DE102010044064B4

DE102010044064B4 - Katalysator und Abgasanlage

Info

Publication number: DE102010044064B4
Application number: DE102010044064.7A
Authority: DE
Inventors: Peter Kast; Manfred Müller; Sophie Rilly
Original assignee: Purem GmbH
Current assignee: Eberspaecher Exhaust Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2010-11-17
Filing date: 2010-11-17
Publication date: 2023-03-30
Anticipated expiration: 2030-11-18
Also published as: DE102010044064A1

Abstract

Katalysator für eine Abgasanlage (1) einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs,- mit einem Gehäuse (9), das einen Einlasstrichter (10) aufweist,- wobei am Einlasstrichter (10) an einer einlassseitigen Stirnseite ein Ringflansch (14) integral ausgeformt ist, der sich zur Realisierung einer Schellenverbindung (12) mit einem Flansch (7) am Auslass (6) einer Turbine (2) der Abgasanlage (1) eignet, dadurch gekennzeichnet,- dass der Einlasstrichter (10) zumindest einen luftspaltisolierten Bereich (16) aufweist und einen Außentrichter (17) sowie einen Innentrichter (18) umfasst, wobei der Ringflansch (14) am Außentrichter (17) ausgeformt ist,- dass am Innentrichter (18) ein weiterer Ringflansch (19) integral ausgeformt ist, der axial außen am Ringflansch (14) des Außentrichters (17) anliegt,- dass der weitere Ringflansch (19) als axiale Flanschdichtung ausgestaltet ist, die zur Abdichtung der Schellenverbindung (12) mithilfe der Schellenverbindung (12) axial zwischen dem Flansch (7) und dem Ringflansch (14) des Außentrichters (17) fest einspannbar ist,- dass der weitere Ringflansch (19) zumindest an einer Axialseite eine geschlossen umlaufende Ringsicke aufweist, oder- dass der weitere Ringflansch (19) zumindest zwei Ringsicken aufweist, von denen die eine am Flansch (7) axial anliegt, während die andere am Ringflansch (14) des Außentrichters (17) axial anliegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Katalysator für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine mit einem derartigen Katalysator ausgestattete Abgasanlage gemäß dem Anspruch 5.
Moderne Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren und zunehmend auch Benzinmotoren, sind mit einem Abgasturbolader ausgestattet, so dass in einer Abgasanlage der Brennkraftmaschine eine Turbine des Abgasturboladers angeordnet ist. Zur Reduzierung der Schadstoffemissionen ist es außerdem üblich, in der Abgasanlage zumindest einen Oxidationskatalysators anzuordnen, mit dem z.B. unverbrannte Kohlenwasserstoffe bzw. teiloxidierte Kohlenwasserstoffe vollständig oxidiert werden können. Damit ein solcher Katalysator möglichst rasch seine Betriebstemperatur erreichen kann, ist es zweckmäßig, den Katalysator möglichst nahe am Motor anzuordnen. Sofern in der Abgasanlage eine Turbine eines Abgasturboladers angeordnet ist, kann es dabei zweckmäßig sein, den Katalysator einlassseitig unmittelbar an einer Auslassseite der Turbine anzuschlie-ßen. Das Turbinengehäuse weist hierzu auslassseitig üblicherweise einen Auslassflansch auf, an dem der Katalysator einlassseitig befestigt werden kann. Hierzu bestehen nun vielfältige Möglichkeiten, die mehr oder weniger aufwändig zu realisieren sind.
Ein Katalysator für eine Abgasanlage der eingangs genannten Art ist aus der DE 295 03 550 U1 bekannt. Weitere Katalysatoren sind bekannt aus EP 1 686 247 A1 , US 2004 / 0 258 583 A1 , US 5 782 089 A , US 5 408 828 A und DE 102 34 378 A1 .
