DE19918301C1 - Vehicle exhaust system comprises a catalytic exhaust gas cleansing unit, a gas inlet pipe, an outlet pipe and a catalyst - Google Patents

Vehicle exhaust system comprises a catalytic exhaust gas cleansing unit, a gas inlet pipe, an outlet pipe and a catalyst

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Abstract

A vehicle exhaust gas system comprises a catalytic exhaust gas cleansing unit (1), a gas inlet pipe (2) and an outlet pipe. The cleansing unit has a catalyst (20) surrounded by a mantle (21). An air gap is located between the catalyst and mantle. The inlet pipe has an outer pipe section (5) and an inner pipe section (6). The latter are spaced apart and the outer pipe section is fixed to the housing. The housing reduces conically at the inlet side.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Teilsystem einer Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor, umfassend eine katalytische Abgasreinigungsvorrichtung, ein in dieses einmündendes Abgaseintrittsrohr und ein Abgasaustrittsrohr.The present invention relates to a subsystem of a Exhaust system for a motor vehicle with Internal combustion engine comprising a catalytic Exhaust gas purification device, one opening into this Exhaust gas inlet pipe and an exhaust gas outlet pipe.

Abgasanlagen mit Teilsystemen der vorstehend genannten Art sind allgemein bekannt. Die katalytische Abgasreinigungsvorrichtung dient dabei der Schadstoffreduktion. Zum Einsatz kommen dabei insbesondere Abgasreinigungsvorrichtungen, deren Katalysatorkörper aus katalytisch beschichteten keramischen Monolithen bestehen. In diesem Falle sind gemäß dem gegenwärtigen Stand der Technik die Katalysatorkörper im allgemeinen mittels einer Blähmatte in einem metallischen Gehäuse gelagert. Zum Einsatz kommen darüber hinaus auch Abgasreinigungs­ vorrichtungen, deren Katalysatorkörper einen Metall­ mantel umfaßt, in dem eine katalytisch beschichtete Trägermatrix befestigt ist. Abgasreinigungsvor­ richtungen der zuletzt genannten Art kommen dabei insbesondere als sog. Startkatalysatoren bei motornaher Anordnung zum Einsatz.Exhaust systems with subsystems of the above Kind are well known. The catalytic Exhaust gas purification device serves Pollutant reduction. Are used here in particular exhaust gas purification devices, the Catalytic converter body made of catalytically coated ceramic monoliths exist. In this case according to the current state of the art Catalyst body generally using a Inflatable mat stored in a metallic housing. To the Emission control systems are also used devices whose catalyst body is a metal includes coat in which a catalytically coated Carrier matrix is attached. Exhaust gas purification Directions of the last-mentioned type come here in particular as so-called starting catalysts for engines close to the engine Arrangement for use.

Gerade motornah eingesetzte Startkatalysatoren der zuletzt genannten Art werden unter Betriebsbedingungen extrem heiß. Aus diesem Grunde ist es bekannt, eine aus zwei Halbschalen zusammengefügte Wärmeschutzschale vorzusehen, welche die Katalysatorkörper und die abgas­ führenden Teile unter Einhaltung eines ringförmigen Luftspalts umgibt. Die tragende Funktion kommt dabei jedoch nicht der Wärmeschutzschale zu sondern vielmehr den Metallmänteln der Katalysatorkörper und den mit diesen fest verbundenen, im allgemeinen trichterförmig oder ringförmig ausgeführten abgasführenden Teilen. Diese Teile sind dementsprechend relativ dickwandig ausgeführt und mittels umlaufenden Schweißnähten fest und gasdicht miteinander verbunden.Starting catalysts of the the latter type will be under operating conditions extremely hot. For this reason it is known to make one two half-shells assembled heat protection shell to provide, which the catalyst body and the exhaust leading parts in compliance with an annular Air gap surrounds. The supporting function comes here however not to the heat protection shell but rather  the metal shells of the catalyst body and with this firmly connected, generally funnel-shaped or ring-shaped exhaust gas-carrying parts. Accordingly, these parts are relatively thick-walled executed and fixed by means of all-round weld seams and gas-tightly connected.

Die DE 44 25 995 A1 offenbart eine Vorrichtung zur katalytischen Reinigung von Abgasen eines Verbrennungsmotors, die einen metallischen sowie mindestens einen keramischen Katalysatorträger aufweist, welche in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind und nacheinander durchströmt werden. Der Metallmantel des metallischen Katalysatorträgers ist von der Gehäusewand durch einen ringförmigen Luftspalt beabstandet, um einen übermäßigen Wärmeübergang zu verhindern. Im Bereich einer einlaßseitigen trichterförmigen Verjüngung des Gehäuses der Abgasreinigungsvorrichtung ist ein Innentrichter vorgesehen, der an seinem weiten Ende an den Metallmantel des metallischen Katalysatorträgers angeschlossen ist. Im Bereich seines engen Endes liegt der Innentrichter innen an dem zugeordneten Endabschnitt der einlaßseitigen trichterförmigen Verjüngung des Gehäuses an.DE 44 25 995 A1 discloses a device for catalytic purification of exhaust gases Internal combustion engine that has a metallic as well at least one ceramic catalyst carrier has, which in a common housing are housed and flowed through in succession. The metal jacket of the metallic catalyst carrier is from the housing wall by an annular Air gap spaced to excessive To prevent heat transfer. In the area of one inlet-side funnel-shaped taper of the housing the exhaust gas purification device is an inner funnel provided that at its broad end to the Metal jacket of the metallic catalyst carrier connected. Is in the area of its narrow end the inner funnel inside on the assigned End section of the inlet-side funnel-shaped Taper of the housing.

