DE2225716A1

DE2225716A1 - Exhaust gas cleaning device for internal combustion engines

Info

Publication number: DE2225716A1
Application number: DE19722225716
Authority: DE
Inventors: Mario Ostia Lido Rom Camarsa (Italien); Kraus, Bernhard Josef, Linden, N.J. (V.St A.). FOIn 3-14
Original assignee: Esso Research and Engineering Co
Current assignee: ExxonMobil Technology and Engineering Co
Priority date: 1971-05-26
Filing date: 1972-05-26
Publication date: 1972-12-07
Also published as: FR2139078B1; CA956126A; SE382090B; GB1389285A; FR2139078A1; JPS5522607B1

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPFDR. BERG DIPL.-ING. STAPF

PATENTANWÄLTE 2. / Z O / I DPATENTANWÄLTE 2. / Z O / I D

β MÜNCHEN 8O, MAUERKIRCHERSTR. 45β MUNICH 8O, MAUERKIRCHERSTR. 45

Dr. Berg Dipl.-Ing. Stapf, 8 München 80, Mauerkircherstrcee 45 Dr. Berg Dipl.-Ing. Stapf, 8 Munich 80, Mauerkircherstrcee 4 5

ihr Schreiben Unser Zeichen 22 4-4-6 DatumYour letter Our reference 22 4-4-6 Date

2 6. Mai 19722 May 6, 1972

Anwaltsakte 22 446Attorney file 22 446

Esso Research and Engineering Company Linden, New Jersey / USAEsso Research and Engineering Company Linden, New Jersey / USA

Abgasreinigungsvorrichtung für BrennkraftmaschinenExhaust gas cleaning device for internal combustion engines

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine und betrifft insbesondere eine derartige Vorrichtung in Form eines ohne Katalysator arbeitenden Wärmereaktors, in welchem Abgase durch Verringerung des Gehalts an unverbrannten oder teilweise verbrannten Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid gereinigt werden.The invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine, and in particular relates to such a device in the form of a heat reactor operating without a catalyst, in which exhaust gases by reducing the levels of unburned or partially burned hydrocarbons and carbon monoxide getting cleaned.

Solche Wärmereaktoren sind bereits bekannt. Sie sind gewöhnlich zwischen dem Auspuffsammler und dem Schalldämpfer von Auspuffanlagen angeordnet.Such heat reactors are already known. You are common arranged between the exhaust manifold and the muffler of exhaust systems.

^VI/My 209850/0900 "²" ^{VI / My} 209850/0900 " ² "

Bisher zum Reinigen der Abgase von Kraftfahrzeugen verwendete Wärmereaktoren sind hohen Temperaturen über etwa 700⁰C ausgesetzt, welche sich bei der Reaktion von brennbaren Bestandteilen der Abgase und Sauerstoff darin entwickeln und an den.Werkstoffen, aus denen solche Reaktoren bestehen, beträchtliche Schaden und Abnutzungserscheinungen hervorrufen können, sofern nicht angemessene Schutzmaßnahmen, beispielsweise das Einblasen von großen Mengen an Zusatzluft, ergriffen werden. Man hat versucht, solche durch Wärme verursachten Schäden dadurch zu vermeiden, daß man entweder nach verbesserten Werkstoffen suchte, welche die große Wärmebelastung ohne nennenswerte Schaden auszuhalten vermögen, oder indem man ein von den Brennkammern von Gasturbinen her schon bekanntes System anwendete, bid dem das reagierende Gasgemisch mittels einer dünnen, als Abschirmung für die Metallflächen des Reaktors wirkenden Luftschicht von den Oberflächen des Reaktors getrennt gehalten wird, so daß diese Flächen nicht überhitzt werden und keine abträglichen Reaktionen daran eintreten können.So far, of motor vehicles heat reactors used subject to high temperatures above about 700 ⁰ C for cleaning the exhaust gases, which develop in the reaction of combustible constituents of the exhaust gases and oxygen, and cause to den.Werkstoffen from which such reactors are considerable damage and wear Unless appropriate protective measures, such as blowing in large amounts of additional air, can be taken. Attempts have been made to avoid such damage caused by heat by either looking for improved materials that can withstand the high thermal load without significant damage, or by using a system that is already known from the combustion chambers of gas turbines, namely the reactive one Gas mixture is kept separated from the surfaces of the reactor by means of a thin layer of air acting as a shield for the metal surfaces of the reactor, so that these surfaces are not overheated and no adverse reactions can occur on them.

Keine der bisher versuchten Lösungen erbrachte bisher jedoch befriedigende Ergebnisse. Die gemäß dem ersten Vorschlag angewendeten Werkstoffe erwiesen sich nicht immer als geeignet und waren in jedem Fall zu teuer, während Wärmereaktoren mit mittels einer LuftschichtHowever, none of the solutions attempted so far have produced satisfactory results. The one according to the first Suggested materials used did not always prove to be suitable and were in any case too expensive, while heat reactors with means of an air layer

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geschützten Wandungen gemäß dem zweiten Vorschlag gewöhnlich einen äußerst komplizierten Aufbau mit einer größeren Anzahl von Teilen aufweisen, von denen einige, beispielsweise Leit- oder Ablenkbleche, schließlich doch nach einiger Betriebszeit durch die Einwirkung von hohen Temperaturen zerstört werden.protected walls according to the second proposal usually have an extremely complicated structure with a larger one Have a number of parts, some of which, such as baffles or baffles, eventually do can be destroyed by exposure to high temperatures after a period of operation.

Der letztere Umstand erforderte wiederum die Verwendung besonderer Werkstoffe für die Herstellung von Leit- oder Umlenkblechen, was,zusammen mit den ziemlich großen Abmessungen des fertigen Reaktors, den Aufwand unannehmbar hoch werden läßt.The latter circumstance in turn required the use of special materials for the production of conductive or Baffles, which, together with the rather large dimensions of the finished reactor, make the expense unacceptable can get high.

Die Erfindung schafft eine Reinigungsvorrichtung für die Abgase einer wenigstens einen Zylinder aufweisenden Brennkraftmaschine, mit einem Reaktor von im wesentlichen zylindrischer Hohlform, einem den Reaktor unter Bildung einer Ringkammer dazwischen in einigem Abstand umgebenden, fest angeordneten Gehäuse, mit wenigstens einer sich durch die Ringkammer hindurch erstreckenden und mit einem Ende in einer Abgaseinlaßöffnung des Reaktors mündenden Leitung, deren anderem Ende von der Brennkraftmaschine abströmende Abgase zuführbar sind und welche an ihrer Einmündung in den Reaktor in einem Winkel von weniger als 90° zum jeweiligen Radius des Reaktors geführt ist bzw. sind, so daß wenigstens einem Teil der iin BetriebThe invention provides a cleaning device for the exhaust gases of an internal combustion engine having at least one cylinder, with a reactor of essentially cylindrical hollow shape, one forming the reactor an annular chamber in between at some distance surrounding, fixed housing, with at least one extending through the annular chamber and opening at one end into an exhaust gas inlet opening of the reactor Line, the other end of which can be supplied with exhaust gases flowing out of the internal combustion engine and which are connected to their confluence with the reactor at an angle of less than 90 ° to the respective radius of the reactor is or are, so that at least part of the iin operation

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dem Reaktor über die Leitung(en) zuströmenden Abgase eine im wesentlichen tangential oder parallel zur Innenwandung der Reaktorkammer verlaufende Strömungsrichtung erteilbar ist, mit wenigstens einer in der Ringkammer mündenden Leitung für die Zufuhr von Luft in diese, mit einer Anzahl von in der Reaktorwandung gebildeten Durchlässen für den Zustrom von Kühlluft aus der Ringkammer in den Reaktor, wobei die Durchlässe gegenüber den jeweiligen Radien des Reaktors in der gleichen Richtung wie die Abgaseinlässe in einem Winkel von weniger als 90° geneigt sind, so daß wenigstens einem Teil der durch sie in den Reaktor einströmenden Luft eine im wesentlichen tangential oder parallel zur Innenwandung des Reaktors verlaufende Strömungsrichtung erteilbar ist, und mit einer sich wenigstens zwischen einem in der Wandung des Reaktors gebildeten Gasauslaß und einer Austrittsöffnung im Gehäuse erstreckenden Auslaßleitung.the exhaust gases flowing into the reactor via the line (s) are essentially tangential or parallel to the inner wall the reactor chamber running flow direction can be given, with at least one opening into the annular chamber Line for the supply of air into this, with a number of passages formed in the reactor wall for the flow of cooling air from the annular chamber into the reactor, the passages opposite the respective Radii of the reactor inclined in the same direction as the exhaust gas inlets at an angle of less than 90 ° are, so that at least some of the air flowing through them into the reactor is essentially Can be given a tangential or parallel to the inner wall of the reactor running flow direction, and with a at least between a gas outlet formed in the wall of the reactor and an outlet opening outlet pipe extending in the housing.

