DE69827224T2

DE69827224T2 - Vorrichtung zur Behandlung von Verbrennungsabgasen für Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE69827224T2
Application number: DE69827224T
Authority: DE
Inventors: Vincent Brantford Harold; Timothy D. Ypsilanti Morrow; Michael Blake Dearborn Heights Albrecht; Edward A. Rochwood Umin; Erich James Ann Arbor Nowka; Gerald New Boston Umin
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 1997-12-03
Filing date: 1998-11-19
Publication date: 2005-03-10
Anticipated expiration: 2018-11-20
Also published as: EP0921282A2; CA2254532A1; US5980837A; EP0921282A3; DE69827224D1; US6293010B1; EP0921282B1; JPH11210453A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasbehandlungs-Vorrichtung, die ein einteiliges, zylindrisches, vorzugsweise aus Metall gebildetes Gehäuse aufweist, mit integral durch Drücken geformten Einlaß- und Auslaß-Gasschirmen und -diffusoren.
Die in verschiedenen Ländern auf Kraftfahrzeuge anwendbaren Auspuffemissions-Kontrollgesetze werden zunehmend strenger. Straffere Standards fordern genauere Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses. Dies ist nur möglich, wenn Luftleckagen in dem Abgassystem auf einem absoluten Minimum gehalten werden, weil Luftleckagen einen Verlust der Fähigkeit bewirken, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu regeln. Eine zweite wichtige Überlegung betrifft die Notwendigkeit Abgasbehandlungs-Vorrichtungen schnell zu „zünden". Schnelles Zünden erfordert es, daß bestimmte Abgasbehandlungs-Vorrichtungen nahe dem Motor des Fahrzeugs angeordnet sind. Folglich ist es höchst wünschenswert über eine Abgasbehandlungs-Vorrichtung zu verfügen, welche in einem extrem kleinen Volumen untergebracht ist, und welche daher im Motorraum- oder Fußbrett-Bereich eines Fahrzeugs untergebracht montiert werden kann; oder in anderen Bereichen, welche für eine Abgasbehandlungs-Vorrichtung nicht viel Platz bieten.
Eine andere Zielsetzung von Fahrzeugherstellern ist es Kosten von Fahrzeugen zu vermindern; Motorabgas-Behandlungssysteme umfassen ein teures Fahrzeugsystem. Die vorliegende Abgasbehandlungs-Vorrichtung erlaubt, während sie eine viel flexiblere Unterbringung zuläßt, außerdem geringere Kosten, weil Schweißen und zusätzliche Teile beseitigt werden.
U.S.-Patent 4,969,264 offenbart einen Katalysator und eine Substratstütze, die einen aufgepreßten Mittelabschnitt und preßgeformte Enden aufweist. Leider ist die Konstruktion des '264er-Patents nicht für den Gebrauch als ein Kraftfahrzeug-Katalysator geeignet, weil die preßgeformten Enden keinerlei Schutz gegen ein Hinterschneiden des Stützsystems durch die Abgase bereitstellen. Und Preßformung in großer Nähe zu einem Katalysatorsubstrat kann die unglückliche Folge haben das Substrat zu zerbrechen.
EP-0193072 offenbart einen Katalysator, der einen keramischen Körper und eine umgebende Mattendichtung umfaßt, die innerhalb eines mehrteiligen Gehäuses zusammengedrückt ist, das einen zylindrischen Mittelabschnitt aufweist. Das Gehäuse ist von doppelwandiger Konstruktion, wobei die Innenwand geformt ist, um eine Folge von nach innen konkaven und konvexen Segmenten sowohl in den Einlaß- wie Auslaßteilen aufzuweisen.
Die Erfinder der vorliegenden Vorrichtung haben bestimmt, daß ein segmentierter Einlaß-Gasschild und -diffusor gedrückt anstatt preßgeformt werden kann, um so einen Gasschild bereitzustellen, was den Abgasaufprall auf das Katalysatorsubstrat-Dichtungs- und Stützsystem stark vermindert, während außerdem eine Vorrichtung von lecksicherer Konstruktion und mit verringertem Unterbringungsvolumen erzeugt wird. Zusätzlich kann eine Abgasbehandlungs-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die integrale Diffusoren besitzt, ohne eine Notwendigkeit von zusätzlichen Erweiterungen an Abgasrohre angepaßt werden.
