DE3823550A1 - Fahrzeug-abgasanlage mit einem katalysatorkoerper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeug-Abgasanlage mit einem Katalysatorkörper, welcher eine Vielzahl von im wesentlichen parallel zum Fahrzeugboden verlaufenden Abgaskanälen aufweist.

Um den durch einen gattungsgemäßen Katalysatorkörper verursachten Strömungswiderstand in einer Fahrzeug- Abgasanlage gering zu halten, werden möglichst groß­ flächige Eintritts- bzw. Austrittsstirnflächen ange­ strebt. Hier läßt sich dann eine Vielzahl beschichteter Abgaskanäle unterbringen. Allerdings ist die mögliche Stirnflächengröße zumeist durch die räumlichen Einbau­ verhältnisse, sowie insbesondere durch die Gestaltung des Fahrzeugbodens beschränkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, an einer gattungsgemäßen Fahrzeug-Abgasanlage mit einem Katalysatorkörper dessen Eintritts-Stirnfläche unter Berücksichtigung strömungs­ dynamischer Anforderungen gegenüber den bisher bekannten Ausführungen zu vergrößern.

Diese Aufgabe wird gelöst, indem in einer zum Fahrzeug­ boden senkrechten Projektion der Abgasstrom die Ein­ tritts-Stirnfläche des Katalysatorkörpers unter einem von 90° verschiedenen Winkel beaufschlagt und mit den Kanälen einen Winkel im Bereich von 90° bis 180° ein­ schließt und wobei in dieser Projektion die Abgaskanäle mit der Eintritts-Stirnfläche einen von 90° verschie­ denen Winkel einschließen.

Zwar ist aus der gattungsbildenden DE-OS 23 08 721 aus Fig. 1 eine Einrichtung zur katalytischen Abgasreinigung bekannt geworden, bei welcher ebenfalls in einer zum Fahrzeugboden senkrechten Projektion der Abgasstrom die Eintritts-Stirnfläche des Katalysatorkörpers unter einem von 90° verschiedenen Winkel beaufschlagt, jedoch ist dort diese Maßnahme vorgesehen, um den Abgasstrom möglichst gleichmäßig über der Stirnfläche zu verteilen. Eine Anregung zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ist darin nicht enthalten. Desweiteren setzt die be­ kannte Einrichtung einem Abgasstrom aufgrund der scharf­ kantigen Umlenkung beim Eintritt in den Katalysator­ körper einen nicht unerheblichen Strömungswiderstand entgegen, so daß sie in der gezeigten Weise zur Lösung vorliegender Aufgabe gänzlich ungeeignet ist.

Da ein durch verschiedene Randbedingungen (beispiels­ weise durch die Lage eines Kardantunnels) vorgegebener Fahrzeugboden zwangsläufig in Richtung der Abgasströmung Freiraum zur Aufnahme der Abgasanlage aufweisen muß, kann die Eintritts-Stirnfläche des Katalysatorkörpers, so sie erfindungsgemäß mit dem beaufschlagenden Abgas­ strom einen von 90° verschiedenen Winkel einschließt, deutlich größer gestaltet werden, da sie sich nunmehr zumindest teilweise in der Hauptströmungsrichtung des Abgasstromes erstreckt. Dabei erfolgt eine gegenüber der DE-OS 23 08 721 deutlich strömungsgünstigere Umlenkung des Abgasstromes, wenn die Kanäle des Katalysatorkörpers den weiteren Merkmalen des ersten Patentanspruches, die Winkel zwischen Abgasstrom sowie Stirnfläche betreffend, genügen.

An dieser Stelle soll ausdrücklich darauf hingewiesen werden, daß im Rahmen des Erfindungsgedankens der Katalysatorkörper selbst in verschiedenartigster Weise aufgebaut sein kann. Sämtliche genannten Vorteile lassen sich sowohl mit monolithischen wabenförmigen Keramik­ körpern als auch mit beispielsweise gewickeltem, aus Stahlblechfolien aufgebauten Trägerkörpern für die katalytische Schicht erzielen.

Das kennzeichnende Merkmal des zweiten Patentanspruches weist fertigungstechnische Vorteile insbesondere für Keramikmonolithen auf. Die analog dem Stand der Technik extrudierten Monolithenstangen werden dazu lediglich geneigt zur Stangenachse geschnitten, während bislang diese Trennung unter einem Winkel von 90° erfolgte. Desweiteren ergeben sich hiermit Abgaskanäle gleicher Länge. Eine gleichmäßige Beaufschlagung dieser Abgas­ kanäle ist mit einer Ausbildung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 3 erzielbar.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines lediglich grob skizzierten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Fig. 1 zeigt dabei ein Fahrzeug mit Abgas­ anlage in Seitenansicht, Fig. 2 zeigt diese Abgasanlage abschnittsweise in senkrechter Projektion (A) auf den Fahrzeugboden.

