EP1543226A1 - Gasführende leitung, insbesondere für eine brennkraftmaschine - Google Patents

Gasführende leitung, insbesondere für eine brennkraftmaschine

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EP1543226A1
EP1543226A1 EP03798886A EP03798886A EP1543226A1 EP 1543226 A1 EP1543226 A1 EP 1543226A1 EP 03798886 A EP03798886 A EP 03798886A EP 03798886 A EP03798886 A EP 03798886A EP 1543226 A1 EP1543226 A1 EP 1543226A1
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EP
European Patent Office
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line section
sintered
combustion engine
internal combustion
exhaust gas
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03798886A
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English (en)
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Eberhard Holder
Christoph Koehlen
Martin Matt
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Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • Gas-carrying line in particular for an internal combustion engine
  • the invention relates to a gas-carrying line with the features of the preamble of claim 1 and an internal combustion engine with the features of the preamble of claim 11.
  • the German patent specification DE 100 48 286 describes a gas-carrying line section which is designed in particular as an exhaust manifold for an internal combustion engine.
  • the exhaust manifold is coated on its inner wall with an adsorbent material, for example based on zeolite. This material can adsorb hydrocarbons (HC), whereby at least a part of the HC contained in the exhaust gas can be removed from the exhaust gas when the internal combustion engine is cold started.
  • the coating does not perform any other functions.
  • the coated line section is formed by the exhaust manifold and a line section located upstream of a catalytic converter.
  • exhaust manifolds are often exposed to high and rapidly changing temperatures. This places very high demands on a coating applied directly to the inner wall, in particular to prevent the coating from flaking off.
  • the object of the invention is to provide a gas-carrying line with improved adsorptive and mechanical properties. It is a further object of the invention to provide an internal combustion engine with low pollutant emissions.
  • the line section according to the invention is distinguished by the fact that it has a porous insert which at least partially bears against its inner wall and forms a hollow body through which it can flow freely.
  • the insert can be made in one or more parts, preferably covering the inner wall of the line section completely or at least predominantly.
  • the insert is preferably designed as a dimensionally stable porous insert body.
  • a porous metal foam body or ceramic foam body is advantageous.
  • the base material can additionally be closed-pore. Since such foam bodies have a low density, the insert hardly contributes to the mass of a line section made of metal.
  • the insert can also be designed as a mat, which is pressed onto the inner wall of the line section with the aid of a support grid.
  • This mat can be formed from a woven or knitted fabric.
  • the hollow body formed by the insert preferably leaves the predominant part of the cross section of the line section free, so that the gas passage is not hindered.
  • Such an insert provides the line section with an absorbing and / or adsorbing effect with regard to easily condensable gas components.
  • HC components can be adsorbed in the exhaust gas until a downstream catalyst has reached its effectiveness. Furthermore, water vapor, which may have already condensed into fog, can be retained for a while.
  • a sensor attached downstream of the line section according to the invention can be heated immediately without being endangered by so-called water hammer.
  • Another advantage of such an insert is a sound-absorbing effect, so that sound vibrations of the gas flowing through the line section do not penetrate to the outside.
  • the insert is formed from a high-temperature-resistant sintered molded body.
  • High temperature resistant is to be understood here to mean a temperature resistance of up to approximately 800 ° C. or above.
  • This embodiment is particularly suitable for an exhaust manifold of an internal combustion engine since it is exposed to high temperatures.
  • the sintered molded body is preferably designed as a two-part shell body. The parts of the sintered molded body can thus be " inserted into the halves of an exhaust manifold consisting of two half-shells and, if necessary, glued in, for example, using a ceramic adhesive. After the half-shells have been joined and the joint seam has been closed, an exhaust manifold with a high sound-insulating effect is obtained.
  • the shaped sintered body is predominantly formed from fibrous sintered material particles.
  • the fibers can, for example, be incorporated into a metal grid, whereby the sintered molded body is dimensionally stable with little force, but can be deformed with greater force and adapted to the inner contour of the line section.
