DE4114745A1 - Auspuffsystem mit mehrfach ausgenutzten katalysatormatrizen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Auspuffsystem für einen mit einer Arbeitsfrequenz pulsierend zu betreibenden Verbrennungsmotor mit einer Mehrzahl von Arbeitseinheiten, welches Auspuffsystem eine Mehrzahl von Katalysatormatrizen zur Umsetzung reagibler Agenzien in dem von dem Verbrennungsmotor ausgestoßenen Abgas aufweist.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die katalysierte Umsetzung reagibler Agenzien in den Abgasen aus Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen. Die reagiblen Agenzien in den Abgasen sind dabei in erster Linie Schadstoffe wie z. B. Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Stickoxide; u. U. treten auch Aerosole wie z. B. feinverteilter Ruß auf. Zur Umsetzung solcher Schadstoffe sind in den der Ableitung der Abgase an die Umgebung dienenden Auspuffsystemen sog. Kataly­ satormatrizen, von dem Abgas durchströmbare Trägermatrizen aus Metall oder Keramik mit Beschichtungen aus Katalysatoren, vorgesehen. Auspuffsysteme, also Rohrleitungsanordnungen zur Ableitung der Abgase von den Auslässen der Verbrennungsmotoren an die Umgebung, mit Katalysatoren sind in Ansehung der weltweiten einschlägigen Gesetzgebung mittlerweise Standardkomponenten von Kraftfahrzeugen.

Als Trägermatrizen für Katalysatoren sind sowohl keramische als auch metallische Wabenkörper, neben keramischen Schüttgutsubstraten, bekannt. Unter einem Wabenkörper wird ein Körper verstanden, der eine Vielzahl von engen, von den Abgasen zu durchströmenden Kanälen mit Wandungen aufweist, die mit den als Katalysatoren wirkenden Substanzen (beispielsweise Edelmetallgemischen) zu beschichten sind. Ein solcher Waben­ körper bietet einem ihn durchströmenden Fluid eine Oberfläche von beträchtlicher Größe dar und vermag so zu gewährleisten, daß in diesem Abgas jedwede Schadstoffkomponente irgendwann die mit dem Katalysator beschichtete Wandung erreicht und umgesetzt werden kann. Solche Wabenkörper, insbesondere metallische Wabenkörper aus aus Blechen geschichteten und gewundenen oder verschlungenen Stapeln, sind beschrieben in der EP-02 45 736 E1, der EP 02 45 737 E1, der EP 02 45 738 81, der WO 89/10 470 A1, der WO 89/10 471 A1 und der WO 90/03 220 A1. Auch der Einsatz solcher Wabenkörper als Katalysatormatrizen in Auspuffsystemen von Verbrennungsmotoren ist in diesen Schriften ausführlich erläutert.

Die Einbeziehung einer Katalysatormatrix in ein Auspuffsystem für einen gemäß üblicher Praxis eine Vielzahl von Arbeitseinheiten, insbesondere Zylindern, aufweisenden Verbrennungsmotor erfolgte bislang in der Weise, daß zunächst die Abgase aus den Auslässen der Arbeitseinheiten zusammenge­ führt und in einem an die Zusammenführungsstelle anschließenden Auspuffrohr der Katalysatormatrix zugeleitet wurden. Alternativ zur Zusammenführung der Abgase sämtlicher Auslässe in ein einziges Auspuffrohr ist auch bereits die zumindest teilweise Aufteilung des Abgasstroms auf zwei einander parallel geschaltete Auspuffrohre, gegebenenfalls jedes mit einer eigenen Katalysatormatrix, erwogen worden. Stets aber ist die Katalysatormatrix hinter der in aller Regel notwendigen Zusammenführungsstelle für die Abgase aus zumindest mehreren der vielzähligen Arbeitseinheiten des Verbrennungsmotors angeordnet.

