JP2015190388A - Cooling mechanism for catalyst converter - Google Patents

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PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooling mechanism for a catalyst converter capable of suppressing thermal deterioration of a catalyst by efficiently lowering a catalyst temperature.SOLUTION: In a cooling mechanism 10 for a catalyst converter 20 for cooling the catalyst converter 20 which includes a catalyst case 21 incorporating a catalyst and having an exhaust introduction port 25 and an exhaust discharge port 26, the catalyst converter 20 includes a coolant case 40 having an opening 48 opened close to the exhaust discharge port 26 of the catalyst case 21 and covering a part or the whole of the catalyst case 21 through an outer surface 28 of the catalyst case 21 and the clearance S, and a coolant supply part 50 for supplying coolant from the exhaust introduction port 25 side when a temperature of the catalyst is raised to a temperature set in advance is provided in the clearance S between the coolant case 40 and the catalyst case 21.

Description

本発明は、触媒コンバータの冷却機構、特に、触媒を内蔵し、排気導入口及び排気排出口を有する触媒コンバータの冷却機構に関する。   The present invention relates to a cooling mechanism for a catalytic converter, and more particularly, to a cooling mechanism for a catalytic converter that incorporates a catalyst and has an exhaust inlet and an exhaust outlet.

触媒コンバータは、一般的に、内燃機関から排出される排気ガスの排気通路に設けられ、触媒を内蔵する触媒担体に排気ガスを通過させることによって、排気ガス中の有害成分を浄化する装置である。   A catalytic converter is a device that is generally provided in an exhaust passage of exhaust gas discharged from an internal combustion engine, and purifies harmful components in the exhaust gas by passing the exhaust gas through a catalyst carrier containing a catalyst. .

このような触媒コンバータは、触媒温度を高温にして触媒機能を活性化させる必要があることから、内燃機関内の燃焼温度によって触媒温度を高温にすべく、内燃機関の近傍に配置されることがある。   Since such a catalytic converter needs to activate the catalytic function by increasing the catalyst temperature, it may be arranged in the vicinity of the internal combustion engine in order to increase the catalyst temperature according to the combustion temperature in the internal combustion engine. is there.

その一方で、触媒温度が過度に高温となると触媒が熱劣化することから、かかる場合には、触媒温度を低下させる必要がある。このような対策として、触媒を冷却して触媒温度を低下させることを目的とした技術が、種々提案されている。   On the other hand, when the catalyst temperature becomes excessively high, the catalyst is thermally deteriorated. In such a case, it is necessary to lower the catalyst temperature. As such countermeasures, various techniques for cooling the catalyst to lower the catalyst temperature have been proposed.

特許文献1には、走行風やラジエータファンからの冷却風で触媒コンバータを冷却する触媒コンバータの空冷機構が開示されている。   Patent Document 1 discloses an air cooling mechanism for a catalytic converter that cools the catalytic converter with running air or cooling air from a radiator fan.

この触媒コンバータの空冷機構は、触媒コンバータの外側に、その外側の一部を覆う外側管が形成され、この外側管と触媒コンバータの外側との間の空間に冷却風を導入する冷却風導入手段、及び冷却風導入手段を制御する制御手段を備え、冷却風導入手段が走行風やラジエータファンからの冷却風を空間に導入して、触媒コンバータを介して触媒を冷却している。   The air cooling mechanism of the catalytic converter is formed with an outer pipe that covers a part of the outer side of the catalytic converter and introduces cooling air into a space between the outer pipe and the outer side of the catalytic converter. , And control means for controlling the cooling air introduction means. The cooling air introduction means introduces cooling air from the running air and the radiator fan into the space to cool the catalyst via the catalytic converter.

