JP2015098834A - Catalyst device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は内燃機関の触媒装置に関する。 The present invention relates to a catalyst device for an internal combustion engine.
通電により加熱可能な電気加熱式触媒部を備えた触媒装置が知られている(例えば特許文献1参照)。特許文献1では、電気加熱式触媒部の下流側に下流側触媒部を備える電気加熱式触媒装置が開示されている。特許文献2では、薄型ハニカム体を挿入した中間外筒をリテーナで保持するタンデム型メタル担体が開示されている。特許文献3では、軸線方向に複数個に分割されたモノリス触媒の間隔を保持するためのスペーサを備えるモノリスコンバータが開示されている。
2. Description of the Related Art A catalyst device including an electrically heated catalyst unit that can be heated by energization is known (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1が開示するように、電気加熱式触媒部と下流側触媒部とは、例えば絶縁性を有する共通のマットを介して外筒に保持することができる。ところが、排気には水分が含まれている。このためこの場合には、電気加熱式触媒部から非絶縁部位に通じる漏電パスが凝縮水によってマットに形成される虞がある。結果、電気加熱式触媒部への通電時に漏電が発生する虞がある。
As disclosed in
電気加熱式触媒部および下流側触媒部間には、熱応力による基材割れの発生を回避するために、適切な間隔が必要となる。そして、そのための位置決めにも、熱応力による基材割れの発生を回避するための工夫が必要となる。具体的には例えば、適切な間隔を確保するために圧入代の管理が必要となる。このため、電気加熱式触媒部および下流側触媒部間の位置決めは必ずしも容易ではない。 An appropriate interval is required between the electrically heated catalyst part and the downstream catalyst part in order to avoid occurrence of substrate cracking due to thermal stress. And the positioning for that requires the device for avoiding the occurrence of the base material crack due to the thermal stress. Specifically, for example, in order to secure an appropriate interval, it is necessary to manage the press-fitting allowance. For this reason, positioning between the electrically heated catalyst part and the downstream catalyst part is not always easy.
本発明は上記課題に鑑み、凝縮水による漏電パスの形成を防止或いは抑制でき、同時に触媒部間の位置決め容易化を図ることが可能な内燃機関の触媒装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a catalyst device for an internal combustion engine that can prevent or suppress the formation of a leakage path due to condensed water and at the same time facilitate positioning between catalyst parts.
本発明は外筒と、前記外筒内に第1のマットを介して保持された電気加熱式触媒部と、前記電気加熱式触媒部の下流側で前記外筒内に第2のマットを介して保持された下流側触媒部と、前記第1および第2のマット間に、前記電気加熱式触媒部および前記下流側触媒部に接触した状態で設けられ、下方部内側が上方部内側よりも径方向内側に延びた筒状の形状を有するスペーサとを備える内燃機関の触媒装置である。 The present invention provides an outer cylinder, an electrically heated catalyst part held in the outer cylinder via a first mat, and a second mat in the outer cylinder on the downstream side of the electrically heated catalyst part. Is provided between the first and second mats in contact with the electrically heated catalyst unit and the downstream catalyst unit, and the lower part inside is more than the upper part inside. A catalyst device for an internal combustion engine comprising a spacer having a cylindrical shape extending radially inward.
本発明によれば、凝縮水による漏電パスの形成を防止或いは抑制でき、同時に触媒部の位置決め容易化を図ることができる。 According to the present invention, the formation of a leakage path due to condensed water can be prevented or suppressed, and at the same time, the positioning of the catalyst portion can be facilitated.
