DE112014002159T5 - Catalytic converter - Google Patents

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Abstract

Ein katalytischer Wandler (10) hat: i) ein Außenrohr (1) mit einem zylindrischen Abschnitt (1a), einem stromaufwärtigen Konusabschnitt (1b) und einem stromabwärtigen Konusabschnitt (1c), und ii) ein Substrat (2) mit einer Zellenstruktur, die in dem zylindrischen Abschnitt (1a) des Außenrohres (1) angeordnet ist. Das Substrat (2) hat, in einem Querschnitt senkrecht zu einer Längsrichtung des Substrats (2), einen Mittelbereich (2a), in dem einen Zellendichte relativ hoch ist, und einen Randbereich (2b), in dem die Zellendichte relativ niedrig ist. Wenn ein Verbindungsabschnitt (5) der Abgasleitung (4) und des stromabwärtigen Konusabschnitts (1c) auf das Substrat (2) projiziert wird, liegt ein Projektionsabschnitt im Mittelbereich (2a).A catalytic converter (10) has: i) an outer tube (1) having a cylindrical portion (1a), an upstream cone portion (1b) and a downstream cone portion (1c), and ii) a substrate (2) having a cell structure in the cylindrical portion (1a) of the outer tube (1) is arranged. The substrate (2) has, in a cross section perpendicular to a longitudinal direction of the substrate (2), a central region (2a) in which a cell density is relatively high, and a peripheral region (2b) in which the cell density is relatively low. When a connecting portion (5) of the exhaust pipe (4) and the downstream cone portion (1c) is projected onto the substrate (2), a projecting portion is located at the central portion (2a).

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft einen katalytischen Wandler, der ein Abgassystem für Abgas bildet.The present invention relates to a catalytic converter that forms an exhaust gas exhaust system.

2. Beschreibung des Standes der Technik2. Description of the Related Art

In verschiedenen Industriezweigen wurden auf globaler Ebene verschiedene Anstrengungen unternommen, um Umweltbelastungen zu verringern. Hierbei werden in der Automobilindustrie täglich Anstrengungen unternommen, um sogenannte Öko-Fahrzeuge wie Hybridfahrzeuge und Elektrofahrzeuge, sowie natürlich Fahrzeuge mit Benzinmotoren mit einer ausgezeichneten Kraftstoffeffizienz, populär zu machen, und es werden Entwicklungen gemacht, um die Leistung derartiger Fahrzeuge weiter zu verbessern.Various efforts have been undertaken on a global scale in various industries to reduce environmental impact. In the automobile industry, efforts are made on a daily basis to popularize so-called eco-vehicles such as hybrid vehicles and electric vehicles, as well as naturally gasoline engine vehicles with excellent fuel efficiency, and developments are being made to further improve the performance of such vehicles.

Ein katalytischer Wandler zum Reinigen von Abgas ist üblicherweise in einem Abgassystem für Abgas angeordnet, das eine Fahrzeugmaschine mit einem Schalldämpfer verbindet.A catalytic converter for purifying exhaust gas is usually disposed in an exhaust gas exhaust system that connects a vehicle engine to a muffler.

Die Maschine stößt giftige Substanzen wie unverbranntes HC und VOC aus. Um diese giftigen Substanzen in ungefährliche Substanzen umzuwandeln ist ein katalytischer Wandler, der aus einem Edelmetallkatalysator wie Palladium oder Platin gebildet ist, an einer Zellenwandfläche eines Substrats, das mehrere Zellen hat, ausgebildet. Genauer gesagt ist eine Katalysatorschicht in Längsrichtung des Substrats, d. h. entlang einer Richtung, in der das Abgas strömt, an der Zellenwandfläche der mehreren Zellen ausgebildet. Wenn Abgas durch den katalytischen Wandler mit dem derart aufgebauten Substrat strömt wird CO in CO2 umgewandelt, NOx wird in N2 und O2 umgewandelt und VOC wird verbrannt, um CO2 und H2O zu erzeugen.The machine emits toxic substances like unburned HC and VOC. In order to convert these toxic substances into harmless substances, a catalytic converter formed of a noble metal catalyst such as palladium or platinum is formed on a cell wall surface of a substrate having a plurality of cells. More specifically, a catalyst layer is formed in the longitudinal direction of the substrate, that is, along a direction in which the exhaust gas flows, on the cell wall surface of the plurality of cells. When exhaust gas flows through the catalytic converter having the substrate thus constructed, CO is converted to CO 2 , NO x is converted to N 2 and O 2 , and VOC is burned to produce CO 2 and H 2 O.

Bei einem typischen katalytischen Wandler ist, bei einem Substrat, das beispielsweise mit wabenförmigen Zellen ausgestaltet ist, die Zellendichten des Substrats einheitlich ausgebildet. Da eine Durchflussmengen- bzw. Strömungsgeschwindigkeitsverteilung in einem Mittelbereich im Querschnitt des Substrats höher ist, als in einem Randbereich im Querschnitt, ist es nicht möglich, die Katalysatorschicht des gesamten Substrats ausreichend auszunutzen.In a typical catalytic converter, in a substrate configured with, for example, honeycomb cells, the cell densities of the substrate are uniform. Since a flow rate distribution is higher in a center area in the cross section of the substrate than in an edge area in cross section, it is not possible to sufficiently utilize the catalyst layer of the entire substrate.

Unter Berücksichtigung der Strömungsgeschwindigkeitsverteilung kann daher ein Unterschied in der Strömungsgeschwindigkeitsverteilung in einem Querschnitt des Substrats recht schnell verringert werden, indem der katalytische Wandler derart ausgebildet wird, dass er eine höhere Zellendichte im Mittelbereich als im Randbereich im Querschnitt des Substrats hat, so dass eine Abgasreinigung, die effektiv die Katalysatorschicht des gesamten katalytischen Wandlers nutzt, möglich wird.Therefore, considering the flow velocity distribution, a difference in the flow velocity distribution in a cross section of the substrate can be reduced quite rapidly by forming the catalytic converter to have a higher cell density in the central region than in the peripheral region in the cross section of the substrate, so that exhaust gas purification, which effectively utilizes the catalyst layer of the entire catalytic converter becomes possible.

Zudem ermöglicht das Verändern der Zellendichte im Querschnitt des Substrats auf diese Weise auch das Verringern des Druckverlusts im katalytischen Wandler, wodurch die Abgasreinigungsleistung ebenfalls verbessert werden kann.In addition, changing the cell density in the cross-section of the substrate in this way also enables to reduce the pressure loss in the catalytic converter, whereby the exhaust gas purification performance can also be improved.