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen Katalysator bzw. für eine damit ausgestattete Abgasanlage eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass sich der Katalysator einfach mit der Turbine verbinden lässt.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, an einer einlassseitigen Stirnseite eines Einlasstrichters des Gehäuses des Katalysators einen Ringflansch integral auszuformen, derart, dass der Ringflansch und der Flansch am Auslass der Turbine mit Hilfe einer Schellenverbindung aneinander befestigt werden können. Der Ringflansch ist hierzu weitgehend komplementär zum Flansch der Turbine geformt. Zum einen kann die integrale Ausformung eines derartigen Ringflansches am Einlasstrichter vergleichsweise preiswert realisiert werden. Beispielsweise kann hierzu auf den Anbau eines separaten Flanschteils verzichtet werden. Zum anderen lässt sich eine derartige Schellenverbindung z.B. im Vergleich zu einer Schraubverbindung preiswert realisieren, so dass auch hier der Aufwand reduziert ist.
Zweckmäßig ist der Ringflansch am Einlasstrichter so ausgestaltet, dass er nach außen absteht und geschlossen umläuft. Somit kann eine Schelle der Schellenverbindung besonders einfach von außen montiert werden.
Besonders zweckmäßig ist der Ringflansch durch plastische Umformung ausgebildet, wie zum Beispiel durch Tiefziehen des Einlasstrichters. Ein solcher Tiefziehvorgang, der zu einer nach außen abstehenden und geschlossen umlaufenden Kontur führt, kann auch als „Austulpung“ bezeichnet werden.
Erfindungsgemäß weist der Einlasstrichter zumindest einen luftspaltisolierten Bereich und einen Außentrichter sowie einen Innentrichter auf, wobei der Ringflansch des Einlasstrichters dann am Außentrichter ausgeformt ist.
Der Innentrichter kann grundsätzlich auf beliebige Weise am Außentrichter fixiert sein. Erfindungsgemäß ist jedoch vorgesehen, dass am Innentrichter ein weiterer Ringflansch integral ausgeformt ist, der axial außen am Ringflansch des Außentrichters anliegt. Im montierten Zustand befindet sich der weitere Ringflansch des Innentrichters somit axial zwischen dem Flansch der Turbine und dem Ringflansch des Außentrichters. Somit ergibt sich eine Fixierung des Innentrichters am Außentrichter, ohne dass hierzu zusätzlicher Aufwand betrieben werden muss.
Weiter erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der weitere Ringflansch als axiale Flanschdichtung ausgestaltet ist, die zur Abdichtung der Schellenverbindung mithilfe der Schellenverbindung axial zwischen dem Flansch und dem Ringflansch des Außentrichters fest einspannbar ist. Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der weitere Ringflansch zumindest an einer Axialseite eine geschlossen umlaufende Ringsicke aufweist. Alternativ ist vorgesehen, dass der weitere Ringflansch zumindest zwei Ringsicken aufweist, von denen die eine Ringsicke am Flansch axial anliegt, während die andere Ringsicke am Ringflansch des Außentrichters axial anliegt. Hierdurch ergibt sich innerhalb der Schellenverbindung eine effektive Abdichtung, ohne zusätzliche Dichtungsmaterialien.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann der Innentrichter an seinem vom Ringflansch entfernten Ende freistehend im Außentrichter oder im Gehäuse angeordnet sein. Hierdurch wird eine Kontaktierung zwischen Innentrichter und Gehäuse und einem Katalysatorelement und einem Lagermaterial vermieden.
Bei einer erfindungsgemäßen Abgasanlage ist eine Schelle vorgesehen, mit deren Hilfe der Flansch der Turbine mit dem Ringflansch des Katalysators verbunden ist. Da ein Innentrichter mit einem weiteren Ringflansch vorgesehen ist, ist die Schelle so konzipiert, dass sie den weiteren Ringflansch axial zwischen dem Flansch der Turbine und dem Ringflansch des Außentrichters einspannt.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch,

