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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.
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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.
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The invention relates to an exhaust system for a two-stroke internal combustion engine having at least one cylinder, the exhaust pipe of which has a diffuser which merges into a reflection chamber and is connected to an exhaust pipe with an exhaust gas catalytic converter.
Bel exhaust systems of this type, the exhaust gas pressure wave emerging from the cylinder at the diffuser
Exhaust system as a vacuum wave and reflected on the counter cone of the reflection chamber as a pressure wave. so that this vibration behavior of the exhaust gases can be used to improve the purging and the charging of the cylinder.
If such exhaust systems are to be equipped with an exhaust gas catalytic converter, difficulties arise, however, because if the exhaust gas catalytic converter is arranged in the
Area of the exhaust gas outlet line adjoining the reflection chamber the light-off behavior of the
Exhaust gas catalytic converter according to the in this area comparatively low exhaust gas temperatures is unsatisfactory and a shift of the exhaust gas catalytic converter from the outlet side of the exhaust system towards its inflow side is improved because of the then higher exhaust gas temperatures
Starting behavior brings with it, however, due to the associated disturbances in the vibration behavior of the exhaust gases leads to an impairment of the purge and charge conditions.
The invention is therefore based on the object of improving an exhaust system of the type described at the outset with simple means such that satisfactory starting of the exhaust gas catalytic converter can be ensured without impairing the vibration behavior of the exhaust gases in order to improve the purge and the charging of the cylinders.
The invention achieves the object in that the exhaust gas outlet line connects to the exhaust gas line in front of the reflection chamber which is closed at the end.
The measure of connecting the exhaust gas outlet line receiving the exhaust gas catalytic converter in front of the reflection chamber, i.e. in the area of the exhaust manifold or the diffuser opening into the reflection chamber, to the exhaust gas line of the cylinder initially ensures a sufficiently high exhaust gas temperature to ensure that the exhaust gas catalytic converter starts up satisfactorily guarantee without reducing the service life of the catalytic converter due to overheating,
Because by choosing the connection point of the exhaust gas outlet line to the exhaust gas line, taking into account the length of the exhaust gas outlet line between the exhaust gas line and the exhaust gas catalytic converter, a certain exhaust gas temperature range at the installation point of the exhaust gas catalytic converter can be maintained and a very good compromise can be achieved between the starting behavior and the durability of the exhaust gas catalytic converter. With the reflection chamber closed at the end, a vibration behavior of the exhaust gases is achieved which corresponds to the gas dynamic effect of comparable exhaust systems without a catalyst, but with an exhaust gas outlet line connected to the counter cone or the baffle of the reflection chamber.
In order to improve the exhaust gas cleaning on cold start on the one hand and on the other hand to reduce the risk of thermal overload during continuous operation, in a further development of the invention the exhaust gas outlet line can have a pre-catalyst upstream of the exhaust gas catalytic converter with a bypass line which alternates with the branch line for the pre-catalyst by means of a switching device Can be opened and closed. Since the pre-catalytic converter is provided between the exhaust gas catalytic converter and the exhaust gas line of the cylinder, preferably in the immediate vicinity of the exhaust gas line, the exhaust gas, which is still very high in this area, is applied to it, which results in this pre-catalytic converter starting immediately.
The exhaust gases flowing out of this pre-catalytic converter due to the energy conversion taking place also require rapid ignition of the exhaust gas catalytic converter, which is usually located in the vicinity of the silencer, so that the pre-catalytic converter can be switched off again after a comparatively short period of use by using the umshattening device between the branch line for the pre-catalyst and its bypass line, the previously closed switching device is opened and the branch line is closed. The longer flow path to the catalytic converter ensures adequate cooling of the exhaust gases due to the heat losses via the pipeline in order to protect the catalytic converter from thermal overload during continuous operation.
