Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine mit einem in deren Abgasrohr angeordneten Katalysator.
Soll zur Reinigung des Abgasstromes einer Brennkraftmaschine ein Katalysator verwendet werden, so stellen sich an den Katalysator zwei Anforderungen, deren gleichzeitige Erfüllung besondere Maßnahmen erforderlich macht. Der Katalysator soll nach Inbetriebnahme sehr schnell auf eine so hohe Temperatur gebracht werden, daß er zur Abgasreinigung brauchbar wird. Optimal hierfür geeignet ist ein kleiner Katalysator, der am Abgasrohr möglichst nahe an der Brennkraftmaschine eingebaut ist. Es muß aber vermieden werden, daß der kleine Katalysator bei hoher Leistung und entsprechend hohem und heißem Abgasstrom der Brennkraftmaschine durch Überhitzen zerstört wird. Aus JP-A-53 59 128 ist eine Abgasanlage bekannt, bei der die Abgasleitung einen ihr gegenüber im Querschnitt breiteren Raum enthält. In diesem Raum ist ein Katalysator schwenkbar gelagert. Gesteuert durch die Abgastemperatur wird er bei sich erhöhender Temperatur immer weiter verschwenkt, so daß immer mehr Abgas durch die Abgasleitung strömen kann, ohne den Katalysator zu passieren. Der Abgasstrom erfährt jedoch an dem Katalysator eine Umlenkung, die einen zusätzlichen Druckverlust hervorruft und den Abgasgegendruck erhöht.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine betriebssichere Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, die einen geringen Abgasgegendruck hat.
Eine Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Wenn der Querschnitt des Katalysators etwa gleich groß ist wie das zu ihm koaxial liegende Abgasrohr, kann der Abgasstrom sowohl das Abgasrohr als auch den Raum größeren Querschnitts ohne Umlenkung passieren und zwar vor und nach dem Herausbewegen des Katalysators aus dem Abgasstrom. Dem Abgasstrom steht eine glatte, druckverlustarme Durchgangsöffnung zur Verfügung und der Abgasgegendruck wird gering gehalten.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend erläutert.
Es zeigen:
Vom Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine 1 gehen vier Abgaskrümmer 2a, 2b, 2c, 2d ab und sind an ein gemeinsames Abgasrohr 3 angeschlossen. Quer zum Abgasrohr 3 ist ein Katalysator 4 längsbeweglich so geführt, daß er ganz aus dem Abgasstrom entfernt und in eine seitliche Kammer 5 hineinbewegt werden kann. Hierzu dient eine Stelleinrichtung 6, die von einem Steuergerät 7 angesteuert wird. In das Steuergerät 7 gehen die Signale eines an die Brennkraftmaschine 1 angeschlossenen Drehzahlsensors 8, eines Drucksensors 9 und eines Temperatursensors 10 ein. Stromab hinter dem Katalysator 4 ist in das Abgasrohr 3 ein zweiter, größerer Katalysator 11 fest eingebaut. Die durch ihn gereinigten Abgase gelangen über einen Schalldämpfer 12 ins Freie.
Wie Fig. 2 zeigt, arbeitet die Stelleinrichtung 6 für den Katalysator 4 pneumatisch. Am Katalysator, der aus Metall oder Keramik, kreisrund oder rechteckig ausgeführt sein kann, ist oben eine Führungsstange 13 befestigt und in einer Buchse 14 der Kammer 5 geführt. Das andere Ende der Führungsstange 13 ist an einen Federtopf 15 befestigt. Am Federtopf 15 ist eine Rollmembran 16 befestigt, die in einem auf die Kammer 5 aufgesetzten Zylinder 17 gehalten ist. Mit einem Unterdruckanschluß 18 wird in dem Raum 19 zwischen Federtopf 15 und Zylinder 17 Unterdruck erzeugt, während der Zylinderraum 20 oberhalb des Federtopfes 15 über eine Bohrung 21 mit der Atmosphäre in Verbindung steht.
In der gezeigten Lage hält der Unterdruck den Katalysator 4 entgegen der Kraft einer Druckfeder 22 voll im Abgasstrom. Wird der Unterdruck mit einem durch das Steuergerät 7 angesteuerten Regelventil 23 verringert, so hebt die Druckfeder 22 den Katalysator 4 entsprechend weit aus dem Abgasrohr 3 heraus. Die Kammer 5 ist so ausgebildet, daß sie den Katalysator 4 ganz aufnehmen kann und ihn mit geringem Spalt 24 umgibt. Da in dieser Ausfahrstellung der Boden 25 des Katalysators 4 das Abgasrohr 3 von oben her abdeckt, entsteht im Abgasstrom keine merkliche Verwirbelung und kein damit verbundener zusätzlicher Druckverlust.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 3 und Fig. 4 ist der zylindrische Katalysator 4 schwenkbar im Abgasrohr 3 angeordnet. Hierzu weist das Abgasrohr 3 an der Einbaustelle des Katalysators 4 einen ovalen Querschnitt aus zwei diametral gegenüberliegenden kleineren Kreisbögen 26, einem größeren Kreisbogen 27 und einer Geraden 28 auf. Am Katalysator 4 ist außen eine Blechlasche 29 angebracht, die um eine im Abgasrohr 3 feste Lagerstelle 30 schwenkbar ist. Diese Lagerstelle 30 liegt nahe der Geraden 28 und mittig zwischen den beiden kleineren Kreisbögen 26.
In den beiden gezeichneten Endlagen der Schwenkbewegung liegt der Katalysator 4 innen an den kleineren Kreisbögen 26 über einen großen Teil seines Umfangs an, da er etwa den gleichen Außendurchmesser hat wie die Kreisbögen 26. In der rechten Endlage liegt der Katalysator 4 voll im Abgasstrom; das Abgasrohr 3 liegt annähernd koaxial zu ihm. Durch Wegschwenken in die linke Endlage kommt der Katalysator 4 in einen Strömungstotraum 31 und wird allenfalls noch von einer kleinen Abgasmenge durchströmt.