DE4219540A1 - I.C. engine exhaust gas catalytic converter housing - has hot gas shielding and lower direct gas impingement on the housing, reducing the noise caused by pulsating flow - Google Patents

I.C. engine exhaust gas catalytic converter housing - has hot gas shielding and lower direct gas impingement on the housing, reducing the noise caused by pulsating flow

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Abstract

Catalyst arrangement for purifying pulsed flow exhaust gas, particularly from motor vehicles, with a catalyst element enclosed in a tubular casing that only has a gas tight seal connection with the housing forming the gas inlet and outlet in an axially narrow peripheral region, particularly at the flow outlet region, while the other peripheral region defines a gap which connects with the exhaust gas filled space in the housing, and novel in that the connection (31) is formed to prevent direct impingement of the pulsed flow (22) on the housing (20). USE/ADVANTAGE - IC engine exhaust catalytic converter, where the catalyst element is surrounded by hot gases to provide rapid attainment of optimum working temperature, but avoiding the noise generation associated wtih direct impingement of a pulsating gas flow on the inside of a thin sheet metal housing.

Description

Die Erfindung betrifft eine Katalysatoranordnung gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1. Eine Katalysatoranordnung dieses Aufbaus, wie sie bevorzugt für die Reinigung der Abgase der Brenn­ kraftmaschine eines Kraftfahrzeugs Einsatz finden soll, ist aus der DE-OS 40 26 521, F01N 3/28, bekannt. Der den Katalysator aufnehmen­ de und haltende Mantel ist an seinem abgasaustrittsseitigen Ende mit dem Katalysatorgehäuse dicht verbunden, während seine übrigen Umfangsbereiche mit diesem Gehäuse einen in Richtung auf die Abgas­ einströmung offenen hohlzylinderartigen Spalt bilden. Eine derar­ tige Katalysatorkonstruktion ist insofern vorteilhaft, als sie nach dem Starten der Brennkraftmaschine infolge der allseitigen Um­ strömung des Mantels mit Abgas eine schnelle Aufheizung des Mantels und damit auch des Katalysators auf seine Arbeitstemperatur sicher­ stellt.The invention relates to a catalyst arrangement according to the Ober Concept of claim 1. A catalyst arrangement of this Construction, as preferred for the purification of the fumes of the Brenn engine of a motor vehicle is to be used is from DE-OS 40 26 521, F01N 3/28, known. The take up the catalyst de and holding jacket is at its exhaust outlet end tightly connected to the catalyst housing while its rest Circumferential areas with this housing one towards the exhaust gas inflow open hollow cylinder-like gap. A derar term catalyst design is advantageous in that it follows the starting of the internal combustion engine as a result of the all-round order flow of the jacket with exhaust gas rapid heating of the jacket and thus also the catalytic converter to its working temperature poses.

