EP0581190A1 - Vorrichtung zum katalytischen Reinigen der Abgase von Verbrennungsmotoren - Google Patents
Vorrichtung zum katalytischen Reinigen der Abgase von Verbrennungsmotoren Download PDFInfo
- Publication number
- EP0581190A1 EP0581190A1 EP93111728A EP93111728A EP0581190A1 EP 0581190 A1 EP0581190 A1 EP 0581190A1 EP 93111728 A EP93111728 A EP 93111728A EP 93111728 A EP93111728 A EP 93111728A EP 0581190 A1 EP0581190 A1 EP 0581190A1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- carrier bodies
- bodies
- honeycomb
- housing
- successive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
- F01N3/2839—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration
- F01N3/2853—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration using mats or gaskets between catalyst body and housing
- F01N3/2867—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration using mats or gaskets between catalyst body and housing the mats or gaskets being placed at the front or end face of catalyst body
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
- F01N13/0097—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are arranged in a single housing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
- F01N3/2839—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration
- F01N3/2853—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration using mats or gaskets between catalyst body and housing
- F01N3/2857—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration using mats or gaskets between catalyst body and housing the mats or gaskets being at least partially made of intumescent material, e.g. unexpanded vermiculite
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
- F01N2330/06—Ceramic, e.g. monoliths
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
- F01N2330/14—Sintered material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2350/00—Arrangements for fitting catalyst support or particle filter element in the housing
- F01N2350/02—Fitting ceramic monoliths in a metallic housing
- F01N2350/04—Fitting ceramic monoliths in a metallic housing with means compensating thermal expansion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2470/00—Structure or shape of gas passages, pipes or tubes
- F01N2470/10—Tubes having non-circular cross section
Definitions
- the invention relates to devices for the catalytic purification of the exhaust gases of internal combustion engines according to the preamble of claim 1.
- Catalysts for cleaning the exhaust gases of internal combustion engines are in use worldwide in millions. They have a housing made of stainless steel, in which carrier bodies made of ceramic or metal with a honeycomb or cellular structure are usually accommodated. The surface of the honeycomb or cells is coated with a catalytically active precious metal alloy.
- the length of the carrier body essentially depends on the speed at which the catalytic reaction proceeds.
- the exhaust gas must remain in the area of the catalytically active precious metal coating until all pollutants have been converted.
- the carrier bodies are therefore between approx. 7 and 16 cm long and are mounted at a mutual distance of typically 2 cm.
- the length of a catalyst housing thus varies between approx. 16 and approx. 41 cm, not counting the inlet and outlet cones.
- the volume of the catalyst results from the product of length and cross section.
- the cross section of the carrier body is proportional to the maximum engine power or the maximum exhaust gas flow.
- a disadvantage of the conventional catalysts is that the exhaust gas concentrates predominantly in the center of the first support body, so that the large area Marginal areas make little contribution to catalytic cleaning. Attempts have already been made to counteract this by installing flow control bodies in the inlet funnel (DE-A-24 28 966, DE-A-23 14 465, EP-B-0 256 416), but these measures are problematic with regard to durability .
- the present invention is therefore based on the object of further developing the catalysts in such a way that with less catalyst volume, ie. H. With shorter carrier bodies, an at least equally good cleaning effect in new condition and increased resistance to aging is achieved.
- At least two, preferably at least three support bodies are now used, which are considerably shorter than currently customary and, if possible, should be installed without mutual spacing.
- the decisive factor here is that the partial gas flows leaving the cells or honeycombs of one carrier body meet a wall between the cells or honeycombs of the subsequent carrier body.
- this is achieved in that the honeycomb or cell walls of the carrier bodies are rotated relative to one another, a rotation by approximately 15 degrees being sufficient; up to 45 degrees are possible.
- this is achieved in that the honeycombs or cells of successive carrier bodies are linearly offset from one another, an offset of approximately half a honeycomb or cell being optimal.
- This rotation of the cells or honeycombs can advantageously be achieved by rotating the cell or honeycomb matrix within the then constant outer contour of the carrier body. In this way it is possible to continue to use conventional catalyst housings unchanged.
