CN1157530C - 用于内燃机排气系统的催化转换器及其载体的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明创造了在一个外壳(3)里面的用于内燃机(16)、尤其是小型内燃机排气系统(17)的催化转换器(1)，在此催化转换器(1)至少为成型的、配备有起催化作用材料的薄板(2)，薄板被卷绕，形成一些可以通过废气的通道(5)并且至少部分的位于外壳(3)里面，薄板(2)的成型结构为，通过外壳(3)的横截面观察，由闭合的通道(5)框起来的横截面至少是外壳(3)全部横截面的一半，其中催化转换器(1)最多具有两个层(11)。此外还创造了一种制造催化转换器载体的方法，催化转换器安置在内燃机排气系统、尤其是小型内燃机消声器里面，成型薄板围绕一个至少部分拱起的长形体倾斜地卷绕，接着至少长形体的一部分与卷绕的薄板被拆成多个截段并且各截段分别成为催化转换器载体。

Description

用于内燃机排气系统的催化转换器及其 载体的制造方法
本发明创造了一种用于内燃机、尤其是小型内燃机排气系统的在一个外壳里面的催化转换器，在此催化转换器至少为成型的、配备有起催化作用材料的薄板，薄板被卷绕，形成可以通过废气的通道并且至少部分的位于外壳里面。此外还创造了内燃机排气系统的消声器以及制造这种催化转换器载体的方法，催化转换器载体安装在内燃机排气系统中，特别是安装在小型内燃机的消声器里。
由蜂窝体构成内燃机排气系统催化转换器是众所周知的。这种催化转换器是由薄板层相互间卷绕或叠堆而构成的。另一些催化转换器则由烧结材料或挤压材料制成。这种催化转换器应该负责对仍存在于废气中的可置换气体继续进行置换。根据变得更加严格的排气规定，特别是对于汽车，当时催化转换器是这样制成的，使得催化转换器在经过较长催化转换器使用周期以后还保证几乎全部置换。催化转换器技术的发展要求起催化作用的表面应保持尽可能地大。因此采用了特别的蜂窝体，蜂窝体提供了大量的通过其横断面的通道。除了表面加大这种可能性以外，催化转换器的长度以及体积和其横断面也同样被加大。然而这要求在排气系统中为催化转换器提供大量的空间。当催化转换器尺寸加大时其制造费用也加大。此外对于大的催化转换器必须得特别关注其相对于机械和热运行变化的耐久性，这种耐久性使得一种特殊载体变成为必需的。
下面将介绍催化转换器的不同结构，本发明涉及到与催化转换器的构造和形式有关的特征。由GB2 231 283一种具有一个层的蜂窝体为公众所知。所述层由一层平薄板和一层成型薄板所组成，并最终螺旋状的形成多层催化转换器。这种催化转换器具有圆柱形内部空隙的横截面，其尺寸取决于蜂窝体的外径。相互紧挨的稳定的各层的数量应该保证如此构成的蜂窝体具有足够的刚性。由DE 37 15 040另一种催化转换器为公众所知，这种催化转换器是由带钢通过无切屑冲压形成的。这种冲压能够扩大表面积。EP 0 473 081公开了催化转换器在摩托车排气系统弯管里面的构造。作为催化转换器采用了带孔薄板。这种孔板可以是平直的或者也可以是圆形的。DE 24 36 559又公开了一种直接安装在内燃机弯管里的催化转换器。弯管本身由催化转换器构成。除了弯管的内壁为催化覆层以外还可以附加安置起催化用的、特别是螺栓状的成形件。JP 61 61 940给出了一种由光滑的和波纹状的金属箔制成的催化转换器。这种双催化转换器的前面安置了另一个能够被加热的催化转换器。由US 4 195 063又一种带有附加逆向催化转换器的主催化转换器为公众所知。这种催化转换器主要由两层催化涂层网所组成，涂层网分别固定在两个网筛载体之间。这种催化转换器安置在弯管里，也可以是圆锥形的。JP 61 096 120给出了两个靠近发动机组弯曲设置的圆筒。两个圆筒中的内筒带有孔。两个圆筒之间设置有起催化作用的覆层。
按照本发明的催化转换器的优选应用领域是小型内燃机领域。对于小型内燃机应该被认作是汽缸工作容积小于250立方厘米的内燃机。这种内燃机特别应用在割草机，内燃机锯，可移动发电机组，两轮摩托和类似的应用场合。对于内燃机锯、割草机和其它的园林器械，操纵这些器械的人经常较长时间地直接处于小型内燃机废气范围里，因此催化式废气净化在那里显得尤其重要。
此外在DE 38 29 668中指出，在小型内燃机中催化转换器安置在基本上垂直于穿流方向延伸的隔板里面。由EP 0 470 113也给出了一种催化转换器的构造，其中催化转换器周边隔开距离的设置在二冲程内燃机的排气消声器里。另外由EP 0 049 489一种用于制造排气催化转换器载体矩阵的方法为公众所知。在这三份文献中所公开的特征也可用于本发明。
