JPH11324665A - 触媒コンバータ - Google Patents

触媒コンバータ

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Publication number
JPH11324665A
JPH11324665A JP13853898A JP13853898A JPH11324665A JP H11324665 A JPH11324665 A JP H11324665A JP 13853898 A JP13853898 A JP 13853898A JP 13853898 A JP13853898 A JP 13853898A JP H11324665 A JPH11324665 A JP H11324665A
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JP
Japan
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catalyst carrier
guide member
combustion gas
catalytic converter
separation plate
Prior art date
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Pending
Application number
JP13853898A
Other languages
English (en)
Inventor
Takayuki Akimoto
孝之 秋元
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPH11324665A publication Critical patent/JPH11324665A/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2839Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration
    • F01N3/2853Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration using mats or gaskets between catalyst body and housing
    • F01N3/2867Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration using mats or gaskets between catalyst body and housing the mats or gaskets being placed at the front or end face of catalyst body

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】モノリス触媒担体の保護及び薄壁化に有効であ
るとともに、触媒担体保持マットの風食等も好適に抑制
することのできる触媒コンバータを提供する。 【解決手段】エンジンの排気系に設けられる触媒コンバ
ータの1つであるスタートキャタリスト4は、上流側ガ
イド部材4a、触媒担体保持マット13を介してモノリ
ス触媒担体14を収容した触媒担体収容部材4b及び下
流側ガイド部材4cを備えて構成されている。上流側ガ
イド部材4aの下流側端部には外側に折り返された曲部
21が形成されている。また、下流側ガイド部材4aの
上流側端部には外側に向かって折り返された曲部25が
形成されている。これら曲部21,25により、同曲部
21,25と上記触媒担体収容部材4b内の触媒担体保
持マット13との接続部は段差のないなだらかな形状と
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼ガス中の有害
ガスを浄化する触媒コンバータに関し、特に燃焼ガスの
流れ方向に規則正しい穴があいているモノリス触媒担体
を収容する触媒コンバータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、内燃機関としての自動車用エンジ
ンの排気系に設けられる、モノリス触媒担体を収容する
触媒コンバータとしては、例えば特開平6−28823
4号公報に記載された構造の触媒コンバータが知られて
いる。同公報に記載された触媒コンバータについて、図
9に基づき説明する。なお、同図9は触媒コンバータ5
1の断面構造を示すものである。
【0003】図9に示されるように、触媒コンバータ5
1は触媒担体収容部材52、同触媒担体収容部材52の
上流側に接続される上流側ガイド部材53、及び同下流
側に接続される下流側ガイド部材54を備えて構成され
ている。
【0004】上記触媒担体収容部材52の内部には、触
媒担体保持マット56により緩衝されるかたちでモノリ
ス触媒担体57が収容されている。このモノリス触媒担
体57には、燃焼ガスの流れ方向に沿って規則正しい穴
があけられている。エンジンから排出された燃焼ガス中
の有害ガスは、このモノリス触媒担体57の通過に伴
い、浄化される。
【0005】上流側ガイド部材53は燃焼ガスの上流側
から下流側に向かって拡径されている。したがって、上
流側からの燃焼ガスは、上流側ガイド部材53におい
て、通路断面積が増加されながら、触媒担体収容部材5
2の内部へと案内される。上流側ガイド部材53の下流
側の端部53aは、触媒コンバータ51の長手方向と直
交する方向に屈曲されている。上流側ガイド部材53と
触媒担体収容部材52とは、上記端部53aと同触媒担
体収容部材52の端部とを溶接W11で固定することに
