JP2003516493A - 燃焼エンジンから触媒装置、特に貯蔵触媒装置へ排気ガスを供給するための装置 - Google Patents

燃焼エンジンから触媒装置、特に貯蔵触媒装置へ排気ガスを供給するための装置

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Abstract

(57)【要約】 この装置１０は、燃焼エンジンから触媒装置１１、特に貯蔵触媒装置へ排気ガスを供給するために使用され、その際この装置１０が、複数の排気ガス供給導管１２を備えている。この場合、少なくとも１つの排気ガス供給導管１２が、熱伝導体１３として、触媒装置１１に対して排気熱の促進された伝導のために、且つ、少なくとも１つの他方の排気ガス供給導管１２が、熱交換器１４として、この触媒装置１１の手前で排気熱の促進された取り去りのために形成されており、その際、切替え可能な切替え部材１５が、これら排気ガス供給導管の内の少なくとも１つの排気ガス供給導管１２の流動断面積の調節のために設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、請求項１の上位概念による、燃焼エンジンから触媒装置、特に貯蔵
触媒装置へ排気ガスを供給するための装置に関し、その際、この装置が、複数の
排気ガス供給導管を備えている。
【０００２】 車両の直接的な燃料噴射装置を有するオットーエンジンにおいて、排気ガス内
に含まれている窒素酸化物を転換するために、有利には、ＮＯｘ貯蔵触媒装置が
使用され、これらＮＯｘ貯蔵触媒装置は、実際的に、ただ比較的に幅の狭い排気
ガス温度ウインドウ内においてだけ、十分に高い転換率を提供する。このことは
、オットー燃焼エンジンの、効率に有利なリーンバーン運転領域の、不利な条件
を誘起する。リーンバーン運転によって、直接的に噴射するオットーエンジンの
燃料消費量を最適に低減させるために、この排気ガスシステムは、排気ガス温度
が、貯蔵触媒装置内への入口のすぐ手前で、可能な限り大きなエンジン運転領域
において、所定の作動温度ウインドウ内に存在するように、エンジンに適合され
るべきである。この作動温度ウインドウの上側の限度は、比較的に高い車両速度
において、もしくは比較的に高いエンジン負荷において到達される。この温度限
界を超過した場合、この貯蔵触媒装置の機能態様および耐用期間（耐久性）は、
不利に阻害される。従って、排気ガスは、オットーエンジンのリーンバーン運転
領域を拡大するために、貯蔵触媒装置内への入口の手前で、比較的に高い車両速
度において、もしくは比較的に高いエンジン負荷において、冷却されるべきであ
る。他方では、更に、この貯蔵触媒装置が、直接的に噴射されるオットーエンジ
ンの冷間始動の後に、可能な限り迅速にこの貯蔵触媒装置のライト・オフ温度、
即ち最適な有害物質転換のための作動温度に到達するように作用されるべきであ
る。この目的のために、オットーエンジンの冷間始動のすぐ後に、可能な限り僅
かの排気ガスからの熱放出を、触媒装置内への入口の手前の周囲に対して許容す
る、適当な処置を講じることは必要である。
【０００３】 ドイツ連邦共和国特許公開第１９９ ０５ ３４５号明細書から、冒頭に記載
した様式の、多数の排気ガス供給導管を有する、排気処理装置へと燃焼エンジン
からの排気ガスを供給するための装置は公知である。この場合、三元触媒コンバ
ータとNoｘトラップとの間に、多数の排気ガス供給導管が設けられており、この
排気ガス供給導管は、比較的に僅かの排気ガス質量流量において、比較的に高い
熱の割合を排気ガス流内において保持しなければならず、これに対して、比較的
に高い質量流量において、比較的により高い熱の割合が、排気ガス流と共に導出
される。
【０００４】 従って、本発明の根底をなす課題は、冒頭に記載した様式の装置を提供するこ
とであり、この装置が、簡単な、且つ効果的な方法において、排気ガス温度の信
頼性の高い調節を、触媒装置内への排気ガスの入口において可能にする。
【０００５】 この課題は、請求項１の特徴を有する装置によって解決される。この装置は、
少なくとも１つの排気ガス供給導管が、熱伝導体として、触媒装置に対して排気
熱の促進された伝導のために、且つ、少なくとも１つの他方の排気ガス供給導管
が、熱交換器として、この触媒装置の手前で排気熱の促進された取り去りのため
に形成されており、その際、切替え可能な切替え部材が、これら排気ガス供給導
管の内の少なくとも１つの排気ガス供給導管の流動断面積の調節のために設けら
れていることを特徴とする。この様式に形成された装置は、有利な方法で、触媒
装置内への入口における排気ガス温度を、可能な限り大きなエンジン運転領域（
比較的に高い車両速度、もしくは比較的に高いエンジン負荷）のために、同様に
冷間始動のすぐ後に、所定の作動温度ウインドウ内に保持するように、適応され
ている。この目的のために、切替え可能な調節手段が使用され、この調節手段は
、これら排気ガス供給導管の内の少なくとも１つの排気ガス供給導管、即ち熱伝
導体及び／または熱交換器の、流動断面積の調節のために、適している。従って
、この熱伝導体は、オットーエンジンの冷間始動の後に、触媒装置のライト・オ
フ温度の可能な限り迅速な到達の役目を果たし、これに対して、この熱交換器が
、この触媒装置の手前の排気ガス冷却の、および従って、特に比較的に高いエン
ジン負荷において、作動温度ウインドウの上側の温度限界の不都合な超過の防止
の役目を果たす。オットーエンジンの冷間始動の場合、例えばこの触媒装置に対
して排気熱の最大の伝導のために、この熱伝導体が開放されており（最大の流動
断面積）、且つ熱交換器が部分的にまたは完全に閉鎖されていることは、可能で
あり、従って、可能な限り僅かにしか、排気熱が触媒装置の手前で周囲に対して