  • the fibrous nature of the base material gives the sintered molded body a porous structure with a high surface area. This results in a high adsorption capacity and a high soundproofing effect of the line section.
  • the sintered shaped body is predominantly formed from sintered material particles with an approximately spherical shape.
  • a sintered body with good dimensional stability and a large number of Open pores are obtained because the balls of the sintered material, which are preferably only slightly deformed during the sintering process, form a large number of interconnected cavities in the sintered state.
  • the base material from which the sintered material particles are formed is itself porous.
  • the base material can be metallic or ceramic in nature.
  • the spherical shape of the base material gives a shaped sintered body which is both closed-pore and open-pore.
  • the porosity is then preferably bimodal, ie there are two maxima of the pore radius distribution. This gives a good adsorption effect for a wide range of hydrocarbons.
  • the shaped sintered body is predominantly formed from hollow spherical sintered material particles.
  • a sintered molded body with a particularly low density and additionally heat-insulating properties is obtained by this embodiment.
  • the sintered material particles have an outside diameter in the range from 0.1 mm to 10 mm, in particular in the range from 0.5 mm to 2 mm.
  • a sintered molded body made from such sintered material balls has a high dimensional stability and a high sound-absorbing and adsorbing effect.
  • the sintered material particles have a wall thickness in the range from 1% to 20%, in particular in the range from 2% to 5%, of the outside diameter.
  • a comparatively low density of the sintered shaped body is thus achieved, while the other advantages are retained.
  • a density of about 0.5 g / cm 3 is preferably achieved.
  • the sintered material is predominantly metallic. This results in comparatively low sintering temperatures.
  • the metallic starting material preferably stainless steel, has a certain ductility, so that the sintered molded body is comparatively simple to produce. The sintered body formed in this way is also easier to process than the sintered body made of ceramic material.
  • the sintered material has a porosity in the range from 1% to 30%, in particular in the range from 2% to 5%. This achieves advantageous properties with regard to the adsorption of hydrocarbons and water vapor.
  • the sintered body has a catalytically active coating. Any conventional catalyst coating can be used.
  • the coating preferably has an oxidation-catalytic effect. If an exhaust manifold is designed as a line section of this type, a separate oxidation catalytic converter can be dispensed with or at least made smaller.
  • the internal combustion engine according to the invention is characterized in that the associated exhaust system upstream of the exhaust gas catalytic converter comprises a line section according to one of claims 1 to 11, in particular a line section with a free-flowing, porous sintered molded body which is at least partially adjacent to the inner wall of the line section.
  • the sintered molded body is preferably predominantly made of an open-pore and / or closed-pore material. Due to this structure, the line section has adsorptive properties and, when the internal combustion engine is cold started, easily condensable exhaust gas components can be retained by the sintered body for a certain time.
  • the sintered molded body is preferably designed, for example with regard to its material thickness, in such a way that condensable hydrocarbons or water vapor are retained in the exhaust gas until the exhaust gas catalytic converter located further downstream has become heated and effective.
  • the harmful exhaust gas components which are then desorbed from the sintered shaped body can then be effectively converted by the catalytic converter. This reduces pollutant emissions, especially during a cold start and when the internal combustion engine is warming up.
  • Fig. 2 shows a cross section through a connection of the exhaust manifold
  • Fig. 3 shows an enlarged section of the
  • FIG. 1 shows an exhaust manifold 1 for a three-cylinder bank of an internal combustion engine designed as a V-engine.
  • the exhaust gas emerging from the three cylinders of the cylinder bank is brought together via three branches of the exhaust manifold in a common line connection for transmission to the exhaust system.
  • a line of intersection through the line connection is designated II - II and the corresponding cross-sectional view in Fig. 2 (see below).
  • the exhaust manifold 1 is made here from two half-shells, which is not shown in FIG.
  • a prefabricated sintered body, not shown separately here, is inserted into the half-shells of the exhaust manifold 1. This has approximately the contours of the associated half-shell and is therefore at least predominantly on the inner wall of the exhaust manifold.
  • the sintered molded body can be glued into the half-shell, for example with a temperature-resistant ceramic adhesive.
