DE3617378C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Nachbrennluftzufuhrvor
richtung für Auspuffgase bei Brennkraftmaschinen nach dem
Oberbegriff des Amspruches 1.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Einbau in
Form einer hohlen Platte zum Einspritzen einer Anzahl Frisch
luftströme seitlich in jeden Auspuffgasstrom durch einen
planaren Dichtungsbereich des Einbaus, der zwischen dem Mo
torblock und seinem Auspuffstutzen liegt. Frischluft wird
unter Druck durch einen, eine Vorkammer bildenden Anfüllab
schnitt in den Dichtungsabschnitt geführt. Die Einspritzung
von Frischluft durch eine Anzahl Eingangsöffnungen, die
einen erheblichen Abschnitt jedes Auspuffgasstroms umgeben,
schafft ein verbessertes Nachbrennen gegenüber Systemen,
welche Luft durch eine einzige Eingangsöffnung in jeden Aus
puffgasstrom einspritzen. Die Frischlufteingangskanäle sind
über einen relativ großen Bereich des Dichtungsabschnitts
verteilt, der jede Auspufföffnung umgibt. Die Frischluft
wird bei ihrem Durchstrom durch den Dichtungsabschnitt vor
gewärmt, kühlt dabei einen Teil des Dichtungsabschnitts und
bildet somit eine Teilwärmesperre an der Grenzfläche des
Motorblocks und des Stutzens. Eine gewisse Vorwärmung tritt
auch in dem Anfüllabschnitt auf, infolge seiner Anordnung in
enger Nachbarschaft zu dem heißen Auspuffstutzen. Die In
stallation wird außerdem vereinfacht, weil der Nachbrenner
einbau keinerlei Mehrfachrohrverbindungen erfordert.
Allgemein gesagt, führt die Nachbrennluftzufuhrvorrichtung
für Auspuffgas jedem Auspuffgasstrom einer Brennkraft
maschine eine Anzahl Frischluftströme an einem Platz
zwischen dem Auspuffstutzen und dem Motorblock zu. Sie ent
hält einen Einbau mit einem hohlen Anfüllabschnitt und einem
einstückig verbundenen planaren Dichtungsabschnitt, der eine
oder mehrere Auspuffgasöffnungen umgibt. Sie ist hergestellt
aus zwei Metallplattenkörpern und einem planaren Abstands
halter. Der Abstandshalter ist sandwichartig zwischen dem
Dichtungsabschnitt der Plattenkörper angeordnet und so aus
gelegt, daß er Durchgangswege bildet, die sich von dem An
füllabschnitt durch die Ebene des Abstandshalters zu den
Auspuffgasöffnungen erstrecken. Frischluft wird unter Druck
von einer entfernten Quelle zugeführt, die an
einem Ende des Anfüllabschnitts des Ver
teilerkörpers angeschlossen ist.
Eine derartige Nachbrennluftzufuhrvorrichtung ist aus der
US-PS 36 30 031 bekannt. Bei ihr ist ein verhältnismäßig
dickes Element zwischen den Metallteilen im Abgasöffnungs
bereich angeordnet, worin die Kanäle eingeformt sind. Die
Herstellung derartiger Teile ist aufwendig. Ihre Formgebung
führt zu einer beträchtlichen Baugröße. Außerdem läßt der
Wärmeübergang zwischen Vorrichtung und Frischluft noch zu
wünschen übrig.
Aus der US-PS 22 95 436 ist eine weitere Nachbrennluftzufuhr
einrichtung bekannt, bei der ein Frischluftverteiler über
Zweigrohre mit einem Abstandshalter zwischen Zylinderkopf
und Abgasrohren verbunden ist. Dabei wird der Frischluft
strom dem Abgas durch einen Kanal zwischen Zylinderkopf und
Abstandshalter zugeführt. Diese Konstruktion ist relativ auf
wendig, insbesondere weil sie zur Ausbildung des Frischluft
kanals einer innen gestuften Auslaßöffnung des Zylinder
kopfes bedarf. Die Vorrichtung kann also nicht bei beliebi
gen Brennkraftmaschinen nachgerüstet werden. Außerdem be
dingt die Einspeisung des Frischluftstromes zwischen Zylin
derkopf und Abstandshalter durch jeweils nur ein Zweigrohr
eine relativ ungleichmäßige Einmischung in den Abgasstrom.
Schließlich kommt das Frischgas erst kurz vor der Ein
mischung in Kontakt mit relativ heißen Bereichen der Brenn
kraftmaschine, so daß der Wärmeübergang noch zu wünschen
übrig läßt.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine einfach herzustellende und einzubauende Nachbrennvor
richtung für Brennkraftmaschinen zu schaffen, die eine bes
sere Wärmeübertragung von der Umgebung in die Kanäle zur
Abgasöffnung und umgekehrt zuläßt.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichnungsteil des An
spruches 1 angegeben.
