DE102010044064A1 - Katalysator und Abgasanlage - Google Patents
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Katalysator für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft außerdem eine mit einem derartigen Katalysator ausgestattete Abgasanlage.
- Moderne Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren und zunehmend auch Benzinmotoren, sind mit einem Abgasturbolader ausgestattet, so dass in einer Abgasanlage der Brennkraftmaschine eine Turbine des Abgasturboladers angeordnet ist. Zur Reduzierung der Schadstoffemissionen ist es außerdem üblich, in der Abgasanlage zumindest einen Oxidationskatalysators anzuordnen, mit dem z. B. unverbrannte Kohlenwasserstoffe bzw. teiloxidierte Kohlenwasserstoffe vollständig oxidiert werden können. Damit ein solcher Katalysator möglichst rasch seine Betriebstemperatur erreichen kann, ist es zweckmäßig, den Katalysator möglichst nahe am Motor anzuordnen. Sofern in der Abgasanlage eine Turbine eines Abgasturboladers angeordnet ist, kann es dabei zweckmäßig sein, den Katalysator einlassseitig unmittelbar an einer Auslassseite der Turbine anzuschließen. Das Turbinengehäuse weist hierzu auslassseitig üblicherweise einen Auslassflansch auf, an dem der Katalysator einlassseitig befestigt werden kann. Hierzu bestehen nun vielfältige Möglichkeiten, die mehr oder weniger aufwändig zu realisieren sind.
- Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen Katalysator bzw. für eine damit ausgestattete Abgasanlage eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass sich der Katalysator einfach mit der Turbine verbinden lässt.
- Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
- Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, an einer einlassseitigen Stirnseite eines Einlasstrichters des Gehäuses des Katalysators einen Ringflansch integral auszuformen, derart, dass der Ringflansch und der Flansch am Auslass der Turbine mit Hilfe einer Schellenverbindung aneinander befestigt werden können. Der Ringflansch ist hierzu weitgehend komplementär zum Flansch der Turbine geformt. Zum einen kann die integrale Ausformung eines derartigen Ringflansches am Einlasstrichter vergleichsweise preiswert realisiert werden. Beispielsweise kann hierzu auf den Anbau eines separaten Flanschteils verzichtet werden. Zum anderen lässt sich eine derartige Schellenverbindung z. B. im Vergleich zu einer Schraubverbindung preiswert realisieren, so dass auch hier der Aufwand reduziert ist.
- Zweckmäßig ist der Ringflansch am Einlasstrichter so ausgestaltet, dass er nach außen absteht und geschlossen umläuft. Somit kann eine Schelle der Schellenverbindung besonders einfach von außen montiert werden.
- Besonders zweckmäßig ist der Ringflansch durch plastische Umformung ausgebildet, wie zum Beispiel durch Tiefziehen des Einlasstrichters. Ein solcher Tiefziehvorgang, der zu einer nach außen abstehenden und geschlossen umlaufenden Kontur führt, kann auch als „Austulpung” bezeichnet werden.
- Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Einlasstrichter zumindest einen luftspaltisolierten Bereich aufweisen und dementsprechend einen Außentrichter sowie einen Innentrichter umfassen. Der Ringflansch des Einlasstrichters ist dann zweckmäßig am Außentrichter ausgeformt.
- Der Innentrichter kann grundsätzlich auf beliebige Weise am Außentrichter fixiert sein. Bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform, bei welcher am Innentrichter ein weiterer Ringflansch integral ausgeformt ist, der axial außen am Ringflansch des Außentrichters anliegt. Im montierten Zustand befindet sich der weitere Ringflansch des Innentrichters somit axial zwischen dem Flansch der Turbine und dem Ringflansch des Außentrichters. Somit ergibt sich eine Fixierung des Innentrichters am Außentrichter, ohne dass hierzu zusätzlicher Aufwand betrieben werden muss.
- Besonders vorteilhaft ist eine weitere Ausführungsform, bei welcher der weitere Ringflansch als axiale Flanschdichtung ausgestaltet ist. Hierdurch ergibt sich innerhalb der Schellenverbindung eine effektive Abdichtung, ohne zusätzliche Dichtungsmaterialien. Beispielsweise kann die Flanschdichtung dadurch realisiert, sein, dass der weitere Ringflansch zumindest an einer Axialseite eine geschlossen umlaufende Ringsicke aufweist.
- Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann der Innentrichter an seinem vom Ringflansch entfernten Ende freistehend im Außentrichter oder im Gehäuse angeordnet sein. Hierdurch wird eine Kontaktierung zwischen Innentrichter und Gehäuse und einem Katalysatorelement und einem Lagermaterial vermieden.
- Bei einer erfindungsgemäßen Abgasanlage ist eine Schelle vorgesehen, mit deren Hilfe der Flansch der Turbine mit dem Ringflansch des Katalysators verbunden ist. Sofern ein Innentrichter mit einem weiteren Ringflansch vorgesehen ist, kann die Schelle so konzipiert sein, dass sie den weiteren Ringflansch axial zwischen dem Flansch der Turbine und dem Ringflansch des Außentrichters einspannt.
- Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
- Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
- Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
- Es zeigen, jeweils schematisch,
-
1 einen stark vereinfachten Längsschnitt einer Abgasanlage im Bereich einer Schellenverbindung, -
2 eine Ansicht wie in1 im Halbschnitt, jedoch bei einer anderen Ausführungsform. - Entsprechend den
1 und2 umfasst eine nur teilweise dargestellte Abgasanlage1 einer Brennkraftmaschine, die insbesondere in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein kann, eine nur teilweise dargestellte Turbine2 , die bevorzugt einen Bestandteil eines im Übrigen nicht gezeigten Abgasturboladers3 bildet, sowie einen ebenfalls nur teilweise dargestellten Katalysator4 , der bezüglich einer Abgasströmung5 stromab an die Turbine2 angeschlossen ist. - Die Turbine
2 besitzt an ihrem Auslass6 einen Flansch7 , der im Folgenden auch als Auslassflansch7 bezeichnet werden kann. Der Auslassflansch7 ist dabei integral an einem Gehäuse8 der Turbine2 ausgeformt. Bevorzugt handelt es sich beim Turbinengehäuse8 um ein Gussbauteil. - Der Katalysator
4 besitzt ein Gehäuse9 mit einem Einlasstrichter10 , der mit seinem Einlass11 an den Auslass6 der Turbine2 angeschlossen ist. Hierzu ist eine Schellenverbindung12 vorgesehen, die eine Schelle13 aufweist. Die Schelle13 ist zweckmäßig als V-Band-Schelle oder als C-Band-Schelle oder als U-Band-Schelle ausgestaltet. - Am Einlasstrichter
10 ist an einer einlassseitigen Stirnseite ein Ringflansch14 integral ausgeformt. Dieser Ringflansch14 kann im Folgenden auch als Einlassflansch14 bezeichnet werden. Die Schelle13 verbindet nun den Auslassflansch7 der Turbine2 mit dem Einlassflansch14 des Einlasstrichters10 . - Der Ringflansch
14 oder Einlassflansch14 steht bezüglich einer Längsmittelachse15 , die außerdem eine Symmetrieebene oder eine Symmetrieachse bildet, nach Außen ab und läuft bezüglich der Längsmittelachse15 in der Umfangsrichtung geschlossen um. Zweckmäßig ist der Einlassflansch14 durch plastische Umformung ausgebildet. Somit ist an den Einlasstrichter10 eine den Ringflansch14 bildende Tulpe ausgeformt. Vorzugsweise handelt es sich beim Einlasstrichter10 um ein Tiefziehteil. - Bei der in
2 gezeigten Ausführungsform besitzt der Einlasstrichter10 einen luftspaltisolierten Bereich16 , wozu der Einlasstrichter10 einen Außentrichter17 und einen Innentrichter18 aufweist, die im luftspaltisolierten Bereich16 voneinander beabstandet sind. Der Ringflansch14 ist nun am Außentrichter17 ausgeformt. Bei der in2 gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist am Innentrichter18 ein weiterer Ringflansch19 ausgeformt, der so ausgestaltet ist, dass er axial, also parallel zur Längsmittelachse15 von außen am Ringflansch14 des Außentrichters17 anliegt. Im Beispiel ist der weitere Ringflansch19 komplementär zum Ringflansch14 geformt, wodurch sich eine flächige Kontaktierung zwischen Innentrichter18 und Außentrichter17 im Bereich der Flansche14 ,19 ergibt. - Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher der weitere Ringflansch
