JP3456381B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】内燃機関の排気系には、排気ガス中に含
まれるＨＣ、ＣＯ、及びＮＯ_x 等の有害物質を無害な物
質へ変換して排気ガスを浄化するための触媒コンバータ
が配置されている。このような触媒コンバータは、一般
的に、排気ガス流方向に延在する複数の隔壁によって排
気通路が細分化されている。それにより、排気ガスが全
体として非常に大きな表面積を有する隔壁と接触するこ
とにより、隔壁に担持された触媒によって排気ガスの良
好な浄化が実現されるようになっている。 【０００３】内燃機関、特に、ディーゼル機関の排気ガ
ス中には、前述の有害物質に加えて、カーボンを主成分
とする排気微粒子（パティキュレート）が比較的多く含
まれている。このようなパティキュレートの大部分は、
触媒コンバータの細分化された排気通路を通過するが、
一部が触媒コンバータの隔壁の端面に付着して徐々に堆
積する。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】一般的な触媒コンバー
タでは、複数の隔壁の集合部において端面の面積が比較
的大きくなる部分があり、この部分に多量のパティキュ
レートが堆積し、遂には、触媒コンバータの細分化され
た排気通路の一部がパティキュレートによって閉鎖さ
れ、排気抵抗を著しく増加させる可能性がある。 【０００５】従って、本発明の目的は、排気ガス流方向
に延在する複数の隔壁によって細分化された排気通路を
有する内燃機関の排気浄化装置において、パティキュレ
ートによって排気通路の一部が閉鎖されることを防止す
ることである。 【０００６】 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明による請求項１に
記載の内燃機関の排気浄化装置は、排気ガス流方向に延
在する複数の隔壁によって細分化された排気通路を有
し、前記複数の隔壁は平板と波板とを含み、前記平板と
前記波板とが渦状に巻かれることによって、前記排気通
路が細分化される内燃機関の排気浄化装置において、前
記波板の波幅を排気上流側から見て前記排気浄化装置の
外側ほど広く又は狭くすることにより、前記排気浄化装
置の少なくとも排気上流側部分は、前記平板の両側に位
置する前記波板の湾曲部が全て互いに対向しないように
なっていることを特徴とする。 【０００８】 【０００９】 【発明の実施の形態】図１は、一般的な積層型触媒コン
バータを排気上流側から見た図である。この積層型触媒
コンバータは、隔壁として耐熱金属製の平板１及び波板
２とを有し、これらの平板１及び波板２には、排気ガス
中の有害成分を浄化するための触媒が担持されている。
平板１及び波板２は重ねられて渦状に巻かれ、円筒状ケ
ース３内に収納され、平板１と波板２とによって排気通
路は排気ガス流方向に細分化されている。それにより、
排気ガスは、平板１及び波板２の全体として非常に大き
な表面積に接触し、平板１及び波板２に担持された触媒
によって良好に浄化されるようになっている。 【００１０】しかしながら、このような一般的な積層型
触媒コンバータでは、位置Ａのように、隔壁として機能
する平板１及び波板２の集合部において、平板１の両側
に位置する波板２の湾曲部２ａが互いに対向するため
に、部分的に端面の面積が比較的大きくなる部分が複数
存在する。それにより、排気ガス中に含まれるパティキ
ュレートが、この部分に多量に堆積する。こうして堆積
するパティキュレートは、根元部が大きく強固に触媒コ
ンバータの端面に付着しているために、崩れることなく
触媒コンバータの横断方向にも成長し、遂には、触媒コ
ンバータの細分化された排気通路の一部をパティキュレ
ートによって閉鎖する可能性がある。 【００１１】図２は、本発明による内燃機関の排気浄化
装置の第１実施形態としての積層型触媒コンバータの排
気上流側から見た部分拡大図である。同図に示すよう
に、本積層型触媒コンバータは、波板２’の波幅Ｂが触
媒コンバータの外側ほど広くなっており、こうして、一
般的な積層型触媒コンバータとは異なり、平板１の両側
に位置する波板２’の湾曲部２ａ’が全て互いに対向し
ないようになっている。それにより、平板１及び波板
２’の集合部における端面の面積は比較的小さくされ、
この部分にパティキュレートが堆積しても根元部が小さ
いために、触媒コンバータの横断方向に成長する以前に
崩れ、パティキュレートによって触媒コンバータの細分
化された排気通路が閉鎖されることはない。 【００１２】もちろん、本実施形態において、平板１の
両側に位置する波板２’の湾曲部２ａ’が全て互いに対
向しないようになっていれば良く、そのためには、波板
２’の波幅を触媒コンバータの外側ほど広くすることに
限定されず、例えば、触媒コンバータの外側部分におい
て波板２’の波幅を広くする代わりに、逆に約１／３に
狭くするようにしても良い。 【００１３】図３は、本発明による内燃機関の排気浄化
装置の第２実施形態としての積層型触媒コンバータの排
気上流側部分の長手方向部分断面図である。同図に示す
ように、本積層型触媒コンバータは、平板１’が波板２
に対して排気上流側に突出している。また、図４は、本
発明による内燃機関の排気浄化装置の第３実施形態とし