Die Erfindung basiert auf der Aufgabe, ein Auspuffsystem für einen Verbrennungsmotor der erwähnten Art zu schaffen, bei dem die Ausnutzung des Katalysators zur Reinigung des Abgases durch Ausnutzung spezifischer Eigenschaften des Abgases verbessert ist.

Erfindungsgemäß weist ein Auspuffsystem für einen mit einer Arbeitsfrequenz pulsierend zu betreibenden Verbrennungsmotor mit einer Mehrzahl von Arbeitseinheiten, deren jede einen Auslaß zum pulsierenden Ausstoßen eines Abgases hat, welches unter Bildung zumindest zweier pulsierender Abgasströme, die um ein Drittel bis zwei Drittel der Periode der Arbeitsfrequenz gegeneinander phasenverschoben sind, von dem Verbrennungsmotor abführbar ist, folgende Bestandteile auf:

• a) zumindest zwei Auslaßanordnungen mit jeweils zumindest einem Motorauslaßrohr, deren jede zur Abführung eines Abgasstroms mit zumindest einem Auslaß verbindbar ist;
• b) eine Mischkammer zur Vermischung der Abgasströme, in die jede Auslaßanordnung an zumindest einer zugehörigen ersten Mündung einmündet, wo eine von dem Abgasstrom zu durchströmende Katalysatormatrix angeordnet ist;
• c) eine Auspuffanordnung mit zumindest einem Auspuffrohr, das an einer zugehörigen zweiten Mündung in die Mischkammer einmündet, zur Ableitung des Abgases in die Umgebung.

Ein wesentliches Element der Erfindung ist die Ausnutzung der Pulsation des Abgases, die durch die pulsierende Arbeitsweise der Arbeitseinheiten des Verbrennungsmotors bedingt ist. Unter der Arbeitsfrequenz des Verbrennungsmotors ist, insbesondere im Fall eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors, die Drehzahl der Kurbelwelle zu verstehen. Im Falle eines Viertakt-Ver­ brennungsmotors ist dem Abgas eine Pulsfrequenz entsprechend der halben Arbeitsfrequenz aufgeprägt, da für jeweils zwei aufeinander folgende Umdrehungen der Kurbelwelle für einen etwa einer halben Umdrehung entsprechenden Zeitraum, also einem Zeitraum entsprechend der halben Periode der Arbeitsfrequenz, Abgas ausgestoßen wird. Die pulsierende Abgabe des Abgases aus dem Verbrennungsmotor bedingt in einer Abgasleitung, die an einen Auslaß (oder, in noch zu erläuternder Weise, an eine Mehrzahl nicht miteinander wechselwirkender Auslässe) angeschlossen ist, das Auftreten von Druckwellen mit erheblicher Amplitude, wobei jeder einzelne Abgasausstoß eine Druckwelle verursacht, die ihrerseits eine Sogwelle, also eine Zone gegenüber dem Umgebungsdruck verringerten Drucks, nach sich zieht. Gemäß der Erfindung werden sowohl die Druckwellen als auch die Sogwellen ausgenutzt, um das Abgas durch in dem Auspuffsystem angeordnete Katalysatormatrizen zu treiben. Insbesondere ist hierzu das aus den Auslässen des Verbrennungsmotors ausgestoßene Abgas zu zumindest zwei pulsierenden Abgasströmen zusammenzufassen, die bezüglich der Arbeitsfrequenz eine bestimmte Phasenbeziehung zueinander haben und durch zwei Auslaßanordnungen geführt werden, deren jeder an einer Mischkammer zur Vermischung der beiden Abgasströme eine eigene Katalysatormatrix zugeordnet ist. Die Phasenbeziehung der beiden Abgasströme ist erfindungsgemäß so einzustellen, daß sie um ein Drittel bis zwei Drittel der Periode der Arbeitsfrequenz, vorzugsweise um etwa die Hälfte der Periode, gegeneinander phasenverschoben sind. Im Falle eines Zweizylinder-Viertakt-Verbrennungsmotors ist dies z. B. dadurch zu bewerkstelligen, daß die beiden Zylinder so an die Kurbelwelle angeschlossen sind, daß sie gegenphasig laufen. Der Ausstoß von Abgas aus den beiden Zylindern erfolgt dann stets in der Weise, daß die Zylinder während zweier unmittelbar aufeinanderfolgender Zeiträume entsprechend der Dauer der halben Periode der Arbeitsfrequenz Abgas ausstoßen. Gemäß der Erfindung wird die auf die von dem ersten Zylinder bewirkte Druckwelle folgende Sogwelle ausgenutzt, um das unmittelbar im Anschluß ausgestoßene Abgas des zweiten Zylinders durch die diesem zugeordnete Auslaßanordnung zu ziehen, und zwar nicht nur durch die dieser Auslaßanordnung zugeordnete Katalysatormatrix, sondern zumindest teilweise auch durch die der Auslaßanordnung des ersten Zylinders zugeordnete Katalysatormatrix. Das beschriebene Zweizylinder-System kann durch Hinzufügung zumindest eines weiteren Zylinders dahingehend ergänzt werden, daß die auf die Druckwelle in der Auslaßanordnung jedes Zylinders folgende Sogwelle die Druckwelle in der Auslaßanordnung eines anderen Zylinders unterstützt. Selbstverständlich sind beispielsweise in einem Dreizylinder-System, wobei die drei Zylinder jeweils um ein Drittel der Periode der Arbeitsfrequenz gegeneinander phasenverschoben arbeiten, die gegenseitigen Phasenverschie­ bungen der Abgasströme nicht notwendig optimal; für die Zwecke der Erfindung erweist sich jedoch eine Phasenverschiebung, die mit einer Toleranz von etwa einem Drittel der Periode der Arbeitsfrequenz mit der als ideal anzusehenden Gegenphase übereinstimmt, als ausreichend.

