DE9204220U1 - Exhaust system for combustion engines - Google Patents
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Description
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Besch re i bung:Description:
Die Erfindung betrifft AbgasanLagen für Verbrennungsmotoren, die neben einem HauptkataLysator wenigstens einen Startkatalysator besitzen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Abgasanlage ist bekannt aus der EP-A-417 412.The invention relates to exhaust systems for internal combustion engines, which, in addition to a main catalyst, have at least one starting catalyst, according to the preamble of claim 1. Such an exhaust system is known from EP-A-417 412.
Beim Bau von Abgasanlagen mit Abgaskatalysator für Verbrennungsmotoren, insbesondere bei Kraftfahrzeugen, steht der Konstrukteur vor einem großen Problem: Ordnet er den Katalysator möglichst nahe am Motor an, so erreicht der Katalysator sehr schnell die für die katalytische Umwandlung der Abgase erforderliche Mindesttemperatur; das sogenannte Startverha 11en ist ausgezeichnet. Während der Hauptbetriebsphase dagegen wird der Katalysator leicht überhitzt und altert schnell; seine Dauerfestigkeit ist schlecht. Ordnet man den Katalysator in einem größeren Abstand vom Motor an, ist die Dauerfestigkeit zwar gut, das St art verha I ten jedoch schlecht. In der Praxis wird der Katalysator in einem erheblichen Abstand vom Motor angeordnet, da die Hauptbetriebsphase einen erheblich größeren prozentualen Anteil an der Gesamt betriebszeit umfaßt als die Startphase.When building exhaust systems with catalytic converters for internal combustion engines, especially in motor vehicles, the designer is faced with a major problem: if he places the catalytic converter as close as possible to the engine, the catalytic converter very quickly reaches the minimum temperature required for the catalytic conversion of the exhaust gases; the so-called starting behavior is excellent. During the main operating phase, on the other hand, the catalytic converter easily overheats and ages quickly; its fatigue strength is poor. If the catalytic converter is placed further away from the engine, the fatigue strength is good, but the starting behavior is poor. In practice, the catalytic converter is placed a considerable distance from the engine, since the main operating phase covers a significantly larger percentage of the total operating time than the starting phase.
Um auch das StartverhaI ten zu verbessern, sind schon viele Vorschläge gemacht worden. So wurde schon vorgeschlagen, den Katalysatorkörper mit Hilfe von Fremdenergie zu erwärmen, beispielsweise durch einen brennstoffgespeisten Brenner im Kata I ysat &ogr;rgehäuse oder durch eine elektrische Uiderstandshei zung.Many suggestions have already been made to improve the starting behavior. It has already been suggested to heat the catalyst body using external energy, for example by means of a fuel-fed burner in the catalyst housing or by means of an electric resistance heater.
Andere Vorschläge beabsichtigen, während der Startphase die Abgase auf ein Teilvolumen des Katalysators zu konzentrieren in der Hoffnung, daß dieser Katalysatorteil dann schnellerOther proposals intend to concentrate the exhaust gases on a partial volume of the catalyst during the start-up phase in the hope that this part of the catalyst will then
seine Betriebstemperatur erreicht (z. B. DE-A-36 29 945). Diese Vorschläge sind jedoch unbrauchbar, da sich mit der Konzentration der Abgase auf einen TeiLquerschnitt die Strömungsgeschwindigkeit der Abgase erhöht, wodurch sich die Verweildauer der Abgasmoleküle im katalytisch aktiven Kata lysat&ogr;rtei I entsprechend reduziert und die Konversion der schädlichen Abgasbestandteile entsprechend vermindert wird.reaches its operating temperature (e.g. DE-A-36 29 945). However, these suggestions are useless because the concentration of the exhaust gases on a partial cross-section increases the flow rate of the exhaust gases, which reduces the residence time of the exhaust gas molecules in the catalytically active catalyst part I accordingly and reduces the conversion of the harmful exhaust gas components accordingly.