特開平7−279653号公報JP 7-279653 A

ところで、例えば、点火装置の不具合による失火によって、多量の未燃焼ガスが触媒コンバータ内に流入する、あるいは長距離に亘る急坂の登坂によって内燃機関に高い負荷が継続的に付与されている場合に、触媒コンバータの外表面に外部から導入される走行風が相対的に減少すること等によって、触媒温度が高温になることがある。   By the way, for example, when a large amount of unburned gas flows into the catalytic converter due to misfire due to a malfunction of the ignition device, or when a high load is continuously applied to the internal combustion engine due to a steep climb over a long distance, The catalyst temperature may become high due to a relative decrease in traveling wind introduced from the outside to the outer surface of the catalytic converter.

かかる場合には、触媒を冷却する必要があるところ、上記特許文献1のような空冷機構によっては、内燃機関の低負荷時及び高負荷時といった広範な運転域において、触媒温度を適切に制御することができないことから、触媒温度が過度に上昇した場合において、触媒温度を効率的に低下させることができないことが懸念される。   In such a case, it is necessary to cool the catalyst. However, depending on the air cooling mechanism as described in Patent Document 1, the catalyst temperature is appropriately controlled in a wide operating range such as when the internal combustion engine is under low load and when under high load. Therefore, when the catalyst temperature rises excessively, there is a concern that the catalyst temperature cannot be lowered efficiently.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、触媒温度を効率的に低下させて触媒の熱劣化を抑制することができる触媒コンバータの冷却機構を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a cooling mechanism for a catalytic converter that can efficiently reduce the catalyst temperature and suppress the thermal deterioration of the catalyst.

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の冷却機構は、触媒を内蔵し、排気導入口及び排気排出口を有する触媒ケースを備えた触媒コンバータを冷却する触媒コンバータの冷却機構において、前記触媒コンバータは、前記触媒ケースの前記排気排出口に近接して開口する開口部を有し、前記触媒ケースの外表面と間隙を介して該触媒ケースの一部または全部を覆う冷却水ケースを備え、該冷却水ケースと前記触媒ケースとの前記間隙に、前記触媒の温度が予め設定された温度に上昇した際に前記排気導入口側から冷却水を供給する冷却水供給部を備えることを特徴とする。   The cooling mechanism for a catalytic converter according to the first aspect of the present invention for solving the above-described problem is a cooling of a catalytic converter that cools a catalytic converter that includes a catalyst and includes a catalyst case having an exhaust inlet and an exhaust outlet. In the mechanism, the catalytic converter has an opening that opens close to the exhaust outlet of the catalyst case, and is a cooling unit that covers part or all of the catalyst case via an outer surface and a gap of the catalyst case. A cooling water supply unit that supplies a cooling water from the exhaust inlet side when the temperature of the catalyst rises to a preset temperature in the gap between the cooling water case and the catalyst case. It is characterized by providing.

この構成によれば、触媒温度が予め設定された温度に上昇すると、冷却水供給部が、触媒ケースの外表面と冷却水ケースとの間隙に、触媒ケースの排気導入口側から冷却水を供給する。これにより、内燃機関の運転域に応じて、触媒温度を効率的に低下させることができ、触媒の熱劣化を防止することができる。   According to this configuration, when the catalyst temperature rises to a preset temperature, the cooling water supply unit supplies cooling water to the gap between the outer surface of the catalyst case and the cooling water case from the exhaust inlet side of the catalyst case. To do. Thereby, according to the operating range of the internal combustion engine, the catalyst temperature can be efficiently lowered, and thermal deterioration of the catalyst can be prevented.

しかも、冷却水ケースは、触媒ケースの排気排出口に近接して開口する開口部を有することから、排気ガスが触媒ケースの排気排出口から排出される際に、触媒ケースの外表面と冷却水ケースとの間隙に供給された冷却水が、ほぼ水蒸気状となって開口部から排気ガスに吸引される。   In addition, since the cooling water case has an opening that opens close to the exhaust discharge port of the catalyst case, when the exhaust gas is discharged from the exhaust discharge port of the catalyst case, the outer surface of the catalyst case and the cooling water The cooling water supplied to the gap with the case becomes substantially water vapor and is sucked into the exhaust gas from the opening.

