DE4036284A1 - Vorrichtung zum einsatz eines katalysators fuer einen zweitaktmotor - Google Patents
Vorrichtung zum einsatz eines katalysators fuer einen zweitaktmotorInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einsatz
eines Katalysators für einen Zweitaktmotor, an dessen Auslaß
kanal ein mit einer Abgangsleitung ausgestatterer Vorschall
dämpfer angeschlossen ist, in welchem die Verbrennungsabgase
gedämpft und unter Wärmetauschung abgekühlt werden.
Die Luftschadstoffbelastung durch Auspuffabgase von Kraftfahr
zeugen stellt einen erheblichen Anteil der Umweltbelastung
dar. Auspuffabgase aus Viertaktmotoren werden bereits erfolg
reich durch Katalysatoren von Schadstoffen, wie Schwefeldioxyd
oder Stickoxyden, gereinigt. Die Abgasreinigung von Zweitakt
motoren mittels Katalysatoren stellt jedoch deswegen ein
Problem dar, weil die Auspuffabgase in einem Vorschalldämpfer
gedämpft und unter Wärmetauschung auf Temperaturen auf 200°C
abgekühlt werden. Die Anspringtemperatur der meisten handels
üblichen Katalysatoren liegt jedoch bei ungefähr 300°C, so daß
diese nicht ohne weiteres für die Reinigung von Auspuffabgasen
von Zweitaktmotoren eingesetzt werden können. Eine Anordnung
des Katalysators zwischen Auslaßkanal des Zylinders und Vor
schalldämpfer des Zweitaktmotors, wo noch ausreichend hohe
Temperaturen des Auspuffabgases vorlägen, ist einerseits aus
Platzgründen, insbesondere beim nachträglichen Einbau, schwie
rig und würde andererseits zu einem Leistungsabfall des Zwei
taktmotors um 15 bis 20% führen, da ein in dem Vorschalldäm
pfer aufbauender, ausreichender Gegendruck nicht mehr zur
Verfügung steht.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum
Einsatz eines Katalysators für einen Zweitaktmotor der ein
gangs genannten Art zu schaffen, mit Hilfe welcher sich die
Auspuffabgase des Zweitaktmotors ohne wesentlichen Leistungs
verlust des Motors zuverlässig reinigen lassen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch
gelöst, daß der Katalysator in der Abgangsleitung des Vor
schalldämpfers angeordnet und daß der Vorschalldämpfer von
einer Bypass-Leitung zwischen Auslaßkanal und Katalysator
überbrückt ist.
Durch die so erreichte Abzweigung eines Teils der heißen
Verbrennungsabgase und seine unmittelbare Weiterleitung zu
dem Katalysator kann die erforderliche Anspringtemperatur am
Katalysator gewährleistet werden. Der Großteil der Abgase
strömt jedoch nach wie vor unmittelbar durch den Vorschall
dämpfer, so daß keine wesentlichen Leistungsverluste des
Zweitaktmotors eintreten. Um den erforderlichen Anteil der
Verbrennungsabgase aus dem Auslaßkanal des Zweitaktmotors
abzuzweigen, ragt bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der
Erfindung die Bypass-Leitung mit einem Einlaßstutzen in den
Auslaßkanal. Dabei kann die Bypass-Leitung in einer von vorn
herein vorhandene oder eine nachträglich vorgesehene Öffnung
in der Wandung des Auslaßkanals eingesetzt und dort mit dem
Auslaßkanal verschweißt sein. Dies erlaubt bei wirksamer Ab
zweigung des erforderlichen Anteils der Verbrennungsabgase
sowohl eine einfachere Fertigung bei der Neuherstellung, aber
auch eine Nachrüstung sowie eine Reparatur, beispielsweise bei
Rostschäden einzelner Teile der Auspuffanlage.