Es wurde auch schon vorgeschlagen, zwei parallele Katalysatoren vorzusehen und während der Startphase die Abgase nur auf einen Katalysator zu leiten. Hier wird zwar der in der Startphase allein wirksame Katalysator seine Betriebstemperatur schneller erreichen; sobald jedoch der zweite Katalysator in Betrieb genommen wird, ergibt sich eine zweite Startphase, während der Abgas ungereinigt in die Umgebung gelangt. Darüber hinaus stellen sich in den Abgasrohren erhebliche thermisch bedingte Spannungen und Verformungen ein.It has also been suggested that two parallel catalysts should be used and that the exhaust gases should only be directed to one catalyst during the start-up phase. In this case, the catalyst that is only effective during the start-up phase will reach its operating temperature more quickly; however, as soon as the second catalyst is put into operation, a second start-up phase occurs during which the exhaust gases are released into the environment uncleaned. In addition, considerable thermal stresses and deformations occur in the exhaust pipes.
Den neuesten Lösungsvorschlag für das geschilderte Dilemma stellt die in der eingangs erwähnten EP-A-417 412 beschriebene Abgasanlage dar. Diese verwendet den seit nunmehr Jahrzehnten bewährten, weit genug vom Motor entfernt angebrachten Hauptkatalysator für die Hauptbetriebsphase.The latest proposed solution to the dilemma described is the exhaust system described in EP-A-417 412 mentioned at the beginning. This uses the main catalyst, which has proven itself for decades and is installed far enough away from the engine, for the main operating phase.
Für die Startphase dagegen werden gesonderte Startkata lysat&ogr;ren verwendet, die möglichst nahe am Motor positioniert sind. Als optimale Lösung wird angegeben, diese Startkatalysatoren in den Zylinderkopf zu integrieren.For the starting phase, however, separate starting catalysts are used, which are positioned as close to the engine as possible. The optimal solution is to integrate these starting catalysts into the cylinder head.
Während der Startphase durchströmen die Abgase die Startkata I ysat&ogr;ren, die auf diese Weise sehr schnell ihre Betriebstemperatur erreichen. Gleichzeitig heizen sie den Hauptkata lysat&ogr;r allmählich hoch. Sobald der Hauptkata I ysat&ogr;r seine Betriebstemperatur erreicht hat, wird eine in den Startkatalysatoren vorgesehene Klappe geöffnet.During the start-up phase, the exhaust gases flow through the start-up catalysts, which in this way reach their operating temperature very quickly. At the same time, they gradually heat up the main catalyst. As soon as the main catalyst has reached its operating temperature, a flap provided in the start-up catalysts is opened.
die einen zentralen Bypaßkanal freigibt. Auf diese Weise soll erreicht werden, daß während der Hauptbetriebsphase die Startkata Iysat&ogr;rkörper nicht überhitzt werden.which opens up a central bypass channel. This is intended to ensure that the starting catalyst bodies do not overheat during the main operating phase.
Allerdings läßt sich dieses Ziel mit der in der EP-A-417 offenbarten Konstruktion nicht erreichen. Da die den Zylinder verlassenden Abgase sehr stark pulsieren, wird auch bei geöffnetem Bypaß Abgas in die Startkata lysatorkörper gelangen. Gleichzeitig heizt das den Bypaßkanal durchströmende Abgas aufgrund von Strahlung und Konvektion den Startkata I ysat&ogr;rkörper auf. Weitere Probleme entstehen durch die Klappe bzw. deren Betätigungsachse, die durch zwei Gehäusewände des Startkata lysat&ogr; rs hindurchgeführt werden muß. Diese Achsdurchführung muß unter den an dieser Stelle extrem hohen Temperaturen von 900 Grad C und mehr nicht nur dauerhaft betriebsfähig sondern insbesondere auch dauerhaft gasdicht bleiben. Andernfalls gelangt Umgebungs luft in die Abgasanlage, worauf die Lambdasonde ein falsches Luftverhä 11&eegr;is mißt.However, this goal cannot be achieved with the design disclosed in EP-A-417. Since the exhaust gases leaving the cylinder pulsate very strongly, exhaust gas will enter the starting catalyst body even when the bypass is open. At the same time, the exhaust gases flowing through the bypass channel heat up the starting catalyst body due to radiation and convection. Further problems arise from the flap or its actuating axis, which must pass through two housing walls of the starting catalyst. This axis passage must not only remain permanently operational at the extremely high temperatures of 900 degrees C and more at this point, but also, in particular, remain permanently gas-tight. Otherwise, ambient air will enter the exhaust system, causing the lambda sensor to measure an incorrect air ratio.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Abgasanlage der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß der Startkatalysatorkörper in der Hauptbetriebsphase thermisch weniger belastet wird als bisher.The present invention is based on the object of improving the exhaust system of the type mentioned at the outset in such a way that the starting catalyst body is subjected to less thermal stress in the main operating phase than before.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine gattungsgemaße Abgasanlage mit den Merkmalen gemäß Kennzeichen des Anspruchs 1.This object is achieved by a generic exhaust system with the features according to the characterizing part of claim 1.