ての積層型触媒コンバータの排気上流側部分の長手方向
部分断面図である。同図に示すように、本積層型触媒コ
ンバータは、波板２”が平板１に対して排気上流側に突
出している。 【００１４】これらの第２及び第３実施形態は、触媒コ
ンバータの排気上流側部分において、平板と波板の端面
が排気ガス流方向に前後しているために、平板及び波板
の集合部において端面同志が合わさって比較的大きな面
積部が形成されることはなく、多量のパティキュレート
が堆積する部分は存在せず、パティキュレートによって
触媒コンバータの細分化された排気通路が閉鎖されるこ
とはない。 【００１５】第１、第２、及び第３実施形態は、一組の
平板と波板とが渦状に巻かれた触媒コンバータとして説
明したが、これらの実施形態における考え方は、複数の
組の平板と波板とが渦状の巻かれた触媒コンバータにも
適用可能であり、さらに、複数の平板及び波板が、例え
ば、上下又は左右方向に交互に積層される触媒コンバー
タにも適用可能である。第１実施形態における考え方
を、平板及び波板が交互に積層される触媒コンバータに
適用する際には、複数の波板における波幅は変化させず
一定とした方が良いことは明らかである。 【００１６】図５は、一般的な一体成形型触媒コンバー
タを排気上流側から見た図である。この一体成形型触媒
コンバータは、例えば、多孔性セラミック材料の本体４
と、本体４を収納する円筒状ケース５とを具備してい
る。本体４は、格子状に配置された複数の垂直隔壁４ａ
と複数の水平隔壁４ｂとを有し、各垂直隔壁４ａ及び各
水平隔壁４ｂには触媒が担持されている。こうして、排
気通路は細分化され、排気ガスは、垂直隔壁４ａと水平
隔壁４ｂの全体として非常に大きな表面積に接触し、垂
直隔壁４ａ及び水平隔壁４ｂに担持された触媒によって
良好に浄化されるようになっている。 【００１７】この一体成形型触媒コンバータにおいて、
細分化排気通路は正方形断面を有している。このように
細分化排気通路を矩形断面形状とすることは、他の断面
形状とするのに比較して、本体を一体成形する際の型の
形成が容易となる。それにより、一般的な一体成形型触
媒コンバータは、矩形断面の細分化排気通路を有してい
る。 【００１８】しかしながら、このような一般的な一体成
形型触媒コンバータでは、各垂直隔壁４ａと各水平隔壁
４ｂとの集合部において隔壁は十字状に交差しており、
この集合部の端面の面積が比較的大きくなる。それによ
り、この部分にパティキュレートが多量に付着堆積して
触媒コンバータの細分化された排気通路の一部を閉鎖す
る可能性がある。 【００１９】図６は、本発明による内燃機関の排気浄化
装置の第４実施形態としての一体成形型触媒コンバータ
の排気上流側から見た部分拡大図である。同図に示すよ
うに、本一体成形型触媒コンバータは、各垂直隔壁４１
ａと各水平隔壁４１ｂとの集合部において略Ｔ字状に交
差するようになっている。それにより、この集合部の端
面の面積は比較的小さくされ、この部分にパティキュレ
ートが堆積しても根元部が小さいために、触媒コンバー
タの横断方向に成長する以前に崩れ、触媒コンバータの
細分化された排気通路を閉鎖することはない。本実施形
態の考え方は、一体成形型触媒コンバータにおいて、細
分化排気通路の断面が長方形等の他の矩形形状である場
合も有効である。 【００２０】図７は、本発明による内燃機関の排気浄化
装置の第５実施形態としての一体成形型触媒コンバータ
の排気上流側部分の長手方向部分断面図である。同図に
示すように、本一体成形型触媒コンバータは、各水平隔
壁４２ｂが各垂直隔壁４２ａに対して排気上流側に突出
している。また、図８は、本発明による内燃機関の排気
浄化装置の第６実施形態としての一体成形型触媒コンバ
ータの排気上流側部分の長手方向部分断面図である。同
図に示すように、本一体成形型触媒コンバータは、各垂
直隔壁４３ａが各水平隔壁４３ｂに対して排気上流側に
突出している。 【００２１】これら第５及び第６実施形態は、触媒コン
バータの排気上流側部分において、各垂直隔壁と各水平
隔壁の端面が排気ガス流方向に前後しているために、垂
直隔壁と水平隔壁の集合部において端面同志が合わさっ
て比較的大きな面積部が形成されることはなく、多量の
パティキュレートが堆積する部分は存在せず、パティキ
ュレートによって触媒コンバータの細分化された排気通
路が閉鎖されることはない。 【００２２】図９は、本発明による内燃機関の排気浄化
装置の第７実施形態としての一体成形型触媒コンバータ
の排気上流側部分の長手方向部分断面図である。前述の
第５実施形態との違いは、各垂直隔壁４４ａの端面が角
部を有し凸状とされていることである。それにより、各
垂直隔壁４４ａの端面に付着堆積するパティキュレート
は、この角部から割れて崩れ易く、多量のパティキュレ
ートの堆積をさらに確実に防止することができる。 【００２３】図１０は、本発明による内燃機関の排気浄
化装置の第８実施形態としての一体成形型触媒コンバー
タの排気上流側部分の長手方向部分断面図である。前述
の第６実施形態との違いは、各垂直隔壁４５ａの端面が
角部を有し凸状とされていることである。それにより、
各垂直隔壁４５ａの端面に付着堆積するパティキュレー
トは、この角部から割れて崩れ易く、多量のパティキュ
レートの堆積をさらに確実に防止することができる。も