Eine die Erfindung verkörpernde Abgasbehandlungs-Vorrichtung für einen Verbrennungsmotor schließt ein Substrat ein, das von allgemein zylindrischer Gestalt ist und eine zylindrische Außenfläche aufweist, die sich zwischen einer Einlaßfläche und einer Auslaßfläche erstreckt, und ein auf die zylindrische Außenfläche angewandtes Dichtungssystem. Ein einteiliges, allgemein zylindrisches Gehäuse enthält das Substrat und schließt, um den Strom von Abgasen zu und von dem Substrat zu lenken, einen auf das Substrat aufgepreßten Mittelabschnitt ein; derart, daß das Dichtungssystem einheitlich zusammengedrückt ist; und einen segmentierten Einlaß-Gasschild und -diffusor. Der Einlaß-Gasschild und -diffusor schließt ein erstes nach innen konkaves Segment ein, das sich zwischen dem Mittelabschnitt des Gehäuses und einem ersten nach innen konvexen Segment erstreckt, wobei der Schnittpunkt dazwischen derart im Bereich der Verbindung der Einlaßfläche und des Substrats angeordnet ist, daß ein Aufprall von Abgas auf das Dichtungssystem gehemmt ist. Der Gasschild und -diffusor umfaßt weiterhin ein zweites nach innen konkaves Segment, das sich zwischen dem ersten nach innen konvexen Segment und einem zweiten nach innen konvexen Segment erstreckt, das einen Abschluß besitzt, an welchem eine Abgas-Einlaßleitung angebracht werden kann. Ein segmentierter Auslaß-Gasschild und -diffusor umfaßt ein erstes nach innen konkaves Element, das sich zwischen dem Mittelabschnitt des Gehäuses und einem ersten nach innen konvexen Segment erstreckt; wobei der Schnittpunkt dazwischen in dem Bereich der Verbindung der Auslaßfläche und des Substrats derart angeordnet ist, daß ein Aufprall von Abgas auf das der Auslaßfläche angrenzende Dichtungssystem gehemmt wird; wobei der Auslaßschild und -diffusor weiterhin ein zweites nach innen konkaves Segment umfaßt, das sich zwischen dem ersten nach innen konvexen Segment und einem zweiten nach innen konvexen Segment erstreckt, das einen Abschluß besitzt an welchem eine Abgas-Auslaßleitung angebracht werden kann. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaß- und Auslaß-Gasschilde und -diffusoren dreh- oder drückgeformt sind.
Das erste nach innen konkave Segment des Einlaß-Gasschilds und -diffusors kann einen Krümmungsradius aufweisen, welcher ungefähr zweimal der Krümmungsradius des ersten nach innen konvexen Abschnitts ist. Das erste nach innen konkave Segment des Einlaß-Gasschildes und -diffusors kann einen Krümmungsradius mit einer Länge aufweisen, welcher ungefähr ein Zehntel des maximalen Durchmessers des allgemein zylindrischen Gehäuses ist. Außerdem kann das erste nach innen konvexe Segment des Einlaß-Gasschilds und -diffusors einen Krümmungsradius mit einer Länge aufweisen, welche ungefähr ein Fünftel des maximalen Durchmessers des allgemein zylindrischen Gehäuses ist.
Das Dichtungssystem umfaßt bevorzugt eine Drahtgestrickmatte, die sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Substrats erstreckt, wobei die Matte an beiden Enden mit einer metallischen, v-förmigen Dichtung endet. Der Einlaß-Gasschild und -diffusor und der Auslaß-Gasschild und -diffusor können drückgeformt sein, nachdem das Substrat innerhalb des Gehäuses platziert und eingepreßt wurde. Bezüglich der genauen Abfolge, ein Substrat vor der Drückformung eines Endes des Gehäuses innerhalb des Gehäuses anzuordnen, sind für die Drückformung andere Alternativen möglich. In jedem Fall ist eine den Schnittpunkt zwischen dem ersten nach innen konkaven Segment des Einlaß-Gasschilds und -diffusors und dem ersten nach innen konvexen Segment des Einlaß-Gasschilds und -diffusors bildende Oberfläche bevorzugt um ungefähr 45° zu der zylindrischen Außenfläche des Substrats geneigt.
