DE4427459A1 - Abgasanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Abgasanlagen für Verbrennungskraftmaschinen weisen im allgemeinen einen Katalysator und einen diesem in Strömungsrichtung des Abgases nachgeordneten Schalldämpfer auf. Sowohl das von zwei Halbschalen gebildete Gehäuse des Katalysators als auch das ebenfalls von zwei Halbschalen gebildete Gehäuse des Schalldämpfers wird üblicherweise durch Verformen entsprechender Blechzuschnitte hergestellt. In die so gebildeten Halbschalen werden sodann die jeweiligen Innenteile eingebracht und darin fixiert. Anschließend müssen die einander zugeordneten Halbschalen in ihren jeweiligen Randbereichen zu je einem Gehäuse miteinander verbunden werden.

Da insbesondere bei der Verwendung von Katalysatoren bei Otto-Motoren keine Leckage zulässig ist, werden die Randbereiche der Halbschalen des Gehäuses von Katalysatoren üblicherweise miteinander verschweißt. Dieser Schweißvorgang ist, da die Randbereiche nahezu entlang ihrer gesamten Länge gasdicht miteinander verschweißt werden müssen, relativ zeitaufwendig und dementsprechend teuer.

Beim Anbau einer sowohl einen Katalysator als auch einen Schalldämpfer umfassenden Abgasanlage an eine Verbrennungskraftmaschine ist es erforderlich, den Ausgang des Gehäuses des Katalysators mit dem Eingang des Gehäuses des Schalldämpfers durch ein Verbindungsstück, beispielsweise ein Rohr, zu verbinden. Da hierzu sowohl das Gehäuse des Katalysators als auch dasjenige des Schalldämpfers entsprechende Anschlußstutzen aufweisen muß, erhöhen sich einerseits die Herstellkosten der beiden Gehäuse, andererseits erfordert das Verbindungsstück und die Herstellung seiner Verbindungen mit den Gehäuseanschlüssen ebenfalls einen entsprechenden Aufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellkosten einer sowohl einen Katalysator als auch einen Schalldämpfer umfassenden Abgasanlage zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Abgasanlage durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme sind für die zu einer Baueinheit zusammengefaßten Gehäuse von Katalysator und Schalldämpfer einerseits nur noch zwei entsprechende Halbschalen und demzufolge nur noch zwei zu verformende Blechzuschnitte erforderlich, andererseits können gegenüber der seitherigen Bauweise zusätzlich zum seither notwendigen Verbindungsstück auch noch die dafür erforderlich gewesenen beiden Anschlußstücke an den Gehäusen für das Verbindungsstück entfallen, wodurch sowohl die Herstell- als auch die Anbaukosten der gesamten Abgasanlage an die Verbrennungskraftmaschine wesentlich reduziert werden.

Eine besonders kostengünstige und relativ sicher abdichtbare Falzverbindung zwischen den Randbereichen der beiden Halbschalen der Baueinheit ergibt sich dadurch, daß der Randbereich der einen Halbschale zur Bildung eines im wesentlichen senkrecht gerichteten Steges einfach abgewinkelt ist, während der Randbereich der anderen Halbschale einen durch Abwinkeln gebildeten, im wesentlichen U-förmigen Querschnitt mit zum Steg im wesentlichen parallel gerichteten Schenkeln aufweist, wobei der Steg zwischen die Schenkel ragt.

Eine besonders sichere Abdichtung der beiden die Baueinheit bildenden Halbschalen ergibt sich dadurch, daß entweder zwischen dem Steg und mindestens einem der Schenkel oder zwischen den dem Steg und den den Schenkeln vorgelagerten Randbereichen der Halbschalen eine Dichtung angeordnet ist, die auch als umlaufendes Dichtungsband ausgebildet sein kann.

Sofern die beiden Halbschalen von je einem Doppelblech gebildet sind, kann die entsprechende Dichtung in analoger Weise angeordnet sein, d. h. sie kann zwischen dem entsprechenden Stegpaar und dem entsprechenden Schenkelpaar angeordnet sein oder sie kann zwischen dem dem Stegpaar und dem dem Schenkelpaar vorgeordneten Randbereich der Halbschalen angeordnet werden.

Zur Erhöhung der Formsteifigkeit, zumindest der Formsteifigkeit des den Monolithen aufnehmenden Bereiches der Baueinheit kann dieser Bereich mit einer Mehrzahl von Sicken versehen sein. Da durch die Ausbildung der Sicken an den Innenseiten der Halteschalen entsprechende Vorsprünge entstehen, können diese gleichzeitig zur axialen Abstützung des Monolithen genutzt werden.