本发明的任务在于，创造了一种用于内燃机，首先是小型内燃机排气系统的在一个外壳中的催化转换器，这种催化转换器能够以较少的加工步骤制造，特别紧凑并且提供足够地起催化作用的表面积，以遵守法定的内燃机废气特性的给定极限值。本发明的另一个任务是创造一个催化转换器外壳，这个外壳使紧凑的催化转换器所赢得的空间成为现实。此外能够创造一种制造紧凑的催化转换器载体的方法，这种方法能够保证在避免高额制造费用情况下的连续生产。
根据本发明，提出一种在一个外壳里面的用于内燃机排气系统的催化转换器，该催化转换器至少具有一层成型的、配备有起催化作用材料的薄板。薄板被卷绕，构成一些可通过废气的通道并至少部分地位于外壳里面。通过成型薄板与外壳或一层薄板共同构成一些闭合的通道，使得通过外壳的横截面观察，由闭合的通道框起来的横截面至少是外壳全部横截面的一半，其中催化转换器最多具有两个层，成型薄板围绕一个至少部分拱起的长形体卷绕。通过限制催化转换器最多具有两个层可以实现具有较小空间需求的特别紧凑的催化转换器。此外这样做是实用的，薄板结构可以这样节省空间的被制造，除了催化转换器的通道作用以外还提供足够地起催化作用的表面。最多采用两层催化转换器也使得催化转换器容易加热至其使用温度，因为这种催化转换器具有比其它奢侈结构的催化转换器更少地被加热质量。此外，为了使催化转换器除了具有柔韧性以外还具有高稳定性和形状保持性，催化转换器最多为两层的限制被证实是有优点的。对于在小型内燃机上的优选应用，催化转换器可以提供至少令人满意的废气催化置换。如果框起来的横截面至少为外壳全部横截面的2/3，将实现催化置换的改善。如果配备有起催化作用材料的薄板这样卷绕，使得成型薄板相对设置，就可以使成为通道的横截面位于环绕催化转换器中点的区域，而中点则设置在没有完全设置通道的剩余截面的里面。这对于平面的催化转换器横截面与圆形、椭圆形或多边形催化转换器横截面一样同样可以实现。这种框起来的横截面环绕中点的集中使得指向这个中点的通道外表面可以同样完全由废气加载。此外最多两层结构可以特别具有优点的这样来设计，使得对于构成通道的流动阻力不大于那个没有完全形成通道的横截面。
催化转换器实施形式表明，相对设置的成型结构是相互交错的，而没有相互接触。通过这种方法，自由截面几乎全成为通道式形状。通过相对设置的成型结构可以达到框起来的横截面至少是外壳全部横截面的3/4。
对于有时必需要人工移动的小型器械从结构设计上配以小尺寸和轻重量是很重要的。催化转换器以其稳定的固定点而对此有所促进。这种固定点保证催化转换器的形状保持性，而没有去十分限制催化转换器的弹性。稳定的固定点也可以这样设计，使其能够完成对于小型器械所承担的功能。由此使催化转换器可以完全组合进器械里面。外壳和催化转换器的设计计算要考虑静力学和扭曲刚性。
一种抗冲击、抗振动和抗摆动特别稳定的催化转换器通过催化转换器构成通道的薄板紧靠在固定点上而实现。通过构成通道的具有上面和底面的薄板分别以上面和底面紧靠在固定点上，稳定性还可以继续提高。另一种使催化转换器既具有良好形状稳定性又具有良好弹性的可能在于，一个层本身由非成型薄板和成型薄板所组成。这一点可以通过一种措施与稳定的固定点结合。一种优选的催化转换器实施形式具有一个带有上面和底面的非成型薄板，在此成型薄板分别安置在上面和底面上。形成的结构尤其可以是薄板的波纹、弯曲、齿形或折弯。另外也可以具有小槽和小开孔这样的微结构。通过这种方法同样可以使起催化作用的表面扩大。关于所述层的结构、形状和形式请首先参阅EP 0 484 364、WO 93/20339、EP 0 152 560和DE 29 611 143。
通过由三层相互接合的薄板组成最强结构的催化转换器存在这样的可能，催化转换器仅仅由最外层薄板的夹紧力而固定在外壳里。如果至少催化转换器一个层的一部分是柔韧的，这种形式的固定是容易实现的。尤其是所述层的一部分支承在固定点上，特别是外壳上或小型器械壳壁上或内燃机壳壁上。
为了获得催化转换器的高稳定性，在另一种实施形式中催化转换器具有带有第一薄板和第二薄板的一个层结构。在此第一薄板厚于第二薄板的最佳系数在1.5至5之间，尤其是2至4之间。对于成型可以采用特别有利地较薄的箔板，当采用厚度为20μm至100μm之间的金属箔时可以不必去考虑形成自身稳定的催化转换器。因此优选第一薄板是非成型而第二薄板是成型的。催化转换器的另一种结构是催化转换器具有削平的横截面。如果知道在哪个方向上从外部施加力作用到催化转换器上，可以使催化转换器具有削平的横截面，催化转换器在这个方向上具有特殊的稳定性。催化转换器也可以这样构成，它具有朝着外部作用力的优选方向，对这个方向它是弹性的必要时也是可塑的。通过催化转换器的固定部位可以避免其损坏，这个部位在过强的负荷下具有可塑变形用于容纳和吸附作用力。
