JP2010001748A - Catalytic converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は触媒コンバータ、特に、複数の触媒担体を備える触媒コンバータに関する。 The present invention relates to a catalytic converter, and more particularly to a catalytic converter including a plurality of catalyst carriers.
内燃機関の排気通路に設けられ、触媒を担持させた触媒担体を通過させることで排気ガス中の有害成分を浄化する触媒コンバータでは、排気ガスの温度に応じて排気ガスが通過する触媒担体の部分を制御することで、触媒の作用を効果的に発揮させる技術が知られている。 In a catalytic converter that is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine and purifies harmful components in exhaust gas by passing a catalyst carrier carrying a catalyst, a portion of the catalyst carrier through which the exhaust gas passes according to the temperature of the exhaust gas A technique for effectively exerting the action of a catalyst by controlling the above is known.
特許文献1として、1つの触媒担体にセルの密度が高い部分と低い部分とを設けることで触媒効果を発揮させる触媒コンバータが提案されている。この特許文献1で開示される触媒コンバータの概要を、図8に基づいて説明する。 Patent Document 1 proposes a catalytic converter that exhibits a catalytic effect by providing a portion having a high cell density and a portion having a low cell density on one catalyst carrier. The outline | summary of the catalytic converter disclosed by this patent document 1 is demonstrated based on FIG.
図8は、触媒コンバータの縦断面図である。図示のように、触媒コンバータ100は、軸方向中心部のセル密度を周縁部101Bのセル密度よりも低くした低セル密度部101Aを有する触媒担体101と、低セル密度部101Aからの排気ガスの流れを制御するために触媒担体101の下流側に配置されて圧縮バネ102Aで触媒担体101の低セル密度部101を遮蔽する方向に付勢された制御弁102と、触媒担体101を収めるハウジング103とで構成されている。
FIG. 8 is a longitudinal sectional view of the catalytic converter. As shown in the figure, the
この構成によると、排気ガスの温度が低いとき、またはエンジンの低回転時は、制御弁102が低セル密度部101A方向に付勢する圧縮バネ102Aによって、低セル密度部101Aを遮蔽した状態を維持する。この部分への排気ガスの流入を遮断すれば、排気ガスはセル密度が高い周縁部101Bに流入することになる。一方、排気ガスの温度が高いとき、またはエンジンの高回転時は、制御弁102が低セル密度部101Aから離間して低セル密度部101Aを開放するように設定されているので、排気ガスがセル密度の低い中央部を流れ、セル密度の高い周縁部101Bへの排気ガスの流入が少なくなる。
According to this configuration, when the temperature of the exhaust gas is low or when the engine is running at a low speed, the
従って、排気ガスの温度が低いときには、排気ガスをセル密度の高い周縁部101Bに流入させて触媒の暖機性を向上させて排気ガスの浄化を行うことができ、排気ガスの温度が高いときには、セル密度の高い周縁部101Bに高温の排気ガスを当てないようにして、この部分の熱劣化を防止することができる。
Therefore, when the temperature of the exhaust gas is low, the exhaust gas can be flowed into the
また、特許文献2として、触媒担体2つを直列的に配置した上で、排出口側の触媒担体を移動調節することによって触媒効果を発揮させる触媒コンバータが提案されている。この特許文献2で開示される触媒コンバータの概要を、図9に基づいて説明する。
Further,
図9は、触媒コンバータの縦断面図である。図示のように、触媒コンバータ200は、筒状のハウジング本体部203及び、ハウジング本体部203の上流側に嵌合して排気ガス流入口201を形成する略コーン状の上部ハウジング部201A及び、ハウジング本体部203の下流側に嵌合して排気ガス排出口202を形成する下部ハウジング部202Aとを有するハウジング210と、ハウジング本体部203に嵌合して保持される上流側の第2触媒担体205と、第2触媒担体205と排気ガス排出口202との間で軸方向に移動可能に嵌合保持された下流側の第1触媒担体204と、この第1触媒担体204の軸方向移動を行う進退駆動部206とで構成されている。
FIG. 9 is a longitudinal sectional view of the catalytic converter. As shown in the figure, the
この構成によると、排気ガスの温度が低いとき、またはエンジンの低回転時は、両触媒担体204、205を相互に近接配置させることで、第2触媒担体205によって第1触媒担体204の触媒体を活性化させることができる。一方、排気ガスの温度が高い、またはエンジンの高回転時は、両触媒担体204、205を相互に離間配置させることにより、この離間空間で排気ガスを整流することができる。従って、第1触媒担体204と第2触媒担体205との相対距離を調節することにより、第1触媒担体204における排気ガスの偏流を抑制して浄化性能を向上させることができる。
According to this configuration, when the temperature of the exhaust gas is low or when the engine is running at low speed, the catalyst body of the
しかし、特許文献1に記載された触媒コンバータは、排気ガス導入口と触媒担体が近接しており、排気ガスを拡散するチャンバが積極的に付与されていないので、触媒コンバータ内に流入した排気ガスは、偏流のまま触媒担体を通過することとなる。従って、排気ガスの効率的な浄化という所期の効果を奏さないことが懸念される。更に、異なるセル密度部分が同心円状に配置された触媒担体を形成することは困難であるとともに、半径方向においてセル密度、即ち熱容量が異なることから、触媒コンバータの昇温及び冷却過程において熱膨張に差異が生じて耐久性の低下が懸念される。また触媒コンバータ内の限られたスペース内に熱膨張吸収手段を配設しなければならず、触媒コンバータの大型化が余儀なくされる。 However, in the catalytic converter described in Patent Document 1, the exhaust gas inlet and the catalyst carrier are close to each other, and the chamber for diffusing the exhaust gas is not actively provided. Will pass through the catalyst carrier with a drift. Therefore, there is a concern that the expected effect of efficient purification of exhaust gas is not achieved. Furthermore, it is difficult to form a catalyst carrier in which different cell density portions are concentrically arranged, and the cell density in the radial direction, that is, the heat capacity is different. There is a concern that the difference will cause a decrease in durability. In addition, the thermal expansion absorbing means must be disposed in a limited space in the catalytic converter, which necessitates an increase in the size of the catalytic converter.
また、特許文献2に記載された触媒コンバータは、排気ガス流出口方向の第1触媒担体を移動させるので、排気ガス流入口方向に嵌合保持された第2触媒担体による排気ガスの通過抵抗は常に一定であり、内燃機関の高回転時に排気ガスの排出能力が高まるものではない。従って、高回転時における内燃機関の出力性能の低下が懸念される。
Further, since the catalytic converter described in
従って、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、排気ガスの浄化性能の向上及び内燃機関の出力性能の向上を効果的に発揮できるとともに、コンパクトでかつ耐久性に優れた触媒コンバータを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention made in view of the above points is to provide a catalytic converter that can effectively improve exhaust gas purification performance and output performance of an internal combustion engine, and is compact and excellent in durability. There is to do.
上記課題を解決するための請求項1に記載の発明による触媒コンバータは、排気ガス流入面から排気ガス排出面に亘って連続する多数のセルが形成され触媒体が担持された第1及び第2の触媒担体がハウジング内に排気ガス流れに対して直列配置された触媒コンバータにおいて、前記ハウジングは、筒状の周壁と該周壁の上流端を封止するとともに中央部に排気ガス導入口が設けられた上壁と前記周壁の下流端を封止するとともに中央部に排気ガス排出口が設けられた下壁を有し、前記ハウジング内に嵌合保持された第1触媒担体と、排気ガス流入面が上壁に接する上流端移動位置と該上壁から排気ガス流入面が離間する下流端移動位置との間で軸方向に移動可能に前記ハウジング内に嵌合保持された第2触媒担体と、該第2触媒担体を上流端移動位置と下流端移動位置との間で軸方向に移動させる触媒担体移動手段とを備えることを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a catalytic converter according to a first aspect of the present invention, wherein a plurality of continuous cells are formed from an exhaust gas inflow surface to an exhaust gas discharge surface, and a catalyst body is supported. In the catalytic converter in which the catalyst carrier is arranged in series with respect to the exhaust gas flow in the housing, the housing seals the cylindrical peripheral wall and the upstream end of the peripheral wall and is provided with an exhaust gas inlet in the center. A first catalyst carrier which seals the upper wall and the downstream end of the peripheral wall and has a lower wall provided with an exhaust gas discharge port in the center, and is fitted and held in the housing; and an exhaust gas inflow surface A second catalyst carrier that is fitted and held in the housing so as to be movable in the axial direction between an upstream end moving position in contact with the upper wall and a downstream end moving position at which the exhaust gas inflow surface is separated from the upper wall; Upstream of the second catalyst carrier Further comprising a catalyst carrier moving means for moving in the axial direction between the moving position and the downstream end moving position and said.
