WO1998034726A2

WO1998034726A2 - Wabenkörper mit im inneren eingerahmtem querschnittsbereich, insbesondere für kleinmotoren

Info

Publication number: WO1998034726A2
Application number: PCT/EP1998/000570
Authority: WO
Inventors: Alfred Reck; Wolfgang Maus; Uwe Siepmann
Original assignee: Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh
Priority date: 1997-02-07
Filing date: 1998-02-03
Publication date: 1998-08-13
Also published as: EP0959988A2; DE19704689A1; EP0959988B1; KR100510605B1; AU6394198A; MY118792A; WO1998034726A3; DE59808277D1; JP4137185B2; KR20000070873A; JP2001511228A; US6485694B1; CN1157530C; CN1260860A

Abstract

Die Erfindung schafft einen Katalysator (1) in einer Behausung (3) für ein Abgassystem eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Kleinmotors, wobei der Katalysator (1) zumindest ein strukturiertes, mit einem katalystisch aktiven Material versehenes Blech (2) hat, welches verwunden ist, mit Abgas durchströmbare Kanäle (5) ausbildet und zumindest teilweise an der Behausung (3) anliegt. Die Strukturierung des Bleches (2) ist so, daß über einen Querschnitt der Behausung (3) betrachtet eine durch geschlossene Kanäle (5) eingerahmte Querschnittsfläche mindestens die Hälfte des Gesamtquerschnittes der Behausung (3) ausmacht, wobei der Katalysator (1) höchstens zwei Lagen (11) hat. Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysatorträgerkörpers, der in einem Abgassystem eines Verbrennungsmotors, insbesondere in einem Schalldämpfer eines Kleinmotors angeordnet wird, geschaffen, wobei ein strukturiertes Blech um einen zumindest teilweise gewölbten, länglichen Körper schräg aufgewickelt, nachfolgend zumindest ein Teil des länglichen Körpers mit dem aufgewickelten Blech in mehrere Abschnitte zertrennt und jeweils ein Abschnitt ein Katalysatorträgerkörper wird.

Description

Wabenkörper mit im Inneren eingerahmten Querschnittsbereich, insbesondere für Kleinmotoren

Die vorliegende Erfindung schafft einen Katalysator in einer Behausung - für ein Abgassystem eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Kleinmotors, wobei der Katalysators zumindest ein strukturiertes, mit einem kataly tisch aktiven Material versehenes Blech hat, welches verwunden ist, mit Abgas durchströmbare Kanäle ausgebildet ist und zumindest teilweise an der Behau- sung anliegt. Weiterhin wird ein Schalldämpfer für ein Abgassystem eines Verbrennungsmotors geschaffen sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysatorträgerkörpers, der in einem Abgassystem eines Verbrennungsmotors, insbesondere in einem Schalldämpfer eines Kleinmotors angeordnet wird.

Bekannt ist es, Katalysatoren für Abgassysteme eines Verbrennungsmotors als Wabenkörper auszubilden. Diese sind aus Blechlagen, die miteinander verwunden oder gestapelt sind, gefertigt. Andere Wabenkörper wiederum bestehen aus gesintertem oder extrudiertem Material. Diese Katalysatoren sollen dafür Sorge tragen, daß die in dem Abgas noch verbliebenen, umsetzbaren Gase weiter umgesetzt werden. Aufgrund einer Vielzahl von immer strenger werdenden Abgasvorschriften insbesondere für Kraftfahrzeuge sind die Katalysatoren mittlerweile so ausgebildet, daß sie eine fast vollkommene Umwandlung auch über einen längeren Betriebszeitraum des Katalysators sicherstellen. Die Entwicklung der Katalysatorentechnik geht insbesondere dahin, die katalytisch wirkende Oberfläche so groß wie möglich zu halten. Daher werden insbesondere Wabenkörper verwendet, die über eine hohe Anzahl von Kanälen über ihren Querschnitt verfügen. Neben dieser Möglichkeit der Oberflächenvergrößerung wird aber ebenfalls die Länge sowie das Volumen des Katalysators und damit sein Querschnitt vergrößert. Dieses erfordert jedoch einen hohen Platzbedarf für den Katalysator im Abgassystem. Auch werden bei zunehmender Größe des Katalysators die Arbeitsverfahren zu seiner Herstellung aufwendiger. Weiterhin muß bei großen Katalysatoren besonders Sorge auf ihre Haltbarkeit gegenüber mechanischen und thermischen Betriebsänderungen getragen werden, die eine besondere Lagerung notwendig macht.

Im folgenden werden verschiedene Ausgestaltungen von Katalysatoren vorgestellt, auf deren Merkmale bezüglich der Anordnung und Form des Katalysators die vorliegende Erfindung sich rückbezieht. Aus der GB 2 231 283 ist ein Wabenkörper bekannt, der eine Lage hat. Diese Lage wird aus einem ebenen Blech und einem strukturierten Blech gebildet und anschließend spiralig in einen viellagigen Katalysator geformt. Dieser hat einen zylindrischen inneren freien Querschnitt, dessen Größe abhängig vom Außen- durchmesser des Wabenkörpers ist. Die Vielzahl der aufeinanderliegenden, sich stabilisierenden Lagen sollen eine ausreichende Steifigkeit des so ausgebildeten Wabenkörpers sicherstellen. Aus der DE 37 15 040 ist ein anderer Katalysator bekannt, der aus einem Band mit spanlosen Einstanzungen besteht. Diese Einstanzungen sollen die Oberfläche vergrößern. Die EP 0 473 081 offenbart die Anbringung eines Katalysators im Krümmer eines Abgassystemes eines Motorrades. Als Katalysator wird ein gelochtes Blech genutzt. Dieses kann gerade oder auch rund sein. Die DE 24 36 559 wiederum offenbart einen Katalysator, der direkt in einem Krümmer eines Verbrennungsmotor sitzt. Der Krümmer selbst ist als Katalysator ausgebildet. Neben einer katalytischen Beschichtung der Innenwand des Krümmers können zusätzlich kataly tische, insbesondere schraubenförmigen Formteile angeordnet werden. Die JP 61 61 940 zeigt einen Katalysator, der aus glatten und gewellten Metallfolien aufgebaut ist. Stromaufwärts von diesem Vollkatalysator ist ein weiterer Katalysator angeordnet, der beheizbar sein soll. Aus der US 4 195 063 wiederum ist ein Hauptkatalysator mit einem zusätzlichen stromaufwärtigen Katalysator bekannt. Der Katalysator besteht hauptsächlich aus zwei katalytisch beschichteten Netzen, die jeweils zwischen zwei Maschenträgern gehaltert sind. Der Katalysator ist im Krümmer, aber auch konisch anordbar. Die JP 61 096 120 zeigt zwei Röhren, die nahe zu einem Motorblock in gekrümmter Weise angebracht sind. Die innere - der beiden Röhren besitzt Löcher. Zwischen diesen beiden Röhren ist eine katalytisch wirkende Schicht angeordnet.

Ein besonders bevorzugtes Anwendungsgebiet eines erfindungsgemäßen Katalysators ist das Gebiet der Kleinmotoren. Unter Kleinmotoren sollen im folgenden Motoren mit einem Hubraum von weniger als 250 ccm gemeint sein. Solche Motoren treten insbesondere bei Rasenmähern, Motorsägen, transportablen Stromaggregaten, Zweirädern und ähnlichen Anwendungen auf.

Bei Motorsägen, Rasenmähern und sonstigen Gartengeräten befindet sich die das Gerät betreibende Person oft über einen längeren Zeitraum direkt im

Abgasbereich des Kleinmotors, weshalb eine kataly tische Abgasreinigung besonders dort wichtig ist.

