DE7541727U - EXHAUST MANIFOLDS FOR THE POST-COMBUSTION OF CARBON MONOXYDE AND UNBURNED HYDROCARBONS - Google Patents

Description

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BIpT. Ing. H, Wolckmann, Dipl. Phys. Pr. K. Fincko
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8 Miincluji iiO, a.'UUrMi 'Ii BIpT. Ing. H, Wolckmann, Dipl. Phys. Pr. K. Fincko
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FIAT Societa par AzioniFIAT Societa par Azioni

Corso Marconi 10, Turin/ItalienCorso Marconi 10, Turin / Italy

Auspfuffkrümmer für die Nachverbrennung der Kohlenmono xy de und der unverbrannten Kohlenv/aseorctoffeExhaust manifold for the afterburning of the carbon mono xy de and the unburned carbon dioxide

Diese Erfindung bezieht sich auf einen Auspuffkrümmer für die Nachverbrennung der in den Abgasen von Verbrennungsmotoren enthaltenen Kohlenmonoxyde und unverbrannten Kohlenwasserstoffe.This invention relates to an exhaust manifold for the afterburning of carbon monoxides and unburned carbon monoxides contained in the exhaust gases of internal combustion engines Hydrocarbons.

Nach dein gegenwärtigen Stand der Technik sind Vorrichtungen, wie zum Beispiel katalytische und thermische Nachbrenner bekannt, mit denen eine Reduktion der in den Abgasan von Verbrennungsmotoren enthaltenen luftverunreinigenden Stoffe angestrebt wird» In diesen Nachbrennern werden mittels reagierender, in den Auspufftopf eingesetzter Substanzen oxydreduzierende chemische Reaktionen ausgelöst oder mit Hilfe von Katalysatoren besdueunigt.According to your current state of the art, devices such as catalytic and thermal afterburner known, with which a reduction in the in the Exhaust gas pollutants contained in internal combustion engines The aim is to use substances »In these afterburners, reactive substances used in the muffler are used to reduce oxides chemical reactions triggered or mitigated with the help of catalysts.

Beim thermischen Nachbrenner wird dagegen die hohe Temperatur der Abgase von Wü.rinekraftiiiascliineii dazu genutzt, eLno weitere vollständigere Verbrennung dor unverbrtmn ben Kohlenwasserstoffe und dct> in di.-n Abgasen en thai i, on ■■· π Ivohlerimoiioxyds mittels ei η ei.· bestimmten Men-In the case of the thermal afterburner, on the other hand, the high temperature of the exhaust gases from Wü.rinekraftiiiascliineii is used to eLno further more complete combustion dor unrelated ben hydrocarbons and dct> in di.-n exhaust gases en thai i, on ■■ · π Ivohlerimoiioxyds by means of ei η ei.

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ge zusätzlicher Luft, die in den tIiermischen Nachbrenner eingeführt wird, sicherzustellen.ge additional air fed into the animal-mixed afterburner is introduced.

Diese Vorrichtungen sind jedoch mit den verschiedensten Mängeln behaftet. Bei den katalytisehen Nachbrennern zum Beispiel beginnt der oxydreduzierende Prozeß bekanntlich erst dann, wenn der Nachbrenner selbst eine bestimmte Temperatur aufweist, die ersc nach einer bestimmten Zeit (gerechnet vom Zeitpunkt des Anlassens des kalten Motors) erreicht wird.However, these devices come with a wide variety Flawed. With the catalytic afterburners For example, as is well known, the oxide-reducing process only begins when the afterburner itself has a certain temperature, the ersc after a certain time (calculated from the point in time when the cold engine was started).

Der Grund hierfür ist darin zu suchen, daß diese katalytischer! Nachbrenner wegen des Materials, aus dem sie bestehen, nicht in Motornähe angeordnet werden können, da bei unmittelbarer Einführung der Abgase in den Nachbrenner dessen Bestandteile verändert wurden, weil diese Gase beiin Austritt aus dein Motor noch zu hohe Teniper at ur οπ au fweiscn.The reason for this is to be found in the fact that this is more catalytic! Afterburners cannot be placed near the engine because of the material they are made of, because when the exhaust gases are introduced directly into the afterburner, its components have been changed because these Gases that are still too high teniper when exiting your engine at ur οπ au fweiscn.

