JP2010001748A - Catalytic converter - Google Patents

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Kazutaka Amakata
一貴 天方
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a catalytic converter capable of increasing exhaust emission control performance and effectively increasing the output of an internal combustion engine. <P>SOLUTION: This catalytic converter in which first and second catalyst carriers are disposed in a housing in series with the flow of exhaust emission comprises; a housing 31 having a cylindrical peripheral wall 12, an upper wall 13 which seals the upstream end of the peripheral wall 12 and in which an exhaust emission inlet 17 is formed at the center portion, and a lower wall 14 which seals the downstream end of the peripheral wall 12 and in which an exhaust emission outlet 18 is formed at the center portion. The catalytic converter further comprises a catalytic carrier moving means 41 for axially moving the second catalyst carrier 31 between the upstream end movement position D where the exhaust emission inflow surface 32 thereof is brought into contact with the upper wall 13 and the downstream end movement position C where a chamber is formed, apart from the upper wall 13, between the upper wall 13 and the exhaust emission inflow surface 32. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

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 catalytic converter 100 includes a catalyst carrier 101 having a low cell density part 101A in which the cell density in the axial center is lower than the cell density of the peripheral part 101B, and the exhaust gas from the low cell density part 101A. A control valve 102 disposed downstream of the catalyst carrier 101 to control the flow and urged in a direction to shield the low cell density portion 101 of the catalyst carrier 101 by a compression spring 102A, and a housing 103 for housing the catalyst carrier 101 It consists of and.

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 control valve 102 shields the low cell density portion 101A by the compression spring 102A that biases the low cell density portion 101A. maintain. If the inflow of exhaust gas to this portion is blocked, the exhaust gas flows into the peripheral portion 101B having a high cell density. On the other hand, when the temperature of the exhaust gas is high, or when the engine is rotating at high speed, the control valve 102 is set so as to be separated from the low cell density portion 101A and open the low cell density portion 101A. The flow of the exhaust gas into the peripheral part 101B having a high cell density is reduced by flowing through the central part having a low cell density.

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 peripheral portion 101B having a high cell density to improve the warm-up property of the catalyst, and the exhaust gas can be purified. When the temperature of the exhaust gas is high The high temperature exhaust gas is not applied to the peripheral portion 101B having a high cell density, thereby preventing thermal deterioration of this portion.

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, Patent Document 2 proposes a catalytic converter in which two catalyst carriers are arranged in series, and the catalyst effect is exhibited by adjusting the movement of the catalyst carrier on the discharge port side. The outline | summary of the catalytic converter disclosed by this patent document 2 is demonstrated based on FIG.

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 catalytic converter 200 includes a cylindrical housing main body 203, a substantially cone-shaped upper housing 201A that is fitted on the upstream side of the housing main body 203 to form an exhaust gas inlet 201, and a housing. A housing 210 having a lower housing portion 202A that fits downstream of the main body portion 203 to form an exhaust gas discharge port 202, and an upstream second catalyst carrier 205 that is fitted and held in the housing main body portion 203. And the downstream first catalyst carrier 204 fitted and held so as to be movable in the axial direction between the second catalyst carrier 205 and the exhaust gas discharge port 202, and the first catalyst carrier 204 is moved in the axial direction. It comprises an advance / retreat drive unit 206.

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 first catalyst carrier 204 is disposed by the second catalyst carrier 205 by arranging both catalyst carriers 204 and 205 close to each other. Can be activated. On the other hand, when the temperature of the exhaust gas is high or when the engine is running at high speed, the exhaust gas can be rectified in this separated space by arranging both catalyst carriers 204 and 205 apart from each other. Therefore, by adjusting the relative distance between the first catalyst carrier 204 and the second catalyst carrier 205, it is possible to suppress the drift of the exhaust gas in the first catalyst carrier 204 and improve the purification performance.

