EP1118749A2 - Exhaust gas catalyst - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Abgaskatalysator für Abgase eines Verbrennungsmotors, insbesondere bei einem Kraftfahrzeug.The invention relates to an exhaust gas catalyst for an exhaust gas Internal combustion engine, especially in a motor vehicle.
Im allgemeinen besitzt ein solcher Abgaskatalysator ein Katalysatorgehäuse, das einen Katalysatoreinsatz enthält. Der Abgaskatalysator bildet einen Bestandteil eines Abgasstranges des Verbrennungsmotors, in den der Abgaskatalysator beim Zusammenbau des Abgasstranges eingebunden werden muß. Aufgrund der Strömungsverhältnisse und Strömungswiderstände weist der Abgaskatalysator im Bereich seines Katalysatorsgehäuses üblicherweise einen Querschnitt auf, der größer ist als die Querschnitte von Abschnitten des Abgasstranges, die stromauf und stromab an den Katalysator angrenzen. Zur Einbindung des Abgaskatalysators in den Abgasstrang werden daher ein Einlauftrichter, der das Katalysatorgehäuse an seinem Einlauf mit dem Abgasstrang verbindet, und ein Auslauftrichter benötigt, der das Katalysatorgehäuse stromab mit dem Abgasstrang verbindet. Die Trichter müssen mit großer Sorgfalt am Katalysatorgehäuse befestigt werden; hierzu werden Schweißverbindungen bevorzugt. Dabei muß vor allem darauf geachtet werden, daß einerseits die Schweißnähte dicht sind und andererseits der Schweißvorgang keine Beschädigung des Katalysatoreinsatzes zur Folge hat. Des weiteren muß ein bestimmtes axiales Spiel für den Katalysatoreinsatz im Katalysatorgehäuse zwischen dem Katalysatoreinsatz und dem angeschweißten Trichter gewährleistet werden. Da der Katalysator nicht zwingend einen kreiszylindrischen Querschnitt aufweisen muß, können bei anderen Querschnittsformen zusätzlich toleranzbedingte Probleme bei der Befestigung der Trichter am Katalysatorgehäuse auftreten.In general, such an exhaust gas catalytic converter has a catalytic converter housing, that contains a catalyst insert. The Exhaust gas catalytic converter forms part of an exhaust system of the internal combustion engine, in which the catalytic converter at Assembly of the exhaust system must be integrated. Because of the flow conditions and flow resistances shows the exhaust gas catalyst in the region of its catalyst housing usually has a larger cross section than the cross sections of sections of the exhaust line that adjoin the catalyst upstream and downstream. For integration of the exhaust gas catalytic converter in the exhaust line an inlet funnel that attaches the catalyst housing to its Inlet connects with the exhaust line, and an outlet funnel needed, with the catalyst housing downstream connects the exhaust system. The funnels must be large Be carefully attached to the catalyst housing; this will be Welded connections preferred. Above all, it has to be done care must be taken that the welding seams are tight and on the other hand the welding process is not damaged the use of the catalyst. Furthermore, a must certain axial play for the catalyst insert in the catalyst housing between the catalyst insert and the welded Funnels are guaranteed. Because the catalyst do not necessarily have a circular cylindrical cross section with other cross-sectional shapes tolerance-related problems when fastening the funnels occur on the catalyst housing.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen Abgaskatalysator der eingangs genannten Art eine Ausführungsform anzugeben, die eine relativ einfache Herstellbarkeit aufweist.The present invention addresses the problem for a catalytic converter of the type mentioned Specify embodiment, which is relatively easy to manufacture having.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch einen Abgaskatalysator mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, this problem is solved by an exhaust gas catalytic converter solved with the features of claim 1.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, das Katalysatorgehäuse mit einem der Trichter aus einem Stück herzustellen. Durch diese Bauweise können die im Zusammenhang mit der Befestigung eines Trichters am Katalysatorgehäuse auftretenden Probleme zumindest bei einem der Trichter vermieden werden. Außerdem entfallen ein zusätzliches Bauteil sowie die zur Anbindung des Trichters an das Filtergehäuse erforderlichen Montageschritte. The invention is based on the general idea of the catalyst housing one piece with one of the funnels. Due to this design, the related the attachment of a funnel to the catalyst housing Problems avoided at least in one of the funnels become. In addition, there is no additional component as well those required to connect the funnel to the filter housing Assembly steps.