  • the sintered molded body has a material thickness of approximately 15 mm throughout.
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of the part of the exhaust gas collector ending in a connection for an exhaust gas line, corresponding to the section line II-II shown in FIG. 1.
  • the inserted sintered shaped body 2 or the inserted parts of the sintered shaped body 2 lie against the inner wall of the exhaust manifold connection and cover the inner wall surface of the exhaust manifold 1 completely or at least approximately completely.
  • the joint of the half-shells of the exhaust manifold 1 and the inserted sintered body 2 are not shown here.
  • III denotes a section of the edge region of the connection of the exhaust manifold 1.
  • the sintered molded body 2 is composed of mutually sintered hollow spheres formed.
  • the hollow balls have an outer diameter of about 1.5 mm and are made of stainless steel.
  • the wall thickness of the hollow spheres is approximately 0.02 mm, which results in a structural density of the sintered molded body 2 of approximately 0.5 g / cm 3 .
  • the sintered body 2 has a low mass. Cavities arise between the sintered hollow spheres, so that a porous structure is formed.
  • the balls are preferably less sintered, so that the balls form an open-pore structure. Since the stainless steel used here itself has a certain porosity, a closed-pore structure is nevertheless additionally formed by the cavities inside the balls.
  • the sintered molded body 2 therefore has a bimodal pore structure with a porosity in the range from 1% to 30%.
  • the sintered body Due to its structure, the sintered body has a sound-absorbing effect and, due to its comparatively low thermal conductivity, a heat-insulating effect.
  • the sintered molding insert in the exhaust manifold 1 results in the following advantages from the physical properties of the sintered molding 2.
  • the internal combustion engine is cold started, water and unburned hydrocarbons are adsorbed by or in the sintered molded body 2.
  • the hydrocarbon emission in the cold start and warm-up phase of the internal combustion engine is low.
  • the catalytic converter arranged in the exhaust pipe downstream of the exhaust manifold 1 also heats up (not shown). This is accelerated by the fact that water contained in the exhaust gas during the cold start is at least partially adsorbed by the sintered molded body 2 and therefore is no longer absorbed by the catalyst.
  • the heating of the catalyst is not delayed by the evaporation of water adsorbed there.
  • the catalytically active centers of the catalytic converter are not deactivated by hydrocarbon deposits.
  • the catalytic converter reaches its light-off temperature earlier in the warm-up phase of the internal combustion engine and is therefore available earlier for exhaust gas purification.
  • the effectiveness of the catalytic exhaust gas purification can be increased even more if the sintered shaped body 2 itself is coated with a catalytically active material.
  • the arrangement of the porous insert according to the invention is not limited to an exhaust gas collector, but can also be arranged in another gas-carrying line section of an internal combustion engine.
  • the porous insert according to the invention is preferably used in the exhaust system of an internal combustion engine.

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Abstract

Es wird ein gasführender Leitungsabschnitt (1), insbesondere ein Abgassammler, für eine Brennkraftmaschine, sowie eine Brennkraftmaschine mit einem im Abgassystem angeordneten Abgaskatalysator vorgeschlagen. Erfindungsgemäss weist der Leitungsabschnitt (1) eine an seiner Innenwand wenigstens teilweise anliegende poröse Einlage (2), vorzugsweise in Form eines Sinterformkörpers, auf, die einen frei durchströmbaren Hohlkörper bildet; die erfindungsgemässe Brennkraftmaschine weist in ihrem Abgassystem stromauf des darin angeordneten Abgaskatalysators einen Leitungsabschnitt auf, welcher insbesondere einen frei durchströmbaren, porösen Sinterformkörper enthält. Anwendung insbesondere in Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor.

Description

Gasführende Leitung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine gasführende Leitung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegrif s des Anspruchs 11.
