(57)【要約】本発明は、ガス流が貫流できる多数の通路（６）が入口側面（４）と出口側面（５）との間を並んで延びている、内燃機関（３）の近くの排気装置（３）における採用に適した触媒担体（１）に関する。本発明の目的は、熱的および動的に大きく負荷される排気ガス処理装置の効果的で永続的な設置にある。このために、触媒担体（１）が、９００℃の温度で少なくとも５０Ｎ／ｍｍ2の耐力強度ＲP0.2を有する少なくとも一枚の金属箔（１０）で構成する。本発明は、この触媒担体を用いた触媒コンバータ（１５）、排気装置（２）および相応した車両（１２）にも関する。
2007537848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス流が貫流できる多数の通路（６）が入口側面（４）と出口側面（５）との間を並んで延び、通路（６）を通るガス流の乱流貫流を少なくとも維持ないし発生するための手段が設けられた内燃機関（３）近くの排気装置（３）における採用に適した触媒担体（１）において、触媒担体（１）が、９００℃の温度で少なくとも５０Ｎ／ｍｍ2（ニュートン／ｍｍ2）の耐力強度ＲP0.2を有する少なくとも一枚の金属箔（１０）で構成されたことを特徴とする触媒担体。
【請求項２】
触媒担体（１）が、高ニッケル合金である鉄材料で形成されたことを特徴とする請求項１記載の触媒担体。
【請求項３】
ニッケル含有量が３０〜３４重量％であることを特徴とする請求項２記載の触媒担体。
【請求項４】
軸線（８）の方向における長さ（７）と最大直径（９）を有する触媒担体（１）において、長さ（７）と最大直径（９）との比が１以下であることを特徴とする請求項１記載の触媒担体。
【請求項５】
触媒担体（１）が、８〜９３ｃｐｓｃの範囲にある通路密度を有することを特徴とする請求項１又は２記載の触媒担体。
【請求項６】
触媒担体（１）が、少なくとも３０μｍの箔厚（１１）を有する少なくとも一枚の金属箔（１０）で構成されたことを特徴とする請求項１から５の１つに記載の触媒担体。
【請求項７】
触媒担体（１）が出口側面（５）より大きな入口側面（４）を有することを特徴とする請求項１から６の１つに記載の触媒担体。
【請求項８】
触媒担体（１）が、円周方向（１３）に延びる少なくとも１つのフランジ要素（１４）を持つハウジング（１２）を備えることを特徴とする請求項１から７の１つに記載の触媒担体。
【請求項９】
触媒活性被覆（１６）を備えた請求項１から８の１つに記載の触媒担体（１）を備えることを特徴とする触媒コンバータ。
【請求項１０】
被覆（１６）が、１０〜３０μｍの範囲の層厚（１８）をもつ担体物質（１７）を含むことを特徴とする請求項９記載の触媒コンバータ。
【請求項１１】
被覆（１６）が、一酸化炭素の転換を助勢するが炭化水素を転換しない触媒物質（１９）を含むことを特徴とする請求項９又は１０記載の触媒コンバータ。
【請求項１２】
請求項９から１１の１つに記載の触媒コンバータ（１５）を有する内燃機関（３）の排気装置（２）において、触媒コンバータ（１５）が内燃機関（３）とターボ過給機（２０）との間に配置されたことを特徴とする内燃機関（３）の排気装置。
【請求項１３】
ターボ過給機（２０）に、酸化触媒（２１）、粒子フィルタ（２２）および窒素酸化物吸収器（２３）の少なくとも１つの排気ガス処理構成要素が後置されたことを特徴とする請求項１２記載の排気装置。
【請求項１４】
請求項９から１１の１つに記載の触媒コンバータ（１５）又は請求項１２又は１３記載の排気装置（２）を備えることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関近くの排気装置における採用に適した触媒担体、同じように適した触媒コンバータ、相応した排気装置および相応した車両に関する。