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform kann das Katalysatorgehäuse mit dem daran angeformten Trichter als einstückiges Tiefziehteil ausgebildet sein. Auf diese Weise ist das Katalysatorgehäuse mit integriertem Trichter nahtlos und somit von besonders hoher Qualität. Außerdem entfallen weitere Arbeitsschritte, die beispielsweise erforderlich sind, wenn das Katalysatorgehäuse mit seinem Trichter mit einer Längsnaht hergestellt wird. Als Tiefziehverfahren bietet sich beispielsweise ein hydromechanisches Tiefziehverfahren an, bei dem das Katalysatorgehäuse zusammen mit dem zugehörigen Trichter aus einer einzigen ebenen Platine aus Blech, insbesondere Stahlblech, ausformbar ist.According to a preferred embodiment, the catalyst housing with the funnel molded onto it as a one-piece Be deep-drawn part. That way the catalyst housing with integrated funnel seamless and thus of particularly high quality. In addition, there are no more Work steps that are required, for example, if the catalyst housing with its funnel with a Longitudinal seam is produced. As a deep drawing process offers a hydromechanical deep-drawing process, for example in which the catalyst housing together with the associated Funnel from a single flat sheet metal plate, especially sheet steel, is formable.
Bei einer vorteilhaften Weiterentwicklung kann in einem Übergangsbereich zwischen Trichter und Katalysatorgehäuse ein bezüglich der Längsachse des Katalysatorgehäuses radial nach innen vorstehender Vorsprung ausgebildet sein. Dabei wird dieser Vorsprung zweckmäßig bereits während der Formung des Katalysatorgehäuses mit integriertem Trichter ausgebildet, beispielsweise durch eine Sicke oder dergleichen. Mit Hilfe eines derartigen Vorsprungs kann beispielsweise die Einstecktiefe des Katalysatoreinsatzes in das Filtergehäuse begrenzt werden. Dadurch vereinfacht sich die Positionierung des Filtereinsatzes im Filtergehäuse und somit die Anbringung des anderen Trichters am Filtergehäuse. Des weiteren kann dieser Vorsprung bei entsprechender Ausgestaltung auch als Strömungshindernis dienen, das bei einem Katalysatoreinsatz, der ein Katalysatorelement und eine dieses radial einfassende Quellmatte aufweist, eine Abgasanströmung dieser Quellmatte vermindert oder vermeidet. Durch diese Bauweise wird ein Ausspülen oder ein Austrag der Quellmatte durch die Abgasströmung vermieden, so daß sich die Lebensdauer des Katalysators erhöht.In the case of an advantageous further development, one can Transition area between funnel and catalytic converter housing a radial with respect to the longitudinal axis of the catalyst housing projection protruding inwards. there this projection is expedient already during the formation the catalyst housing is designed with an integrated funnel, for example by a bead or the like. With With the help of such a projection, for example Insertion depth of the catalyst insert into the filter housing be limited. This simplifies positioning of the filter insert in the filter housing and thus the attachment the other funnel on the filter housing. Furthermore with a corresponding design, this projection can also serve as an obstacle to flow which is a catalyst element and a radially enclosing it Has source mat, an exhaust gas flow this Swelling mat reduced or avoided. Because of this design is a rinsing or discharge of the swelling mat by the Exhaust gas flow avoided, so that the life of the catalyst elevated.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention Device result from the dependent claims, from the Drawings and from the associated figure description based on of the drawings.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the above and those below Features to be explained not only in each case specified combination, but also in other combinations or can be used alone without the To leave the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Preferred embodiments of the invention are in the Drawings are shown in the description below explained in more detail.
