EP1009924B1 - Katalysatorträgeranordnung für einen motornahen einbau - Google Patents

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EP1009924B1
EP1009924B1 EP98948860A EP98948860A EP1009924B1 EP 1009924 B1 EP1009924 B1 EP 1009924B1 EP 98948860 A EP98948860 A EP 98948860A EP 98948860 A EP98948860 A EP 98948860A EP 1009924 B1 EP1009924 B1 EP 1009924B1
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EP
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catalyst carrier
housing
flange
carrier body
arrangement
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Helmut Holpp
Friedrich-Wilhelm Kaiser
Uwe Siepmann
Ludwig Wieres
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Vitesco Technologies Lohmar Verwaltungs GmbH
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Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
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    • F01N2330/44—Honeycomb supports characterised by their structural details made of stacks of sheets, plates or foils that are folded in S-form
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    • F01N2450/02—Fitting monolithic blocks into the housing

Definitions

  • the object of the invention relates to a catalyst carrier arrangement and an assembly and an exhaust system of an internal combustion engine.
  • a catalyst carrier body For the catalytic conversion of components of an exhaust gas of an internal combustion engine it is known on a catalyst carrier body to apply at least one catalytically active substance.
  • the catalyst carrier body has gas channels through which an exhaust gas can flow. The gas channels extend in the longitudinal direction of the catalyst carrier body. It is known to form a catalyst carrier body honeycomb.
  • the catalyst carrier body can consist of at least partially structured sheet metal layers. be educated.
  • catalyst carrier bodies are known which consist of a ceramic material exist. Such catalyst carrier body extruded.
  • the catalyst carrier body is arranged in a housing which is a Is part of an exhaust system. Depending on the material of the catalyst carrier body different configurations of the housing are known.
  • WO 90/02251 is a housing with a catalyst carrier body known, which in particular for installation close to the engine within the Exhaust system is suitable.
  • the housing has a larger cross section on than the catalyst carrier body.
  • the housing has an approximately rectangular shape Opening whose length is greater than the maximum length of the Catalyst carrier body and its width is greater than the maximum width of the Catalyst carrier body is.
  • the catalyst carrier body is on a flat or arched mounting plate attached, which has a greater length and width than the opening in the case.
  • the holding plate serves as a cover for the Housing, wherein the catalyst carrier body in an interior of the housing protrudes. This will simplify the installation and removal of the Allows catalyst carrier body in or out of the housing.
  • catalyst carrier arrangements are, for example known from WO 96/27735, WO 96/01698 and WO 96/19647.
  • DE 26 35 725 A1 describes a catalyst carrier arrangement with a Housing in which at least one catalyst carrier body is arranged known.
  • the catalyst carrier body has a plurality of by partition walls separated from each other, in an axial direction of the catalyst carrier body extending channels.
  • the housing has an im essentially radially outward flange.
  • the flange is between a cylinder head and a manifold of an internal combustion engine arranged.
  • the housing with the flange is made in one piece.
  • a catalyst carrier arrangement is known from DE 43 17 092 A1, which is arranged in the exhaust manifold of an internal combustion engine.
  • the catalyst carrier arrangement has a housing which is frame-shaped is trained.
  • the frame-shaped housing has collar-shaped flanges on both a radial and an axial tight fit of a Ensure catalyst carrier body in the housing.
  • the housing is with connected to a flange.
  • the flange is one of the collar-shaped Welded flanges. From DE 43 17 092 A1 it is also known that the flange can be connected to several housings.
  • the catalyst carrier assembly has a housing in which a catalyst carrier body is arranged.
  • a flange is connected to the housing, one Has collar, which is fixed to the housing.
  • the flange becomes common fixed with an exhaust pipe on the cylinder head of an internal combustion engine.
  • the present invention is based on the objective of a catalyst carrier arrangement specify that is structurally simple and a close to the engine Installation. allows.
  • Another object of the invention is a structural unit specify by the assembly of at least two catalyst carrier bodies is simplified in the vicinity of the internal combustion engine.
  • an exhaust system of an internal combustion engine indicate which one with a low. Effort can be produced.
  • the configuration of the catalyst arrangement according to the invention has Housing in which a catalyst carrier body with a variety of separated from each other by partitions, in an axial direction of the Extending catalyst carrier body, channels is arranged.
  • the housing extends at least partially in an axial direction of the catalyst carrier body.
  • the arrangement according to the invention has a housing that at least one essentially radially outward, the catalyst carrier body at least partially surrounding, flange that between a cylinder head and a manifold of an internal combustion engine can be arranged.
  • the flange has at least a portion that protrudes at least partially into the outer wall of the housing.
  • the catalyst arrangement according to the invention is between the housing and the flange formed a sharp transition, so that the invention Catalyst carrier arrangement requires a relatively small installation space.
  • a catalyst carrier arrangement such as that for example is known from DE 43 22 526 A1
  • in the transition area between the flange and housing has a radius of curvature.
  • An assembly of a Such a catalyst carrier arrangement is only possible by adapting the others Components possible.
  • Such an adaptation of the exhaust manifold or The cylinder head is in the configuration of the catalyst carrier arrangement according to the invention not mandatory.
  • Characterized in that the flange at least partially into the housing extends, is also a relief of a connection between the flange and Housing reached because part of the on the catalyst carrier body and that Forces acting via the housing directly into the flange is initiated.
  • the relief of the connection between the housing and the flange also has a positive effect on the durability of the catalyst carrier assembly.
  • the catalyst carrier arrangement according to the invention will also retrofit existing internal combustion engines enables, whereby an emission of certain pollutant components of the Exhaust gas can be reduced.
  • the catalyst carrier arrangement preferably has dimensions such that that the catalyst carrier body at least partially in an outlet channel an internal combustion engine can be introduced. Through this Arrangement is achieved that the catalyst carrier body with a Catalyst is quickly brought to its operating temperature can, so that a reduction in emissions of pollutant components during a cold start phase of an internal combustion engine, in particular of an engine of a vehicle.
  • the housing on or in its outer wall a Has receptacle into which at least a portion of the flange protrudes.
  • the reception is preferably through a groove, in particular a circumferential one Groove, formed.
  • the flange has a through opening, which is preferably has an inside diameter that is larger than the outside diameter of the housing.
  • the flange is positioned in the area of the groove.
  • the inclusion by at least one radially outward directional embossing is formed in the outer wall.
  • the imprint is preferably formed like a bead.
  • a portion of the flange extend up to the catalyst carrier body extends.
  • the housing is preferably formed in two parts.
  • the housing extend in the axial direction of the Has catalyst carrier body, the small, preferably much smaller, than a length of the catalyst carrier body. This ensures that the catalyst carrier arrangement has a relatively low heat storage mass, so that an operating temperature of the catalyst carrier assembly faster can be achieved.
  • Another advantage of this configuration is that to see that the outer dimensions of the catalyst carrier assembly on a necessary dimension can be reduced, so that with an arrangement of Catalyst carrier assembly in an exhaust of an internal combustion engine enlarging an outlet duct is not necessary. It is also achieved that the free flow cross section in the outlet channel through the catalyst carrier arrangement the flow behavior is only insignificantly reduced of the exhaust gas is negligibly influenced.
  • a housing, the extension of which is in the axial direction of the catalyst carrier body is smaller, preferably significantly smaller, than a length of Catalyst carrier body, is particularly suitable for metallic catalyst carrier bodies, which are spirally wound to take up.
  • the housing by at least two Housing parts is formed, with each housing part over a part of Longitudinal extension of the catalyst carrier body extends.
  • This configuration The housing has the advantage that the catalyst carrier body is spread open is prevented by the housing parts. It is not necessary that the Total length of the individual housing parts of the total length of the catalyst carrier body equivalent. Free between individual housing parts Sections are available. If the housing is long enough, a S-shaped, wound catalyst carrier body in a one-piece housing to be ordered.
  • the housing or the housing parts are annular or is sleeve-shaped.
  • This configuration has the Advantage that the housing or the housing parts can be produced relatively easily are.
  • the outer contour of the housing or the housing parts corresponds preferably the cross section of the outlet channel or of the Exhaust duct connecting exhaust gas flow path.
  • the flange with a housing or with a housing part forms a supporting unit. This has the advantage of being manipulated several parts is not necessary.
  • the housing or a housing part at least one for Has contact to a catalyst carrier body bring stop. This results in a defined installation position of a catalyst carrier body allows within the housing or the housing part.
  • the catalyst carrier arrangement is preferably designed such that the Flange at least one sealing surface for gas-tight connection with a Has manifold and a cylinder head.
  • the sealing surface is preferred ring-shaped so that it surrounds the catalyst carrier body.
  • Such an embodiment of the Catalyst support arrangement is particularly in an immediate. arrangement the catalyst carrier arrangement on the internal combustion engine, because there is no need for additional sealants. So forms the Flange a gasket between an engine block and a manifold Internal combustion engine. Due to the proximity of the catalyst carrier arrangement a becomes relative to the combustion chamber of an internal combustion engine achieved rapid heating of the catalyst carrier body, whereby inside shortly the catalyst carrier arrangement unfold its full effectiveness can.
  • the flange preferably forms a metallic seal.
  • the flange may be expedient to design the flange with at least one sealing element, thereby reducing the manufacturing cost of the flange can, since an exact formation of sealing surfaces on the flange is not necessary is.
  • the catalyst carrier body is a metallic Catalyst carrier body is.
  • This is preferably a monolithic honeycomb body.
  • the use of a metallic catalyst carrier body has the advantage that the catalyst carrier body at least with the housing and / or the flange is solderable, so that an increased Stability of the catalyst carrier arrangement is achieved.
  • the metallic catalyst carrier body can be at least partially structured Sheet layers exist.
  • the catalyst carrier body can be made of be made of a sintered metal.
  • the catalyst carrier body at least one Has area that has at least one channel that opposite the other Channels has an enlarged cross section.
  • a structural unit is included at least two catalyst carrier arrangements according to one of claims 1 to 21 proposed, wherein the catalyst support arrangements have a common Have flange.
  • the number of catalyst support assemblies preferably corresponds to a number of the exhaust ducts of an internal combustion engine.
  • the assembly effort of the catalyst carrier arrangements can be reduced.
  • this unit is directly connected to the internal combustion engine so that part of each catalyst carrier body in protrudes an exhaust port of the internal combustion engine.
  • Such a unit is preferably designed such that each Catalyst carrier is arranged within a sealing surface.
  • alternative can be appropriate for each catalyst carrier on the common collar Seals are formed.
  • the exhaust system according to the invention enables one Installation of catalyst carrier bodies in the immediate vicinity of an internal combustion engine.
