DE102006021164A1 - Functional element in exhaust gas systems for internal combustion engines has functioning component consisting of sub-elements with separating layer between them, with partition sealed against separating layer - Google Patents

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Abstract

The functional element (8) in exhaust gas systems for internal combustion engines has a housing (17), a multiple inlet cone (4), a multiple outlet cone (5), and an active functioning component in the housing. The functioning component consists of at least two sub-elements (10,11) with a separating layer (12) between them, with a partition (9) formed on at least one of the multiple cones sealed against the separating layer. The front of the separating layer is set back in relation to the front of the sub-elements.

Description

Die Erfindung betrifft Funktionselemente in Abgasanlagen für Verbrennungsmotoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to functional elements in exhaust systems for internal combustion engines according to the generic term of claim 1.

Die Abgasanlagen von Verbrennungsmotoren sind seit vielen Jahren mit Katalysatoren oder Dieselrußpartikelfiltern ausgerüstet, die die schädlichen Bestandteile der Verbrennungsgase reduzieren bzw. ausfiltern. Katalysatoren müssen eine bestimmte Mindesttemperatur erreichen, bevor die katalytische Wirkung eintritt. Diese Mindesttemperatur soll nach dem Start des Motors möglichst schnell erreicht werden. Zu diesem Zweck werden Katalysatoren so nahe wie möglich am Motor positioniert. Verbrennungsmotoren besitzen eine Anzahl von Zylindern, beispielsweise 4, 5, 6, 8 usw. Die die Zylinder verlassenden Abgase werden von Krümmerrohren aufgenommen und dem Katalysator oder Dieselrußpartikelfilter zugeführt. Zu diesem Zweck werden die Krümmerrohre vor dem Katalysator- oder Filtergehäuse entweder einstufig oder auch mehrstufig vereinigt, so dass die Abgase aller Zylinder von einem einzigen Funktionselement gereinigt werden können.The Exhaust systems of internal combustion engines have been with for many years Catalysts or diesel soot particulate filters equipped, the harmful ones Reduce or filter out components of the combustion gases. catalysts have to reach a certain minimum temperature before the catalytic Effect occurs. This minimum temperature should after the start of the Motors as possible be reached quickly. For this purpose, catalysts become so close as possible positioned at the engine. Internal combustion engines have a number of cylinders, for example 4, 5, 6, 8 etc. leaving the cylinders Exhaust gases are from manifold pipes taken up and fed to the catalyst or diesel particulate filter. To this purpose, the manifold pipes in front of the catalyst or filter housing either one-stage or also united in several stages, so that the exhaust gases of all cylinders of a single functional element can be cleaned.

Diese Konstruktion hat jedoch den Nachteil, dass sie insbesondere Leistung und Drehmoment des Motors um so negativer beeinflusst, je kürzer die Krümmerrohre gewählt werden. Es wurde daher zunächst vorgeschlagen, in jedes Krümmerrohr einen eigenen Katalysator oder Filter einzubauen. Dadurch können Leistung und Drehmoment des Motors wieder angehoben werden; gleichzeitig steigen jedoch die Kosten der Konstruktion überproportional. Das ist unbefriedigend.These However, construction has the disadvantage that it has particular performance and torque of the engine influenced the more negative, the shorter the manifold pipes chosen become. It was therefore first proposed in each manifold pipe install your own catalyst or filter. This can be performance and torque of the engine to be raised again; simultaneously However, the cost of construction increase disproportionately. That is unsatisfactory.

Zur Lösung dieses Problems wurden dann sogenannte Split-Katalysatoren entwickelt. Man vergleiche DE 201 16 088 U , DE 103 24 618 A oder DE 103 31 691 A . Diese Split-Katalysatoren umfassen einen einzigen katalytisch aktiven Trägerkörper, der mit Hilfe einer Lagermatte in einem einzigen Gehäuse untergebracht ist. Das Gehäuse ist mit zwei Eingangskonen und/oder zwei Ausgangskonen ausgerüstet. Diese Mehrfachkonen besitzen zusätzlich eine Trennwand, die direkt oder unter Zwischenlager einer Dichtleiste auf der Stirnfläche des Katalysatorkörpers aufliegt. Dadurch ist sichergestellt, dass die Abgase der einen Zylinderreihe unabhängig von den Abgasen der anderen Zylinderreihe durch den Katalysatorkörper strömen. Die Abgasströme werden erst hinter dem Splitkat vereinigt. Dank dieser Trennung bleiben Motorleistung und -drehmoment erhalten. Die Herstellkosten eines Split-Katalysators und dessen Platzbedarf unterscheiden sich kaum von denen eines herkömmlichen Katalysators.To solve this problem, so-called split catalysts were developed. Compare DE 201 16 088 U . DE 103 24 618 A or DE 103 31 691 A , These split catalysts comprise a single catalytically active carrier body, which is accommodated by means of a bearing mat in a single housing. The housing is equipped with two input cones and / or two output cones. These Mehrfachkonen additionally have a partition which rests directly or under intermediate storage of a sealing strip on the end face of the catalyst body. This ensures that the exhaust gases of a row of cylinders flow through the catalyst body independently of the exhaust gases of the other row of cylinders. The exhaust gas streams are only combined behind the split catalytic converter. Thanks to this separation, engine power and torque are maintained. The production costs of a split catalyst and its space requirements are hardly different from those of a conventional catalyst.

