DE102005037102A1

DE102005037102A1 - An einem Katalysator angebrachter Auspufftopf für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102005037102A1
Application number: DE102005037102A
Authority: DE
Inventors: Kazuhiro Hachioji Tsutsui
Original assignee: Kioritz Corp
Current assignee: Yamabiko Corp
Priority date: 2004-08-06
Filing date: 2005-08-03
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2025-08-04
Also published as: DE102005037102B4; US20060026953A1; JP3955293B2; JP2006046264A

Abstract

Ein an einem Katalysator angebrachter Auspufftopf weist eine Ausdehnungskammer (25) auf, die durch eine schalenförmige vorderseitige Außenwandplatte (21) und eine schalenförmige rückseitige Außenwandplatte (22) geformt ist, beide Platten lösbar aneinander befestigt; eine Trennwand (23), die zwischen der vorderseitigen Außenwandplatte und der rückseitigen Außenwandplatte angeordnet ist, um die Ausdehnungskammer in eine erste Ausdehnungskammer (25A) und eine zweite Ausdehnungskammer (25B) zu teilen. Ein zylindrischer, am Ende geschlossener Diffusor (40) ist in der ersten Ausdehnungskammer angeordnet; und ein gasdurchlässiger Abgasreinigungskatalysator (30) ist in den Diffusor eingesetzt und an diesem fixiert, in dem Abgasen von der Auslassöffnung (10) eines Zylinders eines Verbrennungsmotors ermöglicht wird, durch den Katalysator in die erste Ausdehnungskammer hineinzuströmen, dann aus der ersten Ausdehnungskammer herauszuströmen und durch eine Öffnung (23e), die in der Trennwand geformt ist, in die zweite Ausdehnungskammer zu strömen und aus der zweiten Ausdehnungskammer durch eine Auslassöffnung (29), die in der vorderseitigen Außenwandplatte geformt ist, herauszuströmen, dabei werden die Abgase in die externe Atmosphäre entladen.

Description

BEREICH DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Auspufftopf, der eine Ausdehnungskammer und einen Abgasreinigungskatalysator umfasst. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Auspufftopf, der an einem Katalysator angebracht ist und sich zur Verwendung in einem kleinen luftgekühlten Zweitakt-Benzinmotor eignet, um in einem tragbaren Motor-Arbeitsgerät, wie z. B. einem Heckenschneider oder einer Kettensäge, verwendet zu werden.

In den letzten Jahren ist die Reduzierung der Menge an Kohlenwasserstoff (HC), Kohlenstoffmonoxid (CO) usw. in Abgasen von Verbrennungsmotoren ziemlich wichtig geworden, sogar in einem Verbrennungsmotor wie in einem kleinen luftgekühlten Zweitakt-Benzinmotor, der in einem tragbaren Motor-Arbeitsgerät verwendet wird, wie z. B. einem Heckenschneider oder einer Kettensäge, wie auch im Falle von Viertakt-Automotoren. Folglich wurde vorgeschlagen, in dem im Abgassystem des Motors eingebauten Auspufftopf einen Abgasreinigungskatalysator einzusetzen, damit die Abgase den Katalysator durchströmen können und dabei gereinigt werden (HC, CO usw. reduzierend).

Die JP-Offenlegungsschrift (Kokai) Nr. 2001-317325 (2001) zeigt einen solchen an einem Katalysator angebrachten Auspufftopf, der sich dadurch auszeichnet, dass die Ausdehnungskammer des Auspufftopfes durch eine Trennwand in eine erste Ausdehnungskammer und eine zweite Ausdehnungskammer geteilt wird, so dass ein Abgasreinigungskatalysator auf der Trennwand angebracht wird, was es dem Kataly sator ermöglicht, sowohl in die erste Ausdehnungskammer als auch in die zweite Ausdehnungskammer hineinzuragen, und dass die Abgase, die von der Auslassöffnung des Verbrennungsmotors ausgeströmt sind, zuerst in die erste Ausdehnungskammer eingeblasen werden und dann, aus der ersten Kammer ausgestoßen, durch den Katalysator in die zweite Ausdehnungskammer eingeblasen werden; schließlich können die Abgase durch die Auslassöffnung, die sich in der zweiten Ausdehnungskammer befindet, in die Außenluft emittiert werden.

Außerdem ist, wie aus der Internationalen Patentveröffentlichung Nr. 9-507898 zu ersehen ist, die Befestigung des Auspufftopfes an den Motor (den Zylinder des Motors) konventionell durchgeführt worden, indem relativ lange Bolzen benützt wurden, die eine ausreichende Länge haben, um den Auspufftopf zu durchdringen; dabei wurden die Bolzen an diesen von der Außenseite des Auspufftopfes (der Außenwandplatte des Auspufftopfes) angebracht.

Zusätzlich wurde kürzlich vorgeschlagen, einen Katalysatorträger (Diffusor) getrennt bereitzustellen und den Katalysator an diesem Diffusor zu befestigen, anstatt den Katalysator direkt an der Trennwand anzubringen.

