DE69301462T2 - Katalytischer abgasreiniger von brennkraftmaschinen mit zusatzluftzufuhr - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen katalytischen Abgasreiniger für Brennkraftmaschinen mit Zusatzluftzufuhr, mit einem Gehäuse mit einem Abgaseinlaß, wenigstens einem Katalysatorelement, Mitteln zur Laminarisierung der Abgasströmung, Mitteln zur Unterteilung des Gehäuses in mehrere Kammern, einem Abgasauslaß und ferner Mitteln zum Zuführen von Zusatzluft zur Abgasströmung im Gehäuse.
• Ein Abgasreiniger gemäß der vorliegenden Erfindung wird in Verbindung mit Brennkraftmaschinen verwendet. Der Abgasreiniger der Erfindung ist insbesondere für kleine Zweitaktmaschinen geeignet, wie beispielsweise Kettensägen, Motorschlitten, Mopeds oder Motorräder, in welchen nur ein sehr kleiner und begrenzter Platz für einen Abgasreiniger vorhanden ist.
• Eine katalytische Abgasreinigung basiert auf der Reinigung von Abgas, indem dieses durch ein oder mehr Katalysatorelemente hindurchgeführt wird. Die Katalysatorelemente enthalten ein Katalysemittel, welches die Verbrennung von schädlichen Verunreinigungen beschleunigt, das heißt, dies macht in der Praxis eine Verbrennung bei einer niedrigeren Temperatur als normal möglich. Heute ist die Reinigung von Abgasen besonders zum Verhindern einer Umweltverschmutzung wichtig. Herkömmliche katalytische Reiniger haben Probleme mit der ausreichenden Verfügbarkeit von Sauerstoff, weil, falls nicht genug Sauerstoff vorhanden ist, Kohlenmonoxid, das als Verbrennungsprodukt von Kohlenwasserstoff erzeugt wird, wegen des Mangels an Sauerstoff nicht weiter in Kohlendioxid oxydiert wird. Da Kohlenmonoxid keinen Geruch hat und farblos ist, ist es für seine Umgebung und insbesondere die Menschen lebensgefährlich. Um den Wirkungsgrad einer katalytischen Reinigung zu verbessern, ist bisher bekannt, Abgasreiniger zu verwenden, in welche von außen Zusatzluft zugeführt wird, und somit beschleunigt der in der Zusatzluft enthaltene Sauerstoff die Verbrennungsreaktionen, mittels welcher eine schnellere und vollständigere Verbrennung der wesentlichen Schadstoffkomponenten des Abgases, das heißt, von Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffen (HC), erreicht wird. Katalytische Abgasreiniger, die mit einer Zusatzluftversorgung versehen sind, werden Oxydationsreiniger genannt.
• Das GB-Patent 2 048 706 offenbart einen katalytischen Reiniger, der mit einer Zusatzluftversorgung versehen ist. In dieser Konstruktion wurde die Zusatzluftversorgung verbessert, so daß sich das die Zusatzluft zuführende Rohr innerhalb des Reinigers von einem Rand des Reinigers zum anderen erstreckt, wobei das Rohr mehrere Löcher zum Mischen der Zusatzluft mit dem Abgas umfaßt. Diese Konstruktion ermöglicht jedoch nicht ein hinreichend gutes Reinigungsergebnis, und zudem benötigt die Luftzuführung in diesem Fall eine Außenvorrichtung, wie beispielsweise eine Pumpe oder entsprechende Vorrichtung. Das DE-Patent 31 11 498 umfaßt eine sogenannte Venturi-Zusatzluftversorgung, in welcher ein die Abgasströmung drosselnder bzw. reduzierender Lufttrichter und Ventile in dem Zusatzluftversorgungsrohr zum Regeln der Zusatzluftströmung verwendet werden. Wegen der Ventile ist diese Konstruktion komplexer und daher teurer und aufgrund seiner Bewegungsteile auch empfänglicher für Fehlfunktionen. Wegen des Drosselungseffektes des Lufttrichters verursacht ein Abgasreiniger dieser Art Leistungsverluste und laminarisiert die Abgasströmung nicht. Die bekannten Lösungen für eine Zusatzluftversorgung sind zudem ziemlich großräumig.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, einen neuen Typ von Abgasreiniger zu schaffen, welcher die mit den bekannten Lösungen verbundenen Probleme vermeidet.
