DE102017122875A1 - Thermally isolated catalytic converter for the exhaust aftertreatment of an internal combustion engine and internal combustion engine - Google Patents

Thermally isolated catalytic converter for the exhaust aftertreatment of an internal combustion engine and internal combustion engine Download PDF

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Abstract

Um einen Katalysator (10) zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors einen Träger (11) für katalytisch wirksames Material, ein Rohr (13), in dem der Träger (11) angeordnet ist und das einen Einlass (14) und einen Auslass (15) besitzt, aufweisend, bereitzustellen, der gegenüber dem Stand der Technik ein verbessertes Aufheizverhalten und ein reduziertes Abkühlverhalten ermöglicht, wird vorgeschlagen, dass der Katalysator (10) ein Katalysatorgehäuse (23) aufweist, das ausgeformt ist, zumindest einen Teil (16a) eines den Träger (11) vollständig durchströmenden Abgases (16) mittels zumindest eines Strömungskanals (26, 27), der in den Auslass (15) mündet, durch das Katalysatorgehäuse (23) zu leiten.
Ferner wird ein Verbrennungsmotor mit dem erfindungsgemäßen Katalysator (10) offenbart.

Figure DE102017122875A1_0000
A catalyst (10) for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine comprises a carrier (11) for catalytically active material, a tube (13) in which the carrier (11) is arranged and which has an inlet (14) and an outlet (15), Having provided, which allows over the prior art, an improved heating behavior and a reduced cooling behavior, it is proposed that the catalyst (10) comprises a catalyst housing (23) which is formed, at least a part (16a) of the carrier (11 ) completely flowing exhaust gas (16) by means of at least one flow channel (26, 27) which opens into the outlet (15) to pass through the catalyst housing (23).
Furthermore, an internal combustion engine with the catalyst (10) according to the invention is disclosed.
Figure DE102017122875A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft einen Katalysator zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors, einen Träger für katalytisch wirksames Material, ein Rohr, in dem der Träger angeordnet ist und das einen Einlass und einen Auslass besitzt, aufweisend sowie einen Verbrennungsmotor mit einem Motorblock mit einer Einlassseite, welche mit einem Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors verbunden ist, und mit einer Auslassseite, welche ein Abgassystem aufweist.The invention relates to a catalyst for the exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine, a carrier for catalytically active material, a tube in which the carrier is arranged and which has an inlet and an outlet, and an internal combustion engine with an engine block with an inlet side, which with an intake the internal combustion engine is connected, and with an outlet side, which has an exhaust system.

Verbrennungsmotoren, die zeitweise oder überwiegend mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Gemisch betrieben werden, produzieren Stickoxide NOx (hauptsächlich NO2 und NO), die NOx-reduzierende Maßnahmen erforderlich machen. Eine motorische Maßnahme, um die NOx-Rohemission im Abgas zu reduzieren, stellt die Abgasrückführung dar, bei der ein Teil des Abgases des Verbrennungsmotors in die Verbrennungsluft rückgeführt wird, wodurch die Verbrennungstemperaturen gesenkt und somit die NOx-Entstehung reduziert wird. Die Abgasrückführung ist jedoch nicht immer ausreichend, um gesetzliche NOx-Grenzwerte einzuhalten, weswegen zusätzlich eine aktive Abgasnachbehandlung erforderlich ist, welche die NOx-Endemission senkt. Eine bekannte NOx-Abgasnachbehandlung sieht den Einsatz von NOx-Speicherkatalysatoren vor, die im mageren Betrieb (bei λ > 1) Stickoxide in Form von Nitraten speichern und in kurzen Intervallen mit einer fetten Abgasatmosphäre (λ < 1) die gespeicherten Stickoxide desorbieren und in Gegenwart der im fetten Abgas vorhandenen Reduktionsmittel zu Stickstoff N2 reduzieren.Internal combustion engines that are operated intermittently or predominantly with a lean air-fuel mixture produce nitrogen oxides NO x (mainly NO 2 and NO), which require NO x -reducing measures. A measure of the engine to reduce the NO x raw emission in the exhaust gas is the exhaust gas recirculation, in which a part of the exhaust gas of the internal combustion engine is returned to the combustion air, whereby the combustion temperatures are lowered and thus the NO x emissions are reduced. However, the exhaust gas recirculation is not always sufficient to comply with legal NO x limits, so in addition an active exhaust aftertreatment is required, which reduces the NO x -Edemission. A known NO x exhaust aftertreatment provides for the use of NO x storage catalysts that store nitrogen oxides in the form of nitrates during lean operation (at λ> 1) and desorb the stored nitrogen oxides at short intervals with a rich exhaust gas atmosphere (λ <1) and reduce to nitrogen N 2 in the presence of the reducing agent present in the rich exhaust gas.

