Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 und geht aus von der GB-PS 1
563 338.The invention relates to an internal combustion engine according to the
Preamble of claim 1 and is based on the GB-PS 1
563 338.
Eine brennraumnahe Anordnung eines Abgaskatalysators ist
vorteilhaft, da hierdurch der Abgaskatalysator nach einem
Kaltstart der Brennkraftmaschine kurzfristig seine Be
triebstemperatur erreicht. Jedoch kann die Ausführung der
Lagerung des Abgaskatalysators kritisch sein, da die me
chanischen und thermischen Belastungen in diesem Bereich
äußerst hoch sind. Möglich ist beispielsweise die Anbin
dung mittels eines Halters für den Trägerkörper des Ab
gaskatalysators, wobei der Halter seinerseits beispiels
weise durch Verschraubung am Zylinderkopf befestigt wird.
Dabei kann dieser flanschartig ausgebildete Halter ge
meinsam mit einem Abgasrohr, das insbesondere als Abgas
sammelrohr für die mehreren in Reihe angeordneten Zylin
der ausgebildet ist, am Zylinderkopf befestigt sein. Der
Halter-Flansch wird somit neben einer Dichtung zusammen
mit dem Abgasrohr an den Zylinderkopf angeflanscht bzw.
angeschraubt oder in geeigneter Weise mit einer Dichtung
Verbunden; bei entsprechender Ausbildung des Halter-Flan
sches kann dieser gleichzeitig die Funktion eines dann
nicht mehr separat erforderlichen Dichtelementes überneh
men.
An exhaust gas catalytic converter is located close to the combustion chamber
advantageous, as this means that the exhaust gas catalyst after a
Cold start of the internal combustion engine for a short time
drive temperature reached. However, the execution of the
Storage of the catalytic converter to be critical, since the me
mechanical and thermal loads in this area
are extremely high. For example, the connection is possible
dung by means of a holder for the support body of the Ab
gas catalyst, the holder in turn, for example
is attached to the cylinder head by screwing.
This flange-shaped holder can ge
together with an exhaust pipe, especially as an exhaust
manifold for the several cylinders arranged in series
which is designed to be attached to the cylinder head. Of the
The holder flange is thus put together next to a seal
flanged to the cylinder head with the exhaust pipe or
screwed or in a suitable manner with a seal
Connected; with appropriate training of the holder flange
This can then also function as a
no longer separately required sealing element
men.
Jedoch kann diese quasi freifliegende Anordnung, die es
ermöglicht, den Mantel des katalytisch beschichteten Trä
gerkörpers über einem weiten Oberflächenbereich unter
Bildung eines Luftspaltes von der Wand des Auslaßkanales
beabstandet zu halten, instabil werden. Erhöhte mechani
sche Beanspruchungen sind die Folge.However, this quasi-free-flying arrangement it
allows the coat of the catalytically coated Trä
body over a wide surface area under
Formation of an air gap from the wall of the outlet duct
keep spaced, become unstable. Increased mechani
This results in stresses.
Eine verbesserte Katalysator-Anordnung im Auslaßkanal
einer Brennkraftmaschine aufzuzeigen, ist daher Aufgabe
der vorliegenden Erfindung.An improved catalytic converter arrangement in the exhaust duct
To show an internal combustion engine is therefore the task
of the present invention.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die kennzeichnenden Merk
male des Hauptanspruchs vorgesehen.To solve this problem, the characteristic notes
times of the main claim.
Neben der Befestigung über den Halter-Flansch stützt sich
der Katalysator-Mantel somit an einer weiteren Stelle ab.
Dabei erfolgt diese Abstützung jedoch nur bei betriebs
warmem Katalysator, d. h. ein entsprechend ausgebildeter
Stützflansch liegt im wesentlichen nur bei betriebswarmem
Katalysator an der Wand des Auslaßkanales auf. Bei kaltem
Abgaskatalysator bzw. Trägerkörper hingegen ist dieser
Stützflansch von der Wand des Auslaßkanales beabstandet,
um unnötige Wärmeverluste in der Aufheizphase des Abgas
katalysators zu verhindern.In addition to the attachment via the holder flange is supported
the catalyst jacket thus at another point.
However, this support is only provided during operation
warm catalyst, d. H. a suitably trained
The support flange is essentially only at operating temperature
Catalyst on the wall of the exhaust duct. When cold
Exhaust gas catalyst or carrier body, however, is this
Support flange spaced from the wall of the outlet duct,
to unnecessary heat losses in the heating phase of the exhaust gas
to prevent catalyst.