  • each catalyst carrier body with a housing has a cross section, which essentially corresponds to a cross section of an exhaust gas flow path.
  • the Collar at least partially abuts the flange.
  • the Collar designed so that it can be connected to the flange in a gastight manner.
  • the catalyst carrier arrangement has a housing 1, which is formed in two parts.
  • the housing 1 has a first housing part 2 and a second housing part 3.
  • the first 2 and the second 3 housing part are essentially tubular.
  • Inside the housing 1 is a catalyst carrier body 4 is arranged.
  • the catalyst carrier 4 has a plurality of separated by partitions 7, in Longitudinal direction of the longitudinal axis 12 of the catalyst carrier body 4, Channels 8 on.
  • the Catalyst carrier body 4 by at least partially structured sheet metal layers formed, which are essentially S-shaped intertwined. Other configurations of the catalyst carrier body 4 are possible.
  • the catalyst carrier body can also be made of a non-metallic material, in particular Ceramics exist.
  • the housing 1 is in a substantially transverse to the longitudinal direction of the Channels 8 dividing division level E divided.
  • the division plane E is essentially in one embodiment Plane of symmetry of the catalyst carrier body 4. However, this is not mandatory necessary.
  • the housing can also be divided asymmetrically.
  • a flange 5 is located between the first 2 and the second 3 housing part arranged.
  • the flange 5 is arranged in the division plane E.
  • the Catalyst carrier body 4 penetrates the flange 5
  • Flange 5 is adapted to the outer contour of the catalyst carrier body 4 Through opening 13.
  • the flange 5 extends to the catalyst body 4 through the housing 1.
  • the metallic catalyst carrier body 4 is at least partially with the first 2 and the second 3 housing part of the housing 1 connected.
  • the Connection between the catalyst carrier body 4 and the first 2 or the second 3 housing part is preferably a solder connection. Also between the flange 5 and the catalyst carrier body 4 preferably consists a solder joint. Additionally or alternatively, between the Flange 5 and the first 2 and / or the second 3 housing part of the Housing 1 is a solder joint.
  • the connection between the Flange 5 and the first 2 and / or the second 3 housing part of the Housing 1 can also be a material connection.
  • the connection can for example by welding, in particular by laser welding, friction welding, Arc welding or resistance welding can be formed.
  • the flange 5 is substantially perpendicular to the longitudinal axis 12 of the Catalyst carrier body 4. It is also essentially perpendicular to Housing 1 is formed.
  • the fact that the flange 5 up to the catalyst carrier body 4 extends is a sharp-edged transition between the Given flange 5 and the housing 1.
  • This sharp-edged transition between the flange 5 and the housing 1 enables a very accurate Positioning of the catalyst carrier arrangement in the exhaust duct of an exhaust system. In particular, it is not mandatory to have the edge of a Machining the exhaust port on the cylinder.
  • the flange 5 has two bores 6 through which fastening elements, especially screws, can extend through them the catalyst carrier arrangement is connected to an exhaust system.
  • the Bores 6 lie on a common axis 10.
  • the flange 5 is as a seal is formed which has at least one sealing surface 9.
  • the catalyst carrier body 4 two channels 14 formed at a distance from each other compared to the other channels 8 of the catalyst carrier 4 one have a larger cross-section.
  • the main channels 14 are essentially in central region of the catalyst carrier body 4 is formed.
  • the one in the 1 are the main channels 14 in the Areas formed in which mandrels for the production of the catalyst carrier body 4 intervene.
  • the production of the catalyst carrier body is preferably carried out according to that by WO 97/00725 or WO 97/00135 known method.
  • the catalyst carrier arrangement has a two-part Housing 1 on. a catalyst carrier body 4 is arranged in the housing 1.
  • the catalyst carrier body 4 has a plurality of by partition walls 7 channels 8 separated from one another.
  • the channels 8 extend in Longitudinal direction of the catalyst carrier body.
  • the partitions 7 can by at least partially structured sheets are formed.
  • the housing 1 is in a substantially transverse to the longitudinal direction of the Channels 8 dividing plane E divided, so that the housing 1 has first housing part 2 and a second housing part 3. Each one Housing part 2, 3 partially surrounds the catalyst carrier body 4.
  • a flange 5 is arranged.
  • the flange 5 is plate-shaped. He is arranged in the division plane E.
  • the flange 5 has a through opening 13 through which the catalyst carrier body 4 extends.
  • the shape of the through opening 13 corresponds essentially to the outer contour of the catalyst carrier body 4.
  • the inner edge 15 of the through opening 13 lies against the outer jacket of the catalyst carrier body 4.
  • the Flange 5 is preferably soldered to the catalyst carrier body 4.
  • the flange 5 has sealing elements arranged on opposite surfaces 11 with sealing surfaces 9.
  • the sealing elements 11 end with Distance to the first 2 and the second 3 housing part, as in particular 6 can be seen.
  • the flange 5 is arranged between the housing parts 2, 3, as is the case Figure 6 represents.
  • the mutually facing end faces of the housing parts 2, 3 rest on the flange 5.
  • the flange 5 extends to Catalyst carrier body 4. The connection of the flange 5 with the housing 1 or with the housing parts 2, 3 can already in the first embodiment set out manner.
  • the catalyst carrier arrangement has a housing 1, which is formed in two parts.
  • the housing 1 has a first housing part 2 and a second housing part 3.
  • the first 2 and the second 3 housing part are essentially tubular.
  • Inside the housing 1 is a catalyst carrier body 4 is arranged.
  • the catalyst carrier 4 has a plurality of separated by partitions 7, in Longitudinal direction of the longitudinal axis 12 of the catalyst carrier body 4, Channels 8 on.
  • the catalyst carrier body 4 formed by at least partially structured sheet metal layers, which essentially S-shaped are entwined, as can be seen from FIG. 7.
  • Other configurations of the catalyst carrier body 4 are possible.
  • the housing 1 is in a substantially transverse to the longitudinal direction of the Channels 8 dividing division level E divided.
  • the division plane E is essentially in one embodiment Plane of symmetry of the catalyst carrier body 4. However, this is not mandatory necessary.
  • a flange 5 is located between the first 2 and the second 3 housing part educated.
  • the flange 5 lies in the division plane E.
  • the catalyst carrier body 4 penetrates the flange 5.
  • the flange 5 has a passage opening adapted to the outer contour of the catalyst carrier body 4 13 on.
  • the flange 5 and the housing part 2 form a support unit 27.
  • Das Housing part 2 and the flange 5 are connected to the housing part 2.
  • the flange. 5 is preferably soldered or welded to the housing part 2.
  • the second housing part 3 at a certain distance in the axial direction from the flange 5 spaced.
  • the metallic catalyst carrier body 4 is preferably at least partially connected to the first 2 and the second 3 housing part of the housing 1.
  • the connection between the catalyst carrier body 4 and the The first 2 or the second 3 housing part is preferably a soldered connection. Also between the flange 5 and the catalyst carrier body 4 there is preferably a solder connection.
  • the flange 5 has two bores 6 through which fastening elements, especially screws, can extend through them the catalyst carrier arrangement with a cylinder head and / or a Manifold connected to an internal combustion engine, not shown becomes.
  • the bores lie on a common axis 10.
  • the flange 5 is plate-shaped. It preferably forms one Seal that has at least one sealing surface 9.
  • the catalyst carrier body 4 on two main channels 14 formed at a distance from each other compared to the other channels 8 of the catalyst carrier 4 one have a larger cross-section.
  • the main channels 14 are essentially in central region of the catalyst carrier body 4 is formed.
  • the one in the The catalyst carrier body 4 shown in FIG. 7 are the main channels 14 in trained in the areas in which mandrels for the production of Intervene catalyst carrier body 4.
  • the production of the catalyst carrier body is preferably carried out in accordance with that of WO 97/00725 or Methods known from WO 97/00135.
  • the catalyst carrier arrangement has a catalyst carrier body 4 on.
  • the catalyst carrier body 4 has a large number of separated from each other by partitions 7, in the longitudinal direction of the Channels 8 extending along the longitudinal axis -12 of the catalyst carrier body.
  • the housing 1 surrounds the catalyst carrier body 4.
  • the housing 1 has an extension in the longitudinal direction of the catalyst carrier body 1, the is smaller, in particular significantly smaller, than the length of the catalyst carrier body 4th
  • the housing 1 is annular.
  • the housing 1 is with a Flange 5 connected, which forms a support unit 27 with the housing 1.
  • the flange 5 as such can form a seal.
  • the flange 5 has a through opening 13 through which the Extends catalyst carrier body 4. One of the through opening 13 adjacent section 43 protrudes into the housing 1.
  • the housing 1 has a circumferential recess 44 into which the section 43 projects. In the illustrated embodiment, the recess 44 is in Formed a step, as can be seen from Figure 11.
  • the Recess 44 is by two substantially perpendicular to each other Limited areas on which the flange 5 abuts. The transition area between the flange 5 and the housing 1 is sharp, so that the catalyst carrier arrangement assume a predefined installation position can.
  • the flange 5 is preferably connected to the housing 1 by a Solder connection connected to the housing 1. Alternatively, the flange 5 be connected to the housing 1 by welding.
  • Training the Solder connection between the flange 5 and the housing 1 can be done simultaneously with the formation of a solder connection between the housing 1 and the catalyst carrier body.
  • the flange 5 with the housing 1 is non-positively and / or positively connected.
  • housing 1 shown in FIG. 10 can be at a distance at least one housing part may be provided for the housing 1.
  • Such Arrangement is particularly useful when it is in the catalyst carrier body 4 around an S-shaped, metallic catalyst carrier body is.
  • the catalyst carrier arrangement has a one-piece Housing 1 on.
  • a catalyst carrier body 4 is arranged in the housing 1.
  • the catalyst carrier body 4 has a plurality of by partition walls 7 channels 8 separated from one another.
  • the channels 8 extend in Longitudinal direction of the catalyst carrier body.
  • the partitions 7 can by at least partially structured sheets are formed.
  • the catalyst carrier arrangement has a flange 5.
  • a section 43 of the flange 5 partially protrudes into the housing 1.
  • the housing 1 has a receptacle 46 in its outer wall 45.
  • section 43 of flange 5 projects into it.
  • the recording 46 is formed by a groove.
  • the groove 46 is circumferential in the circumferential direction of the Housing 1 is formed.
  • connection between the Flange 5 and the housing 1 can also be formed in that the Housing 1 is divided in the region of the receptacle 46.
  • the introduction of the section 43 of the flange 5 in the receptacle 46 of the Housing 1 is preferably made in that the outer diameter of the Housing 1 in the unmounted state of the housing 1 is smaller than that Inner diameter of the through opening 13, preferably slightly smaller than the inside diameter of the through hole 13 of the flange 5.