• Diese Aufgabe wird mit dem Abgasreiniger gemäß der Erfindung erreicht, welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß in der Kammer nach den Mitteln zur Laminarisierung der Abgasströmung und gleichzeitig in der Nähe der Mittel zum Zuführen von Zusatzluft eine oder mehrere Saugscheiben vorgesehen sind, daß die Saugscheiben Abgasöffnungen aufweisen, daß die Saugscheiben Öffnungen für die Zusatzluft aufweisen und daß die Saugscheiben gegen die Abgasströmung und die Zusatzluftströmung angeordnet sind, so daß die Zusatzluft durch die Öffnungen und von den Saugscheiben in die durch die Abgasöffnungen der Saugscheiben fließende effektive Abgasströmung eingesaugt wird.
• Der Abgasreiniger gemäß der Erfindung basiert auf der Idee, daß der Abgasreiniger Mittel umfaßt, das heißt, in der Kammer angeordnete ein oder mehr Saugscheiben, wobei es mittels dieser Saugscheiben möglich ist, die Menge an Zusatzluft und die Fähigkeit der Abgasströmung, Zusatzluft anzusaugen, zu regeln.
• Mehrere Vorteile werden mit dem Abgasreiniger gemäß der Erfindung erreicht. Mit Hilfe der in der Kammer vorgesehenen Saugscheiben wird eine wirksame Ansaugung von Zusatzluft in die Abgasströmung mit geringem Konstruktionsaufwand erhalten. Die Konstruktion beinhaltet keine Bewegungsteile, weshalb die Konstruktion preiswert herzustellen und zuverlässig im Betrieb ist. Wegen der wirksamen Ansaugung von Zusatzluft oxydieren die Verunreinigungen im Abgas vollständiger in Kohlendioxid. In der Lösung gemäß der Erfindung wird die Abgasströmung nicht gedrosselt, sondern wird die Abgasströmung laminarisiert, wodurch die Maschine nicht unter Leistungsverlusten leidet. Die Verwendung der Saugscheiben gleicht zudem die Pulsierung der Abgase aus, wodurch ein reduzierter Laufgeräuschpegel der Maschine erhalten wird.
• Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben, in welchen:
• Figur 1 eine schematische Innenansicht einer Konstruktion gemäß einer ersten Ausführungsform des Abgasreinigers ist,
• Figur 2a eine schematische Ansicht einer Kammerscheibe ist,
• Figuren 2b-2d schematische Ansichten einer Saugscheibe sind,
• Figur 3 ein Querschnitt an den Pfeilen A-A von Figur 1 ist,
• Figur 4 ein Querschnitt an den Pfeilen B-B von Figur 1 ist,
• Figur 5 eine schematische Innenansicht einer Konstruktion gemäß einer zweiten Ausführungsform des Abgasreinigers ist,
• Figur 6 ein Querschnitt an den Pfeilen C-C von Figur 5 ist,
• Figur 7 den CO-Gehalt gegen die Umdrehungszahl pro Minute ohne Last zeigt,
• Figur 8 den HC-Gehalt gegen die Umdrehungszahl pro Minute ohne Last zeigt,
• Figur 9 den HC-Gehalt gegen die Umdrehungszahl pro Minute unter Vollast zeigt,
• Figur 10 den CO-Gehalt gegen die Umdrehungszahl pro Minute unter Vollast zeigt.
