JP2007309144A

JP2007309144A - 触媒コンバータ

Info

Publication number: JP2007309144A
Application number: JP2006137137A
Authority: JP
Inventors: Yasuji Hatano; 八州治波多野
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2006-05-17
Filing date: 2006-05-17
Publication date: 2007-11-29

Abstract

【課題】排気系とケース（触媒担体）を直線的に配置できない場合であっても対応でき、触媒コンバータの設置レイアウトの設計自由度を拡大できる触媒コンバータの提供。
【解決手段】有底筒状のケース２と、前記ケース２の底部との間に空間Ｏを有して該ケース２内に収容される触媒担体１と、触媒担体１におけるケース２の開口端部２ａ側との空間を排気ガス上流側空間Ｏ２と排気ガス下流側空間Ｏ３に分割する仕切り部３と、ケース２の開口端部２ａから排気ガス上流側空間Ｏ２に連通接続される排気ガス上流側排気管４と、ケース２の開口端部２ａから排気ガス下流側空間Ｏ３に連通接続される排気ガス下流側排気管５を備えることとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、触媒コンバータに関する。

従来、触媒コンバータは、自動車の排気系の途中、例えば、エキゾーストマニホールドの排気ガス下流側に介装されており、筒状のケース内に触媒担体が収容される構造となっている（特許文献１、２参照）。
特開２００６−９６９３号公報特開２００５−２８２３７５号公報

しかしながら、従来の触媒コンバータにあっては、筒状のケースの一方側開口端部に排気ガス上流側排気管が連通接続される一方、ケースの他方側開口端部に排気ガス下流側排気管が連通接続される構造となっているため、排気系とケース（触媒担体）を直線的に配置するスペースを確保できない場合には対応できないという問題点があった。
なお、ケース（触媒担体）の径方向のサイズを大きくすると、排気ガスの大部分が触媒担体の中心部付近を通過してしまい、触媒担体の外周部付近で触媒反応が生じず、所望の浄化性能を得ることができない。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、触媒コンバータの設置レイアウトの設計自由度を拡大できる触媒コンバータを提供することである。

本発明の請求項１記載の発明では、有底筒状のケースと、前記ケースの底部との間に空間を有して該ケース内に収容される触媒担体と、前記触媒担体におけるケースの開口端部側との空間を排気ガス上流側空間と排気ガス下流側空間に分割する仕切り部と、前記ケースの開口端部から排気ガス上流側空間に連通接続される排気ガス上流側排気管と、前記ケースの開口端部から排気ガス下流側空間に連通接続される排気ガス下流側排気管を備えることを特徴とする。

本発明の請求項１記載の発明にあっては、有底筒状のケースと、前記ケースの底部との間に空間を有して該ケース内に収容される触媒担体と、前記触媒担体におけるケースの開口端部側との空間を排気ガス上流側空間と排気ガス下流側空間に分割する仕切り部と、前記ケースの開口端部から排気ガス上流側空間に連通接続される排気ガス上流側排気管と、前記ケースの開口端部から排気ガス下流側空間に連通接続される排気ガス下流側排気管を備えるため、排気系とケース（触媒担体）を直線的に配置できない場合であっても対応でき、触媒コンバータの設置レイアウトの設計自由度を拡大できる。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

以下、実施例１を説明する。
図１は本発明の実施例１の触媒コンバータを示す側断面図、図２は図１のＳ２−Ｓ２線における断面図、図３は図１のＳ３−Ｓ３線における断面図である。

先ず、全体構成を説明する。
図１、２に示すように、本実施例１の触媒コンバータＡは、触媒担体１と、ケース２と、仕切り部３と、排気ガス上流側排気管４と、排気ガス下流側排気管５が備えられている。

触媒担体１は、セラミック製で略レーストラック型の断面を有して柱状に形成される他、複数の隔壁１ａによって軸方向に貫通した複数のセル通路１ｂが設けられると共に、各セル通路１ｂに面した隔壁１ａの表面にはＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄ等の触媒が坦持される所謂セラミック製触媒担体が採用されている。
また、触媒担体１は、後述するケース２の底部との間に空間Ｏ１を有し、且つ、外周に無膨張マット１ｃが巻かれた状態でケース２内に収容されている。

ケース２は、金属製で有底筒状を成して一体的に形成される他、その底部は外側へ湾状に膨らんだ形状に形成され、その中途部は略レーストラック型の断面を有して形成され、その開口端部２ａは略レーストラック型の断面を有して縮径されている。

また、ケース２内には、上記触媒担体１が収容されると共に、この触媒担体１における開口端部２ａ側との空間が、板状の仕切り部３によって排気ガス上流側空間Ｏ２と排気ガス下流側空間Ｏ３に分割されている。
なお、本実施例１のケース２は一体成形加工品であるが、この限りではなく、ケース２を複数の分割体を接合して形成しても良い。