Bei der vorliegenden Erfindung sind Zentralkanal und Ringkanal des Startkatalysat&ogr; rs durch die konzentrischen Abgasrohre gleichsam verlängert, so daß die für die Steuerung benötigten Organe, beispielsweise Umscha 11k lappen usw., in einer erheblich größeren Entfernung vom MotorIn the present invention, the central channel and the ring channel of the starting catalyst are extended by the concentric exhaust pipes, so that the elements required for control, such as switching flaps, etc., are located at a considerably greater distance from the engine.
positioniert werden können, wo sie weit weniger thermisch belastet sind. Außerdem wird der StartkataLysatorkorper von einem Teil der AbgaspuLsationen entlastet.can be positioned where they are subjected to far less thermal stress. In addition, the starting catalyst body is relieved of some of the exhaust gas pulsations.
Dies gilt insbesondere dann, wenn gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung das innere Abgasrohr durch den Zentralkanal des Startkata lysat&ogr; rs hindurch bis vor dessen Stirnfläche gezogen ist.This applies in particular if, according to an advantageous development of the invention, the inner exhaust pipe is pulled through the central channel of the starting catalyst up to its front surface.
Vorzugsweise wird die Wand des ZentraLkanaLs bzw. das entsprechende Teilstück des inneren Abgasrohrs wärmeisoliert. Dadurch werden zwei Vorteile erreicht. In der Startphase gibt der Startkata lysat&ogr;rkörper weniger Wärme an das Zentralrohr ab, heizt sich also schneller auf. In der Hauptbetriebsphase wird von den Abgasen weniger Wärme an den Startkata lysatorkörper abgegeben, dieser bleibt dadurch kühler und altert langsamer.Preferably, the wall of the central channel or the corresponding section of the inner exhaust pipe is thermally insulated. This has two advantages. In the start-up phase, the starting catalyst body gives off less heat to the central pipe, so it heats up more quickly. In the main operating phase, less heat is given off by the exhaust gases to the starting catalyst body, which therefore stays cooler and ages more slowly.
Hierzu sind zwei Lösungsmöglichkeiten denkbar. Zum einen kann man ein zusätzliches Isolierrohr vorsehen, zum anderen kann man einen Bereich des Startkata lysat&ogr;rkörpers durch eine auf seine Stirnfläche gelegte Ringblende inaktivieren.Two possible solutions are conceivable for this. On the one hand, an additional insulating tube can be provided, and on the other hand, an area of the starting catalyst body can be inactivated by placing an annular diaphragm on its front surface.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein AbgaszuLeitungsrohrstück trichterförmig in den Zentralkanal bzw. das innere Abgasrohr hineingeführt, so daß dazwischen eine D rosse I steI Ie entsteht. Diese Drosselstelle soll während der Hauptbetriebsphase die Abgaspu I sationen dämpfen, so daß sie, wenn überhaupt, nur noch in abgeschwächter Form den Startkata I ysat&ogr;rkörper erreichen. Da dieser dann keine katalytisch umzusetzenden Abgase mehr zugeführt erhält, steigt seine Eigentemperatur nicht an.According to a preferred embodiment of the invention, an exhaust gas supply pipe section is guided in a funnel shape into the central channel or the inner exhaust pipe, so that a throttle point is created between them. This throttle point is intended to dampen the exhaust gas pulsations during the main operating phase, so that they only reach the starting catalyst body in a weakened form, if at all. Since this then no longer receives any exhaust gases to be catalytically converted, its own temperature does not rise.
