DE845433C

DE845433C - Device for the extraction of heat from the exhaust gases of discontinuous internal combustion engines

Info

Publication number: DE845433C
Application number: DESCH5524A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Schulze
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-11-08
Filing date: 1949-11-08
Publication date: 1952-07-31

Description

Einrichtung zur Wärmeentnahme aus den Abgasen unstetig arbeitender Verbrennungskraftmaschinen Es sind verschieiene Einrichtungen bekamitgeworden und auch in Gebrauch, um aus den Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen Wärme für Heizzwecke oder zur sonstigen Energiegewinnung zu entnehmen. Diese Einrichtungen beruhen im allgemeinen darauf, den Weg der Abgase so abzuändern, daß auf diesem Wege der zu erwärmende Gegenstand direkt beheizt wird oder daß auf diesem Wege ein Mittelstoff erhitzt wird, der dann seinerseits dazu benutzt wird, die Wärme an jenen Ort zu transportieren, an dem sie verbraucht werden soll. Solche Anlagen sind verhältnismäßig einfach vorzusehen, wenn es sich um eine neue Anlage handelt. Schwierigkeiten treten immer dann auf, wenn an einem vorhandenen Verbrennungsmotor, insbesc,ndere an einem Kraftwagenmotor nachträglich die Auspuffanlage so abgeändert werden soll, daß eine dem vorgenannten Zweck entsprechende Ausnutzung derAuspuffgase erzielt wird. Insbesondere wird es hierbei nicht zu verrneiden sein, daß der zusätzliche Auspuffweg auch zusätzliche Reibungsverluste und damit eine Wirkungsgradverschlechterung des Motors zur Folge hat.Device for extracting heat from the exhaust gases, working discontinuously Internal combustion engines Various facilities have been acquired and also in use to generate heat for heating purposes from the exhaust gases of internal combustion engines or for other energy generation. These facilities are based on general on changing the path of the exhaust gases in such a way that on this path the to warming object is heated directly or that in this way a central substance is heated, which in turn is used to transfer the heat to that place at which it is to be consumed. Such investments are proportionate easy to provide when it comes to a new system. Difficulties arise always on when on an existing internal combustion engine, especially on one Motor vehicle engine subsequently the exhaust system is to be modified so that a utilization of the exhaust gases corresponding to the aforementioned purpose is achieved. In particular it will not be possible to avoid that the additional exhaust path is also additional Friction losses and thus a deterioration in the efficiency of the engine result Has.

Gegenüber diesen beschriebenen Einrichtungen weist die Einrichtung gemäß der Erfindung folgende Vorteile auf: i. Der vorhandene Auspuffweg wird in seiner Lage uni in seiner Länge nicht verändert. 2. Die Einrichtung zur Wärmeentnahme gemäß der Erfindung wird an den vorhandenen Auspuffweg mit einer einzigen Bohrung angeschlossen. 3. Der Einbau der Einrichtung gemäß der Erfindung bedeutet für den Motor keine Wirkungsgradverschlechterung, da sie nur kleinste Reibungsverluste mit sich bringt.Compared to these described facilities, the facility according to the invention the following advantages: i. The existing exhaust path is in its position uni in its length not changed. 2. The device for extracting heat according to the invention is to the existing exhaust path with a single hole connected. 3. The installation of the device according to the invention means for the Motor no deterioration in efficiency, since it has only the smallest friction losses brings itself.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung geht von folgender Voraussetzung aus: Jede unstetig arbeitende Brennkraftmaschine gibt ihre Abgase schubweise ab. Nach allgemein bekannten Überlegungen lassen sich solche Schübe als eine gleichmäßige Abgasströmung mit überlagerten pulsierenien Strömungen auffassen.The device according to the invention is based on the following assumption off: Every intermittent internal combustion engine emits its exhaust gases in bursts. According to generally known considerations, such thrusts can be considered a uniform Conceive exhaust gas flow with superimposed pulsating flows.