Als weiterer Ansatz zur Konvertierung von Stickoxiden in Abgasen magerlauffähiger Verbrennungsmotoren ist der Einsatz von Katalysatorsystemen bekannt, die nach dem Prinzip der selektiven katalytischen Reduktion (SCR für selective catalytic reduction) arbeiten. Diese Systeme umfassen zumindest einen SCR-Katalysator, der in Gegenwart eines dem Abgas stromauf des SCR-Katalysators kontinuierlich zugeführten Reduktionsmittels die Stickoxide des Abgases in Stickstoff und Wasser umwandelt. Die Bezeichnung „selektiv“ in diesem Verfahren bedeutet, dass das eingebrachte Reduktionsmittel trotz der Gegenwart von molekularem Sauerstoff bevorzugt mit den Stickoxiden reagiert. Dies grenzt das SCR-Verfahren von nicht selektiven Verfahren ab, die üblicherweise Kohlenwasserstoffe als Reduktionsmittel verwenden. As another approach to the conversion of nitrogen oxides in exhaust gases mlauflauffähiger internal combustion engines, the use of catalyst systems is known which operate on the principle of selective catalytic reduction (SCR for selective catalytic reduction). These systems comprise at least one SCR catalyst which converts the nitrogen oxides of the exhaust gas into nitrogen and water in the presence of a reducing agent continuously supplied to the exhaust gas upstream of the SCR catalyst. The term "selective" in this process means that the introduced reducing agent preferably reacts with the nitrogen oxides despite the presence of molecular oxygen. This distinguishes the SCR process from non-selective processes which commonly use hydrocarbons as the reducing agent.

In heutigen SCR-Reduktionsverfahren wird üblicherweise Ammoniak NH3 als Reduktionsmittel verwendet, wobei als Ammoniakträger Direktsubstanzen, Vorläufersubstanzen oder reversible Speichersubstanzen zum Einsatz kommen können. Die Ammoniakdirektsubstanzen umfassen Ammoniakgas oder wässrige Ammoniaklösungen, die dem Abgasstrom direkt zudosiert werden. Für mobile Anwendungen sind die Ammoniakdirektsubstanzen aufgrund ihres Gefahrenpotentials problematisch. Zu den Vorläuferverbindungen, die Ammoniak im Wege der Thermolyse und Hydrolyse freisetzen, zählen Harnstoff, Ammoniumcarbamat, Cyanursäure, und Ammoniumformiat, die zum Teil als Feststoff und zum Teil in Form wässriger Lösungen eingesetzt werden, wobei im Fall von Harnstoff beide Formen üblich sind. Ein neuerer Ansatz für die Ammoniakspeicherung im Fahrzeug stellen die NH3-Speichersubstanzen dar, die Ammoniak in Abhängigkeit von der Temperatur reversibel binden. Insbesondere sind in diesem Zusammenhang Metallamminspeicher bekannt, beispielsweise MgCl2, CaCl2 und SrCl2, die Ammoniak in Form einer Komplexverbindung speichern, um dann beispielsweise als MgCl2(NH3)x, CaCl2(NH3)x beziehungsweise SrCl2(NH3)x vorzuliegen. Aus diesen Verbindungen kann durch Zufuhr von Wärme das Ammoniak wieder freigesetzt werden.In today's SCR reduction process usually ammonia NH 3 is used as a reducing agent, which can be used as ammonia carrier direct substances, precursors or reversible storage substances. The ammonia direct substances include ammonia gas or aqueous ammonia solutions, which are added directly to the exhaust gas stream. For mobile applications, the direct ammonia substances are problematic because of their potential dangers. The precursors that release ammonia by thermolysis and hydrolysis include urea, ammonium carbamate, cyanuric acid, and ammonium formate, some of which are used as solids and partly in the form of aqueous solutions, with both forms being common in the case of urea. A more recent approach to ammonia storage in vehicles is the NH 3 storage substances, which reversibly bind ammonia as a function of temperature. In particular, metal-ammonium stores are known in this connection, for example MgCl 2 , CaCl 2 and SrCl 2 , which store ammonia in the form of a complex compound in order then to contain, for example, MgCl 2 (NH 3 ) x , CaCl 2 (NH 3 ) x or SrCl 2 (NH 3 ) x to be present. From these compounds, by supplying heat, the ammonia can be released again.