Die Beziehung zwischen dem katalytischen Wandler und einer Abgasleitung auf einer stromabwärtigen Seite, an der das gereinigte Abgas aus dem katalytischen Wandler strömt, ist ebenfalls extrem wichtig hinsichtlich der Abgasumwandlungsleistung des gesamten katalytischen Wandlers und des Druckverlusts. Es ist notwendig, einen katalytischen Wandler einschließlich der Abgasleitung an der stromabwärtigen Seite des katalytischen Wandlers umfassend zu entwickeln.The relationship between the catalytic converter and an exhaust pipe on a downstream side where the purified exhaust gas flows out of the catalytic converter is also extremely important in terms of the exhaust conversion performance of the entire catalytic converter and the pressure loss. It is necessary to comprehensively develop a catalytic converter including the exhaust pipe at the downstream side of the catalytic converter.

Die offengelegte japanische Patentanmeldung JP 2008-18370 A hat ihren Fokus auf die Beziehung zwischen einem katalytischen Wandler und einer Abgasleitung an einer stromaufwärtigen Seite gerichtet und beschreibt einen keramischen Katalysatorkörper, in dem ein Öffnungsverhältnis eines Substratabschnitts, der einem Projektionsabschnitt der Abgasleitung an der stromaufwärtigen Seite bezüglich des Substrats entspricht, geringer ist als das Öffnungsverhältnis eines Substratabschnitts, der einem Abschnitt zu Außenseite dieses Projektionsabschnitt entspricht.Japanese Patent Application Laid-Open JP 2008-18370 A has focused on the relationship between a catalytic converter and an exhaust pipe at an upstream side, and describes a ceramic catalyst body in which an opening ratio of a substrate portion corresponding to a projecting portion of the exhaust pipe at the upstream side with respect to the substrate is smaller than the opening ratio a substrate portion corresponding to a portion to outside of this projection portion.

Der in der JP 2008-18370 A beschriebene keramische Katalysatorkörper richtet seinen Fokus auf die Beziehung zwischen der Abgasleitung auf der stromaufwärtigen Seite des katalytischen Wandlers und der Zellendichte des Substrats, das den katalytischen Wandler ausbildet. Die Abgasreinigungsleistung kann durch diesen keramischen Katalysatorkörper ebenfalls erhöht werden. Jedoch haben die Erfinder herausgefunden, dass die Beziehung zwischen dem Substrat, das den katalytischen Wandler bildet, und der Abgasleitung an der stromabwärtigen Seite des katalytischen Wandlers hinsichtlich der Abgasreinigungsleitung noch wichtiger ist, als die Beziehung zwischen der Abgasleitung auf der stromaufwärtigen Seite und dem Substrat, das den katalytischen Wandler bildet.The Indian JP 2008-18370 A The described ceramic catalyst body focuses on the relationship between the exhaust pipe on the upstream side of the catalytic converter and the cell density of the substrate forming the catalytic converter. The exhaust gas purification performance can also be increased by this ceramic catalyst body. However, the inventors have found that the relationship between the substrate constituting the catalytic converter and the exhaust pipe at the downstream side of the catalytic converter is even more important in the exhaust gas purifying pipe than the relationship between the exhaust pipe at the upstream side and the substrate. which forms the catalytic converter.

KURZFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Die Erfindung schafft somit einen katalytischen Wandler mit ausgezeichneter Abgasreinigungsleistung, indem eine Beziehung zwischen einem Substrat, das den katalytischen Wandler bildet, und einer Abgasleitung an einer stromabwärtigen Seite des katalytischen Wandlers spezifiziert wird.The invention thus provides a catalytic converter having excellent exhaust gas purification performance by providing a relationship between a substrate containing the catalytic converter and an exhaust pipe is specified on a downstream side of the catalytic converter.

Der katalytische Wandler der vorliegenden Erfindung hat ein Außenrohr, das mit einer Abgasleitung verbunden ist, durch die Abgas strömt. Das Außenrohr hat einen zylindrischen Abschnitt, einen stromaufwärtigen Konusabschnitt, der von einem Ende des zylindrischen Abschnitts derart verläuft, dass sein Durchmesser abnimmt, und der mit der Abgasleitung an einer stromaufwärtigen Seite bezüglich der Abgasströmung verbunden ist, und einen stromabwärtigen Konusabschnitt, der von dem anderen Ende des zylindrischen Abschnitts derart verläuft, dass sein Durchmesser abnimmt, und der mit der Abgasleitung an einer stromabwärtigen Seite bezüglich der Abgasströmung verbunden ist. Der katalytische Wandler hat zudem ein Substrat mit einer Zellenstruktur, die in dem zylindrischen Abschnitt des Außenrohres angeordnet ist. Eine Katalysatorschicht, in der ein Edelmetallkatalysator auf einem Träger gelagert ist, ist an einer Zellenwandfläche des Substrats ausgebildet. Das Substrat ist derart ausgestaltet, dass, in einem Querschnitt senkrecht zu einer Längsrichtung des Substrats, eine Zellendichte in einem Mittelbereich sich von einer Zellendichte in einem Randbereich unterscheidet, wobei die Zellendichte in dem Mittelbereich höher ist als die Zellendichte in dem Randbereich. Das Substrat ist derart ausgestaltet, dass, wenn ein Querschnitt eines Verbindungsabschnitts der Abgasleitung und des stromabwärtigen Konusabschnitts auf das Substrat projiziert wird, ein Projektionsabschnitt im Mittelbereich liegt.The catalytic converter of the present invention has an outer tube connected to an exhaust passage through which exhaust gas flows. The outer tube has a cylindrical portion, an upstream cone portion that extends from one end of the cylindrical portion such that its diameter decreases, and that is connected to the exhaust pipe at an upstream side with respect to the exhaust gas flow, and a downstream cone portion from the other End of the cylindrical portion extends such that its diameter decreases, and which is connected to the exhaust pipe at a downstream side with respect to the exhaust gas flow. The catalytic converter also has a substrate having a cell structure disposed in the cylindrical portion of the outer tube. A catalyst layer in which a noble metal catalyst is supported on a carrier is formed on a cell wall surface of the substrate. The substrate is configured such that, in a cross section perpendicular to a longitudinal direction of the substrate, a cell density in a central region is different from a cell density in a peripheral region, the cell density in the central region being higher than the cell density in the peripheral region. The substrate is configured such that when a cross section of a connection portion of the exhaust pipe and the downstream cone portion is projected onto the substrate, a projection portion is in the center region.