In der deutschen Patentschriftschrift DE 100 48 286 ist ein gasführender Leitungsabschnitt beschrieben, welcher insbesondere als Abgassammler für eine Brennkraftmaschine ausgebildet ist. Der Abgassammler ist auf seiner Innenwand mit einem ad- sorptiv wirkenden Material, beispielsweise auf Zeolith-Basis, beschichtet. Dieses Material kann Kohlenwasserstoffe (HC) adsorbieren, wodurch bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine zumindest ein Teil von im Abgas enthaltenen HC aus dem Abgas entfernt werden kann. Weitere Funktionen werden von der Beschichtung nicht übernommen. Der beschichtete Leitungsabschnitt wird durch den Abgaskrümmer und ein stromauf eines Katalysators liegendes Leitungsstück gebildet. Abgaskrümmer sind jedoch häufig hohen und rasch wechselnden Temperaturen ausgesetzt. Dies stellt sehr hohe Ansprüche auf eine direkt auf die Innenwand aufgetragene Beschichtung, insbesondere um ein Abplatzen der Beschichtung zu vermeiden.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine gasführende Leitung mit verbesserten adsorptiven und mechanischen Eigenschaften anzugeben. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einer geringen Schadstoffemission anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Leitung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Der erfindungsgemäße Leitungsabschnitt zeichnet sich dadurch aus, dass er eine an seiner Innenwand wenigstens teilweise anliegende poröse Einlage aufweist, die einen frei durchströmbaren Hohlkörper bildet. Die Einlage kann dabei einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein, wobei sie vorzugsweise die Innenwand des Leitungsabschnitts völlig oder zumindest ü- berwiegend abdeckt. Die Einlage ist vorzugsweise als formstabiler poröser Einlagekörper ausgeführt. Vorteilhaft ist beispielsweise ein poröser Metallschaumkδrper oder Keramikschaumkörper. Das Grundmaterial kann dabei zusätzlich geschlossenporig ausgebildet sein. Da derartige Schaumkörper eine geringe Dichte aufweisen, trägt die Einlage kaum etwas zur Masse eines aus Metall gefertigten Leitungsabschnitts bei. Die Einlage kann jedoch auch als Matte ausgeführt sein, die mit Hilfe eines Stützgitters an die Innenwand des Leitungsabschnitts angedrückt wird. Diese Matte kann dabei aus einem Gewebe oder Gewirke gebildet sein. Vorzugsweise lässt der durch die Einlage gebildete Hohlkörper den über-wiegenden Teil des Querschnitts des Leitungsabschnitts frei, so dass der Gasdurchgang nicht behindert wird. Durch eine solcherart ausgeführte Einlage erhält der Leitungsabschnitt eine hinsichtlich leicht kondensierbarer Gasbestandteile absorbierende und/oder adsorbierende Wirkung.
Bei einem Einsatz der erfindungsgemäßen Leitung im Abgassystem einer Brennkraftmaschine können HC-Bestandteile im Abgas adsorbiert werden, bis ein stromab liegender Katalysator seine Wirksamkeit erreicht hat. Ferner kann Wasserdampf, der ev. bereits zu Nebel kondensiert ist, eine Zeitlang zurückgehalten werden. Dies hat den Vorteil, dass bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine ein stromab des erfindungsgemäßen Leitungsabschnitts angebrachter Sensor sofort beheizt werden kann, ohne durch sog. Wasserschlag gefährdet zu sein. Ein weiterer Vorteil einer solchen Einlage ist eine schalldämmende Wirkung, so dass SchallSchwingungen des durch den Leitungsabschnitt strömenden Gases nicht nach außen dringen.