Der Neigungswinkel der Wandungen der Durchlässe in der Reaktorwandung kann in der Praxis in einem weiten Bereich liegen und bewegt sich vorzugsweise zwischen 30 und 75°. Innerhalb dieses Bereichs erbringt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine befriedigende Beseitigung von CO und Kohlenwasserstoffen. Der geeignetste Winkel beträgt etwa 60°. Dies stellt einen Kompromiß zwischen größeren Winkeln, welche eine verstärkte LuftströmungThe angle of inclination of the walls of the passages in the reactor wall can in practice be within a wide range and preferably moves between 30 and 75 °. Within this range, the inventive Device a satisfactory removal of CO and hydrocarbons. The most suitable angle is about 60 °. This is a trade-off between larger angles that allow for increased air flow

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entlang der Innenwandung des Reaktors bewirken, und den in dünneren Blechen leichter herzustellenden kleineren Winkeln dar. Für den Reaktor findet beispielsweise Stahlblech mit Dicken zwischen 1,0 und 3,5 mm, vorzugsweise 1,5 bis 2,0 mm, Verwendung.effect along the inner wall of the reactor, and the smaller ones, which are easier to produce in thinner sheets For the reactor, for example, sheet steel with thicknesses between 1.0 and 3.5 mm is preferred 1.5 to 2.0 mm, usage.

Zur Aufrechterhaltung von für die Verbrennung von CO und Kohlenwasserstoffen ausreichend hohen Temperaturen während des Betriebs ist die axiale Länge des Reaktors vorzugsweise etwa gleich seinem wirksamen Durchmesser. Dieser ergibt sich als Quotient aus dem Vierfachen seiner Querschnittsfläche und seinem Umfang. In der bevorzugten Ausführung sind der Reaktor und das Gehäuse zylindrisch.To maintain temperatures that are sufficiently high for the combustion of CO and hydrocarbons during In operation, the axial length of the reactor is preferably approximately equal to its effective diameter. This results as the quotient of four times its cross-sectional area and its circumference. In the preferred In design, the reactor and the housing are cylindrical.

Der Gasauslaß ist vorzugsweise in einer axialen Stirnwandung des Reaktors gebildet, während die andere Stirnwandung geschlossen ist, wobei dann der bzw. die Einlasse für die Abgase nahe der geschlossenen Seite des Reaktors angeordnet sind.The gas outlet is preferably formed in one axial end wall of the reactor, while the other end wall is closed, with the inlet (s) for the exhaust gases near the closed side of the Reactor are arranged.

Die geneigten Luftdurchlässe in der Reaktorwandung weisen beispielsweise die Form von in Abständen über ihren Umfang verteilten, schmalen Schlitzen auf, welche sich parallel zur Achse des Reaktors im wesentlichen über die gesamte Länge der Reaktorwandung erstrecken; dabei reichen die auf die Abgaseinlässe zu verlaufenden Schlitze vorzugsweise nicht bis an diese heran.The inclined air passages in the reactor wall have, for example, the shape of at intervals over their circumference distributed, narrow slits which extend parallel to the axis of the reactor essentially over the extend the entire length of the reactor wall; enough the slots to be run towards the exhaust gas inlets preferably do not come as far as these.

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Die Vorrichtung kann ferner eine am Gehäuse angebrachte und mit der Ringkammer strömungsverbundene Luftabführleitung aufweisen, über welche nicht in den Reaktor eintretende Luft aus der Ringkammer abführbar ist. Dabei ist die Luftzufuhrleitung für d.ie Zufuhr von Luft in die Ringkaramer etwa in Umfangsrichtung weg von der Luftabführleitung, und die Luftabführleitung zum Abführen von Luft aus der Ringkammer etwa in Umfangsrichtung weg von der Zufuhrleitung angeschlossen. Durch diese Anordnung der Luftzufunrund Abführleitungen ist die Möglichkeit, daß Luft direkt von der Zufuhr- zur Abführleitung strömt, mehr oder weniger ausgeschaltet. Zur weiteren Verringerung des direkten Übertritts von Luft von der Zufuhr- zur Abführleitung sind die Zufuhr- und die Abführleitung zweckmäßig zunächst oder an entgegengesetzten Enden des Reaktors angeordnet.The device can also have an air discharge line attached to the housing and flow-connected to the annular chamber have, via which air that does not enter the reactor can be discharged from the annular chamber. Here is the air supply line for the supply of air into the ring caramers approximately in the circumferential direction away from the air discharge line, and the air discharge line for discharging air from the annular chamber approximately in the circumferential direction away from the supply line connected. This arrangement of the air supply Discharge lines is the possibility that air flows directly from the supply line to the discharge line, more or less switched off. To further reduce the direct transfer of air from the supply to the discharge line are the supply and discharge lines are expediently arranged first or at opposite ends of the reactor.

Die Luftabführleitung kann über eine Verteilereinrichtung mit einem Bereich am anderen Ende der Abgasleitung(en) verbunden sein, um den Abgasen in diesem Bereich Luft beizumischen. Die Verteilereinrichtung führt die Luft vorzugsweise an die Auslässe und Auslaßventile der Brennkraftmaschine heran, um diese zu kühlen und eine Beimischung der Luft zu den Abgasen zu bewirken, wenn diese ihre höchste Temperatur haben.The air discharge line can be connected to an area at the other end of the exhaust line (s) via a distributor device to mix air into the exhaust gases in this area. The distribution device preferably guides the air to the outlets and exhaust valves of the internal combustion engine in order to cool them and an admixture the air to the exhaust gases when they are at their highest temperature.

Die aus der Ringkammer in die Abführleitung strömende LuftThe air flowing out of the annular chamber into the discharge line

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ist gewöhnlich relativ warm. Zur Verringerung der Lufttemperatur in der Abführleitung und zur Erzielung einer möglichst starken Durchströmung derselben können Kühleinrichtungen vorgesehen sein.is usually relatively warm. To reduce the air temperature cooling devices can be installed in the discharge line and in order to achieve the strongest possible flow through the same be provided.

Wärmeverluste am Reaktor und an dem Gehäuse sind zweckmäßig so weit wie möglich zu vermeiden. Zu diesem Zweck sind die Luftzufuhr- und -abführleitungen gegebenenfalls jeweils mit einem Anschlußflansch und einer eingelegten Dichtung versehen, welche eine Wärmeableitung über die Anschlußflansche verhindert. In dieser Weise wird in der Ringkammer um den Reaktor herum relativ kühle Luft aufrechterhalten, von welcher ein Teil über die geneigten Durchlässe in den Reaktor strömt, wobei wiederum ein Teil derselben aufgrund der tangentialen oder Wirbelströmung der Abgase darin eine dünne Schicht aus relativ kühler Luft oder einem kühleren Luft-Gas-Gemisch bildet bzw. laufend auffüllt, welche die Reaktorwandung vor den potentiell schädlichen Einwirkungen der hohen Verbrennungstemperaturen der davon umgebenen Gase schützt. Einwärts der dünnen, kühleren Luftschicht in den Reaktor eintretende un,d sich darin mit den heißen Abgasen vermischende Luft dient der Zufuhr von Sauerstoff für die Reaktion mit luftverschmutzenden, brennbaren Bestandteilen der Abgase, wobei das Volumen des Reaktors gemäß an sich bekannten Bedingungen so gewählt ist, daß sich eine für einen bestimmtenIt is advisable to avoid heat losses at the reactor and at the housing as far as possible. To this end the air supply and discharge lines are optionally each with a connecting flange and an inserted one Provide a seal which prevents heat dissipation via the connection flanges. In this way, in the Annular chamber maintain relatively cool air around the reactor, part of which flows into the reactor via the inclined passages, with part again the same due to the tangential or eddy flow the exhaust gases form a thin layer of relatively cool air or a cooler air-gas mixture or continuously fills up, which protects the reactor wall from the potentially harmful effects of high combustion temperatures the surrounding gases. Inward of the thin, cooler layer of air into the reactor, d Air that mixes with the hot exhaust gases is used to supply oxygen for the reaction with air-polluting, combustible components of the exhaust gases, the volume of the reactor according to known conditions is chosen so that there is one for a particular

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Grad der Verbrennung der luftverschmutζenden Stoffe ausreichende Verweilzeit der Gase darin ergibt. Im Betrieb sollten die Gase im Reaktor zur Erzielung der Oxydation des größten Anteils der in den Abgasen enthaltenen Kohlenwasserstoffe und Verbindungen derselben sowie von oder mehr des Kohlenmonoxids Temperaturen von wenigstens 700⁰C, vorzugsweise wenigstens 800⁰C, erreichen, wobei die Temperatur der Reaktorwandung Jeweils um 200 bis 300⁰C unter der Gas-Reaktionstemperatur, also bei etwa bis 500⁰C oder noch darunter, liegt.The degree of combustion of the air pollutants results in sufficient residence time for the gases in it. ^{During operation, the gases in the reactor should reach temperatures of at least 700 °} C., preferably at least 800 ^° C., in order to achieve the oxidation of the largest proportion of the hydrocarbons and compounds contained in the exhaust gases and of or more of the carbon monoxide, the temperature of the reactor wall in each case is 200 to 300 ⁰ C below the gas reaction temperature, that is to about 500 ⁰ C or even below.

