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Katalytischer Abgasreiniger für Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen
Die Erfindung bezieht sich auf einen katalytischen Abgasreiniger für Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen. Bei wechselnden Betriebstemperaturen soll der Katalysator insbesondere eine Reinigung bzw.
Nachverbrennung des Abgases in einem hohen Temperaturbereich bewirken. Dabei kann bei derartigen Katalysatoren der Mangel auftreten, dass zu hohe Temperaturen entstehen, was zur Folge hat, dass einzelne Teile der Katalysatorfüllung die Form und gegebenenfalls auch ihre Wirksamkeit zeitweise oder ganz einbüssen.
Es ist allgemein bekannt, Ventile durch wechselnde Betriebstemperaturen zu steuern. Derartige Ventile können eine oder mehrere Öffnungen haben, die mittels eines drehbaren Teiles, der durch einen wärmeempfindlichen Teil gedreht wird, geöffnet und geschlossen werden.
Es sind auch temperaturempfindliche Ventilvorrichtungen bekannt, bei denen federnde Mittel mit dem Gehäuse verbunden sind, um den Ventilteil in einer Richtung vorzuspannen. Ein temperaturempfindliches Organ ist in dem Gehäuse schwenkbar gelagert und enthält einen beweglichen Teil, der mit dem Ventilteil in Arbeitsverbindung steht, um ihn entgegen der Vorspannung zu bewegen.
Aufgabe der Erfindung ist das Beheben des beschriebenen Mangels von Abgasreinigern mit Katalysatorfüllung.
Die Lösung besteht darin, dass an der Verteilerkammer, die zwischen der Leitung zum Zuführen des Abgasstromes und der Kammer zur Aufnahme der Katalysatorfüllung liegt, ein Umgehungsventil angeordnet ist.
Bei der Öffnung des Umgebungsventils strömt das Abgas nur noch in geringer Menge durch die Katalysatorfüllung, die übrige Menge des Abgases in einen andern Teil des Auspufftopfes und von dort ins Freie.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es vorteilhaft, eine für sich bekannte Steuerung von Ventilen durch wechselnde Betriebstemperaturen auf die Betätigung des Umgehungsventils anzuwenden. Auf diese Weise ist eine unbedingt sichere automatische Betätigung geschaffen. Vorteilhafterweise wird durch einen am Ende eines Stahlrohres mit grossem Ausdehnungskoeffizienten befestigten Porzellanstab mit kleinem Ausdehnungskoeffizienten das Umgehungsventil geöffnet bzw. geschlossen. Dazu kann am Kopf des Potzellanstabes mit einer ringförmigen Nut ein Hebel zur Betätigung des Umgehungsventils eingreifen. Um eine möglichst grosse Fläche katalytisch wirksam werden zu lassen, können mehrere Kammern mit Katalysatoren gefüllt werden und nach einem weiteren Merkmal mehrere Umgehungsventile mit einer gemeinsamen Welle betätigt werden.
Für ein exaktes Ansprechen der temperaturabhängigen Regelung ist es weiterhin vorteilhaft, wenn vorzugsweise ausserhalb des Abgasreinigers bzw. Auspufftopfes an einem Hebel eine Kippfeder angreift, derart, dass die Welle für die Umgehungsventile entweder in die Schliessstellung oder in die Öffnungsstellung gezogen oder gedrückt wird. Damit sind auch Geräusche der Umgehungsventile oder der zugehörigen Teile zu ihrer Betätigung vermieden. Um ein Klappern der Umgehungsventilbetätigung zu vermeiden, können vorzugsweise Tellerfedern in der Nut am Betätigungshebel angeordnet sein. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann auch ein flüssigkeitsgefülltes, in eine
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querschnitt vorteilhaft, die Ventildeckel an den Umgehungsventilen trapezförmig auszubilden.
Weitere Einzelheiten und Merkmale dar Erfindung sind aus der Zeichnung und der Beschreibung zu entnehmen. Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Abgasreiniger, Fig. 2 eine Draufsicht auf die Um- gehungsventile, Fig. 3 eine teilweise Seitenansicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1 und Fig. 4 eine andere
Einzelheit im Teilschnitt.