催化转换器可以安装在排气系统中，排气系统对于内燃机通常是由内燃机上引出的。但是催化转换器同样也可以应用于安置在内燃机壳体上的排气系统中。对于这两种情况催化转换器的外壳作为排气系统的一部分是适宜的。通过这种方法可以保证自身加热的催化转换器热量向外排出。外壳可以是弯管或排气系统消声器的组成部分。由此催化转换器的紧凑安装得到保证，而无须为催化转换器提供另外的空间。
与本发明的另一个观点相对应地是，为了紧凑地利用空间，可以利用内燃机，尤其是小型内燃机排气系统的消声器，消声器具有措施用来容纳前面所述的催化转换器。例如一个适当构成的并且首先是适配的外壳，外壳能够容易地安装催化转换器并将其固定在那里。通过套管作为外壳与通过内燃机外壳上相应的空间结构一样可以同样实现。消声器与催化转换器的组合尤其是实现在小型内燃机上，其排气系统可以保持较小。
优选消声器的一部分具有装置用于催化转换器的固定。这些装置可以是齿牙、刻槽、横杆、缺口、凹槽或其它类似的结构方法。如果置入齿牙或类似的结构，齿牙至少与相对设置的薄板啮合。齿牙卡嵌在薄板上并由此固定整个催化转换器。内燃机的驱动方式及其安装位置也决定了催化转换器的寿命。如果发动机总是反复地短时间投入使用，如果发动机被外部的强作用力中断，所有这些都将减少催化转换器的寿命。因此将催化转换器可更换地安装是实用的。例如催化转换器可以安置在消声器的上壳体和下壳体里面。这两个上下壳体中的一个最好具有一个固定点，通过固定点可以将力，特别是夹紧力施加在催化转换器上。固定点可以是消声器中的横杆，就如同也是消声器的一个起消声作用的结构一样。催化转换器固定在消声器中的另一种可能为，至少催化转换器的一部分被挤压在消声器里，使催化转换器不能移动。另一种特别适合于小型内燃机的消声器实施形式具有至少两部分，上壳体和下壳体。一个隔板将消声器分成第一部分和第二部分。隔板和/或消声器具有用于将催化转换器分别固定在相互隔开的各部分里的措施。通过这种方法能够使两个催化转换器安装在一个消声器里。这一点不是必需的。也可以只有一个或多于两个催化转换器。
对应于本发明另一个设想，提出一种催化转换器载体的制造方法，这种催化转换器安装在内燃机的排气系统里，尤其是小型内燃机的消声器里，在此，
-成型薄板围绕一个至少部分拱起的长形体倾斜地卷绕，
-接着至少长形体的一部分与卷绕的薄板被拆成多个截段并且，
-各截段分别成为催化转换器载体。
这种方法特别适合于连续生产过程，其中成型薄板可以被卷成连续的钢带。长形体又可以是一根管或者也可以是一根相应长的储备好的其它物体。为了特别有效地利用空间以得到大的起催化作用的表面，这个长形体存在一个空心的内部空间，在此空间里安置另一成型薄板。起催化作用的表面这样来制造，薄板和/或长形体在卷绕之前用起催化作用地覆层涂覆或者在拆成截段后将被分成的截段用起催化作用的覆层涂覆。对薄板相互间的固定而言，可以通过钎焊、焊接、粘接或类似方法来实现，但是同样要通过薄板的内应力来选择，什么时候最适宜涂覆起催化作用的覆层。
为了实现截段的高稳定性，采用钢板作为长形体，钢板厚于要被卷绕的薄板。如果较厚的钢板一至五倍厚于要被卷绕的薄板，能够达到有效地稳定值。如前所述，按照这一方法可以由催化转换器载体特别廉价地生产出紧凑的催化转换器。
本发明的其它优点和特征将通过下面的图例描述给出。附加的具有优点的结构通过目前已公开的特征的组合还可以通过下面的图例实现。图例为：
图1  位于外壳里的成型薄板，
图2  位于外壳里的另一种成型薄板，
图3  位于外壳里的带有一又二分之一层的催化转换器，
图4  位于内燃机排气系统中的催化转换器的多处设置，
图5  位于消声器里的两层催化转换器的设置，
图6  另一种带有一又二分之一层的催化转换器，
图7  一种带有一又二分之一层的催化转换器及其作用在其上的力，
图8  位于排气系统外壳里的两层催化转换器的另一种设置，
图9  一种催化转换器载体的制造方法，
图10 给出对应于图9的制造方法，
图11 另一种制造方法，
图12 给出对应于图11中的制造方法的设置，
图13 另一种制造方法，
图14 再给出另一种制造方法，
图15 催化转换器的另一种外壳，
图16 一种催化转换器外表面结构，
图17 在另一种外壳里的催化转换器的设置可能性和
图18 又一种外壳。
图1给出了具有薄板2的催化转换器1。薄板2安置在排气系统的外壳3里并且具有起催化作用的覆层4。薄板2被制成特殊形状，即是成型的。成型形式为波浪形。这可以使薄板2也可以在其内应力作用下安置在外壳3里。这个内应力足以使催化转换器1固定在外壳3里。薄板2的成型是这样选择的，使得通道5与外壳3协调地构成。通道5包围了整个横截面的一部分成为一个框起来的横截面。其余的，没有通过通道封闭起来的外壳3里的截面6由于波状总计小于全部所示外壳横截面的50％。为了更好的解释，这个截面6用斜线突出出来。
