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DE2438661A1 - System zur verringerung der konzentration von schaedlichen substanzen im abgas eines verbrennungsmotors - Google Patents

System zur verringerung der konzentration von schaedlichen substanzen im abgas eines verbrennungsmotors

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Publication number
DE2438661A1
DE2438661A1 DE2438661A DE2438661A DE2438661A1 DE 2438661 A1 DE2438661 A1 DE 2438661A1 DE 2438661 A DE2438661 A DE 2438661A DE 2438661 A DE2438661 A DE 2438661A DE 2438661 A1 DE2438661 A1 DE 2438661A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
air
fuel
exhaust gas
combustion chambers
exhaust
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE2438661A
Other languages
English (en)
Inventor
Mitinobu Konno
Kenji Masaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Publication of DE2438661A1 publication Critical patent/DE2438661A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/26Construction of thermal reactors

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Description

Nissan Motor Co., Ltd.
No. 2, Takara-machi, Kanagawa-ku, Yokohama City, Japan
System zur Verringerung der Konzentration von schädlichen Substanzen im Abgas eines
Verbrennungsmotors
Die Erfindung betrifft ein System zur Verringerung der Konzentration von schädlichen Substanzen im Abgas eines Verbrennungsmotors vor der Emission in die Atmosphäre, wobei der Motor eine gerade Zahl von Verbrennungskammern hat.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein System zur Verringerung der Konzentrationen von schädlichen Substanzen in den Abgasen eines Verbrennungsmotors mit mehreren Zylindern; dabei werden zwei Abgasarten von unterschiedlicher Zusammen-
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Setzung, von denen das eine einen großen Anteil an unverbranntem Kraftstoff und das andere einen großen Iiuftanteil hat, alternierend einem thermischen Reaktor zugeführt.
Die Konzentrationen der schädlichen Substanzen im Abgas eines Verbrennungsmptors hängen stark von dem Luft zu Kraftstoff-Verhältnis (A/F) des dem Motor zugeführten brennbaren Gemische ab. Wird ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis verwendet, das nahe bei dem stöchiometrischen Wert, liegt, so wird eine maximale Konzentration von Stickoxiden (NOx) erzeugt, während die Konzentrationen an Kohlenmonoxid (GO) und unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC) ebenfalls relativ hoch, jedoch nicht maximal sind. Ein geringeres Luft/Kraftstoff-Verhältnis, also ein "reiches" Gemisch, bewirkt, daß der Anteil an unverbrannten Kohlenwasserstoffen und CO ansteigt, während ein höheres Luft/Kraftstoff-Verhältnis, oder ein "mageres" Gemisch, bewirkt, daß der Anteil an diesen beiden Substanzen, insbesondere an CO abnimmt; dabei nimmt in beiden Fällen der NO -Anteil ab.
Es ist jedoch sehr schwierig, die Konzentrationen an unverbrannten Kohlenwasserstoffen und 00 im Abgas nur durch Verwendung entweder eines relativ reichen oder eines mageren Gemische auf Werte zu verringern, die niedrig genug sind, um die heutigen Abgasvorschriften zu erfüllen. Demgemäß wird häufig ein thermischer Reaktor oder Nachbrenner verwendet, um die abgegebenen Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid auch dann in unschädliche Oxide umzuwandeln, wenn das Luft/Kraft st off-Verhältnis von dem stöchiometrischen Wert abweicht. Es mag nun zwar günstig erscheinen, unter Berücksichtigung der oben zusammengestellten Tatsachen jLn einem solchen Fall ein mageres Gemisch zu verwenden; CO zeigt jedoch· mit Luft bei niedrigen Konzentrationen und/oder relativ niedrigen Temperaturen eine äußerst geringe Reaktivität. Deshalb wird ein reiches Gemisch bevorzugt, weil die sich ergebenden großen Mengen an unver— brannten Kohlenwasserstoffen und CO in einem geeigneten thermischen Reaktor leichter oxidiert werden können, während der
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Anteil an "NOx. von selbst abnimmt, wie oben erwähnt wurde. Bei der praktischen Anwendung ist jedoch ein reiches Gemisch unter dem Gesichtspunkt eines wirtschaftlichen Kraftstoff-Einsatzes sehr nachteilig.