Bei kalter Brennkraftmaschine bzw. bei kaltem Abgaskata
lysator oder Trägerkörper erfolgt eine mögliche Wärmelei
tung vom Trägerkörper zur Brennkraftmaschine somit ledig
lich im Bereich des Halter-Flansches, während der Mantel
über einem weiten Oberflächenbereich unter Bildung eines
Luftspaltes von der Wand des Auslaßkanales beabstandet
ist. Dieser Luftspalt stellt sicher, daß anschließend an
einen Kaltstart der Brennkraftmaschine der Abgaskatalysa
tor binnen kürzester Zeit seine Anspring- bzw. Be
triebstemperatur erreicht, ohne während der Warmlaufphase
allzu intensiv vom Brennkraftmaschinen-Zylinderkopf bzw.
vom darin geführten Kühlmittelkreislauf gekühlt zu wer
den. Dabei erfolgt - wie bereits erläutert - auch über
den vorgesehenen Stützflansch bei kaltem Katalysator
keine Wärmeabfuhr an die Brennkraftmaschine. Mit zuneh
mender Erwärmung des Abgaskatalysators hingegen dehnt
sich der Trägerkörper und damit auch der Stützflansch
bzw. der Mantel des Katalysators aus und kommt schließ
lich an der Ranalwand des Zylinderkopfes zum Anliegen. In
diesem Stadium jedoch ist eine Wärmeabfuhr vom Katalysa
tor an die Brennkraftmaschine bzw. an deren Kühlkreislauf
erwünscht.With a cold internal combustion engine or with cold exhaust gas data
possible heat dissipation takes place in the analyzer or carrier body
device from the carrier body to the internal combustion engine thus single
Lich in the area of the holder flange, while the jacket
over a wide surface area to form a
Air gap spaced from the wall of the outlet duct
is. This air gap ensures that subsequently on
a cold start of the internal combustion engine of the catalytic converter
goal within a very short time
drive temperature reached without during the warm-up phase
too intense from the engine cylinder head or
who is cooled by the coolant circuit contained in it
the. As already explained, this is also done via
the intended support flange when the catalyst is cold
no heat dissipation to the internal combustion engine. With increasing
increasing warming of the catalytic converter, however, stretches
the support body and thus also the support flange
or the jacket of the catalyst and comes out
Lich against the ranal wall of the cylinder head. In
at this stage, however, there is heat dissipation from the catalytic converter
gate to the internal combustion engine or to its cooling circuit
he wishes.
Anhand einer Schnittdarstellung wird im folgenden ein be
vorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläu
tert.Based on a sectional view, a be
Preferred embodiment of the invention is explained in more detail
tert.
Mit der Bezugsziffer 1 ist der Auslaßkanal einer Brenn
kraftmaschine bezeichnet, in dem ein Abgaskatalysator 2
angeordnet ist. Dieser Abgaskatalysator 2 besitzt einen
eine Vielzahl von katalytisch beschichteten Gaskanälen
aufweisenden Trägerkörper 2a, der von einem Mantel 2b um
geben ist. Im Bereich außerhalb des Auslaßkanales 1 ist
am Mantel 2b ein Flansch 3 befestigt, der der Aufhängung
des Katalysators 2 dient. Dieser Flansch 3 ist gemeinsam
mit einem sich an den Auslaßkanal 1 anschließenden Abgas
rohr 4 oder einem entsprechend gestalteten Zwischenstück
am Zylinderkopf 5 verschraubt. Hierzu weist das Abgasrohr
4 bzw. ein entsprechend gestaltetes Zwischenstück, an das
sich wiederum das Abgasrohr anschließt, eine geeignete
Schraubendurchgangsbohrung 6 auf, die sich in einem mit
einem Gewinde versehenen Sackloch 7 im Zylinderkopf 5
fortsetzt. Der Flansch 3 kann dabei im Bereich zwischen
dem Abgasrohr 4 sowie dem Zylinderkopf 5 gleichzeitig die
Funktion der dort erforderlichen Dichtung übernehmen bzw.
als Metalldichtung ausgebildet sein, auf die eine Weich
stoffdichtung - wie bekannt - aufgelegt ist. Alternativ
kann der Flansch 3 aber auch an einem üblichen Dichtele
ment, das stets zwischen Abgasrohr 4 und Zylinderkopf 5
vorgesehen wird, befestigt sein. Hierfür können ebenso
wie im Befestigungsbereich zwischen dem Flansch 3 sowie
dem Mantel 2b verschiedene Befestigungstechniken zum Ein
satz kommen. Möglich ist beispielsweise eine Schweißver
bindung, daneben können aber auch formschlüssige Verbin
dungstechniken, beispielsweise Umbördeln, gewählt werden.With the reference numeral 1 , the exhaust port of an internal combustion engine is designated, in which an exhaust gas catalytic converter 2 is arranged. This exhaust gas catalytic converter 2 has a support body 2 a which has a multiplicity of catalytically coated gas channels and which is provided by a jacket 2 b. In the area outside the outlet channel 1 , a flange 3 is fastened to the jacket 2 b and serves to suspend the catalytic converter 2 . This flange 3 is screwed together with an adjoining the exhaust duct 1 exhaust pipe 4 or a correspondingly designed intermediate piece on the cylinder head 5 . For this purpose, the exhaust pipe 4 or a correspondingly designed intermediate piece, to which the exhaust pipe in turn is connected, has a suitable screw through bore 6 , which continues in a threaded blind hole 7 in the cylinder head 5 . The flange 3 can in the area between the exhaust pipe 4 and the cylinder head 5 simultaneously take over the function of the seal required there or be designed as a metal seal on which a soft material seal - as is known - is placed. Alternatively, the flange 3 can also be attached to a conventional Dichtele element, which is always provided between the exhaust pipe 4 and cylinder head 5 . For this purpose, as in the fastening area between the flange 3 and the jacket 2 b, different fastening techniques can be used. For example, a welded connection is possible, but also positive connection techniques, for example flanging, can also be selected.
