EP1712757A1 - Abgasanlage - Google Patents

Abstract

Gegenstand der Erfindung sind Rohre (5, 6) und Gehäuse (1, 2), die von den Abgasen eines Verbrennungsmotors durchströmt sind. Die Abgase bilden wenigstens teil- und/oder bereichsweise ein Kondensat. Um die damit normalerweise verbundene Korrosion des Blechs zu verhindern, wird vorgeschlagen, an wenigstens einer der Stellen, an denen sich Kondensat sammelt, eine Opferanode (10) aus Zink und/oder Magnesium zu positionieren.

Description

• Die Erfindung betrifft Abgasanlagen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Die Abgasanlagen von Verbrennungsmotoren werden von dem beim Verbrennen von Benzin oder Diesel entstehenden Abgasen durchströmt. Diese enthalten unter anderem Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Stickoxide, Schwefeloxide, Ammoniumverbindungen und Wasserdampf. Wird der Taupunkt der Abgase unterschritten, insbesondere im Start- und Teillastbereich, so bildet sich im Inneren der Abgasanlage ein flüssiges Kondensat, dessen pH-Wert sich im Bereich zwischen 6,5 und 2,5 bewegt. Dieses Kondensat führt zu einer Korrosion des Stahlmaterials, aus dem die Abgasanlage hergestellt ist.
• Die Automobilhersteller fordern von Jahr zu Jahr eine höhere Lebensdauer der Abgasanlage. Angestrebt wird die lebenslange Brauchbarkeit. Die Hersteller von Abgasanlagen sind daher gezwungen, anstelle von oberflächlich passivierten Stählen, beispielsweise aluminiertem Stahl, zu Edelstählen überzugehen. Allerdings unterliegen auch Edelstähle einer Korrosion durch die kombinierte Einwirkung von Säure und Hitze. Aus diesem Grund muss das Blechmaterial, aus dem die Rohre und Gehäuse hergestellt werden, eine erhebliche Dicke haben. Das erschwert die Bearbeitung und erhöht sowohl das Gewicht als auch die Kosten.
• Sowohl aus dem Behälterbau als auch aus dem Schiffsbau ist bekannt, Stahlteile mit Hilfe sogenannter Opferanoden, die im wesentlichen Zink und/oder Magnesium enthalten, gegen Korrosion zu schützen. Ein typisches Beispiel sind die Speichertanks von Warmwasseranlagen, wobei die Speichertanks komplett mit Wasser gefüllt sind, so dass die von der Opferanode abgegebenen Zink- oder Magnesiumionen alle Stellen des Tanks erreichen können. Beim Korrosionsschutz von Schiffskörpern ermöglicht das Meerwasser die Ionenwanderung zu den von Korrosion bedrohten Stellen des Schiffsrumpfes.
• In der ES 2073969 A wird vorgeschlagen, das komplette Chassis eines Kraftfahrzeuges durch eine Opferanode gegen Korrosion zu schützen. Der anodische Korrosionsschutz soll auch die mit dem Chassis verbundenen Komponenten der Abgasanlage erfassen. Dadurch würde die Abgasanlage gegen den korrosiven Angriff von außen beispielsweise durch Tausalz geschützt, nicht jedoch gegen den korrosiven Angriff von innen durch das Kondensat.
• Tatsächlich hat sich die Verwendung von Opferanoden im Automobilbau nicht durchgesetzt. Statt dessen besteht das Chassis aus verzinktem Blech.