  • the Flange 5 is positioned in the area of the receptacle 46. After that it will Housing 1 expanded at least in the region of the receptacle 46, so that the Section 43 of the flange 5 enters the receptacle 46.
  • the widening of the housing 1 can, for example, by plastic deformation of the housing 1 can be reached. This plastic deformation can be caused by mechanical action on the housing 1 can be achieved.
  • a widening of the housing 1 can also be done in that the interior of the housing 1 through a medium, in particular air, and pressurized becomes.
  • the flange 5 has sealing elements 11, which are arranged on both sides of the flange 5.
  • the sealing elements 11 end at a distance from the first 2 and the second 3 Housing part, as can be seen in particular from FIG. 14.
  • the axial extent of the housing 1 corresponds essentially to that axial extension of the catalyst carrier body 4. This is not mandatory necessary.
  • the axial extent of the individual or both housing parts 2, 3 can also be less than the axial extent of the catalyst carrier body 4.
  • the catalyst carrier body 4 can also be removed from the housing 1 protrude.
  • FIGS. 15 to 17 show a further exemplary embodiment of a catalyst carrier arrangement.
  • the catalyst carrier arrangement comprises a housing 1 and a flange 5.
  • a catalyst carrier body 4 is arranged in the housing 1.
  • the catalyst body 4 has a plurality of by partition walls 7 separated from each other, in the axial direction of the catalyst carrier body 4 extending channels.
  • the partitions 7 extend in essentially in the longitudinal direction of a longitudinal axis 12 of the catalyst carrier body 4.
  • Figure 15 shows that the catalyst carrier body 4 essentially S-shaped. It is by a plurality of at least partially structured sheet metal layers.
  • the flange 5 extends essentially radially outwards. He is in essentially plate-shaped.
  • the flange 5 has in the illustrated Embodiment two holes 6 through which are suitable Can extend fastening means, in particular screws, by means of which the catalyst carrier arrangement is connected to an exhaust system becomes.
  • the bores 6 lie on a common axis 10. This is not mandatory.
  • the flange 5 faces its opposite Surfaces of sealing elements 11.
  • the sealing elements have sealing surfaces 9 on. Through the seals 11 is a gas-tight connection between the exhaust system and the catalyst arrangement and between a housing of an engine, in particular an internal combustion engine, educated.
  • the flange 5 has a through hole 13 through which the Housing 1 extends through.
  • the flange 5 has a section 43 which is adjacent to the through hole 13. Section 43 of the flange 5 extends partially into the housing 1.
  • the housing 1 has a receptacle 47 on its outer wall 45. In the recording Section 47 projects into it.
  • the receptacle 47 is through radially outwards directed embossments 48 formed.
  • the embossments 48 are shown in FIG Embodiment formed on both sides of the flange 5.
  • the coinage are bulge-like. They can also have a knob-like or different shape his.
  • the embossing can be formed by stamps or the like respectively.
  • FIG. 18 shows an assembly 25 with a plurality of housings 1, one have common flange 5.
  • the flange 5 is with the housings 1 connected.
  • the flange 5 is substantially transverse to the longitudinal extent of the Housing 1 is formed.
  • Each housing 1 is in the embodiment shown in FIG. 18 oval. Other cross sections of the housing 1 are possible. It is not absolutely necessary that each housing 1 has the same cross section having. The adjustment of the cross sections of the housing 1 and the The distance between the housing 1 can be different.
  • the design the cross sections of the housing and their arrangement relative to each other is essentially determined by the geometry of an internal combustion engine, in particular the arrangement of the outlet channels and their number, certainly. In the illustrated embodiment, four are at a distance housing 1 formed to each other is provided.
  • the flange 5 is preferably designed so that the opposite Side surfaces 34, 35 each form a sealing surface.
  • the side surfaces 34, 35 serve to seal the assembly 25 between one Cylinder head and a manifold of an internal combustion engine, not shown.
  • each housing 1 is within the area of the flange delimited by the sealing surface 39 5 arranged.
  • each housing 1 of at least one Be sealed surface.
  • a sealing element can also be used on the flange 5, which comes to rest on the collar.
  • the flange has 5 holes 6, through each of which a connecting element, for example a Screw or a grub screw, can extend through.
  • Each housing 1 preferably has one in a space 28 of the housing 1 protruding stop 38.
  • the stop 38 is preferably ring-shaped.
  • the stop 38 can also be in the form of projections be trained.
  • the stop 38 is used to define a Space 28 of the housing 1 arranged catalyst carrier body.
  • the flange 5 has holes 6 through which, for example, a Screw can extend through.
  • a catalyst carrier body 4 is arranged in each housing 1.
  • the longitudinal extension of the catalyst carrier body 4 preferably corresponds to that axial length of the housing 1.
  • the catalyst carrier body 4 is a metallic honeycomb body made of smooth 29 and 30 structured sheets, the channels 8 for an exhaust gas limit.
  • the catalyst carrier body 1 extend on both sides of the flange 5th
  • a ceramic one can also be used Catalyst carrier bodies are used. With such use a ceramic catalyst carrier body is between the catalyst carrier body and the housing arranged an insulation mat, making different thermal expansion of the honeycomb body in the assembly be compressed.
  • the catalyst carrier arrangement according to the invention is particularly for one Suitable for installation near the motor.
  • Fig. 19 shows that shown in Fig. 2 Catalyst carrier arrangement in the installed state.
  • a cylinder head 16 an internal combustion engine has an outlet duct 17.
  • the mouth of the outlet channel 17 is surrounded by a sealing surface 18.
  • a catalyst carrier body 4 partially projects into the outlet channel 17.
  • the catalyst carrier body 4 is arranged in a two-part housing 1.
  • the one in the support unit 27, through the flange 5 and the first Housing part 2 is formed, arranged section 40 of the catalyst carrier body 4 protrudes into the outlet channel 17.
  • the flange 5 lies on one Sealing surface 18 of the cylinder head 16.
  • the flange 5 is as a metallic Seal trained. Extend through the openings 6 of the flange 5 threaded bolts 19.
  • the second housing part 3 projects with that in the second housing part 3 arranged section 41 of the catalyst carrier body 4 in an exhaust duct 21 of the manifold 20 into it.
  • the exhaust duct 21 forms an exhaust gas flow path 42 for an exhaust gas of the internal combustion engine.
  • the manifold 20 has a nozzle 22.
  • the nozzle 22 has holes 23, which are formed corresponding to the bores 6 of the flange 5. Through the holes 6 of the flange 5 and the holes 23 of the nozzle 22 extend the threaded bolts 19 which are connected to the cylinder head 16 are. To fix the manifold 20 and the flange 5 on the Cylinder head 16 are screwed onto the threaded bolts 19 nuts 24.
  • the flange 5 is in the form of a metallic one Seal trained. This configuration of the flange 5 a gas-tight connection between the cylinder head 16 and the manifold 20 manufactured. For this purpose, the flange 5 lies on the sealing surface 18 of the Cylinder head 16 on.
  • the connector 22 also has a sealing surface 26, which comes to rest on the flange 5.
  • the manifold 20 forms with the Catalyst carrier arrangement part of an exhaust system of an internal combustion engine.
  • an internal combustion engine has a plurality of outlet channels 17, it can a catalyst support assembly may be placed in each exhaust port.

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Description

Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf eine Katalysatorträgeranordnung und eine Baueinheit sowie auf ein Abgassystem einer Verbrennungskraftmaschine.
Zur katalytischen Umsetzung von Komponenten eines Abgases einer Verbrennungskraftmaschine ist es bekannt, auf einen Katalysatorträgerkörper wenigstens eine katalytisch wirkende Substanz aufzubringen. Der Katalysatorträgerkörper weist für ein Abgas durchströmbare Gaskanäle auf. Die Gaskanäle erstrecken sich in Längsrichtung des Katalysatorträgerkörpers. Es ist bekannt, einen Katalysatorträgerkörper wabenförmig auszubilden. Der Katalysatorträgerkörper kann aus wenigstens teilweise strukturierten Blechlagen. gebildet sein. Ferner sind Katalysatorträgerkörper bekannt, die aus einem keramischen Werkstoff bestehen. Solche Katalysatorträgerkörper werden extrudiert.
Der Katalysatorträgerkörper wird in einem Gehäuse angeordnet, welches ein Teil eines Abgassystems ist. In Abhängigkeit von dem Material des Katalysatorträgerkörpers sind unterschiedliche Ausgestaltungen des Gehäuses bekannt.
Durch die WO 90/02251 ist ein Gehäuse mit einem Katalysatorträgerkörper bekannt, welches insbesondere für einen motornahen Einbau innerhalb des Abgassystems geeignet ist. Das Gehäuse weist einen größeren Querschnitt auf als der Katalysatorträgerkörper. Das Gehäuse weist eine etwa rechteckförmige Öffnung auf, deren Länge größer als die maximale Länge des Katalysatorträgerkörpers und deren Breite größer als die maximale Breite des Katalysatorträgerkörpers ist. Der Katalysatorträgerkörper ist an einer flachen oder gewölbten Halteplatte befestigt, die eine größere Länge und Breite hat als die Öffnung im Gehäuse. Die Halteplatte dient als Verschlußdeckel des Gehäuses, wobei der Katalysatorträgerkörper in einen Innenraum des Gehäuses hineinragt. Hierdurch wird ein vereinfachter Ein- und Ausbau des Katalysatorträgerkörpers in das oder aus dem Gehäuse ermöglicht.
Weitere Ausgestaltungen von Katalysatorträgeranordnungen sind beispielsweise durch die WO 96/27735, WO 96/01698 und WO 96/19647 bekannt.
Insbesondere bei Verbrennungskraftmaschinen, die in Personenkraftfahrzeugen eingebaut werden, ist ein motornaher Einbau eines Katalysatorträgerkörpers nicht unproblematisch, da die räumlichen Gegebenheiten innerhalb eines Motorraumes des Fahrzeugs relativ beengt sind.
Durch die DE 26 35 725 A1 ist eine Katalysatorträgeranordnung mit einem Gehäuse, in dem wenigstens ein Katalysatorträgerkörper angeordnet ist, bekannt. Der Katalysatorträgerkörper weist eine Vielzahl von durch Trennwände voneinander getrennten, sich in einer axialen Richtung des Katalysatorträgerkörpers erstreckenden, Kanäle auf. Das Gehäuse weist einen im wesentlichen radial auswärts gerichteten Flansch auf. Der Flansch ist zwischen einem Zylinderkopf und einem Krümmer einer Verbrennungskraftmaschine anordenbar. Das Gehäuse mit dem Flansch ist einstückig ausgebildet.