Bekanntlich benötigen katalytische Abgasreinigungs­ vorrichtungen eine Mindesttemperatur, um im Abgas enthaltene Schadstoffe katalytisch umzusetzen. Vor diesem Hintergrund ist man bestrebt, das Abgas mit einer möglichst hohen Temperatur, d. h. möglichst ohne Wärmeverluste der Abgasreinigungsvorrichtung zuzu­ führen. Hierzu ist es bekannt, das Abgaseintrittsrohr luftspaltisoliert auszuführen, indem es ein Außenrohr und ein mit Abstand hierzu angeordnetes Innenrohr umfaßt.As is well known, catalytic exhaust gas cleaning is required devices a minimum temperature to be in the exhaust implement contained pollutants catalytically. In front Against this background, one strives to use the exhaust gas the highest possible temperature, d. H. if possible without Heat losses of the exhaust gas purification device too to lead. For this purpose it is known the exhaust gas inlet pipe air gap insulated by using an outer tube  and an inner tube arranged at a distance from it includes.

Unter Anwendung der vorstehend dargelegten verschie­ denen bekannten Maßnahmen sind Teilsysteme der eingangs genannten Art umfassende Abgasanlagen heutzutage ausgefeilte Produkte, die den an sie gestellten Anforderungen in aller Regel gerecht werden. Dennoch können unter Extrembedingungen Schäden an der Abgasanlage entstehen. Zu nennen ist hier insbesondere der mit dem Schlagwort "Thermoschock" zu umschreibende Problemkreis, der insbesondere bei Geländewagen eine Rolle spielt, wenn die Abgasanlage Schwallwasser ausgesetzt ist. Dies gilt namentlich für die bei Betriebsbedingungen extrem heißen, motornah eingesetzten Startkatalysatoren.Using the various the known measures are subsystems of the beginning mentioned type comprehensive exhaust systems nowadays sophisticated products that meet the demands placed on them Usually meet requirements. Yet can damage the Exhaust system arise. This is particularly noteworthy the one to be described with the keyword "thermal shock" Problem area, which is a particular problem with off-road vehicles Role plays when the exhaust system splash water is exposed. This applies in particular to the at Operating conditions extremely hot, close to the engine Start catalysts used.

Hieraus leitet sich die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung ab, die darin besteht, ein Teilsystem einer Abgasanlage der eingangs genannten Art wirksam vor auf Thermoschocks zurückgehenden Schäden zu schützen.The present invention is derived from this underlying task from that in it exists, a subsystem of an exhaust system of the beginning mentioned type effective before on thermal shocks protect declining damage.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zur Lösung dieser Aufgabe ein Teilsystem einer Abgasanlage mit den folgenden Merkmalen vorgeschlagen:
According to the present invention, a subsystem of an exhaust system with the following features is proposed to achieve this object:

  • - Die Abgasreinigungsvorrichtung umfaßt mindestens einen einen Metallmantel aufweisenden Katalysator­ körper;- The exhaust gas purification device comprises at least a catalyst having a metal jacket body;
  • - der mindestens eine Katalysatorkörper ist unter Ausbildung eines ringförmigen Luftspalts in einem Gehäuse aufgenommen, das sich endseitig trichter­ förmig verjüngt; - The at least one catalyst body is under Formation of an annular air gap in one Housing added, the funnel ends tapered in shape;  
  • - zumindest das Abgaseintrittsrohr ist luftspalt­ isoliert ausgeführt, indem es ein Außenrohr und ein mit Abstand hierzu angeordnetes Innenrohr umfaßt;- At least the exhaust gas inlet pipe is an air gap executed in isolation by an outer tube and an inner tube arranged at a distance from this includes;
  • - das Außenrohr und das Innenrohr des Abgasein­ trittsrohrs halten auch im Bereich des Übergangs zur Abgasreinigungsvorrichtung einen Abstand zueinander ein;- the outer tube and the inner tube of the exhaust gas Step tube also hold in the area of the transition a distance from the emission control device to each other;
  • - dabei ist das Außenrohr des Abgaseintrittsrohrs fest mit dem Gehäuse der Abgasreinigungs­ vorrichtung verbunden;- Here is the outer pipe of the exhaust gas inlet pipe firmly with the housing of the exhaust gas cleaning device connected;
  • - zumindest im Bereich der einlaßseitigen trichter­ förmigen Verjüngung des Gehäuses der Abgas­ reinigungsvorrichtung ist ein Innentrichter vorgesehen, der sich von dem Innenrohr des Abgas­ eintrittsrohrs zu dem Metallmantel des/eines Katalysatorkörpers erstreckt.- At least in the area of the inlet-side funnel shaped taper of the exhaust housing cleaning device is an inner funnel provided which extends from the inner tube of the exhaust gas inlet pipe to the metal jacket of the / Extends catalyst body.

Die für das erfindungsgemäße Teilsystem einer Abgasanlage charakteristische Merkmalskombination schlägt sich in durchgreifenden Vorzügen des erfindungsgemäßen Abgasanlagen-Teilsystems gegenüber solchen gemäß dem Stand der Technik nieder. Hervorzuheben ist in diesem Zusammenhang insbesondere, daß sich die Luftspaltisolierung des Abgaseintrittsrohres unterbrechungsfrei in die Abgas­ reinigungsvorrichtung hinein fortsetzt, indem das Außenrohr des Abgaseintrittsrohres fest mit dem Gehäuse der Abgasreinigungsvorrichtung verbunden ist und das Innenrohr des Abgaseintrittsrohres seine strömungs­ mäßige Fortsetzung in dem Innentrichter der Abgas­ reinigungsvorrichtung findet. Im Bereich des Übergangs vom Abgaseintrittsrohr zur Abgasreinigungsvorrichtung bestehen somit keinerlei Wärmebrücken, wodurch die Gefahr, daß die Abgasanlage in diesem Bereich infolge Thermoschocks Schaden nimmt, drastisch reduziert ist. Zudem führt die sich vom Abgaseintrittsrohr bis über die Abgasreinigungsvorrichtung durchgehend erstreckende Luftspaltisolierung zu einer Minimierung der Wärme­ verluste, was sich günstig auf das Anspringverhalten der Abgasreinigungsvorrichtung auswirkt.The one for the subsystem according to the invention Exhaust system characteristic combination of features translates into sweeping advantages of the Exhaust system subsystem according to the invention those according to the prior art. In this context it should be emphasized in particular that the air gap insulation of the Exhaust gas inlet pipe into the exhaust gas without interruption cleaning device continues by the Outer pipe of the exhaust gas inlet pipe firmly with the housing the emission control device is connected and that Inner pipe of the exhaust gas inlet pipe its flow moderate continuation in the inner funnel of the exhaust gas cleaning device takes place. In the area of transition from the exhaust gas inlet pipe to the exhaust gas purification device there are no thermal bridges, which means that  Danger that the exhaust system in this area as a result Thermal shock is damaged, is drastically reduced. In addition, it leads from the exhaust gas inlet pipe to continuously extending the exhaust gas purification device Air gap insulation to minimize heat losses, which is beneficial to the light-off behavior the emission control device affects.

