DE3043363A1 - Abgassystem fuer verbrennungsmotoren von kraftfahrzeugen - Google Patents

Abgassystem fuer verbrennungsmotoren von kraftfahrzeugen

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DE3043363A1 DE19803043363 DE3043363A DE3043363A1 DE 3043363 A1 DE3043363 A1 DE 3043363A1 DE 19803043363 DE19803043363 DE 19803043363 DE 3043363 A DE3043363 A DE 3043363A DE 3043363 A1 DE3043363 A1 DE 3043363A1
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Johns Manville Corp
Johns Manville
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Description

PATENTANWÄLTE
K. SIEBERT G. GRÄTTINGER EEJXSÄ?^O43363
Dipl.-Ing. DipWng., Dipl.-Wirttch.-Ing. Telefon P»«1) 41 15 u. 1 66 40
Telegr.-Adr.: STAHPAT Starnberg _ (I Telex: 526422stard
Γ -) den
Anwaltsakte: 7769/1
Johns-Manville Corporation
Ken-Caryl Ranch, Denver, Colorado, U.S.A.
Abgassystem für Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen
Postscheckkonto München 2726-804 Kreissparkasse f taJbOaös» ZreidrO (Qn3 SfS 771 00 · Deutsche Bank Starnberg 59/17570
Die Erfindung bezieht sich auf ein Abgassystem gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Abgassystem enthaltend einen sog. "Dreiwege" katalytischen Konverter.
Seit einigen Jahren sind amerikanische Automobile mit sog. "Zweiwege" katalytischen Konvertern ausgerüstet worden, um den Gehalt an nicht verbrannten Kohlenwasserstoffen und Kohlenstoffmonoxid im Abgas der Benzinmotoren zu reduzieren. Diese sog. "Zweiwege11 Konverter waren allerdings nicht dazu in der Lage, den Anteil der dritten hauptsächlichen Komponente der Automobilabgase, nämlich Stickstoffoxide, wesentlich zu reduzieren. Aufgrund von strengeren Umweltgesetzen und -Vorschriften in naher Zukunft müssen die Abgassysteme von Automobilen auch den Anteil von Stickstoffoxiden in den Abgasen zu den Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid reduzieren. Diese Reduzierung des Stickstoffoxidanteils zu ermöglichen sollen katalytische Konverter verwendet werden, welche als sog. "Dreiwege" Katalysatoren bezeichnet werden, die den Gehalt aller drei wesentlicher Bestandteile in den Abgasen reduzieren.
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Die Dreiwege Katalysatoren unterliegen jedoch der Einschränkung, daß sie bei beträchtlich höheren Temperaturen betrieben werden müssen, als die bislang bekannten Zweiwege-Katalysatoren. Um diese hohen Temperaturen am Einlaß der katalytischen Dreiwege-Wandler zu erreichen, ist in der Automobilindustrie der Einsatz\on sog. "Zünd" - Katalysatoren versucht worden, welche in einem Behälter zwischen dem Auslaß der Motorabgaszweigleitung und dem Einlaß des katalytischen Dreiwege-Wandlers angeordnet sind. Die Funktion dieser Zündkatalysatoren besteht darin, eine exotherme Reaktion mit den nichtverbrannten Kohlenwasserstoffen im Abgassystem zu bewirken, um die Abgase auf eine Temperatur zu bringen, bei welcher der Dreiwege-Katalysator effektiv zur Reduzierung der Schadbestandteile der Abgase arbeitet.
Dieses System, welches einen sog. Zünd-Katalysator enthält, ist allerdings außerordentlich teuer und erfordert ein zusätzliches Element, nämlich den Zünd-Katalysator,welcher das System insgesamt komplex und teuer macht. Zudem stellt dieses Zusatzelement ein aktives Element im Abgassystem dar, welches einem Ausfall unterliegen kann und
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zumindest periodisch gewartet und erneuert werden muß. Es wäre somit vorteilhaft, ein Abgassystem zu haben, welches Abgase mit den geforderten hohen Temperaturen am Einlaß des katalytischen Dreiwege-Konverters liefert, aber keine dieser sog. aktiven Bauteile aufweist. Zugleich sollte dieses System einfach aufgebaut und relativ billig sein.
