DE19755703A1 - Katalysatorträgeranordnung für einen motornahen Einbau - Google Patents
Katalysatorträgeranordnung für einen motornahen EinbauInfo
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Description
Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf eine Katalysatorträgeranord
nung und eine Baueinheit sowie auf ein Abgassystem einer Verbrennungs
kraftmaschine.
Zur katalytischen Umsetzung von Komponenten eines Abgases einer Ver
brennungskraftmaschine ist es bekannt, auf einem Katalysatorträgerkörper
wenigstens eine katalytisch wirkende Substanz aufzubringen. Der Katalysator
trägerkörper weist für ein Abgas durchströmbare Gaskanäle auf. Die Gaska
näle erstrecken sich in Längsrichtung des Katalysatorträgerkörpers. Es ist
bekannt, einen Katalysatorträgerkörper wabenförmig auszubilden. Der Kataly
satorträgerkörper kann aus wenigstens teilweise strukturierten Blechlagen
gebildet sein. Ferner sind Katalysatorträgerkörper bekannt, die aus einem
keramischen Werkstoff bestehen. Solche Katalysatorträgerkörper werden
extrudiert.
Der Katalysatorträgerkörper wird in einem Gehäuse angeordnet, welches ein
Teil eines Abgassystems ist. In Abhängigkeit von dem Material des Kataly
satorträgerkörpers sind unterschiedliche Ausgestaltungen des Gehäuses be
kannt.
Durch die WO 90/02251 ist ein Gehäuse mit einem Katalysatorträgerkörper
bekannt, welches insbesondere für einen motornahen Einbau innerhalb des
Abgassystems geeignet ist. Das Gehäuse weist einen größeren Querschnitt
auf als der Katalysatorträgerkörper. Das Gehäuse weist eine etwa recht
eckförmige Öffnung auf, deren Länge größer als die maximale Länge des
Katalysatorträgerkörpers und deren Breite größer als die maximale Breite des
Katalysatorträgerkörpers sind. Der Katalysatorträgerkörper ist an einer flachen
oder gewölbten Halteplatte befestigt, die eine größere Länge und Breite hat
als die Öffnung im Gehäuse. Die Halteplatte dient als Verschlußdeckel des
Gehäuses, wobei der Katalysatorträgerkörper in einen Innenraum des Gehäu
ses hineinragt. Hierdurch wird ein vereinfachter Ein- und Ausbau des
Katalysatorträgerkörpers in das oder aus dem Gehäuse ermöglicht.
Weitere Ausgestaltungen von Katalysatorträgeranordnungen sind beispielsweise
durch die WO 96/27735, WO 96/01698 und WO 96/19647 bekannt.
Insbesondere bei Verbrennungskraftmaschinen, die in Personenkraftfahrzeugen
eingebaut werden, ist ein motornaher Einbau eines Katalysatorträgerkörpers
nicht unproblematisch, da die räumlichen Gegebenheiten innerhalb eines
Motorraumes des Fahrzeugs relativ beengt sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Zielsetzung zugrunde, eine Katalysator
trägeranordnung anzugeben, die eine Anordnung des Katalysatorträgerkörpers
in der Nähe der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht. Ein weiteres Ziel
der Erfindung ist, eine Baueinheit anzugeben, durch die eine Montage von
wenigstens zwei Katalysatorträgerkörpern in der Nähe der Verbrennungs
kraftmaschine vereinfacht wird. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, ein
Abgassystem einer Verbrennungskraftmaschine anzugeben, welches mit einem
geringen Aufwand herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Katalysatorträgeranordnung nach Anspruch 1,
eine Baueinheit nach Anspruch 23 bzw. ein Abgassystem nach Anspruch 25
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen, der Katalysator
trägeranordnung, der Baueinheit bzw. des Abgassystems sind Gegenstand der
jeweiligen Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Katalysatoranordnung weist ein
Gehäuse auf, in dem ein Katalysatorträgerkörper mit einer Vielzahl von
durch Trennwänden voneinander getrennten, sich in einer axialen Richtung
des Katalysatorträgerkörpers erstreckenden, Kanälen angeordnet ist. Das
Gehäuse erstreckt sich wenigstens teilweise in einer axialen Richtung des
Katalysatorträgerkörpers. Die erfindungsgemäße Anordnung weist ein Gehäuse
auf, das wenigstens einen im wesentlichen radial auswärts gerichteten, den
Katalysatorträgerkörper wenigstens teilweise umgebenden, Kragen aufweist,
der zwischen einen Zylinderkopf und einen Krümmer einer Verbrennungs
kraftmaschine anordenbar ist. Durch diese Ausgestaltung der Katalysator
trägeranordnung wird eine motornahe Anordnung eines Katalysatorträger
körpers ermöglicht. Durch diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kata
lysatorträgeranordnung wird auch eine Nachrüstung bereits vorhandener
Verbrennungskraftmaschinen ermöglicht, wodurch eine Emission bestimmter
Schadstoffkomponenten des Abgases verringert werden kann.
Vorzugsweise weist die Katalysatorträgeranordnung solche Abmessungen auf,
daß der Katalysatorträgerkörper wenigstens teilweise in einen Auslaßkanal
einer Verbrennungskraftmaschine eingebracht werden kann. Durch diese
Anordnung wird erreicht, daß der Katalysatorträgerkörper, der mit einem
Katalysator versehen ist, rasch auf seine Betriebstemperatur gebracht werden
kann, so daß eine Verringerung des Ausstoßes von Schadstoffkomponenten
während einer Kaltstartphase einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere
eines Motors eines Fahrzeugs, erreicht wird.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Katalysatorträgeranordnung wird
vorgeschlagen, daß das Gehäuse eine Erstreckung in axialer Richtung des
Katalysatorträgerkörpers aufweist, die kleine, vorzugsweise wesentlich kleiner,
als eine Länge des Katalysatorträgerkörpers ist. Das Gehäuse kann auch
durch den Kragen selbst gebildet sein, so daß wenigstens bzw. lediglich der
Kragen den Katalysatorträgerkörper hält. Hierdurch wird erreicht, daß die
Katalysatorträgeranordnung eine relativ geringe Wärmespeichermasse aufweist,
so daß eine Betriebstemperatur der Katalysatorträgeranordnung schneller
erreicht werden kann. Ein weiterer Vorzug dieser Ausgestaltung ist darin zu
sehen, daß die Außenabmessungen der Katalysatorträgeranordnung auf ein
notwendiges Maß reduziert werden kann, so daß bei einer Anordnung der
Katalysatorträgeranordnung in einem Auslaß einer Verbrennungskraftmaschine
ein Vergrößern eines Auslaßkanals nicht notwendig ist. Es wird auch er
reicht, daß der freie Strömungsquerschnitt im Auslaßkanal durch die Kataly
satorträgeranordnung nur unwesentlich verringert wird bzw. das Strömungs
verhalten des Abgases beeinflußt wird.
Ein Gehäuse, dessen Erstreckung in axialer Richtung des Katalysatorträger
körpers kleiner, vorzugsweise wesentlich kleiner, ist als eine Länge des
Katalysatorträgerkörpers, ist insbesondere dazu geeignet metallische Katalysa
torträgerkörper, die spiralig gewunden sind, aufzunehmen.
Soll statt eines spiralig gewundenen Katalysatorträgerkörpers beispielsweise
ein S-förmig gewundener Katalysatorträgerkörper im Gehäuse angeordnet
werden, so wird vorgeschlagen, daß das Gehäuse durch wenigstens zwei
Gehäuseteile gebildet ist, wobei sich jedes Gehäuseteil über ein Teil der
Längserstreckung des Katalysatorträgerkörpers erstreckt. Diese Ausgestaltung
des Gehäuses hat den Vorteil, daß ein Aufspreizen des Katalysatorträgerkör
pers durch die Gehäuseteile verhindert wird. Es ist nicht notwendig, daß die
Gesamtlänge der einzelnen Gehäuseteile der Gesamtlänge des Katalysator
trägerkörpers entspricht. Zwischen einzelnen Gehäuseteilen können freie
Abschnitte vorliegen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Katalysatorträgeranord
nung wird vorgeschlagen, daß der Kragen oder die Gehäuseteile ringförmig
ausgebildet ist bzw. sind. Diese Ausgestaltung hat den Vorzug, daß das
Gehäuse bzw. die Gehäuseteile relativ einfach herstellbar sind. Die Außen
kontur des Gehäuses bzw. der Gehäuseteile entspricht vorzugsweise dem
Querschnitt des Auslaßkanals bzw. des sich an den Auslaßkanal anschließen
den Abgasströmungswegs.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vor
geschlagen, daß der Kragen mit einem Gehäuse oder mit einem Gehäuseteil
eine einteilige, insbesondere eine einstückige, Trageinheit bildet.
