DE19643191A1 - Auspuffstruktur für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Auspuffstruktur für eine Brennkraftmaschine

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Auspuffstruktu­ ren für Brennkraftmaschinen, wie zum Beispiel kleine luftgekühlte Zweitakt-Benzinmotoren, welche vorzugsweise als tragbare kleine Arbeitsmaschinen, wie zum Beispiel als Gestrüppschneider oder Kettensägen, verwendet werden. Ins­ besondere bezieht sie sich auf derartige Strukturen, welche in sich ein Katalysatorelement zum Reinigen von Abgasen aufweisen.
In der Vergangenheit ist es selbst bei kleinen Brennkraft­ maschinen, wie zum Beispiel luftgekühlten Zweitakt-Benzin­ motoren, welche als tragbare Arbeitsmaschinen, wie zum Bei­ spiel als Gestrüppschneider oder Kettensäge verwendet wer­ den, sehr stark gewünscht worden, Abgase, welche von diesen ausgestoßen werden, zu reinigen, indem HC, CO und derglei­ chen, welche in dem Abgas enthalten sind, verringert wer­ den.
Zu diesem Zweck ist es vorgeschlagen worden, ein Katalysa­ torelement zum Reinigen von Abgasen in einem Auspuff anzu­ ordnen (siehe beispielsweise nicht geprüfte japanische Ge­ brauchsmusterveröffentlichung Nr. 92517/1991). Insbesondere ist dort eine Auspuffstruktur für eine Brennkraftmaschine vorgesehen, welche Struktur eine Abgaseinführleitung und ein über die Abgaseinführleitung gepaßtes zylindrisches Element umfaßt, wobei das zylindrische Element Haltenetz­ werke und ein zwischen diesen gehaltenes Katalysatorgewebe oder sonstiges Material umfaßt, wobei das Katalysatormater­ ial eine Materialmatrix und daran abgelagerten Katalysator umfaßt.
Bei einem derartigen herkömmlichen Auspuffaufbau für eine Brennkraftmaschine ist jedoch das Katalysatorelement ein Textilmaterial und ist daher für ein Ausfransen an seinem Umfangsrand (geschnittenes Ende) anfällig, aufgrund des Drucks und von Impulsen des Abgases, was zu einer Freigabe des Katalysators führt. Dies führt zu einer Verringerung des Abgasreinigungsvermögens und der Haltbarkeit des Kata­ lysatorelements. Ferner ist das Katalysatorelement in der Umgebung einer Auslaßöffnung der Maschine angeordnet, wo die Temperatur sehr hoch ist. Dies beeinträchtigt ebenso das Abgasreinigungsvermögen und die Haltbarkeit des Kataly­ satorelements. Aufgrund der vorangehenden Schwierigkeit müssen das Katalysatorelement und andere Komponenten häufig ersetzt werden, was zu erhöhten Wartungskosten führt. Fer­ ner besteht ein Problem darin, daß der Austauschvorgang mühsam ist, da es zum Ersetzen des Katalysatorelements er­ forderlich ist, viele Teile zu entfernen und wieder anzu­ bringen.
Die vorliegende Erfindung ist in Anbetracht dieser Probleme gemacht worden. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Auspuffstruktur für eine Brennkraftmaschine vorzusehen, welche in der Lage ist, das Auftreten eines Ausfransens und einer Verringerung des Abgasreinigungsver­ mögens und der Haltbarkeit zu verringern, und welche das Ersetzen des Katalysatorgewebe s und dergleichen auf ein­ fache Art und Weise ermöglicht.
Um die vorangehende Aufgabe zu lösen, umfaßt die Auspuff­ struktur für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung:
einen Auspuff und
eine in dem Auspuff angeordnete Katalysatoranordnung, wobei die Katalysatoranordnung ein Funkenauffangdrahtnetz und ein über das Funkenauffangdrahtnetz gepaßtes Katalysatorgewebe umfaßt, wobei das Katalysatorgewebe an seinem gesamten oder einem wesentlichen Teil seines Umfangsrands mit in Umfangs­ richtung an dem Drahtnetz vorgesehenen Wandungen abgedeckt und gehalten ist.