Vorzugsweise ist die Wandstärke des inneren Abgasrohrs geringer als die des äußeren. Dies ist ohne weiteresPreferably, the wall thickness of the inner exhaust pipe is less than that of the outer one. This is easily
möglich, da Form und Festigkeit durch das äußere Abgasrohr gewährleistet werden- Das dünnere Rohr besitzt aufgrund seiner geringeren Masse eine geringere Wärmekapazität, benötigt also weniger Wärmeenergie, um sich aufzuheizen, wodurch sich letztlich der HauptkataLysator schneller erwärmt. Da während der Startphase die Abgase durch den Ringraum zwischen äußerem und innerem Abgasrohr strömen, werden beide Rohre gleichmäßig erwärmt; thermische Verzugsprobleme sind ausgeschaltet. Während der Hauptbetriebsphase dagegen wirkt der Ringraum zwischen äußerem und innerem Abgasrohr als Wärmeisolierung, so daß einerseits dem Hauptkata I ysat&ogr;r mehr Wärme zugeführt und andererseits die thermische Belastung des Kraftfahrzeugchassis reduziert wird.possible because the shape and strength are ensured by the outer exhaust pipe. The thinner pipe has a lower heat capacity due to its lower mass, so it requires less heat energy to heat up, which ultimately causes the main catalyst to heat up more quickly. Since the exhaust gases flow through the annular space between the outer and inner exhaust pipe during the start-up phase, both pipes are heated evenly; thermal distortion problems are eliminated. During the main operating phase, however, the annular space between the outer and inner exhaust pipe acts as thermal insulation, so that on the one hand more heat is supplied to the main catalyst and on the other hand the thermal load on the vehicle chassis is reduced.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zum Verschließen des Zentra I kana I s während der Startphase wieder eine Klappe vorgesehen, die jetzt aber am Ende des inneren Abgasrohrs bzw. eines entsprechenden Ver I ängerungs roh rs positioniert wird. Dort ist sie erheblich weniger thermisch belastet.According to an advantageous embodiment of the invention, a flap is again provided to close the central channel during the start-up phase, but this is now positioned at the end of the inner exhaust pipe or a corresponding extension pipe. There it is subjected to considerably less thermal stress.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zum Verschließen des Ringkanals während der Hauptbetriebsphase ebenfalls eine Klappe vorgesehen, und zwar ebenfalls am Ende des äußeren Abgasrohrs bzw. einer entsprechenden Verlängerung desselben. Dabei empfiehlt es sich naturgemäß, die beiden Klappen mittels einer geeigneten Kopplung abwechselnd zu öffnen und zu schließen.According to an advantageous development of the invention, a flap is also provided to close the ring channel during the main operating phase, namely at the end of the outer exhaust pipe or a corresponding extension of the same. It is naturally recommended to open and close the two flaps alternately using a suitable coupling.
Dank der zweiten Klappe ist sichergestellt, daß während der Hauptbetriebsphase keine Abgase mehr in den Startkata I ysat&ogr;rkörper gelangen können, auch wenn die Abgase stark pulsieren.Thanks to the second flap, it is ensured that no more exhaust gases can enter the starting catalyst body during the main operating phase, even if the exhaust gases pulsate strongly.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist am Ende der konzentrischen Abgasrohre eine Rohrweiche positioniert. Diese Rohrweiche führt die konzentrischen Abgasrohre in zwei parallele Einfach-Abgas rohre über, in denen dann je eine der Klappen sitzt. Falls es sich um eine Mehrrohr-Abgasanlage handelt mit zwei oder mehr Startkata Iysat&ogr;ren, führt diese Rohrweiche jeweils auch alle inneren Rohre und alle äußeren Rohre zusammen.According to an advantageous development of the invention, a pipe switch is positioned at the end of the concentric exhaust pipes. This pipe switch leads the concentric exhaust pipes into two parallel single exhaust pipes, in each of which one of the flaps is then located. If it is a multi-pipe exhaust system with two or more starting catalytic converters, this pipe switch also leads all the inner pipes and all the outer pipes together.