Dies hat den Vorteil, daß eine Manipulation mehrere Teile nicht notwendig
ist. Insbesondere wird vorgeschlagen, daß die Trageinheit durch einen
Umformvorgang hergestellt ist. Diese Herstellungsart ermöglicht eine kosten
günstige Herstellung der Trageinheit. Der Vorteil dieses Herstellungsvorgangs
kann auch darin gesehen werden, daß der Umformvorgang rasch und mit
einer hohen Maßhaltigkeit verwirklicht werden kann. Vorzugsweise erfolgt
die Herstellung der Trageinheit durch einen Tiefziehvorgang.
Alternativ zu einem Umformvorgang wird vorgeschlagen, daß die Trageinheit
durch einen Urformvorgang hergestellt ist. Vorzugsweise besteht die Tragein
heit wenigstens teilweise aus einem Sintermetall.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Trageinheit wird vor
geschlagen, daß das Gehäuse oder ein Gehäuseteil wenigstens einen zur
Anlage an einen Katalysatorträgerkörper bringbaren Anschlag aufweist.
Hierdurch wird eine definierte Einbaulage eines Katalysatorträgerkörpers
innerhalb des Gehäuses bzw. des Gehäuseteiles ermöglicht. Vorzugsweise
weist das die Trageinheit bildende Gehäuseteil einen solchen Anschlag.
Vorzugsweise ist die Katalysatorträgeranordnung so ausgestaltet, daß der
Kragen wenigstens eine Dichtfläche zur gasdichtenden Verbindung mit einem
Krümmer und einem Zylinderkopf aufweist. Die Dichtfläche ist vorzugsweise
ringförmig ausgebildet, so daß diese den Katalysatorträgerkörper umgibt.
Bevorzugt ist hierbei eine Ausgestaltung der Katalysatoranordnung, bei der
der Kragen selbst eine Dichtung bildet.
Eine solche Ausgestaltung der Katalysatorträgeranordnung ist besonders bei
einer unmittelbaren Anordnung der Katalysatorträgeranordnung an der Ver
brennungskraftmaschine geeignet, da auf zusätzliche Dichtungsmittel verzichtet
werden kann. So bildet der Kragen eine Dichtung zwischen einem Motor
block und einem Krümmer der Verbrennungskraftmaschine. Durch die Nähe
der Katalysatorträgeranordnung zum Verbrennungsraum einer Verbrennungs
kraftmaschine wird ein relativ schnelles Aufheizen des Katalysatorträgerkör
pers erreicht, wodurch innerhalb kurzer Zeit die Katalysatorträgeranordnung
ihre volle Wirksamkeit entfalten kann. Vorzugsweise bildet der Kragen eine
metallische Dichtung.
In Abhängigkeit von der Geometrie der Dichtung ist es unter Umständen
zweckmäßig der Kragen mit wenigstens einem Dichtungselement auszugestal
ten, wodurch die Herstellungskosten des Kragens verringert werden können,
da eine genaue Ausbildung von Dichtflächen am Kragen nicht notwendig ist.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Katalysatorträgeranord
nung wird vorgeschlagen, daß der Kragen einen dem Gehäuse bzw. den
Gehäuseteilen benachbarten Abschnitt aufweist, der einen im wesentlichen
dreiecksförmigen Querschnitt hat. Statt eines dreieckförmigen Querschnitts
kann der Abschnitt auch einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen.
Weitere Querschnittsformen des Kragens sind möglich. Durch diese Ausge
staltungen des Kragens wird eine relativ große Dichtfläche erreicht. Die
Ausgestaltung des Kragens hat auch den Vorteil, daß die Katalysatorträger
anordnung im Einbauzustand selbstzentrierend ist. Andere Geometrien bzw.
Querschnitte des Kragens sind möglich. Diese hängen im wesentlichen von
der Ausgestaltung des Krümmers bzw. des Auslaßkanals des Zylinderkopfes
ab.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Katalysatorträgeranord
nung wird vorgeschlagen, daß der Kragen wenigstens einen plattenförmigen
Abschnitt aufweist. Der plattenförmige Abschnitt kann sich auch an den
dreieckförmigen bzw. rechteckförmigen Abschnitt des Kragens anschließen.
Bei einem plattenförmigen Abschnitt des Kragens kann dieser so ausgebildet
sein, daß der plattenförmige Abschnitt des Kragens eine Flachdichtung,
insbesondere eine metallische Flachdichtung, bildet. Der Kragen als solcher
kann auch selbst plattenförmig sein. Unter plattenförmig wird eine Geome
triestruktur verstanden, bei der die Dicke des Kragens im Verhältnis zu den
weiteren geometrischen Abmessungen des Kragens wesentlich kleiner ist. In
diesem Sinne kann ein plattenförmiger Kragen auch ein bandförmiger Kragen
sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Katalysatorträgeranord
nung wird vorgeschlagen, daß der Katalysatorträgerkörper ein metallischer
Katalysatorträgerkörper ist. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um einen
monolithischen Wabenkörper. Die Verwendung eines metallischen Katalysator
trägerkörpers hat den Vorteil, daß der Katalysatorträgerkörper wenigstens mit
der Trageinheit verlötbar ist. Ein weiterer Vorteil dieser Ausgestaltung der
Katalysatorträgeranordnung ist eine erhöhte Stabilität der Katalysatorträger
anordnung, die dadurch erreicht wird, daß der Katalysatorträgerkörper mit
der Trageinheit verlötet ist. Durch diese Ausgestaltung wird auch erreicht,
daß die vom Katalysatorträgerkörper und/oder einem Gehäuseteil bewirkten
Kräfte in den Kragen eingeleitet werden.
Der metallische Katalysatorträgerkörper kann aus wenigstens teilweise struktu
rierten Blechlagen bestehen. Alternativ kann der Katalysatorträgerkörper aus
einem Sintermetall hergestellt sein.
Anstelle eines metallischen Katalysatorträgerkörpers kann auch ein kerami
scher Katalysatorträgerkörper verwendet werden. Hierbei ist jedoch zu
beachten, daß die unterschiedlichen thermischen Dehnungen aufgrund ver
schiedener Ausdehnungskoeffizienten der Werkstoffe des Katalysatorträger
körpers und des Gehäuses, bei dem es sich um ein metallisches Gehäuse
handelt, durch entsprechende Maßnahmen kompensiert werden müssen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Katalysatorträgeranord
nung wird vorgeschlagen, daß der Katalysatorträgerkörper wenigstens einen
Bereich aufweist, der wenigstens einen Kanal hat, der gegenüber den weite
ren Kanälen einen vergrößerten Querschnitt aufweist. Durch diese Maßnahme
wird bewirkt, daß das Strömungsverhalten des Abgasstromes nicht oder nur
in einem sehr geringen Maße durch den Katalysatorträger beeinflußt wird.
Diese Beeinflussung ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn diese eine
Rückkopplung auf die Gemischbildung innerhalb eines Verbrennungsraumes
einer Verbrennungskraftmaschine hat.
Nach einem weiteren erfinderischen Gedanken wird eine Baueinheit mit
wenigstens zwei Katalysatorträgeranordnungen nach einem der Ansprüche 1 bis 22
vorgeschlagen, wobei die Katalysatorträgeranordnungen einen gemein
samen Kragen aufweisen. Die Anzahl der Katalysatorträgeranordnungen
entspricht vorzugsweise einer Anzahl der Auslaßkanäle einer Verbrennungs
kraftmaschine. Hierdurch kann der Montageaufwand der Katalysatorträger
anordnungen verringert werden. Insbesondere bei einer Baueinheit, deren
Anzahl der Katalysatorträgeranordnungen der Anzahl der Auslaßkanäle einer
Verbrennungskraftmaschine entspricht, kann bei geeigneter Ausgestaltung der
Verbrennungskraftmaschine und an diese angepaßte Ausbildung der Bauein
heit, diese Baueinheit unmittelbar mit der Verbrennungskraftmaschine ver
bunden werden, so daß ein Teil eines jeden Katalysatorträgerkörpers in
einen Auslaßkanal der Verbrennungskraftmaschine hineinragt.