Als bevorzugte Ausführungsform kann eine erwähnt werden, in welcher die Katalysatoranordnung im wesentlichen U- oder kegelstumpf-V-förmig im Schnitt ist und in einem derartigen Zustand positioniert ist, daß ihr offenes Ende einer Aus­ laßöffnung des Auspuffs benachbart ist, und worin die Kata­ lysatoranordnung dazu ausgebildet ist, daß sie in der Lage ist, durch die Auslaßöffnung des Auspuffs hindurchgeführt zu werden.
Gemäß der Auspuffstruktur für eine Brennkraftmaschine der vorliegenden Erfindung, welche wie vorangehend beschrieben aufgebaut ist, ist der Umfangsrand des Katalysatorgewebes durch die Seitenwandungen geschützt, die an dem Funkenauf­ fangdrahtnetz vorgesehen sind, wodurch das Auftreten eines Ausfransens oder einer Verringerung des Abgasreinigungsver­ mögens und der Haltbarkeit verringert werden.
Es sollte darauf hingewiesen werden, daß als Mittel zum Halten des Katalysatorgewebes und zum Verhindern des Aus­ fransens das Funkenauffangdrahtnetz verwendet wird, welches nur durch das Vorsehen eines Funkenauffangdrahtnetzes vor­ bereitet wird, das von einem herkömmlicherweise in einem Auspuff verwendeten Typ mit Seitenwandungen ist, und keine weiteren Komponenten sind dafür erforderlich. Dies ist in ökonomischer Hinsicht vorteilhaft.
Ferner ist die Katalysatoranordnung in der Umgebung der Auslaßöffnung angeordnet, wo die Temperatur im Auspuffre­ lativ nieder ist, wodurch weiter das Verringern des Abgas­ reinigungsvermögens und der Haltbarkeit gesenkt wird. Fer­ ner kann, da die Katalysatoranordnung dazu ausgebildet ist, daß sie in der Lage ist, durch die Auslaßöffnung des Aus­ puffs, unter Verwendung der elastischen Verformung, hin­ durchgeführt zu werden, das Anbringen/Entfernen der Kataly­ satoranordnung von der Außenseite des Auspuffs her durch­ geführt werden. Daher kann das Ersetzen des Katalysatorge­ webes leicht durchgeführt werden, wodurch minimale War­ tungskosten realisiert werden.
Fig. 1 ist eine vertikale Schnittansicht, welche eine Aus­ führungsform der Auspuffstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einer Brennkraftmaschine zeigt.
Fig. 2 ist eine vergrößerte Vertikalschnittansicht, welche detailliert den in Fig. 1 gezeigten Abgasauspuff zeigt.
Fig. 3 ist eine Explosionsansicht einer in Fig. 1 gezeigten Katalysatoranordnung.
Fig. 4 ist eine teilweise weggeschnittene Teilansicht ent­ lang der Linie IV-IV bei Betrachtung in Richtung der Pfeile in Fig. 2.
Die Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Auspuffstruktur für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfin­ dung. In der dargestellten Ausführungsform ist eine Brenn­ kraftmaschine 1 ein kleiner luftgekühlter Zweitakt-Benzin­ motor, welcher als eine Energiequelle in eine tragbare kleine Arbeitsmaschine eingegliedert ist, wie zum Beispiel einen Gestrüppschneider oder eine Kettensäge. Die Maschine umfaßt einen Zylinder 2 mit einer Zündkerze 5 an seinem oberen Abschnitt und an dessen Seitenwandung eine Einlaßöffnung (nicht gezeigt) und eine Auslaßöffnung 9 ausgebildet sind. Ein Kolben 6 ist in den Zylinder 2 eingepaßt und ein Kurbelgehäuse 4 ist mit der Unterseite des Zylinders 2 verbunden. Unter dem Kurbelgehäuse 4 ist ein Kraftstofftank 7 angeordnet.
Ein Auspuff 10 ist seitlich an dem Zylinder 2 und dem Kur­ belgehäuse 4 der Brennkraftmaschine 1 über eine Wärmeisola­ tionsplatte 12 angeordnet. Der Auspuff 10 weist einen Aus­ puffkörper 14 auf, der aus zwei kastenartigen Abschnitten 14a, 14b zusammengesetzt ist, die luftdicht beispielsweise durch eine Randverbindungstechnik miteinander verbunden sind. Eine Auspuffabdeckung 16 ist entfernbar angebracht, um den Auspuffkörper 14 von außen abzudecken. In der Auspuffabdeckung 16 ist eine Öffnung 17 ausgebildet, durch welche ein nachfolgend beschriebenes Ausstoßrohr 40 sich hindurcherstreckt.