Also müssen die katalytischen Nachbrenner in einer entsprechenden Entfernung vom Motor angeordnet werden, damit die Gase während des Warmlaufens des Motors noch mit einer genügend hohen Temperatur in den Nachbrenner einströmen, daß dieser arbeitet, ihre Temperatur jedoch nicht so hoch ist, daß der Nachbrenner beschädigt wird.So the catalytic afterburners have to be in one appropriate distance from the engine so that the gases remain while the engine is warming up flow into the afterburner at a high enough temperature for it to work, but their temperature is not so high as to damage the afterburner.

'■> (Ti-J-IS i.clitlich 'Liegt also ein langer zeitlicher Abstand /K-ischnj] Anlassen dos Motors in kaltem Zustand und Erreirforderlichen Temperatur, während dessen die'■> (Ti-J-IS generally' So there is a long time lag / K-ischnj] Starting the engine in cold condition and as required Temperature during which the

den katalytischen Nachbrenner strömen, ohne daß il'-r oxyilrodu/ioronde Prozeß in ausreichendem Maße wirksam wird, so rlnß sie praktisch mit rlnni gleichen An-flow through the catalytic afterburner without that il'-r oxyilrodu / ioronde process in sufficient measure becomes effective, it must practically with roughly equal proportions

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teil an luftverunreinigenden Stoffen, zum Beispiel Kohlenmonoxyd, austreten, mit dem sie in den Nachbrenner einströmten.part of air pollutants, for example carbon monoxide, with which they flowed into the afterburner.

Weitere Nachteile solcher Vorrichtungen, insbesondere der thermischen Nachbrenner, sind folgende:Further disadvantages of such devices, especially the thermal afterburner, are the following:

a) Diese Nachbrenner weisen besondere, sehr komplizierte Formen auf.a) These afterburners have special, very complicated shapes.

b) Bei diesen Nachbrennern treten zu hohe Energieverluste auf, die zu einer Leistungsminderung der Wärmekraftmaschine führen.b) With these afterburners too high energy losses occur, which lead to a reduction in the performance of the heat engine to lead.

Zweck dieser Erfindung ist die Schaffung einer technologisch unkomplizierten Vorrichtung, bei der äußerst geringe Energieverluste und folglich Minimalverluste an Motorleistung zu verzeichnen sind, die wirtschaftlich wenig aufwendig und im praktischen Einsatz leistungsfähig ist sowie schnell und sicher eingebaut werden kann.The purpose of this invention is to provide a technologically straightforward device in which extremely low energy losses and consequently minimal losses in engine power are recorded, which are economical is inexpensive and efficient in practical use and can be installed quickly and safely.

Ein bemerkenswerter Vorzug gegenüber den derzeit bekannten Vorrichtungen dieser Art besteht darin, daß der Auspuffkrümmer, der Gegenstand dieser Erfindung ist, wegen seiner Konstruktionsmerkmale und aufgrund der dafür verwendeten Werkstoffe und Bestandteile direkt an den Motor angebaut werden kann, so daß die heißen Abgase unmittelbar in den Krümmer einströmen, wodurch dieser erwärmt wird und innerhalb weniger Sekunden die für die Einleitung der Abgasreaktionen erforderliche Temperatur erreicht wird.A notable advantage over currently known devices of this type is that the exhaust manifold, is the subject of this invention, because of its design features and because of those used therefor Materials and components can be attached directly to the engine, so that the hot exhaust gases immediately flow into the manifold, which heats it up and within a few seconds the for the Initiation of the exhaust gas reactions required temperature is achieved.