Vorzugsweise ist eine solche Baueinheit derart ausgestaltet, daß ein jeder
Katalysatorträger innerhalb einer Dichtfläche angeordnet ist. Alternativ
können für jeden Katalysatorträger an dem gemeinsamen Kragen entsprechen
de Dichtungen ausgebildet sein.
Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Gedanken wird ein Abgassystem
einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Katalysatorträgeranordnung nach
einem der Ansprüche 1 bis 22 und/oder mit einer Baueinheit nach Anspruch
23 oder 24 vorgeschlagen, wobei das Abgassystem wenigstens einen Abgass
trömungsweg aufweist, in dem ein Katalysatorträgerkörper wenigstens teilwei
se angeordnet ist. Das erfindungsgemäße Abgassystem ermöglicht einen
Einbau von Katalysatorträgerkörpern in unmittelbarer Nähe einer Verbren
nungskraftmaschine.
Vorzugsweise ist in einem jeden Strömungsweg jeweils ein Katalysatorträger
körper angeordnet, wodurch eine Reduktion der Emission von Schadstoffkom
ponenten des Abgases verringert werden kann.
Um eine möglichst hohe Wirksamkeit des Abgassystems zu bewirken, und
um Bypassströmungen einen Abgases zu vermeiden wird vorgeschlagen, daß
jeder Katalysatorträgerkörper mit einem Gehäuse einen Querschnitt aufweist,
der im wesentlichen einem Querschnitt eines Abgasströmungsweges ent
spricht.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Abgassystems mit
wenigstens einem Krümmer, der wenigstens einen Flansch zum Anschluß an
eine Verbrennungskraftmaschine aufweist, wird vorgeschlagen, daß der
Kragen wenigstens teilweise an dem Flansch anliegt. Insbesondere ist der
Kragen so ausgebildet, daß dieser gasdicht mit dem Flansch verbindbar ist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 im Schnitt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Katalysator
trägeranordnung,
Fig. 2 im Schnitt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Katalysator
trägeranordnung,
Fig. 3 die Katalysatorträgeranordnung nach Fig. 1 bis 2 in einer
Vorderansicht,
Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Katalysatorträgeranordnung
im Schnitt,
Fig. 5 ein viertes Ausführungsbeispiel einer Katalysatorträgeranordnung
im Schnitt,
Fig. 6 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Katalysatorträgeranordnung
im Schnitt,
Fig. 7 im Schnitt ein sechstes Ausführungsbeispiel einer Katalysator
trägeranordnung,
Fig. 8 ein siebtes Ausführungsbeispiel einer Katalysatorträgeranord
nung,
Fig. 9 ein achtes Ausführungsbeispiel einer Katalysatorträgeranordnung
in einer Vorderansicht,
Fig. 10 die Katalysatorträgeranordnung nach Fig. 9 in einer Seiten
ansicht und im Vollschnitt,
Fig. 11 vergrößert eine Einzelheit X nach Fig. 10,
Fig. 12 ein neuntes Ausführungsbeispiel einer Katalysatorträgeranord
nung in einer Vorderansicht,
Fig. 13 die Katalysatorträgeranordnung nach Fig. 12 in einer Seiten
ansicht und im Vollschnitt,
Fig. 14 eine Einzelheit X nach Fig. 13,
Fig. 15 ein zehntes Ausführungsbeispiel einer Katalysatorträgeranord
nung im Vollschnitt,
Fig. 16 eine Einzelheit X nach Fig. 15,
Fig. 17 ein elftes Ausführungsbeispiel einer Katalysatorträgeranordnung
in einer Vorderansicht,
Fig. 18 die Katalysatorträgeranordnung nach Fig. 17 in einer Seiten
ansicht und im Schnitt,
Fig. 19 vergrößert eine Einzelheit X nach Fig. 18,
Fig. 20 ein zwölftes Ausführungsbeispiel einer Katalysatorträgeranord
nung in einer Vorderansicht,
Fig. 21 die Katalysatorträgeranordnung nach Fig. 20 im Vollschnitt,
Fig. 22 eine Einzelheit X nach Fig. 21,
Fig. 23 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Trageinheit in einer Vor
deransicht und im Vollschnitt,
Fig. 24 eine Draufsicht der Trageinheit nach Fig. 23,
Fig. 25 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Trageinheit in einer
Vorderansicht und im Vollschnitt,
Fig. 26 die Trageinheit nach Fig. 25 in einer Draufsicht,
Fig. 27 eine Anordnung einer Trageinheit mit Katalysatorträgerkörpern
im Vollschnitt,
Fig. 28 die Anordnung nach Fig. 27 in einer Draufsicht,
Fig. 29 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Trageinheit mit Katalysa
torträgerkörpern in einer Draufsicht und
Fig. 30 ein Teil eines Abgassystems im Vollschnitt.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Katalysatorträgeranordnung
im Vollschnitt. Die Katalysatorträgeranordnung weist ein Gehäuse 1 auf. In
dem Gehäuse 1 ist ein Katalysatorträgerkörper 4 angeordnet. Der Katalysa
torträgerkörper 4 weist eine Vielzahl von durch Trennwände 7 voneinander
getrennte Kanäle 8 auf. Die Kanäle 8 erstrecken sich in axialer Richtung
des Katalysatorträgerkörpers 4. Mit dem Bezugszeichen 12 ist eine Längs
achse des Katalysatorträgerkörpers 4 bezeichnet.
Das Gehäuse 1 erstreckt sich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel über
die gesamte axiale Erstreckung des Katalysatorträgerkörpers 4. Das Gehäuse
1 weist einen radial auswärts gerichteten Kragen 5 auf. Der Kragen 5 ist
umlaufend ausgebildet. Er umgibt den Katalysatorträgerkörper 4. Der Kragen
5 ist zwischen einem Zylinderkopf 16 und einem Krümmer 20 einer Ver
brennungskraftmaschine angeordnet. Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, ragt
der Katalysatorträgerkörper 4 teilweise in einen Auslaßkanal 17 des Zylin
derkopfes 16 einer nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine hinein. Ein
weiterer Teil des Katalysatorträgerkörpers 4 ragt in einen Abgaskanal 21 des
Krümmers 20 hinein.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Kragen 5 einen im
wesentlichen dreieckförmigen Querschnitt auf. Die Seitenflächen 34, 35 des
Kragens 5 bilden Dichtflächen. Die Seitenfläche 34 liegt an einer am
Zylinderkopf 16 durch eine Fase 33 gebildete Dichtfläche an. Die Seiten
fläche 35 liegt an einer durch eine Fase 32 am Krümmer 20 gebildete
Dichtfläche an. Die Fasen 32, 33 begrenzen eine Aufnahme, in der der
Kragen 5 gehaltert ist. Durch die Ausgestaltung des Kragens 5 sowie der
Fasen 32, 33 wird die Katalysatorträgeranordnung durch den Zylinderkopf
16 und den Krümmer 20 in einer vorgegebenen Position gehalten. Zur ggf.
weiteren Abdichtung einer Trennfuge zwischen dem Zylinderkopf 16 und
dem Krümmer 20 ist eine Dichtung 31 vorgesehen. Ist die Abdichtung
zwischen dem Kragen 5 und dem Zylinderkopf 16 sowie dem Krimer 20
ausreichend, so kann ggf. auf die Dichtung 31 verzichtet werden.
Die Außenkontur der Katalysatorträgeranordnung umfassend das Gehäuse 1
mit dem Katalysatorträgerkörper 4 entspricht im wesentlichen der Innenkontur
des Auslaßkanals 17 bzw. des Abgaskanals 21.
In dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Katalysator
trägeranordnung ist der Kragen 5 mit dem Gehäuse 1 einstückig ausgebildet.
Der Kragen 5 und das Gehäuse 1 können aus einem Sintermetall bestehen.
Das Gehäuse 1 sowie der Kragen 5 können auch beispielsweise durch einen
Umformvorgang, insbesondere durch Kneten, hergestellt sein.