Durch die DE 43 17 092 A1 ist eine Katalysatorträgeranordnung bekannt, die im Abgaskrümmer einer Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist. Die Katalysatorträgeranordnung weist ein Gehäuse auf, welches rahmenförmig ausgebildet ist. Das rahmenförmige Gehäuse weist kragenförmige Umbördelungen auf, um sowohl einen radialen als auch einen axialen Festsitz eines Katalysatorträgerkörpers in dem Gehäuse sicherzustellen. Das Gehäuse ist mit einem Flansch verbunden. Der Flansch ist mit einer der kragenförmigen Umbördelungen verschweißt. Durch die DE 43 17 092 A1 ist auch bekannt, daß der Flansch mit mehreren Gehäusen verbunden werden kann.
Durch die DE 43 22 526 A1 ist eine weitere Ausgestaltung einer Katalysatorträgeranordnung für eine Brennkraftmaschine bekannt. Die Katalysatorträgeranordnung weist ein Gehäuse auf, in dem ein Katalysatorträgerkörper angeordnet ist. Mit dem Gehäuse ist ein Flansch verbunden, der einen Kragen aufweist, der am Gehäuse festgelegt ist. Der Flansch wird gemeinsam mit einem Abgasrohr am Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine festgelegt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Zielsetzung zugrunde, eine Katalysatorträgeranordnung anzugeben, die konstruktiv einfach ist und einen motornahen Einbau. ermöglicht. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, eine Baueinheit anzugeben, durch die eine Montage von wenigstens zwei Katalysatorträgerkörpern in der Nähe der Verbrennungskraftmaschine vereinfacht wird. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, ein Abgassystem einer Verbrennungskraftmaschine anzugeben, welches mit einem geringen. Aufwand herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Katalysatorträgeranordnung nach Anspruch 1, eine Baueinheit nach Anspruch 22 bzw. ein Abgassystem nach Anspruch 24 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Katalysatorträgeranordnung, der Baueinheit bzw. des Abgassystems sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Katalysatoranordnung weist ein Gehäuse auf, in dem ein Katalysatorträgerkörper mit einer Vielzahl von durch Trennwände voneinander getrennten, sich in einer axialen Richtung des Katalysatorträgerkörpers erstreckenden, Kanälen angeordnet ist. Das Gehäuse erstreckt sich wenigstens teilweise in einer axialen Richtung des Katalysatorträgerkörpers. Die erfindungsgemäße Anordnung weist ein Gehäuse auf, das wenigstens einen im wesentlichen radial auswärts gerichteten, den Katalysatorträgerkörper wenigstens teilweise umgebenden, Flansch aufweist, der zwischen einen Zylinderkopf und einen Krümmer einer Verbrennungskraftmaschine anordenbar ist. Der Flansch weist wenigstens einen Abschnitt auf, der mindestens teilweise in die Außenwandung des Gehäuses hineinragt. Durch diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Katalysatoranordnung wird zwischen dem Gehäuse und dem Flansch ein scharfer Übergang gebildet, so daß die erfindungsgemäße Katalysatorträgeranordnung einen relativ geringen Einbauraum benötigt. Insbesondere besteht bei bereits vorhandenen Verbrennungskraftmaschinen das Problem, daß diese mit derartigen Katalysatorträgeranordnungen nicht nachrüstbar sind, da eine Katalysatorträgeranordnung, wie sie beispielsweise durch die DE 43 22 526 A1 bekannt ist, im Übergangsbereich zwischen dem Flansch und Gehäuse einen Krümmungsradius aufweist. Eine Montage einer solchen Katalysatorträgeranordnung ist nur durch Anpassung der weiteren Bauteile möglicht. Eine solche Anpassung des Abgaskrümmers bzw. des Zylinderkopfes ist bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Katalysatorträgeranordnung nicht zwingend notwendig.
Dadurch, daß der Flansch sich wenigstens teilweise in das Gehäuse hinein erstreckt, wird auch eine Entlastung einer Verbindung zwischen Flansch und Gehäuse erreicht, da ein Teil der auf den Katalysatorträgerkörper und das Gehäuse wirkenden Kräfte über das Gehäuse unmittelbar in den Flansch eingeleitet wird. Die Entlastung der Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem Flansch hat auch eine positive Wirkung auf die Haltbarkeit der Katalysatorträgeranordnung.
Durch die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Katalysatorträgeranordnung wird auch eine Nachrüstung bereits vorhandener Verbrennungskraftmaschinen ermöglicht, wodurch eine Emission bestimmter Schadstoffkomponenten des Abgases verringert werden kann.
Die Katalysatorträgeranordnung weist vorzugsweise solche Abmessungen auf, daß der Katalysatorträgerkörper wenigstens teilweise in einen Auslaßkanal einer Verbrennungskraftmaschine eingebracht werden kann. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß der Katalysatorträgerkörper, der mit einem Katalysator versehen ist, rasch auf seine Betriebstemperatur gebracht werden kann, so daß eine Verringerung des Ausstoßes von Schadstoffkomponenten während einer Kaltstartphase einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Motors eines Fahrzeugs, erreicht wird.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Katalysatorträgeranordnung wird vorgeschlagen, daß das Gehäuse an oder in seiner Außenwandung eine Aufnahme aufweist, in die wenigstens ein Abschnitt des Flansches hineinragt. Vorzugsweise ist die Aufnahme durch eine Nut, insbesondere eine umlaufende Nut, gebildet. Der Flansch weist eine Durchgangsöffnung auf, die vorzugsweise einen Innendurchmesser hat, der größer ist als der Außendurchmesser des Gehäuses. Der Flansch wird im Bereich der Nut positioniert. Durch eine radial auswärts gerichtete Verformung des Gehäuses, zumindest im Bereich der Nut, gelangt der Abschnitt des Flansches in die Aufnahme hinein. Die plastische Verformung des Gehäuses kann dadurch erfolgen, daß das Gehäuse unter einen ausreichend hohen Innendruck gesetzt wird. Gegebenenfalls findet die Verformung des Gehäuses bei einer erhöhten Temperatur statt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Katalysatoranordnung wird vorgeschlagen, daß die Aufnahme durch wenigstens eine radial auswärts gerichtete Prägung in der Außenwandung gebildet ist. Die Prägung ist vorzugsweise wulstartig ausgebildet.
Nach einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß sich ein Abschnitt des Flansches bis zum Katalysatorträgerkörper hin erstreckt. Bei einer solchen Ausgestaltung der Katalysatorträgeranordnung ist das Gehäuse vorzugsweise zweiteilig ausgebildet.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Katalysatorträgeranordnung wird vorgeschlagen, daß das Gehäuse eine Erstreckung in axialer Richtung des Katalysatorträgerkörpers aufweist, die kleine, vorzugsweise wesentlich kleiner, als eine Länge des Katalysatorträgerkörpers ist. Hierdurch wird erreicht, daß die Katalysatorträgeranordnung eine relativ geringe Wärmespeichermasse aufweist, so daß eine Betriebstemperatur der Katalysatorträgeranordnung schneller erreicht werden kann. Ein weiterer Vorzug dieser Ausgestaltung ist darin zu sehen, daß die Außenabmessungen der Katalysatorträgeranordnung auf ein notwendiges Maß reduziert werden kann, so daß bei einer Anordnung der Katalysatorträgeranordnung in einem Auslaß einer Verbrennungskraftmaschine ein Vergrößern eines Auslaßkanals nicht notwendig ist. Es wird auch erreicht, daß der freie Strömungsquerschnitt im Auslaßkanal durch die Katalysatorträgeranordnung nur unwesentlich verringert wird bzw. das Strömungsverhalten des Abgases unwesentlich beeinflußt wird.
Ein Gehäuse, dessen Erstreckung in axialer Richtung des Katalysatorträgerkörpers kleiner, vorzugsweise wesentlich kleiner, ist als eine Länge des Katalysatorträgerkörpers, ist insbesondere dazu geeignet metallische Katalysatorträgerkörper, die spiralig gewunden sind, aufzunehmen.
Soll statt eines spiralig gewundenen Katalysatorträgerkörpers beispielsweise ein S-förmig gewundener Katalysatorträgerkörper im Gehäuse angeordnet werden, so wird vorgeschlagen, daß das Gehäuse durch wenigstens zwei Gehäuseteile gebildet ist, wobei sich jedes Gehäuseteil über einen Teil der Längserstreckung des Katalysatorträgerkörpers erstreckt. Diese Ausgestaltung des Gehäuses hat den Vorteil, daß ein Aufspreizen des Katalysatorträgerkörpers durch die Gehäuseteile verhindert wird. Es ist nicht notwendig, daß die Gesamtlänge der einzelnen Gehäuseteile der Gesamtlänge des Katalysatorträgerkörpers entspricht. Zwischen einzelnen Gehäuseteilen können freie Abschnitte vorliegen. Bei einem ausreichend langen Gehäuse kann auch ein S-förmig gewundener Katalysatorträgerkörper in einem einteiligen Gehäuse angeordnet werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Katalysatorträgeranordnung wird vorgeschlagen, daß das Gehäuse oder die Gehäuseteile ringförmig oder hülsenförmig ausgebildet ist bzw. sind. Diese Ausgestaltung hat den Vorzug, daß das Gehäuse bzw. die Gehäuseteile relativ einfach herstellbar sind. Die Außenkontur des Gehäuses bzw. der Gehäuseteile entspricht vorzugsweise dem Querschnitt des Auslaßkanals bzw. des sich an den Auslaßkanal anschließenden Abgasströmungswegs.
Nach einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Flansch mit einem Gehäuse oder mit einem Gehäuseteil eine Trageinheit bildet. Dies hat den Vorteil, daß eine Manipulation mehrerer Teile nicht notwendig ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Trageinheit wird vorgeschlagen, daß das Gehäuse oder ein Gehäuseteil wenigstens einen zur Anlage an einen Katalysatorträgerkörper bringbaren Anschlag aufweist. Hierdurch wird eine definierte Einbaulage eines Katalysatorträgerkörpers innerhalb des Gehäuses bzw. des Gehäuseteiles ermöglicht.