Aufgabe der Erfindung ist es, diesem Bedürfnis Abhilfe zu schaffen.
Gemäß verschiedener Ausführungsformen umfaßt die Leitung ein flexibles isoliertes Ro hr, vorzugsweise ein halbflexibles ^isoliertes Rohr. Das Rohr kann aus einem inneren flexiblen Metallschlauch und einem äußeren biegsamen Metallschlauch mit einer Wärmeisolierung im Zwischen raum ausgebildet sein. Die Wärmeisolierung kann granular oder vorzugsweise faserförmig sein und ist gegenüber Temperaturen im Bereich von 315° C bis 870° C beständig.
Nachfolgend werden Auiüirungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen
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Fig. 1 eine Schemaansicht des Kraftfahrzeugs mit den Bestandteilen eines bekannten Katalysator-Abgassystems,
Fig. 2 eine Schemaansicht eines Kraftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Abgassystem
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines
Teils der isolierten flexiblen Leitung gemäß der Erfindung sowie
Fig. 4
und 5 Schnxttansichten zur Erläuterung zweier
verschiedener Verfahren zur Befestigung der isolierten flexiblen Leitung an der Abgasleitung oder dem Katalysatorreaktor«
Zum besseren Verständnis der Einfachheit und Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung ist es zweckmäßig zuerst das bekannte Dreiwege-Katalysatorreaktor-Abgassystem zu betrachten, wie es bislang hergestalt und in herauskommenden Automobilmodellen verwendet wird, um den strengeren umweltbedingten . Auflagen Rechnung zu tragen. Diese bekannten Systeme sind in Figur 1 dargestellt.
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In einem Kraftfahrzeug 2 befindet sich ein Verbrennungsmotor 4 (hier als konventineller V8-Brennstoffmotor.dargestellt). Die durchdieVerbrennung in jedem Zylinder resultierenden Abgase werden von den Zylindern durch die Abgaszweigleitung 6 in ein Sammelrohr 8 abgeführt. Bei den bekannten Systemen führt dieses Sammel rohr 8 zu einem sog. "light-off" katalytischen Wandler 10, in welchem die gekühlten Abgase wieder gezündet und auf eine Temperatur höher als die minimale Einlaßtemperatur erwärmt werden, welche für einen geeigneten Betrieb des Dreiwege-Katalysators erforderlich ist. Die wiedererhitzten Abgase werden durch das erste Abgasrohr 12 zur katal^ischen Dreiwege-Wandlereinheit 14 geführt, wo der Anteil an Stickstoffoxiden, unverbrannten Kohlewasserstoffen und Kohlenstoffmonoxid wesentlich reduziert wird. Das gereinigte Abgas wird dann durch die zweite Abgasleitung 16, einen gewöhnlichen Schalldämpfer 18, eine dritte Abgasleitung und einen wahlweise einsetzbaren Resonator 22 geführt und durch eine vierte Abgasleitung 24 nach außen abgelassen. Dieses System ist kompliziert, aufwendig und teuer, wobei durch die nachfolgend beschr benen erfindungsgemäßen Maßnahmen das Abgassystem wesentlich vereinfacht, wird, ohne die
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-IQ-
Wirksamkeit eines katalytischen Dreiwege-Wandlers herabzusetzen.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind das Kraftfahrzeug und der Motor mit 2* und 4' bezeichnet. Die Abgase, welche die unerwünschten Schmutzstoffe aufweisen, werden wiederum vom Motor 41 durch die Abgaszweigleitung 6' zum Auslaß 34 abgezogen, welcher mit einem wesentlichen Bauteil gemäß der Erfindung verbunden ist, nämlich einer isolierten flexiblen Leitung 26. Diese isolierte flexible Leitung, deren Aufbau nachfolgend noch näher beschrieben ist, hält ausreichend Wärme in den Abgasen zurück, so daß diese, wenn sie den Einlaß des katalytischen Wandlers erreichen noch eine Temperatur besitzen, welche groß genug ist, um den Dreiwege-Katalysator zu aktivieren, um mit vollem Wirkungsgrad zu arbeiten. Es hat sich gezeigt, daß die bei der Verbrennung entstehenden Abgase,welche von der Zweigleitung abgeführt werden, eine Wärmemenge besitzen,welche, falls sie bewahrt wird, ausreicht, um mehr als das Minimum der rtZünd" - Temperatur (light off temperature) im katalytischen Dreiwege-Konverter zu erzeugen, wodurch das Erfordernis für einen gesonderten