この発明によると、下流端移動位置に第2触媒担体が配置される場合は、排気ガス導入口からハウジング内に導入された排気ガスが上壁と第2触媒担体の排気ガス流入面との間に形成されるチャンバで拡散して排気ガス流入面全面から第2触媒担体内に注入し、かつ第2触媒担体に流入した排気ガスは、第2触媒担体内において整流及び浄化がなされた上で第1触媒担体に流入するので、効率的に排気ガスの浄化が行われる。また、上流端移動位置に第2触媒担体が配置される場合は、上流端移動位置において、ハウジングの上壁と接合しても排気ガスの流入が阻止されない第2触媒担体の排気ガス流入面の中央部分に排気ガスが集中して流入するので、第2触媒担体の排気ガス流入面の面全体に排気ガスが拡散することなく、第1触媒担体に排気ガスが流入する。従って、排気ガスの通過抵抗を低減して内燃機関の出力性能を向上させることができる。 According to the present invention, when the second catalyst carrier is disposed at the downstream end movement position, the exhaust gas introduced into the housing from the exhaust gas introduction port is between the upper wall and the exhaust gas inflow surface of the second catalyst carrier. The exhaust gas diffused in the chamber formed in the gas chamber and injected into the second catalyst carrier from the entire exhaust gas inflow surface, and the exhaust gas flowing into the second catalyst carrier is rectified and purified in the second catalyst carrier. Since it flows into the first catalyst carrier, the exhaust gas is efficiently purified. Further, when the second catalyst carrier is arranged at the upstream end movement position, the exhaust gas inflow surface of the second catalyst carrier is not blocked at the upstream end movement position even if it is joined to the upper wall of the housing. Since exhaust gas concentrates and flows into the central portion, the exhaust gas flows into the first catalyst carrier without being diffused over the entire exhaust gas inflow surface of the second catalyst carrier. Therefore, the exhaust gas passage resistance can be reduced and the output performance of the internal combustion engine can be improved.
更に、セル密度の均一な第1触媒担体及び第2触媒担体の使用により熱膨張の局所的な偏在がなく、各触媒担体の耐久性が向上するとともに、触媒コンバータのコンパクト化が得られる。 Further, the use of the first catalyst carrier and the second catalyst carrier having a uniform cell density eliminates local unevenness of thermal expansion, thereby improving the durability of each catalyst carrier and obtaining a compact catalytic converter.
請求項2に記載の発明による触媒コンバータは、請求項1に記載の触媒コンバータにおいて、前記上壁は、前記上流端移動位置に移動した第2触媒担体の排気ガス流入面と密接可能な形状であることを特徴とする。 A catalytic converter according to a second aspect of the present invention is the catalytic converter according to the first aspect, wherein the upper wall has a shape capable of being in close contact with an exhaust gas inflow surface of the second catalyst carrier moved to the upstream end moving position. It is characterized by being.
この発明によると、第2触媒担体の排気ガス流入面がハウジングの上壁と密接合する部分において、排気ガスの流入を阻止するので、請求項1に係る発明の目的を効果的に達成しうる。また、第2触媒担体の外側部を通過させないので、第2触媒担体の熱劣化を防止する。 According to the present invention, the exhaust gas inflow is prevented at the portion where the exhaust gas inflow surface of the second catalyst carrier is in close contact with the upper wall of the housing, so that the object of the invention according to claim 1 can be effectively achieved. . Moreover, since the outer part of the second catalyst carrier is not passed, thermal degradation of the second catalyst carrier is prevented.
請求項3に記載の発明による触媒コンバータは、請求項1または2に記載の触媒コンバータにおいて、前記第2触媒担体は、軸心方向に沿って前記排気ガス流入面から排気ガス排出面に貫通する連通孔を有することを特徴とする。 A catalytic converter according to a third aspect of the present invention is the catalytic converter according to the first or second aspect, wherein the second catalyst carrier penetrates from the exhaust gas inflow surface to the exhaust gas discharge surface along the axial direction. It has a communication hole.
この発明によると、第2触媒担体が上流端移動位置に配置される場合、触媒コンバータ内に排気ガスが流入されると、排気ガスが連通孔に積極的に流入されるので、第2触媒担体における排気ガスの通過抵抗が低減し、排気ガスの排出能力を高めて内燃機関の出力性能の向上を図ることができる。 According to the present invention, when the second catalyst carrier is disposed at the upstream end movement position, when the exhaust gas flows into the catalytic converter, the exhaust gas actively flows into the communication hole. As a result, the exhaust gas passage resistance is reduced and the exhaust gas discharge capacity is increased, thereby improving the output performance of the internal combustion engine.
一方、下流端移動位置に第2触媒担体が配置される場合は、排気ガス導入口からハウジング内に導入された排気ガスが上壁と第2触媒担体の排気ガス流入面との間に形成されるチャンバで拡散して排気ガス流入面全面から第2触媒担体内に流入し、かつ第2触媒担体に流入した排気ガスは、第2触媒担体内において整流及び浄化がなされた上で第1触媒担体に流入するので、効率的に排気ガスの浄化が行われる。 On the other hand, when the second catalyst carrier is disposed at the downstream end movement position, the exhaust gas introduced into the housing from the exhaust gas inlet is formed between the upper wall and the exhaust gas inflow surface of the second catalyst carrier. The exhaust gas that diffuses in the chamber and flows into the second catalyst carrier from the entire exhaust gas inflow surface, and the exhaust gas that has flowed into the second catalyst carrier is rectified and purified in the second catalyst carrier, and then the first catalyst. Since it flows into the carrier, the exhaust gas is efficiently purified.
請求項4に記載の発明による触媒コンバータは、請求項3に記載の触媒コンバータにおいて、前記連通孔は、前記排気ガス導入口と軸方向に同径で延在することを特徴とする。 A catalytic converter according to a fourth aspect of the present invention is the catalytic converter according to the third aspect, characterized in that the communication hole extends in the axial direction with the same diameter as the exhaust gas inlet.
この発明によると、第2触媒担体が上流端移動位置において排気ガス導入口から流入される排気ガスが、第2触媒担体の連通孔に遺漏なく積極的に流入された上で、第2触媒担体における排気ガスの通過抵抗が低減し、排気ガスの流速が速いまま第1触媒担体に流入されるので、内燃機関の出力性能の向上を達成しうる。 According to the present invention, after the exhaust gas flowing in from the exhaust gas inlet at the upstream end moving position of the second catalyst carrier is positively introduced into the communication hole of the second catalyst carrier without omission, the second catalyst carrier The exhaust gas passage resistance is reduced, and the exhaust gas flows into the first catalyst carrier while the flow rate of the exhaust gas is high. Therefore, the output performance of the internal combustion engine can be improved.
請求項5に記載の発明による触媒コンバータは、請求項3に記載の触媒コンバータにおいて、前記連通孔は、前記排気ガス導入口と対向して排気ガス流入面に開口して軸方向に同径で延在する第1連通孔と、該第1連通孔の下流端から前記排気ガス排出面に移行するに従って漸次拡径するテーパ状の第2連通孔とを有することを特徴とする。 A catalytic converter according to a fifth aspect of the present invention is the catalytic converter according to the third aspect, wherein the communication hole is opposed to the exhaust gas inlet and opens to the exhaust gas inflow surface and has the same diameter in the axial direction. It has the 1st communicating hole extended, and the taper-shaped 2nd communicating hole gradually diameter-expanded as it transfers to the said exhaust gas discharge surface from the downstream end of this 1st communicating hole, It is characterized by the above-mentioned.
この発明によると、第1連通孔及び第2連通孔から排出される排気ガスは、第2連通孔の内壁に沿って漸次膨張するので、第1触媒担体の排気ガス流入面における排気ガスの局所的流入を回避する。従って、整流された上で第1触媒担体の排気ガス流入面全面から第1触媒担体に排気ガスが流入するので、排気ガスの浄化効率を高めることができる。 According to the present invention, the exhaust gas discharged from the first communication hole and the second communication hole gradually expands along the inner wall of the second communication hole, so that the local area of the exhaust gas on the exhaust gas inflow surface of the first catalyst carrier. Avoid inflow. Therefore, since the exhaust gas flows into the first catalyst carrier from the entire exhaust gas inflow surface of the first catalyst carrier after being rectified, the purification efficiency of the exhaust gas can be improved.
