DE4036284A1 - Vorrichtung zum einsatz eines katalysators fuer einen zweitaktmotor - Google Patents

Vorrichtung zum einsatz eines katalysators fuer einen zweitaktmotor

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einsatz eines Katalysators für einen Zweitaktmotor, an dessen Auslaß­ kanal ein mit einer Abgangsleitung ausgestatterer Vorschall­ dämpfer angeschlossen ist, in welchem die Verbrennungsabgase gedämpft und unter Wärmetauschung abgekühlt werden.
Die Luftschadstoffbelastung durch Auspuffabgase von Kraftfahr­ zeugen stellt einen erheblichen Anteil der Umweltbelastung dar. Auspuffabgase aus Viertaktmotoren werden bereits erfolg­ reich durch Katalysatoren von Schadstoffen, wie Schwefeldioxyd oder Stickoxyden, gereinigt. Die Abgasreinigung von Zweitakt­ motoren mittels Katalysatoren stellt jedoch deswegen ein Problem dar, weil die Auspuffabgase in einem Vorschalldämpfer gedämpft und unter Wärmetauschung auf Temperaturen auf 200°C abgekühlt werden. Die Anspringtemperatur der meisten handels­ üblichen Katalysatoren liegt jedoch bei ungefähr 300°C, so daß diese nicht ohne weiteres für die Reinigung von Auspuffabgasen von Zweitaktmotoren eingesetzt werden können. Eine Anordnung des Katalysators zwischen Auslaßkanal des Zylinders und Vor­ schalldämpfer des Zweitaktmotors, wo noch ausreichend hohe Temperaturen des Auspuffabgases vorlägen, ist einerseits aus Platzgründen, insbesondere beim nachträglichen Einbau, schwie­ rig und würde andererseits zu einem Leistungsabfall des Zwei­ taktmotors um 15 bis 20% führen, da ein in dem Vorschalldäm­ pfer aufbauender, ausreichender Gegendruck nicht mehr zur Verfügung steht.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Einsatz eines Katalysators für einen Zweitaktmotor der ein­ gangs genannten Art zu schaffen, mit Hilfe welcher sich die Auspuffabgase des Zweitaktmotors ohne wesentlichen Leistungs­ verlust des Motors zuverlässig reinigen lassen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß der Katalysator in der Abgangsleitung des Vor­ schalldämpfers angeordnet und daß der Vorschalldämpfer von einer Bypass-Leitung zwischen Auslaßkanal und Katalysator überbrückt ist.
Durch die so erreichte Abzweigung eines Teils der heißen Verbrennungsabgase und seine unmittelbare Weiterleitung zu dem Katalysator kann die erforderliche Anspringtemperatur am Katalysator gewährleistet werden. Der Großteil der Abgase strömt jedoch nach wie vor unmittelbar durch den Vorschall­ dämpfer, so daß keine wesentlichen Leistungsverluste des Zweitaktmotors eintreten. Um den erforderlichen Anteil der Verbrennungsabgase aus dem Auslaßkanal des Zweitaktmotors abzuzweigen, ragt bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Bypass-Leitung mit einem Einlaßstutzen in den Auslaßkanal. Dabei kann die Bypass-Leitung in einer von vorn­ herein vorhandene oder eine nachträglich vorgesehene Öffnung in der Wandung des Auslaßkanals eingesetzt und dort mit dem Auslaßkanal verschweißt sein. Dies erlaubt bei wirksamer Ab­ zweigung des erforderlichen Anteils der Verbrennungsabgase sowohl eine einfachere Fertigung bei der Neuherstellung, aber auch eine Nachrüstung sowie eine Reparatur, beispielsweise bei Rostschäden einzelner Teile der Auspuffanlage.
Für die Abzweigung des erforderlichen Verbrennungsabgasanteils in die Bypass-Leitung ist es ferner von Vorteil, wenn die Achse des Einlaßstutzens in seinem Einlaßbereich parallel zur Strömungsrichtung der Verbrennungsabgase verläuft. Hierdurch wird ein zwangsläufiges Strömen des gewünschten Anteiles der Verbrennungsabgase in die Bypass-Leitung gewährleistet.
Dieses Ziel kann dadurch noch weiter unterstützt werden, daß der Einlaßstutzen in seinem Einlaßbereich trichterförmig aufgeweitet ist. Dabei kann durch das Maß der Aufweitung des Einlaßbereiches das Verhältnis der abgezweigten Verbrennungs­ abgase zu den durch den Vorschalldämpfer geleiteten Verbren­ nungsabgase bestimmt und für jeden Anwendungsfall optimal ausgelegt werden.
Um Wärmeverluste der Verbrennungsabgase auf dem Wege durch die Bypass-Leitung möglichst gering zu halten, kann die Bypass-Leitung beispielsweise auf ihrer gesamten freiliegenden Länge von einer Isolierung umhüllt sein. Hierbei eignet sich insbesondere eine keramische Isolierung, wie unter dem Han­ delsnamen Cerablanket erhältliche keramische Fasermatten.
Zusätzlich kann die Isolierung nach einem weiteren Erfindungs­ merkmal mit einem vorzugsweise selbstklebenden Aluminiumband ummantelt sein, um Wärmeverluste noch weiter zu verringern.
Diesem Zweck dient auch eine weitere vorteilhafte Ausgestal­ tung der Erfindung, wonach die Bypass-Leitung auf dem kürzest­ möglichen Weg vom Auslaßkanal zum Katalysator geführt sein sollte.
Für die Praxis hat es sich am zweckmäßigsten erwiesen, wenn die Bypass-Leitung in die Abgangsleitung unmittelbar vor dem Katalysator oder in den Einlaß des Katalysators selbst mündet.
Die Bypass-Leitung besteht vorzugsweise aus Stahl, insbeson­ dere des Typs St 1.4512.
In praktischer Ausführung der Erfindung kann die Bypass-Lei­ tung eingangsseitig, wie bereits erwähnt, in eine Öffnung des Auslaßkanals und auslaßseitig in eine Öffnung der Abgangslei­ tung oder des Einlasses des Katalysators dicht eingeschweißt sein, um Leckagen zu vermeiden.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich darge­ stellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Es zeigen:
Fig. 1 schematisch in Ansicht eine Auspuffanlage eines Zweitaktmotors mit einer die Erfindung aufweisenden Vorrichtung, und
Fig. 2 einen Teilausschnitt II von Fig. 1 in vergrößerter Darstellung.
Der Zweitaktmotor weist einen Zylinder 1 mit Kolben 2 und Einlaßkanal 3 sowie einen für die Verbrennungsabgase bestimm­ ten Auslaßkanal 4 auf, welcher in einen Vorschalldämpfer 5 mündet. In dem Vorschalldämpfer 5 werden Verbrennungsabgase gedämpft und unter Wärmetauschung abgekühlt, wobei bei Bedarf die gewonnene Wärme zur Beheizung des Kraftfahrzeuginnenraumes verwendet werden kann. Die auf etwa 200°C abgekühlten Ver­ brennungsabgase strömen dann über eine Abgangsleitung 14 aus dem Vorschalldämpfer 5. In der Abgangsleitung 14 ist ein Katalysator 9 mit einem Einlaß 8 eingeschaltet. In einer Öffnung 10 des Auslaßkanals 4 ist ein Einlaßstutzen 6 einge­ schweißt, dessen Einlaßbereich 11 zur Aufnahme eines bestimm­ ten Anteils der Verbrennungsabgase trichterförmig aufgeweitet ist. Die Achse A des Einlaßbereichs 11 läuft im wesentlichen in Richtung der Verbrennungsabgase, wie aus Fig. 2 ersicht­ lich. An den Einlaßstutzen 6 ist eine Bypass-Leitung 7 ange­ schweißt, welche auf dem kürzesten Wege zu dem Einlaß 8 des Katalysators 9 geführt und mit dem dortigen Ende in eine Öffnung eingeschweißt ist. Die Bypass-Leitung 7 ist auf ihrer gesamten freiliegenden Länge mit einer Isolierung 12 aus keramischem Material, beispielsweise keramischen Matten der Handelsmarke "Cerablanket" umhüllt. Die Isolierung 12 ihrer­ seits ist mit einer Ummantelung aus einem vorzugsweise selbst­ klebenden Aluminiumband 13 versehen. Durch die Abzweigung eines Anteils der Verbrennungsabgase über die Bypass-Leitung 7 an dem Vorschalldämpfer 5 vorbei wird dieser Anteil der Ver­ brennungsabgase mit erhöhter Temperatur dem Katalysator 9 zugeführt, so daß dort die erforderliche Anspringtemperatur von z. B. 300°C ohne weiteres erreicht werden kann, obgleich der Hauptanteil der Verbrennungsabgase nach wie vor ohne wesentliche Beeinträchtigung der Leistung des Zweitaktmotors durch den Vorschalldämpfer 5 geführt wird.
Bezugszeichenliste:
 1 Zylinder
 2 Kolben
 3 Einlaßkanal
 4 Auslaßkanal
 5 Vorschalldämpfer
 6 Einlaßstutzen
 7 Bypass-Leitung
 8 Einlaß
 9 Katalysator
10 Öffnung
11 Einlaßbereich
12 Isolierung
13 Aluminiumband
14 Abgangsleitung
A Achse