Es zeigen, jeweils schematisch,
- Fig. 1
- einen Längsschnitt durch einen Abgaskatalysator nach der Erfindung in einer ersten Ausführungsform,
- Fig. 2
- einen Längsschnitt wie in Fig. 1, jedoch einer zweiten Ausführungsform,
- Fig. 3
- einen Längsschnitt wie in Fig. 1, jedoch einer dritten Ausführungsform, und
- Fig. 4
- vereinfachte Querschnitte (4a, 4b, 4c) des Abgaskatalysators entsprechend den Schnittlinien IV in den Fig. 1 bis 3 bei einem anderen Maßstab.
- Fig. 1
- 2 shows a longitudinal section through an exhaust gas catalytic converter according to the invention in a first embodiment,
- Fig. 2
- 2 shows a longitudinal section as in FIG. 1, but of a second embodiment,
- Fig. 3
- a longitudinal section as in Fig. 1, but a third embodiment, and
- Fig. 4
- Simplified cross sections (4a, 4b, 4c) of the exhaust gas catalytic converter according to the section lines IV in FIGS. 1 to 3 on a different scale.
Entsprechend den Fig. 1 bis 3 besitzt ein erfindungsgemäßer
Abgaskatalysator 1 ein Katalysatorgehäuse 2, in dem ein Katalysatoreinsatz
3 untergebracht ist. Der Katalysatoreinsatz
3 weist in der Regel ein Katalysatorelement 4 auf, das bei
der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und 3 in das Innere des
Katalysatorgehäuses 2 eingelötet ist. Bei einer anderen Ausführungsform
gemäß Fig. 2 ist das Katalysatorelement 4 von
einer Quellmatte 5 radial eingefaßt, die das Katalysatorelement
4 im Inneren des Katalysatorgehäuses 2 positioniert und
gegenüber Erschütterungen dämpft.1 to 3 has an inventive
Exhaust gas catalytic converter 1 is a
An den axialen Stirnseiten des Katalysatoreinsatzes 3 besitzt
das Katalysatorgehäuse 2 einen Einlauf 6 sowie einen
Auslauf 7. Mit Hilfe eines dem Einlauf 6 zugeordneten Einlauftrichters
8 und mit Hilfe eines dem Auslauf 7 zugeordneten
Auslauftrichters 9 kann der Katalysator 1 in einen hier
nicht dargestellten Abgasstrang eines Verbrennungsmotors,
insbesondere eines Kraftfahrzeuges, eingebaut werden.Has on the axial end faces of the catalyst insert 3
the catalyst housing 2 an
Einer der beiden Trichter 8 und 9, hier der Einlauftrichter
8, ist erfindungsgemäß einstückig mit dem Katalysatorgehäuse
2 ausgebildet, das heißt der Einlauftrichter 8 und ein den
Katalysatoreinsatz 3 aufnehmender Gehäuseabschnitt 10 sind
aus einem Stück geformt. Ebenso ist eine Ausführungsform
möglich, bei der der Auslauftrichter 9 einstückig am Katalysatorgehäuse
2 bzw. an dessen Gehäuseabschnitt 10 angeformt
ist.One of the two
Während der Einlauftrichter 8 bereits im Rahmen der Herstellung
des Katalysatorsgehäuse 2 daran ausgebildet wird, muß
der Auslauftrichter 9 nach dem Einsetzen des Katalysatoreinsatzes
3 am Auslauf 7 des Katalysatorgehäuses 2 befestigt
werden. Zu diesem Zweck kann der Auslauftrichter 9 beispielsweise
zum Teil in das Katalysatorgehäuse 2 eingesteckt
werden und mit diesem durch eine ringförmig umlaufende
Schweißnaht 11 verbunden werden.During the
Die Anbindung des Katalysatorgehäuses 2 an den hier nicht
dargestellten Abgasstrang kann beispielsweise durch einen
Flansch 12 realisiert werden, der an einem Eintritt 13 des
Einlauftrichters 8 angeordnet ist und beispielsweise mit einer