請求項6に記載の発明による触媒コンバータは、請求項1〜5のいずれか1項に記載の触媒コンバータにおいて、前記触媒担体移動手段は、前記排気ガスの温度を検知する排気ガス温度センサと、該センサから入力された信号に基づいて前記第2触媒担体を前記上流端移動位置と前記下流端移動位置との間で軸方向に移動させる制御装置とを備えることを特徴とする。 A catalytic converter according to a sixth aspect of the present invention is the catalytic converter according to any one of the first to fifth aspects, wherein the catalyst carrier moving means detects an exhaust gas temperature sensor; And a control device that moves the second catalyst carrier in the axial direction between the upstream end moving position and the downstream end moving position based on a signal input from the sensor.
また、請求項7に記載の発明による触媒コンバータは、請求項6に記載の触媒コンバータにおいて、前記制御装置は、前記排気ガス温度センサの所定温度以下の排気ガス温度検知に基づいて前記第2触媒担体を前記下流端移動位置に移動し所定温度以上の排気ガス温度検知に基づいて前記上流端移動位置に移動させることを特徴とする。 The catalytic converter according to the invention of claim 7 is the catalytic converter according to claim 6, wherein the control device is configured to detect the second catalyst based on detection of an exhaust gas temperature below a predetermined temperature of the exhaust gas temperature sensor. The carrier is moved to the downstream end movement position and moved to the upstream end movement position based on detection of an exhaust gas temperature equal to or higher than a predetermined temperature.
これら請求項6及び7の発明によると、排気ガス温度センサが検知した排気ガス温度に基づいて、制御装置が第2触媒担体を上流端移動位置と下流端移動位置との間で移動させることが可能となる。所定温度以下の排気ガス温度検知の場合は、第2触媒担体を下流端移動位置に配置して第2触媒担体で積極的に浄化するとともに、整流作用を高めることで浄化効率を向上させるとともに、所定温度以上の排気ガス温度検知の場合は、第2触媒担体を上流端移動位置に配置して排気ガスの通過抵抗を低減させて内燃機関の出力性能を向上させることが可能となる。 According to the sixth and seventh aspects of the invention, the control device moves the second catalyst carrier between the upstream end moving position and the downstream end moving position based on the exhaust gas temperature detected by the exhaust gas temperature sensor. It becomes possible. In the case of detecting the exhaust gas temperature below a predetermined temperature, the second catalyst carrier is disposed at the downstream end moving position and actively purified by the second catalyst carrier, and the purification efficiency is improved by increasing the rectifying action, In the case of detecting the exhaust gas temperature above a predetermined temperature, it is possible to improve the output performance of the internal combustion engine by arranging the second catalyst carrier at the upstream end movement position to reduce the exhaust gas passage resistance.
請求項8に記載の発明による触媒コンバータは、請求項1〜5のいずれか1項に記載の触媒コンバータにおいて、前記触媒担体移動手段は、内燃機関の運転負荷を判断する運転負荷検知センサと、該センサから入力された信号に基づいて前記第2触媒担体を前記上流端移動位置と下流端移動位置との間で軸方向に移動させる制御装置とを備えることを特徴とする。 The catalytic converter according to an eighth aspect of the present invention is the catalytic converter according to any one of the first to fifth aspects, wherein the catalyst carrier moving means includes an operational load detection sensor for determining an operational load of the internal combustion engine, And a controller that moves the second catalyst carrier in the axial direction between the upstream end moving position and the downstream end moving position based on a signal input from the sensor.
また、請求項9に記載の発明による触媒コンバータは、請求項6に記載の触媒コンバータにおいて、前記制御装置は、前記運転負荷検知センサの高運転負荷検知に基づいて前記第2触媒担体を前記上流端移動位置に移動し、低運転負荷検知に基づいて前記下流端移動位置に移動させることを特徴とする。 The catalytic converter according to the invention described in claim 9 is the catalytic converter according to claim 6, wherein the control device moves the second catalyst carrier to the upstream side based on high operating load detection of the operating load detection sensor. It moves to an end moving position, and it is made to move to the said downstream end moving position based on low driving load detection.
これら請求項8及び9の発明によると、運転負荷検知センサが検知した運転負荷に基づいて、制御装置が第2触媒担体を上流端移動位置と下流端移動位置との間で移動させることが可能となる。低運転負荷を検知した場合は、第2触媒担体を下流端移動位置に配置して上壁と第2触媒担体の排気ガス流入面との間に形成されるチャンバ内で拡散して第2触媒担体による浄化効率を向上させるとともに、高運転負荷を検知した場合は、第2触媒担体を上流端移動位置に配置して排気ガスの通過抵抗を低減させて内燃機関の出力性能を向上させることが可能となる。 According to the eighth and ninth aspects of the invention, the control device can move the second catalyst carrier between the upstream end moving position and the downstream end moving position based on the driving load detected by the driving load detection sensor. It becomes. When a low operating load is detected, the second catalyst carrier is disposed at the downstream end movement position, diffused in a chamber formed between the upper wall and the exhaust gas inflow surface of the second catalyst carrier, and diffused into the second catalyst. In addition to improving the purification efficiency by the carrier, it is possible to improve the output performance of the internal combustion engine by reducing the exhaust gas passage resistance by arranging the second catalyst carrier at the upstream end moving position when a high operating load is detected. It becomes possible.
請求項10に記載の発明による触媒コンバータは、請求項1〜5のいずれか1項に記載の触媒コンバータにおいて、前記触媒担体移動手段は、前記排気ガス排出時の排気音周波数を測定する排気音周波数検知センサと、該センサから入力された信号に基づいて前記第2触媒担体を前記上流端移動位置と下流端移動位置との間で軸方向に移動させる制御装置と、を備え、該制御装置は、前記ハウジング内に流入した前記排気ガスによる排気音を共鳴消音させる位置へ前記第2触媒担体を移動させることを特徴とする。 The catalytic converter according to a tenth aspect of the present invention is the catalytic converter according to any one of the first to fifth aspects, wherein the catalyst carrier moving means measures an exhaust sound frequency when the exhaust gas is discharged. A frequency detection sensor, and a control device that moves the second catalyst carrier in the axial direction between the upstream end movement position and the downstream end movement position based on a signal input from the sensor, and the control device Is characterized in that the second catalyst carrier is moved to a position to resonate and muffle the exhaust sound caused by the exhaust gas flowing into the housing.
この発明によると、排気音周波数検知センサが検知した排気音の周波数に基づいて、制御装置が排気音を上壁と第2触媒担体の排気ガス流入面間に形成されるチャンバ容積で共鳴消音させる位置へ第2触媒担体を移動させるので、運転状態に応じた最適な消音作用が得られる。 According to this invention, based on the frequency of the exhaust sound detected by the exhaust sound frequency detection sensor, the control device causes the exhaust sound to be resonantly silenced by the chamber volume formed between the upper wall and the exhaust gas inflow surface of the second catalyst carrier. Since the second catalyst carrier is moved to the position, the optimum silencing action according to the operating state can be obtained.
請求項11に記載の発明による触媒コンバータは、請求項1〜5のいずれか1項に記載の触媒コンバータにおいて、前記触媒担体移動手段は、前記排気ガス排出時の排気音周波数を測定する排気音周波数検知センサと、該センサから入力された信号に基づいて前記第2触媒担体を前記上流端移動位置と下流端移動位置との間で軸方向に移動させる制御装置と、を備え、該制御装置は、前記ハウジング内に流入した前記排気ガスによる排気音を増音させる位置へ前記第2触媒担体を移動させることを特徴とする。 The catalytic converter according to an eleventh aspect of the present invention is the catalytic converter according to any one of the first to fifth aspects, wherein the catalyst carrier moving means measures an exhaust sound frequency when the exhaust gas is discharged. A frequency detection sensor, and a control device that moves the second catalyst carrier in the axial direction between the upstream end movement position and the downstream end movement position based on a signal input from the sensor, and the control device Is characterized in that the second catalyst carrier is moved to a position where the exhaust sound due to the exhaust gas flowing into the housing is increased.