より、接続される。
【0006】また、下流側ガイド部材54は燃焼ガスの
上流側から下流側に向かって縮径されている。したがっ
て、触媒担体収容部材52側(上流側)からの燃焼ガス
は、下流側ガイド部材54において、通路断面積が低減
されながら、更に下流側へと案内される。下流側ガイド
部材54の上流側の端部54aは、触媒コンバータ51
の長手方向と直交する方向に屈曲されている。下流側ガ
イド部材54と触媒担体収容部材52とは、上記端部5
4aと同触媒担体収容部材52の端部とを溶接W12で
固定することにより、接続される。
【0007】このような構造を有する触媒コンバータ5
1において、上流側からの燃焼ガスは、上流側ガイド部
材53において、通路断面積が増加されながら、触媒担
体収容部材52の内部へと案内される。そして、触媒担
体収容部材52の内部に案内された燃焼ガスはモノリス
触媒担体57を通過する。そしてモノリス触媒担体57
を通過した燃焼ガスは、下流側ガイド部材54におい
て、通路断面積が低減されながら、更に下流側へと案内
される。以上により、上流側からの燃焼ガスは、触媒コ
ンバータを通過しながらその有害ガスが浄化され、外部
に排出される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
触媒コンバータ51においてはその構造上、上記上流側
ガイド部材53と上記触媒担体収容部材52との接合部
で、同上流側ガイド部材53の内径とモノリス触媒担体
57の外径との間に段差S1が生じる。したがって、上
流側ガイド部材53から触媒担体収容部材52の内部へ
と案内された燃焼ガスには、上記段差S1においてその
流れに乱れが生じることとなる。同様に、上記触媒担体
収容部材52と上記下流側ガイド部材54との接合部で
も、モノリス触媒担体57の外径と下流側ガイド部材5
4の内径との間に段差S2が生じる。したがって、モノ
リス触媒担体57を通過した燃焼ガスにも、上記段差S
2においてその流れに乱れが生じることとなる。そし
て、このように燃焼ガスの流れに乱れが生じると、同燃
焼ガスが前記触媒担体保持マット56に不均一に当たる
こととなり、特に燃焼ガスが集中的に当たる部分におい
て、該触媒担体保持マット56の風食が促進されること
となる。
【0009】一方、上記公報には、上流側・下流側両ガ
イド部材、及び触媒担体収容部材が一体的に形成された
構造を有する触媒コンバータについても記載されてい
る。このような触媒コンバータにおいては、上流側・下
流側両ガイド部材の内径と触媒担体収容部材の内径との
間に段差が生じることはない。しかしこの場合であれ、
モノリス触媒担体が触媒担体保持マットにより緩衝され
るかたちで上記触媒担体収容部材の内部に収容されるこ
とにかわりはない。したがって、上記触媒担体保持マッ
トの厚さの分だけ上記に準じた段差が生じることとな
る。また、このような触媒コンバータの場合、触媒担体
収容部材の完成に先立って、その内部に予めモノリス触
媒担体を収容しておく必要がある。すなわち、モノリス
触媒担体が保護されない状態で、上記触媒担体収容部材
を完成させるための作業をしなければならない。したが
って、このような作業中にモノリス触媒担体が破損する
ことがないよう、同モノリス触媒担体の剛性を増大する
必要性が生じる。前述のように、モノリス触媒担体自体
は燃焼ガスの流れ方向に規則正しい穴があけられた構造
を有している。上記理由でモノリス触媒担体の剛性を増
大させるためには、それら隣り合う穴を区画する壁の厚
さを厚くする必要性が生じる。しかしこの場合、上記モ
ノリス触媒担体の熱容量が増加することになる。一般
に、触媒コンバータが機能するためには所定の温度以上
に温められる必要がある。したがって、モノリス触媒担
体の熱容量が増加した場合には、触媒コンバータが上記
所定の温度に温められるまでの時間、すなわち同触媒コ
ンバータが機能するまでの時間が長くなるという別の問
題が生じる。
【0010】本発明はこうした実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、モノリス触媒担体の保護及び薄
壁化に有効であるとともに、触媒担体保持マットの風食
等も好適に抑制することのできる触媒コンバータを提供
することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、モノリス触媒担体を触媒担
体保持マットを介して収容する触媒担体収容部材、内燃
機関からの燃焼ガスを同触媒担体収容部材に案内する上
流側ガイド部材、及び同触媒担体収容部材からの燃焼ガ
スを外部へ案内する下流側ガイド部材を備えて構成され
る触媒コンバータにおいて、前記上流側ガイド部材及び
前記下流側ガイド部材はその前記触媒担体収容部材との
接合部に外側に折り返された曲部を有し、該曲部と前記
触媒担体保持マットとが段差なく接続されてなることを
その要旨とするものである。
【0012】同構成によれば、上記曲部と上記触媒担体
保持マットとが段差なく接続されている。したがって、
上記機関からの燃焼ガスはその流れに乱れが生じること
なく、上記触媒担体収容部材へと円滑に案内され、そし
て同触媒担体収容部材から更に外部へと円滑に案内され
る。このように燃焼ガスが円滑に流れることから、同燃
焼ガスは上記触媒担体保持マットに均一に当たることと
なり、同触媒担体保持マットの風食は抑制される。
【0013】また、上流側ガイド部材、触媒担体収容部
材及び下流側ガイド部材はそれぞれ別体として設けられ
る。したがって、上記モノリス触媒担体を上記触媒担体
収容部材とともにこれをアセンブリ化しておき、その搬
送等に際してもこうしたアセンブリの状態が維持される
ようにしておくことで、同モノリス触媒担体を保護する
ことができる。このようにモノリス触媒担体を保護する