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Katalysatorträgeranordnung
im Vollschnitt. Die Katalysatorträgeranordnung weist ein Gehäuse 1 auf. In
dem Gehäuse 1 ist ein Katalysatorträgerkörper 4 angeordnet. Der Katalysa
torträgerkörper 4 weist voneinander getrennte, sich in einer axialen Richtung
des Katalysatorträgerkörpers 4 erstreckende Kanäle 8 auf. Die Kanäle 8 sind
durch Trennwände 7 voneinander getrennt.
Das Gehäuse 1 weist einen radial auswärts gerichteten Kragen 5 auf. Der
Kragen 5 ist umlaufend ausgebildet. Er weist einen im wesentlichen recht
eckförmigen Querschnitt auf. Der Kragen 5 ist zwischen einem Zylinderkopf
16 und einem Krümmer 20 angeordnet. Der Zylinderkopf 16 und der
Krümmer 20 weisen Ausnehmungen auf, in die der Kragen 5 eingebracht
ist. In einer Trennfuge zwischen dem Zylinderkopf 16 und dem Krümmer
20 ist eine Dichtung 31 angeordnet, die eine gasdichte Verbindung zwischen
dem Zylinderkopf 16 und dem Krümmer 20 bildet. Der Kragen 5 weist
Seitenflächen 34, 35 auf, die gegenüberliegend ausgebildet sind. Die Seiten
flächen 34, 35 können zugleich Dichtflächen bilden. Die Seitenfläche 34
liegt am Zylinderkopf 16 und die Seitenfläche 35 liegt am Krümmer 20 an.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ragt ein Teil des Katalysatorträger
körpers 4 in einen Auslaßkanal 17 des Zylinderkopfs 16 hinein. Ein Teil
des Katalysatorträgerkörpers 4 ragt in einen Abgaskanal 21 des Krümmers
20 hinein.
In der Fig. 3 ist die Katalysatoranordnung nach Fig. 1 bzw. Fig. 2 in
einer Seitenansicht dargestellt. Die Fig. 3 zeigt einen Katalysatorträgerkörper
4, der durch glatte 29 und strukturierte 30 Bleche gebildet ist, die im
wesentlichen S-förmig verschlungen sind. Andere Ausgestaltungen des Kataly
satorkörpers 4 sind möglich. Fig. 3 zeigt, daß der Katalysatorträgerkörper
4 zwei im Abstand zueinander ausgebildete Hauptkanäle 14 hat. Die Haupt
kanäle 14 weisen einen wesentlich größeren Querschnitt auf als die Kanäle
8. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Hauptkanäle 14 in den
Bereichen ausgebildet, in denen Wickeldorne für die Herstellung des Kataly
satorträgerkörpers 4 aus glatten und strukturierten Blechlagen eingreifen. Die
Herstellung eines solchen Katalysatorträgerkörpers 4 erfolgt vorzugsweise
nach dem durch die WO 97/00725 oder WO 97/00135 bekannten Verfahren.
Andere Verfahren sind auch möglich, soweit diese zweckmäßig sind.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Katalysatorträgeranord
nung. Die Katalysatorträgeranordnung weist ein Gehäuse 1 auf, in dem ein
Katalysatorträgerkörper 4 angeordnet ist. Der Katalysatorträgerkörper 4 weist
durch Trennwände 7 begrenzte Kanäle 8 auf, die sich in einer axialen
Richtung des Katalysatorträgerkörpers 4 erstrecken. Das Gehäuse 1 weist
einen radial auswärts gerichteten Kragen 5 auf. Der Kragen 5 ist vorzugs
weise umlaufend ausgebildet. In dem in der Fig. 4 dargestellten Ausfüh
rungsbeispiel erstreckt sich der Kragen 5 über einen Teil der axialen Er
streckung des Gehäuses 1. Er bildet eine wulstartige Verdickung des Gehäu
ses 1. Der Kragen 5 und das Gehäuse 1 sind vorzugsweise einstückig. Sie
sind insbesondere aus einem Sintermetall hergestellt. Der Übergangsbereich
36 zwischen dem Kragen 5 und dem Gehäuse 1 kann in Form einer Dicht
fläche ausgebildet sein, so daß diese Dichtfläche zur Anlage an einen
Zylinderkopf oder einen Krümmer einer Verbrennungskraftmaschine gebracht
werden kann. Diese Katalysatorträgeranordnung kann teilweise in einen
Auslaßkanal eines Zylinderkopfs und/oder in einem Abgaskanal eines Krüm
mers eingebracht werden.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Katalysatorträgeranordnung.
Auch diese Katalysatorträgeranordnung weist einen Katalysatorträgerkörper 4
auf, der in einem Gehäuse 1 angeordnet ist. Das Gehäuse 1 weist einen
radial auswärts gerichteten, den Katalysatorträgerkörper 4 wenigstens teilwei
se umgebenden, Kragen 5 auf. Der Kragen 5 weist einen im wesentlichen
rechteckförmigen Querschnitt auf. Der Kragen 5 ist in Nähe einer Stirn
fläche 37 der Katalysatorträgeranordnung ausgebildet.
Der Kragen 5 ist zwischen einen Zylinderkopf und einen Krümmer einer
Verbrennungskraftmaschine anordenbar. Dadurch, daß der Kragen 5 im
Bereich einer Stirnfläche 37 ausgebildet ist, kann der Katalysatorträgerkörper
entweder in einen Auslaßkanal eines Zylinderkopfs oder in einen Abgaskanal
eines Krümmers hineinragen.
Der Kragen 5 ist vorzugsweise so ausgebildet, daß dieser als eine Dichtung
zwischen dem Zylinderkopf und dem Krümmer wirkt. Hierzu weist der
Kragen 5 zwei gegenüberliegende Seitenflächen 34, 35 auf, die als Dicht
flächen ausgebildet sind.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform einer Katalysatorträgeranordnung, die im
wesentlichen der Ausgestaltung der Katalysatorträgeranordnung nach Fig. 5
entspricht. Die Katalysatorträgeranordnung nach Fig. 6 unterscheidet sich von
der in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsform im wesentlichen dadurch,
daß der Kragen 5 eine größere radiale Erstreckung aufweist. Im Kragen 5
ist ferner wenigstens eine Bohrung 6 ausgebildet, wobei die Achse der
Bohrung 6 im wesentlichen parallel zur Längsachse 12 des Katalysatorträger
körpers 4 verläuft.
Der Kragen 5 kann flanschartig ausgebildet sein. Vorzugsweise weist dieser
mehrere, insbesondere äquidistant zueinander ausgebildete, Bohrungen 6 auf.
Die Bohrungen 6 können zur Festlegung der Katalysatorträgeranordnung am
Zylinderkopf bzw. am Krümmer dienen. Es sind beispielsweise Durchgangs
bohrungen für Befestigungsmittel. Sie können auch als Positionierhilfe die
nen, so daß in eine Bohrung 6 beispielsweise ein Zentrierzapfen, der am
Zylinderkopf bzw. am Krümmer angeordnet ist, hineinragt, so daß die
Katalysatorträgeranordnung im montierten Zustand eine vorgegebene Ein
baulage einnimmt.
Die Ausgestaltungen der Katalysatorträgeranordnungen nach den Fig. 4 bis
6 ermöglichen auch die Verwendung zweier solcher Anordnungen für einen
Auslaßkanal und einen Abgaskanal. Die eine Katalysatorträgeranordnung ragt
dabei in einen Auslaßkanal eines Zylinderkopfes hinein. Die andere Katalysa
torträgeranordnung ragt in einen Abgaskanal eines Krümmers hinein. Die
Stirnflächen 37 der Katalysatorträgeranordnungen können aneinander anliegen.
Fig. 7 zeigt eine weitere Variante einer Katalysatorträgeranordnung. Die
Katalysatorträgeranordnung weist ein Gehäuse 1 auf. In dem Gehäuse 1 ist
ein Katalysatorträgerkörper 4 angeordnet. Der Katalysatorträgerkörper 4
weist, sich in einer axialen Richtung des Katalysatorträgerkörpers erstrecken
de, Kanäle 8 auf. Die Kanäle 8 sind durch Trennwände 7 begrenzt. Fig. 7
zeigt, daß das Gehäuse 1 einen Kragen 5 aufweist, der sich radial auswärts
vom Gehäuse 1 erstreckt. Der Kragen 5 bildet eine ringförmige Scheibe. In
dem Kragen 5 sind wenigstens zwei Bohrungen 6 ausgebildet, wobei in der
Fig. 7 lediglich eine Bohrung 6 dargestellt ist. Der Kragen 5 ist so ausge
bildet, daß dieser zwischen einen Zylinderkopf und einen Krümmer einer
nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine angeordnet werden kann. Der
Querschnitt des Kragens 5 ist im wesentlichen rechteckig. Der Kragen 5 ist
so angeordnet, daß sich der Katalysatorträgerkörper 4 im wesentlichen
symmetrisch beidseits des Kragens 5 erstreckt.