【０００２】
従来の自動車の排気装置は、成長する環境意識とそれに伴う法的規制に基き、自動車製造における排気装置に益々厳しい要件が課せられるので絶えず開発が進められている。排気装置の内部で種々の機能を果たす多数の構成要素が徐々に採用されている。例えば始動触媒が知られ、該触媒は、特に小さな容積を有し、もって内燃機関の低温始動後、速やかに触媒転換に必要な始動温度に達する。また、例えば電気加熱可能な触媒が知られ、この触媒も同様に排気装置の良好な低温始動挙動を可能にする。内燃機関の排気装置の所謂吸収器は、排気ガス内に含まれる所定の有害物質を或る時間内にわたり吸収する目的を有する。有害物質は、例えば後置された触媒コンバータが運転温度に達する迄蓄積され、続いて、吸収された有害物質の転換が始まる。また、特にディーゼルエンジンの排気装置において、排気装置内に存在する煤粒子或いは別の固形物質を捕捉する粒子トラップや粒子フィルタが採用され、捕捉された粒子集合物は、例えば大きな熱エネルギ又は相応の添加物の導入によって、連続的に或いは間欠的にガス状成分に転換される。
【０００３】
排気ガスのできるだけ効果的な浄化を達成すべく、種々の構成要素が適当に直列的に組み合わされ、この結果多数の構成要素が自動車の排気装置に徐々に利用されている。しかし、上流側に配置された構成要素は、後置された排気ガス処理構成要素の効率ないし転換性能に益々影響を与える。従ってこの排気装置は、排気ガスの組成や状態（圧力、温度、分布、流速）が頻繁に変動する場合、益々不安定となる。また、ターボ（排気駆動式）過給機の設置、添加物付与等に関し技術的問題が生ずる。利用する各触媒物質が常に限定温度範囲でしか活動しない故、排気ガスの温度調整も重要である。ここでも、排気ガス温度変動の問題を補償せねばならない。いまなお、エンジンの低温始動過程や空転過程に、ここでは排気ガス処理構成要素ないし排気ガスが一部で、内燃機関の新負荷過程の直後に全有害物質の遅滞なき転換を常に保証しない温度まで冷却される問題がある。加えて、運転中に全排気ガス処理構成要素はかなり大きな熱的および動的交番荷重を受け、このため、かかる構成要素の疲労強度について特別な要件を課さねばならない。
【０００４】
この排気装置は、国際公開第０２／０８３２７４号パンフレットで公知である。この装置は非常に優れることが既に実証されているが、実験の結果、始動触媒の様式と作用が、後置された排気ガス処理要素の効率にかなり影響を与えることが解った。
【０００５】
この点から出発して本発明の課題は、公知の排気装置を、少なくとも幾分かその機能および／又は効率に関して改善することにある。特に公知の技術的問題を少なくとも軽減するものである。表面的には、内燃機関近くの排気装置での採用に適した触媒コンバータ用の触媒担体を提供する。触媒担体の形成ないし最終的に被覆された触媒コンバータの形成を、後置された構成要素の機能ないし効率を殆ど害さないように改善しようとしている。また、触媒担体や触媒コンバータも、内燃機関の排気装置における大きな熱的および動的負荷に永続的に耐えるように改善するものである。
【０００６】
この課題は請求項１に記載の特徴により解決される。触媒担体の有利な実施態様と相応した触媒コンバータ、相応した排気装置および相応した車両の有利な実施態様を、関連した請求項に示す。なお基本的には、請求項に個々に記載した全ての特徴事項を、任意に技術的に意義深く互いに組み合わせることができ、本発明の他の実施態様に相当する。
【０００７】