Mit dem Bestreben, den CO2-Ausstoß bei Fahrzeugen immer weiter zu senken, geht einher, dass immer weniger Wärmeenergie zur Verfügung steht, die zum Erzielen hoher Konvertierungsraten von Katalysatoren von großer Bedeutung ist. Durch die abnehmende Menge an Wärmeenergie benötigen Katalysatoren nach einem Kaltstart eines Verbrennungsmotors immer mehr Zeit, um auf ihre optimale Betriebstemperatur zu kommen beziehungsweise kühlen umso schneller wieder ab.With the desire to reduce CO 2 emissions in vehicles on and off, it is accompanied by the fact that less and less heat energy is available, which is of great importance for achieving high conversion rates of catalysts. Due to the decreasing amount of heat energy, catalysts need more and more time after a cold start of an internal combustion engine to reach their optimum operating temperature or cool down faster.

DE 102 43 971 A1 offenbart einen Katalysator mit einem Gehäuse, das derart beschaffen ist, dass ein unbehandelter Teil eines Abgases zwischen Gehäuse und Katalysator in einem Bypass strömt und ein Teil des Abgases aus Öffnungen in der Mantelfläche aus dem Katalysator austritt und sich mit dem Bypass-Gasstrom vereinigt. Durch diese Maßnahme soll eine Überhitzung des Katalysators vermieden werden. DE 102 43 971 A1 discloses a catalyst having a housing adapted to bypass an untreated portion of an exhaust gas between the housing and the catalyst, and exit a portion of the exhaust gas from apertures in the shell surface from the catalyst and merge with the bypass gas stream. By this measure, overheating of the catalyst should be avoided.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Katalysator zur Abgasbehandlung eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, mit dem ein schnelles Aufheizen und ein langsameres Abkühlverhalten gegenüber Katalysatoren aus dem Stand der Technik ermöglicht wird. Zudem soll ein entsprechend ausgerüsteter Verbrennungsmotor, vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt werden.The invention is based on the object of providing a catalyst for the exhaust gas treatment of an internal combustion engine, with which a rapid heating and a slower cooling behavior compared to catalysts from the prior art is made possible. In addition, a suitably equipped internal combustion engine, preferably for a motor vehicle to be provided.

Die Aufgabe wird durch einen Katalysator mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einen Verbrennungsmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.The object is achieved by a catalyst having the features of claim 1 and an internal combustion engine having the features of claim 10.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous embodiments are characterized in the subclaims.

Es wird ein Katalysator zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors bereitgestellt, einen Träger für katalytisch wirksames Material, ein Rohr, in dem der Träger angeordnet ist und das einen Einlass sowie einen Auslass besitzt, aufweisend. Erfindungsgemäß weist der Katalysator ein Katalysatorgehäuse auf, das ausgeformt ist, zumindest einen Teil eines den Träger vollständig durchströmenden Abgases mittels zumindest einem Strömungskanal, der in den Auslass mündet, durch das Katalysatorgehäuse zu leiten. There is provided a catalytic converter for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine, a carrier for catalytically active material, a tube in which the carrier is arranged and having an inlet and an outlet comprising. According to the invention, the catalyst has a catalyst housing which is shaped to guide at least part of the exhaust flowing completely through the carrier through the catalyst housing by means of at least one flow channel which opens into the outlet.

Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Katalysators kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass zumindest ein Teil der im Abgas enthaltenen Wärmeenergie zur Temperierung des Katalysators beziehungsweise des Trägers, der die katalytisch wirksamen Komponenten trägt, genutzt wird. Dadurch wird nach einem Kaltstart eines Verbrennungsmotors der Katalysator schneller auf eine vorgesehene Betriebstemperatur gebracht und diese auch gehalten, sodass der Wirkungsgrad des Katalysators insgesamt optimiert werden kann.By means of this embodiment of a catalytic converter according to the invention, it can advantageously be achieved that at least some of the heat energy contained in the exhaust gas is used for controlling the temperature of the catalyst or of the carrier which carries the catalytically active components. As a result, after a cold start of an internal combustion engine, the catalyst is brought to an intended operating temperature more quickly and maintained, so that the overall efficiency of the catalytic converter can be optimized.

