In den letzten Jahren sind zahlreiche Ausführungsformen für Katalysatoren entwickelt worden. Eine Art von Katalysatoren weist zumindest teilweise mit katalytisch aktivem Material beschichtete Metallfolien auf, welche in einem Mantelrohr angeordnet sind. Für solche Katalysatoren sind zahlreiche Bauformen mit unterschiedlichen Strukturen der Metallfolien bekannt.

Durch die exotherme Reaktion im Katalysator kann leicht eine Überhitzung auftreten. Abhilfe bei diesem Problem liefert ein aus der DE 195 35 289 A 1 bekannter Katalysator zur Reinigung des Abgases von Verbrennungsmotoren mit großen Anteilen an Kohlenwasserstoffen. Dieser Katalysator besteht aus einem Mantelrohr sowie höchstens zwei Lagen strukturierter Metallfolie mit einer katalytisch aktiven Beschichtung, die an der Innenoberfläche des Mantelrohres angebracht sind. Diese Anordnung ist zur Einhaltung gewisser Mindestanforderungen bei der Abgasreinigung, insbesondere von 2-Takt-Motoren älterer Bauart mit Kohlenwasserstoffkonzentrationen im Abgas von bis zu 4 Volumenprozent geeignet. Der Nachteil solcher Katalysatoren ist jedoch, dal3 nur eine teilweise Abgasreinigung erzielt werden kann.

Zur Verbesserung der reinigenden Wirkung liegen Katalysatoren vor, z. B. aus der US 5,618,501 bekannt, die aus einem Mantelrohr bestehen, das abschnittsweise ganz mit zwei katalytisch aktiven Wabenkörpem gefüllt ist. Zur Reinigung des Abgases mit hohen Anteilen von Kohlenwasserstoffen kann diese Anordnung

jedoch zu einer lokalen Überhitzung im anströmseitigen Bereich führen, die auch nicht vermieden werden kann, wenn im Wabenkörper ein kleiner zentraler Bereich der vom Abgas durchströmten Querschnittsfläche freigelassen wird. Eine solche Anordnung ist z. B. aus der EP 0270 856 A 1 bekannt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Wabenkörperanordnung als Grundlage für einen Katalysator zur Reinigung von Abgasen mit hohen Kohlenwasserstoffkonzentrationen mit einer verbesserten Reinigungswirkung unter Vermeidung einer Überhitzung, insbesondere für zweirädrige Kraftfahrzeuge.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient ein Katalysator gemäß dem Anspruch 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Untersuchungen haben gezeigt, daß es für eine katalytische Umsetzung eines großen Teils von Kohlenwasserstoffen in dem Abgas ausreicht, dieses durch ein Mantelrohr zu leiten, welches in der Nähe seiner Innenoberfläche zumindest teilweise mit katalytisch aktivem Material beschichtete Metallfolien aufweist, wobei der überwiegende Teil der Querschnittsfläche des Mantelrohres frei von solchen Metallfolien ist, so daß eine gute Wärmeabfuhr nach außen gewährleistet ist. Dies hat den Vorteil, daß ein auf diese Weise vorgereinigtes Abgas im folgenden durch weitere Abschnitte des Mantelrohres geleitet werden kann, die zumindest teilweise mit einem katalytisch aktiven Wabenkörper ausgefüllt sind, ohne daß eine Überhitzung auftritt, da auf Grund der Vorreinigung der Anteil an Kohlenwasserstoffen schon deutlich reduziert worden ist. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Wabenkörperanordnung besteht darin, daß ein im Abgaskanal durch eine Wabenkörperanordnung entstehender Gegendruck im Vergleich zu einer Wabenkörperanordnung, bei der auch der erste Abschnitt des Mantelrohres vollständig durch einen Wabenkörper ausgefüllt wird, verringert werden kann.