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"light-off" Konverter entfällt. Der Dreiwege-Katalysator funktioniert dann in der üblichen Weise, um den Anteil an Stickstoffoxiden, unverbrannten Kohlewasserstoffen und Kohlenstoffmonoxid auf das gewünscht niedrige Maß zu reduzieren. Die gereinigten Gase werden dam in die Atmosphäre duich die üblichen Bestandteile eines Abgassystems abgeführt, nämlich über die Rohre 16·, 20' und 24», den Auspufftopf 18· und den Resonator 22'. Das vorliegende System ist deshalb beträchtlich einfacher und wesentlich ' kostengünstiger als die bekannten System, welche einen separaten "light-off" Katalysator und in diesem Katalysator einen teuren Katalysatorwerkstoff erfordern. Schließlich stellt die isolierte flexible Leitung 26 ein passives Bauteil im System dar, da es keine beweglichen Teile oder aktiven Elemente aufweist, walche periodisch ausgetauscht und/oder gewartet werden müssen. Wie aus der nachstehenden Beschreibung noch näher hervorgeht, ist die isolierte flexible Leitung 26 an alle Arten von Kraftfahrzeugen und andere mit Verbrennungsmotoren ausgerüstete Fahrzeugen anpaßbar, ohne daß spezielle Abwandlungen und Gestaltungen für unterschiedliche Motoren und Fahrzeuge erforderlich wären.
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Die isolierendgbiegsame Leitung 26 ist im Detail in Fig. 3 dargestellt. Die durch den Terminus "flexibel" definerten strukturellen Eigenschaften umfassen über die eigentliche Bedeutung hinaus auch eine Ausführungsform, bei der die strukturellen Eigenschaften "halbflexibel" definiert werden können, was hier die Bedeutung besitzt, daß das auf eine gewünschte Krümmung in einfacher Weise biegbare Rohr auch ein ausreichendes Maß an Steifigkeit hat, diese Krümmung beizubehalten, obgleich das Rohr nachfolgend den bei einem Fahrzeug üblichen Vibrationsbelastungen ausgesetzt ist. Die letztgenannte Ausführungsform ist bevorzugt. Das Rohr umfaßt eine innere flexible Metalleitung oder einen inneren flexiblen Metallschlauch 28, welcher einen Innendurchmesser einer Größe aufweist, welche als Optimum für den besonderen Motor bestimmt ist, an den das System befestigt werden soll. Ein kennzeichnender Innendurchmesser des Rohrs beträgt ungefähr 2,5 oder 3,8 bis 7,6 oder 10, 2 cm (1 oder 1,5 bis 3 oder 4 Zoll). Eine äußere flexible Metalleitung oder Metallschlauch 30 umgibt die innere Leitung 28 und ist zn dieser im wesentlichen koaxial, jedoch mit einem Abstand dazu ausgerichtet und ist zweckmärigerweise aus demselben Metall wie die Innenleitung 28, jedoch mit einem größeren Durchmesser hergestellt.
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Der Ringraum zwischen den beiden flexiblen Metallschläuchen 28 und 30 ist durch eine Wärmeisolierung 32 gefüllt. Dies wird ein thermisches Isoliermaterial sein,welches den erhöhten Temperaturen der Abgase standhalten kann, ist aber ausreichend flexibel, um entsprechend den gewünschten Krümmungen des flexiblen Rohrs gebogen werden zu können, ohne daß hierdurch die Isolierfähigkeit wesentlich herabgesetzt wird. Die Wärmeisolierung 32 füllt vollständig den Ringraum zwischen den Schläuchen 28 und 30 aus. Normalerweise weist sie eine Dicke von 0,6 bis 1, 9 cm (0,25 bis 0,75 Zoll) auf. Es hat sich herausgestellt, daß die Dicken der Isolierung in dieser Größe adäquat sind, um dan Wärmeverlust der Abgase derart zu minimieren, daß dann, wenn die Gase das Ende des flexiblen Rohrs 26 und den -Einlaß des katalytischen Wandlers 14* erreichen, eine ausreichende Wärmemenge beibehalten worden ist, um die adäquate light-off Temperatur für den Dreiwege-Katalysator im katalytischen Konverter 14 · aufrechtzuerhalten. Diese Dicken der Isolierung haben somit einen Außendurchmesser des flexiblen Rohrs 26 in einer Größe von ungefähr 3,8 bis 14 cm (1,5 bis 5,5 Zoll) zur Folge.