従って、冷却水が排気ガスとともに外部に排出されて、間隙内に滞留することなく外部に排出されることから、特に内燃機関の冷態始動時の暖機を妨げる事態が減少する。従って、触媒コンバータの機能低下が抑制されるとともに、触媒ケースの腐食も抑制される。   Therefore, since the cooling water is discharged to the outside together with the exhaust gas and discharged to the outside without staying in the gap, the situation that prevents warm-up particularly during the cold start of the internal combustion engine is reduced. Therefore, the function deterioration of the catalytic converter is suppressed, and the corrosion of the catalyst case is also suppressed.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の触媒コンバータの冷却機構において、前記冷却水供給部は、前記冷却水ケースと前記触媒ケースとの前記間隙に前記冷却水を噴霧することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the cooling mechanism of the catalytic converter according to the first aspect, the cooling water supply unit sprays the cooling water into the gap between the cooling water case and the catalyst case. Features.

この構成によれば、冷却水供給部は、冷却水を、この冷却水が気化しやすいように、触媒ケースの外表面と冷却水ケースとの間隙に噴霧して供給することから、冷却水が排気ガスに容易に吸引されて効率的に外部へ排出される。   According to this configuration, the cooling water supply unit sprays and supplies the cooling water to the gap between the outer surface of the catalyst case and the cooling water case so that the cooling water is easily vaporized. Easily sucked into exhaust gas and efficiently discharged outside.

請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の触媒コンバータの冷却機構において、前記冷却水供給部は、空調装置で凝縮された凝縮水を前記冷却水として用いることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the catalytic converter cooling mechanism according to the first or second aspect, the cooling water supply unit uses condensed water condensed by an air conditioner as the cooling water. .

この構成によれば、冷却水として、空調装置で凝縮された凝縮水を用いることから、本来であれば廃棄される凝縮水を再利用することによって、効率的に触媒コンバータを冷却することができる。   According to this configuration, since the condensed water condensed in the air conditioner is used as the cooling water, the catalytic converter can be efficiently cooled by reusing the condensed water that would otherwise be discarded. .

請求項4に記載の発明は、請求項1または2に記載の触媒コンバータの冷却機構において、前記冷却水供給部は、前記冷却水ケースと前記触媒ケースとの前記間隙に供給する冷却水を貯水する貯水部を備えることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the cooling mechanism of the catalytic converter according to the first or second aspect, the cooling water supply unit stores the cooling water supplied to the gap between the cooling water case and the catalyst case. It is characterized by having a water storage part.

この構成によれば、冷却水供給部は、冷却水ケースと触媒ケースとの間隙に冷却水を供給する貯水部を備えることから、触媒コンバータを冷却する冷却水を予め確保しておくことができる。   According to this configuration, since the cooling water supply unit includes the water storage unit that supplies the cooling water to the gap between the cooling water case and the catalyst case, the cooling water for cooling the catalytic converter can be secured in advance. .

この発明によれば、触媒温度が予め設定された温度に上昇すると、触媒ケースの外表面と冷却水ケースとの間隙に、触媒ケースの排気導入口側から冷却水が供給されることから、触媒温度を効率的に低下させることができ、触媒の熱劣化を防止することができる。   According to this invention, when the catalyst temperature rises to a preset temperature, the cooling water is supplied from the exhaust inlet side of the catalyst case to the gap between the outer surface of the catalyst case and the cooling water case. The temperature can be reduced efficiently, and thermal deterioration of the catalyst can be prevented.

