DE19808934B4

DE19808934B4 - Katalysatorträger aus Metall

Info

Publication number: DE19808934B4
Application number: DE19808934A
Authority: DE
Inventors: Hideaki Yokohama-shi Takahashi; Kimiyoshi Yokohama-shi Nishizawa
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-03-03
Filing date: 1998-03-03
Publication date: 2010-09-09
Anticipated expiration: 2018-03-04
Also published as: GB2322814A; JPH10244168A; JP3610720B2; US6057263A; GB2322814B; DE19808934A1; KR100249437B1; KR19980079801A; GB9804521D0

Abstract

Monolithischer Katalysatorträger (10) aus Metall, der einen Gaseinlassbereich (A, A₁), durch den das Gas eingeleitet wird, einen Gasauslassbereich (D, C₁), durch den das Gas ausgestoßen wird und einen Zwischenbereich (C, B₁) aufweist, der zwischen dem Gaseinlassbereich und dem Gasauslassbereich angeordnet ist, wobei der Gaseinlassbereich (A, A₁) eine Vielzahl von Schichten eines flachen Metallbleches (12) und eine Vielzahl von Schichten eines gewellten Metallbleches (11) aufweist, die alternierend übereinander geschichtet sind, um Gasdurchgänge (13) zwischen benachbarten Schichten der flachen und gewellten Metallbleche zu definieren, wobei der Gasauslassbereich (D, C₁) eine Vielzahl von Schichten eines flachen Metallbleches (12) und eine Vielzahl von Schichten eines gewellten Metallbleches (11, 14) aufweist, die alternierend übereinander geschichtet sind, um Gasdurchgänge (13) zwischen benachbarten Schichten der flachen und gewellten Metallbleche zu definieren, und wobei der Gasauslassbereich (D, C₁) eine höhere Querschnittsdichte der Gasdurchgänge (13) aufweist als der Gaseinlassbereich (A, A₁), dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenbereich (C, B₁) entweder...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen monolithischen Katalysatorträger aus Metall der im Oberbegriff von Anspruch 1 erläuterten Art.
Ein derartiger Katalysatorträger ist aus der DE 40 24 942 A1 bekannt. Der bekannte Katalysatorträger enthält in Strömungsrichtung des Abgases einen Gaseinlassbereich, einen Zwischenbereich und einen Gasauslassbereich, die jeweils aus alternierend übereinander geschichteten, flachen und gewellten Metallblechen gleicher Dicke zusammengesetzt sind. Um die Durchströmung zu verbessern, können die gewellten Metallbleche am Übergang von einem Bereich zum anderen einen geringfügigen Abstand zueinander aufweisen. Die Größe der Wellen und somit der Gasdurchlässe erhöht sich im bevorzugten Ausführungsbeispiel in Richtung der Strömung des Abgases, wodurch jedoch die Anzahl der Schichten und somit die Masse des Blechmaterials sowie ihre Wärmekapazität ansteigt. Dies ist nicht immer erwünscht. Zwar wird in einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgeschlagen, den Gasauslassbereich wieder ähnlich dem Gaseinlassbereich auszubilden, das Problem der notwendigerweise im Zwischenbereich erhöhten Wärmekapazität durch die erhöhte Masse des Metallblechs bleibt jedoch.
Die DE 40 25 434 A1 beschreibt einen Katalysatorträger mit einer im Querschnitt durch den Träger, d. h. quer zur Strömungsrichtung des Abgases, unterschiedlichen Dichte der Strömungskanäle, die dann jedoch unverändert in Strömungsrichtung durch die Länge des Katalysatorträgers durchlaufen. Die Blechdicken sind gleich.
Die DE-OS 29 02 779 beschreibt einen Katalysatorträger, der aufgebaut ist aus einer Schicht eines flachen Metallblechs und einer Vielzahl gewellter und in Strömungsrichtung hintereinanderliegender Bänder oder einer Schicht aus gewelltem Blech und einer Vielzahl in Strömungsrichtung mit Abstand hintereinanderliegender flacher Metallbänder. Sinn und Zweck dieser Anordnung ist es jedoch, Löcher zur Erhöhung der Turbulenz der Strömung zu schaffen und die Fertigung zu verbessern. Die Blechdicken sind gleich.
Herkömmliche Katalysatoren mit einem in einem Gehäuse eingeschlossenen Katalysatorträger aus Metall werden im Abgasweg eines Verbrennungsmotors angeordnet, um das aus dem Motor ausgestoßene Abgas zu reinigen, d. h. um schädliche Abgaskomponenten wie CO, HC, NO_x und ähnliches in nicht schädliche Gase umzuwandeln. Der Katalysatorträger aus Metall trägt ein Katalysatormaterial und bildet so ein Katalysatorelement. Ein Beispiel eines derartigen Katalysatorträgers aus Metall setzt sich aus einer Vielzahl von gewellten Metallblechen und aus einer Vielzahl von flachen Metallblechen zusammen, wobei der Katalysatorträger hergestellt wird, indem alternierend gewellte Metallbleche und flache Metallbleche übereinander gelegt werden, wie in der internationalen Veröffentlichung WO-97/45200 angegeben.
Bei einem derartigen Katalysatorträger aus Metall weist jedes gewellte Metallblech einen Bereich auf, der zwischen dem Gaseinlassbereich und dem Gasauslassbereich angeordnet ist und im Vergleich zu den normalen Wellen kleinere Wellen aufweist, wodurch die Kontaktfläche zwischen den gewellten und den flachen Metallblechen reduziert wird. Dies hat den Zweck, die Oberfläche des Katalysatorträgers und damit die Oberfläche des Katalysatormaterials zu vergrößern, die dem Abgas ausgesetzt ist, so dass die Effektivität beim Umwandeln des schädlichen Gases nach dem Aufwärmen des Motors gesteigert wird.