図面を用いて本発明の実施例について説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は内燃機関の触媒装置(以下、触媒装置と称す)1Aの概略構成図である。図1では、触媒装置1Aの断面図とともにスペーサ7Aの正面図を示す。触媒装置1Aは外筒2と、電気加熱式触媒部3と、下流側触媒部4と、第1のマット5と、第2のマット6と、スペーサ7Aとを備えている。外筒2は、内燃機関の排気管の一部を構成する。外筒2は導電性を有している。外筒2の内面には絶縁材が塗布されている。絶縁材は例えばガラスコートである。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a catalyst device (hereinafter referred to as catalyst device) 1A for an internal combustion engine. FIG. 1 shows a front view of the
外筒2内には、電気加熱式触媒部3が保持されている。電気加熱式触媒部3は通電により発熱することで、加熱される。電気加熱式触媒部3は、具体的には通電発熱性基材と金属触媒とを有して構成されている。通電発熱性基材は、通電により発熱する材料から形成され、排気を流通可能としている。通電発熱性基材には、通電により加熱可能な非金属材または金属材からなるセル構造の多孔質体を適用できる。多孔質体は規則的なセル構造を有していてもよく、不規則なセル構造を有していてもよい。金属触媒は通電発熱性基材の表面に担持されている。金属触媒には適宜の金属が適用されてよい。
An electrically heated
外筒2内には、下流側触媒部4が保持されている。下流側触媒部4は電気加熱式触媒部3以外の形態の触媒であり、具体的には三元触媒である。下流側触媒部4にはその他の形態の触媒が適用されてもよい。触媒部3、4の外径は同じ大きさに設定されている。電気加熱式触媒部3は第1のマット5を介して、下流側触媒部4は第2のマット6を介して外筒2内に保持されている。マット5、6は保持部材であり、絶縁性を有している。第1のマット5の全長は、電気加熱式触媒部3の全長に合わせて設定されている。第2のマット6の全長は下流側触媒部4の全長に合わせて設定されている。マット5、6にはセラミック繊維製のマット(例えばアルミナ製のマット)を適用できる。
A
スペーサ7Aは、マット5、6間に設けられている。スペーサ7Aは、電気加熱式触媒部3および下流側触媒部4に接触した状態で設けられている。具体的には、スペーサ7Aは触媒部3、4の端面それぞれに接触した状態で設けられている。スペーサ7Aは筒状の形状を有している。スペーサ7Aは絶縁性を有している。スペーサ7Aには、触媒部3、4の基材に熱応力がかかり難い絶縁性マット(例えばセラミック繊維製のマット)を適用できる。
The spacer 7 </ b> A is provided between the
スペーサ7Aは具体的には、触媒部3、4の外径よりも径方向内側に延びた下方部7aおよび上方部7bを備えている。下方部7a内側は上方部7b内側よりも径方向内側に延びている。下方部7aは使用状態(例えば内燃機関とともに車両に設けられた状態)において下方に位置する部分であり、上方部7bはその反対である。スペーサ7Aは、下方部7aおよび上方部7b以外の部分では、触媒部3、4の外径よりも大きな内径を有する円筒状の形状に形成されている。当該内径は触媒部3、4の外径とほぼ同等であってよい。
Specifically, the spacer 7 </ b> A includes a
排気に含まれる水分は、外筒2内で凝縮して下方に溜まり易いところ、触媒装置1Aでは下方部7aのボリュームを大きくしている。このため、触媒装置1Aはマット5、6間で凝縮水が繋がった状態になることを抑制できる。結果、凝縮水による漏電パスの形成を抑制できる。同時に触媒装置1Aは、スペーサ7Aで触媒部3、4の位置決め容易化を図ることもできる。また、スペーサ7Aが絶縁性マットであれば、スペーサ7Aに起因する触媒部3、4の基材割れの発生も防止或いは抑制できる。
The moisture contained in the exhaust gas is likely to condense in the
図2は触媒装置1Bの概略構成図である。図2では、触媒装置1Bの断面図とともにスペーサ7Bおよびリング部材8の正面図と側面図とを示す。触媒装置1Bはスペーサ7Aの代わりにスペーサ7Bを備えている。また、リング部材8をさらに備えている。これらの点以外、触媒装置1Bは触媒装置1Aと実質的に同一である。スペーサ7Bは次に説明する点以外、スペーサ7Aと実質的に同一である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the catalyst device 1B. FIG. 2 shows a front view and a side view of the