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Der innere flexible Metallschlauch 28 kann aus irgendeinem geeigneten Metall hergestellt sein, welches zu dem flexiblen Schlauch gerollt oder in sonst einer Weise geformt sän kann und Temperaturen der Größe von 315° C bis 870° C (600° F bis 1600 F), also üblichen Temperaturen von Verbrennungsabgasen standhalten kann. Als besonders bevorzugtes Metall wird für den inneren flexiblen Schlauch 28 ein rostfreier Stahl verwendet, welcher den Vorteil besitzt, relativ billig und leicht verfügbar zu sein. Die rostfreien Stähle sind auch üblicherweise sehr widerstandsfähig gegen Korrosion und erosiven Bedingungen, welche beim Abführen von heißen Verbrennungsabgasen auftreten. Andere Metalle und/oder Metallegierungen können allerdings auch verwendet werden.
Der flexible Schlauch 28 kann in irgendeiner geeigenten weise zum flexiblen Metallschlauch gefornt sein. Vorzugsweise wird das System aus einem flexiblen Metallschlauch geformt, welcher nach Maßgabe der US-Patente 3 621 884, 3 708 867, 3 753 3 758 139, 3 794 364 und/oder 3 865 146 aufgebaut ist. Ein flexibler Metallschlauch oder Metalleitung ist im Handel über Johns-Manville Corp. unter dem Warenzeichen "FLEX-MET" verfügbar. Die Dicken des Blechmetalls im flexiblen Schlauch 28 werden auf
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der Basis des Ausmaß der gewünschten Flexibilität sowie dem gewünschten Maß des Erosion- b2w. Vibrationswiderstands gewählt. Üblicherweise besitzt das Metallblech eine Dicke von ungefähr 0,05 bis 0,15 mm (2 bis 6 mil), obgleich dünner oder dicker bemessene Metallbleche auch geeignet eingesetzt werden können.
Die äußere flexible Metalleitung oder Schlauch 30 ist vorzugsweise aus einem Metallblech derselben Art und Abmessung wie der Innenschlauch 28 hergestellt. Da der äußere Schlauch 30 nicht unmittelbar den Abgasen aisgesetzt ist, und da dieser auch keinen Temperaturen in der Größe ausgesetzt ist, wie es beim Innenschlauch 28 der Fall ist, kann der äußere Schlauch 30 bei Bedarf aus einem Metall einer Bauart und mit einer Abmessung hergestellt sein, welches einen geringeren Widerstand gegenüber Temperatur, Erosion und Korrosion aufweist, wie beispielsweise aus Aluminiumblech. Allerdings ist festzuhalten, daß der äußere Schlauch 30 unmittelbar physischen Abnutzungserscheinungen ausgesetzt ist, wie beispielsweise Steinen, Kies oder anderen Teilchen, welche beim Fahren des Fahrzeugs durch die Reifen hochgeschleudert werden sowie auch der Korrosin ausgesetzt ist, welche durch Leckage von Öl oder anderen Motorflüssigkeiten bedingt ist, welche auf das Rohr 26 gelangen oder
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durch Regenwasser und Salzwasser bei regennasser oder schneeglatter Fahrbahn, welche gesalzt oder gesendet worden ist sowie anderen « = schädlichen Umwelteinflüssen. Info b^des sen wird für den Süßeren Schlauch vorzugsweise rostfreier Stahl mit einer Dicke verwendet, welcher das gewünschte Maß an Flexibilität gewährleistet, wie es für den Innenschlauch 28 der Fall ist.