この発明によると、排気音周波数検知センサが検知した排気音の周波数に基づいて、制御装置が排気音を増音させる位置へ第2触媒担体を移動させるので、上壁と第2触媒担体の排気ガス流入面に形成されるチャンバ容積により運転状態に応じた最適な増音作用が得られる。従って、第三者に対する排気音による報知効果を向上させることができる。 According to this invention, since the control device moves the second catalyst carrier to a position where the exhaust noise is increased based on the frequency of the exhaust noise detected by the exhaust sound frequency detection sensor, the exhaust of the upper wall and the second catalyst carrier. An optimum sound-increasing action according to the operating state is obtained by the chamber volume formed on the gas inflow surface. Accordingly, it is possible to improve the notification effect by the exhaust sound for a third party.
請求項12に記載の発明による触媒コンバータは、請求項1〜11のいずれか1項に記載の触媒コンバータにおいて、前記第1触媒担体は、前記第2触媒担体よりも前記セルの密度が小であることを特徴とする。 A catalytic converter according to a twelfth aspect of the present invention is the catalytic converter according to any one of the first to eleventh aspects, wherein the first catalyst carrier has a density of the cells smaller than that of the second catalyst carrier. It is characterized by being.
この発明によると、セル密度を小とすることで、排気ガス通過時の通過抵抗が低減するので、特に、高負荷運転時または排気ガス温度が所定温度以上であるときの内燃機関の出力性能の向上を図ることができる。 According to the present invention, by reducing the cell density, the passage resistance at the time of exhaust gas passage is reduced, so that the output performance of the internal combustion engine particularly during high load operation or when the exhaust gas temperature is equal to or higher than a predetermined temperature. Improvements can be made.
請求項13に記載の発明による触媒コンバータは、請求項1〜12のいずれか1項に記載の触媒コンバータにおいて、前記第1触媒担体は、前記第2触媒担体に対して転換効率が小であることを特徴とする。 A catalytic converter according to a thirteenth aspect of the present invention is the catalytic converter according to any one of the first to twelfth aspects, wherein the first catalyst carrier has a lower conversion efficiency than the second catalyst carrier. It is characterized by that.
この発明によると、低負荷運転時または排気ガス温度が所定温度以下の場合は、第2触媒担体において整流及び一次浄化が行われ、高負荷運転時または排気ガス温度が所定温度以上の場合は、有害物質の比較的少ない排気ガスが排出されるので、第2触媒担体と対比して第1触媒担体における触媒体の担持量を少なくすることができる。従って、製造コストを低減することができる。 According to the present invention, rectification and primary purification are performed in the second catalyst carrier during low load operation or when the exhaust gas temperature is lower than a predetermined temperature, and during high load operation or when the exhaust gas temperature is higher than a predetermined temperature, Since the exhaust gas having a relatively small amount of harmful substances is discharged, the amount of the catalyst body supported on the first catalyst carrier can be reduced as compared with the second catalyst carrier. Therefore, the manufacturing cost can be reduced.
請求項14に記載の発明による触媒コンバータは、請求項1〜13のいずれか1項に記載の触媒コンバータにおいて、前記第1触媒担体の下流方向に前記ハウジング内に嵌合保持された第3触媒担体を更に備え、前記第2触媒担体に対し第1触媒担体の転換効率が小であり、第1触媒担体に対し第3触媒担体の転換効率が小であることを特徴とする。 A catalytic converter according to a fourteenth aspect of the present invention is the catalytic converter according to any one of the first to thirteenth aspects, wherein the third catalyst is fitted and held in the housing in the downstream direction of the first catalyst carrier. The method further comprises a carrier, wherein the conversion efficiency of the first catalyst carrier is lower than that of the second catalyst carrier, and the conversion efficiency of the third catalyst carrier is lower than that of the first catalyst carrier.
この発明によると、3基の触媒担体を備えることで排気ガスの整流浄化作用を更に向上させるとともに、第3触媒担体における触媒体の担持量を少なくすることができる。従って、製造コストを低減することができる。 According to the present invention, by providing three catalyst carriers, the exhaust gas rectifying and purifying action can be further improved, and the amount of the catalyst body supported on the third catalyst carrier can be reduced. Therefore, the manufacturing cost can be reduced.
請求項15に記載の発明による触媒コンバータは、請求項14に記載の触媒コンバータにおいて、前記第3触媒担体は、内部に隔壁によって前記排気ガスの流入面から該排気ガスの流出面に亘って連続する多数のセルが形成された触媒担体であって、前記第1〜第3触媒担体は、前記第2触媒担体のセル密度に対して前記第1触媒担体のセル密度が小であり、該第1触媒担体のセル密度に対して前記第3触媒担体のセル密度が小であることを特徴とする。 A catalytic converter according to a fifteenth aspect of the present invention is the catalytic converter according to the fourteenth aspect, wherein the third catalyst carrier is continuous from the exhaust gas inflow surface to the exhaust gas outflow surface by a partition inside. The first to third catalyst carriers have a cell density of the first catalyst carrier smaller than the cell density of the second catalyst carrier, and the first to third catalyst carriers have a smaller cell density than the first catalyst carrier. The cell density of the third catalyst carrier is smaller than the cell density of one catalyst carrier.
この発明によると、3基の触媒担体を備えることで排気ガスの整流浄化作用を更に向上させるとともに、第3触媒担体のセル密度を小とすることで、排気ガス通過時の通過抵抗が低減するので、特に、高負荷運転時または排気ガス温度が所定温度以上であるときの内燃機関の出力性能の向上を図ることができる。 According to the present invention, by providing the three catalyst carriers, the exhaust gas rectifying and purifying action is further improved, and by reducing the cell density of the third catalyst carrier, the passage resistance when exhaust gas passes is reduced. Therefore, in particular, it is possible to improve the output performance of the internal combustion engine during high load operation or when the exhaust gas temperature is equal to or higher than a predetermined temperature.
請求項16に記載の発明による触媒コンバータは、請求項1〜15のいずれか1項に記載の触媒コンバータにおいて、前記ハウジングに代えて該ハウジングに排気ガス導入口が設けられて、上流側ハウジングと、該上流側ハウジングに摺動可能に嵌合して排気ガス排出口が形成されるとともに第2触媒担体及び第1触媒担体を嵌合固定する下流側ハウジングとを備え、前記触媒担体移動手段に代えて運転状態に応じて前記上流側ハウジングの上壁が前記第2触媒担体の排気ガス流入面に接する上流端移動位置と該第2触媒担体の排気ガス流入面から上壁が離間する下流端移動位置との間で軸方向に移動させる上壁移動手段と、を備えることを特徴とする。 A catalytic converter according to a sixteenth aspect of the present invention is the catalytic converter according to any one of the first to fifteenth aspects, wherein an exhaust gas inlet is provided in the housing instead of the housing, An exhaust gas discharge port formed by slidably fitting to the upstream housing, and a second housing and a downstream housing for fitting and fixing the first catalyst carrier, and the catalyst carrier moving means Instead, the upstream end moving position where the upper wall of the upstream housing contacts the exhaust gas inflow surface of the second catalyst carrier and the downstream end where the upper wall separates from the exhaust gas inflow surface of the second catalyst carrier according to the operating state. And an upper wall moving means for moving in the axial direction between the moving positions.
この発明によると、下流端移動位置に上流側ハウジングが配置される場合は、排気ガス導入口からハウジング内に導入された排気ガスが上壁と第2触媒担体の排気ガス流入面との間に形成されるチャンバで拡散して排気ガス流入面全面から第2触媒担体内に注入し、かつ第2触媒担体に流入した排気ガスは、第2触媒担体内において整流及び浄化がなされた上で第1触媒担体に流入するので、効率的に排気ガスの浄化が行われる。また、上流端移動位置に上流側ハウジングが配置される場合は、上流端移動位置において、ハウジングの上壁と接合しても排気ガスの流入が阻止されない第2触媒担体の排気ガス流入面の中央部分に排気ガスが集中して流入するので、第2触媒担体の排気ガス流入面の面全体に排気ガスが拡散することなく、第1触媒担体に排気ガスが流入する。 According to the present invention, when the upstream housing is disposed at the downstream end movement position, the exhaust gas introduced into the housing from the exhaust gas introduction port is between the upper wall and the exhaust gas inflow surface of the second catalyst carrier. The exhaust gas diffused in the formed chamber and injected into the second catalyst carrier from the entire exhaust gas inflow surface, and the exhaust gas flowing into the second catalyst carrier is rectified and purified in the second catalyst carrier, Since it flows into one catalyst carrier, the exhaust gas is efficiently purified. In addition, when the upstream housing is disposed at the upstream end movement position, the exhaust gas inflow surface of the second catalyst carrier is not blocked at the upstream end movement position even if it is joined to the upper wall of the housing. Since exhaust gas concentrates and flows into the portion, the exhaust gas flows into the first catalyst carrier without diffusing into the entire exhaust gas inflow surface of the second catalyst carrier.