• Abgasanlagen dagegen werden nicht unter Verwendung von verzinkten Blechen hergestellt, da die Verarbeitung von verzinkten Blechen zu Abgasrohren und - gehäusen äußerst problembehaftet ist. Statt dessen werden wie schon erwähnt entweder Edelstähle mit hohem Chrom- und/oder Nickelgehalt eingesetzt oder einfache Stähle, die mit einer Aluminiumlegierung beschichtet sind. Die Aluminiumschichten überziehen sich an der Luft mit einer Oxidschicht, die einem Korrosionsangriff guten Widerstand leistet. Sobald jedoch die Aluminiumschicht an einer Stelle verletzt ist, beispielsweise beim Biegen, Stanzen, Prägen oder Schweißen der Stähle, schreitet die Korrosion ungehindert voran.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abgasanlage anzugeben, die mit geringem Material- und Konstruktionsaufwand einen optimalen und praktisch beliebig lang aufrecht zu erhaltenden Korrosionsschutz bietet.
• Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Abgasanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
• Die vorliegende Erfindung verlegt die Opferanode in das Innere der Abgasanlage, dort hin wo sich das Kondensat sammelt. Dadurch ist die Wirkung der Opferanode konzentriert auf die Flächenbereiche, die vom Kondensat erreicht werden. Das sind aber genau die Bereiche, die dem Korrosionsangriff des Kondensats ausgesetzt sind.
• Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die Opferanode inspiziert und bei Bedarf ausgewechselt werden kann. Dies ermöglicht den geforderten lebenslangen Korrosionsschutz. Bei Verwendung von verzinkten Blechen ist dies nicht möglich, da die Zinkschichten dünn sind und im Schadensfall nicht erneuert werden können.
• Vorteilhafterweise ist die Opferanode als Gewindeschraube ausgebildet und von außen in das Rohr bzw. Gehäuse eingeschraubt. Dies vereinfacht die Inspektion und gegebenenfalls den Austausch der Opferanode.
• In diesem Zusammenhang empfiehlt es sich, in das Rohr bzw. Gehäuse einen Durchzug mit Gewinde einzuarbeiten. Geeignete Bearbeitungsverfahren sind allgemein bekannt.
• Alternativ hierzu kann in das Rohr bzw. Gehäuse auch eine Gewindebuchse eingesetzt sein.
• Besteht die Gewindebuchse aus Isoliermaterial, wird die Opferanode über einen separaten Leiter mit dem Rohr bzw. Gehäuse elektrisch leitend verbunden. Eine solche externe Verbindung hat verschiedene Vorteile.
• Zum einen lässt sich in den Leiter ein Strommessinstrument einschleifen. Damit kann die Wirksamkeit der Opferanode gemessen werden, ohne diese ausbauen zu müssen.
• Enthält gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung das Strommessinstrument eine Leuchtdiode, kann der Autofahrer selbst die Funktion der Opferanode überprüfen.
• Des weiteren kann in den separaten Leiter eine Gleichspannungsquelle eingeschleift werden. Mit einer solchen Gleichspannungsquelle kann die Korrosionsschutzwirkung zusätzlich gesteuert werden.
• Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung trägt die dem Kondensat ausgesetzte Innenseite des Rohrs bzw. des Gehäuses eine elektrisch isolierende Antikorrosionsschicht. Damit wird erreicht, dass die Opferanode nur noch dann Ionen abgibt, wenn die Antikorrosionsschicht beschädigt ist. Dadurch wird der Verbrauch an Anodenmaterial erheblich reduziert.
• Als elektrisch isolierende Antikorrosionsschicht eignet sich eine Aluminium enthaltende Schicht.
• Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1