ことにより、同モノリス触媒担体の隣り合う穴を区画す
る壁の厚さを薄くすることができ、同モノリス触媒担体
の熱容量を最小限に抑制することができる。したがっ
て、上記触媒コンバータが機能するための所定の温度以
上に温められるまでの時間は低減される。
【0014】請求項2記載の発明は、請求項1記載の触
媒コンバータにおいて、前記上流側ガイド部材及び前記
下流側ガイド部材の少なくとも一方はその内部が分離板
によって2分され、該分離板と前記モノリス触媒担体と
の間には弾性体が介装されてなることをその要旨とする
ものである。
【0015】一般に、多気筒内燃機関の各気筒からの燃
焼ガスは、点火順序の影響で相互に干渉することがあ
る。このような干渉の影響を低減するために、これら燃
焼ガスを互いの干渉の影響が少ない気筒同士を組み合わ
せた2つのグループで2分し、それぞれに1つずつ(合
計2つ)の排気通路を設けることがある。そして、この
ような排気通路に接続される触媒コンバータの内部を2
分することがある。この場合、上記分離板によって上記
上流側ガイド部材の内部を2分し、それぞれに対応して
上記2つの排気通路を接続する。これにより、上記触媒
担体収容部材の手前まで、上記燃焼ガスは2分される。
ここで、前述のように、モノリス触媒担体には燃焼ガス
の流れ方向に規則正しい穴があけられている。したがっ
て、上記上流側ガイド部材の2分された内部をそれぞれ
流れる燃焼ガスは、上記触媒担体収容部材の内部におい
ても、これら穴ごとに大きく2つのグループに分離され
た状態で流れる。また、上記下流側ガイド部材の内部も
上記分離板によって2分する場合には、上記のように大
きく2つのグループに分離された状態で流れる燃焼ガス
は、分離板によって2分された上記下流側ガイド部材の
内部をそれぞれ流れる。そして、触媒コンバータの内部
全体を通じて上記燃焼ガスの2分された状態が維持され
る。
【0016】ところで、上記上流側・下流側両ガイド部
材と上記モノリス触媒担体との間には、同ガイド部材の
熱膨張を考慮して、すなわち同ガイド部材が熱膨張して
モノリス触媒担体を損傷することがないように所定のク
リアランスが設けられている。したがって、上記分離板
と上記モノリス触媒担体との間にも同様のクリアランス
が設けられている。このクリアランスの存在により、上
記分離板と上記モノリス触媒担体との間の上述の燃焼ガ
スの2分が不完全となり、同燃焼ガスの流れが抑制され
ることがある。同構成によれば、上記分離板と上記モノ
リス触媒担体との間に弾性体を介装したことで、同位置
での燃焼ガスの2分は確実なものとされる。これにより
上記機関からの燃焼ガスの流れは促進され、同機関の性
能向上が図られる。また、上記分離板の熱膨張は、上記
弾性体の弾性変形によって吸収されるため、上記モノリ
ス触媒担体の損傷も防止される。
【0017】請求項3記載の発明は、請求項1記載の触
媒コンバータにおいて、前記上流側ガイド部材及び前記
下流側ガイド部材の少なくとも一方はその内部が分離板
によって2分され、該分離板と前記モノリス触媒担体と
の間にはラビリンスパッキンが形成されてなることをそ
の要旨とするものである。
【0018】同構成によれば、上記分離板と上記モノリ
ス触媒担体との間にラビリンスパッキンが形成されてお
り、同ラビリンスパッキンの形状を利用して上記分離板
と上記モノリス触媒担体との間にクリアランスが設けら
れる。したがって、このクリアランスにより、上記分離
板が熱膨張して上記モノリス触媒担体を損傷することは
防止される。なお、ラビリンスパッキンにより、上記分
離板と上記モノリス触媒担体との間における燃焼ガスの
2分は確実なものとされる。これにより上記機関からの
燃焼ガスの流れは促進され、同機関の性能向上が図られ
る。
【0019】請求項4記載の発明は、請求項2又は3に
記載の触媒コンバータにおいて、前記モノリス触媒担体
はその前記分離板に対向する位置に目詰めが施されてな
ることをその要旨とするものである。
【0020】触媒コンバータの内部を流れる燃焼ガス
は、上記分離板によって2分されているため、同分離板
に対向するモノリス触媒担体の内部に燃焼ガスが流れる
ことはない。すなわち、同分離板に対向するモノリス触
媒担体の内部で燃焼ガス中の有害ガスの浄化がなされる
ことはない。したがって、上記モノリス触媒担体の内部
に浄化材料を設ける工程に先立ち、上記目詰めをした場
合には、上記浄化がなされない位置に無駄な浄化材料を
設けることは防止される。
【0021】また、特に上記分離板と上記モノリス触媒
担体との間に弾性体を介装した場合には、同モノリス触
媒担体に対する弾性体からの荷重を目詰めされた面の全
体で受けることとなる。すなわち、上記弾性体から上記
モノリス触媒担体にかかる単位面積当たりの荷重(面
圧)は低減される。したがって、弾性体からの荷重に対
するモノリス触媒担体の耐摩耗性は向上される。
【0022】請求項5記載の発明は、請求項2〜4のい
ずれかに記載の触媒コンバータにおいて、前記分離板に
よって2分された上流側ガイド部材若しくは下流側ガイ
ド部材は隔壁によって内部が2分された排気管に接続さ
れるものであり、前記分離板の前記隔壁と対向する部位
には弾性体が装着されてなることをその要旨とするもの
である。
【0023】上記分離板によって2分された上流側ガイ
ド部材若しくは下流側ガイド部材と、上記隔壁によって
内部が2分された排気管とを接続する場合には、前述と
同様の理由により、これら分離板及び隔壁によって、同
ガイド部材及び排気管の内部での燃焼ガスの2分が維持
される。
【0024】ところで、上記分離板と上記隔壁との間に
は、これら分離板及び隔壁の熱膨張を考慮して、すなわ
ちこれら分離板及び隔壁が熱膨張して衝突し、異音が発
生することがないように所定のクリアランスが設けられ