特開2004−92512号公報JP 2004-92512 A 特開2007−83189号公報JP 2007-83189 A

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 Patent Document 2 moves the first catalyst carrier in the direction of the exhaust gas outlet, the passage resistance of the exhaust gas by the second catalyst carrier fitted and held in the direction of the exhaust gas inlet is It is always constant, and does not increase the exhaust gas discharge capacity when the internal combustion engine rotates at high speed. Therefore, there is a concern that the output performance of the internal combustion engine at the time of high rotation is lowered.

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 catalytic converter 10 includes a housing 11, and a first catalyst carrier 21 and a second catalyst carrier 31 that are fitted and held in the housing 11.

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 housing 11 seals a peripheral wall 12 formed in a cylindrical shape in the exhaust system of the internal combustion engine, and an upstream end of the peripheral wall 12, and an exhaust gas introduction port 17 communicating with the upstream exhaust pipe 16 is provided in the center portion. The upper wall 13 is provided with a lower wall 14 that seals the downstream end of the peripheral wall 12 and is provided with an exhaust gas discharge port 19 that communicates with the downstream exhaust pipe 18 at the center.

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 first catalyst carrier 21 has an exhaust gas inflow surface 22 and an exhaust gas discharge surface 23 and is formed in a cylindrical shape that is fitted and fixed to the housing inner wall 11 </ b> A of the housing 11. To the exhaust gas discharge surface 23 and has a honeycomb shape in which a large number of cells 24A serving as exhaust gas passages are formed, and a catalyst body such as Pt, Pd, Rh, etc. is supported thereon.

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 second catalyst carrier 31 is formed in a cylindrical shape having an exhaust gas inflow surface 32 and an exhaust gas discharge surface 33, and an exhaust gas passage that extends from the exhaust gas inflow surface 32 to the exhaust gas discharge surface 33 by a partition wall 34. A honeycomb body in which a large number of cells 34A are formed, and a catalyst body such as Pt, Pd, Rh is supported. The supported amount of the catalyst body of the second catalyst carrier 31 is supported by a predetermined amount more than the supported amount of the catalyst body of the first catalyst carrier 21. Further, since the cell 34A of the second catalyst carrier 31 is formed to have a smaller cross-sectional shape per cell than the cell 24A of the first catalyst carrier 21, the cell density is configured to be larger than that of the first catalyst carrier 21. 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 second catalyst carrier 31 is formed with a communication hole 35 having a predetermined diameter a and penetrating from the exhaust gas inflow surface 32 to the exhaust gas discharge surface 33 in the axial direction. The predetermined diameter a is the same as that of the exhaust gas inlet 17 and, as will be described later, at the upstream end moving position where the second catalyst carrier 31 is in close contact with the upper wall 13, the communication hole 35 extends from the exhaust gas inlet 16. A continuous cylindrical hollow portion is formed.

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 second catalyst carrier 31 is fitted and accommodated in a cylindrical carrier case 36 fitted and held in the housing 11 so as to be movable in the axial direction. The carrier case 36 includes a cylindrical circumferential surface 37 that fits and holds the second catalyst carrier 31, a pair of stays 38 that are installed at two locations facing each other in the radial direction of the circumferential surface 37, and the housing inner wall 11 </ b> A. A seal ring 39 for sealing a gap between the peripheral surfaces 37 of the carrier case 36 is provided.

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 seal ring 39, and FIG. 3B is a sectional perspective view of the seal ring 39. As shown in the drawing, the seal ring 39 is fitted and provided in an annular recess 37a having a concave cross section formed on the outer periphery of the peripheral surface 37 of the carrier case 36 that accommodates the second catalyst carrier. The seal ring 39 is formed in a tube shape having an inverted C-shaped cross section in which the side portion in the direction of the upper wall 13 of the housing 11 is opened and an intake port 39a for exhaust gas is provided. As a result, when exhaust gas flows into the catalytic converter 10, the exhaust gas pressure flows into the intake port 39a of the seal ring 39 and the seal ring 39 expands, so that the housing inner wall 11A and the peripheral surface 37 of the carrier case 36 The gap between is sealed. For example, the seal ring 39 may be coated with a coating material 39c after a heat-resistant material 39b such as a nickel alloy is formed as a base material.

