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ölabscheider für die Auspuffleitung von Brennkraftmaschinen Bei Brennkraftmaschinen,
insbesondere bei der Zweitaktbauweise, tritt selbst bei Anwendung besonderer Gegenmaßnahmen,
die sich auf die Ausbildung des Zylinders beziehen, meist Schmiermittel in die Auspuffleitungen
aus. Zur Vermeidung der zahlreichen Mängel, die sich aus der Ablagerung, Verkökung
und unter Umständen dem Austritt flüssiger Bestandteile der Auspuffgase aus dem
Auspuffsystem der Maschine ergeben, sind vielfach ölabscheider und Funkenfänger
entwickelt worden. Diese Einrichtungen, die zumeist plötzliche Querschnittsänderungen
in der Auspuffleitung oder durch Prallbleche Umlenkungen des Auspuffgasstroms bewirken,
verfolgen in erster Linie das Ziel, die brennbaren Bestandteile der Auspuffgase
an geeigneter, d. h. insbesondere einer Reinigung leicht zugänglicher Stelle
Zü-s#äi=eln. Die günstigste Wirkung ergeben dabei noch jene Anordnungen, bei welchen
die Abscheider möglichst nahe den Auspuffschlitzen des Zylinders liegen, da an dieser
Stelle die Viskosität der abzuscheidenden flüssigen Bestandteile noch gering ist
und- damit eine Herabsetzung der Wirkung der Abscheider durch Ablagerungen am besten
hintangehalten wird.
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Nach einem anderen bekannten Vorschlag liegt in der Auspuffleitung
ein rohrförmiger Einsatz aus' dünnwandigem Blech, dessen Außenfläche in geringem
Abstand von der Innenseite der Auspuffleitung zu dieser parallel verläuft. Der Abstand
zwischen dem Einsatz und der Auspuffleitung ist dabei so gering gehalten, daß nennenswerte
Rückstände nicht zwischen den Einsatz und die Wand des Auspuffrohrs gelangen. Durch
die dünnwandige Ausbildung sollen die am Einsatz festgebackenen Ablagerungen durch
elastische Bewegungen des Einsatzes von diesem abspringen. Diese Selbstreinigungswirkung
erscheint daß die für jedoch die Wirkungsweise problematisch, maßgeblichen wenn
bedacht Eigen- wird '
bewegungen des bekannten Einsatzes von vielen, vor allem
auch durch die Betriebszustände des Motors bestimmten Faktoren abhängen. Damit steht
offensichtlich auch die Art der Befestigung des bekannten Einsatzes in der Auspuffleitung
mittels eines Flansches im Zusammenhang, der zwischen die flanschförmigen Teile
des Abgasstutzens des Motorgehäuses und des Auspuffrohres ragt und bei deren Verbindung
festgespannt wird.
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Andere bekannte ölabscheider bestehen ebenfalls aus einem die Wandung
der Auspuffleitung unterbrechenden Einsatz, doch bildet dieser im Gegensatz zu dem
eben beschriebenen Abscheider einen Hohlraum, in dem sich vor allem das in Form
eines Films an der Wand der Auspuffleitung bewegende Öl an-sammeln
soll. Hierzu steht die Sammelkammer entweder durch einen quer zur Auspuffleitung
verlaufenden Spalt oder durch öffnungen in der Wand des Auspuffrohrs mit dem Strom
der Auspuffgase in Verbindung, die über den Umfang des Auspuffrohrs verteilt in
hintereinanderliegenden Reihen angeordnet sind. Die Sam.,rnelkammer ist entweder
durch eine im Berieb verschlossene öffnung entleerbar, oder sie wird durch Leitungen
für den Abfluß des gesammelten Öls ständig entleert. Die Anbringung der Löcher in
der Auspuffleitung für den übertritt der ölteilchen aus dem Auspuffrohr in die Sammelkammer
hatte sich bald als im ureichend erwiesen. Selbst die Vergrößerung dieser übertrittsöffnungen
zu Langlöchern brachte keine nennenswerte Verbesserung, und selbst durch weitere
Hilfsmittel, durch die der Aufwand und die Lebensdauer einer solchen Einrichtung
nachteilig beeinflußt werden, war eine befriedigende Wirkung nicht zu erreichen.
Die Ursache hierfür liegt vor allem darin, daß alle diese Einrichtungen darauf abzielten,
die ölteilchen vom Strom der heißen Auspuffgase möglichst radikal wegzuführen. Da
überdies diese bekannten Einrichtungen in Bereichen der Auspuffleitungen angebracht
werden, in welchen die Temperatur der Abgase bereits gering ist, geht die Wirkung
dieser Einrichtungen durch ein Zusetzen der öffnungen in dem Auspuffrohr sehr bald
verloren.