Der mit einem Katalysator verbundene Auspufftopf, der mit einem solchen Diffusor ausgestattet ist, wird hier nachfolgend mit Bezug auf 9 erklärt. Der Verbrennungsmotor 1', der in 9 gezeigt ist, ist ein kleiner luftgekühlter Zweitakt-Benzinmotor des Schnürle-Typ Spülsystems, der als Antriebsquelle in einem tragbaren Motor-Arbeitsgerät, wie z. B. einem Heckenschneider oder einer Kettensäge, eingesetzt werden kann. Das Volumen des Motors 1' kann z. B. etwa 23 bis 45 ml betragen. Dieser Motor 1' umfasst einen Zylinder 2', der sich über der Verbrennungskammer 5' wölbt. Der Zylinder 2' ist an seinem Außenumfang mit einer großen Anzahl von Kühlrippen 6' versehen. Außerdem ist der Zylinder 2' mit einer Auslassöffnung 10' ausgestattet (z. B. mit einem ovalen Querschnitt), die sich in der Form verengt, d. h. die Querschnittfläche der Auslassöffnung 10' vergrößert sich fortschreitend von ihrem inneren Ende zu ihrem äußeren Ende. Obwohl in der Zeichnung nicht gezeigt, ist der Zylinder 2' außerdem mit einer Lufteinlassöffnung und einer Spülöffnung versehen, wobei beide Öffnungen in der bekannten Art konstruiert sind.

Auf der Außenseite der Auslassöffnung 10' des Zylinders 2' ist ein Auspufftopf 20' montiert. Dieser Auspufftopf 20' umfasst ein Paar Außenwandplatten 21' und 22', d. h. eine vorderseitige Außenwandplatte 21' und eine rückseitige Außenwandplatte 22', die durch eine flache Verbindungsnaht hermetisch miteinander verbunden sind und dadurch eine Ausdehnungskammer 25' bilden. Die vorderseitige Außenwandplatte 21', die sich an der Seite der Auslassöffnung 10' befindet, ist mit einer Öffnung 21a' versehen, die ungefähr die gleiche Form hat wie der äußere Endabschnitt der Auslassöffnung 10'. Entlang der Öffnung 21a' ist durch Schweißen usw. eine Verstärkungsplatte 28' angebracht. Ferner ist die rückseitige Außenwandplatte 22' mit einem vertieften Abschnitt 22a' versehen, der zu der Auslassöffnung 10' annähernd koaxial angeordnet ist. Ein am Ende geschlossener quadratischer, röhrenförmiger Diffusor (Katalysatorträger) 40' ist zwischen dem vertieften Abschnitt 22a' und der Verstärkungsplatte 28' so eingeschoben, dass er den vertieften Abschnitt 22a' mit der Verstärkungsplatte 28' verbindet. Eine Wärmeisolier- und Stoßdämpferplatte 27' ist zwischen den Katalysatorträger 40' und den vertieften Abschnitt 22a' eingefügt.

An einem inneren Endabschnitt 41' (an der Seite der Auslassöffnung 10') des Diffusors 40' ist ein Befestigungsloch 40a' zum Anbringen und Befestigen (durch Schweißen usw.) eines kurzen zylindrischen Abgasreinigungskatalysators 30'. An einem äußeren Endabschnitt 42' (an der Seite des vertieften Abschnitts 22a') des Diffusors 40' ist eine vorher festgelegte Anzahl von Abgasdurchlasslöchern 43. Der Katalysator 30' wird von einem Oxidationskatalysator gebildet, der einen gasdurchlässigen Metallträger aufweist und in einer zylindrischen Hülse 32' eingeschlossen ist. Dieser Katalysator 30' wird von dem Diffusor 40' so gehalten, dass die Zentralachse "O" des Katalysators 30' ungefähr entlang der Zentrallinie der Auslassöffnung 10' (d. h. dessen äußerem Endabschnitt 10a') und auch entlang der Zentrallinie des Diffusors 40' verläuft.

Außerdem weist die rückseitige Außenwandplatte 22' an einem ihrer tieferen Abschnitte eine Auslassöffnung 29' zum Ausströmen von Abgasen aus dem Auspufftopf 20' auf. Obwohl in 9 nicht gezeigt, können ein metallischer Funkenfilterschirm (SAM-Schirm) und eine abgasführende Vorrichtung zur Regulierung der Entsorgungsrichtung der Abgase usw. an dieser Auslassöffnung 29' montiert werden.

In dem wie oben beschrieben konstruierten Auspufftopf werden die Abgase, die durch die Auslassöffnung 10' beinahe mit Schallgeschwindigkeit ausgeblasen werden, durch den inneren Endabschnitt 41' des Diffusors 40', der sich in dem Auspufftopf 20' befindet, zu dem Katalysator 30' geleitet und gezwungen, durch das Innere des Katalysators 30' zu strömen, wie durch einen durchgezogenen Pfeil in 9 gezeigt ist. Da die Abgase durch den Katalysator 30' strömen, werden die Mengen an HC, CO usw. in den Abgasen durch den Katalysator 30' reduziert. Die Abgase, die den Katalysator 30' passiert haben, werden durch die Abgasdurchführungslöcher 43' des Diffusors 40' in die Ausdehnungskammer 25' geblasen und gezwungen, sich auszubreiten und zu verstreuen. Die Folge ist, dass das Auspuffgeräusch gedämpft werden kann. Den Abgasen, die sich so in der Ausdehnungskammer 25' ausgebreitet und zerstreut haben, kann somit ermöglicht werden, nach unten zu sinken und aus dem Auspufftopf 20' durch die Auslassöffnung 29' entsorgt zu werden.

Im Falle des oben erwähnten herkömmlichen, mit einem Katalysator verbundenen Auspufftopfes werden die Vorgänge des Lötens und Kupfer-Hartlötens hauptsächlich angewandt, um seine Komponenten beizubehalten und zu fixieren, wie z. B. die vorder- und rückseitigen Außenwandplatten, welche die Ausdehnungskammer, die Trennplatte, den Diffusor und den Katalysator bilden. Dies führt zu höheren Herstellungskosten des Auspufftopfes.