Im übrigen wird auf die DE 38 29 668 verwiesen, bei der der Katalysator bei einem Kleinmotor in einer etwa senkrecht zur Durchströmungsrichtung verlaufenden Trennwand eingesetzt ist. Auch aus der EP 0 470 113 geht eine Anordnung des Katalysators hervor, bei der dieser allseitig beabstandet in einem Abgasschalldämpfer für Zweitaktmotoren angeordnet ist. Weiterhin ist aus der EP 0 049 489 ein Verfahren zur Herstellung einer Trägermatrix für einen Abgaskatalysator bekannt. Die in diesen drei Dokumenten offenbarten Merkmale sind auch auf diese Erfindung übertragbar.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, einen Katalysator in einer Behausung für ein Abgassystem eines Verbrennungsmotors vorzugsweise für einen Kleinmotor zu schaffen, der in wenigen Arbeitsschritten herstellbar, äußerst kompakt und trotzdem eine ausreichende katalytisch wirkende Oberfläche zur Verfügung stellt, so daß gesetzlich vorgegebene Grenzwerte für das Abgasverhalten eines Verbrennungsmotores eingehalten werden. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Behausung für den Katalysator zu schaffen, die den durch den kompakten Katalysator gewonnenen Raum nicht wieder zunichte macht. Außerdem soll ein Verfahren zur Herstellung eines kompakten Katalysatorträgerkörpers geschaffen werden, welches eine kontinuierliche Produktion desselben bei Vermeidung eines hohen Produk- tionsaufwandes sicherstellt.

Diese Aufgabe wird mit einem Katalysator mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 28 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausbildungen und Merkmale sind in den ab- hängigen Ansprüchen angegeben.

Ein Katalysator in einer Behausung für ein Abgassystem eines Verbrennungsmotores, insbesondere eines Kleinmotores, weist zumindest ein strukturiertes, mit einem katalytisch aktiven Material versehenes Blech auf. Dieses ist verwunden, bildet mit Abgas durchströmbare Kanäle aus und liegt zumindest teilweise an der Behausung an. Das Blech hat eine derartige Strukturierung, daß über einen Querschnitt der Behausung betrachtet, die durch geschlossene Kanäle eingerahmte Querschnittsfläche mindestens die Hälfte des Gesamtquerschnittes der Behausung ausmacht, wobei der Katalysator höchsten zwei Lagen hat. Durch die Beschränkung des Katalysators auf höchstens zwei Lagen ist ein äußerst kompakter Katalysator mit wenig Raumbedarf erzielbar. Dazu ist es zweckmäßig, daß die Strukturierung des Bleches so raumgreifend ausgeführt ist, daß neben der Kanalwirkung des Katalysators auch genügend katalytisch wirkende Oberfläche zur Verfügung steht. Auch erleichtert die Nutzung von höchstens zwei Lagen die Erwärmung des Katalysators auf seine Nutztemperatur, da dieser weniger zu erwärmende Masse aufweist als andere, aufwendig konstruierte Katalysatoren. Weiterhin hat sich die Beschränkung auf maximal zwei Lagen als vorteilhaft erwiesen, um dem Katalysator neben einer Flexibilität auch noch eine hohe Stabilität und Formhaltigkeit zu geben. Für die bevorzugten Anwendungen im Kleinmotorenbereich stellt der Katalysator eine zumindest befriedigende katalytische Umsetzung des Abgases zur Verfügung. Eine Verbesserung der katalytischen Umsetzung ergibt sich, wenn die eingerahmte Querschnittsfläche mindestens 2/3 des Gesamtquerschnittes der Behausung ausmacht. Wenn das mit kataly- tisch aktivem Material versehene Blech so gewunden ist, daß die Strukturierung zum gegenüberliegen kommt, wird erreicht, daß die einkanalisierte Querschnittsfläche sich in einem Bereich um den Mittelpunkt des Katalysators befindet, während der Mittelpunkt innerhalb einer verbleibenden nicht vollständig kanalisierten Fläche angeordnet ist. Dieses ist für abgeflachte Querschnittsbereiche des Katalysators ebenso wie runde, ovale oder polygonale Katalysatoren erzielbar. Diese Konzentrierung der eingerahmten Querschnittsfläche um den Mittelpunkt erlaubt, die zu diesem Mittelpunkt weisenden Kanalaußenflächen ebenfalls voll mit Abgas zu beaufschlagen. Weiterhin läßt sich die Strukturierung der maximal zwei Lagen dann besonders vor- teilhaft so auslegen, daß der Strömungswiderstand zu den ausgebildeten Kanälen nicht größer ist als derjenige des nicht vollständig kanalisierten Querschnittes.

Eine Ausführungsform des Katalysators sieht vor, daß die gegenüberliegenden Strukturierungen sich ineinander verschränken, ohne sich gegenseitig zu berühren. Auf diese Weise wird die freibleibende Fläche in eine quasi- kanalartige Geometrie gebracht. Durch die gegenüberliegende Strukturierung gelingt es, daß die eingerahmte Querschnittsfläche mindestens 3/4 der Gesamtquerschnittsfläche der Behausung ausmacht. Gerade bei Kleingeräten, die u.U. manuell bewegt werden müssen, ist es wichtig, diese von der Konstruktion her mit kleinen Abmessungen und geringem Gewicht zu versehen. Dazu kann der Katalysator beitragen, indem er eine stabilisierende Verstärkung aufweist. Diese sichert dem Katalysator seine Formhaltigkeit, ohne ihn in seiner Elastizität zu sehr zu beschränken. Die stabilisierende Verstärkung ist auch so auslegbar, daß sie tragende Funktion für das Kleingerät wahrnimmt. Dadurch ist der Katalysator voll in dieses integrierbar. Die Behausung und der Katalysator sind dann in der Lage, in der Auslegung der Statik und Verwindungssteifigkeit mit einbezogen zu werden.

Ein gegenüber Stößen, Erschütterungen und Schwingungen besonders standfester Katalysator wird dadurch geschaffen, daß jedes kanalbildende Blech des Katalysators an einer Verstärkung anliegt. Die Standfestigkeit kann noch weiter verstärkt werden, indem das kanalausbildende Blech, welches eine Ober- und eine Unterseite hat, jeweils mit der Ober- und der Unterseite an einer Verstärkung anliegt. Eine andere Möglichkeit, einen Katalysator mit einer hohen Formstabilität aber auch hohen Elastizität zu erhalten, besteht darin, eine Lage desselben mit einem unstrukturierten und einem strukturier- ten Blech aufzubauen. Dieses ist mit dem Mittel einer stabilisierenden Verstärkung kombinierbar. Eine bevorzugte Ausführungsform eines Katalysators weist ein unstrukturiertes Blech mit einer Ober- und einer Unterseite auf, wobei an der Ober- und an der Unterseite jeweils ein strukturiertes Blech angeordnet sind. Die Strukturierung ist insbesondere eine Wellung, Krümmung, Zackung oder Faltung des Bleches. Dieses kann weiterhin auch MikroStrukturen aufweisen sowie kleine Einschnitte und Öffnungen. Auf diese Weise läßt sich die katalytisch wirkende Oberfläche ebenfalls vergrößern. Bezüglich der Strukturierung, der Art und Form der Lage wird vor allem auf die EP 0 484 364, die WO 93/20339, die EP 0 152 560 und das DE 29 611 143 verwiesen. Durch Aufbau des Katalysators aus drei aneinandergefügte Bleche, wobei das äußerste strukturiert ist, besteht die Möglichkeit, den Katalysator allein aufgrund einer Klemmkraft dieses äußeren Bleches in einer Behausung zu haltern. Eine derartige Halterung wird dadurch erleichtert, wenn zumindest ein Teil einer Lage des Katalysators flexibel ist. Dieses ist insbesondere ein Teil der Lage, welcher sich an einer Verstärkung, insbesondere einer Wand der Behausung oder des Kleingerätes oder des Verbrennungsmotores abstützt.