In Ergänzung zu den vorstehend genannten Vorteilen führt die erfindungsgemäße Bauweise des Abgasanlagen- Teilsystems, was die Herstellungskosten der Abgasanlage angeht, zu einem Einsparungspotential gegenüber solchen Teilsystemen, bei denen der metallische Mantel des Katalysatorkörpers die tragende Struktur bildet. Denn die tragende Funktion im Bereich der Abgasreinigungsvorrichtung wird in das Gehäuse hinein verlegt. Dieses ist jedoch weit weniger thermischen Beanspruchungen ausgesetzt als die Metallmäntel der Katalysatorkörper sowie die abgasführenden Teile. Indem die mechanische Festigkeit im Bereich der Abgasreinigungsvorrichtung durch das Gehäuse, dessen Wandstärke z. B. ca. 1,5 mm betragen kann, übernommen wird, können die Metallmäntel der Katalysatorkörper sowie die abgasführenden Teile entsprechend schwächer (z. B. ca. 0,8 mm) dimensioniert sein, was im Hinblick auf die hier erforderliche hohe Werkstoffqualität mit erheblichen Einsparungen verbunden ist. Die Verringerung der Wandstärke der abgasführenden Teile verringert zusätzlich die Wärmeaufnahme der Abgas­ reinigungsvorrichtung und verbessert somit das Anspringverhalten der Abgasreinigungsvorrichtung. Schließlich wirkt sich bei der erfindungsgemäßen Abgasanlage als vorteilhaft aus, daß infolge der mechanischen festen und gasdichten Ausführung des Gehäuses die abgasführenden Teile und die Metallmäntel der Katalysatorkörper lediglich mit einer geringen Anzahl von Heftpunkten miteinander verbunden zu werden brauchen; es bedarf insbesondere keiner umlaufenden Schweißnähte zur Verbindung dieser Teile miteinander, so daß die beim Stand der Technik mit Schweißverzug verbundenen Probleme entfallen.In addition to the advantages mentioned above leads the construction of the exhaust system according to the invention Subsystem what the manufacturing cost of the exhaust system concerns a saving potential compared to such Subsystems in which the metallic shell of the Catalyst body forms the supporting structure. Because the main function in the field of Exhaust emission control device is inserted into the housing relocated. However, this is far less thermal Exposed to stresses than the metal sheaths of the Catalytic converter body and the exhaust gas-carrying parts. By doing the mechanical strength in the range of Exhaust gas purification device through the housing, the Wall thickness z. B. can be about 1.5 mm the metal shells of the catalyst body and the exhaust gas-carrying parts correspondingly weaker (e.g. about 0.8 mm), which is important to the high material quality required here significant savings. The Reduction in the wall thickness of the exhaust gas-carrying parts additionally reduces the heat absorption of the exhaust gas cleaning device and thus improves the Starting behavior of the exhaust gas purification device. Finally affects the inventive Exhaust system as advantageous from that as a result of mechanical solid and gastight execution of the  Housing the exhaust gas-carrying parts and the metal jackets the catalyst body only with a small Number of tack points to be connected need; in particular, no circulating is required Welds for connecting these parts together, so that the prior art with welding delay associated problems are eliminated.

Eine erste bevorzugte Weiterbildung des erfindungs­ gemäßen Abgasanlagen-Teilsystems zeichnet sich dadurch aus, daß im Bereich des Übergangs vom Innenrohr des Abgaseintrittsrohres zum Innentrichter der Abgasreinigungsvorrichtung ein Schiebesitz vorgesehen ist. Der hierdurch ermöglichte Dehnungsausgleich dient dem Abbau von auf Wärmedehnungen zurückgehenden Spannungen innerhalb des Systems. Zwingend ist ein derartiger Schiebesitz jedoch nicht. Vielmehr können insbesondere dann, wenn der Abbau von Wärmespannungen auf sonstige Weise gewährleistet ist, das Innenrohr des Abgaseintrittsrohres und der Innentrichter der Abgasreinigungsvorrichtung durchaus auch fest miteinander verbunden sein. Hierzu eignet sich beispielsweise eine geringe Anzahl von Heftpunkten. Denn infolge der durchgehenden Luftspaltisolierung bei fester, gasdichter Verbindung des Außenrohres des Abgaseintrittsrohres mit dem Gehäuse der Abgasreinigungsvorrichtung braucht die Verbindung des Innenrohres des Abgaseintrittsrohres mit dem Innen­ trichter der Abgasreinigungsvorrichtung nicht gasdicht ausgeführt zu sein.A first preferred development of the invention Exhaust system subsystem is characterized by this from that in the area of the transition from the inner tube of the Exhaust gas inlet pipe to the inner funnel of the Exhaust gas purification device provided a sliding seat is. The expansion compensation made possible thereby serves the reduction of thermal expansion Tensions within the system. Is mandatory however, such a sliding seat is not. Rather you can especially when thermal stresses are reduced is otherwise guaranteed, the inner tube of the Exhaust gas inlet pipe and the inner funnel of the Exhaust gas purification device also quite firm be connected. This is suitable for example a small number of tack points. Because due to the continuous air gap insulation firm, gas-tight connection of the outer tube of the Exhaust gas inlet pipe with the housing of the Exhaust gas cleaning device needs the connection of the Inner pipe of the exhaust gas inlet pipe with the inside funnel of the exhaust gas purification device is not gas-tight to be executed.