Es wurde ermittelt, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung auch unter den durch fehlerhafte Zündung in der Brennkraftmaschine durch ein überfettetes Gemisch oder andere Störungen der Maschine hervorgerufenen Bedingungen befrie digend arbeitet.It has been determined that the device according to the invention is also among those caused by faulty ignition in the internal combustion engine Conditions caused by an over-rich mixture or other machine malfunctions digend works.

Der Reaktor selbst kann ziemlich klein sein. Die meisten in Europa gebauten Kraftwagen haben daher in ihrem Motorraum ausreichenden Platz für die Unterbringung des Reaktors mit dem umgebenden Gehäuse,The reactor itself can be quite small. Most automobiles built in Europe therefore have in their engine compartment sufficient space to accommodate the reactor with the surrounding housing,

In der bevorzugten Ausführung enthält die Vorrichtung Ein richtungen für die für die Speisung mit Luft, mit einem direkt von der Brennkraftmaschine oder von einem elektrischen Antrieb angetriebenen Kompressor oder Gebläse undIn the preferred embodiment, the device contains a device for the supply of air, with a directly from the internal combustion engine or from an electric drive compressor or fan and

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mit diesem, der Luftzufuhrleitung und dem Luftverteiler verbundenen Leitungen sowie mit einer Einrichtung zum Regeln der absoluten und relativen Mengen der der Zufuhrleitung und dem Verteiler zuströmenden Luft. In einer vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind auf die Reaktortemperatur ansprechende Einrichtungen zum Absperren der Luftzufuhr zur Ringkammer bis zum Erreichen einer vorbestimmten Mindesttemperatur des Reaktors vorgesehen. Auf diese Weise erreicht dann der Reaktor schneller seine Normal-Arbeitstemperatur. Die auf die Temperatur ansprechende Einrichtung kann durch einen am Reaktorende der Luftzufuhrleitung sitzenden Bimetallstreifen gebildet sein, welcher entweder direkt über ein mechanisches Gestänge oder indirekt als Teil einer elektrischen Schalteinrichtung auf eine Drossel in der Luftzufuhdßitung einwirkt.with this, the air supply line and the air distributor connected lines and with a device for regulating the absolute and relative amounts of air flowing into the supply line and the manifold. In an advantageous Implementation of the device according to the invention are devices which respond to the reactor temperature to shut off the air supply to the annular chamber until a predetermined minimum temperature of the reactor is reached intended. In this way, the reactor then reaches its normal operating temperature more quickly. The on the temperature An appealing device can be provided by a bimetallic strip seated at the end of the reactor of the air supply line be formed, which either directly via a mechanical linkage or indirectly as part of an electrical Switching device acts on a throttle in the Luftzufuhdßitung.

Ferner kann die erfindungsgemäße Vorrichtung ein in Wirkverbindung mit einer Seite der Luftspeisung stehendes Ventil aufweisen, welches in die geschlossene, den Durchtritt von Luft sperrende Stellung belastet und mit der anderen Seite über eine Leitung mit dem Einlaßverteiler der Brennkraftmaschine verbunden ist, sowie auf einen vorbestimmten Druckabfall in einer mit dem Einlaßverteiler verbundenen Leitung ansprechende Einrichtungen zum Abheben des Ventils aus der geschlossenen Stellung, soFurthermore, the device according to the invention can be operatively connected have standing valve with one side of the air supply, which is in the closed, the passage loaded by air locking position and with the the other side is connected via a line to the intake manifold of the internal combustion engine, as well as on one predetermined pressure drop in a line connected to the inlet manifold responsive devices to Lifting the valve from the closed position, see above

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daß Luft von der Luftspeiseeinrichtung über die besagte Leitung in den Einlaßverteiler strömen kann. Eine solche Anordnung verhindert das Absinken des Drucks im Einlaßverteiler bei bestimmten Betriebsbedingungen der Maschine, insbesondere beim !Drosseln bei hohen Drehzahlen, auf einen Wert, daß die Rinder ein überfettetes Luft-Brennstoff-Gemisch ansaugen, und verringert damit, wenigstens in gewissem Maße, die im Abgas aus der Maschine austretenden Mengen von unverbranntem oder nur weilweise verbranntem Kraftstoff.that air from the air feed device can flow into the inlet manifold via said line. Such Arrangement prevents the pressure in the inlet manifold from dropping under certain operating conditions of the machine, especially when throttling at high speeds, to a value that the cattle have an over-rich air-fuel mixture suction, and thus reduces, at least to a certain extent, the exhaust gas from the engine Amounts of unburned or partially burned fuel.

Die Vorrichtung enthält vorzugsweise mehrere Abgaseinlaßleitungen, jeweils eine für jeden Zylinder, welche sämtlich im wesentlichen in einer senkrecht zur Achse des Zylinders verlaufenden Ebene angeordnet sind.The device preferably includes a plurality of exhaust gas inlet lines, one for each cylinder, all of which are substantially perpendicular to the axis of the Cylinder extending plane are arranged.

Ferner erstreckt sich die Erfindung auf eine einen Einlaßverteiler und wenigstens ein Auslaßventil bzw. einen Auslaß aufweisende Vergaser-Brennkraftmaschine in Wirkverbindung mit einer Vorrichtung der vorstehend beschriebenen Art, wobei wenigstens eine Abgasleitung zum Abführen von Abgasen von dem betreffenden Auslaßventil mit der Maschine verbunden ist.The invention also extends to an inlet manifold and at least one outlet valve or carburetor internal combustion engine having an outlet in operative connection with a device of the type described above, wherein at least one exhaust pipe for discharge of exhaust gases from the exhaust valve in question is connected to the engine.

Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:Exemplary embodiments of the invention are described below with reference to the drawing. It shows:

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Fig. 1 eine schematisierte Draufsieht auf einen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestatteten Vierzylinder-Benzinmotor; 1 shows a schematic plan view of one with the device according to the invention equipped four-cylinder gasoline engine;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines Teils der Anordnung nach Fig. 1;Figure 2 is a cross-sectional view of part of the arrangement of Figure 1;

Fig. 3 eine senkrechte Schnittansicht entsprechend der Linie A-A in Fig. 2;Fig. 3 is a vertical sectional view taken along line A-A in Fig. 2;

Fig. 4 eine senkrechte Schnittansicht entsprechend der Linie B-B in Fig. 2;Fig. 4 is a vertical sectional view taken along line B-B in Fig. 2;

Fig. 5 eine schematisierte Draufsicht auf einen mit einer anderen Ausführungsform der Erfindung ausgestatteten Motor;Fig. 5 is a schematic plan view of a with engine equipped with another embodiment of the invention;

Fig. 5a eine Schnittansicht eines in der Anordnung nach Fig. 5 vorgesehenen Ventils, undFig. 5a is a sectional view of one in the arrangement according to Fig. 5 provided valve, and

Fig. 6 eine Draufsicht auf einen mit noch einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestatteten Motor.6 shows a plan view of one with yet another embodiment of the device according to the invention equipped engine.

Der in Fig. 1 gezeigte Motor hat einen Zylinderblock 100 mit vier Zylindern 101a, 101b, 101c und 101d und einem an einer Seite daran sitzenden Einlaßverteiler 102 mit einem darauf angebrachten Vergaser 103» welcher über Ansaugleitungen des Verteilers 102 mit den einzelen Zylindern 101 verbunden ist.The engine shown in Fig. 1 has a cylinder block 100 having four cylinders 101a, 101b, 101c and 101d and one inlet manifold 102 seated thereon on one side with a carburetor 103 attached to it, which via suction lines of the distributor 102 is connected to the individual cylinders 101.

