DE10002284A1 - Decoupling element for the exhaust system of a motor vehicle - Google Patents
Decoupling element for the exhaust system of a motor vehicleInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Entkopplungselement (1), welches zur schwingungstechnischen Entkopplung zwischen dem Motor und der Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges angebracht wird. Im Leitrohr (3), das die Innenwand des Entkopplungselementes bildet, ist ein Katalysatorkörper (2) angeordnet. Dieser dient insbesondere als Vorkatalysator zur Überbrückung der Anspringzeit des im Abgasweg nachgeordnet angebrachten Hauptkatalysators.The invention relates to a decoupling element (1) which is attached for decoupling vibrations between the engine and the exhaust system of a motor vehicle. A catalyst body (2) is arranged in the guide tube (3), which forms the inner wall of the decoupling element. This serves in particular as a pre-catalytic converter to bridge the light-off time of the main catalytic converter arranged downstream in the exhaust gas path.
Description
Die Erfindung betrifft ein Entkopplungselement zur Herstellung einer flexiblen Verbindung zwischen dem Motor und der Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges.The invention relates to a decoupling element for producing a flexible Connection between the engine and the exhaust system of a motor vehicle.
Ein Entkopplungselement der eingangs genannten Art ist zum Beispiel aus der DE 196 42 010 A1 bekannt. Bei derartigen Entkopplungselementen handelt es sich um verhältnismäßig kurze Kupplungsstücke mit einem Durchlass für Abgase, welche auf einer Seite des Durchlasses mit dem Motor beziehungsweise dem Abgaskrümmer eines Kraftfahrzeuges und auf der anderen Seite des Durchlasses mit der Abgasanlage verbunden werden. Der Zweck derartiger Elemente besteht darin, die Abgasanlage mit dem Motor federnd, gelenkig und gedämpft zu verbinden und beide Elemente somit schwingungstechnisch so weit wie möglich zu entkoppeln. Entkopplungselemente bestehen daher in der Regel aus zwei Rohrstücken, von den eines mit dem Motor und das andere mit der Abgasanlage zu verbinden ist und welche untereinander durch verschiedene Zwischenelemente wie Dämpfungseinlagen, Schraubenfedern und/oder einen Metallbalg flexibel und dämpfend verbunden sind.A decoupling element of the type mentioned at the outset is from, for example DE 196 42 010 A1 known. Such decoupling elements are relatively short coupling pieces with a passage for exhaust gases, which on one side of the passage with the engine or the exhaust manifold Motor vehicle and on the other side of the passage with the exhaust system get connected. The purpose of such elements is to include the exhaust system the springy, articulated and damped connection and thus both elements to decouple vibrationally as much as possible. Decoupling elements therefore usually consist of two pieces of pipe, one with the motor and the other is to be connected to the exhaust system and which one with the other various intermediate elements such as damping inserts, coil springs and / or a metal bellows are flexibly and dampingly connected.
Weiterhin ist es bekannt, zur Minderung der Schadstoffe im Abgas von Kraftfahrzeugen einen Katalysator in den Abgasweg einzusetzen, welcher eine katalytische Umwandlung der Schadstoffe bewirkt. Insbesondere können durch einen Katalysator NOx- Verbindungen zu Stickstoff reduziert, CO zu CO2 oxidiert und HC-Verbindungen zu CO2 und H2O oxidiert werden (sogenannter Dreiwege-Katalysator). Derartige Katalysatoren arbeiten dabei nur in einem Temperaturbereich von ca. 400°C bis 800°C, wobei sie ihre optimale Wirkungsweise in einem noch engeren Temperaturfenster erreichen.Furthermore, it is known to use a catalytic converter in the exhaust gas path to reduce the pollutants in the exhaust gas from motor vehicles, which catalytic converter converts the pollutants. In particular, a catalyst can reduce NO x compounds to nitrogen, oxidize CO to CO 2 and oxidize HC compounds to CO 2 and H 2 O (so-called three-way catalyst). Such catalysts work only in a temperature range of approx. 400 ° C to 800 ° C, whereby they achieve their optimal mode of operation in an even narrower temperature window.
