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EP0914548B1 - Abgaskrümmer für verbrennungsmotoren und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Abgaskrümmer für verbrennungsmotoren und verfahren zu seiner herstellung Download PDF

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Publication number
EP0914548B1
EP0914548B1 EP98932045A EP98932045A EP0914548B1 EP 0914548 B1 EP0914548 B1 EP 0914548B1 EP 98932045 A EP98932045 A EP 98932045A EP 98932045 A EP98932045 A EP 98932045A EP 0914548 B1 EP0914548 B1 EP 0914548B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
catalytic converter
manifold
exhaust manifold
catalyst
core
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP98932045A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0914548A1 (de
Inventor
Josef Regler
Wilfried Roos
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vitesco Technologies Lohmar Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH filed Critical Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
Publication of EP0914548A1 publication Critical patent/EP0914548A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0914548B1 publication Critical patent/EP0914548B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F01N13/10—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2839—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration
    • F01N3/2853—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration using mats or gaskets between catalyst body and housing
    • F01N3/2857—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration using mats or gaskets between catalyst body and housing the mats or gaskets being at least partially made of intumescent material, e.g. unexpanded vermiculite

Definitions

  • the invention relates to an exhaust manifold for internal combustion engines, consisting of at least one manifold pipe with its End flanges arranged and with one in a straight, extended section of the manifold pipe arranged Catalyst.
  • the invention also relates to a casting core and a method of manufacturing the exhaust manifold.
  • the exhaust gas from gasoline or diesel engines contains substances such as HC, CO, No x and other environmentally harmful components.
  • the emission of these pollutants must be kept as low as possible. Particularly high emissions are released into the atmosphere during the start-up and warm-up phases, since the combustion in the engine cylinders is still incomplete during the start-up and cold-running phases. In this cold-running phase, the substances HC, CO and other particles are still contained in the exhaust gases in high concentrations.
  • catalysts are almost always arranged in the exhaust pipe connected to the engine on the exhaust gas, the task of which is to convert the pollutants into neutral components.
  • EP-A-761 939 discloses an exhaust manifold catalyst arrangement where the manifold and parts of the adjacent catalyst housing are cast in one piece.
  • the catalyst substrate With catalytic effective ingredients used.
  • Via a separate, end part closing the catalytic converter housing with connecting flange is the manifold-catalytic converter assembly with a further exhaust pipe can be connected.
  • the invention is based, while maintaining the task an arrangement of catalysts as close as possible to the cylinder head an exhaust manifold and a suitable manufacturing process to create that can be produced with reasonable effort and the outside except the connection flanges for the cylinder head and the advanced exhaust pipe from projecting, space-consuming Fasteners is free.
  • exhaust manifold or "manifold pipe” is the part of entire exhaust system flanged to the engine to understand the connection between the engine or cylinder head and the Exhaust pipe leading exhaust pipe forms, the manifold depending on the number of cylinders corresponding branch line pieces having.
  • a flange and screw connection of the otherwise usually arranged in a separate housing catalyst on the exhaust manifold is omitted because the catalyst according to the invention in the exhaust manifold is cast in and with this an integral Building unit forms, i.e., because all and ultimately additional assembly work and space-requiring flange connections is also a compact, which is usually eliminated in modern vehicles, confined spaces in the engine compartment appropriate accommodation of the containing the catalyst Exhaust manifold allows only the connection to the cylinder head of the engine in question.
  • the catalyst suffers from its catalytically active Coating, as has been shown and as mentioned, by the heat entered by molten cast iron no damage, and also an undesirable loss of efficiency of the cat could not be determined.
  • By rapidly cooling the melt given the small wall thickness, neither washcoat nor Catalytic noble metal entry on the catalyst is negatively affected.
  • After machining the manifold flanges is the Exhaust manifold with cast-in integrated catalytic converter ready for installation. It can easily be wound metal catalysts or catalysts in the form of ceramic monoliths be cast around.
  • Another advantage of the invention is the "self-adaptation" the liquid melt at the usually tolerances having catalyst.
  • the circumference of the cast Catalyst result thanks to the cast integration the same radial stresses everywhere, regardless of whether there are any geometrical deviations such as out-of-roundness, taper or other shape defects available.