图2又给出了一种在外壳3里构成催化转换器1的成型薄板2。薄板2具有波状结构并这样来选择，使得第一个波峰7嵌入位于对面的第一个波谷8。这首先导致截面6的进一步减少并由此导致框起来的横截面的加大。其次是限制第一个波峰7不与第二个波峰9接触。通过第一波峰7与第二波峰9之间的距离用来作为间隙，这样当外部作用力施加的情况下催化转换器1可以显示出弹性。催化转换器1的弹性特性可以通过薄板2与外壳3的连接方式而受到影响。例如如果仅仅是各第二个波谷与外壳3连接，这一点用连接位置10来表示，尽管催化转换器1保持固定，但是仍然可以运动地保持在外壳3里。连接位置10可以沿着催化转换器1的整个轴向长度延伸，但同样只能以点状或段状存在。这一点通过连接位置10.1来标明，此位置作为钎焊位置存在于波谷两侧并且在那里沿着催化转换器的轴向延伸。而连接位置10.2例如被看作是点焊接或者说纵向焊接。
图3给出了在外壳3里的优选带有一又二分之一层的催化转换器1。层11由第一薄板12和第二薄板13所组成。第一薄板12是非成型的。第二薄板13具有折弯作为成型。层11是这样卷绕的，以形成封闭体14。在这个封闭体14里面安置着第三薄板15，此薄板以其成型结构支承在第一薄板12上。通过第三薄板15没有形成通道的截面6再一次明显地变小。同时提供了附加的起催化作用的表面。为了使催化转换器1不仅有特殊弹性而且有强度，非成型的第一薄板12厚于第二薄板13以及第三薄板15。因此两个成型薄板13和15与第一薄板12形成对于外壳3的在静力学上的平衡。
图4给出了连接着排气系统17的内燃机16。排气系统17具有弯管区18，消声器19以及连接管道20。在弯管区18里第一催化转换器21，第二催化转换器22和第三催化转换器23分别安置在一个由汽缸分出的管道里。第一催化转换器21是圆锥形构成的，第二催化转换器22同样也是圆锥形构成的。而第三催化转换器23存在一个弯曲，其横截面基本上是不变的。第四催化转换器24安置在连接管道20里面。这个管道具有一个有规律的沿着其轴向长度不变的横截面。在消声器19里面还有一个第五催化转换器25。这个催化转换器适配于其外壳3并且是可翻转的。为此消声器19具有固定装置26，例如图示的隆起27。催化转换器25正好以其尺寸适配进这个隆起27。由此可以实现第五催化转换器25仅靠其内应力就可以与消声器19上的隆起27保持连接。
图5给出了另一种消声器19。这个消声器在其内部通过隔板28分成上部29和下部30。上部29与下部30之间用于穿流过消声器19的废气流31在流体技术上的连接通过隔板28上的孔洞32来保证。消声器19具有上壳体33和下壳体34，两个壳体可以通过连接装置35与隔板28固定在一起。隔板28、上壳体33和下壳体34具有用于位于消声器19里的上催化转换器36和下催化转换器37的固定装置26。固定装置26例如可以是凹槽38、齿牙39或者也可以是横杆40。它们至少应该分别与上催化转换器36以及下催化转换器37的外层薄板建立联接。一个或多个固定装置26也可以这样来设置，使上催化转换器36和/或下催化转换器37的前端面41的至少一部分用于固定。这里所示的消声器19是极紧凑地并首先优选用于小型内燃机。作为废气流31的废气接头42可以根据消声器19的安装位置而不同设置。废气接头42.2安置在消声器19的侧向，而废气接头42.1适合于连接直线延伸的排气系统。这一点具有流体技术上的优点，因为不再需要到上催化转换器36上的换向或者说从下催化转换器37分配到废气接头42上的换向。
图6给出了圆形催化转换器1。它是由一又二分之一层构成的。它具有两层较厚的成型薄板，内层薄板43和外层薄板44。在内层薄板43与外层薄板44之间设置有非成型薄板45。内层薄板43和外层薄板44的结构选用了波状结构。当两个成型薄板43，44的波峰和波谷以基本上相等的距离设置的时候，非成型薄板45处于能够承受作用力的位置并且通过弹性变形来吸收能量。此外内层薄板43具有附加的半成型46。它将现存的通道5再细分开或者将本来自由的截面6变成通道的另外横截面。半成型46例如通过在内层薄板43里的凹槽构成，在此构成凹槽的材料根据在结构中的位置向内翻或向外翻。半成型46的另一种可能在于，例如半成型46在装置中由附加到内层薄板43上的薄板凹槽所组成。半成型或类似结构的应用支持催化转换器1的大面积通道以实现自由截面6的减少并由此实现大的框起来的横截面。
图7给出了同样的带有一又二分之一层的催化转换器1，外力47作用于其上。外力47可以在催化转换器1工作期间通过外薄板44的形变来承受。这一点也可以例如在制造过程中有意识地应用，以使本来圆形的催化转换器1转变成扁平截面的催化转换器1。也可以利用外力47将催化转换器1装入外壳。在那里催化转换器通过其本身产生的应力而固定。