Fig. 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Katalysatorträgeranord
nung. Die Katalysatorträgeranordnung umfaßt einen Katalysatorträgerkörper
4. Der Katalysatorträgerkörper 4 ist in einem Gehäuse 1 angeordnet. Das
Gehäuse 1 weist einen Kragen 5 auf. Der Kragen 5 erstreckt sich radial
auswärts von dem Gehäuse 1. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist
der Kragen 5 im Bereich einer Stirnfläche 37 der Katalysatorträgeranordnung
ausgebildet. In dem in der Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das
Gehäuse 1 einen radial einwärts gerichteten Anschlag 38 auf, an dem der
Katalysatorträgerkörper 4 anliegt. Der Anschlag 38 ist ringförmig ausgebil
det. Statt eines ringförmigen Anschlags 38 können auch mehrere über den
Innenumlang des Gehäuses 1 verteilte Anschläge vorgesehen sein. Der
Anschlag 38 ist im Bereich eines Endabschnitts des Gehäuses 1 ausgebildet.
Vorzugsweise nimmt der Anschlag 38 die vom Abgas einer Verbrennungs
kraftmaschine auf den Katalysatorträgerkörper 4 einwirkende Kräfte auf. Der
Anschlag 38 ist hierzu auf der Gasaustrittsseite des Katalysatorträgerkörpers
angeordnet.
Ein oder mehrere Anschläge 38 können auch bei den in den Fig. 1 bis 7
dargestellten Ausführungsformen einer Katalysatorträgeranordnung vorgesehen
sein.
Der Katalysatorträgerkörper 4 kann mit dem Gehäuse 1 verbunden sein.
Insbesondere kann der Katalysatorträgerkörper mit dem Gehäuse verlötet
sein. Wenigstens ein Abschnitt des Katalysatorträgerkörpers ist vorzugsweise
mit dem Gehäuse 1 verlötet.
Fig. 9 und 10 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Katalysator
trägeranordnung. Die Katalysatorträgeranordnung weist ein Gehäuse 1 auf,
welches zweiteilig ausgebildet ist. Das Gehäuse 1 weist ein erstes Gehäuse
teil 2 und ein zweites Gehäuseteil 3 auf. Das erste 2 und das zweite 3
Gehäuseteil sind im wesentlichen rohrförmig ausgebildet. Innerhalb des
Gehäuses 1 ist ein Katalysatorträgerkörper 4 angeordnet. Der Katalysator
trägerkörper 4 weist eine Vielzahl von durch Trennwände 7 voneinander
getrennten, sich in Längsrichtung der Längsachse 12 des Katalysatorträger
körpers 4 erstreckenden, Kanälen 8 auf.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Katalysatorträgerkörper 4
durch wenigstens teilweise strukturierte Blechlagen gebildet, die im wesentli
chen S-förmig verschlungen sind, wie dies aus der Fig. 9 ersichtlich ist.
Andere Ausgestaltungen des Katalysatorträgerkörpers 4 sind möglich.
Das Gehäuse 1 ist in einer im wesentlichen quer zur Längsrichtung der
Kanäle 8 verlaufenden Teilungsebene E unterteilt. In dem dargestellten
Ausführungsbeispiel liegt die Teilungsebene E im wesentlichen in einer
Symmetrieebene des Katalysatorträgerkörpers 4. Dies ist jedoch nicht zwin
gend notwendig.
Zwischen dem ersten 2 und dem zweiten 3 Gehäuseteil ist ein Kragen 5
ausgebildet. Der Kragen 5 liegt in der Teilungsebene E. Der Katalysator
trägerkörper 4 durchdringt den Kragen 5. Hierzu weist der Kragen 5 eine
an die Außenkontur des Katalysatorträgerkörpers 4 angepaßte Durchgangsöff
nung 13 auf.
Der Kragen 5 sowie das Gehäuseteil 2 bilden eine einteilige Trageinheit 27.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Trageinheit 27 einstückig
ausgebildet. Das Gehäuseteil 2 sowie das Verbindungselement 5 sind durch
einen Umformvorgang hergestellt. Alternativ kann das Verbindungselement 5
mit dem Gehäuseteil 2 auch verlötet oder verschweißt sein. Die Trageinheit
27 kann auch aus einem Sintermetall bestehen.
Wie insbesondere aus der Fig. 11 ersichtlich ist, ist das Gehäuseteil 3 mit
einem gewissen Abstand in axialer Richtung zu dem Kragen 5 angeordnet.
Dieses ist jedoch nicht zwingend notwendig. Das Gehäuseteil 3 kann auch
unmittelbar an dem Kragen 5 anliegen, wie dies insbesondere aus der Fig.
14 ersichtlich ist.
Der metallische Katalysatorträgerkörper 4 ist vorzugsweise wenigstens teilwei
se mit dem ersten 2 und dem zweiten 3 Gehäuseteil des Gehäuses 1 ver
bunden. Die Verbindung zwischen dem Katalysatorträgerkörper 4 und dem
ersten 2 bzw. dem zweiten 3 Gehäuseteil ist vorzugsweise eine Lötver
bindung. Auch zwischen dem Kragen 5 und dem Katalysatorträgerkörper 4
besteht vorzugsweise eine Lötverbindung.
Der Kragen 5 weist zwei Bohrungen 6 auf, durch die sich Befestigungs
elemente, insbesondere Schrauben, hindurcherstrecken können, mittels derer
die Katalysatorträgeranordnung mit einem Zylinderkopf und/oder einem
Krümmer einer nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine verbunden
wird. Die Bohrungen liegen auf einer gemeinsamen Achse 10.
Der Kragen 5 ist plattenförmig ausgebildet. Er bildet eine Dichtung, die
wenigstens eine Dichtfläche 9 aufweist.
Wie insbesondere aus der Fig. 9 ersichtlich ist, weist der Katalysatorträger
körper 4 zwei im Abstand zueinander ausgebildete Hauptkanäle 14 auf, die
gegenüber den weiteren Kanälen 8 des Katalysatorträgerkörpers 4 einen
größeren Querschnitt aufweisen. Die Kanäle 14 sind im wesentlichen im
zentralen Bereich des Katalysatorträgerkörpers 4 ausgebildet. Bei dem in der
Fig. 1 dargestellten Katalysatorträgerkörper 4 sind die Hauptkanäle 14 in
den Bereichen ausgebildet, in denen Wickeldorne für die Herstellung des
Katalysatorträgerkörpers 4 eingreifen. Die Herstellung des Katalysatorträger
körpers erfolgt vorzugsweise entsprechend dem durch die WO 97/00725 oder
WO 97/00135 bekannten Verfahren.
Fig. 12 und 13 sowie 14 zeigen eine weitere Ausführungsform einer Kataly
satorträgeranordnung. Die Katalysatorträgeranordnung weist ein zweiteiliges
Gehäuse 1 auf. In dem Gehäuse 1 ist ein Katalysatorträgerkörper 4 angeord
net. Der Katalysatorträgerkörper 4 hat eine Vielzahl von durch Trennwände
7 voneinander getrennten Kanälen 8. Die Kanäle 8 erstrecken sich in
Längsrichtung des Katalysatorträgerkörpers. Die Trennwände 7 können durch
wenigstens teilweise strukturierte Bleche gebildet sein.
Das Gehäuse 1 ist in einer im wesentlichen quer zur Längsrichtung der
Kanäle 8 verlaufenden Teilungsebene E unterteilt, so daß das Gehäuse 1 ein
erstes Gehäuseteil 2 und ein zweites Gehäuseteil 3 aufweist.