  • the exhaust manifold for internal combustion engines as an exemplary embodiment is still shown at least one manifold pipe 1 arranged at its ends Connection flanges 2 and with one in a straight, expanded Section 3 of the manifold pipe 1 arranged catalyst 4.
  • Fig. 1, 2 is for such an exhaust manifold now essential that the catalyst 4 as a "lost core" in straight section 3 of the manifold pipe cast in one piece 1 is arranged, i.e. the entire exhaust manifold with its in 1, for example, only shows an outer shape including the catalyst integral unit that Ready for installation with their top four branch line connections 2 on the cylinder head ZK of an otherwise not shown four-cylinder engine flanged in a conventional manner and to the lower, leading to the muffler (also not shown) Exhaust pipe AL is connected.
  • Fig. 6 C is the "Total core” according to the invention in its preferred embodiment also shown, i.e. the two connections or Manifold cores 8,8 'are in their attachment areas to Catalyst 4 provided with circumferential beads 9 that the joints between the manifold cores and the end faces 5 and thus the Cover foils 7.
  • foils 7, which consist, for example, of suitable paper, on the end faces 5,5 'of the catalyst 4 for the fact that in no case core sand from those to be placed on the front Manifold cores 8,8 'due to unfavorable circumstances Kat coating in the flow channels 4 '(only schematically in Figure 3 indicated) can reach the catalyst 4, the Powder filling in the channels 4 'on the one hand for support of the two thin protective films 7 and on the other hand for this ensures that no film remains in their "burning away" during the Gusses get into the flow channels 4 ', which the catalyst effect would affect.
  • the catalyst 4 is ceramic acts, this is advantageous with a so-called inflatable mat 12 (e.g. fleece made of refractory fibers with embedded vermiculite particles) envelops, which swells when heated and the ceramic monoliths forming the catalyst safely in the cast Exhaust manifold fixed. Also painting the ceramic monolith with so-called slip can be considered become.
  • an inflatable mat 12 it is required, as also indicated in Fig. 3, after cover the top and bottom with so-called fade protection rings 13. To further move such an inflatable mat 12 To prevent the casting process, this can be done with the outer surface of the catalyst 4 glued and / or with a winding thin wire 14 (see Fig. 4) can be fixed.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Abgaskrümmer für Verbrennungsmotoren, bestehend aus mindestens einem Krümmerrohr mit an seinen Enden angeordneten Anschlußflanschen und mit einem in einem geraden, erweiterten Abschnitt des Krümmerrohres angeordneten Katalysator. Außerdem betrifft die Erfindung einen Gießkern und ein Verfahren zur Herstellung des Abgaskrümmers.
Das Abgas von Otto- oder Dieselmotoren enthält Stoffe wie HC, CO, Nox und andere, die Umwelt belastende Komponenten. Die Emission dieser Schadstoffe muß so gering wie möglich gehalten werden. Besonders hohe Emissionsanteile werden während Startund Warmlaufphase in die Atmosphäre abgegeben, da in der Anlauf- bzw. Kaltlaufphase die Verbrennung in den Motorzylindern noch unvollständig abläuft. Die Stoffe HC, CO und sonstige Partikel sind in dieser Kaltlaufphase also noch in hoher Konzentration in den Abgasen enthalten. Zur Reduzierung dieser Schadstoffe sind heute fast ausnahmslos im abgasseitg am Motor angeschlossenen Abgasrohr Katalysatoren angeordnet, deren Aufgabe es ist, die Schadstoffe in neutrale Komponenten zu konvertieren.
Die volle Wirksamkeit von Katalysatoren beginnt aber erst bei einer Temperatur von ca. 250°C an deren aktiven Oberfläche. In kritischen Kaltlaufphasen wird, wie erwähnt, die "Anspringtemperatur" des Katalysators noch nicht erreicht, und es wird somit eine große Menge von Schadstoffen ohne deren Neutralisierung emittiert. Um diesen Nachteil angenähert ganz zu vermeiden, werden deshalb Katalysatoren möglichst nahe in Richtung des Zylinderkopfes eines Motors plaziert. Durch diese Maßnahme vermeidet man hohe Wärmeverluste. Die Effizienz ist dadurch zwar hoch, jedoch ist dies auch mit hohen Kosten verbunden. Ein Nachteil bei der Positionierung eines Katalysators im Motorraum liegt darin, daß es meist nur möglich ist, ihn hinter dem Abgaskrümmer zu montieren, d.h., immer noch zu weit vom Zylinderkopf des Motors entfernt.
Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die Katalysatoren im Sammelrohr eines Abgaskrümmers anzuordnen. Sowohl im einen wie im anderen Fall verlangt dieses eine Längsteilung, Längsverflanschung und Abdichtung des den Katalysator aufnehmenden Rohrstückes, um den Katalysator dicht passend in das betreffende Rohr überhaupt einsetzen zu können. Abgesehen davon, daß derartige Längsteilungen und Längsflansche mit einem beträchtlichen Herstellungsaufwand verbunden sind, beanspruchen diese auch entsprechend Raum, der bei den heutigen, sehr engen Raumverhältnissen und kompakten Motorgestaltungen praktisch nicht zur Verfügung steht. Gleiches gilt auch für die Möglichkeit, den Katalysator in einem Separatgehäuse anzuordnen und dieses wiederum am Abgaskrümmer anzuflanschen, um daran per Flansch die eigentliche Abgasleitung anzuschließen.
Die EP-A-761 939 offenbart eine Abgaskrümmer-Katalysator-Anordnung, bei der das Krümmerrohr und Teile des benachbarten Katalysatorgehäuses in einem Stück gegossen ausgebildet sind. In diese gegossene Baueinheit ist das Katalysatorsubstrat mit katalytisch wirksamen Bestandteilen eingesetzt. Über ein separates, das Katalysatorgehäuse verschließendes Endteil mit Anschlußflansch ist die Krümmerrohr-Katalysator-Baueinheit mit einer weiterführenden Abgasleitung verbindbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung einer möglichst zylinderkopfnahen Anordnung von Katalysatoren einen Abgaskrümmer und ein dafür geeignetes Herstellungsverfahren zu schaffen, der mit vertretbarem Aufwand herstellbar und der äußerlich außer den Anschlußflanschen für den Zylinderkopf und das weiterführende Abgasrohr von vorspringenden, raumbeanspruchenden Verbindungselementen frei ist.
Diese Aufgabe ist mit einem Abgaskrümmer der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch die kennzeichnen den Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Unter Abgaskrümmer bzw. "Krümmerrohr" ist hierbei der Teil des ganzen am Motor angeflanschten Abgassystems zu verstehen, der die Verbindung zwischen Motor bzw. Zylinderkopf und der zum Auspufftopf führenden Abgasleitung bildet, wobei das Krümmerrohr je nach Zylinderanzahl entsprechende Zweigleitungsstücke aufweist. Eine Verflanschung und Verschraubung des sonst in der Regel in einem Separatgehäuse angeordneten Katalysators am Abgaskrümmer entfällt, da der Katalysator erfindungsgemäß in den Abgaskrümmer mit eingegossen ist und mit diesem eine integrale Baueinheit bildet, d.h., da sämtliche und letztlich zusätzliche Montagearbeiten und Raum erfordernde Flanschverbindungen entfallen, ist auch eine kompakte, den in der Regel bei modernen Fahrzeugen beengten Raumverhältnissen im Motorraum entsprechende Unterbringung des den Katalysator enthaltenden Abgaskrümmers ermöglicht, der nur der Anbindung am Zylinderkopf des betreffenden Motors bedarf.
Zur Gießherstellung von Hohlkörpern gibt es unterschiedliche Methoden, angefangen vom Einsatz formstabiler Kerne in eine Negativgießform, wobei also die mit. dem flüssigen Gußmetrial auszufüllenden Räume freigehalten werden. Praktiziert wird aber auch das sogenannte "Lost-Foam-Verfahren", bei dem die freizuhaltenden und auszugießenden Räume zunächst durch leicht verbrenn- und vergasbaren Schaumstoff besetzt sind, der gewissermaßen als der gewünschten Wandstärke des herzustellenden Hohlkörpers entsprechend dicke Hülle auf einem tragenden Kern sitzt. Statt Schaumstoff zu verwenden, ist es auch bekannt, eine solche Hülle aus Wachs zu bilden, das beim Gießvorgang einfach wegschmilzt.