Um die schädlichen Abgaskomponenten wie CO, HC, NO_x und ähnliche in harmloses Gas umzuwandeln, ist es wichtig, das Katalysatormaterial sofort während des Warmlaufs des Motors zu aktivieren, um die Umwandlungsleistung nach dem Warmlauf des Motors zu steigern. Für eine sofortige oder frühe Aktivierung des Katalysators ist es effektiv, die Hitzemasse oder -kapazität des Gaseinlassbereichs des Katalysatorelements zu reduzieren. Der Grund dafür ist, dass eine frühe Aktivierung des Gaseinlassbereichs des Katalysatorelements die Aktivierung des Gasauslassbereichs des Katalysatorelements unter Wirkung der am Gaseinlassbereich erzeugten Reaktionswärme fördert. Die Reduktion der Wärmekapazität des Gaseinlassbereichs hat jedoch die Reduktion der Wärmekapazität des ganzen Katalysatorelements zur Folge, weshalb das Problem entsteht, dass die Umwandlungsleistung unweigerlich nach dem Warmlauf des Motors herabgesetzt wird. Mit anderen Worten besteht bei den oben erläuterten Katalysatorträgern aus Metall, bei denen der Oberflächenbereich des Katalysatorträgers durch die Reduktion der Kontaktfläche zwischen den gewellten und den flachen Metallblechen erhöht ist, eine bestimmte Obergrenze für die Steigerung der Umwandlungsleistung nach dem Warmlaufen des Motors, weshalb eine weitere Verbesserung der Umwandlungsleistung erforderlich ist. Außerdem ist es schwierig, die Wärmekapazität des Katalysatorträgers aus Metall zu reduzieren, um eine frühe Aktivierung des Katalysatormaterials zu erreichen.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen hinsichtlich seiner Wärmekapazität und -verteilung verbesserten Katalysatorträger zu schaffen, der in der Lage ist, eine frühe Aktivierung des Katalysatormaterials und eine hohe Leistung bei der Umwandlung schädlicher Abgasbestandteile nach der Aktivierung des Katalysators zu vereinen.
Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Durch den verbesserten Katalysatorträger der vorliegenden Erfindung können die Nachteile des Standes der Technik beseitigt werden und die Wärmekapazität gemäß den tatsächlichen Erfordernissen im Zwischenbereich und im Gasauslassbereich herabgesetzt werden, ohne die Wirksamkeit des Katalysators zu beeinträchtigen. Beim erfindungsgemäßen Katalysatorträger aus Metall ist entweder eine Schicht aus gewelltem oder eine Schicht aus flachem Metallblech am Zwischenbereich vorgesehen, so dass die Wärmekapazität des Zwischenbereichs herabgesetzt wird. Dadurch wird die Wärmekapazität des gesamten vorderen Halbbereichs (der sich vom Gaseinlassbereich zum Zwischenbereich erstreckt) des Katalysatorträgers aus Metall herabgesetzt, wodurch die Temperatur des auf dem gesamten vorderen Halbbereich getragenen Katalysatormaterials auf eine Höhe gehoben wird, die für eine schnelle Aktivierung des Katalysatormaterials erforderlich ist, um die frühe Aktivierung des Katalysatormaterials zu fördern. Die im vorderen Halbbereich erzeugte Reaktionswärme wird über die Schichten aus gewelltem oder flachem Metallblech des zu den Schichten aus gewelltem und flachem Metallblech des hinteren Halbbereichs des Katalysatorträgers aus Metall übertragen, wodurch die Aktivierung des auf dem hinteren Halbbereich getragenen Katalysatormaterials gefördert wird. Nachdem das Katalysatormaterial im hinteren Halbbereich aktiviert ist, kann die Umwandlungsleistung im hinteren Halbbereich gesteigert werden, da die Abgasdurchgänge im hinteren Halbbereich mit einer hohen Querschnittdichte gebildet sind, um die Kontaktfläche des Katalysatormaterials mit dem Abgas zu vergrößern. Außerdem verändert sich die Querschnittform des Katalysatorträgers aus Metall in der Flußrichtung des Abgases, wodurch die Dispersionseigenschaften des Abgases verbessert werden. Dies verbessert den Kontakt zwischen dem Abgas und dem Katalysatormaterial, was weiterhin die Reinigung des Abgases fördert.
Anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen wird die vorliegende Erfindung im folgenden näher erläutert, wobei
1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Katalysatorträgers aus Metall in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist,
2 eine perspektivische Teilansicht des Katalysatorträgers aus Metall von 1 ist, die einen Zustand darstellt, in dem jeweils ein gewelltes Metallblech und ein flaches Metallblech übereinander geschichtet sind,
3A eine Teilschnittansicht des Bereichs A des Katalysatorträgers aus Metall von 2 ist,
3B eine Teilschnittansicht des Bereichs B des Katalysatorträgers aus Metall von 2 ist,
3C eine Teilschnittansicht des Bereichs C des Katalysatorträgers aus Metall von 2 ist,
3D eine Teilschnittansicht des Bereichs D des Katalysatorträgers aus Metall von 2 ist,
3E bis 3H Teilschnittansichten eines modifizierten Beispiels der ersten Ausführungsform von 1 sind, wobei
3E bis 3H jeweils den 3A bis 3D der ersten Ausführungsform entsprechen,
4A eine perspektivische Teilansicht eines flachen Metallblechmaterials (vor der Preßformung) für das gewellte Metallblech des Katalysatorträgers aus Metall von 2 ist,
4B eine perspektivische Teilansicht des gewellten Metallbleches (nach der Preßformung) des Katalysatorträgers aus Metall von 2 ist,
5 ein Kurvendiagramm ist, das experimentelle Daten bezüglich der Temperatur des Katalysatorträgers aus Metall von 1 in Abhängigkeit von der Zellenlänge im Träger zeigt,
6 ein Kurvendiagramm ist, das experimentelle Daten bezüglich der Leistung des Katalysatorträgers aus Metall von 1 bei der Umwandlung der schädlichen Gaskomponenten in Abhängigkeit von der seit dem Motorstart vergangenen Zeit zeigt,
7 eine 2 ähnliche perspektivische Teilansicht ist, die eine als Vergleichsbeispiel dienende zweite Ausführungsform des Katalysatorträgers aus Metall zeigt, wobei sie einen Zustand darstellt, in dem jeweils ein gewelltes und ein flaches Metallblech übereinandergeschichtet ist,
8A eine Teilschnittansicht des Bereichs A' des Katalysatorträgers aus Metall von 7 ist,
8B eine Teilschnittansicht des Bereichs B' des Katalysatorträgers aus Metall von 7 ist,
8C eine Teilschnittansicht des Bereichs C' des Katalysatorträgers aus Metall von 7 ist,
8D bis 8F Teilschnittansichten eines modifizierten Beispiels der zweiten Ausführungsform von 7 sind, wobei 8D bis 8F jeweils den 8A bis 8C der zweiten Ausführungsform entsprechen,
9A eine Teilschnittansicht einer dritten Ausführungsform des Katalysatorträgers aus Metall in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist, die einen Bereich zeigt, der dem Bereich D oder D' der ersten bzw. der zweiten Ausführungsform entspricht,
9B eine Teilschnittansicht eines modifizierten Beispiels der dritten Ausführungsform des Katalysatorträgers aus Metall ist, die einen Bereich zeigt, der dem Bereich D oder D' der ersten bzw. der zweiten Ausführungsform entspricht,
10 eine Teilschnittansicht einer vierten Ausführungsform des Katalysatorträgers aus Metall in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist, die einen Bereich zeigt, der dem Bereich D oder D' der ersten bzw. zweiten Ausführungsform entspricht,
11 eine perspektivische Teilansicht einer fünften Ausführungsform des Katalysatorträgers aus Metall in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist,
12 eine perspektivische Teilansicht des Katalysatorträgers aus Metall ist, die einen Zustand darstellt, in dem jeweils ein gewelltes und ein flaches Metallblech übereinander geschichtet ist,
13A eine Teilschnittansicht der Bereichs A1 des Katalysatorträgers aus Metall von 12 ist,
13B eine Teilschnittansicht der Bereichs B1 des Katalysatorträgers aus Metall von 12 ist,
13C eine Teilschnittansicht der Bereichs C1 des Katalysatorträgers aus Metall von 12 ist,
14A bis 14C Teilschnittansichten einer sechsten Ausführungsform des Katalysatorträgers aus Metall in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigen, die der fünften Ausführungsform ähnlich ist, wobei 14A bis 14C jeweils den 13A bis 13C der fünften Ausführungsform entsprechen.
