EP0401195A2 - Auspuffanlage, insbesondere für Zweitakt-Brennkraftmaschinen - Google Patents

Auspuffanlage, insbesondere für Zweitakt-Brennkraftmaschinen Download PDF

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EP0401195A2 EP90890138A EP90890138A EP0401195A2 EP 0401195 A2 EP0401195 A2 EP 0401195A2 EP 90890138 A EP90890138 A EP 90890138A EP 90890138 A EP90890138 A EP 90890138A EP 0401195 A2 EP0401195 A2 EP 0401195A2
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    • F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two

Definitions

  • the invention relates to an exhaust system, in particular for two-stroke internal combustion engines, of which at least the part adjoining the internal combustion engine consists of two joined sheet metal shells and contains a catalytic converter.
  • Exhaust systems of this type are distinguished by relatively simple and inexpensive production options. In exhaust systems that contain a catalyst to reduce exhaust emissions, it is difficult to quickly start or ignite the catalyst, e.g. B. at cold start, on the one hand and a corresponding durability with longer full-load operation, because the high temperatures can damage the catalytic converter over a long period of time.
  • the invention has for its object to improve the exhaust system described above so that there is a particularly simple design, without having to accept adverse gas dynamic reactions even if the catalyst is arranged in close proximity to the engine to prevail there to achieve rapid starting or ignition at higher temperatures.
  • the invention achieves the stated object in that the catalyst is designed as a catalytically coated, optionally perforated middle wall running between the sheet metal shells in the flow direction.
  • Such a central wall does not constitute an installation which interferes with the gas dynamic effect, and it can also be easily installed in one operation when the two sheet metal shells forming the exhaust system are joined together.
  • the exclusive use of such a catalyst is readily possible. If higher exhaust gas requirements are imposed on the internal combustion engine, a conventional main catalytic converter will be arranged after the central wall according to the invention, so that the central wall then only serves as a pre-catalytic converter which extends so far towards the cylinder outlet opening that very rapid ignition is ensured.
  • the openings in the middle wall serve to equalize the pressure between the two cross-sectional halves of the exhaust system.
  • the catalyst design according to the invention is particularly suitable for two-stroke internal combustion engines with a manifold designed as a diffuser.
  • the central wall forming the catalyst is held with spaced lugs between the joined, preferably -welded, sheet metal shell shelves in order to maintain different thermal expansion This must be taken into account, since the central wall naturally reaches significantly higher temperatures than the sheet metal shells.
  • the sheet metal shells have an outer insulation which preferably consists of a casing and an intermediate insulating layer and which is welded to the sheet metal shell rims. This reduces heat emission to the outside and provides noise protection.
  • the external insulation can be easily installed in one step in the production of the relevant plant part by connecting the sheet metal shells by means of roller welding with simultaneous installation of the middle wall.
  • a two-stroke internal combustion engine 1 is equipped with an exhaust system, of which the part 2, which is directly connected to the internal combustion engine 1 and is designed as a curved diffuser, consists of two joined sheet metal shells 3. These sheet metal shells 3 each have a rim 4 with which they are welded. A part 5, in which a main catalytic converter 6 is arranged, adjoins part 2 of the exhaust system. Between the two sheet metal shells 3 there is arranged a catalytically coated central wall 7 running in the direction of flow, which serves as a pre-catalyst and is optionally provided with openings 8, which may also have a slot shape.
  • the middle wall 7 is only held between the sheet metal shell rims 4 with spaced-apart projections 9.
  • part 2 of the system can also be provided with external insulation, which consists of a casing 10 and an intermediate insulating layer 11. This external insulation 10, 11 is welded to the sheet metal shell rims 4.
  • the exhaust system according to the invention also offers the possibility of designing spatially curved diffusers, in which case the diffusers are composed of several mutually angularly offset sections and the center wall does not pass through in one plane.