Der katalytische Wandler der Erfindung hat ein Substrat mit einer Katalysatorschicht mit einer Zellenstruktur, das in einem hohlen Inneren eines metallischen Außenrohres angeordnet ist, das durch einen zylindrischen Abschnitt, der zwischen einem stromaufwärtigen Konusabschnitt an einem Ende und einem stromabwärtigen Konusabschnitt am anderen Ende ausgebildet ist, deren jeweiliger Durchmesser zur Außenseite hin abnimmt. Das Ausbilden des Substrats derart, dass der Mittelbereich eine relativ hohe Zellendichte hat und der Randbereich eine relativ niedrige Zellendichte hat, ermöglicht es, dass eine Differenz in der Durchflussmengen- bzw. Strömungsgeschwindigkeitsverteilung zwischen dem Mittelbereich und den Randbereich geringer wird, als bei einem Substrat, bei dem die Zellendichte einheitlich ist.The catalytic converter of the invention has a substrate having a catalyst layer having a cell structure disposed in a hollow interior of a metallic outer tube formed by a cylindrical portion formed between an upstream cone portion at one end and a downstream cone portion at the other end. whose respective diameter decreases toward the outside. Forming the substrate such that the center region has a relatively high cell density and the edge region has a relatively low cell density enables a difference in the flow rate distribution between the center region and the peripheral region to become smaller than that of a substrate. where the cell density is uniform.

Zudem kann, wenn der Verbindungsabschnitt der Abgasleitung auf der stromabwärtigen Seite und des stromabwärtigen Konusabschnitts des Außenrohres, in dem die Querschnittsfläche kleiner ist als bei dem Substrat, auf das Substrat projiziert wird, ein Projektionsabschnitt im Mittelbereich liegen. Als Ergebnis kann die Abgasreinigungsleistung erhöht werden.In addition, when the connecting portion of the downstream-side exhaust pipe and the downstream-side taper portion of the outer pipe in which the cross-sectional area is smaller than that of the substrate is projected onto the substrate, a projecting portion may be in the center region. As a result, the exhaust gas purification performance can be increased.

Das gereinigte Abgas, das aus der stromabwärtigen Seite aus dem katalytischen Wandler strömt, gelangt durch den stromabwärtigen Konusabschnitt des Außenrohres und weiter nach außen in die Abgasleitung auf der stromabwärtigen Seite. Daher ist, selbst wenn versucht wird, die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung des gesamten Querschnitts anzugleichen, indem die Zellendichte des Mittelbereichs verschieden zur Zellendichte des Randbereichs im Querschnitt des Substrats ausgebildet wird, die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases an einem Substratabschnitt, der dem Projektionsabschnitt entspricht, wenn der Querschnitt der Abgasleitung auf der stromabwärtigen Seite, an der das Abgas ausströmt, auf das Substrat projiziert wird, tatsächlich größer als an einem anderen Substratabschnitt.The purified exhaust gas flowing out of the catalytic converter from the downstream side passes through the downstream cone portion of the outer pipe and further out into the exhaust pipe on the downstream side. Therefore, even if it is attempted to equalize the flow velocity distribution of the entire cross section by forming the cell density of the center region different from the cell density of the edge region in the cross section of the substrate, the flow velocity of the exhaust gas at a substrate portion corresponding to the projection portion when the cross section of the exhaust pipe on the downstream side, where the exhaust gas flows out, is projected onto the substrate, actually larger than at another substrate portion.

Durch das Anordnen des Projektionsabschnitts innerhalb des Mittelbereichs (d. h. dem Bereich, in dem die Zellendichte hoch ist) des Substrats, es ist möglich, das Abgas effektiv durch den Mittelbereich strömen zu lassen, in dem die Zellendichte hoch und die Katalysatormenge groß ist, so dass die Reinigung des Abgases unterstützt werden kann. Als Ergebnis kann die Abgasreinigungsleitung des gesamten katalytischen Wandlers verbessert werden.By arranging the projection portion within the central region (ie, the region in which the cell density is high) of the substrate, it is possible to effectively flow the exhaust gas through the central region in which the cell density is high and the catalyst amount is large, so that the purification of the exhaust gas can be supported. As a result, the exhaust gas purification line of the entire catalytic converter can be improved.

Das Substrat mit der Zellenstruktur kann aus einem keramischen Material wie Kordierit oder Siliziumkarbid bestehen. Eine Wabenstruktur, die mehrere Zellen mit Gitterprofilen, die viereckig, sechseckig, achteckig oder dergleichen sind, umfasst, kann als das Substrat mit der Zellenstruktur verwendet werden.The substrate having the cell structure may be made of a ceramic material such as cordierite or silicon carbide. A honeycomb structure comprising a plurality of cells having lattice profiles which are quadrangular, hexagonal, octagonal or the like may be used as the substrate having the cell structure.

Zudem ist ein poröses Oxid ein mögliches Beispiel des Trägers, der die Katalysatorschicht bildet, die auf den Zellenwandflächen des Substrats ausgebildet ist. Eine Katalysatorschicht, in der einer, zwei oder mehr Edelmetallkatalysatoren wie Rhodium, Palladium und/oder Platin auf diesem Träger gelagert sind, kann ausgebildet werden.In addition, a porous oxide is a possible example of the carrier that forms the catalyst layer formed on the cell wall surfaces of the substrate. A catalyst layer in which one, two or more noble metal catalysts such as rhodium, palladium and / or platinum are supported on this support can be formed.

Der katalytische Wandler der Erfindung hat einen Wabenträger aus Kordierit mit einer ausgezeichneten Wärmestoßbeständigkeit, kann alternativ aber auch als elektrisch beheizter katalytischer Wandler (EHC: elektrisch beheizter Wandler) ausgebildet sein. Der elektrisch beheizte katalytische Wandler hat ein Paar Elektroden, die beispielsweise an einem wabenförmigen Katalysator angebracht sind. Der wabenförmige Katalysator wird durch das Versorgen der Elektroden mit Strom beheizt, wodurch wiederum die Aktivität des wabenförmigen Katalysators erhöht wird, so dass das hindurchströmende Abgas gereinigt wird. Durch das Verwenden des elektrisch beheizten katalytischen Wandlers bei einem Abgassystem für Abgas, das eine Fahrzeugmaschine mit einem Schalldämpfer verbindet, kann der Katalysator durch das elektrische Aufheizen aktiviert werden, wodurch, zusätzlich zur Reinigung von Abgas bei normaler Temperatur, das Abgas gereinigt werden kann, wenn es kalt ist.The catalytic converter of the invention has a honeycomb carrier made of cordierite with excellent thermal shock resistance, but may alternatively be formed as an electrically heated catalytic converter (EHC: electrically heated converter). The electrically heated catalytic converter has a pair of electrodes attached to, for example, a honeycomb catalyst. The honeycomb catalyst is heated by supplying the electrodes with current, which in turn increases the activity of the honeycomb catalyst, so that the exhaust gas flowing therethrough is cleaned. By using the electrically heated catalytic converter in an exhaust gas exhaust system connecting a vehicle engine with a muffler, the catalyst may be activated by the electric heating, whereby, in addition to the purification of exhaust gas at normal temperature, the exhaust gas may be cleaned when it is cold.