Eine andere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß im Bereich des Übergangs vom Abgaseintrittsrohr zur Abgasreinigungsvorrichtung zwischen dem Gehäuse und dem Innentrichter ein Stützring vorgesehen ist. Dieser stellt eine exakte Positionierung der beiden Bauteile zueinander sicher. Ein derartiger Stützring kann insbesondere als Draht­ gestrickring ausgeführt sein. In Betracht kommen jedoch auch eine Vielzahl anderer Materialien, wie beispiels­ weise gepreßte Keramikfasern und dgl.Another preferred development of the invention is characterized in that in the area of the transition from the exhaust gas inlet pipe to the exhaust gas purification device  between the housing and the inner funnel Support ring is provided. This represents an exact Position the two components securely to each other. Such a support ring can in particular as a wire knitted ring. However, come into consideration also a variety of other materials, such as wise pressed ceramic fibers and the like.

Gemäß einer wiederum anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Gehäuse der Abgasreinigungs­ vorrichtung aus zwei topfartigen Hälften zusammen­ gefügt, wobei sich die Trennebene senkrecht zur Durch­ strömungsrichtung erstreckt. Dies ist eine unter Montagegesichtspunkten günstige Bauweise des Gehäuses, die sich in vergleichsweise günstigen Herstellkosten niederschlägt. Besonders bevorzugt sind dabei die beiden Gehäusehälften identisch aufgebaut. Auf diese Weise lassen sich die Herstellkosten nochmals reduzieren.According to yet another preferred development the invention is the housing of the exhaust gas purification device composed of two pot-like halves added, with the parting plane perpendicular to the through direction of flow extends. This is one under Installation aspects of favorable construction of the housing, which translate into comparatively cheap manufacturing costs precipitates. The are particularly preferred the two housing halves are constructed identically. To this The manufacturing costs can be repeated in this way to reduce.

Ist das Gehäuse der Abgasreinigungsvorrichtung in dem vorstehend beschriebenen Sinne aus zwei topfartigen Gehäusehälften zusammengefügt, so erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn die trichterförmigen Verjüngungen des Gehäuses exzentrisch ausgeführt sind. In diesem Falle läßt sich durch Verdrehen der beiden Gehäusehälften relativ zueinander ein für die jeweilige Einbausituation optimaler Versatz des Abgaseintritts und des Abgasauslasses der Abgasreinigungsvorrichtung zueinander einstellen. Dies trägt abermals zu einer Reduktion der Herstellkosten bei, weil sich hierdurch auch bei verschiedenen Einbausituationen identische Gehäusehälften verwenden lassen. Is the housing of the exhaust gas purification device in the sense described above from two pot-like Halves of the housing put together, so it turns out to be particularly advantageous if the funnel-shaped Tapering of the housing are designed eccentrically. In this case, twist the two Housing halves relative to each other for each Installation situation optimal offset of the exhaust gas inlet and the exhaust gas outlet of the exhaust gas purification device adjust to each other. This again contributes to one Reduction in manufacturing costs because of this identical in different installation situations Have the housing halves used.  

Der mindestens eine Katalysatorkörper stützt sich gemäß einer wiederum anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung über ein ringförmiges Stützelement an dem Gehäuse ab. Ein derartiges ringförmiges Stützelement kann dabei insbesondere aus Metallblech hergestellt sein. Sofern das Gehäuse der Abgasreinigungsvorrichtung in dem vorstehend dargelegten Sinne aus zwei topfartigen Hälften zusammengefügt ist, weist das ringförmige Stützelement besonders bevorzugt einen radialen Kragen auf, der im Bereich der Trennebene zwischen den beiden Gehäusehälften festgelegt ist. In diesem Sinne kann der radiale Kragen des ringförmigen Stützelements insbesondere zwischen den gegeneinander gerichteten Stirnflächen der beiden Gehäusehälften eingespannt und mittels einer umlaufenden Schweißnaht mit den beiden Gehäusehälften fest verbunden sein.The at least one catalyst body is supported according to yet another preferred further development of Invention on an annular support element on the Housing. Such an annular support element can be made in particular from sheet metal his. If the housing of the exhaust gas purification device in the sense outlined above from two pot-like halves is joined, that shows annular support element particularly preferably one radial collar in the area of the parting plane is fixed between the two housing halves. In the radial collar of the ring-shaped Support element in particular between each other directed end faces of the two housing halves clamped and by means of a circumferential weld seam be firmly connected to the two housing halves.

Die Verbindung des Metallmantels des Katalysatorkörpers mit dem ringförmigen Stützelement kann auf verschiedene Weise bewerkstelligt sein. Bevorzugt weist das ringförmige Stützelement einen Zylinderabschnitt auf, welcher flächig auf dem Außenumfang des Metallmantels des Katalysatorkörpers anliegt. Um den Katalysator­ körper gegen axiales Verschieben zu sichern, kommt eine insbesondere durch eine geringe Anzahl von Heftpunkten ausgeführte Schweißverbindung zwischen dem ringförmigen Stützelement und dem Metallmantel des Katalysator­ körpers in Betracht. Auch können das ringförmige Stützelement und der Metallmantel des Katalysator­ körpers gegeneinander mittels einer Verklemmung verspannt sein.The connection of the metal shell of the catalyst body with the annular support element can be used in different ways Be accomplished wisely. This preferably indicates annular support element on a cylinder section, which is flat on the outer circumference of the metal jacket of the catalyst body. To the catalyst To secure the body against axial displacement, one comes especially due to a small number of tack points executed weld connection between the annular Support element and the metal jacket of the catalyst body into consideration. Even the ring-shaped Support element and the metal jacket of the catalyst body against each other by means of a jam be tense.

