DE102022117206A1

DE102022117206A1 - Abgasschalldämpfer und Verbrennungsmotor mit einem Abgasschalldämpfer

Info

Publication number: DE102022117206A1
Application number: DE102022117206.6A
Authority: DE
Inventors: Niels Kunert; Steffen Rögele; Dietmar Widmann
Original assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Current assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Priority date: 2022-07-11
Filing date: 2022-07-11
Publication date: 2024-01-11

Abstract

Ein Abgasschalldämpfer (12) weist ein Schalldämpfergehäuse (13) mit einem Abgaseinlass (26) und einem aus dem Schalldämpfergehäuse (13) führenden Abgasauslass (27) auf. Das Schalldämpfergehäuse (13) weist eine mit der Umgebung in Kontakt stehende Außenwand (32) auf. Der Abgasschalldämpfer (12) weist einen Katalysator (28) auf, der im Strömungsweg zwischen dem Abgaseinlass (26) und dem Abgasauslass (27) angeordnet ist. Der Katalysator (28) ist in einer Katalysatoraufnahme (29) gehalten. Mindestens ein Abschnitt (31) einer Wand (30) der Katalysatoraufnahme (29) bildet einen Teil der Außenwand (32) des Abgasschalldämpfers (12). Ein Verbrennungsmotor (2) mit einem am Auslass (45) aus dem Zylinder (3) angeordneten Abgasschalldämpfer (12) weist ein Lüfterrad (6) auf, das Kühlluft für den Zylinder (3) und den Abgasschalldämpfer (12) fördert.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgasschalldämpfer der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung sowie einen Verbrennungsmotor mit einem Abgasschalldämpfer.
Aus der DE 198 34 822 A1 geht ein Abgasschalldämpfer mit einem Katalysator hervor, der beispielsweise an einem Verbrennungsmotor in einer Motorkettensäge angeordnet sein kann. Der Abgasschalldämpfer weist ein Gehäuse auf, in dessen Innenraum ein Katalysator angeordnet ist. Der Katalysator weist seinerseits ein Gehäuse auf, der mit einem katalytischen Material gefüllt sein kann. Der Katalysator ist vollständig im Innenraum des Abgasschalldämpfers angeordnet und weist zum Gehäuse des Abgasschalldämpfers einen allseitigen Abstand auf. Dadurch ist der Katalysator an seiner Außenseite im Betrieb von heißem Abgas umströmt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Abgasschalldämpfer der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei dem auf einfache Weise die Aufheizung des Katalysators im Betrieb verringert ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Verbrennungsmotor mit einem Abgasschalldämpfer anzugeben.
Diese Aufgabe wird bezüglich des Abgasschalldämpfers durch einen Abgasschalldämpfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bezüglich des Verbrennungsmotors wird die Aufgabe durch einen Verbrennungsmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst.
Es ist vorgesehen, dass mindestens ein Abschnitt einer Wand der Katalysatoraufnahme einen Teil der Außenwand des Abgasschalldämpfers bildet. Zumindest an dem Abschnitt der Wand der Katalysatoraufnahme ist der Katalysator dadurch nicht von heißem Abgas umströmt. Die Außenwand des Abgasschalldämpfers wird vorteilhaft von Kühlluft umströmt und dadurch aktiv gekühlt. Dadurch, dass mindestens ein Abschnitt einer Wand der Katalysatoraufnahme einen Teil der Außenwand des Abgasschalldämpfers bildet, kann auf einfache Weise die Aufheizung des Katalysators im Betrieb verringert werden. Wird der Abgasschalldämpfer an seiner Außenseite im Betrieb von Kühlluft umströmt, so wird die Wand der Katalysatoraufnahme ergänzend aktiv gekühlt. Dadurch, dass mindestens ein Abschnitt einer Wand der Katalysatoraufnahme einen Teil der Außenwand des Abgasschalldämpfers bildet, kann so auf einfache Weise die Aufheizung des Katalysators verringert und insbesondere eine Überhitzung des Katalysators im Betrieb vermieden werden.
Vorteilhaft steht der Abschnitt der Wand der Katalysatoraufnahme, der einen Teil der Außenwand des Abgasschalldämpfers bildet, an seiner Innenseite mit dem Katalysator in Kontakt. Der Katalysator kann dabei nur das die Abgasnachbehandlung bewirkende Material selbst umfassen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Katalysator ein Gehäuse aufweist, das seinerseits in der Katalysatoraufnahme angeordnet ist. In diesem Fall steht der Abschnitt der Wand der Katalysatoraufnahme vorteilhaft mit dem Katalysatorgehäuse an seiner gesamten Innenseite in Kontakt. Abschnitte der Wand der Katalysatoraufnahme, die keinen Teil der Außenwand des Abgasschalldämpfers bilden, müssen an ihrer Innenseite nicht zwingend mit dem Katalysator in Kontakt stehen.
Es kann vorgesehen sein, dass der Abschnitt der Wand der Katalysatoraufnahme an seiner gesamten Innenseite mit dem Katalysator in Kontakt steht, dass also ein flächiger Kontakt zwischen der Wand der Katalysatoraufnahme und dem Katalysator besteht. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Katalysator ein Katalysatorgehäuse aufweist, das mit flächiger Anlage in der Katalysatoraufnahme gehalten ist. Es kann jedoch auch eine punkt- oder linienförmige Anlage des Katalysators an der Innenseite der Wand der Katalysatoraufnahme vorgesehen sein. Dies ist insbesondere dann vorgesehen, wenn der Katalysator aus gepresstem und zumindest teilweise beschichtetem Metalldraht besteht. Der Abschnitt der Wand der Katalysatoraufnahme liegt vorteilhaft unmittelbar an dem Katalysator an. Zwischen der Katalysatoraufnahme und dem Katalysator sind demnach vorteilhaft keine weiteren Bauteile angeordnet.