ている。このクリアランスの存在により、上記分離板と
上記隔壁との間において燃焼ガスの2分が不完全とな
り、同燃焼ガスの流れが抑制されることがある。同構成
によれば、上記分離板と上記隔壁との間に弾性体を介装
したことで、同位置での燃焼ガスの2分は確実なものと
される。これにより上記機関からの燃焼ガスの流れは促
進され、同機関の性能向上が図られる。また、上記分離
板及び上記隔壁の熱膨張は、弾性体の弾性変形によって
吸収されるため、上述の異音の発生も防止される。
【0025】
【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)以下、本発
明を自動車用4気筒エンジンの排気系に設けられる触媒
コンバータに具体化した一実施の形態について、図1〜
図6に基づき説明する。
【0026】図1はこの実施の形態の触媒コンバータが
適用される自動車1とそのエンジン2、及び同エンジン
2の排気系各部を示す概略図である。同図1において、
自動車1に搭載されたエンジン2の排気系には、エキゾ
ーストマニホールド3が設けられている。このエキゾー
ストマニホールド3の下流側には、触媒コンバータの1
つとしてのスタートキャタリスト4が接続されている。
このスタートキャタリスト4は、エンジン2の始動直後
の冷間時に、同エンジン2から排出された燃焼ガス中の
有害ガスをいち早く浄化するためのものである。一般
に、触媒コンバータが機能するためには、所定の温度以
上に温められている必要がある。上記スタートキャタリ
スト4は、上記燃焼ガスによって少しでも早く温められ
るように、上記エンジン2の間近(エキゾーストマニホ
ールド3)に接続されている。
【0027】上記スタートキャタリスト4の下流側に
は、エキゾーストパイプ5を介してもう1つの触媒コン
バータであるメインコンバータ6が接続されている。こ
のメインコンバータ6は、エンジン2の温間時に、同エ
ンジン2から排出された燃焼ガス中の有害ガスの大部分
を浄化するためのものである。
【0028】上記メインコンバータ6の下流側には、エ
キゾーストパイプ7を介してサブマフラー8が接続され
ている。そして、更にこのサブマフラー8の下流側に
は、エキゾーストパイプ9を介してメインマフラー10
が接続されている。これら両マフラー8,10は、燃焼
ガスの爆発音のエネルギーの圧力変動を打ち消し、吸収
させて音を静かにするためのものである。
【0029】以上のように構成される排気系において、
エンジン2から排出された燃焼ガスは、エキゾーストマ
ニホールド3、スタートキャタリスト4、エキゾースト
パイプ5、メインコンバータ6、エキゾーストパイプ
7、サブマフラー8、エキゾーストパイプ9及びメイン
マフラー10を流れて外部に排出される。このように流
れる燃焼ガスは、スタートキャタリスト4及びメインコ
ンバータ6においてその有害ガスが浄化され、サブマフ
ラー8及びメインマフラー10において静音化される。
【0030】次に、エキゾーストマニホールド3、スタ
ートキャタリスト4、及びその周辺構造について、図2
に基づき説明する。エキゾーストマニホールド3の上流
側は4つの気筒#1,#2,#3,#4にそれぞれ対応
して4つの分岐管3a,3b,3c,3dが形成されて
いる。これら分岐管3a〜3dのうち、分岐管3aと分
岐管3dとが下流側において互いに連通しており、一
方、分岐管3bと分岐管3cとが下流側において互いに
連通している。上記エキゾーストマニホールド3の下流
側は断面略楕円状に形成されており、その内部は隔壁3
eによって2分されて2つの排気通路E1,E2が形成
されている。したがって、上記分岐管3a,3dは排気
通路E1に連通され、上記分岐管3b,3cは排気通路
E2に連通される。このようにエキゾーストマニホール
ド3の下流側を2つずつの気筒のグループに分けている
のは、燃焼ガスを効率的に排出するためである。4気筒
を有するエンジン2の場合、その点火順序は気筒#1、
気筒#3、気筒#4、気筒#2の順番となっている。し
たがって、燃焼ガスを効率的に排出させるために、隣り
合わないタイミングで燃焼ガスを排出する気筒同士(気
筒#1と#4、気筒#2と#3)を組み合わせたグルー
プを構成し、同燃焼ガスの相互干渉を低減させている。
【0031】上記エキゾーストマニホールド3と前記ス
タートキャタリスト4とはボールジョイント機構31を
介して接続されている。このボールジョイント機構31
は、上記エキゾーストマニホールド3と上記スタートキ
ャタリスト4との接続部分を、互いに回動可能に形成す
るものである。したがって、このボールジョイント機構
31により、エンジン2のローリング振動は、上記接続
部分を回動させることで吸収される。
【0032】上記スタートキャタリスト4は、上流側ガ
イド部材4a、触媒担体収容部材4b及び下流側ガイド
部材4cを備えて構成されている。上流側ガイド部材4
aは燃焼ガスの上流側から下流側に向かって拡径されて
いる。また、下流側ガイド部材4cは燃焼ガスの上流側
から下流側に向かって縮径されている。したがって、上
流側からの燃焼ガスは、上流側ガイド部材4aにおい
て、通路断面積が増加されながら、触媒担体収容部材4
bの内部へと案内され、下流側ガイド部材4cにおい
て、通路断面積が低減されながら、更に下流側へと案内
される。
【0033】上流側ガイド部材4aは前記隔壁3eの位
置に対応して設けられた分離板11によって内部が2分
されている。したがって、上述のように2つのグループ
に構成された燃焼ガスは、上記上流側ガイド部材4aの
内部においても同様の状態を維持して上記触媒担体収容
部材4bの内部に案内される。
【0034】触媒担体収容部材4bには、例えばアルミ
ナファイバ製の触媒担体保持マット13により緩衝され