Eine erfindungsgemäße Nachbrennluftzufuhrvorrichtung hat den
Vorteil, daß die Begrenzungen der Kanäle, welche die Vor
kammer mit der Abgasöffnüng verbinden, teilweise von den
angrenzenden Flächen der Bauteile im Bereich der Abgas
öffnung gebildet sind. Auf diese Weise kann eine sehr flache
in den Abgasstutzen einzuflanschende Dichtungsanordnung ge
bildet sein, über die die vom Motorblock kommende Wärme un
mittelbar auf die Luft in den relativ engen Kanälen über
tragen werden kann. Umgekehrt erfolgt auf diese Weise durch
die eingetragene Frischluft auch eine verbesserte Kühlung
im Bereich der Dichtungsanordnung. Überdies kann der Einbau
des plattenartigen Nachbrenners auch die Stutzendichtung er
setzen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter
ansprüchen 2 bis 11 angegeben.
Die Nachbrennluftzufuhrvorrichtung und die von ihr gebotenen
Vorteile werden aus der folgenden Beschreibung in Verbin
dung mit den beigefügten Zeichnungen verständlich.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Nachbrennluftzufuhrvorrich
tung mit um eine Auspuffgasöffnung herum teilweise
fortgebrochener Außenseite zur Darstellung der Frisch
lufteingangskanäle,
Fig. 2 eine Bodenansicht von Fig. 1,
Fig. 3 eine Endansicht von Fig. 1 zur Darstellung der Nach
brennerluftzufuhrvorrichtung an ihrem Einbauplatz
zwischen fortgebrochenen Teilen eines Motorblocks und
eines Auspuffstutzens,
Fig. 4 eine vergrößerte Seitenansicht eines Endabschnitts
des Abstandshalters zur Darstellung der radial ange
ordneten Speichen in Verbindung mit einem Abbrech
körper vor dem Einbau,
Fig. 5 einen weiteren vergrößerten Querschnitt nach den
Linien 5-5 der Fig. 4 zur Darstellung der Abbrechnu
ten.
Die Nachbrennerluftzufuhrvorrichtung 10, die in den Zeich
nungen dargestellt ist, ist ausgelegt zur Anordnung zwischen
dem Auspuffstutzen 12 und entsprechenden Abschnitten des
Motorblocks 14, welcher die Auspufföffnungen 16 eines Mehr
zylinderbrennkraftmotors enthält. Hinsichtlich der Funktion
besteht die Vorrichtung aus einem hohlen Anfüllabschnitt,
d. h. einer Vorkammer 18, zur Zufuhr von Frischluft und einem
einstückig damit verbundenen planaren Dichtungsabschnitt 20.
Sauerstoffreiche Luft wird dem Einlaß an dem linken Ende der
Vorkammer 18 zugeführt und dann über durchgehende Kanäle 22
von der Vorkammer 18 zu einem großen Abschnitt des unteren
Umfangs jeder Auspufföffnung 16 in dem Dichtungsabschnitt 20
weitergeleitet.
Die drei Hauptbestandteile der Nachbrennerluftzufuhrvorrich
tung 10 enthalten einen plattenförmigen Bauteil 24 aus Me
tallblech auf der Stutzenseite, einen ähnlichen Bauteil 26
auf der Motorblockseite und einen Abstandshalter 30, der
sandwichartig zwischen den beiden Bauteilen 24, 26 in dem
Dichtungsabschnitt 20 angeordnet ist.
Der Abstandshalter 30 umgibt die Auspufföffnungen 16 und hat
im Grunde dieselbe Form, die eine übliche Stutzendichtung
für den in Frage stehenden Motor haben würde.
Die Auspufföffnungen 16 sind in Größe und Form identisch und
haben jeweils halbkreisförmige obere und untere Enden, die
durch einen rechteckigen Mittelabschnitt von gleicher Breite
getrennt sind. Die Kanäle 22, welche sich von der Oberseite
der Vorkammer 18 durch den Abstandshalter 30 nach oben zu
den halbkreisförmigen unteren Enden der Auspufföffnungen 16
erstrecken, sind um diese unteren Enden herum mit Abstand
und radial mit Bezug auf sie angeordnet. In der dargestell
ten Ausführungsform sind sieben Kanäle 22 für jede Auspuff
öffnung 16 vorhanden. Diese Kanäle 22 sind durch sechs
gleichmäßig beabstandete Speichen 32 gebildet, welche radial
angeordnete Seiten und abgerundete Köpfe an den Plenumenden
der Speichen 32 aufweisen. Es ist auch zu beachten, daß die
Durchgänge auf der linken Seite jeder Auspufföffnung 16 dem
Luftzufuhrende der Vorkammer 18 zugewendet sind und der
oberste Kanal 22 auf der linken Seite jeder Auspufföffnung
16 in einer höheren Ebene liegt als der oberste Kanal 22 auf
der rechten Seite (siehe Fig. 4). Dies ist möglich, weil auf
der linken Seite der Auspufföffnungen 16 zusätzlicher Raum
vorgesehen ist durch die versetzte Anordnung derselben nach
rechts vom Mittelpunkt zwischen ihren jeweiligen Paaren von
Lagerstiftöffnungen 36.