排気ガス上流側排気管４及び排気ガス下流側排気管５は、それぞれ金属製の円形断面を有して形成される対称形状部品であり、それぞれの一方側端部4a,5aは、仕切り部３を挟んで重ね合わせた際に開口端部２ａの内周に合致する円形断面となる略半円形断面に加工される他、仕切り部３に対して図外の溶接により固定され、開口端部３ａに対してその全周に亘って溶接Ｘ１により固定され、これによって、両排気管4,5がそれぞれ対応する両空間Ｏ２，Ｏ３に連通接続されている。
また、両排気管4,5の他方側端部4b,5bは、互いに離間するように屈折して反対方向へ所定の長さまで延設されている。なお、両排気管4,5の屈折角度については適宜設定できる。

このように構成された触媒コンバータＡを製造する際には、先ず、金属製板材を深絞り加工して有底筒状の予成形品を形成した後、この予成形品内に触媒担体１を収容した状態とする。

次に、両排気管4,5の一方側端部4a,5aを図外の溶接により仕切り部３と固定した後、これらを上記予成型品の開口端部の内側に挿入して、その外周をスピニング加工により縮径することにより開口端部２ａを形成する。

最後に、縮径部２ａの全周に亘って溶接Ｘ１によりケース２と両排気管4,5を固定して所望の触媒コンバータＡを得る。
なお、触媒コンバータＡの製造工程の順序は上記以外の方法でも可能であり、例えば、予成型品の開口端部から触媒担体１の端部に掛けて仕切り部３の貫通を許容する切欠溝を形成しておけば、開口端部２ａを前工程で予め形成しておき、その後、開口端部２ａに両排気管4,5及び仕切り部３を挿入して溶接Ｘ１することも可能である。

次に、作用を説明する。
このように構成された触媒コンバータＡは、排気ガス上流側排気管４の他方側端部４ｂが図外のエンジン側の接続管に連通接続される一方、排気ガス下流側排気管５の他方側端部５ｂが図外のメインマフラ側の接続管に連通接続される。
この際、触媒コンバータＡが排気系に対して直交する方向に配置されることとなり、触媒コンバータＡの設置に必要な全長Ｌ１（図１参照）を短くできる。

従って、排気系とケース２（触媒担体１）を直線的に配置できない場合であっても対応でき、触媒コンバータの設置レイアウトの設計自由度を拡大できる。

そして、図外のエンジン側の接続管から排気ガス上流側排気管４を介して流通した排気ガス（図１中一点鎖線矢印で図示）は、先ず、ケース２の排気ガス上流側空間Ｏ２に流入した後、触媒担体１の排気ガス上流側空間Ｏ２に臨んだ各セル通路１ｂを通過して空間Ｏ１へ流入する間に触媒作用を受けて浄化される。

次に、空間Ｏ１に流入した排気ガスは、触媒担体１の排気ガス下流側空間Ｏ３に臨んだ各セル通路１ｂを通過して排気ガス下流側空間Ｏ３へ流入する間に触媒作用を受けて浄化される。

最後に、排気ガス下流側空間Ｏ３に流入した排気ガスは、排気ガス下流側排気管５を介してメインマフラ側の接続管へ排出される。

従って、本実施例１の触媒コンバータＡでは、ケース２の一方側を排気ガスの出入口とするＵターン流路が形成されることとなる。
なお、補足ではあるが、セラミック製触媒担体１において、軸方向に隣り合うセル通路１ｂ同士は連通していないため、前述したＵターン流路の往路と復路の排気ガス同士が干渉することはない。

次に、効果を説明する。
以上、説明したように、本実施例１の触媒コンバータＡにあっては、有底筒状のケース２と、ケース２の底部との間に空間Ｏ１を有して該ケース２内に収容される触媒担体１と、触媒担体１におけるケース２の開口端部２ａ側との空間を排気ガス上流側空間Ｏ２と排気ガス下流側空間Ｏ３に分割する仕切り部３と、ケース２の開口端部２ａから排気ガス上流側空間Ｏ２に連通接続される排気ガス上流側排気管４と、ケース２の開口端部２ａから排気ガス下流側空間Ｏ３に連通接続される排気ガス下流側排気管５を備えるため、排気系とケース２（触媒担体１）を直線的に配置できない場合であっても対応でき、触媒コンバータの設置レイアウトの設計自由度を拡大できる。

