[0001] Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage für einen Verbrennungsmotor mit wenigstens
einem Katalysatorelement zur Konvertierung der Verbrennungsabgase. Diese Abgasanlage
kann für einen Viertakt- oder einen Zweitaktbenzinmotor verwendet werden. Da die Abgasanlage
selbst eine besonders kompakte Bauart aufweist, kann sie auch für handbetriebene Arbeitsmaschinen,
wie z. B. benzinmotorbetriebene Trennschleifer, Kettensägen, Heckenscheren oder dergleichen
verwendet werden. Gattungsgemäße Abgasanlagen weisen ein Außengehäuse auf, welches
wenigstens eine Hinterschale und eine Vorderschale enthält. Des Weiteren sind diese
Abgasanlagen mit einer Katalysatorkammer, in der zumindest ein Katalysatorelement
angeordnet ist und mit einem Abgaskanal, aus dem Abgas aus der Katalysatorkammer geleitet
wird, ausgestattet.
[0002] Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, Abgasanlagen zur Reduzierung der Schadstoffemission
von Verbrennungsmotoren mit Katalysatorelementen auszustatten. Durch den Einsatz der
Katalysatorelemente wird eine Nachbehandlung des Abgases mit den im Abgas enthaltenen
Komponenten ermöglicht. Dabei werden beispielsweise die vorhandenen Kohlenwasserstoffe
mit Hilfe des Restsauerstoffgehaltes zu Kohlendioxid bzw. Kohlenmonoxid und Wasser
umgesetzt. Allerdings wird bei diesem chemischen Reinigungsprozess bzw. Umwandlungsprozess
Wärme freigesetzt, wodurch sich die sowieso schon heißen Abgase aus dem Verbrennungsmotor
zusätzlich erhitzen. So wird durch die Konvertierung der Kohlenwasserstoffe im großen
Maße Wärme frei, wodurch besonders bei Kohlenwasserstoffemissionsstarken 2-Takt Motoren
herkömmliche Katalysatoren in Wabenbauweise zerstört werden können. Aus diesem Grund
werden gerne Katalysatoren in Form von beschichteten Blechen, Streckgittern oder Drahtgeweben
eingesetzt, die sich als ausreichend beständig erwiesen haben, und welche durch ihre
geringe Bautiefe weniger wärmebelastet werden. Um nun zu verhindern, dass das gesamte
Außengehäuse der Abgasanlage mit den heißen konvertierten Abgasen in Berührung kommt,
werden für die Katalysatoren so genannte Katalysatorkammem eingesetzt, aus denen dann
die gereinigten Abgase durch einen angrenzenden Abgaskanal direkt oder indirekt aus
dem Außengehäuse ins Freie geleitet werden. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass
die Wärmebelastung des Gehäusematerials reduziert wird, obwohl ein Katalysatorelement
eingesetzt wird.
[0003] Der Einsatz von solchen Katalysatorkammem in Abgasanlagen ist unter anderem aus der
Druckschrift
DE 38 29 668 A1 bekannt. Bei der dort offenbarten Abgasanlage findet eine Katalysatorkammer Anwendung,
die eine große Öffnung aufweist, wodurch die noch nicht behandelten Abgase eingeleitet
werden. Dabei strömen die eingeleiteten Abgase zunächst durch das Katalysatorelement
um danach in den Abgaskanal zu gelangen. Hierbei ist die Katalysatorkammer baulich
von dem Abgaskanal getrennt und wird nur über eine Steckverbindung oder Schweißverbindung
miteinander zusammengehalten. Somit wird eine Vielzahl von Teilen (Blechteilen) verwendet,
um die Katalysatorkammer und den anschließenden Abgaskanal zu bilden. Dieses ist einerseits
fertigungstechnisch sehr aufwendig und schlägt sich in Fertigungskosten nieder und
andererseits entstehen unterschiedliche Temperaturausdehnungen durch den Einsatz der
verschiedenen Teile, wodurch leicht hohe Wärmespannungen in den Bauteilen erzeugt
werden.
[0004] Vor diesem Hintergrund liegt damit der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Abgasanlage
mit einer Katalysatorkammer bereit zu stellen, die aus wenigen Einzelteilen besteht
und kostengünstig herzustellen ist. Des Weiteren sollen schädliche Wärmespannungen
in den Bauteilen der Abgasanlage weitestgehend vermieden werden.