Vorzugsweise sind zum leichteren Einbau die hinteren oder
inneren Enden der Speichen 32 anfangs mit einem Abbrechkör
per 37 befestigt, der wiederum durch zwei abbrechbare Teile
38 in Form gegenüberliegender Finger an dem Abstandshalter
30 befestigt ist. Auf den gegenüberliegenden Oberflächen des
Abbrechkörpers 37 sind V-Nuten 40 längs Teillinien vorge
sehen, die mit der Außenlinie des unteren Abschnitts jeder
Auspufföffnung 16 zusammenfallen, so daß die Abbrechkörper
37 nach dem Einbau leicht und sauber entfernt werden können.
Der Abstandshalter 30 ist schichtartig zwischen den flachen
Dichtungsabschnitten der Bauteile 24, 26 angeordnet, welche
Auspufföffnungen 16 und Lagerstiftöffnungen 36 aufweisen,
die in der Form denjenigen des Abstandshalters 30 ent
sprechen. Die oberen Bereiche dieser Abschnitte haben
dieselbe Umrißlinie wie die Oberteile und Enden des Abstands
halters, während sich ihre unteren Bereiche über die radial
angeordneten Speichen 32 des Abstandshalters zu der Vor
kammer 18 erstrecken, die unmittelbar unter der Bodenkante
des Abstandshalters 30 liegt. Die Abschnitte der Bauteile
24, 26 zwischen den Speichen 32 bilden die parallelen Wände
der Kanäle 22. Unmittelbar unter der Linie, wo der Dichtungs
abschnitt 20 in die Vorkammer 18 übergeht, befindet sich
eine Winkelstufe, d. h. ein gekröpfter Abschnitt 42, welcher
den verbleibenden unteren Bereich der Vorkammer 18 von dem
parallelen Dichtungsabschnitt 20 nach außen in Richtung auf
den Auspuffstutzen 12 versetzt (siehe Fig. 3). Vorzugsweise
wird der Raum zwischen den Bauteilen 24, 26 der Vorkammer
18 durch eine schmale Stufe 44, die sich um die Außenseite
der Vorkammer 18 des Bauteils 24 herum erstreckt, auf einer
gleichmäßigen Dicke gleich der Dicke des Abstandshalters 30
gehalten. Die Höhe der Vorkammer 18 wird von einem Maximum
an dem Luftzufuhrende links in Fig. 1 auf ein Minimum an dem
geschlossenen Ende rechts in Fig. 1 reduziert. Luft wird
unter Druck von einer entfernten Quelle (nicht gezeigt) in
die Vorkammer 18 eingeführt, und zwar durch eine Frischluft
leitung zu einem nasenartigen Verteilerabschnitt 46, der auf
dem linken Ende des Bauteils 24 gelagert ist. Der Verteiler
abschnitt 46 lenkt die in Längsrichtung strömende Eingangs
luft seitlich ab und verteilt sie quer über das gesamte
Eingangsende der Vorkammer 18. Es können zum Ausgleich der
durch die Kanäle 22 an die Auspufföffnungen 16 herangeführ
ten Luftmenge Leitbleche oder andere Vorrichtungen vorgese
hen sein.
Vorzugsweise sind die Bauteile hergestellt aus rost
freiem Stahl von angemessener Qualität, der in der Lage ist,
der relativ ungünstigen Umgebung, der sie im Gebrauch
ausgesetzt sind, zu widerstehen. Selbstverständlich könnten
jedoch die Lehren dieser Erfindung auch mit anderen Materia
lien als dem gegenwärtig bevorzugten rostfreien Stahl zur
Ausführung gelangen.
