JP2000248922A - 排気ガス装置用モジュール - Google Patents

排気ガス装置用モジュール

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JP2000248922A JP2000035553A JP2000035553A JP2000248922A JP 2000248922 A JP2000248922 A JP 2000248922A JP 2000035553 A JP2000035553 A JP 2000035553A JP 2000035553 A JP2000035553 A JP 2000035553A JP 2000248922 A JP2000248922 A JP 2000248922A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＮＯＸを含むＧＤＩ原動機（ＧＤＩ＝ガソリ
ン・ダイレクト・インジェクション）の排気ガスを浄化
し得るためには、特別な蓄積触媒コンバーターが必要と
される。該蓄積触媒コンバーターは２００℃と４００℃
との間の温度窓にてのみ作動する。高温排気ガスは触媒
コンバーターへの流入以前に冷却されなくてはならな
い。 【解決手段】 蓄積触媒コンバーター（１０）と冷却モ
ジュール（２０）の組合せが提案される。冷却モジュー
ル（２０）は、入口円錐体（２１）及び出口円錐体（２
２）を備えた管束（２３）を有する。冷却モジュール
（２０）の出口円錐体（２２）は触媒コンバーター（１
０）の入口円錐体（１２）に組み込まれている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の前提概
念により、燃料直接噴射装置を備えた内燃機関（ＧＤＩ
原動機）の排気ガス装置用モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧＤＩ原動機は可能な限り多量の過剰空
気を用いて稼動される。この稼動方式では極めて多量の
ＮＯＸが発生し、このＮＯＸは通例の三元触媒コンバー
ターでは除去され得ない。このことよりＧＤＩ原動機に
は特別の蓄積触媒コンバーター（Speicherkatalysato
r）が後置されている。この蓄積触媒コンバーターは、
希薄稼動にて形成されるＮＯＸを所定の時間の間、特徴
的には１分から２分の間、蓄積させるという特性を有す
る。引き続き触媒コンバーターは再生されなくてはなら
ない。この時間の間、特徴的には1秒から3秒の間、原動
機電子装置は原動機を通常稼動に切り替える。
【０００３】市販の蓄積触媒コンバーターは、２００℃
と４５０℃との間の温度窓にてのみ機能し、８００℃以
上の温度では破壊されてしまう。しかしＧＤＩ原動機は
稼動状態に応じて９５０℃までの排気ガス温度を発生さ
せる。このことより原動機と蓄積触媒コンバーターとの
間の排気ガスは考えられ得る全ての稼動条件のもとで８
００℃以下、有利には２００℃から４５０℃までに冷却
されなくてはならない。これは特別の排気ガス冷却器に
て行われる。
【０００４】自動車製造業者が全ての原動機パレットを
備えた車両モデルを提供することを常としているのは周
知である。それぞれの原動機の稼動のために必要とされ
る構成要素は、可能な限り他の原動機の構成要素と交換
され得るべきである。その場合それぞれの車両タイプの
機械的なフレーム条件、特に底部の寸法が守られなくて
はならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この点より本発明の課
題は、前記条件を満たす、蓄積触媒コンバーター及び排
気ガス冷却器を有するモジュールを提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本課題は請求項１の特徴
を有するモジュールにより解決する。
【０００７】蓄積触媒コンバーターの入口円錐体に排気
ガス冷却器の出口円錐体を組み込むことが本発明の主な
長所である。このことに関して先ず記すべきことに前記
長所より可能とされる構成形体の短縮がある。それに加
えて排気ガス背圧が減少される。更に記すべきことに組
立工場並びに整備工場における最適の操作性がある。別
の長所として、菅束の菅の数量及び直径を変化させるこ
とにより排気ガス冷却器の放熱表面が広範囲にて変化さ
れ得ることが挙げられる。別の長所としては、排気ガス
冷却器への排気ガス導管と菅束の菅との間、並びに菅束
の菅と蓄積触媒コンバーターとの間の横断面の跳躍（Qu
erschnittsprung）により、並びに蓄積触媒コンバータ
ー自体により、原動機排気ガス内に潜む騒音の減少が達
成されるので、本発明によるモジュールが市販の予備消
音器の作用を有することが挙げられる。別の主な長所と