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 carrier case 36 in which the second catalyst carrier 31 is fitted and accommodated is configured to be movable along the inner wall 11 </ b> A in the axial direction by the catalyst carrier moving means 41. The catalyst carrier moving means 41 includes a sensor group 42 including an exhaust gas temperature sensor 42A, an engine speed detection sensor 42B as an operating load detection means, and an exhaust sound frequency detection sensor 42C, and data from the sensor group 42. An ECU (Engine Control Unit) 43, which is a control device incorporating a map to be accumulated and analyzed, and an actuator 44 that drives the rod 44A according to a control command from the ECU 43 are provided.

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 rod 44 </ b> A is inserted into the insertion hole 16 </ b> A drilled in the upstream exhaust pipe 16 via the rod guide 16 </ b> B, and is coupled to a stay 38 provided in the carrier case 36 that fits and houses the second catalyst carrier 31.

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 ECU 43 accumulates and analyzes data detected by each sensor in the sensor group, and drives the rod 44A to the actuator 44 based on the analysis result. Since this rod 44A is coupled to a stay 38 provided in the carrier case 36, the carrier case 36 in which the second catalyst carrier 31 is accommodated is driven in the axial direction along the inner wall 11A of the housing by driving the rod 44A. An upstream end moving position where the surface 32 is in contact with the upper wall 13 and the exhaust gas inflow surface 32 are separated from the upper wall 13, and a chamber allowing dispersion of exhaust gas is formed between the upper wall 13 and the exhaust gas inflow surface 32. It moves to the downstream end movement position.

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 catalytic converter 10 will be described with reference to the drawings.

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 second catalyst carrier 31 in the housing 11 when the internal combustion engine is warming up or under low load, and FIG. 4B shows the internal combustion engine. FIG. 5 is a cross-sectional view showing an upstream end moving position D that is a position of the second catalyst carrier 31 in the housing 11 after warm-up or at a high load.

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 ECU 43 determines that the internal combustion engine is in the process of warming up, or the engine speed detection sensor 42B When the rotational speed of the engine is detected and the ECU 43 determines that the internal combustion engine is in the low load stage, the ECU 43 operates the actuator 44 so that the carrier case 36 in which the second catalyst carrier 31 is accommodated is connected to the upper wall 13. The exhaust gas is dispersed so that the entire surface of the exhaust gas inflow surface 32 of the second catalyst carrier 31 can flow in a chamber formed between the exhaust gas inflow surface 32 of the second catalyst carrier 31 and the first catalyst carrier 31. The downstream end movement position at which the exhaust gas inflow surface 22 of the catalyst carrier 21 can receive the exhaust gas discharged from the exhaust gas discharge surface 33 of the second catalyst carrier 31 over the entire surface. It is placed.

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 housing 11 of the catalytic converter 10 via the upstream exhaust pipe 16, and the exhaust gas that has flowed into the housing 11 is between the upper wall 13 and the second catalyst carrier 31. The exhaust gas is diffused over the entire inflow surface of the exhaust gas inflow surface 32 and flows into the second catalyst carrier 31 from the exhaust gas inflow surface 32. The exhaust gas that has passed through the communication hole 35 and the outer peripheral cell 34A of the exhaust gas inflow surface 32 and has been purified by the catalyst body carried on the partition wall 34 has been rectified and then exhausted from the exhaust gas inflow surface 22 of the first catalyst carrier 21. Flow into.