Zu einer befriedigenden Reinigung je nach verfolgtem Ziel kann es schon ausreichend sein, wenn das Metallrohr aus lediglich zwei axialen Abschnitten besteht, wovon der hintere in Durchströmungsrichtung von einem Wabenkörper ausgefüllt ist, der zur Vergrößerung der katalytisch aktiven Oberfläche viele Strömungskanälen aufweist. Diese Strömungskanäle sind bevorzugt aus vielen Lagen strukturierter Metallfolien gebildet. Ebenfalls ist es in vielen Fällen ausreichend in dem in Strömungsrichtung des Abgases ersten Abschnitt des Mantelrohres eine einzige, vorzugsweise zwei Lagen der Metallfolie mit katalytisch aktivem Material anzubringen.

Es erweist sich als vorteilhaft, wenn das Mantelrohr etwa jeweils zur Hälfte von dem in Strömungsrichtung der Abgase vorderen bzw. hinteren Abschnitt eingenommen wird. Auf diese Weise erreicht man, daß eine höhere Umsatzrate von Kohlenwasserstoffen erzielt werden kann als bei einer anderen Anordnung.

Der in Strömungsrichtung vordere und der hintere Abschnitt können direkt aneinander liegen, was die Fertigung vereinfacht. Es kann aber auch ein Abstand eingehalten werden, der bis etwa 10 mm betragen kann. Dies hat den Vorteil, daß eine erhöhte Verwirbelung und damit eine bessere Durchmischung der Abgase in dem entstehenden Zwischenraum erfolgt.

Die verwendete Metallfolie kann dabei zumindest in Teilbereichen strukturiert sein, insbesondere in Wellenform. Diese Strukturen können auch komplexer sein, z. B. Wellen mit Querrippen, Schlitzen, Mikrostrukturen oder andere Geometrien.

Befestigt werden können die Metallfolien, die im vorderen Abschnitt in Strömungsrichtung im Mantelrohr angebracht sind, untereinander und/oder am Mantelrohr durch Löten. Es genügt, die Metallfolie in ihren axialen Endbereichen einzulöten. Das Befestigen durch Schweißen ist ebenfalls möglich, z. B. in Form von Punktschweißungen.

Zur Verbesserung der Umsetzung des Abgases durch Querströmungen und Verwirbelungen im vorderen Abschnitt in Durchströmungsrichtung des Mantelrohres ist es vorteilhaft, die Metallfolie mit Perforationslöchem zu versehen, die beispielsweise einen Durchmesser von 2-6 mm aufweisen können.

Für den Herstellungsprozeß, insbesondere die Lötung von Wabenkörpem ist es vorteilhaft, wenn der Wabenkörper durch elastische Kräfte in dem Mantelrohr fixiert ist und auch die einzelnen Blechlagen untereinander sich nicht mehr verschieben können. Daher ist es ein Vorteil, wenn der Wabenkörper aus mehreren Lagen untereinander verschlungener Bleche gebildet ist. Dabei können die Bleche verschieden strukturiert sein. Der Wabenkörper kann aus abwechselnd glatten und gewellten Blechen, die ineinander verschlungen sind, aufgebaut sein.

Auch andere Geometrien sind möglich. Die Befestigung des Wabenkörpers im Mantelrohr erfolgt insbesondere durch die Verlötung der Enden der Bleche mit der Innenoberfläche des Mantelrohres.

Untersuchungen haben gezeigt, daß sich der für den in Durchströmungsrichtung hinteren Abschnitt bestimmte Wabenkörper als effektiv in seiner Wirkung erweist, wenn er Strömungskanäle einer solchen Querschnittsfläche aufweist, daß sich 100 cpsi bis 400 cpsi, insbesondere etwa 200 cpsi (cells per square inch) ergeben.

Für eine gute Vorreinigung des Abgases durch den in Strömungsrichtung des Abgases vorderen Abschnitt des Mantelrohres, auch im Hinblick auf die Vermeidung einer Überhitzung des in Durchströmungsrichtung mit einem Wabenkörper ausgefüllten hinteren Abschnittes des Mantelrohres sowie zur Vermeidung einer Überhitzung an anderen Stellen des Mantelrohres, hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß die im ersten Abschnitt des Mantelrohres angefügte strukturierte Metallfolie Strömungskanäle einer solchen Querschnittsfläche aufweist, so daß sich 20 cpsi bis 50 cpsi, vorzugsweise etwa 25 cpsi ergeben.