umlaufenden Schweißnaht 14 damit verbunden ist. Wie in
Fig. 2 angedeutet ist, kann anstelle eines Flansches 12 auch
ein Rohr 15 in den Eintritt 13 des Einlauftrichters 8 eingesteckt
und damit bei 16 verschweißt werden. Entsprechendes
gilt für den Auslauftrichter 9, der an seinem nicht dargestellten
Austritt ebenfalls mit einem Flansch oder mit einem
Rohr in den Abgasstrang eingebunden werden kann.The connection of the
Entsprechend der speziellen Ausführungsform gemäß Fig. 2
kann in einem mit einer geschweiften Klammer symbolisierten
Übergangsbereich 17 zwischen dem Einlauftrichter 8 und dem
Katalysatorgehäuse 2 bzw. dessen Gehäuseabschnitt 10 ein
Vorsprung 18 ausgebildet sein, der bezüglich einer Längsachse
19 des Katalysatorgehäuses 2 radial nach innen in das Katalysatorgehäuse
2 vorsteht. Dieser Vorsprung 18 bildet dabei
eine axiale Begrenzung für die Einstecktiefe des Katalysatoreinsatzes
3. Zweckmäßig ist der Vorsprung 18 dabei so
positioniert, daß sich für den Katalysatoreinsatz 3 eine
vorbestimmte Einstecktiefe ergibt, die an der davon abgewandten
Stirnseite des Katalysatoreinsatzes 3 die Einhaltung
eines axialen Spiels 20 zwischen dem Katalysatoreinsatz 3
und dem Auslauftrichter 9 vereinfacht.Corresponding to the special embodiment according to FIG. 2
can be symbolized in a with a
Außerdem ragt der Vorsprung 18 soweit in das Katalysatorgehäuse
2 hinein und ist darüber hinaus so geformt, daß der
Vorsprung 18 eine durch den Einlauf 6 zugeführte Abgasströmung
von der Quellmatte 5 ablenkt bzw. fernhält. Eine direkte
Beaufschlagung oder Anströmung der Quellmatte 5 und somit
ein allmähliches Ausspülen und Austragen der Quellmatte 5
aus dem Katalysatorgehäuse 2 kann dadurch verhindert werden.
Durch diese relativ einfach realisierbare Maßnahme kann die
Lebensdauer des Abgaskatalysators 1 verlängert werden.In addition, the
In den Fig. 1 und 2 verläuft eine Eintrittsachse 21, die
senkrecht auf dem Eintritt 13 des Einlauftrichters 8 steht,
parallel zur Längsachse 19 des Katalysatorsgehäuse 2, die
ihrerseits senkrecht auf dem Einlauf 6 des Katalysatorgehäuses
2 steht. Im Unterschied dazu verläuft bei der Variante
gemäß Fig. 3 die Eintrittsachse 21 des Einlauftrichters 8
geneigt gegenüber der Längsachse 19 des Katalysatorgehäuses
2.1 and 2, an
Wie aus den Fig. 4a, 4b und 4c hervorgeht, kann das Katalysatorgehäuse
2 im Gehäuseabschnitt 10 grundsätzlich einen
beliebigen Querschnitt aufweisen, insbesondere einen kreisförmigen
(Fig. 4a) einen elliptischen (Fig. 4b) oder einen
dreieckförmigen (Fig. 4c). Durch die Trichter 8 und 9 kann
dann der Übergang zu einem ebenfalls grundsätzlich beliebigen
anderen Querschnitt des Abgasstranges hergestellt werden,
wobei der Querschnitt des Abgasstranges stromauf und
stromab des Abgaskatalysators 1 in der Regel kleiner ist als
der Querschnitt des Katalysators 1 im Bereich des Katalysatoreinsatzes
3, d.h. im Gehäuseabschnitt 10 des Katalysatorgehäuses
2.As can be seen from FIGS. 4a, 4b and 4c, the
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Katalysatorgehäuses 2
mit integriertem Einlauftrichter 8 erfolgt vorzugsweise mittels
eines Tiefziehverfahrens, insbesondere mittels eines
hydromechanischen Tiefziehverfahrens. Hierbei wird ein ebenes
