(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスが流れることのできる多数のチャネル（２）を備えた触媒キャリヤボディ（１）およびジャケットチューブ（１０）を備えた、排気装置内の排気ガスの触媒浄化のための装置であって、前記触媒キャリヤボディ（１）の外部環状区域（３）およびジャケットチューブ（１０）が塑性変形によって変形されており、それにより、外部環状区域（３）内のチャネル（２）が、前記塑性変形によって完全に閉じられるか、または、前記塑性変形後にコーティングによって閉じられていることを特徴とする、装置。
【請求項２】
チャネル（２）は互いに重り合った層に構成され、５つの層まで、チャネル（２）が塑性変形されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
ジャケットチューブ（１０）に囲まれ、排気ガスが流れることのできる多数のチャネル（２）を備えた触媒キャリヤボディ（１）を備えた、排気装置内の排気ガスの触媒浄化のための装置を製造するための方法であって、前記ジャケットチューブ（１０）および触媒キャリヤボディ（１）の外部環状区域（３）における前記チャネル（２）の組合された塑性変形によって特徴付けられ、外部環状区域（３）内のチャネル（２）が、前記塑性変形することにより完全に閉じられるか、または、塑性変形後に残存する間隙が、後のコーティングによって閉じられることを特徴とする、装置を製造するための方法。
【請求項４】
触媒キャリヤボディ（１）はチャネル（２）の変形のためダイ（７）の内部で圧縮される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
触媒キャリヤボディ（１）は円錐形に構成された壁を有するダイ（７）の内部で圧縮されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
触媒キャリヤボディ（１）は環状の壁（８）を備えたダイ（７）の内部で圧縮されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
チャネル（２）の変形がスタンプ（９，９′）によって行なわれることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
変形は環状のスタンプ（９）によって行なわれることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
環状スタンプ（９′）は内側から外側に向けて傾斜した壁（２１）を備えることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
塑性変形の間、触媒キャリヤボディ（１）が固定されることを特徴とする、請求項３から９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
キャリヤボディに向かう少なくとも１つの円周上のビード（２０）がジャケットチューブ（１０）に構成されていることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項１２】
塑性変形は自由成形によって行なわれることを特徴とする、請求項３または１１に記載の方法。
【請求項１３】
塑性変形はローリングで行なわれることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
塑性変形は加工によって行なわれることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
この発明は、排気装置内の排気ガスの触媒浄化のための装置に関し、特に、排気ガスが流れることのできる多数のチャネルを備えた触媒キャリヤボディを備える燃焼エンジンの排気装置内の排気ガスの触媒浄化のための装置、および、そのような装置を製造するための方法に関する。
燃焼エンジン内に含まれる炭化水素および一酸化炭素の可能な限り完全な浄化を得るためには、触媒コンバータは、排気ガスの成分の触媒浄化が起こり得る最も低い温度になければならない。一般に、これはいわゆる開始温度として表わされる。触媒は熱い排気ガスによってコールドスタート段階の間熱せられる。また、触媒キャリヤボディを少なくとも部分的に電気的に熱することも知られている。汚染物質の排出をコールドスタート段階の間可能な限り低くするため、かつ、機械的な理由のため、ハウジングおよび周囲への熱損失を減じるために内部絶縁を備える触媒キャリヤボディを構築することが提案されてきた。
排気装置内の排気ガスの触媒浄化のための装置は、特に燃焼エンジンの排気装置内の装置は、ハウジング内に配置された金属の触媒キャリヤボディを備える、ＤＥ  ３６  ０２  １３４  Ａ１から公知である。このキャリヤボディは排気ガスが流れることのできる多数のチャネルを備えている。触媒キャリヤボディの内部絶縁は、ＤＥ  ３６  ０２  １３４での提案によって作られる。ここでは、触媒キャリヤボディの前方に径方向に内側に面したカラーが配置されており、前記カラーの高さは触媒コンバータの直径の３−１５％だが、少なくとも１ｍｍはある。このカラーによって、排気ガスの流れの中にうず電流ゾーンが生み出され、これによって熱い排気ガスが外部の環状の区域と直接接触することが避けられる。