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An der dem Einlaßverteiler 102 gegenüberliegenden Seite des Zyiinderblocks 100 treten heiße Abgase über gekrümmte Rohre 8 aus den Zylindern aus. Die Rohre 8 führen zu einem Abgas-Värmereaktor 104, von welchem aus die Abgase über ein Auspuffrohr 105 und einen Schalldämpfer 106 in die Umgebung austreten.On the opposite side of the cylinder block 100 from the inlet manifold 102, hot exhaust gases pass through curved ones Tubes 8 from the cylinders. The pipes 8 lead to an exhaust gas heating reactor 104, from which the exhaust gases Exit into the environment via an exhaust pipe 105 and a muffler 106.

Der in Fig. 2 bis 4 im einzelnen dargestellte Wärmereaktor 104 hat eine Reaktorkammer 1 in Form eines kurzen Hohlzylinders, welcher unter Bildung einer Luft-Ringkammer 2 von einer Gehäusewandung 3 umgeben ist. Die Ringkammer ist über einen Einlaß 4 mit einer Kühlluftquelle in Form etwa eines (nicht dargestellten) Niederdruckkompressors mit einem Förderdruck von beispielsweise 1,3 at Höchstdruck verbunden. Die W&ndung 5 der Reaktorkammer 1 ist von in gleichmäßigen Abständen über den Umfang verteilten und parallel zur Achse des Reaktors verlaufenden, schmalen Schlitzöffnungen 6 durchsetzt, welche sich über die gesamte Länge der Reaktorkammer 1 erstrecken, ohne jedoch deren Enden a und b zu erreichen (Fig. 3). In einemThe heat reactor 104 shown in detail in FIGS. 2 to 4 has a reactor chamber 1 in the form of a short one Hollow cylinder, which is surrounded by a housing wall 3 to form an air ring chamber 2. The ring chamber is via an inlet 4 to a source of cooling air in the form of a low-pressure compressor (not shown) associated with a delivery pressure of, for example, 1.3 at maximum pressure. The wall 5 of the reactor chamber 1 is of narrow ones that are evenly spaced around the circumference and run parallel to the axis of the reactor Slit openings 6 penetrated, which extend over the entire length of the reactor chamber 1, but without reach their ends a and b (Fig. 3). In one

se"'"' - " Bereich der Wandung 5 sind Einlasse 7 für vorzugsweise schon zunächst den Auslaßventilen des Motors mit Sekundärluft vermischte Abgase gebildet. In diesem Bereich sind die Schlitzöffnungen 6 kürzer (Fig. 4). Die Reaktorkammer 1 weist ferner einen Abgasauslaß 9 auf. Die über die Rohre 8 zugeführten Abgase treten zusammen «it der gegebenen-se "'"' - " In the area of the wall 5 are inlets 7 for, preferably initially, the exhaust valves of the engine with secondary air mixed exhaust gases formed. The slot openings 6 are shorter in this area (FIG. 4). The reactor chamber 1 also has an exhaust gas outlet 9. The exhaust gases fed in via the pipes 8 come together "with the given

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falls beigemischten Sekundärluft in einem in Bezug auf einen zu dem betreffenden Rohr 8 hin gezogenen Radius-Winkel von weniger als 90° in die Reaktorkammer 1 ein, so daß sie in einer Wirbelströmung im wesentlichen parallel oder tangential zur Wandung 5 der Kammer 1 zirkulieren.if secondary air is mixed in, at a radius angle drawn towards the pipe 8 in question of less than 90 ° into the reactor chamber 1, so that they are essentially parallel in a vortex flow or circulate tangentially to the wall 5 of the chamber 1.

Die die Ringkammer 2 begrenzenden Wandungen 3 und 5 des Gehäuses bzw. der Reaktorkammer sind im Bereich der Auslaßöffnung 9 mit Schrauben 10 starr miteinander verbunden.The walls 3 and 5 of the housing or the reactor chamber delimiting the annular chamber 2 are in the region of the outlet opening 9 rigidly connected to one another with screws 10.

Die Wandungen der Schlitzöffnungen oder Durchlässe 6 sind gegenüber dem jeweiligen Radius der Reaktorkammer geneigt und bilden mit diesem jeweils einen Winkel von 60°. Diese Ausbildung ermöglicht zusammen mit der Herstellung einer tangentialen Strömung der Abgase mit gegebenenfalls beigemischter Sekundärluft die Erzielung eines der wesentlichen Merkmale der Erfindung, nämlich die Bildung einer dünnen Schicht entlang der gesamten Innenseite der Wandung 5 aus über den Einlaß 4, die Ringkammer 2 und die Schlitze 6 zuströmender Luft. Diese in enger Anlage an die Wandung 5 geführte Luftschicht wird ständig erneuert und schützt damit die eigentliche Wandung vor Überhitzung. Wie bereits angeführt, übersteigt die Temperatur der Wandung nicht 500⁰C, während die Temperatur innerhalb der Reaktorkammer und des schützenden Luftmantels etwa 700⁰C beträgt.The walls of the slot openings or passages 6 are inclined with respect to the respective radius of the reactor chamber and each form an angle of 60 ° with this. This design, together with the production of a tangential flow of the exhaust gases with optionally mixed secondary air, enables one of the essential features of the invention to be achieved, namely the formation of a thin layer along the entire inside of the wall 5 via the inlet 4, the annular chamber 2 and the slots 6 incoming air. This layer of air, which is guided in close contact with the wall 5, is constantly renewed and thus protects the actual wall from overheating. As already stated, the temperature of the wall does not exceed 500 ^° C., while the temperature inside the reactor chamber and the protective air jacket is approximately 700 ^° C.

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Die Anordnung der Einlasse 7 für das Gemisch aus Abgasen und Sekundärluft bewirkt die Ausbildung von tangentialen Strömungen innerhalb des Reaktors. Dadurch ist es möglich, eine dünne, an der Wandung 5 der Reaktorkammer anliegende Luftschicht aufrechtzuerhalten und die dem Reaktor zuströmenden Abgase der Behandlung zu unterwerfen, sobald sie in diesen eintreten. Damit findet eine gleichmäßige Verbrennung von Verschmutzungsstoffen statt, welche schneller abläuft und daher kürzere Reaktionszeiten erforderlich macht· Demzufolge kann ein im Vergleich zu bekannten Ausführungen kleinerer Reaktor verwendet werden.The arrangement of the inlets 7 for the mixture of exhaust gases and secondary air creates tangential flows within the reactor. This makes it possible to maintain a thin layer of air lying against the wall 5 of the reactor chamber and the air flowing into the reactor To subject exhaust gases to treatment as soon as they enter them. This takes place evenly Combustion of pollutants takes place, which takes place more quickly and therefore requires shorter reaction times power · As a result, a smaller reactor compared to known designs can be used.

In Fig. 5 ist wiederum ein Zylinderblock 100 mit den dazugehörigen Teilen eines Vergasermotors dargestellt, wobei den in Fig. 1 bis 4 entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.In Fig. 5 is again a cylinder block 100 with the associated Parts of a carburetor engine shown, the parts corresponding to those in FIGS. 1 to 4 having the same reference numerals are designated.

In dieser Ausführung ist an der Ringkammer 2 eine Leitung 13 zum Abführen von nicht durch die schrägen Schiitze 6 in die Reaktorkammer 1 eintretender Luft angeschlossen. Die Luftzufuhrleitung 4 leitet Luft in einer bestimmten Umlaufrichtung in die Ringkammer 2 ein, während die Mündung der Abführleitung 13 in die der Zufuhrleitung 4 entgegengesetzte Richtung zeigt, so daß also die.Luft die Ringkammer einmal durchströmen muß, bevor sie diese verläßt. Ferner ist die Zufuhrleitung 4, wenngleich diesIn this embodiment, on the annular chamber 2 there is a line 13 for discharging not through the inclined slots 6 connected to the reactor chamber 1 entering air. The air supply line 4 directs air in a certain Circulation direction into the annular chamber 2, while the mouth of the discharge line 13 into that of the supply line 4 shows the opposite direction, so that the air must flow through the annular chamber once before it leaves. Furthermore, the supply line is 4, albeit this

- 15 209850/0900 - 15 209850/0900

in Fig. 5 nicht zu erkennen ist, zunächst dem Ende des' Reaktors 104, an dem die Abgasrohre 8 einmünden, also dem potentiell heißesten Ende angeschlossen, während die Mündung der Abführleitung 13 zunächst dem anderen Ende des Reaktors liegt. Durch diese räumliche Anordnung der Luftzufuhr und der Luftabfuhr in die bzw. aus der Ringkammer 2 ist weitgehend gewährleistet, daß Luft nicht direkt von der Zufuhrleitung 4 zur Abführleitung 13 strömt.cannot be seen in Fig. 5, initially the end of the ' Reactor 104, at which the exhaust pipes 8 open, so connected to the potentially hottest end, while the The mouth of the discharge line 13 is initially located at the other end of the reactor. This spatial arrangement of the Air supply and air discharge into and out of the annular chamber 2 is largely guaranteed that air is not directly flows from the supply line 4 to the discharge line 13.