るかたちで、例えばセラミック製のモノリス触媒担体1
4が収容されている。前述したように、モノリス触媒担
体14には燃焼ガスの流れ方向に規則正しい穴があけら
れている。したがって、上記上流側ガイド部材4aの2
分された内部をそれぞれ流れる燃焼ガスは、上記触媒担
体収容部材4bの内部においても、これら穴ごとに大き
く2つのグループに分離された状態で流れて下流側ガイ
ド部材4cに案内される。
【0035】下流側ガイド部材4cは前記分離板11の
位置に対応して設けられた同様の分離板15によって内
部が2分されている。したがって、燃焼ガスはこの下流
側ガイド部材4cの内部においても2つのグループに分
離された状態で流れてエキゾーストパイプ5に案内され
る。
【0036】エキゾーストパイプ5は前記分離板15の
位置に対応して設けられた隔壁16によって内部が2分
されている。前述のように、このエキゾーストパイプ5
の下流側はメインコンバータ6が接続されている。した
がって、このメインコンバータ6の手前まで、燃焼ガス
は2つのグループに分離された状態で流れる。なお、図
示は割愛するが、メインコンバータ6において上記2つ
のグループに分離されていた燃焼ガスは合流する。そし
て、燃焼ガスは一体となって下流側へと流れることとな
る。
【0037】次に、本実施の形態におけるスタートキャ
タリスト4の構造について、図3〜図6に基づき更に詳
述する。図3は、上記スタートキャタリスト4の構造を
示すもので、図3(a)は同スタートキャタリスト4の
断面図を、図3(b)は図3(a)のB−B線に沿った
断面図をそれぞれ示すものである。
【0038】図3(a)の領域Aの部分を図4に拡大し
て示すように、本実施の形態におけるスタートキャタリ
スト4の上流側ガイド部材4aの下流側端部には外側に
折り返された曲部21が形成されている。そしてこの曲
部21と上記触媒担体保持マット13とは段差がないよ
うに接続されている。これにより、エンジン2からの燃
焼ガスは上記触媒担体収容部材4aの内部へと円滑に導
かれる。
【0039】上記曲部21は外側に向かって上流側にま
で折り返されている。そして、曲部21の折り返された
位置において、同曲部21と前記触媒担体収容部材4b
の端部とが重ね合わされている。上流側ガイド部材4a
と触媒担体収容部材4bとは、この重ね合わされた部分
を溶接W1(隅肉溶接)することで相互に固定されてい
る。
【0040】なお、同図4に示されるように、上流側ガ
イド部材4aの下流側端部と前記モノリス触媒担体14
の上流側端部との間にはクリアランスC1が設けられて
いる。このクリアランスC1は、上記上流側ガイド部材
4aが熱膨張した場合においても、上記モノリス触媒担
体14を損傷することを回避するための余裕として設け
られている。
【0041】前記分離板11は、互いに重ね合わされた
2枚の板11a,11bによって形成されている。そし
て図3(a)の領域Bの部分を図5に拡大して示すよう
に、板11aの下流側端部には、曲部11cが形成され
ている。上記曲部11cによって形成された間隙には、
例えばステンレス製又はニッケル合金製のメッシュプレ
ート22が挟持されている。また、板11a,11bの
下流側端部と上記モノリス触媒担体14の上流側端部と
の間にはクリアランスC2が設けられている。このクリ
アランスC2は、上記板11a,11bが熱膨張した場
合においても、上記モノリス触媒担体14を損傷するこ
とを回避するための余裕として設けられている。
【0042】また、上記モノリス触媒担体14の上記分
離板11(板11a,11b及びメッシュプレート2
2)に対向する位置には、目詰め部23が形成されてい
る。この目詰め部23によって、前述の燃焼ガスの流れ
方向に形成された穴の入口は深さDまで塞がれている。
そして、上記メッシュプレート22の端部は、上記目詰
め部23に所定の荷重で弾性接触している。このメッシ
ュプレート22により、上記クリアランスC2の形成さ
れた分離板11(板11a,11b)とモノリス触媒担
体14との間においても、前述の燃焼ガスの2分は確実
なものとされる。
【0043】一方、図3(a),(b)に示すように、
スタートキャタリスト4の下流側ガイド部材4cの上流
側端部にも前記曲部21と同様の曲部25が形成されて
いる。そして、この曲部25と上記触媒担体保持マット
13とも段差がないように接続されている。これによ
り、触媒担体収容部材4bからの燃焼ガスは上記下流側
ガイド部材4cへと円滑に導かれる。
【0044】上記曲部25は外側に向かって下流側にま
で折り返されている。そして、曲部25の折り返された
位置において、同曲部25と前記触媒担体収容部材4b
の端部とが重ね合わされている。触媒担体収容部材4b
と下流側ガイド部材4aとはこの重ね合わされた部分を
溶接(隅肉溶接)することで相互に固定されていること
は、前記上流側ガイド部材4aにおける場合と同様であ
る。
【0045】なお、前記モノリス触媒担体14の下流側
端部と下流側ガイド部材4cの上流側端部との間にもク
リアランスが設けられている。このクリアランスは、上
記下流側ガイド部材4cが熱膨張した場合においても、
上記モノリス触媒担体14を損傷することを回避するた
めの余裕として設けられている。
【0046】前記分離板15は、互いに重ね合わされた
2枚の板15a,15bによって形成されている。そし
て図3(a)の領域Cに示すように、板15aの上流側
端部には、曲部15cが形成されている。上記曲部15
cによって形成された間隙には、前記メッシュプレート
22と同様のメッシュプレート26が挟持されている。
また、板15a,15bの上流側端部と上記モノリス触
媒担体14の下流側端部との間にもクリアランスが設け
られている。このクリアランスは、上記板15a,15