In 1, 2 und 3A bis 3D ist in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung eine erste Ausführungsform des Katalysatorträgers aus Metall für einen Katalysator mit dem Bezugszeichen 10 angegeben. Der Katalysator dient dazu, das von einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs ausgestoßene Abgas zu reinigen. Dabei ist zu beachten, daß ein bekanntes Katalysatormaterial (nicht gezeigt) auf dem Katalysatorträger aus Metall getragen wird, um ein Katalysatorelement zu bilden, das in einem Metallgehäuse (nicht gezeigt) enthalten ist, wobei das Abgas gereinigt wird, wenn es das Katalysatormaterial des Katalysatorelements kontaktiert. Der Katalysatorträger 10 aus Metall wird gebildet, indem ein gewelltes Metallblech 11 und ein im wesentlichen flaches Metallblech 12 aufeinandergelegt und dann gerollt werden, um eine im wesentlichen zylindrische monolithische Struktur zu bilden, in der eine Vielzahl von Schichten des gewellten Metallblechs 11 und eine Vielzahl von Schichten des flachen Metallblechs 12 alternierend übereinander geschichtet sind. In dieser zylindrischen monolithischen Struktur sind Zwischenräume zwischen dem gewellten Metallblech 11 und dem flachen Metallblech 12 gebildet, die als Gasdurchgänge 13 dienen, durch die das Abgas aus dem Motor strömt. Das Katalysatormaterial wird auf den Oberflächen der Metallbleche 11, 12 getragen, die den Gasdurchgang 13 definieren. Obwohl also der Katalysatorträger 10 aus Metall der vorliegenden Ausführungsform, wie in 1 gezeigt, im wesentlichen zylindrisch ist, so daß das gewellte Metallblech 11 und das flache Metallblech 12 im wesentlichen zylindrisch geformt sind, wird das gewellte Metallblech 11 und das flache Metallblech 12 in 2 und 3A bis 3D der einfacheren Darstellung halber in einer Teilansicht horizontal übereinander geschichtet dargestellt.
Dabei ist zu beachten, daß das im wesentlichen flache Metallblech 11 leicht gekrümmt oder gewellt sein kann und daß der Katalysatorträger 10 gebildet werden kann, indem einfach eine Vielzahl von gewellten Metallblechen 11 und eine Vielzahl von flachen Metallblechen 12 übereinander geschichtet werden, ohne daß diese gerollt werden, so daß jeweils ein gewelltes Metallblech 11 und ein flaches Metallblech 12 übereinander geschichtet sind.
Im folgenden wird die Struktur des Katalysatorträgers 10 aus Metall erläutert. Der Katalysatorträger 10 aus Metall weist die Bereiche A, B, C und D auf, die, wie in 1 und 2 gezeigt, axial miteinander ausgerichtet und in der genannten Reihenfolge in der Richtung des Abgasflusses vom Verbrennungsmotor angeordnet sind. Dabei ist zu beachten, daß das Abgas durch den Bereich A eingeführt und durch den Bereich D ausgestoßen wird, so daß ein Gaseinlaßbereich G1 und ein Gasauslaßbereich G2 jeweils Teil des Bereichs A bzw. D ist.
Im Bereich A umfaßt das gewellte Metallblech 11 normal große Wellen 11a, wobei der Scheitelteil R jeder Welle 11a in Kontakt mit dem flachen Metallblech 12 ist, wie am besten in 3A gesehen werden kann.
Im Bereich B umfaßt das gewellte Metallblech 11 die großen Wellen 11a und die kleine Wellen 11b, wobei der Scheitelteil R jeder großen Welle 11a in Kontakt mit dem flachen Metallblech 12 ist, wie am besten in 3B gesehen werden kann. Es sind jeweils alternierend zwei kleine Wellen 11b und eine große Welle 11a im wesentlichen senkrecht zu der Richtung ausgebildet, in der sich der Scheitelteil R jeder Welle 11a, 11b erstreckt, so daß jeweils zwei kleine Wellen 11b zwischen zwei benachbarten großen Wellen 11a angeordnet sind. Die kleinen Wellen 11b weisen einen Abstand P und eine Höhe H auf, die jeweils ungefähr die Hälfte des Abstands und der Höhe der großen Wellen 11a ausmachen, so daß der Scheitelteil R' der kleinen Wellen 11b das flache Metallblech 12 nicht kontaktiert.
Im Bereich C umfaßt das gewellte Metallblech 11, wie in 3C gezeigt, nur die kleinen Wellen 11b. Außerdem sind im Bereich C die flachen Metallbleche 12 entfernt, so daß der zwischen den benachbarten gewellten Metallblechen 11 gebildete Zwischenraum als Gasdurchgang 13 dient.