Ist das ringförmige Stützelement gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung gestuft ausgeführt, so begünstigt dies einen Toleranz- und Wärmedehnungsausgleich, indem sich der Katalysator­ körper um ein definiertes Maß innerhalb des Gehäuses in axialer Richtung verlagert.Is the annular support element according to one preferred development of the invention  executed, this favors a tolerance and Thermal expansion compensation by the catalyst body by a defined amount within the housing shifted in the axial direction.

Lediglich zur Klarstellung sei angemerkt, daß Abgasanlagen neben dem vorstehend erläuterten erfindungsgemäßen Teilsystem mit den zwingend vorgesehenen Komponenten Abgaseintrittsrohr, Abgasreinigungsvorrichtung und Abgasaustrittsrohr in aller Regel noch weitere Komponenten umfaßt wie insbesondere einen oder mehrere Schalldämpfer, weitere Abgasreinigungsvorrichtungen, Zwischenrohre, Endrohre und dgl. Auf diese kommt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch nicht an, so daß sie nicht näher erläutert werden.For clarification only, it should be noted that Exhaust systems in addition to the above subsystem according to the invention with the mandatory provided components exhaust pipe, Exhaust purification device and exhaust outlet pipe in generally includes other components such as in particular one or more silencers, others Exhaust gas cleaning devices, intermediate pipes, tail pipes and the like. This comes within the scope of the present However, the invention is not so that it is not closer are explained.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigtIn the following the present invention is based on the Drawing explained in more detail. It shows

Fig. 1 eine erste bevorzugte Ausführungsform eines Abgasanlagen-Teilsystems nach der vorliegenden Erfindung im Längsschnitt; Figure 1 shows a first preferred embodiment of an exhaust system subsystem according to the present invention in longitudinal section.

Fig. 2 eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abgasanlagen-Teilsystems, ebenfalls im Längsschnitt; und FIG. 2 shows a second preferred embodiment of an inventive exhaust systems subsystem, also in longitudinal section; and

Fig. 3 veranschaulicht vier bevorzugte Alternativen der Ausführung des ringförmigen Stützelements, welches den Katalysatorkörper in dem Gehäuse abstützt. Fig. 3 illustrates four preferred alternatives of the design of the annular support element which supports the catalyst body in the housing.

Das in Fig. 1 dargestellte Abgasanlagen-Teilsystem besteht aus einer Abgasreinigungsvorrichtung 1, einem Abgaseintrittsrohr 2 und einem Abgasaustrittsrohr 3. The exhaust system subsystem shown in FIG. 1 consists of an exhaust gas purification device 1 , an exhaust gas inlet pipe 2 and an exhaust gas outlet pipe 3 .

Das Abgaseintrittsrohr 2 erstreckt sich von einem Flansch 4, der der Verbindung des dargestellten Abgasanlagen-Teilsystems mit einem Abgaskrümmer dient, bis zur Abgasreinigungsvorrichtung 1. Es ist luftspaltisoliert ausgeführt, indem es aus einem Außenrohr 5 und einem Innenrohr 6 aufgebaut ist, die mit Abstand zueinander angeordnet sind und zwischen denen sich ein ringförmiger Luftspalt 7 erstreckt. Lediglich im Bereich des Flansches 4 liegen das Außen­ rohr 5 und das Innenrohr 6 des Abgaseintrittsrohres 2 aneinander an und sind dort mittels einer Schweißnaht 8 mit dem Flansch 4 fest verbunden.The exhaust gas inlet pipe 2 extends from a flange 4 , which serves to connect the illustrated exhaust system subsystem to an exhaust manifold, to the exhaust gas purification device 1 . It is designed with air gap insulation in that it is constructed from an outer tube 5 and an inner tube 6 , which are arranged at a distance from one another and between which an annular air gap 7 extends. Only in the area of the flange 4 , the outer tube 5 and the inner tube 6 of the exhaust gas inlet pipe 2 abut each other and are firmly connected to the flange 4 by means of a weld 8 .

Die Abgasreinigungsvorrichtung 1 verfügt über ein aus zwei Gehäusehälften 9 und 10 zusammengefügtes Gehäuse 11. Die beiden Gehäusehälften 9 und 10 sind dabei topfartig ausgeführt. Die Trennebene 12 erstreckt sich senkrecht zur Durchströmungsrichtung 13. Die beiden Gehäusehälften 9 und 10 sind identisch aufgebaut. Sie weisen jeweils eine trichterartige Verjüngung 14 bzw. 15 auf. Die beiden trichterförmigen Verjüngungen 14 und 15 sind dabei exzentrisch ausgeführt, so daß die Anschlußstutzen 16 bzw. 17 gegenüber der Mittelachse 18 des inneren Gehäuseabschnitts versetzt sind (Exzentrizität e).The exhaust gas purification device 1 has a housing 11 assembled from two housing halves 9 and 10 . The two housing halves 9 and 10 are designed like a pot. The separating plane 12 extends perpendicular to the flow direction 13 . The two housing halves 9 and 10 are constructed identically. They each have a funnel-like taper 14 or 15 . The two funnel-shaped tapers 14 and 15 are designed eccentrically so that the connecting pieces 16 and 17 are offset relative to the central axis 18 of the inner housing section (eccentricity e).