本発明に基づく触媒担体は、内燃機関近くの排気装置での採用に適し、入口側面と出口側面を有し、入口側面と出口側面との間を、ガス流が貫流できる多数の通路が並んで延びている。この触媒担体の場合、少なくとも通路を通るガス流に対する手段が設けられている。その手段は、好適には乱流貫流の維持および発生に用いる。触媒担体は、９００℃の温度で少なくとも５０Ｎ／ｍｍ2（ニュートン／ｍｍ2）の耐力強度ＲP0.2（yield strength）を有する少なくとも一枚の金属箔で構成されている。
【０００８】
ここで「触媒担体」とは、触媒活性層を設置すべく用いる構造物を意味する。触媒担体は、通常ガス流と表面に存在する被覆とのできるだけ緊密な接触を実現するため、単位容積当たり非常に大きな表面積を有する。かかる触媒担体は、通路の構造からしばしばハニカム体と呼ばれる。ハニカム体は単一構造や多分割構造をなす。金属材料から成る触媒担体と、セラミックスから成る触媒担体が知られている。金属触媒担体は、通常、少なくとも部分的に組織化された多数の薄板を有し、該薄板はハニカム体の形に結合され、特にろう付け又は溶接される。セラミックハニカム体は、通常、射出成形又は焼結されている。
【０００９】
内燃機関の「近く」とは、触媒担体が内燃機関の燃焼室の出口迄、特に５０ｃｍより短い距離に存在することを意味する。触媒担体は、好適には燃焼室ないし内燃機関により近接して、例えば２０ｃｍより近い位置に配置され、場合によっては少なくとも部分的に内燃機関の内部領域に入り込む。触媒担体を内燃機関と所謂排気マニホールドとの間の領域に配置すると特に好ましい。なお排気マニホールドは、個々の燃焼室からの排気曲がり管が単一の排気管の形に集結された排気管部分である。
【００１０】
触媒担体を内燃機関の近傍に配置する際、特にそこに生ずる圧力状態と温度変化を考慮せねばならない。その領域で、特に１０００℃迄の或いはそれ以上の極めて高い温度が生ずる。更に、ここでは燃焼室の直後で排気ガス脈動が特に触媒担体に突然に衝突することを考慮せねばならない。排気ガスの脈動は燃料混合気の燃焼により生じ、排気管内で連続する。更に、排気ガスの噴出時点で、局部的にかなり多量の未燃炭化水素が存在することを考慮せねばならない。未燃炭化水素は、事情によっては触媒担体上の触媒活性層のために、触媒担体の内部で「再燃焼」を生じさせ、このために、場合によりかなり高いピーク温度に達する。この温度は、排気ガス内の炭化水素の位置に応じ、触媒担体の種々の箇所で生じ、このため異なった箇所に所謂「ホットスポット」が生ずる。この「ホットスポット」は、触媒担体の横断面ないし容積にわたって、触媒担体の非常に異なった熱的負荷を生じさせる。公知の全ての触媒担体は、それらの要因を考慮に入れた上で、そのような用途に適用されていない。本発明の触媒担体の特殊性について以下詳細に説明する。
【００１１】
触媒担体の貫流可能な通路は、一般に直線的である。特に、通路は互いに平行に且つ触媒担体の中心軸線に対し平行に延びている。この結果触媒担体が僅かな動圧しか発生しない可能性がある。望ましくない大きな動圧は、燃焼室内の圧力状態を変化させ、そのために、エンジン出力が低下してしまう。
【００１２】
燃焼室からの排気ガスの噴出時、通常乱流が生ずる。かかる触媒担体をエンジン近傍に配置する場合、場合によっては内燃機関の運転状態にも関係して、しばしばガス流ないし排気ガスが乱流状態で触媒担体又は入口側面にぶつかることに配慮せねばならない。本発明を基礎とする実験の結果、乱流が維持されないし触媒担体で発生すると、後置した排気ガス処理構成要素にとり有利であることを確認した。これにより、触媒担体は通路を貫流するガス流の乱流を維持および／又は発生するための手段を持つこととなる。かかる「手段」は特に、通路横断面や通路長の相応した構成を含んでいる。通路が少なくとも部分的に、貫流する排気ガス流に局所的に圧力差を生じさせるミクロ組織や障害物を備えていると望ましい。圧力差は、障害物やミクロ組織の上流およびその近傍で、下流に渦流等が生ずる程の大きさである。渦流は、角運動量維持のために流れ方向に連続する。