Über die Leitung 13 austretende Luft wird in einem T-Anschlußteil 14 mit dem Großteil der über eine Leitung 15 zugeführten Sekundärluft vermischt. Die Leitung 15 erhält die Luft von einer Hauptleitung 16 und führt sie zusammen mit über die Leitung 13 zugeströmter Luft durch (nicht dargestellte) Bohrungen hindurch einem Verteiler 17 zu. Der Verteiler 17 hat eine Anzahl Düsen 18 zum Einführen von Luft in den Verbindungsbereich zwischen den Abgasrohren 8 und dem Zylinderblock 100, insbesondere an die (nicht dargestellten) Auslässe oder Auslaßventile des Motors. Auf diese Weise werden die Auslässe oder Ventile in vorteilhafter Weise etwas gekühlt, während sich die heißen Abgase unmittelbar nach dem Austritt aus den Zylindern mit Luft vermischen, so daß schon während der Strömung der Abgase durch die Rohre 8 hindurch in die Reaktorkammer 1 des Reaktors 104 eine gewisse OxydationAir escaping via line 13 is in a T-connector 14 mixed with the majority of the secondary air supplied via a line 15. The line 15 receives the air from a main line 16 and leads it through together with air flowing in via line 13 Bores (not shown) through to a distributor 17. The manifold 17 has a number of nozzles 18 for insertion of air in the connection area between the exhaust pipes 8 and the cylinder block 100, in particular the outlets or exhaust valves (not shown) of the Engine. In this way, the outlets or valves are advantageously cooled somewhat while the Mix hot exhaust gases with air immediately after exiting the cylinders, so that already during the Flow of the exhaust gases through the tubes 8 into the reactor chamber 1 of the reactor 104 causes a certain oxidation

von/verbrannten oder nur teilweise verbrannten Brennstoff bestandteilen stattfindet.of / burned or partially burned fuel components takes place.

- 16 2098SQ/0900 - 16 2098SQ / 0900

Die Luftzufuhrleitung 4 wird ebenso wie die Sekundärluftleitung 15 von der Hauptleitung 16 her gespeist. Dazu sind die Leitungen 4, 15 und 16 in einem T-Stück 19 miteinander verbunden. Innerhalb der T-Stücke 19 sind (nicht dargestellte) herkömmliche Einrichtungen zum Dosieren der den Leitungen 4 und 15 zuströmenden relativen und absoluten Luftmengen vorgesehen. Diese Dosier- oder Reguliereinrichtungen können in Form etwa eines Dreiwegeschiebers oder in Form von Drosselöffnungen mit mittels Drosselschrauben veränderbarer Querschnittsgröße ausgebildet sein. Solche Schieber und Drosseleinrichtungen sind allgemein bekannt und stellen hinsichtlich ihres Aufbaus nicht eigentlich einen Teil der Erfindung dar. Aus Gründen der Einfachheit und Zuverlässigkeit finden zweckmäßig nicht verstellbare Drosselöffnungen Verwendung, welche so eingerichtet sind, daß etwa 40 bis 5096 der Luft aus der Hauptleitung 16 in die Zufuhrleitung 4 gelangen und die restlichen 60 bis 5096 in die Sekundärluftleitung 15.The air supply line 4, like the secondary air line 15, is fed from the main line 16. In addition the lines 4, 15 and 16 are connected to one another in a T-piece 19. Inside the T-pieces 19 are (not shown) conventional devices for metering the lines 4 and 15 inflowing relative and absolute Air volumes provided. These metering or regulating devices can be in the form of a three-way slide or in the form of throttle openings with a cross-sectional size that can be changed by means of throttle screws be. Such slides and throttle devices are generally known and do not represent in terms of their structure actually forms part of the invention. For the sake of simplicity and reliability, do not find expedient adjustable throttle openings, which are set up so that about 40 to 5096 of the air out of the Main line 16 get into the supply line 4 and the the remaining 60 to 5096 in the secondary air line 15.

Die Hauptleitung 16 ist zweckmäßig von einem kleinen Gebläse 20 mit Luft gespeist. Ein geeignetes Gebläse ist unter der Bezeichnung "SAGINAWLCH-Z" bei der Firma General Motors erhältlich. Das Gebläse 20 wird über einen Riemen 21 direkt vom Motor angstrieben, wobei vorzugsweise eine übersetzung im Verhältnis 1,0 zu 1,6 vorgesehen ist. Bei einer der Fahrtgeschwindigkeit vonThe main line 16 is expediently fed with air by a small fan 20. A suitable blower is under the name "SAGINAWLCH-Z" at the company General Motors available. The fan 20 is driven directly by the engine via a belt 21, preferably a ratio of 1.0 to 1.6 is provided is. At a driving speed of

- 17 2098SÜ/0300 - 17 2098SÜ / 0300

50 km/h entsprechenden Motordrehzahl sollte die Durchströmung des Reaktors 104 mit den Abgasen und Sekundärluft etwa 600 bis 700 l/min betragen, wobei die Kühlluft über die Zufuhrleitung 4 mit einem Druck von etwa 1,3 at zugeführt wird. Grundsätzlich sollte die über die Zufuhrleitung 4 zugeführte Luft immer einen etwas höheren als den im Reaktor herrschenden Druck haben. Das Gebläse 20 ist über eine Förderleitung 22 und ein Rückschlagventil 23 mit der Hauptleitung 16 verbunden, so daß Druckschwankungen in der Hauptleitung 16 und über diese gespeisten Einrichtungen keinen wesentlichen Einfluß auf den Druck in der Förderleitung 22 haben.50 km / h corresponding engine speed should flow through the reactor 104 with the exhaust gases and secondary air about 600 to 700 l / min, the cooling air via the supply line 4 at a pressure of about 1.3 at is fed. In principle, the air supplied via the supply line 4 should always be slightly higher than have the pressure prevailing in the reactor. The fan 20 is via a delivery line 22 and a check valve 23 connected to the main line 16, so that pressure fluctuations in the main line 16 and fed via this Facilities have no significant influence on the pressure in the delivery line 22.

Zwischen dem Gebläse 20 und dem Rückschlagventil 23 führt eine Zweigleitung 24 zu einem in Fig. 5a im einzelnen dargestellten Unterdruck- oder Saugventil 25. Das Saugventil 25 enthält eine luftdichte Kammer 26, welche zunächst einem Ende durch eine Membrane 27 aus flexiblem Werkstoff, vorzugsweise einem ölbeständigen Elastomer, unterteilt: ist. Zwischen der Membrane 27 und der Einmündung der Zweigleitung 24 in die Kammer 26 ist eine von einer Mittelöffnung 29 durchsetzte Scheibe 28 mit ihren Rändern in abdichtender Anlage an der Innenwandung der Kammer 26 eingesetzt. Ein mit einem Ende an der Membrane 27 befestigtes Absperrglied 30 ragt im entspannten Zustand der Membrane mit seinem anderen, verjüngten EndeBetween the blower 20 and the check valve 23, a branch line 24 leads to one shown in detail in FIG. 5a illustrated vacuum or suction valve 25. The suction valve 25 contains an airtight chamber 26, which initially one end through a membrane 27 made of flexible material, preferably an oil-resistant elastomer, divided: is. Between the membrane 27 and the confluence of the branch line 24 into the chamber 26 is one of a central opening 29 penetrated disc 28 with their edges in sealing contact with the inner wall of the Chamber 26 inserted. A shut-off member 30 fastened at one end to the membrane 27 protrudes in the relaxed state the membrane with its other, tapered end

- 18 2098 5 0/0900 - 18 2098 5 0/0900

abdichtend in die Mittelöffnung 29 der Scheibe 28. Es ist durch eine an der Rückseite der Membrane 27 angeordnete, schwache Druckfeder 32 belastet, so daß es in der Ruhestellung die öffnung 29 geschlossen hält. Zwischen der Scheibe 28 und "der Membrane 27 hat die Kammer 26 eine öffnung für den Anschluß einer Luftdruckausgleichsleitung 33, welche mit ihrem anderen Ende unterhalb des Vergasers 103 im Einlaßverteiler 102 einmündet. Zur Übertragung von Druckänderungen im Einlaßverteiler 102 auf den die Feder 32 enthaltenden Teil der Kammer 26 ist dazwischen eine Steuerdruckleitung 34 vorgesehen.sealingly in the central opening 29 of the disc 28. It is arranged by a on the back of the membrane 27, weak compression spring 32 is loaded so that it keeps the opening 29 closed in the rest position. Between of the disc 28 and "of the membrane 27, the chamber 26 has a Opening for the connection of an air pressure equalization line 33, the other end of which is below the carburetor 103 opens into the inlet manifold 102. To transmit pressure changes in the inlet manifold 102 to the The part of the chamber 26 containing the spring 32 is provided with a control pressure line 34 therebetween.