Die Erfindung macht besonders vorteilhaften Gebrauch von der mechanischen Robustheit insbesondere der aus zumindest teilweise strukturierten Blechen gebildeten metallischen Wabenkörper, die inzwischen entwickelt worden sind; die Erfindung ermöglicht auch erstmals die Ausnutzung der dynamischen Eigenschaften der Abgasströme aus üblichen Verbrennungsmotoren zum Zwecke ihrer katalytischen Reinigung. Wie bereits erwähnt, können erfindungsgemäß u. U. die Abgase aus mehreren Arbeitseinheiten eines Verbrennungsmotors zur Bildung eines pulsierenden Abgasstroms miteinander kombiniert werden. In einem Viertakt-Verbrennungsmotor liefert eine Arbeitseinheit, wie bereits erwähnt, einen Abgasstrom, der mit der halben Arbeitsfrequenz des Verbrennungsmotors pulsiert. Eine zu dieser Arbeitseinheit gleichphasig laufende Arbeitseinheit kann einen Abgasstrom liefern, der zu dem Abgasstrom der ersten Verbrennungseinheit entweder gleichphasig oder, bezogen auf die halbe Arbeitsfrequenz, gegenphasig ist. Die Druckwellen in solcherart gegenphasigen Abgasströmen beeinflussen einander nicht wesentlich, zeigen also allenfalls geringe Wechselwirkung, da ihr zeitlicher Abstand zu groß ist. Sie können aus diesem Grunde zu einem einzigen Abgasstrom miteinander kombiniert werden. Besonders vorteilhaft ist dieses z. B. im Falle eines üblichen Vierzylinder-Verbrennungsmotors, in dem gemäß üblicher Praxis jeweils zwei Paare von Zylindern gleichphasig laufen und die Phasen der Paare, bezogen auf die Arbeitsfrequenz, einander entgegengesetzt sind. Die Abgase der Paare gleichphasiger Zylinder können vorteilhafterweise jeweils zu einem einzigen Abgasstrom kombiniert werden, wobei die beiden entstandenen Abgasströme die für die Erfindung wesentliche Phasenverschie­ bung, im konkreten Fall im wesentlichen genau die ideale Phasenverschiebung, aufweisen.