In dem Gehäuse 11 der Abgasreinigungsvorrichtung 1 ist über ein ringförmiges Stützelement 19 ein Katalysator­ körper 20 gelagert. Dieser umfaßt einen Metallmantel 21 und eine katalytisch beschichtete Trägermatrix 22. Das ringförmige Stützelement 19 weist einen radialen Kragen 23 und einen Zylinderabschnitt 24 auf. Letzterer liegt flächig am Außenumfang des Metallmantels 21 des Katalysatorkörpers 20 an. Der radiale Kragen 23 des ringförmigen Stützelements 19 ist hingegen zwischen den beiden gegeneinander gerichteten Stirnflächen der Gehäusehälfte 9 und 10 festgelegt. Mittels einer gasdichten umlaufenden Schweißnaht 25 sind die beiden Gehäusehälften 9 und 10 sowie das ringförmige Stütz­ element 19 im Bereich der Trennebene 12 fest miteinander verbunden.In the housing 11 of the exhaust gas purification device 1 , a catalyst body 20 is mounted on an annular support member 19 . This comprises a metal jacket 21 and a catalytically coated carrier matrix 22 . The annular support element 19 has a radial collar 23 and a cylinder section 24 . The latter lies flat against the outer circumference of the metal jacket 21 of the catalyst body 20 . The radial collar 23 of the annular support element 19 , however, is fixed between the two opposing end faces of the housing halves 9 and 10 . By means of a gastight circumferential weld 25 , the two housing halves 9 and 10 and the annular support element 19 are firmly connected to one another in the region of the parting plane 12 .

Die Abgasreinigungsvorrichtung 1 umfaßt des weiteren zwei Innentrichter 26 und 27. Diese sind mit ihrem jeweiligen weiten Ende auf den Metallmantel 21 des Katalysatorkörpers 20 aufgesetzt und dort mittels einer geringen Anzahl von Heftpunkten festgelegt. Der eintrittsseitige Innentrichter 26 liegt mit seinem engen Endbereich am Außenumfang des Innenrohres 6 des Abgaseintrittsrohres 2 an. Zum Ausgleich von Wärme­ dehnungen des Innenrohres 6 und/oder des Innentrichters 26 ist hier ein Schiebesitz vorgesehen. Demgegenüber ist die Gehäusehälfte 9 des Gehäuses 11 der Abgas­ reinigungsvorrichtung 1 mit dem Außenrohr 5 des Abgas­ eintrittsrohres 2 mittels einer Schweißnaht 28 fest und gasdicht verbunden.The exhaust gas purification device 1 further comprises two inner funnels 26 and 27 . These are placed with their respective wide ends on the metal jacket 21 of the catalyst body 20 and fixed there by means of a small number of tack points. The narrow end region of the inlet-side inner funnel 26 lies against the outer circumference of the inner tube 6 of the exhaust gas inlet tube 2 . To compensate for thermal expansion of the inner tube 6 and / or the inner funnel 26 , a sliding seat is provided here. In contrast, the housing half 9 of the housing 11 of the exhaust gas purification device 1 with the outer tube 5 of the exhaust gas inlet pipe 2 by means of a weld 28 is firmly and gas-tightly connected.

Das Abgasaustrittsrohr 3 ist ebenfalls luftspalt­ isoliert ausgeführt. Es umfaßt ein Außenrohr 29 und ein Innenrohr 30, zwischen denen ein ringförmiger Luftspalt 31 besteht. Für den Übergang von der Abgasreinigungs­ vorrichtung 1 zum Abgasaustrittsrohr 3 gilt das vorstehend im Hinblick auf den Übergang von Abgas­ eintrittsrohr 2 zu Abgasreinigungsvorrichtung 1 Gesagte in entsprechender Weise.The exhaust gas outlet pipe 3 is also designed with an air gap insulated. It comprises an outer tube 29 and an inner tube 30 , between which there is an annular air gap 31 . For the transition from the exhaust gas cleaning device 1 for exhaust gas outlet pipe 3 applies the above-inlet pipe with regard to the transition from the exhaust gas 2 to the exhaust gas purifying device 1 is said in a corresponding manner.

Ersichtlich ergibt sich bei der in Fig. 1 dargestellten Ausgestaltung des Abgasanlagen-Teilsystems ein durchgehender, der Isolierung dienender Ringraum, der sich vom Abgaseintrittsrohr 2 über die Abgasreinigungsvorrichtung 1 bis in das Abgasaustrittsrohr 3 hinein erstreckt.As can be seen in the embodiment of the exhaust system subsystem shown in FIG. 1, there is a continuous, insulation-serving annular space which extends from the exhaust gas inlet pipe 2 via the exhaust gas purification device 1 into the exhaust gas outlet pipe 3 .

Veranschaulicht ist in Fig. 1 noch die Möglichkeit, das Innenrohr 30 des Abgasaustrittsrohres 3 gegenüber dem Außenrohr 29 mittels eines Stützringes 32 abzustützen. Entsprechendes ist bei Bedarf im Bereich des Abgas­ eintrittsrohres 2 möglich.Still the possibility of the inner tube 1 is illustrated in Fig. 30 supporting the exhaust gas outlet pipe 3 relative to the outer tube 29 by means of a support ring 32. The corresponding is possible in the area of the exhaust gas inlet pipe 2 .