• Fiour 1 ist eine schematische Ansicht des Innenaufbaues eines Abgasreinigers. Der katalytische Abgasreiniger gemäß der Erfindung umfaßt eine Gehäusestruktur 1. Die Gehäusestruktur 1 beinhaltet die folgenden Teile: einen Abgaseinlaß 2, wenigstens ein Katalysatorelement 3, Mittel 4, wie beispielsweise ein Rohr zum Laminarisieren der Abgasströmung, Mittel wie beispielsweise Kammerscheiben 5 und 6 zum Unterteilen der Gehäusestruktur 1 in mehrere Kammern 7-9. Ferner sind in der Gehäusestruktur 1 angeordnet, das heißt, beinhaltet die Gehäusestruktur 1, ein Abgasauslaß 10 und zudem Mittel 11, wie beispielsweise einen Einlaß zum Zuführen von Zusatzluft in die Gehäusestruktur 1 in die Abgasströmung in wenigstens einer Kammer. Die Abgasströmung ist durch die Pfeile 12-16 an verschiedenen Stellen des Abgasreinigers angedeutet. Die Zusatzluftströmung ist durch die Pfeile 17 und 18 angedeutet. Der Zweck der Mittel 4, z. B. einem Rohr, zum Laminarisieren des Abgases beruht darin, die Abgasströmung zirkulationsfrei zu machen. Gemäß der Erfindung sind ein oder mehrere Saugscheiben 19, 20 in der Kammer 8 nach dem Mittel 4 zur Läminarisierung der Abgasströmung 14 und gleichzeitig in der Nähe des Mittels 11 zum Zuführen von Zusatzluft angeordnet. Figur 1 zeigt zwei aufeinanderfolgende Saugscheiben, das heißt, Saugscheiben 19 und 20, nach welchen der Abgasreiniger eine hermetisch angebrachte, z. B. angeschweißte, zweite Kammerscheibe 6 aufweist. In der Gehäusestruktur 1 ist die erste Kammerscheibe 5 zum Laminarisieren der Abgasströmung stromaufwärts des Zusatzlufteinlasses, das heißt, um das Mittel 4, vorzugsweise ein Rohr, herum angeordnet. Die Figuren 2b und 2c zeigen die ebenfalls in Figur 1 gezeigten Saugscheiben 19 und 20. Mit Bezug auf die Figuren 1, 2b und 2c umfassen die Saugscheiben 19 und 20 gemäß der Erfindung ferner Abgasöffnungen 21a und 21b. Die in Figur 2a gezeigte zweite Kammerscheibe 6 umfaßt eine Abgasöffnung 21c. Die in den Figuren 2a bis 2c gezeigten Abgasöffnungen 21a-21c sind an den die Abgasströmung in Figur 1 andeutenden Pfeilen 15 vorgesehen. Ferner umfassen gemäß der Erfmdung die Saugseheiben 19 und 20 Öffnungen 22a-22d für Zusatzluft, und zusätzlich sind gemäß der Erfindung Saugscheiben 19 und 20 gegen die Abgasströmung 14, 15 und die Zusatzluftströmung 17 und 18 angeordnet, so daß die Zusatzluft durch die Öffnungen 22a-22d und durch die Saugseheiben 19 und 20 hindurch in die effektive Abgasströmung 15 angesaugt werden kann. Die Zusatzluftöffnungen 22a-22d in den Saugscheiben 19 und 20, wie in den Figuren 2b und 2c gezeigt, sind in Figur 1 an den Stellen vorgesehen, an welchen die die Zusatzluftströmung andeutenden Pfeile 17 und 18 die Saugscheiben 19 und 20 durchdringen. Die Abgasöffnungen 21a und 21b müssen nicht notwendigerweise in den Saugscheiben 19 und 20 positioniert sein, wie in den Figuren 2b und 2c gezeigt. Alternativ können die Abgasöffnungen 21a und 21b Öffnungen zwischen den Effektivsaugscheiben 19 und 20 und der Gehäusestruktur 1 sein und ebenso können die zusätzlichen Luftöffnungen 22a-22d Öffnungen zwischen den Effektivsaugscheiben 19 und 20 und der Gehäusestruktur 1 sein. Diese alternativen Ausführungsformen sollten jedoch als eine Konstruktion angesehen werden, die durch die vorliegenden Erfindung umfaßt ist, weil es für den Betrieb der Öffnungen wesentlich ist, daß das Abgas und die Zusatzluft über die Öffnunoen zugeführt werden kann, sei es durch die Saugscheibe hindurch oder hinter ihr. Was das Vorhandensein der Öffnungen angeht, ist die wesentliche Tatsache die, daß die Öffnungen aus den Saugscheiben 19 und 20 ausgenommene Bereiche sind, wie beispielsweise Löcher gemäß den Figuren 2b-2d, oder, alternativ, die Saugscheiben 19 und 20 eine gebrochene Kante haben, wobei in diesem Fall die Öffnungen zwischen der Effektivsaugscheibe 19 und 20 und der Gehäusestruktur 1 oder einer anderen Struktur ausgebildet sind.