また、ハウジングを軸方向に移動させる簡単な構成であるので、製造コストの低減を図ることができる。更に、簡単な構造であることから故障を生じる可能性も低く、装置に対する信頼性が確保できる。 Further, since the housing is simply moved in the axial direction, the manufacturing cost can be reduced. Further, since the structure is simple, the possibility of failure is low, and the reliability of the apparatus can be ensured.
この発明によると、下流端移動位置に第2触媒担体が配置される場合は、排気ガス導入口からハウジング内に導入された排気ガスが上壁と第2触媒担体の排気ガス流入面との間に形成されるチャンバで拡散して排気ガス流入面全面から第2触媒担体内に注入し、かつ第2触媒担体に流入した排気ガスは、第2触媒担体内において整流及び浄化がなされた上で第1触媒担体に流入するので、効率的に排気ガスの浄化が行われる。また、上流端移動位置に第2触媒担体が配置される場合は、第2触媒担体の排気ガス流入面の中央部分に排気ガスが集中して流入するので、第2触媒担体の排気ガス流入面の面全体に排気ガスが拡散することなしに、第1触媒担体に排気ガスが流入する。従って、排気ガスの通過抵抗を低減して内燃機関の出力性能を向上させることができる。 According to the present invention, when the second catalyst carrier is disposed at the downstream end movement position, the exhaust gas introduced into the housing from the exhaust gas introduction port is between the upper wall and the exhaust gas inflow surface of the second catalyst carrier. The exhaust gas diffused in the chamber formed in the gas chamber and injected into the second catalyst carrier from the entire exhaust gas inflow surface, and the exhaust gas flowing into the second catalyst carrier is rectified and purified in the second catalyst carrier. Since it flows into the first catalyst carrier, the exhaust gas is efficiently purified. Further, when the second catalyst carrier is disposed at the upstream end movement position, the exhaust gas concentrates and flows into the central portion of the exhaust gas inflow surface of the second catalyst carrier, so the exhaust gas inflow surface of the second catalyst carrier. The exhaust gas flows into the first catalyst carrier without the exhaust gas diffusing over the entire surface. Therefore, the exhaust gas passage resistance can be reduced and the output performance of the internal combustion engine can be improved.
(第1実施の形態)
次に、触媒コンバータの実施の形態について図に基づいて説明する。
(First embodiment)
Next, an embodiment of the catalytic converter will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施の形態に係る触媒コンバータを模式的に示す断面図であり、図2は図1のI−I線断面図である。図示のように、触媒コンバータ10は、ハウジング11と、このハウジング11に嵌合保持された第1触媒担体21及び第2触媒担体31とを備える。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the catalytic converter according to the present embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. As illustrated, the
ハウジング11は、内燃機関の排気系に円筒状に形成された周壁12と、周壁12の上流端を封止するとともに、中央部分に、上流排気管16から連通する排気ガス導入口17が設けられた上壁13と、周壁12の下流端を封止するとともに、中央部分に、下流排気管18に連通する排気ガス排出口19が設けられた下壁14とを備える。
The
第1触媒担体21は、排気ガス流入面22及び排気ガス排出面23を有してハウジング11のハウジング内壁11Aに嵌合固定される円柱状に形成されており、隔壁24によって排気ガス流入面22から排気ガス排出面23に亘って連続する、排気ガス通路となる多数のセル24Aが形成されたハニカム状であり、Pt、Pd、Rh等の触媒体が担持されている。
The
第2触媒担体31は排気ガス流入面32及び排気ガス排出面33を有する円筒状に形成されており、隔壁34によって排気ガス流入面32から排気ガス排出面33に亘って連続する、排気ガス通路となる多数のセル34Aが形成されたハニカム状であり、Pt、Pd、Rh等の触媒体が担持されている。第2触媒担体31の触媒体の担持量は、第1触媒担体21の触媒体の担持量よりも所定量多く担持される。また、第2触媒担体31のセル34Aは、第1触媒担体21のセル24Aよりもセル1つ当たりの断面形状が小さく形成されているので、第1触媒担体21よりセル密度が大に構成される。
The
第2触媒担体31には、所定径aを有するとともに軸心方向に排気ガス流入面32から排気ガス排出面33に亘って貫通する連通孔35が形成されている。この所定径aは、排気ガス流入口17と同径となっており、後述するように第2触媒担体31が上壁13と密接する上流端移動位置において、排気ガス流入口16から連通孔35までが連続した円筒状中空部分を形成することとなる。
The
また第2触媒担体31は、ハウジング11に軸方向に移動自在に嵌合保持される円筒状の担体ケース36に嵌合収容される。この担体ケース36は、第2触媒担体31を嵌合保持する円筒状の周面37と、この周面37の径方向に対向する2箇所に架設される一対のステー38と、ハウジング内壁11Aと担体ケース36の周面37の間の間隙をシールするシールリング39を備える。
The
図3(a)はシールリング39の構造を示す断面図、図3(b)はシールリング39の断面斜視図である。図示のように、シールリング39は第2触媒担体を収容する担体ケース36の周面37の外周に形成された断面凹状の環状凹部37aに嵌合周設される。このシールリング39は、ハウジング11の上壁13方向の側部が開放されて排気ガスの取込口39aが設けられた断面逆C字形のチューブ状に形成されている。これにより、排気ガスが触媒コンバータ10内に流入すると、排気ガス圧力がシールリング39の取込口39aに流入してシールリング39が膨張するので、ハウジング内壁11Aと担体ケース36の周面37との間の間隙がシールされる。シールリング39は、例えば、ニッケル系合金等の耐熱材39bを母材として形成した上でコーティング材39cによって被覆加工を施してもよい。
FIG. 3A is a sectional view showing the structure of the
第2触媒担体31を嵌合収容した担体ケース36は、触媒担体移動手段41によって、軸方向にハウジング内壁11Aに沿って移動可能となるように構成されている。この触媒担体移動手段41は、排気ガス温度センサ42Aと、運転負荷検知手段であるエンジン回転数検知センサ42B、排気音周波数検知センサ42Cとを備えるセンサ群42と、このセンサ群42からのデータを集積・解析するマップを組み込んだ制御装置であるECU(エンジンコントロールユニット)43と、ECU43からの制御命令によってロッド44Aを駆動させるアクチュエータ44を備える。
The
ロッド44Aは、上流排気管16に穿孔された挿入孔16Aに、ロッドガイド16Bを介して挿入され、第2触媒担体31を嵌合収容する担体ケース36が備えるステー38に結合される。
The
上記構成によって、センサ群の各センサが検知したデータをECU43が集積・解析し、この解析結果に基づいてアクチュエータ44にロッド44Aを駆動させる。このロッド44Aは、担体ケース36が備えるステー38に結合されているので、ロッド44Aの駆動により第2触媒担体31が収容された担体ケース36を軸方向にハウジング内壁11Aに沿って、排気ガス流入面32が上壁13に接する上流端移動位置と上壁13から排気ガス流入面32が離間して上壁13と排気ガス流入面32との間に排気ガスの分散を許容するチャンバが形成される下流端移動位置との間で移動させる。
With the above configuration, the
次に、触媒コンバータ10の作用について図に基づいて説明する。
Next, the operation of the
図4(a)は、内燃機関が暖機の途上あるいは低負荷時におけるハウジング11内での第2触媒担体31の位置である下流端移動位置Cを、図4(b)は、内燃機関の暖機後あるいは高負荷時におけるハウジング11内での第2触媒担体31の位置である上流端移動位置Dを示した断面図である。
4A shows the downstream end moving position C, which is the position of the