Im Betrieb des Motors werden im Einlaßverteiler 102 auftretende Druckschwankungen über die Steuerdruckleitung 34 auf das Saugventil 25 übertragen. Bei einem einstellbaren Druck wird der Druckunterschied beiderseits der Membrane 27 ausreichend groß zur Verformung der Membrane gegen die Belastung durch die Feder 32, wobei sich das Absperrglied 30 aus seiner Schließstellung an der Scheibe 28 abhebt und den Zustrom von Luft über die Zweigleitung, die öffnung 29 und die Ausgleichsleitung 33 zum Einlaßverteiler 102 freigibt, so daß sich der darin vorhandene Unterdruck auffüllt, bis sich die Betriebsbedingungen des Motors oder der Zustrom über die Leitung 33 so eingestellt haben, daß der Druck im Einlaßverteiler 102 wieder ansteigt, bis die Feder 32 die Membrane 27 undDuring operation of the engine, pressure fluctuations occurring in the inlet manifold 102 are controlled via the control pressure line 34 transferred to the suction valve 25. With an adjustable pressure, the pressure difference on both sides is the Membrane 27 is sufficiently large to deform the membrane against the load from the spring 32, whereby the Shut-off member 30 lifts from its closed position on disk 28 and the inflow of air via the branch line, the opening 29 and the equalizing line 33 to the inlet manifold 102 releases so that the existing therein Vacuum fills up until the operating conditions of the engine or the inflow via line 33 are adjusted have that the pressure in the inlet manifold 102 rises again until the spring 32 the diaphragm 27 and

- 19 209850/0900 - 19 209850/0900

damit das Absperrglied 30 in die Schließstellung an die Öffnung 29 zurückzuführen vermag. Besonders starke Unterdrücke entstehen dann, wenn die Drosselklappen bei relativ hohen Motordrehzahlen, beispielsweise zum Bremsen, teilweise oder ganz geschlossen werden. Solche Unterdrücke bewirken eine Überfettung des Brennstoff-Luft-Gemisches im Einlaßverteiler, wobei dann der größte Teil des Brennstoffs ohne vollständige Verbrennung den Motor durchläuft. Durch Vermeidung sol.ch starker Unterdrücke verringert sich die dadurch hervorgerufene Brennstoffverschwendung in erheblichem Maße. Ferner werden dadurch die Betriebsbedingungen des Reaktors 104, insbesondere die Temperatur in der Reaktorkammer 1, im wesentlichen konstant gehalten.so that the shut-off member 30 is able to return to the opening 29 in the closed position. Particularly strong negative pressures occur when the throttle valves at relatively high engine speeds, for example for braking, be partially or completely closed. Such negative pressures cause the fuel-air mixture to become excessively rich in the intake manifold, with most of the fuel then leaving the engine without complete combustion passes through. Avoiding strong negative pressures at sol.ch reduces the resulting waste of fuel to a considerable extent. Furthermore, the operating conditions of the reactor 104, in particular the temperature in the reactor chamber 1, kept essentially constant.

Der in Fig. 6 gezeigte Motor gleicht weitgehend dem in Fig. 5 dargestellten, weshalb nachstehend nur Unterschiede der Ausbildung beschrieben sind. Die SekundärluftleitungThe motor shown in Fig. 6 is largely the same as that shown in Fig. 5, which is why only differences below the training are described. The secondary air line

15 und die Zufuhrleitung 4 sind von der Hauptluftleitung15 and the supply line 4 are from the main air line

16 über getrennte Regeleinrichtungen 19a, 19b gespeist, welche als einstellbare Absperrorgane, einstellbare oder auch nicht einstellbare Drosseldurchlässe ausgebildet sein können. Ein in der Leitung 15 eingesetztes Rückschlagventil 36 verhindert die Übertragung von Druckschwankungen an den Auslässen des Motors auf die Hauptleitung 16. Es entspricht somit wirkwigsmäßig dem Rückschlagventil 23 in Fig. 5.16 fed via separate control devices 19a, 19b, which as adjustable shut-off devices, adjustable or also non-adjustable throttle passages can be formed. A check valve inserted in line 15 36 prevents the transmission of pressure fluctuations at the outlets of the engine to the main line 16. It thus corresponds in terms of effect to the check valve 23 in FIG. 5.

- 20 209850/0900 - 20 209850/0900

Die Luftzuführleitung 4 und die Abführleitung 13 sind mittels Flanschen 37 mit darin eingelegten (nicht dargestellten) Dichtungen und Schrauben mit den daran anschließenden Luftleitungen verbunden. Diese Art der Verbindung erleichtert den Abbau des am Reaktor 104 angeschlossenen Rohrsystems und verringert außerdem Wärmeverluste durch Ableitung von Wärme aus dem Reaktor 104. Die Abführleitung 13 ist über eine Leitung 13a mit dem Sekundärluftverteiler 17 verbunden, wobei ein in der Leitung 13a eingesetztes Rückschlagventil 38 die übertragung von im Bereich der Auslässe oder Auslaßventile des Motors auftretenden Druckschwankungen auf den Reaktor 104 verhindert .The air supply line 4 and the discharge line 13 are means Flanges 37 with seals and screws (not shown) inserted therein with the adjoining ones Air lines connected. This type of connection makes it easier to dismantle what is connected to the reactor 104 Pipe system and also reduces heat losses by removing heat from the reactor 104. The Discharge line 13 is via a line 13a with the secondary air distributor 17 connected, with a check valve 38 inserted in the line 13a, the transmission of pressure fluctuations on the reactor 104 occurring in the area of the outlets or outlet valves of the engine are prevented .

Zur Kühlung der die Leitung 13a durchströmenden Luft kann diese mit den dargestellten Kühlrippen 39 oder anderen wärmeabführenden Einrichtungen versehen sein, so daß dem Verteiler 17 eine im wesentlichen konstante Luftaenge über die Abführleitung zufließt. Solche Kühlrippen oder anderen wärmeabführenden Einrichtungen sind jedoch fakultativ und ihr Vorhandensein ist von der Anordnung und den Betriebseigenschaften des Motors sowie auch von der Belüftung des Motorraues abhängig.To cool the air flowing through the line 13a, it can be done with the cooling fins 39 shown or others heat-dissipating devices, so that the distributor 17 has a substantially constant amount of air flows in via the discharge line. Such cooling fins or however, other heat dissipating devices are optional and their presence depends on the arrangement and the operating characteristics of the engine as well as the ventilation of the engine room.

Als eine weitere fakultative Zusatzeinrichtung kann eine auf die Reaktortemperatur ansprechende Einrichtung zumAs a further optional additional device, a device responsive to the reactor temperature can be used for

- 21 2038SO/0900 - 21 2038SO / 0900

Absperren der Luftzufuhr über die Leitung 4 vorgesehen sein, wobei dann die in der Ringkammer 2 vorhandene Luft die Reaktorkammer 1 isoliert und die Abführung von Wärme mittels die Ringkammer 2 durchströmender Luft vermieden ist, so daß sich die Anwärmzeit des Reaktors verkürzt. Solche (nicht dargestellte) Einrichtungen können in Form einer in der Leitung 4 eingesetzten Drosselklappe vorhanden sein, welche über ein temperaturabhängiges Signal eines im oder am Auslaßrohr 105 vorhandenen elektrischen Wandlers oder über eine mechanische Verbindung von einem zunächst dem Reaktor 104 angeordneten Bimetallelement steuerbar ist.Shutting off the air supply via line 4 is provided be, in which case the air present in the annular chamber 2 insulates the reactor chamber 1 and the dissipation of heat is avoided by means of air flowing through the annular chamber 2, so that the warm-up time of the reactor is shortened. Such devices (not shown) can be present in the form of a throttle valve inserted in the line 4 be, which via a temperature-dependent signal of an existing in or on the outlet pipe 105 electrical Converter or via a mechanical connection from a bimetal element initially arranged in the reactor 104 is controllable.