Die Steuerung der Klappen kann zweit-, mot &ogr;rkennfeId- und/oder abgasgegendruckabhängig erfolgen. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, die konzentrischen Abgasrohre in die akustische Abstimmung der Abgasanlage einzubeziehen. Da bei geringer Motorleistung Abgasrohr mit geringem Querschnitt akustisch vorteilhaft sind, wird in diesem Betriebszustand immer und nicht nur während der eigentlichen Startphase der Ringraum zwischen innerem und äußerem Abgasrohr geöffnet. Bei hoher Motorleistung dagegen sind Rohre mit großem Querschnitt akustisch vorteilhafter. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, die konzentrischen Abgasrohre als Lambda-Vierte l-Leitungen zu dimensionieren, die mittels Klappen bedarfsweise zu- und abgeschaltet werden.The flaps can be controlled based on the engine map and/or exhaust back pressure. In addition, it is possible to include the concentric exhaust pipes in the acoustic tuning of the exhaust system. Since exhaust pipes with a small cross-section are acoustically advantageous at low engine power, the annular space between the inner and outer exhaust pipes is always opened in this operating state and not just during the actual start-up phase. At high engine power, on the other hand, pipes with a large cross-section are acoustically more advantageous. Finally, it is also possible to dimension the concentric exhaust pipes as lambda-quarter l lines, which are switched on and off as required using flaps.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:The invention will be explained in more detail in the form of an embodiment using the drawing. It shows:
Fig. 1 eine Abgasanlage für einen Dreizy I inder-Motor ,Fig. 1 an exhaust system for a three-cylinder engine,
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Abgasanlage der Fig. 1 im Bereich der Umscha 11k I appe in vergrößerter Darstellung,Fig. 2 shows a cross-section through the exhaust system of Fig. 1 in the area of the switchgear in an enlarged view,
Fig. 3 eine Abgasanlage für einen Sechszylinder-Motor,Fig. 3 an exhaust system for a six-cylinder engine,
Fig. 4 ausschnittsweise eine Variante zu der Abgasanlage derFig. 4 shows a variant of the exhaust system of the
ea ce „8ea ce „8
Fig. 3,Fig.3,
Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen ersten StartkataLysat&ogr;r undFig. 5 a longitudinal section through a first starting catalyst and
Fig. 6 einen Längsschnitt durch einen zweiten Startkatalysator.Fig. 6 a longitudinal section through a second start catalyst.
In Fig. 1 erkennt man eine AbgasanLage für einen DreizyLinder-Mot&ogr;r mit Motorkrümmer 1. Direkt hinter dem Motorkrümmer 1 ist je ein Startkata Lysat&ogr;r 2 vorgesehen mit einem zentralen Bypaßkanal 3 und einem den Startkata lysat&ogr;rkörper 2' enthaltenden Ringkanal 4.In Fig. 1 you can see an exhaust system for a three-cylinder engine with engine manifold 1. Directly behind the engine manifold 1 there is a starting catalyst 2 with a central bypass channel 3 and an annular channel 4 containing the starting catalyst body 2'.
Am Ausgangstrichter des Startkata lysat&ogr;rs 2 sind zwei konzentrische Rohre 6, 7 angeschweißt, und zwar so, daß das innere Abgasrohr 7 mit dem Zentralkanal 3, das äußere Abgasrohr 6 mit dem Ringkanal 4 in Verbindung steht. Das innere Abgasrohr 7 ist durch den Zentralkanal 3 hindurchgeführt bis vor die Stirnfläche des St artkata lysatorkörpers 2'. Ein AbgaszuIeitungsrohrstück 5 ist vom Eingangstrichter des Startkata lysat &ogr;rs 2 ausgehend trichterartig in den Zentralkanal 3 bzw. das innere Abgasrohr 7 hineingeführt, so daß zwischen den beiden eine Drosselstelle entsteht, die die in den vom Motor kommenden Abgasen enthaltenen Pulsationen drosseln soll, bevor sie den Startkatalysat&ogr;rkör per 2' erreichen.Two concentric pipes 6, 7 are welded to the outlet funnel of the starting catalyst 2, in such a way that the inner exhaust pipe 7 is connected to the central channel 3, and the outer exhaust pipe 6 is connected to the ring channel 4. The inner exhaust pipe 7 is led through the central channel 3 up to the front face of the starting catalyst body 2'. An exhaust gas supply pipe section 5 is led from the inlet funnel of the starting catalyst 2 in a funnel-like manner into the central channel 3 or the inner exhaust pipe 7, so that a throttle point is created between the two, which is intended to throttle the pulsations contained in the exhaust gases coming from the engine before they reach the starting catalyst body 2'.