Für die nunmehr und erfindungsgemäß vorgesehene Direktintegration eines Katalysators in den als Hohlkörper auszubildenden Abgaskrümmer können diese bekannten Gießmethoden zwar im Prinzip jedoch nicht ohne weiteres angewendet werden, da dem die Struktur eines Katalysators entgegensteht und dessen katalytisch wirksame Oberfläche durch den Gießvorgang nicht beeinträchtigt werden darf.
Nach der Erfindung wird demgemäß, was das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäß als integrale Einheit aus Katalysator und diesen umschließenden Hohlkörper ausgebildeten Abgaskrümmer betrifft, so vorgegangen, daß die Stirnflächen des Katalysators mit unter Hitzeeinwirkung flüchtigen Folien verschlossen, dann an die verschlossenen Stirnflächen die beiden Anschlußkerne angesetzt und miteinander verankert werden und der Gesamtkern in die Negativgießform eingesetzt und der Raum zwischen Gesamtkern und Negativgießform ausgegossen wird. Es mag dabei dahingestellt bleiben, welche der oben angeführten Verfahrensweisen zu einem besonders befriedigenden Herstellungsergebnis des Abgaskrümmers führen, bei der erfindungsgemäßen Herstellungsweise hat sich jedenfalls gezeigt, daß bei dieser Methode trotz der Direkteinbindung des Katalysators bereits beim Gießen des den Abgaskrümmer bildenden Hohlkörpers die wirksame Katbeschichtung in den Durchströmkanälen unbeeinträchtigt bleibt. Um diesbezüglich absolut sicher sein zu können, besteht eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens darin, daß zunächst die eine Stirnfläche des Katalysators mit einer Folie verschlossen, dann die Durchströmkanäle des Katalysators mit einem rieselfähigen, feinkörig bis staubförmigen, hitzebständigen, keramischen und/oder metallischen Pulver gefüllt und dann die andere Stirnfläche ebenfalls mit einer entsprechenden Folie verschlossen wird.
Eine weitere diesbezügliche Maßnahme bei der vorbereitenden Kerngestaltung und der sich dadurch ergebenden Gestaltung des Abgaskrümmers besteht darin, daß die Gußwand des Krümmerrohres im Bereich der Stirnflächen des Katalysators in Form einer umlaufenden, unterhalb der Stirnflächenebene ansetzenden Hohlkehle ausgebildet ist.
Durch Anwendung von Dünnwand-Gußtechnik (Wandstärke ca. nur 2 mm) und Wegfall von Befestigungsflanschen, Schrauben, Dichtungen und Scheiben kann das Gewicht des den Katalysator integriert enthaltenden Abgaskrümmers verringert werden.
Der Katalysator erleidet bzgl. seiner katalytisch wirksamen Beschichtung, wie sich gezeigt hat und wie erwähnt, durch die per Gußschmelze eingetragene Wärme keinerlei Schäden, und auch ein unerwünschter Wirkungsgradverlust des Kats konnte nicht festgestellt werden. Durch das schnelle Abkühlen der Schmelze, gegeben durch geringe Wandstärke, wird weder Washcoat noch der katalytische Edelmetall-Eintrag am Katalysator negativ beeinflußt. Nach dem Bearbeiten der Krümmer-Flansche ist der Abgaskrümmer mit dem eingegossen integrierten Katalysator montagefertig. Es können ohne weiteres gewickelte Metallkatalysatoren oder auch Katalysatoren in Form von Keramik-Monolithen umgossen werden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der "Selbstanpassung" der flüssigen Schmelze an den in der Regel Toleranzen aufweisenden Katalysator. Am Umfang des mit eingegossenen Katalysators ergeben sich dank der Gußintegration überall die gleichen Radialspannungen, egal ob Geometrieabweichungen wie Unrundheit, Konizität oder andere Formfehler vorliegen.
