DE4017267A1 - Vorrichtung zur reinigung von abgasen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen kleiner Verbrennungsmotoren, z. B. Kettensägenmoto­ ren.

Es ist bekannt, bei kleinen Motoren mit begrenztem Raum Katalysator und Schalldämpfer in einem Bauteil unterzubrin­ gen. Auf diese Weise nehmen die Größe oder das Gewicht des Motors keine nennenswerten Ausmaße an. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die hohe Temperatur bei katalytischer Reinigung in einer kleinen Maschine, die vom Benutzer während des Betriebs getragen wird, Probleme aufwirft.

Einerseits ist die Wandung des Schalldämpfers sehr heiß, und andererseits sind die vom Reiniger kommenden Abgase sehr heiß. Die Temperatur der Abgase vom Motor liegt während des Betriebs bei etwa 600°C, und der Katalysator erhöht die Temperatur zusätzlich um etwa 400°C, was bedeutet, daß die Abgastemperatur nach der Reinigung bei etwa 1000°C liegt. Zur Vermeidung von Bränden oder Entzündung muß die Abgastem­ peratur vor ihrem Auslaß aus der Baueinheit gekühlt werden, und das Kühlen muß in mehreren Stufen stattfinden. Darüber hinaus werden die Lebensdauer und die Funktionstüchtigkeit des Katalysators durch zu hohe Temperaturen negativ beein­ flußt. Temperaturen über 850°C sollten so weit wie möglich vermieden werden. Auch sollte die Baueinheit Eigenschaften dergestalt aufweisen, daß die gestaute Wärme nach Abstellen des Motors weitergeleitet wird (vom Motor weg), wo die umge­ bende Luft durch Eigenzirkulation auf wirksame Weise zur Küh­ lung des Motors beitragen kann und ihn auf diese Weise davor schützen kann, die zusätzliche sogenannte Nachwärme zu ent­ wickeln. Dies wurde durch die Erfindung gelöst mit einer ge­ schweißten, auswechselbaren Baueinheit im Schalldämpfer, be­ stehend aus einem Katalysator, einem Gehäuse, einem Deckel und einem Kühler auf dem Deckel. Zudem ist ein Auslaß aus der Baueinheit so angeordnet, daß Gebläseluft von der Mo­ torkühlung mit den Abgasen vermischt wird. Eine Vorrichtung gemäß dieses Gedankens hat die in den Merkmalen von Anspruch 1 festgehaltenen Eigenschaften.

Eine Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt des Schalldämpfers mit ei­ nem Katalysator, angeschlossen an einen Motor, dar­ stellt, und

Fig. 2 einen waagrechten Schnitt des Schalldämpfers mit ei­ nem Katalysator zeigt.

In der in der Zeichnung dargestellten Ausführung wird der Zy­ linder eines 2-Takt-Motors 10 mit einem Abgaskanal 11 ge­ zeigt, der zu einem kombinierten Schalldämpfer/Katalysator 12 führt. Jener besitzt eine Öffnung 13 zwischen einem Paar Schrauben 14, die ihn gegen den Zylinder halten. Eine Trenn­ wand 15 teilt das Innere des Schalldämpfers in zwei Kammern 16, 17, die durch eine Bohrung 18 in der Wand miteinander verbunden sind und von einem Paar Stahlblechgehäusen 19, 20 eingeschlossen sind, die zu einer Einheit verbunden sind. Die ebene Wand 21 des Stahlblechgehäuses 19 hat eine zu der Boh­ rung 18 in der Trennwand 15 konzentrische Öffnung 22. Durch diese Bohrung ist es möglich, die Schrauben 14 mittels eines Schraubwerkzeugs zu erreichen und auf diese Weise das Bauteil an dem Zylinder zu befestigen. Durch die Kammer 17 führt ein Ablaßrohr 23 durch die Trennwand 15 hindurch in einem Bogen aus dem Stahlblechgehäuse 20 nach außen.

Die ebene Wand 21 mit der Öffnung 22 ist von einem Deckel 24 abgedeckt, der mittels Schrauben fest an der Wand angebracht ist. An der Innenseite des Deckels ist ein Stahlblechzylinder 25 befestigt und durch die Öffnung 22 und die Bohrung 18 ge­ führt. Das Ende des Zylinders ist von einer gewölbten Platte 26 bedeckt, die durchgehende Bohrungen 27 aufweist. Eine Öff­ nung in der Zylinderwand mündet in eine Sammelkammer 28 und das Ablaßrohr 23. Auf diese Weise ist für die Abgase entspre­ chend den Pfeilen in Fig. 1 ein Weg von Kanal 11 durch die Öffnung 13, die Bohrungen 27, die Kammer 28 und das Rohr 23 nach außen offen.

