[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine an mindestens einer Stelle zerstörungsfrei trennbare
Abgasleitung eines Verbrennungsmotors, in die ein mit einer katalytischen Substanz
beschichteter Körper zur Schadstoffreduzierung einbaubar ist.
[0002] Katalysatoren werden üblicherweise als komplette Einheit zwischen zwei Abschnitte
der Abgasleitung im allgemeinen unter Zwischenschaltung von Flanschen lösbar eingesetzt
und bilden einen Teil der Abgasleitung. Da die katalytische Substanz (z.B. Platin
oder Rhodium) ihre Wirkung erst ab einer gewissen Temperatur erreicht, ist es wünschenswert,
den Katalysatorkörper an einer Stelle in der Abgasleitung anzuordnen, an der die Temperatur
der Abgase noch möglichst hoch ist, also möglichst nahe an der Brennkraftmaschine,
um ein schnelles Anspringen des Katalysators nach dem Start zu erreichen. Infolge
der meist sehr beengten Platzverhältnisse im Mbtorraum eines Kraftfahrzeuges ist jedoch
eine derartige Anordnung meist nicht möglich, zumal die zur Zeit überwiegend verwendeten
Katalysatorkörper aus Keramik bestehen und mit Rücksicht auf die unterschiedliche
Wärmeausdehnung der Keramik und der Blechummantelung sowie zum Schutz vor mechanischen
Erschütterungen unter Zwischenschaltung einer elastichen Lage, z.B: eines Drahtgeflechtes,
unverrückbar in der Ummantelung befestigt werden müssen, wodurch der Durchmesser des
Katalysators entsprechend vergrößert wird. Da der Katalysator einen Teil der Abgasleitung
bildet, ist es nicht möglich, die Brennkraftmaschine ohne Katalysator zu betreiben,
was wünschenswert wäre, wenn ein und derselbe Fahrzeugtyp einmal in Länder mit Abgasvorschriften,
die einen Kataylsator erfordern, und zum anderen in Länder ohne solche Abgasvorschriften
geliefert werden soll. Es ist daher auch nicht möglich, den Katalysator kurzzeitig
auszubauem, wenn das Fahrzeug vorübergehend in Ländern betrieben wird, in denen kein
bleifreies Benzin angeboten wird, was bekanntlich eine unabdingbare Voraussetzung
für den Betrieb von Katalysator-Kraftfahrzeugen ist.
[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abgasleitung einer Brennkraftmaschine
so auszugestalten, daß der Katalysator mit geringstem Aufwand ein-und ausgebaut werden
kann, sok daß die Brennkraftmaschine wahlweise mit oder ohne Katalysator betrieben
werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens
des Anspruchs 1 gelöst.
[0004] Bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag bildet der Katalysator im Gegensatz zu den bekannten
Ausführungen kein Teil der Abgasleitung, sondern er ist herausnehmbar in die Abgasleitung
eingesetzt. Demzufolge kann ein und dieselbe Abgasleitung sowohl für Fahrzeuge ohne
Katalysator, als auch für solche mit Katalysator verwendet werden. Wird ein Katalysator
benötigt, so braucht die Abgasleitung lediglich an der Trennstelle getrennt und der
Katalysatorkörper, eingesetzt zu werden. Die Trennstelle wird bevorzugt in üblicher
Weise mit zusammenschraubbaren Flanschen versehen, so daß das Einsetzen, Herausnehmen
oder Auswechseln des Katalysatorkörpers keinerlei Schwierigkeiten bereitet.
[0005] Der Hohlraum zur Aufnahme des Katalysatorkörpers kann an sich an jeder beliebigen
Stelle der Abgasleitung angeordnet werden, vorzugsweise jedoch im Zylinderkopf der
Brennkraftmaschine oder in dem direkt daran anschließenden Auspuffkrümmer, da dort
die Temperatur der Abgase am höchsten und somit ein schnelles Anspringen des Katalysators
gewährleistet ist. Der Katalysator kann auch an anderen Stellen der Abgasleitung,
an denen die Abgasleitung normalerweise getrennt ist, beispielweise neben dem Anschlußflansch
eines Schalldämpfers oder einer Abgasturbine, vorgesehen werden.