[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches
1 angeführten Maßnahmen erreicht.
[0006] Erfindungsgemäß weist die Abgasanlage für einen Verbrennungsmotor ein Außengehäuse
auf, welches mit zumindest eine Hinterschale und eine Vorderschale enthält. Damit
das Verbrennungsabgas von dem Motor nicht ungereinigt in die Umwelt gelangt, ist zusätzlich
ein Katalysatorelement in der Abgasanlage vorgesehen, welches in einer Katalysatorkammer
angeordnet ist. Es versteht sich von selbst, dass auch eine zweite Katalysatorkammer
mit einem Katalysatorelement innerhalb der Abgasanlage angeordnet sein kann, die entweder
parallel oder in Reihe zur ersten Katalysatorkammer geschaltet werden kann. Damit
das Abgas aus der Katalysatorkammer entweichen kann, ist ein Abgaskanal vorgesehen,
wobei die Katalysatorkammer gleichzeitig bzw. zusätzlich den Abgaskanal bildet. Dabei
enthält die Katalysatorkammer zumindest zwei Kammerhälften, wobei der Abgaskanal in
zumindest einer Kammerhälfte materialeinheitlich und einteilig vorgesehen ist. Folglich
wird durch zumindest eine Kammerhälfte der Abgaskanal gebildet. Somit ist der Abgaskanal
kein zusätzliches Bauteil, was durch eine irgendwie ausgeartete Verbindung an der
Katalysatorkammer angeordnet ist, sondern die Katalysatorkammer und der Abgaskanal
bilden eine unzertrennbare Einheit. Es versteht sich von selbst, dass natürlich der
Abgaskanal auch durch beide Kammerhälften ausgebildet werden kann. Dabei kann der
Abgaskanal beliebige Querschnitte aufweisen.
[0007] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Abgasanlage sind in den Unteransprüchen
2 - 18 beschrieben.
[0008] Durch die zuvor beschriebene Lösung ist es möglich, dass der Abgaskanal in eine oder
mehrere Kammerhälften eingeformt ist. Diese Einformung kann beispielsweise durch Tiefziehen,
Senkpressen, Stanzen oder sonstige Umformungen geschehen. Da die Kammerhälften der
Katalysatorkammer aus einem Blechstück bestehen können, kann der Abgaskanal gleichzeitig
mit der Einformung der Katalysatorkammer vorgenommen werden. Folglich ist kein zusätzlicher
Fertigungsschritt für die Erstellung des Abgaskanals notwendig. Ebenfalls wird deutlich,
dass die Form, dass heißt der Querschnitt des Abgaskanals sowie der Verlauf des Abgaskanals
einfach durch die Umformung der Kammerhälfte erreichbar ist. So kann der Abgaskanal
beispielsweise gekrümmt und/oder mäanderförmig ausgestaltet sein, um die Länge des
Abgaskanals auf diese Art und Weise zu verlängern. Durch eine ausreichende Länge des
Abgaskanals kann eine Flammenbildung außerhalb der Abgasanlage vermieden werden, auch
wenn der Abgaskanal direkt ins Freie bzw. in die Umwelt geführt ist.
[0009] Um den Innenraum der Abgasanlage bzw. des Außengehäuses in wenigstens zwei voneinander
getrennte Bereiche zu teilen, kann die Katalysatorkammer verwendet werden. Dazu kann
die Katalysatorkammer flächenmäßig derart ausgestaltet sein, dass sie beispielsweise
einen kompletten Querschnitt durch die Abgasanlage flächenmäßig ausfüllt bzw. verschließt.
Erforderlicherweise ist zumindest eine Kammerhälfte umfangsmäßig gleich zum Querschnitt
der Abgasanlage ausgestaltet. Selbstverständlich können auch beide Kammerhälften die
gleiche Umfangsform aufweisen, um einen Querschnitt durch die Abgasanlage zu verschließen.
Durch diese Maßnahme wird die Abgasanlage in wenigstens zwei voneinander getrennte
Bereiche geteilt, die sogar gasdicht zueinander ausgestaltet sein können.
[0010] Dabei kann ein Bereich als Schalldämpfer genutzt werden, in den das unkonvertierte
Abgas zunächst gelangt. Dieser Bereich ist zylindernah in der Abgasanlage vorgesehen.