Um bei einer so gebildeten Baueinheit eine Minimierung des Sekundärluftschalles zu erreichen, kann sich das Abgasrohr des Schalldämpfers im Bereich des Überganges von diesem zum Katalysator entgegen der Strömungsrichtung des Abgases trichterförmig erweitern, wobei der so gebildete Trichter einen zylindrischen Fortsatz aufweisen kann, der mittels einer Drahtgestricklagerung in der Baueinheit gelagert werden kann.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht (teilweise geschnitten) der erfindungsgemäßen Katalysator- und Schalldämpfer­ ausbildung einer Abgasanlage;

Fig. 2 einen Querschnitt der Fig. 1 im Bereich des Schalldämpfers;

Fig. 3 und 3a eine erste Anordnung einer zwischen den Rand­ bereichen der Halbschalen vorzusehenden Dichtung;

Fig. 4 und 4a eine Anordnung der Dichtung bei aus Doppel­ blechen gefertigten Halbschalen;

Fig. 5 einen Teilschnitt des Übergangsbereiches zwischen Katalysator und Schalldämpfer;

Fig. 6 eine vergrößerte Teildarstellung des Randbe­ reiches der Halbschalen im Katalysatorbereich; und

Fig. 7 eine Teilansicht einer weiteren Ausgestaltung der Baueinheit.

In Fig. 1 sind ein Katalysator 1 und ein Schalldämpfer 2 einer Abgasanlage für Verbrennungskraftmaschinen dargestellt.

Der Katalysator 1 weist einen Verbindungsstutzen 3 auf, der gegebenenfalls über ein nicht dargestelltes Abkoppelelement mit der Verbrennungskraftmaschine verbindbar ist. Innerhalb eines von zwei Halbschalen 4a, 5a gebildeten ersten Gehäuses 6 ist in später noch näher zu beschreibender Weise ein Monolith 7 angeordnet.

Der Schalldämpfer 2 weist ebenfalls ein von zwei Halbschalen 4a, 4b (siehe auch Fig. 2) gebildetes Gehäuse 8 auf, in dem die Innenteile des Schalldämpfers in ebenfalls später noch näher zu erläuternder Weise angeordnet sind.

Die beiden Gehäuse 6, 8 sind zu einer Baueinheit 9 zusammengefaßt, so daß sowohl die Halbschalen 4a, 4b als auch die Halbschalen 5a, 5b jeweils einstückig ausgebildet sind und künftig als Halbschalen 4, 5 bezeichnet werden.

Die Randbereiche 10, 11 der beiden Halbschalen 4, 5 sind, wie aus Fig. 6 ersichtlich, entlang ihrer Längsseiten nach außen abgewinkelt. An den im wesentlichen horizontal gerichteten Teil des Randbereiches 11 der Halbschale 5 schließt sich ein im wesentlich senkrecht nach abwärts gerichteter Steg an. Das freie Ende des Randbereiches 10 der anderen Halbschale 4 ist doppelt abgewinkelt und weist einen - aus Fig. 6 ersichtlichen - U-förmigen Querschnitt auf. Im zusammengefügten Zustand der beiden Halbschalen 4, 5 ragt der Steg 12 zwischen die beiden Schenkel 13, 14 des U-förmigen Querschnittes, so daß die Randbereiche 10, 11 der Halbschalen 4, 5 durch einen Falzvorgang relativ leicht gasdicht miteinander verbunden werden können.

Zur Erzielung einer absolut sicheren gasdichten Verbindung kann zwischen die einander gegenüberliegenden Randbereiche 10, 11 der Halbschalen 4, 5 eine Dichtung 15 beispielsweise ein umlaufendes Dichtungsband eingelegt werden. Die Anordnung kann entsprechend Fig. 3 so erfolgen, daß die Dichtung 15 zwischen den Steg 12 und dem äußeren Schenkel 13 des U-förmigen Querschnittes zu liegen kommt.

Selbstverständlich ist es auch möglich, die Dichtung 15 bzw. ein entsprechendes Dichtungsband entsprechend Fig. 4 anzuordnen, in der diese vom Bereich des Steges 12 bzw. des U-förmigen Querschnittes bis in die diesen vorgeordneten Randbereichen 10, 11 der Halbschalen 4, 5 ragt.

Zur Erzielung einer auch bei extrem hohen Abgasdrücken dennoch gasdichten Verbindung der beiden Halbschalen können selbstverständlich auch jeweils zwei Dichtungen 15 vorgesehen werden, wovon die eine entsprechend Fig. 3 und die andere entsprechend Fig. 4 angeordnet werden kann.

Sofern die beiden Halbschalen 4, 5 der Baueinheit 9 aus sogenannten Doppelblechen hergestellt werden, können die Dichtungen entsprechend den Fig. 3a und 4a und somit analog zu den Fig. 3 und 4 angeordnet werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform können - siehe Fig. 7 - die beiden Halbschalen 4, 5 entweder entlang ihrer gesamten Länge oder auch nur entlang ihrer dem Bereich des Katalysators 1 entsprechenden Bereich mit quer zu ihrer Längsachse verlaufenden Sicken 16 versehen und dadurch entsprechend versteift werden.