19 des Innentrichters18 als axiale Flanschdichtung ausgestaltet ist, die mit Hilfe der Schelle13 axial zwischen dem Flansch7 der Turbine2 und dem Ringflansch14 des Außentrichters17 fest eingespannt ist und welche die Schellenverbindung12 abdichtet. Beispielsweise kann eine derartige Flanschdichtung zumindest eine axial abstehende ringförmig geschlossen umlaufende Sicke am weiteren Ringflansch19 umfassen. Zweckmäßig sind zumindest zwei derartige Ringsicken vorgesehen, von denen die eine am Flansch7 der Turbine2 axial anliegt, während die andere am Ringflansch14 des Außentrichters17 axial anliegt. Alternativ ist es ebenso möglich, axial zwischen dem Flansch7 der Turbine2 und dem weiteren Ringflansch19 des Innentrichters18 und/oder axial zwischen dem Ringflansch14 des Außentrichters17 und dem weiteren Ringflansch19 des Innentrichters18 (jeweils) eine als separates, zusätzliches Bauteil vorgesehene Flanschdichtung anzuordnen. - Auch bei der in
1 gezeigten Ausführungsform kann axial zwischen dem Flansch7 der Turbine2 und dem Ringflansch14 des Einlasstrichters10 eine Flanschdichtung in Form eines zusätzlichen Bauteils angeordnet sein. - Beim luftspaltisolierten Einlasstrichter
10 gemäß2 kann vorgesehen sein, dass der Innentrichter18 an seinem vom Ringflansch19 entfernten, hier nicht gezeigten Ende im Außentrichter17 oder im Gehäuse9 freistehend angeordnet ist.
Claims (10)
- Katalysator für eine Abgasanlage (
1 ) einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, – mit einem Gehäuse (9 ), das einen Einlasstrichter (10 ) aufweist, – wobei am Einlasstrichter (10 ) an einer einlassseitigen Stirnseite ein Ringflansch (14 ) integral ausgeformt ist, der sich zur Realisierung einer Schellenverbindung (12 ) mit einem Flansch (7 ) am Auslass (6 ) einer Turbine (2 ) der Abgasanlage (1 ) eignet. - Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringflansch (
14 ) nach außen absteht und geschlossen umläuft. - Katalysator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringflansch (
14 ) durch plastische Umformung ausgebildet ist. - Katalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlasstrichter (
10 ) zumindest einen luftspaltisolierten Bereich (16 ) aufweist und einen Außentrichter (17 ) sowie einen Innentrichter (18 ) umfasst, wobei der Ringflansch (14 ) am Außentrichter (17 ) ausgeformt ist. - Katalysator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Innentrichter (
18 ) ein weiterer Ringflansch (19 ) integral ausgeformt ist, der axial außen am Ringflansch (14 ) des Außentrichters (17 ) anliegt. - Katalysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Ringflansch (
19 ) als axiale Flanschdichtung ausgestaltet ist. - Katalysator nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Innentrichter (
18 ) an seinem vom Ringflansch (19 ) entfernten Ende freistehend im Außentrichter (17 ) und/oder im Gehäuse (9 ) angeordnet ist. - Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, – mit einer Turbine (
2 ), die an ihrem Auslass (6 ) einen Flansch (7 ) aufweist, – mit einem Katalysator (4 ), der ein Gehäuse (9 ) mit einem Einlasstrichter (10 ) aufweist, – mit einer Schelle (13 ) zum Verbinden der Auslassseite der Turbine (2 ) mit der Einlassseite des Katalysators (4 ), – wobei an einer einlassseitigen Stirnseite des Einlasstrichters (10 ) ein Ringflansch (14 ) integral ausgeformt ist, – wobei die Schelle (13 ) den Flansch (7 ) der Turbine (2 ) mit dem Ringflansch (14 ) des Katalysators (4 ) verbindet. - Abgasanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Katalysator (
4 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 7 verwendet wird. - Abgasanlage nach Anspruch 9 mit einem Katalysator (
4 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schelle (13 ) den weiteren Ringflansch (19 ) axial zwischen dem Flansch (7 ) der Turbine (2 ) und dem Ringflansch (14 ) des Außentrichters (17 ) einspannt.
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