Wie man in Fig. 2 erkennt, ist an einem oberen Abschnitt des Auspuffs 10 (Auspuffkörper 14) eine zylindrische Abgas­ einführleitung 21 mit geschlossenem Ende horizontal an dem Auspuff 10 (Auspuffkörper 14) über ein Verstärkungselement 19 in Ausrichtung zu der Ausstoßöffnung 9 angeordnet. In einem unteren Abschnitt der Wandung der Abgaseinführleitung 21 sind Gasauslässe 22 ausgebildet.
In einem unteren Abschnitt des Auspuffs 10 (Auspuffkörper 14) ist eine rechtwinklige Auslaßöffnung 18 ausgebildet. Ein abgestumpftes, keilförmiges Montageelement 26, welches von seinem Boden zu seiner Öffnung hin erweitert ist (wel­ ches eine abgestumpfte V-Form im Schnitt aufweist), ist horizontal und von innen her angeordnet und beispielsweise durch Schweißen an seiner Öffnung mit dem Umfang der Aus­ laßöffnung 18 des Auspuffs 10 (Auspuffkörpers 14) fest ver­ bunden, um die Auslaßöffnung 18 abzudecken. Wie man in Fig. 4 erkennt, weist das Montageelement 26 eine Anzahl an Öff­ nungen 27, 27 . . . auf, welche an deren oberen und unteren Wandungen ausgebildet sind. Von der Abgaseinführleitung 21 eingeleitetes Abgas wird durch die Öffnungen 27, 27 . . . des Montageelements 26, ein Katalysatorelement 30, welches nachfolgend beschrieben wird, die Auslaßöffnung 18 und eine Ausstoßöffnung 42 der Abgasleitung 40, welche mit der Aus­ laßöffnung 18 durch das Schrauben von Bolzen (nicht ge­ zeigt) in Fixiermuttern 43, 43 verbunden ist, als gereinig­ tes Gas nach außen abgegeben.
Am Boden (linkes Ende) des Montageelements 26, d. h. der innersten Oberfläche, welche tief in dem Auspuffkörper 14 angeordnet ist, ist ein Montage- und Verstärkungselement 25 fest angebracht.
In die konkave Form des Montageelements 26 ist die Kataly­ satoranordnung 30 eingepaßt. Wie man mit Bezug auf die Fig. 3 erkennt, umfaßt die Katalysatoranordnung 30 ein Katalysa­ torgewebe oder sonstiges Material 37, beispielsweise Faser­ material, und ein elastisch flexibles Funkenauffangdraht­ netz 32, welche jeweils eine stumpfartige V-Form im Schnitt aufweist, die von ihrem Boden zur Öffnung hin erweitert ist, ebenso wie das Montageelement 26. Das Katalysatorge­ webe 37 ist über das Funkenauffangdrahtnetz 36 gepaßt, wel­ ches einen mittleren Montageabschnitt 32a und ein Paar von geneigten Plattenabschnitten 32b, 32b umfaßt, die sich von dem mittleren Montageabschnitt 32a erstrecken. In dem Kata­ lysatorgewebe 37 und dem mittleren Montageabschnitt 32a des Funkenauffangdrahtnetzes 32 sind Einführlöcher 38 und 33 zum Einführen von Bolzen 39 in diese ausgebildet.
Jeder geneigte Plattenabschnitt 32b des Funkenauffangdraht­ netzes 32 ist mit Seitenwandungen 34, 34, 36 versehen, welche sich von den jeweiligen drei Seiten derselben wegerstrecken. Daher ist dann, wenn das Katalysatorgewebe 37 über den mittleren Montageabschnitt 32a und die oberen und unteren geneigten Plattenabschnitte 32b, 32b des Funkenauffangdrahtnetzes 32 gepaßt wird, der Umfangsrand 37a des Katalysatorgewebes 37 durch die Seitenwandungen 34, 34, 36 bedeckt. Der Umfangsrand 37a des Katalysatorgewebes 37 ist daher durch die Seitenwandungen 34, 34, 36 gegen Ausfransen geschützt. Gleichzeitig ist das Katalysatorgewebe 37 durch das Funkenauffangdrahtnetz 32 festgehalten, wodurch eine einheitliche Kataly­ satoranordnung 30 gebildet wird.