Wie vorstehend beschrieben ist, kann gemäß dem katalytischen Wandler der Erfindung die Abgasreinigung unterstützt werden, wodurch die Abgasreinigungsleitung des gesamten katalytischen Wandlers verbessert werden kann, indem Abgas mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit durch einen Mittelbereich geleitet wird, in dem die Zellendichte hoch und die Katalysatormenge groß ist, während der Katalysator im Randbereich des Substrats effektiv genutzt werden kann, um das Abgas zu reinigen.As described above, according to the catalytic converter of the invention, exhaust gas purification can be promoted, whereby the exhaust gas purification line of the entire catalytic converter can be improved by passing exhaust gas at a high flow rate through a central region in which the cell density is high and the catalyst amount is large while the catalyst in the periphery of the substrate can be effectively utilized to purify the exhaust gas.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING

Die Merkmale und Vorteile sowie die technisches und wirtschaftliche Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichneten; hierbei zeigt:The features and advantages as well as the technical and economic significance of exemplary embodiments of the invention will be described below with reference to the accompanying drawings, in which like numerals denote like elements; this shows:

1 eine Darstellung, die ein Rahmenformat einer beispielhaften Ausführungsform eines katalytischen Wandlers gemäß der Erfindung zusammen mit Abgasleitungen an einer stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite zeigt; 1 Fig. 12 is an illustration showing a frame format of an exemplary embodiment of a catalytic converter according to the invention together with exhaust ducts on an upstream side and a downstream side;

2 eine perspektivische Darstellung eines Substrats, das den katalytischen Wandler bildet; 2 a perspective view of a substrate forming the catalytic converter;

3A eine Darstellung eines Verbindungsabschnitts einer Abgasleitung an einer stromabwärtigen Seite und eines stromabwärtigen Konusabschnitts, der auf einen Querschnitt des Substrats projiziert ist, aus einer Y-Richtung in 1; 3A FIG. 12 is a diagram showing a connection portion of an exhaust pipe at a downstream side and a downstream cone portion projected onto a cross section of the substrate from a Y direction in FIG 1 ;

3B eine Darstellung einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Projektionsansicht aus 3A; 3B an illustration of another exemplary embodiment of the projection view 3A ;

3C eine Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Projektionsansicht aus 3A; 3C a representation of another exemplary embodiment of the projection view 3A ;

4 eine Darstellung, die Analyseergebnisse hinsichtlich eines Druckverlustverhältnisses darstellt, wenn die Anzahl der Substratzellen und der Durchmesser der stromabwärtigen Abgasleitung verändert werden; 4 FIG. 12 is a graph showing analysis results regarding a pressure loss ratio when the number of substrate cells and the diameter of the downstream exhaust pipe are changed; FIG.

5 eine Darstellung von Testergebnissen, die eine Beziehung zwischen einer Differenz bei einem Durchmesser d2 eines Mittelbereichs des Substrats und einem Durchmesser d3 des Verbindungsabschnitts und einem Druckverlust des katalytischen Wandlers identifizieren; 5 FIG. 12 is an illustration of test results identifying a relationship between a difference in a diameter d2 of a central region of the substrate and a diameter d3 of the joint portion and a pressure loss of the catalytic converter; FIG.

6 eine Darstellung von Testergebnissen, die eine Beziehung zwischen der Differenz bei dem Durchmesser d2 des Mittelbereichs des Substrats und dem Durchmesser d3 des Verbindungsabschnitts und einer NOx-Reinigungsmenge des katalytischen Wandlers identifizieren; und 6 FIG. 12 is an illustration of test results identifying a relationship between the difference in the diameter d2 of the central region of the substrate and the diameter d3 of the joint portion and a NOx purification amount of the catalytic converter; FIG. and

7 eine Darstellung von Testergebnissen, die eine Beziehung zwischen der Differenz bei dem Durchmesser d2 des Mittelbereichs des Substrats und dem Durchmesser d3 des Verbindungsabschnitts und einem Verhältnis der NOx-Reinigungsmenge zum Druckverlust (d. h. NOx-Reinigungsmenge/Druckverlust) identifizieren. 7 Fig. 12 is a graph showing test results that identify a relationship between the difference in the diameter d2 of the central region of the substrate and the diameter d3 of the joint portion and a ratio of the NOx purification amount to the pressure loss (ie, NOx purification amount / pressure loss).

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS

Beispielhafte Ausführungsformen eines katalytischen Wandlers der Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.Exemplary embodiments of a catalytic converter of the invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

(Beispielhafte Ausführungsformen des katalytischen Wandlers)(Exemplary Embodiments of the Catalytic Converter)

1 zeigt eine Ansicht, die ein Rahmenformat (frame format) einer beispielhaften Ausführungsform des katalytischen Wandlers der Erfindung zusammen mit Abgasleitungen an einer stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite zeigt. 2 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Substrats, das den katalytischen Wandler bildet. 3A zeigt eine Darstellung eines Verbindungsabschnitts eines stromabwärtigen Konusabschnitts und einer Abgasleitung an einer stromabwärtigen Seite, der auf einen Querschnitt des Substrats projiziert ist, aus einer Y-Richtung in 1. 1 FIG. 12 is a view showing a frame format of an exemplary embodiment of the catalytic converter of the invention together with exhaust ducts on an upstream side and a downstream side. FIG. 2 shows a perspective view of a substrate forming the catalytic converter. 3A FIG. 10 is an illustration of a connection portion of a downstream cone portion and an exhaust pipe on a downstream side projected on a cross section of the substrate from a Y direction in FIG 1 ,