einen Längsschnitt durch ein Schalldämpfergehäuse,

Fig. 2

in vergrößerter Darstellung den Ausschnitt X aus Fig. 1 mit einer ersten Opferanode,

Fig. 3

den Ausschnitt X aus Fig. 1 mit einer zweiten Opferanode und

Fig. 4

den Ausschnitt X aus Fig. 1 mit einer dritten Opferanode.

• Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Abgasschaldämpfer. Dessen Gehäuse besteht aus zwei Endblechen 2, über die ein Gehäusemantel 1 gewickelt ist. Im Inneren des Gehäuses 1, 2 erkennt man zwei Zwischenwände 3, 4, wodurch ein Dreikammer-Schalldämpfer gebildet ist. In das Gehäuse 1, 2 führt ein Einlassrohr 5 hinein, aus dem Gehäuse 1, 2 führt ein Auslassrohr 6 heraus.
• In einem solchen Schalldämpfergehäuse sammelt sich das Kondensat an der tiefsten Stelle, wo es seine schädliche Wirkung entfaltet. Dieser Bereich ist in Fig. 1 mit "X" gekennzeichnet.
• Fig. 2 zeigt in vergrößerter Darstellung den Ausschnitt "X" aus Fig. 1. Im Inneren des Gehäuses 1, 2 befindet sich eine Opferanode 10 aus Zink und/oder Magnesium. Sobald sich an dieser Stelle Kondensat sammelt und seine schädliche Wirkung auf Gehäusemantel 1 und Endblech 2 auszuüben beginnt, gibt die Opferanode 10 Zink- und/oder Magnesiumionen in das Kondensat ab, die zu den von Korrosion bedrohten Stellen wandern und diese vor der Korrosion schützen. Dabei ist die Antikorrosionswirkung auf die Bereiche konzentriert, die der Kondensatkorrosion ausgesetzt sind.
• Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Hier ist in den Gehäusemantel 1 ein Durchzug 11 mit Gewinde eingearbeitet. In den Durchzug 11 ist eine Gewindeschraube 8 aus Zink und/oder Magnesium als Opferanode eingeschraubt. Eine Dichtscheibe 12 stellt die Gas- und Flüssigkeitsdichtigkeit her. Bei dieser Ausführungsform kann die Opferanode 8 ohne Beschädigungen herausgeschraubt, inspiziert und wieder eingeschraubt bzw. durch eine neue Opferanode ersetzt werden. Wird diese Inspektion und Wartung regelmäßig durchgeführt, kann der Korrosionsschutz im Inneren der Abgasanlage ein Leben lang aufrechterhalten werden.
• Fig. 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel. In den Gehäusemantel 1 ist eine Gewindebuchse 9 aus Isoliermaterial eingesetzt. In diese ist die Opferanode 8 eingeschraubt. Die elektrische Verbindung von der Opferanode 8 zum Gehäuse 1, 2 wird durch einen externen Leiter 20 bewirkt.
• In diesen externen Leiter 20 ist ein Messinstrument 21 einschleifbar. Dieses Messinstrument 21 ermöglicht es dem Werkstattpersonal, die Funktionsfähigkeit der Opferanode 8 zu bestimmen, ohne die Opferanode 8 ausbauen zu müssen.
• Wird als Messinstrument 21 eine Leuchtdiode verwendet, so kann diese auch dauerhaft im Leiter 20 verbleiben. In diesem Fall kann der Benutzer des Kraftfahrzeuges selbst feststellen, ob die Opferanode noch funktioniert.
• Anstelle des Messinstruments 21 oder auch zusätzlich kann in den Leiter 20 noch eine Gleichspannungsquelle eingeschleift werden, mit deren Hilfe die Abgabe von Metallionen durch die Opferanode gesteuert werden kann.
• Soll der Verbrauch an Anodenmaterial reduziert werden, so wird die Innenfläche 1a des Gehäuses 1, 2 mit einer elektrisch isolierenden Antikorrosionsschicht, vorzugsweise auf der Basis von Aluminium, beschichtet. Geeignete aluminierte Bleche sind handelsüblich.

Claims (10)

1. Abgasanlage, umfassend Rohre (5, 6) und Gehäuse (1, 2), die von den Abgasen eines Verbrennungsmotors durchströmt sind und wenigstens teilweise aus Blech bestehen, wobei die Abgase wenigstens zeit- und/oder bereichsweise ein Kondensat bilden, das das Blech korrodieren kann, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einer der Stellen (X), an denen sich Kondensat sammelt, eine Opferanode (8, 10) aus Zink und/oder Magnesium positioniert ist.
2. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Opferanode (10) als Gewindeschraube (8) ausgebildet und von außen in das Rohr bzw. Gehäuse (1) eingeschraubt ist.
3. Abgasanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in das Rohr bzw. Gehäuse (1, 2) ein Durchzug (11) mit Gewinde eingearbeitet ist.
4. Abgasanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in das Rohr bzw. Gehäuse (1, 2) eine Gewindebuchse (9) eingesetzt ist.
5. Abgasanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindebuchse (9) aus Isoliermaterial besteht und dass die Opferanode (8) über einen separaten Leiter (20) mit dem Rohr bzw. Gehäuse (1, 2) leitend verbunden ist.
6. Abgasanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in den separaten Leiter (20) ein Strommessinstrument einschleifbar ist.
7. Abgasanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Strommessinstrument eine Leuchtdiode umfasst.
8. Abgasanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in den separaten Leiter (20) eine Gleichspannungsquelle einschleifbar ist.
9. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Kondensat ausgesetzte Innenseite (1a) des Rohrs bzw. Gehäuses (1, 2) eine elektrisch isolierende Antikorrosionsschicht trägt.
10. Abgasanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite (1a) des Rohrs bzw. Gehäuses (1, 2) eine Aluminiumschicht trägt.

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