Wenn die Katalysatoranordnung 30 in dem Auspuff 10 angeordnet wird (Auspuffkörper 14), dann wird das Ausstoßrohr 40 von der Auslaßöffnung 18 entfernt. Dann wird die Katalysatoranordnung 30 nach innen verbogen, um das sich öffnende Ende zu verschmälern, wie in Fig. 2 in Phantomlinie gezeigt. In diesem Zustand wird die Katalysatoranordnung 30 von der Auslaßöffnung 18 her in den Auspuff 10 eingeführt. Wenn die Katalysatoranordnung 30 vollständig in den Auspuff 10 eingeführt ist, dann gibt die Hand (die verbiegende Kraft) diese frei.
Daher wird, wie in Fig. 2 mit durchgezogenen Linien ge­ zeigt, das sich öffnende Ende der Katalysatoranordnung 30 durch die Elastizität des Funkenauffangdrahtnetzes 32 auf­ geweitet, und die Gesamtheit der Katalysatoranordnung 30 wird elastisch gegen die Innenwand des Montageelements 26 gepreßt, und die Öffnung (rechtes Ende) wird in Anlage an den Innenumfangsrand der Auslaßöffnung 18 gebracht. In die­ sem Zustand werden die Katalysatoranordnung 30 und das Mon­ tageelement 26 durch das Schrauben der Bolzen 39, 39 in das Montage- und Verstärkungselement 25 zusammengeklemmt.
Wenn die Katalysatoranordnung 30 entfernt wird, dann wird im wesentlichen die gleiche umgekehrte Prozedur durchge­ führt. Die Bolzen 39, 39 werden abgeschraubt, und das Fun­ kenauffangdrahtnetz 32 wird beispielsweise durch einen Draht hakenartig ergriffen. Dann wird die Katalysatoranord­ nung in einer derartigen Richtung verbogen, daß das sich öffnende Ende verschmälert wird, wie in Fig. 2 mit Phantom­ linie gezeigt, und wird aus der Auslaßöffnung 18 herausge­ zogen.
Gemäß der Auspuffstruktur für eine Brennkraftmaschine die­ ser Ausführungsform, welche wie vorangehend beschrieben aufgebaut ist, ist der Umfangsrand 37a des Katalysatorgewe­ bes 37 durch die Seitenwandungen 34, 34, 36 an dem Funken­ auffangdrahtnetz 32 geschützt, wodurch das Auftreten eines Ausfransens und einer Verringerung des Abgasreinigungsver­ mögens und der Haltbarkeit verringert wird. Ferner weist das Katalysatorgewebe 37 eine stumpfartige V-Form im Schnitt auf, um einen großen Abgasdurchdringbereich sicherzustellen, wodurch ein verbessertes Reinigungsvermögen realisiert wird. Es sollte darauf hingewiesen werden, daß als Mittel zum Halten des Katalysa­ torgewebes 37, und zum Verhindern des Ausfransens das Fun­ kenauffangdrahtnetz 32 verwendet wird, welches nur durch Vorsehen eines Funkenauffangdrahtnetzes vorbereitet wird, das von einem in einem Auspuff verwendeten herkömmlichen Typ mit Seitenwandungen 34, 34, 36 ist, und es ist kein weiteres Element dafür erforderlich. Dies ist in ökonomi­ scher Hinsicht vorteilhaft.
Ferner ist die Katalysatoranordnung 30 in der Umgebung der Auslaßöffnung 18 angeordnet, wo die Temperatur in dem Aus­ puff 10 relativ nieder ist, wodurch das Verringern das Ab­ gasreinigungsvermögens und der Haltbarkeit weiter gesenkt wird. Ferner kann, da die Katalysatoranordnung 30 durch die Auslaßöffnung 18 des Auspuffs 10 durch Verwendung der ela­ stischen Verbiegung hindurchgeführt werden kann, das An­ bringen/Entfernen der Katalysatoranordnung von der Außen­ seite des Auspuffs her durchgeführt werden. Daher kann das Ersetzen des Katalysatorgewebes leicht durchgeführt werden, wodurch minimale Wartungskosten realisiert werden.