Bei der Entwicklung dieser Split-Katalysatoren wurde jedoch übersehen, dass der zentrale Bereich des Katalysatorkörpers, auf dem die Dichtleiste aufliegt, nicht vom Abgas durchströmt wird. Gleichwohl ist dieser zentrale Bereich des Katalysatorkörpers mit den teuren Edelmetallen beschichtet. Das ist unbefriedigend.at however, the development of these split catalysts has been overlooked, that the central region of the catalyst body, on which the sealing strip rests, not flowed through by the exhaust gas becomes. However, this central region of the catalyst body is with the expensive precious metals coated. That is unsatisfactory.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, dieses Funktionselement derart zu verändern, dass bei gleichbleibender Leistung die Herstellung vereinfacht und die Herstellkosten gesenkt werden.Of the The present invention is therefore based on the object, this To change functional element in such a way that while maintaining the same performance the production simplifies and the production costs are lowered.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Funktionselement mit den Merkmalen des Anspruchs 1.These Task is solved by a functional element having the features of claim 1.

Die vorliegende Erfindung setzt den Funktionskörper – Katalysator oder Dieselrußpartikelfilter – aus Teilelementen zusammen, zwischen denen eine Trennschicht angebracht wird, wobei diese Trennschicht gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung gleichzeitig Kittschicht ist. Die Trennwand sitzt auf dieser Trennschicht auf. Dadurch wird eine absolute Trennung der Abgasströme erreicht, und zwar nicht nur bei Katalysatorkörpern mit durchgehenden Waben, sondern bei auch offenporigen Dieselrußpartikelfiltern.The The present invention sets the functional body - catalyst or diesel particulate filter - of sub-elements together, between which a release layer is attached, wherein this separation layer according to a preferred embodiment of the invention simultaneously cement layer is. The partition sits on this separation layer. This will achieved an absolute separation of the exhaust gas streams, and not only with catalyst bodies with continuous honeycomb, but also with open-pored Diesel soot particulate filters.

Falls eine katalytische Beschichtung vorgesehen ist, so befindet sich diese nur in den von Abgas durchströmten Teilelementen, wodurch die Kosten für die katalytische Edelmetallbeschichtung so niedrig wie möglich gehalten werden können.If a catalytic coating is provided so is located this only in the exhaust gas flowed through sub-elements, whereby the price for Keep the catalytic noble metal coating as low as possible can be.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Front der Trennschicht gegenüber der Front der Teilelemente zurückgesetzt. Dadurch wird eine durchgehende Vertiefung gebildet, die eine besonders sichere Positionierung der Trennwand ermöglicht.According to one Embodiment of the invention is the front of the release layer over the Reset front of subelements. As a result, a continuous recess is formed, which is a particular secure positioning of the partition allows.

Grundsätzlich ist es möglich, die Trennwand direkt auf die Trennschicht aufzusetzen, insbesondere wenn letztere aus einem abriebfesten Material besteht. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, zwischen Trennwand und Trennschicht eine an sich bekannte Dichtung vorzusehen.Basically it is possible put the partition directly on the release layer, in particular if the latter consists of an abrasion-resistant material. However, it is readily possible, between partition and release layer a known seal provided.

Wie schon angedeutet, können die Teilelemente Keramikkörper sein. Alternativ können die Teilelemente auch Metallfolienkörper sein.As already indicated, can the partial elements ceramic body be. Alternatively you can the sub-elements also be metal foil body.

Zur Verwendung als Dieselrußpartikelfilter sind die Teilelemente offenporige Filterelemente.to Use as a diesel particulate filter the sub-elements open-pore filter elements.

Zur Verwendung als Katalysator sind die Teilelemente Wabenkörper.to Use as a catalyst, the sub-elements honeycomb body.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen jeweils rein schematischBased the drawing of the invention with reference to two embodiments be explained in more detail. They each show purely schematically

1 eine Abgasanlage für einen Verbrennungsmotor mit motornah eingebautem, längs geschnittenem Split-Katalysator, 1 An exhaust system for an internal combustion engine with a built-in, longitudinally cut split-catalyst,

2 einen Querschnitt durch den Split-Katalysator der 1, 2 a cross section through the split-catalyst of 1 .