Um das erfindungsgemäße Auspuffsystem möglichst platzsparend auszulegen, weist günstigerweise jede Auslaßanordnung nur ein Motorauslaßrohr auf, welches Motorauslaßrohr u. U. um ein Verbindungsstück zum Anschluß an eine Mehrzahl von Auslässen des Verbrennungsmotors erweitert sein kann. Mit dieser Weiterbildung ist insbesondere eine "motornahe" Anordnung der Katalysatormatrizen möglich, was die Ausnutzung eines weiteren Vorteils der inzwischen zur Verfügung stehenden, insbesondere metallischen Katalysatormatrizen erlaubt. Ein im praktischen Betrieb wesentlicher Vorteil eines Auspuffsystems mit in der Nähe des Verbrennungsmotors angeordneten Katalysatormatrizen ist deren rasche Aufwärmung im Anschluß an die Inbetriebnahme des Verbrennungsmotors, da der Wärmeverlust des Abgases auf dem Weg zu den Katalysatormatrizen durch die kurzen Abstände im Auspuffsystem besonders gering ist. Die Produktion von nicht umsetzbaren Schadstoffen in der Inbetriebnahmephase eines Verbrennungsmotors kann auf diese Weise ohne besondere weitergehenden Maßnahmen klein gehalten werden.

Eine günstige Ausgestaltung der Mischkammer zur Zusammen­ führung und Vermischung der Abgasströme vor der Ableitung durch ein Auspuffrohr oder eine Mehrzahl solcher Rohre ist dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer zumindest einen bezüglich einer Achse etwa prismatischen, insbesondere etwa zylindrischen, Rohrabschnitt mit zwei axialen Enden und einem dazwischenliegenden Mittelbereich aufweist, wobei die zweite Mündung zum Anschluß des Auspuffrohres in dem Mittelbereich angeordnet ist und an jedem axialen Ende der Rohrabschnitt mit einer Katalysatormatrix in der Weise ausgefüllt ist, daß die zweite Mündung zwischen den Katalysatormatrizen liegt; jedes axiale Ende ist mit einer Haube verschlossen, in der jeweils eine der Auslaßanordnungen an zumindest einer ersten Mündung einmündet. Eine solche Mischkammer ist sehr kompakt und erfüllt alle an sie zu stellenden Anforderungen; insbesondere können die die Auslaßanordnungen relativ zur Mischkammer abschließenden Katalysatormatrizen relativ dicht nebeneinander angeordnet werden, was zur Gewährleistung der korrekten Phasenbeziehung zwischen den mehreren Abgasströmen von Bedeutung sein kann. Ein Auspuffsystem unter Einbeziehung einer Mischkammer der vorbeschriebenen Art eignet sich insbesondere zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor mit einer geraden Zahl von Arbeitseinheiten, die in zwei Gruppen aufteilbar sind, wobei mit den Abgasen der Arbeitseinheiten jeder Gruppe ein besonderer Abgasstrom gebildet wird und beide Abgasströme die erwünschte Phasenbeziehung untereinander aufweisen.

Eine alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Auspuffsystems zeichnet sich dadurch aus, daß zu jeder Auslaßanordnung die zugehörige Katalysatormatrix in einem metallischen Mantelrohr angeordnet ist, das an einem ersten Ende mit einer Haube verschlossen ist, in der sich die erwähnte zugehörige erste Mündung befindet, und welches Mantelrohr an einem zweiten Ende in die Mischkammer einmündet. Ein solches Auspuffsystem ist insbesondere für Anwendungen geeignet, bei denen jeder einer Vielzahl von Arbeitseinheiten eines Verbrennungsmotors eine eigene Auslaßanordnung mit einer zugehörigen Katalysatormatrix zugeordnet sein soll; dies ist insbesondere der Fall bei Dreizylinder-Verbrennungsmotoren und bei Sechszylinder-Verbrennungsmotoren, insbesondere bei Sechszylinder-Verbrennungsmotoren in Boxeranordnung, die Paare von gleichphasig laufenden Zylindern aufweisen und somit mit drei Auslaßanordnungen zur Führung dreier Abgasströme, die untereinander um ein Drittel bzw. zwei Drittel der Periode der Arbeitsfrequenz gegeneinander phasenverschoben sind, versehen werden müssen.