冷却水は、触媒ケースの排気排出口に近接して開口する開口部から排気ガスに吸引されて、排気ガスとともに外部に排出されることから、特に内燃機関の冷態始動時の暖機を妨げる事態が減少する。従って、触媒コンバータの機能低下が抑制されるとともに、触媒ケースの腐食も抑制される。   The cooling water is sucked into the exhaust gas from the opening that opens close to the exhaust discharge port of the catalyst case and discharged to the outside together with the exhaust gas, thus preventing warm-up particularly during the cold start of the internal combustion engine. Things decrease. Therefore, the function deterioration of the catalytic converter is suppressed, and the corrosion of the catalyst case is also suppressed.

本発明の実施の形態に係る触媒コンバータの冷却機構の概略を説明する図である。It is a figure explaining the outline of the cooling mechanism of the catalytic converter which concerns on embodiment of this invention. 図1のII−II線断面図である。It is the II-II sectional view taken on the line of FIG. 本実施の形態に係る触媒コンバータが冷却される状態の概略を説明する、図1のA部の拡大図である。It is an enlarged view of the A section of Drawing 1 explaining the outline of the state where the catalytic converter concerning this embodiment is cooled. 本発明の他の実施の形態に係る触媒コンバータの冷却機構の概略を説明する図である。It is a figure explaining the outline of the cooling mechanism of the catalytic converter which concerns on other embodiment of this invention.

次に、本発明の実施の形態について、図1〜図4に基づいて説明する。なお、本実施の形態において、触媒コンバータが、車両の内燃機関の排気系に配設される触媒コンバータである場合を例として説明する。   Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, an example will be described in which the catalytic converter is a catalytic converter disposed in an exhaust system of an internal combustion engine of a vehicle.

図1は、本実施の形態に係る触媒コンバータの冷却機構の概略を説明する図であり、図2は、図1のII−II線断面図である。図示のように、冷却機構10は、触媒コンバータ20、及びこの触媒コンバータ20を冷却する冷却水供給部50を備える。   FIG. 1 is a diagram for explaining the outline of the cooling mechanism of the catalytic converter according to the present embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. As illustrated, the cooling mechanism 10 includes a catalytic converter 20 and a cooling water supply unit 50 that cools the catalytic converter 20.

触媒コンバータ20は、触媒ケース21、触媒ケース21に収容される触媒担体30、及び触媒ケース21の外表面28と間隙Sを介して触媒ケース21の全部を覆う冷却水ケース40を備える。   The catalytic converter 20 includes a catalyst case 21, a catalyst carrier 30 accommodated in the catalyst case 21, and a cooling water case 40 that covers the entire catalyst case 21 via the outer surface 28 and the gap S of the catalyst case 21.

触媒ケース21は、触媒ケース本体22、矢線Uで示す触媒ケース本体22の上流側を封止する上流面23、及び矢線Dで示す触媒ケース本体22の下流側を封止する下流面24を有する円筒状に形成される。   The catalyst case 21 includes a catalyst case body 22, an upstream surface 23 that seals the upstream side of the catalyst case body 22 indicated by an arrow U, and a downstream surface 24 that seals a downstream side of the catalyst case body 22 indicated by an arrow D. It is formed in a cylindrical shape having

この触媒ケース21には、上流面23から上流側Uに向かって突出して開口する排気導入口である排気ガス導入口25、及び下流面24から下流側Dに向かって突出して開口する排気排出口である排気ガス排出口26が形成されている。   The catalyst case 21 includes an exhaust gas inlet 25 that is an exhaust inlet that projects from the upstream surface 23 toward the upstream U, and an exhaust outlet that projects from the downstream surface 24 toward the downstream D. An exhaust gas outlet 26 is formed.

触媒担体30は、排気ガス流入面31及び排気ガス排出面32を有して触媒ケース21の内表面27に嵌合して触媒ケース21内に収容される円柱状に形成され、排気ガス流入面31から排気ガス排出面32に亘って連続する隔壁によって区画されたセル33を有するハニカム状に形成される。   The catalyst carrier 30 has an exhaust gas inflow surface 31 and an exhaust gas discharge surface 32, is fitted in the inner surface 27 of the catalyst case 21 and is formed in a cylindrical shape accommodated in the catalyst case 21, and the exhaust gas inflow surface It is formed in a honeycomb shape having cells 33 partitioned by partition walls extending from 31 to the exhaust gas discharge surface 32.