Vorteilhafterweise kann zudem durch diese Ausgestaltung die für jeden Verbrennungsmotor und jeden Katalysator spezifische Wärmemenge, die zum Erreichen einer gewünschten Betriebstemperatur benötigt wird, eingestellt werden, indem eine entsprechende Teilmenge von dem Abgas verwendet wird und diese gezielt in Bereiche des Katalysators geleitet wird, wo die Wärme benötigt wird. Besonders vorteilhaft ist, dass diese Maßnahme CO2-neutral erfolgt, da die Wärmeenergie ohnehin entsteht und ansonsten ungenutzt an die Umwelt abgegeben würde.Advantageously, this embodiment can also be used to set the amount of heat required for each internal combustion engine and catalyst to reach a desired operating temperature by using a corresponding portion of the exhaust gas and directing it to catalyst areas where the heat is directed is needed. It is particularly advantageous that this measure is CO 2 -neutral, since the heat energy is generated anyway and would otherwise be released unused to the environment.

Der Einlass und der Auslass des Katalysators sind als Abgasrohre ausgebildet, wobei das Abgasrohr für den Einlass das Abgas unmittelbar dem Träger zuführt, während das Abgasrohr für den Auslass dieses aus einem dem Träger nachgeordneten Raum abführt.The inlet and the outlet of the catalytic converter are designed as exhaust gas pipes, wherein the exhaust gas pipe for the inlet directly supplies the exhaust gas to the carrier, while the exhaust gas pipe for the outlet discharges this from a space downstream of the carrier.

Vorzugsweise erfolgt die Entnahme des Teilabgases aus diesem Raum über umlaufend angeordnete Durchgangsöffnungen im Rohr, das diesen Raum begrenzt, und die Zuführung zum restlichen Abgas direkt in das Abgasrohr, das vorzugsweise über umlaufend angeordnete Durchgangsöffnungen zur Einleitung des Teilabgases verfügt.Preferably, the removal of the partial exhaust gas from this space via circumferentially arranged passage openings in the pipe, which limits this space, and the supply to the remaining exhaust gas directly into the exhaust pipe, which preferably has circumferentially arranged passage openings for introducing the partial exhaust gas.

Bevorzugter Weise wird das Teilabgas in zumindest einem Strömungskanal, vorzugsweise zwei Strömungskanälen, der oder die im Inneren eines Katalysatorgehäuses ausgebildet ist oder sind, geführt. Vorteilhafterweise kann somit das Teilabgas zur Temperierung des Katalysators genutzt werden.Preferably, the partial exhaust gas in at least one flow channel, preferably two flow channels, which is or are formed in the interior of a catalyst housing, or out. Advantageously, the partial exhaust gas can thus be used to control the temperature of the catalyst.

Vorzugsweise ist der zumindest eine Strömungskanal zuerst entgegen der Strömungsrichtung des in den Katalysator eintretenden Abgases ausgerichtet und wird am Ende des Katalysatorgehäuses in die entgegengesetzte Richtung umgelenkt, sodass das Teilabgas in den Auslass des Katalysators eingeleitet werden kann. Vorzugsweise wird das Teilabgas zuerst, zu dem Zeitpunkt, an dem es noch den höchsten Gehalt an Wärmeenergie aufweist, benachbart zum Träger geführt, vorzugsweise in einem Strömungskanal. Benachbart bedeutet in diesem Zusammenhang auch, dass ein gewisser Abstand zum Träger gegeben sein kann, der beispielsweise durch ein entsprechendes zusätzliches Blech im Rohr gebildet sein kann. So kann vorteilhafterweise das Teilabgas im Gegenstrom besonders effektiv genutzt werden.Preferably, the at least one flow channel is first aligned against the flow direction of the exhaust gas entering the catalyst and is deflected in the opposite direction at the end of the catalyst housing, so that the partial exhaust gas can be introduced into the outlet of the catalyst. Preferably, the partial exhaust gas is first, at the time when it still has the highest content of heat energy, adjacent to the carrier out, preferably in a flow channel. Adjacent in this context also means that a certain distance can be given to the carrier, which may be formed for example by a corresponding additional sheet in the tube. Thus, advantageously, the partial exhaust gas in countercurrent can be used very effectively.

Ein weiterer Strömungskanal vorzugsweise zur Zuführung des Teilabgases zum Auslass, verläuft, vorzugsweise dem anderen Strömungskanal benachbart, zu einer Außenwandung des Katalysatorgehäuses, sodass vorteilhafterweise das am stärksten abgekühlte Teilabgas am weitesten entfernt vom Träger geführt wird.Another flow channel preferably for supplying the partial exhaust gas to the outlet, preferably adjacent to the other flow channel, extends to an outer wall of the catalyst housing, so that advantageously the most cooled partial exhaust gas is led farthest from the carrier.