Zunächst wird ein Abgassystem für Abgas, in dem ein erfindungsgemäßer katalytischer Wandler 10 zwischengeschaltet ist, beschrieben. Das Abgassystem für Abgas, bei dem der erfindungsgemäße katalytische Wandler Anwendung findet, umfasst eine Maschine, einen katalytischen Wandler, einen Drei-Wege-Katalysator, einen Nebenschalldämpfer und einen Hauptschalldämpfer, die allesamt durch eine Abgasleitung verbunden sind. Abgas, das von der Maschine erzeugt wird, strömt über die Abgasleitung durch jeden Abschnitt, um ausgestoßen zu werden. In 1 sind der katalytische Wandler 10, eine Abgasleitung 3 an einer stromaufwärtigen Seite des katalytischen Wandlers 10 (nachfolgend als „stromaufwärtige Abgasleitung 3” bezeichnet) und eine Abgasleitung 4 an einer stromabwärtigen Seite des katalytischen Wandlers 10 (nachfolgend als „stromabwärtige Abgasleitung 4” bezeichnet) dargestellt.First, an exhaust system for exhaust gas, in which a catalytic converter according to the invention 10 is interposed described. The exhaust gas exhaust system to which the catalytic converter of the present invention is applied includes an engine, a catalytic converter, a three-way catalyst, a side muffler and a main muffler, all of which are connected by an exhaust pipe. Exhaust gas generated by the engine flows through the exhaust pipe through each section to be exhausted. In 1 are the catalytic converter 10 , an exhaust pipe 3 on an upstream side of the catalytic converter 10 (hereinafter referred to as "upstream exhaust pipe 3 "Designated) and an exhaust pipe 4 on a downstream side of the catalytic converter 10 (hereinafter referred to as "downstream exhaust pipe 4 "Designated).

Der katalytische Wandler 10 hat ein metallisches Außenrohr 1 und ein Substrat 2, das in dem Außenrohr 1 angeordnet ist. Das Außenrohr 1 besteht beispielsweise aus einem zylindrischen Abschnitt 1a mit einem einheitlichen Querschnitt, einem stromaufwärtigen Konusabschnitt 1b der von einem Ende des zylindrischen Abschnitts 1a derart verlauft, dass sein Querschnitt abnimmt und mit der Abgasleitung 3 an der stromaufwärtigen Seite bezüglich der Abgasströmung verbunden ist, und einen stromabwärtigen Konusabschnitt 1c, der von dem anderen Ende des zylindrischen Abschnitts 1a derart verläuft, dass sein Querschnitt abnimmt, und der mit der Abgasleitung 3 an der stromabwärtigen Seite bezüglich der Abgasströmung verbunden ist. The catalytic converter 10 has a metallic outer tube 1 and a substrate 2 that in the outer tube 1 is arranged. The outer tube 1 for example, consists of a cylindrical section 1a with a uniform cross section, an upstream cone section 1b that of one end of the cylindrical section 1a runs such that its cross-section decreases and with the exhaust pipe 3 at the upstream side with respect to the exhaust gas flow, and a downstream cone portion 1c coming from the other end of the cylindrical section 1a runs such that its cross-section decreases, and with the exhaust pipe 3 is connected at the downstream side with respect to the exhaust gas flow.

Das innerhalb des Außenrohres 1 angeordnete Substrat 2 besteht aus einem zylindrischen Element mit mehreren Zellen mit einer nicht dargestellten Katalysatorschicht, die auf einer Zellenwandfläche ausgebildet ist. Mögliche Beispiele für das Material, das für das Substrat 2 verwendet wird, sind ein keramisches Material wie Siliziumcarbid oder Kordierit, das aus einem Verbundoxid aus Siliziumdioxid, Aluminiumoxid und Magnesiumoxid besteht, sowie ein anderes Material als das keramische Material, beispielsweise ein metallisches Material oder dergleichen.That within the outer tube 1 arranged substrate 2 consists of a cylindrical element having a plurality of cells with a catalyst layer, not shown, which is formed on a cell wall surface. Possible examples of the material used for the substrate 2 are used, a ceramic material such as silicon carbide or cordierite, which consists of a composite oxide of silicon dioxide, alumina and magnesium oxide, as well as a material other than the ceramic material, for example a metallic material or the like.

Zudem ist ein mögliches Beispiel für einen Träger, der die Katalysatorschicht bildet, die auf der Zellenwandfläche des Substrats 2 ausgebildet ist, ein Oxid, das als Hauptbestandteil zumindest eines von CeO2, ZrO2, Al2O3 aufweist, die poröse Oxide darstellen. Mögliche Beispiele umfassen ein Oxid, das aus Zeroxid (CeO2), Zirkonoxid (ZrO2) und Aluminiumoxid (Al2O3) besteht, sowie ein Verbundoxid, das aus zwei oder mehr von diesen Oxiden besteht (eine sogenannte CeO2-ZrO2-Verbindung, die ein CZ-Material darstellt, oder ein Al2O3-CeO2-ZrO2-Dreifachkompositoxid (ACZ-Material) in welchem Al2O3 als Diffusionsbarriere eingesetzt ist). Zudem besteht die gesamte Katalysatorschicht aus einem, zwei oder mehr Elementen ausgewählt aus Pd, Pt und Rh, die Edelmetallkatalysatoren darstellen, die von diesen Trägern gelagert werden.In addition, one possible example of a carrier that forms the catalyst layer is on the cell wall surface of the substrate 2 is formed, an oxide having as a main component at least one of CeO 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 , which are porous oxides. Possible examples include an oxide consisting of cerium oxide (CeO 2 ), zirconium oxide (ZrO 2 ) and aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and a composite oxide consisting of two or more of these oxides (a so-called CeO 2 -ZrO 2 Compound which is a CZ material or an Al 2 O 3 -CeO 2 -ZrO 2 triple composite oxide (ACZ material) in which Al 2 O 3 is used as a diffusion barrier). In addition, the entire catalyst layer is composed of one, two or more elements selected from Pd, Pt and Rh, which are noble metal catalysts supported by these carriers.

Das Substrat 2 besteht aus einer Wabenstruktur mit mehreren Zellen mit Gitterprofilen, die viereckig, sechseckig, achteckig oder dergleichen sind, so dass Abgas durch das Innere einer jeden der Zellen strömt (in Richtung X1).The substrate 2 consists of a honeycomb structure with multiple cells with lattice profiles that are square, hexagonal, octagonal or the like, so that exhaust gas flows through the inside of each of the cells (in direction X1).

Zudem hat das Substrat 2 zwei Bereiche, d. h. einen Mittelbereich 2a, in dem die Zellendichte relativ hoch ist, und einen Randbereich 2b, in dem die Zellendichte relativ niedrig ist.In addition, the substrate has 2 two areas, ie a middle area 2a in which the cell density is relatively high, and an edge area 2 B in which the cell density is relatively low.