Im Bereich D umfaßt das gewellte Metallblech 11 die kleinen Wellen 11b genauso wie im Bereich C, wobei im Bereich D die flachen Metallbleche 12 derart hinzugefügt sind, daß sie die Scheitelteile R' der kleinen Wellen 11b kontaktieren. Weiterhin ist in Bereich D ein gewelltes Metallblech 14 mit ausschließlich kleinen Wellen 11b zwischen den benachbarten gewellten Metallblechen 11 derart hinzugefügt, daß die Scheitelteile R'' des zusätzlichen gewellten Metallblechs 14 die flachen Metallbleche 12 kontaktieren. Da die kleinen Wellen 11b einen Abstand P und eine Höhe H aufweisen, die ungefähr die Hälfte derjenigen der großen Wellen 11a ausmachen, ist dementsprechend die Querschnittdichte (die im folgenden als Zellendichte bezeichnet wird) des Gasdurchgangs 13 dieses Bereichs D in einer imaginären Ebene senkrecht zu den Wellen 11a, 11b ungefähr 4 mal so groß wie die des Bereichs A, wo das gewellte Metallblech nur die großen Wellen 11a aufweist.
Die Dicke der Metallbleche 11, 12 im Gasauslaßbereich D ist geringer als die Dicke der Metallbleche 11, 12 im Gaseinlaßbereich A.
Im folgenden wird eine Herstellungsweise für das gewellte Metallblech 11 der vorstehend angegebenen Struktur mit Bezug auf 4A und 4B erläutert.

a) Wie in 4A gezeigt, werden Schlitze oder Schnitte 15 in einem flachen Metallblechmaterial M an den Stellen ausgebildet, an denen die großen Wellen 11a durch die kleinen Wellen 11b abgelöst werden sollen. Diese Schlitze 15 umfassen erste Schlitze 15A und zweite Schlitze 15B. Jeder erste Schlitz 15A ist mit einem Abstand A zu einer Endkante (die einen Teil des Gaseinlaßbereichs G1 bildet) des flachen Metallblechmaterials M positioniert. Jeder zweite Schlitz 15B ist mit einem Abstand A + B zur Endkante des flachen Metallblechmaterials M positioniert. Die ersten und die zweiten Schlitze 15A, 15B sind alternierend im wesentlichen senkrecht zu der Richtung angeordnet, in der sich die Wellen 11a, 11b erstrecken.
b) Das flache Metallblechmaterial M mit den darauf ausgebildeten Schlitzen 15 wird formgepreßt, so daß die großen und kleinen Wellen 11a, 11b, wie in 4B gezeigt, in dem Blechmaterial gebildet werden. Jede der großen Wellen 11a ist in dem Bereich zwischen der Endkante und einem der Schlitze 15 ausgebildet, während jede der kleinen Wellen 11b in dem Bereich zwischen einem der Schlitze 15 und der anderen Endkante (die einen Teil des Gasauslaßbereichs G2 bildet) gegenüber der ersten Endkante ausgebildet ist. Der Bereich B ist dementsprechend wie in 3B gezeigt ausgebildet.

Der Bereich B hat die folgende Funktion: Wenn abrupt von den großen Wellen 11a zu den kleinen Wellen 11b gewechselt werden soll, ist es erforderlich, die Schlitze 15 über die gesamte Breite des flachen Metallblechmaterials M senkrecht zu der Richtung auszubilden, in der sich die Wellen 11a, 11b erstrecken, wodurch das flache Metallplattenmaterial M in zwei separate Abschnitte geteilt wird. Dementsprechend kann aufgrund des Bereichs B, in dem die großen und die kleinen Wellen 11a, 11b alternierend ausgebildet sind, eine gewöhnliche Verarbeitung zum Ausbilden eines gewellten Metallblechs an dem flachen Metallblechmaterial angewendet werden.
Im folgenden werden die Merkmale des Katalysatorträgers 10 aus Metall zusammengefaßt. Die Höhe und die Abstände der Wellen werden in der Richtung vom Bereich A zum Bereich C verändert. wobei ein Wechsel von den großen Wellen 11a zu den kleinen Wellen 11b vorgesehen wird. Im Bereich C wird das flache Metallblech 12 entfernt, so daß die Hitzekapazität des Katalysatorträgers 10 aus Metall vermindert wird. Im Bereich D sind zusätzliche gewellte Metallbleche 14 mit kleinen Wellen 11b und zusätzliche flache Metallbleche 12 hinzugefügt, um die Zellendichte zu erhöhen, damit die Oberfläche des katalytischen Materials, mit dem das Abgas in Kontakt gebracht wird, vergrößert wird.
Mit dem derart ausgebildeten Katalysatorträger 10 aus Metall wird die Anzahl der Kontaktbereiche zwischen den gewellten Metallblechen 11 und den flachen Metallblechen 12 im Bereich B herabgesetzt, wobei zusätzlich das flache Metallblech 12 im Bereich C entfernt ist. Dadurch wird der Oberflächen/Hitzekapazitäts-Wert und die Hitzekapazität selbst im gesamten vorderen Halbbereich (der die Bereiche A, B und C umfaßt) des Katalysatorträgers 10 aus Metall verbessert, so daß die Temperatur des vorderen Halbbereichs schnell zu einer Aktivierungstemperatur erhöht werden kann, was eine frühe Aktivierung des Katalysators fördert. Die Hitzequantität im vorderen Halbbereich wird zum hinteren Halbbereich (oder dem Bereich D) übertragen, was die Aktivierung des hinteren Halbbereichs fördert.
Nachdem der hintere Halbbereich aktiviert ist, wird die Dauerzustandsleistung bei der Abgasumwandlung verbessert, so daß das Abgas effektiv gereinigt wird, da die Oberfläche des das Abgas kontaktierenden Katalysatormaterials im hinteren Halbbereich vergrößert wird.
Weiterhin verändert sich die Querschnittform des Gasdurchgangs in der Richtung des Gasflusses, wodurch die Dispersionseigenschaften des Abgases verbessert werden. Dies ermöglicht es, das Abgas leicht in Kontakt mit dem Katalysatormaterial zu bringen, was die Reinigung des Abgases weiter fördert. Da die Zellendichte des hinteren Halbbereichs des Katalysatorträgers 10 aus Metall höher ist, wird die Steifigkeit des Katalysatorträgers 10 aus Metall verstärkt, so daß die Dicke des verwendeten gewellten und flachen Metallblechs 11 und 12 vermindert werden kann, um das Gewicht und die Herstellungskosten des Katalysatorträgers 10 aus Metall herabzusetzen.
Im folgenden werden die Effekte der frühen Aktivierung des Katalysatorträgers 10 aus Metall mit Bezug auf 5 und 6 erläutert.