Wie sich gezeigt hat, können jedoch bei einer derartigen Katalysa­ toranordnung Schwingungsanregungen des Gehäuses durch den pulsie­ renden Abgasstrom auftreten. Diese Pulsation des Abgasstromes läßt sich nicht unterdrücken, da sie auf dem Arbeitszyklus der Brenn­ kraftmaschine beruht.As has been shown, however, with such a catalytic converter Gate arrangement Vibrations excitation of the housing by the pulsie exhaust gas flow. This pulsation of the exhaust gas flow leaves do not suppress yourself because they are on the working cycle of burning engine based.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine gattungsge­ mäße Katalysatoranordnung zu schaffen, bei der unter Wahrung ihrer grundlegenden Vorteile eine derartige Schwingungsanregung zumindest weitgehend unterbunden ist.The invention is therefore based on the object, a genus to create moderate catalyst arrangement, while maintaining their fundamental advantages of such vibration excitation at least  is largely prevented.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausführungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.The inventive solution to this problem consists in the drawing features of the main claim, advantageous embodiments the invention describe the subclaims.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß sie die gestellte Aufgabe mit sehr einfachen Maßnahmen löst, die näm­ lich lediglich dafür zu sorgen brauchen, daß der definierte Spalt zwar nach wie vor in Verbindung mit der Abgasströmung steht, so daß der gewünschte Aufheizeffekt sichergestellt ist, andererseits aber pulsierendes Abgas nicht unmittelbar unter Abgabe seiner Schwin­ gungsenergie auf das Gehäuse auftrifft.A particular advantage of the invention is that it solves the task with very simple measures, the näm Lich only need to ensure that the defined gap is still in connection with the exhaust gas flow, so that the desired heating effect is ensured, but on the other hand pulsating exhaust gas does not immediately give up its Schwin energy strikes the housing.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung erläutert, de­ ren Figuren Axialschnitte darstellen. Während Fig. 1 den Stand der Technik wiedergibt, zeigen die Fig. 2 und 3 Ausführungsbeispiele der Erfindung.In the following the invention is explained with reference to the drawing, de ren figures represent axial sections. While FIG. 1 representing the prior art, FIGS. 2 and 3 embodiments of the invention.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so umschließt das allgemein mit 1 bezeichnete, mit trichterförmigen Abgaszu- und -abströmungen 2 bzw. 3 versehene Gehäuse den den Katalysator 4 aufnehmenden Mantel 5 unter Wahrung des hohlzylinderartigen Spalts 6, der an seiner in der Figur linken Seite in Richtung auf den durch die Pfeile 7 ange­ deuteten Abgasstrom offen ist. Der aus Metall bestehende Mantel 5 ist an seinem abgasausströmungsseitigen Ende bei 8 gasdicht mit dem Gehäuse 1 verbunden.Looking first at FIG. 1, the housing, generally designated 1 and provided with funnel-shaped exhaust gas inflows and outflows 2 and 3 , encloses the jacket 5 receiving the catalytic converter 4 while maintaining the hollow cylindrical gap 6 , which is on its left side in the figure in the direction of the exhaust gas flow indicated by the arrows 7 is open. The jacket 5, which is made of metal, is gas-tightly connected to the housing 1 at its exhaust gas outlet end at 8 .

Wie durch den Verlauf der Abgasströmungspfeile 7 angedeutet, kann bei dieser Konstruktion pulsierendes Abgas unmittelbar auf die In­ nenseite des Gehäuses 1 auftreffen und dieses - insbesondere bei Verwendung einer dünnwandigen Blechkonstruktion für das Gehäuse - zu Schwingungen anregen, die zu einer unerwünschten Geräuschent­ wicklung führen. Dem entgegenzuwirken ist Aufgabe der Erfindung.As indicated by the course of the exhaust gas flow arrows 7 , pulsating exhaust gas can directly hit the inside of the housing 1 in this construction and this - especially when using a thin-walled sheet metal construction for the housing - excite vibrations that lead to undesirable noise development. The object of the invention is to counteract this.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 besteht das Gehäuse 20 aus zwei Teilen, von denen ein erster Teil die Abgaszuströmung 21 - der Abgasstrom ist wiederum durch Pfeile 22 charakterisiert -, den den hohlzylinderartigen Spalt 23 umschließenden zylinderischen Bereich 24 sowie den Zwischenbereich 25 zwischen beiden umfaßt, der radial nach innen vor die Kante 26 des wiederum den Katalysator 27 um­ schließenden Mantels 28 eingezogen ist. Auch hier ist der Mantel 28 nur an seinem abgasausströmungsseitigen Ende bei 29 dichtend mit dem Gehäuse 20 verbunden, und zwar mit einem weiteren Teil dessel­ ben, der die Abgasabströmung 30 bildet. Der Spalt 23 steht über die Verbindung 31, gegeben durch den axialen Abstand zwischen Mantel­ rand 26 und eingezogenem Gehäusebereich 25, mit der Abgasströmung in Verbindung, aber so, daß der Gehäusebereich 24 nicht unmittelbar von der pulsierenden Abgasströmung beaufschlagt ist. Diese Eigen­ schaft der beschriebenen Konstruktion wird dadurch unterstützt, daß der Katalysator 27 gegenüber dem Rand 26 des Mantels 28 gleichsam zurückgesetzt ist, d. h. der Mantel 28 einen über den Katalysator 27 in Richtung nach vorn vorstehenden Bereich 32 aufweist.In the exemplary embodiment according to FIG. 2, the housing 20 consists of two parts, a first part of which includes the exhaust gas inflow 21 - the exhaust gas flow is in turn characterized by arrows 22 - which includes the cylindrical region 24 surrounding the hollow-cylindrical gap 23 and the intermediate region 25 between the two , which is drawn radially inwards in front of the edge 26 of the in turn the catalyst 27 to close the jacket 28 . Here, too, the jacket 28 is only sealingly connected to the housing 20 at its exhaust gas outflow end at 29 , specifically with a further part of the latter which forms the exhaust gas outflow 30 . The gap 23 is connected via the connection 31 , given by the axial distance between the jacket edge 26 and the retracted housing region 25 , with the exhaust gas flow, but in such a way that the housing region 24 is not acted upon directly by the pulsating exhaust gas flow. This own shaft of the construction described is supported by the fact that the catalyst 27 is, as it were, set back relative to the edge 26 of the jacket 28 , ie the jacket 28 has a region 32 projecting over the catalyst 27 in the forward direction.