Beim Anlassen eines Fahrzeuges dauert es daher eine gewisse Zeit, bis der Katalysator seine Arbeitstemperatur angenommen hat und er "anspringt", d. h. seine Funktion der Schadstoffminderung wahrnimmt. Während dieser Zeit werden die Schadstoffe unvermindert emittiert. Um diesen Nachteil möglichst klein zu halten wird unter anderem versucht, den Katalysator nahe am Motor anzubringen, damit er möglichst schnell seine Betriebstemperatur annehmen kann. Dieser motornahen Anbringung sind jedoch aufgrund der konstruktiven Gegebenheiten Grenzen gesetzt, so dass ein gewisses Zeitlimit für die Startphase nicht unterschritten werden kann.When starting a vehicle, it therefore takes a certain amount of time until the catalytic converter has reached its working temperature and "starts", d. H. its function of Perceives pollution reduction. During this time, the pollutants issued unabated. In order to keep this disadvantage as small as possible, among other things tries to place the catalytic converter close to the engine so that it can quickly Can assume operating temperature. These are close to the engine due to the structural conditions, there are limits, so that a certain The time limit for the start phase cannot be exceeded.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein einfaches und kostengünstiges Mittel zur Verfügung zu stellen, mit welchem die Startphase (Anspringzeit) für die Wirkung des Katalysators eines Kraftfahrzeuges verkürzt werden kann.The object of the present invention was to provide a simple and inexpensive means to make available with which the start phase (light-on time) for the effect of the Catalytic converter of a motor vehicle can be shortened.
Diese Aufgabe wird durch ein Entkopplungselement nach Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a decoupling element according to claim 1.
Das Entkopplungselement von der eingangs genannten Art dient dabei zum einen der Herstellung einer flexiblen Verbindung zwischen dem Motor des Kraftfahrzeuges und der Abgasanlage. Es ist dadurch gekennzeichnet, dass es einen Katalysatorkörper enthält. Das erfindungsgemäße Entkopplungselement kann somit zusätzlich eine Funktion bei der katalytischen Schadstoffminderung im Abgas des Kraftfahrzeuges übernehmen. Da Entkopplungselemente im allgemeinen unmittelbar am Motor angebracht werden, befindet sich auch der darin enthaltene Katalysator in größtmöglicher Nähe zum Motor, so dass er innerhalb kürzester Zeit seine Betriebstemperatur annehmen kann. Die Startphase für das Funktionieren des Katalysators wird dadurch auf eine Minimum verkürzt. Gleichzeitig ist von Vorteil, dass dieser Katalysator ohne zusätzlichen Aufwand zusammen mit dem ohnehin anzubringenden Entkopplungselement eingesetzt wird. Gegenüber dem üblichen Einbau von (Vor-) Katalysatoren durch Schweißen entfallen somit zusätzliche Arbeitsschritte sowie insbesondere auch die Herstellung von zwei Schweißnähten, welche tendenziell Schwachstellen der Abgasanlage darstellen. Weiterhin ist von Vorteil, dass der im Entkopplungselement untergebrachte Katalysator keinen zusätzlichen Platzbedarf im Weg der Abgasanlage benötigt. Er eignet sich daher hervorragend für die Nachrüstung in existierenden Fahrzeugtypen. Darüber hinaus wirkt das im Entkopplungselement dargestellte Luftpolster als zusätzliche Isolierung des Katalysatorkörpers, wodurch die Anspringzeit ("light-off"-Temperatur) zusätzlich verringert wird.The decoupling element of the type mentioned serves on the one hand Establishing a flexible connection between the motor of the motor vehicle and the Exhaust system. It is characterized in that it contains a catalyst body. The decoupling element according to the invention can thus also have a function of catalytic pollution reduction in the exhaust gas of the motor vehicle. There Decoupling elements are generally attached directly to the engine, the catalyst it contains is also as close as possible to the engine, so that it can reach its operating temperature in the shortest possible time. The The starting phase for the functioning of the catalytic converter is thereby reduced to a minimum shortened. At the same time, it is advantageous that this catalyst without additional effort is used together with the decoupling element to be attached anyway. Compared to the usual installation of (pre) catalysts by welding thus additional work steps and in particular the production of two Weld seams, which tend to represent weaknesses in the exhaust system. Another advantage is that the catalyst accommodated in the decoupling element no additional space required in the path of the exhaust system. It is therefore suitable excellent for retrofitting in existing vehicle types. It also works the air cushion shown in the decoupling element as additional insulation of the Catalyst body, whereby the light-off time ("light-off" temperature) additional is reduced.