Das Wärmeisoliermaterial 32, welches im isolierten semi-flexiblen Rohr 26 verwendet wird, ist eine Wärmeisolierung, welche gegenüber Abgastemperatüren in der Höhe von 315° C bis 870° C (600° F bis 1600 F) standhalten kann und ist vorzugsweise ein faserartiges Material obgleich granuläre Isoliermaterialien auch in einigen Fällen Verwendung finden können« Obgleich Wirkstoffe, wie etwa Asbestfasern, einige Glas- und Quarzfasern, Kohlenstofffasern und einige Metallfasern Betriebstemperaturen besitzen, welche für die Verwendung nach Maßgabe der Erfindung geeignet sind, werden aus Ökonomischen Gründen sowie wegen des thermischen Leistungsvermögens und der Verfügbarkeit "feuerfeste" Fasern verwendet, welche Überwiegend aus Si.liciumdioxyd und Aluminiumoxid, wahlweise mit geringen Beträgen von anderen Oxiden hergestellt sind· Besonders be-
ι.
vorzugt sind Aluminosilikat-Fasern, welche aus Schmelzen hergestellt sind, und welche 40 bis 60 Gewichtsprozent
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Siliciumdioxid, 40 bis 60 Gewichtsprozent Aluminiumoxid und 0 bis 10 Gewichtsprozent von Oxiden, wie Chromoxid, Eisenoxid, Kalziumoxid, Magnesiumoxid, Natriumhydroxid, Kaliumoxid, Titanoxid, Boroxid und/oder Mischungen dieser Oxide beinhalten. Unter den spezifischen Werkstoffen, welche verwendet werden können, sind Fasern enthaltend 54,0% Siliciumdioxid, 45,5% Aluminiumoxid und 0,5 anderer Oxide, welche Fasern im Handel über die Johns-Manville Corp· unter dem Warenzeichen 11CERAFIBER" verfügbar sind und eine Betriebstemperatur von 1315° C (2400° F) besitzen. Dazu gehören auch Fasern, welche aus ungefähr 50% Siliciumdioxid, 40% Aluminiumoxid und 10% gebranntem Dolomit (gemischtes Kalziumoxid und Magnesiumoxid) zusammengeetzt ist und über Johns-Manville Corp« unter dem Warenzeichen "CERAWOOL" verfügbar sind und eine Btriebstemperatur von 870° C (1600° F) aufweisen sowie Fasern enthaltend ungefähr 55% Siliciumdioxid, 40,5% Aluminiumoxid, 4% Chromoxid und 0,5% andere Oxide, welche im Handel über die Johns-Manville Corp. unter dem Warenzeichen "CERACHROME" verfügbar sind und eine Betriebstemperatur von 1430° C (2600° F) besitzen.
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ORiÜiNAL INSPECTED
Zweckmäßigerweise kann das erfindungsgemäße flexible Rohr nach Verfahren hergestellt verden, welche in den. oben angegebenen Patenten beschrieben sind. Ein kontinuierliches Herstellverfahren ist wie folgt:
Das innere flexible Rohr 28 würde kontinuierlich geformt werden, wie beispielsweise in der US-PS 3 621 884 beschrieben« Wenn das hergestellte Rohr vom Formgerät abgenommen worden ist, wird eine Schicht aus faserartigem Filz . oder eine Isoliermatte spiralförmig um das innere Rohr auf die gewünschte Enddicke des Rohres gewickelt. Danach wird das isolierte Innenrohr auf eine zweite Formvorrichtung gegeben, wodurch der Außenschlauch spiralförmig um die Außenseite der Isolierschicht wieder in einer Weise gewickelt wird, wie in der oben erwähnten US-PS 3 621 884 angegeben. Das vollständige Rohr kann dann nach Abnahme von der zweiten Formvorrichtung in geeignete Längen für den Transport unterteilt werden oder kann mit größeren Längen für den Transport über größere Entfernungenaufgewickelt werden, wobei dann die entsprechenden Längen des isolierten flexiblen Rohrs entsprechend für den Einbau in die Fahrzeuge zugeschnitten werden können. Beispielsweise würde bei einem Tranport des Rohrs zu einem Automobilwerk bei den eine geringe Anzahl von verschiedenen Fahrzeugmodellen hergestellt werden würde, zweckmäßigerweise mit vorgeschnittenen Rohrlängen vor sich
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ORIGINAUNSPEGTED
gehen, wohingegen bei einem Versand zu einem Automobilwerk, bei welchem eine breite Vielzahl von verschiedenen Arten und Modellen hergestellt werden, das Rohr in größeren Längen aufgewickelt versandt wird, so daß im Automobilwerk die entsprechenden Längen für die Fahrzeuge zugeschnitten werden können.
