JP3913271B2 - 2本または複数の排気誘導を有する触媒コンバータ構成 - Google Patents
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Description
シェル内に配された、液体が流れることの可能な複数の通路を有するハニカムを含む、排気ガスの浄化のための触媒コンバータは、たとえば、EP−B−O 049 489号から公知である。このハニカム本体は、好ましくはシートメタルの層からなり、それらシートメタル層の少なくとも一部は少なくとも部分的に構造物である。それら構造物を有するシートメタル層が、液体を流すことの可能な通路の境界を形成する。
EP 0 245 738 B1号から、排気が排気装置の少なくとも一部分で少なくとも2つの別個のシステム内で運ばれる、車両からの排気ガスのための触媒コンバータ構成がさらに知られている。この構成においては、軸方向に延びる通路を有する少なくとも1つの触媒コンバータが各システムに配される。これらの触媒コンバータは、1つの共有されるシェル内に配される。EP 0 245 738号は、1つの共有されるシェル内に独立した区分を形成するハニカム本体のための使用を提案している。排気システムの個々の排気流れは、好適な配管手段によって個々の区分に割当てることが可能である。EP 0 245 738 B1号においては、そのような触媒コンバータ構成を形成するために、対応する1つの統合体としてのハニカム本体を形成する複数の個々のハニカム本体から、コンバータを構築することが提案される。
個々の区分は、付加的な構造物の壁部に接続されたシェルを有する。個々の区分のこれらのシェルは互いに接続されており、それにより、1つの統一体であるハニカムが形成される。
このようなハニカム本体の製造は比較的複雑である。特に、EP 0 245 738号による提案は、ハニカム本体を通じて別個に案内されるべきいくつかの排気流れが、限られた容積内に据付けられなければならない場合に、個々の区分の幾何学的配置が複雑となるため、その限界に達する。
ここから出発して、この発明の基礎となる課題は、製造が簡単であって、排気システムの個々の排気流れ内の排気ガスを別々に誘導するのに好適である、触媒コンバータ構成を提供することである。さらなる目的は、そのような触媒浄化構成のための、コンバータの製造量を減じることである。
この課題を解決するために、請求項1の特徴を有する触媒コンバータ構成が、特に内燃機関を有する、車両内の排気システムのために提供される。好ましい実施の形態は、従属項によって網羅される。
車両内の排気システムのための触媒コンバータ構成のためにこの発明に従って提案される解決策は、それら触媒コンバータが、シェルの断面を少なくとも一面上で分割する少なくとも1つの仕切りを有する、単一のハニカム本体を形成することによって特徴付けられる。この仕切りは、ハニカム本体のその面に対して、少なくともほぼ気密となるのに十分なほど近接する。提案されるこの解決策の基礎となる概念は、そのハニカム本体が、少なくとも部分的に構造物であるシートメタルの層から構築されるというものである。それらシートの少なくとも一部は、ハニカム本体の軸方向の全長に沿って延びる。これらのシートはハニカム本体を、流体がそれらを通じて流れることが可能な個々の通路に、ミクロ的に分割する。ハニカム本体内で排気が互いに混じり合うことなくそれらを通じて流れることが可能な、少なくとも2つの独立した排気流れへとハニカム本体を肉眼で見えるように分割するためには、ハニカム本体の軸方向の全長に沿って延びる付加的な仕切りは不要である。単一のハニカム本体を通じて流れる排気の流れを分けるために、コンバータには、ハニカム本体の少なくとも一方の面上に、シェルの断面を分割する少なくとも1つの仕切りが設けられる。この仕切りによって、それまで別々だった排気の流れが、ハニカムの取入れ口断面へと、シェル内の仕切りによって引続き別々に搬送される。この仕切りは、ハニカム本体のその面に対して、少なくともほぼ気密となるように十分に近づけられる。この手段によって、個々の流れからの排気が混ざり合うことも、流れ同士の間で圧力が均等化することも避けられる。このことは、エンジンの燃焼室の装填およびそのトルクに関して、排気システムの流れの工学的設計に特に重要である。