bが熱膨張した場合においても、上記モノリス触媒担体
14を損傷することを回避するための余裕として設けら
れている。
【0047】また、上記モノリス触媒担体14の上記分
離板15(板15a,15b及びメッシュプレート2
6)に対向する位置にも、前記目詰め部23と同様の目
詰め部24が形成されている。そして、上記メッシュプ
レート26の端部は、上記目詰め部24に所定の荷重で
弾性接触している。このメッシュプレート26により、
モノリス触媒担体14と分離板15(板15a,15
b)との間においても、前述の燃焼ガスの2分は確実な
ものとされる。
【0048】一方、図3(a)に示すように、前記エキ
ゾーストパイプ5は下流側ガイド部材4cに挿入されて
接続されている。また、同図3(a)の領域Dの部分を
図6に拡大して示すように、上記板15aの下流側端部
には、曲部15dが形成されている。上記曲部15dに
よって形成された間隙には、前記メッシュプレート2
3,24と同様のメッシュプレート27が挟持されてい
る。また、板15a,15bの下流側端部と前記隔壁1
6の上流側端部との間にはクリアランスC3が設けられ
ている。このクリアランスC3は、上記板15a,15
b及び上記隔壁16が熱膨張して衝突し、異音を発生す
ることを防止するための余裕として設けられている。
【0049】また、上記メッシュプレート27の端部
は、上記隔壁16に所定の荷重で弾性接触している。こ
のメッシュプレート27により、上記クリアランスC3
の形成された分離板15(板15a,15b)と隔壁1
6との間においても、同様に燃焼ガスの2分は確実なも
のとされる。
【0050】以上詳述したように、本実施の形態によれ
ば、以下に示す効果が得られるようになる。 (1)上流側・下流側両ガイド部材4a,4cにそれぞ
れ形成された曲部21,25と触媒担体保持マット13
とを段差がないように接続した。したがって、エンジン
2からの燃焼ガスを触媒担体収容部材4bの内部へと円
滑に案内し、更に同触媒担体収容部材4bの内部から外
部へと円滑に案内することができる。また、燃焼ガスが
円滑に流れることから、同燃焼ガスは、上記触媒担体保
持マット13に均一に当たることとなり、同触媒担体保
持マット13の風食を抑制することができる。
【0051】(2)分離板11(板11a,11b)、
分離板15(板15a,15b)の熱膨張によって、モ
ノリス触媒担体14を損傷することがないように、板1
1a,11b、板15a,15bの端部とモノリス触媒
担体14との間にそれぞれクリアランスを設けた。この
間にそれぞれメッシュプレート22,26を介装したこ
とで、同位置での燃焼ガスの2分も確実なものとするこ
とができる。そして、燃焼ガスの2分を確実にできるこ
とから、エンジン2からの燃焼ガスの流れを促進し、エ
ンジン2の性能向上を図ることができる。また、板11
a,11b、板15a,15bの熱膨張は、メッシュプ
レート22,26の弾性変形によって吸収できるため、
モノリス触媒担体14の損傷も防止することができる。
【0052】(3)分離板15(板15a,15b)と
隔壁16とが熱膨張によって衝突し、異音が発生するこ
とがないように、板15a,15bの端部と隔壁16と
の間にクリアランスC3を設けた。この間にメッシュプ
レート27を介装したことで、この位置での燃焼ガスの
2分も確実なものとすることができる。そしてこの場合
も、エンジン2からの燃焼ガスの流れを促進し、エンジ
ン2の性能向上を図ることができる。また、分離板15
及び隔壁16の熱膨張は、メッシュプレート27の弾性
変形によって吸収できるため、これらが衝突して異音が
発生することも防止できる。
【0053】(4)モノリス触媒担体14に対するメッ
シュプレート22,26からの荷重は目詰めされた面の
全体で受けることができる。すなわち、単位面積当たり
の荷重(面圧)を下げることができる。したがって、メッ
シュプレート22,26からの荷重に対するモノリス触
媒担体の耐摩耗性を向上することができる。また、スタ
ートキャタリスト4の内部を流れる燃焼ガスは、分離板
11,15によって2分されているため、同分離板11
に対向するモノリス触媒担体14の内部に燃焼ガスが流
れることはない。すなわち、同分離板11に対向するモ
ノリス触媒担体14の内部で燃焼ガスの浄化がなされる
ことはない。したがって、上記モノリス触媒担体14の
内部に浄化用貴金属を設ける工程に先立ち目詰めをする
場合には、無駄な貴金属を使用することを防止できる。
【0054】(5)上流側・下流側両ガイド部材4a,
4cの触媒担体収容部材4bの反対側は縮径されている
ため、触媒担体収容部材4bの内部に収容されたモノリ
ス触媒担体のずれは、縮径されたガイド部材4a,4c
に当接するまでの所定の範囲に規制される。すなわち、
上記モノリス触媒担体のずれを所定の範囲に規制するこ
とができる。また、上記ガイド部材4a,4cの触媒担
体収容部材4bの反対側に比べて触媒担体収容部材4b
側、すなわち触媒担体収容部材4bは広がっている。こ
れより、燃焼ガスの流れは促進され、円滑に有害ガスの
浄化を行うことができる。
【0055】(6)曲部21は外側に向かって、上流側
にまで折り返されている。また、曲部25は外側に向か
って、下流側にまで折り返されている。したがって、上
記曲部21,25と上記触媒担体収容部材4bの端部と
を重ね合わせた状態で、容易に溶接(隅肉溶接)W1に
より固定することができる。このような溶接の形態を採
用したことにより、大量生産にも対応しうる。また、溶
接作業が容易にできることから、当該溶接部の品質・強
度も安定したものとすることができる。さらに、溶接の
ビード高さも均一としやすくなる。
【0056】(7)板11a,11b、又は板15a,
15bによりそれぞれメッシュプレート22,26,2