Der Erfindung liegt deshalb unter anderem die Aufgabe zugrunde, ein System zur wirksamen Verringerung der Konzentrationen von schädlichen Substanzen im Abgas eines typischen Verbrennungsmotors mit einer geraden Anzahl von Verbrennungskammern zu schaffen, bei dem praktisch kein Anstieg im Kraftstoffverbrauch auftritt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen mit den Verbrennungskammern des Motors verbindbaren Auspuffkrümmer mit einem Auslaß, durch einen thermischen Reaktor, der aus einem zylindrischen, inneren Körper, der eine Reaktionskammer bildet und dessen in dem mittleren Bereich seiner Umfangswand angeordneter Einlaß mit dem Auslaß des Auspuffkrümmers verbunden ist, und einen zylindrischen äußeren Körper besteht, der den inneren Körper unter Ausbildung eines Zwischenraums umschließt und mit einer Auslaßöffnung versehen ist, die in dem mittleren Bereich seiner Umfangswand ausgebildet ist, wobei der Raum mit der Reaktionskammer durch in den beiden Endabschnitten des inneren Körpers ausgebildete Löcher. in Verbindung steht und von dem Einlaß isoliert ist, und durch eine erste Einrichtung, die bewirkt, daß der Auspuffkrümmer zwei unterschiedlich zusammengesetzte Abgasarten alternierend in Abhängigkeit von der Zündfolge der Verbrennungskammern abgibt, wobei das erste dieser Abgase relativ große Mengen an Kohlemonoxid und unverbranntem Kraftstoff und das zweite Abgas relativ geringe Mengen an Kohlenmonoxid und unverbranntem Kraftstoff und eine relativ große Luftmenge enthalten.
Weiterhin hält das erfindungsgemäße System seine Funktion sogar dann bei, wenn der Motor bei einer solchen geringen Last betrieben wird, daß die Abgastemperatur sinkt.
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Zusammengefaßt wird also durch die Erfindung ein System für einen Verbrennungsmotor mit einer geraden Anzahl von Verbrennungskammern geschaffen, das folgende Teile aufweist: Eine mit allen Verbrennungsakmmern verbindbare Abgasleitung ein thermischer Reaktor, der aus einem zylindrischen inneren Körper, der eine Reaktionskammer bildet, und einem zylindrischen äußeren Körper besteht, der den inneren Körper so umschließt, daß ein Zwischenraum gebildet wir.d; und eine Einrichtung, die bewirkt, daß die Abgasleitung alternierend in Abhängigkeit von der Zündfolge der Verbrennungskammern zwei unterschiedlich zusammengesetzte Abgasarten abgibt, wobei das erste Abgas relativ große Mengen an Kohlenmonoxid und unverbranntem Kraftstoff und das zweite Abgas eine relativ große Menge-an Luft, jedoch relativ .wenig Kohlenmonoxid und uuverbranntem Kraftstoff enthalten. Der Einlaß des thermischen Reaktors ist in dem mittleren Bereich der Umfangswand des inneren Körpers angeordnet und mit dem Auslaß des Auspuffkrümmers verbunden. Der Raum zwischen den beiden Körpern ist von dem Einlaß isoliert und steht mit der Reaktionskammer durch Löcher in Verbindung, die in den beiden Endbereichen des inneren Körpers ausgebildet sind; die Auslaßöffnung des thermischen Reaktors ist in dem mittleren Bereich der umfangswand des äußeren Körpers ausgebildet. Das System kann weiterhin Einrichtungen aufweisen, um dem ersten Abgas Hilfsluft zuzuführen, wenn die Motorlast unter einen vorherbestimmten Wert fällt, so daß ein bestimmter Anteil des unverbrannten Kraftstoffs in der Abgasleitung verbrennen kann; dadurch wird verhindert, daß die Temperatur des ersten Abgases übermäßig verringert wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Pig. 1 eine Draufsicht, teilweise im ßchnitt, eines Vierzylindermotors, der mit einem System
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nach der Erfindung versehen ist;
Pig. 2 einen longitudinalen Schnitt durch einen thermischen Reaktor, der dem in Figur 1 gezeigten ähnelt,- wobei -. jedoch eine kleine Modifikation vorgenommen wurde; und
Fig. 3 eine Fig. 1 ähnliche Ansicht, jedoch eines Sechszylindermotors.