Die vorzugsweise gegebenen beiden Strömungskanäle werden vorzugsweise durch eine Innenwandung und eine Außenwandung sowie das Rohr gebildet. Damit ist eine sehr einfache konstruktive Umsetzung des erfindungsgemäßen Katalysators möglich.The preferably given two flow channels are preferably formed by an inner wall and an outer wall and the tube. This makes a very simple structural implementation of the catalyst according to the invention possible.

Der Träger wird vorzugsweise in einem Mantelrohr angeordnet, wobei zwischen Mantelrohr und Rohr ein Spalt ausgebildet sein kann, der nicht vom Abgas durchströmt wird. Dieser Spalt kann vorteilhafterweise als zusätzliche Isolierung des Trägers dienen.The carrier is preferably arranged in a jacket tube, wherein a gap can be formed between the jacket tube and the tube, which is not flowed through by the exhaust gas. This gap can advantageously serve as additional insulation of the carrier.

Das Katalysatorgehäuse erstreckt sich vorzugsweise über den ganzen Katalysator oder zumindest einen Großteil des Katalysators. Wesentlich ist, dass der Träger vollständig im Katalysatorgehäuse angeordnet ist und dass das zweite Abgasrohr für den Auslass im Katalysatorgehäuse befindlich ist, um den zumindest einen Strömungskanal anzubinden. So wird sichergestellt, dass der Träger stets vollständig temperiert wird und zudem eine einfache konstruktive Anbindung an den Auslass möglich ist.The catalyst housing preferably extends over the entire catalyst or at least a majority of the catalyst. It is essential that the carrier is arranged completely in the catalyst housing and that the second exhaust pipe is located for the outlet in the catalyst housing in order to connect the at least one flow channel. This ensures that the carrier is always fully tempered and that a simple constructive connection to the outlet is possible.

Bei dem Katalysator handelt es sich vorzugsweise um einen NOx- oder einen SCR-Katalysator.The catalyst is preferably a NOx or SCR catalyst.

Gegenstand Erfindung ist zudem ein Verbrennungsmotor mit einem Motorblock, mit einer Einlassseite, welche mit einem Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors verbunden ist, und mit einer Auslassseite, welche ein Abgasnachbehandlungssystem aufweist, in dem ein erfindungsgemäßer Katalysator angeordnet ist.The invention also relates to an internal combustion engine with an engine block, with an inlet side, which is connected to an intake tract of the internal combustion engine, and with an outlet side, which has an exhaust aftertreatment system, in which a catalyst according to the invention is arranged.

Das Abgasnachbehandlungssystem des Verbrennungsmotors kann vorzugsweise einen Partikelfilter und auch weitere Komponenten, die zur Abgasnachbehandlung wünschenswert sind, aufweisen. The exhaust aftertreatment system of the internal combustion engine may preferably have a particulate filter and also other components that are desirable for exhaust aftertreatment.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Verbesserungen und Weiterentwicklungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Verbrennungsmotors möglich.The features listed in the dependent claims advantageous improvements and developments of the internal combustion engine specified in the independent claim are possible.

Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.The various embodiments of the invention mentioned in this application are, unless otherwise stated in the individual case, advantageously combinable with each other.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigt

  • 1 in einer geschnittenen Seitenansicht einen erfindungsgemäßen Katalysator.
The invention will be explained below in embodiments with reference to the accompanying drawings. It shows
  • 1 in a sectional side view of a catalyst according to the invention.

1 zeigt einen Katalysator 10 für ein nicht weiter dargestelltes Abgasnachbehandlungssystem eines Verbrennungsmotors, wobei der Katalysator 10 vorzugsweise als NOx- oder SCR-Katalysator ausgestaltet ist. Der Einsatz erfolgt vorzugsweise in Kraftfahrzeugen. 1 shows a catalyst 10 for a not further illustrated exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine, wherein the catalyst 10 is preferably designed as a NOx or SCR catalyst. The use is preferably in motor vehicles.

Die nachstehend beschriebenen technischen Merkmale sind nicht einzig für die hier beschriebene Ausführungsform geeignet, sondern Einzelmerkmale können auch bei anderen Ausführungsformen einsetzen.The technical features described below are not only suitable for the embodiment described here, but individual features can also be used in other embodiments.