Vorzugsweise ist die Katalysatorträgeranordnung so ausgestaltet, daß der Flansch wenigstens eine Dichtfläche zur gasdichtenden Verbindung mit einem Krümmer und einem Zylinderkopf aufweist. Die Dichtfläche ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet, so daß diese den Katalysatorträgerkörper umgibt. Bevorzugt ist hierbei eine Ausgestaltung der Katalysatoranordnung, bei der der Flansch selbst eine Dichtung bildet. Eine solche Ausgestaltung der Katalysatorträgeranordnung ist besonders bei einer unmittelbaren. Anordnung der Katalysatorträgeranordnung an der Verbrennungskraftmaschine geeignet, da auf zusätzliche Dichtungsmittel verzichtet werden kann. So bildet der Flansch eine Dichtung zwischen einem Motorblock und einem Krümmer der Verbrennungskraftmaschine. Durch die Nähe der Katalysatorträgeranordnung zum Verbrennungsraum einer Verbrennungskraftmaschine wird ein relativ schnelles Aufheizen des Katalysatorträgerkörpers erreicht, wodurch innerhalb kurzer Zeit die Katalysatorträgeranordnung ihre volle Wirksamkeit entfalten kann. Vorzugsweise bildet der Flansch eine metallische Dichtung.
In Abhängigkeit von der Geometrie der Dichtung ist es unter Umständen zweckmäßig, den Flansch mit wenigstens einem Dichtungselement auszugestalten, wodurch die Herstellungskosten des Flansches verringert werden können, da eine genaue Ausbildung von Dichtflächen am Flansch nicht notwendig ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Katalysatorträgeranordnung wird vorgeschlagen, daß der Katalysatorträgerkörper ein metallischer Katalysatorträgerkörper ist. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um einen monolithischen Wabenkörper. Die Verwendung eines metallischen Katalysatorträgerkörpers hat den Vorteil, daß der Katalysatorträgerkörper wenigstens mit dem Gehäuse und/oder dem Flansch verlötbar ist, so daß eine erhöhte Stabilität der Katalysatorträgeranordnung erreicht wird.
Der metallische Katalysatorträgerkörper kann aus wenigstens teilweise strukturierten Blechlagen bestehen. Alternativ kann der Katalysatorträgerkörper aus einem Sintermetall hergestellt sein.
Anstelle eines metallischen Katalysatorträgerkörpers kann auch ein keramischer Katalysatorträgerkörper verwendet werden. Hierbei ist jedoch zu beachten, daß die unterschiedlichen thermischen Dehnungen aufgrund verschiedener Ausdehnungskoeffizienten der Werkstoffe des Katalysatorträgerkörpers und des Gehäuses, bei dem es sich um ein metallisches Gehäuse handelt, durch entsprechende Maßnahmen kompensiert werden müssen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Katalysatorträgeranordnung wird vorgeschlagen, daß der Katalysatorträgerkörper wenigstens einen Bereich aufweist, der wenigstens einen Kanal hat, der gegenüber den weiteren Kanälen einen vergrößerten Querschnitt aufweist. Durch diese Maßnahme wird bewirkt, daß das Strömungsverhalten des Abgasstromes nicht oder nur in einem sehr geringen Maße durch den Katalysatorträger beeinflußt wird. Diese Beeinflussung ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn diese eine Rückkopplung auf die Gemischbildung innerhalb eines Verbrennungsraumes einer Verbrennungskraftmaschine hat.
Nach einem weiteren erfinderischen Gedanken wird eine Baueinheit mit wenigstens zwei Katalysatorträgeranordnungen nach einem der Ansprüche 1 bis 21 vorgeschlagen, wobei die Katalysatorträgeranordnungen einen gemeinsamen Flansch aufweisen. Die Anzahl der Katalysatorträgeranordnungen entspricht vorzugsweise einer Anzahl der Auslaßkanäle einer Verbrennungskraftmaschine. Hierdurch kann der Montageaufwand der Katalysatorträgeranordnungen verringert werden. Bei einer Baueinheit, deren Anzahl der Katalysatorträgeranordnungen der Anzahl der Auslaßkanäle einer Verbrennungskraftmaschine entspricht, wird bei geeigneter Ausgestaltung der Verbrennungskraftmaschine und an diese angepaßte Ausbildung der Baueinheit, diese Baueinheit unmittelbar mit der Verbrennungskraftmaschine verbunden so daß ein Teil eines jeden Katalysatorträgerkörpers in einen Auslaßkanal der Verbrennungskraftmaschine hineinragt.
Vorzugsweise ist eine solche Baueinheit derart ausgestaltet, daß ein jeder Katalysatorträger innerhalb einer Dichtfläche angeordnet ist. Alternativ können für jeden Katalysatorträger an dem gemeinsamen Kragen entsprechende Dichtungen ausgebildet sein.
Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Gedanken wird ein Abgassystem einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Katalysatorträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 21 und/oder mit einer Baueinheit nach Anspruch 22 oder 23 vorgeschlagen, wobei das Abgassystem wenigstens einen Abgasströmungsweg aufweist, in dem der/die Katalysatorträgerkörper wenigstens teilweise angeordnet ist/sind. Das erfindungsgemäße Abgassystem ermöglicht einen Einbau von Katalysatorträgerkörpern in unmittelbarer Nähe einer Verbrennungskraftmaschine.
Vorzugsweise ist in einem jeden Strömungsweg jeweils ein Katalysatorträgerkörper angeordnet, wodurch eine Reduktion der Emission von Schadstoffkomponenten des Abgases verringert werden kann.
Um eine möglichst hohe Wirksamkeit des Abgassystems zu bewirken, und um Bypaßströmungen eines Abgases zu vermeiden, wird vorgeschlagen, daß jeder Katalysatorträgerkörper mit einem Gehäuse einen Querschnitt aufweist, der im wesentlichen einem Querschnitt eines Abgasströmungsweges entspricht.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Abgassystems mit wenigstens einem Krümmer, der wenigstens einen Flansch zum Anschluß an eine Verbrennungskraftmaschine aufweist, wird vorgeschlagen, daß der Kragen wenigstens teilweise an dem Flansch anliegt. Insbesondere ist der Kragen so ausgebildet, daß dieser gasdicht mit dem Flansch verbindbar ist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
ein erstes Ausführungsbeispiel einer Katalysatorträgeranordnung in einer Vorderansicht,
Fig. 2
die Katalysatorträgeranordnung nach Fig. 1 in einer Seitenansicht und im Schnitt,
Fig. 3
vergrößert eine Einzelheit X nach Fig. 2,
Fig. 4
ein zweites Ausführungsbeispiel einer Katalysatorträgeranordnung in einer Vorderansicht,
Fig. 5
die Katalysatorträgeranordnung nach Fig. 4 im Vollschnitt,
Fig. 6
eine Einzelheit X nach Fig. 5,
Fig. 7
ein drittes Ausführungsbeispiel einer Katalysatorträgeranordnung in einer Vorderansicht,
Fig. 8
die Katalysatorträgeranordnung nach Fig. 7 in einer Seitenansicht und im Vollschnitt,
Fig. 9
vergrößert eine Einzelheit X nach Fig. 8,
Fig. 10
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Katalysatorträgeranordnung im Vollschnitt,
Fig. 11
eine Einzelheit X nach Fig. 10,
Fig. 12
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Katalysatorträgeranordnung in einer Vorderansicht,
Fig. 13
die Katalysatorträgeranordnung nach Fig. 12 in einer Seitenansicht und im Vollschnitt,
Fig. 14
eine Einzelheit X nach Fig. 13,
Fig. 15
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Katalysatorträgeranordnung in einer Vorderansicht,
Fig. 16
die Katalysatorträgeranordnung nach Fig. 15 in einer Seitenansicht und im Vollschnitt,
Fig. 17
eine Einzelheit X nach Fig. 16,
Fig. 18
ein erstes Ausführungsbeispiel einer Trageinheit mit Katalysatorträgerkörper in einer Draufsicht und
Fig. 19
einen Teil eines Abgassystems im Vollschnitt.
Fig. 1 und 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer Katalysatorträgeranordnung. Die Katalysatorträgeranordnung weist ein Gehäuse 1 auf, welches zweiteilig ausgebildet ist. Das Gehäuse 1 weist ein erstes Gehäuseteil 2 und ein zweites Gehäuseteil 3 auf. Das erste 2 und das zweite 3 Gehäuseteil sind im wesentlichen rohrförmig ausgebildet. Innerhalb des Gehäuses 1 ist ein Katalysatorträgerkörper 4 angeordnet. Der Katalysatorträgerkörper 4 weist eine Vielzahl von durch Trennwände 7 voneinander getrennten, sich in Längsrichtung der Längsachse 12 des Katalysatorträgerkörpers 4 erstrekkenden, Kanälen 8 auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Katalysatorträgerkörper 4 durch wenigstens teilweise strukturierte Blechlagen gebildet, die im wesentlichen S-förmig verschlungen sind. Andere Ausgestaltungen des Katalysatorträgerkörpers 4 sind möglich. Der Katalysatorträgerkörper kann auch aus einem nichtmetallischen Werkstoff, insbesondere aus Keramik bestehen.
Das Gehäuse 1 ist in einer im wesentlichen quer zur Längsrichtung der Kanäle 8 verlaufenden Teilungsebene E unterteilt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegt die Teilungsebene E im wesentlichen in einer Symmetrieebene des Katalysatorträgerkörpers 4. Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig. Das Gehäuse kann auch asymmetrisch geteilt sein.
Zwischen dem ersten 2 und dem zweiten 3 Gehäuseteil ist ein Flansch 5 angeordnet. Der Flansch 5 ist in der Teilungsebene E angeordnet. Der Katalysatorträgerkörper 4 durchdringt den Flansch 5, Hierzu weist der Flansch 5 eine an die Außenkontur des Katalysatorträgerkörpers 4 angepaßte Durchgangsöffnung 13 auf. Der Flansch 5 erstreckt sich bis zum Katalysatorkörper 4 durch das Gehäuse 1 hindurch.
Der metallische Katalysatorträgerkörper 4 ist wenigstens teilweise mit dem ersten 2 und dem zweiten 3 Gehäuseteil des Gehäuses 1 verbunden. Die Verbindung zwischen dem Katalysatorträgerkörper 4 und dem ersten 2 bzw. dem zweiten 3 Gehäuseteil ist vorzugsweise eine Lötverbindung. Auch zwischen dem Flansch 5 und dem Katalysatorträgerkörper 4 besteht vorzugsweise eine Lötverbindung. Zusätzlich oder alternativ kann zwischen dem Flansch 5 und dem ersten 2 und/oder dem zweiten 3 Gehäuseteil des Gehäuses 1 eine Lötverbindung bestehen. Die Verbindung zwischen dem Flansch 5 und dem ersten 2 und/oder dem zweiten 3 Gehäuseteil des Gehäuses 1 kann auch eine stoffliche Verbindung sein. Die Verbindung kann beispielsweise durch Schweißen, insbesondere durch Laserschweißen, Reibschweißen, Lichtbogenschweißen oder Widerstandsschweißen gebildet sein.