Nachdem das eingetretene Abgas durch die Katalysatorkammer und den Abgaskanal geleitet
worden ist, kann es einen weiteren Bereich gelangen oder direkt in die Umwelt geführt
werden. Somit dient der weitere Bereich vorwiegend als Hitzeschutz vor dem konvertierten
Abgas. Dieser Bereich kann zusätzlich mit Isoliermaterial wie zum Beispiel Isolierwolle
ausgefüllt werden.
[0011] Wie bereits erwähnt, kann eine Abgasaustrittsöffnung des Abgaskanals, welche von
einem Katalysatorelement abgewandten Ende des Kanals angeordnet ist, im Innenraum
der Abgasanlage enden oder direkt an einem Abgasauslass des Außengehäuses. Um eine
zusätzliche Kühlung des Außengehäuses zu erzielen, können Lüftungsdurchbrüche im Außengehäuse,
insbesondere in der Vorderschale vorgesehen sein, wodurch kühle Frischluft in die
Abgasanlage gelangt. Hierbei ist es sicherlich zweckmäßig, dass diese Frischluft nur
in einem abgeschlossenen Bereich der Abgasanlage gelangt, der nicht mit dem unkonvertierten
Abgasen gefüllt ist. Zur Erhöhung der Kühlwirkung kann zusätzlich an der Abgasaustrittsöffnung
des Abgaskanals eine Düse, insbesondere eine Venturidüse/Injektordüse vorgesehen sein.
Diese bewirkt, dass die durch die Lüftungsdurchbrüche eingetretene Frischluft mit
dem heißen, konvertierten Abgas beim Austritt mitgerissen wird. Durch den Einsatz
der Venturidüse wird eine kühlende Luftströmung erzeugt, wodurch nicht nur das konvertierte
heiße Abgas gekühlt wird, sondern auch ein Teil des Außengehäuses.
[0012] Bei einer besonderen Variante der erfindungsgemäßen Abgasanlage bildet die Vorderschale
des Außengehäuses gleichzeitig einen Teil der Katalysatorkammer. Folglich könnte bei
dieser Variante die Vorderschale des Außengehäuses durch eine Kammerhälfte der Katalysatorkammer
ersetzt werden. Bei dieser Variante ist es naheliegend, dass die Abgasaustrittsöffnung
des Abgaskanals direkt ins Freie führt. Insgesamt gesehen, kommt diese Variante der
Abgasanlage mit sehr wenigen Bauteilen aus. Da allerdings eine Teilfläche der Abgasanlage
sehr heiß wird, die nämlich direkt mit dem konvertierten Abgasen in Berührung kommt,
ist es ratsam, ein zusätzliches Hitzeschild vor dem heißen Bereich der Abgasanlage
vorzusehen. Dieser Hitzeschild kann beispielsweise aus einer Aluminiumschale oder
-blech bestehen, um die vorhandene Wärme gut abzuleiten und somit ein akzeptables
Temperaturniveau zu erreichen.
[0013] Um eine hohe Konvertierungsrate bei der Reinigung des Abgases zu erzielen, ist es
empfehlenswert, wenigstens ein Katalysatorelement großflächig auszugestalten. Sofern
dabei gitterartige, lochblechartige oder netzartige Katalysatorelemente zum Einsatz
kommen, können diese nebeneinander angeordnet werden, um somit eine höhere Stabilität
bei der Anordnung der Katalysatorelemente nebeneinander zu erreichen. Selbstverständlich
könnten aber auch wabenförmige Katalysatorelemente zum Einsatz kommen. Ebenfalls ist
es denkbar, dass zumindest zwei Katalysatorelemente in Strömungsrichtung des Abgases
hintereinander angeordnet sind. In diesem Zusammenhang spricht man auch von einer
Reihenschaltung der Katalysatorelemente. Wie bereits zuvor erwähnt worden ist, ist
es auch möglich, zwei Katalysatorkammern hintereinander anzuordnen. Dabei kann eine
Abgasaustrittsöffnung des ersten Abgaskanals in den Eintrittsöffnungen der zweiten
Katalysatorkammer enden.
[0014] Darüber hinaus ist es denkbar, auch zwei oder mehrere Katalysatorkammem nebeneinander
parallel anzuordnen.