- Successive carrier bodies preferably each have mirror-image twisting patterns with respect to one another. This can be achieved, for example, by using carrier bodies cut from an extruded blank, each rotated by 180 degrees, one behind the other.
- the total length and thus the total volume of the catalytically coated support bodies can be reduced by up to 25% compared to the current state of the art.
- the elimination of the distances between the carrier bodies further shrinks the length of the housing.
- the pressure losses in the catalyst decrease.
- the effects according to the invention can be achieved not only by twisting or displacing successive support bodies, but also by support bodies with different honeycomb or cell shapes or different honeycomb or cell sizes.
- Fig. 1 shows a longitudinal section through a first catalyst.
- a cylindrical housing 1 with inlet cone 2 and outlet cone 3 can be seen, in the interior of which three catalytically coated carrier bodies 5.1, 5.2, 5.1, for example three ceramic honeycomb bodies, are mounted one behind the other with the aid of a so-called swelling mat 4.
- the lengths l1, l2, l3 of the individual carrier bodies vary between approximately 2 and 5 cm. They have mutual distances of up to approx. 1 mm.
- FIG. 2 shows a longitudinal section through a second catalytic converter with three support bodies 5.1, 5.4, 5.1.
- the middle carrier body 5.4 has a different cell structure than its neighbors 5.1.
- Fig. 3 shows a third catalyst with three support bodies 5.1, 5.3, 5.1.
- the middle carrier body 5.3 is twisted relative to its neighbors 5.1, a twist of approximately 15 degrees being sufficient for identical honeycombs.
- the housing 1 shown here is designed for up to five carrier bodies 5.
- the number of carrier bodies 5 is adapted to the respective needs in a modular manner. The advantages of reduced weight, reduced price and increased aging resistance are fully retained.
- Fig. 4 shows a catalyst with five similar support bodies 5.1 without a mutual distance.
- Adjacent support bodies 5.1 are mutually linearly offset, preferably by half a honeycomb or cell.
- the housing 1 ' is provided with correspondingly linearly offset receptacles 6.
- FIG. 5 and 6 show two linearly offset cross sections by a catalytic converter with an elliptical housing 1 '', composed of two half-shells.
- elliptical receptacles 6 are stamped into the housing halves, the axes 12.1, 12.2 of which are rotated so far against the axes 11 of the housing 1 '' that the axes 12.1, 12.2 of successive rotary bodies 5.5 are about 5 to 15 degrees are twisted against each other.
- Fig. 7 shows a cross section through an elliptical support body 5.6, on the outer surface of which additional material 7 has been applied in such a way that a new body with an elliptical cross section is formed, the axes 13 of which are rotated against the axes 12 of the honeycomb body 5.6, so that a corresponding rotation of successive support bodies in a standard metal housing.
- the first column of each pair of columns shows the average measured value for new catalysts
- the second shows the average measured value after an endurance test on the test bench, which corresponds to a motor vehicle mileage of approx. 20,000 km on the motorway.
- the exhaust gas values were determined using the so-called FTP-75 test.
- types A and D age considerably faster than types B, C and E. Furthermore, it can be seen that the cleaning effect of type E is practically identical to that of type B, despite the shorter overall length of the honeycomb body it is therefore possible to significantly reduce the length of the honeycomb body and thus save a corresponding amount of volume, price and weight.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
Gegenstand der Erfindung sind Abgaskatalysatoren für Verbrennungsmotoren. In einem Metallgehäuse (1) mit Eingangskonus (2) und Ausgangskonus (3) sind wenigstens zwei, besser drei Trägerkörper (5.1, 5.3) mit einer Wabenstruktur, deren Wände mit katalytisch aktivem Edelmetall beschichtet sind, unter Zuhilfenahme einer Quellmatte (4) gelagert. Die Länge jedes einzelnen Trägerkörpers (5.1, 5.3) liegt zwischen 1 und 2 Zoll. Die Trägerkörper (5.1, 5.3) werden ohne Abstand montiert. Benachbarte Trägerkörper (5.1, 5.3) sind entweder linear versetzt oder verdreht, so daß die Abgasteilströme, die die Waben des einen Trägerkörpers (5.1, 5.3) verlassen, auf die Wabenwände des nachfolgenden Trägerkörpers (5.3, 5.1) treffen. <IMAGE>
Description
- Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zum katalytischen Reinigen der Abgase von Verbrennungsmotoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Katalysatoren zum Reinigen der Abgase von Verbrennungsmotoren sind in Millionen Stückzahlen weltweit im Einsatz. Sie besitzen ein Gehäuse aus Edelstahl, in dem üblicherweise Trägerkörper aus Keramik oder Metall mit einer waben- oder zellförmigen Struktur untergebracht sind. Die Oberfläche der Waben bzw. Zellen ist mit einer katalytisch wirksamen Edelmetallegierung beschichtet.