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 upstream exhaust pipe 16, the temperature gradually increases after the internal combustion engine is started, and when the exhaust gas reaches a predetermined temperature, the catalyst carried on the partition wall 34 forming the cell 34A of the second catalyst carrier 31. The medium becomes the activation temperature, and the exhaust gas purification efficiency increases. The exhaust gas that has passed through the second catalyst carrier 31 is rectified by passing through the cell 34 </ b> A and is discharged from the exhaust gas discharge surface 33 of the second catalyst carrier 31. The rectified exhaust gas after the primary purification then flows into the exhaust gas inflow surface 22 of the first catalyst carrier 21. The second catalyst carrier 31 can exhaust the exhaust gas over the entire surface of the exhaust gas discharge surface 33 in a state where the exhaust gas is rectified, and the exhaust gas inflow surface 22 of the first catalyst carrier 21 It is arranged at the downstream end moving position C where the exhaust gas can be received as a whole. Similar to the second catalyst carrier 31, when exhaust gas whose temperature gradually rises after the internal combustion engine is started to flow continuously, the catalyst body supported on the partition wall 24 forming the cell 24 </ b> A of the first catalyst carrier 21 is activated. The secondary purification of the exhaust gas begins at the control temperature. The exhaust gas discharged from the exhaust gas discharge surface 23 of the first catalyst carrier 21 flows into the downstream exhaust pipe 18 in a secondary purified state.

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 ECU 43 determines that the internal combustion engine is warmed up, or the engine speed detection sensor 42B. When the ECU 43 detects the engine speed and the ECU 43 determines that the internal combustion engine is in the high load stage, the ECU 43 operates the actuator 44 so that the exhaust gas inflow surface 32 of the second catalyst carrier 31 is moved to the carrier case 36. To the upstream end moving position D where it is tightly joined to the upper wall 13 of the housing 11. As described above, since the communication hole 35 is formed to have the same diameter as the exhaust gas inlet 17 of the upstream exhaust pipe 16, the exhaust gas passing through the communication hole 35 is continuously guided into the catalytic converter 10.

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 second catalyst carrier 31 is disposed at the upstream end movement position D, and the exhaust gas inflow surface 32 is tightly joined to the upper wall 13 via the carrier case 36, the exhaust gas is blocked by the second catalyst carrier 31. Without passing through the cell 34 </ b> A, it passes through the communication hole 35 and flows into the exhaust gas inflow surface 22 of the first catalyst carrier 21.

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 communication hole 35 flows into the exhaust gas inflow surface 22 of the first catalyst carrier 21 that has a very low passage resistance and a low cell density. The catalyst body carried on the partition wall 24 of the first catalyst carrier 21 purifies the exhaust gas, and the exhaust gas that has passed through the cell 24A is rectified and flows into the downstream exhaust pipe 18.

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 ECU 43 operates the actuator 44 based on the detected exhaust sound frequency so that the exhaust sound is transmitted to the upper wall 13 and the second catalyst carrier 31. The second catalyst carrier 51 is moved to a position where it is attenuated by the resonance effect due to the chamber volume formed between the exhaust gas inflow surface 32.

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 ECU 43 operates the actuator 44 based on the exhaust sound frequency detected by the exhaust sound frequency detection sensor 42C based on the detected exhaust sound frequency, and the exhaust gas flows into the upper wall 13 and the second catalyst carrier 31. It is also possible to move the second catalyst carrier 31 to a position where the exhaust noise is increased by a resonance effect that becomes a chamber volume formed between the surface 32 and the surface 32.

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 second catalyst carrier 51 in the catalytic converter 10 may be controlled by data stored in a map in the ECU 43, or the exhaust gas that the driver likes The sound may be controlled by a switch or the like.

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 second catalyst carrier 31 housed in the carrier case 36 is disposed at the downstream end movement position C. The exhaust gas diffuses widely across the entire inflow surface of the exhaust gas inflow surface 32 between the upper wall 13 and the second catalyst carrier 31. Further, the downstream end movement position C is also a position where the exhaust gas discharged from the exhaust gas discharge surface 33 of the second catalyst carrier 31 flows into the entire surface of the exhaust gas inflow surface 22 of the first catalyst carrier 21. The rectified and primarily purified exhaust gas flows into the exhaust gas inflow surface 22 of the first catalyst carrier 21. The amount of catalyst body supported on the cell 24A of the first catalyst carrier 21 is reduced by a predetermined amount from the amount of catalyst body supported on the second catalyst carrier 21, but the exhaust gas is absorbed by the second catalyst carrier 21. Since it flows into the 1st catalyst support | carrier 21 in the state primarily purified, a purification effect is performed efficiently. Therefore, it is possible to efficiently purify the exhaust gas in the middle of warming up or in the low load stage of the internal combustion engine in which unburned gas is easily generated.