Der erfindungsgemäße Abgaskrümmer und das zu seiner Herstellung sich als zweckmäßig und vorteilhaft erwiesene Verfahren werden nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigt
Fig.1
perspektivisch den erfindungsgemäßen Abgaskrümmer mit eingegossenem Katalysator;
Fig.2
im Schnitt den Abgaskrümmer gemäß Fig.1;
Fig.3
stark vergrößert und im Teilschnitt den Anordnungsbereich des Katalysators im Abgaskrümmer;
Fig.4
die Anordnung des "Gesamtkernes" in einer entsprechenden Negativgießform;
Fig.5
einen Teilschnitt durch.einen gewickelten Katalysator aus Metall und
Fig.6
schematisch die Verfahrensschritte A bis D zur Herstellung des erfindungsgemäßen Abgaskrümmers.
Der Abgaskrümmer für Verbrennungsmotoren, wie er als Ausführungsbeispiel dargestellt ist, besteht nach wie vor aus mindestens einem Krümmerrohr 1 mit an seinen Enden angeordneten Anschlußflanschen 2 und mit einem in einen geraden, erweiterten Abschnitt 3 des Krümmerrohres 1 angeordnetem Katalysator 4.
Unter Verweis auf Fig. 1, 2 ist für einen solchen Abgaskrümmer nun wesentlich, daß der Katalysator 4 als "verlorener Kern" im geraden Abschnitt 3 des in einem Stück gegossenen Krümmerrohres 1 angeordnet ist, d.h., der ganze Abgaskrümmer mit seiner in Fig. 1 nur bspw. dargestellten äußeren Form stellt eine in sich einschließlich des Katalysators integrale Baueinheit dar, die montagefertig mit ihren oberen vier Zweigleitungsanschlüssen 2 am Zylinderkopf ZK eines ansonsten nicht dargestellten Vierzylindermotors in herkömmlicher Weise angeflanscht und an die untere, zum Auspufftopf (ebenfalls nicht dargestellt) führende Abgasleitung AL angeschlossen wird.
Ausgehend von üblichen Gießprinzipien, bei denen entweder in einer Negativgießform NF ein Kern mit Kernstützen eingesetzt und der Hohlraum zwischen Kern und Negativform mit dem Gießmetall ausgegossen wird oder bei denen der Kern mit einer "LOST-FOAM" - oder Wachshülle umgeben ist, wird ein solcher Abgaskrümmer nach der Erfindung bevorzugt in der Weise gemäß Fig.6 hergestellt, daß die eine Stirnfläche 5 des Katalysators 4 zunächst (Fig.6A) mit einer unter Hitzeeinwirkung flüchtigen Folie 7 verschlossen, dann dessen Durchströmkanäle 4' mit einem rieselfähigem, feinkörnig bis staubförmigen, hitzebeständigen, keramischen und/oder metallischen Pulver gefüllt (Fig.6A) und die andere Stirnfläche 5' (Fig.6B) ebenfalls mit einer entsprechenden Folie 7 verschlossen werden, wonach der Katalysator 4 mit den stirnseitig angesetzten und miteinander verankerten Anschluß- bzw. Krümmer kernen 8,8'(Fig.6C) als "Gesamtkern" in die Negativgießform NF eingesetzt wird (Fig.6D). Nicht besonders dargestellt ist dabei die grundsätzliche, erfindungsgemäße Verfahrensweise, bei der die Durchströmkanäle 4' lediglich mit den Folien 7 verschlossen,aber nicht mit Pulver gefüllt werden, d.h., die in Fig. 6A mit Pfeil angedeutete Pulverzugabe entfällt einfach. In Fig.6 C' ist im übrigen der erfindungsgemäße "Gesamtkern" in seiner bevorzugten Ausführungsform ebenfalls dargestellt, d.h., die beiden Anschlußbzw. Krümmerkerne 8,8' sind in ihren Ansatzbereichen zum Katalysator 4 mit umlaufenden Wülsten 9 versehen, die die Fugen zwischen den Krümmerkernen und den Stirnflächen 5 und damit den Folien 7 abdecken.