图8给出了一个在外壳3里特别紧凑的上催化转换器36和下催化转换器37的结构。两个催化转换器36和37被压进外壳3并且实现轴向的废气流31的穿流。废气流可以被特殊的导流，首先穿流上催化转换器36接着穿流下催化转换器37。带有上催化转换器36和下催化转换器37的外壳3例如可以特别节省空间的装入消声器。此外外壳可以如催化转换器36，37一样具有起催化作用的覆层。这一点不仅对所示外壳有效而且对其它外壳同样有效。其它的应用也适合于这个结构体48。由于其结构很容易拆装，所以适合于例如作为更换部件应用在内燃机的排气系统。需要对强废气流起催化作用的表面通过上催化转换器36和下催化转换器37的顺序穿流也可以被满足。采用这种方法也可以将多个结构体48前后设置，以清洁废气流31。
图9给出了一种催化剂载体的制造方法。成型薄板49围绕一个至少部分拱起的长形体50倾斜地卷绕。为此长形体50和成型薄板49实现相对运动。这一点例如可以通过拱起的长形体50的转动和其自身将成型薄板49拉伸到长形体50上的移动而实现。这通过薄板49以及长形体50上的箭头来表明。成型薄板49同时与长形体50连接。接着至少一部分带有卷绕薄板49的长形体50被分割成若干截段51。这里分割单元52利用了激光。这可以使截段51整齐地从长形体50上分开。分割过程可以被这样特殊地实现，即无需截段51的后处理。截段51作为加工好的催化剂载体可以紧接着作为催化转换器1被使用。此外截段51或者事后用起催化作用的覆层涂覆或者在卷绕过程中这个覆层就已经存在于薄板49以及长形体50上了。
图10给出了另一种催化剂载体的制造方法。配备起催化作用覆层的薄板54从连续卷材53上引至导向辊55。从那里薄板54被引至第一成型辊56，此成型辊与第二成型辊57啮合。这两个成型辊56，57的齿形决定了薄板54的成型结构。紧接着薄板54被卷覆在空心体58上。这个空心体58具有位于内部的第二成型薄板59，此薄板同样配备有起催化作用的覆层。空心体58和第二薄板59例如可以在卷覆薄板54之前由成型层制造，紧接着成型层被倾斜着相互卷绕。这种卷绕通过虚线60来标明。空心体58也可以是圆管，第二薄板59被放置在里面。在类似的另一种方法中第二成型薄板59不是在截段51的分割之前而是在实现分割之后才被置入。
图11给出了另一种催化剂载体的制造方法。在这里配备起催化作用覆层的薄板54也是从没有画出的连续卷材53上卷覆到空心体58上。空心体58也是由成型层制造的，成型层倾斜着自身卷绕。这种卷绕可以从卷绕层相邻部位之间的接合缝60上辨认出来。卷绕可以这样特殊地实现，通过卷绕通道5在卷绕延伸过程中没有中断，在这里通道5用虚线来表示。这对于要被卷覆的薄板54的通道5也同样有效。当要被卷覆的薄板54以对于空心体58的那个接合缝60成角度卷覆时，这样产生的催化剂载体构成可以是特别紧凑的。接合缝相互间构成角度的优点在于，后来的催化转换器载体不存在轴向延伸的圆周接缝。接缝上的负荷被更多地分布在整个圆周上。薄板54的卷覆也可以这样来进行，使空心体58的成型层宛如被夹紧一样。薄板54与空心体58之间的连接可以通过钎焊在卷覆后直接进行或者也可以在以后的工作步骤中才进行连接。例如可以这样，薄板54先被粘接而后再钎焊。同样的过程对于空心体58成型层的连接也是有效的。在另一种类似的制造方法中对应于图11中的空心体58也由成型层构成。但是这一次成型层对于空心体构成用点划线来表示的搭接部位61。搭接部位61使空心体58更加紧凑。同时搭接也可以被利用来产生连接。为此搭接部位61在一种结构中存在粘合剂，接着在粘合剂上涂覆焊接材料。相应的方法也被用于要被卷覆的薄板54上。已经成型的长形空心体58与已卷覆的薄板54作为整体放入适当温度的焊接炉中，使搭接部位61上的焊接材料产生持久的连接。同时空心体58对于已卷覆的薄板58的连接同样通过钎焊实现。然后才被分割成单个的截段51。
图12给出了一种例如可用来制造如图11所述催化剂载体的方法。更宽的薄板54被从连续卷材53引至第一成型辊56和第二成型辊57。成型后薄板54被切割成四个单独的薄板54.1，54.2，54.3，54.4。这可以通过带有切刀63的切割装置62来实现。从那里分开的薄板54.1至54.4到达各自的空心体58.1至58.4。薄板分别被卷绕在空心体上。空心体58.1至58.4的进给方向通过各自的箭头来表示。所示制造方法适合于连续的工作过程，因为空心体58.1至58.4可以用类似的方法在前置位置同样被连续制造。
图13同样给出了催化转换器1的制造方法。在转动体64上成型薄板65和非成型薄板66如同沙丁鱼罐头起子一样插入转动体64的缝隙67里。当转动体64转动时两层薄板65，66作为一层被卷绕。这样产生的催化转换器1的形状取决于转动体64的几何形状。这样产生的催化转换器1所构成的内部空间可以按照各自的要求或大或小。此外在这个空间里也可以附加插入尤其是成型薄板。转动体64在这种形式的用于制造催化转换器1的方法改进中在方法中保持不变并且以其材料强度来加强稳定性。