Das in Fig. 2 veranschaulichte Abgasanlagen-Teilsystems entspricht in wesentlichen Gestaltungsmerkmalen demjenigen gemäß Fig. 1. Insoweit wird auf die vorstehenden Erläuterungen Bezug genommen. Hervorzuheben sind lediglich zwei Abweichungen. So ist im Bereich des Übergangs vom Abgaseintrittsrohr 2 zur Abgasreinigungsvorrichtung 1 zwischen der Gehäusehälfte 9 und dem Innentrichter 26 ein Stützring 33 vorgesehen, der als Drahtring ausgeführt ist. Ein entsprechender Drahtring 34 ist im Bereich des Übergangs von der Abgasreinigungsvorrichtung 1 zum Abgasaustrittsrohr 3 zwischen der Gehäusehälfte 10 und dem Innentrichter 27 vorgesehen. Des weiteren ist auf die gegenüber Fig. 1 abweichende Gestaltung des Abgasaustrittsrohres 3 hinzuweisen. Hier liegen das Innenrohr 30 und das Außenrohr 29 endseitig aneinander an. Sowohl das Innen­ rohr 30 wie auch das Außenrohr 29 sind mittels einer umlaufenden Schweißnaht 34 mit der Gehäusehälfte 10 fest verbunden. Der Ringraum 31 steht somit abweichend von der in Fig. 1 veranschaulichten Ausführungsform nicht mit dem Ringraum 35 in Verbindung, der zwischen dem Gehäuse 11 der Abgasreinigungsvorrichtung 1 einer­ seits und den Innentrichtern 26 und 27 sowie dem Metallmantel 21 des Katalysatorkörpers 20 andererseits gebildet ist.The exhaust system subsystem illustrated in FIG. 2 corresponds in essential design features to that according to FIG. 1. In this respect, reference is made to the above explanations. Only two deviations should be emphasized. In the area of the transition from the exhaust gas inlet pipe 2 to the exhaust gas purification device 1, a support ring 33 is provided between the housing half 9 and the inner funnel 26 , which is designed as a wire ring. A corresponding wire ring 34 is provided in the area of the transition from the exhaust gas cleaning device 1 to the exhaust gas outlet pipe 3 between the housing half 10 and the inner funnel 27 . Furthermore, it should be noted that the design of the exhaust gas outlet pipe 3 differs from that in FIG. 1. Here the inner tube 30 and the outer tube 29 abut one another at the ends. Both the inner tube 30 and the outer tube 29 are fixedly connected to the housing half 10 by means of a circumferential weld seam 34 . In contrast to the embodiment illustrated in FIG. 1, the annular space 31 is therefore not connected to the annular space 35 , which is formed on the one hand between the housing 11 of the exhaust gas purification device 1 and the inner funnels 26 and 27 and the metal jacket 21 of the catalyst body 20 .

Fig. 3 zeigt verschiedene Gestaltungen des ringförmigen Stützelements 19 als Alternativen zu der in den Fig. 1 und 2 veranschaulichten Ausführung. Gemäß Fig. 3a kann der Stützring gestuft ausgeführt sein. Bei Bedarf kann er im Bereich des Zylinderabschnitts 24 mittels Schweißpunkten mit dem Metallmantel 21 des Katalysator­ körpers verbunden sein. FIG. 3 shows various designs of the annular support element 19 as alternatives to the embodiment illustrated in FIGS. 1 and 2. According to Fig. 3a, the support ring can be designed stepped. If necessary, it can be connected to the metal jacket 21 of the catalyst body in the region of the cylinder section 24 by means of welding spots.

Gemäß Fig. 3b kommt als Alternative zur Verbindung des ringförmigen Stützelements 19 mit dem Metallmantel 21 des Katalysatorkörpers 20 eine Klemmverbindung in Betracht, bei der eine umlaufende Sicke 36 des Metall­ mantels in eine Sicke 37 eingreift, welche in dem Zylinderabschnitt 24 des ringförmigen Stützelements 19 ausgeführt ist.According to Fig. 3b of the annular support member 19 is used as an alternative to connection with the metal casing 21 of the catalyst body 20, a clamping connection into consideration, in which a circumferential bead 36 mantels engages the metal in a bead 37, which runs in the cylinder portion 24 of the annular support member 19 is.

Gemäß Fig. 3c kann das ringförmige Stützelement 19 dergestalt gekröpft ausgeführt sein, daß der radiale Kragen 23 etwa mittig zu dem Zylinderabschnitt 24 ausgerichtet ist.According to FIG. 3c, the annular support element 19 can be cranked in such a way that the radial collar 23 is aligned approximately in the center of the cylinder section 24 .

Ebenfalls mittig zu dem Zylinderabschnitt 24 ist der radiale Kragen im Falle des in Fig. 3d veranschau­ lichten ringförmigen Stützelements 18 angeordnet, das sich durch eine besonders günstige Herstellbarkeit auszeichnet.Also in the center of the cylinder section 24 is the radial collar in the case of the annular support element 18 illustrated in FIG. 3d, which is characterized by particularly favorable manufacturability.

Claims (11)