Montage der Abgasbehandlungs-Vorrichtung umfaßt vorzugsweise die Schritte ein Abgasbehandlungs-Substrat in ein zylindrisches Metallrohr einzusetzen, den Durchmesser des Rohrs durch Zusammenpressen derart zu verringern, daß das Substrat innerhalb des Rohrs fest gehalten wird, und an gegenüberliegenden Enden der Abgasbehandlungs-Vorrichtung Gasabschirmungs-Diffusoren aus dem Rohr zu drücken. Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß eine gemäß dieser Erfindung hergestellte Abgasbehandlungs-Vorrichtung eine einteilige, lecksichere Konstruktion sein wird.
Es ist ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß eine gemäß dieser Erfindung hergestellte Abgasbehandlungs-Vorrichtung ökonomisch zu produzieren sein wird.
Es ist noch ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß eine gemäß dieser Erfindung hergestellte Abgasbehandlungs-Vorrichtung ein kleines Unterbringungsvolumen aufweisen und daher in der Lage sein wird, an engere Orte in allen Typen von Kraftfahrzeugen zu passen.
Es ist noch ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß eine gemäß dieser Erfindung hergestellte Abgasbehandlungs-Vorrichtung mit flexiblen Fabrikationssystemen hergestellt werden kann, die sich leicht für Änderungen in Länge und Durchmesser der Abgasbehandlungs-Vorrichtung anbieten.
Es ist noch ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß eine gemäß der vorliegenden Erfindung gefertigte Abgasbehandlungs-Vorrichtung ohne die Notwendigkeit von Schweißen oder irgendeines anderen Hochtemperaturvorgangs hergestellt werden kann.
Die Erfindung wird nun, anhand eines Beispiels, unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in welchen:
1 einen Abgasrohr-Aufbau veranschaulicht, der eine Abgasbehandlungs-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist;
2 eine teilweise weggebrochene Planansicht der Abgasbehandlungs-Vorrichtung von 1 ist;
3 ein vergrößerter Schnitt der Abgasbehandlungs-Vorrichtung ist, aufgenommen innerhalb des Kreises 3 von 2;
4–8 die Verarbeitung der Abgasbehandlungs-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen; und
9 einen Drückformungs-Teil des in 4 veranschaulichten Prozesses veranschaulicht.
Wie in 1 gezeigt ist Abgasbehandlungs-Vorrichtung 10 zwischen Einlaßleitung 12 und Auslaßleitung 14 montiert. Einlaßleitung 12 ist beabsichtigt um Gase von einem Verbrennungsmotor zu Abgasbehandlungs-Vorrichtung 10 zu leiten. Wie in den verschiedenen Abbildungen gezeigt, besitzt Abgasbehandlungs-Vorrichtung 10 ein einteiliges, einheitliches, allgemein zylindrisches Gehäuse, um Substrat 18 zu enthalten. Man bemerke, daß kein Schweißen benötigt wird, um die vorliegende Abgasbehandlungs-Vorrichtung zu montieren. Substrat 18 ist in der Form allgemein zylindrisch und weist eine äußere zylindrische Oberfläche 18a auf (1 und 2), die sich zwischen Einlaßfläche 18b und Auslaßfläche 18c erstreckt. Obwohl Einlaßfläche 18b und Auslaßfläche 18c als planar gezeigt sind, werden die Fachleute mit Blick auf diese Offenlegung erkennen, daß in einer Abgasbehandlungs- Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung andere Typen von Oberflächen verwendet werden können. Man wird wird mit Blick auf diese Offenlegung weiterhin erkennen, daß Substrat 18 entweder einen keramischen Monolithen oder ein gewickeltes thermisches Reaktorelement umfassen kann, oder noch andere den Fachleuten bekannte und durch diese Offenlegung vorgeschlagene Typen von Abgasbehandlungs-Vorrichtungen. Als solches ist der Begriff „Substrat" – wie hierin verwendet – beabsichtigt, alle dieser Typen von Vorrichtungen zu umfassen.