图14给出了另一种催化转换器1的制造方法。催化转换器1通过成型薄板65与非成型薄板66之间的相互叠堆而产生。用这种方法催化转换器1至多可以得到两层11，这两层带有一块在内部没有框起来的并且没有封闭成通道的截面6。通过成型薄板和非成型薄板65，66的特有的过后突起的催化转换器1的端部68沿着箭头方向的折弯，使得产生围绕催化转换器1的外壳。为此端部68的折弯具有优点的不仅只对于单个薄板而是对于所有薄板整体地在一个工作步骤里进行。这一点与成型薄板65或非成型薄板66无关。具有优点的方法在于，成型薄板65和非成型薄板66无需端部68的折弯而首先叠堆。然后端部68才被折弯。这可以以图示方向实现，但是也可以反方向地实现。为此整个叠堆可以被反转过来或者成型装置作用于端部68的外侧并折弯。
图15给出了催化转换器1的另一种外壳3。外壳3可以作为消声器的壳体。壳体具有基体69并存在这样构成的波弯70，使波弯作用于装置在外壳3内部的催化转换器1的对应凹槽71里面并由此固定。基体69由第一部分69.1和第二部分69.2所组成，这两部分分别具有折边72。折边72可以通过例如焊缝或钎焊相互连接。然后成为一个整个的基体69。另一种情况是这两部分通过端部68的卡接配合成催化转换器1而固定在一起。为了侧向封闭和防止穿流催化转换器1的气流73外漏，第一盖板74和第二盖板75位于基体69上。在第一盖板74上具有卡接进催化转换器1相应凹槽71里面的隆起76。由此使催化转换器1得到侧向固定。外壳3的这种通过设置侧向盖板的侧向封闭形式可以通过推入基体69和从基体69拉出而更换催化转换器1。
图16给出了催化转换器1外表面77的构成。外表面77是结构成型的并由此来防止催化转换器1在没有画出的外壳里所不期望的移动。成型面78可以是无定向或定向的。但是无论如何成型面78应该防止例如由于振动而使催化转换器1从外壳里慢慢移出来。具有优点的是一种倾斜齿牙成型面。这个成型面对于催化转换器可以这样来调整，以得到阻滞移动的最佳方向。例如通过在外壳上附加对于这个最佳方向相反方向的机械止动装置来保证只有解除机械止动装置以后，催化转换器1才能从外壳里面取出。上述的这种成型面不仅可以存在于催化转换器1而且同样可以存在于外壳3以及消声器19本身。
图17给出了将第一催化转换器21、第二催化转换器22和第三催化转换器23设置在另一个外壳3里的可能性。外壳3，例如消声器19具有上壳体33和下壳体34。上壳体33与下壳体34通过相互卡接的连接机构79封闭和固定。上壳体33和下壳体34的壳体端部分别由卡钩形式构成。这些卡钩是这样构成的，当上壳体33向下壳体34施压的时候上壳体33的端部向内压而下壳体34的端部向外压。由此实现相互卡接相对设置的卡钩。外壳3的内部空间可以被不同的利用来安置催化转换器21，22和23。所画出的第二催化转换器22和第三催化转换器，如同上壳体33和下壳体34的几何体形一样通过其卡钩分别将两个催化转换器固定在上部29和下部30里面。而当在图中用断面画出第一催化转换器21单独安置在外壳3里面的时候，连接机构79的一部分卡嵌进催化转换器21并且将催化转换器固定在外壳3里面。
图18又给出了一种外壳3。外壳3同样有上壳体33和下壳体34，在此它们是这样构成的，它们可以使安置在其内部的催化转换器通过壳体外形来固定。催化转换器本身不仅可以是或多或少的四角形而且也可以是凹进或凸起构成的。同样可以是其它造型，如六边形或多边形构成以及弯曲的或其它复杂的几何形状。
上述发明首先是创造一种催化转换器以及这种催化转换器载体的制造方法，由这种催化转换器载体可以加工这种催化转换器，此种催化转换器可以提供简单而紧凑的结构并且由于其排气净化特性而提供有效的应用。这种形式催化转换器的优选应用领域是在小型内燃机上。

Claims (34)

1.一种在一个外壳(3)里面的用于内燃机(1 6)排气系统(17)的催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)，在此催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)至少具有一层成型的、配备有起催化作用材料的薄板(2；13)，薄板被卷绕，形成一些可以通过废气的通道(5)并且至少部分地位于外壳(3)里面，在此通过成型薄板(2；13)与外壳(3)或一层薄板共同构成一些闭合的通道(5)，使得通过外壳(3)的横截面观察，由闭合的通道(5)框起来的横截面至少是外壳(3)全部横截面的一半，其中催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)最多具有两个层(11)，其特征为，成型薄板(49)围绕一个至少部分拱起的长形体(50)卷绕。