Blech, eine sogenannte "Platine" in das Tiefziehwerkzeug
eingelegt und tiefgezogen, wobei ein innenliegender Teil der
Platine den Einlauftrichter 8 und ein außenliegender Teil
der Platine den daran angrenzenden Gehäuseabschnitt 10 des
Katalysatorgehäuses 2 bildet. Durch ein derartiges Tiefziehverfahren
ist das Katalysatorgehäuse 2 mit integriertem Einlauftrichter
8 nahtlos und somit von besonders hoher Qualität. The Production of the
- 11
- AbgaskatalysatorCatalytic converter
- 22nd
- KatalysatorgehäuseCatalytic converter housing
- 33rd
- KatalysatoreinsatzCatalyst insert
- 44th
- KatalysatorelementCatalyst element
- 55
- QuellmatteSwelling mat
- 66
- Einlaufenema
- 77
- AuslaufSpout
- 88th
- EinlauftrichterInlet funnel
- 99
- AuslauftrichterDischarge funnel
- 1010th
- GehäuseabschnittHousing section
- 1111
- SchweißnahtWeld
- 1212th
- Flanschflange
- 1313
- Eintrittentry
- 1414
- SchweißnahtWeld
- 1515
- Rohrpipe
- 1616
- SchweißnahtWeld
- 1717th
- ÜbergangsbereichTransition area
- 1818th
- Vorsprunghead Start
- 1919th
- LängsachseLongitudinal axis
- 2020th
- Spielgame
- 2121
- EintrittsachseEntry axis
Claims (6)
dadurch gekennzeichnet,
daß das Katalysatorgehäuse (2) mit dem daran angeformten Trichter (8) als einstückiges Tiefziehteil ausgebildet ist.Exhaust gas catalytic converter according to claim 1,
characterized,
that the catalyst housing (2) with the funnel (8) formed thereon is designed as a one-piece deep-drawn part.
dadurch gekennzeichnet,
daß in einem Übergangsbereich (17) zwischen Trichter (8) und Katalysatorgehäuse (2) ein bezüglich der Längsachse (19) des Katalysatorgehäuses (2) radial nach innen vorstehender Vorsprung (18) ausgebildet ist. Exhaust gas catalytic converter according to claim 1 or 2,
characterized,
that in a transition region (17) between the funnel (8) and the catalyst housing (2) a protrusion (18) protruding radially inwards with respect to the longitudinal axis (19) of the catalyst housing (2) is formed.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Vorsprung (18) einstückig an Katalysatorgehäuse (2) und Trichter (8) ausgeformt ist.Exhaust gas catalytic converter according to claim 3,
characterized,
that the projection (18) is integrally formed on the catalyst housing (2) and funnel (8).
dadurch gekennzeichnet,
daß der Vorsprung (18) im Katalysatorgehäuse (2) eine axiale Einstecktiefe für den Katalysatoreinsatz (3) begrenzt.Exhaust catalyst according to claim 3 'or 4,
characterized,
that the projection (18) in the catalyst housing (2) limits an axial insertion depth for the catalyst insert (3).
dadurch gekennzeichnet,
daß der Katalysatoreinsatz (3) ein Katalysatorelement (4) und eine dieses radial einfassende Quellmatte (5) aufweist und daß der Vorsprung (18) so ausgebildet ist, daß eine Abgasanströmung der Quellmatte (5) vermindert oder vermieden ist.Exhaust gas catalytic converter according to one of claims 3 to 5,
characterized,
that the catalyst insert (3) has a catalyst element (4) and a radially enclosing swelling mat (5) and that the projection (18) is designed such that an exhaust gas flow to the swelling mat (5) is reduced or avoided.
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