Durch das Ausbilden des Mittelbereichs 2a und des Randbereichs 2b mit derart unterschiedlichen Zellendichten strömt das Abgas, das durch die stromaufwärtige Abgasleitung 3 eingeströmt ist, effektiv in den Randbereich 2b, in dem die Zellendichte relativ gering ist, wodurch die Strömung erleichtert wird. Als Ergebnis nimmt die Differenz der Durchflussmengen- bzw. Strömungsgeschwindigkeitsverteilung zwischen dem Mittelbereich 2a und dem Randbereich 2b ab, so dass eine Abgasreinigung, die effektiv die gesamte Katalysatorschicht des katalytischen Wandlers 10 ausnutzt, ausgeführt werden kann.By forming the middle area 2a and the border area 2 B With such different cell densities, the exhaust gas flowing through the upstream exhaust passage flows 3 has flowed, effectively in the edge area 2 B , in which the cell density is relatively low, whereby the flow is facilitated. As a result, the difference in the flow rate distribution between the center area decreases 2a and the edge area 2 B off, leaving an exhaust gas purifier that effectively covers the entire catalyst layer of the catalytic converter 10 exploited, can be executed.

Wie in der Zeichnung dargestellt ist, erfüllt, wenn der Durchmesser des Substrats 2 gleich d1 ist, der Durchmesser des Mittelbereichs, der das Substrat 2 bildet, gleich d2 ist und der Durchmesser des Verbindungsabschnitts 5 der stromabwärtigen Abgasleitung 4 und des stromabwärtigen Konusabschnitts 1c gleich d3 ist, der dargestellte katalytische Wandler 10 die Beziehung d1 > d2 ≥ d3. Ferner sind der katalytische Wandler 10 und die stromabwärtige Abgasleitung 4 derart ausgebildet, dass ein Projektionsabschnitt, der durch Projizieren des Verbindungsabschnitts 5 auf den Querschnitt des Substrats 2 erhalten wird, im Mittelbereich 2a liegt, wie in 3A dargestellt ist.As shown in the drawing, satisfies when the diameter of the substrate 2 is equal to d1, the diameter of the central region that is the substrate 2 is equal to d2 and the diameter of the connecting portion 5 the downstream exhaust pipe 4 and the downstream cone portion 1c is d3, the illustrated catalytic converter 10 the relationship d1> d2 ≥ d3. Further, the catalytic converter 10 and the downstream exhaust pipe 4 is formed such that a projection portion formed by projecting the connection portion 5 on the cross section of the substrate 2 is obtained in the middle range 2a lies, as in 3A is shown.

Die Art und Weise, wie der Projektionsabschnitt, der durch das Projizieren des Verbindungsabschnitts 5 auf den Querschnitt des Substrats 2 ausgebildet wird, im Mittelbereich 2a liegt, umfasst sowohl die Art und Weise, wonach ein runder Kreisquerschnitt des Verbindungsabschnitts 5 und ein runder Kreisquerschnitt des Mittelbereichs 2a den gleichen Kreismittelpunkt haben, wie in 3A dargestellt ist, als auch die Art und Weise, wonach die Kreismittelpunkte der beiden runden Kreisquerschnitte voneinander versetzt sind, wie in 3B dargestellt ist. Wenn zudem ein Substrat 2A mit einer länglichen Schnittform verwendet wird, wie in 3C dargestellt ist, liegt, in einem Mittelbereich 2a' mit einer länglichen Schnittform und einem Randbereich 2b' um diesen Mittelbereich 2a', der runde Kreisquerschnitt des Verbindungsabschnitts 5 im Mittelbereich 2a' mit der länglichen Form. Bei einem Fall, bei dem das Substrat und dessen Mittelbereich polygonal ausgebildet sind, und einem Fall, bei dem die stromabwärtige Abgasleitung länglich oder polygonal ist (und daher einem Fall, bei dem der Projektionsabschnitt des Verbindungsabschnitts auch länglich oder polygonal ist), ist das Prinzip der Erfindung auch erfüllt, so lange der Projektionsabschnitt des Verbindungsabschnitts im Mittelbereich des Substrats liegt.

[Analyse hinsichtlich des Druckverlusts, wenn die Anzahl der Substratzellen und der Durchmesser der stromabwärtigen Abgasleitung verändert werden, und Ergebnisse hiervon]The way how the projection section, by projecting the connecting section 5 on the cross section of the substrate 2 is formed, in the middle area 2a includes, includes both the way, according to which a circular circular cross-section of the connecting portion 5 and a circular circular cross section of the central area 2a have the same center of the circle as in 3A is shown, as well as the manner in which the circle centers of the two circular circular cross sections are offset from each other, as in 3B is shown. If in addition a substrate 2A is used with an elongated sectional shape, as in 3C is located in a central area 2a ' with an elongated sectional shape and a border area 2 B' around this mid-range 2a ' , the round circular cross section of the connecting section 5 in the middle area 2a ' with the oblong shape. In a case where the substrate and the center portion thereof are made polygonal, and a case where the downstream exhaust pipe is oblong or polygonal (and hence a case where the projection portion of the joint portion is also elongated or polygonal), the principle is also satisfies the invention, as long as the projection portion of the connecting portion is located in the central region of the substrate.

[Analysis of pressure loss as the number of substrate cells and the diameter of the downstream exhaust pipe are changed, and results thereof]

Die Erfinder haben einen Computer verwendet, um einen katalytischen Wandler mit drei verschiedenen Substratzellenzahlen und Durchmessern der stromabwärtigen Abgasleitung als Parameter zu simulieren, und haben einen Analyse durchgeführt, um das Druckverlustverhältnis bei jedem dieser katalytischen Wandler zu bestimmen. Bei der Analyse wurde eine Thermo-Fluid-Analyse (Software: STAR-CD von IDAJ Co., LTD.) verwendet. The inventors have used a computer to simulate a catalytic converter having three different substrate cell numbers and diameters of the downstream exhaust passage as parameters, and have performed an analysis to determine the pressure loss ratio in each of these catalytic converters. In the analysis, a thermo-fluid analysis (software: STAR-CD by IDAJ Co., LTD.) Was used.

Der Durchmesser der stromabwärtigen Abgasleitung wurde als eine Bedingung zum Analysieren der Beziehung zwischen der Anzahl an Substratzellen und dem Druckverlustverhältnis auf 55 mm eingestellt. Ferner wurde die Anzahl an Substratzellen als eine Bedingung zum Analysieren der Beziehung zwischen dem Durchmesser der stromabwärtigen Abgasleitung und dem Druckverlustverhältnis auf 600 eingestellt Die Analyseergebnisse sind in 4 dargestellt.The diameter of the downstream exhaust pipe was set to 55 mm as a condition for analyzing the relationship between the number of substrate cells and the pressure loss ratio. Further, the number of substrate cells as a condition for analyzing the relationship between the diameter of the downstream exhaust pipe and the pressure loss ratio was set to 600 4 shown.