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Die ölabscheider der beschriebenen Art erfahren durch die Erfindung
eine wesentliche Vereinfachung und Verbesserung. Diese Erfindung beruht auf dem
Grundgedanken, die Sammung des sich vornehmlich an den Wänden der Auspuffleitung
weiterbewegenden Öls in einem Hohlraum vorzunehmen, der - ähnlich dem bekannten
dünnwandigen Einsatz -
durch einen Teil gebildet ist, dessen
zumindest annähernd parallel zur Imienfläche der Auspuffleitung liegender, vorzugsweise
rohr- oder trogförmiger Teil mit rasterförmig angeordneten öffnungen versehen ist,
durch die die heißen Abgase zur Entzündung des im gebildeten Spaltraum gesammelten
öls mit dem Spaltraum in Verbindung stehen. Das sich in diesem Spaltraum, insbesondere
im Leerlauf bzw. bei geringer Belastung der Maschine ansammelnde Öl wird
bei höherer Belastung der:Briennkraftmaschine, bei der die Temperatur der Verbrennungsgase
so hoch ist, daß sich die Rückstände bei Berührung mit diesen Gasen entzünden, verbrannt.
Die im Einsatz vorgesehenen öffnungen ermöglichen den Zutritt der heißen Verbrennungsabgase
bzw. der sich mit diesen vermischten Lüft--iti den: ini Spaltraum gesammelten Bestandteilen.
Die Größe;.«-der #öffnungen und ihre Anordnung sind so gewählt, daß die heißen Abgase
und die zur Verbrennung erforderliche Luft in aus-' reichendem Maß mit dem angesammel
dii Öl in-Berührung kommt, jüdofoh, das-. un:#erbrannte Öl im Spaltraum
zurückgehalten wird. Um. die Verbrennung des angesammelten öls sicherzustellen,
ist der Einsatz in möglichster Nähe. der. Auspuffschlitze anzuordnen.
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beschriebenen Gegenüber den Art älte-#eh81abscheidemder entfällt bei
Anwendung eingangs des Er- -
findungsgedankens einerseits die früher notwendig
gewesene Abführungsleifung für die angesammelten unverbrannten Rückstände aus de'r
Auspuffleitung, anderseits ergibt sich der Vorteil, daß wegen der Selbstreinigungswirkung
des Abscheiders nach der Erfindung ein Ausbau des- Einsatzes-zur.Reinigun,1,7 nicht-
in Betr-acht g "6zo#' ge#.,#,zü k#idehliaucht. D!8 übe#legenheit, gegenüb#r'-dem'tek-aniit#n
liegt daneben auch noch in.,der bedeutend lä"n'ge'ren'Lebens-' dauer des ölabs##eider#-
nach dü Erfindung, die dadurch gewährleistet ist, daß dessen' iin'A#gasstrolü liegender
und damit, der Korrosion und Verzunderung'ausgesetzter rohrföriniger Teil, ohne
weiteres beträ#litlich dickwandiger ausgeführt sein kann als der entsprechende beso
nders dünnwandige Teil des' Einsatzes jenes Abscheiders, bei dem -durch dessen Eigenbewegung
die an, ihm haftenden Rückstände beseitigt werden sollen.- Schließlich sind auch
di8 Ansprüche, die sich hinsichtlich der Fertigungstoleranzen ergeben, erheblich
geringer als beim zuletzt erwähnten bekannten Emsat«z, bei dem es wesentlich darauf
ankommt, den.Abstand des Einsatzes von der Innerifläche des Auspuffrohrs möglichst
klein zu halten, da Rückstände, die in diesen Spalt geraten, darin gespeichert werden,
verkoken, festbacken und dabei die Elastizität des Einsatzes und damit dessen Reinigungswirkung
beträchtlich herabsetzen. Auf diese Weise würde ein zu großer Zwischenraum zwi-#
schen. Auspuffrohr und diesem bekannten Einsatz zumindest ein häufiges Ausbauen
des, Einsatzes zur Freimachung des Spaltraums erforderlich machen. Zu der wesentlich
günstigeren Abscheidungswirkung des Gegenstands der Erfindung kommen damit
noch erhebliche Vorteile hinsichtlich der Lebensdauer und der Fertigungserfordernisse.