Da außerdem die Montage des Auspufftopfes an den Zylinder des Motors konventionell durchgeführt wurde, indem verhältnismäßig lange Bolzen verwendet wurden – Bolzen, die von der Außenseite des Auspufftopfes an den Zylinder eingesetzt wurden (der Außenwandplatte des Auspufftopfes), war die Stelle des Befestigens oder Fixierens des Auspufftopfes ziemlich weit vom Zylinder entfernt. Folglich ergab sich, dass die Stabilität und Unbeweglichkeit betreffend der Anbringung des Auspufftopfes an den Zylinder sich eher verschlechtern. Da es notwendig ist, die Außenwandplatte mit Löchern zum Einsetzen der Bolzen zu versehen, kompliziert sich die Struktur, die die Außenwandplatte mit einschließt, und somit ergibt sich ein weiteres Problem.

Außerdem wird im Falle des Auspufftopfes, der mit einem Diffusor, wie in 9 gezeigt, ausgestattet ist, verlangt, den Diffusor mit Montagelöchern zur Stützung und Sicherung des Katalysators an den Diffusor auszustatten, und somit würde die Kons truktion des Auspufftopfes insgesamt komplizierter werden. Da, wie in 10 gezeigt ist, die Querschnittanordnung des Katalysators 30' sich von der Form der Öffnung der Auslassöffnung 10' und von der Querschnittanordnung des Diffusors 40' (d. h. dessen innerem Endabschnitt 41') unterscheidet, werden außerdem die meisten Abgase veranlasst, durch einen Zentralteil des Katalysators 30' zu strömen, so dass der Katalysator 30', der sich an dessen Peripherieabschnitt befindet, von der Strömung der Abgase im Wesentlichen abgehalten wird, ergibt sich somit das Problem, dass die Reinigungskapazität des Katalysators 30' nicht genügend ausgenutzt werden kann.

Darüber hinaus würde sich gemäß dem oben erwähnten konventionellen Auspufftopf, da er so entworfen ist, dass der Funkenfilterschirm und das abgasleitende Element so angepasst sind, dass sie an der Auslassöffnung 29' der hinterseitigen Außenwandplatte 22' mit Metallschrauben befestigt werden, die Anzahl der Teile (Schrauben und dergleichen) erhöhen, und gleichzeitig würde die Position und Form der Auslassöffnung 29' eingeschränkt werden, wodurch die Freiheit der Formgestaltung des Auspufftopfes gegenteilig beeinträchtigt werden würde.

Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick darauf gemacht worden, die oben erwähnten Probleme zu lösen, und deshalb ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen mit einem Katalysator verbundenen Auspufftopf für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, mit dem man in der Lage ist, die Herstellungskosten des Auspufftopfes so weit wie möglich durch das Reduzieren des Anteils an Schweißarbeiten bei der Produktion des Auspufftopfes zu sparen; in der Lage ist, die Stabilität und Festigkeit bei der Anbringung des Auspufftopfes an den Zylinder durch die direkte Befestigung des Auspufftopfes an den Zylinder ohne die Notwendigkeit der Verwendung langer Bolzen zu steigern; in der Lage ist, die Reinigungskapazität des Katalysators in einem größeren Maße zu nutzen und die Gestaltungsfreiheit in Bezug auf die Lage und Form der Auslassöffnung für die Abgase zu vergrößern.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Im Hinblick darauf, die oben erwähnte Aufgabe zu lösen, ist der mit einem Katalysator verbundene Auspufftopf gemäß der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen so konstruiert, dass er eine Ausdehnungskammer umfasst, die durch eine vorderseitige Außenwandplatte in Schalenform und eine rückseitige Außenwandplatte in Schalenform gebildet wird, beide Platten sind lösbar miteinander verbunden; eine Zwischenwand eingefügt zwischen der vorderseitigen Außenwandplatte und der rückseitigen Außenwandplatte, um die Ausdehnungskammer in eine erste Ausdehnungskammer und eine zweite Ausdehnungskammer zu trennen; ein am Ende geschlossener zylindrischer Diffusor, der sich in der ersten Ausdehnungskammer befindet; und einen gasdurchlässigen abgasreinigenden Katalysator in den Diffusor eingebaut und an diesem befestigt; in dem Abgase, die aus der Auslassöffnung ausgeblasen werden, die in einem Zylinder eines Verbrennungsmotors eingebaut ist, durch den Katalysator in die erste Ausdehnungskammer strömen können, dann aus der ersten Ausdehnungskammer und durch eine Öffnung, die sich in der Trennwand befindet, in die zweite Ausdehnungskammer und aus der zweiten Ausdehnungskammer durch die Auslassöffnung, die sich in der vorderseitigen Außenwandplatte befindet, ausströmen, wobei die Abgase in die Außenluft entsorgt werden.

In einem exemplarischen Ausführungsbeispiel sind ein vorderseitiger Endabschnitt der vorderseitigen Außenwandplatte, ein vorderseitiger Endabschnitt der Trennwand und ein Flanschabschnitt, der an dem vorderen Ende des Diffusors angebracht ist, gemeinsam an einem Randabschnitt der Auslassöffnung des Zylinders mit Bolzen sicher befestigt.

In einem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist der Katalysator zylindrisch oder prismatisch geformt und in den Diffusor eingesetzt und durch Punktschweißen an diesem befestigt.

Vorzugsweise ist der Katalysator ein auf Metallgrundlage hergestellter Oxidations-Katalysator.

In einem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein Funkenfilterschirm an der Öffnung angebracht, die in der Trennwand geformt ist.

In einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel sind ein rückseitiger Endabschnitt der vorderseitigen Außenwandplatte, ein rückseitiger Endabschnitt der Trennwand und ein vorderseitiger Endabschnitt der rückseitigen Außenwandplatte jeweils in einem kragenförmigen Abschnitt geformt, und diese kragenförmigen Abschnitte sind aufeinanderfolgend übereinander angeordnet und zusammen durch Bolzen befestigt.