Die Erfindung eignet sich zur Verwendung bei Motoren, die für eine Abgas-Nachverbrennung ausgelegt sind,The invention is suitable for use in engines that are designed for exhaust gas afterburning,

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und zwar vinvii^sweioo im i. t l.uri"/us;ii/ nim»i ι γ<·1!> ■ r !μ m ·ί· den Auslaßvuiit Hon.vinvii ^ sweioo in the i. t l.uri "/ us; ii / nim» i ι γ <· 1!> ■ r ! μ m · ί · den outlet vuiit Hon.

Do i dicsnr JOrTLiIiIuIi₁"; wrdi'ii die vi < r,",¹ η ■^:ι π ti t > ■ 11 iin.i weitere Zwecke mit IlLife ο Lues Au^pu nkriiinim- rs <μί·«· i ch r , der für die Reduktion der unvcrhrnnn t· ·η licsf.i· <1im AI'.'.mso von Wärmokraftmasehincn bosonil'Ts ,",τιμ./',ιι"! i < t. und der. je nach Zylinderzahl dos Motors, in i. t ι· ι ihm- <>ι!ι·γ ιιηΊι m πίι Zuführungsleitungen und einer Abf iihruuivs 1 <> i i.uiifv lür d i >.· genannten Auspuffgase ausgestattet und dadurch ,",okcnnzeichnet 1st, daß darin zwei RealctionskniniiKMii mitor^obracht sind, die in Längsrichtung durch ri.no mit Mohrungen versehene Wand voneinander ,";et roim t. sind.Do i dicsnr JOrTLiIiIuIi ₁ ";wrdi'ii die vi < r,", ¹ η ■ ^: ι π ti t> ■ 11 iin.i further purposes with IlLife ο Lues Au ^ pu nkriiinim- rs <μί · «· i ch r, which is responsible for the reduction of the constant t · · η licsf.i · <1im AI '.'. mso of Wärmokraftmasehincn bosonil'Ts, ", τιμ ./ ', ιι"! i <t. and the. depending on the number of cylinders of the engine, in i. t ι · ι him- <> ι! ι · γ ιιηΊι m πίι supply lines and a discharge iihruuivs 1 <> i i.uiifv for the > are obracht, the longitudinally carved wall by ri.no from each other, "; et roim t. are.

Weitere Merkmale und Vorzüge dieser Hrf i ΐκΐιηι,τ sind aus der nun folgenden Dcschroibun,¹¹; iintor Hi»nugn;ilinie ruif die beiliegenden Zeichnungen zu ersehen, in denen ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, ohne dif? die Erfindung auf diese Ausführung beschränkt ist. Dabei zeigen: Further features and advantages of this Hrf i ΐκΐιηι, τ are from the now following Dcschroibun, ¹¹ ; iintor Hi »nugn; ilinie ruif the accompanying drawings, in which an embodiment is shown, without dif? the invention is limited to this embodiment. Show:

- Fig. 1 eine Außenansicht des Auspuffkrümmers entsprechend der Erfindung unter besonderer Bezugnahme auf seinen Einbau bei einem Vierzylindermotor;- Fig. 1 is an external view of the exhaust manifold accordingly the invention with particular reference to its incorporation in a four cylinder engine;

- Fig. 2 einen Querschnitt in der Ebene IX-II des genannten Krümmers;Figure 2 is a cross-section on the plane IX-II of the aforesaid Elbow;

- Fig. 3 eine Teilschnittzoichnung des Krümmers.3 shows a partial sectional drawing of the manifold.

Dieser Auspuffkrümmer besteht aus einem 2 mm starken nichtrostenden Stahlblech und, wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, aus zwei Seiteuflanschen mit im wesentlichen dreieckiger Form, die mit einer Reihe von Bohrungen 2This exhaust manifold consists of a 2 mm thick stainless steel sheet and, as can be seen from Fig. 1, from two side flanges with essentially triangular shape with a series of holes 2

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vorsehen sind, und aus einem mittleren 'Doppolflansch 3 mit i in wesentlichen rechteckiger Form, der ebenso mit einer Re.LJiο von Bohrungen ■■!· verschon ist, die alle zur Hefestigung des Krümmers am Zylindei'kopf dienen und aus F.isenblech gefertigt sind.are provided, and from a middle 'double-pole flange 3 with i in an essentially rectangular shape, which is also with a Re.LJiο of bores ■■! · is spared, all for The elbow is fastened to the cylinder head and off Are made of iron sheet.