Gemäß Fig. 1 hat ein Motor 10 vier Zylinder oder Verbrennungskammern 11, 12, 13 und 14, die jeweils mit Einlaß- oder Ansaugöffnungen 21 bis 24 sowie Auslaß- bzw. Abgasöffnungen 31 bis versehen sind. Ein Auspuffkrümmer 40 mit vier Abzweigungen 41 · bis 44 ist mit den Abgasöffnungen 31 bis 34 verbunden, während sein Auslaß 45 mit einem thermischen Reaktor 50 verbunden ist· Der thermische Reaktor 50 besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen, inneren Körper 51 und einem zylindrischen, äußeren Körper 52, der den inneren Körper 51 einschließt, so daß zwischen den beiden Körpern 51 und 52 ein Raum 53 gebildet wird. Ein Innenraum oder eine Reaktionskammer 54- in dem inneren Körper 51 steht mit der Abgasleitung 40 durch einen Einlaß 55 in Verbindung, der in der Mitte der Umfangswand des inneren Körpers 51 ausgebildet ist. Der Einlaß 55 erstreckt sich so über den Raum 53 und durch die Wand des äußeren Körpers 52, daß er von dem Raum 53 isoliert ist. Die Reaktionskammer 54· steht mit dem äußeren Raum 53 durch mehrere Löcher 56 in Verbindung, die an beiden Enden 57 und den dazu benachbarten Umfangsb er eichen durch die Wand des inneren Körpers 51 ausgebildet sind. Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind zwei Trennwände 58 in der Reaktionskammer 54 an Stellen zwischen dem Einlaß 55 und den Enden 57 angeordnet, um die Reaktionskammer 54· in drei Abschnitte . zu unterteilen. Durch mehrere durchgehende Löcher 59 in den Trennwänden 58 steht der so gebildete mittlere Abschnitt 54A mit den übrigen Abschnitten der Reaktionskammer 54 in Verbindung. Der äußere Körper 52 hat eine Auslaßöffnung 60 in der Mitte seiner Umfangswand, die mit einem Abgasrohr 61 verbunden 1st.
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Die vier Zylinder 11 bis 14· des Motors 10 haben die üblicherweise verwendete Zündfolge 11-12-14-15. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dafür gesorgt, daß das Abgas, z. B. von der Verbrennungskammer 11, eine andere. Zusammensetzung hat als das Abgas von der Verbrennungskammer 12, die als nächste gezündet wird. Zu diesem Zweck wird den Zylindern 11 und 14 von einem Vergasersystem 25 ein relativ reiches Luft/Kraftstoff-Gemisch mit einem niedrigen Luft/Kraftstoff-Verhältnis (A/py von z. B. 12/1 zugeführt, während ein weiteres Vergasersystem 26 ein relativ mageres Gemisch, das z. B. ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis von 18/1 hat, den übrigen Zylindern 12 und 13 .zuführt.
Beim Betrieb gibt der Zylinder 11 einen ersten Typ von Abgas, das große Mengen CO und unverbrannten Kraftstoff oder unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC) enthält, durch die Abgasleitung 40 in den mittleren Abschnitt 54A der Reaktionskammer 54 ab. Als nächstes wird der Zylinder 12 gezündet, und ein zweiter Typ von Abgas, das einen großen Luftüberschuß,jedoch nur geringe Mengen CO und unverbrannte Kohlenwasserstoffe enthält, strömt in den mittleren Abschnitt 5^A. Im Anschluß daran wird wieder der erste Abgas typ von dem Zylinder 14 abgegeben, so daß die beiden unterschiedlich zusammengesetzten Abgasarten alternierend dem thermischen Reaktor 40 zugeführt werden.
Aufgrund der Verlangsamung der Strömung des Abgases durch die Trennwände 58 mischen sich die beiden unterschiedlich zusammengesetzten Abgasarten in dem zentralen Abschnitt 5^-A. Beim Mischen beginnt eine Reaktion des CO und der unverbrannten Kohlenwasserstoffe in dem ersten Abgas mit der überschüssigen, erhitzten Luft in dem zweiten Abgas. Diese Verbrennungsreaktionen laufen während der anschließenden Strömung des gemischten Abgases aus dem zentralen oder Mischabschnitt 5^A zu den Hauptabschnitten der Reaktionökammer 54 durch die Löcher 59 weiter ab. Das gemischte Abgas strömt dann durch die Löcher 56 in dem Endbereich in den den inneren Körper y\ umgebenden Raum 53 und dann rund um die-Endb er eiche in Richtung auf die Mitte des Reak-
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tors 4Ό, wo sich die Auslaßöffnung 60 befindet. Es soll festgehalten werden, daß die Verbrennung von großen Mengen von unverbrannten Kohlenwasserstoffen und CO in der Reaktionskammer 54- ermöglicht, daß die in Bruchteilen vorliegenden Mengen. CO, die ursprünglich in dem zweiten Abgas vorhanden sind, ohne Schwierigkeiten oxidiert werden.