Vorangehend ist eine Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung detailliert beschrieben worden. Es ist jedoch selbstverständlich, daß die vorliegende Erfindung keinesfalls auf die vorangehend beschriebene Ausführungsform beschränkt ist und daß verschiedene Modifikationen innerhalb des Umfangs durchgeführt werden können, der nicht vom Sinn der vorliegenden Erfindung, wie durch die beiliegenden Ansprüche definiert, abweicht.
Beispielsweise weisen in der vorangehenden Ausführungsform die Katalysatoranordnung 30, das Katalysatorgewebe 37 und das Funkenauffangdrahtnetz 32 eine im wesentliche abge­ stumpfte V-Form auf. Die Form ist jedoch nicht darauf be­ schränkt, die Katalysatoranordnung kann verschiedene Formen aufweisen. Selbstverständlich kann die Katalysatoranordnung eine planare Form aufweisen.
Wie aus der vorangehenden Beschreibung hervorgeht, ist ge­ mäß der Auspuffstruktur für eine Brennkraftmaschine der vorliegenden Erfindung der Umfangsrand des in dem Auspuff angeordneten Katalysatorgewebes durch Seitenwandungen ge­ schützt, die an dem Funkenauffangdrahtnetz vorgesehen sind, wodurch das Auftreten eines Ausfransens und das Verringern des Abgasreinigungsvermögens und der Haltbarkeit gesenkt werden. Da ferner die Katalysatoranordnung dazu ausgebildet ist, daß sie in der Lage ist, durch die Auslaßöffnung des Auspuffs hindurchgeführt zu werden, kann das Anbringen/Ent­ fernen der Katalysatoranordnung von der Außenseite des Aus­ puffs her durchgeführt werden. Daher werden die hervorra­ genden Effekte erhalten, daß das Ersetzen des Katalysator­ gewebes leicht durchgeführt werden kann und daher die War­ tungskosten minimiert werden.
Eine Auspuffstruktur (10) für eine Brennkraftmaschine (1) ist offenbart, welche in der Lage ist, das Auftreten eines Ausfransens und einer Verringerung des Abgasreinigungsver­ mögens und der Haltbarkeit zu verringern, und welche das Ersetzen des Katalysatorgewebes (37) und dergleichen in leichter Art und Weise ermöglicht. Die Auspuffstruktur für eine Brennkraftmaschine (1) umfaßt einen Auspuff (10) und eine Katalysatoranordnung (30), welche in dem Auspuff (10) angeordnet ist, wobei die Katalysatoranordnung (30) ein Funkenauffangdrahtnetz (32) und ein über das Funkenauffang­ drahtnetz (32) gepaßtes Katalysatorgewebe (37) umfaßt, wo­ bei ein Umfangsrand des Katalysatorgewebes (37) vollstän­ dig, oder ein wesentlicher Teil davon, durch Seitenwandun­ gen (34, 34, 36), welche an dem Funkenauffangdrahtnetz (32) vorgesehen sind, abgedeckt und durch diese gehalten ist.

Claims (3)

1. Auspuffstruktur für eine Brennkraftmaschine (1), um­ fassend:
einen Auspuff (10) und
eine Katalysatoranordnung (30), welche in dem Auspuff (10) angeordnet ist, wobei die Katalysatoranordnung (30) ein Funkenauffangdrahtnetz (32) und ein über das Funkenauffangdrahtnetz (32) gepaßtes Katalysatormate­ rial, insbesondere Fasermaterial, (37) umfaßt, wobei ein Umfangsrand des Katalysatormaterials (37) durch Seitenwandungen (34, 34, 36), welche am Umfang des Drahtnetzes vorgesehen sind, vollständig oder in we­ sentlichen Teilen abgedeckt und gehalten ist.
2. Auspuffstruktur für eine Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysa­ toranordnung (30) im Schnitt im wesentlichen U- oder abgestumpft V-förmig ist und in einem derartigen Zu­ stand positioniert ist, daß das sich öffnende Ende derselben einer Auslaßöffnung (18) des Auspuffs (10) benachbart ist.
3. Auspuffstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Katalysatoranordnung (30) derart ausgebildet ist, daß sie durch die Auslaßöffnung (18) des Auspuffs (10) hindurchgeführt werden kann.
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