Für die Abzweigung des erforderlichen Verbrennungsabgasanteils
in die Bypass-Leitung ist es ferner von Vorteil, wenn die
Achse des Einlaßstutzens in seinem Einlaßbereich parallel zur
Strömungsrichtung der Verbrennungsabgase verläuft. Hierdurch
wird ein zwangsläufiges Strömen des gewünschten Anteiles der
Verbrennungsabgase in die Bypass-Leitung gewährleistet.
Dieses Ziel kann dadurch noch weiter unterstützt werden, daß
der Einlaßstutzen in seinem Einlaßbereich trichterförmig
aufgeweitet ist. Dabei kann durch das Maß der Aufweitung des
Einlaßbereiches das Verhältnis der abgezweigten Verbrennungs
abgase zu den durch den Vorschalldämpfer geleiteten Verbren
nungsabgase bestimmt und für jeden Anwendungsfall optimal
ausgelegt werden.
Um Wärmeverluste der Verbrennungsabgase auf dem Wege durch die
Bypass-Leitung möglichst gering zu halten, kann die
Bypass-Leitung beispielsweise auf ihrer gesamten freiliegenden
Länge von einer Isolierung umhüllt sein. Hierbei eignet sich
insbesondere eine keramische Isolierung, wie unter dem Han
delsnamen Cerablanket erhältliche keramische Fasermatten.
Zusätzlich kann die Isolierung nach einem weiteren Erfindungs
merkmal mit einem vorzugsweise selbstklebenden Aluminiumband
ummantelt sein, um Wärmeverluste noch weiter zu verringern.
Diesem Zweck dient auch eine weitere vorteilhafte Ausgestal
tung der Erfindung, wonach die Bypass-Leitung auf dem kürzest
möglichen Weg vom Auslaßkanal zum Katalysator geführt sein
sollte.
Für die Praxis hat es sich am zweckmäßigsten erwiesen, wenn
die Bypass-Leitung in die Abgangsleitung unmittelbar vor dem
Katalysator oder in den Einlaß des Katalysators selbst mündet.
Die Bypass-Leitung besteht vorzugsweise aus Stahl, insbeson
dere des Typs St 1.4512.
In praktischer Ausführung der Erfindung kann die Bypass-Lei
tung eingangsseitig, wie bereits erwähnt, in eine Öffnung des
Auslaßkanals und auslaßseitig in eine Öffnung der Abgangslei
tung oder des Einlasses des Katalysators dicht eingeschweißt
sein, um Leckagen zu vermeiden.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der
vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung.
Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich darge
stellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller
Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung auch
unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder
deren Rückbeziehung.
Es zeigen:
Fig. 1 schematisch in Ansicht eine Auspuffanlage eines
Zweitaktmotors mit einer die Erfindung aufweisenden
Vorrichtung, und
Fig. 2 einen Teilausschnitt II von Fig. 1 in vergrößerter
Darstellung.