伝導されず、むしろ、可能な限り迅速に、オットーエンジンの冷間始動の後にこ
の触媒装置のライト・オフ温度に到達するべきである、この触媒装置の加熱のた
めに利用される。この触媒装置が、この触媒装置のライト・オフ温度に到達し、
且つこのオットーエンジンが比較的に高いエンジン負荷（比較的に高い車両速度
）に被らせられる場合、触媒装置に対しての排気ガスによるあまりに大きな熱伝
導に基づいて、ライト・オフ温度の上側の温度限界が超過されることを防止する
ために、この熱交換器を部分的にまたは完全に開放すること、および場合によっ
ては、熱伝導体を部分的にまたは完全に閉鎖することは、有利である。触媒装置
に対しての排気ガスによる熱伝導を制御もしくは調整するための、一つまたは多
数の排気ガス供給導管の流動断面積に関連しての、これら全てのそれぞれのエン
ジン運転領域に適合された調節は、切替え可能な調節手段によって、簡単な、正
確な、且つ信頼性の高い方法において実現可能である。
【０００６】 有利には、排気ガス供給導管は、相互に分離された管として形成されている。
これら排気ガス供給導管は、それぞれのエンジン運転領域（冷間始動、比較的に
高いエンジン負荷）に依存した状態において、２つの異なるもしくは反対の目標
、即ち触媒装置に対しての可能な限り良好な排気熱の伝導（熱伝導体）、および
触媒装置に対しての可能な限り低減された排気熱の伝導（熱交換器）を追求すべ
きなので、これら排気ガス供給導管を相互に分離された、有利にはほんの少しだ
け離間された管として形成することは、有利である。熱交換器から熱伝導体を分
離することによって、特に効果的な、触媒装置に対しての排気ガスによる熱伝導
の調節が、実現可能である。
【０００７】 本発明の１つの実施形態により、熱伝導体として形成された排気ガス供給導管
は、熱交換器として形成された排気ガス供給導管に関連してより小さな流動断面
積を有している。この方法において、触媒装置の手前での周囲に対しての排気熱
の伝導面は、この熱伝導体に関連して可能な限り小さな値に制限され、且つ、こ
の熱交換器に関して可能な限り大きく形成されている。
【０００８】 有利には、排気ガス供給導管は、互いに離間されて、管束として配設されてお
り、その際、熱伝導体として形成された排気ガス供給導管は、この管束において
、内側に位置するように配設されており、且つ熱交換器として形成された排気ガ
ス供給導管の多数によって円周状に囲繞されている。管束としてグループにされ
、且つ互いに離間された排気ガス供給導管は、装置のコンパクトな構成を可能に
する。その際に、周囲との熱交換器の可能な限り効果的な熱交換を可能とするた
めに、熱交換器として形成された排気ガス供給導管は、有利には、外側に位置す
るように、且つ周囲状に、この内側に位置する熱伝導体もしくは複数の熱伝導体
を中心にして位置している。
【０００９】 有利な方法で、熱伝導体として形成された排気ガス供給導管は、熱絶縁体を備
えている。この熱伝導体の熱絶縁体によって、特に簡単な且つ効果的な方法にお
いて、この熱伝導体による周囲に対しての排気熱放出を、最小値に低減すること
、および従って、触媒装置に対しての可能な限り良好な排気熱の伝導を保証する
ことは可能である。このことは、特に有利には、オットーエンジンの冷間始動に
おいて、ライト・オフ温度への可能な限り迅速な触媒装置の加熱に対して効果を
現す。
【００１０】 有利な実施形態により、熱伝導体として形成された排気ガス供給導管は、触媒
装置のマトリックスの直前に至るまで延在している。可能な限り迅速に、触媒装
置のライト・オフ温度に到達させるために、この構成によって、触媒マトリック
スの局部的に限定された領域の迅速な加熱が達成され、この触媒装置において、
所望の有害物質反応（Schadstoffumsatz）（特に、有害物質転換（Schadstoffko
nvertierung））が生起される。
【００１１】 本発明の更なる構成により、熱交換器として形成された排気ガス供給導管は、
熱伝導面の表面増大、及び/または排気ガス流の乱流形成が、排気ガス供給導管
内において得られるように、この排気ガス供給導管の壁部において、立体成形さ
れている。このことは、触媒装置に供給されるべき排気ガスに関連して、熱交換
器として形成された排気ガス供給導管の冷却作用を増幅する役目を果たす。熱交
換器内における排気ガスの乱流形成によって、生起する外側の冷たい排気ガス流
および内側の熱い排気ガスに基づく当該の排気ガス供給導管内における温度層状
態の不都合な形成は、防止される。この様式の温度層状態は、特に、相応する排
気ガス供給導管（熱交換器）の増大した長さにおいて、防止されるべきである。
【００１２】 有利には、熱交換器として形成された排気ガス供給導管は、熱放出を促進する
被膜部を備えている。この様式の被膜部によって、比較的に簡単な方法において
、効果的な熱放出、特に放射熱の放出の増大が、周囲に対して達成可能である。
【００１３】 有利な実施形態により、熱交換器として形成された排気ガス供給導管の外側の
面は、熱放出を促進する外側空気流によって作用されている。これによって、付
加的な放射熱の放出の増大が、この熱交換器によって周囲に対して得られる。そ
の際に、熱交換器として形成された排気ガス供給導管の壁部の外側の立体成形は
、管壁に沿った外側空気の所望の乱流を誘起し、これによって、特に効果的な熱
放出が、熱交換器によって周囲に対して得られる。この様式の外側空気流は、例
えば、車両の前面領域もしくは車両の床裏面覆い部における入口開口部を通る走
行風を適切に案内することによって得られる。
【００１４】 有利な実施形態により、調節手段は、切替え部材を有しており、この切替え部
材が、調節部材によってパラメータに依存して制御可能である。排気ガス供給導
管の内の少なくとも１つの排気ガス供給導管の流動断面積を調節するために、使