【００１３】
この場合、触媒担体ないし触媒コンバータの貫流時に生ずる前記手段で引き起こされるレイノルズ数も特に重要である。レイノルズ数は、動くガス容積の運動エネルギの２倍と運転中に消費される摩擦エネルギの商である。従って、レイノルズ数は、流れが層流であるか乱流であるかの尺度である。運動エネルギが摩擦エネルギより小さいとき、流れは層流である。大きな運動エネルギの場合、即ち、特に大きな流速の場合、流れは乱流に変化するか、乱流を維持する。内燃機関の運転中、排気ガス流の運動エネルギ又は流速は、一般に一定でなく、従って、例えば負荷運転中、排気ガス流の大きな流速ないし運動エネルギが生じ、負荷休止時ないし空転時間中、ほんの僅かな排気ガス流運動エネルギしか存在しない。触媒担体を、負荷過程では乱流を少なくとも維持し、静止過程では場合により乱流を発生するように形成するとよい。
【００１４】
本発明に基づき、触媒担体は、９００℃の温度で少なくとも５０Ｎ／ｍｍ2の耐力強度ＲP0.2を有する少なくとも一枚の金属箔で構成される。これは、利用する金属箔が高温で特に大きな強度を有することを意味する。しかし、耐力強度ＲP0.2は少なくとも７５Ｎ／ｍｍ2であることが望ましい。
【００１５】
耐力強度ＲP0.2は、引張り試験片の抜重後に０．２％の残留伸びが確認される応力を表す。耐力強度は、通常、際立った降伏点が存在しない材料における代用降伏点である。耐力強度を得るべく、引張り試験片をここで指定された９００℃の温度中で軸方向に荷重する。その力を徐々に増大し、応力ひずみ曲線経過を記録する。応力ひずみ線図から、材料の種々の耐力量と変形量が推論できる。この経過は主に、所謂フック直線と呼ばれる弾性変形と、材料ないし引張り試験片の塑性変形を特性づける曲線部分で特徴付けられる。０．２％耐力強度（ＲP0.2）の決定は材料技術的原則であり、周知である。
【００１６】
特に、金属箔で構成したハニカム体につき同様の引張り試験を実施するとよい。該ハニカム体自体は、金属箔相互の接合過程後、即ち、溶接又は高温ろう付け後、少なくとも５０Ｎ／ｍｍ2以上、少なくとも７５Ｎ／ｍｍ2の耐力強度ＲP0.2を示す。この場合、金属箔は小さな、例えば４０〜６５μｍの箔厚にする。小さな箔厚は、更に触媒コンバータが小さな熱容量となり、動的温度変動に速やかに反応するので、触媒コンバータの反応挙動を向上させ得る利点がある。
【００１７】
また、触媒担体を、最大の合金成分がニッケルである、鉄を基材とした少なくとも一枚の金属箔で形成するとよい。
【００１８】
特に、ニッケル含有量が３０〜３４重量％の範囲にあると好ましい。
【００１９】
従って、鉄基材料は、合金成分として、例えば３０〜３４重量％ニッケルと、場合によっては１８〜２２重量％クロムを含む。この結果、自動車内燃機関の排気装置における熱的および腐食的周辺条件に特に良好に耐える材料が得られる。
【００２０】