- Während zu Beginn der Katalysatortechnik meist ein einziger Trägerkörper verwendet wurde, werden heute üblicherweise zwei oder drei Trägerkörper hintereinander im Katalysatorgehäuse montiert. Die Länge der Trägerkörper ist im wesentlichen abhängig von der Geschwindigkeit, mit der die katalytische Reaktion abläuft. Das Abgas muß so lange im Bereich der katalytisch wirksamen Edelmetallbeschichtung verbleiben, bis alle Schadstoffe umgesetzt sind. Die Trägerkörper sind daher zwischen ca. 7 und 16 cm lang und werden mit einem gegenseitigen Abstand von typisch 2 cm montiert. Die Länge eines Katalysatorgehäuses variiert somit zwischen ca. 16 und ca. 41 cm, die Eingangs- und Ausgangskonen nicht gerechnet.
- Das Volumen des Katalysators ergibt sich aus dem Produkt von Länge und Querschnitt. Der Querschnitt der Trägerkörper ist proportional zur maximalen Motorleistung bzw. zum maximalen Abgasdurchsatz.
- Ein Nachteil der herkömmlichen Katalysatoren besteht darin, daß das Abgas sich überwiegend im Zentrum des ersten Trägerkörpers konzentriert, so daß die großflächigen Randbereiche nur wenig zur katalytischen Reinigung beitragen. Man hat bereits versucht, dem durch den Einbau von Strömungslenkungskörpern in den Eingangstrichter zu begegnen (DE-A-24 28 966, DE-A-23 14 465, EP-B-0 256 416), jedoch sind diese Maßnahmen problematisch hinsichtlich der Dauerhaltbarkeit.
- Während die Reinigungswirkung der neuen Katalysatoren hervorragend ist, ist ihre Alterungsbeständigkeit noch unbefriedigend. Mit zunehmender Gebrauchsdauer geht die katalytische Wirkung zurück; zu einem bestimmten Zeitpunkt werden die gesetzlich zulässigen Schadstoffwerte überschritten, obwohl der Katalysator mechanisch noch vollständig in Ordnung ist.
- Die geschilderten chemisch-physikalischen Einflüsse haben bisher verhindert, daß Volumen und Gewicht der Katalysatoren weiter reduziert werden können. Dies wäre jedoch sehr wünschenswert, um Platz unter dem Fahrzeugchassis zu sparen, das Fahrzeuggewicht zu reduzieren und um den Preis zu senken.
- Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Katalysatoren dahingehend weiterzubilden, daß mit weniger Katalysatorvolumen, d. h. mit kürzeren Trägerkörpern eine wenigstens gleichgute Reinigungswirkung im Neuzustand und eine erhöhte Alterungsbeständigkeit erreicht wird.
- Diese Aufgabe wird gelöst durch eine gattungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Kennzeichen des Anspruchs 1.
- Anstelle der derzeit üblichen zwei oder drei relativ langen, d. h. großvolumigen und mit relativ weitem gegenseitigem Abstand montierten Trägerkörper werden jetzt wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei Trägerkörper verwendet, die erheblich kürzer sind als derzeit üblich und möglichst ohne gegenseitigen Abstand montiert werden. Entscheidend ist dabei, daß die die Zellen bzw. Waben des einen Trägerkörpers verlassenden Gasteilströme auf eine Wand zwischen den Zellen bzw. Waben des nachfolgenden Trägerkörpers treffen.