Nachstehend sind zum Zweck der Erläuterung die Ergebnisse von unter Verwendung eines Reaktors gemäß der Erfindung mit einem Motorfahrzeug durchgeführten Versuchen angegeben. Für die Versuche wurde ein standardisierter "Europäischer Betriebszyklus" angewendet, bei dem der BetriebThe following are the results for the purpose of explanation of tests carried out using a reactor according to the invention on a motor vehicle. A standardized "European Duty cycle "is applied during which the operation

TTTT

des Motorsviermal den gleichen Arbeitszyklus durchläuft, beginnend mit dem Anlauf bei geringer Drehzahl, anschließend einer gewissen Zeit bei einer Drehzahl für 15 km/h, anschließend einer längeren Zeit mit einer Leerlaufdrehzahl entsprechend 30 km/h, darauf wiederum mit geringerer Drehzahl, dann einem längeren Zeitraum mit einer 50 km/h entsprechenden Drehzahl und schließlich einem kürzeren Zeitraum mit einer Drehzahl für 35the engine goes through the same duty cycle four times, starting with the start at low speed, then for a certain time at a speed for 15 km / h, then a longer time at an idle speed corresponding to 30 km / h, then again with lower speed, then a longer period of time with a speed corresponding to 50 km / h and finally a shorter period of time with a speed of 35

— 22 — 209850/0900- 22 - 209850/0900

worauf dann wieder ein Zeitraum bei Leerlaufdrehzahl und der Beginn eines weiteren Zyklus folgt. Die Gesamtzeit für den Versuch beträgt 20 Minuten bei Außentemperaturen von 20 bis 30⁰C.which is then again followed by a period at idle speed and the start of another cycle. The total time for the experiment is 20 minutes at outside temperatures of 20 to 30 ^° C.

Mit einem Fiat-Kraftwagen des Typs 125 S ergaben sich ohne Verwendung des erfindungsgemäßen Reaktors die in der letzten Zeile der folgenden Tabelle I aufgezeichneten Ergebnisse. In den ersten Beiden Zeilen von Tabelle I sind die durch die gängige internationale Gesetzgebung erlaubten Anteile an CO und Gesamt-Kohlenwasserstoffen im Abgas angegeben.With a Fiat motor vehicle of the type 125 S without using the reactor according to the invention, the results in the results recorded on the last line of Table I below. In the first two lines of Table I. are the proportions of CO and total hydrocarbons permitted by current international legislation specified in the exhaust gas.

Tabelle ITable I.

Kaltversuche gemäß Versuchszyklen im d.europäischen Ver- Motorbetrieb gem. suchs zyklus d.europäi s chenCold tests according to test cycles in the European engine operation acc. such a cycle of the Europeans

Versuchsverfahren (g/Versuch) (g/2 Zyklen) Test method (g / test) (g / 2 cycles)

CO Kohlen- CO Kohlenwasserst, wasserst.CO carbon- CO hydrocarbons, hydrogen.

Grenzwerte für Prototypen v.Fahrzeugen 134 9»4 - -Limit values for prototypes of vehicles 134 9 »4 - -

Grenzwerte für Serienfahrzeuge 161 12,2Limit values for series vehicles 161 12.2

Ergebnisse mit Versuchsfahrzeug ohne
Wärmereaktor 148 6,2 49,2 2,33Results with test vehicle without
Heat reactor 148 6.2 49.2 2.33

Bei Ausstattung des gleichen Fahrzeugs FIAT 125 S mit dem erfindungsgemäßen Reaktorsystem, mit Einblasen von Sekundärluft in den unmittelbaren Bereich der Auslaß-If the same vehicle is equipped with a FIAT 125 S. the reactor system according to the invention, with injection of secondary air into the immediate area of the outlet

- 23 20985Q/0900 - 23 20985Q / 0900

ventile durch Vergrößerung der Düsen des Weber-Doppelvergasers von 1,30 bis 1,60 auf 1,45 bis 1,60 mm öffnung und durch Steigerung des Anfalls an CO wenigstens von 3,8 auf 6,596 wurden die folgenden Ergebnisse erzielt:valves by enlarging the nozzles of the Weber twin carburetor from 1.30 to 1.60 to 1.45 to 1.60 mm opening and by increasing the amount of CO produced by at least 3.8 on 6,596 the following results were obtained:

Tabelle II
Kaltversuch, g/Versuch Warmversuch, g/2 Zyklen Table II
Cold test, g / test Warm test, g / 2 cycles

CO Kohlenwasserstoffe CO Kohlenwasserstoffe 40,00 1,0 13,5 0,22CO hydrocarbons CO hydrocarbons 40.00 1.0 13.5 0.22

Diese Ergebnisse zeigen eine Verringerung des CO-Anteils um 7596 und des Anteils an Kohlenwasserstoffen um 80# und erweisen damit die mit dem erfindungsgemäßen Reaktorsystem erzielbaren Vorteile.These results show a reduction in the proportion of CO around 7596 and the proportion of hydrocarbons around 80 # and thus demonstrate the advantages that can be achieved with the reactor system according to the invention.

Durch weitere Veränderungen am Vergaser lassen sich diese Zahlen, wenn auch auf Kosten eines geringfügig um etwa 6 bis 8% erhöhten Brennstoffverbrauchs, noch weiter verringern.By making further changes to the carburetor, these numbers can be reduced even further, albeit at the expense of a slight increase in fuel consumption of around 6 to 8%.

So wurde in Versuchen festgestellt, daß man bei Veränderung der Vergasereinstellung sowie der anteiligen Mischung von Sekundärluft und Abgasen zur Erhaltung einer Temperatur von mehr als 700⁰C in der Reaktorkammer und zur Erhöhung des Sauerstoffanteils im austretenden Gas auf 1,5 in den vorstehend angeführten VersuchsanordnungenIt was found in experiments that changing the gasifier setting and the proportionate mixture of secondary air and exhaust gases to maintain a temperature of more than 700 ^° C. in the reactor chamber and to increase the oxygen content in the exiting gas to 1.5 in the above-mentioned test arrangements

- 24 209850/0900 - 24 209850/0900

die folgenden Ergebnisse erhält:receives the following results:

CO 23,9 Kohlenwasserstoffe 0,9 bzw. CO 5,3 Kohlenwasserstoffe 0,13CO 23.9 hydrocarbons 0.9 or CO 5.3 hydrocarbons 0.13

Bei einer Verzögerung der Drehzahlerhöhung aus der unteren Drehzahl um 10% im ersten Versuchszyklus, d.h. also, solange der noch kalte Motor Abgase mit höherem Anteil an CO und Kohlenwasserstoffen abgibt, wurden die folgenden Werts erhalten:If the speed increase from the lower speed was delayed by 10% in the first test cycle, i.e. as long as the still cold engine emits exhaust gases with a higher proportion of CO and hydrocarbons, the following values were obtained:

CO 15,0 Kohlenwasserstoffe 0,35 bzw. CO 4,1 Kohlenwasserstoffe 0,06CO 15.0 hydrocarbons 0.35 or CO 4.1 hydrocarbons 0.06

und somit eine noch bessere Reinigungswirkung erzielt.and thus an even better cleaning effect is achieved.

Wenngleich die Erfindung vorstehend anhand bestimmter Ausführungsbeispiele beschrieben ist, sind innerhalb des Rahmens der Erfindung verschiedene Abwandlungen und Änderungen möglich.Although the invention is described above with reference to certain exemplary embodiments, are within Various modifications and changes are possible within the scope of the invention.

Patentansprüche -Claims -

- 25 -- 25 -

209850/09ÜO209850 / 09ÜO

Claims

Patentansprüche ϊClaims ϊ

1« ) Reinigungsvorrichtung für die Abgase einer wenigstens einen Zylinder aufweisenden Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch einen Reaktor (104) von im wesentlichen zylindrischer Hohlform, durch ein den Reaktor unter Bildung einer Ringkammer (2) dazwischen in einigem Abstand umgebendes, fest angeordnetes Gehäuse (3)» durch wenigstens eine sich durch die Ringkammer hindurch erstreckende und mit einem Ende in einer Abgaseinlaßöffnung (7) des Reaktors mündenden Leitung (8), deren anderem Ende von der Brennkraftmaschine abströmende Abgase zuführbar sind und welche an ihrer Einmündung in den Reaktor in einem Winkel von weniger als 90° zum jeweiligen Radius des Reaktors geführt ist bzw. sind, so daß wenigstens einem Teil der im Betrieb dem Reaktor über die Leitungen zuströmenden Abgase eine im wesentlichen tangential oder parallel zur Innenwandung der Reaktorkammer (1) verlaufende Strömungsrichtung erteilbar ist durch wenigstens eine in der Ringkammer mündende Leitung (4) für die Zufuhr von Luft in diese, durch eine Anzahl von in der Reaktorwandung gebildeten Durchlässen (6) für den Zustrom von Kühlluft aus der Ringkammer in den Reaktor, wobei die Wandungen der Durchlässe gegenüber den jeweiligen Radien des Reaktors in der gleichen Richtung wie die Abgaseinlässe in einem Winkel von weniger als 90° ge-1 «) cleaning device for the exhaust gases at least one an internal combustion engine having a cylinder, characterized by a reactor (104) of substantially cylindrical hollow shape, through a reactor forming an annular chamber (2) in between in some Distance surrounding, fixed housing (3) »through at least one extending through the annular chamber and with one end in an exhaust gas inlet opening (7) the reactor opening line (8), the other Exhaust gases flowing out of the internal combustion engine can be supplied at the end and which at their confluence with the reactor is guided at an angle of less than 90 ° to the respective radius of the reactor or are, so that at least part of the operation of the reactor via the lines inflowing exhaust gases a substantially tangential or parallel to the inner wall of the reactor chamber (1) running flow direction can be given by at least one line (4) opening into the annular chamber for the supply of air into this through a number of passages (6) formed in the reactor wall for the Inflow of cooling air from the annular chamber into the reactor, the walls of the passages opposite the respective Radii of the reactor in the same direction as the exhaust gas inlets at an angle of less than 90 °

