DE20116088U1

DE20116088U1 - Abgasanlage

Info

Publication number: DE20116088U1
Application number: DE20116088U
Authority: DE
Original assignee: Heinrich Gillet GmbH
Current assignee: Tenneco GmbH
Priority date: 2001-09-29
Filing date: 2001-09-29
Publication date: 2002-01-24
Anticipated expiration: 2011-09-30

Description

PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. F. W. MOLL · DIPL.-ING. H. CH. BITTERICH

ZUGELASSENE VERTRETER VOR DEM EUROPÄISCHEN PATENTAMT LANDAU/PFALZ

28.09.01 B/Fa.

Heinrich Gillet GmbH & Co. KG, 67480 Edenkoben

Abgasanfage

KORRESPONDENZ KANZLEI BANKVERBINDUNGEN

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Beschreibung:

Die Erfindung betrifft Abgasanlagen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Abgasanlagen von Verbrennungsmotoren sind seit vielen Jahren mit Katalysatoren ausgerüstet, die die schädlichen Bestandteile der Verbrennungsgase reduzieren. Damit der Katalysator seine Aufgabe erfüllen kann, muss er eine bestimmte Mindesttemperatur haben. Diese Mindesttemperatur soll nach dem Start des Motors möglichst schnell erreicht werden. Zu diesem Zweck werden die Katalysatoren so nah wie möglich am Motor positioniert.

Verbrennungsmotoren besitzen eine Anzahl von Zylindern, beispielsweise 4, 5, 6, 8 usw. Die den Zylinderauslass verlassenden Abgase werden von Krümmerrohren aufgenommen und dem Katalysator zugeführt. Zu diesem Zweck werden die Krümmerrohre vor dem motornahen Katalysator vereinigt, so dass die Abgase aller Zylinder von einem einzigen Katalysator gereinigt werden können.

Diese Konstruktion hat jedoch den Nachteil, dass sie insbesondere das Drehmoment des Motors um so negativer beeinflusst, je kürzer die Krümmerrohre ausfallen. Es wurde daher bereits vorgeschlagen, in jedes Krümmerrohr einen eigenen Katalysator einzubauen. Dadurch steigen Leistung und Drehmoment des Motors wieder an. Gleichzeitig steigen jedoch die Kosten der Konstruktion überproportional. Das ist unbefriedigend.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Abgasanlage mit einem motornahen Katalysator anzugeben, die trotz der Verwendung nur eines einzigen Katalysators eine hohe Motorleistung und insbesondere ein hohes Motordrehmoment ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Abgasanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Idee zugrunde, nur einen einzigen katalytisch beschichteten Trägerkörper zu verwenden und die von den einzelnen Zylindern kommenden Abgase durch gegeneinander getrennte Bereiche des Trägerkörpers zu

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führen, wobei die im Trägerkörper vorgesehenen Längskanäle eine vorzeitige Vermischung der Abgase der verschiedenen Zylinder verhindern. Dies wird erreicht durch eine Ausbildung des Eingangskonus als Mehrfachkonus mit innerer Trennwand. Die auch bei wechselnden Temperaturen erforderliche Abdichtung zwischen Trennsteg und Trägerkörper wird sichergestellt durch einen Dichtsteg, vorzugsweise hergestellt aus einem Drahtgestrick oder einer Quellmatte, welcher sowohl gegen die Trennwand als auch gegen die Stirnfläche des Trägerkörpers dichtet.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung, die insbesondere für Vierzylindermotoren geeignet ist, ist der Eingangskonus als Doppelkonus ausgebildet, wobei in jeden Teilkonus zwei Krümmerrohre münden.

Während in der einfachsten Ausgestaltung der Erfindung die Abgasteilströme nach dem Durchströmen des Trägerkörpers im Ausgangskonus vereinigt werden, ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung auch der Ausgangskonus als Mehrfachkonus mit Trennwand ausgebildet, wobei auf der ausgangsseitigen Stirnfläche des Trägerkörpers ebenfalls eine Dichtleiste aufliegt, die sowohl gegen die Stirnfläche als auch gegen die Trennwand dichtet, wobei gleichzeitig die ausgangsseitige und die eingangsseitige Dichtleiste fluchten.

