DE4206839C2 - Mit einem Katalysator ausgerüsteter Schalldämpfer für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

In den letzten Jahren sind zahlreiche mit Katalysator ausge­ rüstete Schalldämpfer entwickelt worden, um die gesetzlichen Motorabgasbedingungen zu erfüllen.

Die GB-PS-1 395 960 beschreibt einen im Abgaskanal eines Kraft­ fahrzeuges einschaltbaren rohrförmigen Katalysator mit einem kappenförmigen Einlaß, der rechtwinklig zur Achse des Katalysa­ tors verläuft. Der Katalysator selbst besteht aus einem rohr­ förmigen Gehäuse mit einem konisch gestalteten Einlaß und einem konisch gestalteten Auslaß. Der Katalysator ist doppelwandig ausgebildet und der Raum zwischen den Wänden ist mit thermischem Isoliermaterial ausgefüllt. Innerhalb des Doppelrohraufbaus be­ findet sich der von den Abgasen durchströmte, eine möglichst große Oberfläche aufweisende Katalysator. Die Wärmeisolations­ schicht soll die Wärmeverluste bis zum nächsten Anlassen des Motors möglichst vermindern, da der Wirkungsgrad des Katalysa­ tors bei hohen Temperaturen wesentlich günstiger ist. Um den Katalysator schnell auf hohe Temperaturen zu bringen, ordnet man diesen möglichst nahe am Motor, getrennt von den Schalldämpfern, an, die weiter stromab in den Abgasstrom eingeschaltet sind.

Bei kleinen Brennkraftmaschinen, insbesondere bei kleinen Zwei­ taktbrennkraftmaschinen steht häufig nicht der Raum zur Verfü­ gung, zusätzlich einen Katalysator einzubauen und es wäre daher erwünscht, vorhandene Schalldämpfer mit einem Katalysator zu kombinieren. Bei derartigen kleinen Brennkraftmaschinen genügt ein Schalldämpfer mit relativ geringen Abmessungen. Ein in einen solchen Schalldämpfer eingebauter Katalysator hätte demgemäß nur eine kleine Berührungsfläche mit dem Abgas, was zu einem schlechten Reinigungseffekt der Abgase führen würde. Ein solcher mit einem Katalysator kombinierter Schalldämpfer würde auch re­ lativ schnell auskühlen und beispielsweise im Leerlauf des Motors nur einen geringen Wirkungsgrad haben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen mit Kata­ lysator ausgerüsteten Schalldämpfer zu schaffen, der unter Ver­ meidung der vorbeschriebenen Nachteile auch für Brennkraftma­ schinen kleiner Abmessungen geeignet ist, einen einfachen Aufbau besitzt und eine wirksame Abgasnachverbrennung bewirkt.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die Vereinigung der im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Durch die thermische Iso­ lationsschicht wird, wie im Falle des Katalysators nach der GB-PS-1 395 960 das Auskühlen des Katalysators verlangsamt. Dadurch, daß die Katalysatorschicht der thermischen Isolations­ schicht unmittelbar anliegt und beide Schichten im Deckel unter­ gebracht sind, der eine Umlenkung der Strömung bewirkt, ergibt sich eine innige Berührung der Abgase mit den Schichten, wobei eine wirksame Nachverbrennung bei gleichzeitiger Schalldämpfung gewährleistet wird.

Die Anordnung einer akustischen Isolationsschicht in einem ab­ nehmbaren Deckel ist zwar durch die DE-3 05 383 A1 bekannt, je­ doch handelt es sich hierbei um einen Schalldämpfer für pneuma­ tische Systeme, bei dem das Problem der Abgasreinigung nicht auftritt.

Durch die poröse Haltevorrichtung wird gewährleistet, daß die Schichten in ihrer ursprünglichen Lage verbleiben und die Abgase sowohl die thermische und akustische Isolationsschicht als auch die Katalysatorschicht über die volle zur Verfügung stehende Fläche treffen.

Es ist zwar durch die GB-21 39 696 A bekannt, bei einem rohr­ förmigen Schalldämpfer die Schallisolationsschichten mittels poröser Haltevorrichtungen abzustützen, jedoch ist hier keine Katalysatorschicht vorhanden und die Schichten befinden sich nicht in einem die Strömungsumlenkung bewirkenden Deckel.

Durch die poröse Haltevorrichtung kann die Katalysatorschicht auf einfache Weise sicher im Deckel festgelegt werden. Die kata­ lytische Reaktion ist optimal, da bei größtmöglicher Berührungs­ fläche eine schnelle Erwärmung der Katalysatorschicht und eine langsame Abkühlung derselben gewährleistet ist. Erforderlichen­ falls kann ein leichter Austausch verbrauchter Schichten be­ wirkt werden, indem der Schalldämpferdeckel vom Schalldämpfer­ körper abgenommen wird.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Diese zeigt in der einzigen Figur in einem Vertikalschnitt einen erfindungsgemäß ausgebildeten, mit einem Katalysator ausgerüsteten Schall­ dämpfer.

