DE3444221A1

DE3444221A1 - Abgasleitung fuer einen verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE3444221A1
Application number: DE19843444221
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Buchtal GmbH
Current assignee: Buchtal GmbH
Priority date: 1984-10-23
Filing date: 1984-12-04
Publication date: 1986-04-24

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abgasleitung für
einen Verbrennungsmotor mit einer in die Abgasleitung eingeschalteten Vorrichtung zur Entgiftung der aus dem Verbrennungsmotor strömenden Abgase.
Die Bemühungen zum Umweltsschutz machen es erforderlich, in den Abgasleitungen der Verbrennungsmotoren, insbesondere von Kraftfahrzeugen od. dgl. Katalysatorträgerkörper einzubauen, um durch Katalyse die Abgase von schädlichen Bestandteilen, insbesondere Stickoxiden und Kohlenmonoxid sowie Kohlenwasserstoffresten zu befreien. Voraussetzung für die katalytische Abgasentgiftung ist die Verwendung bleifreier Brennstoffe. Die jetzigen Bemühungen zum Einbau von Entgiftungsvorrichtungen, insbesondere in Kraftfahrzeuge bedingen die Einschaltung eines Katalysatorträgerkörpers in die Abgasleitung des Verbrennungsmotors, der in der Abgasleitung unter der Motorhaube oder der Chassisverkleidung untergebracht werden muß. Da die Unterbringung im Bereich unter der Motorhaube an dem erforderlichen Platzbedarf scheitert, führt dies dazu, daß die Bodengruppe der Kraftfahrzeuge entsprechend ausgeschnitten werden muß, um den Trägerkörper für den Katalysator dort unterbringen zu können.
Voraussetzung für eine ausreichende katalytische Entgiftung der Abgase im Katalysatorträgerkörper ist aber eine ausreichend hohe Temperatur der Abgase, die jedoch verloren geht, wenn die Abgasleitung unter der Bodengruppe frei dem Fahrtwind ausgesetzt wird. Will man diese Abkühlung vermeiden, indem man den entsprechenden Teil der Abgasleitung in den Fahrgastraum verlegt, erfolgt dort eine unerwünschte und nur unter erheblichem Isolieraufwand zu beseitigende überhitzung dieses Kraftfahrzeugbereiches.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Abgasleitung so auszubilden, daß der zwischen Motor und Katalysator- trägerkörper befindliche Teil derselben unabhängig von der Art eines Einbaus die Wärme der Abgase nicht an die Umgebung abführt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abgasleitung zwischen dem Verbrennungsmotor und der Vorrichtung zu katalytischen Entgiftung der Abgase wenigstens über einen Teil ihrer Länge aus einem keramischen Werkstoff besteht.
Keramisches Material hat den Vorteil, daß die aus ihm hergestellten Bauteile hochtemperaturfest sind, d. h.
nicht nur hohen Temperaturen zu widerstehen vermögen, sendern auch Temperaturwechselbeanspruchung ohne Schadensfolge ausgesetzt werden können. Außerdem ist keramisches Material ein ausgezeichneter wärmeisolierender Werkstoff, so daß im vorliegenden Fall auf Wärmeisolierung weitgehend verzichtet werden kann.
Vorzugsweise ist der aus keramischem Werkstoff bestehende Teil der Abgasleitung als Rohr mit über die Wandstärke unterschiedlicher offener Porosität ausgebildet. Dabei kann die Porosität so gewählt werden, daß sie bei diesem rohrförmigen Gebilde von außen nach innen zunimmt, so daß am Außenumfang des Rohrkörpers keinerlei Porosität vorhanden ist. Die Porosität kann in Form von durchgehenden Kanälen vorliegen, aber auch von aneinander anschließenden, miteinander in Verbindung stehenden Hohlräumen. Von besonderem Vorteil ist, daß durch den Einsatz von keramischem Material ein Werkstoff zur Anwendung kommt, der weit weniger wärmeleitend ist als die bisher verwendeten Materialien Stahl und Gußeisen. Dies führt nicht nur dazu, daß die Temperatur der Abgase in der Abgasleitung auf einem für die Katalyse der Schadstoffe besonders günstigen Wert über längere Strecken qehalten werden kann, sondern auch dazu, daß die Wärmeabgabe eines solchen Abgabesystems wesentlich verringert wird. Außerdem sind keramische Werkstoffe spezifisch leichter als die bisher zur Anwendung gekommenen metallischen Werkstoffe. Keramische Werkstoffe sind auch weniger schalleitend, insbesondere dann, wenn sie porös ausgeführt sind. Auch dem Lärmschutz wird also durch den erfindungsgemäßen Vorschlag wesentlich gedient.
Sollten Befürchtungen bestehen, daß für das für wenigstens einen Teil der Abgasleitung verwendete keramische Material keine ausreichende Schlagfestigkeit gegeben ist, so läßt sich diese in einfachster Weise dadurch erzielen, daß man den aus keramischem Werkstoff bestehenden Teil der Abgasleitung mit einer Bandage umhüllt und schützt. Zweckmäßig ist es, als Umhüllungsmaterial ein Fasermaterial, vorzugsweise Glasfasermaterial zu verwenden, das in ähnlicher Weise wärmebeständig wie keramisches Material ist.
Durch die besonderen Eigenschaften des keramischen Materials ist es bei der Anwendung des Erfindungsprinzips für Kraftfahrzeugmotore möglich, den aus keramischem Material bestehenden Teil der Abgasleitung oberhalb der Bodengruppe des Kraftfahrzeuges anzuordnen, ohne daß es zu überhitzungen in diesem Bereich oder zu einer unzuträglichen Schallbelästigung kommt. Dafür sorgen die besonderen Eigenschaften des keramischen Materials.
In weiterer Ausbildung der Erfindung kann zur Verringerung der Abmessungen des Katalysatorträgerkörpers der aus keramischem Material bestehende Teil der Abgasleitung innenseitig wenigstens teilweise mit Katalysatorsubstanz beschichtet werden, so daß also dieser Teil der Abgasleitung selbst die Funktion eines Katalysatorträgerkörpers mit übernimmt. Dabei können auch Krümmer und/oder Sammler der Abgasleitung aus keramischem Werkstoff ausgebildet sein.
Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Verbrennungsmotors für ein Kraftfahrzeug mit seiner Abgasleitung und in Fig. 2 einen Schnitt durch die Abgasleitung im Bereich der Strecke S.
In Fig. 1 ist ein Verbrennungsmotor 1 schematisch in Seitensicht wiedergegeben. Mit 2 ist der Auspuffkrümmer bezeichnet, der als Teil der Abgasleitung in den rohrförmigen Teil 3 derselben übergeht. Auf der Strecke S1 besteht die Abgasleitung als solche aus einem keramischen Material und ist oberhalb der schematisch bei 4 angedeuteten Bodengruppe des Kraftfahrzeuges angeordnet.
An diese Strecke S1 der Abgasleitung schließt der Katalysatorträger 5 an, von dem aus die Abgasleitung über die Strecke 6 zum Auspufftopf 7 weiterführt. der nur noch teilweise wiedergegeben ist.
Wie der aus keramischen, Material bestehende Teil S1 der Abgasleitung am vorteilhaftesten ausgebildet wird, zeigt der in Fig. 2 wiedergegebene Schnitt durch die Abgasleitung im Bereich Man erkennt ein Keramikrohr 16, das von einer Bandage 17, beispielsweise aus Glasfasermaterial, umgeben ist und einen Innendurchlaß 18 aufweist. Dieser Innendurchlaß 18 wird umgeben von porösem keramischen Material 19, so daß eine erhebliche Oberfläche entsteht, die mit Katalysatormaterial belegt werden kann. Damit kann der Katalysatorträgerkörper wenigstens teilweise in die Abgasleitung integriert werden, so daß der Katalysatorträger 5 gegebenenfalls erheblich verkleinert werden kann. Es ist erkennbar, daß durch Einsatz des keramischen Materials und dessen Geschlossenheit am Außenumfang des Rohrabschnittes eine gute Wärmeabschirmung nach außen entsteht, erhebliches Gewicht eingespart werden kann und auch der Geräuschübergang vom Inneren der Abgasleitung ins Innere des Kraftfahrzeuges trotz Verlagerung des Abschnitte# ins Innere desselben, aber auch nach außen wesentlich reduziert ist, das keramische Material insbesondere wenn es teilweise porös ist erheblich schalldämmende Wirkung hat.
Da keramisches Material wärmedämmende Eigenschaften hat, wird eine Wärmeabstrahlung nach außen stark verringert, was auch zur Folge hat, daß die Abgase mit für die Katalyse ausreichend hoher Temperatur zu dem weiter hinten sitzenden Katalysatorträger geführt werden.
Im Bereich des Krümmers 2 können ebenfalls und/oder zusätzlich aus keramischen Material bestehende Einbauten vorgesehen werden. Man kann aber auch den gesamten Krümmer aus keramischen Material herstellen.
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Claims