Die Anordnung von Folien 7, die bspw. aus geeignetem Papier bestehen, an den Stirnflächen 5,5' des Katalysators 4 sorgt dabei dafür, daß auf keinen Fall Kernsand von den stirnseitig anzusetzenden Krümmerkernen 8,8' durch ungünstige Umstände an die Katbeschichtung in den Durchströmkanälen 4'( in Fig.3 nur schematisch angedeutet) des Katalysators 4 gelangen kann, wobei die Pulverfüllung in den Kanälen 4' einerseits für die Abstützung der beiden dünnen Schutzfolien 7 dient und andererseits dafür sorgt, daß keine Folienreste bei deren "Wegbrennen" während des Gusses in die Durchströmkanäle 4' gelangen, was die Katalysatorenwirkung beeinträchtigen würde. Die Ausfüllung der Durchströmkanäle 4' mit sehr feinem, rieselfähigen Sand und/oder Pulver ist deshalb notwendig, um nach vollzogenem Guß die pulverförmige Kanalfüllung wie die beiden Krümmerkerne 8,8' wieder entfernen und die wirksame Katalysatorfläche freilegen zu können.
Würde man die Krümmerkerne 8,8' ansatzseitig zu den Stirnflächen 5,5' des Katalysators 4 mit genau entsprechender Querschnittsform ausformen, bestünde eine gewisse Gefahr, daß beim Gießen Gießmetall bis zu einem gewissen Grad in die entstehenden Kernanschlußfugen eindringt. Um diesbezüglich sicher sein zu können, daß dies nicht erfolgt, ist vorteilhaft vorgesehen, daß die Gußwand 1' des Krümmerrohres 1 im Bereich der Stirnflächen 5 des Katalysators 4 in Form einer umlaufenden, unterhalb der Stirnflächenebenen E ansetzenden Hohlkehle 6 ausgebildet ist. Hierzu wird auf Fig. 3 verwiesen, die dies in Verbindung mit den am Katalysator 4 angesetzten Krümmerkernen 8,8' verdeutlicht, deren zu den Hohlkehlen 6 führende umlaufenden Wülste 9 die beim "Wegbrennen" der Folien 7 entstehenden Radialfugen, wie vorerwähnt, gegen das Eindringen von Gießmetall abschirmen.
Wie ebenfalls aus Fig. 3 ersichtlich, werden die beidendig am Katalysator angesetzten Anschluß- bzw. Krümmerkerne 8,8' durch den Katalysator 4 hindurch mit Zugankern 10 verbunden, um den Zusammenhalt des "Gesamtkernes" beim Gießen des Abgaskrümmers sicherzustellen.
Sofern es sich beim erfindungsgemäß als "verlorenen Kern" eingebundenen Katalysator 4 um einen gewickelten Kat aus Metall handelt, wird dieser gemäß Fig.5 mit einer dünnwandigen Hülse 11 aus warmfestem, zunderbeständigem Stahl umhüllt, die bspw. mit kleinen Ausklinkungen als Verankerungsmittel 11' versehen sein kann, um eine Fixierung zur umhüllenden Gußwand herzustellen. Solche Verankerungsmittel 11' können aber auch einfach durch eine Oberflächenrauhigkeit der Hülse 11 dargestellt sein.
Sofern es sich beim Katalysator 4 um einen solchen aus Keramik handelt, ist dieser vorteilhaft mit einer sogenannten Blähmatte 12 (bspw. Vlies aus feuerfesten Fasern mit eingelagerten Vermiculite-Partikeln) umhüllt, die beim Erhitzen aufquillt und den den Katalysator bildenen Keramik-Monolithen sicher im umgossenen Abgaskrümmer fixiert. Auch ein Bestreichen des Keramik-Monolithen mit sogenanntem Schlicker kann in Betracht gezogen werden. Sofern eine Blähmatte 12 zur Verwendung kommt, ist es erforderlich, diese, wie ebenfalls in Fig. 3 angedeutet, nach oben und unten mit sogenannten Verblasschutzringen 13 abzudecken. Um ferner ein Verschieben einer solchen Blähmatte 12 beim Gießvorgang zu verhindern, kann diese mit der Außenfläche des Katalysators 4 verklebt und/oder mit einer Wicklung aus dünnem Draht 14 (siehe Fig.4) fixiert werden.