In den Fig. 4 und 5 sind Einrichtungen zur Befestigung des flexiblen Metallrohrs an eine AbgaszweijLeitung und/oder dem Einlaßdes katalytischen Konverters dacgesteilt. In den Fig. ist das Auslaßrohr der Abgaszweigleitung mit dem Bezugsseichen 34 und der Montageflansch mit dem Bezugszeichen 36 gekennzeichnet9 In den Innenschlauch 28 des Rohrs 26 ist ein mit/rüfnsch ausgebildetes Endelement 38 eingesetzt· Das Element 38 besitzt einen Haieabschnitt 4Of welcher in den Innenschlauch 28 mit einer Tiefe eingesteckt ist, welche ausreicht, daß die beiden wirksam gekuppelt sind, wie nachfolgend noch näher beschrieben ist. Das Element 38 besitzt auch einen Flansch 42, welcher in seinem Aufbau dem Flansch 36 der Abgaszweigleitung 34 entspricht. Eine übliche Dichtung 44 ist «wischen den Flanschen 36 und 42 angeordnet, so daß eine Zwangsdichtung erzielt ist. Die gegenüberliegenden Flansche werden dann in konventioneller Meise mittels
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nslSF?ECT£D
Bolzen 46 und Muttern 48 verbunden.
Bei der in Fig» 4 dargestellten Ausführungsform ist der Endabschnitt 50 der Leitung 26 durch
eine bandförmige Klemme 52 umschlossen. Diese bandförmige Klemme 52, ist in einerForm aufgebaut, welcher der einer üblichen Schlauchklemme ähnelt, besteht jedoch aus wesentlich schwererem Metall, um den Endabschnitt 50 des Rohrs 26 ausreichend.!zusammendrücken zu können, so daß ein im wesentlichen gasdichter Verschluß gebildet und verhindertwird, daß sich das Rohr 26 vom Halsabschnitt 40 des Elements 38 löst.
Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform ist das Element 38· mit einer ringförmigen Rippe 54 ausgebildet, deren Länge der Länge des Halsabschnitts 40· entspricht. Diese Rippe ist koaxial und in einem Abstand zum Halsabschnitt ausgebildet. Der Abstand zwischen dem Hals 40* und der Rippe 54 ist etwas größer als die Ringbreite des Rohrs 26, so daß das Ende des Rohrs über den Hals 40 geschoben und in den Ringraum 56 zwischen Hals 40' und Rippe 54 eingesetzt werden kann,rwobei ein freier Raum 58 zwsichen dam Außenrohr 30 und der. Innenfläche der Rippe 54 verbleibt. Nach dem Einsetzen des Rohrs 26 in den Ringraum 56, wodurch ein kleinerer Ringraum 58 geschaffen wird,
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wird dieser kleinere Ringraum 58 mit einem feuerbeständigen Zement 60 gefüllt. Dieser Zement 60 fließt in die Rillen des äußeren Rohrs 30 und sichert in effektiver Weise das Rohr 26 in seiner Lage zwischen dem Hals 40' und der Rippe 54· Es kann zweckmäßig sein, das Ende der Rippe 54 mit einer Klemme 62 zu umspannen, welche eisn abgesetzten Abschnitt 64 aufweist, dar leicht das Rohr 26 zusammendrückt und welcher zum Abschließen und Halten der Zementfüllung im Ringraum 58 dient. Da die Klemme 62 keine so starke Druckkraft ausübt wie die Klemme 52 in Fig. 4,kann die Klemme 62 aus einem leichter bemessenen Material bestehen.