Ein Fahrzeug 1 ist im Frontbereich mit einer Brenn­ kraftmaschine 2 versehen, deren Abgase über eine Abgas­ anlage 3 in den Heckbereich des Fahrzeuges geleitet werden. Innerhalb eines in der Abgasanlage vorgesehenen Gehäuses 4 ist ein Katalysatorkörper 5 zur Konvertierung schädlicher Abgasbestandteile angeordnet. Zur Reduzie­ rung des durch diesen Katalysatorkörper 5 verursachten Strömungswiderstandes wird angestrebt, die der Abgas­ strömung zugewandte Eintritts-Stirnfläche 6 des Kata­ lysatorkörpers 5 möglichst großflächig zu gestalten. Dem steht jedoch der durch die Formgebung des Fahrzeugbodens 7 lediglich beschränkt zur Verfügung stehende Freiraum entgegen.

Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Fahrzeug-Abgasanlage 3 mit dem Katalysatorkörper 5 in einer zum Fahrzeugboden 7 senkrechten Projektion gemäß Pfeil A. In Pfeilrichtung 8 gelangen die Abgase dabei durch einen im Gehäuse 4 ausgebildeten Gehäusekanal 9 zur Eintritts-Stirnfläche 6 des Katalysatorkörpers 5. Diesen durchdringen sie über eine Vielzahl von im wesentlichen parallel zum Fahrzeug­ boden verlaufenden Kanälen 10, um im Anschluß daran über einen zweiten Gehäusekanal 11 näherungsweise parallel zur Pfeilrichtung 8 aus dem Gehäuse 4 abgeführt zu werden.

Wie bereits oben erwähnt, ist es zur Reduzierung des Strömungswiderstandes erwünscht, die Eintritts-Stirn­ fläche 6 des Katalysatorkörpers 5 möglichst großflächig zu gestalten. In der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Abgas­ anlage 3 schließt deshalb die Eintritts-Stirnfläche 6 mit dem beaufschlagenden Abgasstrom (Pfeilrichtung 8) einen von 90° verschiedenen Winkel α ein. Eine ähnliche Gestaltung liegt im Bereich der Austritts-Stirnfläche 12 vor. Um dabei die Umlenkung der Abgase möglichst gering zu halten und somit eine strömungsdynamisch günstige Gestaltung zu erzielen, schließen auch die Kanäle 10 mit der Eintritts-Stirnfläche 6 bzw. der Austritts-Stirn­ fläche 12 einen von 90° verschiedenen Winkel γ ein, wobei der Winkel β zwischen den Kanälen 10 sowie dem beaufschlagenden Abgasstrom (Pfeilrichtung 8) im Bereich von 90° bis 180° liegt.

Wie aus der Fig. 2 klar ersichtlich wird, ist das mit dieser Anordnung erzielbare Breitenmaß (b) der Abgas­ anlage 3 geringer als das die Stirnfläche 6 bzw. 12 bestimmende Längenmaß (d). Somit kann auch unter in der Breite (entsprechend Breitenmaß b) beschränkten Ein­ bauverhältnissen ein Katalysatorkörper 5 mit relativ großer Stirnfläche untergebracht werden. Sowohl diese Maßnahme als auch die Anordnung der Kanäle 10 innerhalb des Katalysatorkörpers 5 gewährleisten einen insgesamt äußerst geringen Strömungswiderstand.

Um eine über der Eintritts-Stirnfläche nahezu gleich­ mäßige Verteilung der Abgase auf den Katalysatorkörper 5 zu erzielen, weist der Gehäusekanal 9 längs der Ein­ tritts-Stirnfläche einen in Strömungsrichtung abnehmen­ den Strömungsquerschnitt auf. Dargestellt ist dies durch das in Pfeilrichtung 8 abnehmende Breitenmaß x des Gehäusekanales 9. Neben dieser gezeigten Möglichkeit zur Realisierung eines abnehmenden Strömungsquerschnittes sind aber auch davon abweichende Ausbildungen denkbar.

Auch bleibt die Erfindung nicht auf das gezeigte Aus­ führungsbeispiel beschränkt. So lassen sich auch mehr­ flutige Katalysatorkörper beispielsweise unter Verwen­ dung von Trennwänden gemäß dem allgemeinen Erfindungs­ gedanken in einer Fahrzeug-Abgasanlage anordnen.

Claims (3)

1. Fahrzeug-Abgasanlage mit einem Katalysatorkörper, welcher eine Vielzahl von im wesentlichen parallel zum Fahrzeugboden verlaufenden Kanälen aufweist, wobei in einer zum Fahrzeugboden (7) senkrechten Projektion (A) der Abgasstrom die Eintritts-Stirn­ fläche (6) des Katalysatorkörpers (5) unter einem von 90° verschiedenen Winkel (α) beaufschlagt und mit den Kanälen (10) einen Winkel (β) im Bereich von 90° bis 180° einschließt und wobei in dieser Projektion die Kanäle (10) mit der Eintritts- Stirnfläche (6) einen von 90° verschiedenen Winkel (γ) einschließen.

2. Fahrzeug-Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dieser Projektion die Kontur des Katalysatorkörpers (5) ein Paral­ lelogramm bildet.

3. Fahrzeug-Abgasanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Abgasstrom (8) zum Katalysatorkörper (5) führender Gehäusekanal (9) längs der Eintritts-Stirnfläche (6) einen in Strömungsrichtung abnehmenden Strömungsquerschnitt (x) aufweist.