[0015] Um das vorhandene Katalysatorelement in der Katalysatorkammer ortsfest anzuordnen,
sind Distanzstücke in zumindest einer Kammerhälfte vorgesehen. Diese Distanzstücke
können ebenfalls durch einfache Umformungen der Kammerhälften realisiert werden. Somit
kann das Katalysatorelement durch die eingesetzten Distanzstücke form- und/oder kraftschlüssig
in der Katalysatorkammer gehalten werden. Sofern zwei Katalysatorelemente hintereinander
in einer Katalysatorkammer vorgesehen sind, können diese über einen zusätzlichen Distanzrahmen
auf einen vorgegebenen Abstand gehalten werden. Der Distanzrahmen besteht selber aus
einem Blech oder dergleichen, was innen ausgestanzt ist, so dass der Rahmen kaum einen
Strömungswiderstand zwischen den Katalysatorelementen verursacht. Zusätzlich können
an dem Distanzrahmen weitere Distanzstücke vorgesehen sein, um die Blechdicke des
Rahmens und damit den Abstand zwischen den Katalysatorelementen zu vergrößern.
[0016] Zur Vermeidung von wärmebedingten schädlichen Spannungen ist es zweckmäßig wenigstens
ein Verbindungselement vorzusehen, wodurch die Katalysatorkammer bzw. die Hälften
der Katalysatorkammer zusammengehalten sind. Vorzugsweise ist dieses Verbindungselement
mittig im Bereich der Katalysatorelemente anzuordnen. Durch dieses Verbindungselement
wird die gesamte Katalysatorkammer sowie die innen angeordneten Katalysatorelemente
und ein eventuell vorhandener Distanzrahmen sowie Distanzscheiben befestigt. Dabei
kann ein reversibel lösbares Verbindungselement zum Einsatz kommen, sowie beispielsweise
eine Schrauben-/Mutterverbindung. Selbstverständlich kann auch eine Niet, ein Schweißpunkt
oder eine Torxverbindung als Verbindungselement verwendet werden. Um die Montage bzw.
den Zusammenbau der Katalysatorkammer zu vereinfachen, kann die Mutter an einer Kammerhälfte
fest angeordnet sein, zum Beispiel durch eine Schweißverbindung oder eine formschlüssige
Verbindung.
[0017] Damit der Aufbau der Abgasanlage weiter vereinfacht wird, ist es denkbar, dass die
Katalysatorkammer durch ihre Randbereiche zwischen der Hinterschale und der Vorderschale
des Außengehäuses eingeklemmt wird. Somit kann alleine durch das Zusammenfügen der
Vorder- und Hinterschale die Katalysatorkammer zusammengehalten werden. Ebenfalls
kann die Katalysatorkammer auch selbst in ihrem Randbereichen durch eine Umbördelung
zusammengehalten werden.
[0018] Damit eine bessere Kühlung der Katalysatorkammer erreicht werden kann, können zusätzliche
Kühlflächen an der Katalysatorkammer vorgesehen sein. Diese zusätzlichen Kühlflächen
lassen sich besonders elegant ausgestalten, wenn durch die Katalysatorkammer gleichzeitig
das Außengehäuse der Abgasanlage in zwei Bereiche geteilt werden soll. So können nämlich
links- und rechtsseitig neben dem Ablasskanal zusätzliche Flächen in beiden Kammerhälften
vorgesehen sein, durch die gleichzeitig die Trennung des Außengehäuses in zwei Bereiche
bewirkt wird.
[0019] Um die Konvertierungsrate des Katalysatorelements zu erhöhen, ist es ratsam, dass
ein Katalysatorelement quer zur Strömungsrichtung des Abgaskanals durchströmt wird.
Durch diese Maßnahme strömt ein großer Teil des Abgases mehrfach durch das quer angeordnete
Katalysatorelement, bevor es in den Abgaskanal gelangen kann. Selbstverständlich funktioniert
die erfindungsgemäße Abgasanlage auch mit einem Katalysatorelement, was in gleicher
Strömungsrichtung zum Abgaskanal angeordnet ist.
[0020] Damit die Leistung des Verbrennungsmotors nicht durch die Abgasanlage verringert
wird, empfiehlt es sich, einen möglichst geringen Strömungswiderstand in der Abgasanlage
aufzubauen. Hierzu kann eine Kammerhälfte, welche benachbart zur Hinterschale mit
einem Abgaseinlass angeordnet ist, wenigstens eine Eintrittsöffnung aufweisen, durch
die das Abgas in die Katalysatorkammer gelangt. Alternativ oder ergänzend kann in
der anderen Kammerhälfte, welche benachbart zur Vorderschale angeordnet ist, wenigstens
eine Austrittsöffnung vorhanden sein, wodurch die Abgase aus der Katalysatorkammer
direkt oder indirekt ins Freie gelangt. Die Austrittsöffnung ist dabei in der Vorderschale
angeordnet. Folglich strömt das Abgas mehr oder weniger einmal quer durch die Abgasanlage,
bevor es gereinigt in die Umwelt gelangt.