Gemäß des mit einem Katalysator verbundenen Auspufftopfes der vorliegenden Erfindung kann, da die Ausdehnungskammer durch die Verwendung einer gewölbten vorderseitigen Außenwandplatte und einer gewölbten rückseitigen Außenwandplatte begrenzt ist, wobei beide Platten voneinander getrennt sind, die vorderseitige Außenwandplatte vor der Befestigung der rückseitigen Außenwandplatte an die vorderseitige Außenwandplatte für die Bildung der Ausdehnungskammer offen gehalten werden, so dass verankernde Bolzen in die vorderseitige Außenwandplatte eingefügt werden können, um sie direkt an dem Zylinder zu befestigen. Deshalb können die in diesem Fall verwendeten verankernden Bolzen verhältnismäßig kurz sein, und außerdem können die vorderseitige Außenwandplatte, die Trennwand und der Diffusor durch Verwendung solch kurzer Bolzen zusammen an dem Zylinder befestigt werden. Als Ergebnis kann, verglichen mit dem Stand der Technik, bei der für das Befestigen oder das Fixieren des Auspufftopfes an dem Zylinder lange Bolzen verwendet wurden, der Auspufftopf an einer Stelle befestigt werden, die sich viel näher am Zylinder befindet, wodurch es möglich wird, die Stabilität und die Rigidität der Anbringung des Auspufftopfes an dem Zylinder zu steigern.

Außerdem ist es möglich, nicht nur, weil die ganze vorderseitige Außenwandplatte, die Trennwand und der Diffusor zusammen an den Zylinder befestigt werden können, sondern auch, weil der Katalysator in den Diffusor (durch Einpressen) eingesetzt und an dem Diffusor durch Punktschweißen fixiert wird, den Vorgang des Schweißens zu reduzieren, der verglichen mit dem Stand der Technik ziemlich umständlich ist, was zu einer Kosteneinsparung führt.

Da der Katalysator zur Reinigung der Abgase eine zylindrische oder prismatische Form hat und in den Diffusor eingesetzt wird, ist es außerdem möglich, die ganze Fläche des Katalysators für die Reinigung von Abgasen verfügbar zu machen. Ein Ergebnis ist, dass es nun möglich ist, die Reinigungskapazität des Katalysators in einem größeren Ausmaß auszunutzen und folglich den abgasreinigenden Vorgang des Katalysators zu steigern.

Darüber hinaus kann die Gestaltungsfreiheit bezüglich der Position und der Formgebung der Auslassöffnung für die Abgase erheblich vergrößert werden, da so konstruiert wird, dass zusätzlich zur Auslassöffnung für die Abgase, die in der vorderseitigen Außenwandplatte vorgesehen ist, sich eine Öffnung in der Trennwand befindet und der Funkenfilterschirm an dieser Öffnung angebracht ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine Querschnittansicht, die schematisch ein Ausführungsbeispiel des Auspufftopfes mit eingebautem Katalysator gemäß der vorliegenden Erfindung zusammen mit einem Teil des Verbrennungsmotors zeigt, an dem dieser Auspufftopf angebracht ist;

2 ist ein Grundriß, der den in 1 gezeigten Diffusor darstellt;

3 ist eine vergrößerte Querschnittansicht entlang der Linie III-III in 2, die sowohl einen Randabschnitt der Auslassöffnung als auch einen Teil des Diffusors zeigt;

4 ist ein Grundriß, der die in 1 dargestellte vorderseitige Außenwandplatte zeigt;

5 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie V-V in 4;

6 ist ein Grundriß, der die in 1 dargestellte Trennwand zeigt;

7 ist eine Querschnittansicht eines Teils von 1, die die vorder- und rückseitigen Außenwandplatten zeigt und einen Zustand, bei dem diese Außenwandplatten und die Trennwand gemeinsam befestigt sind;

8 ist eine Querschnittansicht, die ein modifiziertes Beispiel des mit einem Katalysator verbundenen Auspufftopfes von 1 schematisch darstellt;

9 ist eine Querschnittansicht, die ein Beispiel des herkömmlichen am Katalysator angebrachten Auspufftopfes zusammen mit einem Teil des Verbrennungsmotors, an den dieser Auspufftopf angebracht ist, schematisch zeigt; und

