DE4443922C2 - Auspuffanlage - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Abgasreinigungsvorrichtungen für Motoren und insbesondere eine Abgasreinigungsvorrichtung, bei der in das Auspuffrohr ein zylindrischer Träger eingeschoben ist, in dessen Wand mehrere Bohrungen vorgesehen sind und der einen Katalysator trägt, ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Motor-Auspuffan­ lage, die ein Steuerventil zum Steuern des Motorabgases enthält.

In einer herkömmlichen Abgasreinigungsvorrichtung dieses Typs ist der Katalysator-Träger im Auspuffrohr folgendermaßen befestigt: Wie aus der (ungeprüften) JP 85316-A (1991) bekannt, ist der Träger am Außenrohr des Auspuffrohrs angeschweißt; wie aus der (ungeprüften) JP 229913-A (1991) bekannt, ist an der äußeren Oberfläche des Trä­ gers ein aus einer dünnen Platte hergestelltes Brückenelement vorgese­ hen, wobei der Träger mit Hilfe des Brückenelements in das Außen­ rohr eingeschoben ist.

Der Träger, der durch die katalytische Wirkung des Katalysators er­ wärmt wird, dehnt sich aus. Daher wirkt in einer Abgasreinigungsvor­ richtung, bei der der Katalysator-Träger am Außenrohr eines Auspuff­ rohrs mittels Schweißens befestigt ist, auf den verschweißten Teil eine große Wärmebeanspruchung, wodurch der Träger und das Außenrohr verformt und beschädigt werden können. Wenn ein Schweißabschnitt des Trägers mit dem Katalysatormaterial verunreinigt ist, ist es schwierig, ihn am Außenrohr ausreichend fest zu verschweißen. Daher ist es bei der Anbringung des Katalysators am Träger notwendig, den für das Schweißen vorgesehenen Abschnitt abzudecken. Dies ist sehr schwierig.

In der obenerwähnten Abgasreinigungsvorrichtung des Typs, bei dem der Katalysator-Träger in das Außenrohr des Auspuffrohrs unter Ver­ wendung des Brückenelements eingepaßt ist, ist dieses Brückenelement aus einem dünnen Plattenmaterial hergestellt. Daher ist es schwierig, den Träger in das Außenrohr mit hoher Genauigkeit einzusetzen, au­ ßerdem ist es schwierig, einen Einspannspielraum für den Träger vor­ zusehen, der groß genug ist, damit der Träger eine Wärmeausdehnung ausführen kann und an seiner Position angeordnet werden kann. Da der Träger wiederholt erwärmt wird, kann sich der Einspannspielraum verändern. Ferner wird in der Vorrichtung der Katalysator nicht nur am Träger, sondern auch am Brückenelement angebracht. Dies ist nicht wirtschaftlich.

Andererseits ist im Stand der Technik ein Motor bekannt, bei dem im Abgassystem ein Steuerventil vorgesehen ist, das die Ausgangscharak­ teristik oder die Abgascharakteristik des Motors verändert. In diesem Zusammenhang ist beispielsweise aus der (ungeprüften) Gebrauchsmu­ steranmeldung JP 72925-A (1985) eine Motorausgangsleistungs-Ein­ stellvorrichtung bekannt, die folgendermaßen beschaffen ist: In einem mit dem Motorabgaskanal verbundenen Abschnitt des Auspuffrohrs ist eine Kammer vorgesehen, in welcher eine Ventilklappe drehbar und mit Spiel zwischen der Klappe und der Kammer angebracht ist. Die Klappe wird in Übereinstimmung mit der Drosselklappe des Motors betätigt (d. h. geöffnet und geschlossen).