5 zeigt experimentelle Daten bezüglich der Temperaturverteilung im Katalysatorträger 10 aus Metall in Abhängigkeit von der Zellenlänge (des Gasdurchgangs 13) von der Endkante des Abgaseinlasses G1 des Katalysatorträgers 10 aus Metall. Die Kurve A gibt die Daten eines Probe-Katalysatorträgers aus Metall wieder, dessen vorderer Halbbereich (mit geringer Hitzekapazität) und dessen hinterer Halbbereich (mit hoher Zellendichte) miteinander über die gewellten Metallbleche 11 verbunden sind, wie bei der oben erläuterten Ausführungsform des Katalysatorträgers 10 aus Metall in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Die Kurve B gibt die Daten eines anderen Probe-Katalysatorträgers aus Metall wieder, bei dem der vordere Halbbereich und der hintere Halbbereich voneinander getrennt sind. Die experimentellen Daten wurden mit einem in einem Abgasrohr eines Verbrennungsmotors angeordneten Katalysator erhoben, wobei der Katalysator ein Katalysatorelement mit dem oben genannten, das Katalysatormaterial tragenden Probe-Katalysatorträger umfaßt.
Die Daten von 5 geben die folgenden Tatsachen wieder:
Bei dem Katalysatorträger aus Metall mit separatem vorderem und hinterem Halbbereich ist die Temperatur des Katalysatorträgers aus Metall an einem Teil unmittelbar vor dem Trennungsbereich etwas höher als bei dem Katalysatorträger aus Metall der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Hitzequantität aufgrund des Hitzeisolationseffekts des Trennbereichs schwer vom vorderen Halbbereich (dem Teil unmittelbar vor dem Trennungsbereich) zum hinteren Halbbereich übertragen werden kann, so daß die Temperatur des Katalysatorträgers nicht herabgesetzt werden kann. Im hinteren Halbbereich ist die vom vorderen Halbbereich empfangene Hitzequantität jedoch gering, weshalb sich die Temperatur des Katalysatorträgers aus Metall nur mit der Hitzequantität des Abgases erhöht. Das hat zur Folge, daß die Temperatur des Katalysatorträgers aus Metall mit separatem vorderem und hinterem Halbbereich im Vergleich zu dem Katalysatorträger aus Metall der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung niedriger ist.
Mit anderen Worten weist der Katalysatorträger aus Metall der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im hinteren Halbbereich eine hohe Temperatur auf, weshalb im Vergleich zu dem Katalysatorträger aus Metall mit separatem vorderen und hinteren Halbbereich nur eine kurze Zeitspanne erforderlich ist, um die Temperatur auf die Aktivierungstemperatur zu erhöhen, wodurch verbesserte Fähigkeiten für die Abgasreinigung vorgesehen werden.
6 zeigt experimentelle Daten bezüglich der Umwandlungsleistung des Katalysatormaterials in Abhängigkeit von der seit dem Start des Verbrennungsmotors abgelaufenen Zeit, in dessen Abgasweg ein Katalysator mit einem Katalysatorträger aus Metall (der einem weiter unten erläuterten Probe-Katalysatorträger aus Metall entspricht) angeordnet ist, wobei der Katalysatorträger aus Metall beim Start des Motors kalt ist. Der Katalysatorträger trägt das Katalysatormaterial. Die Umwandlungsleistung entspricht dem Verhältnis zwischen der Menge an schädlichen Abgaskomponenten, die zu nicht schädlichem Gas umgewandelt wurden, und der Menge der schädlichen Abgaskomponenten vor dem Durchgang durch den Katalysator. In 6 geben die Kurven C1 und C2 jeweils Daten für einen ersten und einen zweiten Probe-Katalysatorträger aus Metall wieder, die dem Katalysatorträger aus Metall der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ähnlich sind, wobei jedoch der vordere und der hintere Halbbereich jeweils dieselbe Zellendichte aufweisen. Der erste Probe-Katalysatorträger aus Metall weist einen vorderen und einen hinteren Halbbereich auf, die miteinander verbunden sind. Der zweite Probe-Katalysatorträger aus Metall weist einen vorderen und einen hinteren Halbbereich auf, die voneinander getrennt sind. Die Zellendichte des ersten und des zweiten Katalysatorträgers aus Metall ist jeweils niedriger als die des Katalysatorträgers aus Metall der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Kurve C3 gibt die Daten eines dritten Probe-Katalysatorträgers aus Metall in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wieder. Kurve C4 gibt die Daten eines vierten Probe-Katalysatorträgers aus Metall wieder, der dem Katalysatorträger aus Metall der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ähnlich ist, wobei jedoch die Zellendichte des vorderen und des hinteren Halbbereichs höher ist als bei dem Katalysatorträger aus Metall der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Daten von 6 geben die folgenden Tatsachen wieder:
Wenn die Zellendichte des vorderen und des hinteren Halbbereichs gleich ist, ist der Effekt einer frühen Aktivierung des Katalysatormaterials bei dem Katalysatorträger aus Metall mit verbundenem vorderen und hinteren Halbbereich größer als bei dem Katalysatorträger, dessen vorderer und hinterer Halbbereich voneinander getrennt sind. Aber auch der Katalysatorträger aus Metall mit verbundenem vorderen und hinterer Halbbereich weist im Vergleich zu der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine schlechtere Umwandlungsleistung des Katalysatormaterials nach dem Warmlaufen des Motors auf. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Zellendichte des gesamten ersten Probe-Katalysatorträgers aus Metall niedriger ist als die der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, so daß der erste Probe-Katalysatorträger aus Metall keine vergleichbare Geschwindigkeit bei der Aktivierung des Katalysators erzielen kann. Wenn dagegen die Zellendichte des gesamten Katalysatorträgers aus Metall wie bei dem vierten Probe-Katalysatorträger aus Metall erhöht wird, um die Umwandlungsleistung nach dem Warmlaufen des Motors zu verbessern, wird die Umwandlungswirkung des Katalysators stark verzögert.
In Zusammenfassung kann gesagt werden, daß in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung sowohl eine frühe Aktivierung wie eine hohe Umwandlungsleistung des Katalysatormaterials erreicht werden kann, indem der vordere Halbbereich mit niedriger Hitzekapazität mit dem hinteren Halbbereich mit hoher Zellendichte verbunden wird.