Als Material für die im in Strömungsrichtung des Abgases vorderen Abschnitt des Mantelrohres angebrachte strukturierte Metallfolie kommen die üblichen hochtemperatur-korrosionsbeständigen Materialien in Betracht, insbesondere Materialien wie der Werkstoff 1.4767 oder Materialien mit ähnlichen Eigenschaften. Für den Wabenkörper im hinteren Abschnitt des Mantelrohres verwendet man vorzugsweise ein modifiziertes korrosionsbeständiges Material, insbesondere mit einer ähnlichen Zusammensetzung wie der Werkstoff 1.4757. Obwohl für metallische Wabenkörper sehr häufig austenitische Edelstahle beim Mantelrohr verwendet werden, ist es für die vorliegende Erfindung vorteilhaft, ferritischen korrosionsbeständigen Edelstahl, insbesondere mit den Werkstoffnummern 1.4509 oder 1.4512 zu verwenden.

Anfiihrungsbeispiele der Erfindung, auf die diese jedoch nicht beschränkt ist, sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen Fig. l einen axialen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Waben- körperanordnung, Fig. 2 Stirnansicht einer erfindungsgemäßen Wabenkörperanordnung In Figur 1 ist ein Längsschnitt durch eine Wabenkörperanordnung, die aus zwei Abschnitten 4,5 besteht, welche von einem Mantelrohr 1 umgeben sind, dargestellt. Im in Strömrichtung S eines Abgases vorderen Abschnitt 4 ist eine mit katalytisch aktivem Material beschichtete Metallfolie 2 an der Innenoberfläche 9 des Mantelrohres 1 angebracht. Zur Steigerung der katalytischen Wirkung durch Verwirbelungen des Abgases können sich Perforationslöcher 8 in der Metallfolie 2 befinden. Die Metallfolie 2 ist an der Innenoberfläche 9 des Mantelrohres 1 vorzugsweise angelötet. Der in Strömungsrichtung S hintere Abschnitt 5 des Mantelrohres 1 ist von einem Wabenkörper 6, der aus verschiedenen strukturierten Metallfolien 3 aufgebaut sein kann, im wesentlichen vollständig ausgefüllt. Der vordere Abschnitt 4 des dargestellten katalytischen Konverters

enthält vorzugsweise nur eine gewellte Lage der katalytisch aktiven Metallfolie 2, die es einerseits ermöglicht, einen großen Teil der im Abgas enthaltenen Kohlenwasserstoffe zu katalysieren und andererseits eine gute Wärmeabfuhr gewährleistet. Durch die Katalyse eines Teils der Kohlenwasserstoffe im vorderen Abschnitt des Mantelrohres 4 kann eine Überhitzung des Wabenkörpers 6 im hinteren Abschnitt 5 bei der weiteren Reinigung der Abgase vermieden werden.

Figur 2 zeigt die Aufsicht auf den Stirnbereich des Mantelrohres 1 des in Figur 1 dargestellten erfindungsgemäßen Katalysators. Im vorderen Abschnitt 4 ist die an der Innenseite angebrachte gewellte katalytisch aktive Metallfolie 2 sichtbar. Im hinteren Abschnitt 5 ist der aus verschiedenen Lagen strukturierter Metallfolien 3 bestehende Wabenkörper 6, der aus S-förmigen Lagen zusammengesetzt ist, dargestellt. Auf diese Weise wird eine Vielzahl von Strömungskanälen 7 gebildet sowie das axiale Verschieben der Lagen gegeneinander erschwert.

Die vorliegende Erfindung eignet sich besonders für die Abgasreinigung bei Krafträdern, insbesondere mit einem Hubraum von weniger als 250 Kubikzentimetern.

Bezugszeichenliste Mantelrohr 2 Metallfolie im vorderen Abschnitt 3 strukturierte Metallfolien im hinteren Abschnitt 4 vorderer Abschnitt 5 hinterer Abschnitt 6 Wabenkörper 7 Strömungskanäle 8 Perforationslöcher 9 Innenoberfläche des Mantelrohres S Strömungsrichtung des Abgases