2.如权利要求1的催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)，其特征为，框起来的横截面至少为外壳(3)全部横截面的2/3。
3.如权利要求1的催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)，其特征为，薄板(2；13)是这样卷绕的，使成型结构为相对设置。
4.如权利要求3的催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)，其特征为，相对设置的成型结构是相互交错的，而没有相互接触。
5.如权利要求3的催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)，其特征为，框起来的横截面至少是外壳(3)全部横截面的3/4。
6.如权利要求1、2或3的催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)，其特征为，催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)具有一个稳定的加固部分。
7.如权利要求1、2或3的催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)，其特征为，催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)各构成通道的薄板紧靠在加固部分上。
8.如权利要求1、2或3的催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)，其特征为，构成通道的具有上面和底面的薄板(2；13)分别以上面和底面紧靠在加固部分上。
9.如权利要求1、2或3的催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)，其特征为，该催化转换器包括带非成型薄板(12)和成型薄板(13)的一个层(11)。
10.如权利要求1、2或3的催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)，其特征为，催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)具有一个带有上面和底面的非成型薄板(12)，在此成型薄板(2，13)分别安置在上面和底面上。
11.如权利要求1、2或3的催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)，其特征为，成型结构是波纹、弯曲、齿形。
12.如权利要求1、2或3的催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)，其特征为，催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)的一个层(11)的一部分是柔性的。
13.如权利要求1、2或3的催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)，其特征为，第一薄板(12)与第二薄板(13)构成一个层(11)，在此第一薄板(12)厚于第二薄板(13)。
14.如权利要求13的催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)，其特征为，第一薄板(12)是非成型而第二薄板(13)是成型的。
15.如权利要求1、2或3的催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)，其特征为，催化转换器具有扁平的横截面。
16.如权利要求1、2或3的催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)，其特征为，与外壳(3)的表面(70，76)相对设置的催化转换器(1)的表面(71)适配于外壳(3)的表面(70，76)。
17.如权利要求1、2或3的催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)，其特征为，催化转换器存在成型的外表面(77)以用来防止催化转换器(1)在外壳(3)里所不期望的移动。
18.如权利要求17的催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)，其特征为，成型面(78)是定向的。
