(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【発明の詳細な説明】
この発明は、請求項１の前文の特徴部分に記載の特徴を有する、特に内燃機関を有する車両内の排気システムのための、触媒コンバータ構成に関する。
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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