DE19819083A1

DE19819083A1 - Abgaskatalysator mit einer Quellmatte

Info

Publication number: DE19819083A1
Application number: DE19819083A
Authority: DE
Inventors: Marko Kovacic
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1998-04-29
Filing date: 1998-04-29
Publication date: 1999-11-04

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Abgaskatalysator, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit zumindest einem in einem Gehäuse unter Zwischenlage einer Quellmatte gelagerten insbesondere keramischen Monolithen, wobei die Quellmatte einfach um den Monolithen gewickelt ist und im Stoßbereich der im wesentlichen in Längsrichtung des Monolithen verlaufenden Quellmatten-Endabschnitte an einem Endabschnitt zumindest eine aus der Quellmatte herausgearbeitete Lasche aufweist, die in eine dementsprechend geformte Aussparung im anderen Endabschnitt hineinragt, wobei für die dem im Gehäuse geführten Abgasstrom ausgesetzte im wesentlichen parallel zur Stirnseite des Monolithen liegende Stirnkante der Quellmatte eine Schutzmaßnahme gegenüber dem Abgasstrom vorgesehen ist. Erfindungsgemäß erstreckt sich die Lasche im Stoßbereich über zumindest 70% der im wesentlichen in Längsrichtung des Monolithen gemessenen Breite des Quellmatten-Endabschnittes. Dabei kann die Lasche sowie die dementsprechende Aussparung sich konisch verjüngend ausgebildet sein.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgaskatalysator, insbesondere für eine Brenn kraftmaschine, mit zumindest einem in einem Gehäuse unter Zwischenlage einer Quellmatte gelagerten insbesondere keramischen Monolithen, wobei die Quellmatte einfach um den Monolithen gewickelt ist und im Stoßbereich der im wesentlichen in Längsrichtung des Monolithen verlaufenden Quell matten-Endabschnitte an einem Endabschnitt zumindest eine aus der Quellmatte herausgearbeitete Lasche aufweist, die in eine dementsprechend geformte Aussparung im anderen Endabschnitt hineinragt, und wobei für die dem im Gehäuse geführten Abgasstrom ausgesetzte im wesentlichen paral lel zur Stirnseite des Monolithen liegende Stirnkante der Quellmatte eine Schutzmaßnahme gegenüber dem Abgasstrom vorgesehen ist. Zum techni schen Umfeld wird auf die DE 43 05 198 C1 verwiesen.

In der genannten Schrift ist in den Fig. 4, 5 eine Quellmatte dargestellt, die für jeden Monolithen eine genannte Lasche aufweist, mit Hilfe derer, wenn in die entsprechende Aussparung eingelegt, die Quellmatte zumindest teilweise bezüglich des Monolithen fixiert ist, so daß die Monolith- Quellmatten-Einheit in das Gehäuse des Abgaskatalysators eingesetzt wer den kann.

Bei Betrieb des Abgaskatalysators gilt es, die Quellmatte vor einer direkten Beaufschlagung mit dem durch den Abgaskatalysator hindurchgeführten (Brennkraftmaschinen-)Abgas zu schützen, da dieses andernfalls in das Quellmattenmaterial eindringen und die dem Fachmann bekannte Funktion der Quellmatte, nämlich das Quellvermögen unter Temperatureinfluß zur sicheren Lagerung des Monolithen auch bei einer Wärmedehnung des Ka talysatorgehäuses zu gewährleisten, beeinträchtigen würde.

Eine bekannte, mögliche Schutzmaßnahme besteht darin, die dem Abgas strom ausgesetzte Stirnkante der Quellmatte zu härten, bevorzugt mittels eines flüssigen Härters, wie z. B. Wasserglas, in den bzw. das die Quellmatte teilweise eingetaucht wird, um hierdurch die Ausbildung eines sog. Kanten schutzes zu erzielen. Ein derartiger Härter reduziert jedoch unerwünschter maßen wiederum die Quellfähigkeit bzw. das Quellvermögen der Quellmatte.

In Verbindung mit einer derartigen Härtung besteht nun das Problem, daß der eingangs sowie im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannte Stoßbereich der Quellmatten-Endabschnitte abseits des Bereiches der Lasche selbst nicht gasdicht ist, d. h. in diesem Stoßbereich kann ein derart breiter Spalt zwischen den Quellmatten-Endabschnitten vorliegen, daß das durch den Katalysator geführte Abgas in diesen Spalt eindringt und somit nicht nur über die Stirnkante, sondern auch über die Quellmatten-Endabschnitte (abseits der Lasche) die Quellmatte schädigen könnte. Aus diesem Grunde wird im bekannten Stand der Technik auch dieser besagte Bereich gehärtet, d. h. die Quellmatte wird ausgehend von der Stirnkante bis zur der Stirnkante nächst liegenden Randkante der Lasche bspw. in den flüssigen Härter eingetaucht. Hierdurch kann jedoch ein relativ großflächiger Abschnitt der Quellmatte in seiner Quellfähigkeit beeinträchtigt werden.