Dabei kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung von jedem ausgangsseitigen Teilkonus ein Abgasrohr abgehen, wobei diese Abgasrohre dann differierende akustische Eigenschaften besitzen. Auf diese Weise ist es möglich, die Parameter, die für eine hohe Motorleistung und ein hohes Motordrehmoment erforderlich sind, mit den Parametern zu kombinieren, die für die gewünschte Geräuschreduzierung oder ein spezielles Klangbild verantwortlich sind.

Vorzugsweise haben die Teilkonen nur im Bereich der Dichtleiste Kontakt miteinander. Dadurch entstehen Zwischenräume zwischen den Teilkonen, in die Kühlluft gelangen kann.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen jeweils rein schematisch

Fig.l einen Längsschnitt durch einen motomahen Abgaskatalysator,

Fig.2 eine Draufsicht auf den Eingangskonus des Abgaskatalysators der Fig. 1,

Fig.3 eine Draufsicht auf den Ausgangskonus des Abgaskatalysators der Fig. 1,

Fig.4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV durch den Katalysator der Fig. 1 und

Fig.5 ein Diagramm, welches die Auswirkungen der erfindungsgemäßen Maßnahme auf einen Verbrennungsmotor mit einer bestimmten Nennleistung zeigt.

Fig. 1 als Längsschnitt, Fig. 2 als Draufsicht auf den Eingangskonus, Fig. 3 als Draufsicht auf den Ausgangskonus und Fig. 4 als Querschnitt entlang der Linie II-II zeigen einen Abgaskatalysator 10, der motornah eingebaut werden kann, wobei die Motorleistung und insbesondere das Motordrehmoment im wesentlichen erhalten bleiben.

Dazu ist ein einziger katalytisch beschichteter Trägerkörper 14 mit Hilfe einer Lagermatte 15 in einem Gehäuse 11 untergebracht. Dessen Eingangskonus ist als Doppelkonus 12.1, 12.2 ausgebildet. Dabei sind die Teilkonen 12.1, 12.2 so geformt, dass sie nur im Bereich des Trägerkörpers 14 miteinander in Kontakt stehen, wo sie eine Trennleiste bzw. Trennwand 18 bilden. In jeden Teilkonus 12.1, 12.2 münden jeweils zwei vom Motor (nicht dargestellt) kommende kurze Krümmerrohre 1.1, 1.2; 1.3, 1.4. Zwischen der Trennwand 18 und der Stirnfläche des Trägerkörpers 14 befindet sich eine Dichtleiste 16, beispielsweise aus einem Drahtgestrick, die sowohl gegen den Trägerkörper 14 als auch gegen die Trennwand 18 abdichtet. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die in den einen Teilkonus 12.1 einströmenden Abgase sich nicht mit dem in den anderen Teilkonus 12.2 einströmenden Abgasen vermischen können. Vielmehr durchströmen beide Abgasteilströme getrennt voneinander die Längskanäle des Trägerkörpers 14. Auf diese Weise wird die Länge der Krümmerrohre 1.1 ... 1.4 um die Länge des Trägerkörpers 14 vergrößert.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Ausgangskonus ebenfalls als Doppelkonus 13.1, 13.2 mit Trennwand 19 ausgebildet, wobei eine weitere Dichtleiste 17 sowohl

gegen die Stirnfläche des Trägerkörpers 14 als auch gegen die Trennwand 19 abdichtet. Die ausgangsseitige Dichtleiste 17 fluchtet mit der eingangsseitigen Dichtleiste 16.

Von den beiden ausgangsseitigen Teilkonen 13.1, 13.2 gehen Abgasrohre 2.1, 2.2 aus. Diese sorgen für die Verlängerung der Krümmerrohre 1.1 ... 1.4, wie es für Motorleistung und Motordrehmoment erforderlich ist. Gleichzeitig ermöglichen sie die akustische Abstimmung der Abgasanlage im Hinblick auf eine Lärmverringerung.

Fig. 5 zeigt anhand eines Diagramms, welche Auswirkungen die aus dem Stand der Technik bekannten Konstruktionen im Vergleich zu der erfindungsgemäßen Konstruktion auf einen Verbrennungsmotor mit einer gegebenen Nennleistung haben.