Ein jedes Gehäuseteil 2, 3 umgibt über einen Teil der axialen Erstreckung
den Katalysatorträgerkörper 4. Zwischen dem ersten 2 und dem zweiten 3
Gehäuseteil des Gehäuses 1 ist ein Kragen 5 angeordnet. Der Kragen 5 ist
plattenförmig ausgebildet. Er ist in der Teilungsebene E angeordnet. Der
Kragen 5 weist eine Durchgangsöffnung 13 auf, durch die sich der Kataly
satorträgerkörper 4 erstreckt. Die Gestalt der Durchgangsöffnung 13 ent
spricht im wesentlichen der Außenkontur des Katalysatorträgerkörpers 4. Der
Innenrand 15 der Durchgangsöffnung 13 liegt am Außenmantel des Katalysa
torträgerkörpers 4 an. Der Kragen 5 und das Gehäuseteil 2 bilden eine
Trageinheit 27.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Kragen 5 Dichtungs
elemente 11 auf, die beidseits des Kragens 5 angeordnet sind. Die Dich
tungselemente 11 enden mit Abstand zu dem ersten 2 und dem zweiten 3
Gehäuseteil, wie dies insbesondere aus der Fig. 14 ersichtlich ist.
In den dargestellten Ausführungsbeispielen nach Fig. 9-14 entspricht
die axiale Erstreckung des Gehäuses 1 im wesentlichen der axialen Er
streckung des Katalysatorträgerkörpers 4. Dies ist nicht zwingend notwendig. Die
axiale Erstreckung der einzelnen oder beider Gehäuseteile 2, 3 kann auch
geringer sein als die axiale Erstreckung des Katalysatorträgerkörpers 4. Der
Katalysatorträgerkörper 4 kann auch aus dem Gehäuse 1 vorstehen.
Fig. 15 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Katalysatorträgeranord
nung in Vollschnitt. Die Katalysatorträgeranordnung weist einen Katalysator
trägerkörper 4 auf. Der Katalysatorträgerkörper 4 weist eine Vielzahl von
durch Trennwände 7 voneinander getrennten, sich in Längsrichtung der
Längsachse 12 des Katalysatorträgerkörpers erstreckenden, Kanälen 8 auf.
Das Gehäuse 1 umgibt den Katalysatorträgerkörper 4. Das Gehäuse 1 weist
eine Erstreckung in Längsrichtung des Katalysatorträgerkörpers 1 auf, die
kleiner, insbesondere wesentlich kleiner, ist als die Länge des Katalysator
trägerkörpers 4. Das Gehäuse 1 ist ringförmig ausgebildet. Das Gehäuse 1
ist mit einem Kragen 5 verbunden, der mit dem Gehäuse 1 eine einteilige
Trageinheit 27 bildet. Der Kragen 5 als solcher kann eine Dichtung bilden.
Zusätzlich zu dem in der Fig. 15 dargestellten Gehäuse 1 kann mit Abstand
zum Gehäuse 1 wenigstens ein Gehäuseteil vorgesehen sein. Eine solche
Anordnung ist besonders dann zweckmäßig, wenn es sich bei dem Katalysa
torträgerkörper 4 um einen S-förmig gewundenen, metallischen Katalysator
trägerkörper handelt.
Fig. 17 und 18 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Katalysator
trägeranordnung. Die Katalysatorträgeranordnung weist ein Gehäuse 1 auf,
welches zweiteilig ausgebildet ist. Das Gehäuse 1 weist ein erstes Gehäuse
teil 2 und ein zweites Gehäuseteil 3 auf. Das erste 2 und das zweite 3
Gehäuseteil ist im wesentlichen rohrförmig ausgebildet. Innerhalb des Gehäu
ses 1 ist ein Katalysatorträgerkörper 4 angeordnet. Der Katalysatorträgerkör
per 4 weist eine Vielzahl von durch Trennwände 7 voneinander getrennten,
sich in Längsrichtung der Längsachse 12 des Katalysatorträgerkörpers 4
erstreckenden, Kanälen 8 auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist
der Katalysatorträgerkörper 4 durch wenigstens teilweise strukturierte Blechla
gen gebildet, die im wesentlichen S-förmig verschlungen sind. Andere
Ausgestaltungen des Katalysatorträgerkörpers 4 sind möglich.
Das Gehäuse 1 ist in einer im wesentlichen quer zur Längsrichtung der
Kanäle 8 verlaufenden Teilungsebene E unterteilt. In dem dargestellten
Ausführungsbeispiel liegt die Teilungsebene E im wesentlichen in einer
Symmetrieebene des Katalysatorträgerkörpers 4. Dies ist jedoch nicht zwin
gend notwendig.
Zwischen dem ersten 2 und dem zweiten 3 Gehäuseteil ist ein Kragen 5
angeordnet. Der Kragen 5 liegt in der Teilungsebene E. Der Katalysator
trägerkörper 4 durchdringt den Kragen 5. Hierzu weist der Kragen 5 eine
an die Außenkontur des Katalysatorträgerkörpers 4 angepaßte Durchgangsöff
nung 13 auf.
Der metallische Katalysatorträgerkörper 4 ist wenigstens teilweise mit dem
ersten 2 und dem zweiten 3 Gehäuseteil des Gehäuses 1 verbunden. Die
Verbindung zwischen dem Katalysatorträgerkörper 4 und dem ersten bzw.
dem zweiten Gehäuseteil ist vorzugsweise eine Lötverbindung. Auch zwi
schen dem Kragen 5 und dem Katalysatorträgerkörper 4 besteht vorzugsweise
eine Lötverbindung. Zusätzlich kann zwischen dem Kragen 5 und dem ersten
2 und/oder dem zweiten 3 Gehäuseteil des Gehäuses 1 eine Lötverbindung
bestehen.
Der Kragen 5 weist zwei Bohrungen 6 auf, durch die sich Befestigungs
elemente, insbesondere Schrauben, hindurcherstrecken können, mittels derer
die Katalysatorträgeranordnung mit einem Abgassystem verbunden wird.
Der Kragen 5 ist als eine Dichtung ausgebildet, die wenigstens eine Dicht
fläche 9 aufweist.
Wie insbesondere aus der Fig. 17 ersichtlich ist, weist der Katalysatorträger
körper 4 zwei im Abstand zueinander ausgebildete Kanäle 14 auf, die
gegenüber den weiteren Kanälen 8 des Katalysatorträgerkörpers 4 einen
größeren Querschnitt aufweisen. Die Kanäle 14 sind im wesentlichen im
zentralen Bereich des Katalysatorträgerkörpers 4 ausgebildet. Bei dem in der
Fig. 17 dargestellten Katalysatorträgerkörper 4 sind die Kanäle 14 in den
Bereichen ausgebildet, in denen Wickeldorne für die Herstellung des Kataly
satorträgerkörpers 4 eingreifen. Die Herstellung des Katalysatorträgerkörpers
erfolgt vorzugsweise entsprechend dem durch die WO 97/00725 oder
WO 97/00135 bekannten Verfahren.
Fig. 20 und 21 sowie 23 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Katalysatorträgeranordnung. Die Katalysatorträgeranordnung weist ein zweitei
liges Gehäuse 1 auf. In dem Gehäuse 1 ist ein Katalysatorträgerkörper 4
angeordnet. Der Katalysatorträgerkörper 4 hat eine Vielzahl von durch
Trennwände 7 voneinander getrennten Kanälen 8. Die Kanäle 8 erstrecken
sich in Längsrichtung des Katalysatorträgerkörpers. Die Trennwände können
durch wenigstens teilweise strukturierte Bleche gebildet sein.
Das Gehäuse 1 ist in einer im wesentlichen quer zur Längsrichtung der
Kanäle 8 verlaufenden Teilungsebene E unterteilt, so daß das Gehäuse 1 ein
erstes Gehäuseteil 2 und ein zweites Gehäuseteil 3 aufweist. Ein jedes
Gehäuseteil 2, 3 umgibt teilweise den Katalysatorträgerkörper 4.
Zwischen dem ersten 2 und dem zweiten 3 Gehäuseteil des Gehäuses 1 ist
ein Kragen 5 angeordnet. Der Kragen 5 ist plattenförmig ausgebildet. Er ist
in der Teilungsebene E angeordnet. Der Kragen 5 weist eine Durchgangsöff
nung 13 auf, durch die sich der Katalysatorträgerkörper 4 erstreckt. Die
Gestalt der Durchgangsöffnung 13 entspricht im wesentlichen der Außen
kontur des Katalysatorträgerkörpers 4. Der Innenrand 15 der Durchgangsöff
nung 13 liegt am Außenmantel des Katalysatorträgerkörpers 4 an. Der
Kragen 5 ist vorzugsweise mit dem Katalysatorträgerkörper 4 verlötet.