Zur Erzielung einer hohen Stabilität des Katalysators weist dieser in einer weiteren Ausführungsform die Ausbildung einer Lage mit einem ersten Blech und einem zweiten Blech auf. Das erste Blech ist dabei vorzugsweise um einen Faktor zwischen 1,5 bis 5, insbesondere zwischen 2 bis 4 dicker als das zweite Blech. Bei Verwendung von Metallfolie zwischen 20 μm und 100 μm erlaubt dieses, die für eine Strukturierung besonders günstige dünnere Folie verwenden zu können, ohne den Gedanken eines selbststabilisierten Katalysators aufgeben zu müssen. Daher ist es bevorzugt, daß das erste Blech unstrukturiert und das zweite Blech strukturiert ist. Eine weitere Ausbildung des Katalysators sieht diesen mit einem abgeflachten Querschnitt vor. Ist bekannt, in welche Richtungen die von außen aufgebrachten Kräfte auf den Katalysator wirken werden, läßt sich mit einem abgeflachten Querschnitt ein Katalysator schaffen, der in diese Richtung eine besondere Stabilität aufweist. Der Katalysator ist auch so gestaltbar, daß er auf äußere Kraftwirkung hin bevorzugte Richtungen aufweist, zu denen er hin elastisch und ggf. auch notwendigerweise plastisch reagiert. Durch festgelegte Bereiche des Katalysators, die bei einer zu starken Belastung eine plastische Verformung zur Aufnahme und Adsorbierung der wirkenden Kräfte aufweisen, kann seine Zerstörung verhindert werden.

Der Katalysator ist in einem Abgassystem anordbar, welches üblicherweise bei Verbrennungskraftmaschinen von diesem wegführt. Genauso ist der Katalysator aber auch anwendbar in Abgassystemen, die im Gehäuse der Verbrennungskraftmaschine untergebracht sind. Für beides ist es zweckmäßig, daß die Behausung des Katalysators Teil des Abgassystemes ist. Auf diese Weise kann der Wärmeabfluß des sich erhitzenden Katalysators nach außen sichergestellt werden. Die Behausung kann ein Krümmerrohr oder Bestandteil eines Schalldämpfers des Abgassystemes sein. Damit wird der kompakte Einbau des Katalysators sichergestellt, ohne daß für diesen ein zusätzlicher Raum benötigt wird.

Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung wird zur kompakten Raumausnutzung ein Schalldämpfer für ein Abgassystem eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Kleinmotors dadurch genutzt, daß der Schalldämpfer Mittel zur Aufnahme des vorher beschriebenen Katalysators aufweist. Dieses ist beispielsweise eine entsprechend ausgestattete und vor allem angepaßte Behausung, die die Unterbringung des Katalysators und seine dortige Fixierung erleichtert. Dieses ist mittels eines Mantelrohres als Behausung ebenso wie durch eine entsprechende Raumgestaltung im Gehäuse des Verbrennungsmotors erzielbar. Die Kombination Schalldämpfer/Katalysator ermöglicht insbesondere bei Kleinmotoren, deren Abgassysteme klein halten zu können.

Bevorzugt ist, daß ein Teil des Schalldämpfers Mittel zur Fixierung des Katalysators aufweist. Dieses können Zähne, Einkerbungen, Querstege, Falzungen, Nuten oder ähnliche konstruktive Mittel sein. Werden Zähne oder dergleichen eingesetzt, treten diese in Wirkung mit zumindest dem gegenüberliegenden Blech. Zähne greifen in dieses ein und haltern dadurch den gesamten Katalysator.

Je nach Betriebsart des Verbrennungsmotors sowie dessen Einsatzgebiet ist auch die Lebensdauer des Katalysators. Wird der Motor nur immer wieder kurzzeitig eingesetzt, wird der Motor großen, von außen wirkenden Kräften ausgesetzt, verkürzt dieses alles die Lebensdauer des Katalysators. Daher ist es zweckmäßig, den Katalysator austauschbar einzusetzen. Bei dem Schalldämpfer kann der Katalysator beispielsweise in einem Ober- und Untergehäu- se angeordnet sein. Eines der beiden Gehäusehälften weist vorzugsweise eine Verstärkung auf, durch die eine Kraft, insbesondere eine Klemmkraft, auf den Katalysator ausübbar ist. Die Verstärkung kann ein Quersteg im Schalldämpfer genauso wie auch eine der schalldämpfenden Konstruktionen des Schalldämpfers sein. Eine weitere Möglichkeit, den Katalysator im Schall- dämpfer zu haltern, besteht darin, zumindest einen Teil des Katalysators im Schalldämpfer so zu quetschen, daß der Katalysator unbewegbar ist. Eine weitere Ausführungsform eines Schalldämpfers, welcher insbesondere für Kleinmotoren geeignet ist, hat mindestens zwei Teile, ein Ober- und ein Untergehäuse. Eine Trennwand teilt den Schalldämpfer in einen ersten und einen zweiten Bereich auf. Die Trennwand und/oder der Schalldämpfer haben Mittel zur Halterung eines Katalysators in jeweils jedem der voneinander getrennten Bereiche. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, zwei Katalysatoren in einem Schalldämpfer unterzubringen. Dieses ist nicht zwingend. Es können auch nur ein einziger oder auch mehr als zwei Katalysato- ren sein.

Entsprechend einem weiteren Gedanken der Erfindung wird ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysatorträgerkörpers, der in einem Abgassystem eines Verbrennungsmotors, insbesondere einem Schalldämpfer eines Kleinmotors angeordnet wird, geschaffen, wobei ein strukturiertes Blech um einen zumindest teilweise gewölbten, länglichen Körper schräg aufgewickelt, nachfolgend zumindest ein Teil des länglichen Körpers mit dem aufgewickelten Blech in mehrere Abschnitte zertrennt und - jeweils ein Abschnitt ein Katalysator-Trägerkörper wird. Dieses Verfahren eignet sich besonders für einen kontinuierlichen Herstellungsprozeß, wobei das strukturierte Blech von einem Endlosband abgewik- kelt werden kann. Der längliche Körper wiederum kann ein Rohr oder auch ein entsprechend lang vorrätiger anderer Körper sein. Für eine besonders hohe Raumausnutzung zur Erzielung einer großen katalytisch wirkenden Oberfläche weist der Körper einen hohlen Innenraum auf, in dem ein weiteres strukturiertes Blech angeordnet wird. Die katalytisch wirkende Oberfläche wird dann dadurch geschaffen, daß das Blech und/oder der Körper vor dem Aufwickeln mit einer katalytisch wirkenden Schicht be- schichtet werden oder dadurch, daß nach der Zertrennung der abgetrennte Abschnitt mit einer katalytisch wirkenden Schicht beschichtet wird. Je nach Befestigung der Bleche untereinander, dieses kann mittels Lötung, Schweißung, Klebung oder ähnlicher Mittel erfolgen aber ebenso auch durch eine Eigenspannung eines der Bleche, ist auszuwählen, wann die katalytisch wirkende Schicht am zweckmäßigsten aufgebracht wird.