Für den Fall daß Substrat 18 eine monolithische keramische Wabe ist, wird es notwendig sein ein Dichtungssystem bereitzustellen, welches auf die zylindrische Außenfläche 18a von Substrat 18 angewandt wird. Wie in 1, 2 und 3 gezeigt, wird ein aus Drahtgestrick 22 und metallischen V-Dichtungen 24 bestehendes Dichtungssystem auf die Außenfläche 18a angewandt. Der Zweck von Drahtgestrick 22 ist es, Substrat 18 innerhalb des Mittelabschnitts 16 des allgemein zylindrischen Gehäuses zusammendrückend und sicher am Platz zu halten. Der Zweck der metallischen V-Dichtungen 24 ist es, in Verbindung mit den unten beschriebenen Einlaß- und Auslaß-Gasschilden und -diffusoren zu arbeiten, um ein Eindringen von Abgasen in den von Drahtgestrick 22 eingenommenen Bereich hinein zu hemmen. Die Fachleute werden mit Blick auf diese Offenlegung erkennen, daß es möglich ist Keramikmatten-Material und andere Arten von Dichtungen mit einer Abgasbehandlungs-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zu benutzen. Derartige Matten- und Dichtungskombinationen sind den Fachleuten wohlbekannt, und durch diese Offenlegung werden mehrere vorgeschlagen.
Damit sie richtig funktioniert, ist es für jede Abgasbehandlungs-Vorrichtung notwendig, daß ein Einlaß-Diffusor bereitgestellt wird, welcher ein gleichmäßiges Strömungsfeld über das gesamte Substrat der Vorrichtung hinweg fördert. Typischerweise werden konisch geformte Diffusoren benutzt. Selbstverständlich wurden solche konisch geformten Diffusoren traditionell durch Stanztechniken gebildet, welche für die einteilige Konstruktion der Abgasbehandlungs-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht geeignet sind, weil es nicht möglich ist Stanzwerkzeuge innerhalb der Grenzen einer Vorrichtung zu platzieren, wen das Substrat einmal eingesetzt wurde. Die Anmelder haben der Herstellung einer einteiligen Abgasbehandlungs-Vorrichtung innewohnende Probleme gelöst, indem ein Raumtemperatur- oder Kaltdrück-Prozeß zum Zweck der Bildung von einteiligen, integralen Gasschild und -diffusor-Kombinationen an jedem Ende der Abgasbehandlungs-Vorrichtung verwendet wird. Wie in 3 gezeigt, ist es wesentlich, daß der Gasschild und -diffusor in einer tangentialen Richtung sehr nahe an der Einlaßfläche 18b vorbei läuft, oder genauer an dem Schnittpunkt zwischen Einlaßfläche 18b und der zylindrischen Außenfläche 18a von Substrat 18.
Wie oben bemerkt wird Einlaß-Gasschild und -diffusor 26 durch Drückformung hergestellt, was unten in Verbindung mit 6 und 7 besprochen ist. Weil Drückformung keinen Konus mit geraden Seiten erzeugen kann, ist es notwendig, daß für Einlaß-Gasschild und -diffusor 26 eine segmentierte Krümmung erzeugt wird. In 3 sind verschiedene Segmente von Gasschild und -diffusor 26 gezeigt, beginnend mit einem ersten konkaven Segment 26a, das sich zwischen Mittelposition 16 des Gehäuses und einem ersten konvexen Segment 26b erstreckt. Man bemerke, daß das konvexe Segment 26b am Schnittpunkt zwischen Einlaßfläche 18b und der zylindrischen Außenfläche 18a von Substrat 18 tangential zu Substrat 18 ist. In der Praxis haben die Erfinder der vorliegenden Vorrichtung bestimmt, daß die Trennung zwischen dem ersten konvexen Element 26b und dem Schnittpunkt von Einlaßfläche 18b und der zylindrischen Außenfläche 18a von Substrat 18 nicht mehr als 4 nun für eine Abgasbehandlungsvorrichtung betragen sollte, die einen Außendurchmesser von ungefähr 100 mm hat. In 3 wird weiterhin bemerkt, daß der Krümmungsradius des ersten konvexen Abschnitts 26b ungefähr zweimal der Krümmungsradius des ersten konkaven Abschnitts 26a ist. Und der Krümmungsradius des ersten konkaven Segments 26a ist ungefähr ein Zehntel des maximalen Durchmessers des zylindrischen Gehäuses. Abschließend ist der Krümmungsradius des ersten konvexen Segments 26b ungefähr ein Fünftel des maximalen Durchmessers des zylindrischen Gehäuses.