Auf diesen Überlegungen beruhen u. a. auch die meisten der heute üblichen Schalldämpferanordnungen für Brennkraftmaschinen, wie hier nicht im einzelnen ausgeführt zu werden braucht.Based on these considerations, inter alia. also the most the silencer arrangements common today for internal combustion engines, as not here needs to be carried out in detail.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung besteht nun darin, ein passend dimensioniertes Gefäß an einer Stelle des Auspuffweges einer unstetig arbeitenden Brennkraftmaschine, vorzugsweise eines Kolbenmotors anzubringen, wo außer dem Abgasgleichstrom auch noch genügend pulsierende Abgasströmung vorhanden ist, d. h. vor Beginn der Schalldämpferanlage, vorzugsweise am Auspuffkrümmer des Motors (s. Abbildung). Dieses Gefäß wirkt als@lbgasspeicher, d. h. es wird durch den momentanen Abgaseüberdruck amAusgang des oder der Zylinder mit heißen Auspuffgasen gefüllt und entleert sich wieder in der anschließenden Druckpause vor dem nächstfolgenden Auspuffvorgang. Versuche haben ergeben, daß bei geeigneter Dimensionierung des Gefäßes eine sehr gute Beflutung dieses Gefäßesmitheißen Auspuffgasen stattfindet, die es gestattet, an der heißen Außenwandung dieses Gefäßes eine entsprechende Wärmemenge abzunehmen. Im Gegensatz zu den Durchströmungsheizanlagen ergeben sich beim Betrieb der Einrichtung gemäß der Erfindung fast keine Reibungsverluste, jedenfalls nicht mehr, als sie in normalen Schalldämpferanlagen ohnehin schon vorhanden sind, in denen ja ebenfalls die Abgaspulsationen entweder durch Reibung vernichtet oder gegen den Motor zurückgeworfen werden.The device according to the invention now consists in a suitable dimensioned vessel at one point of the exhaust path of a discontinuously working Internal combustion engine, preferably a piston engine to be attached, where except for the direct exhaust gas flow there is still enough pulsating exhaust gas flow, d. H. before the start of Silencer system, preferably on the engine's exhaust manifold (see illustration). This Vessel acts as an @lb gas storage, i.e. H. it is due to the current exhaust gas pressure at the outlet of the cylinder (s) filled with hot exhaust gases and emptied again in the subsequent printing pause before the next exhaust process. Tests have shown that with suitable dimensions of the vessel a very good flooding of this vessel with hot exhaust gases takes place, which allows take a corresponding amount of heat on the hot outer wall of this vessel. In contrast to the through-flow heating systems, this results in the operation of the facility according to the invention almost no frictional losses, at least not more than them are already present in normal silencer systems, in which yes, too the exhaust gas pulsations are either destroyed by friction or thrown back against the engine will.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung ist zunächst in ihrer Dimensionierung so gedacht, daß der Rauminhalt des Gefäßes klein ist im Vergleich zum Rauminhalt der nachgeordneten Auspuffschalldämpferanordnung. Es steht jedoch nichts im Weg, dieses Gefäß so groß zu gestalten, daß eine zusätzliche Schalldämpferwirkung eintritt oder daß das Gefäß einen Teil der Schalldämpferanordnung bildet. Es steht ferner nichts im Wege, dieses Gefäß so zu dimensionieren, daß es bei Zweitaktmotoren durch die Gasrückgabe nach der Aufladung die Spülverluste des Motors verringern hilft, ein Vorgang, der an sich durch entsprechende Veröffentlichungen bekanntgeworden ist, in dieser Kombination jedoch bisher noch niemalszurAnwendung kam.The device according to the invention is first in its dimensioning so thought that the volume of the vessel is small compared to the volume the downstream exhaust silencer assembly. However, nothing stands in the way to make this vessel so large that an additional silencer effect occurs or that the vessel forms part of the muffler arrangement. It also stands nothing in the way of dimensioning this vessel so that it can run through with two-stroke engines gas return after charging helps reduce engine scavenging losses, a process that has become known in and of itself through relevant publications is, but has never been used in this combination before.