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Abstract

Bei einer insbesondere für Zweitakt-Brennkraftmaschinen (1) bestimmten Auspuffanlage besteht wenigstens der an die Brennkraftmaschine (1) anschließende Teil (2) aus zwei zusammengefügten Blechschalen (3) und enthält einen Katalysator (7). Um eine einfache Herstellungsmöglichkeit zu erreichen, ohne die Gasdynamik zu beeinträchtigen, ist der Katalysator als zwischen den Blechschalen (3) in Strömungsrichtung verlaufende, katalytisch beschichtete Mittelwand (7) ausgebildet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Auspuffanlage, insbesondere für Zweitakt-Brennkraftmaschinen, von der wenigstens der an die Brennkraftmaschine anschließende Teil aus zwei zusammenge­fügten Blechschalen besteht und einen Katalysator enthält.
  • Derartige Auspuffanlagen zeichnen sich durch verhältnis­mäßig einfache und billige Herstellungsmöglichkeit aus. Bei Auspuffanlagen, die zur Verringerung der Abgasemission einen Katalysator enthalten, ist es schwierig, ein rasches Ansprin­gen bzw. Zünden des Katalysators, z. B. beim Kaltstart, einer­seits und eine entsprechende Dauerhaltbarkeit bei längerem Vollastbetrieb zu vereinen, weil durch die hohen Temperaturen der Katalysator über längere Zeit hinweg geschädigt werden kann.
  • Es ist bereits bekannt, dem Hauptkatalysator einen Vorkata­lysator vorzuordnen, wobei der Vorkatalysator möglichst nahe am Zylinder der Brennkraftmaschine vorgesehen sein sollte, um durch die dort herrschenden höheren Temperaturen ein ra­scheres Anspringen zu erzielen, wogegen dann der Hauptkata­lysator in einem gasdynamisch weniger empfindlichen hinteren Bereich der Auspuffanlage eingebaut werden kann. Bei bekann­ten Auspuffanlagen ist nun der Vorkatalysator so ausgebildet, daß er sich im wesentlichen über den ganzen Querschnitt der Auspuffanlage erstreckt. Daraus ergibt sich aber der Nachteil, daß die gasdynamische Wirkung erheblich beeinträchtigt und damit die Maschinenleistung herabgesetzt wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs ge­schilderte Auspuffanlage so zu verbessern, daß sich eine besonders einfache Bauart ergibt, ohne ungünstige gasdyna­mische Rückwirkungen selbst dann in Kauf nehmen zu müssen, wenn der Katalysator in nächster Nähe der Brennkraftmaschine angeordnet wird, um durch dort herrschenden höheren Tempe­raturen ein rasches Anspringen bzw. Zünden zu erzielen.
  • Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß der Katalysator als zwischen den Blechschalen in Strömungsrich­tung verlaufende, katalytisch beschichtete, gegebenenfalls durchbrochene Mittelwand ausgebildet ist.
  • Eine solche Mittelwand stellt keinen die gasdynamische Wir­kung störenden Einbau dar, und sie läßt sich auch beim Zu­sammenfügen der beiden die Auspuffanlage bildenden Blech­schalen ohne weiteres in einem Arbeitsgang einbauen. Bei Motoren mit geringeren Anforderungen an die Abgasreduktion ist die ausschließliche Verwendung eines solchen Katalysa­tors ohne weiteres möglich. Werden an die Brennkraftmaschine höhere Abgasanforderungen gestellt, so wird man der erfin­dungsgemäßen, den Katalysator bildenden Mittelwand einen üblichen Hauptkatalysator nachordnen, so daß die Mittelwand dann nur als Vorkatalysator dient, der so weit zur Zylinder­austrittsöffnung hin reicht, daß eine sehr rasche Zündung gewährleistet ist. Die Durchbrechungen der Mittelwand dienen einem etwaigen Druckausgleich zwischen den beiden Quer­schnittshälften der Auspuffanlage. Die erfindungsgemäße Ka­talysatorausbildung ist insbesondere für Zweitakt-Brenn­kraftmaschinen mit als Diffusor ausgebildetem Krümmer ge­eignet.
  • In weiterer Ausbildung der Erfindung ist die den Katalysator bildende Mittelwand mit abstandsweise angeordneten Ansätzen zwischen den zusammengefügten, vorzugsweise -geschweißten, Blechschalenborden gehalten, um unterschiedliche Wärmedeh­ nungen zu berücksichtigen, da die Mittelwand selbstver­ständlich wesentlich höhere Temperaturen erreicht als die Blechschalen.
  • Besonders zweckmäßig ist es auch, wenn die Blechschalen eine vorzugsweise aus einer Hülle und einer Isolierzwischen­schicht bestehende Außenisolierung aufweisen, die mit den Blechschalenborden verschweißt ist. Dadurch wird die Wärme­abgabe nach außen verringert und ein Lärmschutz erreicht. Die Außenisolierung kann bei der Herstellung des betreffen­den Anlageteiles einfach in einem Arbeitsgang bei der Ver­bindung der Blechschalen durch Rollenschweißung unter gleichzeitigem Einbau der Mittelwand mitangebracht werden.
  • In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen
    • Fig. 1 die erfindungswesentlichen Teile der Auspuffanlage einer Zweitakt-Brennkraftmaschine im Teilschnitt,
    • Fig. 2 im Querschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1,
    • Fig. 3 die eine Hälfte einer einfachen Auspuffanlage ohne Hauptkatalysator in Ansicht und
    • Fig. 4 einen Querschnitt durch die Gesamtanlage nach der Linie IV-IV der Fig. 3.
  • Eine Zweitakt-Brennkraftmaschine 1 ist mit einer Auspuffan­lage ausgestattet, von der der an die Brennkraftmaschine 1 unmittelbar anschließende, als gekrümmter Diffusor ausgebil­dete Teil 2 aus zwei zusammengefügten Blechschalen 3 be­steht. Diese Blechschalen 3 besitzen je einen Randbord 4, mit denen sie verschweißt sind. An den Teil 2 der Auspuff­anlage schließt sich ein Mittelteil 5 an, in dem ein Haupt­katalysator 6 angeordnet ist. Zwischen den beiden Blechscha­len 3 ist eine in Strömungsrichtung verlaufende, katalytisch beschichtete Mittelwand 7 angeordnet, die als Vorkatalysator dient und gegebenenfalls mit Durchbrechungen 8, die auch Schlitzform aufweisen können, versehen ist.
  • Um die verschiedenen Wärmedehnungen der Mittelwand 7 und der beiden Blechschalen 3 auszugleichen, ist die Mittelwand 7 lediglich mit abstandsweise angeordneten Ansätzen 9 zwischen den Blechschalenborden 4 gehalten.
  • Wie in Fig. 2 angedeutet, kann der Teil 2 der Anlage auch eine Außenisolierung erhalten, die aus einer Hülle 10 und einer Isolierzwischenschicht 11 besteht. Diese Außenisolie­rung 10, 11 ist mit den Blechschalenborden 4 verschweißt.
  • Die Fig. 3 und 4 zeigen einen etwa S-förmig gekrümmten Diffusor aus zwei Blechschalen 3′, wobei die den Kataly­sator bildende Mittelwand 7′ durch alle S-Teile durchläuft. Selbstverständlich wäre es aber auch möglich, die Mittel­wand 7′ der S-Form entsprechend zu unterteilen.
  • Die erfindungsgemäße Auspuffanlage gibt auch die Möglich­keit, räumlich gekrümmte Diffusoren auszubilden, in welchem Falle die Diffusoren allerdings aus mehreren gegenseitig winkelversetzten Abschnitten zusammengesetzt sind und auch die Mittelwand nicht in einer Ebene durchläuft.