スペーサ7Bは触媒部3、4の外径よりも小さな内径を有している。スペーサ7Bは絶縁性を有していない。スペーサ7Bは絶縁性を有していてもよい。リング部材8はスペーサ7Bに両側から隣接して設けられている。リング部材8は絶縁性および遮水性を有している。リング部材8には例えば絶縁性および遮水性を有するセラミックを適用できる。リング部材8は触媒部3、4の外径よりも大きな内径を有している。リング部材8の内径は、触媒部3、4の外径とほぼ同等の大きさであってよい。なお、スペーサ7Bの代わりにスペーサ7Aを適用することは可能である。
The
触媒装置1Bでは、リング部材8がマット5、6間で凝縮水が繋がることを阻止する。結果、漏電パスが形成されることを防止できる。リング部材8は、触媒部3、4の外径よりも大きな内径を有することで、スペーサ7Bと触媒部3、4との接触も可能にする。このため、触媒装置1Bはスペーサ7Bによって触媒部3、4の位置決め容易化を図ることもできる。触媒装置1Bは、触媒部3、4とリング部材8との接触を避けることで、触媒部3、4の基材割れも防止できる。
In the
図3は触媒装置1Cの概略構成図である。図3では、触媒装置1Cの断面図とともに、スペーサ7Cの正面図を示す。触媒装置1Cはスペーサ7Bの代わりにスペーサ7Cを備える点と、リング部材8を備えていない点以外、触媒装置1Bと実質的に同一である。スペーサ7Cは絶縁性を有する点以外、スペーサ7Bと実質的に同一である。触媒装置1Cはスペーサ7Cによって漏電パスの形成を抑制できる。また、スペーサ7Cによって触媒部3、4の位置決め容易化を図ることができる。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the catalyst device 1C. In FIG. 3, the front view of the spacer 7C is shown with the sectional view of the catalyst device 1C. The catalyst device 1C is substantially the same as the catalyst device 1B except that the spacer device 7C is provided instead of the
図4は触媒装置1Dの概略構成図である。図4では、触媒装置1Dの断面図とともに、スペーサ7Dの正面図を示す。触媒装置1Dはスペーサ7Cの代わりにスペーサ7Dを備える点以外、触媒装置1Cと実質的に同一である。スペーサ7Dは以下に示す点以外、スペーサ7Cと実質的に同一である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the catalyst device 1D. In FIG. 4, the front view of
すなわち、スペーサ7Dは、触媒部3、4の外径よりも径方向内側に延びた複数の突起部である突起部7cから7fを備えている。スペーサ7Dでは、突起部7cから7f以外の部分は、触媒部3、4の外径よりも大きな内径を有する円筒状の形状に形成されている。突起部7cから7fのうちいずれかの突起部である突起部7cは、下方に配置されている。突起部7cから7fは周方向に沿って均等に配置されている。触媒装置1Dは突起部7cによって漏電パスの形成を抑制できる。また、突起部7cから7fで触媒部3、4の位置決め容易化を図ることができる。
That is, the spacer 7 </ b> D includes protrusions 7 c to 7 f that are a plurality of protrusions extending radially inward from the outer diameters of the
図5は触媒装置1Eの概略構成図である。触媒装置1Eはスペーサ7Cの代わりにスペーサ7Eを備える点以外、触媒装置1Cと実質的に同一である。スペーサ7Eは次に示す点以外、スペーサ7Cと実質的に同一である。すなわち、スペーサ7Eは上流側から下流側に向かって末広がりとなるテーパ状の内面形状を有している。スペーサ7Eでは、両端部の内径それぞれが、触媒部3、4の外径よりも小さく設定されている。同様の変更はスペーサ7A、7B、7Dにおいて、少なくとも円筒状に形成された部分の内面にも適用できる。触媒装置1Eは、スペーサ7Eによってさらに圧力損失の発生を抑制できる。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the
図6は触媒装置1Fの概略構成図である。触媒装置1Fはスペーサ7Cの代わりにスペーサ7Fを備える点以外、触媒装置1Cと実質的に同一である。スペーサ7Fは次に示す点以外、スペーサ7Cと実質的に同一である。すなわち、スペーサ7Fは中心軸線を含む断面で径方向内側に円弧状に隆起した内面形状を有している。スペーサ7Fでは、両端部の内径それぞれが、触媒部3、4の外径よりも小さく設定されている。同様の変更はスペーサ7A、7B、7Dにおいて、少なくとも円筒状に形成された部分の内面にも適用できる。触媒装置1Fは、スペーサ7Fによってさらに触媒部3、4にかかる熱応力を抑制できる。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of the