Zur Erzielung einer hohen Stabilität des Abschnittes ist vorgesehen, daß als Körper ein Blech verwendet wird, daß dicker ist als das aufzuwickelnde Blech. Günstige Stabilitätswerte werden erreicht, wenn das dickere Blech etwa ein- bis fünffach dicker als das aufzuwickelnde Blech ist. Nach dem Verfahren läßt sich aus dem Katalysatorträgerkörper ein kompakter Katalysator, wie oben beschrieben, besonders kostengünstig herstellen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden in der nun folgenden Beschreibung der Zeichnung dargestellt. Zusätzliche vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch Kombinationen der bisher offenbarten Merkmale mit den noch folgenden erzielbar. Es zeigen:

Fig. 1 ein strukturiertes Blech in einer Behausung, Fig. 2 ein weiteres strukturiertes Blech in einer Behausung,

Fig. 3 einen eineinhalblagigen Katalysator in einer Behausung,

Fig. 4 mehrere Anordnungen von Katalysatoren in einem Abgassystem eines Verbrennungsmotors,

Fig. 5 eine Anordnung von zwei Katalysatoren in einem Schalldämpfer,

Fig. 6 einen weiteren eineinhalblagigen Katalysator,

Fig. 7 einen eineinhalblagigen Katalysator mit auf ihn wirkenden

Kräften,

Fig. 8 eine weitere Anordnung von zwei Katalysatoren in einer Behausung eines Abgassystemes,

Fig. 9 ein Herstellungsverfahren für einen Katalysatorträgerkörper,

Fig. 10 ein Herstellungsverfahren entsprechend dem der Fig. 9 gezeigten,

Fig. 11 ein weiteres Herstellungsverfahren,

Fig. 12 eine Anordnung für ein Herstellungsverfahren entsprechend dem der Fig. 11 gezeigten,

Fig. 13 ein anderes Herstellungsverfahren, Fig. 14 noch ein anderes Herstellungsverfahren,

Fig. 15 eine weitere Behausung für einen Katalysator,

Fig. 16 eine Ausgestaltung einer Außenfläche eines Katalysators,

Fig. 17 eine Anordnungsmöglichkeit von Katalysatoren in einer anderen

Behausung und

Fig. 18 wiederum eine Behausung.

Fig. 1 zeigt einen Katalysator 1, der ein Blech 2 aufweist. Das Blech 2 ist in einer Behausung 3 eines Abgassystemes angeordnet und weist eine kataly- tische Beschichtung 4 auf. Das Blech 2 ist strukturiert. Die Struktur ist eine Wellung. Diese erlaubt es, das Blech 2 auch unter seiner Eigenspannung in der Behausung 3 anzuordnen. Diese Eigenspannung reicht aus, den Katalysator 1 in der Behausung 3 zu fixieren. Die Strukturierung des Bleches 2 ist so gewählt, daß Kanäle 5 im Zusammenspiel mit der Behausung 3 ausgebildet werden. Die Kanäle 5 umschließen einen Teil der Gesamtquerschnitts- fläche zu einer eingerahmten Querschnittsfläche. Die verbleibende, nicht durch die Kanäle eingeschlossene Fläche 6 in der Behausung 3 beträgt aufgrund der Wellung weniger als 50 % des gesamten dargestellten Behausungsquerschnittes. Diese Fläche 6 ist zur besseren Verdeutlichung gestrichelt hervorgehoben.

Fig. 2 zeigt wiederum ein strukturiertes Blech 2, welches einen Katalysator 1 ausbildet, in einer Behausung 3. Das Blech 2 hat eine gewellte Struktur, die so gewählt ist, daß ein erster Wellenberg 7 in ein gegenüberliegendes erstes Wellental 8 eingreift. Dieses führt zum einen zu einer weiteren Verringerung der Fläche 6 und damit zu einer Vergrößerung der eingerahm- ten Quer schnittsfläche. Zum anderen ist der erste Wellenberg 7 mit einem zweiten Wellenberg 9 nicht berührend verschränkt. So kann der Katalysator 1 bei von außen wirkenden Kräften elastisch reagieren, indem der Abstand zwischen dem ersten Wellenberg 7 und dem zweiten Wellenberg 9 als Spiel- räum zur Verfügung steht. Das Elastizitätsverhalten des Katalysators 1 ist durch die Art der Verbindung des Bleches 2 mit der Behausung 3 beeinflußbar. Werden nur beispielsweise jedes zweite Wellental mit der Behausung 3 verbunden, was durch die Verbindungsstellen 10 angedeutet ist, bleibt der Katalysator 1 zwar fixiert, aber trotzdem beweglich gehaltert in der Behau- sung 3. Die Verbindungsstelle 10 kann sich dabei über die gesamte axiale Länge des Katalysators 1 erstrecken, aber ebenso auch nur punktweise oder abschnittsweise vorliegen. Angedeutet wird dieses durch die Verbindungsstellen 10.1, die als Lotstellen beiderseits eines Wellentales vorliegen und dort in axialer Richtung des Katalysators verlaufen. Die Verbindungsstellen 10.2 dagegen sind beispielsweise als Punkt- bzw. Längsschweißung zu betrachten.

Fig. 3 zeigt einen bevorzugten eineinhalblagigen Katalysator 1 in einer Behausung 3. Eine Lage 11 wird aus einem ersten 12 und einem zweiten Blech 13 gebildet. Das erste Blech 12 ist unstrukturiert. Das zweite Blech 13 weist als Strukturierung eine Faltung auf. Die Lage 11 ist so verwunden, daß sie einen geschlossenen Körper 14 ausbildet. In diesem Körper 14 ist ein drittes Blech 15 angeordnet, was sich an dem ersten Blech 12 mit seiner Strukturierung abstützt. Durch das dritte Blech 15 wird die nicht einkanalte Fläche 6 nochmals erheblich verkleinert. Gleichzeitig stellt es zusätzlich katalytisch wirkende Oberflächen zur Verfügung. Zur Erzielung einer besonderen Elastizität aber auch Festigkeit des Katalysators 1 ist das unstrukturierte erste Blech 12 dicker als das zweite Blech 13 sowie das dritte Blech 15. Die beiden strukturierten Bleche 13 und 15 finden daher mit dem ersten Blech 12 einen statischen Widerpart zur Behausung 3. Fig. 4 zeigt einen Verbrennungsmotor 16, an den ein Abgassystem 17 angeschlossen ist. Das Abgassystem 17 hat einen Krümmerbereich 18, einen Schalldämpfer 19 sowie verbindende Leitungen 20. Im Krümmerbereich 18 sind ein erster Katalysator 21, ein zweiter Katalysator 22 und ein dritter Katalysator 23 jeweils in einer von einem Zylinder abführenden Leitung angeordnet. Der erste Katalysator 21 ist konisch ausgebildet, der zweite Katalysator 22 ebenfalls. Der dritte Katalysator 23 dagegen weist eine Krümmung auf, wobei sein Querschnitt im wesentlichen konstant bleibt. Ein vierter Katalysator 24 ist in einer verbindenden Leitung 20 angeordnet. Dieser weist einen regelmäßigen Querschnitt auf, der sich über seine axiale Länge nicht ändert. Im Schalldämpfer 19 befindet sich auch ein fünfter Katalysator 25. Dieser ist an seine Behausung 3 angepaßt und umgekehrt. Dazu hat der Schalldämpfer 19 Haltemittel 26, wie beispielsweise eine dargestellte Ausbuchtung 27. In diese Ausbuchtung 27 paßt der Katalysator 25 aufgrund seiner Größe genau hinein. Dadurch ist es möglich, daß der fünfte Katalysator 25 sich allein aufgrund seiner Eigenspannung in Verbindung mit der Ausbuchtung 27 im Schalldämpfer 19 hält.