用可能なパラメータは、エンジンの冷却材温度、触媒装置の手前及び／または後
ろの排気ガス温度（排気ガス流動方向で見て）、触媒装置温度、及び／または排
気ガス質量流量である。この調節パラメータとしての排気ガス質量流量は、許容
できない高い排気ガス背圧の形成を、極めて大きな排気ガス質量流量の際に回避
する役目を果たす。
【００１５】 有利には、切替え部材は、管束に相応して通過開口部を備えた、回転可能な円
板として形成されている。適当な通過開口部を備えた回転可能な円板は、同時に
、且つ、適当な回転における正確な方法において、それぞれの流動断面積を、有
利には多数の排気ガス供給導管によってパラメータに依存して、調節するために
適している。その際に、この切替え部材の円板形の実施形態は、特にコンパクト
な装置の実現を可能にする。
【００１６】 有利な実施形態によって、調節部材は、電気的な調節駆動装置によって操作可
能な切替えロッドとして形成されている。この様式に形成された調節部材は、切
替え部材の信頼性の高い且つ正確な調節（回転）を可能にする。
【００１７】 有利な方法で、円板として形成された切替え部材の調節（回転）は、それぞれ
に存在する構造的な所与の要件に適合された調節部材によって行われる。その際
、この切替え部材の回転を、正確な且つ信頼性の高い方法において誘起するため
に、この調節部材は、例えば負圧位置調節装置として形成されている。
【００１８】 更なる、選択的な実施形態によって、調節部材は、コイルを有している電磁的
な調節装置として形成されており、この調節装置によって、電機子として作用す
る切替え部材が、回転状態において移動可能である。このように形成され、且つ
機能する調節部材は、構造的に特にコンパクトな実施形態によって、且つ同時に
、一つまたは多数の排気ガス供給導管の流動断面積の、正確な且つ信頼性の高い
調節によって、特徴付けられる。
【００１９】 更に、調節部材は、同様に液圧的に形成されても良い。
【００２０】 有利には、切替え部材の調節は、オン・オフ切替えの様式で行われる。一方の
オン・オフ切替えによって、適当な排気ガス供給導管は、必要（冷間始動、比較
的に高いエンジン負荷）に応じて、完全に開放され、または完全に閉鎖され、そ
の際、場合によっては、熱伝導体として形成された排気ガス供給導管と、熱交換
器として形成された排気ガス供給導管との間で、もしくは複数の導管の間で、区
分されても良い。オン・オフ切替えは、比較的に簡単に実現可能な、切替え部材
を調節するための切替え装置である。
【００２１】 選択的な実施形態によって、切替え部材の調節は、無段階に調節可能な中間状
態において行われる。相応する排気ガス供給導管、もしくは複数の導管の流動断
面積の無段階の調節は、触媒装置、特にＮＯｘ貯蔵触媒装置の温度の極めて正確
な調節を、比較的に広いエンジン運転領域における最適な作動温度へと、可能に
する。同様にここで、熱伝導体もしくは熱交換器の機能を有する排気ガス供給導
管は、区別されても良い。
【００２２】 有利には、熱伝導体として形成された排気ガス供給導管は、切替え部材の回転
軸線に関連して同軸に配設されている。この実施例により装置は、１つの熱伝導
体を備えており、この熱伝導体が、切替え部材の回転軸線、および切替え部材の
１つの相応する通過開口部に関連して、同軸に配設されている。従って、切替え
部材の回転は、熱伝導体の流動断面積の、何の調節をも誘起せず、むしろ、ただ
外側に位置する熱交換器として形成された排気ガス供給導管の流動断面積の調節
だけを誘起する。従って、この熱伝導体は、この実施形態に相応して、常に開放
された状態にあり、これに対して、熱交換器として形成された排気ガス供給導管
（もしくは排気ガス供給導管）が、切替え部材の調節によって、触媒装置への排
気ガスの供給に関連して、開放され、閉鎖され、または場合によっては、部分的
に閉鎖される。
【００２３】 選択的な実施形態により、熱伝導体として形成された排気ガス供給導管は、切
替え部材の回転軸線に関連して、半径方向に、離間して配設されている。この実
施形態の場合、熱伝導体の流動断面積と同様に、外側に配設された熱交換器の流
動断面積も、切替え部材の調節において変化させられる。何故ならば、切替え部
材の全ての通過開口部は、回転軸線に関連して離間されており、且つ従って、切
替え部材の回転において、全ての通過開口部の相対的な位置移動が、排気ガス供
給導管（熱伝導体および熱交換器）の相応する開口部に関連して誘起されるから
である。
【００２４】 有利には、切替え部材は、中央の円板、およびこの円板に関連して同軸の、外
側の、およびこの円板に対して回転可能の、リングを有しており、その際、この
熱伝導体として形成された排気ガス供給導管に相応する円板、およびこの熱交換
器として形成された排気ガス供給導管に相応するリングが、通過開口部を備えて
いる。この方法において、この円板およびリングが、所属する排気ガス供給導管
（熱伝導体、熱交換器）の相応する流動断面積の調節のために、調節部材によっ
て相互に依存せずに制御可能であり、従って、触媒装置の所望の作動温度が、極
めて正確な方法において調節されることは可能である。
【００２５】 有利には、円板として形成された切替え部材は、直接的に入口側に、触媒装置
の手前に設けられている。この場合、構造的に比較的に簡単な装置の実施形態は
、可能である。何故ならば、少なくとも、熱交換器として形成された排気ガス供
給導管、もしくは複数の導管が、ただ一方に（切替え部材に関連して入口側に）
だけ、この切替え部材のそれぞれの通過穿孔と、作用接触の状態にあるからであ
る。
【００２６】 次に、本発明を、多数の有利な実施例に基づいて、図に関連して詳しく説明す
る。
【００２７】 図１は、車両（図示されていない）の燃焼エンジンから触媒装置１１、特にＮ