Ein Katalyseelement 29 ist in dem Stahlblechzylinder 25 eingeschlossen und bedeckt dessen gesamten Querschnitt, so daß die Gase das Element durchqueren müssen. Die Bohrungen in der Platte 26 haben die Funktion, den Gasstrom über den ge­ samten Querschnitt des Elements zu verteilen, so daß dieses in allen seinen Bereichen an diesem Vorgang teil hat. Dadurch ergibt sich eine homogene Temperatur in dem Element sowie die bestmögliche Behandlung der Abgase. Die Platte 26 ist zum Mo­ tor hin konvex und gibt dadurch gegenüber diesem eine divergierende Strahlung ab, so daß nach Ausschalten des Mo­ tors die Wärmeabgabe von dem Element an den Motor geringer ist.

Der Deckel 24 ist stark aufgeheizt und wurde aus diesem Grund mit einem kühlenden Paket von Platten 30, 31 versehen, die ebenfalls an den Schrauben angebracht sind. Die Platten die­ nen auch als Berührungsschutzschild vor dem sehr heißen Dek­ kel 24.

Das Katalyseelement mit dem Deckel und dem Kühlpaket ist leicht auszuwechseln, da es eine Steckeinheit mit einfacher Befestigung am Schalldämpfergehäuse ist. Eine solche Ein­ steck-Einheit kann in die bereits existierenden Schalldämpfer eingebaut werden, die Stahlgehäuse besitzen, die den hier be­ schriebenen ähnlich sind. Ein weiterer Vorteil des Einsteck- Systems besteht in der Möglichkeit, den Schalldämpfer ausein­ anderzunehmen, zu reinigen und ausgebrannte Teile zu erset­ zen.

In Fig. 2 wird die Möglichkeit gezeigt, die Abgase durch den Auslaß mit Kühlluft vom Kühlungssystem des Motors zu mi­ schen. Außerhalb des Auslasses wurde eine Führungsplatte 32 quer im Abgasstrom und längs des Kühlluftstroms angebracht. Im Bereich nach der Führungsplatte bilden sich im Kühlluft­ strom Verwirbelungen, wobei Luft und Abgase gemischt werden. Das Gemisch wird mittels einer Winkelplatte 33 aus dem Be­ reich abgeleitet, woraufhin die Temperatur in dem Gemisch auf einen akzeptablen Stand absinkt. Die mit den Abgasen ver­ mischte Kühlluft könnte in bestimmten Anwendungen einer Fil­ terung unterzogen werden, wodurch sich die Entzündungsgefahr des heißen Abgasstroms reduziert.

Der so beschriebene Katalysatorreiniger hat die Eigenschaft, den Kohlenwasserstoff- und den Stickstoffmonoxidgehalt der Abgase zu senken. Ein großer Teil des Kohlenmonoxidgehalts bleibt bei dieser Art der Reinigung erhalten. Die beschrie­ bene Vorrichtung kann jedoch mittels einer Zwei-Stufen-Abgas­ behandlung verbessert werden, wobei ein zusätzlicher Kataly­ sator vorgesehen ist, indem zusätzliche Luft zugeführt wird, die das CO verbrennt, das in der ersten Stufe aufgrund feh­ lender Luft nicht verbrannt wurde. Derartige Zusatzvorrich­ tungen sind natürlich in Hinblick auf die hier beschriebene Vorrichtung interessant.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen eines Verbrennungsmotors in Kombination mit dem Abgas-Schall­ dämpfer des Motors, der ein Katalysatorelement (29) be­ inhaltet, welches an einer Trennwand (15) des Schall­ dämpfers zwischen dessen zwei Kammern (16, 17) angeord­ net ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Katalysator­ element zur Führung und Verteilung der Abgase mit den umgebenden Platten (24, 25, 26) eine in dem Schalldämp­ fer angeordnete Kassette bildet, wobei der Schalldämp­ fer mit Öffnungen (18, 22) versehen ist und eine an­ grenzende Fläche (21) aufweist, um eine feste Verbin­ dung zu der Kassette zu schaffen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Kassette einen Deckel (24) bildet, der über einer Öffnung (22) in der Wand (21) des Schall­ dämpfers sitzt, die vom Motor abgewandt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Kühlungspaket außerhalb des Deckels befin­ det, z. B. parallel zum Deckel angeordnete Kühlplatten (30, 31).

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite des Deckels ein Befestigungsteil für ein Ende eines Stahlblechzylinders (25) darstellt, der mit seinem freien Ende in eine Öffnung (18) in der ge­ nannten Trennwand (15) ragt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Zylinders von einer Strahlungs­ schutz- und Verteilungsplatte (26) überdeckt ist, die mit durchgehenden Bohrungen (27) versehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Katalysatorelement (29) in dem Stahlblechzylin­ der eingeschlossen ist, der eine Öffnung und eine Sam­ melkammer (28) gegenüber einem Ablaßrohr (23) zwischen dem Element und dem Deckel besitzt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablaßrohr durch eine der genannten Kammern (17), quer durch die Trennwand (15) hindurch und durch die Wand der anderen Kammer (16) nach außen verläuft.