<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung bezieht sich auf eine Auspuffanlage für eine Zweitakt-Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder, dessen Abgasieitung einen In eine Reflexionskammer übergehenden Diffusor aufweist und an eine Abgasaustnttsleitung mit einem Abgaskatalysator angeschlossen ist.
Bel Auspuffanlagen dieser Art wird die aus dem Zylinder austretende Abgasdruckwelle am Diffusor der
Auspuffanlage als Unterdruckwelle und an dem Gegenkonus der Reflexionskammer als Druckwelle reflek- tiert. so dass dieses Schwingungsverhalten der Abgase zur Verbesserung der Spülung und der Aufladung des Zylinders ausgenützt werden kann.
Sollen solche Auspuffanlagen mit einem Abgaskatalysator ausgerü- stet werden, so ergeben sich jedoch Schwierigkeiten, weil bei einer Anordnung des Abgaskatalysators im
Bereich der an die Reflexionskammer anschliessenden Abgasaustrittsleitung das Anspringverhalten des
Abgaskatalysators zufolge der In diesem Bereich vergleichsweise niedrigen Abgastemperaturen nicht zufriedenstellend ist und eine Verlagerung des Abgaskatalysators von der Austrittsseite der Auspuffanlage gegen deren Einströmseite hin zwar wegen der dann höheren Abgastemperaturen ein verbessertes
Anspringverhalten mit sich bringt, jedoch zufolge der damit verbundenen Störungen im Schwingungsverhalten der Abgase zu einer Beeinträchtigung der Spül- und Ladungsverhältnisse führt.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde eine Auspuffanlage der eingangs geschilderten Art mit einfachen Mitteln so zu verbessern, dass ein zufriedenstellendes Anspringen des Abgaskatalysators sichergestellt werden kann, ohne das Schwingungsverhalten der Abgase zur Verbesserung der Spülung und der Aufladung der Zylinder zu beeinträchtigen.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die Abgasaustrittsleitung vor der endseitig verschlossenen Reflexionskammer an die Abgasleitung anschliesst.
Durch die Massnahme, die den Abgaskatalysator aufnehmende Abgasaustrittsleitung vor der Reflexionskammer, also im Bereich des Auspuffkrümmers oder des in die Reflexionskammer mündenden Diffusors an die Abgasleitung des Zylinders an zu-schliessen, wird zunächst eine ausreichend hohe Abgastemperatur sichergestellt, um ein zufriedenstellendes Anspringen des Abgaskatalysators zu gewährleisten, ohne die Lebensdauer des Abgaskatalysators durch eine Überhitzung herabzusetzen,
weil durch die Wahl der Anschlussstelle der Abgasaustrittsleitung an die Abgasleitung unter Berücksichtigung der Länge der Abgasaustrittsleitung zwischen der Abgasleitung und dem Abgaskatalysator ein bestimmter Abgastemperaturbereich an der Einbaustelle des Abgaskatalysators eingehalten und damit ein sehr guter Kompromiss zwischen dem Anspnngverhalten und der Dauerhaltbarkeit des Abgaskatalysators erzielt werden kann. Mit der endseitig verschlossenen Reflexionskammer wird darüber hinaus ein Schwingungsverhalten der Abgase erreicht, das der gasdynamischen Wirkung vergleichbarer Auspuffanlagen ohne Katalysator, jedoch mit einer an den Gegenkonus bzw. die Prallwand der Reflexionskammer angeschlossenen Abgasaustrittsleitung entspricht.
Um einerseits die Abgasreinigung beim Kaltstart zu verbessern und anderseits die Gefahr einer thermischen Überlastung während des Dauerbetriebes zu verringern, kann in weiterer Ausbildung der Erfindung die Abgasaustrittsleitung einen dem Abgaskatalysator vorgeordneten Vorkatalysator mit einer Umgehungsleitung aufweisen, die mittels einer Umschalteinrichtung abwechselnd mit der Zweigleitung für den Vorkatalysator öffen-und schliessbar Ist. Da der Vorkatalysator zwischen dem Abgaskatalysator und der Abgasleitung des Zylinders, vorzugsweise in unmittelbarer Nähe der Abgasleitung, vorgesehen 1St, wird er mit dem in diesem Bereich noch sehr hossen Abgasen beaufschlagt, was ein unmittelbares Anspnngen dieses Vorkatalysators zur Folge hat.
Die aus diesem Vorkatalysator aufgrund der stattfindenden Energieumsetzung sehr heiss ausströmenden Abgase bedingen darüber hinaus ein rasches Zünden des üblicherweise in der Nähe des Schalldämpfers angeordneten Abgaskatalysators, so dass der Vorkatalysator nach einem vergleichsweise kurzen Einsatz wieder weg-geschaltet werden kann, indem über die Umschatteinrich- tung zwischen der Zweigleitung für den Vorkatalysator und dessen Umgehungsleitung die vorher geschlossene Umschalteinrichtung geöffnet und die Zweigleitung geschlossen wird. Der längere Strömungsweg bis zum Abgaskatalysator stellt aufgrund der Wärmeverluste über die Rohrleitung eine ausreichende Kühlung der Abgase sicher, um den Abgaskatalysator vor einer thermischen Überlastung während des Dauerbetriebes zu schützen.