10 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie X-X in 9.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINES EXEMPLARISCHEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
Als Nächstes wird mit Bezug auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel des Auspufftopfes der vorliegenden Erfindung erklärt.
1 zeigt eine Querschnittansicht, die schematisch ein Ausführungsbeispiel des an einem Katalysator angebrachten Auspufftopfes gemäß der vorliegenden Erfindung zusammen mit einem Teil des Verbrennungsmotors zeigt, an dem dieser Auspufftopf angebracht ist.
Genau wie der in 9 gezeigte herkömmliche Verbrennungsmotor ist ein in 1 gezeigter Verbrennungsmotor 1 ein kleiner luftgekühlter Zweitakt-Benzinmotor des Spülsystems der Schnürle-Bauart, der als Antriebsquelle in einen tragbaren Motor-Arbeitsgerät, wie z. B. einem Heckenschneider oder einer Kettensäge, eingebaut werden kann. Das Volumen des Motors 1 kann z. B. etwa 23 bis 45 ml sein. Dieser Motor 1 umfasst einen Zylinder 2, der eine gewölbte Verbrennungskammer 5 hat. Der Zylinder 2 ist an seinem Außenumfang mit einer großen Anzahl von Kühlrippen 6 ausgestattet. Außerdem ist der Zylinder 2 mit einer Auslassöffnung 10 ausgestattet, die im Querschnitt rund oder oval ist und sich im allgemeinen (glockenförmig) verengt, d. h. der Querschnittbereich der Auslassöffnung 10 nimmt allmählich von dessen innerem Ende zu dessen äußerem Ende zu. Obwohl in der Zeichnung nicht gezeigt, ist der Zylinder 2 außerdem mit einer Lufteinlassöffnung und einer Spülungsöffnung ausgestattet, die beide in der bekannten Art gestaltet sind.
An der Außenseite der Auslassöffnung 10 des Zylinders 2 ist ein Auspufftopf 20 angebracht. Dieser Auspufftopf 20 umfasst eine Ausdehnungskammer 25, die von einer schalenförmigen vorderseitigen Außenwandplatte 21 und einer schalenförmigen rückseitigen Außenwandplatte 22 gebildet ist, welche voneinander getrennt geformt sind. Die Ausdehnungskammer 25 wird in eine erste Ausdehnungskammer 25A und eine zweite Ausdehnungskammer 25B von einer schalenförmigen Trennwand 23 getrennt, die sich innerhalb der vorderseitigen Außenwandplatte 21 befindet.
In der Nähe des Zentralteils des vorderseitigen Endteils 21A, der sich an der Seite der Auslassöffnung 10 befindet, ist die vorderseitige Außenwandplatte 21 mit einer Öffnung 21a versehen, die etwa die gleiche Größe und Form hat wie die des Außenendteils der Auslassöffnung 10. Eine (im Grundriß) rhombische Verstärkungsplatte 28, die abgerundete Ecken und eine Öffnung 28a der gleichen Größe und Form wie die Öffnung 21a hat, ist entlang der Peripherie dieser Öffnung 21a befestigt (siehe auch 4). Die Verstärkungsplatte 28 ist an der Öffnung 21a durch Punktschweißen befestigt.
Die vorderseitige Außenwandplatte 21 ist an ihrem rückseitigen Ende mit einem kragenförmigen Abschnitt 21b versehen, der einen L-förmigen Querschnitt hat. Dieser kragenförmige Abschnitt 21b ist an seinen vier Ecken mit Bolzenlöchern 21c versehen, wie in 4 gezeigt ist.
Die rückseitige Außenwandplatte 22 ist an einem ihrer Vorderenden mit einem kragenförmigen Abschnitt 22b versehen, der einen L-förmigen Querschnitt hat, der so geformt ist, dass er mit der Innenseite des kragenförmigen Abschnitts 21b der vorderseitigen Außenwandplatte 21 in Eingriff stehen kann. Dieser kragenförmige Abschnitt 22b ist an seinen vier Ecken auch mit Bolzenlöchern 22c versehen, die so konstruiert sind, dass sie auf die Bolzenlöcher 21c der vorderseitigen Außenwandplatte 21 ausgerichtet sind (siehe 7).
Die Trennwand 23 ist in der Nähe eines Zentralbereichs ihres vorderseitigen Endabschnitts 23A mit einer runden Öffnung 23a versehen und ist auch an einem rückseitigen Ende mit einem kragenförmigen Abschnitt 23b versehen, der dazu geeignet ist, zwischen dem kragenförmigen Abschnitt 21b der vorderseitigen Außenwandplatte 21 und dem kragenförmigen Abschnitt 22b der rückseitigen Außenwandplatte 22 eingeklemmt zu werden. Dieser kragenförmige Abschnitt 23b ist auch an seinen vier Ecken mit Bolzenlöchern 23c ausgestattet, die so konstruiert sind, dass sie auf die Bolzenlöcher 21c der vorderseitigen Außenwandplatte 21 sowie auf die Bolzenlöcher 22c der rückseitigen Außenwandplatte 22 ausgerichtet sind.
Der vorderseitige Endabschnitt 21A (dessen Außenfläche) der vorderseitigen Außenwandplatte 21 berührt einen projektierten Abschnitt 2A, wo sich die Auslassöffnung 10 des Zylinders 2 befindet. Der vorderseitige Endabschnitt 23A (dessen Außenfläche) der Trennwand 23 berührt die Verstärkungsplatte 28. An einem proximalen Ende des zylindrischen Diffusors 40 mit geschlossenem Ende berührt ein (im Grundriß) rhombischer, kragenförmiger Abschnitt 41 mit abgerundeten Ecken, wie in 2 gezeigt, den vorderseitigen Endabschnitt 23A (dessen Innenfläche) der Trennwand 23 in der Weise, dass die Peripherie der runden Öffnung 23a des vorderseitigen Endteils 23A der Trennwand 23 hermetisch verschlossen wird. In diesem Fall sind die vorderseitige Außenwandplatte 21 (die Verstärkungsplatte 28), die Trennwand 23 und der Diffusor 40 in einer solchen Weise angeordnet, dass die Zentrallinien der oben genannten Öffnungen 21a, 28a und 23a alle auf die Zentralachse "O" des Diffusors 40 ausgerichtet sind.