Das in der Abgasreinigungsvorrichtung vorgesehene Steuerventil wie oben beschrieben besitzt die folgenden Nachteile: Es besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, daß im Abgas enthaltene Kohlenstoffpartikel am Steuerventil anhaften. Im schlimmsten Fall verhindern diese anhaften­ den Kohlenstoffpartikel den Betrieb des Steuerventils, ferner bewirken Änderungen des Spielraums zwischen dem Plattenkörper und dem Auspuffrohr eine Störung der Funktion des Steuerventils.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Motorab­ gassystem zu schaffen, bei dem verhindert wird, daß am Steuerventil abgelagerte Kohlenstoffpartikel den Betrieb oder die Funktion des Systems nachteilig beeinflussen.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Motorab­ gassystem zu schaffen, das die Wärmeausdehnung und Schwingungen eines Katalysator-Trägers absorbiert.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch eine Abgasreinigungsvorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Erfindungsgemäß enthält eine Abgasreinigungsvorrichtung einen zylin­ drischen Träger, in dessen zylindrischer Wand mehrere Bohrungen vorgesehen sind und der einen in ein Auspuffrohr eingeschobenen Katalysator trägt. In dieser Abgasreinigungsvorrichtung ist zwischen einem Abschnitt der äußeren zylindrischen Oberfläche wenigstens eines Endabschnitts des Trägers und einer in der inneren zylindrischen Oberfläche eines Auspuffrohr-Außenrohrs ausgebildeten Aussparung gegenüber dem Träger-Endabschnitt ein wärmebeständiges, elastisches Element eingesetzt, derart, daß es darin in radialer Richtung kompri­ miert wird, während es axial komprimiert wird, indem es gegen das Ende der Aussparung gepreßt wird, indem Teile, die von der äußeren zylindrischen Oberfläche des Trägers vorstehen, so gepreßt werden, daß sie mit der inneren Stirnfläche des elastischen Elements bei Be­ trachtung in Richtung der Achse in Eingriff gelangen.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, eine Auspuffanlage eines Motors zu schaffen, die ein Steuerventil enthält, das in der mit dem Abgaskanal des Motors in Verbindung stehenden Abgasleitung vorgesehen ist und die Öffnungsfläche der Abgasleitung verändert. Hierbei trägt wenigstens ein Teil des Ventilkörpers des Steuerventils einen Edelmetall-Katalysator.

In der erfindungsgemäßen Abgasreinigungsvorrichtung wird der Träger über das elastische Element durch das Außenrohr des Auspuffrohrs gleitfähig gehalten. Daher kann sich der Träger in bezug auf das Au­ ßenrohr bei Erwärmung frei ausdehnen, weshalb zwischen dem Träger und dem Außenrohr keine thermische Beanspruchung entsteht. Die Schwingungen des Trägers, die durch die Strömung des Abgases her­ vorgerufen werden können, werden vom elastischen Element wirksam absorbiert.

Der Träger wird an seiner Position im Außenrohr sowohl in radialer als auch in axialer Richtung durch die elastische Kraft des elastischen Elements gehalten; das bedeutet, daß er im Außenrohr kaum beweglich ist.

Ferner ist der Träger am Außenrohr nicht angeschweißt. Dadurch wird die schwierige Arbeit des Abdeckens der Schweißabschnitte vor der Anbringung des Katalysators am Träger beseitigt, ferner wird die Schwierigkeit beseitigt, daß der Katalysator durch die Schweißwärme nachteilig beeinflußt wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch die katalytische Wir­ kung eines Edelmetall-Katalysators die Temperatur eines Umfangsab­ schnitts des Ventilkörpers erhöht, um ein Anhaften von Kohlenstoff­ partikeln am Ventilkörper zu verhindern. Im Ergebnis wird verhindert, daß der Motor in seinem Betrieb oder seiner Funktion durch Kohlen­ stoffpartikel nachteilig beeinflußt wird. Wenn durch den Ventilkörper Abgas strömt, wird ferner die Verbrennung des noch nicht verbrannten Anteils durch die katalytische Wirkung des Edelmetall-Katalysators beschleunigt.

Die Unteransprüche sind auf bevorzugte Ausführungsfor­ men der vorliegenden Erfindung gerichtet.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausfüh­ rungsformen, die auf die Zeichnungen Bezug nimmt; es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Motorrades, das mit einer beispiel­ haften Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einer Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung versehen ist;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung, in der nur das Abgassystem des Motorrades gezeigt ist;

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittansicht der in Fig. 2 gezeigten Ab­ gasreinigungsvorrichtung;

Fig. 4 eine Schnittansicht längs der Linie IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 eine Schnittansicht längs der Linie V-V in Fig. 3;

Fig. 6 eine Längsschnittansicht eines Auspuffrohrs gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 eine Längsschnittansicht eines Auspuffrohrs, die Fig. 6 ent­ spricht, jedoch eine weitere Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung zeigt;

Fig. 8 eine Längsschnittansicht eines Auspuffrohrs, die Fig. 6 ent­ spricht, jedoch eine weitere Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung zeigt;

Fig. 9 eine Schnittansicht längs der Linie VII-VII in Fig. 3;

Fig. 10 eine vergrößerte Schnittansicht einer weiteren Ausführungs­ form der Erfindung, die Fig. 3 entspricht;

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht des in Fig. 10 gezeigten Steuer­ ventils im vollständig geschlossenen Zustand; und

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht des Steuerventils von Fig. 11 im vollständig geöffneten Zustand.

In Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Motorrades gezeigt, das mit einer erfindungsgemäßen Abgasreinigungsvorrichtung versehen ist. In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Motorradrahmen, der enthält: einen Hauptrahmen 4, der sich von einem Kopfrohr 3 schräg nach unten erstreckt, einen hinteren Rahmen 5, der sich vom hinteren Ende des Hauptrahmens 4 schräg nach oben erstreckt, und eine Sitzschiene 6, die sich von der Mitte des Hauptrahmens 4 nach hinten erstreckt und mit dem hinteren Ende des hinteren Rahmens 5 verbunden ist.

Im vorderen Teil des Motorrades erstreckt sich eine Vordergabel 8 im wesentlichen vertikal und ist am Kopfrohr 3 angelenkt. Die Vorderga­ bel 8 kann mit einer Lenkstange 7 gedreht werden. Ein Vorderrad 9 ist am unteren Endabschnitt der Vordergabel 8 drehbar angebracht. Am hinteren (unteren) Endabschnitt des Hauptrahmens 4 ist mittels eines Schwenkzapfens 10 eine hintere Gabel 11 in der Weise angebracht, daß sie in vertikaler Richtung schwingen kann. Ein Hinterrad 13 ist am hinteren Endabschnitt der hinteren Gabel 11 über eine hintere Achse 13 drehbar angebracht. Ein hinterer Stoßdämpfer 14 ist zwischen der hinteren Gabel 11 und der Sitzschiene 6 eingesetzt. Zwischen dem Vorderrad 9 und dem Hinterrad 12 ist der Motor 15 angeordnet; ge­ nauer ist er am Hauptrahmen 4 angebracht. Über ein Antriebskettenrad 17, das an der Abtriebswelle 16 des Motors 15 angebracht ist, sowie über ein angetriebenes Kettenrad 18, das an der hinteren Achse 13 angebracht ist, ist eine Endlosantriebskette 19 gelegt, so daß das Hin­ terrad 12 durch den Motor 15 über die Antriebskette 19 angetrieben wird.

Das Motorrad ist mit einer Verkleidung 20 sowie einer hinteren Motor­ radkörper-Abdeckung 21 abgedeckt. Genauer sind die Vorderseite und die beiden Seitenflächen des Motorradkörpers mit der Verkleidung 20 abgedeckt, während der hintere Teil des Motorradkörpers durch die hintere Motorradkörper-Abdeckung 21 abgedeckt ist. In Fig. 1 be­ zeichnet das Bezugszeichen 22 einen Kraftstofftank; das Bezugszeichen 23 bezeichnet einen Sitz; und das Bezugszeichen 24 bezeichnet einen vor dem Motor 15 befindlichen Kühler.

Der Motor ist ein Zweitaktmotor, dessen Ansaugsystem, das einen Vergaser 25 enthält, mit einer in einem Kurbelgehäuse 27 ausgebilde­ ten Kurbelkammer in Verbindung steht. Andererseits ist das Abgassy­ stem 29 des Motors mit dem Abgaskanal des Zylinders 28 verbunden. Das Abgassystem 29 erstreckt sich an der Vorderseite des Motors 15 nach unten, ist anschließend nach hinten gebogen und erstreckt sich unterhalb des Motors 15 und dann neben dem Hinterrad 12 schräg nach oben. Das Abgassystem 29 weist am hinteren Ende des Motorradkör­ pers einen Auslaß auf. Das Abgassystem 29 ist aus einem Auspuffrohr 30, einem Ausdehnungsrohr 31, einem Verbindungsrohr 32, einem Schalldämpfer 33 und einem Auslaßrohr 34, die mit dem Zylinder 28 in der angegebenen Reihenfolge verbunden sind, hergestellt.

Fig. 2 ist eine vergrößerte Darstellung des Abgassystems 29. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist der katalytische Wandler 35 für die Reinigung des Abgases im Ausdehnungsrohr 31 vorgesehen. Von einem Sekundärluft- Zufuhrrohr 36 wird Sekundärluft zum Beschleunigen der katalytischen Wirkung des katalytischen Wandlers 35 dem Abgas stromaufseitig zum Auspuffrohr 30 in der Nähe des Zylinderabgaskanals zugeführt. Das Sekundärluft-Zufuhrrohr 36 ist über einen Flansch 37 mit dem Aus­ puffrohr 30 verbunden (siehe Fig. 3). Das Sekundärluft-Zufuhrrohr 36 besitzt an seinem stromaufseitigen Ende einen Lufteinlaß, der mit einem Klappenventil 38 versehen ist. Wenn der Druck im Auspuffrohr 30 negativ wird, wird das Klappenventil 38 geöffnet, so daß Außenluft als Sekundärluft durch das Sekundärluft-Zufuhrrohr 36 in das Auspuff­ rohr 30 eingeleitet wird.

Das Auspuffrohr 30 ist in zwei Teile unterteilt: einen stromaufseitigen Teil 30a und einen stromabseitigen Teil 30b. An der Verbindungsstelle dieser beiden Teile 30a und 30b ist eine Ventilkammer 42 ausgebildet. Fig. 3 ist eine vergrößerte Darstellung, die die Ventilkammer 42 im einzelnen zeigt. Die Ventilkammer 42 ist am Ende des stromaufseitigen Teils 30a des Auspuffrohrs 30 befestigt und besitzt an einem Ende, das sich dem mit dem stromaufseitigen Teil 30a verbundenen anderen Ende gegenüber befindet, einen Flansch 43. Der Flansch 43 ist an einem weiteren Flansch 44 mittels Schraubbolzen 45 befestigt, der seinerseits am stromabseitigen Teil 30b des Auspuffrohrs 30 befestigt ist. Auf diese Weise sind der stromaufseitige Teil 30a und der stromabseitige Teil 30b des Auspuffrohrs 30 miteinander verbunden.

In der Ventilkammer 42 ist ein Steuerventil 46 (zum Öffnen und Schließen) vorgesehen, mit dem die Öffnungsfläche der Abgaslei­ tung verändert werden kann. Das Steuerventil 46 enthält eine drehbare Ventilwelle 47, die diametral durch die Ventilkammer 42 verläuft, und einen scheibenförmigen Ventilkörper 48, der an der Ventilwelle 47 fest angebracht ist. D. h. das Steuerventil 46 ist vom Ventilklappentyp, das in Richtung des vollständigen Verschlusses der Abgasleitung vorbela­ stet ist.

An einem Endabschnitt der Ventilwelle 47, die durch die Ventilkammer 42 verläuft, ist eine Laufrolle 49 fest angebracht. Um die Laufrolle 49 ist ein Draht 50 gewickelt und mit einem Ende mit der Laufrolle ver­ bunden, während er mit seinem anderen Ende in ein Hüllrohr 42 einge­ schoben ist, wovon ein Ende an einem Träger 51 befestigt ist, der mittels der obenerwähnten Schraubbolzen 45 am Flansch 43 befestigt ist. Das Hüllrohr 52 erstreckt sich, wie in Fig. 1 gezeigt, zum Vergaser 25, wobei sein Ende in der Nähe des Vergasers 25 befestigt ist. Das andere Ende des Drahts 50 ist mit einer (nicht gezeigten) Drosselklappe im Vergaser 25 verbunden. Wie aus der obigen Beschreibung hervor­ geht, ist das Steuerventil 46 so beschaffen, daß es die Öffnungsfläche der Abgasleitung in Übereinstimmung mit dem Betrieb der Dros­ selklappe verändert; das bedeutet, daß das Steuerventil 46 in der Weise arbeitet, daß es die Ausgangscharakteristik und die Abgascharakteristik des Motors entsprechend dem Öffnungsgrad der Drosselklappe verän­ dert.

Da der Ventilkörper 48 in der Abgasströmung gehalten wird, können mit großer Wahrscheinlichkeit Kohlenstoffpartikel an ihm anhaften. Falls die Kohlenstoffpartikel an der äußeren Umfangsfläche des Ventil­ körpers anhaften, können sie eine gegenseitige Störung mit der inneren Oberfläche der Ventilkammer 42 hervorrufen, wodurch die Funktion des Ventilkörpers 48 gestört wird, außerdem können sie den Spielraum zwischen der Umfangsfläche des Ventilkörpers 48 und der inneren Umfangsfläche der Ventilkammern 42 verändern, wodurch die Funkti­ on des Steuerventils 46 nachteilig beeinflußt wird. Um die obenbe­ schriebene Schwierigkeit zu beseitigen, ist der Umfangsbereich des Ventilkörpers 48 mit einem Edelmetall-Katalysator 53 überzogen. Wenn daher das Abgas durch den Ventilkörper 48 strömt, wird die Verbrennung des bisher nicht verbrannten Anteils durch die katalyti­ sche Wirkung des Edelmetall-Katalysators 53 am Umfangsbereich des Ventilkörpers 48 beschleunigt, so daß die Temperatur am Umfangsbe­ reich des Ventilkörpers 48 erhöht wird, wodurch das Anhaften von Kohlenstoffpartikeln daran verhindert wird.

Gleichzeitig wird das Abgas gereinigt. Das bedeutet, daß der Edelme­ tall-Katalysator 53 nicht nur dazu dient, eine Minderung der Funktion des Steuerventils 46 zu verhindern, sondern außerdem dazu, das Abgas zu reinigen.

In der obenbeschriebenen Ausführungsform trägt nur der Umfangsbe­ reich des Ventilkörpers 48 den Edelmetall-Katalysator 53; die Erfin­ dung ist jedoch nicht darauf beschränkt. D. h., daß auch der ganze Ventilkörper mit dem Edelmetall-Katalysator 43 überzogen sein kann.

Die Fig. 10 bis 12 zeigen eine weitere Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung. In den Fig. 10 bis 12 besitzen die Teile, die funktional denen der obenbeschriebenen Ausführungsform entsprechen, die gleichen Bezugszeichen.

In dieser zweiten Ausführungsform besitzt das Steuerventil 48 einen aus mehreren Scheiben 155 hergestellten Ventilkörper 154, wobei die Scheiben in vorgegebenen Abständen angeordnet sind. Es sollte beach­ tet werden, daß die Umfangsflächen dieser so angeordneten Scheiben 15 eine Kugeloberfläche, die mit dem Bezugszeichen 156 bezeichnet ist, definieren. Der Ventilkörper 154 arbeitet folgendermaßen: Wenn der Ventilkörper 154 so lange gedreht wird, bis die Scheiben 155 zur axialen Linie des Auspuffrohrs 30, d. h. zur Strömungsrichtung des Abgases senkrecht sind, verschließt der Ventilkörper 154 das Auspuff­ rohr 30 vollständig; wenn die Scheiben 155 hingegen zur Strömungs­ richtung des Abgases parallel orientiert sind, wie in Fig. 12 gezeigt ist, öffnet der Ventilkörper das Auspuffrohr 30 vollständig. Im letzteren Fall kann das Abgas längs der Scheiben 155 strömen.

Im Ventilkörper 54 sind beide Seiten jeder Scheibe 155 mit einem Edelmetall-Katalysator 153 überzogen. Wie oben erwähnt, strömt das Abgas längs der Scheiben 155. Daher wird das Abgas ausreichend mit dem Edelmetall-Katalysator 153 in Kontakt gebracht, wodurch die Reinigung des Abgases durch die katalytische Wirkung des Edelmetall- Katalysators weiter gesteigert wird.

Der stromabseitige Teil 30b des Auspuffrohrs entspricht der Abgasrei­ nigungsvorrichtung 53 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Abgas­ reinigungsvorrichtung 53 ergänzt die Abgasreinigungswirkung des obenbeschriebenen katalytischen Wandlers 35. Die Anlage 53 besitzt einen einfachen Aufbau. Das Abgas wird durch die Abgasreinigungs­ vorrichtung 53 und den katalytischen Wandler 35 ausreichend gerei­ nigt. Die Bereitstellung der Abgasreinigungsvorrichtung 53 erhöht die Lebensdauer des katalytischen Wandlers 35.

Fig. 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht des stromabseitigen Teils 30b des Auspuffrohrs 30, d. h. der Abgasreinigungsvorrichtung 53. Diese Abgasreinigungsvorrichtung 53 enthält ein Auspuffrohr-Außenrohr 55 und einen Katalysator-Träger 54, der den in das Außenrohr 55 koaxial eingeschobenen Katalysator trägt. Die Ausführungsform ist nicht auf diese Anordnung beschränkt. Sie ist ebenso auf eine exzentrische Anordnung des Katalysator-Trägers 54 im Außenrohr 55 anwendbar.

Der Katalysator-Träger 54 wird folgendermaßen hergestellt: Zunächst werden zwei Hälften des Trägers 54 durch Biegen eines Plattenmateri­ als aus rostfreiem Stahl mit mehreren Bohrungen 56 (wie etwa einer Stanzplatte) gebildet, anschließend werden sie beispielsweise durch Punktschweißen miteinander verbunden (siehe Fig. 4 und 5). Der auf diese Weise gebildete Katalysator-Träger 54 ist im wesentlichen zylin­ drisch und mit einem Edelmetall-Katalysator überzogen. Das Außen­ rohr 55 wird auf die gleiche Weise wie der Katalysator-Träger 54 her­ gestellt. D. h., daß zwei Hälften des Außenrohrs 55 gebildet und dann miteinander verbunden werden. Der Katalysator-Träger 54 und das Außenrohr 55 besitzen eine ähnliche Konfiguration, so daß dann, wenn der Katalysator-Träger 54 in das Außenrohr 55 eingeschoben ist, zwi­ schen ihnen über die gesamte Länge ein gleichmäßiger Zwischenraum (Spalt) vorhanden ist.

Der stromaufseitige Endabschnitt 55a des Außenrohrs 55 besitzt einen geringeren Durchmesser, so daß er in den stromaufseitigen Endab­ schnitt des Katalysator-Trägers 54 eingepaßt werden kann. Der strom­ aufseitige Endabschnitt 55a des Außenrohrs 55 ist mit dem obener­ wähnten Flansch 44 verschweißt. Die innere Umfangsfläche des Flan­ sches 44 ist über die innere Umfangsfläche des stromaufseitigen End­ abschnitts 55a des Außenrohrs 55 radial nach innen erweitert, wodurch ein Anschlagbereich 57 geschaffen wird, gegen den die Stirnfläche 54a des stromaufseitigen Endabschnitts des Katalysator-Trägers 54 an­ schlägt. Die Stirnfläche 54a ist am Anschlagabschnitt 57 des Flansches 44 nicht angeschweißt.

Der stromabseitige Endabschnitt des Außenrohrs 55 ist mit dem Erwei­ terungsrohr 31 verbunden. Der stromabseitige Endabschnitt des Außen­ rohrs 55 besitzt bei 55b einen größeren Durchmesser und bildet somit an seiner inneren Umfangsfläche in der Nähe der Verbindungsstelle eine ringförmige Aussparung 58. Die ringförmige Aussparung 58 nimmt ein ringförmiges, elastisches Element 59 auf, das ein zu einem Zylinder geformten Netz ist, das aus einem Draht aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von ungefähr 0,2 mm hergestellt ist. Das auf diese Weise gebildete ringförmige elastische Element 59 besitzt einen hohen Wärmewiderstand und eine hohe Elastizität. Die innere Um­ fangsfläche des ringförmigen elastischen Elements 59, das in die ring­ förmige Aussparung 58 eingesetzt ist, ist mit der äußeren zylindrischen Oberfläche des stromabseitigen Endabschnitts des Katalysator-Trägers 54 in Kontakt. Genauer ist das ringförmige elastische Element 59 zwi­ schen die innere zylindrische Oberfläche der Aussparung 58 und die äußere zylindrische Oberfläche des Katalysator-Trägers 54 in der Weise eingesetzt, daß es darin radial komprimiert wird.

Das Außenrohr 55 besitzt in der Mitte eine ringförmige Aussparung 58a sowie ein ringförmiges elastisches Element 59a, das dem obenbe­ schriebenen ringförmigen Element 59 ähnlich ist und zwischen der inneren zylindrischen Oberfläche der Aussparung 58a und der äußeren zylindrischen Oberfläche des Katalysator-Trägers 54 radial kompri­ miert wird. Auf diese Weise ist der Katalysator-Träger 54 über die ringförmigen elastischen Elemente 59 und 59a durch das Außenrohr 55 elastisch unterstützt, wobei zwischen dem Katalysator-Träger 54 und dem Außenrohr 55 ein gleichmäßiger Zwischenraum vorhanden ist.

Der Katalysator-Träger 54 besitzt an seiner äußeren zylindrischen Oberfläche Preßteile 60, die mit dem elastischen Element 59 in Kontakt gebracht werden. Die Preßteile 60 sind durch Biegen eines Paars von Laschenteilen gebildet, die sich von den beiden Kanten einer der beiden Hälften des Katalysator-Trägers 54 radial nach außen erstrecken (siehe Fig. 5). Die Preßteile 60 sind mit der stromaufseitigen Stirnfläche des elastischen Elements 59 in Eingriff. Genauer sind die Preßteile 60 so positioniert, daß sie dann, wenn sie mit der stromaufseitigen Stirnfläche in Eingriff sind, das elastische Element 59 gegen die stromabseitige Wand 58b der ringförmigen Aussparung 58 schieben. Daher wird der Katalysator-Träger 54 durch die Gegenkraft des elastischen Elements 59 axial geschoben, so daß die stromaufseitige Stirnfläche 54a des Katalysator-Trägers 54 stets mit dem Anschlagbereich 57 des Flansches 44 in Eingriff gehalten wird. Das bedeutet, daß der Katalysator-Träger 54 in axialer Richtung an seiner Position im Außenrohr 55 gehalten wird.

Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß der Katalysator-Träger 54 in radialer Richtung durch die radialen elastischen Kräfte der elasti­ schen Elemente 59 und 59a und in axialer Richtung durch die axialen elastischen Kräfte der elastischen Elemente 59 und 59a an seiner Posi­ tion gehalten wird; er ist jedoch am Außenrohr 55 nicht befestigt. Wenn der Katalysator-Träger 54 erwärmt wird, kann er sich gegen die elastischen Kräfte der elastischen Elemente frei ausdehnen. Daher werden weder der Katalysator-Träger 54 noch das Außenrohr 55 mit großen thermischen Beanspruchungen beaufschlagt. Andererseits absorbieren die elastischen Elemente 59 und 59a die Schwingungen des Katalysator-Trägers 54, die durch die Strömung des Abgases hervorge­ rufen werden können; das bedeutet, daß eine Übertragung der Schwin­ gungen zum Außenrohr 55 verhindert wird. Ferner ist der Katalysator- Träger 54 nicht am Außenrohr 55 angeschweißt. Dadurch wird die schwierige Arbeit des Abdeckens der zum Schweißen vorgesehen Abschnitte vor der Anbringung des Katalysators am Träger vermieden, außerdem wird die Schwierigkeit vermieden, daß der Katalysator durch die Schweißwärme nachteilig beeinflußt wird.

In der obenbeschriebenen Ausführungsform ist der stromabseitige Endabschnitt des Katalysator-Trägers 54 durch das elastische Element 59 unterstützt, während der stromaufseitige Endabschnitt gegen den Anschlagabschnitt 57 anschlägt. Die Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung kann in der Weise modifiziert werden, daß der stromab­ seitige Endabschnitt durch den Anschlagabschnitt (57) gehalten wird, während der stromaufseitige Endabschnitt durch das elastische Element (59) gehalten wird, alternativ können beide Endabschnitte durch die elastischen Elemente (59) gehalten werden. Im letzteren Fall positionie­ ren die in entgegengesetzten Richtungen wirkenden Gegenkräfte an beiden Enden der elastischen Elemente den Katalysator-Träger 54 in seiner axialen Position.

In einer Abgasreinigungsvorrichtung, in der wie in der obenbeschrie­ benen Anlage ein zylindrischer Katalysator-Träger einen Edelmetall- Katalysator trägt, wirkt der Katalysator kaum im mittleren Teil der Abgasströmung im Katalysator-Träger. D. h., daß der Abgasreinigungs- Wirkungsgrad der Anlage somit gering ist. In der oben beschriebenen Ausführungsform wird jedoch der Abgasreinigungs-Wirkungsgrad durch das Steuerventil 46, das sich unmittelbar vor der Abgasreini­ gungsvorrichtung 53 bei Betrachtung in Richtung der Abgasströmung befindet, auf hohem Niveau gehalten. Da das Abgas dazu veranlaßt wird, den Ventilkörper 48 zu umströmen, wenn es durch das Steuer­ ventil 46 strömt, wird die resultierende Abgasströmung, die sich durch das Steuerventil 46 bewegt hat, zur zylindrischen Wand des Katalysa­ tor-Trägers 54 abgelenkt, wodurch es der katalytischen Wirkung stär­ ker unterworfen wird.

In der obenbeschriebenen Ausführungsform ist das Sekundärluft- Zufuhrrohr 36 mit dem stromaufseitigen Abschnitt des Auspuffrohrs 30 in der Nähe des Zylinder-Auslaßkanals verbunden. Das Sekundärluft- Zufuhrrohr 36 kann jedoch auch mit der Ventilkammer 42 verbunden sein, wie in Fig. 6 gezeigt ist. In diesem Fall kann der Unterdruck, der um den Ventilkörper 48 in der Ventilkammer 42 entsteht, dazu ver­ wendet werden, die Sekundärluft mit hohem Wirkungsgrad zu liefern und mit dem Abgas ausreichend zu mischen.

In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, in der der stromaufseitige Abschnitt 30a des Auspuffrohrs 30 eine Abgasreinigungsvorrichtung 53 enthält. Die Anlage 53 besitzt einen Aufbau, der zum obenbeschriebenen Aufbau äquivalent ist. In Fig. 7 sind daher die Teile, die funktional denen der obenbeschriebenen Ausführungsform entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen be­ zeichnet. In der vorliegenden Ausführungsform, die in Fig. 7 gezeigt ist, ist das Steuerventil 46 stromabseitig von der Abgasreinigungsvor­ richtung 53 vorgesehen. Daher kann durch geeignetes Steuern des Betriebs des Steuerventils 46 entsprechend den Betriebsbedingungen des Motors der Druck im Auspuffrohr im wesentlichen positiv gemacht und im wesentlichen unverändert gehalten werden. Das bedeutet, daß die Abgasreinigungsvorrichtung eine erhöhte Abgasverweilzeit besitzt und daher der Wirkungsgrad der Abgasreinigung erhöht wird.

In Fig. 8 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt, in der der stromaufseitige Abschnitt 30a und der stromabseitige Abschnitt 30b des Auspuffrohrs 30 jeweils eine Abgasreinigungsvorrichtung 53 besitzen, die einen ähnlichen Aufbau wie die oben beschriebenen Anlagen besitzen.

Wie oben beschrieben, ist in der Abgasreinigungsvorrichtung mit zylindrischem Katalysator-Träger, der mehrere Bohrungen in der zy­ lindrischen Wand aufweist, den Edelmetall-Katalysator trägt und in das Auspuffrohr eingeschoben ist, der Katalysator-Träger im Auspuffrohr- Außenrohr erfindungsgemäß genau positioniert und kann sich dennoch in bezug auf das Außenrohr frei ausdehnen, wenn er erwärmt wird.

Außerdem ist es bei der erfindungsgemäßen Abgasreinigungsvorrich­ tung nicht erforderlich, die zu verschweißenden Teile abzudecken, wenn der Katalysator am Träger angebracht wird.

Ferner hat die Erfindung die folgenden Wirkungen oder Vorteile: Der Motor wird in seinem Betrieb oder seiner Funktion durch die Kohlen­ stoffpartikel, die an dem im Motorauspuffsystem vorgesehenen Steuer­ ventil abgelagert werden, nicht nachteilig beeinflußt, außerdem wird die Abgasreinigungswirkung verbessert.

Claims (15)

1. Abgasreinigungsvorrichtung, mit
einem zylindrischen Träger (54), der in seiner zylindrischen Wand mehrere Bohrungen (56) aufweist und einen Katalysator trägt, und
einem Auspuffrohr (30, 55), in das der zylindrische Träger (54) eingeschoben ist, gekennzeichnet durch
ein elastisches Element (59), das zwischen einen Abschnitt der äußeren zylindrischen Oberfläche wenigstens eines Endabschnitts des zylindrischen Trägers (54) und eine in der inneren zylindrischen Wand des Auspuffrohrs (30, 55) gebildete Aussparung (58a), die jenem Abschnitt der äußeren zylindrischen Oberfläche gegenüberliegt, in der Weise eingesetzt ist, daß es komprimiert wird, und
Preßteile (60), die von der äußeren zylindrischen Oberfläche des Trägers (54) so vorstehen, daß sie mit der inneren Stirnfläche des elastischen Elements (59) in Richtung der Mittelachse desselben in Eingriff sind, wobei sie mit dem Ende der Aussparung (58a) so zu­ sammenwirken, daß sie das elastische Element (59) axial komprimie­ ren.

2. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt des Trägers (54) gegen einen Anschlagab­ schnitt anschlägt, der von der inneren zylindrischen Oberfläche des Auspuffrohrs (30, 55) vorsteht.

3. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ventilkammer (42) in dem Auspuffrohr (30, 55) ausgebildet ist und einen Ventilkör­ per (48) besitzt, der eine diametral durch die Ventilkammer (42) verlaufende Ventil­ welle (47) enthält, wobei der Ventilkörper (48) an der Ventilwelle (47) fest ange­ bracht ist.

4. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Träger (54) stromaufseitig von der Ventil­ kammer (42) vorgesehen ist.

5. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Träger (54) stromabseitig von der Ventil­ kammer (42) vorgesehen ist.

6. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei zylindrische Träger (54) vorgesehen sind, die sich stromaufseitig bzw. stromabseitig zur Ventilkammer (42) befinden.

7. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des Ventilkörpers (48) einen Edelmetall- Katalysator trägt.

8. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (48) wenigstens eine Scheibe umfaßt.

9. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (48) mehrere Scheiben (155) enthält, die in vorgegebenen gegenseitigen Abständen in der Weise angeordnet sind, daß die Scheiben (155) im wesentlichen zueinander parallel sind.

10. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet durch ein Sekundärluft-Zufuhrrohr (36), das mit der Ventilkammer (42) in Verbindung steht.

11. Abgasreinigungsvorrichtung, gekennzeichnet durch eine Ventilkammer (42), die mit einem Auspuffrohr (30) verbunden ist und ein Steuerventil (46) enthält, das so beschaffen ist, daß es die Öffnungsfläche der Abgasleitung im Auspuffrohr (30) verändern kann, wobei wenigstens ein Teil des Steuerventils (46) einen Katalysator trägt.

12. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Endabschnitt des Trägers (54) gegen einen von der inne­ ren zylindrischen Oberfläche des Auspuffrohrs (30) vorstehenden Anschlagabschnitt anschlägt.

13. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des Steuerventils (46) einen Edelmetall- Katalysator trägt.

14. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (46) wenigstens eine Scheibe umfaßt.

15. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (46) mehrere Scheiben (155) trägt, die in vorgegebenen gegenseitigen Abständen in der Weise angeordnet sind, daß sie zueinander im wesentlichen parallel sind.