DE4236893A1 - Exhaust gas system for internal combustion engines - has exhaust pipes leading from cylinder head exhaust duct and catalytic converter arrangement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Üblicherweise enthalten katalytische Abgasreinigungseinrichtungen für Brennkraftmaschinen, insbesondere Antriebsmaschinen für Kraft­ fahrzeuge, einen gewickelten, zur Gewinnung von Abgasströmungswegen in Längsrichtung mit Sicken oder ähnlichen Profilierungen ver­ sehenen Trägerkörper. Derartige Abgasreinigungseinrichtungen sind aber nur zum Einsatz in geradlinig verlaufenden Abgasrohren geeignet.

Aus der EP 04 01 195 A2 und der EP 04 31 405 A1, F01N 3/28, sind auch bereits Einrichtungen zur katalytischen Abgasreinigung be­ kannt, die in gekrümmten Bereichen des Abgasrohres untergebracht sind. Im erstgenannten Fall enthält die Abgasreinigungseinrichtung eine zwischen den beiden Blechschalen eines geteilten Abgasrohres längs verlaufende, katalytisch beschichtete Mittelwand, während die zweitgenannte Schrift eine Abgasreinigungseinrichtung mit einem in Abstand zum umgebenden Abgasrohr verlaufenden, katalytisch be­ schichteten Innenrohr aufweist. Beiden Lösungen ist der Nachteil gemeinsam, daß, sofern sich diese Abgasreinigungseinrichtungen nicht über eine große Rohrlänge erstrecken, zur Berührung mit dem zu reinigenden Abgasstrom nur eine relativ kleine Oberfläche zur Verfügung steht. Daher sind diese bekannten Einrichtungen - worauf in den Schriften auch hingewiesen wird - primär zur Gewinnung eines Startkatalysators geeignet, dem eine als Hauptkatalysator dienende weitere katalytische Abgasreinigungseinrichtung nachgeschaltet ist, die ihrerseits in üblicher Weise ausgebildet ist.

Zum Stande der Technik (DE-PS 35 36 309 und DE-GM 84 38 260, B01J 35/04) gehören auch katalytische Abgasreinigungseinrichtungen mit aufeinander geschichteten plattenförmigen Teilen als Trägern, die zur Bildung von Abgasströmungskanälen mit in Längsrichtung des in diesen Fällen geradlinigen Abgasrohres verlaufenden Profilierungen versehen sind; ggf. sind zwischen diesen profilierten Platten ebene Stützbleche vorgesehen. Dieses Konstruktionsprinzip gestattet die Herstellung von katalytischen Abgasreinigungseinrichtungen mit be­ liebigem Querschnitt. Die Offenbarung beschränkt sich jedoch auf Ausbildung und Einsatz dieser geschichteten Reinigungseinrichtungen in geradlinig verlaufenden Abgasrohren.

Aus mehreren Gründen ist man nun häufig daran interessiert, kataly­ tische Abgasreinigungseinrichtungen in gekrümmten Abgasrohrberei­ chen unterzubringen. Zum einen liegen bei gedrängter Bauweise der Abgasanlage nicht immer an geeigneten Stellen hinreichend lange geradlinig verlaufende Abgasrohrbereiche vor, und zum anderen sind die Abgasrohre in unmittelbarer Nähe des heißen Maschinenblocks, d. h. dort, wo ein katalytischer Abgaskonverter relativ schnell auf seine Betriebstemperatur kommt, häufig gekrümmt, so daß die Unter­ bringung der Abgasreinigungseinrichtungen in gekrümmten Abgasrohr­ bereichen vorteilhaft ist.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine gattungsge­ mäße Abgasanlage zu schaffen, die in zumindest einem gekrümmten Rohrbereich eine leicht herstellbare katalytische Abgasreinigungs­ einrichtung hoher Wirksamkeit enthält.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.

Infolge Verwendung von geschichteten Platten zur Gewinnung der Trägermatrix der katalytischen Abgasreinigungseinrichtung, die zur Bildung gekrümmter Strömungskanäle (in weitgehender Übereinstimmung mit der Krümmung des gekrümmten Abgasrohrbereichs) eingerichtet sind, ergibt sich eine kompakte Abgasreinigungseinrichtung mit großer aktiver Oberfläche. Infolge ihrer Anordnung in einem ge­ krümmten Abgasrohrbereich erfordert sie dennoch keine zusätzliche Rohrlänge und kann in unmittelbarer Nähe des heißen Maschinenblocks untergebracht werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. In dieser zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Abgasrohr einer Brenn­ kraftmaschine üblichen Aufbaus,

Fig. 2 die in Fig. 1 bei II-II angegebene Schnittan­ sicht,

Fig. 3 vergrößert einen Schnitt entsprechend Fig. 1 durch die Abgasreinigungseinrichtung und

Fig. 4 perspektivisch eine der Platten der Abgasreini­ gungseinrichtung.