Ｏｘ貯蔵触媒装置へ排気ガスを供給するための、全体として符号１０で示した装
置を図示している。この装置１０は、複数の排気ガス供給導管１２を備えており
、これら排気ガス供給導管が、入口側で、共通の排気ガス管２５と結合されてお
り、且つ、出口側で、切替え可能な調節手段１５の中間配設のもとで、この触媒
装置１１へと案内している。この排気ガス供給導管１２は、相互に別個の管とし
て形成されており、且つ互いに離間されて管束として配設されており、熱伝導体
１３として形成された排気ガス供給導管１２が管束の内側に位置して配設されて
おり、且つ、多数の熱交換器１４として形成された排気ガス供給導管１２によっ
て囲繞されている。
【００２８】 排気ガスは、矢印線２６に従って、図示されていない燃焼エンジンから排気ガ
ス管２５を通って、それぞれの排気ガス供給導管１２に、矢印線２７、２８、２
９に相応して供給され、これら排気ガス供給導管が、この調節手段１５の適当な
切替えにおいて、それぞれの排気ガス流を、矢印線３０、３１、３２に従って、
触媒装置１１に更に導く。この熱伝導体１３として形成された排気ガス供給導管
１２は、触媒装置１１に対して排気熱の促進された伝導の役目を果たし、これに
対して、これら熱交換器１４として形成された排気ガス供給導管１２が、この触
媒装置の手前で、排気熱の促進された取り去りのために設けられている。この切
替え可能な調節手段１５は、それぞれの熱交換器１４として形成された排気ガス
供給導管１２の流動断面積を変えるために適当である。
【００２９】 図２に相応して、調節手段１５は、切替え部材１７を有しており、この切替え
部材が、調節部材２３によって、パラメータに依存して制御可能である。この切
替え部材１７は、ケーシング１８内に回転軸線１９を中心として矢印線２０およ
び２１に従って、回転可能な円板として形成されており、この円板が、管束に関
する排気ガス供給導管１２の配設に相応して、通過開口部２２、３６を備えてい
る。その際に、これら通過開口部２２は、調節手段１５もしくは回転可能な切替
え部材１７の所定の切替え状態において、熱交換器１４として形成された排気ガ
ス供給導管１２に関連して、一直線に並べて設けられている（図１も参照のこと
）。図１および２の実施形態に相応して、この通過開口部３６は、調節手段１５
もしくは切替え部材１７の切替え状態に依存せずに、一直線に並べて、熱伝導体
１３として形成された排気ガス供給導管１２に関連して、設けられている。
【００３０】 図１および２において図示されているように、熱伝導体１３として形成された
排気ガス供給導管１２は、有利には、熱交換器１４として形成された排気ガス供
給導管１２に関連して、より小さい流動断面積を有している。このようにして、
この熱伝導体１３を通って、排気熱の比較的に僅かの伝導が、周囲に対して行わ
れる（この熱伝導体１３の小さな熱伝導面）。それに対して、これら熱交換器１
４として形成された排気ガス供給導管１２は、有効な熱伝導を、周囲に対して促
進するために、可能な限り大きな熱伝導面を有している。熱伝導体１３として形
成された排気ガス供給導管１２は、更に、可能な限り多くの排気熱を、触媒装置
１１に伝導可能とするために、熱絶縁体１６を備えている（図１を参照せよ）。
触媒マトリックスの局部的に限定された領域の、可能な限り迅速な加熱を可能に
するために、この熱伝導体１３は、有利には、この触媒装置１１のマトリックス
（図示されていない）の直前に至るまで延在している。
【００３１】 熱交換器１４として形成された排気ガス供給導管１２は、有利には、熱伝導面
の表面増大、及び/または排気ガス流の乱流形成（図１における矢印線２８、２
９）が、それぞれの排気ガス供給導管１２内において得られるように、これら排
気ガス供給導管の壁部において、立体成形されて形成されている。図４から１３
までにおいて、この様式の構成の種々の可能性が図示されている。図４および５
による、熱交換器１４として形成された排気ガス供給導管１２は、外側に設けら
れ、円周状に、均等に分配され、且つ外方へ突出するリブ３３を備えられている
。これらリブ３３は、排気ガス供給導管１２の熱伝導面の表面増大の、且つ従っ
て、周囲に対する改良された熱伝導の役目を果たす。図６、７は、長手方向の延
在部において交番する長円形な性質を有する、熱交換器１４として形成された排
気ガス供給導管１２を示している。このことは、表面増大と同様に、この排気ガ
ス供給導管１２を通って流動する排気ガス流の乱流形成も誘起する。図８、９に
おいて、長手方向において波形の排気ガス供給導管１２が図示されている。同様
にここで、表面増大および排気ガス流の乱流形成が、この排気ガス供給導管１２
において得られる。図１０、１１による排気ガス供給導管１２は、円周状に、内
側に向って延在する窪み部３４を備えており、これによって、熱伝導面の表面増
大と同様に、貫通流動する排気ガス流の乱流形成も得られる。図１２、１３は、
内部において、条溝３５を備えている排気ガス供給導管１２を示しており、その
際、これら条溝３５が、貫流方向において、同様に、傾斜して位置されていても
良い。これら条溝３５は、排気ガス供給導管１２内における排気ガス流の乱流形
成の役目を果たし、且つ、同時にこの排気ガス供給導管１２の熱伝導面の表面増
大を可能にする。図示されていない実施形態により、熱交換器１４として形成さ
れた排気ガス供給導管１２は、乱流を増大することのために、断面において、同
様に、矩形の、３角形の、半円形の、または半長円形の管として形成されていて
も良い。その際に、熱交換器１４として形成された排気ガス供給導管１２内にお
ける、乱流の形成は、特に、熱い排気ガスから、相応する排気ガス供給導管１２
の外側壁への熱伝導の向上の役目を果たす。更に、この排気ガス供給導管１２内
における排気ガスの乱流形成によって、増大する導管長さと共に形成する温度層