Wie in den 2, 3, 4 und 6 gezeigt, sind der vordere Endabschnitt 21A der vorderseitigen Außenwandplatte 21, die Verstärkungsplatte 28, der vordere Endabschnitt 23A der Trennwand 23 und der kragenförmige Teil 41 des Diffusors 40 jeweils mit einem Paar Bolzenlöchern 21d, einem Paar Bolzenlöchern 28d, einem Paar Bolzenlöchern 23d und einem Paar Bolzenlöchern 41d versehen. Jedes dieser Bolzenlöcherpaare ist so im Raum angeordnet, dass sie aufeinander ausgerichtet sind. Folglich können in alle diese Bolzenlöcher 21d, 28d, 23d und 41d jeweils Bolzen 26 eingesteckt und in den vorgesehenen Abschnitt 2A des Zylinders 2 eingeschraubt werden, wodurch ermöglicht wird, durch Verwendung der Bolzen 26 die ganze vorderseitige Außenwandplatte 21 (die Verstärkungsplatte 28), die Trennwand 23 und den Diffusor 40 an dem Zylinder 2 direkt und gemeinsam zu befestigen.
Wie in 7 gezeigt, werden ferner der kragenförmige Abschnitt 21b der vorderseitigen Außenwandplatte 21, der kragenförmige Abschnitt 23b der Trennwand 23 und der kragenförmige Abschnitt 22b der rückseitigen Außenwandplatte 22 aufeinanderfolgend übereinander gelegt und gemeinsam miteinander auf hermetische Weise zusammengeklammert durch Verwendung von Bolzen 37, die nacheinander in die Bolzenlöcher 21c, 23c und 22c eingesteckt werden und auf Muttern 38 verschraubt werden, welche vorher an den kragenförmigen Teil 21b der vorderseitigen Außenwandplatte 21 geschweißt worden sind. Deshalb kann, wenn die Verklammerung durch Verwendung der Bolzen 37 gelöst wird, die rückseitige Außenwandplatte 22 leicht von der vorderseitigen Außenwandplatte 21 getrennt werden, wodurch z. B. die Wartung und Inspektion des Auspufftopfes erleichtert wird.
In dem vorderseitigen Endabschnitt 40A des Diffusors 40 ist ein zylindrischer Abgasreinigungskatalysator 30 (durch Einpressen) eingebaut, der daran durch Punktschweißen (Punktschweißteile 44) befestigt ist. Ein Paar abgasdurchlässige Löcher 43, die diametral einander gegenüber liegend angeordnet sind, sind auf der peripheren Oberfläche des rückseitigen Endteils 40B des Diffusors 40 vorgesehen. Der Katalysator 30 besteht aus einem Oxydationskatalysator, der einen gasdurchlässigen Metallträger aufweist und von einer zylindrischen Metallhülse 32 umgeben ist.
Wie in den 4 und 5 gezeigt, ist außerdem die vorderseitige Außenwandplatte 21 auf einer ihrer rückseitigen Endabschnitte mit einer jalousieartigen Auslassöffnung 29 ausgestattet, die nach innen bossiert ist. Wie in den 1 und 6 gezeigt, ist an einer Seite des rückseitigen Endteils der Trennwand 23, die sich diametral gegenüber der jalousieartigen Auslassöffnung 29 befindet, eine zurückversetzte Fläche 23D, die nach innen gehend zurückversetzt ist. Diese zurückversetzte Fläche 23D ist mit einer rechteckigen Öffnung 23e versehen. Ein Funkenfilterschirm 35 ist auf der zurückversetzten Fläche 23D so angebracht, dass er diese Öffnung 23e durch jede beliebige geeignete Methode, wie z. B. Punktschweißen, verdecken kann. Obwohl in der Zeichnung nicht gezeigt, ist an dieser jalousieartigen Auslassöffnung 29 ein abgasführendes Element zur Regulierung der Ausströmrichtung der Abgase montiert.
In dem Auspufftopf, der wie oben beschrieben konstruiert ist, werden die Abgase, die beinahe mit Schallgeschwindigkeit aus der Auslassöffnung 10 geblasen werden, durch die Öffnung 21a der vorderseitigen Außenwandplatte 21, der Öffnung 28a der Verstärkungsplatte 28 und der Öffnung 23a der Trennwand 23 zu dem Diffusor 40 geführt, wie durch einen durchgezogenen Pfeil in 1 gezeigt ist, wodurch den Abgasen ermöglicht wird, durch das Innere des Katalysators 30 zu strömen, der an dem Diffusor 40 angeordnet und befestigt ist. Da die Abgase durch den Katalysator 30 strömen, wird die Menge an HC, CO usw. in den Abgasen durch den Katalysator 30 reduziert. Die Abgase, die durch den Katalysator 30 geströmt sind, werden durch die Abgas-Ausströmlöcher 43 des Diffusors 40 in die erste Ausdehnungskammer 25A geblasen und gezwungen, sich auszudehnen und zu verteilen. Das Ergebnis ist, dass der Auspufflärm gedämpft werden kann. Die Abgase, die sich so in der ersten Ausdehnungskammer 25A ausgedehnt und verteilt haben, werden dann durch den Funkenfilterschirm 35 in die zweite Ausdehnungskammer 25B eingeleitet und danach aus der zweiten Ausdehnungskammer 25B durch die Auslassöffnung 29, die sich in der vorderseitigen Außenwandplatte 21 befindet, entladen.