触媒担体の他の実施態様では、触媒担体は軸線の方向における長さと最大直径を有し、長さと最大直径との比は高々１である［Ｌ／Ｄ≦１］。軸線に対し平行に延びる通路を持つ触媒担体の構造の場合、触媒担体の長さが通路の長さに相当する。ここで直径とは、軸線に対し垂直方向の触媒担体の最大広がり寸法を意味するが、「直径」は円形断面の触媒担体に限定的に用いない。触媒担体の横断面が軸線の方向に一定しているが回転対称でないとき、「最大」直径が存在する。ここではその例は角形や楕円形等の断面形状である。また断面形状は一定しているが、面積が軸線の方向に変化していてもよい。その場合の最大直径は、最大面積を有する横断面の位置における直径である。好適には、最大直径は内燃機関の出口孔ないし排気マニホールドの断面にほぼ相当する。即ち、最大直径は、５０ｍｍ以下、特に３０ｍｍ以下の範囲にあるとよい。それに応じ、触媒担体の長さは短く形成できる。このため排気ガスないしガス流が狭い通路を経て短い距離にわたってしか貫流しないようにできる。このため、各部分ガス流に、短い距離にわたる摩擦しか生じない。従ってここで指定した長さと最大直径との比も、通路を通るガス流の乱流の貫流を維持するための手段となる。指定された比が特に触媒担体の統合時に有利であっても、他の所でそれと異なった比にもできる。
【００２１】
触媒担体の他の実施態様では、触媒担体は、８〜９３cpsc（cpsc=cells per square cm）の範囲にある通路密度を有する。２３〜６２、特に３９cpscの通路密度の触媒担体が好ましい。通路密度は、特に表面積と容積および生じた流れ抵抗との比を記す触媒担体のパラメータである。ここで「通路密度」とは、触媒担体の単位面積毎に存在する通路の数を意味する。単位「cpsc」は専門家の間で普及し、１cpscは、１平方ｃｍ当たり１個の通路に相当する。ここで規定した通路密度は比較的小さく、通路を経て比較的多量の部分ガス流を貫流させる。これは、通路の内部での乱流を長時間にわたり維持させる。
【００２２】
触媒担体を、少なくとも３０μｍの箔厚を持つ金属箔で構成するとよい。触媒担体は、少なくとも部分的に組織化した金属箔で構成し、該金属箔を、互いに平行に配置した通路を備えたハニカム体を形成すべく積層又は巻回する。金属箔は耐熱耐食性材料から成る。箔厚は比較的大きく、その使用領域で生ずる大きな熱的および動的負荷を考慮に入れて決定する。箔厚は、好適には５０〜８０μｍである。
【００２３】
更に、触媒担体が出口側面より大きな入口側面を有するとよい。この触媒担体は円錐形をなす。その際、通路は一定した通路断面積を有さず、乱流発生器として働く。この徐々の断面積縮小は、触媒担体の出口の後に強く集束したガス流を生じさせる。これは、特にターボ過給機の小さな流れ空洞に排気ガス流を集束させて目標に向けて導入することを可能とするので、ターボ過給機の上側ないし上流において有効である。
【００２４】
触媒担体の他の実施態様では、触媒担体は円周方向に延びる少なくとも１つのフランジ要素を持つハウジングを備える。該フランジ要素は、触媒担体を排気装置ないし内燃機関或いは内燃機関内に位置づけ又は固定するために使える。フランジ要素は、円周方向に環状に延びて形成し、事情により類似した構成の別の触媒担体のハウジングに結合するとよい。フランジ要素が触媒担体の軸線に対し垂直に延び、特に中央、又は少なくとも片側端面に配置されるとよい。フランジ要素はハウジング自体の一部にできるが、フランジ要素を別個の部品として触媒担体のハウジングに接合技術で結合、例えば溶接してもよい。フランジ要素は、排気装置や内燃機関へのフランジ要素の着脱可能な結合を可能にする孔を持ち得る。この結果、排気装置の触媒担体の交換や補充が可能となる。
【００２５】