Abgasleitung für einen Verbrennungsmotor Patentansprüche Abgasleitung für einen Verbrennungsmotor mit einer in die Abgasleitung eingeschalteten Vorrichtung zur katalytischen Entgiftung der Abgase, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Abgasleitung (2, 3) zwischen dem Verbrennungs motor und der Vorrichtung zur katalytischen Entgiftung der Abgase wenigstens über ein Teil (S1) ihrer Länge aus einem keramischen Werkstoff besteht.
2. Abgasleitung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der aus keramischem Material bestehende Teil der Abgasleitung als Rohr mit über die Wandstärke unterschiedlicher offener Porosität ausgebildet ist.
3. Abgasleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Porosität des aus keramischem Material bestehenden Teiles der Abgasleitung von innen nach außen auf den Wert Null abnimmt.
4. Abgasleitung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß der aus keramischem Material bestehende Teil der Abgasleitung von einer Bandage (7) umgeben ist.
5. Abgasleitung nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Bandage (7) aus einem Fasermaterial, vorzugsweise Glasfasermaterial besteht.
6. Abgasleitung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche für Kraftfahrzeugmotore, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der aus keramischem Material bestehende Teil der Abgasleitung oberhalb der Bodengruppe des Kraftfahrzeuges angeordnet ist.
7. Abgasleitung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der aus keramischem Material bestehende Teil der Abgasleitung innenseitig wenigstens teilweise mit Katalysatorsubstanz beschichtet ist.
8. Abgasleitung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß Krümmer und/oder Sammler (2) der Abgasleitung (3) aus keramischem Werkstoff ausgebildet sind.