複数の触媒コンバータから単一のハニカム本体が形成されるという事実は、それまで公知だったハニカム本体がこの発明に従った触媒コンバータ構成の単一のハニカム本体を形成するのに用いられることを意味する。この提案は、ハニカム本体が先行技術から公知である個々の区分から構築される必要がなく、既に存在する、ハニカム本体のシートメタルの層からなる既存の下位区分が、仕切りと調整して使用され得るという利点を有する。
このようなハニカム本体の製造のためにこれまで使用されていた道具を、引続き使用することができる。このことは、製造が簡素化され、この発明に従ったハニカム本体のための製造コストが減じられることを意味する。
仕切りは好ましくはシェルに取付けられ、ハニカム本体の面上のスロット内に突出する。仕切りは、接続フランジまたは接続テーパ内に斜め方向に延びることが好ましい。ハニカム本体の面内のスロットは、たとえば、電気火花腐食によってハニカム本体内に形成される。仕切りは、ハニカム本体のスロットの壁部とともに滑りシートを形成する。個々の排気流れの間で排気ガスが交換されることを防ぐために、滑りシートは好ましくは、実質上気密性を有するように作られなければならない。セラミックのハニカム本体においては、シェル内に入れるためにある程度移動させる場合が考えられるため、スロットは、そのような移動に際してハニカム本体が損傷することのないよう、十分な広さを有さねばならず、しかも、気密機能はできる限り維持されなければならない。
さらなる好ましい向上に従って、特に金属製ハニカムについては、仕切りを2つの区分で構築して、それにより、仕切りの第1の部分がハニカム本体自体に取付けられ、かつ、シェルまたは接続フランジに固定された仕切りの一部分とともに、気密またはほぼ気密な滑りシートの態様で作動するようにすることが提案される。触媒コンバータ構成のこの実施の形態によって、構成要素、特にハニカム本体の、温度に依存して変化する膨張が考慮に入れられる。滑りシートの実施の形態により、ハニカム本体からの力が仕切りに導かれることはなく、また、シェルまたは接続フランジからの力もハニカム本体内に導き入れられることはない。
ハニカム本体は、好ましくはモノリシックの金属製ハニカム本体であって、これは、通路を形成するために、少なくとも部分的に構造物である、巻かれるかまたは層状に積み重ねられたシートメタルから構築される。
1または複数の仕切りの第1の部分を接続するために、それらに少なくとも1つの接続部材を設けることが提案される。ここで、その接続部材はハニカム本体内に少なくとも部分的に突き出す。接続部材は好ましくは、各接続部材が選択されたおよび/またはいずれの通路内に押し込まれる際にも、それらの壁部と機械的接触を有するよう設計された、断面および/または形状を有する。接続部材とハニカム本体との永久的な接続のために、それらを互いにはんだ付けすることが適切である。
さらなる提案に従って、装置は連続するラインを形成する少なくとも1つの仕切りを有し、ここで、連続するラインに含まれる表面積は、ハニカム本体の入口断面または出口断面のそれぞれの面積よりも小さい。連続するラインは、その形状が円形であることが好ましい。
接続部材の代わりに、または接続部材に加えて、仕切りの第1の部分はハニカム本体に、ハニカム本体の軸方向の長さの少なくとも一部分上に延びるスロットをハニカム本体に設けることによっても取付けることが可能である。スロットの中には、仕切りの一部が突き出す。
1つの排気が、別個の送り管を介して各チャンバに誘導されるので、別々の管を介して、個々の排気流れを送り出すことが可能である。これはしかし、必須というわけではない。仕切りは好ましくは、基底部と基底部に接続された2本の腕部を有するU型の断面を持つ第1の部分を有する。U型の断面を有する仕切りは、仕切りの基底部がハニカム本体と面するように、ハニカム本体と接続される。棒部材が、入口区分において1つの排気の流れの方向と逆方向に突き出す。仕切りの第2の部分は、滑りシートの態様で棒部材の間に挿入される。この手段によって、温度膨張による異なる膨張作用が一様にされ、しかも、良好な封止の効果が得られる。