Der Abschnitt der Wand der Katalysatoraufnahme kann vorteilhaft die Außenseite und/oder die Innenseite des Abschnitts der Außenwand des Abgasschalldämpfers bilden.
In vorteilhafter Gestaltung bildet der Abschnitt der Wand der Katalysatoraufnahme die Außenseite der Außenwand des Abgasschalldämpfers. Der Abschnitt der Wand der Katalysatoraufnahme wird demnach an seiner Außenseite unmittelbar von Umgebungsluft, insbesondere von Kühlluft, umströmt und dadurch aktiv gekühlt.
Die Außenwand des Abgasschalldämpfers kann in einer Ausführungsvariante in dem Abschnitt vollständig von dem Abschnitt der Wand der Katalysatoraufnahme gebildet sein. Der Abschnitt der Wand der Katalysatoraufnahme bildet bei dieser Ausführungsvariante sowohl die Innenseite als auch die Außenseite des Abschnitts der Außenwand des Abgasschalldämpfers. Die Dicke der Wand der Katalysatoraufnahme in dem Abschnitt entspricht bei dieser Ausführungsvariante der Dicke der Außenwand des Abgasschalldämpfers in dem Abschnitt. Der Abschnitt der Wand der Katalysatoraufnahme bildet bei dieser Ausführung vorteilhaft einen Abschnitt des Schalldämpfergehäuses.
Alternativ kann der Abschnitt der Wand der Katalysatoraufnahme sich nur über einen Teil der Dicke des Abschnitts der Außenwand des Abgasschalldämpfers erstrecken. Insbesondere wird die Innenseite der Außenwand des Abgasschalldämpfers von dem Abschnitt der Wand der Katalysatoraufnahme gebildet und die Außenseite der Außenwand des Abgasschalldämpfers von einer Wand des Schalldämpfergehäuses. Die Wand der Katalysatoraufnahme und die Wand des Schalldämpfergehäuses liegen bei dieser Ausführungsvariante vorteilhaft so aneinander an, dass kein nennenswerter Abgasstrom zwischen dem Abschnitt der Wand der Katalysatoraufnahme und dem Abschnitt der Wand des Schalldämpfergehäuses strömen kann. Besonders bevorzugt ist eine flächige Anlage der Wände von Katalysatoraufnahme und Schalldämpfergehäuse in dem Abschnitt.
Es ist vorteilhaft vorgesehen, dass der Abschnitt der Wand der Katalysatoraufnahme an einem Abschnitt einer Wand des Schalldämpfergehäuses anliegt und mit diesem Abschnitt der Wand des Schalldämpfergehäuses den Teil der Außenwand des Abgasschalldämpfers bildet. Die Außenwand des Schalldämpfergehäuses ist in dem Abschnitt demnach durch einen innenliegenden Abschnitt der Wand der Katalysatoraufnahme und einen außenliegenden Abschnitt der Wand des Schalldämpfergehäuses gebildet.
Der Abschnitt der Wand der Katalysatoraufnahme liegt vorteilhaft flächig an dem Abschnitt der Wand des Schalldämpfergehäuses an. Auch eine linienförmige Anlage der Wandabschnitte aneinander kann jedoch vorteilhaft sein. Aufgrund der Anlage der Wandabschnitte aneinander kann Wärme von der Wand der Katalysatoraufnahme unmittelbar auf die Wand des Schalldämpfergehäuses übertragen und so von der Umgebungsluft an der Außenwand des Abgasschalldämpfers, insbesondere von einem an der Außenwand des Abgasschalldämpfers entlangströmenden Kühlluftstrom, gut abgeführt werden.
Der Abschnitt der Außenwand des Schalldämpfergehäuses, der zumindest teilweise von dem Abschnitt der Wand der Katalysatoraufnahme gebildet ist, begrenzt vorteilhaft einen Kanal. Der Kanal ist insbesondere als Vertiefung in der Außenwand des Abgasschalldämpfers ausgebildet. Dadurch kann Kühlluft gezielt durch den Kanal geführt werden. Dadurch, dass der Kanal als Vertiefung in der Außenwand des Schalldämpfergehäuses ausgebildet ist, muss beispielsweise in einem Arbeitsgerät, in dem der Abgasschalldämpfer angeordnet werden soll, kein zusätzlicher Bauraum vorgehalten werden, sondern der Abgasschalldämpfer kann in bestehenden Bauraum eingebaut werden. Dadurch, dass der Abschnitt der Außenwand des Schalldämpfergehäuses einen als Vertiefung ausgebildeten Kanal begrenzt, kann das Schalldämpfergehäuse in einem zentralen Bereich des Abgasschalldämpfers angeordnet werden, so dass zu umliegenden Bauteilen ausreichender Abstand besteht und die Wärmeübertragung auf umliegende Bauteile vergleichsweise gering gehalten werden kann. In alternativer Ausführung kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Kanal nicht als Vertiefung in der Außenwand des Abgasschalldämpfers ausgebildet ist. Der Kanal kann an seinen Längsseiten beispielsweise auch durch aus der Außenwand des Abgasschalldämpfers hochstehenden Leitrippen begrenzt sein.