Darstellt ist das Drehmoment über dem Drehzahlbereich von 2000 bis 3500 pro Minute. Die unterste, mit "4 in 1" bezeichnete Kurve zeigt das Drehmoment des Motors, wenn alle vier Krümmerrohre vor dem Katalysator zusammengeführt werden. Überraschenderweise ändert sich dieser Drehmomentverlauf nur unmerklich, wenn Länge und/oder Durchmesser der vier Krümmerrohre variiert werden.

Die oberste, mit "4 in 2" bezeichnete Kurve zeigt den Verlauf des Dremoments, wenn nur jeweils zwei Krümmerrohre zusammengefasst und auf je einen Katalysator geleitet werden. Die beiden Katalysatoren hatten dieselbe Größe und dieselben Eigenschaften wie der der erstgenannten Kurve. Das Drehmoment ist deutlich höher. Allerdings ist diese Konstruktion platzraubend und kosten intensiv.

Die dritte, mit "Erfindung" gekennzeichnete Kurve zeigt den Verlauf des Drehmoments unter Einsatz des in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Katalysators. Das Drehmoment liegt nur wenig unter der zweiten Kurve, bereichsweise überschreitet es sie sogar. Diese Werte wurden erreicht bei Verwendung nur eines einzigen Katalysators, dessen Eingangs- und Ausgangskonus wie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt geformt war.

Claims

1. Abgasanlage für Verbrennungsmotoren, im wesentlichen umfassend

- einen Motorkrümmer,

- Krümmerrohre (1.1, 1.2, 1.3, 1.4),

- einen motornahen Abgaskatalysator (10)

- und wenigstens ein Abgasrohr (2.1, 2.2) hinter dem Abgaskatalysator (10),

- der Abgaskatalysator (10) umfasst

- ein Gehäuse (11),

- einen Eingangskonus (12.1, 12.2),

- einen Ausgangskonus (13., 13.2),

- einen katalytisch aktiven Trägerkörper (14)

- und eine Lagermatte (15) zwischen Gehäuse (11) und Trägerkörper (14),

gekennzeichnet durch die Merkmale:

- auf der eingangsseitigen Stirnfläche des Trägerkörpers (14) liegt eine Dichtleiste (16) dicht auf,

- der Eingangskonus ist als Mehrfachkonus (12.1, 12.2) mit Trennwand (18) ausgebildet,

- die Trennwand (18) liegt auf der Dichtleiste (16) dicht auf.

2. Abgasanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Merkmale:

- der Eingangskonus ist als Doppelkonus (12.1, 12.2) ausgebildet,

- in jeden Teilkonus (12.1, 12.2) münden zwei Krümmerrohre (1.1, 1.2; 1.3, 1.4).

3. Abgasanlage nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Merkmale:

- auf der ausgangsseitigen Stirnfläche des Trägerkörpers (14) liegt eine Dichtleiste (17) dicht auf,

- der Ausgangskonus ist als Mehrfachkonus (13.1, 13.2) mit Trennwand (19) ausgebildet,

- die Trennwand (19) liegt auf der Dichtleiste (17) dicht auf,

- die ausgangsseitige Dichtleiste (17) fluchtet mit der eingangsseitigen Dichtleiste (16).

4. Abgasanlage nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch das Merkmal:

- der Ausgangskonus ist als Doppelkonus (13.1, 13.2) ausgebildet.

5. Abgasanlage nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch die Merkmale:

- von jedem ausgangsseitigen Teilkonus (13.1, 13.2) geht ein Abgasrohr (2.1, 2.2) ab,

- die Abgasrohre (2.1, 2.2) haben differierende akustische Eigenschaften.

6. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch das Merkmal:

- die Teilkonen (12.1, 12.2; 13.1, 13.2) berühren sich nur im Bereich der Dichtleiste (16, 17).

7. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch das Merkmal:

- die Dichtleiste (16, 17) besteht aus einem Drahtgestrick.

8. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch das Merkmal:

- die Dichtleiste (16, 17) besteht aus einer Quellmatte.