Der Kragen 5 weist beidseits Dichtungselemente 11 auf. Die Dichtungs
elemente 11 enden mit Abstand zu dem ersten 2 und dem zweiten 3 Gehäu
seteil, wie dies insbesondere aus der Fig. 22 ersichtlich ist.
Fig. 23 zeigt eine Baueinheit 25 mit mehreren Gehäusen 1, die einen
gemeinsamen Kragen 5 aufweisen. Der Kragen 5 ist mit den Gehäusen 1
verbunden, vorzugsweise einstückig ausgebildet. Der Kragen 5 ist im wesent
lichen quer zur Längserstreckung der Gehäuse 5 ausgebildet.
Ein jedes Gehäuse 1 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel nach Fig.
23 rohrförmig ausgebildet. Andere Querschnitte der Gehäuse 1 sind möglich.
Diese können beispielsweise einen ovalen oder einen polygonalen Querschnitt
aufweisen. Es ist nicht zwingend notwendig, daß ein jedes Gehäuse 1 den
gleichen Querschnitt aufweisen. Die Anpassung der Querschnitte der Gehäuse
1 sowie der Abstand der Gehäuse zueinander kann unterschiedlich sein. Die
Ausgestaltung der Querschnitte der Gehäuse sowie deren Anordnung relativ
zueinander wird im wesentlichen von der Geometrie einer Verbrennungs
kraftmaschine, insbesondere von der Anordnung der Auslaßkanäle sowie
deren Anzahl, bestimmt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier
im Abstand zueinander ausgebildete Gehäuse 1 vorgesehen.
Die Baueinheit 25 ist vorzugsweise durch einen Umformvorgang, insbesonde
re einen Tiefziehvorgang, hergestellt. Die Baueinheit kann auch durch einen
Urformvorgang hergestellt sein. Vorzugsweise besteht die Baueinheit aus
einem Sintermetall.
Der Kragen 5 ist vorzugsweise so ausgebildet, daß die gegenüberliegenden
Seitenflächen 34, 35 jeweils eine Dichtfläche bilden. Die Dichtflächen dienen
zur dichtenden Verbindung der Baueinheit 25 zwischen einem Zylinderkopf
und einem Krümmer einer nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine.
Insbesondere ist aus der Fig. 24 ersichtlich, daß die Seitenfläche 34 eine
Dichtfläche 39 aufweist, die umlaufend ausgebildet ist. Ein jedes Gehäuse 1
ist innerhalb der durch die Dichtfläche 39 begrenzten Fläche des Kragens 5
angeordnet. Alternativ kann ein jedes Gehäuse 1 von wenigstens einer
Dichtfläche umgeben sein. Statt der unmittelbaren Ausbildung einer Dicht
fläche auf dem Kragen 5 kann auch ein Dichtungselement verwendet wer
den, welches zur Anlage an den Kragen 5 gelangt.
Zur Verbindung der Baueinheit 25 mit einem Zylinderkopf und/oder einem
Krümmer einer Verbrennungskraftmaschine weist der Kragen 5 Bohrungen 6
auf, durch die sich jeweils ein Verbindungselement, beispielsweise eine
Schraube oder ein Gewindestift, hindurch erstrecken kann.
Die Fig. 25, 26 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Baueinheit 25.
Die Baueinheit 25 weist Gehäuse 1 auf, die mit einem im wesentlichen
plattenförmig ausgebildeten Kragen 5 verbunden sind. In dem dargestellten
Ausführungsbeispiel sind die Gehäuse 1 und der Kragen 5 einstückig ausge
bildet. Der Kragen 5 erstreckt sich im wesentlichen quer zur Längser
streckung der Gehäuse 1.
Jedes Gehäuse 1 weist eine Aufnahme 28 auf, die zur Aufnahme eines
Katalysatorträgerkörpers geeignet ist. Jedes Gehäuse 1 weist in dem in der
Fig. 25 dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils einen in die Aufnahme 28
hineinragenden Anschlag 38 auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist
der Anschlag 38 ringförmig ausgebildet. Der ringförmige Anschlag 38 läßt
einen Durchlaß 40 frei. Der Anschlag 38 kann auch in Form von Vor
sprüngen ausgebildet sein. Der Anschlag 38 dient zur Festlegung eines in
der Aufnahme 28 angeordneten Katalysatorträgerkörpers.
Zur Festlegung des Kragens 5 an einem Zylinderkopf oder einem Krümmer
weist der Kragen 5 Bohrungen 6 auf, durch die sich beispielsweise eine
Schraube hindurch erstrecken kann.
In den Fig. 27 und 28 ist beispielhaft eine Ausgestaltung einer Baueinheit
25 dargestellt. Die Baueinheit 25 weist einen Kragen 5 sowie ein Gehäuse
1, 41 auf.
In dem Gehäuse 1 ist ein Katalysatorträgerkörper 4 angeordnet. Die Läng
serstreckung des Katalysatorträgerkörpers 4 entspricht im wesentlichen der
axialen Länge des Gehäuses 1. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist
der Katalysatorträgerkörper 4 ein metallischer Wabenkörper, der aus glatten
29 und strukturierten 30 Blechen besteht, die Kanäle 8 für ein Abgas
begrenzen.
Das Gehäuse 41 entspricht dem in den Fig. 25, 26 dargestellten Gehäusen.
Das Gehäuse 41 weist einen Anschlag 38 auf, an dem ein Katalysatorträger
körper 42 anliegt. Der Anschlag 38 läßt einen Durchlaß 40 frei, durch den
ein den Katalysatorträgerkörper 42 durchströmendes Abgas ausströmt. Die
Strömungsrichtung des Abgases ist in der Fig. 27 mit Pfeilen angedeutet.
Der Aufbau des Katalysatorträgerkörpers 42 entspricht im wesentlichen dem
Aufbau des Katalysatorträgerkörpers 4. Statt eines metallischen Katalysator
trägerkörpers kann auch ein keramischer Katalysatorträgerkörper verwendet
werden. Bei einer solchen Verwendung eines keramischen Katalysatorträger
körpers ist zwischen dem Katalysatorträgerkörper und dem Gehäuse eine
Dämmatte angeordnet, wodurch unterschiedliche thermische Ausdehnungen
des Wabenkörpers in der Baueinheit komprimiert werden.
Fig. 27 zeigt, daß sich der Katalysatorträgerkörper 42 beidseits des Kragens
5 erstreckt.
An dieser Stelle sei angemerkt, daß die in den Fig. 1 bis 29 dargestellten
Ausführungen der Katalysatorträgeranordnungen und der Baueinheit beispiel
haft sind. Kombinationen unterschiedlicher Ausgestaltungen sind möglich.
Die erfindungsgemäße Katalysatorträgeranordnung ist besonders für einen
motornahen Einbau geeignet. Fig. 30 zeigt die in der Fig. 10 dargestellte
Katalysatorträgeranordnung im eingebauten Zustand. Ein Zylinderkopf 16
einer Verbrennungskraftmaschine weist einen Auslaßkanal 17 auf. Die
Mündung des Auslaßkanals 17 ist umgeben von einer Dichtfläche 18.
In den Auslaßkanal 17 ragt teilweise ein Katalysatorträgerkörper 4 hinein.
Der Katalysatorträgerkörper 4 ist in einem zweiteiligen Gehäuse angeordnet.
Der in der Trageinheit 27 angeordnete Abschnitt des Katalysatorträgerkörpers
4 ragt in den Auslaßkanal 17 hinein. Der Kragen 5 liegt an der Dichtfläche
18 des Zylinderkopfes 16 an. Der Kragen 5 ist als eine metallische Dich
tung ausgebildet. Durch die Öffnungen 6 des Kragens 5 erstrecken sich
Gewindebolzen 19.
Das zweite Gehäuseteil 3 ragt mit dem in dem zweiten Gehäuseteil 3
angeordneten Abschnitt des Katalysatorträgerkörpers 4 in einen Abgaskanal
21 des Krümmers 20 hinein. Der Abgaskanal 21 bildet einen Abgasströ
mungsweg für ein Abgas der Verbrennungskraftmaschine.
Der Krümmer 20 weist einen Flansch 22 auf. Der Flansch 22 hat Bohrun
gen 23, die entsprechend den Bohrungen 6 des Kragens 5 ausgebildet sind.
