EP1118749B1 - Abgaskatalysator - Google Patents

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EP1118749B1
EP1118749B1 EP01100489A EP01100489A EP1118749B1 EP 1118749 B1 EP1118749 B1 EP 1118749B1 EP 01100489 A EP01100489 A EP 01100489A EP 01100489 A EP01100489 A EP 01100489A EP 1118749 B1 EP1118749 B1 EP 1118749B1
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catalytic
converter
exhaust
housing
catalyst
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Jörg-Eike Collet
Markus Schmitt
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Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
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J Eberspaecher GmbH and Co KG
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    • 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
    • F01N13/18—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
    • F01N13/1888—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly the housing of the assembly consisting of two or more parts, e.g. two half-shells
    • F01N13/1894—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly the housing of the assembly consisting of two or more parts, e.g. two half-shells the parts being assembled in longitudinal direction
    • 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
    • F01N2450/00—Methods or apparatus for fitting, inserting or repairing different elements
    • F01N2450/22—Methods or apparatus for fitting, inserting or repairing different elements by welding or brazing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01N2470/00—Structure or shape of gas passages, pipes or tubes
    • F01N2470/10—Tubes having non-circular cross section
    • 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
    • F01N2490/00—Structure, disposition or shape of gas-chambers
    • F01N2490/16—Chambers with particular shapes, e.g. spherical

Definitions

  • the invention relates to an exhaust gas catalytic converter for exhaust gases of an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle, according to the preamble of claim 1.
  • the present invention is concerned with the problem of providing for an exhaust gas catalyst of the type mentioned an embodiment which has a relatively simple manufacturability.
  • a projection projecting radially inwards with respect to the longitudinal axis of the catalyst housing can be formed in a transition region between the funnel and the catalyst housing.
  • this projection is expediently already formed during the formation of the catalyst housing with integrated funnel, for example by a bead or the like.
  • the insertion depth of the catalyst insert can be limited in the filter housing. This simplifies the positioning of the filter insert in the filter housing and thus the attachment of the other funnel on the filter housing.
  • this projection can also serve as a flow obstacle in a corresponding embodiment, which in a catalyst insert, which has a catalyst element and a radially enclosing swelling mat, an exhaust gas flow of this Swelling mat reduces or avoids.
  • This design avoids rinsing or discharge of the swelling mat by the exhaust gas flow, so that the life of the catalyst increases.
  • a generic catalytic converter 1 has a catalytic converter housing 2 in which a catalyst insert 3 is accommodated.
  • the catalyst insert 3 generally has a catalyst element 4, which is soldered in the embodiment of FIGS. 1 and 3 in the interior of the catalyst housing 2.
  • the catalyst element 4 is bordered radially by a swelling mat 5 which positions the catalyst element 4 in the interior of the catalyst housing 2 and dampens it against shocks.
  • the catalyst housing 2 has an inlet 6 and an outlet 7 at the axial end faces of the catalyst insert 3.
  • One of the two funnels 8 and 9, in this case the inlet funnel 8, is formed in one piece with the catalyst housing 2, that is to say the inlet funnel 8 and a housing section 10 accommodating the catalyst insert 3 molded in one piece.
  • the outlet funnel 9 is integrally formed on the catalyst housing 2 and on the housing portion 10 thereof.
  • the discharge hopper 9 must be attached to the outlet 7 of the catalyst housing 2 after the onset of the catalyst set 3.
  • the discharge funnel 9 for example, be partially inserted into the catalyst housing 2 and connected to this by an annular circumferential weld 11.
  • connection of the catalyst housing 2 to the exhaust line can be realized for example by a flange 12 which is arranged at an inlet 13 of the inlet funnel 8 and, for example, with a circumferential weld 14 is connected thereto.
  • a tube 15 is inserted into the inlet 13 of the inlet funnel 8 and thus welded at 16.
  • the outlet funnel 9 which can also be integrated at its outlet, not shown, with a flange or with a pipe in the exhaust system.
  • a projection 18 is formed, which protrudes radially inwardly into the catalyst housing 2 with respect to a longitudinal axis 19 of the catalyst housing 2.
  • This projection 18 forms an axial limit for the insertion depth of the catalyst insert 3.