Eine Abhilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß sich die Lasche im Stoßbereich über zumindest 70% der im wesentlichen in Längsrichtung des Monolithen gemessenen Breite des Quellmatten-Endabschnittes er streckt. Eine vorteilhafte Weiterbildung ist Inhalt des Unteranspruches, wobei die erfindungsgemäße Wirkung generell darin beruht, die Breite der Quell matten-Endabschnitte abseits der Lasche (bzw. ggf. abseits der mehreren Laschen) so gering als möglich zu halten, so daß nur ein demgemäß kleiner Bereich der Quellmatte mit der besagten Schutzmaßnahme versehen wer den muß, d. h. bspw. dem besagten Härtungsprozess unterworfen werden muß.

Näher erläutert wird die Erfindung anhand zweier, in den Fig. 1, 2 ledig lich prinzipiell dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele, während Fig. 3 der Erläuterung des bekannten Standes der Technik dient.

Sämtliche Figurendarstellungen zeigen dabei die Teil-Aufsicht auf die Quell matte 1 für den Monolithen eines Abgaskatalysators, von welchem lediglich dessen Längsachse dargestellt und mit der Bezugsziffer 2 bezeichnet ist.

Die Quellmatte 1 ist in dem Fachmann bekannter Weise um den nicht darge stellten Monolithen eines Abgaskatalysators gewickelt, derart, daß die Quellmatten-Endabschnitte 3a, 3b, die im wesentlichen parallel zur Längs achse 2 des Monolithen verlaufen, in einem sog. Stoßbereich 4 nebeneinan der zum Liegen kommen. In der Regel ergibt sich dabei zwischen den bei den Endabschnitten 3a, 3b ein mehr oder weniger großer Spalt s.

Um die Position der Quellmatte 1 bezüglich des Monolithen zumindest eini germaßen zu sichern, ragt vom (ersten) Endabschnitt 3a zumindest eine aus der Quellmatte 1 herausgearbeitete Lasche 5 ab, die in eine dementspre chend geformte Aussparung 6 im anderen (zweiten) Endabschnitt 3b zumin dest teilweise hineinragt.

Der (nicht gezeigte) Monolith wird in Richtung seiner Längsachse 2, d. h. in Längsrichtung 2 vom den Abgaskatalysator durchströmenden Abgas ange strömt, und zwar gemäß Pfeilrichtung 7. Demzufolge ist nicht nur die dem Abgasstrom 7 zugewandte Stirnseite 8a der Quellmatte 1, sondern auch de ren rückseitige (dem Abgasstrom 7 abgewandte) Stirnseite 8b dem Abgas ausgesetzt.

Um eine Schädigung der Quellmatte 1 durch dieses Abgas zu verhindern, sind für diese Stirnseiten 8a, 8b Schutzmaßnahmen vorgesehen, und zwar insbesondere die eingangs geschilderte Härtung, bspw. mittels eines flüssi gen Härters, wie z. B. Wasserglas. Da das im Abgaskatalysator geführte Ab gas auch in den Spalt s im Stoßbereich 4 abseits der Lasche 5 eindringen kann, müssen darüber hinaus auch die Endabschnitte 3a, 3b abseits der Lasche 5 sowie die zu den Stirnseiten 8a, 8b parallelen Randkanten der La sche 5 mit Schutzmaßnahmen versehen, d. h. bspw. wie geschildert gehärtet werden.

Aus diesem Grunde wird im bekannten Stand der Technik (vgl. Fig. 3) die Quellmatte 1 vor dem Auflegen auf den Monolithen mit ihren stirnseitigen Bereichen 9a, 9b in den flüssigen Härter eingetaucht. Wie ersichtlich erstrec ken sich diese stirnseitigen Bereiche 9a, 9b dabei bis zu den Randkanten der Lasche 5 hin bzw. schließen deren Randkanten mit ein.

Die somit gehärteten und hierdurch unerwünschterweise in ihrer Quellfähig keit reduzierten Bereiche 9a, 9b nehmen jedoch beim Stand der Technik nach Fig. 3 einen relativen großen Bereich der Gesamt-Oberfläche der Quellmatte 1 ein.

Um diese unerwünschte Auswirkung so gering als möglich zu halten, er streckt sich bei einer erfindungsgemäßen Quellmatte 1 nach den Fig. 1, 2 die Lasche 5 im Stoßbereich 4 über zumindest 70% der im wesentlichen in Längsrichtung 2 des Monolithen gemessenen Breite B des Quellmatten- Endabschnittes 3a. Selbstverständlich gilt gleiches für die der Lasche 5 ent sprechend geformte Aussparung 6, d. h. auch diese erstreckt sich im Stoßbe reich 4 über zumindest 70% der Breite des Quellmatten-Endabschnittes 3b.