Der Katalysatorkörper im Entkopplungselement kann nach Anspruch 2 insbesondere als Vorkatalysator dimensioniert sein. Das bedeutet, dass ein weiterer Katalysator als Hauptkatalysator im Abgasweg stromabwärts angeordnet ist, welcher im normalen Betrieb den wesentlichen Anteil der Schadstoffminderung übernimmt. Der Vorkatalysator im Entkopplungselement wird dagegen nur in der Startphase des Motors benötigt, wenn der Hauptkatalysator noch auf geringer Temperatur ist und somit seine Konvertierung noch nicht angesprungen ist. Durch die Begrenzung der Funktion auf die eines Vorkatalysators kann der Katalysatorkörper auch entsprechend kleiner ausgebildet werden, so dass er sich ohne Probleme in einem verhältnismäßig kleinen Entkopplungs element unterbringen lässt. Ein derartiger Vorkatalysator kann insbesondere bei existierenden Fahrzeugtypen eingebaut werden, da er keinen zusätzlichen Platz in der Abgasanlage benötigt.The catalyst body in the decoupling element can, in particular, according to claim 2 Pre-catalytic converter must be dimensioned. That means another catalyst than Main catalytic converter is arranged downstream in the exhaust gas path, which in normal Operation takes over the major part of the pollution reduction. The pre-catalyst in the decoupling element, however, is only required in the start phase of the engine if the main catalyst is still at a low temperature and thus its conversion has not yet started. By limiting the function to one Pre-catalyst, the catalyst body can also be made correspondingly smaller be so that it can be easily decoupled in a relatively small amount element can be accommodated. Such a pre-catalyst can be used in particular existing vehicle types can be installed since it does not have any additional space in the Exhaust system needed.
Der Katalysatorkörper kann nach Anspruch 3 einen Metallträger oder einen Keramikträger (Monolith) aufweisen. Derartige Träger sind dann in bekannter Weise mit den katalytisch aktiven Teilchen (Platin, Rhodium, Palladium oder Iridium etc.) beschichtet.The catalyst body can be a metal support or a Have ceramic supports (monolith). Such carriers are then in a known manner the catalytically active particles (platinum, rhodium, palladium or iridium etc.) coated.
Das Entkopplungselement enthält ferner gemäß Anspruch 4 vorzugsweise ein Leitrohr, in welchem der Katalysatorkörper angeordnet ist und welches zumindest einen Teilabschnitt der Innenwand des Entkopplungselementes bildet. Wie eingangs erläutert wurde, bestehen Entkopplungselemente in der Regel aus zwei konzentrisch angeordneten Rohren unterschiedlichen Durchmessers, welche untereinander durch geeignete Mittel flexibel verbunden sind. Das innen gelegene Rohr mit dem kleineren Durchmesser bildet dabei das Leitrohr, welches sich für die Anordnung des Katalysatorkörpers besonders eignet.According to claim 4, the decoupling element also preferably contains a guide tube, in which the catalyst body is arranged and which at least one Forms section of the inner wall of the decoupling element. As explained at the beginning decoupling elements usually consist of two concentrically arranged pipes of different diameters, which pass through each other suitable means are flexibly linked. The inside pipe with the smaller one Diameter forms the guide tube, which is suitable for the arrangement of the Catalyst body is particularly suitable.
Das genannte Leitrohr kann dabei gemäß Anspruch 5 vorzugsweise von einem Metallbalg umgeben sein, welcher in radialer und vor allem axialer Richtung für eine flexible Verbindung der beiden Anschlussenden des Entkopplungselementes sorgt.Said guide tube can preferably be from one Be surrounded by metal bellows, which in the radial and especially axial direction for one provides flexible connection of the two connection ends of the decoupling element.
Im folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigen:In the following the invention is explained by way of example with the aid of the figures. Show it:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Entkopplungselement in der Frontansicht; Figure 1 shows a decoupling element according to the invention in the front view.
Fig. 2 einen Schnitt durch das Entkopplungselement nach Fig. 1 entlang der Linie II-II. Fig. 2 shows a section through the decoupling element of FIG. 1 along the line II-II.
Bei dem Entkopplungselement 1 handelt es sich um ein verhältnismäßig kurzes Kupplungsstück, welches auf der einen Seite zum Beispiel über einen Flansch (nicht dargestellt) mit dem Motorgehäuse beziehungsweise dem Abgaskrümmer des Motors verbunden werden kann und welches auf der gegenüberliegenden Seite mit der Abgasanlage (nicht dargestellt) verbunden wird. Die beiden Rohrstutzen, welche die Verbindung zum Motor beziehungsweise zur Abgasanlage herstellen, sind bei dem Entkopplungselement separate Teile, welche schwingungstechnisch entkoppelt sind.The decoupling element 1 is a relatively short coupling piece, which can be connected to the engine housing or the exhaust manifold of the engine on one side, for example via a flange (not shown), and which can be connected to the exhaust system (not shown) on the opposite side ) is connected. The two pipe sockets, which establish the connection to the engine or the exhaust system, are separate parts in the decoupling element, which are decoupled in terms of vibration.