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Übereinstimmung mit den Figuren 2b-2c sind die Zusatzluftöffnungen 22a-22b in der Saugscheibe 19 bzw. die Zusatzluftöffnungen 22c-22d in der Saugscheibe 20 um die Abgasöffnungen 21a und 21b herum angeordnet. In diesem Fall ist es möglich, die Zusatzluft symmetrisch um die näher zum Zentrum der Saugscheibe hin vorgesehenen Abgasöffnungen 21a und 21b herumzuführen, und somit kann die Abgasströmung die Zusatzluft effektiver mit sich ziehen.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die Figuren 2b-2c sind die Zusatzluftöffnungen der aufeinanderfolgenden Saugscheiben 19 und 20 in Figur 1 an unterschiedlichen Positionen in Strömungsrichtung vorgesehen, das heißt, nicht in einer Linie. Dies bedeutet, daß die Zusatzluftöffnungen 22c und 22d der zweiten Saugscheibe 20 nicht direkt nach den Zusatzlufföffnungen 22a und 22b der ersten Saugscheibe 19 folgen. Dies verbessert zudem die Fähigkeit der Saugscheiben 19 und 20 dahin gehend, die gefährliche Rückströmung zu verhindern, da sich die Rückströmung nicht direkt zuruckbewegen kann.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Größe der Abgasöffnungen 21a und 21b der Saugscheiben 19 und 20 so gewählt, daß die Größe der Öffnungen in Strömungsrichtung zunimmt, das heißt, die Öffnung 21b der zweiten Saugscheibe 20 ist größer als die Öffnung 21a der ersten Saugscheibe 19, da mit einer zunehmenden Anzahl von Saugscheiben die Menge an Luft zunimmt und es somit einfacher ist, die zunehmende Menge an Luft in die Abgasöffnungen 21a und 21b aufzunehmen. Wie oben ausgeführt, ist die nach der letzten Effektivsaugscheibe 20 positionierte und in den Figuren 1 und 2a gezeigte Kammerscheibe 6 vorzugsweise derart ausgebildet, daß die in ihr enthaltene Abgasöffnung 21c größer ist als die Öffnungen in den vor der Kammerscheibe positionierten Saugscheiben 19 und 20. Die Anmelder haben festgestellt, daß ein geeigneter Weg zum Dimensionieren der Abgasöffnungen 21a-21c so aussieht, daß die Größe der Abgasöffnungen 21a-21c von den 20 Millimetern der Saugscheibe 19 schrittweise um einen Millimeter auf die 22 Millimeter der zweiten Kammerscheibe 6 zunimmt. In den Figuren 2a-2c ist die Größe oder der Durchmesser der Öffnungen durch die Pfeile D, E und F angedeutet, von welchen D der kürzeste ist, das heißt, 20 mm und F der langste, das heißt, 22 20 mm.
• Gemaß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die in Figur 2d gezeigte Saugscheibe 23 derart ausgebildet, daß die Öffnung der Saugscheibe 23 eine Konfiguration 24 aufweist, die die Kantenlänge der Öffnung 21d vergrößert. Es kann aus 2d ersehen werden, daß die ungerade Kantenkonfiguration eine beachtlich größere Kantenlänge liefert als die in den Figuren 2b-2c gezeigte runde Kantenlinie. Durch Verlängerung der Kantenlinie der Abgasöffnung 21d der Saugscheibe 23 wird die Ansaugung von Zusatzluft in die Abgasströmung 15 verbessert, weil in der Praxis die Saugscheibe dann eine größere Kantenlänge aufweist, an welcher die Zusatzluft die Saugscheibe verläßt und in die Abgasströmung gesaugt wird.