Particularly simple design conditions can be achieved for exhaust systems for two-stroke internal combustion engines with two or more cylinders if the exhaust gas lines of the cylinders are connected via connecting lines to a common exhaust gas outlet line receiving the catalytic converter, because in this case the individual cylinders only have a separate diffuser with a connected one Reflection chamber must be assigned, while a common exhaust gas catalytic converter can optionally be used with a pre-catalytic converter for all cylinders.
The subject matter of the invention is shown in the drawing, for example. 1 shows an exhaust system according to the invention for a two-stroke internal combustion engine in a schematic longitudinal section, and FIG. 2 shows a representation of a design variant corresponding to FIG. 1.
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1 and 2 essentially consist of an exhaust pipe 4 connected to the exhaust pipe 1 of the cylinder 2 of a two-stroke internal combustion engine 3, which has an exhaust manifold 5, a diffuser 6 and a reflection chamber 7. In contrast to conventional exhaust systems of this type, the exhaust gas outlet line 9 which receives the exhaust gas catalytic converter 8 and is provided in the usual way with a muffler 10 is not connected to the counter cone 11 of the reflection chamber 7, but to the exhaust gas line 4 between the exhaust pipe 1 and the reflection chamber 7 , while the reflection chamber 7 is closed at its end 12.
This measure makes it possible to be able to use the desired gas dynamic effect of the exhaust system for charging and purging the cylinder 2 without being impaired by the exhaust gas catalytic converter 8.
Since the catalytic reactions of the exhaust gas catalytic converter 8 for converting the pollutant components of the exhaust gas depend on the catalytic converter temperature, satisfactory exhaust gas purification cannot be expected below the operating temperature of the exhaust gas catalytic converter. Because of the connection of the exhaust gas outlet line 8 to the exhaust gas line 4 in front of the reflection chamber 7, the exhaust gas catalytic converter 8 is flown against by exhaust gases of comparatively high temperature, which ensures rapid warming up of the exhaust gas catalytic converter 8 to its operating temperature and thus an advantageous light-off behavior, without fear of thermal overloading of the exhaust gas catalytic converter 8 to have to,
because the length of the exhaust gas outlet line 9 between the connection point 13 on the exhaust gas line 4 and the exhaust gas catalytic converter 8 can be selected taking into account the exhaust gas temperature in the area of the connection point 13 such that the exhaust gas temperature in the area of the exhaust gas catalytic converter 8 is sufficiently high but low enough for the desired light-off behavior 1pc to ensure satisfactory durability.
1, the exhaust gas catalytic converter 8 is connected directly to the exhaust gas line 4 via the exhaust gas outlet line 9, the exhaust gas catalytic converter 8 according to the exemplary embodiment according to FIG. 2 is assigned a precatalyst 14 with a bypass line 15, between which and the branch line 16 for the Pre-catalytic converter a switching device 17 is provided in the form of a control flap, which alternately opens and closes the branch line 16 and the bypass line 15.
During a cold start, the hotter exhaust gases in the area of the connection point 13 can thus be used for the rapid ignition of the pre-catalytic converter 14, with the effect that the very hot exhaust gases emerging from the pre-catalytic converter 14 due to the energy conversion taking place in the pre-catalytic converter for a likewise rapid warm-up of the Exhaust catalytic converter 8 ensure its operating temperature, after which the precatalyst 14 can be switched off by switching the control flap 17 in order to rule out thermal overloading of the exhaust catalytic converter 8. The control of the switching device 17 can be controlled as a function of various engine operating parameters.
The invention is of course not limited to the exemplary embodiments shown. For example, the reflection chamber 7 can be formed directly by the counter cone 11 connected to the diffuser 6 without a cylindrical center piece 17. A baffle could also replace the counter cone. The only thing that matters is that a certain gas dynamic effect is achieved, but not on the constructive means used for this. In addition, particularly simple design conditions can be ensured in two-stroke internal combustion engines with two or more cylinders, because a common exhaust gas outlet line 9 with a common exhaust gas catalytic converter 8 can be provided for all cylinders.
For this purpose, the exhaust pipes of the individual cylinders need only be connected to the common exhaust outlet pipe under the same conditions via corresponding connecting pipes.