- Dies wird gemäß einer ersten Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht, das die Waben- bzw. Zellenwände der Trägerkörper gegeneinander verdreht sind, wobei eine Verdrehung um ca. 15 Grad völlig genügt; bis zu 45 Grad sind möglich.
- Gemäß einer Variante hierzu wird dies dadurch erreicht, daß die Waben bzw. Zellen aufeinanderfolgender Trägerkörper gegeneinander linear versetzt sind, wobei ein Versatz um ca. eine halbe Wabe bzw. Zelle optimal ist.
- Diese Verdrehung der Zellen bzw. Waben kann vorteilhafterweise durch Drehen der Zell- bzw. Wabenmatrix innerhalb der dann gleichbleibenden Außenkontur der Trägerkörper erreicht werden. Auf diese Weise ist es möglich, herkömmliche Katalysatorgehäuse unverändert weiterzuverwenden.
- Vorzugsweise weisen aufeinanderfolgende Trägerkörper jeweils spiegelbildliche Verdrehmuster zueinander auf. Dies läßt sich beispielsweise dadurch realisieren, daß von einem extrudierten Rohling abgeschnittene Trägerkörper jeweils um 180 Grad verdreht hintereinander eingesetzt werden.
- Dank dieser Maßnahmen kann die Gesamtlänge und damit das Gesamtvolumen der katalytisch beschichteten Trägerkörper um bis zu 25 % gegenüber dem derzeitigen Stand der Technik gesenkt werden. Der Wegfall der Abstände zwischen den Trägerkörpern läßt die Gehäuselänge weiter schrumpfen. Außerdem gehen die Druckverluste im Katalysator zurück.
- Des weiteren konnte überraschenderweise festgestellt werden, daß die katalytische Reinigungswirkung erheblich länger erhalten bleibt. Die erfindungsgemäßen Katalysatoren sind somit länger funktionstüchtig als die handelsüblichen.
- Der am meisten überraschende Vorteil ist jedoch, daß sich die Abgase praktisch gleichmäßig auf die Stirnfläche des ersten Trägerkörpers verteilen, wobei diese Gleichverteilung um so besser ist, je geringer der gegenseitige Abstand der Trägerkörper gewählt wird. Auf abgaslenkende Einbaukörper im Eingangskonus kann somit verzichtet werden. Da die Trägerkörper über den vollen Querschnitt gleichmäßig aktiv sind, läßt sich das Volumen weiter reduzieren, ohne daß die katalytische Wirkung nachläßt.
- Die erfindungsgemäßen Effekte lassen sich nicht nur durch Verdrehen oder Versetzen aufeinanderfolgender Trägerkörper erreichen, sondern auch durch Trägerkörper mit unterschiedlichen Waben- bzw. Zellformen bzw. unterschiedlichen Waben- bzw. Zellgrößen.
- Schließlich besteht die Möglichkeit, die einzelnen Trägerkörper zu einem einheitlichen Körper zusammenzusintern, was die Handhabung während der Fertigung erleichtert.
- Des weiteren besteht die Möglichkeit, das Gehäuse selbst für eine versetzte bzw. verdrehte Aufnahme aufeinanderfolgender Trägerkörper vorzubereiten.
- Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen
- Fig. 1
- einen Längsschnitt durch einen ersten Katalysator,
- Fig. 2
- einen Längsschnitt durch einen zweiten Katalysator,
- Fig. 3
- einen Längsschnitt durch einen dritten Katalysator,
- Fig. 4
- einen Längsschnitt durch einen vierten Katalysator,
- Fig. 5 und 6
- zwei Querschnitte durch einen fünften Katalysator,
- Fig. 7
- einen Querschnitt durch einen Katalysator-Trägerkörper,
- Fig. 8
- die Ergebnisse von Alterungsversuchen mit fünf verschiedenen Katalysatoren bezüglich der Kohlenwasserstoffe HC,
- Fig. 9
- die Ergebnisse von Alterungsversuchen mit den fünf Katalysatoren der Fig. 7 bezüglich der Stickoxide NOx und
- Fig. 10
- die Ergebnisse von Alterungsversuchen mit den fünf Katalysatoren der Fig. 7 bzw. 8 bezüglich des Kohlenmonoxids CO.
- Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen ersten Katalysator. Man erkennt ein zylindrisches Gehäuse 1 mit Eingangskonus 2 und Ausgangskonus 3, in dessen Inneren mit Hilfe einer sogenannten Quellmatte 4 drei katalytisch beschichtete Trägerkörper 5.1, 5.2, 5.1, beispielsweise drei keramische Wabenkörper, hintereinander montiert sind. Die Längen l1, l2, l3 der einzelnen Trägerkörper variieren zwischen ca. 2 und 5 cm. Sie besitzen-gegenseitige Abstände von maximal ca. 1 mm.
- Damit die die Waben eines Trägerkörpers 5.1, 5.2 verlassenden Gasteilströme auf eine Wand zwischen den Waben des nachfolgenden Trägerkörpers 5.2, 5.1 treffen, wurde der mittlere Trägerkörper 5.2 mit Waben eines beispielsweise größeren Querschnitts ausgerüstet als die Trägerkörper 5.1.
- Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch einen zweiten Katalysator mit drei Trägerkörpern 5.1, 5.4, 5.1. Der mittlere Trägerkörper 5.4 besitzt eine andere Zellstruktur als seine Nachbarn 5.1.
- Fig. 3 zeigt einen dritten Katalysator mit drei Trägerkörpern 5.1, 5.3, 5.1. Der mittlere Trägerkörper 5.3 ist gegenüber seinen Nachbarn 5.1 verdreht, wobei bei identischen Waben eine Verdrehung von ca. 15 Grad bereits völlig genügt. Das hier gezeigte Gehäuse 1 ist für bis zu fünf Trägerkörper 5 ausgelegt. Die Zahl der Trägerkörper 5 wird baukastenartig dem jeweiligen Bedarf angepaßt. Die Vorteile verringertes Gewicht, reduzierter Preis und erhöhte Alterungsbeständigkeit bleiben voll erhalten.
- Es hat sich herausgestellt, daß die Anströmung der Stirnfläche des erstem Trägerkörpers 5.1 erheblich verglelchmäßigt wird, wenn die Trägerkörper 5 ohne Abstand montiert werden, ohne daß es irgendwelcher abgaslenkender Einbauten im Eingangstrichter 2 bedarf. Es versteht sich, daß eine gleichmäßige Verteilung der Abgase auf die Stirnfläche des ersten Trägerkörpers 5.1 zu einer erheblich verbesserten Ausnutzung der Trägerkörper 5 und damit zu einer verbesserten Abgasreinigung führt.
- Fig. 4 zeigt einen Katalysator mit fünf gleichartigen Trägerkörpern 5.1 ohne gegenseitigen Abstand. Benachbarte Trägerkörper 5.1 sind gegenseitig linear versetzt, vorzugsweise um eine halbe Wabe bzw. Zelle. Hierzu ist das Gehäuse 1' mit entsprechend linear versetzten Aufnahmen 6 versehen.
- Die Fig. 5 und 6 zeigen zwei linear versetzte Querschnitte durch einen Katalysator mit elliptischem Gehäuse 1'', zusammengesetzt aus zwei Halbschalen. In die Gehäusehälften sind zur Aufnahme der elliptischen Trägerkörper 5.5 elliptische Aufnahmen 6 eingeprägt, deren Achsen 12.1, 12.2 gegen die Achsen 11 des Gehäuses 1'' so weit verdreht sind, daß die Achsen 12.1, 12.2 aufeinanderfolgender Drehkörper 5.5 um ca. 5 bis 15 Grad gegeneinander verdreht sind.