• Figur 4 zeigt einen Querschnitt der Gehäusestruktur 1 an den Pfeilen B-B von Figur 1. Figur 4 zeigt deutlicher eine bevorzugte Ausführungsform zum Positionieren des Mittels 4 zum Laminarisieren der Abgasströmung. In den Figuren 1 und 4 ist das Mittel zum Laminarisieren der Abgasströmung innerhalb eines ersten Katalysatorelementes angeordnet, das heißt, in der Praxis ist das Katalysatorelement 3 um das Rohr 4 herum angeordnet. Die Konstruktion vergrößert die Wahrscheinlichkeit, einen kleinen Abgasreiniger zu erhalten.
• Mit Bezug auf Figur list die Gehäusestruktur 1 mittels Kammerscheiben in mehrere Kammern unterteilt, so daß die Kammerscheiben 5 und 6 die Gehäusestruktur wenigstens in drei Kammern 7-9 unterteilen. Die erste Kammerscheibe 5 und die Gehäusestruktur begrenzen eine erste Kammer 7, welches eine Kammer ist, in welche das Abgas von einem Abgaseinlaß zugeführt wird. Eine zweite Kammer 8 ist ein Raum, der durch die Gehäusestruktur und die erste Kammerscheibe 5 und die zweite Kammerscheibe 6 begrenzt ist. Die zweite Kammer 8, insbesondere die Kammer, in welche das Mittel, wie beispielsweise ein Rohr 4, zum Laminarisieren der Abgasströmung die Abgasströmung 14 lenkt. Eine Zusatzluftversorgung ist ebenfalls in dieser zweiten Kammer 8 vorgesehen und darüber hinaus sind die Saugscheiben 19 und 20 ebenfalls in dieser Kammer angeordnet. Eine dritte Kammer 9 ist durch einen Raum zwischen der zweiten Kammerscheibe 6 und der Gehäusestruktur vorgesehen. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist, ein oder mehr Saugscheiben gegen die Strömung von Abgas und Zusatzluft in dem kurzen Raum der Kammer 8 nach dem Mittel 4 zum Laminarisieren der Abgasströmung anzuordnen.
• Die durch das Bezugszeichen 50 in den Figuren 2a-2d angedeuteten Punkte sind Punktschweißungen, mit Hilfe welcher die Saugscheiben und Kammerscheiben an der Gehäusestruktur angebracht werden können.
• Figur 3 stellt einen Querschnitt an den Pfeilen A-A in Figur 1 dar. Mit Bezug auf die Figuren 1 und 3 ist ein zweites Katalysatorelement 25 in der dritten Kammer 9 der Gehäusestruktur 1 angeordnet. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung betrifft hauptsächlich die mechanische Verwirklichung eines Abgasreinigers und nicht primär Katalysatorelemente und chemische Reaktionen, die in diesen auftreten. Unter Berücksichtigung des vorstehenden wird kurz ausgeführt, daß die Katalysatorelemente 3 und 25 von an sich bekannter Art sind, das heißt, Katalysatorzellen, die z. B. eine Keramik- oder Metallträger-Zellstruktur und eine darauf vorgesehene Zwischenschicht aufweisen und Beschleuniger für chemische Reaktionen umfassen. Zum Beispiel ist eine Zwischenschicht aus Aluminiumoxid mit einem Gemisch aus Edelmetallen, z. B. einem Gemisch aus Platin und Rhodium, beschichtet. In der den Katalysator 3 enthaltenden ersten Kammer 7 werden die Kohlenwasserstoffe (HC) in Kohlendioxid (CO&sub2;), Kohlenmonoxid (CO) und Wasser (H&sub2;O) oxydiert, falls dort nicht genug Sauerstoff vorhanden ist. Somit enthält das Abgas schädliches Kohlenmonoxid (CO).