An den Seitenflanschen 1 treten zwei Leitungen 5 und 6 aus, die mit den Motorzylindern verbunden werden, wofür sie eine entsprechende Form aufweisen, und in eine erste Reaktionskammor 7 eini lünden (siehe Fig. ?.) . Vom Mitioli'lansch 3 führen zwei weitere Leitungen 8 und 9? die mit den anderen beiden Motorzylindern verbunden und dafür entsprechend geformt; sind, ebenfalls zur ersten Reale I; ions kamm er 7·At the side flanges 1 emerge two lines 5 and 6, which are connected to the engine cylinders, for which they have a corresponding shape, and eini in a first reaction chamber 7 (see Fig. ?.). Two further lines 8 and 9 lead from Mitioli'lansch 3? those connected to the other two engine cylinders and shaped accordingly; are, also to the first real I; ion comb 7 ·

Untex* der ersten Realctionskaminer 7 ist eine zweite Reaktionskammer 10 angeordnet, die von der ersten durch eine gemeinsame Trennwand 11 abgeteilt 1st, in der zwei Bohrungen 12 und 13 vorgesehen sind (si.ehe Fig. Ί)· Ziemlich in der Mitte der zweiten JvValction.skaii;mor 10 ist eine Abführungsleitung 1 'l· mit im wesentlichen zylindrischer Form vorgesehen, an deren Ende zwecks Verbindung mit einem Auspuffrohr ein. Rundflansch 15 sitzt.Untex * the first reaction chamber 7 is a second reaction chamber 10, which is separated from the first by a common partition wall 11, in which two bores 12 and 13 are provided (see Fig. 3) · Rather in the middle of the second JvValction .skaii; mor 10, a discharge line 1'l · is provided with a substantially cylindrical shape, at the end of which for the purpose of connection to an exhaust pipe. Round flange 15 sits.

Zur Verminderung der Wärmeabstrahlung in die Umgebungsluft und zur Vermeidung einer eventuellen übermäßigen Erwärmung von. in. der N;il:o (1(¹S K.riiiiiiiiors 1 Legenden. Motortoilen ist der gesamte Aus pn I' !'krümmer außen, mit einem Mantel Io aus Isoliermaterial ui.ikleidot.To reduce the radiation of heat into the ambient air and to avoid any excessive heating of. in. der N; il: o (1 ( ¹ S K.riiiiiiiiors 1 legends. Motortoilen is the entire Aus pn I '!' bend outside, with a coat Io of insulating material ui.ikleidot.

Dieses V. sol L e miat ■ - r i. al wird durch eine Piissuii;; aus Aluminiumblech gegen, die ■' ußen ΓΊ.ίΐ elion des Auspu ll'k rummersThis V. sol L e miat ■ - r i. al is through a piissuii ;; out Aluminum sheet against the .ίΐ elion of the exhaust pipe

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,",■opx'oßt. D.i.030 Fassung bestellt aus den drei Teilen 17 1fi - 19 (siohη Fiß, 2), deren Form dem Profil des Krümmer s entspricht und dio untereinander durch oino Reihe von nolsr.on 20 verbunden sind., ", ■ opx'ošt. D.i.030 Version ordered from the three parts 17 1fi - 19 (siohη Fiß, 2), whose shape corresponds to the profile of the elbow s and dio correspond to each other through oino series connected by nolsr.on 20.