3 einen Längsschnitt durch einen zweiten Split-Katalysator und 3 a longitudinal section through a second split-catalyst and

4 einen Längsschnitt durch einen dritten Split-Katalysator. 4 a longitudinal section through a third split catalyst.

1 zeigt rein schematisch eine Abgasanlage für Verbrennungsmotoren mit motornah eingebautem Split-Katalysator 8. Man erkennt einen Zylinderflansch 1, von dem vier Krümmerrohre 2 abgehen. Je zwei Krümmerrohre 2 vereinigen sich vor dem Split-Katalysator 8. 1 shows purely schematically an exhaust system for internal combustion engines with built-in split-catalyst 8th , You can see a cylinder flange 1 , of which four manifold pipes 2 depart. Two manifold pipes each 2 unite in front of the split catalyst 8th ,

Im Inneren des Split-Katalysatorgehäuses 8 erkennt man den katalytisch aktiven Funktionskörper, der mit Hilfe einer Trenn- bzw. Kittschicht 12 aus zwei Teilelementen 10, 11 zusammengesetzt ist. An den Enden der Trennschicht 12 erkennt man je eine Dichtung 13. Auf dieser Dichtung 13 sitzen mit den Mehrfachkonen 4, 5 verbundene Trennwände 9 auf. Dadurch ist sichergestellt, dass sich die Abgasströme, dargestellt durch Pfeile 19, im Gehäuseinneren nicht vermischen können.Inside the split catalytic converter housing 8th one recognizes the catalytically active functional body, with the help of a release or cement layer 12 from two subelements 10 . 11 is composed. At the ends of the separation layer 12 you can ever recognize a seal 13 , On this seal 13 sit with the multiple cones 4 . 5 connected partitions 9 on. This ensures that the exhaust gas flows, represented by arrows 19 , can not mix inside the case.

Da die Vereinigungsstelle 7 der Krümmer- bzw. Vorrohre 2 erst in großem Abstand vom Flansch 1 erfolgt, bleiben Motorleistung und -drehmoment hoch. Dank der motornahen Position erreicht der Split-Katalysator 8 jedoch sehr schnell seine katalytisch wirksame Betriebstemperatur.Because the association office 7 the manifold or Vorrohre 2 only at a great distance from the flange 1 motor power and torque remain high. Thanks to the position close to the engine, the split catalytic converter reaches 8th but very fast its catalytically effective operating temperature.

2 zeigt einen Querschnitt durch den Split-Katalysator der 1. Man erkennt die beiden katalytisch aktiven Teilelemente 10, 11, mechanisch zusammengehalten und strömungsmäßig getrennt durch die Trenn- bzw. Kittschicht 12 mit den stirnseitig aufliegenden Dichtungen 13. Die mit Hilfe der Trenn- bzw. Kittschicht 12 verbundenen Teilelemente 10, 11 lassen sich wie ein einziger Funktionskörper handhaben und mit Hilfe einer einzigen Lagermatte 18 im Gehäuse 17 lagern. 2 shows a cross section through the split-catalyst of 1 , One recognizes the two catalytically active partial elements 10 . 11 , held together mechanically and fluidly separated by the release or cement layer 12 with the seals resting on the front side 13 , The with the help of the release or putty layer 12 connected sub-elements 10 . 11 can be handled like a single functional body and with the help of a single storage mat 18 in the case 17 to store.

3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel. Der Zweifach-Eingangskonus 2.1, 2.2 sowie der Zweifach-Ausgangskonus 7.1, 7.2 enden mit Abstand vor den Stirnflächen der Teilelemente 10, 11. Die Abdichtung erfolgt mit Hilfe der Trennwände 9 und der Dichtungen 13. Die Stirnflächen der Trenn- bzw. Kittschicht 12 sind gegenüber den Stirnflächen der Teilelemente 10, 11 zurückgesetzt, so dass eine Nut entsteht, in der die Dichtungen 13 und die T-förmigen Enden 14 der Trennwände 9 sicher positioniert sind. 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel. Zweifach-Eingangskonus 2.1, 2.2 und Zweifach-Ausgangskonus 7.1, 7.2 enden mit Abstand vor der Stirnfläche der Teilelemente 10, 11. Die Abdichtung erfolgt mit Hilfe der Trennwände 9. Diese sind direkt in die Trenn- bzw. Kittschicht 12 eingelassen und dichten sich somit selbst ab. Die Stirnflächen der Trenn- bzw. Kittschicht 12 enden bündig mit den Stirnflächen der Teilelemente 10, 11. Die Trennwände 9 sind somit sicher positioniert und abgedichtet. 3 shows a second embodiment. The dual input cone 2.1 . 2.2 as well as the dual output cone 7.1 . 7.2 end at a distance in front of the end faces of the sub-elements 10 . 11 , The sealing takes place with the help of the partitions 9 and the seals 13 , The faces of the release or putty layer 12 are opposite the end faces of the sub-elements 10 . 11 reset so that a groove is formed in which the seals 13 and the T-shaped ends 14 the partitions 9 are safely positioned. 4 shows a third embodiment. Dual input cone 2.1 . 2.2 and dual exit cone 7.1 . 7.2 end at a distance in front of the end face of the sub-elements 10 . 11 , The sealing takes place with the help of the partitions 9 , These are directly in the release or putty layer 12 let in and thus seal themselves off. The faces of the release or putty layer 12 ends flush with the faces of the sub-elements 10 . 11 , The partitions 9 are thus securely positioned and sealed.