Die aufgrund dieser Maßnahme mit einer Schutzmaßnahme zu versehen den, d. h. insbesondere durch Eintauchen in einen Flüssig-Härter zu behan delnden Bereiche 9a, 9b nach den Fig. 1, 2 sind nun - bei sonst gleichen Abmessungen - flächenmäßig deutlich kleiner als beim bekannten Stand der Technik nach Fig. 3, so daß das gewünschte Ergebnis, nämlich eine Redu zierung des gehärteten Oberflächenabschnittes zu erzielen, erreicht ist.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 weist die Lasche 5 - analog dem be kannten Stand der Technik - einen Rechteckquerschnitt auf. Daher kann sich die Lasche 5 im Stoßbereich 4 nicht - was eigentlich das Optimum darstellen würde - über 100% der Breite B erstrecken, da dann nämlich keine Halte funktion mehr gegeben wäre, d. h. es könnte dann keine Aussprung 6 für die Lasche 5 vorgesehen sein. Wie ersichtlich, ist jedoch auch mit einer La schen-Breite b in der Größenordnung von 70% von B eine deutliche Verbes serung gegenüber dem bekannten Stand der Technik erzielbar, wobei der Zahlenwert von 70% selbstverständlich nur einen Anhaltswert darstellt. D.h. das im wesentlichen gleiche Ergebnis ist auch mit einer Laschenbreite b von 60% von B erzielbar. Stets werden damit immer noch bessere Resultate er zielt als im bekannten Stand der Technik, wonach - wie die eingangs ge nannte DE 43 05 198 C1 zeigt - die Laschenbreite b maximal 35% des Ma ßes B beträgt.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist es hingegen möglich, die Laschen breite b im Stoßbereich 4 zu nahezu 100% des Maßes B zu gestalten, nach dem wie ersichtlich die Lasche 5 sowie die dementsprechende Aussparung 6 sich mit zunehmender Entfernung vom jeweiligen Endabschnitt 3a bzw. 3b konisch verjüngend ausgebildet sind. Die eigentliche Haltefunktion der sog. Laschen-Aussparungs-Verbindung wird auf diese Weise weiter abseits des Stoßbereiches 4 vorgenommen als beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Zwar ist bei diesem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weiterhin ein Spalt s vorhanden, der sich (analog dem Stand der Technik nach Fig. 3) in Längsrichtung 2 (des Monolithen) betrachtet ziemlich weit in die Quellmatte 1 hineinerstreckt, jedoch verläuft dieser Spalt s nach Fig. 2 unter deutlicher Neigung zur Längsachse 2 und ist aufgrund dieser Neigung auch deutlich schmaler als der Spalt s nach Fig. i. Daher ist es auch bei diesem Ausfüh rungsbeispiel nach Fig. 2 ausreichend, gegenüber Fig. 1 erheblich kleinere Bereiche 9a, 9b mit Schutzmaßnahmen gegen das anströmende Abgas zu versehen, d. h. insbesondere zu härten und hierzu bspw. in einen Flüssig- Härter einzutauchen.

Bezugszeichenliste

1

Quellmatte

2

Längsachse/Längsrichtung des Monolithen

3

a (erster) Endabschnitt von

1

(parallel zu

2

)

3

b (zweiter) Endabschnitt von

1

(parallel zu

2

)

4

Stoßbereich (von

3

a,

3

b)

5

Lasche (an

3

a)

6

Aussparung (in

3

b)

7

Pfeilrichtung: Abgasstrom

8

a Stirnseite von

1

(

7

zugewandt)

8

b Stirnseite von

1

(

7

abgewandt)

9

a stirnseitiger, gehärteter Bereich von

1

9

b stirnseitiger, gehärteter Bereich von

1

s Spalt zwischen

3

a,

3

b
b Laschen-Breite
B Breite von

3

a,

3

b

Claims

1. Abgaskatalysator, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit zu mindest einem in einem Gehäuse unter Zwischenlage einer Quell matte (1) gelagerten insbesondere keramischen Monolithen, wobei die Quellmatte (1) einfach um den Monolithen gewickelt ist und im Stoß bereich (4) der im wesentlichen in Längsrichtung (2) des Monolithen verlaufenden Quellmatten-Endabschnitte (3a, 3b) an einem Endab schnitt (3a) zumindest eine aus der Quellmatte (1) herausgearbeitete Lasche (5) aufweist, die in eine dementsprechend geformte Ausspa rung (6) im anderen Endabschnitt (3b) hineinragt, und wobei für die dem im Gehäuse geführten Abgasstrom (7) ausge setzte im wesentlichen parallel zur Stirnseite des Monolithen liegende Stirnkante (9a, 9b) der Quellmatte (1) eine Schutzmaßnahme gegen über dem Abgasstrom vorgesehen ist dadurch gekennzeichnet, daß sich die Lasche (5) im Stoßbereich (4) über zumindest 70% der im wesentlichen in Längsrichtung (2) des Monolithen gemessenen Breite (B) des Quellmatten-Endabschnittes (3a) erstreckt.

2. Abgaskatalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lasche (5) sowie die dementspre chende Aussparung (6) sich konisch verjüngend ausgebildet ist.