Das vom Startkata lysat&ogr;r 2 entfernte Ende des inneren Abgasrohrs 7 ist mittels einer Klappe 11 während der Startphase verschließbar. Diese Klappe 22 ist thermisch wenig belastet.The end of the inner exhaust pipe 7 remote from the starting catalyst 2 can be closed by means of a flap 11 during the starting phase. This flap 22 is subjected to little thermal stress.
Hinter der Klappe 11 werden die Abgase durch ein einziges Abgasrohr 13 weitergeführt zum Hauptkata I ysat&ogr;r 14, der soBehind the flap 11, the exhaust gases are led through a single exhaust pipe 13 to the main catalytic converter 14, which
ausreichend weit vom Motor entfernt positioniert werden kann, wie es für eine Lange Lebensdauer erforderlich ist.can be positioned sufficiently far away from the engine as required for a long service life.
Während der Startphase wird die UmschaLtkLappe 11 so gestellt, daß die vom Abgaskrümmer 1 kommenden Abgase durch die 0 rosse I ste I I e zwischen Zentralkanal 3 und Trichter 5 in den Ringraum 4 und zum Startkata lysat&ogr;rkörper 2' gelangen, wo sie katalytisch gereinigt werden. Anschließend strömen die gereinigten Abgase durch den Ringraum zwischen äußerem und innerem Abgasrohr 6, 7. Dabei heizen sich beide Rohre 6, 7 gleichmäßig auf, so daß thermische Verzugsprobleme nicht auftreten. Die zum Aufheizen der Rohre 6, 7 benötigte Wärmemenge läßt sich dadurch reduzieren, daß das innere Abgasrohr 7 erheblich dünnwandiger gemacht wird als das äußere Abgasrohr 6. Hinter der Klappe 11 werden dann wie schon erwähnt die Abgasströme zusammengeführt.During the start-up phase, the switching flap 11 is set so that the exhaust gases coming from the exhaust manifold 1 pass through the large opening between the central channel 3 and the funnel 5 into the annular space 4 and to the starting catalyst body 2', where they are catalytically cleaned. The cleaned exhaust gases then flow through the annular space between the outer and inner exhaust pipes 6, 7. Both pipes 6, 7 heat up evenly so that thermal distortion problems do not occur. The amount of heat required to heat up the pipes 6, 7 can be reduced by making the inner exhaust pipe 7 considerably thinner-walled than the outer exhaust pipe 6. The exhaust gas flows are then brought together behind the flap 11, as already mentioned.
Nachdem auch der Hauptkata lysat&ogr;r 14 seine Betriebstemperatur erreicht hat, wird die Umscha 11k I appe 11 umgeschaltet. Dadurch strömen die Abgase jetzt direkt durch den zentralen Bypaßkanal 3 und das innere Abgasrohr 6. Der Startkata lysat&ogr;rkörper 2' wird nicht mehr durchströmt. Er kann sich abkühlen, was seiner Lebensdauer zugute kommt. Gleichzeitig wirkt der Ringraum zwischen äußerem und innerem Abgasrohr 6, 7 als Luftiso I ierung, so daß die Abgasrohre 6, 7 weniger Wärme an die Umgebung abstrahlen. Dies reduziert nicht nur die thermische Belastung beispielsweise des Kraftfahrzeugchassis, sondern sorgt für eine verbesserte Beheizung des Hauptkatalysat&ogr; rs 14.After the main catalytic converter 14 has also reached its operating temperature, the switch 11 is switched. As a result, the exhaust gases now flow directly through the central bypass channel 3 and the inner exhaust pipe 6. The starting catalytic converter body 2' is no longer flowed through. It can cool down, which benefits its service life. At the same time, the annular space between the outer and inner exhaust pipes 6, 7 acts as air insulation, so that the exhaust pipes 6, 7 radiate less heat into the environment. This not only reduces the thermal load on the vehicle chassis, for example, but also ensures improved heating of the main catalytic converter 14.