In Ausgestaltung der Erfindung ist die Einlage aus einem hochtemperaturfesten Sinterformkörper gebildet. Unter hoch- temperaturfest soll hier eine Temperaturbeständigkeit bis etwa 800°C oder darüber verstanden werden. Diese Ausführungsform eignet sich besonders für einen Abgassammler einer Brennkraftmaschine, da dieser hohen Temperaturen ausgesetzt ist. Vorzugsweise ist der Sinterformkörper als zweiteiliger Schalenkörper ausgebildet. Die Teile des Sinterformkörpers können zur "Montage somit in die Hälften eines aus zwei Halbschalen bestehenden Abgassammlers eingelegt werden und gegebenenfalls beispielsweise durch einen Keramikkleber eingeklebt werden. Nach Zusammenfügen der Halbschalen und Verschließen der Fügenaht wird so ein Abgassammler mit hoher schallisolierender Wirkung erhalten.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Sinterformkörper überwiegend aus faserformigem Sintermaterialteilchen gebildet. Die Fasern können beispielsweise in ein Metallgitter eingearbeitet sein, wodurch der Sinterformkörper bei geringer Krafteinwirkung zwar formstabil ist, jedoch bei stärkerer Krafteinwirkung verformt und an die Innenkontur des Leitungsabschnitts angepasst werden kann. Durch die faserartige Natur des Grundmaterials wird dem Sinterformkörper eine poröse Struktur mit hoher Oberfläche verliehen. Daraus resultiert ein hohes Adsorptionsvermögen und eine hohe schall- dämmende Wirkung des Leitungsabschnitts.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Sinterformkörper überwiegend aus Sintermaterialteilchen mit annähernd Kugelform gebildet. Mit dieser Ausführungsform wird ein Sin- terformkδrper mit guter Formstabilität und einer Vielzahl von offen Poren erhalten, da die vorzugsweise beim Sintervorgang nur schwach deformierten Kugeln des Sintermaterials im versinterten Zustand eine Vielzahl von miteinander verbundenen Hohlräumen bilden. Vorzugsweise ist das Grundmaterial, aus dem die Sintermaterialteilchen gebildet sind, selbst porös. Das Grundmaterial kann metallischer oder keramischer Natur sein. Durch die Kugelform des Grundmaterials wird ein Sinterformkörper erhalten, der sowohl geschlossenporig als auch offenporig gestaltet ist. Die Porosität ist dann vorzugsweise bimodal, d.h. es existieren zwei Maxima der Porenradienver- teilung. Dadurch wird eine gute Adsorptionswirkung für eine breite Palette von Kohlenwasserstoffen erhalten.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Sinterformkörper überwiegend aus hohlkugelartigen Sintermaterialteilchen gebildet . Durch diese Ausführung wird ein Sinterformkörper mit besonders geringer Dichte und zusätzlich wärme- isolierenden Eigenschaften erhalten.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen die Sintermaterialteilchen einen im Bereich von 0,1 mm bis 10 mm, insbesondere im Bereich von 0,5 mm bis 2 mm liegenden Außendurchmesser auf. Ein aus derartigen Sintermaterialkugeln gefertigter Sinterformkörper verfügt über eine hohe Formstabilität sowie über eine hohe schalldämmende und adsorbierende Wirkung.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen die Sintermaterialteilchen eine im Bereich von 1% bis 20 %, insbesondere im Bereich von 2% bis 5 % des Außendurchmessers liegende Wandstärke auf. Damit wird eine vergleichsweise geringe Dichte des Sinterformkörpers erreicht, wobei die anderen Vorteile erhalten bleiben. Vorzugsweise wird eine Dichte von etwa 0,5 g/cm3 erreicht . In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Sintermaterial überwiegend metallisch. Dadurch ergeben sich vergleichsweise niedrige Sintertemperaturen. Das metallische Ausgangsmaterial, vorzugsweise Edelstahl, weist eine gewisse Duktili- tät auf, so dass sich eine vergleichsweise einfache Fertigung des Sinterformkörpers ergibt . Der solcherart ausgebildete Sinterformkδrper lässt sich zudem einfacher bearbeiten als Sinterformkörper aus keramischem Material .
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Sintermaterial eine im Bereich von 1% bis 30%, insbesondere im Bereich von 2% bis 5% liegende Porosität auf. Dadurch werden vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich der Adsorption von Kohlenwasserstoffen und Wasserdampf erreicht.