[0021] Nachstehend wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen in unterschiedlichen
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen in rein schematischer Darstellung:
- Fig. 1
- in dreidimensionaler Explosionsansicht eine erfindungsgemäße Abgasanlage mit einem
Katalysatorelement und einem gradlinigen Abgaskanal sowie einem Isolationselement,
- Fig. 2
- in dreidimensionaler Explosionsansicht eine ähnliche erfindungsgemäße Abgasanlage
- wie in Fig. 1 - mit zusätzlichen Lüftungsdurchbrüchen in der Vorderschale und einem
Injektor, und
- Fig. 3
- in dreidimensionaler Explosionsansicht eine weitere erfindungsgemäße Abgasanlage mit
zwei Katalysatorelementen und einem mäanderförmigen Abgaskanal.
[0022] In Figur 1 ist eine erste Variante der erfindungsgemäßen Abgasanlage 100 dargestellt.
Dabei ist das Außengehäuse 10 der Abgasanlage 100 im Wesentlichen quaderförmig. Dieses
besteht im vorliegenden Fall aus einer Vorderschale 11 und einer Hinterschale 12,
wobei die Erfindung nicht auf ein zweiteiliges Gehäuse 10 begrenzt ist. In der Hinterschale
12 ist ein Abgaseinlass 16 für das eintretende Abgas aus dem Verbrennungsmotor vorgesehen.
Da die Öffnungsfläche der Hinterschale 12 und der Vorderschale 11 durch die vorhandene
Katalysatorkammer 20 geschlossen ist, entsteht in der Vorderschale 11 ein erster Bereich
18 und in der Hinterschale 12 ein zweiter Bereich 19, wobei die beiden Bereiche 18,
19 gasdicht voneinander getrennt sind. Somit muss das eingetretene Abgas aus dem zweiten
Bereich 19 durch die fünf kreisförmigen Eintrittsöffnungen 24 in die Katalysatorkammer
20 eintreten. Die Eintrittsöffnungen 24 sind zu diesem Zweck in der zweiten Kammerhälfte
22 vorgesehen. Nachdem nun das Abgas in die Katalysatorkammer 20 gelangt ist, wird
es durch ein Katalysatorelement 33 geführt. Die eigentliche Katalysatorkammer 20 ist
quaderförmig ausgestaltet, damit das rechteckige Katalysatorelement 33 platzsparend
angeordnet werden kann. Die quaderförmigen Aussparungen der Katalysatorkammer 20 sind
durch einen Umformprozess in die beiden Kammerhälften 21 und 22 eingeformt worden.
Nachdem das Abgas in dem Katalysatorelement 33 konvertiert wurde, kann es nunmehr
in den Abgaskanal 23 gelangen. Dieser ist gradlinig in der ersten und zweiten Kammerhälfte
21, 22, wie die eigentliche Katalysatorkammer auch, eingearbeitet. Der Abgaskanal
23 erstreckt sich dabei über die gesamte Breite bzw. Länge des Katalysatorelementes
33. Somit beginnt eine katalysatorseitige Öffnung 27 des Abgaskanals 23 in etwa linksbündig
mit dem Katalysatorelement 33.
[0023] Um das Katalysatorelement 33 auf einfache Art und Weise in der Katalysatorkammer
20 ortsfest zu positionieren, sind zwei Distanzscheiben 36 vorgesehen, die zwischen
der ersten Kammerhälfte 21 und dem Katalysatorelement 33 sowie zwischen dem Katalysatorelement
33 und der zweiten Kammerhälfte 22 vorgesehen sind. Die beiden Kammerhälften 21, 22
der Katalysatorkammer 20 werden durch das Verbindungselement 32, welches durch die
beiden Distanzscheiben 36 geführt wird, fest- bzw. zusammengehalten. Das reversibel
lösbare Verbindungselement 32 ist im vorliegenden Fall zweitteilig ausgestaltet und
besteht beispielsweise aus einer Schraube und einer Mutter.
[0024] Das konvertierte Abgas gelangt aus dem Abgaskanal 23 durch die Austrittsöffnung 25.