Gemäß dem an einem Katalysator angebrachten Auspufftopf 20 dieses Ausführungsbeispiels kann, da die Ausdehnungskammer 25 dadurch gebildet ist, dass von einer gewölbten vorderseitigen Außenwandplatte 21 und einer gewölbten rückseitigen Außenwandplatte 22 Gebrauch gemacht wird, wobei beide Platten voneinander getrennt sind, die vorderseitige Außenwandplatte 21 vor dem Anbringen der rückseitigen Außenwandplatte 22 an die vorderseitige Außenwandplatte 21, um die Ausdehnungskammer zu bilden, offen bleiben, so dass verankernde Bolzen 26 leicht in die vorderseitige Außenwandplatte 21 eingesetzt werden können, um sie direkt an dem Zylinder 2 zu befestigen. Deshalb können die verankernden Bolzen 26, die in diesem Fall verwendet werden, verhältnismäßig kurz sein, und außerdem können die vorderseitige Außenwandplatte 21, die Trennwand 23 und der Diffusor 40 zusammen an dem Zylinder 2 befestigt werden, indem solche kurze Bolzen 26 verwendet werden. Folglich kann im Vergleich mit dem Stand der Technik, bei dem zum Befestigen oder Fixieren des Auspufftopfes an dem Zylinder 2 lange Bolzen verwendet werden, der Auspufftopf an den Zylinder 2 an einer Stelle befestigt werden, welche viel dichter bei dem Zylinder 2 ist, wodurch ermöglicht wird, die Stabilität und die Rigidität bei der Anbringung des Auspufftopfes an dem Zylinder 2 zu verbessern.
Weil nicht nur die ganze vorderseitige Außenwandplatte 21, die Trennwand 23 und der Diffusor 40 zusammen an dem Zylinder 2 befestigt werden können, sondern auch, weil der Katalysator 30 in den Diffusor 40 (durch Einpressen) montiert und durch Punktschweißen an dem Diffusor 40 fixiert wird, ist es ferner möglich, den Schweißvorgang, der ziemlich umständlich ist, im Vergleich zu dem Stand der Technik zu reduzieren, wodurch Fertigungskosten eingespart werden.
Da der Katalysator 30 zur Reinigung der Abgase in der Form zylindrisch und in dem am Ende geschlossenen zylindrischen Diffusor 40 montiert ist, der alle Abgase, die aus der Auslassöffnung 10 strömen, aufnimmt, ist es außerdem möglich, den ganzen Bereich des Katalysators für die Reinigung der Abgase verfügbar zu machen. Folglich ist es nun möglich, die Reinigungskapazität des Katalysators 30 in einem größeren Maße zu nutzen und somit die Abgasreinigungsleistung des Katalysators 30 erheblich zu steigern.
Da er außerdem so konstruiert ist, dass zusätzlich zu der Auslassöffnung 29 für Abgase, die sich in der vorderseitigen Außenwandplatte 21 befindet, in der Trennwand 23 eine Öffnung 23e getrennt gebildet ist und der Funkenfilterschirm 35 an dieser Öffnung 23e angebracht ist, kann die Gestaltungsfreiheit bezüglich der Position und der Ausführung des Auslassventils 29 für Abgase beträchtlich gesteigert werden.
Während in der oben genannten Beschreibung ein Ausführungsbeispiel zur Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung ausführlich erklärt worden ist, wird verständlich sein, dass die Bauweise der Vorrichtung variieren kann, ohne von dem Sinn und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, die in den Ansprüchen hierin beansprucht werden.
Obwohl z. B. in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel der Funkenfilterschirm 35 an der zurückversetzten Fläche 23D montiert ist, beschränkt sich die Stelle der Anbringung des Funkenfilterschirms 35 nicht auf die zurückversetzte Fläche 23D, sondern kann z. B. die Oberseite 23B der Trennwand 23 sein, wie in 8 gezeigt ist.
Obwohl, wie in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel angegeben, ein paar der abgasdurchlässigen Löcher 43 an der peripheren Oberfläche des rückseitigen Teiles 40B des geschlossenen zylindrischen Diffusors 40 so ausgebildet sind, dass sie diametral einander gegenüber liegen, können diese abgasdurchlässigen Löcher 43 auch auf dem Boden 40C des Diffusors 40 vorgesehen sein, wie in 8 gezeigt ist.
Um zu verhindern, dass die Oberfläche der Außenwandplatte 22 übermäßig heiß wird, kann eine Innenwandplatte 36 an der Innenseite der Außenwandplatte 22 so vorgesehen werden, dass ein wärmeisolierender Raum 39 zwischen der Außenwandplatte 22 und der Innenwandplatte 36 gebildet wird. In diesem Fall kann in der gleichen Art wie in den Fällen der kragenförmigen Abschnitte 21b, 23b und 22b der vorderseitigen Außenwandplatte 21, der Trennwand 23 und der rückseitigen Außenwandplatte 22 ein kragenförmiger Teil 36b am Vorderende der Innenwandplatte 36 gebildet und zwischen den kragenförmigen Teil 23b der Trennwand 23 und dem kragenförmigen Teil 22b der rückseitigen Außenwandplatte 22 eingefügt werden, um ihn gemeinsam daran zu befestigen.
Ferner kann der an einem Katalysator angebrachte Auspufftopf der vorliegenden Erfindung in gleicher Weise zusätzlich zur Verwendung in einem luftgekühlten Zweitakt-Benzinmotor, der in dem oben genannten Ausführungsbeispiel erwähnt ist, in einem Viertaktmotor eingesetzt werden.
Ferner ist es in Bezug auf den Abgasreinigungskatalysator auch möglich, zusätzlich zu dem vorher erwähnten Ausführungsbeispiel (auf einem Metallträger ausgebildeter Oxidationskatalysator) einen Katalysator in der Form eines Körpers aus Schaumstoff oder einen Keramikträger zu verwenden.