Daraus resultieren wiederum niedrige Schadstoffemissionen der Brennkraftmaschine, insbesondere bei einem Kaltstart bzw. Warmlauf.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Sinterformkδrper eine katalytisch wirksame Beschichtung auf. Verwendet werden kann jede übliche Katalysatorbeschichtung. Vorzugsweise weist die Beschichtung eine oxidationskatalytische Wirkung auf. Ist ein Abgassammler als Leitungsabschnitt solcherart ausgebildet, kann auf einen gesonderten Oxidationskatalysator verzichtet werden oder dieser zumindest kleiner ausgeführt werden.
Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass das zugehörige Abgassystem stromauf des Abgaskatalysators einen Leitungsabschnitt nach einem der Ansprüche 1 bis 11, insbesondere einen Leitungsabschnitt mit einem an der Innenwand des Leitungsabschnitts wenigstens teilweise anliegenden, frei durchströmbaren, porösen Sinterformkörper, um- fasst. Der Sinterformkörper ist vorzugsweise überwiegend aus einem offenporigen und/oder geschlossenporigen Material gefertigt. Durch diese Struktur verfügt der Leitungsabschnitt über adsorptive Eigenschaften und es können bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine leicht kondensierbare Abgasbestandteile vom Sinterformkorper eine gewisse Zeitlang zurückgehalten werden. Vorzugsweise wird der Sinterformkörper beispielsweise hinsichtlich seiner Materialstärke so ausgelegt, dass kondensierbare Kohlenwasserstoffe oder Wasserdampf im Abgas solange zurückgehalten werden, bis der weiter stromab liegende Abgaskatalysator erwärmt und wirksam geworden ist. Die danach vom Sinterformkörper desorbierenden schädlichen Abgasbestandteile können dann vom Katalysator effektiv konvertiert werden. Damit wird eine verminderter Schadstoffaus- stoss, insbesondere bei einem Kaltstart und bei einem Warmlauf der Brennkraftmaschine erreicht.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen und zugehörigen Beispielen näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 einen Abgassammler einer Brennkraftmaschine,
Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Anschluss des Abgassammlers und
Fig. 3 einen vergrößert dargestellten Ausschnitt aus dem
Randbereich des im Schnitt dargestellten Abgassammlers.
In Fig. 1 ist ein Abgassammler 1 für eine dreizylindrige Zylinderbank einer als V-Motor ausgeführten Brennkraftmaschine dargestellt. Das aus den drei Zylindern der Zylinderbank austretende Abgas wird über drei Zweige des Abgassammlers in einem gemeinsamen Leitungsanschluss zur Weiterleitung in das Abgassystem zusammengeführt. Eine Schnittlinie durch den Leitungsanschluss ist mit II - II bezeichnet und die entspre- chende Querschnittsansicht in Fig. 2 (s.u.) dargestellt. Der Abgassammler 1 ist hier aus zwei Halbschalen gefertigt, was in Fig. nicht dargestellt ist. In die Halbschalen des Abgassammlers 1 ist jeweils ein vorgefertigter, hier nicht gesondert dargestellter Sinterformkörper eingelegt . Dieser weist etwa die Konturen der zugehörigen Halbschale auf und liegt daher zumindest überwiegend an der Innenwand des Abgassammlers an. Zur besseren Fixierung kann der Sinterformkörper in die Halbschale beispielsweise mit einem temperaturbeständigen Keramikkleber eingeklebt werden. Der Sinterformkörper weist durchgängig eine Materialstärke von etwa 15 mm auf. Nach dem Einlegen der Sinterformkörper werden die Halbschalen des Abgassammlers 1 zusammengefügt und die Nahtstellen verschweißt. Der Abgassammler ist somit mit einer Auskleidung versehen, welche einen frei durchströmbaren Hohlkörper ausbildet, der den größten Teil der Querschnittsfläche freilässt.
In Fig. 2 ist eine schematische Querschnittsansicht des in einem Anschluss für eine Abgasleitung endenden Teils des Abgassammlers entsprechend der in Fig. 1 eingezeichneten Schnittlinie II - II gezeigt. Der eingelegte Sinterformkörper 2, bzw. die eingelegten Teile des Sinterformkörpers 2 liegen an der Innenwand des Abgassammleranschlusses an und bedecken die Innenwandoberfläche des Abgassammlers 1 vollständig oder zumindest annähernd vollständig. Die Fügestelle der Halbschalen des Abgassammlers 1 und der eingelegten Sinterformkörper 2 sind hierbei nicht dargestellt. Mit III ist ein Ausschnitt des Randbereichs des Anschlusses des Abgassammlers 1 bezeichnet .