[0006] Selbstverständlich können auch mehrere Kata-Iysatorkörper hintereinander und/oder
an verschiedenen Stellen der Abgasleitung vorgesehen werden, die gegebenenfalls verschiedene
Funktionen zu erfüllen haben.
[0007] Bevorzugt wird die Verwendung eines metallischen Katafysatorträgerkörpers vorgeschlagen,
da dieser einen ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist wie das Material
der Abgasleitung, so daß die eingangs erwähnten, bei keramischen Katalysatorträgerkörper
erforderlichen Maßnahmen nicht nötig sind. Dies hat zur Folge, daß der Katalysator
kleinere Abmessungen hat und daher leichter nahe der Brennkraftmaschine angeordnet
werden kann.
[0008] Wie erwähnt, ist die Abgasleitung an der Trennstelle vorzugsweise mit zusammenschraubbaren
Flanschen versehen. Um ein Klappem des Katalysatorkörpers in dem Hohlraum zu vermeiden,
ist es dabei zweckmäßig, zwischen den Flanschen eine elastische Dichtung anzuordnen
und den Durchmesser des Katalysatorkörpers größer zu wählen als den Innendurchmesser
der Abgasleitung an der Trennstelle vor-bzw. hinter dem Hohlraum. Beim Zusammenschrauben
der Flansche wird der Katalysatorkörper an die von der Trennstelle abgewandte Stirnfläche
des Hohlraums angedrückt, wobei die elastische Dichtung in der Lage ist, Fertigungstoleranzen
auszugleichen. Die elastische Dichtung wird durch den Katalysatorkörper vor direkter
Beaufschlagung mit heißen Abgasen geschützt. Der Hotraum sollte dabei gegenüber dem
Katalysatorkörper ein geringes axiales Untermaß aufweisen. Eine Zentrierung des Katalysators
in dem Holraum kann dadurch erreicht werden, daß der Hohlraum an seiner von der Trennstelle
abgewandten Stirnfläche mit einer kegelig geformten Anlagefläche für den Katalysatorkörper
versehen wird.
[0009] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1, eine Abgasleitung einer Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader in schematischer
Darstellung, und
Fig. 2, einen Längsschnitt einer Trennstelle der Abgasleitung mit eingesetztem Katalysatorkörper
in größerem Maßstab.
[0010] In Fig. 1 ist mit 1 der Zylinderkopf einer Vierzylinder-Fahrzeug -Brennkraftmaschine
bezeichnet, an deren Auslasskanäle zwei Auspuffkrümmer 2 und 3, jeweils einer für
zwei Zylinder,angeflanscht sind. An die Enden der Auspuffkrümmmer 2 und 3 ist bei
4 ein Hosenrohr 5 angeflanscht, das durch eine Flanschverbindung 6 mit der Abgasturbine
7 eines Abgasturboladers verbunden ist. An den Ausgang der Abgasturbine 7 ist bei
8 ein weiterer Abschnitt 9 der Abgasleitung angeflanscht, der durch eine Flanschverbindung
10 mit einem Vorschalldämpfer 11 verbunden ist. An den Vorschalldämpfer 11 ist bei
12 ein Hauptschalldämpfer 13 angeflanscht, der wiederum durch eine Flanschverbindung
14 mit dem Auspuffrohr 15 in Verbindung steht.