Aufgrund des langen Weges in dem thermischen Reaktor 50 kann. sich das gemischte Abgas darin während einer Zeitspanne aufhalten, die lang genug ist, um die Oxydation nahezu der gesamten Menge CO und unverbrannte Kohlenwasserstoffe durchzuführen, die anfänglich darin enthalten waren. Dadurch ergibt sich also eine lange, für die Reaktion zur Verfügung stehende Zeitspanne; darüberhinaus bewirkt die Führung des erwärmten Abgases, das entweder verbrennt oder verbrannt ist, um den inneren Körper 51» daß die Reaktionskammer 54· auf erhöhten Temperaturen gehalten wird, so daß die Oxydationsreäktionen leicht eingeleitet werden und gleichmäßig ablaufen können.
Als Ergebnis der wirksamen Oxydation des CO und der unverbrannten Kohlenwasserstoffe in dem thermischen Reaktor 50 sowie der sich von selbst ergebenden geringen Konzentration an NOx, die auf den anfänglichen Abweichungen der Luft/Kraftstoff-Werte von dem stöchiometrischen Verhältnis beruht, wird ein äußerst reines Abgas zu dem Abgasrohr 61 abgeführt.
Wie oben erwähnt wurde, sollten Trennwände 58 üblicherweise vorgesehen werden; es können jedoch ohne sie ähnliche Ergebnisse erreicht werden, wenn das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Reaktionskammer 54· und die Anordnung der Löcher 56 in geeigneter Weise ausgelegt werden.
Selbstverständlich ist die Zündfolge der Zylinder 11 bis 14-nicht auf die Reihenfolge 11-12-14-13 beschränkt, sondern kann als Alternative hierzu noch lauten 11-13-14—12; dann muß die Zuordnung des reichen Luft/Kraftstoff-Gemischs zu dem Zylinder 11 und 14- und des mageren Gemisch zu dem anderen Paar 12 und
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umgekehrt werden. Die Zündfolge und die jeweilige Zuführung der Gemische kann auf jede beliebige Weise miteinander kombiniert werden, solange die beiden oben beschriebenen, unterschiedlich zusammengesetzten Abgasgemische alternierend gemäß der Zündfolge der Zylinder 11 bis 14 hergestellt werden.
Gemäß Figur 2 hat ein thermischer Reaktor 5OA, der im wesentlichen dem Reaktor 50 nach Fig. 1 ähnelt, eine Trennwand 62, die quer in der Mitte der Reaktionskammer 54 angeordnet ist, um den mittleren Abschnitt 54A der Kammer in zwei Hälften zu unterteilen. Die Trennwand 62 erstreckt sich durch den Einlaß 55» so daß dieser ebenfalls in zwei Hälften geteilt wird. Auch der Auslaß 45 der Abgasleitung ■**& wird durch eine Trennwand 63 in zwei Abschnitte aufgeteilt.
Bei dieser Anordnung wird der erste Abgastyp von dem Zylinder 11 nur mit dem zweiten Abgas von dem Zylinder 12 in dem Bereich auf der linken Seite des Mischabschnittes 5^A gemischt, während die Abgase von den Zylindern 13 und 14 in ähnlicher Weise miteinander auf der rechten Seite gemischt werden. Als Ergebnis hiervon wird die Mischung der beiden unterschiedlich zusammengesetzten Abgase mit größerem Wirkungsgrad erreicht, so daß sich ein genaueres Mischverhältnis ergibt.
Selbstverständlich können der thermische Reaktor 5OA und/oder die Abgasleitung **Ο jeweils mit zwei Einlassen 55 und/oder zwei Auslässen 45 statt der Verlängerung und/oder der Anordnung der Trennwände 62 und/oder 63 versehen werden.