- 26 209850/0900 - 26 209850/0900

neigt verlaufen, so daß wenigstens einem Teil der durch sie in den Reaktor einströmenden Luft eine im wesentlichen tangential oder parallel zur Innenwandung des Reaktors verlaufende Strömungsrichtung erteilbar ist, und durch eine sich wenigstens zwischen einem in einer Wandung des Reaktors gebildeten Gasauslaß (9) und einer Austrittsöffnung im Gehäuse erstreckende Auslaßleitung.tends to run so that at least some of the air flowing through them into the reactor is essentially a tangential or parallel to the inner wall of the reactor running flow direction can be given, and through a gas outlet (9) formed at least between one wall of the reactor and an outlet opening outlet conduit extending in the housing.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der Wandungen der Einlaßöffnungen (7,6) zwischen 30 und 75° beträgt.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the angle of inclination of the walls of the inlet openings (7,6) is between 30 and 75 °.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge des Reaktors (104,1) im wesentlichen gleich seinem wirksamen Durchmesser ist.3. Apparatus according to claim 1 and / or 2, characterized in that the axial length of the reactor (104.1) is substantially equal to its effective diameter.

4. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (9) in eiaer axialen Stirnwand des Reaktors (104) gebildet ist,während die andere Stirnwand geschlossen ist und daß die Eintrittsöffnung(en) (7) für die Abgase zunächst dem geschlossenen Ende des Reaktors gebildet sind.4. Device according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the outlet opening (9) is formed in one axial end wall of the reactor (104), while the other end wall is closed and that the inlet opening (s) (7) for the exhaust gases are initially formed at the closed end of the reactor.

5. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluft-Durchlässe (6) in Form von sich in gegenseitigem Umiangsab-5. Device according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the cooling air passages (6) in the form of mutual Umiangsab-

ι o a a 5 u / ο 9 ü u ι oaa 5 u / ο 9 ü u

stand in axialer Richtung im wesentlichen über die gesamte Länge der Wandung des Reaktors (1) erstreckende schmale Schlitzen ausgebildet sind.stood in the axial direction essentially over the entire length of the wall of the reactor (1) extending narrow slots are formed.

6. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit der Ringkammer (2) strömungsverbundene Leitung (13) zum Abführen von nicht durch die Durchlässe (6) in den Reaktor einströmender Luft vorhanden ist, wobei die Luftzufuhrleitung (4) für die Zufuhr von Luft zur Ringkammer in deren Umfangsrichtung weg von der Abführleitung (13) und diese zum Abführen von Luft aus der Ringkammer in deren Umfangsrichtung weg von der Zufuhrleitung angeschlossen ist.6. Device according to at least one of the claims 1 to 5, characterized in that a line (13), which is in flow connection with the annular chamber (2), is used for discharging of air not flowing into the reactor through the passages (6) is present, the air supply line (4) for the supply of air to the annular chamber in the circumferential direction away from the discharge line (13) and this is connected for discharging air from the annular chamber in the circumferential direction away from the supply line.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftabführleitung (13) und die Luftzufuhrleitung (4) jeweils zunächst einander gegenüberliegenden Enden des Reaktors angeordnet sind.7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the air discharge line (13) and the air supply line (4) in each case initially opposite ends of the reactor are arranged.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftabführleitung (13) mit einem Verteiler (17) verbunden ist, welcher Einrichtungen (18) zum Verteilen von über die Abführleitung zugeführter Luft in einen Bereich am anderen Ende der Abgasleitung(en) (8) und zum Vermischen der Luft mit den Abgasen in die- :;em Bereich aufweist.8. Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that the air discharge line (13) with a Manifold (17) is connected, which means (18) for distributing via the discharge line Air in an area at the other end of the exhaust pipe (s) (8) and to mix the air with the exhaust gases in the :; em area.

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7 ü 9 8 b IJ / ü 9 0 0 7 ü 9 8 b IJ / ü 9 0 0

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Abführleitung (13a) Kühleinrichtungen (39) zum Verringern der Temperatur von darin enthaltener Luft vorhanden sind.9. Apparatus according to claim 8, characterized in that on the discharge line (13a) cooling devices (39) for lowering the temperature of air contained therein.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzufuhrleitung (4) über eine eine Dichtung enthaltende Flanschverbindung (37) mit einer Hauptluftleitung (16) und die Luftabführleitung über eine eine Dichtung enthaltende Flanschverbindung (37) mit einer zum Verteiler (17) führenden Leitung (13a) verbunden ist, so daß Wärmeverluste des Reaktors und des Gehäuses durch Wärmeleitung wesentlich verringert sind.10. Apparatus according to claim 8 or 9, characterized in that the air supply line (4) via a a flange connection (37) containing a seal with a main air line (16) and the air discharge line Via a flange connection (37) containing a seal with a line (13a) leading to the distributor (17) is connected, so that heat losses of the reactor and the housing by heat conduction are significantly reduced are.

11. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch eine Luftspeisungsanordnung mit einem Kompressor oder Gebläse (20), einer mit diesem und mit der Luftzufuhrleitung (4) sowie dem Verteiler (17) strömungsverbundenen Leitungsanordnung (22, 23) und mit Einrichtungen (19,19a,19b) zum Regeln der relativen und absoluten Mengen der der Luftzufuhrleitung und dem Verteiler zuströmenden Luft.11. The device according to at least one of claims 8 to 10, characterized by an air feed arrangement with a compressor or blower (20), one with this and with the air supply line (4) and the distributor (17) flow-connected line arrangement (22, 23) and with devices (19, 19a, 19b) for regulating the relative and absolute amounts of the air flowing into the air supply line and the manifold.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch ein an einer Seite mit der Luftspeisungsanordnung12. The device according to claim 11, characterized by one on one side with the air feed arrangement

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strömungsverbundenes Ventil (25), welches in eine geschlossene, den Durchtritt von Luft sperrende Stellung belastet ist, durch eine mit einem Ende an der anderen Seite des Ventils angeschlossene und mit dem anderen Ende mit dem Einlaßverteiler (102) der Brennkraftmaschine (100) verbindbare Leitung (33) und durch auf einen bestimmten Druckabfall in einer mit dem Einlaßverteiler verbundenen Leitung (34) ansprechende Einrichtungen (27, 30) zum Verstellen des Ventils aus der geschlossenen Stellung und damit zur Freigabe des Zutritts von Luft aus der Speisungsanordnung über die Leitung (33) in den Einlaßverteiler.flow-connected valve (25), which is in a closed, the passage of air blocking position is burdened by one end to the other Side of the valve connected and at the other end to the inlet manifold (102) of the internal combustion engine (100) connectable line (33) and through to a certain pressure drop in one with the inlet manifold connected line (34) responsive devices (27, 30) for adjusting the valve from the closed Position and thus to release the entry of air from the feed arrangement via the line (33) in the inlet manifold.

13· Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Abgaszuleitungen vorhanden und im wesentlichen in einer gemeinsamen, im wesentlichen senkrecht zur Achse des Reaktors verlaufenden Ebene angeordnet sind.13 · Device according to at least one of claims 1 to 12, characterized in that several exhaust gas feed lines present and substantially in a common, substantially perpendicular to the axis of the reactor extending plane are arranged.

14. Anordnung mit einer Vergaser-Brennkraftmaschine, welche einen Einlaßverteiler und wenigstens ein in Wirkverbindung mit einer Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13 angeordnetes Auslaßventil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Abgasleitung (8) zum Abführen der Abgase von jeweils einem Auslaßventil an der Brennkraftmaschine (100) angeschlossen ist. 14. Arrangement with a carburettor internal combustion engine, which has an inlet manifold and at least one in operative connection with a device according to at least one of claims 1 to 13 arranged exhaust valve, characterized in that in each case one exhaust pipe (8) is connected to the internal combustion engine (100) for discharging the exhaust gases from one outlet valve in each case.

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