Da durch die Bildung der Sicken 16 an der Innenwand der beiden Halbschalen 4, 5 entsprechende Vorsprünge entstehen, kann der Monolith durch diese Vorsprünge fixiert werden.

Zum Teil ist die Konvertierung des Katalysators von dessen Volumen, bei gleichem Querschnitt von dessen Länge abhängig. Durch entsprechende Sickenausführungen im Werkzeug läßt sich diese Länge variieren, wodurch der Monolith sicher axial gehalten wird.

Zur Herstellung der Halbschalen 4, 5, d. h. zum Verformen der entsprechenden Blechzuschnitte ist es entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung vorteilhaft, ein sogenanntes Bausatz-Prägewerkzeug zu verwenden, das zwei stets zu verwendende Endteile und ein auswechselbares an die jeweils gewünschte Anzahl der Sicken anpaßbares Mittelteil aufweist.

Innerhalb der Baueinheit 9 strömt das Abgas vom Bereich des Katalysators 1 in den Bereich des Schalldämpfers 2.

Dieser weist - wie aus den Fig. 1 und 5 ersichtlich - ein Abgasrohr 17 auf, dessen dem Katalysator 1 entfernt liegendes Ende ins Freie mündet.

Bei der in Fig. 5 dargestellten weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erweitert sich das dem Katalysator 1 benachbarte Ende des Abgasrohres 17 trichterförmig, wobei der so gebildete Trichter 18 einen zylindrischen Fortsatz 19 aufweist. Der zylindrische Fortsatz 19 dient zur Aufnahme eines Drahtgestricklagers 20, das sich einerseits an der Außenwandung des Fortsatzes 19 und andererseits an der Innenwandung der die Baueinheit 9 bildenden Halbschalen 4, 5 abstützt. Hierdurch kann eine Minimierung des Sekundärluftschalles erreicht werden.

Eine weitere Minimierung des Sekundärluftschalles kann dadurch erzielt werden, wenn innerhalb des Bereiches des Schalldämpfers 1 innerhalb der beiden Halbschalen 4, 5 eine Innenschale 21 angeordnet ist und sowohl die Innenschale selbst als auch der zwischen dieser und den Halbschalen 4, 5 gelegene Zwischenraum mit einem Dämmittel 22, bevorzugt mit Basaltwolle und Keramikfasermatten, ausgefüllt ist, wobei an der Innenseite der Innenschale 21 Träger 22 für das Abgasrohr 17 angeordnet sein können, und dieses von einer weiteren Dämmschicht 24 umgeben ist.

Claims (7)

1. Abgasanlage für Verbrennungskraftmaschinen mit einem Katalysator, der einen in einem Gehäuse angeordneten Abgasreiniger, beispielsweise einen Monolithen aufweist, sowie mit einem dem Katalysator strömungsmäßig nachgeordneten Schalldämpfer mit einem innerhalb des Gehäuses angeordneten Abgasrohr, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (6) des Katalysators (1) und das Gehäuse (8) des Schalldämpfers (2) eine Baueinheit (9) bilden, die zwei Halbschalen (4, 5) aufweist, deren Randbereiche (10, 11) durch Falzen gasdicht miteinander verbunden sind.

2. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Randbereich (11) der einen Halbschale (5) zur Bildung eines im wesentlichen senkrecht gerichteten Steges (12) einfach abgewinkelt ist, während der Randbereich (10) der anderen Halbschale (5) einen durch Abwinkeln gebildeten, im wesentlichen U-förmigen Querschnitt mit zum Steg (12) im wesentlichen parallel gerichteten Schenkeln (13, 14) aufweist, und der Steg (12) zwischen die Schenkel (13, 14) ragt.

3. Abgasanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Steg (12) und mindestens einem der Schenkel (13, 14) eine Dichtung (15) angeordnet ist.

4. Abgasanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den dem Steg (12) und den den Schenkeln (13, 14) vorgeordneten Bereichen der Randbereiche (10, 11) der Halbschale (4, 5) eine Dichtung (15) angeordnet ist.

5. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen des den Monolithen (7) aufnehmenden Bereiches der Baueinheit (9) mit einer Mehrzahl von zu ihrer Längsachse im wesentlichen quer gerichteten Sicken (16) versehen ist.

6. Abgasanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Sicken (16) zur Veränderung der Länge des den Monolithen aufnehmenden Bereiches der Baueinheit (9) veränderbar ist.

7. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgasrohr (17) des Schalldämpfers (2) sich im Bereich des Überganges zum Katalysator (1) entgegen der Strömungsrichtung des Abgases trichterförmig erweitert und der Trichter (18) einen zylindrischen Fortsatz (19) aufweist, der mittels einer Drahtgestricklagerung (20) in der Baueinheit (9) gelagert ist.