以下、実施例２を説明する。
なお、本実施例２において実施例１と同様の構成部材については同一の符号を付してその説明は省略し、相違点のみ詳述する。

図４は本発明の実施例２の触媒コンバータＢを示す側断面図、図５は同側面図である。
図４、５に示すように、本実施例２の触媒コンバータＢでは、排気ガス上流側排気管４０の一方側端部４０ａが、後述する排気ガス上流側触媒担体１０側に行くにつれて仕切り部３０側へ低くなるようにテーパ状に形成されている。
なお、本実施例２では、両排気管40,50を対称形状部品として製造コストの削減を図っており、排気ガス下流側排気管５０の一方側端部５０ａも後述する排気ガス下流側触媒担体１１側に行くにつれて仕切り部３０側へ低くなるようにテーパ状に形成されているが、この限りではない。

また、ケース２の開口端部２ａから所定の長さＬ２（図５参照）に亘って仕切り部３０がケース２を貫通した状態で図外の溶接により固定されると共に、この仕切り部３０を挟んだ状態でケース２内に後述する排気ガス上流側触媒担体１０と排気ガス下流側触媒担体１１が収容されている。

両触媒担体10,11は、それぞれ複数の金属製板材を重ねた状態で多重に巻回してその表面にＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄ等の触媒を坦持させた所謂金属製触媒担体が採用される他、上記複数の金属製板材のうちの少なくとも一方には複数のスリット（図示せず）が形成され、これによって、触媒担体10,11をそれぞれ通過する排気ガスの一部がスリットを介して触媒担体10,11の径方向へ流通可能となっている。
なお、両触媒担体10,11の種類や構造を異なるようにして、浄化性能をチューニングすることもできる。
また、両触媒担体10,11、ケース２、仕切り部３０の固定は適宜設定でき、例えば、両触媒担体10,11、ケース２、仕切り部３０を共に仮組みした状態として拡散接合により固定しても良い

このように構成された触媒コンバータＢにあっては、図４に示すように、図外のエンジン側の接続管から排気ガス上流側排気管４０を介してケース２に流入した排気ガス（図中一点鎖線矢印で図示）は、先ず、排気ガス上流側空間Ｏ２に流入した後、排気ガス上流側触媒担体１０を通過して空間Ｏ１へ流入する間に触媒作用を受けて浄化される。
この際、排気ガス上流側排気管４０の一方側端部４０ａが、排気ガス上流側触媒担体１０側に行くにつれて仕切り部３０側へ低くなるようにテーパ状に形状されているため、図中破線矢印で示すように、排気ガスを外側へ剥離させながら良好に拡散させることができ、これによって、排気ガス上流側触媒担体１０において仕切り部３０付近に偏りがちな排気ガスの流通領域を外側に広げて均一に当てることができ、所望の浄化性能を得ることができる。

次に、空間Ｏ１に流入した排気ガスは、排気ガス下流側触媒担体１１を通過して排気ガス下流側空間Ｏ３へ流入する間に触媒作用を受けて浄化される。
この際、各触媒担体10,11は排気ガスの一部がスリットを介して径方向へ流通することにより触媒反応が促進されるが、本実施例２では両触媒担体10,11の間に仕切り部３０を介在させたため、該排気ガスの一部同士が干渉するのを防止できる。

最後に、排気ガス下流側空間Ｏ３に流入した排気ガスは、排気ガス下流側排気管５０を介してメインマフラ側の接続管へ排出される。

以上、本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、本実施例で説明した各構成部材の材質や厚み、詳細な部位における断面形状や角度等については適宜設定できる。
また、触媒コンバータを設ける排気系の介装位置については適宜設定できる。

本発明の実施例１の触媒コンバータＡを示す側断面図である。図１のＳ２−Ｓ２線における断面図である。図１のＳ３−Ｓ３線における断面図である。本発明の実施例２の触媒コンバータＢを示す側断面図である。本発明の実施例２の触媒コンバータＢを示す側面図である。

符号の説明

Ａ、Ｂ触媒コンバータ
Ｏ１空間
Ｏ２排気ガス上流側空間
Ｏ３排気ガス下流側空間
１、１０、１１触媒担体
１ａ隔壁
１ｂセル通路
１ｃ無膨張マット
２ケース
２ａ開口端部
３、３０仕切り部
４、４０排気ガス上流側排気管
４ａ、５ａ、４０ａ、５０ａ一方側端部
４ｂ、５ｂ他方側端部
５、５０排気ガス下流側排気管

Claims

有底筒状のケースと、
前記ケースの底部との間に空間を有して該ケース内に収容される触媒担体と、
前記触媒担体におけるケースの開口端部側との空間を排気ガス上流側空間と排気ガス下流側空間に分割する仕切り部と、
前記ケースの開口端部から排気ガス上流側空間に連通接続される排気ガス上流側排気管と、
前記ケースの開口端部から排気ガス下流側空間に連通接続される排気ガス下流側排気管を備えることを特徴とする触媒コンバータ。