Obgleich die obigen AusIhrungenau den Figuren 4 und 5 in Zusammenhang mit der Verbindung des flexiblen Rohrs 26 an die Abgaszweigleitung 6' beschrieben worden ist, ist es sofort deutlich, daß exakt der gleiche Aufbau fürdie Befestigung des Auslaßendes des flexiblen Rohrs 26 an einen mit einem Flansch versehenen Einlaß des katalyfcischen Konverters 14' verwendet werden kann. In diesem Fall würden die Flanschteile 34/36 den Einlaß des katalytischen Konverters 14' gegenüber dem Auslaß der Abzweigleitung 61 repräsentieren.
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ORIGINAL INSPECTED
Alternativ können der katalytische Konverter 14' oder die Abzweigleitung 61 oder beide mit einer mit einem Hals versehenen Vorrichtung ohne Flansch verbunden sein, welche im wesentlichen denselben Aufbau wie die Elemente 38 und 38·, jedoch ohne die Flansche 42 aufweisen. Das flexible Metallrohr könnte dann unmittelbar an den Auslaß der Abzweigleitung und/oder den Einlaß des katalytischen Konverters in der entweder in Fig. 4 oder Fig. 5 beschriebenen Weise angeschlossen werden.
Die anhandcer Fig. 4 und 5 erläuterten Befestigungsverfahren sind nicht ausschließlich· Vielmehr kann jedes Kupplungsverfahren verwendet werden, so lange eine geeignete Befestigung des Rohrs 26 am Auslaß der Abgaszweigleitung und/oder dem Einlaß des katalytischen Konverters geleistet ist, welche den beim Fahrzeug anfallenden Schwingungen standhalten und einen im wesentlichen gasdichten Verschluß bilden kann.
Bei Verwendung des Rohrs in einem Automobil-Abgassystem wird die Länge des Rohrs 26 zwischen Abgaszweigleitung 61 und katatytischen Konverter 14' auf der Basis von Wirtschaftlichkeitsüberlegungen und in Abhängigkeit von Form und Aufbau des Motors und des Fahrzeugs gewählt. Allerdings darf die Länge des Rohrs nicht zu groß sein, daß die Temperatur
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0R161NAL tf
der Gase am Auslaßende des Rohrs unterhalb 370° C (700° P) fällt, welches die minimale Temperatur ist, die für den richtigen Betrieb des katalytischen Dreiwege-Konverters 14· erforderlich ist. Selbsjzversändlich kann mit einer dickeren Isolierung 32 eine größere Länge des Rohrs ohne übermäßigen Wärmeverlust und Temperaturabfall verwendet werden. Die optimale Kombination der Isolierdick· (und damit des Rohrdurchmessers) und der Rohrlänge ist durch den besonderen Fahrzeugtyp und -motor bestimmt und hängt von den Kosten der im Rohr verwendeten Materialien und dem thermischen Widerstand (Isolationswirkungsgrad) des faserigen Isoliermaterials ab. In den meisten Fällen ist es zweckmäßig, den Rohrdurchmesser und die Rohrlänge auf der Basis einer Abgastemperatur am Eingang des katalytischen Konverters zu bestimmen,velche beträchtlich oberhalb des Minimums von 370° C liegt, um mögliche Wärmeverluste durch andere Bauteile des Abgassystems, wie etwa die Abgaszweigleitung zu kompensieren. Zusätzlich kann es ratsam sein, die Abgaszweigleitung selbst zu isolieren, um auch hier die Wärme für den katalytischen Konverter 14♦ zurückzuhalten und nicht an die Umgebung abzugeben.
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Obgleich die Beschreibung sichmit Fahrzeugen befaßt,welche üblicherweise mit Benzin oder Dieselmotoren ausgerüstet sind, ist das System allerdings auch für die Verwendung bei allen anderen Arten von Verbrennungsmotoren und motorgetriebenen Fahrzeugen anwendbar, wo katalytische Konverter verwendet werden. Dies beinhaltet Personenkraftfahrzeuge, leichte Lastwägen, Lieferwägen und dergleichen Fahrzeuge, die sowohl mit Benzin- und Dieselmotoren ausgerüstet sind. Das System ist auch auf schwere Fahrzeuge anwendbar, wie etwa schwere Lastwägen und Busse bis zu einem Grad, wo diese noch mit katalytischen Dreiwege-Konvertern (three-way catalytic converter) ausgerüstet sind. Es liegt auf der Hand, daß die Abgase von Dieselmotoren normalerweise beträchtlich höhere Temperaturen als die Abgase von Benzinmotoren besitzen, was bei der Gestaltung des Rohrs 26 für ein mit Dieseltreibstoff betriebenes Fahrzeug selbstverständlich in Rechnung gestellt werden muß· Insbesondere muß das Material, welches für den Innenschlauch 28 gewählt wird sowie die Art und Dicke der legierung 32 diesen höheren Temperaturen Rechnung tragen.