状態、即ち、外側の冷たい排気ガス流および内側の熱い排気ガス流の形成は、防
止される。
【００３２】 図示されていない実施形態により、熱交換器１４として形成された排気ガス供給
導管は、熱放出を促進する被膜部を備えていても良く、及び／または、これら排
気ガス供給導管の場合によっては立体成形された外側の面が、熱放出を促進する
外側空気流によって作用されても良い。
【００３３】 図１および２による装置１０は、以下の機能原理によって働く： 燃焼エンジンの冷間始動の際、例えばエンジン暖気運転相、即ち、この相にお
いて触媒装置がまだこの触媒装置のライト・オフ温度（Anspringtemperatur）に
到達していない相において、調節手段１５は、回転軸線１９を中心にした切替え
部材１７の適当な回転によって、熱交換器１４として形成された排気ガス供給導
管１２を通る貫流が、完全に、または少なくとも部分的に遮断されるように切替
えられる。この切替え部材１７の切替え状態において、通過開口部２２は、従っ
て、熱交換器１４として形成された排気ガス供給導管１２に関連して、もはや一
直線に並べて配設されていない。内側に位置する熱伝導体１３は、この切替え部
材１７の切替え状態においても、開放された状態に留まっている。何故ならば、
この内側に位置する熱伝導体は、この切替え部材１７の回転軸線１９に関連して
、同軸に配設されているからである。この切替え状態において、熱い排気ガスは
、矢印線２６、２７に従って、熱伝導体１３を通って、矢印線３０に沿って、触
媒装置１１内へ導かれる。この触媒装置１１が、この触媒装置のライト・オフ温
度に到達した場合、この切替え部材１７は、調節部材２３によって、矢印線２０
もしくは２１に相応して、回転軸線１９を中心にして、これら通過開口部２２が
相応する熱交換器１４として形成された排気ガス供給導管１２に対して一直線に
並ぶほどまでに回転される。この切替え状態において、熱い排気ガスは、矢印線
２６、２８、２９に従って、熱交換器１４内へと、そこで冷却されるために、且
つ冷たい排気ガス部分流として矢印線３１、３２に従って、この触媒装置１１へ
と更に導かれるために、導かれる。従って、入口側で熱い排気ガス流（矢印線２
６）は、出口側で、１つの熱い排気ガス流（矢印線３０）、および多数の冷たい
排気ガス流（矢印線３１、３２）に、変換される。調節手段１５のパラメータに
依存した切替えに基づいて、この触媒装置１１が、比較的に大きな遅れ時間無し
に適切な窒素酸化物転換を可能にするために、可能な限り迅速にこの触媒装置の
ライト・オフ温度に到達すること、および、この触媒装置１１が、比較的に高い
エンジン負荷において、この触媒装置のライト・オフ温度に到達した後、その排
気ガス温度ウインドウ内で適切な且つ効果的な窒素酸化物の転換がこの触媒装置
１１によって行われる所定の排気ガス温度ウインドウの、上側の温度限界を超過
しないこと、は保証される。
【００３４】 特に、エンジンの冷却材温度、触媒装置の手前及び／または後ろの流動方向に
おける排気ガス温度、触媒装置温度、及び／または排気ガス質量流量は、切替え
パラメータの役目を果たす。更に触媒装置加熱相の間の高い排気ガス質量流量に
おいて、許容できない高い排気ガス背圧が形成するので、熱交換器１４として形
成された排気ガス供給導管１２は、同様に、ライト・オフ温度の下方の触媒装置
温度において、部分的にまたは完全に、調節手段１５の適当な切替えによって開
放されねばならない。
【００３５】 有利には、切替え部材１７の調節は、無段階に調節可能な中間状態において行
われる。上述の切替えパラメータに依存する、熱交換器１４として形成された排
気ガス供給導管１２のそれぞれの流動断面積の無段階の解放によって、極めて正
確な且つ可変な、触媒装置１１の作動温度の調節が、達成され得る。特に、触媒
装置加熱相の間の高い質量流量において、熱交換器１４として形成された排気ガ
ス供給導管１２の完全な開放によって、冷却性能が、過度に強度に上昇し、且つ
従って、触媒装置のライト・オフ温度迅速な達成が阻止されることは回避される
。この切替え部材１７の調節が、オン・オフ切替えの様式で行うことは、実際上
、同様に可能である。一方のオン・オフ切替えにおいて、適当な排気ガス供給導
管１２は、調節手段１５の切替えによって、完全に開放されるか、それとも完全
に閉鎖される。
【００３６】 熱伝導体１３の数および配設に関連する選択的な実施形態は、図３において図
示されている。この実施形態に相応して、２つの相互に別個の、且つ互いに離間
された通過開口部３６が、切替え部材１７において設けられている。これら通過
開口部３６は、この切替え部材１７の回転軸線１９に関連して、半径方向に離間
されて配設されている。装置１０は、相応する方法において、２つの熱伝導体１
３を備えている（図においては図示されていない）。通過開口部３６および所属
する熱伝導体１３この様式の配設は、回転軸線１９を中心にしたこの切替え部材
１７の回転において、熱交換器１４として、および熱伝導体１３として形成され
た排気ガス供給導管１２の、それぞれの流動断面積の調節を誘起する。従って、
この装置１０の冷却性能は、高められる。何故ならば、これら内側に位置する熱
伝導体１３の流動断面積が、調節手段１５の切替えによって変更可能であるから
である。熱交換器１４として、および熱伝導体１３として形成された排気ガス供
給導管１２の数、並びにこれらの流動断面積は、それぞれの使用状況に適合され
る。
【００３７】 更なる、図示されていない選択的な実施形態により、切替え部材１７は、中央
の円板、およびこの円板に関連して同軸の、外側の、およびこの円板に対して回
転可能の、リングを有しており、その際、この熱伝導体１３として形成された排
気ガス供給導管１２に相応する円板、およびこの熱交換器１４として形成された
