DE3713964A1 - Arrangement of a catalytic converter housing in the exhaust line of vehicle internal combustion engines - Google Patents

Arrangement of a catalytic converter housing in the exhaust line of vehicle internal combustion engines

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Abstract

The inlet opening into the housing of a catalytic converter arranged in the exhaust line of a motor vehicle is situated on that side of the housing remote from the internal combustion engine. Since the exhaust line leading to the inlet opening is led through the catalytic converter housing, a greater pipe length between internal combustion engine and inlet opening can be achieved without having to accept increased heat losses as a result.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung eines Katalysatorgehäuses in der Abgasleitung von Fahrzeug- Brennkraftmaschinen, welches mit einer Eintritts- und Austrittsöffnung für den Abgasstrom versehen ist, sowie einen im Hinblick auf die erfindungsgemäße Anordnung besonders vorteilhaft ausgebildeten Abgaskatalysator.The invention relates to an arrangement of a Catalytic converter housing in the exhaust pipe of vehicle Internal combustion engines, which with an entry and Outlet opening for the exhaust gas flow is provided, as well one with regard to the arrangement according to the invention particularly advantageously designed catalytic converter.

Üblicherweise werden Abgaskatalysatoren an Kraftfahr­ zeugen einfach in die Abgasleitung eingebaut. Eine derartige Anordnung zeigt beispielsweise die gattungs­ bildende DE-OS 36 08 292. Dazu weist die Bodengruppe des Kraftfahrzeuges im allgemeinen irgendwelche Aussparungen zur Aufnahme des Katalysatorgehäuses auf. Aufgrund beschränkter Platzverhältnisse ist es oftmals jedoch nicht möglich, den Katalysator an der für die Leistungs­ charakteristik der Brennkraftmaschine optimalen Stelle anzuordnen. Da die Eintrittsöffnung der Abgasleitung in das Katalysatorgehäuse unter strömungsdynamischer Betrachtungsweise eine Reflexion am offenen Rohrende bewirkt, beeinflußt nämlich die Rohrlänge der Abgaslei­ tung zwischen Brennkraftmaschine und Eintrittsöffnung die Leistungscharakteristik der Brennkraftmaschine. Exhaust gas catalysts are usually used in motor vehicles testify simply built into the exhaust pipe. A such an arrangement shows, for example, the genus forming DE-OS 36 08 292. The bottom group of the Motor vehicle generally any recesses to accommodate the catalytic converter housing. Because of However, it is often limited space not possible to use the catalytic converter for performance characteristic of the internal combustion engine optimal location to arrange. Since the inlet opening of the exhaust pipe in the catalytic converter housing under fluid dynamic Consideration of a reflection at the open pipe end causes, namely affects the pipe length of the exhaust gas tion between the internal combustion engine and the inlet opening the performance characteristics of the internal combustion engine.  

Meist werden zur Erzielung einer optimalen Leistungs­ charakteristik größere Rohrlängen benötigt, als sie aufgrund der beschränkten Platzverhältnisse zur Ver­ fügung gestellt werden können. Ein weitaus größerer Nachteil langer Abgasrohre zwischen Brennkraftmaschine und Katalysatoreintrittsöffnung liegt jedoch in der starken Abkühlung des Abgases in jenen Rohren. Diese Abkühlung verschlechtert das Anspringverhalten des Katalysators im Anschluß an einen Start der Brennkraft­ maschine erheblich, denn für eine erfolgreiche Konver­ tierung des Abgases im Katalysator sind ausreichende Abgastemperaturen erforderlich.Most are used to achieve optimal performance characteristic requires longer pipe lengths than you due to the limited space available to Ver can be provided. A much bigger one Disadvantage of long exhaust pipes between the internal combustion engine and catalyst inlet opening is in the strong cooling of the exhaust gas in those pipes. These Cooling worsens the light-off behavior of the Catalytic converter after starting the internal combustion engine machine considerably, because for a successful conver tation of the exhaust gas in the catalytic converter are sufficient Exhaust gas temperatures required.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Katalysator­ gehäuse so in der Abgasleitung von Fahrzeug-Brennkraft­ maschinen anzuordnen, daß eine gegenüber bisherigen Anordnungen größere Rohrlänge bis zur Eintrittsöffnung des Katalysatorgehäuses zur Verfügung steht, ohne daß hierbei höhere Verluste von Abgaswärme auftreten.The object of the invention is therefore a catalyst housing in the exhaust pipe of vehicle internal combustion to arrange machines that a compared to previous Arrangements of larger pipe lengths up to the inlet opening the catalyst housing is available without here higher losses of exhaust gas heat occur.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs gelöst, vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen beschreiben die Unteransprüche.This task is characterized by the characteristics of the first claim, advantageous training and Developments describe the subclaims.