Das Schalldämpfergehäuse weist vorteilhaft eine Rückseite auf, in der der Abgaseinlass angeordnet ist. Die Rückseite des Schalldämpfergehäuses ist vorteilhaft der in Blickrichtung senkrecht auf den Abgaseinlass sichtbare Bereich des Schalldämpfergehäuses. Das Schalldämpfergehäuse weist außerdem vorteilhaft eine Vorderseite auf, die der Rückseite gegenüberliegt. Die Vorderseite des Schalldämpfergehäuses ist vorteilhaft der Bereich des Schalldämpfergehäuses, der bei Blickrichtung in Gegenrichtung zur Blickrichtung senkrecht auf den Abgaseinlass sichtbar ist. Bevorzugt weist das Schalldämpfergehäuse zwei Längsseiten sowie eine Oberseite und eine Unterseite auf. Die Längsseiten verbinden vorzugsweise in Umfangsrichtung des Abgasschalldämpfers die Oberseite mit der Unterseite. Die Oberseite ist bevorzugt dazu ausgebildet, im Einbauzustand nach oben zu weisen, und die Unterseite ist vorteilhaft dazu ausgebildet, im Einbauzustand nach unten zu weisen. Die Oberseite des Schalldämpfergehäuses ist vorteilhaft der Bereich des Abgasschalldämpfers, der bei einer weiteren Blickrichtung senkrecht zu der Blickrichtung senkrecht auf den Abgaseinlass sichtbar ist. Die Blickrichtungen auf die Längsseiten liegen vorteilhaft parallel zur Drehachse einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors, an dem der Abgasschalldämpfer fixiert ist. Die Blickrichtungen auf die Rückseite, die Oberseite und eine rechte Längsseite bilden bevorzugt ein Rechtsdrehsystem. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass nur die Blickrichtungen auf die Rückseite und die Längsseiten senkrecht zueinander verlaufen und die Blickrichtungen au di Oberseite und/ oder die Unterseite mit der Blickrichtung auf die Rückseite einen von 90° abweichenden Winkel einschließen. Die Blickrichtung auf die Oberseite schließt mit der Blickrichtung auf die Rückseite vorteilhaft einen Winkel von 45° bis 135° ein. Die Blickrichtung auf die Unterseite verläuft vorteilhaft parallel und in Gegenrichtung zur Blickrichtung auf die Oberseite. Die Blickrichtung auf die linke Längsseite verläuft parallel und in Gegenrichtung zur Blickrichtung auf die rechte Längsseite. Es kann vorgesehen sein, dass das Schalldämpfergehäuse eine näherungsweise quaderförmige Form aufweist. Auch jede andere Form des Schalldämpfergehäuses kann jedoch vorgesehen sein.
Der Kanal erstreckt sich vorteilhaft von der einen Längsseite zur anderen Längsseite des Schalldämpfergehäuses. Bei üblichen Verbrennungsmotoren wird Kühlluft von einem drehfest mit der Kurbelwelle verbundenen Lüfterrad gefördert. Dadurch, dass sich der Kanal von der einen Längsseite zur anderen Längsseite des Schalldämpfergehäuses erstreckt, wird bei üblichem Aufbau eines Verbrennungsmotors, beispielsweise eines Zweitaktmotors oder eines gemischgeschmierten Viertaktmotors, eine strömungsgünstige Anordnung des Kanals erreicht.
Die Ausströmöffnung aus dem Kanal erstreckt sich vorteilhaft zumindest teilweise an der Oberseite des Schalldämpfergehäuses. Dadurch wird eine strömungsgünstige Anordnung erreicht. Der Kanal ist vorteilhaft zu mindestens einer Seite, insbesondere zur Oberseite und/oder zur Unterseite des Schalldämpfergehäuses hin offen. In vorteilhafter Ausführungsvariante sind zwei Kanäle vorgesehen, die auf gegenüberliegenden Seiten des Katalysators am Katalysator entlang geführt sind. Bevorzugt ist ein erster Kanal zur Oberseite des Schalldämpfergehäuses hin offen und ein zweiter Kanal zur Unterseite des Schalldämpfergehäuses.
In alternativer vorteilhafter Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Katalysatoraufnahme über ihren gesamten Umfang einen Teil der Außenwand des Schalldämpfergehäuses bildet. Das Schalldämpfergehäuse ist bei dieser Ausführungsvariante vorteilhaft in zwei Abschnitte geteilt, die durch die Katalysatoraufnahme, bevorzugt nur durch die Katalysatoraufnahme, miteinander verbunden sind.
Vorteilhaft sind im Schalldämpfergehäuse mindestens zwei Kammern ausgebildet. Der Katalysator ist bevorzugt in Strömungsrichtung des Abgases zwischen den Kammern angeordnet.
Besonders bevorzugt ist die Katalysatoraufnahme wärmeleitend mit einer von Kühlluft umströmten Kühlstruktur verbunden. Vorteilhaft ragt die Kühlstruktur in den Kanal. Die Kühlstruktur kann beispielsweise eine Strömungsleitrippe sein, die an dem Bereich der Außenwand des Schalldämpfergehäuses, der zumindest teilweise von dem Abschnitt der Wand der Katalysatoraufnahme gebildet ist, wärmeleitend angebunden ist.
Bei einem Verbrennungsmotor mit einem am Auslass aus dem Zylinder angeordneten Abgasschalldämpfer ist vorteilhaft ein Lüfterrad vorgesehen, das Kühlluft für den Zylinder und den Abgasschalldämpfer fördert. Dadurch wird eine aktive Kühlung des Abgasschalldämpfers und des Katalysators erreicht. Dadurch, dass mindestens ein Abschnitt einer Wand der Katalysatoraufnahme einen Teil der Außenwand des Abgasschalldämpfers bildet, wird die Wand der Katalysatoraufnahme und damit auch der Katalysator selbst aktiv gekühlt. Dadurch kann eine übermäßige Erhitzung des Abgasschalldämpfers vermieden und dadurch die Lebensdauer des Katalysators erhöht werden.