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. Insbesondere die Vergrößerung der Abscheiderwirkung, aber
auch die Steigerung der Lebensdauer zeichnet denölabscheider nach derErfindunggegenüber
einer anderen bekannten Ausführung aus, bei der das parallel zur Zylii#derreilie
verlaufende Abgassami-nelrohr von _einem Außenrohr umgeben ist, das die Auspujgase
nach Umkehrung ihrer Strömungsrichtung ebenfalls durchströmen, die äußere Umspülung
des inneren Rohrs durch die Auspuffgase soll die Verbrennung der unverbrannten Rück-.stände
in den Auspuffgasen im inneren Rohr gewährleisten. Die Wirkung dieser Einrichtung.
erscheint fraglich, weil die Auspuffgase im Außenrohr bereits kleinere, Temperaturen
aufweisen als im inneren Rohr und dadutch zur Aufheizung der sich insbesondere auf
der Innenseite des Innenrohrs sammelnden Rückstände nichts beitragen, sondern im
günstigsten Fall die Abstrahlung der Wärme von dem inneren Rohr verhindern können.
Nach den bei der Erfindung verwerteten Erkenntnissen erreicht die Temperatur der
Abgase selbst in unmittelbarerNähe der Auspuffschlitze nur bei gewissen Betriebszuständen
der Brennkraftmaschine die für eine Entzündung der Rückstände#,«#oTder-iiche Höhe,
wogegen in allen anderen Fällen, wie, insbesondere im Le6i!äuf. der Brennkraftmaschine-
die,unverbrannten Bestandteile - . . 2. . - .- -! - eÜ günstigsten
Stel-' von den -Ausppffga§gn selbst in. c
len nicht zur Entzündung gebracht
werden können'. Es ist deshalb vo . rauszüsehen daß inder- bekannten Einrichtung-*
die Rückstände nur unter besonders günstigen Umständen tatsächlich verbrannt.
wer&n# ei -Weg in im übrigen aber -in dem Abgasstrom ihr"n die Auspuffleit"
ren . - Einbauten ung6-. # gen...und de hindert fortsetzen Werden.'lliifüi
spricht auch, daß wegen des aufwendigen üiid voliimin#S'en Außenrohrs der für
die Verbrennung . vorgesehene Teil des Aüspuffsystems doch so weit
von den -Ausfriftsöffnungen der Zylinder entfernt sein wird" daß die Tem#eraturen
der Ab en Bestandtei16 gase: und der,mitäeführt' ä#4c,h geringer sein
. w id in bereits erh e en äls etwa den,-Auspuffkrümmern, lüerzu.konimt-n'o#h,"daß.zqr
Verringerung. der. Wärmeträgli#it des verhältnismäßig großen Innenrohrs, dieses
möglichsf dünnwan'dig aus-- oll -'wodurch sich auch eine nachgeführt werden'.s
' , '
teilige Begrenzung der Lebensdauer ..ein -er solchen Einrichtung ergeben
wird' Demgegenüber gewährleistet der ölabscheider nach der Erfindung durch die Mögliclikeit-#eine«r
Anordnung in unmittelbarer Nähe der AuspÜffschlitze' *die Sammlung und nachfolgende
Verbrennung der bekämpften Rückstände am Eingang des Auspuffsystems, wodurch'die
Ab-
gaswärme bestens ausgenützt wird. Durch die geringen Abmessungen und die
widerstandsfähige Ausbildung des ölabscheiders nach der Erfindung wird
die
Auspuffleitung auch nicht komplizierter und störungsanfälliger als bisher; durch
die gewährleistete Beseitigung der Rückstände ist ini Gegenteil mit der Vergrößerung
der Lebensdauer der in dem Auspuffsystein liegenden Einrichtungen zu rechnen. Weiterhin
können solche ölabscheider auch ohne großen Aufwand nachträglich in Auspuffleitungen
eingebaut werden.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weisen die öffnungen des
Einsatzes viereckigen Querschnitt auf. Bei rechteckiger Ausbildung der öffnungen
ist es nach den Erfahrungen mit dem Erfifidungsgegenstand vorteilhaft, wenn die
Längsseite dieser Öffnungen -senkrecht zur Längsrichtung der Auspuffleitung
liegt.
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Schließlich findet vorteilhaft für den Einbau des Einsatzes nach,
der" Erfindung in beliebige Brennkraftmaschinen das bereits' für sich bekanntgewor#
dene Merkmal Anwendung, den Einsatz eines etwa senkrecht zur Achse der Auspuffle##"g
liegenden
Flansches in der Anschlußfuge zwischen dem Auspuffstutzen
des Zyinders und dem Fansch des Auspuffrohres einzuspannen. Zur Vereinfachung der
Herstellung des Einsatzes kann dessen flanschförmiger Teil durch einen abgekanteten
Bord dieses Einsatzes gebildet sein-Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in der
folgenden Beschreibung einiger in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausbildungsbeispiele
angegeben. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 einen Schnitt durch den Auspuffstutzen
einer Brennkraftmaschine senkrecht zur Zylinderachse, F i g. 2 einen analogen
Schnitt, wobei in der linken und in der rechten Hälfte je eine weitere Ausführungsforin
dargestellt ist, und F i g. 3 einen Axialschnitt durch einen Einsatz nach
der Erfindung.