Der Zweitaktmotor weist einen Zylinder 1 mit Kolben 2 und
Einlaßkanal 3 sowie einen für die Verbrennungsabgase bestimm
ten Auslaßkanal 4 auf, welcher in einen Vorschalldämpfer 5
mündet. In dem Vorschalldämpfer 5 werden Verbrennungsabgase
gedämpft und unter Wärmetauschung abgekühlt, wobei bei Bedarf
die gewonnene Wärme zur Beheizung des Kraftfahrzeuginnenraumes
verwendet werden kann. Die auf etwa 200°C abgekühlten Ver
brennungsabgase strömen dann über eine Abgangsleitung 14 aus
dem Vorschalldämpfer 5. In der Abgangsleitung 14 ist ein
Katalysator 9 mit einem Einlaß 8 eingeschaltet. In einer
Öffnung 10 des Auslaßkanals 4 ist ein Einlaßstutzen 6 einge
schweißt, dessen Einlaßbereich 11 zur Aufnahme eines bestimm
ten Anteils der Verbrennungsabgase trichterförmig aufgeweitet
ist. Die Achse A des Einlaßbereichs 11 läuft im wesentlichen
in Richtung der Verbrennungsabgase, wie aus Fig. 2 ersicht
lich. An den Einlaßstutzen 6 ist eine Bypass-Leitung 7 ange
schweißt, welche auf dem kürzesten Wege zu dem Einlaß 8 des
Katalysators 9 geführt und mit dem dortigen Ende in eine
Öffnung eingeschweißt ist. Die Bypass-Leitung 7 ist auf ihrer
gesamten freiliegenden Länge mit einer Isolierung 12 aus
keramischem Material, beispielsweise keramischen Matten der
Handelsmarke "Cerablanket" umhüllt. Die Isolierung 12 ihrer
seits ist mit einer Ummantelung aus einem vorzugsweise selbst
klebenden Aluminiumband 13 versehen. Durch die Abzweigung
eines Anteils der Verbrennungsabgase über die Bypass-Leitung 7
an dem Vorschalldämpfer 5 vorbei wird dieser Anteil der Ver
brennungsabgase mit erhöhter Temperatur dem Katalysator 9
zugeführt, so daß dort die erforderliche Anspringtemperatur
von z. B. 300°C ohne weiteres erreicht werden kann, obgleich
der Hauptanteil der Verbrennungsabgase nach wie vor ohne
wesentliche Beeinträchtigung der Leistung des Zweitaktmotors
durch den Vorschalldämpfer 5 geführt wird.
Bezugszeichenliste:
1 Zylinder
2 Kolben
3 Einlaßkanal
4 Auslaßkanal
5 Vorschalldämpfer
6 Einlaßstutzen
7 Bypass-Leitung
8 Einlaß
9 Katalysator
10 Öffnung
11 Einlaßbereich
12 Isolierung
13 Aluminiumband
14 Abgangsleitung
A Achse
2 Kolben
3 Einlaßkanal
4 Auslaßkanal
5 Vorschalldämpfer
6 Einlaßstutzen
7 Bypass-Leitung
8 Einlaß
9 Katalysator
10 Öffnung
11 Einlaßbereich
12 Isolierung
13 Aluminiumband
14 Abgangsleitung
A Achse
Claims (9)
1. Vorrichtung zum Einsatz eines Katalysators (9) für einen
Zweitaktmotor, an dessen Auslaßkanal (4) ein mit einer Ab
gangsleitung (14) ausgestatteter Vorschalldämpfer (5) ange
schlossen ist, in welchem die Verbrennungsabgase gedämpft und
unter Wärmetauschung abgekühlt werden, dadurch gekennzeichnet,
daß der Katalysator (9) in der Abgangsleitung (14) des Vor
schalldämpfers (5) angeordnet ist und daß der Vorschalldämpfer
(5) von einer Bypass-Leitung (7) zwischen Auslaßkanal (4) und
Katalysator (9) überbrückt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bypass-Leitung (7) mit einen Einlaßstutzen (6) in den
Auslaßkanal (4) hineinragt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Achse des Einlaßstutzens (6) in seinem Einlaßbe
reich (11) parallel zur Strömungsrichtung der Verbrennungsab
gase verläuft.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Einlaßstutzen (6) in seinem Einlaß
bereich (11) trichterförmig aufgeweitet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bypass-Leitung (7) auf ihrer gesamten
freiliegenden Länge von einer Isolierung (12), insbesondere
einer keramischen Isolierung, umhüllt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Isolierung (12) mit einem vorzugsweise selbstklebenden
Aluminiumband (13) ummantelt ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bypass-Leitung (7) auf dem kürzestmög
lichen Weg vom Auslaßkanal (4) zum Katalysator (9) geführt
ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bypass-Leitung (7) in die Abgangslei
tung (14) unmittelbar vor dem Katalysator (9) oder in den
Einlaß (8) des Katalysators (9) selbst mündet.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bypass-Leitung (7) aus Stahl, insbe
sondere vom Typ St 1.4512, besteht.
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