また、上述の本発明に基づく触媒担体を有する触媒コンバータを提案する。このコンバータは触媒活性被覆を備える。この場合、排気ガスに含まれる有害物質を比較的低温、例えば約２００℃で早くも転換し始める被覆を利用するとよい。該被覆は、触媒物質を含浸させた担体物質を含む。担体物質として、主に酸化アルミニウムを基材とする所謂ウォッシュコートが適する。ウォッシュコートは多孔性で裂け目の多い担体物質であり、排気ガスとの緊密な接触を保証する。そしてウォッシュコート内又は上に、触媒物質が被着される。該物質は、例えば白金、パラジウム或いはロジウム等の貴金属や、これら複数の貴金属の組合せおよび／又は希土類元素から成る例えば小さな粒子を含む。ウォッシュコートないし触媒物質の組成と組織は、排気ガスが被覆と相互作用し、かくして、無害物質への化学転換が開始ないし大きく加速されるように決める。
【００２６】
この関係で、被覆が１０〜３０μｍの範囲の層厚の担体物質を有するとよい。ここで担体物質とは、特に上述のウォッシュコートを意味する。上記の層厚は平均値である。層厚が、例えば触媒担体又は触媒コンバータの長さ方向に変化している場合、ここで指定した層厚は上限であり、特に３０μｍが限度である。ここで提案する層厚は、比較的薄く、触媒担体における大きな粘着作用を根拠付ける。極端に大きな熱的・動的荷重は、大きな層厚の場合、担体物質や被覆の少なくとも部分的な剥離を起こし、そのため触媒コンバータの効率が時間と共に急速に低下してしまう。また、剥がれた部片が後置した排気ガス処理構成要素の損傷や故障を生じさせる。ここでは、それは小さな層厚によって防止され又は著しく減少される。
【００２７】
更に、被覆に、ＣＯ（一酸化炭素）の転換を助勢するがＨＣ（炭化水素）を転換しない触媒物質を添加するとよい。この結果被覆の所謂「選択性」が生ずる。即ち換言すれば、被覆はガス流ないし排気ガスにおける所定の有害成分にだけ作用してこれを転換し、別の成分に転換する。そしてここでは、触媒活性被覆が一酸化炭素の二酸化炭素への転換を助勢ないし発生させ、他方で、ガス流や排気ガスに含まれる炭化水素を殆ど化学変化せずに通過させる。炭化水素は、排気装置に後置した排気ガス処理構成要素で転換する。
【００２８】
かくして、炭化水素は、例えば後置した粒子フィルタを再生するために使える。粒子フィルタの上流に、炭化水素を転換する酸化触媒を置く。酸化触媒は炭化水素の燃焼を生じさせ、その際、排気ガスの温度が高まり、この上昇した温度は、最終的に、粒子フィルタに集められた煤粒子の熱的再生ないし転換を生じさせる。同様に、炭化水素は、後置した吸収器に蓄えられた窒素酸化物を転換するためにも利用できる。
【００２９】
ここで述べた触媒コンバータが未燃炭化水素を通過させることにより、酸化触媒ないし吸収器の上流における別個の燃料注入が防止され、或いは触媒コンバータにより完全に転換できない、内燃機関による多量の未燃炭化水素の発生が防止できる。このため最終的にかかる内燃機関の燃料消費についての利点が生ずる。
【００３０】
更に、本発明に基づく触媒コンバータを有する内燃機関の排気装置を提案する。該コンバータは内燃機関とターボ過給機との間に配置される。かかるターボ過給機は、一般に内燃機関の出力を高めるために利用される。ターボ過給機の内部で、タービンランナが排気ガスで駆動される。タービンランナは、内燃機関の吸込み空気を圧縮して内燃機関に導入する所謂圧縮機インペラと共通の軸上に置かれる。かかるターボ過給機は、特にディーゼルエンジンと組み合わせても利用される。既に上述したように、ここでは特に、円錐形をなす触媒担体、即ち出口側面より大きな入口側面を有する触媒担体が適用される。これに伴い、排気ガスの流入特性は、ターボ過給機が非常にコンパクトに形成できるように良好に設計できる。なお基本的には、場合によりかかる排気装置に複数のターボ過給機を設けることができ、その場合、本発明に従い、少なくとも１台のターボ過給機の上流に、本発明に基づく構造の触媒コンバータを前置できる。
【００３１】