In Fig. 1 können die beiden Sätze von Vergasersystem 25 und 26 zur Erzeugung der beiden unterschiedlichen Luft/Kraftstoff-Gemische durch ein Kraftstoffeinspritzsystem (nicht dargestellt) ersetzt werden, das so gesteuert wird, daß es den Zylinderpaaren 11, 14 und 12,13 unterschiedliche Kraftstoffmengen zuführt.
Als Alternative hierzu können die beiden Abgasarten auf folgende Weise hergestellt werden. Statt dem Motor 10 zwei Arten von
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Luft/Kraftstoff-Gemischen zuzuführen, wird allen Zylindern 11 bis 14 das oben erwähnte zweite oder magere Gemisch zugeführt. Die beiden Abzweigungen 41 und 44 des Auspuffkrümmers 40 sind mit sekundären Kraftstoff-Einspritzdüsen 71 anstellen ausgerüstet, die nahe bei den Abgasöffnungen 31 bzw. 34 liegen; diese Kraftstoffdüsen 71 sind mit einem Kraftstoffzuführsystem (nicht dargestellt) durch eine zweite Kraftstoffleitung 72 verbunden. Durch die Anreicherung des Abgases von den Zylindern 11 und 14 mit unverbranntem Kraftstoff mittels der Kraftstoffdüsen 71 ist es leicht, die Verbrennungsreaktion des sich ergebenden Gases mit dem luftreichen Abgas von den Zylindern 12 und 13 in der Reaktiohskammer 54· einzuleiten und aufrechtzuerhalten. Damit kann das in geringer Konzentration vorliegende CO nahezu ganz oxydiert werden· Nach einer bevor-■ zugten Ausführungsform wird die Menge der Kraftstoffzuführung von den Kraft st off düsen 71 proportional zu der Menge der Luftzuführung zu den Ansaugöffnungen 21 bis 24 des Motors 10 geregelt.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Abzweigungen 41 und 44 des Auspuff krümmers 40 mit Hilfluftdüsen 81 an Stellen ausgerüstet, die nahe bsi den Abgasöffnungen 31 bzw. 34 liegen. Eine Luftleitung 82 für diese Düsen 81 wird durch ein Magnetventil 83 gesteuert, das normalerweise geschlossen ist und durch eine Steuereinheit 84 mit Einrichtungen zur Abfühlung der Motorlast und mit einem Schalter zur Umstellung auf seinen offenen Zustand erregt wird. Fällt die Belastung des Motors 10 auf einen solchen Wert, daß die Temperatur des ersten Abgases von den Zylindern 11 und 14 zu gering wird, um die erwarteten Reaktionen in dem thermischen Reaktor 50 zu erreichen, so betätigt die Steuereinheit 84 das Ventil 83, um dem ersten Abgas durch die Luftleitung .82 und die Düsen 81 sekundäre oder Hilfsluft zuzuführen. Als Ergebnis hiervon wird ein Anteil des unverbrannten Kraftstoffs in dem ersten Abgas in der Abgasleitung 40 verbrannt, so daß die Abgastemperatur vor dem Eintritt des Abgases in den Reaktor 50 ausreichend ansteigen kann.
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Über die Zugabe von Hilfsluft hinaus wird nach einer bevorzugten Ausführungsform das erste Abgas während des Betriebsdes Motors 10 mit geringer Last mit Kraftstoff angereichert, um die oben beschriebene Nachverbrennung in der Abgasleitung 40 zu beschleunigen und zu fördern. Diese Anreicherung kann dadurch geschehen, daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des brennbaren Gemische, das den Verbrennungskammern 11 und 14 zugeführt werden soll, gesteuert wird. Werden die oben erwähnten Kraft st off düsen 71 verwendet, so kann diese Kraftstoff anreicherung einfach durchgeführt werden, indem die Größe der Kraftstoffzufuhr von den sekundären Kraftstoffdüsen 71 geregelt wird. Z. B. ist ein Magnetventil 73 in der Kraftstoffleitung 72 vorgesehen, während die Steuereinheit 84 so ausgebildet ist, daß sie gleichzeitig die beiden Ventile 83 und 73 betätigen kann. Das Ventil 73 für die Kraftstoffleitung 72 wird normalerweise teilweise offengehalten, so daß seine öffnung durch einen Steuerbefehl oder einen Strom von der Steuereinheit 84 in Abhängigkeit von der Verringerung der Motorlast vergrößert wird.