図4(a)で示すように、排気ガス温度センサ42Aが排気ガスの温度を検知し、ECU43が、内燃機関が暖機の途上であると判断した場合、あるいは、エンジン回転数検知センサ42Bがエンジンの回転数を検知し、ECU43が、内燃機関が低負荷段階であると判断した場合、ECU43はアクチュエータ44を作動させて第2触媒担体31が収容された担体ケース36を、上壁13と第2触媒担体31の排気ガス流入面32との間に形成されるチャンバで第2触媒担体31の排気ガス流入面32の面全体で流入可能となるように排気ガスを分散させるとともに、第1触媒担体21の排気ガス流入面22が、その面全体で、第2触媒担体31の排気ガス排出面33から排出される排気ガスを受け入れることが可能となる下流端移動位置Cに配置する。
As shown in FIG. 4A, when the exhaust gas temperature sensor 42A detects the temperature of the exhaust gas and the
内燃機関側からの排気ガスが上流排気管16を介して触媒コンバータ10のハウジング11内に流入し、ハウジング11内に流入した排気ガスは、上壁13と第2触媒担体31との間において、排気ガス流入面32の流入面全域に広範に拡散して排気ガス流入面32から第2触媒担体31内に流入する。排気ガス流入面32の連通孔35及び外周のセル34Aを通過するとともに隔壁34に担持された触媒体により浄化された排気ガスは、整流された上で第1触媒担体21の排気ガス流入面22に流入する。
Exhaust gas from the internal combustion engine side flows into the
排気ガスが上流排気管16から連続的に流入されると、内燃機関始動後漸次温度が上昇し、所定の温度になると、第2触媒担体31のセル34Aを形成する隔壁34に担持された触媒体が活性化温度となって排気ガスの浄化効率が高まる。第2触媒担体31を通過した排気ガスは、セル34Aを通過することで整流されて第2触媒担体31の排気ガス排出面33から排出される。この整流された1次浄化後の排気ガスは、続いて、第1触媒担体21の排気ガス流入面22に流入する。第2触媒担体31は、排気ガスが整流された状態で排気ガス排出面33の面全体で排気ガスを排出することが可能となるとともに、第1触媒担体21の排気ガス流入面22が、面全体で排気ガスを受け入れることが可能となる下流端移動位置Cに配置される。第2触媒担体31と同様に、内燃機関始動後漸次温度が上昇した排気ガスが連続的に流入されると、第1触媒担体21のセル24Aを形成する隔壁24に担持された触媒体が活性化温度となって排気ガスの2次浄化が始まる。第1触媒担体21の排気ガス排出面23から排出された排気ガスは、2次浄化された状態で下流排気管18へ流入する。
When the exhaust gas continuously flows from the
図4(b)で示すように、排気ガス温度センサ92Aが排気ガスの温度を検知し、ECU43が、内燃機関が暖機された状態であると判断した場合、あるいは、エンジン回転数検知センサ42Bがエンジンの回転数を検知し、ECU43が、内燃機関が高負荷段階であると判断した場合、ECU43はアクチュエータ44を作動させて、第2触媒担体31の排気ガス流入面32を、担体ケース36を介してハウジング11の上壁13に密接合する上流端移動位置Dに移動させる。前述のように、連通孔35は上流排気管16の排気ガス導入口17と同径に形成されているので、連通孔35を通過する排気ガスは触媒コンバータ10内に連続して誘導される。
As shown in FIG. 4B, when the exhaust gas temperature sensor 92A detects the temperature of the exhaust gas and the
第2触媒担体31は上流端移動位置Dに配置されて、排気ガス流入面32が担体ケース36を介して上壁13と密接合して閉塞されているので、排気ガスは第2触媒担体31のセル34Aを通過することなく、連通孔35を通過して第1触媒担体21の排気ガス流入面22に流入する。
Since the
連通孔35を通過する排気ガスは、通過抵抗が極めて小さくセル密度の小さい第1触媒担体21の排気ガス流入面22に流入する。第1触媒担体21の隔壁24に担持された触媒体が排気ガスを浄化するとともに、セル24Aを通過した排気ガスは整流されて下流排気管18に流入する。
The exhaust gas that passes through the
また、排気音周波数検知センサ42Cが排気音の周波数を検知し、ECU43がその検知排気音周波数に基づいて、ECU43はアクチュエータ44を作動させて、排気音を上壁13と第2触媒担体31の排気ガス流入面32との間に形成されるチャンバ容積による共鳴効果により減衰させる位置に第2触媒担体51を移動させる。
Further, the exhaust sound frequency detection sensor 42C detects the frequency of the exhaust sound, and the
一方、排気音周波数検知センサ42Cが検知した排気音の周波数を、ECU43がその検知排気音周波数に基づいて、ECU43はアクチュエータ44を作動させて、上壁13と第2触媒担体31の排気ガス流入面32との間に形成されるチャンバ容積となる共鳴効果により排気音を増音させる位置に第2触媒担体31を移動させることもできる。
On the other hand, the
なお、排気音周波数の数値基準や、触媒コンバータ10内における第2触媒担体51の移動位置は、ECU43内のマップに保存されたデータによって制御するようにしてもよいし、運転者が好みの排気音をスイッチ等によって制御できるようにしてもよい。
The numerical reference of the exhaust sound frequency and the movement position of the
以上のような構成とすることにより、内燃機関が暖機の途上あるいは低負荷段階の場合は、担体ケース36に収容された第2触媒担体31が、下流端移動位置Cに配置されることから、排気ガスは上壁13と第2触媒担体31との間において、排気ガス流入面32の流入面全域に広範に拡散する。また、下流端移動位置Cは、第2触媒担体31の排気ガス排出面33から排出された排気ガスを、第1触媒担体21においてその排気ガス流入面22の面全体で流入する位置でもあるので、第1触媒担体21の排気ガス流入面22には、整流されかつ一次浄化された排気ガスが流入されることになる。この第1触媒担体21のセル24Aに担持された触媒体の担持量は、第2触媒担体21の触媒体の担持量よりも所定量減じられているが、排気ガスは第2触媒担体21により一次浄化された状態で第1触媒担体21に流入されるので、効率的に浄化作用が行われる。従って、未燃ガスの発生しやすい内燃機関の暖機途上あるいは低負荷段階の排気ガスを、効率的に浄化することができる。
With the above configuration, when the internal combustion engine is warming up or in a low load stage, the
また、第2触媒担体31と第1触媒担体21が近接するので、排気ガスの流入を受けた第2触媒担体21の反応熱によって第1触媒担体21が温められ、第1触媒担体21に担持された触媒体が早期に活性化されるとともに、その触媒活性を維持させることができる。更には、第2触媒担体31と対比して第1触媒担体21に担持される触媒体の量を少なくすることができるので、製造コストを低減することができる。
Further, since the
一方、内燃機関が暖機後あるいは高負荷段階の場合は、第2触媒担体31の排気ガス流入面32は、担体ケース36を介して上流端移動位置Dに配置されるとともに、連通孔35は上流排気管16の排気ガス導入口17と同径に形成され、上流排気管16から第2触媒担体31を通過する位置まで延在しているので、上流排気管16から流入する排気ガスは、通過抵抗を受けることなく第2触媒担体31の連通孔35を通過して、セル密度の小さい第1触媒担体21の排気ガス流入面22に流入する。従って、排気ガスの通過抵抗を低減して内燃機関の出力性能を向上させることができる。
On the other hand, when the internal combustion engine is warmed up or in a high load stage, the exhaust
また、高温化した排気ガスを連通孔35に流入させることで、第2触媒担体31を実質的に通過させることなしに排出できるので、第2触媒担体31の熱劣化を防止して、長期間に亘って第2触媒担体31の浄化性能を維持させることができる。
Further, since the exhaust gas having a high temperature is allowed to flow into the
更に、排気音周波数が所定数値以上の場合は、排気音を共鳴効果により減衰させるので、消音効果の向上を図ることができる。一方、排気音周波数が所定数値以下の場合は、共鳴効果により排気音を増音させるので、第三者に対する報知効果の向上を図ることができる。 Furthermore, when the exhaust sound frequency is equal to or higher than a predetermined value, the exhaust sound is attenuated by a resonance effect, so that the silencing effect can be improved. On the other hand, when the exhaust sound frequency is equal to or lower than the predetermined value, the exhaust sound is increased by the resonance effect, so that the effect of informing the third party can be improved.
また、セル密度の均一な第1触媒担体及び第2触媒担体の使用により熱膨張の局所的な偏在がなく、各触媒担体の耐久性が向上するとともに、触媒コンバータのコンパクト化が得られる。 Further, the use of the first catalyst carrier and the second catalyst carrier having a uniform cell density eliminates local unevenness of thermal expansion, thereby improving the durability of each catalyst carrier and obtaining a compact catalytic converter.