Die Konstruktion nach Fig. 3 hat diese Merkmale übernommen; auch hier findet sich zwischen dem radial eingezogenen Bereich 40 des allgemein mit 41 bezeichneten Gehäuses und dem Rand 42 des den Katalysator 43 aufnehmenden Mantels 44 ein Abstand bzw. eine Ver­ bindung 45 zu dem eigentlichen abgaserfüllten Raum im Gehäuse 41. Zusätzlich ist am Gehäuse 41 die zylinderförmige Manschette 46 vorgesehen, die in den überstehenden Bereich 47 des Mantels 44 unter Wahrung eines Abstands hineinragt und die ebenfalls mit Abstand vor dem Katalysator 43 endet. In dem gezeigten Längsschnitt erkennt man also eine labyrinthartige Verbindung zwischen dem Spalt 48 einerseits und dem von der pulsierenden Abgasströmung erfüllten Raum innerhalb des Gehäuses 41 andererseits. . The construction of Figure 3, these characteristics has taken; here, too, there is a distance or a connection 45 to the actual exhaust-gas-filled space in the housing 41 between the radially drawn-in region 40 of the housing, generally designated 41 , and the edge 42 of the jacket 44 receiving the catalytic converter 43 . In addition, the cylindrical sleeve 46 is provided on the housing 41 , which projects into the protruding area 47 of the jacket 44 while maintaining a distance and also ends at a distance in front of the catalytic converter 43 . In the longitudinal section shown, a labyrinthine connection between the gap 48 on the one hand and the space within the housing 41 filled by the pulsating exhaust gas flow can be seen on the other hand.

In diesem Ausführungsbeispiel ist der manschettenartige Bereich 46 des Gehäuses mit der anschließenden trichterförmigen Abgaszuführung 49 zu einem Bauteil zusammengefaßt, während der eingezogene Gehäu­ sebereich 40 zusammen mit dem zylinderischen Gehäusebereich 50, der den Spalt 48 umschließt, ein zweites Bauteil bildet; das zweite Bauteil ist bei 51 zusammen mit dem Mantel 44 mit der anschließen­ den, ebenfalls trichterförmigen Abgasabströmung 52 dicht verbunden.In this embodiment, the sleeve-like region 46 of the housing with the subsequent funnel-shaped exhaust gas supply 49 is combined to form a component, while the retracted housing region 40 together with the cylindrical housing region 50 , which encloses the gap 48 , forms a second component; the second component is tightly connected at 51 together with the jacket 44 to the subsequent, also funnel-shaped exhaust gas outflow 52 .

Wie auch der Verlauf der Strömungspfeile 53 in Fig. 3 erkennen läßt, sind die Abgaszuströmungen 49 bzw. 21 (in Fig. 2) so ge­ formt, daß ihre Innenflächen praktisch parallel zur pulsierenden Abgasströmung verlaufen und demgemäß von dieser nicht schwingungs­ anregend beaufschlagt werden.As can also be seen from the flow arrows 53 in FIG. 3, the exhaust gas inflows 49 and 21 (in FIG. 2) are so shaped that their inner surfaces run practically parallel to the pulsating exhaust gas flow and are accordingly not subjected to vibration excitation.