Die zuvor erwähnte geometrische Beziehung bildet einen Winkel Θ von ungefähr 45°, welcher zwischen der Innenfläche des Katalysatorgehäuses und dem Schnittpunkt der Oberflächen 26a und 26b eingeschlossen ist. In dieser Art und Weise wird der Aufprall von Abgas auf das Dichtungssystem gehemmt, mit dem entsprechenden Ergebnis daß Substrat 18 über die gesamte Nutzlebensdauer der Abgasbehandlungs-Vorrichtung sicher innerhalb des Mittelabschnitts 16 des zylindrischen Gehäuses beibehalten wird.
Einlaß-Gasschild und -diffusor 26 wird durch ein zweites konkaves Segment 26c vervollständigt, das sich zwischen dem ersten konvexen Segment 26a und einem zweiten konvexen Segment 26d erstreckt; welches in Abschnitt 26e endet, was wirkungsvoll ein Rohr bildet, an welchem Abgas-Einlaßleitung 12 angebracht werden kann.
Der segmentierte Auslaß-Gasschild und -diffusor 30 ist von ähnlicher Konstruktion wie Schild und Diffusor 26, und kann in der gleichen Art und Weise wie Schild und Diffusor 26 gedrückt werden. Dementsprechend geht das erste konkave Segment 30a in das erste konvexe Segment 30b über, welches wiederum in das zweite konkave Segment 30c übergeht, und dann in das zweite konvexe Element 30d. Wie mit Einlaß-Gasschild und -diffusor 26 stellt das abschließende Segment 30e einen bequemen Punkt zur Anbringung von Auslaßleitung 14 bereit.
4–8 veranschaulichen einen Prozeß gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung. Bevor zu einer genauen Besprechung von 4–8 übergegangen wird, sollte man bemerken, daß Einlaß-Gasschild und -diffusor 26 gedrückt werden kann, bevor das Substrat 18 innerhalb des äußeren Gehäuses an seinem Platz eingepreßt wird, oder daß die Drückformung von Einlaß-Gasschild und -diffusor 26 nach dem Einpreßvorgang auftreten kann. Was wichtig ist, ist, daß der Drückform-Vorgang in der Lage ist, die sehr enge tangentiale Passung zwischen dem ersten konvexen Segment 26b von Einlaß-Gasschild und -diffusor 26 und Substrat 18 herzustellen. Andere Mittel das Abgasbehandlungs-Vorrichtungsgehäuse zu bilden, wie etwa Pressen oder Matrizenformung, würden sich einfach nicht anbieten, um Vorrichtungen herzustellen, welche die strukturelle Konfiguration einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung haben.
4 veranschaulicht den ersten Teil eines Vorgangs der Herstellung einer Abgasbehandlungs-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. 4 veranschaulicht das Einsetzen von Substrat 18 in den Mittelabschnitt 16 eines zylindrischen Gehäuses. Positionsgeber 32 werden benutzt, um sicherzustellen, daß das Substrat 16 genau innerhalb des Mittelabschnitts 16 des Gehäuses angeordnet ist.
Wendet man sich nun 5 zu, so wird Mittelabschnitt 16 des Gehäuses auf Substrat 18 so aufgepreßt, daß das Dichtungssystem, das in diesem Fall Drahtgestrick 22 und V-Dichtungen 24 umfaßt, zusammengepreßt wird; nur dem Ergebnis, daß Substrat 18 und das Dichtungssystem durch Mittelabschnitt 16 fest gehalten werden wird, um so ein Brechen des Substrats und/oder Leckage von Gasen an dem Substrat vorbei zu verhindern; was die Funktion irgendeiner Abgasbehandlungs-Vorrichtung beides stark beeinträchtigen wird. Der Einpreßvorgang verwendet einen Einpreßdorn 36, welcher die Abgasbehandlungs-Vorrichtung innerhalb einer Einpreßaufnahme 38 hält, welche in U.S.-Patent mit Seriennummer 6293010B1 genau beschrieben ist, und welche dem Abtretungsempfänger der vorliegenden Erfindung übereignet ist. Palette 38 und Kragen 40 wirken zusammen um den Durchmesser von Mittelabschnitt 16 gleichmäßig auf einen kleineren Wert zu verringern, um so das Dichtungssystem einschließlich Drahtgestrick 22 und V-Dichtungen 24 zusammenzupressen.