  • the projection 18 is positioned so that there is a predetermined insertion depth for the catalyst insert 3, the adherence to an axial play 20 on the end face of the catalyst insert 3 facing away therefrom between the catalyst insert 3 and the outlet funnel 9 simplified.
  • the projection 18 protrudes so far into the Katalysatorge-, housing 2 and is also shaped so that the projection 18 deflects a supplied through the inlet 6 exhaust gas flow from the swelling mat 5 or keeps away. A direct admission or flow of the swelling mat 5 and thus a gradual rinsing and discharging the swelling mat 5 from the catalyst housing 2 can be prevented. By means of this relatively simple measure, the service life of the catalytic converter 1 can be extended.
  • the inlet axis 21 of the inlet funnel 8 runs inclined with respect to the longitudinal axis 19 of the catalyst housing second
  • the catalyst housing 2 in the housing section 10 may in principle have an arbitrary cross section, in particular a circular (FIG. 4 a), an elliptical (FIG. 4 b) or a triangular (FIG. 4 c).
  • the cross section of the exhaust line upstream and downstream of the catalytic converter 1 is usually smaller than the cross section of the catalyst 1 in the region of the catalyst insert 3, ie in the housing section 10 of the catalyst housing 2.
  • the preparation of the generic catalyst housing 2 with integrated inlet hopper 8 is preferably carried out by means of a deep-drawing process, in particular by means of a hydromechanical deep-drawing process.
  • a flat sheet, a so-called "board” is inserted and deep-drawn in the thermoforming tool, wherein an internal part of the board the inlet funnel 8 and an external part of the board forms the adjoining housing portion 10 of the catalyst housing 2.
  • the catalyst housing 2 with integrated inlet funnel 8 is seamless and thus of particularly high quality.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Abgaskatalysator für Abgase einnes Verbrennungsmotors, insbesondere bei einem Kraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Ein derartiger Abgaskatalysator ist aus der DE 196 26 692 A1 bekannt.
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen Abgaskatalysator der eingangs genannten Art eine Ausführungsform anzugeben, die eine relativ einfache Herstellbarkeit aufweist.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch einen Abgaskatalysator mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß ist in einem Übergangsbereich zwischen Trichter und Katalysatorgehäuse ein bezüglich der Längsachse des Katalysatorgehäuses radial nach innen vorstehender Vorsprung ausgebildet sein. Dabei wird dieser Vorsprung zweckmäßig bereits während der Formung des Katalysatorgehäuses mit integriertem Trichter ausgebildet, beispielsweise durch eine Sicke oder dergleichen. Mit Hilfe eines derartigen Vorsprungs kann beispielsweise die Einstecktiefe des Katalysatoreinsatzes in das Filtergehäuse begrenzt werden. Dadurch vereinfacht sich die Positionierung des Filtereinsatzes im Filtergehäuse und somit die Anbringung des anderen Trichters am Filtergehäuse. Des weiteren kann dieser Vorsprung bei entsprechender Ausgestaltung auch als Strömungshindernis dienen, das bei einem Katalysatoreinsatz, der ein Katalysatorelement und eine dieses radial einfassende Quellmatte aufweist, eine Abgasanströmung dieser Quellmatte vermindert oder vermeidet. Durch diese Bauweise wird ein Ausspülen oder ein Austrag der Quellmatte durch die Abgasströmung vermieden, so daß sich die Lebensdauer des Katalysators erhöht.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigen, jeweils schematisch,
    • Fig. 1
    einen Längsschnitt durch gattungsgemäßen einen Abgaskatalysator,
    Fig. 2
    einen erfindungsgemäßen Abgaskatalysator in einem Längsschnitt wie in Fig. 1,
    Fig. 3
    einen weiteren gattungsgemäßen Abgaskatalysator in einem Längsschnitt wie in Fig. 1 und
    Fig. 4
    vereinfachte Abgaskatalysator Querschnitte (4a, 4b, 4c) entsprechend den Schnittlinien IV in den Fig. 1 bis 3 bei einem anderen Maßstab.