Diese kann innerhalb des Außengehäuses 10 unterhalb der Vorderschale 11 enden. Ebenfalls
ist es denkbar, dass die Austrittsöffnung 25 auch durch einen Abgasauslass 13 in der
Vorderschale 11 durchgeführt wird, so dass das Abgas direkt ins Freie gelangt. Damit
die Vorderschale 11 nicht unnötig erwärmt wird, isf ein zusätzliches Isolationselement
37 zwischen der Katalysatorkammer 20 bzw. der ersten Kammerhälfte 21 und der Vorderschale
11 vorgesehen. Dieses Isolationselement 37 kann beispielsweise aus einem Kissen aus
Glasfasern bestehen.
[0025] Die Figur 2 offenbart eine ähnliche Ausführungsform zur erfindungsgemäßen Abgasanlage
100 aus Figur 1. Dabei sind die Hinterschale 12 und die Katalysatorkammer 20 baugleich
ausgestaltet. Nur die Austrittsöffnung 25 des Abgaskanals 23 und die Vorderschale
11 weisen bauliche Veränderungen im Vergleich zur Abgasanlage 100 aus Figur 1 auf.
In der Figur 2 ist die Austrittsöffnung 25 offen aufgebaut, in dem ein Ringspalt vorgesehen
ist, durch den Gase aus dem ersten Bereich 18 mit dem austretenden Abgasstrom mitgerissen
werden. Zusätzlich wird beispielsweise ein Injektor 26 bzw. eine Düse 26, insbesondere
Venturidüse beim Abgasauslass 13 verwendet, wodurch eine Kühlströmung im ersten Bereich
18 unter der Vorderschale 11 erzeugt wird. Hierzu sind in der Vorderschale 11 zusätzliche
Lüftungsdurchbrüche 14 vorgesehen, durch die Frischluft in Abgasanlage 100 eindringen
kann. Diese Frischluft wird durch den erzeugten Sog beim Austreten des Abgases unter
die Vorderschale 11 gezogen. Durch diese Zwangskonvektion findet eine Kühlung der
Vorderschale 11 statt. Gleichzeitig werden die heißen, konvertierten Abgase mit der
angesaugten Frischluft beim Austreten aus dem Injektor 26 vermischt, wodurch ebenfalls
eine Abkühlung des Abgases stattfindet. In der Ausführungsvariante der Abgasanlage
100 aus Figur 2 kann die kleinere Austrittsöffnung 25 bis in den Injektor 26 bzw.
die Düse 26 ragen.
[0026] Bei der Figur 3 ist zwar das Außengehäuse 10 baugleich zur Abgasanlage 100 aus der
Figur 1 aufgebaut, allerdings wird eine andersartig ausgestaltete Katalysatorkammer
20 verwendet. Darüber hinaus kommen zwei Katalysatorelemente 33 und 34 zum Einsatz,
die innerhalb der Katalysatorkammer 20 angeordnet sind. Um einen gewissen Mindestabstand
zwischen den lochblechartigen Katalysatorelementen 33, 34 zu erzeugen, wird ein Distanzrahmen
35 eingesetzt. Dieser Distanzrahmen 35 besteht im Wesentlichen aus einem rechtwinkligen
Blech, wobei in den Eckbereichen zusätzliche Distanzstücke vorgesehen sind, um den
Abstand zwischen den Katalysatorelementen 33, 34 zu vergrößern. Der Distanzrahmen
35 ist mittig ausgestanzt, so dass das Abgas ohne Strömungswiderstand von dem ersten
Katalysatorelement 33 zum zweiten Katalysatorelement 34 gelangen kann. Zusätzlich
können Distanzscheiben 36 zwischen den Katalysatorelementen und den Kammerhälften
21, 22 eingesetzt werden. In der vorliegenden Ausführungsvariante sind insgesamt sechs
großflächige Eintrittsöffnungen 24 in der ersten Kammerhälfte 21 vorgesehen, wodurch
das bisher noch unkonvertierte Abgas in die Katalysatorkammer 20 eintritt. Damit die
Katalysatorelemente 33, 34 nicht direkt an den Kammerhälften 21, 22 großflächig zum
Anliegen kommen, sind zusätzliche Distanzstücke 31 in die Kammerhälften 21, 22 eingeformt.
Diese Einformung kann zum Beispiel durch Stanzen oder Pressen bzw. Tiefziehen geschehen.