- Fig. 7 zeigt einen Querschnitt durch einen elliptischen Trägerkörper 5.6, auf dessen Mantelfläche Zusatzmaterial 7 derart aufgetragen wurde, daß ein neuer Körper mit elliptischem Querschnitt entsteht, dessen Achsen 13 gegen die Achsen 12 des Wabenkörpers 5.6 verdreht sind, so daß eine entsprechende Verdrehung aufeinanderfolgender Trägerkörper in einem handelsüblichen Metallgehäuse möglich wird.
- Es versteht sich, daß bei einem linearen Versatz zwischen aufeinanderfolgenden Wabenkörpern ein einseitiger Materialauftrag auf der Mantelfläche genügt.
- Die Fig. 8, 9 und 10 zeigen die Ergebnisse von Alterungsversuchen mit fünf unterschiedlichen Katalysatoren. Der 100 %-Wert auf der Ordinate entspricht jeweils dem gesetzlich zugelassenen Schadstoff-Grenzwert in den USA (49 Staaten).
- Folgende Katalysatortypen wurden untersucht:
- A: Ein keramischer Wabenkörper, 15,24 cm lang.
- B. Drei keramische Wabenkörper, jeweils 5,08 cm lang, kein Abstand, (Wabenkörperlänge = Gesamtlänge = 15,24 cm), jeweils 5 Grad gegeneinander verdreht.
- C: Sechs keramische Wabenkörper, jeweils 2,54 cm lang, kein Abstand, (Wabenkörperlänge = Gesamtlänge = 15,24 cm), jeweils 5 Grad gegeneinander verdreht.
- D: Drei keramische Wabenkörper, jeweils 3,76 cm lang (Wabenkörperlänge = 11,28 cm), 20 mm Abstand, (Gesamtlänge = 15,28 cm), nicht verdreht.
- E: Drei keramische Wabenkörper, jeweils 3,76 cm lang, kein Abstand, (Wabenkörperlänge = Gesamtlänge = 11,28 cm).
- Die erste Säule jedes Säulenpaares zeigt den Durchschnittsmeßwert bei neuen Katalysatoren, die zweite den Durchschnittsmeßwert nach einem Alterungsdauerlauf auf dem Prüfstand, der einer Kraftfahrzeugfahrleistung von ca. 20000 km auf der Autobahn entspricht. Die Abgaswerte wurden mit dem sogenannten FTP-75-Test ermittelt.
- Es ist deutlich zu erkennen, daß die Typen A und D erheblich schneller altern als die Typen B, C und E. Des weiteren erkennt man, daß die Reinigungswirkung des Typs E trotz geringerer Gesamtlänge der Wabenkörper praktisch identisch ist mit der des Typs B. Es ist also möglich, die Länge der Wabenkörper erheblich zu reduzieren und damit eine entsprechende Menge Volumen, Preis und Gewicht einzusparen.
- In allen Fällen ergab sich ferner, daß dank der Reduzierung der Gesamtlänge der Abgasgegendruck in erfindungsgemäß aufgebauten Katalysatoren geringer war als bei Katalysatoren gleicher katalytischer Leistung nach dem Stand der Technik.
Claims (10)
- Vorrichtung zum katalytischen Reinigen der Abgase von Verbrennungsmotoren, umfassend ein Gehäuse (1) und im Gehäuseinneren angeordnete Trägerkörper (5) mit einer gasdurchlässigen, waben- bzw. zellförmigen Struktur, die katalytisch aktiv beschichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei Trägerkörper (5) hintereinander positioniert sind, daß jeder Trägerkörper (5) eine Länge (l1, l2, l3, l4, l5) von ca. 2 - 5 cm besitzt, daß die Trägerkörper (5) ohne gegenseitigen Abstand montiert sind und daß aufeinanderfolgende Trägerkörper (5.1, 5.2) so zueinander orientiert sind, daß die die Zellen bzw. Waben eines Trägerkörpers (5.1, 5.2) verlassenden Gasteilströme auf eine Wand zwischen den Zellen bzw. Waben des nachfolgenden Trägerkörpers (5.2, 5.1) treffen.
- Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Waben bzw. Zellen aufeinanderfolgender Trägerkörper (5.3, 5.5, 5.6) gegeneinander um bis zu 45 Grad verdreht sind, vorzugsweise um ca. 15 bis 30 Grad.
- Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehung der Zellen bzw. Waben durch Drehen der Matrix innerhalb der Außenkontur der Trägerkörper (5.3, 5.5, 5.6) erreicht ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß aufeinanderfolgende Trägerkörper (5.1, 5.3, 5.1) jeweils spiegelbildliche Verdrehmuster aufweisen.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Waben bzw. Zellen aufeinanderfolgender Trägerkörper (5.1, 5.2) gegeneinander linear versetzt sind, vorzugsweise um ca. eine halbe Wabe bzw. Zelle.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß aufeinanderfolgende Trägerkörper (5.1, 5.2, 5.4) unterschiedliche Waben- bzw. Zellformen und/oder unterschiedliche Waben- bzw. Zellgrößen besitzen.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß aufeinanderfolgende Trägerkörper (5) zu einem einheitlichen Körper zusammengesintert sind.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Trägerkörper (5, 6) einseitig Zusatzmaterial (7) aufgetragen ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1, 1', 1'') für die versetzte und/oder verdrehte Aufnahme aufeinanderfolgender Trägerkörper (5) vorbereitet ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1'') elliptisch ist und aus zwei gleichen Gehäusehälften besteht, in die elliptische Aufnahmen (6) eingeprägt sind, deren Achsen (12.1, 12.2) gegen die Achsen (11) des Gehäuses (1'') verdreht sind, vorzugsweise um 2,5 bis 10 Grad.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE9210010U DE9210010U1 (de) | 1992-07-25 | 1992-07-25 | Vorrichtung zum katalytischen Reinigen der Abgase von Verbrennungsmotoren |
DE9110010U | 1992-07-25 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP0581190A1 true EP0581190A1 (de) | 1994-02-02 |
Family
ID=6882017
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP93111728A Withdrawn EP0581190A1 (de) | 1992-07-25 | 1993-07-22 | Vorrichtung zum katalytischen Reinigen der Abgase von Verbrennungsmotoren |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0581190A1 (de) |
DE (1) | DE9210010U1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1634030A1 (de) * | 2003-06-23 | 2006-03-15 | Porzellanfabrik Frauenthal GmbH | Wabenkörpereinrichtung für die thermische abgasbehandlung |
DE19636662B4 (de) * | 1995-09-19 | 2008-01-17 | Heinrich Gillet Gmbh | Abgaskatalysator für Verbrennungsmotoren |
CN115355076A (zh) * | 2022-08-08 | 2022-11-18 | 合肥工业大学 | 一种选择催化还原系统用催化剂载体 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19627289A1 (de) * | 1996-06-16 | 1997-12-18 | Andreas Dipl Ing Gifhorn | Segmentale Anordnung von Katalysatormonolithen |
DE102005014265A1 (de) | 2005-03-24 | 2006-10-12 | Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh | Abgasanlage mit zwei Abgasbehandlungseinheiten |
DE102007008954B4 (de) | 2007-02-21 | 2009-12-17 | Umicore Ag & Co. Kg | Katalysatorsystem und seine Verwendung |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0073150A2 (de) * | 1981-08-20 | 1983-03-02 | United Kingdom Atomic Energy Authority | Katalytische Vorrichtung |
US4407785A (en) * | 1972-11-28 | 1983-10-04 | Engelhard Corporation | Method of conducting catalytically promoted gas-phase reactions |
WO1992002716A1 (de) * | 1990-08-06 | 1992-02-20 | Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh | Monolithischer metallischer wabenkörper mit variierender kanalzahl |
-
1992
- 1992-07-25 DE DE9210010U patent/DE9210010U1/de not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-07-22 EP EP93111728A patent/EP0581190A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4407785A (en) * | 1972-11-28 | 1983-10-04 | Engelhard Corporation | Method of conducting catalytically promoted gas-phase reactions |