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 second catalyst carrier 31 and the first catalyst carrier 21 are close to each other, the first catalyst carrier 21 is warmed by the reaction heat of the second catalyst carrier 21 that has received the inflow of exhaust gas, and is supported on the first catalyst carrier 21. The activated catalyst body is activated early, and the catalytic activity can be maintained. Furthermore, since the amount of the catalyst body supported on the first catalyst carrier 21 can be reduced as compared with the second catalyst carrier 31, the manufacturing cost can be reduced.

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 gas inflow surface 32 of the second catalyst carrier 31 is disposed at the upstream end movement position D via the carrier case 36 and the communication hole 35 is Since the exhaust gas introduction port 17 of the upstream exhaust pipe 16 has the same diameter and extends from the upstream exhaust pipe 16 to a position passing through the second catalyst carrier 31, the exhaust gas flowing from the upstream exhaust pipe 16 is It passes through the communication hole 35 of the second catalyst carrier 31 without receiving the passage resistance, and flows into the exhaust gas inflow surface 22 of the first catalyst carrier 21 having a low cell density. Therefore, the exhaust gas passage resistance can be reduced and the output performance of the internal combustion engine can be improved.

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 communication hole 35 so as to be discharged without substantially passing through the second catalyst carrier 31, thermal degradation of the second catalyst carrier 31 is prevented, and the exhaust gas is prevented from flowing for a long time. Thus, the purification performance of the second catalyst carrier 31 can be maintained.

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 catalytic converter 10 will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the catalytic converter according to the present embodiment. In FIG. 5, elements similar to those in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

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 second catalyst carrier 51 has a predetermined diameter “a” having the same diameter as that of the exhaust gas introduction port 17 at a position facing the exhaust gas introduction port 17 of the upstream exhaust pipe 16 on the exhaust gas inflow surface 52 and a shaft. The first communication hole 55A extending in the direction and the second communication hole 55C including a tapered partition wall having a diameter increasing from the downstream end 55B of the first communication hole 55A toward the exhaust gas discharge surface 53. A hole 55 is provided. As shown in FIG. 6, the second communication hole 55 </ b> C may be continuously formed stepwise with a stepped portion 56 having a predetermined width b in a cross-sectional view.

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 gas inflow surface 52 and is discharged from the first communication hole 55A and the second communication hole 55C is along the inner wall of the second communication hole 55C. The exhaust gas gradually expands and diffuses on the exhaust gas discharge surface 53 so that it can uniformly flow into the entire exhaust gas inflow surface 22 of the first catalyst carrier 21. Therefore, local exhaust gas inflow at the exhaust gas inflow surface 22 of the first catalyst carrier 21 can be avoided, and exhaust gas purification efficiency can be improved.

(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 catalytic converter 10 will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the catalytic converter according to the present embodiment. In FIG. 7, elements similar to those in FIGS. 1 to 6 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

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 housing 61 has an upstream housing 62 in which an exhaust pipe introduction port 64A communicating with the exhaust gas introduction port is formed in the center portion of the upper wall 63, and a downstream exhaust pipe 18 communicating with the exhaust gas discharge port on the lower side. A downstream housing 65 coupled to the central portion of the wall 66 and slidably fitted into the upstream housing 62 is provided. In the downstream housing 65, the first catalyst carrier 21 and the second catalyst carrier 31 are fitted and fixed in the downstream exhaust pipe 18 direction and the upstream exhaust pipe 64B direction, respectively. Similarly to the first embodiment, an annular recess (not shown) having a concave cross section is formed on the peripheral edge 65A of the downstream housing 65, and a seal ring 39 is fitted around the periphery.