Der Flansch 5 steht im wesentlichen senkrecht zur Längsachse 12 des Katalysatorträgerkörpers 4. Er ist auch im wesentlichen senkrecht zum Gehäuse 1 ausgebildet. Dadurch, daß der Flansch 5 sich bis zum Katalysatorträgerkörper 4 erstreckt, ist ein scharfkantiger Übergang zwischen dem Flansch 5 und dem Gehäuse 1 gegeben. Dieser scharfkantige Übergang zwischen dem Flansch 5 und dem Gehäuse 1 ermöglicht eine sehr genaue Positionierung der Katalysatorträgeranordnung im Abgaskanal eines Abgassystems. Insbesondere ist es nicht zwingend notwendig, den Rand eines Auslaßkanals am Zylinder zu bearbeiten. Dadurch, daß sich der Flansch 5 in das Gehäuse 1 hineinerstreckt, werden auch die vom Katalysatorträgerkörper 4 auf das Gehäuse 1 einwirkenden Kräfte über das Gehäuse 3 in den Flansch 5 eingeleitet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel stoßen die Stirnflächen der Gehäuseteile 2, 3 an den Flansch 5 an. Über diese Stirnflächen wird eine auf den Katalysatorträgerkörper einwirkende Kraft, die durch das strömende Abgas bewirkt wird, in den Flansch 5 eingeleitet. Hierdurch wird eine verringerte Belastung der Verbindung zwischen dem Flansch 5 und dem Katalysatorträgerkörper 4 bzw. zwischen dem Flansch 5 und dem ersten 2 und/oder dem zweiten 3 Gehäuseteil des Gehäuses 1 entlastet. Figur 3 zeigt in einer vergrößerten Darstellung den Verbindungsbereich zwischen den Gehäuseteilen 2, 3 und dem Flansch 5.
Der Flansch 5 weist zwei Bohrungen 6 auf, durch die sich Befestigungselemente, insbesondere Schrauben, hindurcherstrecken können, mittels derer die Katalysatorträgeranordnung mit einem Abgassystem verbunden wird. Die Bohrungen 6 liegen auf einer gemeinsamen Achse 10. Der Flansch 5 ist als eine Dichtung ausgebildet, die wenigstens eine Dichtfläche 9 aufweist.
Wie insbesondere aus der Fig. 1 ersichtlich ist, weist der Katalysatorträgerkörper 4 zwei im Abstand zueinander ausgebildete Kanäle 14 auf, die gegenüber den weiteren Kanälen 8 des Katalysatorträgerkörpers 4 einen größeren Querschnitt aufweisen. Die Hauptkanäle 14 sind im wesentlichen im zentralen Bereich des Katalysatorträgerkörpers 4 ausgebildet. Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Katalysatorträgerkörper 4 sind die Hauptkanäle 14 in den Bereichen ausgebildet, in denen Wickeldorne für die Herstellung des Katalysatorträgerkörpers 4 eingreifen. Die Herstellung des Katalysatorträgerkörpers erfolgt vorzugsweise entsprechend dem durch die WO 97/00725 oder WO 97/00135 bekannten Verfahren.
Fig. 4 und 5 sowie 6 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel einer Katalysatorträgeranordnung. Die Katalysatorträgeranordnung weist ein zweiteiliges Gehäuse 1 auf. in dem Gehäuse 1 ist ein Katalysatorträgerkörper 4 angeordnet. Der Katalysatorträgerkörper 4 hat eine Vielzahl von durch Trennwände 7 voneinander getrennten Kanälen 8. Die Kanäle 8 erstrecken sich in Längsrichtung des Katalysatorträgerkörpers. Die Trennwände 7 können durch wenigstens teilweise strukturierte Bleche gebildet sein.
Das Gehäuse 1 ist in einer im wesentlichen quer zur Längsrichtung der Kanäle 8 verlaufenden Teilungsebene E unterteilt, so daß das Gehäuse 1 ein erstes Gehäuseteil 2 und ein zweites Gehäuseteil 3 aufweist. Ein jedes Gehäuseteil 2, 3 umgibt teilweise den Katalysatorträgetkörper 4.
Zwischen dem ersten 2 und dem zweiten 3 Gehäuseteil des Gehäuses 1 ist ein Flansch 5 angeordnet. Der Flansch 5 ist plattenförmig ausgebildet. Er ist in der Teilungsebene E angeordnet. Der Flansch 5 weist eine Durchgangsöffnung 13 auf, durch die sich der Katalysatorträgerkörper 4 erstreckt. Die Gestalt der Durchgangsöffnung 13 entspricht im wesentlichen der Außenkontur des Katalysatorträgerkörpers 4. Der Innenrand 15 der Durchgangsöffnung 13 liegt am Außenmantel des Katalysatorträgerkörpers 4 an. Der Flansch 5 ist vorzugsweise mit dem Katalysatorträgerkörper 4 verlötet.
Der Flansch 5 weist an gegenüberliegenden Flächen angeordnete Dichtungselemente 11 mit Dichtflächen 9 auf. Die Dichtungselemente 11 enden mit Abstand zu dem ersten 2 und dem zweiten 3 Gehäuseteil, wie dies insbesondere aus der Fig. 6 ersichtlich ist.
Der Flansch 5 ist zwischen den Gehäuseteilen 2, 3 angeordnet, wie dies die Figur 6 darstellt. Die einander zugewandten Stirnflächen der Gehäuseteile 2, 3 liegen an dem Flansch 5 an. Der Flansch 5 erstreckt sich bis zum Katalysatorträgerkörper 4. Die Verbindung des Flansches 5 mit dem Gehäuse 1 bzw. mit den Gehäuseteilen 2, 3 kann in der bereits zum ersten Ausführungsbeispiel dargelegten Weise erfolgen.
Fig. 7 und 8 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Katalysatorträgeranordnung. Die Katalysatorträgeranordnung weist ein Gehäuse 1 auf, welches zweiteilig ausgebildet ist. Das Gehäuse 1 weist ein erstes Gehäuseteil 2 und ein zweites Gehäuseteil 3 auf. Das erste 2 und das zweite 3 Gehäuseteil sind im wesentlichen rohrförmig ausgebildet. Innerhalb des Gehäuses 1 ist ein Katalysatorträgerkörper 4 angeordnet. Der Katalysatorträgerkörper 4 weist eine Vielzahl von durch Trennwände 7 voneinander getrennten, sich in Längsrichtung der Längsachse 12 des Katalysatorträgerkörpers 4 erstreckenden, Kanälen 8 auf.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Katalysatorträgerkörper 4 durch wenigstens teilweise strukturierte Blechlagen gebildet, die im wesentlichen S-förmig verschlungen sind, wie dies aus der Fig. 7 ersichtlich ist. Andere Ausgestaltungen des Katalysatorträgerkörpers 4 sind möglich.
Das Gehäuse 1 ist in einer im wesentlichen quer zur Längsrichtung der Kanäle 8 verlaufenden Teilungsebene E unterteilt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegt die Teilungsebene E im wesentlichen in einer Symmetrieebene des Katalysatorträgerkörpers 4. Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig.
Zwischen dem ersten 2 und dem zweiten 3 Gehäuseteil ist ein Flansch 5 ausgebildet. Der Flansch 5 liegt in der Teilungsebene E. Der Katalysatorträgerkörper 4 durchdringt den Flansch 5. Hierzu weist der Flansch 5 eine an die Außenkontur des Katalysatorträgerkörpers 4 angepaßte Durchgangsöffnung 13 auf.
Der Flansch 5 sowie das Gehäuseteil 2 bilden eine Trageinheit 27. Das Gehäuseteil 2 sowie der Flansch 5 sind mit dem Gehäuseteil 2 verbunden. Der Flansch. 5 ist vorzugsweise mit dem Gehäuseteil 2 verlötet oder verschweißt.
Wie insbesondere aus der Fig. 9 ersichtlich ist, ist das zweite Gehäuseteil 3 mit einem gewissen Abstand in axialer Richtung zu dem Flansch 5 beabstandet.
Der metallische Katalysatorträgerkörper 4 ist vorzugsweise wenigstens teilweise mit dem ersten 2 und dem zweiten 3 Gehäuseteil des Gehäuses 1 verbunden. Die Verbindung zwischen dem Katalysatorträgerkörper 4 und dem ersten 2 bzw. dem zweiten 3 Gehäuseteil ist vorzugsweise eine Lötverbindung. Auch zwischen dem Flansch 5 und dem Katalysatorträgerkörper 4 besteht vorzugsweise eine Lötverbindung.
Der Flansch 5 weist zwei Bohrungen 6 auf, durch die sich Befestigungselemente, insbesondere Schrauben, hindurcherstrecken können, mittels derer die Katalysatorträgeranordnung mit einem Zylinderkopf und/oder einem Krümmer einer nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine verbunden wird. Die Bohrungen liegen auf einer gemeinsamen Achse 10.
Der Flansch 5 ist plattenförmig ausgebildet. Er bildet vorzugsweise eine Dichtung, die wenigstens eine Dichtfläche 9 aufweist.
Wie insbesondere aus der Fig. 7 ersichtlich ist, weist der Katalysatorträgerkörper 4 zwei im Abstand zueinander ausgebildete Hauptkanäle 14 auf, die gegenüber den weiteren Kanälen 8 des Katalysatorträgerkörpers 4 einen größeren Querschnitt aufweisen. Die Hauptkanäle 14 sind im wesentlichen im zentralen Bereich des Katalysatorträgerkörpers 4 ausgebildet. Bei dem in der Fig. 7 dargestellten Katalysatorträgerkörper 4 sind die Hauptkanäle 14 in den Bereichen ausgebildet, in denen Wickeldorne für die Herstellung des Katalysatorträgerkörpers 4 eingreifen. Die Herstellung des Katalysatorträgerkörpers erfolgt vorzugsweise entsprechend dem durch die WO 97/00725 oder WO 97/00135 bekannten Verfahren.
Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Katalysatorträgeranordnung in Vollschnitt. Die Katalysatorträgeranordnung weist einen Katalysatorträgerkörper 4 auf. Der Katalysatorträgerkörper 4 weist eine Vielzahl von durch Trennwände 7 voneinander getrennten, sich in Längsrichtung der Längsachse -12 des Katalysatorträgerkörpers erstreckenden, Kanälen 8 auf.
Das Gehäuse 1 umgibt den Katalysatorträgerkörper 4. Das Gehäuse 1 weist eine Erstreckung in Längsrichtung des Katalysatorträgerkörpers 1 auf, die kleiner, insbesondere wesentlich kleiner, ist als die Länge des Katalysatorträgerkörpers 4.
Das Gehäuse 1 ist ringförmig ausgebildet. Das Gehäuse 1 ist mit einem Flansch 5 verbunden, der mit dem Gehäuse 1 eine Trageinheit 27 bildet. Der Flansch 5 als solcher kann eine Dichtung bilden.