Mit der Erfindung ist demgemäß mit einfachen Mittel eine gattungs­ gemäße Katalysatoranordnung geschaffen, die gegen Schwingungsanre­ gung durch die pulsierende Abgasströmung gesichert ist.With the invention is accordingly a genus with simple means appropriate catalyst arrangement created against vibration is secured by the pulsating exhaust gas flow.

Claims (6)

1. Katalysatoranordnung für die Reinigung eines pulsierenden Abgas­ stromes, insbesondere einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine, mit einem Katalysator in einem rohrartigen Mantel, der nur in einem axial schmalen Umfangsbereich, insbesondere seinem Strö­ mungsaustrittsbereich, gasdicht mit einem vor bzw. hinter dem Mantel eine Abgaszu- bzw. -abströmung aufweisenden Gehäuse ver­ bunden ist, während seine anderen Umfangsbereiche mit dem Gehäu­ se einen Spalt bilden, der mit dem abgaserfüllten Raum im Gehäu­ se in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbin­ dung (31) den direkten Aufprall des pulsierenden Abgastromes (22) auf das Gehäuse (20) verhindernd ausgebildet ist.1. Catalyst arrangement for cleaning a pulsating exhaust gas flow, in particular a motor vehicle internal combustion engine, with a catalyst in a tubular jacket, which is gas-tight with an exhaust gas inlet only in an axially narrow circumferential area, in particular its flow exit area, with a front or rear of the jacket. or -abströmung housing is connected, while its other peripheral areas with the hous se form a gap which is in communication with the exhaust-gas-filled space in the hous se, characterized in that the connec tion ( 31 ) the direct impact of the pulsating exhaust gas flow ( 22 ) is designed to prevent the housing ( 20 ). 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ bindung einen ringförmigen Zwischenraum (31) zwischen einem Rand (26) des Mantels (28) und einem diesem axial gegenüberstehenden, radial derart weit eingezogenen Bereich (25) des Gehäuses (20) enthält, daß der Zwischenraum (31) außerhalb des eigentlichen Abgasströmungsprofils liegt.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the United bond an annular space ( 31 ) between an edge ( 26 ) of the casing ( 28 ) and an axially opposite, radially so far retracted region ( 25 ) of the housing ( 20 ) contains that the space ( 31 ) lies outside the actual exhaust gas flow profile. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich an den Rand (26) anschließender axialer Bereich (32) des Mantels (28) über den Katalysator (27) axial übersteht.3. Arrangement according to claim 2, characterized in that an adjoining the edge ( 26 ) axial region ( 32 ) of the jacket ( 28 ) over the catalyst ( 27 ) axially. 4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den Spalt (23) umschließende Bereich (24) des Gehäuses (20), sein eingezogener Bereich (25) und eine anschließende Abgaszu- bzw. -abströmung (21) ein Teil bilden. 4. Arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the gap ( 23 ) surrounding area ( 24 ) of the housing ( 20 ), its retracted area ( 25 ) and a subsequent exhaust gas inflow or outflow (21) is a part form. 5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung einer in Axialschnitten labyrinthartigen Verbindung ein manschettenartiger Fortsatz (46) des Gehäuses (41) axial in den überstehenden Bereich (47) des Mantels (44) hineinragt und mit Abstand von dem Katalysator (43) endet.5. Arrangement according to claim 3, characterized in that to form a labyrinth-like connection in axial sections, a sleeve-like extension ( 46 ) of the housing ( 41 ) projects axially into the projecting region ( 47 ) of the jacket ( 44 ) and at a distance from the catalyst ( 43 ) ends. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zumindest die Abgaszuströmung (49) im wesentlichen parallel zum pulsierenden Abgasstrom (53) verlaufend geformt ist.6. Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least the exhaust gas inflow ( 49 ) is shaped to run substantially parallel to the pulsating exhaust gas flow ( 53 ).
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