Ist Mittelabschnitt 16 einmal auf das Substrat und den Dichtungsaufbau zusammengepreßt, so schreitet der Prozeß zu 6 fort, in der ein erster segmentierter Gasschild und -diffusor an einem Ende des Rohrs drückgeformt wird, welches das Gehäuse der vorliegenden Abgasbehandlungs-Vorrichtung umfaßt. Die Drückformung wird durch einen ersten Drückformgebungs-Kopf 50 begonnen. Dann wird das gegenüberliegende Ende des Gehäuses durch einen zweiten Drückformgebungs-Kopf 52 gedrückt, wie in 7 gezeigt.
Abschließend werden die Enden der Abgasbehandlungs-Vorrichtung, welche tatsächlich die Enden der Gasabschirmungs-Diffusoren sind, wie in 8 gezeigt durch Lehren 54 in der Größe kalibriert; was sicherstellt, daß die in den Gasschilden gebildeten Öffnungen zylindrisch sind, um so ein Abgasrohr aufzunehmen.
9 veranschaulicht den Mittelabschnitt 60 eines Umlauf-Drückformgebungs-Werkzeugs vom den Fachleuten bekannten und durch diese Offenlegung vorgeschlagenen Typ. Es wird bemerkt, daß der zentrale Hohlraum 62 von Werkzeug 60 ein Profil aufweist, daß das abschließende Profil für die Einlaß- und Auslaß-Gasschild- und Diffusorabschnitte der vorliegenden Erfindung eng annähert. Formgebungshohlraum 56 greift das zylindrische metallische Rohr der vorliegenden Vorrichtung mit einer Umlauf- oder Taumelbewegung an, während sich der Formgebungshohlraum axial in Eingriff mit dem metallischen Rohr bewegt. In dieser Art und Weise werden die Einlaß- und Auslaß-Gasschilde und -diffusoren durch Drückköpfe 52 gebildet.
Während die Erfindung in ihren bevorzugten Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, wird den Fachleuten auf den betreffenden Gebieten klar sein, daß viele Änderungen und Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne vom Gegenstand der Ansprüche abzuweichen. Zum Beispiel können die Längen und Durchmesser einer Abgasbehandlungs-Vorrichtung gemäß des vorliegenden Erfindungskonzepts angepaßt werden, um eine Vorrichtung zu erzeugen, die ein anderes Seitenverhältnis – d. h. das Verhältnis der Länge zum Durchmesser- aufweist, indem man lediglich den Durchmesser des Rohrs und/oder die Länge des Rohrrohlings ändert, aus welchem die Vorrichtung gebildet wird.