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In F i g. 1 bezeichnet 1 die Laufbüchse des Zylinders,
deren Auspuffschlitze 2 und 3 durch den senkrecht zur Bildebene verlaufenden
Steg 4 getrennt sind. Das die Laufbüchse umgebende Motorgehäuse bildet im Bereich
der Auspuffschlitze den Auspuffstutzen 5, an dessen Flansch 5
a der Flansch 6 a des Auspuffrohrs oder des Sammlers
6 anschließt. Zwischen den beiden Flanschen ist mittels der nicht dargestellten
Flanschschrauben und unter Zwischenschaltung der Dichtungen 7 der Bord
8 a des rohrförmigen Einsatzes 8 festgeklemmt. Die Verbindung des
zwischen dem Einsatz 8 und den Wänden des Auspuffstutzens 5 vorhandenen
Spaltraum 11 mit dem Abgasstrom bilden im vorliegenden Fall rasterförmig
angeordnete öffnungen 9 mit rundem Querschnitt.
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Die in der linken Hälfte der F i g. 2 dargestellte Ausführung
unterscheidet sich von der in F i g. 1
wiedergegebenen durch die Anbringung
eines flanschförmigen Teils 10 zur Befestigung des Einsatzes 8
etwa
in der Mitte der Längserstreckung dieses Einsatzes, wodurch der Einsatz
8 sowohl in den Auspuffstutzen 5 als auch in das Auspuffrohr
6 hineinreicht. In diesem Fall wird der Abschluß des Spaltraums
11 zwischen dem Einsatz und den Wänden des Auspuffrohrs 6 durch den
lippenförmig nach außen gebogenen Rand 8' des Einsatzes gebildet, der an
der Innenfläche des Auspuff-rohrs 6 dichtend anliegt.
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Wie in der rechten Hälfte der F i g. 2 gezeigt ist, kann der
Einsatz 8 auch ohne Flansch ausgeführt sein. In diesem Fall wird er ohne
sonstige Befestigung in die Auspuffleitung, gegebenenfalls unter Spannung, eingesteckt.
Im Auspuffrohr oder Sammler 6 kann dabei ein Absatz 6' vorgesehen
sein, an welchem der Einsatz 8 mit seinem nach außen gebogenen Rand
8' anliegt.
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Der in F i g. 3 dargestellte Einsatz 8 ist so ausgebildet,
daß er beim Einbau in eine Auspuffleitung nur über einen Teil des Querschnitts derselben
reicht. Ein solcher Einsatz ist in die Auspuffleitung an jener Stelle des Querschnitts
einzubauen, an welcher sich der größte Teil des den Zylinder verlassenden öls an
den Wänden entlang fortbewegt. Bei dieser Ausführung ist auch eine Variante der
Form der öffnungen des Einsatzes 8, und zwar insbesondere der bereits in
F i g. 2 dargestellten Viereckform, veranschaulicht, wonach die öffnungen
9' rechteckig ausgebildet sind und mit ihrer Längsseite in Umfangsrichtung
der nicht dargestellten Auspuffleitung liegen. Außerdem sind sie in Achsrichtung
des Einsatzes gegeneinander versetzt angeordnet.
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Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Varianten der in den Ausbildungsbeispielen
wiedergegebenen konstruktiven Einzelheiten der Einsätze und der zu ihrer Fixierung
innerhalb der Auspuffleitung dienenden Teile möglich. So kann es in bestimmten Fällen
ausreichend sein, an Stelle eines rohrförmig ausgebildeten Einsatzes eine ebene
oder nur wenig gekrümmte perforierte Bechplatte in der Auspuffleitung anzuordnen.
Schließlich ist es auch möglich, den Abscheider aus mehreren voneinander getrennten
Teilen herzustellen, die einzeln in die Auspuffleitung eingebaut sind. In allen
Fällen ist je-
doch für die Erzielung der beabsichtigten Wirkung maßgeblich,
daß der Einsatz an dem in Strömungsrichtung gesehen hinteren Ende gegen die Wand
des Auspuffstutzens bzw. des Auspuffrohrs, in dem er endet, dicht abschließt und
der Einsatz öffnungen in genügender Anzahl aufweist, damit die im Spaltraum angesammelten
flüssigen Bestandteile bei den entsprechenden Betriebszuständen der Brennkraftmaschine
mit den sodann besonders heißen Abgasen in Berührung kommen. Eine günstige
Wirkung wird erzielt, wenn die Höhe des Hohlraums etwa 1 bis 3 mm
beträgt.