Der Flansch 5 weist eine Durchgangsöffnung 13 auf, durch die sich der Katalysatorträgerkörper 4 hindurcherstreckt. Ein der Durchgangsöffnung 13 benachbarter Abschnitt 43 ragt in das Gehäuse 1 hinein. Das Gehäuse 1 weist eine umlaufende Ausnehmung 44 auf, in die der Abschnitt 43 hineinragt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Ausnehmung 44 in Form einer Stufe ausgebildet, wie dies aus der Figur 11 ersichtlich ist. Die Ausnehmung 44 ist durch zwei im wesentlichen senkrecht zueinander verlaufende Flächen begrenzt, an denen der Flansch 5 anliegt. Der Übergangsbereich zwischen dem Flansch 5 und dem Gehäuse 1 ist scharfkantig, so daß die Katalysatorträgeranordnung eine vordefinierte Einbaulage einnehmen kann. Der Flansch 5 ist mit dem Gehäuse 1 vorzugsweise durch eine Lötverbindung mit dem Gehäuse 1 verbunden. Alternativ kann der Flansch 5 durch Schweißen mit dem Gehäuse 1 verbunden sein. Die Ausbildung der Lötverbindung zwischen dem Flansch 5 und dem Gehäuse 1 kann gleichzeitig mit der Ausbildung einer Lötverbindung zwischen dem Gehäuse 1 und dem Katalysatorträgerkörper erfolgen. Um sicherzustellen, daß der Flansch 5 bei der Handhabung der unverlöteten Katalysatoranordnung seine vorgegebene Position nicht verläßt, wird vorgeschlagen, daß der Flansch 5 mit dem Gehäuse 1 kraft- und/oder formschlüssig verbunden ist.
Zusätzlich zu dem in der Fig. 10 dargestellten Gehäuse 1 kann mit Abstand zum Gehäuse 1 wenigstens ein Gehäuseteil vorgesehen sein. Eine solche Anordnung ist besonders dann zweckmäßig, wenn es sich bei dem Katalysatorträgerkörper 4 um einen S-förmig gewundenen, metallischen Katalysatorträgerkörper handelt.
Fig. 12 und 13 sowie 14 zeigen eine weitere Ausführungsform einer Katalysatorträgeranordnung. Die Katalysatorträgeranordnung weist ein einteiliges Gehäuse 1 auf. In dem Gehäuse 1 ist ein Katalysatorträgerkörper 4 angeordnet. Der Katalysatorträgerkörper 4 hat eine Vielzahl von durch Trennwände 7 voneinander getrennten Kanälen 8. Die Kanäle 8 erstrecken sich in Längsrichtung des Katalysatorträgerkörpers. Die Trennwände 7 können durch wenigstens teilweise strukturierte Bleche gebildet sein.
Die Katalysatorträgeranordnung weist einen Flansch 5 auf. Ein Abschnitt 43 des. Flansches 5 ragt teilweise in das Gehäuse 1 hinein. Das Gehäuse 1 weist in seiner Außenwandung 45 eine Aufnahme 46 auf. In die Aufnahme 46 ragt der Abschnitt 43 des Flansches 5 hinein. Die Aufnahme 46 ist durch eine Nut gebildet. Die Nut 46 ist umlaufend in Umfangsrichtung des Gehäuses 1 ausgebildet.
Die insbesondere in der Figur 14 dargestellte Verbindung zwischen dem Flansch 5 und dem Gehäuse 1 kann auch dadurch gebildet werden, daß das Gehäuse 1 im Bereich der Aufnahme 46 geteilt ist.
Das Einbringen des Abschnitts 43 des Flansches 5 in die Aufnahme 46 des Gehäuses 1 erfolgt vorzugsweise dadurch, daß der Außendurchmesser des Gehäuses 1 im nichtmontierten Zustand des Gehäuses 1 kleiner ist als der Innendurchmesser der Durchgangsöffnung 13, vorzugsweise etwas kleiner als der Innendurchmesser der Durchgangsöffnung 13 des Flansches 5. Der Flansch 5 wird im Bereich der Aufnahme 46 positioniert. Danach wird das Gehäuse 1 wenigstens im Bereich der Aufnahme 46 aufgeweitet, so daß der Abschnitt 43 des Flansches 5 in die Aufnahme 46 hinein gelangt. Die Aufweitung des Gehäuses 1 kann beispielsweise durch plastische Deformation des Gehäuses 1 erreicht werden. Diese plastische Deformation kann durch mechanische Einwirkung auf das Gehäuse 1 erreicht werden. Ein Aufweiten des Gehäuses 1 kann auch dadurch erfolgen, daß der Innenraum des Gehäuses 1 durch ein Medium, insbesondere Luft, und mit Druck beaufschlagt wird.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Flansch 5 Dichtungselemente 11 auf, die beidseits des Flansches 5 angeordnet sind. Die Dichtungselemente 11 enden mit Abstand zu dem ersten 2 und dem zweiten 3 Gehäuseteil, wie dies insbesondere aus der Fig. 14 ersichtlich ist.
Die axiale Erstreckung des Gehäuses 1 entspricht im wesentlichen der axialen Erstreckung des Katalysatorträgerkörpers 4. Dies ist nicht zwingend notwendig. Die axiale Erstreckung der einzelnen oder beider Gehäuseteile 2, 3 kann auch geringer sein als die axiale Erstreckung des Katalysatorträgerkörpers 4. Der Katalysatorträgerkörper 4 kann auch aus dem Gehäuse 1 vorstehen.
Figuren 15 bis 17 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Katalysatorträgeranordnung. Die Katalysatorträgeranordnung umfaßt ein Gehäuse 1 und einen Flansch 5. In dem Gehäuse 1 ist ein Katalysatorträgerkörper 4 angeordnet. Der Katalysatorkörper 4 weist ein Vielzahl von durch Trennwände 7 voneinander getrennten, sich in axialer Richtung des Katalysatorträgerkörpers 4 erstreckenden, Kanälen auf. Die Trennwände 7 erstrecken sich im wesentlichen in Längsrichtung einer Längsachse 12 des Katalysatorträgerkörpers 4. Die Figur 15 zeigt, daß der Katalysatorträgerkörper 4 im wesentlichen S-förmig gebildet ist. Er ist durch eine Mehrzahl von wenigstens teilweise strukturierten Blechlagen gebildet.
Der Flansch 5 erstreckt sich im wesentlichen radial auswärts. Er ist im wesentlichen plattenförmig ausgebildet. Der Flansch 5 weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Bohrungen 6 auf, durch die sich geeignete Befestigungsmittel, insbesondere Schrauben, hindurcherstrecken können, mittels derer die Katalysatorträgeranordnung mit einem Abgassystem verbunden wird. Die Bohrungen 6 liegen auf einer gemeinsamen Achse 10. Dies ist nicht zwingend. Der Flansch 5 weist an seinen gegenüberliegenden Flächen Dichtungselemente 11 auf. Die Dichtungselemente weisen Dichtflächen 9 auf. Durch die Dichtungen 11 wird eine gasdichte Verbindung zwischen dem Abgassystem und der Katalysatoranordnung sowie zwischen einem Gehäuse eines Motors, insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine, ausgebildet.
Der Flansch 5 weist eine Durchgangsbohrung 13 auf, durch die sich das Gehäuse 1 hindurch erstreckt. Der Flansch 5 weist einen Abschnitt 43 auf, der benachbart zur Durchgangsbohrung 13 ist. Der Abschnitt 43 des Flansches 5 erstreckt sich teilweise in das Gehäuse 1 hinein. Das Gehäuse 1 weist an seiner Außenwandung 45 eine Aufnahme 47 auf. In die Aufnahme 47 ragt der Abschnitt 43 hinein. Die Aufnahme 47 ist durch radial auswärts gerichtete Prägungen 48 gebildet. Die Prägungen 48 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel beidseits des Flansches 5 ausgebildet. Die Prägungen sind wulstartig. Sie können auch noppenartig oder andersförmig ausgebildet sein. Die Ausbildung der Prägung kann durch Stempel oder desgleichen erfolgen.
Fig. 18 zeigt eine Baueinheit 25 mit mehreren Gehäusen 1, die einen gemeinsamen Flansch 5 aufweisen. Der Flansch 5 ist mit den Gehäusen 1 verbunden. Der Flansch 5 ist im wesentlichen quer zur Längserstreckung der Gehäuse 1 ausgebildet.
Ein jedes Gehäuse 1 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel nach Fig. 18 oval ausgebildet. Andere Querschnitte der Gehäuse 1 sind möglich. Es ist nicht zwingend notwendig, daß ein jedes Gehäuse 1 den gleichen Querschnitt aufweist. Die Anpassung der Querschnitte der Gehäuse 1 sowie der Abstand der Gehäuse 1 zueinander kann unterschiedlich sein. Die Ausgestaltung der Querschnitte der Gehäuse sowie deren Anordnung relativ zueinander wird im wesentlichen von der Geometrie einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere von der Anordnung der Auslaßkanäle sowie deren Anzahl, bestimmt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier im Abstand zueinander ausgebildete Gehäuse 1 vorgesehen.
Der Flansch 5 ist vorzugsweise so ausgebildet, daß die gegenüberliegenden Seitenflächen 34, 35 jeweils eine Dichtfläche bilden. Die Seitenflächen 34, 35 dienen zur dichtenden Verbindung der Baueinheit 25 zwischen einem Zylinderkopf und einem Krümmer einer nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine.
Insbesondere ist aus der Fig. 18 ersichtlich, daß die Seitenfläche 34 eine Dichtfläche 39 aufweist, die umlaufend ausgebildet ist. Ein jedes Gehäuse 1 ist innerhalb der durch die Dichtfläche 39 begrenzten Fläche des Flansches 5 angeordnet. Alternativ kann ein jedes Gehäuse 1 von wenigstens einer Dichtfläche umgeben sein. Statt der unmittelbaren Ausbildung einer Dichtfläche auf dem Flansch 5 kann auch ein Dichtungselement verwendet werden, welches zur Anlage an den Kragen gelangt.
Zur Verbindung der Baueinheit 25 mit einem Zylinderkopf und/oder einem Krümmer einer Verbrennungskraftmaschine weist der Flansch 5 Bohrungen 6 auf, durch die sich jeweils ein Verbindungselement, beispielsweise eine Schraube oder ein Gewindestift, hindurcherstrecken kann.