In dem Auspufftopf 1 ist der Abgasreiniger 2 mit der Katalysatorfüllung 3 und einem Umgehungsven- til 4 angeordnet. Das Umgehungsventil 4 wird temperaturabhängig betätigt. Der Abgasstrom tritt durch die Leitung 5 in den Raum 6, umströmt die Katalysatorfüllung 3 und tritt über den Raum 7 und eine Lei- tung 8 ins Freie bzw. in weitere schalldämpfende Teile der Auspuffanlage. Am Ende 9 eines Stahlrohres
10 mit grossem Ausdehnungskoeffizienten ist ein Porzellanstab 11 mit kleinem Ausdehnungskoeffizienten angebracht. Am andern Ende des Porzellanstabes 11 ist ein Kopf 12 mit Einstellmutter 13 mit einer ring- förmigen Nut 14 zum Angriff für den Hebel 15 für das Ventil 4 angebracht. Mehrere Umgehungsventile 4, 4'werden (Fig. 2) durch eine gemeinsame Welle 16 von dem Hebel 15 über den Kopf 12 des Porzellan- stabes 11 betätigt.
Am Ende der Welle 16 ist ein Hebel 17 befestigt mit einem Bolzen 18, an dem eine Feder 19 mit ihrem einen Ende eingehängt ist, während ihr anderes an einem Bolzen 20 am Auspufftopf 1 eingehängt ist. In der (Fig. 3) dargestellten Lage des Hebels 17 sind die Umgehungsventile 4, 4'geschlossen. Die
Verbindungslinie des Mittelpunktes des Bolzens 18 und des entsprechenden Mittelpunktes der Aufhängung der Zugfeder 19 an dem Bolzen 20 liegt rechts von dem Mittelpunkt der Welle 16. Die Zugfeder 19 wirkt also im Sinne der Schliessung der Umgehungsventile 4,4'.
Dehnt sich das Stahlrohr 10 aus, dann wird über den Hebel 15 mittels der Porzellanstange 11 die Wel- le 16 gegen den Uhrzeigersinn (Fig. 3) gedreht. Erreicht die Verbindungslinie 18,20 den Mittelpunkt der Welle 16 bzw. wandert etwas über diesen Mittelpunkt nach links hinaus, dann beginnt die Zugfeder 19 im Sinne einer Öffnung der Umgehungsventile 4, 4'zu wirken, so dass nach Massgabe der Nut 14 die Umgehungsventile 4, 4'danach vollkommen geöffnet werden.
Diese Bauweise hat den Vorteil, dass das Öffnen bzw. Schliessen der Umgehungsventile 4, 4'sich auf einen sehr engen Temperaturbereich beschränken lässt, bei welchem der Katalysator gerade noch mit gutem Wirkungsgrad und guter Lebensdauer arbeitet, während das Erreichen höherer Temperaturen ausgeschlossen ist. Die auf Zug beanspruchte Kippfeder 19 liegt ausserhalb des Auspufftopfes 1, wird vom Fahrtwind gekühlt und kann durch eine Schirmplatte gegen Strahlungseinwirkung des Auspufftopfes 1 geschützt sein. Um ein Klappern des Hebels 15 in der Nut 14 des Kopfes 12 zu verhindern, können Tellerfedern 21 in der Nut zwischen dem rechten Ende des Kopfes 12 und dem Ende des Hebels 14 angeordnet sein. Auf diese Weise sind der Hebel 15 bzw. die Umgehungsventile 4, 4'dauernd unter Federspannung.
Statt eines Porzellanstabes 11 ist nach Fig. 4 ein in eine Federspirale 22 endendes Rohr 23 angeordnet und mit Flüssigkeit, Gas oder z. B. Natrium gefüllt. Die Federspirale 22 wirkt im Sinne einer Schliessung des Umgehungsventils, wenn die Flüssigkeit im Rohr 23 verhältnismässig kalt ist. Wird die Flüssigkeit im Rohr 23 erwärmt und dehnt sich infolgedessen schneller aus als das Stahlrohr 10, dann öffnet das Ventil 24.
Auch hier kann, um die Zeit vom Öffnungsbeginn bis zum völligen Öffnen des Umgehungsventils 24 abzukürzen, entsprechend den Fig. 2 und 3 eine Kippfeder angeordnet sein. Die Form der Ventildeckel 24 der Umgehungsventile 4, 4'ist trapezförmig.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Katalytischer Abgasreiniger für Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass an der Verteilerkammer (6), die zwischen der Leitung (5) zum Zuführen des Abgasstromes und der Kammer (3') zur Aufnahme der Katalysatorfüllung (3) liegt, ein Umgehungsventil (4) angeordnet ist.