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Demnach ist die Erfindung auf alle motorbetriebenen Fahrzeuge anwendbar, welche Verbrennungsmotoren und die sog. katalytischen Dreiwege-Konverter verwenden·
Starnberg, 17. November 1980/1063
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Claims (14)

  1. Patentansprüche:
    /1·/Abgassystem für Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen, bei welchem Gase erhöhter Temperatur vom Motor über eine Abgaszweigleitung und das Abgassystem in die Umgebung abgeführt werden, wobei das Abgassystem einen katalytischen Konverter mit einem Dreiwegekatalysator aufweist, durch den die Abgase zur Reduzierung des Schadstoffgehalts an unverbrannten Kohlenwasserstoffen, Stickstoffoxiden und Kohlenstoffmonoxid geführt werden, gekennzeichnet durch eine die Abgaszweigleitung (6·) und den Konverter (14·) verbindende Leitung, durch welche die Abgase von der Abgaszweigleitung zum Konverter geführt sind, wobei die Leitung ausreichend Wärme in den Abgasen zurückbehält, so daß die Abgase beim Eintritt in den Konverter eine Temperatur oberhalb der minimalen Betriebstemperatur des Dreiwege-Katalysators besitzen.
  2. 2. Abgassystem nach Anspruch 1, . dadurch gekennzeichnet,
    daß die Leitung ein isoliertes Rohr (26) aufweist.
  3. 3. Abgassystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
    daß das isolierte Rohr (26) flexibeyausgebxldet ist.
    130022/083?
    -Ä-
  4. 4. Abgassystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
    daß das isolierte Rohr halbflexibel ausgebildet ist.
  5. 5. Abgassystem nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
    daß das isolierte Rohr an jedem Ende eine Befestigungseinrichtung zur Befestigung des isolierten Rohrs (26) an die Abgaszweigleitung (61) und den katalytischen Konverter (141) aufweist.
  6. 6. Abgassystem nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Befestigungseinrichtung ein mit einem Hals (40, 40·) versehenes Flanschteil (38, 38·) aufweist, wobei das Ende der Leitung über den Halsabschnitt des Teils (38, 38')9fteckt und darauf befestigt ist und der Flanschabschnitt des Teils derart ausgebildet ist, daß er an einem entsprechenden Flanschabschnitt (36) der Abgaszweigleitung oder des Konverters befestigbar ist.
  7. 7. Abgassystem nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
    daß das isolierte Rohr 26) einen Innenschlauch (28) und einen damit koaxial ausgerichteten äußeren Schlauch (30) aufweist, welcher zur Bildung eines Ringraums in einem Abstand zum Innenschlauch (28) angeordnet ist und das Rohr weiter eine den Ringraum füllende Wärmeisolierung (32) aufweist.
    130022/033?
  8. 8. Abgassystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Innen- und Außenschiaueh (28, 30) and die Wärmeisolierung (32) flexibel ausgebildet s ind.
  9. 9. Abgassystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeisolierung eine Faserisolierung aufweist, welche gegen Temperaturen im Bereich von 315° C bis 870° C beständig sind.
  10. 10. Abgassystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dLe Faserisolierung feuerbeständige Fasern umfaßt.
  11. 11. Abgassystem nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgassystem in einem Personenkraftfahrzeug, Lieferfahrzeug oder leichtem Lastwagen angeordnet ist.
  12. 12. Abgassystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgassystem in einem Personenkraftwagen angeordnet ist.
  13. 13. Abgassystem naoh Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgassystem in einem Lastkraftwagen angeordnet ist.
  14. 14. Abgassystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgassystem in einem Lieferwagen angeordnet ist.
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