Besonders einfache Konstruktionsverhältnisse können bel Auspuffanlagen für Zweitakt-Brennkraftmaschinen mit zwei oder mehreren Zylindern erreicht werden, wenn die Abgasleitungen der Zylinder über Verbingungsleitungen an eine gemeinsame, den Abgaskatalysator aufnehmende Abgasaustrittsleitung angeschlossen werden, weil in diesem Fall den einzelnen Zylindern lediglich ein gesonderter Diffusor mit einer angeschlossenen Reflexionskammer zugeordnet werden muss, während ein gemeinsamer Abgaskatalysator gegebenenfalls mit einem Vorkatalysator für alle Zylinder eingesetzt werden kann.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemässe Auspuffanlage für eine Zweitakt-Brennkraftmaschine in einem schematischen Längsschnitt und Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer Konstruktionsvariante.
<Desc/Clms Page number 2>
Die Auspuffanlagen gemäss den dargestellten Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 2 bestehen im wesentlichen aus einer an den Abgasstutzen 1 des Zylinders 2 einer ZweitaktBrennkraftmaschine 3 angeschlossenen Abgasleitung 4, die einen Auspuffkrümmer 5, einen Diffusor 6 und eine Reflexionskammer 7 aufweist. Zum Unterschied von herkömmlichen Auspuffanlagen dieser Art ist die den Abgaskatalysator 8 aufnehmende Abgasaustrittsleitung 9, die in üblicher Weise mit einem Schalldämpfer 10 versehen ist, nicht an den Gegenkonus 11 der Reflexionskammer 7, sondern zwischen dem Abgasstutzen 1 und der Reflexionskammer 7 an die Abgasleitung 4 angeschlossen, während die Reflexionskammer 7 an ihrem Ende 12 verschlossen ist.
Durch diese Massnahme wird es möglich, die gewünschte gasdynamische Wirkung der Auspuffanlage für das Aufladen und Spülen des Zylinders 2 ohne Beeinträchtigung durch den Abgaskatalysator 8 ausnützen zu können.
Da die katalytischen Reaktionen des Abgaskatalysators 8 zum Umsetzen der Schadstoffkomponenten des Abgases von der Katalysatortemperatur abhängen, kann unterhalb der Betriebstemperatur des Abgaskatalysators nicht mit einer befriedigenden Abgasreinigung gerechnet werden. Wegen des Anschlusses der Abgasaustrittsleitung 8 an die Abgasleitung 4 vor der Reflexionskammer 7 wird der Abgaskatalysator 8 mit Abgasen vergleichsweise hoher Temperatur angeströmt, was eine rasche Aufwärmung des Abgaskatalysators 8 auf seine Betriebstemperatur und damit ein vorteilhaftes Anspringverhalten sicherstellt, ohne eine thermische Überlastung des Abgaskatalysators 8 befürchten zu müssen,
weil die Länge der Abgasaustrittsleitung 9 zwischen der Anschlussstelle 13 an der Abgasleitung 4 und dem Abgaskatalysator 8 unter Berücksichtigung der Abgastemperatur im Bereich der Anschlussstelle 13 so gewählt werden kann, dass die Abgastemperatur im Bereich des Abgaskatalysators 8 für das angestrebte Anspringverhalten ausreichend hoch, aber niedrig genug 1St, um eine zufriedenstellende Dauerhaltbarkeit zu gewährleisten.
Während nach der Fig. 1 der Abgaskatalysator 8 über die Abgasaustrittsleitung 9 unmittelbar an die Abgasleitung 4 angeschlossen wird, ist dem Abgaskatalysator 8 gemäss dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 ein Vorkatalysator 14 mit einer Umgehungsleitung 15 zugeordnet, zwischen der und der Zweigleitung 16 für den Vorkatalysator eine Umschalteinrichtung 17 in Form einer Steuerklappe vorgesehen ist, die die Zweigleitung 16 und die Umgehungsleitung 15 abwechselnd öffnet und schliesst.
Beim Kaltstart können somit die im Bereich der Anschlussstelle 13 heisseren Abgase zum raschen Zünden des Vorkatalysators 14 ausgenützt werden, und zwar mit der Wirkung, dass die aufgrund der im Vorkatalysator stattfindenden Energieumsetzung aus dem Vorkatalysator 14 austretenden, sehr heissen Abgase für eine ebenfalls rasche Aufwärmung des Abgaskatalysators 8 auf seine Betriebstemperatur sorgen, wonach der Vorkatalysator 14 durch ein Umschalten der Steuerklappe 17 weggeschaltet werden kann, um eine thermische Überlastung des Abgaskatalysators 8 auszuschliessen. Die Steuerung der Umschalteinrichtung 17 kann dabei in Abhän- gigkeit verschiedener Motorbetriebsparameter gesteuert werden.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann beispielsweise die Reflexionskammer 7 ohne zylindrisches Mittelstück 17 unmittelbar durch den an den Diffusor 6 angeschlossenen Gegenkonus 11 gebildet werden. An Stelle des Gegenkonus könnte ausserdem eine Prallwand treten. Es kommt ja lediglich darauf an, dass eine bestimmte gasdynamische Wirkung erzielt wird, nicht aber auf die hiefür eingesetzten konstruktiven Mittel. Darüber hinaus können bei Zweitakt-Brenn-kraftmaschinen mit zwei oder mehreren Zylindern besonders einfache Konstruktionsverhältnisse sichergestellt werden, weil für alle Zylinder eine gemeinsame Abgasaustrittsleitung 9 mit einem gemeinsamen Abgaskatalysator 8 vorgesehen werden kann.
Zu diesem Zweck brauchen die Abgasleitungen der einzelnen Zylinder ja lediglich unter den gleichen Bedingungen über entsprechende Verbindungsleitungen an die gemeinsame Abgasaustrittsleitung angeschlossen zu werden.