排気ガス供給導管１２に相応するリングが、通過開口部２２、３６を備えている
。この選択的な実施形態は、一方では熱伝導体１３の、他方では熱交換器１４と
して形成された排気ガス供給導管１２の、流動断面積に依存しない調節を可能に
する。開放された、熱交換器１４として形成された、排気ガス供給導管１２にも
関わらず、触媒装置１１が、定められた上側の温度限界を超過する場合に関して
は、通過開口部３６は、切替え部材１７の調節によって、部分的にまたは完全に
閉鎖され得る。従って、中央の円板の、および外側のリングの回転は、２つの別
個の調節部材によって、もしくはただ１つの適当に構成された調節部材によって
形成され得る。
【００３８】 調節部材２３は、選択的な実施形態により、負圧位置調節装置（Unterdruckdo
se）、または同様に、コイルを有している電磁的な調節装置として形成されてお
り、この調節装置によって、電機子として作用する切替え部材１７が、回転状態
において、移動可能である。
【００３９】 円板として形成された切替え部材１７は、直接的に、入口側で、触媒装置１１
の手前に設けられている。
【００４０】 排気ガス温度もしくは触媒装置温度が、定められた下側の限界値を下回る場合
、熱交換器１４として形成された排気ガス供給導管１２は、部分的にまたは完全
に、調節部材２３による切替え部材１７の相応する調節によって、閉鎖される。
【００４１】 図示されていない、且つ自体公知の測定手段、および中央の制御ユニットによ
って、切替えパラメータのそれぞれの値は検出され、且つ適当に処理され、且つ
場合によっては、調節手段１５の自動的な切替えが開始される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 部分的に図示された、且つ触媒装置と結合された排気ガス供給導管の、概略的
な側面図である。
【図２】 図１に相応する装置の切断線ＩＩ−ＩＩによる、概略的な正面図である。
【図３】 この装置の、別の実施形態の、概略的な正面図である。
【図４】 熱交換器として形成された排気ガス供給導管の異なる実施形態の、概略的な側
面図である。
【図５】 図４による排気ガス供給導管の、概略的な正面図である。
【図６】 熱交換器として形成された排気ガス供給導管の異なる実施形態の、概略的な側
面図である。
【図７】 図６による排気ガス供給導管の、概略的な正面図である。
【図８】 熱交換器として形成された排気ガス供給導管異のなる実施形態の、概略的な側
面図である。
【図９】 図８による排気ガス供給導管の、概略的な正面図である。
【図１０】 熱交換器として形成された排気ガス供給導管異なるの実施形態の、概略的な側
面図である。
【図１１】 図１０による排気ガス供給導管の、概略的な正面図である。
【図１２】 熱交換器として形成された排気ガス供給導管異なるの実施形態の、概略的な側
面図である。
【図１３】 図１２による排気ガス供給導管の、概略的な正面図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年１２月１２日（２００１．１２．１２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】 本発明は、請求項１の上位概念による、燃焼エンジンから触媒装置へ排気ガス
を供給するための装置に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】 ドイツ連邦共和国特許公開第３４ ０６ ９６８号明細書から、燃焼エンジン
の触媒装置のための、最適な排気ガス温度を形成するための方法が公知である。
この場合、エンジン排気ガスは、２つの部分流に分割され、これら部分流の一方
の部分流が冷却され、且つ他方の部分流が冷却されない。これら部分流は、触媒
装置の手前で再び１つにまとめられる。 ドイツ連邦共和国実用新案第９２ ０４ ２１９号明細書は、燃焼エンジンの
ための排気ガス装置を記載しており、この排気ガス装置において、内燃機関と触
媒装置との間の排気ガス管は、短い管および長い管に分岐しており、その際、分
岐位置において、遮断装置が設けられている。 ドイツ連邦共和国特許公開第４３ ２２ ９４９号明細書から、内燃機関のた
めの、冷却前側消音装置として形成された装置を迂回するための排気ガス導管に
対して直径に関してより小さなバイバス導管を有している、排気ガス装置が公知
であり、この排ガス装置において、排気ガス導管は、排気ガス貫流された装置の
下流側で、内燃機関近くに設けられた触媒装置を、並びに、排気ガス通過を遮断
する排気フラップ弁を備えている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】 従って、本発明の根底をなす課題は、冒頭に記載した様式の装置を提供するこ
とであり、この装置が、簡単な、且つ効果的な方法において、排気ガス温度の信
頼性の高い調節を、触媒装置内への排気ガスの入口において可能にする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】 この課題は、請求項１の特徴を有する上述の装置によって解決される。この装
置は、排気ガス供給導管が、互いに離間されて触媒装置に至るまで、管束として
配設されており、その際、熱伝導体として形成された排気ガス供給導管は、この
管束において、内側に位置するように配設されており、且つ少なくとも４つの熱
交換器として形成された排気ガス供給導管によって円周状に、且つ円周方向にお
いて相互に離間されて囲繞されていること、および、 熱伝導体として形成された排気ガス供給導管が、熱交換器として形成された排気
ガス供給導管に関連してより小さな流動断面積を有していることことを特徴とす