Am der Befestigungsstelle des Flansches 3 am Mantel 2b
gegenüberliegenden Ende des Mantels 2b ist ein Stütz
flansch 8 vorgesehen, mit dem sich der Mantel zumindest
im betriebswarmen Zustand des Abgaskatalysators 2 an der
Wand des Auslaßkanales 1 abstützt. Dieser Flansch 8 kann
beispielsweise auch durch eine Sicke gebildet sein oder
durch Aufweiten hergestellt werden. Kühlt sich hingegen
der Abgaskatalysator 2 bei Stillstand der Brennkraftma
schine ab, so wird auch der Mantel 2b geringfügig
schrumpfen und danach in diesem Abstützbereich von der
Wand des Auslaßkanales 1 beabstandet sein. Dies ist
äußerst vorteilhaft, da auf diese Weise unerwünschte Wär
meverluste des Abgaskatalysators während der Warmlauf
phase der Brennkraftmaschine vermieden werden. In dieser
Warmlaufphase soll nämlich der Abgaskatalysator 2 mög
lichst schnell seine Betriebstemperatur erreichen. Mit
Erreichen derselben hat sich der Trägerkörper 2a bzw. der
Mantel 2b aufgrund von Wärmedehnung so weit ausgedehnt,
daß nunmehr der Stützflansch 8 auf der Wand des Auslaßka
nales 1 anliegt, so daß der Abgaskatalysator 2 sicher im
Auslaßkanal 1 gelagert ist. Dann wird die überschüssige
Wärmemenge aus dem Abgaskatalysator 2 sowohl über den
Mantel 2b im Wege der Wärmeleitung als auch über den
Luftspalt 9 im Wege der Wärmestrahlung an den Zylinder
kopf 5 und somit an den im Zylinderkopf geführten Kühl
wasserkreislauf 10 abgegeben.
At the attachment point of the flange 3 on the jacket 2 b opposite end of the jacket 2 b, a support flange 8 is provided, with which the jacket is supported at least in the warm operating state of the exhaust gas catalytic converter 2 on the wall of the outlet channel 1 . This flange 8 can, for example, also be formed by a bead or can be produced by widening. However, cools the catalytic converter 2 at a standstill of the internal combustion machine from, as well as the shell 2 is slightly b shrink and be thereafter separated in this support region of the wall of the outlet channel. 1 This is extremely advantageous, since in this way undesirable heat losses of the catalytic converter can be avoided during the warm-up phase of the internal combustion engine. In this warm-up phase, the exhaust gas catalytic converter 2 should reach its operating temperature as quickly as possible. Upon reaching the same, the carrier body 2 a or the jacket 2 b has expanded so far due to thermal expansion that the support flange 8 now bears on the wall of the outlet channel 1 , so that the exhaust gas catalytic converter 2 is securely mounted in the outlet channel 1 . Then the excess amount of heat from the exhaust gas catalytic converter 2 is delivered both via the jacket 2 b by means of heat conduction and via the air gap 9 by means of heat radiation to the cylinder head 5 and thus to the cooling water circuit 10 guided in the cylinder head.
Indem ein Teil des Trägerkörpers 2a in den Ranal des Ab
gasrohres 4 hineinragt, wird der zur Verfügung stehende
Bauraum optimal ausgenutzt. Durch die möglichst nahe An
ordnung des Katalysators 2 an der Verbrennungsquelle wird
in Rombination mit dem isolierenden Luftspalt 9 die An
springtemperatur und somit eine optimale Abgasreinigung
frühzeitig nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine
erreicht. Gleichzeitig wird durch Gewährleistung einer
ausreichend hohen Wärmeabfuhr die thermische Belastung
des Abgaskatalysators 2 gering gehalten, so daß keine
übermäßige Alterung festzustellen ist. Auch erlaubt die
gezeigte Konstruktion nicht nur eine einfache Montage,
sondern hält darüber hinaus die mechanischen Belastungen
in vertretbaren Grenzen und ermöglicht darüber hinaus
einen kostengünstigen Austausch bei möglichen Defekten.
Dabei können Details insbesondere konstruktiver Art
durchaus abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel ge
staltet sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu ver
lassen.By a part of the carrier body 2 a protrudes into the channel of the gas pipe 4 , the available installation space is optimally used. By placing the catalytic converter 2 as close to the combustion source as possible in combination with the insulating air gap 9, the jump temperature and thus optimum exhaust gas purification are achieved early after a cold start of the internal combustion engine. At the same time, by ensuring a sufficiently high heat dissipation, the thermal load on the catalytic converter 2 is kept low, so that no excessive aging can be determined. The construction shown not only allows simple assembly, but also keeps the mechanical loads within reasonable limits and also enables cost-effective replacement of possible defects. Details, particularly of a constructive nature, can be quite different from the exemplary embodiment shown, without leaving the content of the claims.