Eine vorzugsweise Anwendung der Einrichtung gemäß der Erfindung besteht im Aufbau einer einfachen Anordnung zur Raumheizung von Kraftfahrzeugen. Zu diesem Zweck wird das Gefäß mit einem Mantel umgeben, durch den ein Teil des Fahrtwindes oder eine durch einen Ventilator, z. B. den Kühlventilator, bewegte Luftmenge transportiert wird. Auf diesem Weg wird diese Luftmenge durch die Wände des Gefäßes intensiv erwärmt und kann als Warmluft dem Wageninnern zugeführt werden. Die Ausführung und Anbringung einer solchen Einrichtung ist einfach und daher billig. Eine solche Einrichtung ist in der Abbildung dargestellt. Es wird ein mit dem Auspuffkrümmer verbundener Heizkörper angeordnet, der von den pulsierenden Auspuffgasen durchströmt und dabei erhitzt wird. Ein Teil der zur Kühlung des Motors durch einen Ventilator geförderten Luft wird um das Gefäß herumgeführt und wird dabei so erwärmt, daß sie in den Innenraum des Fahrzeuges geleitet werden kann und dort beim Eintritt eine Temperatur von etwa ioo° besitzt. In der Abbildung ist mit i ein Fangtrichter bezeichnet, der die für die Heizung benötigte Luftmenge der vom Ventilator geförderten Kühlluft entnimmt und durch das biegsame Rohr 2 dem Heizkörper 3, 4 zuführt.A preferred application of the device according to the invention is in the construction of a simple arrangement for space heating of motor vehicles. To this The purpose of this is to surround the vessel with a jacket through which part of the airflow is carried or one by a fan, e.g. B. the cooling fan, transported air volume will. In this way, this amount of air is intensively heated through the walls of the vessel and can be supplied to the inside of the car as warm air. The execution and installation such a set-up is simple and therefore cheap. Such a facility is shown in the picture. It becomes a one connected to the exhaust manifold Arranged radiator through which the pulsating exhaust gases flow and thereby is heated. Part of the amount used to cool the motor by a fan Air is led around the vessel and is heated so that it enters the interior of the vehicle can be directed and there a temperature of about ioo ° owns. In the figure, i denotes a funnel which is used for the heating takes the required amount of air from the cooling air delivered by the fan and through the flexible tube 2 to the heating element 3, 4.

Der innere Teil 4 dieses Heizkörpers bildet das Speichergefäß für den pulsierenden Abgasstrom und ist über einen Rohrstutzen 8 und über einen Schraubenanschluß 9 und io mit dem Krümmer der gestrichelt gezeichneten Auspuffleitung verbunden. Die zu erhitzende Luft durchströmt den Zwischenraum zwischen dem Speichergefäß 4 und dem Mantel 3 und wird über eine Leitung 5, in der sich eine Drosselklappe 6 befindet, dem Verteiler oder der Verbrauchsstelle 7 zugeführt.The inner part 4 of this radiator forms the storage vessel for the pulsating exhaust gas flow and is via a pipe socket 8 and a screw connection 9 and io connected to the manifold of the exhaust line shown in dashed lines. The air to be heated flows through the space between the storage vessel 4 and the jacket 3 and is via a line 5 in which a throttle valve 6 is located, supplied to the distributor or the point of consumption 7.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for the l: ntnalime of heat from the exhaust gases of internal combustion engines, preferably reciprocating internal combustion engines, characterized in that a storage vessel (4) is alternately filled with hot exhaust gases and emptied again through the pulsating part of the exhaust gas flow, which in a widening (3) the line (2, 5) through which the agent to be heated flows.

2. Device according to claim i, characterized in that that the vessel (3) is connected to the exhaust pipe through only one opening (8).

3. Device make claim i, characterized in that the vessel (3) directly in connection with the engine before the start of the muffler system or on a special one selected suitable point of the silencer system is connected.

4. Establishment according to claim i, characterized in that the volume of the vessel (3) is smaller than the volume of the silencer.

5. Device according to claim i, characterized characterized in that the vessel (3) is so large that it is a substantial portion contributes to the soundproofing of the entire system.

6. Device according to claim i, characterized in that the vessel (3) is dimensioned so that the flushing losses a two-stroke engine can be reduced in size.

7. Device according to claim i to 6, characterized in that it is used for the direct heating of rooms will. B. Device according to claim i to 6, characterized in that means of the storage vessel (3) a heating medium, e.g. B. water or air is heated, which is in turn used to heat rooms. 9. Device according to claim i to 6, characterized in that the device for heating the interior of Motor vehicles with internal combustion engines is used, being heated as Means the cooling air heated by the internal combustion engine is used.