る。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】 この様式に形成された装置は、有利な方法で、触媒装置内への入口における排
気ガス温度を、可能な限り大きなエンジン運転領域（比較的に高い車両速度、も
しくは比較的に高いエンジン負荷）のために、同様に冷間始動のすぐ後に、所定
の作動温度ウインドウ内に保持するように、適応されている。この目的のために
、切替え可能な調節手段が使用され、この調節手段は、これら排気ガス供給導管
の内の少なくとも１つの排気ガス供給導管、即ち熱伝導体及び／または熱交換器
の、流動断面積の調節のために、適している。従って、この熱伝導体は、オット
ーエンジンの冷間始動の後に、触媒装置のライト・オフ温度の可能な限り迅速な
到達の役目を果たし、これに対して、この熱交換器が、この触媒装置の手前の排
気ガス冷却の、および従って、特に比較的に高いエンジン負荷において、作動温
度ウインドウの上側の温度限界の不都合な超過の防止の役目を果たす。オットー
エンジンの冷間始動の場合、例えばこの触媒装置に対して排気熱の最大の伝導の
ために、この熱伝導体が開放されており（最大の流動断面積）、且つ熱交換器が
部分的にまたは完全に閉鎖されていることは、可能であり、従って、可能な限り
僅かにしか、排気熱が触媒装置の手前で周囲に対して伝導されず、むしろ、可能
な限り迅速に、オットーエンジンの冷間始動の後にこの触媒装置のライト・オフ
温度に到達するべきである、この触媒装置の加熱のために利用される。この触媒
装置が、この触媒装置のライト・オフ温度に到達し、且つこのオットーエンジン
が比較的に高いエンジン負荷（比較的に高い車両速度）に被らせられる場合、触
媒装置に対しての排気ガスによるあまりに大きな熱伝導に基づいて、ライト・オ
フ温度の上側の温度限界が超過されることを防止するために、この熱交換器を部
分的にまたは完全に開放すること、および場合によっては、熱伝導体を部分的に
または完全に閉鎖することは、有利である。触媒装置に対しての排気ガスによる
熱伝導を制御もしくは調整するための、一つまたは多数の排気ガス供給導管の流
動断面積に関連しての、これら全てのそれぞれのエンジン運転領域に適合された
調節は、切替え可能な調節手段によって、簡単な、正確な、且つ信頼性の高い方
法において実現可能である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】 有利には、排気ガス供給導管は、相互に分離された管として形成されている。
これら排気ガス供給導管は、それぞれのエンジン運転領域（冷間始動、比較的に
高いエンジン負荷）に依存した状態において、２つの異なるもしくは反対の目標
、即ち触媒装置に対しての可能な限り良好な排気熱の伝導（熱伝導体）、および
触媒装置に対しての可能な限り低減された排気熱の伝導（熱交換器）を追求すべ
きなので、これら排気ガス供給導管を相互に分離された、有利にはほんの少しだ
け離間された管として形成することは、有利である。熱交換器から熱伝導体を分
離することによって、特に効果的な、触媒装置に対しての排気ガスによる熱伝導
の調節が、実現可能である。
【手続補正書】
【提出日】平成１４年７月３０日（２００２．７．３０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＡＥ，Ａ Ｇ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ ，ＢＹ，ＢＺ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＭ， ＤＺ，ＥＥ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，Ｉ Ｄ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＡ， ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，Ｎ Ｚ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ， ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ポット・エッケハルト ドイツ連邦共和国、ギフホルン、ヴェスト リング、33 Ｆターム(参考） 3G004 AA01 BA06 DA01 DA24 EA05 EA06 3G091 AA02 BA04 BA14 HB02

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃焼エンジンから触媒装置、特に貯蔵触媒装置へ排気ガスを
    供給するための装置であって、その際、この装置が、複数の排気ガス供給導管を
    備えている様式の上記装置において、 少なくとも１つの排気ガス供給導管（１２）が、熱伝導体（１３）として、触媒
    装置（１１）に対して排気熱の促進された伝導のために、且つ、少なくとも１つ
    の他方の排気ガス供給導管（１２）が、熱交換器（１４）として、この触媒装置
    （１１）の手前で排気熱の促進された取り去りのために形成されており、その際
    、切替え可能な切替え部材（１５）が、これら排気ガス供給導管の内の少なくと
    も１つの排気ガス供給導管（１２）の流動断面積の調節のために設けられている
    ことを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】 排気ガス供給導管（１２）は、相互に分離された管として形
    成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 熱伝導体（１３）として形成された排気ガス供給導管（１２
    ）は、熱交換器（１４）として形成された排気ガス供給導管（１２）に関連して