3E bis 3H stellen ein modifiziertes Beispiel der ersten Ausführungsform des Katalysatorträgers 10 aus Metall dar, das der ersten Ausführungsform des Katalysatorträgers 10 ähnlich ist, wobei jedoch ein leicht gewelltes Metallblech 12' an Stelle des flachen Metallbleches 12 verwendet wird. 3E bis 3H entsprechen jeweils 3A bis 3D der ersten Ausführungsform. Dabei ist zu beachten, daß das leicht gewellte Metallblech 12' im Vergleich zu dem gewellten Metallblech 11 im wesentlichen flach ist. Folglich weist der Katalysatorträger aus Metall dieser Modifikation dieselben vorteilhaften Effekte auf wie die erste Ausführungsform.
Die Dicke der Metallbleche 11, 12' im Gasauslaßbereich D ist geringer als die Dicke der Metallbleche 11, 12' im Gaseinlaßbereich A.
7, und 8A bis 8C stellen eine als Vergleichsbeispiel dienende zweite Ausführungsform des Katalysatorträgers 10 aus Metall in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung dar, die der ersten Ausführungsform des Katalysatorträgers aus Metall ähnlich ist.
In dieser Ausführungsform weist jedes gewellte Metallblech 11 nur die kleinen Wellen 11b auf, wobei die Bereiche A', B', C' und D' wie in 7 gezeigt ausgebildet sind. Nur im Bereich A' (8A) und im Bereich D' (8C) sind die Scheitelteile R' jeder kleinen Welle 11b der gewellten Metallbleche 11 in Kontakt mit den flachen Metallblechen 12, wobei ein zusätzliches gewelltes Metallblech 14 zwischen zwei benachbarten gewellten Metallblechen 11 derart angeordnet ist, daß die Scheitelteile R'' des zusätzlichen gewellten Metallblechs 14 und in Kontakt mit den flachen Metallblechen 12 sind. In den Bereichen B' und C' (8B) ist das flache Metallblech 12 entfernt, so daß die Bereiche B' und C' nur durch die gewellten Metallbleche 11 gebildet werden.
Dabei ist die Länge des Bereichs A' im Vergleich zu der des Bereichs D' in der Flußrichtung des Abgases durch den Gasdurchgang 13 kleiner, um das Volumen des Bereichs A', der dieselbe Zellendichte aufweist wie der Bereich D, klein zu halten, damit die Hitzekapazität des gesamten vorderen Halbbereichs (der die Bereiche A', B' und C' umfaßt) minimiert wird.
Bei der derart angeordneten zweiten Ausführungsform des Katalysatorträgers 10 aus Metall sind die flachen Metallbleche 12, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, aus den Bereichen B' und C' entfernt, wodurch die Hitzekapazität des vorderen Halbbereichs (der die Bereiche A', B' und C' umfaßt) in Verbindung mit dem kurz ausgebildeten Bereich A' vermindert ist, was die frühe Aktivierung des vorderen Halbbereichs fördert. Da außerdem die Hitzequantität des vorderen Halbbereichs zum hinteren Halbbereich (bzw. dem Bereich D') übertragen wird, wird die Aktivierung des hinteren Bereichs gefördert.
Es hat den Anschein, daß die Hitzekapazität im Bereich A' dieser Ausführungsform groß ist, wobei jedoch der Bereich B (der als ein Übergangsbereich von den großen Wellen 11a zu den kleinen Wellen 11b dient) der ersten Ausführungsform nicht erforderlich ist, was dazu beiträgt, die Hitzekapazität des vorderen Halbbereichs zu vermindern. Weiterhin ist es nicht erforderlich, Schlitze oder Schnitte in dem flachen Metallblechmaterial M (nicht gezeigt) für das gewellte Metallblech 11 auszubilden, wodurch die Steifigkeit des Katalysatorträgers 10 aus Metall erhöht wird.
8D bis 8F stellen ein modifiziertes Beispiel der zweiten Ausführungsform der Katalysatorträgers 10 aus Metall dar, der der zweiten Ausführungsform des Katalysatorträgers ähnlich ist, wobei jedoch ein leicht gewelltes Metallblech 12' an Stelle des flachen Metallblechs 12 verwendet wird. 8D bis 8F entsprechen jeweils den 8A bis 8C der zweiten Ausführungsform. Dabei ist zu beachten, daß das leicht gewellte Metallblech 12' im Vergleich zu dem gewellten Metallblech 11 im wesentlichen flach ist. Folglich weist der Katalysatorträger 10 aus Metall dieser Modifikation dieselben vorteilhaften Effekte auf wie die erste Ausführungsform.
9A zeigt eine dritte Ausführungsform des Katalysatorträgers aus Metall, die der ersten und der zweiten Ausführungsform des Katalysatorträgers 10 aus Metall ähnlich ist. Die dritte Ausführungsform des Katalysatorträgers 10 aus Metall umfaßt ein erstes und ein zweites Beispiel, die jeweils der ersten und der zweiten Ausführungsform ähnlich sind, wobei jedoch die Dicke des flachen Metallblechs 12 und des zum hinteren Halbbereich (bzw. zum Bereich D oder D') hinzuzugefügten gewellten Metallblechs 14 im Vergleich zu dem gewellten Metallblech 11, das einstückig über die ganze Länge (in der Flußrichtung des Abgases) des Katalysatorträgers 10 aus Metall verwendet wird, reduziert wird.
Bei der derart ausgebildeten Ausführung des Katalysatorträgers 10 aus Metall kann die Hitzekapazität des hinteren Halbbereichs (bzw. des Bereichs D oder D') vermindert werden, ohne daß die Steifigkeit des vorderen Halbbereichs (der die Bereiche A, B und C bzw. die Bereiche A', B' und C' umfaßt) herabgesetzt wird und ohne daß die Zellendichte des hinteren Halbbereichs (bzw. des Bereichs D oder D') herabgesetzt wird, wodurch die Aktivierung des hinteren Halbbereichs weiter gefördert wird. Dadurch wird ermöglicht, daß die Gasreinigungsfähigkeiten schneller ihre maximale Leistung erreichen.
Außerdem ist zu beachten, daß in dem zweiten Beispiel dieser Ausführungsform die Dicke des flachen Metallbleches 12 und des im Bereich A zusätzlich zum hinteren Halbbereich (bzw. dem Bereich D oder D') hinzugefügten gewellten Metallbleches 14 im Vergleich mit dem gewellten Metallblech 11, das einstückig über die gesamte Länge des Katalysatorträgers 10 aus Metall verwendet wird, reduziert werden kann. Dabei wird die Hitzekapazität des gesamten Katalysatorträgers 10 aus Metall vermindert, was wiederum die frühe Aktivierung des Katalysators fördert.