7を挟持するようにしたため、同メッシュプレート2
2,26,27の支持を安定して行うことができる。
【0057】(8)上流側・下流側両ガイド部材4a,
4c及び触媒担体収容部材4bをそれぞれ別体として設
けた。したがって、上記モノリス触媒担体14を上記触
媒担体収容部材4bとともにこれをアセンブリ化してお
き、その搬送等に際してもこうしたアセンブリの状態が
維持されるようにしておくことで、同モノリス触媒担体
14を保護することができる。このようにモノリス触媒
担体14を保護することにより、同モノリス触媒担体1
4の隣り合う穴を区画する壁の厚さを薄くすることがで
き、同モノリス触媒担体14の熱容量を最小限に抑制す
ることができる。したがって、上記スタートキャタリス
ト4が機能するための所定の温度以上に温められるまで
の時間を低減することができる。
【0058】(9)ボールジョイント機構31を設けた
ことにより、エンジン2のローリング振動を吸収するこ
とができる。 (10)燃焼ガスの相互干渉の影響を低減するために、
エンジン2の排気系を2つのグループとした。したがっ
て、上記燃焼ガスを効率的に外部に排出し、エンジン2
の出力向上を図ることができる。
【0059】なお、本実施の形態は上記に限定されるも
のではなく、次のように変更してもよい。 ・本実施の形態においては、触媒担体保持マット13を
アルミナファイバ製とした。これに対して、バキューム
ライト製、セラミックファイバ製などとしてもよい。ま
た、これらの材料を採用した場合、触媒担体保持マット
の強度の不足を補うために、同マットの風食防止用のワ
イヤネットを設けるようにしてもよい。ただし前述のよ
うに、燃焼ガスはスタートキャタリスト4の内部を円滑
に流れ、上記風食の影響も少ないことから、このような
ワイヤネットは必ずしもなくともよい。
【0060】・本実施の形態においては、板11a,1
1bによってメッシュプレート22を挟持するようにし
た。これに対して、図7に示されるように、分離板1
1’の端部をメッシュプレート22’で覆うような形態
を採用してもよい。この場合においても同様に、分離板
11’の熱膨張は、メッシュプレート22’の弾性変形
によって吸収し、モノリス触媒担体14の損傷も防止す
ることができる。また、同様の形態を分離板15の端部
に採用してもよい。
【0061】・本実施の形態においては、板11a,1
1bによってメッシュプレート22を挟持するようにし
た。これに対して、図8に示されるように、前記目詰め
部23”の端部に凹部23aを形成し、同凹部23aに
対して所定のクリアランスを有して分離板11”を突出
させた、いわゆるラビリンスパッキンによる非接触のシ
ール構造を採用してもよい。このラビリンスパッキンに
おいては、上記分離板11”と目詰め部23”との間の
クリアランスが略コの字状に形成される。このように形
成されたクリアランスにより、分離板11”が熱膨張し
てモノリス触媒担体23”を損傷することを防止するこ
とができる。なお、クリアランスを上記のような形状と
したことにより、燃焼ガスが同クリアランスを流れよう
とするときの抵抗を増大することができる。すなわち、
2分された燃焼ガスが相互に合流しようとすることを防
止することができる。また、このようなラビリンスパッ
キンによる非接触のシール構造を分離板15及び同分離
板15に対向する目詰め部24及び隔壁16にそれぞれ
採用してもよい。
【0062】・本実施の形態においては、弾性体として
メッシュプレート22,26,27を採用した。これに
対して、例えばコイルばねなど、その他の形状の弾性体
を採用してもよい。
【0063】・本実施の形態においては、上記メッシュ
プレート22,26と弾性接触するモノリス触媒担体1
4の部分に目詰め部23,24を形成した。これに対し
て、上記モノリス触媒担体14を上記メッシュプレート
22,26からの荷重に対して十分な強度を有するよう
に形成するならば、この目詰め部23,24は必ずしも
なくともよい。
【0064】・本実施の形態においては、エキゾースト
マニホールド3とスタートキャタリスト4との間をボー
ルジョイント機構31を介して接続したが、これは隔壁
によって内部が2分されるパイプを介して接続するよう
にしてもよい。なおこの場合には、上記分離板11の上
流側端部にメッシュプレートを挟持し、同メッシュプレ
ートが上記隔壁に弾性接触するようにしてもよい。
【0065】・本実施の形態においては、本発明に係る
触媒コンバータをスタートキャタリスト4に適用した場
合について説明したが、これはメインコンバータ6につ
いても同様に適用することができる。
【0066】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項1記載の発
明では、内燃機関からの燃焼ガスをその流れに乱れが生
じることなく、触媒担体収容部材の内部へと円滑に案内
し、そして同触媒担体収容部材の内部から更に外部へと
円滑に案内することができる。このように燃焼ガスが円
滑に流れることから、同燃焼ガスは触媒担体保持マット
に均一に当たることとなり、同触媒担体保持マットの風
食を抑制することができる。
【0067】また、モノリス触媒担体を上記触媒担体収
容部材とともにこれをアセンブリ化しておき、その搬送
等に際してもこうしたアセンブリの状態が維持されるよ
うにしておくことで、同モノリス触媒担体を保護するこ
とができる。このようにモノリス触媒担体を保護するこ
とにより、同モノリス触媒担体の隣り合う穴を区画する
壁の厚さを薄くすることができ、同モノリス触媒担体の
熱容量を最小限に抑制することができる。したがって、
触媒コンバータが機能するための所定の温度以上に温め
られるまでの時間を低減することができる。
【0068】請求項2記載の発明では、分離板と上記モ