Das System nach der Erfindung läßt sich bei zahlreichen Verbrennungsmotoren mit einer geraden Anzahl von Zylindern und nicht nur bei dem Motor 10 mit vier Zylindern anwenden. Z. B. ist nach Pig. 3 ein Motor 110 mit sechs Zylindern vorgesehen, der ein System aufweist, das identisch dem System nach Fig. ist; der einzige Unterschied liegt darin, daß ein Auspuffkrümmer 140 mit sechs Abzweigungen 141 bis 146 verwendet ist. Bei diesem Motor 110 wird die übliche Zündfolge 111-115-113-116-112-114 der sechs Verbrennungskammern eingesetzt. Demgemäß wird einem Satz von Zylindern 111, 112 und 113 ein relativ reiches Luft/Kraftstoff-Gemisch zugeführt, während den übrigen Zylindern 114, 115 und 116 ein relativ mageres Gemisch zugeführt wird. Natürlich ist die umgekehrte Zuteilung ebenfalls möglich. Als Ergebnis hiervon strömen die oben erwähnten ersten und zweiten Abgase alternierend in den thermischen Reaktor 50 und reagieren auf genau die gleiche Weise, wie es unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben wurde, miteinander. In die—
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sem Fall ist jedoch die Trennwand 62 nach Pig. 2 nicht notwendig, da die ersten bzw. zweiten Abgase immer durch die linke bzw. rechte Seite der Abgasleitung 140 strömen.
Der Auspuffkrümmer 140 kann ebenfalls mit Hilfsluftdüsen 81 und sekundären Kraftstoff düsen 71 ausgerüstet werden, wie es in ähnlicher Weise bei der Abgasleitung 40 nach Fig. 1 der Fall war; der einzige Unterschied liegt darin, daß die Anzahl der verwendeten Teile anwächst.
- Patentansprüche
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Claims (1)

  1. Pat entansprücne
    [1.J System zur Verringerung der Konzentrationen von schädlichen Substanzen im Abgas eines Verbrennungsmotors vor der Emission in die Atmosphäre, wobei der Motor eine gerade Zahl von Verbrennungskammern hat, gekennzeichnet durch eine mit den Verbrennungskammern (11, 12, 13, 12J-J 111,
    112, 113, 114, 115, 116) des Motors (10; 110) verbindbare Abgasleitung (40; 140) mit einem Auslaß (45), durch einen thermischen Reaktor (50), der aus einem zylindrischen, inneren Körper (51), der eine Reaktionskammer (54) bildet und dessen in dem mittleren Bereich seiner Umfangswand angeordneter Einlaß (55) mit dem Auslaß (45) der Abgasleitung (40; 140) verbunden ist, und einem, zylindrischen äußeren Körper (52) besteht, der den inneren Körper (51) unter Ausbildung eines Zwischenraums (53) umschließt und mit einer Auslaßöffnung (60) versehen ist, die in dem mittleren Bereich seiner Umfangswand ausgebildet ist, wobei der Raum (53) mit der Reaktionskammer (54) durch in den beiden Endabschnitten (57) des inneren Körpers (51) ausgebildete Löcher (56) in Verbindung steht und von dem Einlaß (55) isoliert ist, und durch eine erste Einrichtung, die bewirkt, daß die Abgasleitung (40$ 140) zwei unterschiedlich zusammengesetzte Abgasarten alternierend in Abhängigkeit von der Zündfolge der Verbrennungskammern (11, 12, 13, 14$ 111, 112, 113, 114, 115, 116) abgibt, wobei das erste dieser Abgase relativ große Mengen an Kohlenmonoxid und unverbranntem Kraftstoff und das zweite Abgas relativ geringe Mengen an Kohlenmonoxid und unverbranntem Kraftstoff und eine relativ große Luftmenge enthalten.
    2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß*die erste Einrichtung (25, 26) ein erstes Luft/Kraftstoff-Gemisch mit einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das unterhalb des stöchiometrischen Verhältnisses liegt, erzeugt und zu einer ersten Gruppe von Verbrennungskammern (11, 12, 13, 14; 111, 112,
    113, 114, 115, 116) liefert, die aus einer Hälfte der Verbren-
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    nungskammern besteht, und daß die erste Einrichtung (25, 26) ein zweites Luft/Kraftstoff -Gemisch mit einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das oberhalb des stöchiometrischen Wertes liegt, erzeugt und zu einer zweiten Gruppe liefert, die aus der anderen Hälfte der Verbrennungskammern besteht, wobei die erste und zweite Gruppe so ausgebildet sind, daß jede Verbrennungskammer der ersten Gruppe alternierend in der Reihenfolge mit einer Verbrennungskammer der zweiten Gruppe gezündet wird.