[0011] Vor oder hinter jeder Trennstelle. der Abgasleitung, also an der Flanschverbindung
der Auspuffkrümmer 2,3 mit dem Zylinderkopf 1, sowie an den Flanschverbindungen 4,6,8,10,12
oder 14 kann in der Abgasleitung, (hierzu zählen auch die im Zylinderblock 1 vorgesehenen
Auslasskanäle) ein in Figur 2 näher dargestellter Hohlraum 16 vorgesehen werden, dessen
Innendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser d der Abgasleitung und in den
ein Katalysatorkörper 17 mit radialem Spiel axial eingeschoben wird. Der Hohlraum
16 weist gegenüber dem dem Katalysatorkörper 17 ein geringes axiales Untermaß auf,
so daß der Katalysatorkörper 17, dessen Aussendurchmesser geringfügig größer ist als
der Innendurchmesser d der Abgasleitung, beim Zussammenschrauben der Flansche 18,
19 an die von der Trennstelle abgewandte Stirnfläche 20 des Hohlraumes 16 angedrückt
wird. Diese Stirnfläche 20 ist kegelig geformt, um eine Zentrierung des Katalysatorkörpers
17 im Hohlraum 16 zu erreichen. Zwischen den Flanschen 18 und 19 ist eine elastische
Dichtung 21 vorgesehen, mit der ein dichter Anschluß erreicht wird. Die Dichtung 21
ist durch die Aussenwand des Katalysatorkörpers 17 vor direkter Beaufschlagung mit
heißen Abgasen geschützt.
[0012] Figur 1 zeigt an den kreuzschraffierten Stellen lediglich alle möglichen Stellen,
an denen der Katalysatorkörper 17 angeordnet werden kann. In der Praxis wird nicht
an jeder Trennstelle ein Katalysatorkörper vorgesehen.
[0013] Bei Verwendung eines metallischen Katalysatorkörpers ist es aufgrund der verhältnismäßig
geringen Abmessungen möglich, für jeden Zylinder einen eigenen, entsprechend kleinen
Katalysatorkörper vor oder hinter dem Anschlußflansch der Auspuffkrümmer vorzusehen.
Die Anordnung weiterer Katalysatorkörper entlang der Abgasleitung dürfte sich dann
im allgemeinen erübrigen.
[0014] Es ist ersichtlich, daß die Abgasleitung mit oder ohne Katalysatorkörper 17 verwendet
werden kann und daß es zum Einbau, zum Ausbau und zum Austausch der Katalysatorpatrone
17 lediglich erforderlich ist, die betreffende Flanschverbindung zu lösen.
1. An mindestens einer Stelle zerstörungsfrei trennbare Abgasleitung einer Brennkraftmaschine
mit einem mit einer Katalysatorsubstanz zur Schadstoffreduzierung beschichteten Körper,dadurch
gekennzeichnet, daß in der Abgasleitung neben. mindestens einer Trennstelle ein Hohlraum
(16) vorgesehen ist, in den der Katalysatorkörper (17) mit radialem Spiel axial einschiebbar
ist.
2. Abgasleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie bekannter Weise an
der Trennstelle mit zusammenschraubbaren Flanschen (18,19) versehen ist, daß zwischen
den Flanschen - (18,19) eine elastische Dichtung (21) angeordnet ist, und daß der
Durchmesser des Katalysatorkörpers (17) größer ist als der Innendurchmesser (d) der
Abgasleitung an der Trennstelle vor bzw. hinter dem Hohlraum (16).
3. Abgasleitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Holhraum (16) gegenuüber
dem Katalysatorkörper (17) ein geringes axiales Untermaß aufweist.
4. Abgasleitung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Holraum (16)
an seiner von der Trennstelle abgewandten Stirnfläche eine kegelig geformte Anlagefläche
- (20) für den Katalysatorkörper (17) aufweist.
5. Abgasleitung nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum
- (16) im Zylinderkopf (1) der Brennkraftsmachine angeordnet ist.
6. Abgasleitung nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum
- (16) im Auspuffkrümmer (2 bzw.3) angeordnet ist.
7. Abgasleitung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche. dadurch gekennzeichnet,
daß ein metallischer Katalysatorträgerkörper (17) verwendet wird.