Der Katalysator 10 verfügt über einen Träger 11, der üblicherweise katalytisch wirksame Beschichtungen oder dergleichen aufweist, was jedoch hier nicht dargestellt ist, wie auch üblicherweise gegebene Strukturen innerhalb des Trägers 11.The catalyst 10 has a carrier 11 , which usually has catalytically active coatings or the like, which is not shown here, as well as commonly given structures within the carrier 11 ,

Der Träger 11 ist in einem Mantelrohr 12 angeordnet, das von einem Rohr 13 umgeben ist. Das Rohr 13 verfügt über einen Einlass 14 in Form eines ersten Abgasrohrs 14 und über einen Auslass 15 in Form eines zweiten Abgasrohrs 15, durch die ein Abgas 16, symbolisiert durch Pfeile 16, in den Katalysator 10 ein- und wieder austreten kann.The carrier 11 is in a jacket pipe 12 Arranged by a pipe 13 is surrounded. The pipe 13 has an inlet 14 in the form of a first exhaust pipe 14 and an outlet 15 in the form of a second exhaust pipe 15 through which an exhaust gas 16 , symbolized by arrows 16 , in the catalyst 10 can come in and out again.

Das erste Abgasrohr 14 mündet in das Mantelrohr 12, wobei dieses einen ersten Abschnitt 17 aufweist, in dem sich der Durchmesser des Mantelrohrs 12 vom Durchmesser des ersten Abgasrohrs 14 auf den Durchbesser eines zweiten Abschnitts 18 vergrößert, der zylindrisch ausgeformt ist und in dem der nicht detailliert dargestellte Träger 11 befindlich ist.The first exhaust pipe 14 opens into the jacket tube 12 this being a first section 17 has, in which the diameter of the jacket tube 12 from the diameter of the first exhaust pipe 14 on the Durchbesser of a second section 18 enlarged, which is cylindrical and in which the carrier not shown in detail 11 is located.

Der erste Abschnitt 17 und der zweite Abschnitt 18 des Mantelrohrs 12 sind, wie bereits beschrieben, von dem Rohr 13 umgeben, das im Bereich des Einlasses 14 am Mantelrohr 12 anliegt und im weiteren Verlauf, insbesondere im zweiten, zylindrischen Abschnitt 18 des Mantelrohrs 12 von diesem beabstandet ist, sodass zwischen dem Mantelrohr 12 und dem Rohr 13 ein Spalt 19 gegeben ist. In Richtung des zweiten Abgasrohrs 15 verjüngt sich das Rohr 13 auf den Durchmesser des zweiten Abgasrohrs 15 und ist mit diesem verbunden. Im Bereich des Rohrs 13 vor dem Auslass 15 ist ein Raum 20 ausgebildet, in den das Abgas 16 nach Durchtreten des Trägers 11 gelangt. Dieser Raum 20 ist nicht mehr vom Mantelrohr 12 umgeben. In dem sich zum Auslass 15 verjüngenden Abschnitt 21 des Rohrs 19 sind umlaufend Durchgangsöffnungen 22 eingebracht, durch die ein Teil des Abgases 16a, das den Träger 11 durchströmt hat, aus dem Rohr 13 austreten kann.The first paragraph 17 and the second section 18 of the jacket tube 12 are, as already described, of the pipe 13 Surrounded in the area of the inlet 14 on the jacket tube 12 is present and in the course, in particular in the second, cylindrical section 18 of the jacket tube 12 is spaced from this, so that between the jacket tube 12 and the tube 13 A gap 19 given is. In the direction of the second exhaust pipe 15 the tube tapers 13 on the diameter of the second exhaust pipe 15 and is associated with this. In the area of the pipe 13 in front of the outlet 15 is a room 20 formed, in which the exhaust 16 after passing through the carrier 11 arrives. This room 20 is no longer from the jacket pipe 12 surround. In which is to the outlet 15 tapered section 21 of the pipe 19 are circumferential passages 22 introduced, through which a part of the exhaust gas 16a that the carrier 11 flowed through, out of the pipe 13 can escape.

Das Rohr 13 ist weitgehend von einem Katalysatorgehäuse 23 umgeben. Dieses verfügt über eine Außenwandung 24 und eine Innenwandung 25, die voneinander beabstandet angeordnet sind. Dadurch ergeben sich zwei miteinander verbundene Strömungskanäle 26, 27. Der erste Strömungskanal 26 liegt zwischen der Innenwandung 25 und dem Rohr 13 und der zweite Strömungskanal 27 wird durch die Außenwandung 24 und die Innenwandung 25. begrenzt.The pipe 13 is largely of a catalyst housing 23 surround. This has an outer wall 24 and an inner wall 25 which are arranged spaced from each other. This results in two interconnected flow channels 26 . 27 , The first flow channel 26 lies between the inner wall 25 and the tube 13 and the second flow channel 27 is through the outer wall 24 and the inner wall 25 , limited.