この触媒担体30には、例えばPt、Pd、Rh等の触媒が内蔵される。   The catalyst carrier 30 contains a catalyst such as Pt, Pd, or Rh.

冷却水ケース40は、冷却水ケース本体41、冷却水ケース本体41の上流側Uを封止する上壁42、及び冷却水ケース本体41の下流側Dを封止する下壁43を有する円筒状に形成される。   The cooling water case 40 has a cylindrical shape having a cooling water case body 41, an upper wall 42 that seals the upstream side U of the cooling water case body 41, and a lower wall 43 that seals the downstream side D of the cooling water case body 41. Formed.

この冷却水ケース40には、上壁42から上流側Uに向かって突出する上流側ボス部44が形成されている。この上流側ボス部44は、側部44a及び側部44aから内方に折曲して連続する端部44bを有する円筒状に形成される。   The cooling water case 40 is formed with an upstream boss 44 that protrudes from the upper wall 42 toward the upstream U. The upstream boss portion 44 is formed in a cylindrical shape having a side portion 44a and an end portion 44b that is bent inward from the side portion 44a and is continuous.

この端部44bには、端部44bからさらに上流側Uに向かって突出して上流側Uに開口して導入管1が接続される導入部45が形成されている。   The end portion 44b is formed with an introduction portion 45 that protrudes further from the end portion 44b toward the upstream side U and opens to the upstream side U to which the introduction pipe 1 is connected.

一方、冷却水ケース40には、下壁43から下流側Dに向かって突出する下流側ボス部46が形成されている。この下流側ボス部46は、側部46a及び側部46aから内方に折曲して連続する端部46bを有する円筒状に形成される。   On the other hand, the cooling water case 40 is formed with a downstream boss portion 46 projecting from the lower wall 43 toward the downstream side D. The downstream boss part 46 is formed in a cylindrical shape having a side part 46a and an end part 46b that is bent inward from the side part 46a and is continuous.

この端部46bには、端部46bからさらに下流側Dに向かって突出して下流側Dに開口して排気管2が接続される排気管接続部47が形成されている。   The end portion 46b is formed with an exhaust pipe connection portion 47 that protrudes further from the end portion 46b toward the downstream side D and opens to the downstream side D to which the exhaust pipe 2 is connected.

このような冷却水ケース40は、本実施の形態では、その内表面40aと触媒ケース21の外表面28との間隙Sを介して、触媒ケース21の全部を覆って触媒ケース21を収容する。   In the present embodiment, such a cooling water case 40 covers the entire catalyst case 21 and accommodates the catalyst case 21 through a gap S between the inner surface 40 a and the outer surface 28 of the catalyst case 21.

具体的には、触媒ケース21の排気ガス導入口25の端部が、冷却水ケース40の上流側ボス部44に形成された導入部45に嵌合されるとともに、図2で示すように、触媒ケース21が、その排気ガス排出口26における触媒ケース21の外表面28において、下流側ボス部46における冷却水ケース40の内表面40aに放射状に形成された支持部40bによって支持されることにより、触媒ケース21が冷却水ケース40内に収容される。   Specifically, the end portion of the exhaust gas introduction port 25 of the catalyst case 21 is fitted to the introduction portion 45 formed in the upstream boss portion 44 of the cooling water case 40, and as shown in FIG. The catalyst case 21 is supported on the outer surface 28 of the catalyst case 21 at the exhaust gas discharge port 26 by the support portions 40b formed radially on the inner surface 40a of the cooling water case 40 in the downstream boss portion 46. The catalyst case 21 is accommodated in the cooling water case 40.