19.如权利要求1、2或3的催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)，其特征为，催化转换器是这样设置的，使外壳(3)为排气系统(17)的一部分。
20.如权利要求19的催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)，其特征为，外壳(3)为弯管或排气系统(17)上的消声器(19)的组成部分。
21.如权利要求1至3之一的催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)，其特征为，所述催化转换器位于内燃机(16)排气系统消声器(19)里面，消声器(19)具有用于固定催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)的装置(26)。
22.如权利要求2 1的、位于消声器(19)里面的催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)，其特征为，消声器(19)具有用于固定催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)的装置(26，27；38，39，40)。
23.如权利要求21的、位于消声器(19)里面的催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)，其特征为，催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)可以设置成可更换的。
24.如权利要求2 1的、位于消声器(19)里面的催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)，其特征为，消声器(19)具有加固部分，通过该部分将一个力施加到催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)上。
25.如权利要求21的、位于消声器(19)里面的催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)，其特征为，催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)的一部分通过消声器(19)被挤压。
26.如权利要求2 1的、位于消声器(19)里面的催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)，其特征为，消声器至少由两部分(33，34)组成，一个隔板(28)将消声器(19)分成第一部分(29)和第二部分(30)，隔板(28)和/或消声器(19)具有装置(26，27；38，39，40)，该装置用于将催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)固定在各自的部分(29，30)，隔板尽可能平行于通过消声器(19)的穿流气流方向而设置。
27.如权利要求21的、位于消声器(19)里面的催化转换器，其特征为，消声器至少由两部分(33，34)组成，这两部分(33，34)具有相互卡接的连接机构(79)，该机构被用于固定催化转换器(21，22，23)。
28.一种安置在内燃机(16)排气系统(17)里面的催化转换器载体的制造方法，其中，
-成型薄板(49)围绕一个至少部分拱起的长形体(50)倾斜地卷绕，
-接着至少长形体(50)的一部分与卷绕的薄板(49)被拆成多个截段(51)并且，
-各截段(51)分别成为催化转换器载体。
29.如权利要求28的方法，其特征为，长形体(50，58)具有内部空间，在其中设置成型薄板(59)。
30.如权利要求28或2 9的方法，其特征为，薄板(49；54；59)和/或长形体(50，58)在卷绕前用起催化作用的覆层(4)涂覆。
31.如权利要求28或29的方法，其特征为，截段(51)用起催化作用的覆层(4)涂覆。
32.如权利要求28或29的方法，其特征为，钢板被用来制成长形体(50，58)，钢板厚于要被卷绕的薄板(49；54；59)。
33.如权利要求28或29的方法，其特征为，要被卷绕的薄板(49；54；59)从连续卷材(53)上卷绕下来。
34.如权利要求28或29的方法，其特征为，由催化转换器载体制成的如权利要求1、2或3的催化转换器(1；21；22；23；24；25；36；37)，在此通过成型薄板(2；13)与外壳(3)或一层薄板共同构成一些闭合的通道(5)，使得通过外壳(3)的横截面观察，由闭合的通道(5)框起来的横截面至少是外壳(3)全部横截面的一半。
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