• Im folgenden wird die Betriebsweise des Abgasreinigers der Erfindung mit Bezug auf die Figuren 1 bis 4 beschrieben. Das Abgas wird von der Maschine (nicht dargestellt) über den Abgaseinlaß 2 in die erste Kammer 7 in der Gehäusestruktur 1 zugeführt. Die Abgasströmung 12 geht durch das erste Katalysatorelement 3 hindurch, nach welcher die Abgasströmung 13 am Ende der Kammer 7 in das Rohr 4 zum Laminarisieren der Abgasströmung abgelenkt wird. Während des Hindurchgehens durch das Rohr 4 wird die Abgasströmung 14 laminarisiert. Das Rohr 4 leitet die laminare Abgasströmung in die zweite Kammer 8, in welcher die Saugscheiben 19 und 20 angeordnet sind. Das einfachste Mittel zum Zuführen von Zusatzluft ist ein Zusatzlufteinlaß 11, der in Verbindung mit der zweiten Kammer 8 angeordnet ist. Die Saugscheiben 19 und 20 sind sowohl in der Nähe des Zusatzluft-Zuführmittels 11 und dem Mittel, das heißt, dem Rohr 4, zum Laminarisieren des Abgases angeordnet. Die Zusatzlufiströmung 17 und 18 strömt zur ersten Saugscheibe 19 und durchdringt diese durch Zusatzlufteinlässe 22a und 22b, die in der Saugscheibe 19 vorgesehen sind, und somit tritt die Zusatzluft in den Bereich zwischen der ersten Saugscheibe 19 und der zweiten Saugscheibe 20 ein. Ein Teil der Zusatzluftströmung 17 und 18 wird von dem Rand der Abgasöffnung 21a der ersten Saugscheibe 19 mit der Pulsierung der laminaren Abgasströmung 15 angesaugt. Die Abgasströmung wird mittels dem Rohr zum Laminarisieren der Abgasströmung zu der in der Mitte der ersten Saugscheibe 19 positionierten Abgasöffnung 21a gelenkt. Ein Teil der Zusatzluftströmung 17 und 18 strömt vorwärts in Längsrichtung der Gehäusestruktur 1 und geht über die Zusatzluftöffnungen 22c und 22d durch die zweite Saugscheibe 20 hindurch, und somit strömt die Zusatzluftströmung zwischen der zweiten Saugscheibe 20 und der zweiten Kammerscheibe 6, von wo die Zusatzluft mit der Pulsierung der Abgasströmung 15 angesaugt wird. Deshalb strömt die Abgasströmung einschließlich Zusatzluft zur dritten Kammer 9, in welcher eine zweite Katalysatorzelle 25 angeordnet ist. In der dritten Kammer 9 wird das noch im Abgas verbliebene Kohlenmonoxid (CO) wegen des zusätzlichen Sauerstoffs aus der Zusatzluft in Kohlendioxid oxydiert. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das zweite Katalysatorelement 25 in einem geeigneten Abstand von der zweiten Kammerscheibe 6 angeordnet, damit die Abgasströmung dazu in der Lage ist, sich über den gesamten Querschnittsbereich des Katalysatorelementes 25 zu verteilen. Die gereinigte Abgasströmung 16 wird durch einen Auslaß 10 aus der Gehäusestruktur abgeführt. Das Abgas 15 zeigt in Übereinstimmung mit dem Lauf der Brennkraftmaschine eine sinusförmige Pulsierung. Die Anmelder haben festgestellt, daß die Saugscheiben-Kammerkonstruktion gemäß der Erfindung der Zusatzluft ermöglicht, die Niedrigamplitudenbereiche der Pulsierung des Abgases wirksam zu füllen.
