DE4431484C2 - Schalldämpfer mit integrierter Abgasreinigungsstufe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer mit integrierter Abgasreinigungsstufe mit einem Gehäuse, das durch Trenn­ böden in einzelne Kammern unterteilt ist, und mindestens je eine Abgaseinleitung und Abgasableitung, wobei die Abgas­ reinigungsstufe im Eintrittsbereich des Schalldämpfers an­ geordnet ist und einen katalytisch wirksam beschichteten Monolithen aufweist.

Es sind Abgasanlagen bekannt, die aus einem üblichen Schalldämpfer mit vorgeschalteter Abgasreinigungsanordnung bestehen. Bei diesen Anlagen ist der katalytisch beschich­ tete Monolith der Abgasreinigungsanordnung in einem metal­ lischen Gehäuse gelagert, in der Regel unter Zwischenschal­ tung einer elastischen Schicht aus Drahtgestrick oder einer Quellmatte od. dgl. Verbunden mit einer Rohrleitung folgt der Abgasschalldämpfer, der ausschließlich nach den akusti­ schen Forderungen und dem auftretenden Abgasgegendruck aus­ gelegt ist.

Diese Anlagen haben den Vorteil, daß der Abgasreinigungs­ teil und der Schalldämpfer jeweils optimiert ausgelegt und bei unterschiedlicher Lebensdauer getrennt ausgewechselt werden können. Nachteilig ist jedoch ein hoher Raumbedarf unter dem Fahrzeug und hohe Fertigungskosten. Es wurde da­ her bereits die Abgasreinigungsstufe mit dem Schalldämpfer kombiniert, um so in nur einem Bauteil die beiden Funktio­ nen Schalldämpfung und Abgasreinigung zu erreichen. Diese Kombination wurde so gebildet, daß der Schalldämpfer zur Bildung einer Eintrittskammer vergrößert wurde, meist in seiner Längserstreckung. Dabei wurde in der so gebildeten Eintrittskammer ein kompletter "Katalysator" angeordnet, d. h. die Abgasreinigungsanordnung und der Schalldämpfer wurden in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet.

Diese Kombination hat insbesondere den Nachteil, daß der Katalysator mit dem Abgaseintrittsstutzen und dem Abgasaus­ trittsstutzen in dem Eingangsboden bzw. einem Zwischenboden des Abgasschalldämpfers paßgenau eingelegt und dann einge­ schweißt werden muß. Dieser Arbeitsvorgang ist relativ auf­ wendig und teuer.

Mit der vorliegenden Erfindung soll die Aufgabe gelöst wer­ den, eine Abgasreinigungsstufe so in einen Schalldämpfer zu integrieren, daß eine besonders kostengünstige Fertigung mit Materialersparnis und einer Herabsetzung der Anzahl der Fertigungsschritte erzielt werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem gattungs­ gemäßen Schalldämpfer die aus Einlauftrichter, Mantel und Auslauftrichter gebildete Monolithhalterung zum Anschluß direkt an den Schalldämpfermantel ausgebildet ist, wobei Einlauftrichter und Auslauftrichter oder der Mantel den eintrittsseitigen Boden und einen Zwischenboden des Schalldämpfers bilden. Dieser Anschluß kann in verschiedener Weise erfolgen, wobei die Auswahl, z. B. unter dem Gesichtspunkt optimaler Schalldämpfung er­ folgt. So kann es z. B. zweckmäßig sein, die durch die Inte­ gration der Abgasreinigungsstufe gebildete Eintrittskammer mit einem umgebenden Volumen als Saugresonator auszubilden. In Fällen, in den hierauf verzichtet werden kann, kann der Schalldämpfermantel mit geringem Abstand an dem Mantel der Monolithhalterung angeordnet sein.

Für den ersten aufgezeigten Fall, für besonders leistungs­ starke Motore, hat sich eine Anordnung als besonders vor­ teilhaft erwiesen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Einlauftrichter in dem Bereich, in dem er den Monolithen umgreift, zu einer den Eintrittsboden des Schalldämpfers bildenden, radial nach außen weisenden Flansch verformt ist und der Auslauftrichter in dem Abschnitt, in dem er den Monolithen umgreift, zu einer einen Zwischenboden des Schalldämpfers bildenden, radial nach außen weisenden Flansch verformt ist.