Der Platzmehrbedarf durch die Verwendung von konzentrischen Rohren ist erheblich geringer als bei Verwendung zweier paralleler Rohre, bei denen zwangsläufig auch thermische Verzugs&rgr; rob L erne auftreten wurden.The additional space required by using concentric pipes is considerably less than when using two parallel pipes, which would inevitably result in thermal distortion.
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Fig. 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1. Dargestellt ist eine Halterung 18 mit radialen Streben in dem Ringraum zwischen äußerem und innerem Abgasrohr 6, 7.Fig. 2 shows a cross section along the line II-II in Fig. 1. It shows a bracket 18 with radial struts in the annular space between the outer and inner exhaust pipe 6, 7.
In Fig. 3 erkennt man eine Abgasanlage für einen Sechszylinder-Motor mit zwei Motorkrümmern 1, zwei Startkata lysat&ogr;ren 2 und zwei konzentrischen Abgasrohren 6, 7. Letztere sind an ihren von den Startkatalysat&ogr;ren 2 entfernten Enden in eine Rohrweiche 10 geführt, wo jeweils die inneren Abgasrohre 7 und die äußeren Abgasrohre 6 zusammengeführt und auf zwei parallele Rohre 8, 9 verzweigt werden. Diese Verzweigung ist erforderlich, um die möglichst einfachen und preiswerten Klappen 11, 12 abwechselnd den einen oder den anderen Abgaskanal zu sperren.In Fig. 3 you can see an exhaust system for a six-cylinder engine with two engine manifolds 1, two starting catalysts 2 and two concentric exhaust pipes 6, 7. The latter are led at their ends remote from the starting catalysts 2 into a pipe switch 10, where the inner exhaust pipes 7 and the outer exhaust pipes 6 are brought together and branched into two parallel pipes 8, 9. This branching is necessary in order to alternately block one or the other exhaust duct using the simplest and most inexpensive flaps 11, 12.
Wie Fig. 3 zeigt, können die äußeren Abgasrohre 6 im Bereich der Rohrweiche 10 mit einer Perforierung 17 versehen werden. Dadurch strömen die Abgase in den Außenbereich der Rohrweiche 10 und dann zur Klappe 12.As shown in Fig. 3, the outer exhaust pipes 6 can be provided with a perforation 17 in the area of the pipe switch 10. This causes the exhaust gases to flow into the outer area of the pipe switch 10 and then to the flap 12.
Es bestehen aber noch weitere Möglichkeiten, die akustische Abstimmung der Abgasanlage zu beeinflussen. Bekannt ist, daß bei geringen Motorleistungen Abgasrohre mit geringem Querschnitt, bei hohen Motorleistungen dagegen Abgasrohre mit großem Querschnitt akustisch vorteilhaft sind. Dem kann man dadurch Rechnung tragen, daß nicht nur während der eigentlichen Startphase, sondern immer dann, wenn eine geringe Motorleistung abgegeben wird, die Abgase durch den Ringkanal zwischen äußerem und innerem Abgasrohr 6, 7 geleitet werden. Dabei fließen sie natürlich auch über den Startkatalysatorkörper 2', was jedoch tolerierbar ist, da in diesem Betriebszustand die Abgase nicht so heiß sind.However, there are other ways of influencing the acoustic tuning of the exhaust system. It is known that exhaust pipes with a small cross-section are acoustically advantageous at low engine power, while exhaust pipes with a large cross-section are acoustically advantageous at high engine power. This can be taken into account by directing the exhaust gases through the ring channel between the outer and inner exhaust pipes 6, 7, not only during the actual start-up phase, but whenever a low engine power is being delivered. In doing so, they naturally also flow over the start-up catalyst body 2', which is tolerable, however, since the exhaust gases are not so hot in this operating state.
Bei großen Motorleistungen wird man beide Klappen 11, 12For high engine power, both flaps 11, 12
öffnen, um so den maximalen Rohrquerschnitt akustisch zu aktivieren.open in order to acoustically activate the maximum pipe cross-section.