Ist die Position des Katalysatorgehäuses in Bezug zur Fahrzeugbodengruppe vorgegeben, so kann die Rohrlänge zwischen Brennkraftmaschine und Eintrittsöffnung in das Katalysatorgehäuse vergrößert werden, wenn die Ein­ trittsöffnung auf der der Brennkraftmaschine abgewandten Gehäuseseite liegt. Indem die zur Eintrittsöffnung führende Abgasleitung innerhalb des Katalysatorgehäuses angeordnet ist, werden zusätzliche Wärmeverluste ver­ mieden; vorteilhafterweise bewirkt die Strahlungswärme jener Abgasleitung sogar eine (erwünschte) schnellere Erwärmung des Katalysatorgehäuses. Is the position of the catalytic converter housing in relation to Given the floor pan group, the pipe length between the internal combustion engine and the inlet opening into the Catalytic converter housing can be enlarged when the on opening on the side facing away from the internal combustion engine Housing side is. By going to the entrance opening leading exhaust pipe inside the catalytic converter housing is arranged, additional heat losses are ver avoided; advantageously causes the radiant heat that exhaust pipe even a (desired) faster Heating of the catalytic converter housing.  

Ist gemäß Anspruch 2 die Austrittsöffnung sozusagen spiegelbildlich zur Eintrittsöffnung auf der der Brenn­ kraftmaschine zugewandten Gehäuseseite vorgesehen und ist die von der Austrittsöffnung wegführende Abgaslei­ tung ebenfalls innerhalb des Katalysatorgehäuses ange­ ordnet, so erzielt man damit nicht nur einen strömungs­ günstig sich in Längsrichtung erstreckenden Katalysator, sondern daneben eine zusätzliche Erwärmung des Kataly­ satorgehäuses. Zwar ist aus der DE-OS 35 13 845 ein Katalysatorgehäuse mit gleichmäßiger Durchsatzrate bekanntgeworden, bei welchem die Abgase nach Passieren der Trägermatrix - sozusagen also nach der Austritts­ öffnung - mehrmals durch das Katalysatorgehäuse geführt werden, jedoch löst jene Schrift keinesfalls die Aufgabe der vorliegenden Erfindung.According to claim 2, the outlet opening, so to speak mirror image of the entrance opening on the Brenn Engine side of the housing provided and is the exhaust gas duct leading away from the outlet opening tion also within the catalyst housing arranges, so you not only achieve a flow conveniently extending longitudinal catalyst, but also an additional heating of the Kataly satorgehäuses. Although is from DE-OS 35 13 845 Catalyst housing with a uniform throughput rate became known in which the exhaust gases after passing the carrier matrix - so to speak, after the exit opening - passed several times through the catalytic converter housing are, however, that script does not solve the task of the present invention.

Eine besonders intensive Erwärmung nicht nur des Katalysatorgehäuses sondern insbesondere der Träger­ matrix wird unter platzsparender Bauweise erzielt, wenn die im Katalysatorgehäuse vorgesehenen Abgasleitungen gemäß Anspruch 3 die Trägermatrix durchdringen. Kommt dabei eine metallische Trägermatrix zur Anwendung, so kann diese vorteilhafterweise mit den Abgasleitungen verschweißt sein.A particularly intense warming not only of the Catalyst housing but especially the carrier matrix is achieved using a space-saving design if the exhaust pipes provided in the catalytic converter housing penetrate the carrier matrix according to claim 3. Coming a metallic support matrix is used, see above can advantageously with the exhaust pipes be welded.

Anspruch 5 nennt eine strömungstechnisch besonders günstige Ausbildung der Abgasleitung im Bereich der Eintritts- oder Austrittsöffnung. Verläuft diese gebogen und ist ihre Mündungsöffnung der Trägermatrix zugewandt, so ergeben sich keine strömungshindernden Verwirbelun­ gen.Claim 5 calls a fluidically special favorable training of the exhaust pipe in the area of Entry or exit opening. This is curved and its mouth opening faces the carrier matrix, so there are no flow-preventing eddies gene.

Um zu geringe Krümmungsradien zu vermeiden, können die Abgasleitungen in diesen Bereichen aber auch gerade auslaufen. Vorteilhafterweise sind dann Umlenkvorrich­ tungen für den Abgasstrom vorgesehen. Diese Umlenkvor­ richtungen sind besonders einfach gestaltet, wenn die Innenwand des Katalysatorgehäuses in jenen Bereichen trichterförmig ausgebildet ist; in diesem Falle über­ nimmt die Innenwand die Funktion der Umlenkvorrichtung.To avoid radii of curvature that are too small, the Exhaust pipes in these areas are also straight leak. In this case, deflecting devices are advantageous lines provided for the exhaust gas flow. This redirect directions are particularly simple if the  Inner wall of the catalyst housing in those areas is funnel-shaped; in this case about the inner wall takes over the function of the deflection device.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Fig. 1 und 2 jeweils in einem Prinzipschnitt darge­ stellt sind, näher erläutert. Der Abgasstrom ist dabei durch Pfeile angedeutet.In the following the present invention with reference to two preferred embodiments, which are situated in Figs. 1 and 2 respectively in a principle sectional Darge will be explained in more detail. The exhaust gas flow is indicated by arrows.