Wie bereits erwähnt, eignen sich zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Auspuffsystem jedweder Ausgestaltung insbesondere Katalysatormatrizen, die auf der Basis metallischer Wabenkörper gebildet sind.

Zum Einsatz eines Auspuffsystems gemäß der Erfindung kann insbesondere ein Viertakt-Ottomotor, dessen Arbeitseinheiten jeweils zumindest ein Einlaßventil an einem Einlaß zur Zuführung von Brennstoff-Luft-Gemisch sowie zumindest ein Auslaßventil an dem Auslaß zur Abführung des Abgases aufweisen, weitergebildet werden: Die Steuerung der Einlaß- und Auslaßventile, die diese pulsierend mit der halben Arbeitsfrequenz zu verstellen hat, wobei bekanntermaßen an jeder Arbeitseinheit das zumindest eine Einlaßventil unmittelbar im Anschluß an die Öffnung des zumindest einen Auslaßventils zu öffnen ist, dahingehend ausgebildet wird, daß das Auslaßventil noch geöffnet bleibt, während das Einlaßventil bereits öffnet. Mit dieser Maßnahme kann die auf die durch das ausströmende Abgas bewirkte Druckwelle in der Auslaßanordnung folgende Sogwelle durch die Sogwirkung unterstützt werden, die in der Arbeitseinheit bei der Aufnahme frischen Brennstoff-Luft-Gemisches aufgebaut wird; die erwähnte Durchströmung der im Auspuffsystem befindlichen Katalysatormatrizen in zwei Richtungen, und damit die verbesserte Ausnutzung der Katalysatoren, wird damit weiter unterstützt.

Generell bietet die Erfindung eine Möglichkeit zur Ausnutzung des in einer Katalysatormatrix befindlichen Katalysators von beiden möglichen Seiten; die im Rahmen der bislang üblichen Verwendungen stets auftretende einseitige Abnutzung des Katalysators in der Katalysatormatrix kann damit durch eine, wenn auch nicht unbedingt vollständig symmetrische, zweiseitige Ausnutzung des Katalysators, mit der daraus folgenden Verlängerung seiner Gebrauchsdauer, abgelöst werden.

Selbstverständlich bietet die vorliegende Erfindung auch die Möglichkeit, in dem zur Ableitung des Abgases von der Mischkammer dienenden Auspuffrohr eine weitere Katalysator­ matrix anzuordnen, beispielsweise um eine gewisse Redundanz an verfügbarem Katalysator zu erzielen.

Die weitere Erläuterung der Erfindung erfolgt anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele, welche zum Zwecke der Verdeutlichung der Erfindung teilweise nicht maßstäblich, schematisiert und/oder leicht verzerrt sind. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 einen Verbrennungsmotor mit einem schematisiert dargestellten Auspuffsystem gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen teilweise schematisierten Querschnitt durch Teile eines erfindungsgemäßen Auspuffsystems;

Fig. 3 eine Anordnung aus Mischkammer, Wabenkörpern und Auslaßanordnung im Sinne der Erfindung.