9B zeigt ein modifiziertes Beispiel der ersten Ausführungsform des Katalysatorträgers 10 aus Metall, das der ersten Ausführungsform des Katalysatorträgers 10 ähnlich ist, wobei jedoch ein leicht gewelltes Metallblech 12' an Stelle des flachen Metallblechs 12 verwendet wird. In dieser Ausführungsform ist die Dicke des zusätzlichen gewellten Metallblechs 14 größer als die Dicke des gewellten Metallblechs 11 und des leicht gewellten Metallblechs 12'. Dabei ist zu beachten, daß das leicht gewellte Metallblech 12' im Vergleich zu dem gewellten Metallblech 11 im wesentlichen flach ist. Folglich weist der Katalysatorträger aus Metall dieser Modifikation dieselben vorteilhaften Effekte auf wie die dritte Ausführungsform.
10 zeigt eine vierte Ausführungsform des Katalysatorträgers 10 aus Metall in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Diese vierte Ausführungsform umfaßt ein erstes und ein zweites Beispiel, die jeweils der ersten und der zweiten Ausführungsform ähnlich sind, wobei jedoch der Abstand P zwischen den kleinen Wellen 11b' des im hinteren Halbbereich (bzw. im Bereich D) hinzugefügten gewellten Metallblechs 14 im Vergleich zum Abstand P zwischen den kleinen Wellen 11b des gewellten Metallblechs 11 erhöht ist. Der Abstand P der kleinen Wellen 11b' wird in Übereinstimmung mit dem Hubraum, den Leistungsausgabeeigenschaften und ähnlichem des Motors gewählt. Dabei ist in diesem Fall die Zellendichte des hinteren Halbbereichs (bzw. des Bereichs D oder D') höher als die des vorderen Halbbereichs (der die Bereiche A, B und C bzw. A', B' und C' umfaßt).
Die Dicke der Metallbleche 11, 12' im Gasauslaßbereich D ist geringer als die Dicke der Metallbleche 11, 12' im Gaseinlaßbereich A.
Mit der derartig ausgebildeten vierten Ausführungsform des Katalysatorträgers 10 der vorliegenden Erfindung kann verhindert werden, daß sich der Gasflußwiderstand aufgrund der erhöhten Zellendichte des hinteren Halbbereichs übermäßig erhöht, wodurch eine übermäßige Erhöhung des Rückdrucks im Abgassystem des Motors und damit eine Herabsetzung der Motorausgabeleistung vermieden wird.
11 bis 13 zeigen eine fünfte Ausführungsform des Katalysatorträgers 10 aus Metall in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, die der ersten Ausführungsform des Katalysatorträgers 10 aus Metall ähnlich ist. In dieser Ausführungsform erstrecken sich die flachen Metallbleche 12 über die gesamte Länge des Katalysatorträgers 19 aus Metall bzw. über die gesamten Bereiche A1, B1 und C1.
Im Bereich A1 (13A) ist das gewellte Metallblech 11 mit den großen Wellen 11a über und unter jedem flachen Metallblech 12 derart angeordnet, daß der Scheitelteil R jeder großen Welle 11a in Kontakt mit dem flachen Metallblech 12 ist.
Im Bereich C1 (13C) ist das Metallblech 11 mit den kleinen Wellen 11b über und unter jedem flachen Metallblech 12 derart angeordnet, daß der Scheitelteil jeder kleinen Welle 11b' in Kontakt mit dem flachen Metallblech 12 ist. Die kleinen Wellen 11b' weisen kleinere Abstände P zueinander aber die gleiche Höhe H auf wie die großen Wellen 11a. Im Bereich B1 (13B) zwischen den Bereichen A1 und C1 sind nur die flachen Metallbleche 12 und keine gewellten Metallbleche 11 vorgesehen. Dieser Bereich B1 hat die Funktion, die Hitzequantität des vorderen Halbbereichs zum hinteren Halbbereich zu übertragen, wodurch die Dispersion des Abgases, das aus dem vorderen Halbbereich zum hinteren Halbbereich fließt, gefördert wird.
Die Dicke der Metallbleche 11, 12 im Gasauslaßbereich C1 ist geringer als die Dicke der Metallbleche 11, 12 im Gaseinlaßbereich A1.
Bei der derart ausgebildeten fünften Ausführungsform des Katalysatorträgers 10 aus Metall ist die Anzahl der Kontaktbereiche zwischen den gewellten Metallblechen 11 und den flachen Metallblechen 12 reduziert, um die Hitzekapazität des vorderen Halbbereichs zu vermindern, wobei der Effekt genutzt wird, der durch die Verwendung der gewellten Metallbleche 11 mit den großen Wellen 11a und den großen Abständen P zwischen diesen im vorderen Halbbereich gegeben ist. Auf diese Weise kann die frühe Aktivierung des vorderen Halbbereichs gefördert werden. Außerdem wird die Oberfläche des Katalysatormaterials, das mit dem Abgas in Kontakt kommt, dadurch vergrößert, daß im hinteren Halbbereich die gewellten Metallbleche 11 mit den kleinen Wellen 11b' und den kleinen Abständen zueinander verwendet werden. Dadurch wird die Umwandlungsleistung nach der Aktivierung des Katalysators verbessert. Weiterhin wird die Hitzequantität aus dem vorderen Halbbereich, wo die frühe Aktivierung aufgrund der herabgesetzten thermischen Kapazität ermöglicht ist, über die flachen Metallbleche 12 des Bereichs B1 zum hinteren Halbbereich übertragen, wodurch die Aktivierung des hinteren Halbbereichs ermöglicht wird.
14A bis 14C zeigen eine sechste Ausführungsform des Katalysatorträgers 10 aus Metall in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, die der fünften Ausführungsform des Katalysatorträgers 10 aus Metall ähnlich ist, wobei jedoch die Dicke der gewellten Metallbleche 11 im hinteren Halbbereich (bzw. dem Bereich C1 in 12) kleiner ist als die der entsprechenden gewellten Metallbleche 11 in der fünften Ausführungsform, wie in 14C angegeben ist, die dem Bereich C1 in 12 entspricht. Dabei ist zu beachten, daß 14A und 14B jeweils den 13A und 13B der fünften Ausführungsform entsprechen.