Ein Katalysatorgehäuse 1 enthält zwei Schichten einer Trägermatrix 2 und 3, welche nacheinander von Abgas durchströmt werden. Aus einer mit einer Brennkraftma­ schine 4 verbundenen Abgasleitung 5 tritt das Abgas über eine Eintrittsöffnung 6 in das Katalysatorgehäuse 1 ein; über eine Austrittsöffnung 7 sowie die sich daran anschließende fortsetzende Abgasleitung 8 wird das konvertierte Abgas wieder abgeführt.A catalyst housing 1 contains two layers of a carrier matrix 2 and 3 , through which exhaust gas flows in succession. From an exhaust pipe 5 connected to an internal combustion engine 4 , the exhaust gas enters the catalyst housing 1 via an inlet opening 6 ; The converted exhaust gas is discharged again via an outlet opening 7 and the adjoining exhaust gas line 8 .

In beiden Ausführungsbeispielen durchdringt die Abgas­ leitung 5 die beiden Schichten der Trägermatrix 2 und 3 und mündet über die Eintrittsöffnung 6, welche auf der von der Brennkraftmaschine 4 abgewandten Gehäuseseite vorgesehen ist, in das Katalysatorgehäuse 1. Die Abgas­ leitung 4 ist somit um die Länge l länger als bei den bisher üblichen Anordnungen, ohne daß dadurch zusätz­ liche Wärmeverluste entstehen.In both exemplary embodiments, the exhaust gas line 5 penetrates the two layers of the carrier matrix 2 and 3 and opens into the catalytic converter housing 1 via the inlet opening 6 , which is provided on the housing side facing away from the internal combustion engine 4 . The exhaust gas line 4 is thus longer by the length l than in the previously customary arrangements, without this resulting in additional heat losses.

Fig. 1 zeigt im Bereich der Eintrittsöffnung 6 eine als Umlenkvorrichtung ausgebildete Innenwand 9 des Kataly­ satorgehäuses 1. Fig. 1 shows the region of the inlet opening 6 formed as a deflection device inner wall 9 of the housing 1 Kataly sator.

In Fig. 2 verläuft die Abgasleitung 5 gebogen, so daß deren Mündungsöffnung der Trägermatrix 2 zugewandt ist. In Fig. 2, the exhaust pipe 5 is curved so that its mouth opening faces the support matrix 2 .

Auch im Bereich der Austrittsöffnung 7 zeigt Fig. 1 eine als Umlenkvorrichtung ausgebildete Innenwand 10. Die sich an die Austrittsöffnung 7 anschließende Abgaslei­ tung 8 durchdringt abermals die beiden Schichten der Trägermatrix 2 und 3 und führt somit zu einer schnelle­ ren Erwärmung, d. h. einem besseren Anspringverhalten des Katalysators.Also in the region of the outlet opening 7 of Fig. 1 is designed as a deflection inner wall 10. The exhaust line 8 adjoining the outlet opening 7 again penetrates the two layers of the support matrix 2 and 3 and thus leads to rapid heating, ie better starting behavior of the catalytic converter.

In Fig. 2 dagegen sind die beiden Trägermatrixschichten 2 und 3 durch eine Trennwand 11 voneinander getrennt, so daß die Umlenkung des Abgasstromes zwischen den beiden Trägermatrixschichten 2 und 3 erfolgt und die Austrittsöffnung 7 in die Abgasleitung 8 wie allgemein üblich gestaltet sein kann.In FIG. 2, on the other hand, the two support matrix layers 2 and 3 are separated from one another by a partition 11 , so that the deflection of the exhaust gas flow takes place between the two support matrix layers 2 and 3 and the outlet opening 7 into the exhaust gas line 8 can be designed as is customary.

Eine detaillierte konstruktive Ausgestaltung - so beispielsweise der Trägermatrix - ist hier nicht gezeigt, da das Wesen der vorliegenden Erfindung im allgemeinen Erfindungsgedanken zu sehen ist, nämlich die Eintrittsöffnung einer Abgasleitung in ein Katalysator­ gehäuse auf der der Brennkraftmaschine abgewandten Gehäuseseite vorzusehen, wobei die zur Eintrittsöffnung hinführende Abgasleitung innerhalb des Katalysatorge­ häuses angeordnet ist, um so eine größere Rohrlänge zwischen Brennkraftmaschine und Eintrittsöffnung rea­ lisieren zu können, ohne erhöhte Wärmeverluste in Kauf nehmen zu müssen.A detailed constructive design - see above for example the carrier matrix - is not here shown because the essence of the present invention in general inventive idea can be seen, namely the Inlet opening of an exhaust pipe into a catalytic converter housing on that facing away from the internal combustion engine Provide housing side, the to the inlet opening leading exhaust pipe inside the catalytic converter is arranged, so a larger pipe length between internal combustion engine and inlet opening rea to be able to be lized without increased heat loss in purchase to have to take.