  • Entsprechend den Fig. 1 bis 3 besitzt ein gattungsgemäßer Abgaskatalysator 1 ein Katalysatorgehäuse 2, in dem ein Katalysatoreinsatz 3 untergebracht ist. Der Katalysatoreinsatz 3 weist in der Regel ein Katalysatorelement 4 auf, das bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und 3 in das Innere des Katalysatorgehäuses 2 eingelötet ist. Bei dem Abgaskatalysator gemäß Fig. 2 ist das Katalysatorelement 4 von einer Quellmatte 5 radial eingefaßt, die das Katalysatorelement 4 im Inneren des Katalysatorgehäuses 2 positioniert und gegenüber Erschütterungen dämpft.
  • An den axialen Stirnseiten des Katalysatoreinsatzes 3 besitzt das Katalysatorgehäuse 2 einen Einlauf 6 sowie einen Auslauf 7. Mit Hilfe eines dem Einlauf 6 zugeordneten Einlauftrichters 8 und mit Hilfe eines dem Auslauf 7 zugeordneten Auslauftrichters 9 kann der Katalysator 1 in einen hier nicht dargestellten Abgasstrang eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, eingebaut werden.
  • Einer der beiden Trichter 8 und 9, hier der Einlauftrichter 8, ist einstückig mit dem Katalysatorgehäuse 2 ausgebildet, das heißt der Einlauftrichter 8 und ein den Katalysatoreinsatz 3 aufnehmender Gehäuseabschnitt 10 sind aus einem Stück geformt. Ebenso ist eine Ausführungsform möglich, bei der der Auslauftrichter 9 einstückig am Katalysatorgehäuse 2 bzw. an dessen Gehäuseabschnitt 10 angeformt ist.
  • Während der Einlauftrichter 8 bereits im Rahmen der Herstellung des Katalysatorsgehäuse 2 daran ausgebildet wird, muß der Auslauftrichter 9 nach dem Einsetzen des Katalysatorensatzes 3 am Auslauf 7 des Katalysatorgehäuses 2 befestigt werden. Zu diesem Zweck kann der Auslauftrichter 9 beispielsweise zum Teil in das Katalysatorgehäuse 2 eingesteckt werden und mit diesem durch eine ringförmig umlaufende Schweißnaht 11 verbunden werden.
  • Die Anbindung des Katalysatorgehäuses 2 an den hier nicht dargestellten Abgasstrang kann beispielsweise durch einen Flansch 12 realisiert werden, der an einem Eintritt 13 des Einlauftrichters 8 angeordnet ist und beispielsweise mit einer umlaufenden Schweißnaht 14 damit verbunden ist. Wie in Fig. 2 angedeutet ist, kann anstelle eines Flansches 12 auch ein Rohr 15 in den Eintritt 13 des Einlauftrichters 8 eingesteckt und damit bei 16 verschweißt werden. Entsprechendes gilt für den Auslauftrichter 9, der an seinem nicht dargestellten Austritt ebenfalls mit einem Flansch oder mit einem Rohr in den Abgasstrang eingebunden werden kann.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Abgaskatalysator ist gemäß Fig. 2 in einem mit einer geschweiften Klammer symbolisierten Übergangsbereich 17 zwischen dem Einlauftrichter 8 und dem Katalysatorgehäuse 2 bzw. dessen Gehäuseabschnitt 10 ein Vorsprung 18 ausgebildet, der bezüglich einer Längsachse 19 des Katalysatorgehäuses 2 radial nach innen in das Katalysatorgehäuse 2 vorsteht. Dieser Vorsprung 18 bildet dabei eine axiale Begrenzung für die Einstecktiefe des Katalysatoreinsatzes 3. Zweckmäßig ist der Vorsprung 18 dabei so positioniert, daß sich für den Katalysatoreinsatz 3 eine vorbestimmte Einstecktiefe ergibt, die an der davon augewandten Stirnseite des Katalysatoreinsatzes 3 die Einhaltung eines axialen Spiels 20 zwischen dem Katalysatoreinsatz 3 und dem Auslauftrichter 9 vereinfacht.
  • Außerdem ragt der Vorsprung 18 soweit in das Katalysatorge-, häuse 2 hinein und ist darüber hinaus so geformt, daß der Vorsprung 18 eine durch den Einlauf 6 zugeführte Abgasströmung von der Quellmatte 5 ablenkt bzw. fernhält. Eine direkte Beaufschlagung oder Anströmung der Quellmatte 5 und somit ein allmähliches Ausspülen und Austragen der Quellmatte 5 aus dem Katalysatorgehäuse 2 kann dadurch verhindert werden. Durch diese relativ einfach realisierbare Maßnahme kann die Lebensdauer des Abgaskatalysators 1 verlängert werden.