1 einen stark vereinfachten Längsschnitt einer nicht erfindungsgemä-ßen Abgasanlage im Bereich einer Schellenverbindung,
2 eine Ansicht wie in 1 im Halbschnitt, jedoch bei einer anderen, erfindungsgemäßen Ausführungsform.

Entsprechend den 1 und 2 umfasst eine nur teilweise dargestellte Abgasanlage 1 einer Brennkraftmaschine, die insbesondere in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein kann, eine nur teilweise dargestellte Turbine 2, die bevorzugt einen Bestandteil eines im Übrigen nicht gezeigten Abgasturboladers 3 bildet, sowie einen ebenfalls nur teilweise dargestellten Katalysator 4, der bezüglich einer Abgasströmung 5 stromab an die Turbine 2 angeschlossen ist.
Die Turbine 2 besitzt an ihrem Auslass 6 einen Flansch 7, der im Folgenden auch als Auslassflansch 7 bezeichnet werden kann. Der Auslassflansch 7 ist dabei integral an einem Gehäuse 8 der Turbine 2 ausgeformt. Bevorzugt handelt es sich beim Turbinengehäuse 8 um ein Gussbauteil.
Der Katalysator 4 besitzt ein Gehäuse 9 mit einem Einlasstrichter 10, der mit seinem Einlass 11 an den Auslass 6 der Turbine 2 angeschlossen ist. Hierzu ist eine Schellenverbindung 12 vorgesehen, die eine Schelle 13 aufweist. Die Schelle 13 ist zweckmäßig als V-Band-Schelle oder als C-Band-Schelle oder als U-Band-Schelle ausgestaltet.
Am Einlasstrichter 10 ist an einer einlassseitigen Stirnseite ein Ringflansch 14 integral ausgeformt. Dieser Ringflansch 14 kann im Folgenden auch als Einlassflansch 14 bezeichnet werden. Die Schelle 13 verbindet nun den Auslassflansch 7 der Turbine 2 mit dem Einlassflansch 14 des Einlasstrichters 10.
Der Ringflansch 14 oder Einlassflansch 14 steht bezüglich einer Längsmittelachse 15, die außerdem eine Symmetrieebene oder eine Symmetrieachse bildet, nach Außen ab und läuft bezüglich der Längsmittelachse 15 in der Umfangsrichtung geschlossen um. Zweckmäßig ist der Einlassflansch 14 durch plastische Umformung ausgebildet. Somit ist an den Einlasstrichter 10 eine den Ringflansch 14 bildende Tulpe ausgeformt. Vorzugsweise handelt es sich beim Einlasstrichter 10 um ein Tiefziehteil.
Bei der in 2 gezeigten, erfindungsgemäßen Ausführungsform besitzt der Einlasstrichter 10 einen luftspaltisolierten Bereich 16, wozu der Einlasstrichter 10 einen Außentrichter 17 und einen Innentrichter 18 aufweist, die im luftspaltisolierten Bereich 16 voneinander beabstandet sind. Der Ringflansch 14 ist nun am Außentrichter 17 ausgeformt. Bei der in 2 gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist am Innentrichter 18 ein weiterer Ringflansch 19 ausgeformt, der so ausgestaltet ist, dass er axial, also parallel zur Längsmittelachse 15 von außen am Ringflansch 14 des Außentrichters 17 anliegt. Im Beispiel ist der weitere Ringflansch 19 komplementär zum Ringflansch 14 geformt, wodurch sich eine flächige Kontaktierung zwischen Innentrichter 18 und Außentrichter 17 im Bereich der Flansche 14, 19 ergibt.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher der weitere Ringflansch 19 des Innentrichters 18 als axiale Flanschdichtung ausgestaltet ist, die mit Hilfe der Schelle 13 axial zwischen dem Flansch 7 der Turbine 2 und dem Ringflansch 14 des Außentrichters 17 fest eingespannt ist und welche die Schellenverbindung 12 abdichtet. Beispielsweise kann eine derartige Flanschdichtung zumindest eine axial abstehende ringförmig geschlossen umlaufende Sicke am weiteren Ringflansch 19 umfassen. Zweckmäßig sind zumindest zwei derartige Ringsicken vorgesehen, von denen die eine am Flansch 7 der Turbine 2 axial anliegt, während die andere am Ringflansch 14 des Außentrichters 17 axial anliegt. Alternativ ist es ebenso möglich, axial zwischen dem Flansch 7 der Turbine 2 und dem weiteren Ringflansch 19 des Innentrichters 18 und/oder axial zwischen dem Ringflansch 14 des Außentrichters 17 und dem weiteren Ringflansch 19 des Innentrichters 18 (jeweils) eine als separates, zusätzliches Bauteil vorgesehene Flanschdichtung anzuordnen.
Auch bei der in 1 gezeigten Ausführungsform kann axial zwischen dem Flansch 7 der Turbine 2 und dem Ringflansch 14 des Einlasstrichters 10 eine Flanschdichtung in Form eines zusätzlichen Bauteils angeordnet sein.
Beim luftspaltisolierten Einlasstrichter 10 gemäß 2 kann vorgesehen sein, dass der Innentrichter 18 an seinem vom Ringflansch 19 entfernten, hier nicht gezeigten Ende im Außentrichter 17 oder im Gehäuse 9 freistehend angeordnet ist.