EP0073150A2 (de) * | 1981-08-20 | 1983-03-02 | United Kingdom Atomic Energy Authority | Katalytische Vorrichtung |
WO1992002716A1 (de) * | 1990-08-06 | 1992-02-20 | Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh | Monolithischer metallischer wabenkörper mit variierender kanalzahl |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 012, no. 356 (M-745)26. September 1988 & JP-A-63 113 112 ( MAZDA ) 18. Mai 1988 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19636662B4 (de) * | 1995-09-19 | 2008-01-17 | Heinrich Gillet Gmbh | Abgaskatalysator für Verbrennungsmotoren |
EP1634030A1 (de) * | 2003-06-23 | 2006-03-15 | Porzellanfabrik Frauenthal GmbH | Wabenkörpereinrichtung für die thermische abgasbehandlung |
CN115355076A (zh) * | 2022-08-08 | 2022-11-18 | 合肥工业大学 | 一种选择催化还原系统用催化剂载体 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE9210010U1 (de) | 1992-10-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE4042079C2 (de) | Abgasreinigungs-Katalysator zur Verwendung bei Verbrennungsmotoren und Verfahren zu seiner Herstellung | |
EP0542775B1 (de) | Monolithischer metallischer wabenkörper mit variierender kanalzahl | |
DE19680093B4 (de) | Wabenkörper mit von einem Fluid durchströmbaren Kanälen von unterschiedlichem Strömungswiderstand | |
WO1991001807A1 (de) | Wabenkörper mit internen anströmkanten, insbesondere katalysatorkörper für kraftfahrzeuge | |
DE69901992T2 (de) | Längenverhältnis der Einlass- und Auslasssammelkammer eines katalytischen Konverters | |
EP1848534B1 (de) | Wabenkörper mit internen kavernen | |
DE4005189A1 (de) | Abgasreinigungsvorrichtung fuer einen dieselmotor | |
EP2027372B1 (de) | Nebenstromfilter mit verbessertem filterwirkungsgrad | |
DE69417861T2 (de) | Honigwabenheizgerät | |
DE19938038A1 (de) | Abgasbehandlungsvorrichtung mit variierender Zelldichte | |
EP0809001A1 (de) | Auspuffkrümmer | |
EP0542805B1 (de) | Wabenkörper mit querschnittsbereichen unterschiedlicher kanalgrössen, insbesondere katalysator-trägerkörper | |
WO1999017006A1 (de) | Wabenkörperanordnung mit tragabschnitten | |
EP1475522A2 (de) | Kombinierte Abgasnachbehandlungs-/Schalldämpfungsvorrichtung im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine | |
EP1177370A1 (de) | Brennkraftmaschine mit einem kleinvolumigen katalysator | |
EP0581190A1 (de) | Vorrichtung zum katalytischen Reinigen der Abgase von Verbrennungsmotoren | |
DE3809490C1 (de) | ||
DE3939921A1 (de) | Anordnung zur katalytischen reinigung der auspuffgase von verbrennungsmotoren, insbesondere nach dem zweitaktprinzip | |
DE69311313T2 (de) | Denitrierender Schalldämpfer und modifizierte Kohlenstofffasern oder -partikel hierfür | |
DE4410974C2 (de) | Wabenstrukturkörper | |
DE69419911T2 (de) | Katalysatorsystem und ihre anwendung | |
EP1092846B1 (de) | Hydrodynamisch optimierter katalytischer Formkörper | |
EP0273232A2 (de) | Verfahren zum Entgiften von Verbrennungsmotor-Abgasen und Abgaskatalysator-Vorrichtung | |
WO2004081353A1 (de) | Mehrsträngiges abgassystem mit mindestens einem messfühler, wabenkörper mit einer ausnehmung für mindestens einen messfühler und verfahren zum betrieb eines mehrsträngigen abgassystems | |
DE3010800A1 (de) | Autoauspuffkatalysatoren |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE |
|
17P | Request for examination filed |
Effective date: 19940208 |
|
RBV | Designated contracting states (corrected) |
Designated state(s): DE ES FR GB PT |
|
17Q | First examination report despatched |
Effective date: 19950105 |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN |
|
18D | Application deemed to be withdrawn |
Effective date: 19950516 |