Das Lüfterrad ist vorteilhaft in einem Lüftergehäuse angeordnet. Vorteilhaft strömt ein Teilstrom der von dem Lüfterrad geförderten Kühlluft zum Zylinder des Verbrennungsmotors und ein weiterer Teilstrom zum Abgasschalldämpfer. Die Teilströme werden insbesondere an separaten Ausströmöffnungen am Lüftergehäuse entnommen. Der weitere Teilstrom strömt vorteilhaft zumindest teilweise in den in der Außenwand des Abgasschalldämpfers gebildeten Kanal. Der zum Abgasschalldämpfer strömende Teilstrom wird vorteilhaft direkt vom Lüftergehäuse zum Abgasschalldämpfer geleitet. Der zum Abgasschalldämpfer geleitete Teilstrom wird vorteilhaft nicht am Zylinder oder den Kühlrippen des Zylinders entlang geführt. Dadurch ist der weitere Teilstrom nicht bereits durch den Zylinder erwärmt und es wird eine gute Kühlung des Katalysators erreicht.
Das Lüfterrad fördert vorteilhaft Kühlluft durch den am Abgasschalldämpfer ausgebildeten Kanal. Die vom Lüfterrad geförderte Kühlluft wird vorteilhaft an dem Abschnitt der Außenwand des Abgasschalldämpfers, der zumindest teilweise von dem Abschnitt der Wand der Katalysatoraufnahme gebildet ist, entlang gefördert. Dadurch wird eine gute, direkte Kühlung des Abschnitts der Außenwand des Abgasschalldämpfers und damit auch der Wand der Katalysatoraufnahme erreicht. Der Anteil der vom Lüfterrad geförderten Kühlluft, der durch den Kanal strömt, beträgt vorteilhaft etwa 2% bis etwa 15% des gesamten vom Lüfterrad geförderten Kühlluftstroms.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Draufsicht auf ein Arbeitsgerät,
2 eine ausschnittsweise schematische Seitenansicht des Verbrennungsmotors und Abgasschalldämpfers des Arbeitsgeräts,
3 eine ausschnittsweise schematische Draufsicht auf den Bereich des Abgasschalldämpfers des Arbeitsgeräts,
4 eine perspektivische schematische Darstellung des Abgasschalldämpfers,
5 und 6 schematische Seitenansichten des Abgasschalldämpfers,
7 bis 10 schematische Schnittdarstellungen unterschiedlicher Ausführungsbeispiele eines Abgasschalldämpfers als Schnittdarstellungen entlang der Linie VII-VII in 5,
8a einen vergrößerten Ausschnitt aus 8,
11 eine schematische Seitenansicht des Abgasschalldämpfers aus 10,
12 eine weitere schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Abgasschalldämpfers als Schnittdarstellung entlang der Linie VII-VII in 5.

1 zeigt schematisch ein Arbeitsgerät 1 mit einem Werkzeug. Das Werkzeug ist von einem Verbrennungsmotor 2 angetrieben. Das Arbeitsgerät 1 ist vorteilhaft ein handgeführtes, insbesondere ein handgetragenes Arbeitsgerät. Das Arbeitsgerät 1 weist einen Handgriff 48 auf. Im Ausführungsbeispiel ist das Arbeitsgerät 1 eine Motorsäge, die eine an einer Führungsschiene 49 umlaufend angetriebene, nicht dargestellte Sägekette aufweist. In alternativer Ausführung kann das Arbeitsgerät beispielsweise ein Trennschleifer, ein Freischneider, ein Blasgerät, eine Heckenschere, ein Rasenmäher oder dgl. sein.
Das Arbeitsgerät 1 weist ein Gehäuse 50 auf, das aus mehreren Gehäuseteilen gebildet sein kann. Das Gehäuse 50 hält den Verbrennungsmotor 2 und kann insbesondere Teile des Verbrennungsmotors 2, beispielsweise ein Kurbelgehäuse, bilden. Der Verbrennungsmotor 2 ist vorteilhaft ein Einzylindermotor, insbesondere ein gemischgeschmierter Motor wie ein Zweitaktmotor oder ein gemischgeschmierter Viertaktmotor. Der Verbrennungsmotor 2 weist einen Zylinder 3 auf, in dem ein Brennraum 47 ausgebildet ist.
Der Verbrennungsmotor 2 weist außerdem ein Kurbelgehäuse 4 (in 3 schematisch dargestellt) auf, in dem eine in 1 schematisch dargestellte Kurbelwelle 5 drehbar gelagert ist. Die Kurbelwelle 5 wird im Betrieb von einem im Zylinder 2 hin- und hergehend gelagerten, nicht dargestellten Kolben rotierend angetrieben.
Benachbart zum Zylinder 2 ist ein Lüfterrad 6 angeordnet. Das Lüfterrad 6 ist mit der Kurbelwelle 5 drehfest verbunden und im Betrieb von der Kurbelwelle 5 rotierend angetrieben. Das Lüfterrad 6 fördert im Betrieb Kühlluft für den Zylinder 3. Aus dem Brennraum 47 führt ein Auslass 45. Am Auslass 45 ist ein Abgasschalldämpfer 12 angeordnet. Aus dem Auslass 45 ausströmendes Abgas strömt in den Abgasschalldämpfer 12. Der Abgasschalldämpfer 12 besitzt einen Abgaseinlass 26, durch den Abgase aus dem Zylinder 3 in einen Innenraum 18 des Abgasschalldämpfers 12 einströmen. Der Abgasschalldämpfer 12 ist vorteilhaft unmittelbar am Zylinder 3 angeordnet, wobei Dichtungen, Hitzeschutzbleche oder dgl. zwischen Zylinder 3 und Abgasschalldämpfer 12 angeordnet sin können. Nach Durchströmung des Abgasschalldämpfers 12 strömen die Abgase durch einen Abgasauslass 27 des Abgasschalldämpfers 12 in die Umgebung aus.