Von der einen bekannten Aufbau besitzenden Brennkraftmaschine ist in Fig. 1 lediglich bei 1 der Zylinderkopf mit dem Abgaskanal 2 angedeutet. An ihn ist in üblicher Weise das Abgasrohr 3 ange­ flanscht, das den gekrümmten Bereich 4 besitzt. Dieser gekrümmte Rohrbereich 4 besteht, wie aus Fig. 2 ersichtlich, infolge Längs­ teilung aus den beiden Halbschalen 5 und 6, die an Flanschen 7 und 8 beispielsweise durch Schweißen verbunden sind.

In dem angenommenen Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß jedem Brennraum zwei Abgasrohre zugeordnet sind, nämlich das etwas länge­ re Abgasrohr 3, das nur in einem unteren Drehzahlbereich der Ma­ schine wirksam ist, und das demgegenüber kürzere Abgasrohr 9, das nur in einem oberen Drehzahlbereich durch einen Schaltvorgang akti­ viert wird.

Der gekrümmte Rohrbereich 4 des ersterwähnten Abgasrohres 3 nimmt die allgemein mit 10 bezeichnete katalytische Abgasreinigungsein­ richtung auf, die, wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich, aus in Querrichtung unter Zwischenfügung von flachen Stützblechen 11 ge­ schichteten, in Richtung der Abgasströmung und damit parallel zur Krümmungsebene des gekrümmten Rohrbereichs 4 verlaufenden profi­ lierten Blechplatten 12 als Trägern für katalytisches Material be­ steht. Diese Blechplatten 12 sind mit entsprechend der Krümmung des gekrümmten Rohrbereichs 4 verlaufenden gekrümmten Wellen oder Sicken 13 versehen, deren Breiten und Abstände, wie die Fig. 1 und 4 zeigen, mit zunehmendem Abstand vom Krümmungsmittelpunkt ebenfalls zunehmen. Sie bewirken damit eine über den Querschnitt besonders gleichmäßige Verteilung der Abgase und damit eine strö­ mungswiderstandsarme Umlenkung des Abgasstromes. Bei kreisförmiger Krümmung des gekrümmten Abgasrohrbereichs 4 können die profilierten Platten 12 gemäß Fig. 4 in einfacher Weise aus einer kreisschei­ benförmigen Platine durch Unterteilung in drei in diesem Falle winkelgleiche Segmente 14, 15 und 16 gewonnen werden.

Der Einbau der Reinigungseinrichtung 10 ist in dem dargestellten Fall der Längsunterteilung zumindest des gekrümmten Abgasrohrbe­ reichs 4 besonders einfach. Dabei kann in an sich bekannter Weise zwischen der eigentlichen Reinigungseinrichtung 10 einerseits und dem gekrümmten Rohrbereich 4 andererseits ein Polster 17 oder der­ gleichen vorgesehen sein, das vor dem Einlegen der Reinigungsein­ richtung 10 zum Zusammenhalten der geschichteten Platten 12 dienen kann.

Wie auch die Zeichnung erkennen läßt, kann so eine besonders nahe Anordnung der Abgasreinigungseinrichtung an dem jeweiligen Brenn­ raum und damit ein schnelles Wirksamwerden der katalytischen Masse nach einem Kaltstart der Maschine erzielt werden. Infolge ihres Aufbaus besitzt die Reinigungseinrichtung ferner eine große aktive Oberfläche.

Claims (4)

1. Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem einen gekrümmten Bereich enthaltenden Abgasrohr und einer in dem gekrümmten Rohrbereich angeordneten Einrichtung zur kataly­ tischen Abgasreinigung, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrich­ tung (10) parallel zur Krümmungsebene des gekrümmten Rohrbe­ reichs (4) verlaufend geschichtete Platten (12) enthält, die zur Bildung von gekrümmten Strömungskanälen profiliert (13) sind.

2. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierungen geprägte Sicken (13) enthalten, deren Verlauf der Krümmung des gekrümmten Rohrbereichs (4) folgt.

3. Abgasanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Sicken­ breite und/oder -abstand mit zunehmendem Abstand vom Krümmungs­ mittelpunkt des gekrümmten Rohrbereichs (4) zunehmen.

4. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen in zwei Schalen (5, 6) längsgeteilten gekrümmten Rohrbereich (4).