Schließlich besteht auch noch die Möglichkeit, die Längen von innerem und äußerem Abgasrohr 6, 7 so abzustimmen, daß sie für bestimmte Frequenzen als Lambda-Viertel-Rohre w i r k e &eegr; .Finally, there is also the possibility of adjusting the lengths of the inner and outer exhaust pipes 6, 7 so that they act as quarter-wave pipes for certain frequencies.
Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt aus der Abgasanlage der Fig. im Bereich der Rohrweiche 10. Hier fehlt die Perforierung 17, die akustische Abstimmung wird allein durch die UmschaLtklappen 11, 12 realisiert.Fig. 4 shows a section of the exhaust system in the figure in the area of the pipe switch 10. Here the perforation 17 is missing, the acoustic tuning is achieved solely by the switching flaps 11, 12.
Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt durch einen Startkata Iy sat &ogr;r 2. Der Zentralkanal 3 ist von einem Isolierrohr 15 umgeben, wobei die Isolierung im wesentlichen durch einen Luftspalt zwischen den beiden Rohren erzielt wird. Dadurch wird der Wärmeübergang zwischen zentralem Bypaßkanal 3 und Startkata I ysat&ogr;rkörper 2' entscheidend reduziert.Fig. 5 shows a longitudinal section through a starting catalyst 2. The central channel 3 is surrounded by an insulating tube 15, the insulation being achieved essentially by an air gap between the two tubes. This significantly reduces the heat transfer between the central bypass channel 3 and the starting catalyst body 2' .
Fig. 6 zeigt ebenfalls einen Längsschnitt durch einen Startkata lysat&ogr;r 2 mit Isolierung zwischen zentralem Bypaßkanal 3 und Startkata I ysat&ogr;rkörper 2'. In diesem Fall ist der direkt an den zentralen Bypaßkanal 3 angrenzende Bereich des Startkata lysat&ogr;rkörpers 2' durch eine auf die Stirnfläche gelegte Ringblende 16 inaktiviert.Fig. 6 also shows a longitudinal section through a starting catalyst 2 with insulation between the central bypass channel 3 and the starting catalyst body 2'. In this case, the area of the starting catalyst body 2' directly adjacent to the central bypass channel 3 is inactivated by an annular diaphragm 16 placed on the front surface.
Claims (18)
Steuervorrichtung für die Klappen (11, 12) vorgesehen ist.14. Exhaust system according to one of claims 1 to 11, characterized in that an exhaust back pressure dependent
Control device for the flaps (11, 12) is provided.
Wirksamkeit hin dimensioniert ist.16. Exhaust system according to one of claims 1 to 15, characterized in that the cross section of the annular channel between the inner and outer exhaust pipe (6, 7) is designed for acoustic
is dimensioned for effectiveness.
(7) auf akustische Wirksamkeit hin dimensioniert ist.17. Exhaust system according to one of claims 1 to 16, characterized in that the cross section of the inner exhaust pipe
(7) is dimensioned for acoustic effectiveness.
konzentrischen Abgasrohre (6, 7) aLs akustisch wirksames
Lambda-VierteL-Rohr dimensioniert ist.18. Exhaust system according to one of claims 1 to 17, characterized in that the inner and/or the outer
concentric exhaust pipes (6, 7) as acoustically effective
Lambda quarter L-pipe is dimensioned.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE9204220U DE9204220U1 (en) | 1992-03-28 | 1992-03-28 | Exhaust system for combustion engines |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE9204220U DE9204220U1 (en) | 1992-03-28 | 1992-03-28 | Exhaust system for combustion engines |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE9204220U1 true DE9204220U1 (en) | 1992-05-21 |
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ID=6877827
Family Applications (1)
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DE9204220U Expired - Lifetime DE9204220U1 (en) | 1992-03-28 | 1992-03-28 | Exhaust system for combustion engines |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE9204220U1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE19507977A1 (en) * | 1995-03-07 | 1996-09-12 | Schatz Thermo Gastech Gmbh | Method and arrangement for reducing the exhaust gas emissions of internal combustion engines with exhaust gas catalysts |
EP0905355A3 (en) * | 1997-09-27 | 2003-01-02 | Ford Global Technologies, Inc. | Exhaust apparatus for an internal combustion engine |
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-
1992
- 1992-03-28 DE DE9204220U patent/DE9204220U1/en not_active Expired - Lifetime
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