Claims

Katalysator für eine Abgasanlage (1) einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, - mit einem Gehäuse (9), das einen Einlasstrichter (10) aufweist, - wobei am Einlasstrichter (10) an einer einlassseitigen Stirnseite ein Ringflansch (14) integral ausgeformt ist, der sich zur Realisierung einer Schellenverbindung (12) mit einem Flansch (7) am Auslass (6) einer Turbine (2) der Abgasanlage (1) eignet, dadurch gekennzeichnet, - dass der Einlasstrichter (10) zumindest einen luftspaltisolierten Bereich (16) aufweist und einen Außentrichter (17) sowie einen Innentrichter (18) umfasst, wobei der Ringflansch (14) am Außentrichter (17) ausgeformt ist, - dass am Innentrichter (18) ein weiterer Ringflansch (19) integral ausgeformt ist, der axial außen am Ringflansch (14) des Außentrichters (17) anliegt, - dass der weitere Ringflansch (19) als axiale Flanschdichtung ausgestaltet ist, die zur Abdichtung der Schellenverbindung (12) mithilfe der Schellenverbindung (12) axial zwischen dem Flansch (7) und dem Ringflansch (14) des Außentrichters (17) fest einspannbar ist, - dass der weitere Ringflansch (19) zumindest an einer Axialseite eine geschlossen umlaufende Ringsicke aufweist, oder - dass der weitere Ringflansch (19) zumindest zwei Ringsicken aufweist, von denen die eine am Flansch (7) axial anliegt, während die andere am Ringflansch (14) des Außentrichters (17) axial anliegt.
Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringflansch (14) nach außen absteht und geschlossen umläuft.
Katalysator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringflansch (14) durch plastische Umformung ausgebildet ist.
Katalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Innentrichter (18) an seinem vom Ringflansch (19) entfernten Ende freistehend im Außentrichter (17) und/oder im Gehäuse (9) angeordnet ist.
Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, - mit einer Turbine (2), die an ihrem Auslass (6) einen Flansch (7) aufweist, - mit einem Katalysator (4), der ein Gehäuse (9) mit einem Einlasstrichter (10) aufweist, - mit einer Schelle (13) zum Verbinden der Auslassseite der Turbine (2) mit der Einlassseite des Katalysators (4), - wobei an einer einlassseitigen Stirnseite des Einlasstrichters (10) ein Ringflansch (14) integral ausgeformt ist, - wobei die Schelle (13) den Flansch (7) der Turbine (2) mit dem Ringflansch (14) des Katalysators (4) verbindet, dadurch gekennzeichnet, - dass der Einlasstrichter (10) zumindest einen luftspaltisolierten Bereich (16) aufweist und einen Außentrichter (17) sowie einen Innentrichter (18) umfasst, wobei der Ringflansch (14) am Außentrichter (17) ausgeformt ist, - dass am Innentrichter (18) ein weiterer Ringflansch (19) integral ausgeformt ist, der axial außen am Ringflansch (14) des Außentrichters (17) anliegt, - dass der weitere Ringflansch (19) als axiale Flanschdichtung ausgestaltet ist, die zur Abdichtung der Schellenverbindung (12) mithilfe der Schellenverbindung (12) axial zwischen dem Flansch (7) und dem Ringflansch (14) fest einspannbar ist, - dass der weitere Ringflansch (19) zumindest an einer Axialseite eine geschlossen umlaufende Ringsicke aufweist, oder - dass der weitere Ringflansch (19) zumindest zwei Ringsicken aufweist, von denen die eine am Flansch (7) axial anliegt, während die andere am Ringflansch (14) des Außentrichters (17) axial anliegt.
Abgasanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Katalysator (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 verwendet wird.