これにより、冷却水ケース40の導入部45と触媒ケース21の排気ガス導入口25とが、触媒コンバータ21の中心線Cに沿った同軸上に位置決めされるとともに、触媒ケース21の排気ガス排出口26と冷却水ケース40の排気管接続部47とが、触媒コンバータ21の中心線Cに沿った同軸上に位置決めされる。   Thereby, the introduction part 45 of the cooling water case 40 and the exhaust gas inlet 25 of the catalyst case 21 are positioned coaxially along the center line C of the catalytic converter 21 and the exhaust gas outlet of the catalyst case 21. 26 and the exhaust pipe connecting portion 47 of the cooling water case 40 are positioned coaxially along the center line C of the catalytic converter 21.

このとき、冷却水ケース40の排気管接続部47は、上流側Uに向かって触媒ケース21の排気ガス排出口26に臨み、所定間隔αを有する開口部48を介して排気ガス排出口26に近接して配置される。   At this time, the exhaust pipe connecting portion 47 of the cooling water case 40 faces the exhaust gas outlet 26 of the catalyst case 21 toward the upstream side U, and reaches the exhaust gas outlet 26 via the opening 48 having a predetermined interval α. Placed close together.

上記構成の触媒コンバータ20における触媒ケース21の排気ガス導入口25及び冷却水ケース40の導入部45に、内燃機関からの排気ガスGを触媒コンバータ20内に導入する導入管1が装着され、冷却水ケース40の排気管接続部47に、排気ガスGを外部に排出する排気管2が装着される。   The introduction pipe 1 for introducing the exhaust gas G from the internal combustion engine into the catalytic converter 20 is attached to the exhaust gas introduction port 25 of the catalyst case 21 and the introduction portion 45 of the cooling water case 40 in the catalytic converter 20 having the above-described configuration. The exhaust pipe 2 for exhausting the exhaust gas G to the outside is attached to the exhaust pipe connecting portion 47 of the water case 40.

これにより、触媒コンバータ20が配設された排気系を介して内燃機関から外部までが連通し、導入管1を介して内燃機関からの排気ガスGが触媒コンバータ20に導入されて浄化され、浄化された排気ガスGが排気管2を介して外部に排気される。   As a result, the internal combustion engine communicates with the outside through the exhaust system in which the catalytic converter 20 is disposed, and the exhaust gas G from the internal combustion engine is introduced into the catalytic converter 20 through the introduction pipe 1 to be purified. The exhaust gas G is exhausted to the outside through the exhaust pipe 2.

冷却水供給部50は、このような触媒コンバータ20を冷却する装置であり、図1で示すように、ウォータポンプ51、車両に搭載される空調装置である図示しないエアコンディショナで凝縮された凝縮水を貯水する貯水部52、及び制御部53を主要構成として備える。   The cooling water supply unit 50 is a device that cools such a catalytic converter 20, and as shown in FIG. 1, condensation condensed by a water pump 51 and an air conditioner (not shown) that is an air conditioner mounted on a vehicle. A water storage unit 52 for storing water and a control unit 53 are provided as main components.

ウォータポンプ51は、冷却水ケース40の内表面40aと触媒ケース21の外表面28との間隙S内に突出して冷却水ケース40に固定された噴射ノズル51aを備え、この噴射ノズル51aを介して、貯水部52に貯水されたエアコンディショナの凝縮水を冷却水として、間隙Sに噴霧する。   The water pump 51 includes an injection nozzle 51a that protrudes into the gap S between the inner surface 40a of the cooling water case 40 and the outer surface 28 of the catalyst case 21 and is fixed to the cooling water case 40, and through the injection nozzle 51a. Then, the condensed water of the air conditioner stored in the water storage section 52 is sprayed on the gap S as cooling water.