Claims (7)

1. Anordnung eines Katalysatorgehäuses in der Abgas­ leitung von Fahrzeug-Brennkraftmaschinen, welches mit einer Eintritts- und Austrittsöffnung für den Abgasstrom versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnung (6) auf der der Brennkraftmaschine (4) abgewandten Gehäuseseite vorgesehen ist, wobei die zur Ein­ trittsöffnung (6) hinführende Abgasleitung (5) innerhalb des Katalysatorgehäuses (1) angeordnet ist.1. Arrangement of a catalyst housing in the exhaust line of vehicle internal combustion engines, which is provided with an inlet and outlet opening for the exhaust gas stream, characterized in that the inlet opening ( 6 ) is provided on the housing side facing away from the internal combustion engine ( 4 ), the to an opening ( 6 ) leading exhaust pipe ( 5 ) is arranged inside the catalyst housing ( 1 ). 2. Anordnung eines Katalysatorgehäuses nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (7) auf der der Brennkraftmaschine (4) zugewandten Gehäuseseite vorgesehen ist, wobei die von der Austrittsöffnung (7) wegführende Abgasleitung (8) innerhalb des Katalysatorgehäuses (1) angeordnet ist.2. Arrangement of a catalytic converter housing according to claim 1, characterized in that the outlet opening ( 7 ) on the internal combustion engine ( 4 ) facing the housing side is provided, the exhaust pipe ( 8 ) leading away from the outlet opening ( 7 ) being arranged inside the catalytic converter housing ( 1 ) is. 3. Abgaskatalysator angeordnet nach Anspruch 1 oder 2 mit einer im Gehäuse vorgesehenen und vom Abgas durchströmten Trägermatrix (2, 3) für die kataly­ tische Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasleitung(en) (5, 8) die Trägermatrix (2, 3) durchdringen.3. Exhaust gas catalytic converter arranged according to claim 1 or 2 with a provided in the housing and flowed through by the exhaust gas carrier matrix ( 2, 3 ) for the catalytic layer, characterized in that the exhaust pipe (s) ( 5, 8 ), the carrier matrix ( 2, 3rd ) penetrate. 4. Abgaskatalysator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägermatrix (2, 3) metallisch und mit der(den) Abgasleitung(en) (5, 8) verschweißt ist.4. Exhaust gas catalytic converter according to claim 3, characterized in that the carrier matrix ( 2, 3 ) is metallic and with the (the) exhaust pipe (s) ( 5, 8 ) is welded. 5. Abgaskatalysator nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasleitung (5) im Bereich der Eintrittsöffnung (6) und/oder Aus­ trittsöffnung (7) gebogen verläuft und ihre Mün­ dungsöffnung der Trägermatrix (2, 3) zugewandt ist.5. Exhaust gas catalytic converter according to claim 3 or 4, characterized in that the exhaust line ( 5 ) in the region of the inlet opening ( 6 ) and / or from the outlet opening ( 7 ) is curved and their Mün opening opening of the support matrix ( 2, 3 ) faces. 6. Abgaskatalysator nach Anspruch 3 oder 4, mit einer im Bereich der Eintritts- und/oder Austrittsöffnung gerade auslaufenden Abgasleitung, dadurch gekennzeichnet, daß (eine) Umlenkvorrich­ tung(en) für den Abgasstrom zwischen der Mündungs­ öffnung der Abgasleitung und der Trägermatrix vorgesehen ist/sind.6. catalytic converter according to claim 3 or 4, with one in the area of entry and / or Outlet opening straight exhaust pipe, characterized in that (a) deflecting device device (s) for the exhaust gas flow between the muzzle opening of the exhaust pipe and the carrier matrix is / are provided. 7. Abgaskatalysator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand (9, 10) des Katalysatorgehäuses (1) als Umlenkvorrichtung im Bezug zur Eintrittsöffnung (6) und/oder Aus­ trittsöffnung (7) trichterförmig ausgebildet ist.7. Exhaust gas catalytic converter according to claim 6, characterized in that the inner wall ( 9, 10 ) of the catalyst housing ( 1 ) as a deflection device in relation to the inlet opening ( 6 ) and / or from the outlet opening ( 7 ) is funnel-shaped.
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