(第2実施の形態)
次に、触媒コンバータ10の第2実施の形態について図に基づいて説明する。図5は、本実施の形態に係る触媒コンバータを模式的に示した断面図である。なお、図5において図1〜4と同様の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the
図示のように、第2触媒担体51は、排気ガス流入面52において上流排気管16の排気ガス導入口17と対向する位置に、排気ガス導入口17と同径の所定径aを有するとともに軸方向に向かって延在する第1連通孔55Aと、第1連通孔55Aの下流端55Bから排気ガス排出面53方向に拡径するテーパ状の隔壁とからなる第2連通孔55Cとを有する連通孔55を備える。なお、図6で示すように、第2連通孔55Cを、断面視で所定幅bを有する段差部56を階段状に連続形成してもよい。
As shown in the figure, the
以上のような構成とすることにより、排気ガス流入面52から流入して排気ガスが第1連通孔55A及び第2連通孔55Cから排出される排気ガスは、第2連通孔55Cの内壁に沿って漸次膨張し、排気ガス排出面53において、第1触媒担体21の排気ガス流入面22の面全体に均一に流入可能となるように拡散される。従って、第1触媒担体21の排気ガス流入面22における排気ガスの局所的流入を回避して、排気ガス浄化効率を高めることができる。
With the above configuration, the exhaust gas that flows in from the exhaust
(第3実施の形態)
次に、触媒コンバータ10の第3の実施の形態について図に基づいて説明する。図7は、本実施の形態に係る触媒コンバータを模式的に示した断面図である。なお、図7において図1〜6と同様の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the
図示のように、ハウジング61は排気ガス導入口に連通する排気管導入口64Aが上壁63の中央部分に形成された上流側ハウジング62と、排気ガス排出口に連通する下流排気管18が下壁66の中央部分に結合されるとともに上流側ハウジング62に摺動自在に嵌挿された下流側ハウジング65を備える。下流側ハウジング65には、下流排気管18方向に第1触媒担体21と、上流排気管64B方向に第2触媒担体31とが嵌合固定される。また、下流側ハウジング65の周縁65Aには、第1実施の形態と同様に、断面凹状の環状凹部(図示しない)が形成されてシールリング39が嵌合周設される。
As shown in the figure, the
上流排気管64Bは、上流側ハウジング62に形成された筒状の排気管導入口64Aに嵌合挿入され、ハウジング上壁移動手段71によって、上流側ハウジング62は軸方向に下流側ハウジング65の周縁65Aに沿って移動可能となるように構成されている。このハウジング上壁移動手段71は、触媒担体移動手段41と同様に、排気ガス温度センサ42Aと、運転負荷検知手段であるエンジン回転数検知センサ42B、排気音周波数検知センサ42Cとを備えるセンサ群42と、このセンサ群42からのデータを集積・解析するマップを組み込んだ制御装置であるECU(エンジンコントロールユニット)43と、ECU43からの制御命令によってロッド44Aを駆動させるアクチュエータ44を備える。
The upstream exhaust pipe 64 </ b> B is fitted and inserted into a cylindrical exhaust pipe introduction port 64 </ b> A formed in the
排気ガス温度センサ42Aが排気ガスの温度を検知し、内燃機関が暖機の途上であると判断した場合、あるいは、エンジン回転数検知センサ42Bがエンジンの回転数を検知し、ECU43が、内燃機関が低負荷段階であると判断した場合、ECU43はアクチュエータ44を作動させて、上流側ハウジング62をその上壁63と第2触媒担体31の排気ガス流入面32との間に、排気ガスの分散を許容するチャンバが形成される図7に示す下流端移動位置Cに移動させる。
When the exhaust gas temperature sensor 42A detects the temperature of the exhaust gas and determines that the internal combustion engine is warming up, or the engine speed detection sensor 42B detects the engine speed, and the
一方、排気ガス温度センサ42Aが排気ガスの温度を検知し、内燃機関が暖機された状態であると判断した場合、あるいは、エンジン回転数検知センサ42Bがエンジンの回転数を検知し、ECU43が、内燃機関が高負荷段階であると判断した場合、ECU43はアクチュエータ44を作動させて、上流側ハウジング62を上壁63が第2触媒担体31の排気ガス流入面32に接する上流端移動位置Dに移動させる。
On the other hand, when the exhaust gas temperature sensor 42A detects the temperature of the exhaust gas and determines that the internal combustion engine is warmed up, or the engine speed detection sensor 42B detects the engine speed, the
また、排気音周波数検知センサ42Cが排気音の周波数を検知し、ECU43がその検知排気音周波数に基づいて、ECU43はアクチュエータ44を作動させて、上壁63と第2触媒担体の排気ガス流入面22との間に形成されるチャンバ容積による排気音を、共鳴効果により減衰させる位置に上流側ハウジング63を移動させる。
Further, the exhaust sound frequency detection sensor 42C detects the frequency of the exhaust sound, and the
一方、排気音周波数検知センサ42Cが検知した排気音の周波数を、ECU43がその検知排気音周波数に基づいて、ECU43はアクチュエータ44を作動させて、上壁63と第2触媒担体31の排気ガス流入面32との間に形成されるチャンバ容積による共鳴効果により排気音を増音させる位置に下流端ハウジング65の上端65Bを移動させる。
On the other hand, the
以上のような構成とすることにより、上流端ハウジング62を軸方向に移動させる可能な簡単な構成であるので、製造コストの低減を図ることができる。更に、簡単な構造であることから故障を生じる可能性も低く、装置に対する信頼性が確保できる。
With such a configuration, the
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施の形態では、触媒担体を2個備えた場合について説明したが、第1触媒担体21より更に下流方向に第3触媒担体を配置してもよい。この場合、第3触媒担体のセルを第1触媒担体21のセル24Aよりも1つ当たりの容積を大きく形成したり、触媒体の担持量を第1触媒担体21の触媒体担持量より所定量減じて形成したりしてもよい。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the case where two catalyst carriers are provided has been described. However, the third catalyst carrier may be disposed further downstream than the
10 触媒コンバータ
11 ハウジング
12 周壁
13 上壁
21 第1触媒担体
22 排気ガス流入面
23 排気ガス排出面
24 隔壁
24A セル
31 第2触媒担体
32 排気ガス流入面
33 排気ガス排出面
34 隔壁
34A セル
35 連通孔
36 担体ケース
41 触媒担体移動手段
42 センサ群
43 ECU
44 アクチュエータ
10
44 Actuator
Claims (16)
前記ハウジングは、
筒状の周壁と該周壁の上流端を封止するとともに中央部に排気ガス導入口が設けられた上壁と前記周壁の下流端を封止するとともに中央部に排気ガス排出口が設けられた下壁を有し、
前記ハウジング内に嵌合固定された第1触媒担体と、
該第1触媒担体より上流側に配置されるとともに排気ガス流入面が上壁に接する上流端移動位置と該上壁から排気ガス流入面が離間する下流端移動位置との間で軸方向に移動可能に前記ハウジング内に嵌合保持された第2触媒担体と、
運転状態に応じて該第2触媒担体を上流端移動位置と下流端移動位置との間で軸方向に移動させる触媒担体移動手段と、
を備えることを特徴とする触媒コンバータ。 In a catalytic converter in which a number of continuous cells are formed from an exhaust gas inflow surface to an exhaust gas discharge surface, and a plurality of catalyst carriers on which catalyst bodies are supported are arranged in series in the housing with respect to the exhaust gas flow.
The housing is
A cylindrical peripheral wall and the upstream end of the peripheral wall were sealed, and an upper wall provided with an exhaust gas inlet at the center and a downstream end of the peripheral wall were sealed and an exhaust gas outlet was provided at the center. Has a lower wall,
A first catalyst carrier fitted and fixed in the housing;
An axial movement between an upstream end moving position where the exhaust gas inflow surface is in contact with the upper wall and a downstream end moving position where the exhaust gas inflow surface is spaced from the upper wall is disposed upstream of the first catalyst carrier. A second catalyst carrier fitted and held in the housing as possible,
Catalyst carrier moving means for moving the second catalyst carrier in the axial direction between the upstream end moving position and the downstream end moving position according to the operating state;
A catalytic converter comprising:
前記上流端移動位置に移動した第2触媒担体の排気ガス流入面と密接可能な形状であることを特徴とする請求項1に記載の触媒コンバータ。 The upper wall is
2. The catalytic converter according to claim 1, wherein the catalytic converter has a shape close to an exhaust gas inflow surface of the second catalyst carrier moved to the upstream end moving position.
軸心方向に沿って前記排気ガス流入面から排気ガス排出面に貫通する連通孔を有することを特徴とする請求項1または2に記載の触媒コンバータ。 The second catalyst carrier includes
The catalytic converter according to claim 1, further comprising a communication hole penetrating from the exhaust gas inflow surface to the exhaust gas discharge surface along the axial direction.