Claims (9)

  1. Abgaskrümmer für Verbrennungsmotoren, bestehend aus mindestens einem Krümmerrohr (1) mit an seinen Enden angeordneten Anschlußflanschen (2) und mit einem in einem geraden Abschnitt (3) des Krümmerrohres (1) angeordneten Katalysator (4)
    dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator (4) wie ein "verlorener Kern" im geraden, in Bezug auf das Krümmerrohr (1) erweiterten Abschnitt (3) des in einem Stück gegossenen Krümmerrohres (1) mit eingegossen ist und Katalysator (4) und Abgaskrümmer ein integrales, einbaufertiges Bauteil bilden.
  2. Abgaskrümmer nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Gußwand (1') des Krümmerrohres (1) im Bereich der Stirnflächen (5) des Katalysators (4) in Form einer umlaufenden, unterhalb der Stirnflächenebenen (E) ansetzenden Hohlkehle (6) ausgebildet ist.
  3. Abgaskrümmer nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß der aus Metall gewickelt ausgebildete, Katalysator (4) mit einer dünnwandigen, mit Verankerungmittel (11') versehenen Hülse (11) aus warmfesten, zunderbeständigem Stahl umgeben ist.
  4. Abgaskrümmer nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß der aus einem Keramik-Monolithen gebildete Katalysator (4) mit einer Blähmatte (12) oder mit einer Schlickerlage umhüllt ist.
  5. Gießkern zur Herstellung des Abgaskrümmers nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus dem Katalysator (4) und den daran angesetzten, miteinander verankerten Anschluß- bzw. Krümmerkernen (8,8') gebildet ist, zwischen denen und den Stirnflächen (5) des Katalysators (4) Verschlußfolien (7) für die Durchströmkanäle (4') des Katalysators (4) angeordnet sind.
  6. Gießkern nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß in den Durchströmkanälen (4') des Katalysators (4) eine Füllung aus rieselfähigem, feinkörnig bis staubförmigen, keramischen und/oder metallischen Pulver angeordnet ist.
  7. Gießkern nach Anspruch 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Krümmerkerne (8,8') im Ansatzbereich zu den Stirnflächen (5) des Katalysators (4) mit umlaufenden, die Fugen zwischen Katalysator und Krümmerkernen(8,8') überdeckenden Wülsten (9) versehen sind.
  8. Verfahren zur Herstellung des Abgaskrümmers nach jedem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen des Katalysators mit unter Hitzeeinwirkung beim Gießen sich verflüchtigenden Folien verschlossen, dann an die verschlossenen Stirnflächen die beiden Anschlußkerne angesetzt und diese miteinander verankert werden und der Gesamtkern in die Negativgießform eingesetzt und der Raum zwischen Gesamtkern und Negativgießform ausgegossen wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die eine Stirnfläche des Katalysators mit einer der Folien verschlossen, dann die Durchströmkanäle des Katalysators mit einem rieselfähigen, feinkörnig bis staubförmigen, hitzebständigen, keramischen und/oder metallischen Pulver gefüllt und die andere Stirnfläche des Katalysators ebenfalls mit einer entsprechenden Folie verschlossen wird.
EP98932045A 1997-05-03 1998-05-01 Abgaskrümmer für verbrennungsmotoren und verfahren zu seiner herstellung Expired - Lifetime EP0914548B1 (de)

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DE19718853 1997-05-03
DE19718853A DE19718853A1 (de) 1997-05-03 1997-05-03 Abgaskrümmer für Verbrennungsmotoren und Verfahren zu seiner Herstellung
PCT/DE1998/001213 WO1998050687A1 (de) 1997-05-03 1998-05-01 Abgaskrümmer für verbrennungsmotoren und verfahren zu seiner herstellung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0914548A1 EP0914548A1 (de) 1999-05-12
EP0914548B1 true EP0914548B1 (de) 2002-07-31

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EP98932045A Expired - Lifetime EP0914548B1 (de) 1997-05-03 1998-05-01 Abgaskrümmer für verbrennungsmotoren und verfahren zu seiner herstellung

Country Status (6)

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EP (1) EP0914548B1 (de)
AT (1) ATE221615T1 (de)
DE (2) DE19718853A1 (de)
PL (1) PL193602B1 (de)
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WO (1) WO1998050687A1 (de)

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