Der Abgasschalldämpfer 12 ist vorteilhaft kompakt ausgebildet. Der Abgasschalldämpfer 12 ist insbesondere am Zylinder 3 des Verbrennungsmotors 2 verschraubt. Der Abgasschalldämpfer 12 weist eine Katalysatoraufnahme 29 auf, in der ein Katalysator 28 (7) angeordnet ist. Die Katalysatoraufnahme 29 ragt in einen Kanal 19. Der Kanal 19 ist als Vertiefung in einer Außenwand 32 des Abgasschalldämpfers 12 ausgebildet.
Wie 2 zeigt, ist das Lüfterrad 6 in einem Lüftergehäuse 7 angeordnet. Das Lüfterrad 6 ist im Ausführungsbeispiel als Radialgebläserad ausgebildet. Das Lüftergehäuse 7 bildet am Außenumfang des Lüfterrads 6 eine Lüfterspirale, in die das Lüfterrad 6 einen Kühlluftstrom 9 fördert. Der Kühlluftstrom 9 tritt an einem Kühlluftaustritt 8 aus dem Lüftergehäuse 7 aus. Der Kühlluftstrom 9 teilt sich in einen ersten Teilstrom 10, der zum Zylinder 3 strömt, und einen zweiten Teilstrom 11, der zum Abgasschalldämpfer 12 strömt. In vorteilhafter Ausführungsvariante treten die Teilströme 11 und 12 aus unterschiedlichen Ausströmöffnungen aus dem Lüftergehäuse 7 aus. Im Ausführungsbeispiel ist der erste Teilluftstrom 10 deutlich größer als der zweite Teilluftstrom 11. Der zweite Teilstrom 11 ist vorteilhaft nicht am Zylinder 3 vorbeigeführt, sondern wird vom Lüftergehäuse 7 unmittelbar zum Abgasschalldämpfer 12 geleitet. Der zweite Teilluftstrom 11 strömt vorteilhaft weitgehend, insbesondere vollständig durch den Kanal 19 am Abgasschalldämpfer 12 und kühlt dadurch die Katalysatoraufnahme 29 (1). Der Anteil der vom Lüfterrad 6 geförderten Kühlluft, der durch den Kanal 19 strömt, beträgt vorteilhaft etwa 2% bis etwa 15% des gesamten, vom Lüfterrad 6 geförderten Kühlluftstroms 9.
Auch 3 zeigt den durch den Kanal 19 strömenden zweiten Teilstrom 11 des Kühlluftstroms 8. Vom zweiten Teilstrom 11 werden der Abgasschalldämpfer 12 und insbesondere die Katalysatoraufnahme 29 (1) im Betrieb gekühlt.
4 zeigt den Abgasschalldämpfer 12 in schematischer, perspektivischer Darstellung. Der Abgasschalldämpfer 12 weist eine Rückseite 22 auf, an der der Abgaseinlass 26 angeordnet ist. Die Rückseite 22 ist am Zylinder 3 anzuordnen, insbesondere unter Zwischenlage eines nicht dargestellten Hitzeschutzblechs sowie einer Dichtung. Die Rückseite 22 ist der Bereich des Abgasschalldämpfers 12, der in einer ersten Blickrichtung 20, die senkrecht auf den Abgaseinlass 26 gerichtet ist, sichtbar ist.
Der Abgasschalldämpfer 12 ist in grober Annäherung quaderförmig ausgebildet. Auch eine andere Form des Abgasschalldämpfers 12 kann jedoch vorteilhaft sein. Der Abgasschalldämpfer 12 weist eine der Rückseite 22 gegenüberliegende, dem Zylinder abgewandt liegende Vorderseite 23 auf. Die Vorderseite 23 ist der in einer zweiten Blickrichtung 21 sichtbare Bereich des Abgasschalldämpfers 12. Die zweite Blickrichtung 21 ist parallel und in Gegenrichtung zur ersten Blickrichtung 20 gerichtet.
Die Rückseite 22 und die Vorderseite 23 werden von zwei einander gegenüberliegenden Längsseiten 24 und 25 (siehe auch 5) miteinander verbunden. Die erste, in der ersten Blickrichtung 20 links liegende Längsseite 24 ist die in einer dritten Blickrichtung 51 sichtbare Seite des Abgasschalldämpfers 12. Die dritte Blickrichtung 51 ist vorteilhaft senkrecht zur ersten Blickrichtung 20 ausgerichtet. Die zweite, in der ersten Blickrichtung 20 rechts liegende Längsseite 25 (5) ist die in einer vierten Blickrichtung 52 sichtbare Seite des Abgasschalldämpfers 12. Die vierte Blickrichtung 52 ist parallel zur dritten Blickrichtung 51 und parallel zu dieser ausgerichtet. Die dritte Blickrichtung 51 und die vierte Blickrichtung 52 liegen vorteilhaft parallel zu einer Drehachse 60 der Kurbelwelle 5 (2).