Fig. 5 zeigt einen anderen Schalldämpfer 19. Dieser ist in seinem Inneren durch eine Trennwand 28 in einen oberen Bereich 29 und in einen unteren Bereich 30 aufgeteilt. Eine strömungstechnische Verbindung zwischen dem oberen Bereich 29 und dem unteren Bereich 30 für den durch den Schalldämpfer 19 durchströmenden Abgasstrom 31 ist durch eine Lochung 32 in der Trennwand 28 sichergestellt. Der Schalldämpfer 19 weist ein Obergehäu- se 33 und ein Untergehäuse 34 auf, die durch Verbindungsmittel 35 zusammen mit der Trennwand 28 fixierbar sind. Die Trennwand 28, das Obergehäuse 33 und das Untergehäuse 34 weisen Haltemittel 26 für den im Schalldämpfer 19 sich befindenden oberen Katalysator 36 und unteren Katalysator 37 auf. Die Haltemittel 26 sind beispielsweise Nuten 38, Zähne 39 oder auch Querstege 40. Sie treten zumindest mit dem jeweils außen liegenden Blech des oberen 36 bzw. unteren 37 Katalysators in Kontakt. Das oder die Haltemittel 26 sind auch so anordbar, daß zumindest ein Teil einer Stirnfläche 41 des oberen 36 und/oder unteren Katalysators 37 zur Fixierung genutzt wird. Der dargestellte Schalldämpfer 19 ist äußerst kom- pakt und bevorzugt zur Anwendung vor allem bei Kleinmotoren gedacht. Die für den Abgasstrom 31 vorgesehenen Abgasanschlüsse 42 sind je nach Einbaulage des Schalldämpfers 19 unterschiedlich anordbar. Während die Abgasanschlüsse 42.1 zum Anschluß in einem geradlinig verlaufenden Abgassystem geeignet sind, sind die Abgasanschlüsse 42.2 seitwärts am Schall- dämpfer 19 angesetzt. Dieses bringt einen strömungstechnischen Vorteil, da die Umlenkung auf den oberen Katalysator 36 zu bzw. die Umlenkung vom unteren Katalysator 37 auf den Abgasanschluß 42 entfällt.

Fig. 6 zeigt einen kreisförmigen Katalysator 1. Dieser ist eineinhalblagig aufgebaut. Er hat zwei dickere, strukturierte Bleche, ein inneres Blech 43 und ein äußeres Blech 44. Zwischen dem inneren Blech 43 und dem äußeren Blech 44 ist ein unstrukturiertes Blech 45 angeordnet. Als Strukturierung des inneren Bleches 43 und des äußeren Bleches 44 wurde eine Wellung gewählt. Sind die Wellentäler bzw. Wellenberge beider strukturierten Bleche 43 und 44 in etwa im gleichen Abstand angeordnet, ist das unstrukturierte Blech 45 in der Lage, wirkende Kräfte aufzunehmen und durch eine elastische Verformung die Energie zu adsorbieren. Weiterhin weist das innere Blech 43 zusätzliche Halbstrukturen 46 auf. Diese unterteilen die schon bestehenden Kanäle 5 oder kanalisieren weitere Querschnittsbereiche der ansonsten freien Fläche 6 ein. Die Halbstrukturen 46 werden beispielsweise durch Einschnitte im inneren Blech 43 gebildet, wobei das eingeschnittene Material in Abhängigkeit von der Lage in der Struktur nach außen oder nach innen gestülpt wird. Eine andere Möglichkeit, Halbstrukturen 46 vorzusehen, besteht zum Beispiel in der Anordnung von zusätzlichen Blech- abschnitten auf dem inneren Blech 43. Die Verwendung von Halbstrukturen oder ähnlichem unterstützt das großflächig einkanalende des Katalysators 1 zur Erzielung einer geringen freien Fläche 6 und damit einer großen eingerahmten Querschnittsfläche.

Fig. 7 zeigt ebenfalls einen eineinhalblagigen Katalysator 1, auf den äußere Kräfte 47 wirken. Die äußeren Kräfte 47 können im Betrieb des Katalysators 1 durch Deformation des äußeren Bleches 44 aufgenommen werden. Diese sind aber auch beispielsweise bewußt beim Herstellungsprozeß aufbringbar, um einen ansonsten runden Katalysator 1 in einen Katalysator 1 mit einem abgeflachten Querschnitt umzuwandeln. Auch kann man sich die äußeren Kräfte 47 zunutze machen, um den Katalysator 1 in eine Behausung einzusetzen. Dort wird er dann durch seine eigen erzeugten Spannungen gehalten.

Fig. 8 zeigt eine äußerst kompakte Anordnung von einem oberen Katalysator 36 und einem unteren Katalysator 37 in einer Behausung 3. Beide Katalysatoren 36 und 37 sind an die Form der Behausung 3 angepaßt und ermöglichen eine axiale Durchströmung eines Abgasstromes 31. Dieser ist insbesondere so führbar, daß er erst den oberen Katalysator 36 und anschließend den unteren Katalysator 37 durchströmt. Die Behausung 3 mit den beiden Katalysatoren 36 und 37 ist daher besonders platzsparend beispielsweise in einem Schalldämpfer einzusetzen. Weiterhin kann sie ebenfalls wie die Katalysatoren 36, 37 mit einer katalytisch wirkenden Beschichtung versehen sein. Dieses gilt nicht nur speziell für die dargestellte sondern ebenfalls für andere Behausungen. Auch andere Anwendungen ergeben sich für dieses ausgebildete Paket 48. Da es aufgrund seiner Konstruktion leicht ein- und auszubauen ist, eignet es sich beispielsweise als Austauschteil bei Abgassystemen von Verbrennungsmotoren. Die bei großen Abgasströmen notwendige katalytisch wirkende Oberfläche wird dann durch die Nacheinanderdurch- Strömung des oberen Katalysators 36 und unteren Katalysators 37 erfüllt. Auf diese Weise sind auch mehrere Pakete 48 hintereinander anordbar, um den Abgasstrom 31 zu reinigen.

Fig. 9 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysatorträgerkörpers. Ein strukturiertes Blech 49 wird um einen zumindest teilweise gewölbten, länglichen Körper 50 schräg aufgewickelt. Der Körper 50 und das strukturierte Blech 49 führen dazu eine Relativbewegung aus. Diese ist beispielsweise durch Drehung des gewölbten Körpers 50 und Vorschub desselben so erzielbar, daß das strukturierte Blech 49 auf den Körper 50 gezogen wird. Dieses wird durch die Pfeile am Blech 49 bzw. am Körper 50 verdeutlicht. Das strukturierte Blech 49 wird dabei mit dem Körper 50 verbunden. Nachfolgend wird zumindest ein Teil des länglichen Körpers 50 mit dem aufgewickelten Blech 49 in mehrere Abschnitte 51 zertrennt. Als Trenn- einheit 52 wird hier ein Laser genutzt. Dieser ist in der Lage, die Abschnitte 51 sauber vom Körper 50 zu trennen. Der Trennvorgang kann insbesondere so ausgeführt werden, daß eine Nachbehandlung des Abschnittes 51 entfällt. Der Abschnitt 51 als dann fertiger Katalysatorkörper kann anschließend als Katalysator 1 eingesetzt werden. Dazu wird der Abschnitt 51 entweder nachträglich mit einer katalytisch aktiven Beschichtung versehen oder diese Beschichtung weisen das Blech 49 bzw. der Körper 50 beim Aufwickeln schon auf.