前記排気ガス導入口と同径で軸方向に延在することを特徴とする請求項3に記載の触媒コンバータ。 The communication hole is
The catalytic converter according to claim 3, wherein the catalytic converter has the same diameter as the exhaust gas inlet and extends in the axial direction.
前記排気ガス導入口と対向して排気ガス流入面に開口して同径で軸方向に延在する第1連通孔と、
該第1連通孔の下流端から前記排気ガス排出面に移行するに従って漸次拡径するテーパ状の第2連通孔と、
を有することを特徴とする請求項3に記載の触媒コンバータ。 The communication hole is
A first communication hole that opens in the exhaust gas inflow surface facing the exhaust gas inlet and extends in the axial direction with the same diameter;
A tapered second communication hole that gradually increases in diameter as it moves from the downstream end of the first communication hole to the exhaust gas discharge surface;
The catalytic converter according to claim 3, wherein:
前記排気ガスの温度を検知する排気ガス温度センサと、
前記第2触媒担体を前記上流端移動位置と前記下流端移動位置との間で移動させるアクチュエータと、
前記ガス温度センサの検知排気ガス温度に基づいて前記アクチュエータにより前記第2触媒担体を前記上流端移動位置と前記下流端移動位置との間で軸方向に移動させる制御装置と、
を備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の触媒コンバータ。 The catalyst carrier moving means includes
An exhaust gas temperature sensor for detecting the temperature of the exhaust gas;
An actuator for moving the second catalyst carrier between the upstream end moving position and the downstream end moving position;
A control device for moving the second catalyst carrier in the axial direction between the upstream end moving position and the downstream end moving position by the actuator based on the detected exhaust gas temperature of the gas temperature sensor;
The catalytic converter according to any one of claims 1 to 5, comprising:
前記排気ガス温度センサの所定温度以下の排気ガス温度検知に基づいて前記第2触媒担体を前記下流端移動位置に移動し所定温度以上の排気ガス温度検知に基づいて前記上流端移動位置に移動させることを特徴とする請求項6に記載の触媒コンバータ。 The controller is
The second catalyst carrier is moved to the downstream end movement position based on the exhaust gas temperature detection below the predetermined temperature of the exhaust gas temperature sensor, and is moved to the upstream end movement position based on the exhaust gas temperature detection above the predetermined temperature. The catalytic converter according to claim 6.
内燃機関の運転負荷を判断する運転負荷検知手段と、
前記第2触媒担体を前記上流端移動位置と前記下流端移動位置との間で移動させるアクチュエータと、
該センサから入力された信号に基づいて前記第2触媒担体を前記上流端移動位置と前記下流端移動位置との間で軸方向に移動させる制御装置と、
を備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の触媒コンバータ。 The catalyst carrier moving means includes
Driving load detection means for determining the driving load of the internal combustion engine;
An actuator for moving the second catalyst carrier between the upstream end moving position and the downstream end moving position;
A control device for moving the second catalyst carrier in the axial direction between the upstream end movement position and the downstream end movement position based on a signal input from the sensor;
The catalytic converter according to any one of claims 1 to 5, comprising:
前記運転負荷検知手段の高運転負荷検知に基づいて前記第2触媒担体を前記上流端移動位置に移動し、低運転負荷検知に基づいて前記下流端移動位置に移動させることを特徴とする請求項6に記載の触媒コンバータ。 The controller is
The second catalyst carrier is moved to the upstream end movement position based on a high driving load detection of the driving load detection means, and is moved to the downstream end movement position based on a low driving load detection. 6. The catalytic converter according to 6.
前記排気ガス排出時の排気音周波数を測定する排気音周波数検知センサと、
前記第2触媒担体を前記上流端移動位置と前記下流端移動位置との間で移動させるアクチュエータと、
前記排気音周波数検知センサの測定排気音周波数に基づいて前記アクチュエータにより前記第2触媒担体を前記上流端移動位置と下流端移動位置との間で軸方向に移動させる制御装置と、を備え、
該制御装置は、
前記ハウジング内に流入した前記排気ガスによる排気音を共鳴消音させる位置へ前記第2触媒担体を移動させることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の触媒コンバータ。 The catalyst carrier moving means includes
An exhaust sound frequency detection sensor for measuring the exhaust sound frequency when the exhaust gas is discharged;
An actuator for moving the second catalyst carrier between the upstream end moving position and the downstream end moving position;
A controller for moving the second catalyst carrier in the axial direction between the upstream end moving position and the downstream end moving position by the actuator based on the measured exhaust sound frequency of the exhaust sound frequency detection sensor,
The control device
The catalytic converter according to any one of claims 1 to 5, wherein the second catalyst carrier is moved to a position where the exhaust noise caused by the exhaust gas flowing into the housing is resonantly silenced.
前記排気ガス排出時の排気音周波数を測定する排気音周波数検知センサと、
該センサから入力された信号に基づいて前記第2触媒担体を前記上流端移動位置と下流端移動位置との間で軸方向に移動させる制御装置と、を備え、
該制御装置は、
前記ハウジング内に流入した前記排気ガスによる排気音を増音させる位置へ前記第2触媒担体を移動させることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の触媒コンバータ。 The catalyst carrier moving means includes
An exhaust sound frequency detection sensor for measuring the exhaust sound frequency when the exhaust gas is discharged;
A control device for moving the second catalyst carrier in the axial direction between the upstream end moving position and the downstream end moving position based on a signal input from the sensor;
The control device
The catalytic converter according to any one of claims 1 to 5, wherein the second catalyst carrier is moved to a position where an exhaust sound due to the exhaust gas flowing into the housing is increased.
前記第2触媒担体よりも前記セルの密度が小であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の触媒コンバータ。 The first catalyst carrier includes
The catalytic converter according to claim 1, wherein the density of the cells is smaller than that of the second catalyst carrier.
前記第2触媒担体に対して転換効率が小であることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の触媒コンバータ。 The first catalyst carrier includes
The catalytic converter according to any one of claims 1 to 12, wherein the conversion efficiency of the second catalyst carrier is small.
前記第2触媒担体に対し第1触媒担体の転換効率が小であり、第1触媒担体に対し第3触媒担体の転換効率が小であることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の触媒コンバータ。 A third catalyst carrier fitted and held in the housing in the downstream direction of the first catalyst carrier;
14. The conversion efficiency of the first catalyst carrier is lower than that of the second catalyst carrier, and the conversion efficiency of the third catalyst carrier is lower than that of the first catalyst carrier. The catalytic converter according to item.
内部に隔壁によって前記排気ガスの流入面から該排気ガスの流出面に亘って連続する多数のセルが形成された触媒担体であって、
前記第1〜第3触媒担体は、
前記第2触媒担体のセル密度に対して前記第1触媒担体のセル密度が小であり、該第1触媒担体のセル密度に対して前記第3触媒担体のセル密度が小であることを特徴とする請求項14に記載の触媒コンバータ。 The third catalyst carrier is
A catalyst carrier in which a large number of continuous cells are formed by a partition wall from the exhaust gas inflow surface to the exhaust gas outflow surface,
The first to third catalyst carriers are
The cell density of the first catalyst carrier is smaller than the cell density of the second catalyst carrier, and the cell density of the third catalyst carrier is smaller than the cell density of the first catalyst carrier. The catalytic converter according to claim 14.
前記触媒担体移動手段に代えて運転状態に応じて前記上流側ハウジングの上壁が前記第2触媒担体の排気ガス流入面に接する上流端移動位置と該第2触媒担体の排気ガス流入面から上壁が離間する下流端移動位置との間で軸方向に移動させる上壁移動手段と、を備えることを特徴とする請求項1〜15のいずれか1項に記載の触媒コンバータ。 An exhaust gas introduction port is provided in the housing instead of the housing, and an exhaust gas discharge port is formed by slidably fitting to the upstream housing and the upstream housing, and the second catalyst carrier and the second catalyst carrier A downstream housing for fitting and fixing one catalyst carrier;
Instead of the catalyst carrier moving means, an upper end moving position where the upper wall of the upstream housing contacts the exhaust gas inflow surface of the second catalyst carrier and the exhaust gas inflow surface of the second catalyst carrier above the exhaust gas inflow surface of the second catalyst carrier according to the operating state. The catalytic converter according to claim 1, further comprising an upper wall moving unit that moves in an axial direction between the downstream end moving position where the walls are separated from each other.
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