排気装置内の排気ガスの触媒浄化のための装置はＤＥ  Ｇ  ８７  １２  ２６７．７  Ｕ１から公知である。この装置は、排気ガスのための多数のフローチャネルを備え、スリーブ状のハウジング内に取付けられている触媒キャリヤボディを含む。このハウジングは触媒キャリヤボディに関し熱的に絶縁されている。この絶縁は、触媒キャリヤボディが、少なくとも金属のマトリックスボディの外部層すなわちこのマトリックス内の外部フローチャネルにおいて閉じた端部リングの間に配置されていることから得られる。このようにして、触媒キャリヤボディの外部区域に、排気ガスが流れない閉じた空隙が構成され、これが熱絶縁の役割を果たす。
この発明の目的は、内部絶縁を備えた触媒キャリヤボディの製造を簡素化するよう、排気ガスの触媒浄化のための公知の装置をさらに発展させることである。さらに、排気ガスの触媒浄化のためのこのような装置の製造方法が提供される。
この目的は、請求項１に記載の特徴を備えた装置によって達成される。さらなる有利な発展が従属する請求項の主題である。
排気ガスの触媒浄化のための公知の装置とは対照的に、触媒キャリヤボディの外部区域の閉じた空隙は付加的なリングやその類似物で作られるのではなく、チャネルの自由流れ断面の一部、すなわち少なくともその軸方向の部分において、排気ガスの流れの方向にチャネルの壁を塑性変形させることによって閉じることで作られる。このようにすると、もはやカラーまたは端部リングをハウジング内に取付ける必要がないので、装置の製造が簡素化される。もし触媒キャリヤボディがいくつかの薄板金のワインディングされた層から成っているならば、塑性変形はワインディングの間に予め行なうこともできる。これによってワインディングの手順と塑性変形とを同時に行なうことができるので、ワインディングされた触媒コンバータの製造方法を簡素化する。
好ましくは、チャネルは排ガスの入口区域において閉じられる。チャネルの塑性変形は有利には、触媒キャリヤボディに触媒活性層を取付けるよりも前に行なわれる。通常、触媒キャリヤボディの中に懸濁液を流すことによってコーティング（薄め塗膜）が施される。触媒キャリヤボディは、片側が閉じたチャネルの内部に懸濁液が流れこむように構成できる。そして薄め塗膜がチャネルを満たす。これが熱絶縁を形成する。懸濁液が触媒ボディに入る区域に閉じたチャネルがあるように触媒キャリヤボディを構成すると、チャネルが懸濁液で満たされることがない。これによって絶縁が改善される。なぜならば完全にチャネルを満たした触媒キャリヤ層の熱伝導率はチャネル内の大気の熱伝導率よりも良好だからである。有利には、チャネルは排気ガスの入口および出口の区域において閉じられる。もし塑性変形によって個々のチャネルを完全に閉じなくても、後でコーティングを行なうことによって小さな隙間を閉じ、補償できる。
触媒キャリヤボディ内のチャネルが重ね合せた層に構成されている装置においては、チャネルの層を５つまで、好ましくは２つまで閉じることが有利である。このようにして、触媒活性表面を得るという必要性と熱絶縁を得るという必要性の有利な妥協が、触媒キャリヤボディの外的な寸法を結果的に大きくすることなしに、得られる。
この発明による、排気装置内の排気ガスの触媒浄化のための装置の製造のための方法は請求項５の特徴によって提供される。この方法のさらなる有利な発展が従属する請求項６から１７の主題である。
この方法に関しては、触媒キャリヤボディの区域内の外部リングにおいてチャネルを塑性変形させることによって、排気ガスの流れの方向にチャネルの自由流れ断面を部分的に閉じることが提供されている。塑性変形は、触媒キャリヤボディをダイの内部で圧縮することによって行なえる。触媒コンバータキャリヤボディが圧縮されるときは、キャリヤボディの外部区域が変形し、それによってチャネルが閉じられる。圧縮ダイは、円錐形または環状の壁を備え得る。
触媒キャリヤボディをダイの内部で圧縮する代わりに、チャネルの壁の塑性変形を引起こすスタンプによって外部環状区域に力を及ぼすことによりチャネルの壁の塑性変形を行なうこともできる。スタンプはこの場合、環状であってもよくまた内側から外側に向かって傾斜した壁を備えた構成でもよい。もしスタンプが内側から外側に向かって傾斜した壁を備えたものならば、チャネルの自由流れ断面はチャネルの壁を曲げることで閉じられる。環状のスタンプにおいては、チャネルの壁は潰される。
さらなる有利な着想によれば、塑性変形の間、触媒キャリヤボディを力が加えられるのとは反対の端部において固定することが提案される。これには、触媒コンバータキャリヤボディの個々の層が互いに変位しないという利点がある。