Fig. 10 zeigt ein weiteres Herstellungsverfahren für einen Katalysatorträgerkörper. Von einer Endlosrolle 53 wird ein mit einer katalytisch wirkenden Beschichtung versehenes Blech 54 zu einer Umlenkrolle 55 geführt. Von dort wird das Blech 54 zu einer ersten Profilierungswalze 56 geführt, die mit einer zweiten Profilierungswalze 57 im Eingriff steht. Die Flankengeometrie der beiden Profilierungswalzen 56, 57 bestimmt die Strukturierung des Bleches 54. Dieses wird anschließend auf einen Hohlkörper 58 aufge- bracht. Dieser Hohlkörper 58 weist ein innen liegendes, strukturiertes zweites Blech 59 auf, das ebenfalls schon mit einer katalytisch wirkenden Beschichtung versehen ist. Der Hohlkörper 58 und das zweite Blech 59 sind beispielsweise vor Aufbringen des Bleches 54 aus einer gebildeten Lage herstellbar, die anschließend schräg miteinander verwunden wird. Diese Verwindung ist angedeutet durch die gestrichelte Linie 60. Der Hohlkörper 58 kann aber auch ein Rohr sein, in den das zweite Blech 59 eingesetzt worden ist. Bei einem etwas anderen Verfahren wird das strukturierte zweite Blech 59 nicht vor dem Trennen der Abschnitte 51 sondern erst nach erfolgtem Abtrennen eingesetzt.

Fig. 11 zeigt ein weiteres Herstellungsverfahren für einen Katalysatorträgerkörper. Auch hier wird von einer nicht dargestellten Endlosrolle 53 das mit einer katalytisch wirkenden Beschichtung versehene Blech 54 auf den Hohlkörper 58 aufgebracht. Der Hohlkörper 58 ist aus einer Lage hergestellt, die schräg mit sich selbst verwunden wird. Die Verwindung ist erkennbar an der Stoßnaht 60 zwischen benachbarten Bereichen der verwundenen Lage. Die Verwindung ist insbesondere so ausführbar, daß Kanäle 5, hier gestrichelt angedeutet, durch die Verwindung in ihrem Verlauf nicht unterbrochen werden. Das gleiche gilt auch für die Kanäle 5 des aufzubringenden Bleches 54. Dadurch, daß die Stoßnaht 60 bei dem aufzubringenden Blech 54 in einem Winkel zu denjenigen des Hohlkörpers 58 steht, ist ein so entstehender Katalysatorträgerkörper besonders stabil ausbildbar. Ein Vorteil der Winkligkeit der Stoßnähte zueinander ist es, daß der spätere Katalysatorträgerkörper keine axial verlaufende Umfangsnaht aufweist. Die Belastung in der Naht wird vielmehr über den gesamten Umfang verteilt. Auch kann das Aufbringen des Bleches 54 so erfolgen, daß die Lage des Hohlkörpers 58 quasi geklemmt wird. Die Verbindung zwischen dem Blech 54 und dem Hohlkörper 58 kann durch Verlöten direkt nach dem Aufbringen oder auch erst in einem späteren Arbeitsschritt erfolgen. Beispielsweise ist es möglich, daß das Blech 54 auch erst aufgeklebt und später verlötet wird. Gleiches gilt auch für die Verbindung der Lage des Hohlkörpers 58. Bei einem etwas anderen Herstellungsverfahren wird aus einer Lage wieder der Hohlkörper 58 entsprechend der Fig. 11 ausgebildet. Diesmal wird die Lage jedoch so zum Hohlkörper ausgebildet, daß ein Überlappungsbereich 61, strichpunktiert angedeutet, ausgebildet wird. Der Überlappungsbereich 61 stabilisiert dann den Hohlkörper 58. Gleichzeitig ist er auch nutzbar, um eine Verbindung herzustellen. Dazu weist der Überlappungsbereich 61 in einer Ausgestaltung ein Haftmittel auf, auf den anschließend Lötmaterial aufgetragen wird. In entsprechender Weise wird auch mit dem aufzubringenden Blech 54 ver- fahren. Der dann entstandene längliche Hohlkörper 58 mit aufgebrachtem Blech 54 wird als Ganzes in einem Lötofen auf entsprechende Temperaturen gebracht, so daß das Lötmaterial im Überlappungsbereich 61 eine dauerhafte Verbindung herstellt. Die Verbindung vom Hohlkörper 58 zum aufgebrachten Blech 54 erfolgt dabei ebenfalls durch Verlotung. Danach werden erst einzelne Abschnitte 51 abgetrennt.

Fig. 12 zeigt ein Verfahren, wie beispielsweise der in Fig. 11 beschriebene Katalysatorträgerkörper herstellbar ist. Von der Endlosrolle 53 wird das noch breite Blech 54 zu einer ersten 56 und zweiten 57 Profilierungswalze geführt. Nach der Profilierung wird das Blech 54 in vier einzelne Bleche 54.1, 54.2, 54.3 und 54.4 zerschnitten. Dieses erfolgt durch die Schneideinrichtung 62, die Trennmesser 63 hat. Von dort gelangen die getrennten Bleche 54.1 bis 54.4 zu jeweiligen Hohlkörpern 58.1 bis 58.4. Auf diese werden sie jeweils aufgewickelt. Die Vorschubrichtung der Hohlkörper 58.1 bis 58.4 ist durch die jeweiligen Pfeile angedeutet. Das dargestellte Herstellungsverfahren eignet sich für einen kontinuierlichen Arbeitsablauf, da die Hohlkörper 58.1 bis 58.4 auf ähnliche Weise in einer vorgelagerten Station ebenfalls kontinuierlich herstellbar sind. Figur 13 zeigt ebenfalls ein Herstellungsverfahren für einen Katalysator 1. In einen Drehkörper 64 wird ein strukturiertes Blech 65 und ein unstrukturiertes Blech 66 wie bei einem Sardinendosenöffner in einen Schlitz 67 des Drehkörpers 64 eingebracht. Bei Drehung des Drehkörpers 64 werden die beiden Bleche 65, 66 als Lage aufgewickelt. Die Form des so entstehenden Katalysators 1 ist von der Geometrie des Drehkörpers 64 abhängig. Der im Inneren des so entstehenden Katalysators 1 sich bildende Hohlraum kann entsprechend den jeweiligen Anforderungen eher groß oder auch klein gehalten werden. In diesen Hohlraum kann weiterhin auch ein zusätzliches, insbesondere strukturiertes Blech eingebracht werden. Der Drehkörper 64 wird bei einer derartigen Weiterentwicklung des Verfahrens zur Herstellung des Katalysators 1 in diesem belassen und dient dann aufgrund seiner Materialstärke als Stabilisierung.

Figur 14 zeigt ein anderes Herstellungsverfahren für einen Katalysator 1. Der Katalysator 1 entsteht dadurch, daß strukturierte Bleche 65 und unstrukturierte Bleche 66 aufeinander gestapelt werden. Auf diese Weise erhält der Katalysator 1 höchstens zwei Lagen 11 mit einer im Inneren nicht eingerahmten und abgeschlossen einkanalisierten Fläche 6. Die über den eigentlichen späteren Katalysator 1 herausragenden Enden 68 der strukturierten und unstrukturierten Bleche 65, 66 werden entlang der Pfeilrichtung umgebogen, so daß ein Mantel um den Katalysator 1 entsteht. Das Biegen der Enden 68 erfolgt dazu vorteilhafterweise nicht nur für ein einziges Blech sondern für alle Bleche gemeinsam in einem Arbeitsschritt. Dieses ist unabhängig davon, ob es sich um strukturierte Bleche 65 oder unstrukturierte Bleche 66 handelt. Ein vorteilhaftes Verfahren dafür ist, die strukturierten Bleche 65 und unstrukturierten Bleche 66 ohne Umklappen der Enden 68 zuerst einmal zu stapeln. Erst dann werden die Enden 68 umgeklappt. Dieses kann in einer Richtung, aber auch gegensinnig erfolgen. Dazu kann der gesamte Stapel gedreht werden oder es greifen Verformungseinrichtungen außen an den Enden 68 an und biegen diese um.