Es versteht sich, dass anstelle der Zweifach-Eingangs- bzw. Ausgangskonen 2.1, 2.2, 7.1, 7.2 auch jeweils zwei Einzelkonen Verwendung finden können.It will be understood that instead of the dual input and output cones 2.1 . 2.2 . 7.1 . 7.2 also two individual cones can be used.

Claims (10)

Funktionselement (8) in Abgasanlagen für Verbrennungsmotoren, umfassend – ein Gehäuse (17) – einen Mehrfach-Eingangskonus (4) – einen Mehrfach-Ausgangskonus (5) – einen aktiven Funktionskörper im Gehäuse (17) – und eine Lagermatte (18) zwischen Funktionskörper und Gehäuse (17) – an wenigstens einem der Mehrfachkonen (4, 5) ist eine Trennwand (9) angeformt – die Trennwand (9) liegt auf dem Funktionskörper auf gekennzeichnet durch die Merkmale: – der Funktionskörper besteht aus wenigstens zwei Teilelementen (10, 11) – zwischen den Teilelementen (10, 11) befindet sich eine Trennschicht (12), – die Trennwand (9) dichtet gegen die Trennschicht (12) ab.Functional element ( 8th ) in exhaust systems for internal combustion engines, comprising - a housing ( 17 ) - a multiple input cone ( 4 ) - a multiple output cone ( 5 ) - an active functional body in the housing ( 17 ) - and a storage mat ( 18 ) between functional body and housing ( 17 ) - at least one of the multiple cones ( 4 . 5 ) is a partition ( 9 ) - the partition wall ( 9 ) is on the functional body characterized by the features: - The functional body consists of at least two sub-elements ( 10 . 11 ) - between the subelements ( 10 . 11 ) there is a separating layer ( 12 ), - the partition ( 9 ) seals against the release layer ( 12 ). Funktionselement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Merkmal – die Front der Trennschicht (12) ist gegenüber der Front der Teilelemente (10, 11) zurückgesetzt.Functional element according to claim 1, characterized by the feature - the front of the separating layer ( 12 ) is opposite the front of the subelements ( 10 . 11 ) reset. Funktionselement nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch das Merkmal – zwischen Trennwand (9) und Trennschicht (12) befindet sich eine Dichtung (13).Functional element according to claim 1 or 2, characterized by the feature - between partition ( 9 ) and separating layer ( 12 ) there is a seal ( 13 ). Funktionselement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Merkmal – die Trennwand (9) taucht in die Trennschicht (12) ein.Functional element according to claim 1, characterized by the feature - the partition ( 9 ) dives into the separating layer ( 12 ) one. Funktionselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch das Merkmal – die Trennschicht (9) ist gleichzeitig Kittschicht für die Teilelemente (10, 11).Functional element according to at least one of Claims 1 to 5, characterized by the feature - the separating layer ( 9 ) is also a putty layer for the subelements ( 10 . 11 ). Funktionselement nach Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch das Merkmal – ein Teilelement (10, 11) ist ein Keramikkörper.Functional element according to Claims 1 to 5, characterized by the feature - a subelement ( 10 . 11 ) is a ceramic body. Funktionselement nach Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch das Merkmal – ein Teilelement (10, 11) ist ein Metallfolienkörper.Functional element according to Claims 1 to 6, characterized by the feature - a subelement ( 10 . 11 ) is a metal foil body. Funktionselement nach Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch das Merkmal – ein Teilelement (10, 11) ist katalytisch beschichtet.Functional element according to Claims 1 to 7, characterized by the feature - a subelement ( 10 . 11 ) is catalytically coated. Funktionselement nach Ansprüchen 1 bis 8, gekennzeichnet durch das Merkmal – ein Teilelement (10, 11) ist ein offenporiges Filterelement.Functional element according to Claims 1 to 8, characterized by the feature - a subelement ( 10 . 11 ) is an open-pored filter element. Funktionselement nach Ansprüchen 1 bis 8, gekennzeichnet durch das Merkmal – ein Teilelement (10, 11) ist ein Wabenkörper.Functional element according to Claims 1 to 8, characterized by the feature - a subelement ( 10 . 11 ) is a honeycomb body.
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