Der an die Katalysatorkammer 20 anschließende Abgaskanal 23 ist mäanderförmig ausgestaltet.
Dieser Abgaskanal 23 ist in die erste Kammerhälfte 21 und die zweite Kammerhälfte
22 eingeformt. Ausreichend könnte es auch sein, wenn der Abgaskanal 23 nur in eine
Kammerhälfte 21 oder 22 eingeformt wäre.
[0027] Um einerseits den ersten Bereich 18 vom zweiten Bereich 19 des Innenraumes der Abgasanlage
100 zu trennen, ist die erste Kammerhälfte 21 großflächig ausgestaltet, so dass hierdurch
der komplette Querschnitt des Außengehäuses 10 verdeckt ist. Gleichzeitig dienen die
Flächen links- und rechtsseitig vom Abgaskanal 23 als Kühlflächen 28, wodurch zusätzliche
Wärme des Abgaskanals 23 abgeleitet werden kann. Um möglichst Material einzusparen,
kann bei der zweiten Kammerhälfte 22 auf diese Kühlflächen 28 verzicht werden. Selbstverständlich
können die Kühlflächen 28 auch nur an der zweiten Kammerhälfte 22 vorgesehen sein.
Außerdem bleibt das Außengehäuse durch den allseitigen Abstand zum Kanal bzw. zur
Kammer auf einem niedrigen Temperatumiveau.
[0028] Um die beiden Kammerhälften 21, 22 gasdicht zu verschließen, werden die beiden Kammerhälften
21, 22 durch ein Verbindungselement 32 festgehalten. Durch die Einpunktfixierung neigt
das Katalysatorelement nicht zum Beulen, wenn es sich durch Erwärmung ausdehnt. Dieses
Verbindungselement 32 besteht wieder aus einer Schraube und einer Mutter. Allerdings
kann auch eine Nietverbindung oder dergleichen eingesetzt werden. Darüber hinaus können
die beiden Kammerhälften 21, 22 auch nur in ihren Randbereichen 29, 30 zusammengehalten
werden. Dieses kann beispielsweise durch das Einklemmen der Kammerhälften zwischen
der Vorderschale 11 und der Hinterschale 12 geschehen. Auch können die beiden Kammerhälften
21, 22 verschweißt oder verlötet werden.
[0029] Wie bereit beschrieben, ist der Abgaskanal 23 in der Figur 3 mäanderförmig ausgestaltet
und gleicht der Ziffer "7". Dabei ist die katalysatorseitige Öffnung 27 nicht über
die gesamte Breite der Katalysatorelemente 33, 34 angeordnet, sondern überlappt nur
einen geringen Teil. Das konvertierte Abgas muss durch diese Öffnung 27 in den Abgaskanal
23 gelangen, um dann durch die verschiedenen Bögen bzw. Knicke 23c im Abgaskanal 23
geleitet zu werden. Durch diese Knicke und Bögen 23c lässt sich die Länge des Abgaskanals
23 verlängern. Hierdurch kann eine Flammenbildung außerhalb der Abgasanlage 100 vermieden
werden.
[0030] Abschließend ist zu erwähnen, dass die zuvor beschriebenen technischen Merkmale einzeln
oder in Kombination bei der erfindungsgemäßen Abgasanlage 100 eingesetzt werden können,
sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen. Die Abgasanlage 100 kann auch als
Anfangs-, Mittel oder Endlage für eine teilweise bestehende Abgasanlage verwendet
werden.