仕切りは好ましくはハニカム本体の両面上に形成される。ハニカム本体は、円形または楕円形の断面を有するが、他の断面もまた可能である。この発明は、金属製のハニカム本体を有する触媒コンバータ構成のみに限定されるものではない。セラミックのハニカム本体もまた、少なくともある実施の形態においては使用することが可能である。
この発明に従った装置のさらなる利点および特徴は、好ましい実施の形態の3つの例によって図面内に示されているが、この発明の主題がこれら3つの実施例に限定されるものではない。
図1は、ハニカム本体の実施の形態の第1の例を、完全な断面で示す。
図2は、図1に従ったハニカム本体を左側から見た側面図である。
図3は、ハニカム本体の第2の実施例を完全な断面で示す。
図4は、図3に従ったハニカム本体の側面図である。
図5は、触媒コンバータ構成の断面の概略図である。
図1および図2は、ハニカム本体の第1の実施例を示す。ハニカム本体1は、図2からわかるように、S状に巻き付けられている。このハニカム本体はシェル3内に配される。ハニカム本体1の入口区分6および出口区分7には、仕切り22の第1の部分7が配される。第1の部分6、7は、ハニカム本体1の径方向の平面内に延び、それにより、ハニカム本体1がその周りに巻き付けられる巻き付け軸は覆われる。ハニカム本体1の入口区分4の第1の部分6および出口区分5の第1の部分7の双方が、ハニカム本体1と接触して密接して並べられる。2つの接続部材8、9が、仕切りの第1の部分6、7をハニカム本体1にそれぞれ接続するために、2つの部分6、7の各々の上に配される。接続部材8、9は、ハニカム本体1内に突き出す。特に図1からわかるように、シェル3と第1の部分6または7とのそれぞれの間にスロット10、11があり、それにより第1の部分6または7の径方向の膨張が可能となる。矢印およびそれに関連する参照番号2は、ガスの流れを示す。第1の部分6および第1の部分7の双方は、同じ平面内にある。それらはハニカム本体1を肉眼で見えるように2つのチャンバ12、13に分割し、それらを通じて排気は互いに独立して流れることが可能である。
図3および図4は、装置の実施の形態の第2の例を示す。この実施の形態の例は、図1および図2で示された実施例とは、第1の部分6および7がU型の断面を有する点で異なる。第1の部分6および7の各々は基底部14を有し、これは、ハニカム本体1と接触して密接に並べられる。基底部14からは2本の腕部15および16が延びる。これらは互いに間隔を空けて形成される。仕切りの第2の部分21が腕部15と16との間に突き出す。したがって、腕部15および16と第2の部分21とは部分的に重なり合い、そのために、構成内の構成要素の熱膨張の差を補償することが可能となる。
図5は、触媒コンバータ構成の断面の概略図である。特に内燃機関のための、車両内の排気システムのための触媒コンバータ構成は、ハニカム本体1を含み、ハニカム本体1はシェル3内に配される。2つの接続部24、25がシェル3に接合される。接続部24および25の各々は、それぞれ、2本の管26と27、または28と29に接続される。接続部24および25の各々に、仕切り21および23がある。仕切り21の第1の部分6はハニカム本体1の面19上に位置付けられる。仕切り21の第1の部分6は、仕切り21の第2の部分24とともに滑りシートを形成する。管26および27、ならびに接続部24を介してハニカム本体1内に送り込まれる排気は、ハニカム本体1を通じて流れ、出口区分20でハニカム本体1から流れ出る。ハニカム本体1の出口には、仕切り23の第1の部分7がその面上に配される。仕切り23はさらに、第1の部分7上に滑りシートの態様で配される第2の部分22を有する。滑りシートは実質上気密性を有する。
Claims (14)
- 車両内の排気システムのための触媒コンバータ構成であって、排気は排気装置の少なくとも部分的な区域において少なくとも2つの別個のシステム内で誘導され、軸方向に延びる通路を有する少なくとも1つの触媒コンバータが各システム内に配され、これらの触媒コンバータは1つの共有されるシェル内に配され、それら触媒コンバータが単一のハニカム本体(1)を形成し、そのハニカム本体(1)が少なくとも一方の面(19、20)上にシェル(3)の断面を分割する少なくとも1つの仕切りを有し、前記仕切りは前記一方の面と少なくともほぼ気密となるように近接して配置され、