多数の交互に構造化され好ましくは滑らかな薄板金の層から成る触媒コンバータキャリヤボディが公知である。このような金属製の触媒コンバータキャリヤボディはジャケットチューブによって囲まれている。したがってジャケットチューブおよび触媒コンバータキャリヤボディの外部環状区域のチャネルに塑性変形を及ぼすことによって、チャネルの自由流れ断面を部分的に排気ガスの流れの方向に閉じることが提案される。ジャケットチューブおよびチャネルの塑性変形は、少なくとも１つの内側に向かった円周方向のビードをジャケットチューブに構成することで行なうことができる。このビードはまた触媒キャリヤボディをハウジングに接合するためにも使用できる。
塑性変形は有利に自由成形によってなされ得る。好ましくは、塑性変形はローリングまたは加工によって行なわれる。
この発明の主題のさらなる特徴および利点が、実施例を参照しつつ説明されるが、これらの実施例にいかなる制限をも加えるものではない。この目的で以下の図が示される。
図１は触媒キャリヤボディおよびダイの概略図である。
図２はダイの第２の形態を示す図である。
図３は図２のダイによって圧縮されたキャリヤボディの概略図である。
図４は触媒キャリヤボディおよびスタンプの断面図である。
図５はスタンプの第２の実施例の図である。
図６は図４により塑性変形されたキャリヤボディの図である。
図７は図５のスタンプにより塑性変形されたキャリヤボディの図である。
図８はキャリヤボディの部分断面図である。
触媒コンバータキャリヤボディ１は排気ガスが流れることのできる多数のチャネル２を備えている。チャネル２は構造化された薄板金１２および薄板金の滑らかな層１３を交互に配置することで構成されている。各チャネルはチャネルの壁１１によって区切られた自由流れ断面４を備えている。チャネルの壁は薄板金１２および１３の層によって形成されている。触媒コンバータキャリヤボディ１の外部環状区域３において塑性変形を行なうために、前記キャリヤボディは図１に示されているようにダイ７の内部で圧縮される。このために触媒キャリヤボディ１は、たとえば、図示されていないクランプなどによって保持され、対応してダイ７の内部で圧縮される。図１による図においては、ハニカム本体１は道具１４によってダイの内部で圧縮されている。環状の壁８はダイ７の内部に構成されている。リングの幅はハニカム本体１内の閉じられるべきチャネルの幅に対応する。ジャケット１５の内部の輪郭は触媒キャリヤボディの外部の輪郭に対応しており、ジャケット１５は壁８に接続している。
図２はダイ７の第２の実施例を示す。ダイ７は円錐形に構成された壁８を有する。
図３は図２の対応するダイ７の内部で圧縮されたハニカム本体１を示す。チャネル２は環状の区域３において閉じられている。キャリヤボディの端部区域は対応して傾斜した構成となっている。
キャリヤボディ１をダイ７内部で圧縮する代わりに、スタンプ９または９′による塑性変形でチャネル２を閉じることも提案される。スタンプ９または９′は前後に可動であり環状の突起１６を備えている。
スタンプ９′は、内側から外側に向かって傾斜した壁２１を備えている点で、スタンプ９と異なる。
キャリヤボディ１が図６および図７に示される。図６ではキャリヤボディが断面で示され、チャネル２はスタンプ９によって外部の環状区域において閉じられている。図７は図５のスタンプ９′が使用された場合のキャリヤボディを示す。
排気装置内の排気ガスの触媒浄化のための装置、特に燃焼エンジンのための排気装置内の排気ガスの触媒浄化のための装置であって、ジャケットチューブ１０に囲まれ、多数のチャネル２を備える触媒キャリヤボディ１を備える装置は、外部環状区域２においてジャケットチューブ１０およびチャネル２に塑性変形が行なわれそれによってチャネル２の自由流れ断面４が部分的に排気ガスの流れの方向に閉じられるように製造され得る。塑性変形は道具１７によって行ない得る。道具１７は円板１８を備え、この円板はその外側の端部区域において実質的に三角形の断面を有し、アクスル１９に関し回転可能である。円板１８は触媒キャリヤボディ１およびジャケット１０に対して力をかけて押しつけられ、それによってジャケットチューブ１０およびチャネルの壁の塑性変形が起こる。ビード２０はキャリヤボディ１に関しその円周上に生成される。
道具１７は触媒キャリヤボディ１の回りを回転できる。また道具１７を静止した態様で配置し触媒キャリヤボディ１がその軸のまわりを回転するようにすることもできる。
ビード２０を段差をつけて構成することも可能であり、その場合は道具１７を対応して前進させる。
参照番号リスト
１  触媒キャリヤボディ
２  チャネル
３  環状区域
４  流れ断面
５  入口
６  出口
７  ダイ
８  壁
９，９′  スタンプ
１０  ジャケットチューブ
１１  チャネルの壁
１２，１３  薄板金層
１４  道具
１５  ジャケット
１６  リング
１７  道具
１８  円板
１９  アクスル
２０  ビード
２１  壁
【図１】
0003801633.tif 000002
【図２】
0003801633.tif 000003
【図３】
0003801633.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003801633.tif 000008
【図８】
0003801633.tif 000009