Die relative Größe, Form und Anordnung der Bauteile der
Nachbrennerluftzufuhrvorrichtung 10 sind von Bedeutung, wie
auch ihre Anordnung zwischen dem Motorblock und dem Auspuff
stutzen. Weitere bedeutende Merkmale bestehen in der Tat
sache, daß eine Anzahl Frischlufteingangsöffnungen vorhan
den sind, die mit jeder Auspufföffnung in Verbindung stehen,
und diese Frischlufteingangsöffnungen sind um einen relativ
großen Abschnitt des Umfangs jeder Auspufföffnung 16 ver
teilt, vorzugsweise über wenigstens 40% desselben. Die
Frischlufteingangsöffnungen haben einen rechteckigen Quer
schnitt, wobei ihre längeren Dimensionen mit Bezug auf die
Auspufföffnung 16 auf dem Umfang liegen. Die kürzeren
Abmessungen der rechteckigen Öffnungen sind gleich der Dicke
des Abstandshalters 30, die in der dargestellten Ausführungs
form beispielsweise 2,286 mm beträgt. Der von allen Frisch
lufteingangsöffnungen in dem Dichtungsabschnitt vorgesehene
gesamte Öffnungsbereich ist größer als der Bereich des
Frischlufteinlasses zum Anfüllabschnitt. Vorzugsweise ist er
wenigstens 20% größer.
Mit Ausnahme eines Paares Gewindestifte 48 auf dem Verbin
dungsflansch 50 des Lufteinlasses 52 für Frischluft sind
alle Bestandteile der Nachbrennerluftzufuhrvorrichtung 10
in Stanzverfahren hergestellt. Die Bestandteile werden
zusammengebaut durch Anordnung in ihrem entsprechenden
Stellungen gemeinsam mit einem geeigneten Lötmaterial.
Sodann werden sie in einen Lötofen eingeführt, wo sie unter
einer Schutzgasatmosphäre zu einem geschlossenen Einbau
miteinander versiegelt werden. Anschließend werden die
Abbrechkörper 37 des Abstandshalters
30 aus den Auspufföffnungen 16 herausgeschlagen, und die
Nachbrennerluftzufuhrvorrichtung 10 ist einbaubereit.
Claims (11)
1. Nachbrennluftzufuhrvorrichtung für Brennkraftmaschinen
mit zwei Bauteilen aus Metall, die als sandwichartige
Dichtungsanordnung zwischen mindestens einem Abgas
stutzen und mindestens einem zugeordneten Abgaskanal
des Motorblocks, die Abgasöffnung umgebend, angeordnet
sind und außerhalb der Abgasöffnung eine mit einer Luft
versorgung verbundene Vorkammer bilden, einem zwischen
den Bauteilen angeordneten, die Abgasöffnung mindestens
teilweise umgebenden scheibenförmigen Element, durch das
sich mehrere in Umfangsrichtung beabstandete Kanäle er
strecken, die die Vorkammer mit der Abgasöffnung ver
binden, wobei die Bauteile aus Blech geformt sind, das
scheibenförmige Element ein Abstandshalter zwischen den
zwei Bauteilen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der
Abstandshalter (30) an seinen flachen Außenflächen mit
den Innenflächen der Bauteile (24, 26) verbunden ist,
daß die Kanäle (22) teilweise von Innenwandflächen des
Abstandshalters (30) und teilweise von angrenzenden
Flächen der Bauteile (24, 26) gebildet sind, und daß
ihre eine Abmessung gleich dem durch den Abstandshalter
(30) bestimmten Abstand der angrenzenden Flächen der
Bauteile (24, 30) ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der die Vorkammer (18) bildende Abschnitt länglich ist
und gegenüberliegende Enden aufweist, und ein Lufteinlaß
(52) an einem Ende angeordnet ist und der Innenquer
schnitt an diesem Ende größer ist als am anderen Ende.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Lufteinlaß einen nasenartigen Verteilabschnitt (46)
aufweist, der sich seitlich von der Vorkammer (18) fort
erstreckt und der den eintretenden Luftstrom über das im
Querschnitt größere Ende verteilt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Abstandshalter (30) eine gleich
mäßige Dicke aufweist.
5. Vorrichtung nach Ansprurch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand der Bauteile (24, 26) im Bereich der
Vorkammer (18) eine dem Abstandshalter (30) entsprechende gleichmäßige Dicke
aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Innenwandflächen des Abstands
halters (30) von Speichen (32) gebildet sind, die an
einem abbrechbaren Teil (38) geformt sind, das nach dem
Einbau des Abstandshalters entfernt wird.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß mehrere Abstandshalter (30) eintei
lig geformt sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dichtungsanordnung und die Vor
kammer über einen gekröpften Abschnitt (42) verbunden
sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kanäle (22) radial angeordnet
sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der wirksame Querschnitt der Kanäle
(22) an dem der Vorkammer (18) zugekehrten Ende größer
ist als an dem der Abgasöffnung (16) zugekehrten Ende.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Summe der wirksamen Querschnitte
der Kanäle (22) an dem der Abgasöffnung (16) zugekehr
ten Ende größer ist als der wirksame Querschnitt des
Lufteinlasses (52).
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: F01N 3/30 |
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D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |