DE69100041T2

DE69100041T2 - Abgasbehandlungsgeraet mit geringer einschraenkung.

Info

Publication number: DE69100041T2
Application number: DE9191200092T
Authority: DE
Inventors: Barry Odell Christenson; Albert Hunter Mayfield
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1990-01-24
Filing date: 1991-01-21
Publication date: 1993-06-24
Anticipated expiration: 2011-01-22
Also published as: US5058381A; EP0439226B1; CA2033652A1; DE69100041D1; EP0439226A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Endrohr für ein Abgasbehandlungsgerät, wie zum Beispiel einem katalytischem Konverter oder dergleichen, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie zum Beispiel in US-A-4, 209,495 offenbart.
Typische Kraftfahrzeugauspuffsysteme beinhalten einen katalytischen Konverter und wenigstens einen Schalldämpfer oder anderen Geräuschverminderer. Viele dieser Geräte haben ähnliche Außengehäuse, welche konische oder kegelstumpfförmige Endteile besitzen, siehe Figur 5 der beigefügten Zeichnungen, die das Einsetzen von Endrohren 28a und 30a durch darin ausgebildete Öffnungen notwendig machen. Die Endrohre erlauben es, daß die Geräte einfach mit dem Auspuffsystem eines Automobils durch axialen gleitenden Eingriff damit zusammengebaut werden.
Um das Einsetzen der Endrohre in die Endteile der Konverter oder Schalldämpfer hinein zu erleichtern, haben die Rohre 28a oft eine Verjüngung 36a an ihrem Einsetzende, siehe Figur 4 der beigefügten Zeichnungen. Die Verjüngung 36a vermindert den Enddurchmesser des Rohres, um einen Einführungsradius zur Führung des Rohres in das Endteil des Gerätes 10a bereitzustellen. Während die verjüngten Endrohre 28a und 30a den Zusammenbau des Auspuffsystems sehr vereinfachen, ist das Endergebnis eine markante Erhöhung des Gesamtauspuffsystem-Rückdruckes. Die Verjüngung erhöht die Stärke der Strömungsablösung am Einlaß des Gehäuses und im Auslaßrohr selbst, wie in Figur 5 der beigefügten Zeichnungen gezeigt, was zu einer Verminderung der Effizienz im Auspuffsystem führt. Solche Erhöhungen im Systemrückdruck sind vom Standpunkt der Systemeffizienz unerwünscht.
Ein Endrohr gemäß der vorliegenden Erfindung zur Benutzung in einem Abgasbehandlungsgerät eines Auspuffsystems für eine Verbrennungskraftmaschine ist durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 definiert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Abgasbehandlungsgerät mit geringer Einschränkung zur Benutzung im Auspuffsystem einer Verbrennungskraftmaschine offenbart. Das Gerät umfaßt ein hohles äußeres Gehäuse, in welches Abgasbehandlungsmittel eingesetzt sind, mit Endteilen, welche die Enden des Gehäuses dicht abschließen. Die Endteile haben darin ausgebildete Öffnungen, so daß sie das Einsetzen von Endrohren erleichtern, welche für die Anbringung des Abgasbehandlungsgerätes an dem Auspuffsystem der Maschine verwendbar sind. Um das Einsetzen der Endrohre in die, in den Endteilen ausgebildeten Öffnungen zu vereinfachen, hat jedes Endrohr eine Vielzahl von Auszackungen, die um den Umfang eines Endes herum angeordnet sind. Die Auszackungen erstrecken sich axial nach innen und sind radial mit den spitzen Teilen der Auszackungen nach innen abgewinkelt und bilden so ein Einführungsteil, das einen verminderten Durchmesser hat.
Während des Zusammenbaus wirkt das Einführungsteil in einer Weise ähnlich der, des typischerweise benutzten verjüngten Endteiles. Im Betrieb jedoch, bewirken die Auszackungen eine sehr verminderte Strömungsbeschränkung und eine Erhöhung in der Strömungsgleichmäßigkeit. Das Ergebnis ist eine Erhöhung der Auspuffsystemeffizienz.
Die Erfindung und wie sie durchgeführt werden kann, wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im einzelnen beschrieben, in welchen:
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Abgasbehandlungsgerätes mit geringer Einschränkung gemäß vorliegender Erfindung ist;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Abgasbehandlungsgerät-Endrohres gemäß vorliegender Erfindung ist;
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht eines katalytischen Konverters gemäß vorliegender Erfindung ist, die Gasströmungscharakteristiken darin zeigt;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Abgasgerät-Endrohres nach dem Stand der Technik ist; und
Fig. 5 eine schematische Seitenansicht eines katalytischen Konverters nach dem Stand der Technik ist, die Gasströmungscharakteristiken darin zeigt.
In den Figuren 1 bis 3 ist ein allgemein mit 10 bezeichnetes Abgasbehandlungsgerät gezeigt, welches für die Behandlung von Abgasen, die durch eine Verbrennungskraftmaschine erzeugt werden, vor dem Abgeben der Abgase in die Atmosphäre verwendbar ist. Das Gerät 10 weist ein sich axial erstreckendes, zylindrisches Außengehäuse 12 auf, das erste und zweite Enden l4 bzw. 16 besitzt. Zusätzliche Außengehäusekonfigurationen, wie z.B. oval, quadratisch, rechteckig oder andere Formen, sind auch anwendbar und hängen von der besonderen Anwendung des Gerätes 10 ab. Das Außengehäuse 12 ist aus rostfreiem Stahl oder anderen geeigneten Materialien konstruiert, welche einen hohen Grad von Beständigkeit unter variierenden Betriebsbedingungen haben.
Abgasbehandlungsmittel befinden sich innerhalb des Außengehäuses 12 und wirken, abhängig von der besonderen Anwendung so, daß verschiedene unerwünschte Eigenschaften des dort durchströmenden Maschinenausstoßes modifiziert werden. Zum Beispiel kann ein monolithisches Katalysatorsubstrat oder ein besonderer Abscheider (nicht gezeigt) zum Minimieren unerwünschter Ausstoßemissionen innerhalb des Abgases benutzt werden. Alternativ kann ein geräuschverminderndes Gerät, wie zum Beispiel eine Reihe von Ablenkplatten (nicht gezeigt) zur Reduktion oder Modifikation von unerwünschtem Auspuffsystemgeräusch benutzt werden. Die Montage der Abgasbehandlungsmittel innerhalb des Außengehäuses 12 ist durch irgendeine geeignete Methode in der Technik bekannt.
Die ersten und zweiten Endteile 20 und 22 sind jeweils mit den ersten und zweiten Enden 14 und 16 des Außengehäuses 12 abgedichtet verbunden. Die Endteile 20 und 22 können, wie in Figur 1 gezeigt, von konischer Form sein oder können jede andere geeignete Konfiguration, abhängig von der besonderen Anwendung des Abgasbehandlungsgerätes 10 haben und bestehen aus einem Material ähnlich dem des Außengehäuses 12.
Einlaß- und Auslaßöffnungen 24 und 26 sind in ersten bzw. zweiten Endteilen 20 und 22 ausgebildet, um die Strömung des Abgases in und aus dem Gerät zu erleichtern. Um den Zusammenbau des Abgasbehandlungsgerätes 10 mit dem Auspuffsystem der Maschine zu erleichtern, sind Rohre 28 und 30 vorgesehen, welche mit den Öffnungen 24 bzw. 26 abdichtend in Eingriff stehen. Beide Endrohre sind ähnlich in der Konfiguration und deswegen wird anschließend nur das Endrohr 28 beschrieben.
Das Endrohr 28 umfaßt eine sich axial erstreckende Hohlleitung 32, siehe Figur 2, welche eine Vielzahl von sich axial nach innen erstreckenden Auszackungen 34 besitzt, welche um den Umfang eines von dessen Enden herum angeordnet sind. Die ausgezackten Teile 34 sind radial nach innen abgewinkelt, siehe Figur 1, um an dem Ende ein Einführungsteil zu bilden, das einen verminderten Durchmesser hat, um das Einsetzen dieses Endes des Rohres 28 in die Öffnung 24 des Endteiles 20 zu vereinfachen. Die ausgezackten Teile 34 wirken so, daß die Strömungsgleichförmigkeit des Abgases, das durch das Endrohr 28 strömt erhöht wird, während der Anstieg im Auspuffsystem-Rückdruck, der durch das Einführungsteil erzeugt wird, minimiert wird. Wie in Figur 3 gezeigt, ist die Strömungsablösung sowohl am Eingang als auch am Ausgang des Abgasbehandlungsgerätes 10 minimal bei der Benutzung von Endrohren 28 und 30 verglichen mit dem Abgasbehandlungsgerät 10a nach dem Stand der Technik, siehe Figur 5, in welchem herkömmliche, verjüngte Endrohre 28a und 30a benutzt werden.
Die folgenden Testergebnisse geben ein Beispiel für den Unterschied der Betriebscharakteristiken eines Abgasbehandlungsgerätes mit Endrohren gemäß vorliegender Erfindung, verglichen mit einem Abgasbehandlungsgerät, in welchem herkömmliche, verjüngte Endrohre benutzt werden. Druck Standardeinlaß modifizierter Einlaß
Der Druck wurde an einem Teststand gemessen, bei welchem das Einlaßrohr für den Atmosphärendruck offenstand und das Auslaßrohr, das eine gerade Rohrkonfiguration hat, mit einer Saugquelle verbunden ist. Der Druck wurde als die Differenz zwischen Atmosphärendruck und dem Druck am Auslaßanschluß in Millimetern Wassersäule (Inches Wassersäule) gemessen. Die Strömung durch das Gerät wurde in Kubikmetern pro Minute gemessen (Kubikfuß pro Minute).
Weil der Betrag des durch ein derartiges Hindernis verursachten Auspuffsystem-Rückdruckes eine Funktion der prozentualen Rohrblockierung ist, erreicht die vorliegende Erfindung ihre größte Effektivität, wenn sie auf Rohre gleichen Durchmessers angewendet wird. Diese Rohrtypen sind typischerweise solche, die in Verbindung mit kleinen Maschinen, wo Effizienz ein Schlüsselfaktor ist, benutzt werden.
Das Abgasbehandlungsgerät der vorliegenden Erfindung ist eine effiziente Lösung für unerwünschten Auspuffsystem-Rückdruck, wie er bei herkömmlichen, endverjüngten Endrohren gefunden wird. Es ist einfach in der Konstruktion, leicht herzustellen und kann mit allen gängigen Auspuffsystemen benutzt werden.
Größere Effizienz kann darüber hinaus erreicht werden, wenn es auf Auspuffsysteme kleinen Durchmessers angewendet wird, wo Effizienz und Wirtschaftlichkeit wichtige Faktoren sind.

Claims

1. Ein Endrohr (28, 30) umfassend: eine sich axial erstreckende Hohlleitung (32), die erste und zweite offene Enden hat, wobei das erste Ende in einem Einführungsteil ausgebildet ist, das einen verminderten Durchmesser relativ zur Hohlleitung (32) hat, um das Einsetzen des Endrohres (28, 30) in eine Öffnung in einem Abgasbehandlungsgerät (10) eines Auspuffsystems für eine Verbrennungskraftmaschine zu erleichtern, dadurch gekennzeichnet, daß das Einführungsteil von einer Vielzahl von sich axial nach innen erstreckenden Auszackungen (34) gebildet ist, welche um den Umfang des ersten Endes herum angeordnet sind und die ausgezackten Teile (34) radial nach innen abgewinkelt sind, um das Einführungsteil mit vermindertem Durchmesser zu bilden.

2. Ein Endrohr (28, 30) gemäß Anspruch 1, in einem Abgasbehandlungsgerät (10) zur Benutzung im Auspuffsystem einer Verbrennungskraftmaschine, wobei das Abgasbehandlungsgerät (10) aufweist: ein Außengehäuse (12) mit ersten und zweiten offenen Enden (14, 16) und einem hohlen zentralen Teil; Abgasbehandlungsmittel, die innerhalb des hohlen zentralen Teils angeordnet sind; und Endteile (20, 22), die zum abdichtenden Verbinden mit den ersten bzw. zweiten offenen Enden (20, 22) geformt sind, wobei jedes dieser Endteile (20, 22) eine darin ausgebildete Öffnung (24, 26) hat, um die Strömung des Abgases in und aus dem zentralen Teil zu erleichtern, dadurch gekennzeichnet, daß das Endrohr (28, 30) einen Querschnitt hat, der jeweils einer der Öffnungen (24, 26) entspricht und innerhalb der jeweiligen Öffnung abdichtend in Eingriff steht.

3. Ein Endrohr (28, 30) in einem Abgasbehandlungsgerät (10) gemäß Anspruch 2, in welchem die Abgasbehandlungsmittel ein monolithisches Katalysatorsubstrat für die Behandlung von unerwünschten Ausstoßemissionen innerhalb des Abgases umfassen.

4. Ein Endrohr (28, 30) in einem Abgasbehandlungsgerät (10) gemäß Anspruch 2, in welchem die Abgasbehandlungsmittel Geräuschdämpfungsmittel zur Verminderung unerwünschter Geräuschemissionen umfassen.

5. Ein Endrohr (28, 30) in einem Abgasbehandlungsgerät (10) gemäß Anspruch 2, in welchem die Abgasbehandlungsmittel einen besonderen Abscheider zur Minimierung von unerwünschten Ausstoßemissionen innerhalb des Abgases umfassen.