Die Vorderseite 23 und die Rückseite 22 sind außerdem von einer Oberseite 39 und einer Unterseite 40 miteinander verbunden. Die Oberseite 39 ist in üblicher Abstellposition des Arbeitsgeräts 1 vorteilhaft oben angeordnet und die Unterseite 40 unten. Auch eine andere Orientierung des Abgasschalldämpfers 12 im Arbeitsgerät 1 kann jedoch vorteilhaft sein. Die Oberseite 39 ist die in einer fünften Blickrichtung 53 sichtbare Seite und die Unterseite 40 die in einer sechsten Blickrichtung 54 sichtbare Seite des Abgasschalldämpfers 12, wie in 6 gezeigt. Die Blickrichtungen 53 und 54 sind vorteilhaft parallel und entgegengerichtet zueinander.
Die erste Blickrichtung 20, die fünfte Blickrichtung 53 und die vierte Blickrichtung 52 bilden bevorzugt ein Rechtsdrehsystem.
Im Ausführungsbeispiel verläuft der Kanal 19 an der Oberseite 39 und ist zur Oberseite 39 offen. Der Kanal 19 ist von einem Teil der Außenwand 32 des Abgasschalldämpfers 12 begrenzt. Die Außenwand 32 trennt den von Abgasen durchströmten Innenraum 18 des Abgasschalldämpfers 12 von der Umgebung. Die Außenwand 32 bildet damit die äußere Begrenzung des von der Umgebung getrennten Innenraums 18 des Abgasschalldämpfers 12. Abdeckbleche, die den Abgasschalldämpfer 12 mit Abstand umgeben, zählen nicht zur Außenwand 32 des Abgasschalldämpfers 12. Die Außenwand 32 ist vorteilhaft zumindest teilweise von einem Schalldämpfergehäuse 13 gebildet.
Der Abgasschalldämpfer 12 weist eine Einströmöffnung 34 in den Kanal 19 auf, wie die 4 bis 6 zeigen. Die Einströmöffnung 34 in den Kanal 19 ist vorzugsweise trichterförmig. Dadurch kann eine große Luftmenge in den Kanal 19 einströmen.
Der Kanal 19 weist eine Ausströmöffnung 35 auf, durch die der zweite Kühlluftstrom 11 vom Abgasschalldämpfer 12 wegströmt. Die Ausströmöffnung 35 erstreckt sich vorteilhaft zumindest teilweise an der Oberseite 39 des Schalldämpfergehäuses 13. Im Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Ausströmöffnung 35 zumindest teilweise an der der Längsseite 24 gegenüberliegenden Längsseite 25. Die Kühlluft strömt im Kanal 19 demnach von der dem Lüfterrad 6 naheliegenden Längsseite 24 zu der gegenüberliegenden, dem Lüfterrad 6 entfernt liegenden Längsseite 25. Die Kühlluft strömt im Kanal 19 in einer in 4 und 5 schematisch eingezeichneten Strömungsrichtung 59. Im Ausführungsbeispiel verläuft der Kanal 19 gebogen. Die Anordnung der Ausströmöffnung 35 ergibt sich auch aus 5.
7 zeigt schematisch den in der Katalysatoraufnahme 29 angeordneten Katalysator 28. Der Katalysator 28 ist in der Katalysatoraufnahme 29 fest gehalten. Der untere Bereich von 7 zeigt dabei einen Schnitt durch einen Innenraum 18 des Abgasschalldämpfers 12 und der obere Bereich in 7 zeigt einen Schnitt durch den Kanal 19. Der Katalysator 28 kann ein Katalysatorgehäuse 44 aufweisen, in dem katalytisch wirksames Material angeordnet ist. Das Katalysatorgehäuse 44 ist in 7 schematisch mit gestrichelter Linie eingezeichnet. In 12 ist das Katalysatorgehäuse 44 schematisch für ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt. Es kann auch vorgesehen sein, dass katalytisch wirkendes Material unmittelbar in der Katalysatoraufnahme 29 angeordnet ist. Der Katalysator 28 kann beispielsweise aus gepresstem Draht bestehen und teilweise oder vollständig mit katalytisch wirksamer Beschichtung beschichtet sein. Die Katalysatoraufnahme 29 ist fest mit dem Schalldämpfergehäuse 13 verbunden. Die Katalysatoraufnahme 29 kann beispielsweise ein im Schalldämpfergehäuse 13 fixiertes oder mit dem Schalldämpfergehäuse 13 integral ausgebildetes Rohr oder dergleichen sein.
Wie 7 zeigt, weist die Katalysatoraufnahme 29 eine Wand 30 auf. Mindestens ein Abschnitt 31 der Wand 30 bildet einen Teil der Außenwand 32 des Abgasschalldämpfers 12. Die Außenwand 32 des Abgasschalldämpfers 12 trennt den Innenraum 18 des Abgasschalldämpfers 12 von der Umgebung. Im Ausführungsbeispiel nach 7 ist vorgesehen, dass der Abschnitt 31 der Wand 30 der Katalysatoraufnahme 29 die Außenseite 36 der Außenwand 32 bildet. Der Abschnitt 31 der Wand 30 wird dadurch unmittelbar vom Teilstrom 11 angeströmt. Die vom Lüfterrad 6 geförderte Kühlluft strömt unmittelbar an der Außenseite 36 entlang. Der Abschnitt 31 der Wand 30 begrenzt in diesem Ausführungsbeispiel den Kanal 19. Die Wand 30 erstreckt sich im Ausführungsbeispiel über die gesamte Dicke d der Außenwand 32 in diesem Abschnitt 31. Die Dicke d der Wand 30 in diesem Abschnitt entspricht der Dicke d der Außenwand 32 in diesem Abschnitt.