ちろん、第５及び第６実施形態において、垂直隔壁に限
らず水平隔壁を同様に凸状とすることで水平隔壁に多量
のパティキュレートが付着することを確実に防止するこ
とができる。 【００２４】第５、第６、第７、及び第８実施形態の考
え方は、第４実施形態のように細分化排気通路が矩形断
面形状を有する一体成形型触媒コンバータに限定され
ず、細分化排気通路が矩形以外の多角形断面形状、例え
ば、六角形断面形状を有する一体成形型触媒コンバータ
にも適用可能である。このような場合には、隣接する二
つの隔壁の端面を、排気ガス流方向において前後させれ
ば良く、さらに、必要に応じて隔壁の端面を、角部を有
する凸状とすれば良い。 【００２５】 【００２６】 【発明の効果】このように、本発明による請求項１に記
載の内燃機関の排気浄化装置によれば、排気ガス流方向
に延在する複数の隔壁によって細分化された排気通路を
有し、複数の隔壁は平板と波板とを含み、平板と波板と
が渦状に巻かれることによって、排気通路が細分化され
る内燃機関の排気浄化装置において、波板の波幅を排気
上流側から見て排気浄化装置の外側ほど広く又は狭くす
ることにより、この排気浄化装置の少なくとも排気上流
側部分は、平板の両側に位置する波板の湾曲部が全て互
いに対向しないようになっている。それにより、平板の
両側に位置する波板の湾曲部が対向し、平板と二つの波
板の湾曲部との端面が合わさって大きな面積部が形成さ
れることはなく、多量のパティキュレートが堆積する部
分が存在しないために、パティキュレートによって排気
通路の一部が閉鎖されることは防止される。 【００２７】

【図面の簡単な説明】 【図１】一般的な積層型触媒コンバータを排気上流側か
ら見た図である。 【図２】本発明による内燃機関の排気浄化装置の第１実
施形態を示す積層型触媒コンバータの排気上流側から見
た部分拡大図である。 【図３】本発明による内燃機関の排気浄化装置の第２実
施形態を示す積層型触媒コンバータの排気上流側部分の
長手方向拡大断面図である。 【図４】本発明による内燃機関の排気浄化装置の第３実
施形態を示す積層型触媒コンバータの排気上流側部分の
長手方向拡大断面図である。 【図５】一般的な一体成形型触媒コンバータを排気上流
側から見た図である。 【図６】本発明による内燃機関の排気浄化装置の第４実
施形態を示す一体成形型触媒コンバータの排気上流側か
ら見た部分拡大図である。 【図７】本発明による内燃機関の排気浄化装置の第５実
施形態を示す一体成形型触媒コンバータの排気上流側部
分の長手方向拡大断面図である。 【図８】本発明による内燃機関の排気浄化装置の第６実
施形態を示す一体成形型触媒コンバータの排気上流側部
分の長手方向拡大断面図である。 【図９】本発明による内燃機関の排気浄化装置の第７実
施形態を示す一体成形型触媒コンバータの排気上流側部
分の長手方向拡大断面図である。 【図１０】本発明による内燃機関の排気浄化装置の第８
実施形態を示す一体成形型触媒コンバータの排気上流側
部分の長手方向拡大断面図である。 【符号の説明】 １，１’…平板 ２，２’，２”…波板 ４ａ，４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａ，４５ａ…垂直
隔壁 ４ｂ，４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ，４４ｂ，４５ｂ…水平
隔壁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−155619（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−10660（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−123638（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−280086（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−47452（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−192502（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−160727（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/28 B01D 53/86 B01J 35/04

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 排気ガス流方向に延在する複数の隔壁に
   よって細分化された排気通路を有し、前記複数の隔壁は
   平板と波板とを含み、前記平板と前記波板とが渦状に巻
   かれることによって、前記排気通路が細分化される内燃
   機関の排気浄化装置において、前記波板の波幅を排気上
   流側から見て前記排気浄化装置の外側ほど広く又は狭く
   することにより、前記排気浄化装置の少なくとも排気上
   流側部分は、前記平板の両側に位置する前記波板の湾曲
   部が全て互いに対向しないようになっていることを特徴
   とする内燃機関の排気浄化装置。