Der Schalldämpfer weist einen zylindrischen Schalldämpferkörper 1 mit einem offenen Ende 1A und einem becherförmigen Deckel 2 auf. Der Schalldämpfer­ deckel 2 ist mit seinem offenen Ende 2A lösbar am Schalldämpferkörper 1 befestigt, um das offene Ende 1A des Schalldämpferkörpers 1 abzuschließen. Der Schalldämpfer­ körper 1 und der Schalldämpferdeckel 2 halten eine im wesentlichen tellerförmige Unterteilungswand 3 zwischen ihren beiden offenen Enden 1A und 2A, so daß die Innenseite des Schalldämpfers in einen ersten Abgaskanal 4 und einen zweiten Abgaskanal 5 unterteilt wird. Der zweite Abgaskanal 5 wird innerhalb des Schalldämpferdeckels 2 definiert, während der erste Abgaskanal 4 im wesentlichen innerhalb des Schalldämpferkörpers 1 ausgebildet ist. Der Schalldämpfer­ körper 1 besitzt einen Einlaß 6 und einen Auslaß 7. Der Einlaß 6 wird durch einen zentralen Teil des geschlossenen Endes 1D des Schalldämpferkörpers 1 gebildet, um Abgase von einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine, zuzuführen. Der Auslaß 7 ist in der Umfangswand 1B des Schalldämpferkörpers 1 ausgebildet und gegenüber dem Abgaskanal 4 durch die Unterteilungswand 3 und eine weitere Unterteilungswand 1C getrennt. Der Schalldämpferkörper 1 ist mit einem perforierten Rohr 9 mit einem offenen Ende 9A versehen. Das Rohr 9 ist am geschlossenen Ende 1D des Schalldämpferkörpers 1 montiert, um den Einlaß 6 zu umschließen und in den ersten Abgaskanal 4 einzustehen. Das geschlossene Ende 9B des Rohres 9 liegt innerhalb eines zentalen, nach außen gedrückten Abschnitts (3)A der Unterteilungswand 3. Das Rohr 9 hat zahlreiche Perforationslöcher 8, die die Umfangswand 9C des Rohres durchsetzen, so daß die Abgse vom Einlaß 6 in den ersten Abgaskanal 4 über die Löcher 8 divergierend eingeführt werden. Die Unterteilungswand 3 ist in einem Flanschabschnitt 3B mit einem oberen Durchgangsloch 10 ausgestattet, das den ersten Abgaskanal 4 mit dem zweiten Abgaskanal 5 verbindet. Der Flanschabschnitt 3B der Unterteilungswand 3 ist außerdem mit einem unteren Durchgangsloch 11 versehen, das diametral zu dem oberen Durchgangsloch 10 liegt. Das untere Durchgansloch 11 steht über den zweiten Abgaskanal 5 mit dem Auslaß 7 in Verbindung. Die Abgase, die in das Rohr 9 über den Einlaß 6 eingeführt werden, strömen über die Löcher 8 des Rohres 9 in den ersten Abgaskanal 4. Dann strömen die Abgase über das obere Durchgansloch 10 in den zweiten Abgaskanal 5. Danach strömen die Abgase durch den zweiten Abgaskanal 5 und gelangen über das untere Durchgangsloch 11 nach dem Auslaß 7 und werden dann abgeführt.

Der Schalldämpferdeckel 2 ist auf einer inneren Oberfläche seines Bodenteils 2B mit einer thermischen und akustischen Isolationsschicht 12 versehen, die in gleicher Richtung wie der Abschnitt 3A der Unterteilungswand 3 eingedrückt ist. Die thermische und akustische Isolationsschicht 12 besteht beispielsweise aus Keramikwolle. Eine Katalysatorschicht 13 aus einem Katalysator, beispielsweise einem Katalysatorgewebe, liegt über der thermischen und akustischen Isolationsschicht 12, um die thermische Isolationsschicht 12 zwischen der Katalysatorschicht und dem Boden 12B des Schalldämpferdeckels 2 als Schichtenkörper einzuschließen. Eine Haltevorrichtung 14, beispielsweise eine perforierte Metallplatte oder ein Drahtnetz, liegt über der Katalysatorschicht 13. Die Haltevorrichtung 14 ist am Umfangsrand 14A mit der inneren Oberfläche der Umfangswand 2C des Schalldämpferdeckels 2 beispielsweise durch Punktschweißung verbunden, so daß thermische und akustische Isolierschicht 12 und Katalysator­ schicht 13 gegen die innere Oberfläche des Bodens 2B des Schalldämpferdeckels 2 gehalten werden.