Fig. 1 zeigt, schematisiert und von oben gesehen, einen Verbrennungsmotor 1, und zwar einen Vierzylinder-Viertakt-Motor. Der Verbrennungsmotor 1 weist vier Arbeitseinheiten 2, nämlich vier Zylinder, auf, denen jeweils durch einen Einlaß 21 Brennstoff-Luft-Gemisch zuführbar und durch jeweils einen Auslaß 3 Abgas abführbar ist - jeweils über Einlaßventile bzw. Auslaßventile, die, wie zum Betrieb des Verbrennungsmotors 1 gleichermaßen notwendige Zündkerzen und weitere Komponenten, der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind. Jeder Auslaß 3 ist an eine Motorauslaßanordnung angeschlossen und dabei, gegebenenfalls über ein Verbindungsstück 11, mit einem Motorauslaßrohr 4 verbunden, wobei jeweils zwei Auslässen 3 ein Motorauslaßrohr 4 zukommt. An jeweils einem Motorauslaß­ rohr 4 angeschlossen sind die beiden äußeren Arbeitseinheiten 2 bzw. die beiden inneren Arbeitseinheiten 2; dies entspricht der üblichen Praxis, in einem Vierzylinder-Verbrennungsmotor jeweils die beiden äußeren bzw. die beiden inneren Zylinder gleichphasig zu betreiben, wobei die äußeren Zylinder gegenphasig zu den inneren Zylindern laufen. Im Rahmen der erfindungsgemäßen Auspuffanordnung verbinden die Motorauslaßrohre 4 jeweils zwei Auslässe 3 mit der Mischkammer 5, von der zur Ableitung der Abgase aus dem Verbrennungsmotor 1 an die Umgebung ein Auspuffrohr 8 mit einem Schalldämpfer 10 abgeht. Die Mischkammer 5 ist gebildet mit einem bezüglich einer Achse 12 etwa zylindrischen Rohrabschnitt 13 mit einem Mittelbereich 15 und zwei axialen Enden 14, wobei der Mittelbereich 15 die zweite Mündung 9 für das Auspuffrohr 8 aufweist und der Rohrabschnitt 13 an jedem axialen Ende 14 mit einer Katalysatormatrix 7 ausgefüllt ist. Jedes axiale Ende 14 ist verschlossen mit einer Haube 16, in der sich jeweils eine erste Mündung 6 für eines der Motorauslaßrohre 4 befindet. Es ist zu bemerken, darauf hinzuweisen, daß die Darstellung von Motorauslaßrohren 4 und Verbindungsstücken 11 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht in der Weise dargestellt ist, daß sie mit den an ein derartiges Leitungssystem zu stellenden Anforderungen übereinstimmt, nämlich daß die Wege von der Mischkammer 5 zu den Auslässen 3 sämtlich ungefähr gleich lang sind. Diese Anforderung ist allerdings einschlägig bekannt und bei der Realisierung des erfindungsgemäßen Auspuffsystems in angemessener Weise zu berücksichtigen. Diese Berücksichtigung kann z. B. erfolgen durch das Einfügen von Rohrbögen in Verbindungsstücke 11 und/oder Motorauslaßrohre 4. Die Wirkung des erfindungsgemäßen Auspuffsystems bei der Abführung von Abgasen von den Auslässen 3 erfolgt derart, daß eine aus einem ersten Motorauslaßrohr 4 austretende Druckwelle mit einer aus dem zweiten Motorauslaßrohr 4 austretenden Sogwelle zusammenfällt, so daß durch die Sogwelle Abgas aus dem ersten Motorauslaßrohr 4 heraus- und in das zweite Motorauslaßrohr 4 hineingesaugt wird; auf diese Weise sind zur Umsetzung der Schadstoffe in den aus jedem der Motorauslaßrohre 4 austretenden Abgasen beide Katalysatormatrizen 7 wirksam; jede Katalysatormatrix 7 wird in beiden möglichen Richtungen durchströmt und damit von beiden Seiten beansprucht, was zu einer wesentlich vorteilhafteren Abnutzung des auf ihr befindlichen Katalysators führt.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Mischkammer 5, in die vier Motorauslaßrohre 4 mit jeweils einem zugehörigen Wabenkörper 7 einmünden. Jede Katalysatormatrix 7 ist in ein etwa zylindrisches Mantelrohr 17 eingesetzt, das seinerseits in die Wandung der Mischkammer 5 eingelassen ist und mit einem ersten Ende 18 in diese hinein- und mit einem zweiten Ende 19 aus dieser herausragt. Jedes Mantelrohr 17 ist an seinem zweiten Ende 19 mit einer Haube 20 verschlossen, wobei sich in jeder Haube 20 eine erste Mündung 6 für ein Motorauslaßrohr 4 befindet. Weiterhin weist die Mischkammer 5 zwei zweite Mündungen 9 auf, an deren jede sich ein Auspuffrohr B anschließt. Die mit Fig. 2 ausschnittsweise dargestellte erfindungsgemäße Anordnung ist insbesondere verwendbar für einen Verbrennungsmotor mit vier Arbeitseinheiten, beispielsweise den in Fig. 1 schematisiert dargestellten Vierzylinder-Ottomotor, wobei jeder Arbeitseinheit ein Motorauslaßrohr 4 nebst Katalysatormatrix 7 zuzuordnen ist, oder für einen Verbrennungsmotor mit acht Arbeitseinheiten, insbesondere einen Achtzylinder-Ottomotor, wobei jedem Motorauslaßrohr 4 zwei Arbeitseinheiten zukommen. Ein Achtzylinder-Ottomotor besteht üblicherweise aus zwei Einheiten mit vier Zylindern, die nach Art eines V zueinander angeordnet sind; jede Einheit mit vier Zylindern kann an zwei Motorauslaßrohre 4 ähnlich der in Fig. 1 gezeigten Anordnung angeschlossen werden.