図7は触媒装置1Gの概略構成図である。触媒装置1Gは次に説明する点以外、触媒装置1Aと実質的に同一である。すなわち、触媒装置1Gは第1のマット5の代わりに第1および第2の部分マット5a、5bを備えている。また、第2のマットの代わりに第3および第4の部分マット6a、6bを備えている。触媒装置1Gはマット5、6のうち少なくともいずれかがこのように変更された構成であってもよい。同様の変更は触媒装置1Bから1Fにも適用できる。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of the
部分マット5a、5bは全長がともに電気加熱式触媒部3の全長よりも短くなっている。部分マット5a、5bは間に空間S1が形成されるように設けられている。具体的には、部分マット5a、5bは電気加熱式触媒部3の両端部を保持するように設けられている。部分マット6a、6bは全長が下流側触媒部4の全長よりも短くなっている。部分マット6a、6bは間に空間S2が形成されるように設けられている。具体的には、部分マット6a、6bは下流側触媒部4の両端部をそれぞれ保持するように設けられている。部分マット5a、5bと部分マット6a、6bとはともに絶縁性を有している。
The
触媒装置1Gは第1の部分マット5aに凝縮水が浸入しても、第1の部分マット5aから第2の部分マット5bに凝縮水が浸入し難くすることができる。部分マット6a、6bについても同様である。このため、触媒装置1Gは凝縮水による漏電パスの形成を好適に防止或いは抑制できる。
Even if the condensed water enters the first
触媒装置1Gは、空間S1によって電気加熱式触媒部3の保温性を高めることができる。また、空間S2によって下流側触媒部4の保温性を高めることができる。空間S1、S2は、触媒部3、4の保温性を高めることで、漏電パスを形成しようとする凝縮水の蒸発を促進できる。結果、触媒装置1Gの絶縁性を高める効果を発揮することで、凝縮水による漏電パスの形成を好適に防止或いは抑制できる。
The
空間S1、S2には絶縁性を有する保温材がさらに設けられてもよい。この場合、触媒部3、4の保温性をさらに高めることで、触媒装置1Gの絶縁性をさらに高めることができる。触媒装置1Gは外筒2の内面に絶縁材を塗布することでも、触媒部3、4の保温性を高めることができる。
An insulating heat insulating material may be further provided in the spaces S1 and S2. In this case, the insulation of the
上記実施形態は本発明を実施するための一例にすぎない。よって本発明はこれらに限定されるものではなく、請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。 The above embodiments are merely examples for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to these, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims.
触媒装置 1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G
外筒 2
電気加熱式触媒部 3
下流側触媒部 4
第1のマット 5
第2のマット 6
スペーサ 7A、7B、7C、7D、7E、7F
Electric heating
Claims (1)
前記外筒内に第1のマットを介して保持された電気加熱式触媒部と、
前記電気加熱式触媒部の下流側で前記外筒内に第2のマットを介して保持された下流側触媒部と、
前記第1および第2のマット間に、前記電気加熱式触媒部および前記下流側触媒部に接触した状態で設けられ、下方部内側が上方部内側よりも径方向内側に延びた筒状の形状を有するスペーサとを備える内燃機関の触媒装置。
An outer cylinder,
An electrically heated catalyst portion held in the outer cylinder via a first mat;
A downstream catalyst part held in the outer cylinder via a second mat on the downstream side of the electrically heated catalyst part;
A cylindrical shape provided between the first and second mats in contact with the electrically heated catalyst part and the downstream catalyst part, with the lower part inside extending radially inward from the upper part inside A catalyst device for an internal combustion engine comprising a spacer having
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