Dieser Krummer wird in der Nähe der Auslaßventile angeordnet; entsprechend der Erfindung ist dabei folgende Arbeitsweise gegeben: Die Abgase und die unverbrannten Kohlenwasserstoffe, denen vorher in der Nähe der Auslaßventile Zweitluft zugesetzt wird, strömen durch die vier Leitungen. 5-6-8 und 9 des Krümmers unter Wirbelbewegung in die erste Reaktionskammer ein und werden dort gegen die Trennwand 11 geführt, wie dies im wesentlichen durch die Pfeile auf Fig. 3 angezeigt wird.This elbow is placed near the exhaust valves; according to the invention, the following mode of operation is given: the exhaust gases and the unburned gases Hydrocarbons, which previously near the exhaust valves Second air is added, flow through the four lines. 5-6-8 and 9 of the elbow under vortex motion into the first reaction chamber and are guided there against the partition wall 11, as is essentially the case indicated by the arrows on FIG.

Da aufgrund der Umkleidung des Krümmers mit Isoliermaterial dio Wärmeabstrahlung nach außen weitgehend verhindert wird, kann die Gastemperatur in dieser Kammer auf dem hohen Wert von ca. 1000 C gehalten werden, wodurch die Reaktionen der luftverunreinigenden Gase unter Nutzung eines vorhandenen Prozentsatzes an Sauerstoff eingeleitet werden und somit ein erster Nachverbrennungsprozeß zustandekommtg Die Abgase treten durch die in der Trennwand 11 vorgesehenen Bohrungen 12 und 13 aus der ersten Reaktionskammer 7 aus und strömen in die zweite Reaktionskammer 10, wo der Nachverbrennungsprozeß unter Nutzung der hohen Temperatur der Trennwand 11 beendet wird.Because the elbow is encased in insulating material, heat radiation to the outside is largely prevented is, the gas temperature in this chamber can be kept at the high value of about 1000 C, whereby the reactions of the air polluting gases using an existing percentage of oxygen be initiated and thus a first post-combustion process comes about. The exhaust gases pass through the in the partition wall 11 provided holes 12 and 13 from the first reaction chamber 7 and flow into the second reaction chamber 10, where the afterburning process using the high temperature of the partition 11 ends will.

Diese zweite Reaktionskammer wurde vorgesehen, weil dio Abgase zur vollständigen Nachverbrennung eine genügend lange Zeit im Roaktionsbereich verbleiben müssen.This second reaction chamber was provided because the exhaust gases are sufficient for complete afterburning have to remain in the roaction area for a long time.

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Die Verbrennungsgase werden dann über die Leitung 14 1μ das Auspuffrohr abgeführt.The combustion gases are then via line 14 1μ the exhaust pipe discharged.

Natürlich können bei unveränderter Aufrechterhaltung des Wesens der Erfindung die Einzelheiten der Ausführung und die Bauformen im Vergleich zu dom beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Beispiel, durch das die Erfindung keineswegs eingeschränkt wird, verändert werden, ohne daß dadurch der Umfang der Erfindung verlassen würde.Of course, while maintaining the spirit of the invention, the details of implementation and the designs in comparison to the example described and shown in the drawings that the invention is in no way limited, can be changed without thereby departing from the scope of the invention would.

- Schutzansprüche -- Protection claims -

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Claims (2)

1)Auspuffkrümmer mit besonderer Eignung .('Ur die Reduktion dor unverbrannten Rosto doi" Abgase von Wärmekraftmaschinen, dor mit einer oder lnehroren Zufübruiigs.leitungen ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß darin zwei Reaktionskammorn angeordnet sind, die in Längsrichtung durch eine mit Bohrungen versehene Wand voneinander getrennt sind,1) Exhaust manifold with special suitability. ('Ur the reduction dor unburned Rosto doi "exhaust gases from heat engines, Then with one of the tutors or supervisors is equipped, characterized in that two reaction combs are arranged therein, which in Are separated from one another in the longitudinal direction by a wall provided with holes, 2)Auspuffkrümmer neich Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seine Außenflächen mit Isoliermaterial vollständig abgedeckt sind, das mit einer Fassung fest an den Krümmer angepreßt wird.2) exhaust manifold neich protection claim 1, characterized in that that its outer surfaces are completely covered with insulating material that is fixed with a socket is pressed against the manifold. 7541727 10.03.777541727 03/10/77