しては、蓄積触媒コンバーター内の触媒で被膜されてい
る本体の端面が、通常のように中心部にてのみではなく
菅束の全面に渡りブローされ、蓄積作用及び浄化作用の
明確な改善が成されることが挙げられる。
【０００８】本発明の別の構成によれば、菅束の菅が中
心部の周囲、例えばそれぞれ蓄積触媒コンバーターの横
断面に適合される円形線上または長円形線上に位置決め
されている。その結果触媒コンバーター本体の端面の最
適なブローが達成される。
【０００９】有利には排気ガス冷却器の入口円錐体及び
出口円錐体連結部が菅束の端部領域にて流動上有利な隆
起部を有する。この隆起部は排気ガス背圧を更に減少さ
せる。
【００１０】本発明の構成によれば、菅束の菅は異なる
横断面を有する。異なる横断面を有する菅は、異なる音
響特性を有する。その結果出口円錐体領域にて干渉が生
じ、この干渉を用いて排気ガス内の所定の妨害周波数成
分が除去され得る。
【００１１】本発明の別の構成によれば、菅束はケーシ
ングにより包囲されていて、このケーシング内にて冷却
剤が循環する。冷却剤を用いることにより空気を用いる
よりも強い冷却が達成される。更に冷却剤の熱は例えば
客室の暖房に使用され得る。
【００１２】有利には、入口円錐体及び出口円錐体を有
する触媒コンバーターケーシング及び出口円錐体連結部
が一体式に実施される。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明を図面により実施例の形態
にて、より詳細に説明する。
【００１４】図面にはＧＤＩ原動機の排気ガス装置用モ
ジュールが示されている。原動機から来る排気ガス菅１
に先ず排気ガス冷却器２０が、及び排気ガス冷却器２０
に蓄積触媒コンバーター１０が後置されている。排気ガ
ス菅２は浄化された排気ガスを排気ガス装置の後続構成
要素へ更に案内する。
【００１５】蓄積触媒コンバーター１０は周知のように
触媒で被膜されたモノリス１４を有し、このモノリス１
４は入口円錐体１２及び出口円錐体１３を備えたケーシ
ング１１内に格納されている。
【００１６】排気ガス冷却器２０は主として入口円錐体
２１、出口円錐体連結部２２、及び入口円錐体２１と出
口円錐体連結部２２との間の菅束２３を含む。菅束２３
の菅は入口円錐体２１及び出口円錐体連結部２２の中心
部の周囲の円周上に位置する。入口円錐体２１及び出口
円錐体連結部２２の中心部は流動上有利な隆起部２４と
して実施されている。
【００１７】排気ガス冷却器２０の出口円錐体連結部２
２は蓄積触媒コンバーター１０の入口円錐体１２に組み
込まれている。その結果極めてコンパクトなユニットが
得られる。更に菅束２３の菅内に導かれた排気ガス部分
流は広い面でモノリス１４の端面に当たり、その結果、
多くの市販の触媒コンバーターにて観察される、モノリ
スの中央部にて排気ガスが濃縮されるという短所は、い
ずれかの付加的な組込装置または他の流動体案内手段を
必要とすることなく回避される。
【００１８】原動機から来る騒音の、入口円錐体２１か
ら菅束２３の菅への入力及び菅束２３の菅から出口円錐
体２２への出力に際して、排気ガス中に含まれる騒音が
反射により減少される。更なる音減少はモノリス１４の
流路内にて行われる。それにより本発明によるモジュー
ル１０、２０は市販の予備消音器の役割を満たし得る。
【００１９】それに加えて異なる横断面を有する菅束２
３の菅が実施されると、正確なサイジングを前提とし
て、出口円錐体２２の領域にて干渉形成が成される。そ
の結果妨害周波数領域が除去され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＧＤＩ原動機の排気ガス装置用モジュールを示
す図である。
【符号の説明】
１ 排気ガス菅 ２ 排気ガス菅 １０ 蓄積触媒コンバーター １１ ケーシング １２ 入口円錐体 １３ 出口円錐体 １４ モノリス ２０ 排気ガス冷却器 ２１ 入口円錐体 ２２ 出口円錐体連結部 ２３ 菅束 ２４ 隆起部
【手続補正書】
【提出日】平成１２年２月１５日（２０００．２．１
５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 排気ガス装置用モジュール
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の前提概
念により、燃料直接噴射装置を備えた内燃機関（ＧＤＩ
原動機）の排気ガス装置用モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧＤＩ原動機は可能な限り多量の過剰空
気を用いて稼動される。この稼動方式では極めて多量の
ＮＯＸが発生し、このＮＯＸは通例の三元触媒コンバー
ターでは除去され得ない。このことよりＧＤＩ原動機に