BEZUGSZEICHENLISTE
[0031]
- 100
- Abgasanlage
- 10
- Außengehäuse
- 11
- Vorderschale
- 12
- Hinterschale
- 13
- Abgasauslass in 11
- 14
- Lüftungsdurchbrüche in 11
- 15
- Randbereich von 11
- 16
- Abgaseinlass in 12
- 17
- Randbereich von 12
- 18
- ersten Bereich
- 19
- zweiter Bereich
- 20
- Katalysatorkammer
- 21
- erste Kammerhälfte
- 22
- zweite Kammerhälfte
- 23
- Abgaskanal
- 23a
- unterer Teil des Abgaskanals
- 23b
- oberer Teil des Abgaskanals
- 23c
- Bogen bzw. Knick im Abgaskanal
- 24
- Eintrittsöffnung von 20
- 25
- Austrittsöffnung von 23
- 26
- Injektor bzw. Düse, insbesondere Venturidüse
- 27
- katalysatorseitige Öffnung von 23
- 28
- Kühlfläche
- 29
- Randbereich von 21
- 30
- Randbereich von 22
- 31
- Distanzstück
- 32
- Verbindungselement (z. B. Schraube und Mutter)
- 33
- Katalysatorelement a)
- 34
- Katalysatorelement b)
- 35
- Distanzrahmen (mit Distanzstücken)
- 36
- Distanzscheibe
- 37
- Isolationselement
1. Abgasanlage (100) für einen Verbrennungsmotor mit einem Außengehäuse (10), welches
wenigstens eine Hinterschale (12) und eine Vorderschale (11) enthält, und
mit einer Katalysatorkammer (20), in der zumindest ein Katalysatorelement (33, 34)
angeordnet ist, und
mit einem Abgaskanal (23), aus dem Abgas aus der Katalysatorkammer (20) geleitet wird,
dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatorkammer (20) zusätzlich den Abgaskanal (23) bildet, wobei die Katalysatorkammer
(20) wenigstens zwei Kammerhälften (21, 22) aufweist und der Abgaskanal (23) in zumindest
einer Kammerhälfte (21, 22) materialeinheitlich und einteilig vorgesehen ist.
2. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaskanal (23) in zumindest einer Kammerhälfte (21, 22) eingeformt ist.
3. Abgasanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Innenraum des Außengehäuses (10) durch die Katalysatorkammer (20) in wenigstens
zwei voneinander getrennte (gasdichte) Bereiche (18, 19) geteilt ist.
4. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abgasaustrittsöffnung (25) des Abgaskanals (23), welche von einem Katalysatorelement
(33, 34) abgewandten Ende des Abgaskanals (23) angeordnet ist, an einem Abgasauslass
(13) des Außengehäuses (10) vorgesehen ist.
5. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorderschale (11) Lüftungsdurchbrüche (14) vorgesehen sind, wodurch Frischluft
in die Abgasanlage (100) gelangt.
6. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasaustrittsöffnung (25) des Abgaskanals (23) eine Venturidüse (26) oder eine
Injektorpumpe aufweist.
7. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderschale (11) des Außengehäuses (10) einen Teil der Katalysatorkammer (20)
bildet.
8. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaskanal (23) gekrümmt und/oder mäanderförmig ausgestaltet ist.
9. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Katalysatorelement (33, 34) großflächig ausgestaltet ist.
10. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Katalysatorelemente (33, 34) in Strömungsrichtung des Abgases hintereinander
angeordnet sind.
11. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Katalysatorelement (33, 34) durch Distanzstücke (31), die in zumindest
einer Kammerhälfte (21, 22) eingeformt sind, im Katalysatorkammer (20) ortsfest angeordnet
ist.
12. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Distanzrahmen (35) zwischen zwei Katalysatorelementen (33, 34) angeordnet ist,
um einen Abstand zwischen den beiden Katalysatorelemente (33, 34) zu erzeugen.
13. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatorkammer (20) durch wenigstens ein Verbindungselement (32) zusammengehalten
ist.
14. Abgasanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Katalysatorkammer (20) vorhandenen Elemente durch das Verbindungselement
(32) ortsfest und zumindest weitgehend spannungsfrei positioniert sind.
15. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatorkammer (20) durch eine Umbördelung im Randbereich (29, 30) der Kammerhälften
(21, 22) zusammengehalten ist.
16. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatorkammer (20) zusätzliche Kühlflächen (28) und somit einen allseitigen
Abstand zum Außengehäuse aufweist.
17. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Katalysatorelement (33, 34) quer zur Strömungsrichtung des Abgaskanals
(23) durchströmt wird.
18. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Kammerhälfte (21, 22), welche benachbart zur Hinterschale (12) mit einem
Abgaseinlass (16) angeordnet ist, wenigstens eine Eintrittsöffnung (24) vorgesehen
ist, durch die das Abgas in die Katalysatorkammer (20) gelangt, und
dass in einer anderen Kammerhälfte (21, 22), welche benachbart zur Vorderschale (11)
angeordnet ist, wenigstens eine Austrittsöffnung (25), die im Bereich des Abgasauslasses
(13) der Vorderschale (11) liegt, vorhanden ist, wodurch die Abgase aus der Katalysatorkammer
(20) direkt oder indirekt ins Freie gelangen.