• Figur 5 ist eine schematische Innenansicht einer Konstruktion gemäß einer zweiten Ausführungsform des Abgasreinigers, wobei der Hauptunterschied zur Lösung gemäß Figur 1 in der Art und Weise des Zuführens von Zusatzluft zu den Saugscheiben besteht. Die in Figur 5 gezeigte Konstruktion und Betriebsweise sind im Prinzip weitgehend ähnlich gegenüber jenen in der Ausführungsform von Figur 1, und in diesem Zusammenhang wird auf das oben beschriebene Konstruktions- und Arbeitsprinzip Bezug genommen. Wie in Figur 5 dargestellt, umfaßt der Abgasreiniger gemäß der zweiten Ausführungsform eine Gehäusestruktur 101 enthaltend einen Abgaseinlaß 102, wenigstens ein Katalysatorelement 103, Mittel 104 zum Laminarisieren der Abgasströmung, Mittel 105 und 106, wie beispielsweise Kammerscheiben, zum Unterteilen der Gehäusestruktur in mehrere Kammern 108-109, einen Abgasauslaß 110 und zusätzlich Mittel 111 zum Zuführen von Zusatzluft in die Abgasströmung in der Gehäusestruktur, wobei die letztgenannten Mittel in dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Mittel 111 ist, das Zusatzluft zuführt und ein an dem Oberflächenbereich der Gehäusestruktur vorgesehener Strömungsraum ist. Der Strömungsraum 111 erstreckt sich in vorteilhafter Weise über einen beträchtlichen Teil des Oberflächenbereiches der Gehäusestruktur 101 und in vorteilhafter Weise in der Weise, daß der Strömungsraum 111 einen beträchtlichen Teil der Gehäusestruktur umgibt, und vorzugsweise in Übereinstimmung mit den Figuren 5 und 6 so, daß der Strömung sraum 111 an dem Oberflächenbereich der Gehäusestruktur derart angeordnet ist, daß er im wesentlichen die gesamte Gehäusestruktur umgibt. Diese Konstruktion ermöglicht es, daß die Zusatzluft zum Kühlen der Gehäusestruktur 101 verwendet werden kann. Figur 6 zeigt ein Rohr 4, das zum Laminarisieren der Abgasströmung vorgesehen ist, ein um dieses herum angeordnetes Katalysatorelement 103 und einen Strömungsraum 111 zwischen dem Katalysatorelement 103 und der Gehäusestruktur 101, wobei der Strömungsraum ein Mittel zum Zuführen von Zusatzluft liefert.
• Wie in Figur 1 umfaßt der Abgasreiniger gemäß Figur 5 ebenfalls ähnliche Strukturen, mit der Ausnahme, daß es drei Saugscheiben gibt, das heißt. Saugscheiben 119, 120 und 121. Die Saugscheiben und die zweite Kammerscheibe 106 umfassen Abgasöffnungen, welche an dem die Abgasströmung andeutenden Pfeil 115 positioniert sind. Die Saugscheiben 119-121 umfassen ebenfalls Zusatzluftöffnungen, welche an den Pfeilen 130 und 131 positioniert sind. Die zweite Kammerscheibe 106 umfaßt ebenfalls eine Abgasöffnung 121c. Entsprechend ist ein zweites Katalysatorelement 125 in der dritten Kammer 109 angeordnet. Das wesentliche aus den Figuren 5 und 6 ist jedoch die Struktur mittels welcher die Zusatzluftströmung 117 und 118 durch den länglichen Strömungsraum 111 zu den Saugscheiben 119-121 in Längsrichtung der Gehäusestruktur 101 gebracht wird.
• Die Figuren 7-9 zeigen Testergebnisse von dem Wirkungsgrad der Reinigung des Abgasreinigers gemäß der Erfindung, gemessen an einem Zweitakt-Rasenmäher. In allen Figuren 7-9 stellt die oberste Graphik das Abgas von der Maschine dar, gemessen an dem in Figur 1 gezeigten Meßpunkt H. In allen Figuren 7-9 stellt die mittlere Graphik das gereinigte Abgas dar, gemessen an dem in Figur 1 gezeigten Meßpunkt J, allerdings ohne Zuführung von Zusatzluft. In allen Figuren 7-9 stellt die unterste Graphik das gereinigte Abgas dar, gemessen an dem in Figur 1 gezeigten Meßpunkt J, allerdings mit Zuführung von Zusatzluft in das Abgas.
• Figur 7 zeigt den ohne Last gemessenen CO-Gehalt gegen die Umdrehungszahl pro Minute (rpm) der Maschine. Aus Figur 7 kann ersehen werden, daß der CO-Gehalt, das heißt, der Kohlenmonoxidgehalt, im Vergleich zwischen dem Nichtvorhanden sein einer Zusatzluftzuführung und im Fall einer Zusatzluftzuführung auf ein Viertel absinkt.
• Figur 8 zeigt den ohne Last gemessenen Kohlenwasserstoff (HC)-Gehalt auf einer ppm-Skalierung gegen die Umdrehungszahl pro Minute (rpm) der Maschine. Aus Figur 8 kann ersehen werden, daß der HC-Gehalt im Vergleich zwischen dem Nichtvorhandensein einer Zusatzluftzuführung und im Fall einer Zusatzluftzuführung auf weniger als die Hälfte absinkt.