は特別の蓄積触媒コンバーター（Speicherkatalysato
r）が後置されている。この蓄積触媒コンバーターは、
希薄稼動にて形成されるＮＯＸを所定の時間の間、特徴
的には１分から２分の間、蓄積させるという特性を有す
る。引き続き触媒コンバーターは再生されなくてはなら
ない。この時間の間、特徴的には1秒から3秒の間、原動
機電子装置は原動機を通常稼動に切り替える。
【０００３】市販の蓄積触媒コンバーターは、２００℃
と４５０℃との間の温度窓にてのみ機能し、８００℃以
上の温度では破壊されてしまう。しかしＧＤＩ原動機は
稼動状態に応じて９５０℃までの排気ガス温度を発生さ
せる。このことより原動機と蓄積触媒コンバーターとの
間の排気ガスは考えられ得る全ての稼動条件のもとで８
００℃以下、有利には２００℃から４５０℃までに冷却
されなくてはならない。これは特別の排気ガス冷却器に
て行われる。
【０００４】自動車製造業者が全ての原動機パレットを
備えた車両モデルを提供することを常としているのは周
知である。それぞれの原動機の稼動のために必要とされ
る構成要素は、可能な限り他の原動機の構成要素と交換
され得るべきである。その場合それぞれの車両タイプの
機械的なフレーム条件、特に底部の寸法が守られなくて
はならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この点より本発明の課
題は、前記条件を満たす、蓄積触媒コンバーター及び排
気ガス冷却器を有するモジュールを提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本課題は請求項１の特徴
を有するモジュールにより解決する。
【０００７】蓄積触媒コンバーターの入口円錐体に排気
ガス冷却器の出口円錐体を組み込むことが本発明の主な
長所である。このことに関して先ず記すべきことに前記
長所より可能とされる構成形体の短縮がある。それに加
えて排気ガス背圧が減少される。更に記すべきことに組
立工場並びに整備工場における最適の操作性がある。別
の長所として、管束の管の数量及び直径を変化させるこ
とにより排気ガス冷却器の放熱表面が広範囲にて変化さ
れ得ることが挙げられる。別の長所としては、排気ガス
冷却器への排気ガス導管と管束の管との間、並びに管束
の管と蓄積触媒コンバーターとの間の横断面の跳躍（Qu
erschnittsprung）により、並びに蓄積触媒コンバータ
ー自体により、原動機排気ガス内に潜む騒音の減少が達
成されるので、本発明によるモジュールが市販の予備消
音器の作用を有することが挙げられる。別の主な長所と
しては、蓄積触媒コンバーター内の触媒で被膜されてい
る本体の端面が、通常のように中心部にてのみではなく
管束の全面に渡りブローされ、蓄積作用及び浄化作用の
明確な改善が成されることが挙げられる。
【０００８】本発明の別の構成によれば、管束の管が中
心部の周囲、例えばそれぞれ蓄積触媒コンバーターの横
断面に適合される円形線上または長円形線上に位置決め
されている。その結果触媒コンバーター本体の端面の最
適なブローが達成される。
【０００９】有利には排気ガス冷却器の入口円錐体及び
出口円錐体連結部が管束の端部領域にて流動上有利な隆
起部を有する。この隆起部は排気ガス背圧を更に減少さ
せる。
【００１０】本発明の構成によれば、管束の管は異なる
横断面を有する。異なる横断面を有する管は、異なる音
響特性を有する。その結果出口円錐体領域にて干渉が生
じ、この干渉を用いて排気ガス内の所定の妨害周波数成
分が除去され得る。
【００１１】本発明の別の構成によれば、管束はケーシ
ングにより包囲されていて、このケーシング内にて冷却
剤が循環する。冷却剤を用いることにより空気を用いる
よりも強い冷却が達成される。更に冷却剤の熱は例えば
客室の暖房に使用され得る。
【００１２】有利には、入口円錐体及び出口円錐体を有
する触媒コンバーターケーシング及び出口円錐体連結部
が一体式に実施される。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明を図面により実施例の形態
にて、より詳細に説明する。
【００１４】図面にはＧＤＩ原動機の排気ガス装置用モ
ジュールが示されている。原動機から来る排気ガス管１
に先ず排気ガス冷却器２０が、及び排気ガス冷却器２０
に蓄積触媒コンバーター１０が後置されている。排気ガ
ス管２は浄化された排気ガスを排気ガス装置の後続構成
要素へ更に案内する。
【００１５】蓄積触媒コンバーター１０は周知のように
触媒で被膜されたモノリス１４を有し、このモノリス１
４は入口円錐体１２及び出口円錐体１３を備えたケーシ
ング１１内に格納されている。
【００１６】排気ガス冷却器２０は主として入口円錐体
２１、出口円錐体連結部２２、及び入口円錐体２１と出