Aufgrund dieser Konstruktion strömen die Abgase im Abgaskanal 5 längs der breiten inneren Oberfläche der porösen Haltevorrichtung 14. Auf diese Weise treten die Abgase in die Katalysatorschicht 13 ein, wo die Abgase eine katalytische Reaktion mit der Katalysatorschicht 13 durchführen, so daß die Abgase vollständig verbrannt und dann über den Auslaß 7 ausgestoßen werden. Die thermische und akustische Isolationsschicht 12, die die äußere Oberfläche der Katalysatorschicht 13 abdeckt, ergibt die folgenden vorteilhaften Wirkungen:

Die thermische und akustische Isolationsschicht 12 verhindert, daß die Katalysatorschicht 13 irgendeinen schädlichen thermischen Einfluß auf den aus synthetischem Kunstharzmaterial bestehenden Aufbau, beispielsweise einen Zylinderdeckel, ausübt; laute Geräusche vom Schalldämpfer werden wirksam abgeschwächt; die katalytische Reaktion wird wirksam aufrechterhalten, selbst wenn die Abgase eine relativ niedrige Temperatur aufweisen, wie dies im Leerlauf des Motors der Fall ist; eine Reinigung und eine Auswechslung der thermischen und akustischen Isolations­ schicht 12 und der Katalysatorschicht 13 werden dadurch möglich, daß der Schalldämpferdeckel 2 vom Schalldämpfer­ körper 1 abgenommen wird.

Das Rohr 9 hat eine solche Länge, daß es in den Schalldämpferdeckel 2 hinein dort vorsteht, wo die Unterteilungswand 3 nach dem Schalldämpferdeckel 2 hin eingedrückt ist, so daß die Unterteilungswand 3 mit dem Rohr 9 nicht in Berührung steht. Hierdurch wird der zweite Abgaskanal 5 ziemlich lang, und daher wird die Reaktionsfläche der Katalysatorschicht 13 vergrößert und die Schalldämpfungswirkung wird verbessert.

Die innere Oberfläche des Schalldämpferdeckels 2 kann mit Unregelmäßigkeiten versehen sein, und die thermische und akustische Isolationsschicht 12, die Katalysatorschicht 13 und der poröse Haltekörper 14 können am Schalldämpferdeckel 2 so angeordnet werden, daß sie der irregulären inneren Oberfläche des Schalldämpferdeckels 2 folgen. Hierdurch wird der Schalldämpfer weiter sowohl im Hinblick auf seine katalytische Wirkung als auch im Hinblick auf eine dauerhafte Halterung der Teile 12, 13 und 14 verbessert.

Claims (4)

1. Mit einem Katalysator ausgerüsteter Schalldämpfer für eine Brennkraftmaschine mit den folgenden Merkmalen:

• - ein Schalldämpferkörper (1) mit einem offenen Ende (1A);
• - ein Schalldämpferdeckel (2), der lösbar am Schalldämpfer­ körper (1) befestigt ist;
• - eine thermische und akustische Isolationsschicht (12), die an der inneren Oberfläche des Schalldämpferdeckels an­ liegt;
• - eine Katalysatorschicht (13), die der inneren Oberfläche der thermischen und akustischen Isolationsschicht (12) anliegt;
• - eine poröse Haltevorrichtung (14), die sowohl die thermi­ sche und akustische Isolierschicht (12) als auch die Katalysatorschicht (13) gegen den Schalldämpferdeckel (2) drückt, wobei die poröse Haltevorrichtung (14) eine inne­ re, von den Abgasen bestrichene Oberfläche aufweist.

2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Unterteilungswand (3) zwischen Schalldämpferkörper (1) und Schalldämpferdeckel (2) den Schall­ dämpfer in einen ersten Abgaskanal (4) und einen zweiten Abgas­ kanal (5) unterteilt.

3. Schalldämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalldämpferdeckel (2) nach außen mit einer Vertiefung versehen ist und die Unterteilungs­ wand (3) einen nach außen gedrückten Abschnitt (3A) aufweist, der in den Schalldämpferdeckel (2) weist, wobei dieser Ab­ schnitt und die innere Oberfläche der porösen Haltevorrichtung den gekrümmten zweiten Abgaskanal (5) definieren.

4. Schalldämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalldämpferkörper (1) ein perforiertes Rohr (9) aufweist, um den in den Schalldämpfer­ körper eintretenden Abgasstrom gleichförmig in den ersten Ab­ gaskanal (4) divergierend eintreten zu lassen, wobei das per­ forierte Rohr einen geschlossenen Endabschnitt (9B) aufweist, der benachbart zu dem nach außen gedrückten Abschnitt der Un­ terteilungswand liegt.