Figur 15 zeigt eine weitere Behausung 3 für einen Katalysator 1. Die Behausung 3 ist als Schalldämpfergehäuse einsetzbar. Es hat einen Basiskör- per 69 und weist Einwellungen 70 auf, die so ausgebildet sind, daß sie in entsprechende Einsparungen 71 des im Inneren der Behausung 3 angeordneten Katalysators 1 angreifen und diesen somit fixieren. Der Basiskörper 69 besteht aus einem ersten Teil 69.1 und einem zweiten Teil 69.2, die jeweils ein umgekantetes Ende 72 aufweisen. Die Enden 72 können miteinander verbunden sein, beispielsweise durch eine Schweißnaht oder durch Verlöten. Dann liegt ein einstückiger Basiskörper 69 vor. Anderenfalls ist dieser zweistückig, wobei er dann im Zusammenspiel des Eingreifens der Enden 68 in den Katalysator 1 zusammengehalten wird. Zur seitlichen Abdeckung und Verhinderung des Ausströmens des durch den Katalysator 1 durchströmenden Gasstromes 73 befinden sich auf dem Basiskörper 69 ein erster Deckel 74 und ein zweiter Deckel 75. Im ersten Deckel 74 befinden sich Einwölbun- gen 76, die in entsprechende Einsparungen 71 des Katalysators 1 eingreifen. Dadurch erhält der Katalysator 1 eine seitliche Fixierung. Diese Verschlußart der Behausung 3 mittels seitlich anzubringender Deckel erlaubt es, den Katalysator 1 durch Ein- und Ausschieben aus dem Basisgehäuse 69 austauschen zu können.

Figur 16 zeigt eine Ausgestaltung einer Außenfläche 77 eines Katalysators 1. Die Außenfläche 77 ist profiliert und verhindert dadurch ein ungewolltes Verschieben des Katalysators 1 in einer Behausung, die hier nicht dargestellt ist. Die Profilierung 78 kann ungerichtet oder ausgerichtet sein. Jedenfalls sorgt die Profilierung 78 dafür, daß ein beispielsweise aufgrund von Erschütterungen sich langsames Herausschieben des Katalysators 1 aus der Behausung verhindert wird. Vorteilhaft hat sich eine Schrägzahnprofilierung erwiesen. Zum einen ist diese so ausrichtbar, daß eine Vorzugsrichtung bezüglich der Hemmung eines Verschiebens entsteht. Beispielsweise durch Anfügen einer mechanischen Stoppeinrichtung an der Behausung zu der dieser Vorzugsrichtung entgegengesetzten Richtung wird sichergestellt, daß eine Entnahme des Katalysators 1 aus der Behausung erst nach Freigabe ^"des Weges durch die mechanische Stoppeinrichtung möglich ist. Eine wie eben geschilderte Profilierung kann nicht nur der Katalysator 1 sondern ebenfalls die Behausung 3 bzw. ein Schalldämpfer 19 selbst aufweisen.

Figur 17 zeigt eine Anordnungsmöglichkeit von einem ersten 21, einem zweiten 22 und einem dritten 23 Katalysator in einer anderen Behausung 3. Die Behausung 3, beispielsweise ein Schalldämpfer 19, weist ein Obergehäuse 33 und ein Untergehäuse 34 auf. Das Obergehäuse 33 wird mit dem Untergehäuse 34 über einen ineinander greifenden Verschließmechanismus 79 geschlossen und gehalten. Endbereiche 80 der Wände vom Obergehäuse 33 und Untergehäuse 34 bilden jeweils eine Art Haken mit aus. Diese Haken 81 sind so ausgestaltet, daß bei Aufdrücken des Obergehäuses 33 auf das Untergehäuse 34 die Endbereiche 80 des Obergehäuses 33 nach innen und die Endbereiche 80 des Untergehäuses 34 nach außen gedrückt werden. Dadurch können dann die so gegenüberliegenden Haken 81 ineinandergreifen. Die innere Formgebung der Behausung 3 ist für den oder die dort anzuordnenden Katalysatoren 21, 22 und 23 unterschiedlich nutzbar. Während der erste Katalysator 21, der geschnitten dargestellt ist, allein in der Behausung 3 untergebracht wird, zeigt die Anordnung des zweiten 22 und dritten Katalysators, wie die Körpergeometrie des Obergehäuses 33 und Untergehäuses 34 mit ihrer Hakenausbildung zur Halterung jeweils eines der beiden Katalysatoren im oberen Bereich 29 bzw. unteren Bereich 30 genutzt wird. Beim ersten Katalysator 21 dagegen greift ein Teil des Verschließmechanismus 79 in den Katalysator 21 selbst ein und fixiert diesen so in der Behau- sung 3. Figur 18 zeigt wiederum eine Behausung 3. Die Behausung 3 hat ebenfalls ein Obergehäuse 33 und ein Untergehäuse 34, wobei diese so ausgebildet sind, daß es den oder die in ihrem Inneren anzuordnenden Katalysatoren aufgrund ihrer Form fixieren. Der Katalysator selbst kann also nicht nur mehr oder minder viereckig sondern genauso auch konkav oder konvex gestaltet sein. Ebenso sind weitere Formgebungen möglich, seien es hexago- nale oder andere polygonale Ausgestaltungen genauso wie gekrümmte oder andere komplizierte Geometrien.

Die vorliegende Erfindung schafft vor allem einen Katalysator sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysatorträgerkörpers, aus dem dieser Katalysator fertigbar ist, der einen einfachen kompakten Aufbau aber trotzdem effektiven Nutzen bezüglich seines Abgasreinigungs Verhaltens bietet. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet eines dergestalteten Katalysators sind Kleinmo- toren.

Bezugszeichenliste

Katalysator

Blech

Behausung katalytisch wirkende Beschichtung

Kanal nicht vollständig kanalisierte und eingerahmte Fläche erster Wellenberg erstes Wellental zweiter Wellenberg

10 Verbindungsstelle

10.1 Lötstelle

10.2 Punkt- oder Längsschweißung

11 Lage

12 erstes Blech

13 zweites Blech

14 Körper

15 drittes Blech

16 Verbrennungsmotor

17 Abgassystem

18 Krümmerbereich

19 Schalldämpfer

20 verbindende Leitung

21 erster Katalysator

22 zweiter Katalysator

23 dritter Katalysator

24 vierter Katalysator

25 fünfter Katalysator

26 Haltemittel Ausbuchtung

Trennwand oberer Bereich unterer Bereich

Abgasstrom

Lochung

Obergehäuse

Untergehäuse

Verbindungsmittel oberer Katalysator unterer Katalysator

Nut

Zahn

Quersteg

Stirnfläche ,42.1,42.2 Abgasanschluß inneres, dickeres Blech äußeres, dickeres Blech unstrukturiertes Blech

Halbstruktur äußere Kraft

Paket strukturiertes Blech länglicher, gewölbter Körper abgetrennter Abschnitt

Trenneinheit

Endlosrolle

Blech mit katalytisch wirkender Beschichtung

Umlenkrolle erste Profilierungswalze 7 zweite Profilierungswalze 8 Hohlkörper 9 strukturiertes zweites Blech 0 Stoßnaht 1 Überlappungsbereich 2 Schneideinrichtung 3 Trennmesser