口円錐体連結部２２との間の管束２３を含む。管束２３
の管は入口円錐体２１及び出口円錐体連結部２２の中心
部の周囲の円周上に位置する。入口円錐体２１及び出口
円錐体連結部２２の中心部は流動上有利な隆起部２４と
して実施されている。
【００１７】排気ガス冷却器２０の出口円錐体連結部２
２は蓄積触媒コンバーター１０の入口円錐体１２に組み
込まれている。その結果極めてコンパクトなユニットが
得られる。更に管束２３の管内に導かれた排気ガス部分
流は広い面でモノリス１４の端面に当たり、その結果、
多くの市販の触媒コンバーターにて観察される、モノリ
スの中央部にて排気ガスが濃縮されるという短所は、い
ずれかの付加的な組込装置または他の流動体案内手段を
必要とすることなく回避される。
【００１８】原動機から来る騒音の、入口円錐体２１か
ら管束２３の管への入力及び管束２３の管から出口円錐
体２２への出力に際して、排気ガス中に含まれる騒音が
反射により減少される。更なる音減少はモノリス１４の
流路内にて行われる。それにより本発明によるモジュー
ル１０、２０は市販の予備消音器の役割を満たし得る。
【００１９】それに加えて異なる横断面を有する管束２
３の管が実施されると、正確なサイジングを前提とし
て、出口円錐体２２の領域にて干渉形成が成される。そ
の結果妨害周波数領域が除去され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＧＤＩ原動機の排気ガス装置用モジュールを示
す図である。
【符号の説明】 １ 排気ガス管 ２ 排気ガス管 １０ 蓄積触媒コンバーター １１ ケーシング １２ 入口円錐体 １３ 出口円錐体 １４ モノリス ２０ 排気ガス冷却器 ２１ 入口円錐体 ２２ 出口円錐体連結部 ２３ 管束 ２４ 隆起部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラルフ ミュラー ドイツ連邦共和国 デー・76831 ビリヒ ハイム・インゲンハイム ローアガッセ 19 (72)発明者 ベネディクト ミュラー ドイツ連邦共和国 デー・67487 マイカ マー シラーシュトラーセ 12 (72)発明者 ディートマル フレーゼ ドイツ連邦共和国 デー・76889 カペレ ン・ドゥルスヴァイラー ドイッチュホフ ３ベー

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】燃料直接噴射装置を備えた内燃機関の排気
    ガス装置用モジュールであって、入口円錐体（１２）及
    び出口円錐体（１３）を備えた触媒コンバーターケーシ
    ング（１１）にして、触媒活性の蓄積本体（１４）を内
    設した蓄積触媒コンバーター（１０）と、排気ガス冷却
    器（２０）とを含む前記モジュールにおいて、排気ガス
    冷却器（２０）が、入口円錐体（２１）、出口円錐体連
    結部（２２）、及び入口円錐体（２１）と出口円錐体連
    結部（２２）との間の菅束（２３）を含むこと、及び排
    気ガス冷却器（２０）の出口円錐体連結部（２２）が前
    記蓄積触媒コンバーターの入口円錐体（１２）に組み込
    まれていることを特徴とするモジュール。
  2. 【請求項２】菅束（２３）の菅が、入口円錐体（２１）
    及び出口円錐体連結部（２２）の中心部の周囲に位置決
    めされていることを特徴とする、請求項１に記載のモジ
    ュール。
  3. 【請求項３】排気ガス冷却器（２０）の入口円錐体（２
    １）及び（または）出口円錐体連結部（２２）が、菅束
    （２３）の端部領域にて流動上有利な隆起部（２４）を
    有することを特徴とする、請求項１または請求項２に記
    載のモジュール。
  4. 【請求項４】菅束（２３）の菅が、異なる横断面を有す
    ることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか
    一項に記載のモジュール。
  5. 【請求項５】菅束（２３）が、ケーシングにより包囲さ
    れ、該ケーシング内にて冷却剤が循環することを特徴と
    する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のモ
    ジュール。
  6. 【請求項６】触媒コンバーターケーシング（１１）、出
    口円錐体（１３）、入口円錐体（１２）及び出口円錐体
    連結部（２２）が、一体式に実施されていることを特徴
    とする、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の
    モジュール。
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