Vorzugsweise weist jedes Gehäuse 1 einen in einem Raum 28 des Gehäuses 1 hineinragenden Anschlag 38 auf. Der Anschlag 38 ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet. Der Anschlag 38 kann auch in Form von Vorsprüngen ausgebildet sein. Der Anschlag 38 dient zur Festlegung eines in den Raum 28 des Gehäuses 1 angeordneten Katalysatorträgerkörpers.
Zur Festlegung des Flansches 5 an einen Zylinderkopf oder einen Krümmer weist der Flansch 5 Bohrungen 6 auf, durch die sich beispielsweise eine Schraube hindurcherstrecken kann.
In jedem Gehäuse 1 ist ein Katalysatorträgerkörper 4 angeordnet. Die Längserstreckung des Katalysatorträgerkörpers 4 entspricht vorzugsweise der axialen Länge des Gehäuses 1. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Katalysatorträgerkörper 4 ein metallischer Wabenkörper, der aus glatten 29 und strukturierten 30 Blechen besteht, die Kanäle 8 für ein Abgas begrenzen. Die Katalysatorträgerkörper 1 erstrecken sich beidseits des Flansches 5.
Statt eines metallischen Katalysatorträgerkörpers kann auch ein keramischer Katalysatorträgerkörper verwendet werden. Bei einer solchen Verwendung eines keramischen Katalysatorträgerkörpers ist zwischen dem Katalysatorträgerkörper und dem Gehäuse eine Dämmatte angeordnet, wodurch unterschiedliche thermische Ausdehnungen des Wabenkörpers in der Baueinheit komprimiert werden.
Die erfindungsgemäße Katalysatorträgeranordnung ist besonders für einen motornahen Einbau geeignet. Fig. 19 zeigt die in der Fig. 2 dargestellte Katalysatorträgeranordnung im eingebauten Zustand. Ein Zylinderkopf 16 einer Verbrennungskraftmaschine weist einen Auslaßkanal 17 auf. Die Mündung des Auslaßkanals 17 ist umgeben von einer Dichtfläche 18.
In den Auslaßkanal 17 ragt teilweise ein Katalysatorträgerkörper 4 hinein. Der Katalysatorträgerkörper 4 ist in einem zweiteiligen Gehäuse 1 angeordnet. Der in der Trageinheit 27, die durch den Flansch 5 und das erste Gehäuseteil 2 gebildet ist, angeordnete Abschnitt 40 des Katalysatorträgerkörpers 4 ragt in den Auslaßkanal 17 hinein. Der Flansch 5 liegt an einer Dichtfläche 18 des Zylinderkopfes 16 an. Der Flansch 5 ist als eine metallische Dichtung ausgebildet. Durch die Öffnungen 6 des Flansches 5 erstrekken sich Gewindebolzen 19.
Das zweite Gehäuseteil 3 ragt mit dem in dem zweiten Gehäuseteil 3 angeordneten Abschnitt 41 des Katalysatorträgerkörpers 4 in einen Abgaskanal 21 des Krümmers 20 hinein. Der Abgaskanal 21 bildet einen Abgasströmungsweg 42 für ein Abgas der Verbrennungskraftmaschine.
Der Krümmer 20 weist einen Stutzen 22 auf. Der Stutzen 22 hat Bohrungen 23, die entsprechend den Bohrungen 6 des Flansches 5 ausgebildet sind. Durch die Bohrungen 6 des Flansches 5 und die Bohrungen 23 des Stutzens 22 erstrecken sich die Gewindebolzen 19, die mit dem Zylinderkopf 16 verbunden sind. Zur Festlegung des Krümmers 20 und des Flansches 5 an dem Zylinderkopf 16 sind auf die Gewindebolzen 19 Muttern 24 aufgeschraubt.
Wie bereits vorstehend ausgeführt, ist der Flansch 5 in Form einer metallischen Dichtung ausgebildet. Durch diese Ausgestaltung des Flansches 5 wird zwischen dem Zylinderkopf 16 und dem Krümmer 20 eine gasdichte Verbindung hergestellt. Hierzu liegt der Flansch 5 an der Dichtfläche 18 des Zylinderkopfes 16 an. Der Stutzen 22 weist auch eine Dichtfläche 26 auf, die zur Anlage an den Flansch 5 kommt. Der Krümmer 20 bildet mit der Katalysatorträgeranordnung einen Teil eines Abgassystems einer Verbrennungskraftmaschine.
Weist eine Verbrennungskraftmaschine mehrere Auslaßkanäle 17 auf, so kann in jedem Auslaßkanal eine Katalysatorträgeranordnung eingebracht werden.
Bezugszeichenliste
1
Gehäuse
2
erstes Gehäuseteil
3
zweites Gehäuseteil
4
Katalysatorträgerkörper
5
Flansch
6
Bohrung
7
Trennwand
8
Kanal
9
Dichtfläche
10
Achse
11
Dichtungselement
12
Längsachse
13
Durchgangsöffnung
14
Hauptkanal
15
Innenrand
16
Zylinderkopf
17
Auslaßkanal
18
Dichtfläche
19
Gewindebolzen
20
Krümmer
21
Abgaskanal
22
Stutzen
23
Bohrung
24
Mutter
25
Baueinheit
26
Dichtfläche
27
Trageinheit
28
Raum
29
glattes Blech
30
strukturiertes Blech
31
Dichtung
34,35
Seitenflächen
36
Übergangsbereich
37
Stirnfläche
38
Anschlag
39
Dichtfläche
40,41
Abschnitt
42
Abgasströmungsweg
43
Abschnitt
44
Ausnehmung
45
Außenwandung
46,47
Aufnahme
48
Prägung

Claims (28)

  1. Katalysatorträgeranordnung mit
    einem Gehäuse (1), in dem wenigstens ein Katalysatorträgerkörper (4) mit einer Vielzahl von durch Trennwände (7) voneinander getrennten, sich in einer axialen Richtung des Katalysatorträgerkörpers (4) erstrekkenden, Kanälen (8) angeordnet ist, und mit wenigstens einem im wesentlichen radial auswärts gerichteten Flansch (5), der wenigstens den Katalysatorkörper (4) umgibt und der zwischen einen Zylinderkopf (16) und einen Krümmer (20) einer Verbrennungskraftmaschine anordenbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    sich wenigstens ein Abschnitt (43) des Flansches (5) mindestens teilweise in die Außenwandung (45) des Gehäuses (1) hinein erstreckt.
  2. Katalysatorträgeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) an oder in seiner Außenwandung (45) eine Aufnahme (46, 47) aufweist, in die wenigstens ein Abschnitt (43) des Flansches (5) hineinragt.
  3. Katalysatorträgeranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (46) durch eine Nut, insbesondere eine umlaufende Nut, gebildet.
  4. Katalysatorträgeranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (47) durch wenigstens eine radialauswärts gerichtet Prägung (48) in der Außenwandung (45) gebildet ist.
  5. Katalysatorträgeranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß beidseits des Flansches (5) jeweils wenigstens eine Prägung (48) ausgebildet ist.
  6. Katalysatorträgeranordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Prägung (48) wulstartig ausgebildet ist.
  7. Katalysatorträgeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich wenigstens ein Abschnitt des Flansches (5) bis zum Katalysatorkörper (4) hin erstreckt.
  8. Katalysatorträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Gehäuse (1) durch wenigstens zwei Gehäuseteile (2, 3) gebildet ist, wobei sich jedes Gehäuseteil (2, 3) über einen Teil der Längserstreckung des Katalysatorträgerkörpers (4) erstreckt.
  9. Katalysatorträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) eine Erstreckung in Längsrichtung des Katalysatorträgerkörpers (4) aufweist, die kleiner, vorzugsweise wesentlich kleiner, ist als eine axiale Länge des Katalysatorträgerkörpers (4).
  10. Katalysatorträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) oder die Gehäuseteile (2, 3) ringförmig ausgebildet ist bzw. sind.
  11. Katalysatorträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) oder wenigstens ein Gehäuseteil (2) wenigstens einen zur Anlage an den Katalysatorträgerkörper (4) bringbaren Anschlag aufweist.
  12. Katalysatorträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (5) wenigstens eine Dichtfläche (9) aufweist.
  13. Katalysatorträgeranordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche. (9) im wesentlichen umlaufend ausgebildet ist.
  14. Katalysatorträgeranordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Flansch (5) wenigstens ein Dichtungselement (11) angeordnet ist.
  15. Katalysatorträgeranordnung einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (5) eine Dichtung bildet.
  16. Katalysatorträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (5) wenigstens einen plattenförmigen Abschnitt aufweist.
  17. Katalysatorträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (5) wenigstens mit dem Gehäuse (1) verlötet ist.
  18. Katalysatorträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysatorträgerkörper (4) ein metallischer Katalysatorträgerkörper ist.
  19. Katalysatorträgeranordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (5) wenigstens mit dem Katalysatorträgerkörper (4) verlöter ist.
  20. Katalysatorträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysatorträgerkörper (4) ein keramischer Katalysatorträgerkörper ist.
  21. Katalysatorträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysatorträgerkörper (4) wenigstens einen Bereich aufweist, der wenigstens einen Hauptkanal (14) aufweist, der gegenüber den weiteren Kanälen (8) einen größeren Querschnitt hat.
  22. Baueinheit mit wenigstens zwei Katalysatorträgeranordnungen nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei die Katalysatorträgeranordnungen wenigstens einen gemeinsamen Flansch (5) aufweisen, der zwiscken einem Zylinderkopf (16) und einem krümmer (20) einer Verbrennungsbattmaschine anordbar ist.
  23. Baueinheit nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß ein jeder Katalysatorträger (4) innerhalb einer gemeinsamen Dichtfläche angeordnet ist, wobei der Flansch (5) die Dichtfläche bildet.
  24. Abgassystem einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Katalysatorträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 21 und/oder mit einer Baueinheit nach Anspruch 22 oder 23, wobei das Abgassystem wenigstens einen Abgasstromungsweg (42) aufweist, in dem der/die Katalysatorträgerkörper (4) wenigstens reilweise angeordnet ist/sind.
  25. Abgassystem nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß in einem jeden Strömungsweg jeweils ein Katalysatorträgerkörper (4) angeordnet ist.
  26. Abgassystem nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Katalysatorträgerkörper (4) mit Gehäuse (1) einen Querschnitt aufweist, der im wesentlichen einem Querschnitt des Abgasströmungsweges (42) entspricht.
  27. Abgassystem nach Anspruch 24, 25 oder 26 mit wenigstens einem Krümmer (20), der wenigstens einen Stutzen (22) zum Anschluß an eine Verbrennungskraftmaschine aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das der Flansch (5) wenigstens teilweise an dem Stutzen (22) anliegt.
  28. Abgassystem nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (5) gasdicht mit dem Stutzen (22) verbunden ist.
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