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 upstream housing 62, and the upstream housing 62 is moved in the axial direction to the peripheral edge of the downstream housing 65 by the housing upper wall moving means 71. It is configured to be movable along 65A. Similar to the catalyst carrier moving means 41, the housing upper wall moving means 71 includes a sensor group 42 including an exhaust gas temperature sensor 42A, an engine speed detection sensor 42B as an operating load detection means, and an exhaust sound frequency detection sensor 42C. And an ECU (Engine Control Unit) 43 which is a control device incorporating a map for collecting and analyzing data from the sensor group 42, and an actuator 44 for driving the rod 44A according to a control command from the ECU 43.

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 ECU 43 ECU 43 operates the actuator 44 to disperse the exhaust gas between the upper wall 63 of the upstream housing 62 and the exhaust gas inflow surface 32 of the second catalyst carrier 31. Is moved to the downstream end moving position C shown in FIG.

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 ECU 43 When it is determined that the internal combustion engine is in the high load stage, the ECU 43 operates the actuator 44 to move the upstream housing 62 to the upstream end moving position D where the upper wall 63 contacts the exhaust gas inflow surface 32 of the second catalyst carrier 31. Move to.

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 ECU 43 operates the actuator 44 based on the detected exhaust sound frequency, and the exhaust gas inflow surface of the upper wall 63 and the second catalyst carrier. The upstream housing 63 is moved to a position where the exhaust sound due to the chamber volume formed between the two and 22 is attenuated by the resonance effect.

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 ECU 43 operates the actuator 44 based on the exhaust sound frequency detected by the exhaust sound frequency detection sensor 42 </ b> C based on the detected exhaust sound frequency, and the exhaust gas flows into the upper wall 63 and the second catalyst carrier 31. The upper end 65 </ b> B of the downstream end housing 65 is moved to a position where the exhaust noise is increased by the resonance effect due to the chamber volume formed between the surface 32.

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 upstream end housing 62 can be moved in the axial direction, so that 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.

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 first catalyst carrier 21. In this case, the cells of the third catalyst carrier are formed to have a larger volume per cell than the cells 24A of the first catalyst carrier 21, or the amount of catalyst supported is a predetermined amount from the amount of catalyst supported on the first catalyst carrier 21. You may reduce and form.

本発明に係る第1実施の形態の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of 1st Embodiment which concerns on this invention. 図1のI−I断面図である。It is II sectional drawing of FIG. シールリング部分を示す図1のA部拡大図、断面図及び断面斜視図である。It is the A section enlarged view, sectional drawing, and sectional perspective view of FIG. 1 which show a seal ring part. 触媒コンバータの作用動作状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the action | operation operation state of a catalytic converter. 本発明に係る第2実施の形態の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of 2nd Embodiment which concerns on this invention. 同じく、本発明に係る第2実施の形態の断面模式図である。Similarly, it is a cross-sectional schematic diagram of a second embodiment according to the present invention. 本発明に係る第3実施の形態の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of 3rd Embodiment which concerns on this invention. 従来の触媒コンバータの概略を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the outline of the conventional catalytic converter. 同じく、従来の触媒コンバータの概略を示す断面図である。Similarly, it is sectional drawing which shows the outline of the conventional catalytic converter.

符号の説明Explanation of symbols

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 catalytic converter 11 housing 12 peripheral wall 13 upper wall 21 first catalyst carrier 22 exhaust gas inflow surface 23 exhaust gas discharge surface 24 partition wall 24A cell 31 second catalyst carrier 32 exhaust gas inflow surface 33 exhaust gas discharge surface 34 partition wall 34A cell 35 communication Hole 36 Carrier case 41 Catalyst carrier moving means 42 Sensor group 43 ECU
44 Actuator

Claims (16)

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複数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.
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.
前記連通孔は、
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、
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.
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:
前記制御装置は、
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、
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.
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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