Claims

Eine Abgasbehandlungs-Vorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die umfaßt: ein Substrat (18), das von allgemein zylindrischer Gestalt ist und eine zylindrische Außenfläche (18a) aufweist, die sich zwischen einer Einlaßfläche (18b) und einer Auslaßfläche (18c) erstreckt; ein auf diese zylindrische Außenfläche (18a) angewandtes Dichtungssystem (22, 24); und ein einteiliges, allgemein zylindrisches Gehäuse, um das Substrat (18) einzuschließen, und um den Strom von Abgasen zu und von dem Substrat (18) zu lenken, wobei dieses Gehäuse umfaßt: einen derart auf das Substrat (18) aufgepreßten Mittelabschnitt (16); daß das Dichtungssystem einheitlich zusammengedrückt wird; einen segmentierten Einlaß-Gasschild und -diffusor, der ein erstes nach innen konkaves Segment (26a) einschließt, das sich zwischen dem Mittelabschnitt (16) des Gehäuses und einem ersten nach innen konvexen Segment (26b) erstreckt, wobei der Schnittpunkt dazwischen derart im Bereich der Verbindung der Einlaßfläche (18b) und der Außenfläche (18a) des Substrats (18) angeordnet ist, daß ein Aufprall von Abgas auf das Dichtungssystem gehemmt ist; wobei der Gasschild und -diffusor weiterhin ein zweites nach innen konkaves Segment (26c) umfaßt, daß sich zwischen dem ersten nach innen konvexen Segment (26b) und einem zweiten nach innen konvexen Segment (26d) erstreckt, das einen Abschluß besitzt, an welchem eine Abgas-Einlaßleitung (12) angebracht werden kann; und ein segmentierter Auslaß-Gasschild und -diffusor, der ein erstes nach innen konkaves Segment (30a) umfaßt , das sich zwischen dem Mittelabschnitt (16) des Gehäuses und einem ersten nach innen konvexen Segment (30b) erstreckt; wobei der Schnittpunkt dazwischen in dem Bereich der Verbindung der Auslaßfläche (18c) und der Außenfläche (18a) des Substrats (18) derart angeordnet ist, daß ein Aufprall von Abgas auf das Dichtungssystem gehemmt wird; wobei der Auslaßschild und -diffusor (30) weiterhin ein zweites nach innen konkaves Segment (30c) umfaßt, das sich zwischen dem ersten nach innen konvexen Segment (30b) und einem zweiten nach innen konvexen Segment (30d) erstreckt, das einen Abschluß besitzt an welchem eine Abgas-Auslaßleitung (14) angebracht werden kann, und wobei die Einlaß- und Auslaß-Gasschilde und -diffusoren dreh- oder drückgeformt sind.
Eine Abgasbehandlungs-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, in der dieses erste nach innen konvexe Segment (26b) dieses Einlaß-Gasschildes und -diffusors einen Krümmungsradius aufweist, welcher ungefähr zweimal der Krümmungsradius des ersten nach innen konkaven Segments (26a) ist.
Eine Abgasbehandlungs-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, in der dieses erste nach innen konkave Segment (26a) dieses Einlaß-Gasschildes und -diffusors einen Krümmungsradius mit einer Länge aufweist, welche ungefähr ein Zehntel des maximalen Durchmessers des allgemein zylindrischen Gehäuses ist.
Eine Abgasbehandlungs-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, in der dieses erste nach innen konvexe Segment (26b) dieses Einlaß-Gasschildes und -diffusors einen Krümmungsradius aufweist, welcher ungefähr ein Fünftel des maximalen Durchmessers des allgemein zylindrischen Gehäuses ist.
Eine Abgasbehandlungs-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, in der dieses Dichtungssystem eine Drahtgestrickmatte (22) umfaßt, die sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Substrats (18) erstreckt, wobei die Matte an beiden Enden mit einer metallischen, v-förmigen Dichtung (24) endet.
Eine Abgasbehandlungs-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, in der die Einlaß- und Auslaß-Gasschilde und -diffusoren drück- oder drehgeformt sind, nachdem das Substrat innerhalb des Gehäuses an seinem Platz eingepreßt wurde.
Eine Abgasbehandlungs-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, in der dieser Einlaß-Gasschild und -diffusor drückgeformt wird, bevor das Substrat innerhalb des Gehäuses an seinem Platz eingepreßt wird, und der Auslaß-Gasschild und -diffusor dreh- oder drückgeformt wird, nachdem das Substrat innerhalb des Gehäuses an seinem Platz eingepreßt wurde.
Eine Abgasbehandlungs-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, in der eine den Schnittpunkt zwischen dem ersten nach innen konkaven Segment dieses Einlaß-Gasschildes und -diffusors und diesem ersten nach innen konvexen Segment dieses Einlaß-Gasschildes und -diffusors bildende Oberfläche ungefähr 45° zu der zylindrischen Außenfläche des Substrats geneigt ist.
Eine Abgasbehandlungs-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, in der dieses Dichtungssystem im Wesentlichen auf das Gesamte dieser zylindrischen Außenfläche angewandt wird.
Eine Abgasbehandlungs-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, in der dieser Mittelabschnitt zylindrisch ist und derart auf das Substrat aufgepreßt ist, daß das gesamte Dichtungssystem gleichmäßig zusammengepreßt ist, wodurch das Substrat daran gehindert wird sich bezüglich des Gehäuses zu bewegen.