Die Innenwandung 25 und die Außenwandung 24 sind an das zweite Abgasrohr 15 angebunden. In Richtung des Einlasses 14 erstreckt sich die Außenwandung 24 nahezu vollständig bis zum Einlass 14 und ist am Rohr 13 angebunden.The inner wall 25 and the outer wall 24 are to the second exhaust pipe 15 tethered. Towards the inlet 14 extends the outer wall 24 almost completely to the inlet 14 and is on the pipe 13 tethered.

Die Innenwandung 25 ist endseitig in Richtung des Einlasses 14 offen ausgestaltet. sodass eine Verbindung zwischen dem ersten Strömungskanal 26 und dem zweiten Strömungskanal 27 besteht.The inner wall 25 is end-to-end towards the inlet 14 open design. so that a connection between the first flow channel 26 and the second flow channel 27 consists.

Durch die Durchgangsöffnungen 22 gelangt ein Teil des Abgases 16a in den ersten Strömungskanal 26, da dieser den Bereich mit den Durchgangsöffnungen 22 des Rohres 13 überdeckt.Through the passage openings 22 enters a part of the exhaust gas 16a in the first flow channel 26 as this is the area with the passage openings 22 of the pipe 13 covered.

Das Teilabgas 16a wird entgegen der ursprünglichen Strömungsrichtung, mit der das Abgas 16 in das erste Abgasrohr 14 eintritt, in den ersten Strömungskanal 26 geleitet und am offenen Ende des ersten Strömungskanals 26 gelangt das Abgas 16a nach einer Umlenkung um 180° in den zweiten Strömungskanal 27. Durch den zweiten Strömungskanal 27 wird das Abgas 16a in Richtung des zweiten Abgasrohres 15 weitergeleitet, wo es durch Durchgangsöffnungen 28, die im zweiten Durchgangsrohr 15 umlaufend vorgesehen sind, eintritt und mit dem übrigen Abgas 16 aus dem Katalysator 10 abgeleitet wird.The partial exhaust 16a is contrary to the original flow direction, with which the exhaust gas 16 in the first exhaust pipe 14 enters, in the first flow channel 26 directed and at the open end of the first flow channel 26 the exhaust gas passes 16a after a deflection by 180 ° in the second flow channel 27 , Through the second flow channel 27 becomes the exhaust 16a in the direction of the second exhaust pipe 15 forwarded through it through passages 28 in the second passageway 15 circumferentially provided, enters and with the rest of the exhaust gas 16 from the catalyst 10 is derived.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Katalysators 10 mit einer Führung des bereits durch den Träger 11 hindurchgetretenen Abgases 16a entlang der Außenseite des Trägers 11 ist es vorteilhafterweise möglich, einen Katalysator 10 CO2-neutral schnell auf eine erforderliche Betriebstemperatur zu bringen beziehungsweise durch die mit der Ausgestaltung einhergehende Wärmeisolation ein zu schnelles Abkühlen zu verhindern. Vorteilhafterweise kann so vorhandene Abgasenergie zum Aufheizen und Isolieren des Katalysators 10 genutzt werden, die sonst ungenutzt an die Umgebung abgegeben werden würde. Due to the inventive design of the catalyst 10 with a guide of the already by the carrier 11 passed exhaust gas 16a along the outside of the carrier 11 it is advantageously possible to use a catalyst 10 To bring CO 2 neutral quickly to a required operating temperature or to prevent by the associated with the design thermal insulation too fast cooling. Advantageously, existing exhaust gas energy for heating and insulating the catalyst 10 be used, which would otherwise be released unused to the environment.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Katalysatorcatalyst
1111
Trägercarrier
1212
Mantelrohrcasing pipe
1313
Rohrpipe
1414
Einlass / erstes AbgasrohrInlet / first exhaust pipe
1515
Auslass / zweites AbgasrohrOutlet / second exhaust pipe
16, 16a16, 16a
Abgas / PfeileExhaust / arrows
1717
erster Abschnitt des Mantelrohrsfirst section of the jacket tube
1818
zweiter Abschnitt des Mantelrohrssecond section of the jacket tube
1919
Spaltgap
2020
Raumroom
2121
sich verjüngender Abschnitt des Rohrstapered section of the pipe
2222
DurchgangsöffnungThrough opening
2323
Katalysatorgehäusecatalytic converter housing
2424
Außenwandungouter wall
2525
Innenwandunginner wall
2626
erster Strömungskanalfirst flow channel
2727
zweiter Strömungskanalsecond flow channel
2828
DurchgangsöffnungThrough opening

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10243971 A1 [0006]DE 10243971 A1 [0006]

Claims (10)