    3. System nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Einrichtung vorgesehen ist, um dem ersten Abgas Hilfsluft zuzuführen, wenn die Motorlast unterhalb eines vorherbestimmten Wertes liegt, wobei ein Anteil, des unverbrannten Kraftstoffs in dem ersten Abgas zur Verhinderung einer übermäßigen Temperaturverringerung·'äes ersten Abgases in der Abgasleitung (40; 140) verbrennen kann·
    4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung wenigstens eine Hilfsluftdüse (81), die mit der Abgasleitung. , (40; 140) an einer Stelle in der Nähe der ersten Gruppe von Verbrennungskammern in Verbindung steht, eine mit der Luft düse (81) verbundene Luftleitung (82), ein normalerweise geschlossenes, in der-Luftleitung (82) angeordnetes Ventil (83) und eine dritte Einichtung (84) aufweist, um das Ventil (83) zu öffnen, wenn die Motorlast unterhalb eines vorherbestimmten Wertes liegt.
    5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung wenigstens eine sekundäre Kraft st off düse (71) aufweist, die in der Abgasleitung (40; 140) an einer Stelle angeordnet ist, die nahe bei einer ersten Gruppe von Verbrennungskammern liegt, die aus einer Hälfte, der Verbrennungskammern besteht, die so ausgewählt sind, daß
    jede dieser Verbrennungskammern alternierend in der Reihenfolge mit einer der übrigen Verbrennungskammern, die -eine zweite Gruppe bilden, gezündet wird, daß die erste Einrichtung weiterhin. >eine Kraftstoffleitung (72) aufweist, die die Kraft-
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    stoff düse (71) mit einem Kraft stoff zufuhrsyst em verbindet, und daß allen Verbrennungskammern (11, 12, 13, 14-j 111, 112, 113, 11^, 115, H 6) ein Luft/Kraftstoff-Gemisch mit einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis zugeführt wird, das oberhalb des stöchiometrischen Wertes liegt.
    6· System nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch wenigstens eine, in der Abgasleitung (40; 140) an einer Stelle nahe,: bei der Kraftstoff düse (71) angeordnete Hilfsluftdüse (81), durch eine mit der Luftdüse (81) verbundene Luftleitung (82), durch ein normalerweise geschlossenes, in der Luftleitung (82) angeordnetes Ventil (83), durch ein normalerweise teilweise offenes und in der Kraftstoffleitung (72) angeordnetes Ventil (73), dessen öffnung variabel ist, und durch eine Einrichtung (84·), die das normalerweise geschlossene Ventil öffnet und die öffnung des normalerweise offenen Ventils vergrößert, wenn die Motorlast unterhalb eines vorherbestimmten Wertes liegt.
    7- System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Körper (51) des thermischen Reaktors (50) zwei quer verlaufende Trennwände (58, 59) aufweist, die mit mehreren Löchern (59) versehen und in der Reaktionskammer (54-) an Stellen zwischen dem Einlaß (55) und den beiden Eadb er eichen (57) des inneren Körpers (51) angeordnet sind, wobei die Reaktionskammer (54) in drei zylindrische Abschnitte aufgeteilt ist.
    8. System nach Anspruch 7j dadurch gekennzeichnet, daß der thermische Reaktor (50) zur Aufteilung des mittleren zylindrischen Abschnittes (54A> in zwei Hälften eine quer in der Mitte der Reaktionskammer (54·) angeordnete Trennwand (62) aufweist, die sich bis in den Einlaß (55) erstreckt und diesen in zwei Abschnitte aufteilt, die-jeweils mit den beiden Hälften der zylindrischen Abschnitte in Verbindung stehen, und daß der Auslaß (4-5) der Abgasleitung (40; 140) in zwei Abschnitte aufgeteilt wird, die jeweils mit den beiden Bereichen des Einlasses in Verbindung stehen.
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    Leerseite
DE2438661A 1973-08-17 1974-08-12 System zur verringerung der konzentration von schaedlichen substanzen im abgas eines verbrennungsmotors Withdrawn DE2438661A1 (de)

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