Fig. 3 zeigt, stark schematisiert, eine Anordnung mit drei Katalysatormatrizen 7 nebst Hauben 20 und daran anschließenden Motorauslaßrohren 4, wobei die drei Katalysatormatrizen 7 eine Mischkammer 5 mit dreieckigem Querschnitt begrenzen. Eine zweite Mündung 9 für ein Auspuffrohr oder dergleichen ist gleichfalls angedeutet. Die Anordnung gemäß Fig. 3 kann beispielsweise verwendet werden für einen Ottomotor mit drei oder sechs Zylindern, wobei im Falle der sechs Zylinder jeweils zwei Zylinder gleichphasig zueinander betrieben werden (dies ist beispielsweise beim Sechszylinder-Boxermotor der Fall) und solche gleichphasig laufenden Zylinder an jeweils ein Motorauslaßrohr 4 angeschlossen werden. Selbstverständlich müssen in einem solchen Fall die Auslässe der Zylinder nicht erst über Verbindungsstücke miteinander in Verbindung gebracht werden; zur Verbindung jedes Auslasses mit der Mischkammer 5 kann auch jeweils ein besonderes Motorauslaßrohr 4 vorgesehen werden.

Erfindungsgemäß wird ein an einem pulsierend zu betreibenden Verbrennungsmotor mit einer Mehrzahl von Arbeitseinheiten einsetzbares Auspuffsystem angegeben, das die Ausnutzung der durch die Betriebsweise des Verbrennungsmotors in den von diesem abgeführten Abgasströmen bewirkten Druck- und Sogwellen in der Weise ermöglicht, daß jeder Abgasstrom nicht nur durch eine ihm in dem Auspuffsystem zugeordnete Katalysatormatrix, sondern außerdem zumindest teilweise durch zumindest eine einem anderen Abgasstrom zugeordnete Katalysatormatrix gezogen wird. Erfindungsgemäß können die auf den Katalysatormatrizen befindlichen Katalysatoren wesentlich gleichmäßiger abgenutzt werden, als dies im Rahmen der Auspuffsysteme des Standes der Technik möglich war.