64 Drehkörper

65 strukturiertes Blech

66 unstrukturiertes Blech

67 Schlitz

68 Enden

69 Basisgehäuse

69.1 erster Teil des Basisgehäuses

69.2 zweiter Teil des Basisgehäuses

70 Einwellung

71 Einsparung

72 umgekantetes Ende

73 Gasstrom

74 erster Deckel

75 zweiter Deckel

76 Einwölbung

77 Außenfläche

78 Profilierung

79 Verschließmechanismus

80 Endbereich der Wand

81 Haken

Claims

Patentansprüche

1. Katalysator (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36; 37) in einer Behausung (3) für ein Abgassystem (17) eines Verbrennungsmotors (16), insbesondere eines Kleinmotors, wobei der Katalysator (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37) zumindest ein strukturiertes, mit einem katalytisch aktiven Material versehenes Blech (2; 13) hat, welches verwunden ist, mit Abgas durchströmbare Kanäle (5) ausbildet und zumindest teilweise an der Behausung (3) anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturierung des Bleches (2; 13) so ist, daß über einen Querschnitt der Behausung (3) betrachtet, eine durch geschlossene Kanäle (5) eingerahmte Querschnittsfläche mindestens die Hälfte des Gesamtquerschnittes der Behausung (3) ausmacht, wobei der Katalysator (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37) höchstens zwei Lagen (11) hat.

2. Katalysator (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingerahmte Querschnittsfläche mindestens zwei Drittel des Gesamtquerschnittes der Behausung (3) ausmacht.

3. Katalysator (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech (2; 13) so gewunden ist, daß die Strukturierung zum Gegenüberliegen kommt.

4. Katalysator (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegenden Strukturierungen sich ineinander verschränken, ohne sich gegenseitig zu berühren.

5. Katalysator (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die eingerahmte Querschnittsfläche minde- stens drei Viertel der Gesamtquerschnittsfläche der Behausung (3) ausmacht.

6. Katalysator (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37) nach einem der vorherge- henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator (1; 1,

22, 23, 24, 25; 36, 37) eine stabilisierende Verstärkung aufweist.

7. Katalysator (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes kanalausbildendes Blech des Katalysators (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37) an einer Verstärkung anliegt.

8. Katalysator (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das kanalausbildende Blech (2; 13) eine Ober- und eine Unterseite hat, wobei die Ober- und die Unterseite des Bleches jeweils an einer Verstärkung anliegen.

9. Katalysator (1 ; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer Lage (11) mit einem unstrukturierten (12) und einem strukturierten (13) Blech besteht.

10. Katalysator (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37) ein unstrukturiertes Blech (13) mit einer Ober- und einer Unterseite aufweist, wobei an der Ober- und an der Unterseite jeweils ein strukturiertes Blech (12, 14) angeordnet ist.

11. Katalysator (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturierung eine Wellung, Krümmung oder Zackung ist.

12. Katalysator (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil einer Lage (11) des Katalysators (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37) flexibel ist, insbesondere ein Teil einer Lage, welcher sich an einer Verstärkung, insbesondere einer Wand abstützt.

13. Katalysator (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Blech (12) mit einem zweiten Blech (13) eine Lage (11) bildet, wobei das erste Blech (12) dicker als das zweite Blech (13) ist, vorzugsweise um einen Faktor zwischen 1,5 bis 5, insbesondere zwischen 2 bis 4.

14. Katalysator (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Blech (12) unstrukturiert und das zweite Blech (13) strukturiert ist.

15. Katalysator (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er einen abgeflachten Querschnitt aufweist.

16. Katalysator (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fläche (71) des Katalysators (1), die einer Fläche (70, 76) der Behausung (3) gegenüberliegt, an die Fläche (70, 76) der Behausung (3) angepaßt ist.

17. Katalysator (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieser eine profilierte Außenfläche (77) zur Verhinderung eines ungewollten Verschiebens des Katalysators (1) in der Behausung (3) aufweist.

18. Katalysator (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierung (78) gerichtet ist, insbesondere eine Schrägzahnprofilierung ist.

19. Katalysator (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieser so angeordnet ist, daß die Behausung (3) Teil des Abgassystemes (17) ist.

20. Katalysator (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Behausung (3) ein Krümmerrohr oder Bestandteil eines Schalldämpfers (19) des Abgassystemes (17) ist.

21. Katalysator (1 ; 21 , 22, 23, 24, 25; 36, 37) nach einem der Ansprüche 1 bis 20 in einem Schalldämpfer (19) für ein Abgassystem eines Ver- brennungsmotors (16), insbesondere eines Kleinmotors, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalldämpfer (19) Mittel (26) zur Aufnahme eines Katalysator (1; 21 , 22, 23, 24, 25; 36, 37) aufweist.

22. Katalysator (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37) nach einem der vorherge- henden Ansprüche in einem Schalldämpfer (19) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Schalldämpfers (19) Mittel (26, 27; 38, 39, 40) zur Fixierung des Katalysator (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37) aufweist.

23. Katalysator (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Schalldämpfer (19) nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37) austauschbar einsetzbar ist.

24. Katalysator (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Schalldämpfer (19) nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalldämpfer (19) eine Verstärkung hat, durch die eine Kraft, insbesondere eine Klemm- kraft, auf den Katalysator (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37) ausübbar ist.

25. Katalysator (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Schalldämpfer (19) nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Katalysators (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37) durch den Schalldämpfer (19) gequetscht ist.

26. Katalysator (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Schalldämpfer (19) aus mindestens zwei Teilen (33, 34) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trennwand (28) den Schalldämpfer (19) in einen ersten (29) und einen zweiten (30) Bereich aufteilt, wobei die Trennwand (28) und/oder der Schalldämpfer (19) Mittel (26, 27; 38, 39, 40) zur Halterung eines Katalysators (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37) in jeweils jedem Bereich (29, 30) aufweist und die Trennwand weitestgehend parallel zu einer Durchströmungsrichtung durch den Schalldämpfer (19) angeordnet ist.

27. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekenn- zeichnet, daß die beiden Teile (33, 34) einen ineinandergreifenden Verschließmechanismus (79) aufweisen, der zur Halterung des Katalysators (21 , 22, 23) genutzt wird.

28. Verfahren zur Herstellung eines Katalysatorträgerkörpers, der in einem Abgassystem (17) eines Verbrennungsmotors (16), insbesondere in einem

Schalldämpfer (19) eines Kleinmotors angeordnet wird, wobei ein strukturiertes Blech (49) um einen zumindest teilweise gewölbten, länglichen Körper (50) schräg aufgewickelt, nachfolgend zumindest ein Teil des länglichen Körpers (50) mit dem aufgewickelten Blech (49) in mehrere Abschnitte (51) zertrennt und jeweils ein Abschnitt (51) ein Katalysatorträgerkörper wird.

29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (51 ; 58) einen hohlen Innenraum hat, in dem ein strukturiertes Blech

(59) angeordnet wird.

30. Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech (49; 54; 59) und/oder der Körper (50; 58) vor dem Aufwickeln mit einer katalytisch wirkenden Schicht (4) beschichtet werden.

31. Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (51) mit einer katalytisch wirkenden Schicht (4) beschichtet wird.

32. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Körper (50; 58) ein Blech verwendet wird, das dicker ist als das aufzuwickelnde Blech (49; 54; 59), insbesondere etwa ein- bis fünffach dicker.

33. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das aufzuwickelnde Blech (49; 54; 59) von einem Endlosblechband (53) abgewickelt wird.

34. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Katalysatorträgerkörper ein Katalysator (1; 21, 22, 23, 24, 25; 36, 37) nach einem der Ansprüche 1 bis 27 wird.