In Fig. 3 ist ein Ausschnitt entsprechend dem in Fig. 2 mit III bezeichneten Randbereich des in Fig. 2 im Schnitt dargestellten Anschlusses des Abgassammlers 1 vergrößert und vereinfacht dargestellt. Wie aus der schematischen Darstellung hervorgeht, ist der Sinterformkörper 2 aus miteinander ver- sinterten Hohlkugeln gebildet. Die Hohlkugeln besitzen einen Außendurchmesser von etwa 1,5 mm und sind aus Edelstahl gefertigt. Die Wandstärke der Hohlkugeln beträgt etwa 0,02 mm, woraus sich eine Strukturdichte des Sinterformkörpers 2 von etwa 0,5 g/cm3 ergibt. Dadurch weist der Sinterformkorper 2 eine geringe Masse auf. Zwischen den miteinander versinterten Hohlkugeln ergeben sich Hohlräume, so dass eine poröse Struktur gebildet ist. Bei starker Versinterung bestehen zwischen den Hohlräumen der Kugeln kaum Verbindungen, so dass sich eine überwiegend geschlossenporige Struktur ergibt. Vorzugsweise sind die Kugeln jedoch weniger stark versintert, so dass durch die Kugeln eine offenporige Struktur gebildet ist. Da der hier verwendete Edelstahl selbst eine gewisse Porosität besitzt, wird durch die Hohlräume im Innern der Kugeln dennoch zusätzlich eine geschlossenporige Struktur gebildet. Der Sinterformkörper 2 weist daher eine bimodale Porenstruktur mit einer Porosität im Bereich von 1% bis 30% auf.
Auf Grund seiner Struktur weist der Sinterformkorper eine schalldämmende Wirkung sowie eine, wegen seiner vergleichsweise geringen Wärmeleitfähigkeit, wärmeisolierende Wirkung auf .
Im Einzelnen ergeben sich aus der Sinterformkörpereinlage in dem Abgassammler 1 aus den physikalischen Eigenschaften des Sinterformkδrpers 2 folgende Vorteile. Bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine werden Wasser und unverbrannte Kohlenwasserstoffe vom bzw. im Sinterformkörper 2 adsorbiert. Folglich ist die Kohlenwasserstoffemission in der Kaltstart- und Warmlaufphase der Brennkraftmaschine gering. Mit fortschreitendem Warmlauf der Brennkraftmaschine erwärmt sich auch der stromab des Abgassammlers 1 in der Abgasleitung angeordnete Katalysator (nicht dargestellt) . Dies wird dadurch beschleunigt, dass während des Kaltstarts im Abgas enthaltenes Wasser zumindest teilweise vom Sinterformkörper 2 adsorbiert wird und daher nicht mehr vom Katalysator aufgenommen wird. Folglich wird die Erwärmung des Katalysators nicht durch Verdampfung von dort adsorbiertem Wasser verzögert. Da außerdem keine oder nur sehr geringe Kohlenwasserstoffmengen während der Kaltstartphase zum Katalysator gelangen, werden die kataly- tisch aktiven Zentren des Katalysators nicht durch Kohlenwas- serstoffbelegungen deaktiviert. Folglich erreicht der Katalysator in der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine seine Anspringtemperatur früher und steht somit früher zur Abgasreinigung zur Verfügung. Die Wirksamkeit der katalytischen Abgasreinigung kann noch gesteigert werden, wenn der Sinterformkörper 2 selbst mit einem katalytisch wirksamen Material beschichtet wird.