Nach Prüfung des Grades, mit dem diese Faktoren zu einem Druckverlust im katalytischen Wandler beitragen, haben die Erfinder herausgefunden, dass eine Erhöhung des Durchmessers der stromabwärtigen Abgasleitung signifikant zu einer Abnahme des Druckverlusts beiträgt, wie auch aus 4 ersichtlich ist.After examining the degree to which these factors contribute to pressure loss in the catalytic converter, the inventors have found that increasing the diameter of the downstream exhaust pipe significantly contributes to a decrease in pressure loss, as well as out 4 is apparent.

Wie vorstehend beschrieben ist, ist ersichtlich, dass, wenn der Druckverlust im katalytischen Wandler verringert werden soll, der Querschnittsdurchmesser der stromabwärtigen Abgasleitung, die mit dem Außenrohr verbunden ist, das den katalytischen Wandler bildet, einen größeren Effekt hat, als die Bestandteile bzw. Komponenten, die den katalytischen Wandler direkt bilden. Die Beziehung zwischen den Bestandteilen des katalytischen Wandlers und der stromabwärtigen Abgasleitung wird basierend auf diesem Überprüfungsergebnis spezifiziert.As described above, it can be seen that when the pressure loss in the catalytic converter is to be reduced, the cross-sectional diameter of the downstream exhaust pipe connected to the outer pipe constituting the catalytic converter has a larger effect than the components that form the catalytic converter directly. The relationship between the components of the catalytic converter and the downstream exhaust pipe is specified based on this inspection result.

Da das gereinigte Abgas, das aus der stromabwärtigen Seite des katalytischen Wandlers 10 ausgeströmt ist, durch den stromabwärtigen Konusabschnitt 1c des Außenrohres 1 gelangt und dann aus der stromabwärtigen Abgasleitung 4 nach außen strömt wird in dem Substrat 2, bei einem Versuch, die Durchflussmengen- bzw. Strömungsgeschwindigkeitsverteilung des gesamten Querschnitts auszugleichen, die Zellendichte des Mittelbereichs 2a unterschiedlich bzw. verschieden zur Zellendichte des Randbereichs 2b ausgebildet. In diesem Fall ist die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases an einem Substratabschnitt, der einem Projektionsabschnitt entspricht, wenn ein Querschnitt der stromabwärtigen Abgasleitung 4, in der das Abgas strömt, auf das Substrat projiziert wird, tatsächlich höher als in einem anderen Substratabschnitt. Daher kann, indem dieser Projektionsabschnitt im Mittelbereich 2a des Substrats 2 vorgesehen wird, wie in 3A dargestellt, ein effektives Strömen des Abgases durch den Mittelbereich 2a, in dem die Zellendichte hoch ist und eine große Menge Katalysatoren vorliegt, erreicht werden, so dass die Reinigung unterstützt werden kann. Als Ergebnis kann die Abgasreinigungsleistung des gesamten katalytischen Wandlers 10 verbessert werden.

[Test zum Identifizieren der Beziehung zwischen der Differenz bei dem Durchmesser d2 des Mittelbereichs des Substrats und dem Durchmesser d3 des Verbindungsabschnitts und dem Druckverlust des katalytischen Wandlers, der Beziehung zwischen der Differenz und der NOx-Reinigungsmenge des katalytischen Wandlers, der Beziehung zwischen der Differenz und der NOx-Reinigungsmenge/Druckverlust, und Ergebnisse hiervon]Since the purified exhaust gas coming from the downstream side of the catalytic converter 10 has flowed out through the downstream cone section 1c of the outer tube 1 passes and then from the downstream exhaust pipe 4 flows outward in the substrate 2 in an attempt to balance the flow rate distribution of the entire cross section, the cell density of the midregion 2a different or different to the cell density of the edge region 2 B educated. In this case, the flow velocity of the exhaust gas is at a substrate portion corresponding to a projection portion when a cross section of the downstream exhaust pipe 4 in which the exhaust gas flows, is projected onto the substrate, actually higher than in another substrate portion. Therefore, by this projection section in the central area 2a of the substrate 2 is provided as in 3A shown, an effective flow of the exhaust gas through the central region 2a in which the cell density is high and a large amount of catalysts are present, can be achieved, so that the cleaning can be supported. As a result, the exhaust gas purification performance of the entire catalytic converter 10 be improved.

[Test for identifying the relationship between the difference in the diameter d2 of the central portion of the substrate and the diameter d3 of the connecting portion and the pressure loss of the catalytic converter, the relationship between the difference and the NOx purification amount of the catalytic converter, the relationship between the difference and NOx purification amount / pressure loss, and results thereof]

Die Erfinder haben einen Test durchgeführt, um die Beziehung zwischen der Differenz bei dem Durchmesser d2 des Mittelbereichs des Substrats und dem Durchmesser d3 des Verbindungsabschnitts der stromabwärtigen Abgasleitung und des stromabwärtigen Konusabschnitts und dem Druckverlust des katalytischen Wandlers, der Beziehung zwischen der Differenz und der NOx-Reinigungsmenge des katalytischen Wandlers und der Beziehung zwischen der Differenz und der NOx-Reinigungsmenge/Druckverlust zu identifizieren.The inventors have made a test to determine the relationship between the difference in the diameter d2 of the central region of the substrate and the diameter d3 of the connecting portion of the downstream exhaust pipe and the downstream cone portion and the pressure loss of the catalytic converter, the relationship between the difference and the NOx To identify the purification amount of the catalytic converter and the relationship between the difference and the NOx purification amount / pressure loss.

Die Testbedingungen waren dabei: der Durchmesser d1 (Querschnittdurchmesser = 103 mm) des Substrats und der Durchmesser d2 des Mittelbereichs d2 wurden eingestellt und der Durchmesser d3 der stromabwärtigen Abgasleitung in vier Größendimensionen wurde verändert, d. h. 41,2 mm, 52,7 mm, 55 mm und 60,5 mm. Das Verhältnis des Bereichs des Mittelbereichs zum gesamten Querschnittbereich des Substrats war 25%. Zur Messung des Druckverlusts wurde ein 2,5-Liter Benzinmotor verwendet und die Ansaugluftmenge Ga war 100 g/s. Zur Messung der NOx-Reinigungsmenge wurde ebenfalls ein 2,5-Liter Benzinmotor verwendet und die Ansaugluftmenge Ga war 20 g/s.The test conditions were: the diameter d1 (cross-sectional diameter = 103 mm) of the substrate and the diameter d2 of the center region d2 were set, and the diameter d3 of the downstream exhaust pipe in four size dimensions was changed, that is. H. 41.2 mm, 52.7 mm, 55 mm and 60.5 mm. The ratio of the area of the center area to the total cross-sectional area of the substrate was 25%. For measuring the pressure loss, a 2.5-liter gasoline engine was used and the intake air amount Ga was 100 g / s. For measuring the NOx purification amount, a 2.5-liter gasoline engine was also used and the intake air amount Ga was 20 g / s.