排気装置の他の実施態様では、ターボ過給機に、酸化触媒、粒子フィルタおよび窒素酸化物吸収器の少なくとも１つの排気ガス処理構成要素を後置する。その場合、選択触媒を備えた触媒コンバータの採用に関し特別な長所が生ずる。かかる酸化触媒、粒子フィルタおよび窒素酸化物吸収器の構成は、特に国際公開第０２／０８３２７４号パンフレットに開示され、従ってパンフレットを本発明の記載ないし説明に完全に参照する。
【００３２】
最後に、本発明に基づく触媒コンバータないし上述した排気装置を有する車両も提案する。ここで「車両」とは、特に乗用車およびトラックを意味する。
【００３３】
以下図を参照して本発明および技術分野について詳細に説明する。図は本発明の特に有利な実施例を示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３４】
図１は、内燃機関の近くの排気装置での採用に適した触媒担体１の実施例を２つの図で示す。図１の左側半部は触媒担体１の入口側面４から見た正面図、右側は触媒担体１の断面図である。
【００３５】
正面図から解る如く、触媒担体１は多数の金属箔１０を有し、該箔１０は略Ｓ状に絡まされ、ハウジング１２内に配置されている。箔１０は２個の大きな開口（巻回体孔）を形成し、これら開口は箔１０の巻回により生じている。箔１０は、特に９００℃迄の温度ないしそれ以上の温度で大きな強度を示す耐熱耐食性材料からなる。箔１０は触媒担体１の長さの少なくとも一部にわたり相互にろう付けされ、かつ少なくとも部分的にハウジング１２にろう付けされている。ハウジング１２は、外周面に軸線８を中心として円周方向１３に環状に延びるフランジ要素１４を有する。フランジ要素１４は、触媒担体１を排気装置又は内燃機関に固定するために用いる２個の孔３３を備えている。
【００３６】
右側の断面図から、大きな入口側面４と小さな出口側面５を備えた触媒担体１の円錐構造が見て取れる。入口側面４と出口側面５の間を互いに略平行に多数の通路６が延び、該通路６を経て排気ガスが優先流れ方向３０に貫流する。最大直径９は触媒担体１ないし通路６の長さ７より大きく、従って、長さと直径との比は１．０より小さい。
【００３７】
図２は、触媒コンバータ１５の実施例の詳細を概略的に斜視図で示す。この触媒コンバータ１５は、金属平箔１０と金属波箔１０で構成した触媒担体１を備える。平箔１０と波箔１０との間に、排気ガスが流れ方向３０に貫流する通路６が生じている。箔１０は例えば４０〜６５μｍの範囲の箔厚１１を有する。
【００３８】
ここで箔１０は、通路６を通るガス流の乱流貫流を維持又は発生するための手段を備えている。即ち、平箔１０に、排気ガス部分流に渦流を発生するミクロ組織３４を形成している。かかるミクロ組織３４は、好適には通路高さの僅かな区域にわたってのみ延び、特に通路高さの５０％より小さく、有利には全く別個の案内羽根が存在せず、膨出部や窪み等として形成される。このため一方では、かかる触媒コンバータの上流における動圧がエンジン出力のかなりの制限や減少を生じさせないことを保証する。他方で同時に、箔１０の不安定な片持ち支持の比較的細長い構造部品（例えば案内羽根）の脱落も防止できる。かかるミクロ組織３４は、平箔１０および／又は波箔１０に設けられる。同様に波形および／又は平形箔１０における開口３５が隣り合う通路を接続してもよく、この結果部分ガス流の渦流ないし混合も可能となる。箔１０は完全な被覆１６を施されている。
【００３９】
被覆１６を、図２の右下側の拡大図に概略的に示す。被覆１６は箔１０に直接着けた担体物質１７を含む。担体物質１７、特にウォッシュコートは、裂け目の多い表面を有し、一般に多孔性である。被覆平均層厚１８は、３０μｍ以下の範囲にある。担体物質１７の小穴の中や表面上に、触媒物質１９を配置し、該物質１９を、傍を通過する排気ガスと緊密に接触させる。この際、所望の化学反応、特に一酸化炭素の転換が起こる。