In 7 ist auch die Gestaltung des Kanals 19 als Vertiefung in der Außenwand 32 des Schalldämpfergehäuses 13 sichtbar. An einer Innenseite 33 des Abschnitts 31 der Wand 30 liegt der Katalysator 28 an. Dabei kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Abschnitt 31 über seine gesamte Innenseite 33 mit dem Katalysator 28, beispielsweise mit einem Katalysatorgehäuse des Katalysators 28, in Kontakt steht. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Innenseite 33 punktförmig oder linienförmig mit dem Katalysator 28 in Kontakt steht. Dies ist insbesondere dann vorgesehen, wenn der Katalysator 28 aus Draht aufgebaut ist und unmittelbar in der Katalysatoraufnahme 29 angeordnet ist.
8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Abgasschalldämpfers 12. Die Merkmale, die im Folgenden nicht näher beschrieben sind, sind vorteilhaft wie im vorangegangenen Ausführungsbeispiel ausgebildet. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen in allen Ausführungsbeispielen einander entsprechende Merkmale. Zu Merkmalen, die in einem Ausführungsbeispiel nicht im Einzelnen beschrieben sind, wird auf die weiteren Ausführungsbeispiele verwiesen.
Beim Ausführungsbeispiel nach 8 ist der Kanal 19 von einer Wand 37 begrenzt. Die Wand 37 bildet einen Abschnitt des Schalldämpfergehäuses 13. Ein Abschnitt 38 der Wand 37 liegt an einem Abschnitt 31 der Wand 30 der Katalysatoraufnahme 29 an. Die Abschnitte 38 und 31 der Wände 37 und 30 liegen bevorzugt flächig aneinander an, wobei zwischen den Wänden 30 und 37 in den Abschnitten 31 und 38 vorteilhaft keine Zwischenräume gebildet sind. Dadurch ergibt sich ein guter Wärmeübertrag der Wände 31 und 38. Die Abschnitte 31 und 38 der Wände 30 und 37 bilden gemeinsam einen Abschnitt 41 der Außenwand 32 des Abgasschalldämpfers 12. Die Abschnitte 31 und 38 der Wände 30 und 37 erstrecken sich jeweils über einen Teil der Dicke d der Außenwand 32. Wie die vergrößerte Darstellung in 8a zeigt, weist der Abschnitt 31 der Wand 30 weist eine Dicke d₁ auf. Der Abschnitt 38 der Wand 38 weist eine Dicke d₂ auf Die Dicke d der Außenwand 32 in dem Abschnitt ist die Summe der Dicke d₁ und der Dicke d₂. Wie 8 zeigt, begrenzt der Abschnitt 41 den Kanal 19, so dass der Teilstrom 11 unmittelbar am Abschnitt 41 der Außenwand 32 entlangströmt und so eine gute Kühlung der Katalysatoraufnahme 29 erreicht wird.
Beim Ausführungsbeispiel nach 9 bildet der Abschnitt 31 der Wand 30 der Katalysatoraufnahme 29 einen Abschnitt 41 der Außenwand 32. Der Abschnitt 31 der Wand 30 begrenzt den Kanal 19. Ein weiterer Abschnitt 31' der Wand 30 der Katalysatoraufnahme 29 begrenzt einen weiteren Kanal 19', der zur Unterseite 40 geöffnet ist. Auch durch den Kanal 19' fördert das Lüfterrad 6 im Betrieb einen Kühlluftstrom. Die Katalysatoraufnahme 29 wird daher an gegenüberliegenden Seiten von Kühlluft umströmt. Der Teilstrom 11 ist in zwei Luftströme aufgeteilt, wie im 9 dargestellt. Dadurch wird eine gute Kühlung der Katalysatoraufnahme 29 erreicht. Alternativ kann beim Ausführungsbeispiel nach 9 vorgesehen sein, dass die Abschnitte 31, 31' der Wand 30 an Abschnitten 38 der Außenwand 32 des Schalldämpfergehäuses 13 anliegen, wie beim Ausführungsbeispiel nach 8 gezeigt.
Im Ausführungsbeispiel nach 10 ist kein Kanal 19 vorgesehen. Die Katalysatoraufnahme 29 wird über ihren gesamten Umfang vom Teilstrom 11 umströmt. Die Katalysatoraufnahme 29 verbindet zwei in 11 gezeigte Teile 55 und 56 des Abgasschalldämpfers 12 miteinander. Zwischen diesen Teilen 55, 56 des Abgasschalldämpfers 12 strömt Kühlluft.
12 zeigt schematisch den Aufbau eines Abgasschalldämpfers 12, der vorteilhaft für die Ausführungsbeispiele nach 1 bis 9 vorgesehen sein kann. Der Abgasschalldämpfer 12 ist aus zwei Teilschalen 14 und 15 aufgebaut. Die Teilschalen 14 und 15 sind bevorzugt Tiefziehteile aus Blech. In der ersten Teilschale 14 ist eine erste Kammer 16 ausgebildet und in der zweiten Teilschale 15 eine zweite Kammer 17. Ein einfacher Aufbau ergibt sich, wenn zwischen den Teilschalen 14 und 15 eine Trennwand 43 verläuft, die die Kammern 16 und 17 voneinander trennt. Auch weitere Schalen und weitere Kammern des Abgasschalldämpfers 12 können vorgesehen sein.
Der Abgaseinlass 26 ist vorteilhaft in der ersten Teilschale 14 ausgebildet. Der Abgasauslass 27 ist vorteilhaft in der zweiten Teilschale 15 ausgebildet. Bevorzugt ist die Katalysatoraufnahme 29 in der Trennwand 43 gehalten. Die Wand 30 der Katalysatoraufnahme 29 begrenzt vorteilhaft den Kanal 19 und bildet einen Abschnitt 41 der Außenwand 32 des Abgasschalldämpfers 12.