1. Teilsystem einer Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor, umfassend eine katalytische Abgasreinigungsvorrichtung (1), ein in diese einmündendes Abgaseintrittsrohr (2) und ein Abgasaustrittsrohr (3), mit den folgenden Merkmalen:
  • - Die Abgasreinigungsvorrichtung (1) umfaßt mindestens einen einen Metallmantel (21) aufweisenden Katalysatorkörper (20);
  • - der mindestens eine Katalysatorkörper (20) ist unter Ausbildung eines ringförmigen Luftspalts (35) in einem Gehäuse (11) aufgenommen, das sich endseitig trichterförmig verjüngt;
  • - zumindest das Abgaseintrittsrohr (2) ist luftspaltisoliert ausgeführt, indem es ein Außenrohr (5) und ein mit Abstand hierzu angeordnetes Innenrohr (6) umfaßt;
  • - das Außenrohr (5) und das Innenrohr (6) des Abgaseintrittsrohrs (2) halten auch im Bereich des Übergangs zur Abgasreinigungsvorrichtung (1) einen Abstand zueinander ein;
  • - dabei ist das Außenrohr (5) des Abgaseintritts­ rohrs (2) fest mit dem Gehäuse (11) der Abgas­ reinigungsvorrichtung (1) verbunden;
  • - zumindest im Bereich der einlaßseitigen trichterförmigen Verjüngung (14) des Gehäuses (11) der Abgasreinigungsvorrichtung (1) ist ein Innentrichter (26) vorgesehen, der sich von dem Innenrohr (6) des Abgaseintrittsrohrs (2) zu dem Metallmantel (21) des/eines Katalysator­ körpers (20) erstreckt.
1. Subsystem of an exhaust system for a motor vehicle with an internal combustion engine, comprising a catalytic exhaust gas purification device ( 1 ), an exhaust gas inlet pipe ( 2 ) opening into it and an exhaust gas outlet pipe ( 3 ) with the following features:
  • - The exhaust gas purification device ( 1 ) comprises at least one catalyst body ( 20 ) having a metal jacket ( 21 );
  • - The at least one catalyst body ( 20 ) is accommodated to form an annular air gap ( 35 ) in a housing ( 11 ) which tapers at the end in a funnel shape;
  • - At least the exhaust gas inlet pipe ( 2 ) is made air-gap insulated in that it comprises an outer pipe ( 5 ) and an inner pipe ( 6 ) arranged at a distance therefrom;
  • - The outer tube ( 5 ) and the inner tube ( 6 ) of the exhaust gas inlet pipe ( 2 ) also keep a distance from one another in the region of the transition to the exhaust gas cleaning device ( 1 );
  • - The outer tube ( 5 ) of the exhaust gas inlet pipe ( 2 ) is fixed to the housing ( 11 ) of the exhaust gas purification device ( 1 );
  • - At least in the area of the inlet-side funnel-shaped taper ( 14 ) of the housing ( 11 ) of the exhaust gas cleaning device ( 1 ), an inner funnel ( 26 ) is provided, which extends from the inner tube ( 6 ) of the exhaust gas inlet tube ( 2 ) to the metal jacket ( 21 ) of the / a catalyst body ( 20 ) extends.
2. Abgasanlagen-Teilsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Übergangs vom Innenrohr (6) des Abgaseintrittsrohrs (2) zum Innentrichter (26) der Abgasreinigungsvorrichtung (1) ein Schiebesitz vorgesehen ist.2. Exhaust system subsystem according to claim 1, characterized in that a sliding seat is provided in the region of the transition from the inner tube ( 6 ) of the exhaust gas inlet pipe ( 2 ) to the inner funnel ( 26 ) of the exhaust gas cleaning device ( 1 ). 3. Abgasanlagen-Teilsystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) der Abgasreinigungsvorrichtung (1) aus zwei topfartigen Hälften (9, 10) zusammen­ gefügt ist, wobei sich die Trennebene (12) senkrecht zur Durchströmungsrichtung (13) erstreckt.3. Exhaust system subsystem according to claim 1 or claim 2, characterized in that the housing ( 11 ) of the exhaust gas purification device ( 1 ) from two pot-like halves ( 9 , 10 ) is joined together, the parting plane ( 12 ) perpendicular to the flow direction ( 13 ) extends. 4. Abgasanlagen-Teilsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die trichterförmigen Verjüngungen (14, 15) des Gehäuses der Abgasreinigungsvorrichtung (1) exzentrisch(e) ausgeführt sind.4. Exhaust system subsystem according to one of claims 1 to 3, characterized in that the funnel-shaped tapering ( 14 , 15 ) of the housing of the exhaust gas cleaning device ( 1 ) are eccentric (e). 5. Abgasanlagen-Teilsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der mindestens eine Katalysatorkörper (20) in dem Gehäuse (11) über ein ringförmiges Stütz­ element (19) abstützt. 5. Exhaust system subsystem according to one of claims 1 to 3, characterized in that the at least one catalyst body ( 20 ) in the housing ( 11 ) is supported by an annular support element ( 19 ). 6. Abgasanlagen-Teilsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Stützelement (19) einen radialen Kragen (23) aufweist.6. Exhaust system subsystem according to claim 5, characterized in that the annular support element ( 19 ) has a radial collar ( 23 ). 7. Abgasanlagen-Teilsystem nach Anspruch 6 und Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Kragen (23) im Bereich der Trenn­ ebene (12) zwischen den beiden Gehäusehälften (9, 10) festgelegt ist.7. exhaust system subsystem according to claim 6 and claim 3, characterized in that the radial collar ( 23 ) in the region of the parting plane ( 12 ) between the two housing halves ( 9 , 10 ) is fixed. 8. Abgasanlagen-Teilsystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Stützelement (19) auf den Metallmantel (21) des zugeordneten Katalysator­ körpers (20) aufgeklemmt ist.8. Exhaust system subsystem according to one of claims 5 to 7, characterized in that the annular support element ( 19 ) on the metal jacket ( 21 ) of the associated catalyst body ( 20 ) is clamped. 9. Abgasanlagen-Teilsystem nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Stützelement (19) gestuft ausgeführt ist.9. exhaust system subsystem according to one of claims 5 to 8, characterized in that the annular support element ( 19 ) is designed stepped. 10. Abgasanlagen-Teilsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Übergangs vom Abgaseintrittsrohr (2) zur Abgasreinigungsvorrichtung (1) zwischen dem Gehäuse (11) und dem Innentrichter (26) ein Stützring (33) vorgesehen ist. 10. Exhaust system subsystem according to one of claims 1 to 9, characterized in that a support ring ( 33 ) is provided in the region of the transition from the exhaust gas inlet pipe ( 2 ) to the exhaust gas cleaning device ( 1 ) between the housing ( 11 ) and the inner funnel ( 26 ) . 11. Abgasanlagen-Teilsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (33) als Drahtgestrickring ausgeführt ist.11. Exhaust system subsystem according to claim 10, characterized in that the support ring ( 33 ) is designed as a wire mesh ring.
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