【００４０】
図３は、例えばディーゼルエンジンとして形成した内燃機関３に後置接続した排気装置２の構成を概略的に示す。内燃機関３で排気ガスが発生し、排気マニホールド２８により集めて導かれる。排気マニホールド２８の直後に触媒コンバータ１５を設けている。排気ガスが内燃機関の内部の燃焼室から出て触媒コンバータ１５に到達する迄に辿る距離２５は５０ｃｍより短い。触媒コンバータ１５は殊に一酸化炭素を転換させ、その際、好適には未燃炭化水素は通過させる。
【００４１】
排気ガスは触媒コンバータ１５から出て、弁３２で調整可能な分岐路を流れ方向３０に流れる。該分岐路はバイパス管３１に該当する。このバイパス管３１への、触媒コンバータ１５の別の可能な設置箇所を破線で示す。バイパス管３１を経て流れない排気ガスは、第１ターボ（排気駆動式）過給機２０に導かれる。かくして、第１ターボ過給機２０を貫流する排気ガスは、空気供給管２９により内燃機関３に供給される空気を圧縮する。排気ガスは、次に流れ方向３１に第２ターボ過給機２０に向けて流れる。バイパス管の下流で第２ターボ過給機２０の上流に、触媒コンバータ１５の別の設置箇所を破線で示す。
【００４２】
総排気ガス流は、第２ターボ過給機２０の貫流後、窒素酸化物を一時的に蓄積するための吸収器２３に突き当たる。触媒コンバータ１５で転換されない未燃炭化水素は窒素酸化物を転換するために利用され、それ自体転換されることで、吸収器の再生に役立つ。排気ガスは、続いて別の排気ガス処理構成要素に導かれる。
【００４３】
図４は、内燃機関３と、発生した排気ガスを最終的に大気に放出する前にその中に含まれる有害物質を転換するための排気装置２とを備えた車両２４を概略的に斜視図で示す。排気ガス流は排気マニホールド２８を経て排気装置２に導入される。ここに示す実施例では、個々のマニホールド曲がり管に触媒コンバータ１５を設けている。排気ガスは、空気供給管２９に設けた、空気圧縮用のターボ過給機２０を貫流する。次に排気ガスは、まず例えば未燃炭化水素の燃焼を生じさせる酸化触媒２１に導かれる。このため排気ガス温度が上昇し、従って、その直後に接続された粒子フィルタ２２を再生する。この排気ガスは、排気ガスが最終的に浄化されて排気装置から出る前に、通常の三方触媒コンバータ２６に導かれ、最終的にマフラ２７に導かれる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】触媒担体の実施例の正面図と断面図。
【図２】本発明に基づく触媒担体の詳細の概略斜視図。
【図３】排気装置の構成の概略図。
【図４】異なった形態の排気装置を備えた車両の概略斜視図。
【符号の説明】
【００４５】
１  触媒担体、２  排気装置、３  内燃機関、４  入口側面、５  出口側面、６  通路、７  長さ、８  軸線、９  直径、１０  箔、１１  箔厚、１２  ハウジング、１３  円周、１４  フランジ要素、１５  コンバータ、１６  被覆、１７  担体物質、１８  被覆層厚、
１９  触媒物質、２０  ターボ過給機、２１  酸化触媒、２２  粒子フィルタ、２３  吸収器、２４  車両、２５  距離、２６  三方触媒コンバータ、２７  マフラ、２８  マニホールド、２９  空気供給管、３０  流れ方向、３１  バイパス管、３２  弁、３３  孔、３４  ミクロ組織、３５  開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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