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Einsatz eines Katalysators (9) für einen Zweitaktmotor, an dessen Auslaßkanal (4) ein mit einer Ab­ gangsleitung (14) ausgestatteter Vorschalldämpfer (5) ange­ schlossen ist, in welchem die Verbrennungsabgase gedämpft und unter Wärmetauschung abgekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator (9) in der Abgangsleitung (14) des Vor­ schalldämpfers (5) angeordnet ist und daß der Vorschalldämpfer (5) von einer Bypass-Leitung (7) zwischen Auslaßkanal (4) und Katalysator (9) überbrückt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypass-Leitung (7) mit einen Einlaßstutzen (6) in den Auslaßkanal (4) hineinragt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Achse des Einlaßstutzens (6) in seinem Einlaßbe­ reich (11) parallel zur Strömungsrichtung der Verbrennungsab­ gase verläuft.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßstutzen (6) in seinem Einlaß­ bereich (11) trichterförmig aufgeweitet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypass-Leitung (7) auf ihrer gesamten freiliegenden Länge von einer Isolierung (12), insbesondere einer keramischen Isolierung, umhüllt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung (12) mit einem vorzugsweise selbstklebenden Aluminiumband (13) ummantelt ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypass-Leitung (7) auf dem kürzestmög­ lichen Weg vom Auslaßkanal (4) zum Katalysator (9) geführt ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypass-Leitung (7) in die Abgangslei­ tung (14) unmittelbar vor dem Katalysator (9) oder in den Einlaß (8) des Katalysators (9) selbst mündet.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypass-Leitung (7) aus Stahl, insbe­ sondere vom Typ St 1.4512, besteht.
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