Mit fortschreitender Erwärmung werden vom Sinterformkörper 2 adsorbiertes Wasser und adsorbierte Kohlenwasserstoffe wieder freigesetzt. Da nun jedoch der stromab angeordnete Katalysator aktiv ist, können die freigesetzten Kohlenwasserstoffe im Katalysator umgesetzt werden. Die vergleichsweise geringe Wärmeleitfähigkeit des Sinterformkδrpers 2 verhindert außerdem, dass die in das Abgas eingebrachte Wärmeenergie zu stark zur Aufwärmung der abgasführenden Leitungen aufgezehrt wird. Die Erwärmung des Abgasleitungssystems stromauf des Katalysator und damit die Erwärmung des Katalysators wird daher durch den Sinterformkörper 2 gefördert .
Auf Grund der Adsorptionsfähigkeit des Sinterformkδrpers für Wass r wird verhindert, dass stromab des Abgassammlers 1 Wasser auskondensieren kann. Treffen auskondensierte Wassertröpfchen auf einen beheizten Abgassensor, so kann dies zu Schädigungen durch sog. Wasserschlag führen. Ein eingangssei- tig des brennkraftmaschinennahen Katalysators angebrachter Abgassensor kann folglich sehr früh beheizt werden, ohne durch Wasserschlag beschädigt zu werden. Der Abgassensor steht daher frühzeitig beispielsweise zur Gemischregelung der Brennkraftmaschine zur Verfügung. Durch Einsatz des erfindungsgemäß gestalteten Abgassammlers wird daher auch auf diese Weise eine verbesserte Kaltstart- bzw. Warmlaufemission der Brennkraftmaschine erzielt .
Es versteht sich, dass die Anordnung der erfindungsgemäßen porösen Einlage- nicht auf einen Abgassammler beschränkt ist, sondern darüber hinaus auch in einem anderen gasführenden Leitungsabschnitt einer Brennkraftmaschine angeordnet sein kann. Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße poröse Einlage jedoch im Abgassystem einer Brennkraftmaschine eingesetzt.

Claims

Patentansprüche
1. Gasführender Leitungsabschnitt (1), insbesondere Abgassammler für eine Brennkraftmaschine, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Leitungsabschnitt (1) eine an seiner Innenwand wenigstens teilweise anliegende poröse Einlage (2) aufweist, die einen frei durchströmbaren Hohlkörper bildet.
2. Leitungsabschnitt (1) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Einlage (2) aus einem hochtemperaturbeständigen Sinterformkorper gebildet wird.
3. Leitungsabschnitt (1) nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Sinterformkörper überwiegend aus faserformigem Sintermaterialteilchen gebildet ist.
4. Leitungsabschnitt (1) nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Sinterformkörper überwiegend aus Sintermaterial- teilchen mit annähernd Kugelform gebildet ist.
5. Leitungsabschnitt (1) nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Sinterformkδrper überwiegend aus hohlkugelartigen Sintermaterialteilchen gebildet ist.
6. Leitungsabschnitt (1) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Sintermaterialteichen einen im Bereich von 0,1 mm bis 10 mm, insbesondere im Bereich von 0,5 mm bis 2 mm liegenden Außendurchmesser aufweisen.
7. Leitungsabschnitt (1) nach Anspruch 5 oder 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Sintermaterialteilchen eine im Bereich von 1% bis 20 %, insbesondere im Bereich von 2% bis 5 % des Außendurchmessers liegende Wandstärke aufweisen.
8. Leitungsabschnitt (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Sintermaterial überwiegend metallisch ist.
9. Leitungsabschnitt (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Sintermaterial eine im Bereich von 1% bis 30%, insbesondere im Bereich von 2% bis 5% liegende Porosität aufweist .
10. Leitungsabschnitt (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Sinterformkörper eine katalytisch wirksame Beschichtung auf eist .
11. Brennkraftmaschine mit einem Abgassystem, in welchem ein Abgaskatalysator angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Abgassystem stromauf des Abgaskatalysators einen Leitungsabschnitt nach einem der Ansprüche 1 bis 11, insbesondere einen Leitungsabschnitt mit einem an der Innenwand des Leitungsabschnitts wenigstens teilweise anliegenden, frei durchströmbaren, porösen Sinterformkörper, um- fasst .
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