Claims (4)

1. Auspuffanlage, insbesondere für Zweitakt-Brennkraft­maschinen, von der wenigstens der an die Brennkraftmaschi­ne (1) anschließende Teil aus zwei zusammengefügten Blech­schalen (3; 3′) besteht und einen Katalysator (6) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator als zwischen den Blechschalen (3; 3′) in Strömungsrichtung verlaufende, katalytisch beschichtete, gegebenenfalls durchbrochene Mittelwand (7; 7′) ausgebildet ist.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Katalysator bildende Mittelwand (7) mit abstands­weise angeordneten Ansätzen (9) zwischen den zusammengefüg­ten, vorzugsweise -geschweißten, Blechschalenborden (4) ge­halten ist (Fig. 1 und 2).
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­net, daß die Mittelwand (7) in an sich bekannter Weise als Vorkatalysator einem Hauptkatalysator (6) vorgeordnet ist (Fig. 1).
4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Blechschalen (3) eine vorzugsweise aus einer Hülle (10) und einer Isolierzwischenschicht (11) bestehende Außenisolierung aufweisen, die mit den Blech­schalenborden (4) verschweißt ist.
EP90890138A 1989-06-01 1990-05-08 Auspuffanlage, insbesondere für Zweitakt-Brennkraftmaschinen Expired - Lifetime EP0401195B1 (de)

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