Der am Motor anzubringende Rohrstutzen ist dabei im wesentlichen zylindrisch und geht im Innenbereich des Entkopplungselementes in ein Leitrohr 3 mit etwas geringerem Durchmesser über. Um das Leitrohr 3 herum ist ein Metallbalg 6 angeordnet, welcher am anderen Ende des Entkopplungselementes 1 in den Rohrstutzen 8 übergeht, der die Verbindung zur Abgasanlage herstellt. Zwischen Leitrohr 3 und Metallbalg 6 ist ein Luftpolster 9 als zusätzliche Isolierung des Katalysatorkörpers ausgebildet. Weiterhin ist das Entkopplungselement von einem Gehäuse 4 eingekapselt, welches eine umlaufende Mehrdrahtfeder 7 aufweist. Das Gehäuse 4 enthält ferner auf der Innenwand eine Dämpfungseinlage 5, auf der der Metallbalg 6 anliegt. Ein Entkopplungselement der bis hierhin beschriebenen Bauweise dient dazu, den Motor schwingungstechnisch von der Abgasanlage zu entkoppeln, so dass sich Vibrationen und Erschütterungen nicht von einem System auf das andere übertragen. Ein typisches Entkopplungselement dieser Art ist zum Beispiel das Produkt Burex 7 der Firma Burgmann, Wolfrathshausen.The pipe socket to be attached to the motor is essentially cylindrical and merges in the inner region of the decoupling element into a guide pipe 3 with a somewhat smaller diameter. Arranged around the guide tube 3 is a metal bellows 6 , which at the other end of the decoupling element 1 merges into the pipe socket 8 , which establishes the connection to the exhaust system. An air cushion 9 is formed between the guide tube 3 and the metal bellows 6 as additional insulation of the catalyst body. Furthermore, the decoupling element is encapsulated by a housing 4 , which has a circumferential multi-wire spring 7 . The housing 4 also contains a damping insert 5 on the inner wall, on which the metal bellows 6 rests. A decoupling element of the construction described so far serves to decouple the engine from the exhaust system in terms of vibration technology, so that vibrations and shocks are not transmitted from one system to the other. A typical decoupling element of this type is, for example, the product Burex 7 from Burgmann, Wolfrathshausen.
Erfindungsgemäß wird das Entkopplungselement 1 in seiner Funktionalität dadurch erweitert, dass im Leitrohr 3 ein zylindrischer Katalysatorkörper 2 angeordnet wird. Hierbei kann es sich zum Beispiel um einen Metallwickelkatalysator (zum Beispiel Typ Emitec; VW-Wickelkat Typ Mini oder Midikat) oder aber um einen Katalysator auf der Basis eines Keramik-Monolithen handeln, wobei bei letzterem zusätzlich eine Blähmatte vorzusehen ist. Der Katalysatorkörper 2 lässt sich somit auf einfache Weise in ein herkömmliches Entkopplungselement integrieren. Im Betrieb des Fahrzeuges nimmt er eine Funktion als Vorkatalysator wahr, das heißt, er dient der Überbrückung der Zeit bis zum Anspringen der Konvertierung durch den Hauptkatalysator. Dabei kommt ihm zugute, dass er sich in unmittelbarer Nähe zum Motor befindet und daher innerhalb kürzester Zeit seine Betriebstemperatur annimmt. Durch die Integration in einem ohnehin vorhandenen Entkopplungselement kann ein solcher Vorkatalysator auch bei Fahrzeugen nachgerüstet werden, bei denen ansonsten kein Platz für die Unterbringung eines Vorkatalysators vorhanden wäre. Dabei ist der Einbau zusätzlich noch äußerst einfach und erfordert keinerlei Schweißarbeiten an der Abgasanlage. According to the invention, the functionality of the decoupling element 1 is expanded by arranging a cylindrical catalyst body 2 in the guide tube 3 . This can be, for example, a metal winding catalyst (for example Emitec type; VW winding type Mini or Midikat) or a catalyst based on a ceramic monolith, with the latter additionally providing an inflatable mat. The catalyst body 2 can thus be easily integrated into a conventional decoupling element. During operation of the vehicle, it performs a function as a pre-catalytic converter, i.e. it serves to bridge the time until the conversion by the main catalytic converter starts. He benefits from the fact that he is in the immediate vicinity of the engine and therefore quickly reaches its operating temperature. By integrating it into an existing decoupling element, such a pre-catalytic converter can also be retrofitted to vehicles in which there would otherwise be no space for accommodating a pre-catalytic converter. Installation is also extremely simple and does not require any welding work on the exhaust system.
11
Entkopplungselement
Decoupling element
22
Katalysatorkörper
Catalyst body
33rd
Leitrohr
Guide tube
44
Gehäuse
casing
55
Dämpfungseinlage
Cushioning insert
66
Metallbalg
Metal bellows
77
Mehrdrahtfeder
Multi-wire spring
88th
Rohrstutzen
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99
Luftpolster
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
| 8141 | Disposal/no request for examination |