前記仕切りは、ハニカム本体の前記一方の面(19,20)に設けたスロット内に突き出し、前記スロットとほぼ気密で滑りシートを構成することを特徴とする、触媒コンバータ構成。 - 車両内の排気システムのための触媒コンバータ構成であって、排気は排気装置の少なくとも部分的な区域において少なくとも2つの別個のシステム内で誘導され、軸方向に延びる通路を有する少なくとも1つの触媒コンバータが各システム内に配され、これらの触媒コンバータは1つの共有されるシェル内に配され、それら触媒コンバータが単一のハニカム本体(1)を形成し、そのハニカム本体(1)が少なくとも一方の面(19、20)上にシェル(3)の断面を分割する少なくとも1つの仕切り(21、23)を有し、前記仕切りは前記一方の面(19、20)と少なくともほぼ気密となるように近接して配置され、前記仕切り(21、23)は2つの部分で構築され、第1の部分(6、7)はハニカム本体(1)自体に取付けられ、第2の部分(22、24)はシェル(3)または接続部(24、25)に固定されるとともに、前記第1の部分(6、7)と第2の部分(22、24)は相互に気密で滑り移動可能な滑りシートを構成することを特徴とする、触媒コンバータ構成。
- 第1の部分(6、7)のそれぞれは基底部14と、前記基底部14から延びる2本の腕部(15、16)とを有するU型断面を形成し、仕切りの第2の部分22が2本の腕部(15、16)の間に突き出す構成であることを特徴とする、請求項2に記載の触媒コンバータ構成。
- ハニカム本体(1)は、通路を形成するよう、少なくとも部分的に構造物である巻かれるかまたは層状に積み重ねられたメタルシートから作られた金属製のハニカム本体であることを特徴とする、前掲の請求項のいずれかに記載の触媒コンバータ構成。
- 仕切り(21)の第1の部分(6、7)はハニカム本体(1)内に少なくとも部分的に突出する少なくとも1つの接続部材(8、9)を有することを特徴とする、請求項4に記載の触媒コンバータ構成。
- 接続部材(8、9)の断面および/または形状は、接続部材(8、9)がそれら通路の壁部と機械的接触を有するように、ハニカム本体(1)内に突出する区分内で設計されることを特徴とする、請求項5に記載の触媒コンバータ構成。
- 接続部材(8、9)はハニカム本体(1)と互いにはんだ付けされることを特徴とする、請求項5または6に記載の触媒コンバータ構成。
- ハニカム本体(1)に、ハニカム本体(1)の軸方向の長さの一部分のみにわたって延びる少なくとも1つのスロットが設けられて、そのスロットの中に、ハニカム本体に固定された仕切りの第1の部分(6、7)が突出することを特徴とする、請求項2から請求項6のいずれかに記載の触媒コンバータ構成。
- 仕切りの第1の部分(6、7)が基底部(14)および基底部(14)に接続された2つの腕部(15、16)を有して断面がU型であって、それにより、基底部(14)がハニカム本体(1)と面することを特徴とする、請求項4から請求項8のいずれかに記載の触媒コンバータ構成。
- 仕切り(21、23)の第2の部分(22、24)は、仕切り(21、23)の第1の部分(6、7)の腕部(15、16)の間に突出することを特徴とする、請求項9に記載の触媒コンバータ構成。
- 仕切りが両面上に存在することを特徴とする、前掲の請求項のいずれかに記載の触媒コンバータ構成。
- ハニカム本体(1)が円形の断面を有することを特徴とする、前掲の請求項のいずれかに記載の触媒コンバータ構成。
- ハニカム本体(1)が楕円の断面を有することを特徴とする、請求項1から請求項11のいずれかに記載の触媒コンバータ構成。
- ハニカム本体の入口および/または出口区分を4つの部分に分割する、2つの交差する仕切りが存在することを特徴とする、前掲の請求項のいずれかに記載の触媒コンバータ構成。
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