Claims

Auspufftopf, der mit einer Auslassöffnung eines Zylinders eines Verbrennungsmotors zusammenarbeiten kann, wobei der Auspufftopf umfasst: einer Ausdehnungskammer, wobei die Ausdehnungskammer eine schalenförmige vorderseitige Außenwandplatte und eine rückseitige Außenwandplatte aufweist, wobei beide Platten lösbar aneinander befestigt sind; einer Trennwand, die zwischen der vorderseitigen Außenwandplatte und der rückseitigen Außenwandplatte angeordnet ist, um die Ausdehnungskammer in eine erste Ausdehnungskammer und eine zweite Ausdehnungskammer zu unterteilen; einem Diffusor, der in der ersten Ausdehnungskammer positioniert ist; und einem Katalysator, der in den Diffusor eingesetzt und an diesem befestigt ist; wodurch Abgase von der Auslassöffnung durch den Katalysator strömen und in die erste Ausdehnungskammer eingeleitet werden, dann aus der ersten Ausdehnungskammer herausströmen und in die zweite Ausdehnungskammer durch eine in der Trennwand gebildete Öffnung eingeleitet werden und aus der zweiten Ausdehnungskammer durch eine Auslassöffnung, die in der vorderseitigen Außenwandplatte geformt ist, hinausströmen.
Auspufftopf nach Anspruch 1, in dem ein vorderseitiger Endabschnitt der vorderseitigen Außenwandplatte, ein vorderseitiger Endabschnitt der Trennwand und ein Flanschabschnitt, der an dem vorderen Ende des Diffusors geformt ist, gemeinsam an einem Teil der Auslassöffnung des Zylinders mittels Bolzen befestigt sind.
Auspufftopf nach Anspruch 2, in dem der Kopf von mindestens einem der Bolzen sich nahe dem Abschnitt der Auslassöffnung befindet.
Auspufftopf nach Anspruch 1, in dem der Katalysator mindestens einer von einer zylindrischen Ausführung und von einer prismatischen Ausführung ist.
Auspufftopf nach Anspruch 4, in dem der Katalysator an dem Diffusor durch Punktschweißen befestigt ist.
Auspufftopf nach Anspruch 1, in dem der Katalysator an dem Diffusor durch Punktschweißen befestigt ist.
Auspufftopf nach Anspruch 1, in dem der Katalysator ein Oxidationskatalysator ist, der aus einem Metallträger geformt ist.
Auspufftopf nach Anspruch 1, außerdem versehen mit einem Funkenfilterschirm, der an der Öffnung befestigt ist, die sich in der Trennwand befindet.
Auspufftopf nach Anspruch 1, bei dem ein rückseitiger Endabschnitt der vorderseitigen Außenwandplatte, ein rückseitiger Endabschnitt der Trennwand und ein vorderseitiger Endabschnitt der rückseitigen Außenwandplatte jeweils in einem ersten, zweiten und dritten kragenförmigen Abschnitt und die ersten, zweiten und dritten kragenförmigen Abschnitte hintereinander übereinander und mittels Bolzen gemeinsam befestigt sind.
Auspufftopf mit der Fähigkeit, mit einer Auslassöffnung eines Zylinders eines Verbrennungsmotors zusammenzuwirken, wobei der Auspufftopf aufweist: eine Ausdehnungskammer, die Ausdehnungskammer mit einer schalenförmigen vorderseitigen Außenwandplatte und einer schalenförmigen rückseitigen Außenwandplatte, wobei beide Platten lösbar aneinander befestigt sind; eine Trennwand, die zwischen die vorderseitige Außenwandplatte und die rückseitige Außenwandplatte eingeschoben ist, um die Ausdehnungskammer in eine erste Ausdehnungskammer und eine zweite Ausdehnungskammer zu unterteilen; einen am Ende geschlossenen zylindrischen Diffusor, welcher in der ersten Ausdehnungskammer positioniert ist; und einen gasdurchlässigen Abgasreinigungskatalysator, der in einen Diffusor eingesetzt und an diesem befestigt ist; in dem Abgase von der Auslassöffnung durch den Katalysator strömen und in die erste Ausdehnungskammer eingeleitet werden, dann aus der ersten Ausdehnungskammer herausströmen und durch eine Öffnung, die sich in der Trennwand befindet, in die zweite Ausdehnungskammer eingeleitet werden und aus der zweiten Ausdehnungskammer durch eine Auslassöffnung, die sich in der vorderseitigen Außenwandplatte befindet, herausströmen.
Auspufftopf nach Anspruch 10, in dem ein vorderer Endabschnitt der vorderseitigen Außenwandplatte, ein vorderer Endabschnitt der Trennwand und ein Flanschabschnitt, der sich an dem vorderen Ende des Diffusors befindet, gemeinsam an einem Randabschnitt der Auslassöffnung des Zylinders mittels Bolzen befestigt sind.
Auspufftopf nach Anspruch 11, in dem der Kopf von mindestens einem der Bolzen sich nahe dem Randabschnitt der Auslassöffnung befindet.
Auspufftopf nach Anspruch 10, in dem der Katalysator eine zylindrische Form und eine prismatische Form hat.
Auspufftopf nach Anspruch 13, in dem der Katalysator an dem Diffusor durch Punktschweißen befestigt ist.
Auspufftopf nach Anspruch 10, in dem der Katalysator eine prismatische Form hat.
Auspufftopf nach Anspruch 15, in dem der Katalysator an dem Diffusor durch Punktschweißen befestigt ist.
Auspufftopf nach Anspruch 10, in dem der Katalysator an dem Diffusor durch Punktschweißen befestigt ist.
Auspufftopf nach Anspruch 10, in dem der Katalysator ein Oxidationskatalysator ist, der aus einem Metallträger geformt ist.
Auspufftopf nach Anspruch 10, der ferner einen Funkenfilterschirm aufweist, der an der Öffnung befestigt ist, die in der Trennwand geformt ist.
Auspufftopf nach Anspruch 10, in dem ein rückseitiger Endabschnitt der vorderseitigen Außenwandplatte, ein rückseitiger Endabschnitt der Trennwand und ein vorderer Endabschnitt der rückseitigen Außenwandplatte jeweils zu einem ersten, zweiten und dritten kragenförmigen Abschnitt geformt sind und die ersten, zweiten und dritten kragenförmigen Abschnitte hintereinander übereinander und mittels Bolzen gemeinsam befestigt sind.