    より小さな流動断面積を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の
    装置。
  4. 【請求項４】 排気ガス供給導管（１２）は、互いに離間されて、管束とし
    て配設されており、その際、熱伝導体（１３）として形成された排気ガス供給導
    管（１２）は、この管束において、内側に位置するように配設されており、且つ
    熱交換器（１４）として形成された排気ガス供給導管（１２）の多数によって円
    周状に囲繞されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の
    装置。
  5. 【請求項５】 熱伝導体（１３）として形成された排気ガス供給導管（１２
    ）は、熱絶縁体（１６）を備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれ
    か一つに記載の装置。
  6. 【請求項６】 熱伝導体（１３）として形成された排気ガス供給導管（１２
    ）は、触媒装置（１１）のマトリックスの直前に至るまで延在していることを特
    徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の装置。
  7. 【請求項７】 熱交換器（１４）として形成された排気ガス供給導管（１２
    ）は、熱伝導面の表面増大、及び/または排気ガス流の乱流形成が、排気ガス供
    給導管（１２）内において得られるように、この排気ガス供給導管の壁部におい
    て、立体成形されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載
    の装置。
  8. 【請求項８】 熱交換器（１４）として形成された排気ガス供給導管（１２
    ）は、熱放出を促進する被膜部を備えていることを特徴とする請求項１から７の
    いずれか一つに記載の装置。
  9. 【請求項９】 熱交換器（１４）として形成された排気ガス供給導管（１２
    ）の外側の面は、熱放出を促進する外側空気流によって作用されているように構
    成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一つに記載の装置。
  10. 【請求項１０】 調節手段（１５）は、切替え部材（１７）を有しており、
    この切替え部材が、調節部材（２３）によってパラメータに依存して制御可能で
    あるように構成されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一つに記
    載の装置。
  11. 【請求項１１】 切替え部材（１７）は、管束に相応して通過開口部（２２
    、３６）を備えた、回転可能な円板として形成されていることを特徴とする請求
    項１から１０のいずれか一つに記載の装置。
  12. 【請求項１２】 調節部材（２３）は、電気的な調節駆動装置によって操作
    可能な切替えロッド（２４）として形成されていることを特徴とする請求項１か
    ら１１のいずれか一つに記載の装置。
  13. 【請求項１３】 調節部材（２３）は、負圧位置調節装置として形成されて
    いることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一つに記載の装置。
  14. 【請求項１４】 調節部材（２３）は、コイルを有している電磁的な調節装
    置として形成されており、この調節装置によって、電機子として作用する切替え
    部材（１７）が、回転状態において、移動可能であるように構成されていること
    を特徴とする請求項１から１３のいずれか一つに記載の装置。
  15. 【請求項１５】 切替え部材（１７）の調節は、オン・オフ切替えの様式で
    行われるように構成されていることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一
    つに記載の装置。
  16. 【請求項１６】 切替え部材（１７）の調節は、無段階に調節可能な中間状
    態において行われるように構成されていることを特徴とする請求項１から１５の
    いずれか一つに記載の装置。
  17. 【請求項１７】 熱伝導体（１３）として形成された排気ガス供給導管（１
    ２）は、切替え部材（１７）の回転軸線（１９）に関連して同軸に配設されてい
    ることを特徴とする請求項１から１６のいずれか一つに記載の装置。
  18. 【請求項１８】 熱伝導体（１３）として形成された排気ガス供給導管（１
    ２）は、切替え部材（１７）の回転軸線（１９）に関連して、半径方向に、離間
    して配設されていることを特徴とする請求項１から１７のいずれか一つに記載の
    装置。
  19. 【請求項１９】 切替え部材（１７）は、中央の円板、およびこの円板に関
    連して同軸の、外側の、およびこの円板に対して回転可能の、リングを有してお
    り、その際、この熱伝導体（１３）として形成された排気ガス供給導管（１２）
    に相応する円板、およびこの熱交換器（１４）として形成された排気ガス供給導
    管（１２）に相応するリングが、通過開口部（２２、３６）を備えていることを
    特徴とする請求項１から１８のいずれか一つに記載の装置。
  20. 【請求項２０】 円板として形成された切替え部材（１７）は、直接的に入
    口側に、触媒装置（１１）の手前に設けられていることを特徴とする請求項１か
    ら１９のいずれか一つに記載の装置。
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