Claims (9)

1. Auspuffsystem für einen mit einer Arbeitsfrequenz pulsierend zu betreibenden Verbrennungsmotor (1) mit einer Mehrzahl von Arbeitseinheiten (2), deren jede einen Auslaß (3) zum pulsierenden Ausstoßen eines Abgases hat, welches unter Bildung zumindest zweier pulsierender Abgasströme, die um ein Drittel bis zwei Drittel der Periode der Arbeitsfrequenz gegeneinander phasenverschoben sind, von dem Verbrennungsmotor (1) abführbar sind, mit

• a) zumindest zwei Auslaßanordnungen mit jeweils zumindest einem Motorauslaßrohr (4), deren jede zur Abführung eines Abgasstroms mit zumindest einem Auslaß (3) verbindbar ist;
• b) einer Mischkammer (5) zur Vermischung der Abgasströme, in die jede Auslaßanordnung an zumindest einer zugehörigen ersten Mündung (6) einmündet, wo eine von dem Abgasstrom zu durchströmende Katalysatormatrix (7) angeordnet ist;
• c) einer Auspuffanordnung (8; 10) mit zumindest einem Auspuffrohr (8), das an einer zugehörigen zweiten Mündung (9) in die Mischkammer (5) einmündet, zur Ableitung des Abgases in die Umgebung.

2. Auspuffsystem nach Anspruch 1, bei dem jede Auslaßanordnung nur ein Motorauslaßrohr (4) aufweist.

3. Auspuffsystem nach Anspruch 2, bei dem jedes Motorauslaßrohr (4) ein Verbindungsstück (11) zum Anschluß an eine Mehrzahl von Auslässen (3) aufweist.

4. Auspuffsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem

• a) die Mischkammer (5) zumindest einen bezüglich einer Achse (12) etwa prismatischen, insbesondere etwa zylindrischen Rohrabschnitt (13) mit zwei axialen Enden (14) und einem dazwischenliegenden Mittelbereich (15) aufweist, in dem die zweite Mündung (9) liegt;
• b) an jedem axialen Ende (14) der Rohrabschnitt (13) mit einer Katalysatormatrix (7) ausgefüllt ist, wobei die zweite Mündung (9) zwischen den Katalysatormatrizen (7) liegt;
• c) jedes axiale Ende (14) mit einer Haube (16) verschlossen ist, in der eine Auslaßanordnung an zumindest einer ersten Mündung (6) einmündet.

5. Auspuffsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem zu jeder Auslaßanordnung die zugehörige Katalysatormatrix (7) in einem metallischen Mantelrohr (17) angeordnet ist, das an einem ersten Ende (18) mit einer Haube (20) verschlossen ist, die die zumindest eine zugehörige erste Mündung (6) aufweist, und das an einem zweiten Ende (19) in die Mischkammer (5) mündet.

6. Auspuffsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jede Katalysatormatrix (7) einen metallischen Wabenkörper aufweist.

7. Verwendung eines Auspuffsystems nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Ableitung des Abgases von einem Verbrennungsmotor (1), insbesondere einem Viertakt-Ottomotor, mit einer Vielzahl von Arbeitseinheiten (2), wobei an jedem Auslaß (3) ein besonderer Abgasstrom gebildet wird.

8. Verwendung eines Auspuffsystems nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Ableitung des Abgases von einem Verbrennungsmotor (1), insbesondere einem Viertakt-Ottomotor, mit einer Vielzahl von Arbeitseinheiten (2), die in eine Mehrzahl von Gruppen mit etwa gleichphasig betriebenen Arbeitseinheiten (2) eingeordnet sind, wobei für jede Gruppe ein besonderer Abgasstrom gebildet wird.

9. Verwendung eines Auspuffsystems nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Ableitung des Abgases von einem Verbrennungsmotor (1), insbesondere einem Viertakt-Ottomotor, wobei zumindest eine Gruppe mit zwei pulsierenden Abgasströmen gebildet wird, welche Abgasströme um ein Drittel bis zwei Drittel der Periode der Arbeitsfrequenz, insbesondere um etwa die Hälfte der Periode der Arbeitsfrequenz, gegeneinander phasenverschoben sind.