Durch die Bohrungen 6 des Kragens 5 und die Bohrungen 23 des Flansches
22 erstrecken sich die Gewindebolzen 19, die mit dem Zylinderkopf 16
verbunden sind. Zur Festlegung des Krümmers 20 und des Kragens 5 an
dem Zylinderkopf 16 sind auf die Gewindebolzen 19 Muttern 24 aufge
schraubt.
Wie bereits vorstehend ausgeführt ist der Kragen 5 in Form einer metalli
schen Dichtung ausgebildet. Durch diese Ausgestaltung des Kragens 5 wird
zwischen dem Zylinderkopf 16 und dem Krümmer 20 eine gasdichte Ver
bindung hergestellt. Hierzu liegt der Kragen 5 an der Dichtfläche 18 des
Zylinderkopfes 16 an. Der Flansch 22 weist auch eine Dichtfläche 26 auf,
die zur Anlage an den Kragen 5 kommt. Der Krümmer 20 bildet mit der
Katalysatorträgeranordnung einen Teil eines Abgassystems einer Verbren
nungskraftmaschine.
Weist eine Verbrennungskraftmaschine mehrere Auslaßkanäle 17 auf, so kann
in jedem Auslaßkanal eine Katalysatorträgeranordnung eingebracht werden,
wie dies in der Fig. 7 dargestellt ist.
1
Gehäuse
2
erstes Gehäuseteil
3
zweites Gehäuseteil
4
Katalysatorträgerkörper
5
Kragen
6
Bohrung
7
Trennwand
8
Kanal
9
Dichtfläche
10
Achse
11
Dichtungselement
12
Längsachse
13
Durchgangsöffnung
14
Hauptkanal
15
Innenrand
16
Zylinderkopf
17
Auslaßkanal
18
Dichtfläche
19
Gewindebolzen
20
Krümmer
21
Abgaskanal
22
Flansch
23
Bohrung
24
Mutter
25
Baueinheit
26
Dichtfläche
27
Trageinheit
28
Aufnahme
29
glattes Blech
30
strukturiertes Blech
31
Dichtung
32
Fase
33
Fase
34
,
35
Seitenflächen
36
Übergangsbereich
37
Stirnfläche
38
Anschlag
39
Dichtfläche
40
Durchlaß
41
Gehäuse
42
Katalysatorträgerkörper
Claims (29)
1. Katalysatorträgeranordnung mit einem Gehäuse (1, 41), in dem ein
Katalysatorträgerkörper (4, 42) mit einer Vielzahl von durch Trenn
wände (7) voneinander getrennten, sich in einer axialen Richtung des
Katalysatorträgerkörpers (4, 42) erstreckenden, Kanälen (8) angeordnet
ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Gehäuse (1, 41) wenigstens
teilweise in axialer Richtung des Katalysatorträgerkörpers (4, 42) er
streckt, wobei das Gehäuse (1, 41) wenigstens einen im wesentlichen
radial auswärts gerichteten, den Katalysatorträgerkörper (4, 42) wenig
stens teilweise umgebenden, Kragen (5) aufweist, der zwischen einen
Zylinderkopf (16) und einen Krümmer (20) einer Verbrennungskraftma
schine anordenbar ist.
2. Katalysatorträgeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (1, 41) eine Erstreckung in Längsrichtung des Kataly
satorträgerkörpers (4, 42) aufweist, die kleiner, vorzugsweise wesentlich
kleiner, ist als eine Länge des Katalysatorträgerkörpers (4, 42).
3. Katalysatorträgeranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß Gehäuse (1) durch wenigstens zwei Gehäuseteile (2, 3)
gebildet ist, wobei sich jedes Gehäuseteil (2, 3) über einen Teil der
Längserstreckung des Katalysatorträgerkörpers (4) erstreckt.
4. Katalysatorträgeranordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Gehäuse (1, 41) oder die Gehäuseteile (2, 3) ringför
mig ausgebildet ist bzw. sind.
5. Katalysatorträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kragen (5) mit dem Gehäuse (1, 41) oder mit
einem Gehäuseteil (3) eine einteilige Trageinheit (27) bildet.
6. Katalysatorträgeranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kragen (5) mit dem Gehäuse (1, 41) oder mit einem Gehäuse
teil (2) eine einstückige Trageinheit (27) bildet.
7. Katalysatorträgeranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Trageinheit (27) durch einen Umformvorgang hergestellt ist.
8. Katalysatorträgeranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Trageinheit (27) in einem Tiefziehvorgang hergestellt ist.
9. Katalysatorträgeranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Trageinheit (27) durch einen Urformvorgang hergestellt ist.
10. Katalysatorträgeranordnung nach Anspruch 6 oder 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Trageinheit (27) wenigstens aus Sintermetall besteht.
11. Katalysatorträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1, 41) und/oder wenigstens ein
Gehäuseteil (2) wenigstens einen zur Anlage an einen Katalysatorträger
körper (4, 42) bringbaren Anschlag (38) aufweist.
12. Katalysatorträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kragen (5) wenigstens eine Dichtfläche (9)
aufweist.
13. Katalysatorträgeranordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dichtfläche (9) im wesentlichen umlaufend ausgebildet ist.
14. Katalysatorträgeranordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn
zeichnet, daß an dem Kragen (5) wenigstens ein Dichtungselement (11)
angeordnet ist.
15. Katalysatorträgeranordnung einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kragen (5) eine Dichtung bildet.
16. Katalysatorträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kragen (5) einen dem Gehäuse (1, 41) bzw.
dem Gehäuseteil (1, 2) benachbarten Abschnitt aufweist, der einen im
wesentlichen dreieckförmigen Querschnitt hat.
17. Katalysatorträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kragen (5) einen dem Gehäuse (1, 41) bzw.
dem Gehäuseteil (1, 2) benachbarten Abschnitt aufweist, der einen im
wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt hat.
18. Katalysatorträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kragen (5) wenigstens einen plattenförmigen
Abschnitt aufweist.
19. Katalysatorträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, daß der Katalysatorträgerkörper (4, 42) ein metallischer
Katalysatorträgerkörper ist.
20. Katalysatorträgeranordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,
daß der Katalysatorträgerkörper (4, 42) wenigstens mit der Trageinheit
(27) verlötet ist.
21. Katalysatorträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, daß der Katalysatorträgerkörper (4, 42) ein keramischer
Katalysatorträgerkörper ist.
22. Katalysatorträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch
gekennzeichnet, daß der Katalysatorträgerkörper (4, 42) wenigstens einen
Bereich aufweist, der wenigstens einen Hauptkanal (14) aufweist, der
gegenüber den weiteren Kanälen (8) einen größeren Querschnitt hat.
23. Baueinheit mit wenigstens zwei Katalysatorträgeranordnungen nach einem
der Ansprüche 1 bis 22, wobei die Katalysatorträgeranordnungen wenig
stens einen gemeinsamen Kragen (5) aufweisen.
24. Baueinheit nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß ein jeder
Katalysatorträger (4, 42) innerhalb einer gemeinsamen Dichtfläche (39)
angeordnet ist.
25. Abgassystem einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Katalysator
trägeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 22 und/oder mit
einer Baueinheit nach Anspruch 23 oder 24, wobei das Abgassystem
wenigstens einen Abgasströmungsweg (17, 21) aufweist, in dem ein
Katalysatorträgerkörper (4, 42) wenigstens teilweise angeordnet ist.
26. Abgassystem nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß in einem
jeden Strömungsweg jeweils ein Katalysatorträgerkörper (4, 42) angeord
net ist.
27. Abgassystem nach Anspruch 25 oder 262, dadurch gekennzeichnet, daß
jeder Katalysatorträgerkörper (4, 42) mit Gehäuse einen Querschnitt auf
weist, der im wesentlichen einem Querschnitt des Abgasströmungsweges
(17, 21) entspricht.
28. Abgassystem nach Anspruch 25, 26 oder 27 mit wenigstens einem
Krümmer (20), der wenigstens einen Flansch (22) zum Anschluß an
eine Verbrennungskraftmaschine aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß
das der Kragen (5) wenigstens teilweise an dem Flansch (22) anliegt.
29. Abgassystem nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kragen (5) gasdicht mit dem Flansch (22) verbunden ist.
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