Wesentlich bei dieser Ausführung ist, daß der Boden der Eintrittskammer des Schalldämpfers an dem Einlauftrichter der Monolithhalterung (nachfolgend als Katalysatorhalterung bezeichnet, die eine ggf. den Monolith umfassende elasti­ sche Lagerung aus Drahtgestrickmatte oder -ring oder aus Quellmatten oder -ringen zwischen Monolith und Mantel um­ faßt) angeformt ist, so daß eine Einpassung in den Boden fortfällt und ebenso eine Verschweißung.

Zum Anschluß des Volumens um den Katalysator als Saugreso­ nator oder auch als Abzugskammer, falls das Abgas so im Schalldämpfer umgelenkt wird, daß es z. B. seitlich aus der Eintrittskammer wieder abgezogen wird, ist es vorteilhaft, den den Zwischenboden bildenden Flansch mit Abgasdurch­ trittsöffnungen zu versehen und so die Eintrittskammer akustisch anzuschließen. Um auch die mittlere Schalldämp­ ferkammer als Expansionskammer anzuschließen, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß auch der Auslauftrichter der Abgasreinigungsstufe mit Abgasdurchtrittsöffnungen versehen ist.

Falls auf das Volumen um den Katalysator verzichtet oder es gering gehalten werden soll, wird der Schalldämpfermantel zweckmäßigerweise an dem Katalysatormantel angeordnet, wo­ bei an dem Katalysatormantel kurze, als Flansch wirkende Verformungen vorgesehen sind. Solche Verformungen können z. B. radial nach außen gerichtete Noppen oder eingeprägte sich über den Umfang des Mantels erstreckende, radial nach außen weisende Nuten sein. Besonders vorteilhaft ist die Verformung des Katalysatormantels in den Anschlußbereichen der beiden Abgastrichter zu einem radial nach außen weisen­ den Flansch, wie in den Unteransprüchen aufgezeigt.

Aus EP 0 556 846 A1 ist zwar ein Abgasschalldämpfer mit ei­ ner integrierten Abgasreinigungsstufe bekannt. Beim bekann­ ten Abgasschalldämpfer sind jedoch der Schalldämpferboden und der Katalysatortrichter am Ein- und am Austritt jeweils zwei Bauteile, während bei der Erfindung der Schalldämpfer­ boden und der Katalysatortrichter (oder der Katalysator­ mantel) ein einziges Bauteil sind, wodurch sich deutliche Kostenvorteile, insbesondere im Hinblick auf eine verein­ fachte Fertigung der Einzelteile und auf eine vereinfachte Montage ergeben.

In der beigefügten Figur ist ein Ausführungsbeispiel ver­ einfacht und schematisch dargestellt.

Der im Beispiel dargestellte Schalldämpfer 1 weist eine Eintrittskammer 2, eine mittlere Kammer 3 und eine Aus­ trittskammer 4 auf. Diese Kammern sind durch in dem Schall­ dämpfermantel 5 angeordnete Böden 6, 7 sowie dem Eintritts­ boden 8 und dem Austrittsboden 9 gebildet. Die Länge der Eintrittskammer 2 ist bestimmt durch die Länge der Mono­ lithe 10 und soll dieses Maß nicht übersteigen. Die mitt­ lere Kammer 3 nimmt den Auslauftrichter 11 sowie das das Abgas in die Endkammer 4 führende Abgasrohr 12 auf. Dieses Abgasrohr 12 ist zum Anschluß an die Kammer 3 mindestens teilweise mit Abgasdurchtrittsöffnungen 13 versehen. Das aus dem Abgasrohr 12 in die Endkammer 4 eintretende Abgas tritt über ein weiteres, die Endkammer 4 durchdringendes Abgasrohr 14, das mindestens teilweise im Bereich der End­ kammer 4 mit Abgasdurchtrittsöffnungen 15 versehen ist, über den Abgaskrümmer 16 ins Freie. In dem dargestellten Beispiel wird auch Abgas aus der mittleren Kammer 3 über das Abgasrohr 14 abgesaugt. Die Zuführung des Abgases aus dem Monolithen 10 erfolgt über Abgasaustrittsöffnungen 17 in dem Auslauftrichter 11.

Der die Länge der Eintrittskammer 2 bestimmende Monolith 10 ist im Ausführungsbeispiel von einer Quellmatte 18 umhüllt. Diese hat bekannterweise die Aufgabe, den empfindlichen, aus einem keramischen Wabenkörper gebildeten Monolith 10 zu schützen gegen Stoßbelastungen und Belastungen als Folge der unterschiedlichen Wärmedehnung von Keramik und Metall.