Im Ausführungsbeispiel nach 12 ist ein Katalysatorgehäuse 44 vorgesehen, das in der Katalysatoraufnahme 29 angeordnet ist. Das Katalysatorgehäuse 44 kann vorteilhaft flächig in der Katalysatoraufnahme 29 anliegen. In allen Ausführungsbeispielen kann der Katalysator 28 ein Katalysatorgehäuse 44 aufweisen, das in der Katalysatoraufnahme 44 gehalten ist.
Optional kann bei allen Ausführungsbeispielen eine Kühlstruktur 46 vorgesehen sein, die in 11 schematisch dargestellt ist. Die Kühlstruktur 46 ist vorteilhaft wärmeleitend mit der Katalysatoraufnahme 29 verbunden. Die Kühlstruktur 26 kann einteilig mit der Katalysatoraufnahme 29 ausgebildet oder wärmeleitend mit dieser verbunden sein. Die Kühlstruktur 46 ragt bevorzugt in den Kanal 19. Die Kühlstruktur 46 ist insbesondere eine Kühlrippe, die in Strömungsrichtung im Kanal 19 ausgerichtet ist. Die Kühlstruktur 46 kann auch mit einem Abschnitt 38 einer Wand 37 des Schalldämpfergehäuses 13 verbunden sein, an der ein Abschnitt 31 einer Wand 30 der Katalysatoraufnahme 29 anliegt.
Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele ergeben sich durch beliebige Kombination der dargestellten Ausführungsbeispiele miteinander.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19834822 A1 [0002]

Claims

Abgasschalldämpfer, wobei der Abgasschalldämpfer (12) ein Schalldämpfergehäuse (13) mit einem in das Schalldämpfergehäuse (13) führenden Abgaseinlass (26) und einem aus dem Schalldämpfergehäuse (13) führenden Abgasauslass (27) aufweist, wobei der Abgasschalldämpfer (12) eine mit der Umgebung in Kontakt stehende Außenwand (32) aufweist, wobei der Abgasschalldämpfer (12) einen Katalysator (28) aufweist, der im Strömungsweg zwischen dem Abgaseinlass (26) und dem Abgasauslass (27) angeordnet ist, wobei der Katalysator (28) in einer Katalysatoraufnahme (29) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Abschnitt (31) einer Wand (30) der Katalysatoraufnahme (29) einen Teil der Außenwand (32) des Abgasschalldämpfers (12) bildet.
Abgasschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (31) der Wand (30) der Katalysatoraufnahme (29), der einen Teil der Außenwand (32) des Abgasschalldämpfers (12) bildet, an seiner Innenseite (33) mit dem Katalysator (28) in Kontakt steht.
Abgasschalldämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (31) der Wand (30) der Katalysatoraufnahme (29) die Außenseite (36) der Außenwand (32) des Abgasschalldämpfers (12) bildet.
Abgasschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (31) der Wand (30) der Katalysatoraufnahme (29) an einem Abschnitt (38) einer Wand (37) des Schalldämpfergehäuses (13) anliegt, insbesondere flächig anliegt, und mit diesem Abschnitt (38) der Wand (37) des Schalldämpfergehäuses (13) den Teil der Außenwand (32) des Abgasschalldämpfers (12) bildet.
Abgasschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (41) der Außenwand (32) des Abgasschalldämpfers (12), der zumindest teilweise von dem Abschnitt (31) der Wand (30) der Katalysatoraufnahme (29) gebildet ist, einen Kanal (19) begrenzt, der als Vertiefung in der Außenwand (32) des Abgasschalldämpfers (12) ausgebildet ist.
Abgasschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schalldämpfergehäuse (13) eine Rückseite (22) aufweist, in der der Abgaseinlass (26) angeordnet ist, dass das Schalldämpfergehäuse (13) eine Vorderseite (23) aufweist, die der Rückseite (22) gegenüberliegt und dass das Schalldämpfergehäuse (13) zwei Längsseiten (24, 25), eine Oberseite (39) und eine Unterseite (49) aufweist.
Abgasschalldämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (19) sich von der einen Längsseite (24) zur anderen Längsseite (25) des Schalldämpfergehäuses (13) erstreckt.
Abgasschalldämpfer nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausströmöffnung (35) aus dem Kanal (19) sich zumindest teilweise an der Oberseite (39) des Schalldämpfergehäuses (13) erstreckt.
Abgasschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (19) zu mindestens einer Seite, insbesondere zur Oberseite (39) und/ oder zur Unterseite (40) des Schalldämpfergehäuses (13) hin offen ist.
Abgasschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatoraufnahme (29) über ihren gesamten Umfang einen Teil der Außenwand (32) des Schalldämpfergehäuses (13) bildet.
Abgasschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Schalldämpfergehäuse (13) mindestens zwei Kammern (16, 17) ausgebildet sind, und dass der Katalysator (28) in Strömungsrichtung des Abgases zwischen den Kammern (16, 17) angeordnet ist.
Abgasschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatoraufnahme (29) wärmeleitend mit einer von Kühlluft umströmten Kühlstruktur (46) verbunden ist.
Abgasschalldämpfer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlstruktur (46) in den Kanal (19) ragt.
Verbrennungsmotor mit einem am Auslass (45) aus dem Zylinder (3) angeordneten Abgasschalldämpfer (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 und mit einem Lüfterrad (6), das Kühlluft für den Zylinder (3) und den Abgasschalldämpfer (12) fördert.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der vom Lüfterrad (6) geförderten Kühlluft, der durch den Kanal (19) strömt, etwa 2% bis etwa 15% des gesamten vom Lüfterrad (6) geförderten Kühlluftstroms (9) beträgt.