• Figur 9 zeigt den ohne Last gemessenen Kohlenwasserstoff (HC)-Gehalt auf einer ppm-Skalierung gegen die Umdrehungszahl pro Minute (rpm) der Maschine. Aus Figur 9 kann ersehen werden, daß der HC-Gehalt im Vergleich zwischen dem Nichtvorhandensein einer Zusatzluftzuführung und im Fall einer Zusatzluftzuführung auf weniger als ein Drittel absinkt.
• Figur 10 zeigt den unter Vollast gemessenen Kohlenmonoxidgehalt gegen die Umdrehungszahl pro Minute. In Figur 10, bei der hohen Umdrehungszahl pro Minute, das heißt, in der Größenordnung von über 2600 rpm, stellt die oberste Graphik das Abgas von den Maschinen dar, gemessen an dem in Figur 1 gezeigten Meßpunkt H. Die mittlere und die unterste Graphik stellen das gereinigte Abgas dar, gemessen an dem in Figur 1 gezeigten Meßunkt J. Die mittlere Graphik zeigt den Fall ohne Zusatzluftversorgung und die unterste Graphik den Fall mit Zusatzluftversorgung. Figur 10 zeigt, wie die Zusatzluftversorgung den Kohlenmonoxidgehalt vermindert, insbesondere bei hohen Umdrehungszahlen pro Minute, das heißt, in der Größenordnung von 3000 rpm. Es sei darauf hingewiesen, daß kleine Maschinen häufig bei fast maximaler Drehzahl verwendet werden.

Claims (6)

1. Katalytischer Abgasreiniger für Brennkraftmaschinen mit Zusatzluftzufuhr, mit einem Gehäuse (1) mit einem Abgaseinlaß (2), wenigstens einem Katalysatorelement (3), Mitteln (4) zur Laminarisierung der Abgasströmung, Mitteln (5 und 6) zur Unterteilung des Gehäuses (1) in mehrere Kammern (7-9), einem Abgasauslaß (10) und ferner Mitteln (11) zum Zuführen von Zusatzluft (17 und 18) zur Abgasströmung (14 und 15) im Gehäuse (1), dadurch gekennzeichnet, daß

- in der Kammer (7-9) nach den Mitteln (4) zur Laminarisierung der Abgasströmung und gleichzeitig in der Nähe der Mittel (11) zum Zuführen von Zusatzluft eine oder mehrere Saugscheiben (19 und 20) vorgesehen sind, daß

- die Saugscheiben (19 und 20) Abgasöffnungen (21a und 21b) aufweisen, daß

- die Saugscheiben (19 und 20) Öffnungen (22a-22d) für die Zusatzluft (17 und 18) aufweisen, und daß

- die Saugscheiben (19 und 20) gegen die Abgasströmung (14 und 15) und die Zusatzluftströmung (17 und 18) angeordnet sind, so daß die Zusatzluft durch die Zusatzluftöffnungen (22a-22d) und von den Saugscheiben (19 und 20) in die durch die Abgasöffnungen (21a und 21b) der Saugscheiben (19 und 20) fließende Abgasströmung (12-16) eingesaugt wird.

2. Abgasreiniger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzluftöffnungen (22a-22d) der Saugscheiben (19 und 20) um die Abgasöffnungen (21a und 21b) angeordnet sind.

3. Abgasreiniger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzluftöffnungen (22a-22d) der aufeinanderfolgenden Saugscheiben (19 und 20) in der Strömungsrichtung versetzt angeordnet sind.

4. Abgasreiniger nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Abgasöffnungen (21a und 21b) der aufeinanderfolgenden Saugscheiben (19 und 20) so gewählt ist, daß die Größe der Öffnungen in der Strömungsrichtung zunimmt.

5. Abgasreiniger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasöffnung (21d) einer oder mehrerer Saugscheiben (23) eine Form (24) aufweist, die die Länge des Öffnungsrandes vergrößert.

6. Abgasreiniger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Zuführen von Zusatzluft aus einem im Oberflächenbereich des Gehäuses vorgesehenen Strömungsraum (111) bestehen.