Das Gehäuse, in dem der Monolith 10 gelagert und gehalten ist, besteht im wesentlichen aus einem metallischen Mantel 19, der den Monolithen 10 samt Quellmatte 18 umgibt und einen Einlauftrichter 20 und den bereits beschriebenen Aus­ lauftrichter 11. Der Anschluß des Einlauftrichters 20 und des Auslauftrichters 11 an dem Mantel 19 ist bekannt und Gegenstand diverser Patente. Der Einlauftrichter 20 ist da­ bei im Ausführungsbeispiel derart ausgebildet, daß eine flächendeckende Schräganströmung des Monolithen 10 reali­ sierbar ist. Die Trichter 11/20 sind mit dem Mantel 19, z. B. durch Schweißung, fest verbunden. Im Ausführungsbei­ spiel ist an dem Einlauftrichter 20 ein den Eintrittsboden 8 bildender Flansch angeformt (Ziehteil). Mit diesem Flansch wird der Schalldämpfermantel 5 fest verbunden, z. B. durch Schweißung. Ebenso weist der Auslauftrichter 11 einen den Zwischenboden 6 bildenden Flansch auf, der ebenfalls, z. B. mittels Durchschweißung, mit dem Schalldämpfermantel 5 fest verbunden ist. Durch diese Anordnung wird eine echte Interpretation der Abgasreinigungsstufe in dem Schalldämp­ fer 1 erreicht, und es entfällt eine Durchführung von ab­ gasleitenden Elementen durch den Eingangsboden 8 und den ersten Zwischenboden 6. Durch die Größe der Flansche ist auch das angeschlossene, den Katalysator umgebende Volumen in der Eintrittskammer 2 bestimmt. Falls dieses Volumen nur gering ist, d. h. falls der den Katalysator umgebende Raum nur eine geringe radiale Erstreckung aufweist, genügt es, den Mantel 19 des Katalysators mit radial nach außen wei­ senden Ringnuten zu versehen - katalysatoraustrittsseitig genügen radial nach außen weisende Noppen - und auf diesen Ringnuten den Mantel 5 zu befestigen.

Claims (7)

1. Schalldämpfer mit integrierter Abgasreinigungsstufe mit einem Gehäuse, das durch Trennboden in einzelne Kammern unterteilt ist, und mindestens je einer Abgaseinleitung und Abgasableitung, wobei die Abgasreinigungsstufe im Eintrittsbereich des Schalldämpfers angeordnet ist und einen katalytisch wirksam beschichteten Monolithen auf­ weist, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Einlauftrichter (20), Mantel (19) und Aus­ lauftrichter (11) gebildete Monolithhalterung zum An­ schluß direkt an den Schalldämpfermantel (5) ausgebildet ist, wobei Einlauftrichter (20) und Auslauftrichter (11) oder der Mantel (19) den eintrittsseitigen Boden und einen Zwischenboden des Schalldämpfers bilden.

2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlauftrichter (20) in dem Bereich, in dem er den Monolithen (10) umgreift, zu einer den Eintritts­ boden (8) des Schalldämpfers bildenden, radial nach außen weisenden Flansch verformt ist und der Auslauf­ trichter (11) in dem Abschnitt, in dem er den Monolithen (10) umgreift, zu einer einen Zwischenboden (6) des Schalldämpfers bildenden, radial nach außen weisenden Flansch verformt ist.

3. Schalldämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Zwischenboden (6) bildende Flansch mit Abgasdurchtrittsöffnungen (21) versehen ist.

4. Schalldämpfer nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Auslauftrichter (11) mit Abgasdurchtrittsöffnungen (17) versehen ist.

5. Schalldämpfer nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Monolith (10) unter Zwischenlage einer elastischen Einlage in einem metallischen Mantel ge­ lagert ist, wobei dieser Mantel eintritts- und aus­ trittsseitig radial nach außen weisende Flansche zur Bildung des Schalldämpfereintrittbodens (8) bzw. eines Zwischenbodens (6) aufweist.

6. Schalldämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (8, 6) an den Monolith-Gehäuseman­ tel angeformt sind.

7. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (8, 6) dem ge­ wünschten Schalldämpferquerschnitt entsprechen.