  • In den Fig. 1 und 2 verläuft eine Eintrittsachse 21, die senkrecht auf dem Eintritt 13 des Einlauftrichters 8 steht, parallel zur Längsachse 19 des Katalysatorsgehäuse 2, die ihrerseits senkrecht auf dem Einlauf 6 des Katalysatorgehäuses 2 steht. Im Unterschied dazu verläuft bei der Variante gemäß Fig. 3 die Eintrittsachse 21 des Einlauftrichters 8 geneigt gegenüber der Längsachse 19 des Katalysatorgehäuses 2.
  • Wie aus den Fig. 4a, 4b und 4c hervorgeht, kann das Katalysatorgehäuse 2 im Gehäuseabschnitt 10 grundsätzlich einen beliebigen Querschnitt aufweisen, insbesondere einen kreisförmigen (Fig. 4a) einen elliptischen (Fig. 4b) oder einen dreieckförmigen (Fig. 4c). Durch die Trichter 8 und 9 kann dann der Übergang zu einem ebenfalls grundsätzlich beliebigen anderen Querschnitt des Abgasstranges hergestellt werden, wobei der Querschnitt des Abgasstranges stromauf und stromab des Abgaskatalysators 1 in der Regel kleiner ist als der Querschnitt des Katalysators 1 im Bereich des Katalysatoreinsatzes 3, d.h. im Gehäuseabschnitt 10 des Katalysatorgehäuses 2.
  • Die Herstellung des gattungsgemäßen Katalysatorgehäuses 2 mit integriertem Einlauftrichter 8 erfolgt vorzugsweise mittels eines Tiefziehverfahrens, insbesondere mittels eines hydromechanischen Tiefziehverfahrens. Hierbei wird ein ebenes Blech, eine sogenannte "Platine" in das Tiefziehwerkzeug eingelegt und tiefgezogen, wobei ein innenliegender Teil der Platine den Einlauftrichter 8 und ein außenliegender Teil der Platine den daran angrenzenden Gehäuseabschnitt 10 des Katalysatorgehäuses 2 bildet. Durch ein derartiges Tiefziehverfahren ist das Katalysatorgehäuse 2 mit integriertem Einlauftrichter 8 nahtlos und somit von besonders hoher Qualität.

Claims (4)

  1. Abgaskatalysator für Abgase eines Verbrennungsmotors, insbesondere bei einem Kraftfahrzeug, mit einem Katalysatorgehäuse (2), das einen Katalysatoreinsatz (3) enthält und das an einem Einlauf (6) mittels eines Einlauftrichters (8) und an einem Auslauf (7) mittels eines Auslauftrichters (9) in einen Abgasstrang des Verbrennungsmotors einbindbar ist, wobei der Querschnitt des Abgasstranges stromauf und stromab des Abgaskatalysators (1) kleiner ist als der Querschnitt des Katalysatorgehäuses (2) und wobei das Katalysatorgehäuse (2) einstückig mit einem der Trichter (8, 9) ausgebildet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß in einem Übergangsbereich (17) zwischen Einlauftrichter (8) und Katalysatorgehäuse (2) ein bezüglich der Längsachse (19) des Katalysatorgehäuses (2) radial nach innen vorstehender Vorsprung (18) ausgebildet ist.
  2. Abgaskatalysator nach Anspruch
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Vorsprung (18) einstückig an Katalysatorgehäuse (2) und Trichter (8) ausgeformt ist.
  3. Abgaskatalysator nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Vorsprung (18) im Katalysatorgehäuse (2) eine axiale Einstecktiefe für den Katalysatoreinsatz (3) begrenzt.
  4. Abgaskatalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Katalysatoreinsatz (3) ein Katalysatorelement (4) und eine dieses radial einfassende Quellmatte (5) aufweist und daß der Vorsprung (18) so ausgebildet ist, daß eine Abgasanströmung der Quellmatte (5) vermindert oder vermieden ist.
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EP1118749A3 EP1118749A3 (de) 2004-01-07
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