Katalysator (10) zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors, einen Träger (11) für katalytisch wirksames Material, ein Rohr (13), in dem der Träger (11) angeordnet ist und das einen Einlass (14) und einen Auslass (15) besitzt, aufweisend, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator (10) ein Katalysatorgehäuse (23) aufweist, das ausgeformt ist, zumindest einen Teil (16a) eines den Träger (11) vollständig durchströmenden Abgases (16) mittels zumindest eines Strömungskanals (26, 27), der in den Auslass (15) mündet, durch das Katalysatorgehäuse (23) zu leiten.Catalyst (10) for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine, a carrier (11) for catalytically active material, a tube (13) in which the carrier (11) is arranged and which has an inlet (14) and an outlet (15) comprising , characterized in that the catalyst (10) comprises a catalyst housing (23) which is formed, at least a part (16a) of the carrier (11) completely flowing exhaust gas (16) by means of at least one flow channel (26, 27) into the outlet (15), to pass through the catalyst housing (23). Katalysator (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Strömungskanal (26, 27) ausgebildet ist, den zumindest einen Teil (16a) des Abgases (16) entgegen einer Strömungsrichtung des Abgases (16) am Einlass (14) durch das Katalysatorgehäuse (23) zu führen und nach einer Umlenkung dem Auslass (15) zuzuführen.Catalyst (10) after Claim 1 , characterized in that the at least one flow channel (26, 27) is formed to guide the at least one part (16a) of the exhaust gas (16) against the flow direction of the exhaust gas (16) at the inlet (14) through the catalyst housing (23) and after a deflection to the outlet (15) supply. Katalysator (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Strömungskanal (26) benachbart zum Träger (11) verläuft und vorzugsweise der andere Strömungskanal (27) benachbart zu einer Außenwandung (24) des Katalysatorgehäuses (23) verläuft.Catalyst (10) after Claim 2 , characterized in that the at least one flow channel (26) adjacent to the carrier (11) and preferably the other flow channel (27) adjacent to an outer wall (24) of the catalyst housing (23). Katalysator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Strömungskanal (26, 27) durch eine Innenwandung (25) und eine Außenwandung (24) und das Rohr (13) gebildet werden.Catalyst (10) according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the at least one flow channel (26, 27) by an inner wall (25) and an outer wall (24) and the tube (13) are formed. Katalysator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (11) in einem Mantelrohr (12) angeordnet ist.Catalyst (10) according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that the carrier (11) is arranged in a jacket tube (12). Katalysator (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spalt (19) zwischen Mantelrohr (12) und Rohr (13) befindlich ist.Catalyst (10) after Claim 5 , characterized in that a gap (19) between the casing tube (12) and tube (13) is located. Katalysator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Katalysatorgehäuse (23) sich über zumindest den Bereich des Rohrs (13), in dem der Träger (11) angeordnet ist, und über einen Teil des zweiten Abgasrohres (15) erstreckt.Catalyst (10) according to one of Claims 1 to 6 , characterized in that the catalyst housing (23) extends over at least the region of the tube (13) in which the carrier (11) is arranged, and over a part of the second exhaust pipe (15). Katalysator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator (10) ausgebildet ist, das Teilabgas (16a) aus einem dem Träger (11) nachgeordneten Raum, vorzugsweise über Durchgangsöffnungen (22) in den zumindest einen Strömungskanal (26, 27) abzuleiten und das Teilabgas (16a) aus dem zumindest einen Strömungskanal (26, 27), vorzugsweise über Durchgangsöffnungen (28) in das zweite Abgasrohr (15) einzuleiten.Catalyst (10) according to one of Claims 1 to 7 Characterized in that the catalyst (10) is formed, which partial exhaust gas (16a) of the support (11) downstream space, preferably via through-openings (22) in the at least one flow channel (26, 27) to derive and the partial exhaust gas (16a ) from the at least one flow channel (26, 27), preferably via passage openings (28) into the second exhaust pipe (15) to initiate. Katalysator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator (10) ein NOx- oder ein SCR-Katalysator ist.Catalyst (10) according to one of Claims 1 to 8th , characterized in that the catalyst (10) is a NOx or an SCR catalyst. Verbrennungsmotor mit einem Motorblock mit einer Einlassseite, welche mit einem Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors verbunden ist, und mit einer Auslassseite, welche ein Abgasnachbehandlungssystem aufweist, das einen Katalysator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 umfasst.An internal combustion engine having an engine block with an intake side connected to an intake tract of the internal combustion engine, and an exhaust side having an exhaust aftertreatment system comprising a catalyst (10) according to any one of Claims 1 to 9 includes.
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