Die Testergebnisse sind in den 5 bis 7 dargestellt. Hierbei zeigt 5 eine Darstellung der Testergebnisse bezüglich des Druckverlusts. 6 zeigt eine Darstellung der Testergebnisse bezüglich der NOx-Reinigungsmenge. 7 zeigt eine Darstellung der Testergebnisse bezüglich NOx-Reinigungsmenge/Druckverlust. In jeder der Zeichnungen wurde eine Näherungskurve basierend auf den dargestellten Ergebnissen erzeugt.The test results are in the 5 to 7 shown. This shows 5 a representation of the test results with respect to the pressure loss. 6 shows a representation of the test results with respect to the NOx purification amount. 7 shows a representation of the test results with respect to NOx purification amount / pressure loss. In each of the drawings, an approximate curve was generated based on the results presented.

Aus 5 geht hervor, dass der Druckverlust zunimmt, wenn der Durchmesser der stromabwärtigen Abgasleitung abnimmt.Out 5 shows that the pressure loss increases as the diameter of the downstream exhaust pipe decreases.

Aus 6 geht zudem hervor, dass die Größe der Änderung der Umwandlungseffizienz abnimmt, wenn der Durchmesser der stromabwärtigen Abgasleitung kleiner wird als der Durchmesser des MittelbereichsOut 6 In addition, as the diameter of the downstream exhaust pipe becomes smaller than the diameter of the central region, the magnitude of the change in the conversion efficiency decreases

Auf diese Weise nimmt der Druckverlust zu, wenn der Durchmesser der stromabwärtigen Abgasleitung kleiner wird, während die Größe der Änderung der Umwandlungseffizienz abnimmt, wenn der Durchmesser der stromabwärtigen Abgasleitung kleiner wird. Dies liegt daran, dass das Abgas mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit in den Mittelbereich strömt, in dem die Zellendichte hoch ist, so dass die Abgasreinigung effektiv im Mittelbereich ausgeführt wird, in dem die Katalysatormenge groß ist und die Abgasreinigungsleistung hoch ist.In this way, the pressure loss increases as the diameter of the downstream exhaust pipe becomes smaller, while the amount of change of the conversion efficiency decreases as the diameter of the downstream exhaust pipe becomes smaller. This is because the exhaust gas flows at a high flow rate into the central region in which the cell density is high, so that the exhaust gas purification is effectively carried out in the central region in which the amount of catalyst is large and the exhaust gas purification performance is high.

Basierend auf den Ergebnissen der 5 und 6 ist ersichtlich, dass eine hohe Abgasumwandlungsleistung in einem Bereich beibehalten werden kann, in dem die Differenz gleich oder größer als Null ist, d. h. in einem Bereich, in dem der Durchmesser des Mittelbereichs größer ist als der Durchmesser der stromabwärtigen Abgasleitung.Based on the results of 5 and 6 It can be seen that high exhaust conversion performance can be maintained in a range where the difference is equal to or greater than zero, that is, in a region where the diameter of the central region is larger than the diameter of the downstream exhaust gas passage.

Obgleich die vorliegende Erfindung im Detail Bezug nehmend auf die vorstehend bezeichneten beispielshaften Ausführungsformen beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die beispielshaften Ausführungsformen geschränkt sondern kann auch Abwandlungen und dergleichen umfassen, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.Although the present invention has been described in detail with reference to the above-described exemplary embodiments, the invention is not limited to the exemplary embodiments but may include modifications and the like without departing from the scope of the invention.

Claims (1)

Katalytischer Wandler, aufweisend ein Außenrohr, das mit einer Abgasleitung verbunden ist, durch die Abgas strömt, wobei das Außenrohr einen zylindrischen Abschnitt, einen stromaufwärtigen Konusabschnitt, der von einem Ende des zylindrischen Abschnitts derart verläuft, dass sein Durchmesser abnimmt, und der mit der Abgasleitung an einer stromaufwärtigen Seite bezüglich der Abgasströmung verbunden ist, und einen stromabwärtigen Konusabschnitt, der von dem anderen Ende des zylindrischen Abschnitts derart verläuft, dass sein Durchmesser abnimmt, und der mit der Abgasleitung an einer stromabwärtigen Seite bezüglich der Abgasströmung verbunden ist; und ein Substrat mit einer Zellenstruktur, die in dem zylindrischen Abschnitt des Außenrohres angeordnet ist, und einer Katalysatorschicht, in der ein Edelmetallkatalysator auf einem Träger gelagert ist, die an einer Zellenwandfläche des Substrats ausgebildet ist, wobei das Substrat derart ausgestaltet ist, dass, in einem Querschnitt senkrecht zu einer Längsrichtung des Substrats, eine Zellendichte in einem Mittelbereich sich von einer Zellendichte in einem Randbereich unterscheidet, wobei die Zellendichte in dem Mittelbereich höher ist als die Zellendichte in dem Randbereich, und wobei das Substrat derart ausgestaltet ist, dass, wenn ein Querschnitt eines Verbindungsabschnitts der Abgasleitung und des stromabwärtigen Konusabschnitts auf das Substrat projiziert wird, ein Projektionsabschnitt im Mittelbereich liegt.Catalytic converter comprising an outer tube connected to an exhaust pipe through which exhaust gas flows, the outer tube having a cylindrical portion, an upstream cone portion extending from an end of the cylindrical portion such that its diameter decreases, and the exhaust pipe at an upstream side connected to the exhaust gas flow, and a downstream cone portion extending from the other end of the cylindrical portion such that its diameter decreases, and which is connected to the exhaust pipe at a downstream side with respect to the exhaust gas flow; and a substrate having a cell structure disposed in the cylindrical portion of the outer tube and a catalyst layer in which a noble metal catalyst is supported on a carrier formed on a cell wall surface of the substrate, the substrate being configured such that, in one Cross section perpendicular to a longitudinal direction of the substrate, a cell density in a central region is different from a cell density in an edge region, wherein the cell density in the central region is higher than the cell density in the edge region, and wherein the substrate is configured such that, if a cross section of a connection portion of the exhaust pipe and the downstream cone portion is projected onto the substrate, a projection portion is in the central region.
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