ノリス触媒担体との間に弾性体を介装したことで、同位
置での燃焼ガスの2分を確実なものとすることができ
る。これにより、上記機関からの燃焼ガスの流れを促進
し、同機関の性能向上を図ることができる。また、上記
分離板の熱膨張は、上記弾性体の弾性変形によって吸収
されるため、上記モノリス触媒担体の損傷も防止するこ
とができる。
【0069】請求項3記載の発明では、ラビリンスパッ
キンの形状を利用して上記分離板と上記モノリス触媒担
体との間にクリアランスを設けたことにより、同分離板
が熱膨張して上記モノリス触媒担体を損傷することを防
止することができる。なお、ラビリンスパッキンによ
り、上記分離板と上記モノリス触媒担体との間における
燃焼ガスの2分を確実なものとすることができる。これ
により、上記機関からの燃焼ガスの流れを促進し、同機
関の性能向上を図ることができる。
【0070】請求項4記載の発明では、上記モノリス触
媒担体の内部に浄化材料を設ける工程に先立ち、目詰め
をした場合には、浄化がなされない位置に無駄な浄化材
料を設けることを防止することができる。
【0071】また、特に上記分離板と上記モノリス触媒
担体との間に弾性体を介装した場合には、弾性体からの
荷重に対する同モノリス触媒担体の耐摩耗性を向上する
ことができる。
【0072】請求項5記載の発明では、分離板と隔壁と
の間に弾性体を介装したことで、同位置での燃焼ガスの
2分を確実なものとすることができる。これにより上記
機関からの燃焼ガスの流れを促進し、同機関の性能向上
を図ることができる。また、上記分離板及び上記隔壁の
熱膨張は、弾性体の弾性変形によって吸収されるため、
これら分離板及び隔壁が衝突して異音を発生することを
防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の触媒コンバータの一実施の形態が適用
されるエンジン及び排気系の概要を示す略図。
【図2】同実施の形態が適用されるエキゾーストマニホ
ールド及びスタートキャタリスト等の構造を示す部分断
面図。
【図3】同実施の形態の触媒コンバータの構造を示す断
面図。
【図4】図3の領域Aの部分に対応した拡大図。
【図5】図3の領域Bの部分に対応した拡大図。
【図6】図3の範囲Dの部分に対応した拡大図。
【図7】本発明に係る触媒コンバータの他の実施の形態
の一部拡大構造を示す断面図。
【図8】本発明に係る触媒コンバータの他の実施の形態
の一部拡大構造を示す断面図。
【図9】従来の触媒コンバータの構造を示す断面図。
【符号の説明】
2…エンジン、3…エキゾーストマニホールド、4…ス
タートキャタリスト、4a…上流側ガイド部材、4b…
触媒担体収容部材、4c…下流側ガイド部材、11,1
1’,11”,15…分離板、13…触媒担体保持マッ
ト、14,14”…モノリス触媒担体、16…隔壁、2
1,25…曲部、22,22’,26,27…メッシュ
プレート、23,23”…目詰め部、23a…凹部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F01N 3/28 301 F01N 3/28 301W

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 モノリス触媒担体を触媒担体保持マット
    を介して収容する触媒担体収容部材、内燃機関からの燃
    焼ガスを同触媒担体収容部材に案内する上流側ガイド部
    材、及び同触媒担体収容部材からの燃焼ガスを外部へ案
    内する下流側ガイド部材を備えて構成される触媒コンバ
    ータにおいて、 前記上流側ガイド部材及び前記下流側ガイド部材はその
    前記触媒担体収容部材との接合部に外側に折り返された
    曲部を有し、該曲部と前記触媒担体保持マットとが段差
    なく接続されてなることを特徴とする触媒コンバータ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の触媒コンバータにおい
    て、 前記上流側ガイド部材及び前記下流側ガイド部材の少な
    くとも一方はその内部が分離板によって2分され、該分
    離板と前記モノリス触媒担体との間には弾性体が介装さ
    れてなることを特徴とする触媒コンバータ。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の触媒コンバータにおい
    て、 前記上流側ガイド部材及び前記下流側ガイド部材の少な
    くとも一方はその内部が分離板によって2分され、該分
    離板と前記モノリス触媒担体との間にはラビリンスパッ
    キンが形成されてなることを特徴とする触媒コンバー
    タ。
  4. 【請求項4】 請求項2又は3に記載の触媒コンバータ
    において、 前記モノリス触媒担体はその前記分離板に対向する位置
    に目詰めが施されてなることを特徴とする触媒コンバー
    タ。
  5. 【請求項5】 請求項2〜4のいずれかに記載の触媒コ
    ンバータにおいて、 前記分離板によって2分された上流側ガイド部材若しく
    は下流側ガイド部材は隔壁によって内部が2分された排
    気管に接続されるものであり、前記分離板の前記隔壁と
    対向する部位には弾性体が装着されてなることを特徴と
    する触媒コンバータ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101491292B1 (ko) * 2013-08-09 2015-02-06 현대자동차주식회사 차량의 배기가스 촉매캔 및 배기장치

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