Die Dicke der Metallbleche 11, 12 im Gasauslaßbereich C1 ist geringer als die Dicke der Metallbleche 11, 12 im Gaseinlaßbereich A1.
Bei der derartig ausgebildeten sechsten Ausführungsform des Katalysatorträgers 10 aus Metall kann die Hitzekapazität des hinteren Halbbereichs reduziert werden, ohne daß die Zellendichte des hinteren Halbbereichs herabgesetzt wird, wodurch sowohl eine frühe Aktivierung des hinteren Halbbereichs wie eine Verbesserung der Umwandlungsleistung des Katalysators nach dem Aufwärmen des Motors erreicht wird. Eine derartige Verdünnung der gewellten Metallbleche 11 im hinteren Halbbereich kann unter Nutzung des Effekts erreicht werden, der durch die Verstärkung der Steifigkeit des Katalysatorträgers 10 aus Metall aufgrund der Minimierung des Abstandes P zwischen den Wellen des gewellten Metallblechs 11 und der dementsprechend höheren Zellendichte gegeben ist.
Dabei ist zu beachten, daß zusätzlich zu der Dicke im hinteren Halbbereich die Dicke der gewellten Metallbleche 11 im Bereich A1 (12) vermindert werden kann. Auf diese Weise wird die Hitzekapazität des gesamten Katalysatorträgers 10 aus Metall herabgesetzt, wodurch eine frühe Aktivierung des Katalysatormaterials gefördert wird.

Claims

Monolithischer Katalysatorträger (10) aus Metall, der einen Gaseinlassbereich (A, A₁), durch den das Gas eingeleitet wird, einen Gasauslassbereich (D, C₁), durch den das Gas ausgestoßen wird und einen Zwischenbereich (C, B₁) aufweist, der zwischen dem Gaseinlassbereich und dem Gasauslassbereich angeordnet ist, wobei der Gaseinlassbereich (A, A₁) eine Vielzahl von Schichten eines flachen Metallbleches (12) und eine Vielzahl von Schichten eines gewellten Metallbleches (11) aufweist, die alternierend übereinander geschichtet sind, um Gasdurchgänge (13) zwischen benachbarten Schichten der flachen und gewellten Metallbleche zu definieren, wobei der Gasauslassbereich (D, C₁) eine Vielzahl von Schichten eines flachen Metallbleches (12) und eine Vielzahl von Schichten eines gewellten Metallbleches (11, 14) aufweist, die alternierend übereinander geschichtet sind, um Gasdurchgänge (13) zwischen benachbarten Schichten der flachen und gewellten Metallbleche zu definieren, und wobei der Gasauslassbereich (D, C₁) eine höhere Querschnittsdichte der Gasdurchgänge (13) aufweist als der Gaseinlassbereich (A, A₁), dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenbereich (C, B₁) entweder nur Schichten aus dem flachen Metallblech (12) oder nur Schichten aus dem gewellten Metallblech (11) und keine der jeweils anderen umfasst, und dass der Gasauslassbereich (D, C₁) Schichten aus Metallblechen (11, 12, 14) aufweist, deren Dicke geringer ist als die Dicke von Schichten von Metallblechen (11, 12) des Gaseinlassbereichs (A, A₁).
Katalysatorträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Schicht des gewellten Metallblechs (11) im Gaseinlassbereich (A, A₁) große Wellen (11a) und jede Schicht des gewellten Metallblechs (11, 14) im Gasauslassbereich (D, C) kleine Wellen (11b) aufweist, die eine geringere Höhe als die jeder Schicht des gewellten Metallbleches im Gaseinlassbereich aufweisen.
Katalysatorträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Gasauslassbereich (D, C₁) eine größere Anzahl von Schichten aus flachen und gewellten Metallblechen (11, 12, 14) vorgesehen sind als im Gaseinlassbereich (A, A₁).
Katalysatorträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenbereich (C) nur eine Vielzahl von Schichten aus gewelltem Metallblech (11) aufweist, wobei der Gasdurchtritt zwischen benachbarten Schichten des gewellten Metallbleches vorgesehen ist, und dass der Gasauslassbereich (D) Schichten aus gewelltem Metallblech (11) enthält, die jeweils mit den Schichten des gewellten Metallblechs (11) im Gaseinlassbereich (A) über die Schichten aus gewelltem Metallblech (11) im Zwischenbereich (C) verbunden sind.
Katalysatorträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Bereich (B) zwischen dem Gaseinlassbereich (A) und dem Zwischenbereich (C) vorgesehen ist, der Schichten aus gewelltem Blech (11) mit großen Wellen (11a) und kleinen Wellen (11b) enthält, die jeweils identisch mit den großen Wellen (11a) im Gaseinlassbereich (A) und den kleinen Wellen (11b) im Gasauslassbereich (C) sind.
Katalysatorträger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasauslassbereich (D) erste Schichten aus gewelltem Metallblech (11) und zweite Schichten aus gewelltem Metallblech (14) aufweist, wobei das Metallblech (14) der zweiten Schichten eine geringere Dicke aufweist als das Metallblech (11) der ersten Schichten.
Katalysatorträger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das flache Metallblech (12) eine geringere Dicke aufweist als ein gewelltes Metallblech (11), das sich zwischen dem Gaseinlassbereich (A) und dem Gasauslassbereich (D) erstreckt.
Katalysatorträger nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die kleinen Wellen (11b) einen geringeren Abstand aufweisen als die großen Wellen (11a).
Katalysatorträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenbereich (B₁) nur eine Vielzahl von Schichten aus flachem Metallblech (12) aufweist, wobei der Gasdurchtritt (13) zwischen benachbarten Schichten des flachen Metallbleches ausgebildet ist, und die Schichten des flachen Metallblechs (12) im Gasauslassbereich (C₁) jeweils mit den Schichten des flachen Metallbleches (12) im Gaseinlassbereich (A₁) über die Schichten des flachen Metallblechs (12) im Zwischenbereich (B₁) verbunden sind.
Katalysatorträger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede Schicht des gewellten Metallblechs (11) im Gasauslassbereich (C₁) eine geringere Dicke aufweist als jede Schicht des gewellten Metallblechs (11) im Gaseinlassbereich (A₁).
Katalysatorträger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jede Schicht des gewellten Metallblechs (11) im Gasauslassbereich (C₁) Wellen aufweist, die einen geringeren Abstand und im wesentlichen die gleiche Höhe aufweisen wie die Wellen jeder Schicht des gewellten Metallblechs (11) im Gaseinlassbereich (A₁).