制御部53は、触媒ケース21の外表面28に取り付けられて触媒担体30に内蔵された触媒の温度を検知する温度センサ53aを備え、この温度センサ53aで検知した触媒温度に基づいて、ウォータポンプ51による冷却水の間隙Sへの噴霧を制御する。   The controller 53 includes a temperature sensor 53a that is attached to the outer surface 28 of the catalyst case 21 and detects the temperature of the catalyst contained in the catalyst carrier 30, and based on the catalyst temperature detected by the temperature sensor 53a, the water pump The spray of the cooling water 51 to the gap S is controlled.

この制御部53には、本実施の形態では、触媒温度が予め設定された高温に上昇した際に、噴射ノズル51aを介して間隙S内に冷却水を噴霧するようにウォータポンプ51を制御するプログラムが格納されている。   In the present embodiment, the control unit 53 controls the water pump 51 so that the cooling water is sprayed into the gap S via the injection nozzle 51a when the catalyst temperature rises to a preset high temperature. The program is stored.

本実施の形態では、例えば、触媒温度が750℃に上昇した際に冷却水を噴霧するように制御される。   In the present embodiment, for example, when the catalyst temperature rises to 750 ° C., the cooling water is controlled to be sprayed.

次に、本実施の形態に係る冷却水供給部50から噴霧される冷却水による触媒コンバータ20の冷却作用について、図3及び図1を用いて説明する。   Next, the cooling effect | action of the catalytic converter 20 by the cooling water sprayed from the cooling water supply part 50 which concerns on this Embodiment is demonstrated using FIG.3 and FIG.1.

図3は、本実施の形態に係る触媒コンバータ20が冷却される状態の概略を説明する、図1のA部の拡大図である。   FIG. 3 is an enlarged view of a portion A in FIG. 1 for explaining an outline of a state in which the catalytic converter 20 according to the present embodiment is cooled.

例えば、点火装置の不具合による失火によって、未燃焼ガスが触媒コンバータ20内に流入した場合や、長距離に亘る急坂の登坂によって触媒コンバータの外表面に導入される走行風が相対的に減少する場合には、触媒温度が上昇する。   For example, when unburned gas flows into the catalytic converter 20 due to misfire due to a malfunction of the ignition device, or when traveling wind introduced to the outer surface of the catalytic converter relatively decreases due to a steep climb over a long distance In this case, the catalyst temperature rises.

温度センサ53aが、予め設定された750℃の触媒温度を検知すると、検知信号が制御部53に入力される。制御部53に検知信号が入力されると、ウォータポンプ51が噴射ノズル51aを介して、貯水部52に貯水された凝縮水を、冷却水ケース40と触媒ケース21との間隙S内に冷却水として噴霧する。   When the temperature sensor 53 a detects a preset catalyst temperature of 750 ° C., a detection signal is input to the control unit 53. When the detection signal is input to the control unit 53, the water pump 51 causes the condensed water stored in the water storage unit 52 to pass through the injection nozzle 51 a into the cooling water in the gap S between the cooling water case 40 and the catalyst case 21. Spray as.

図3で示すように、冷却水は、噴射ノズル51aを介して圧力が付与されることによって粒化したミストMとして、本実施の形態では、触媒コンバータ20の上流側Uから間隙S内に供給される。   As shown in FIG. 3, the cooling water is supplied into the gap S from the upstream U side of the catalytic converter 20 as mist M granulated by applying pressure through the injection nozzle 51a. Is done.

間隙S内に供給されたミストMは、触媒ケース21を介して触媒担体30に内蔵された触媒を冷却し、触媒温度を低下させる。間隙Sに供給されたミストMは、触媒温度の低下に伴って水蒸気化し、触媒コンバータ20の上流側Uから下流側Dに向かって流下する。   The mist M supplied in the gap S cools the catalyst built in the catalyst carrier 30 via the catalyst case 21 and lowers the catalyst temperature. The mist M supplied to the gap S is vaporized as the catalyst temperature decreases, and flows down from the upstream U side of the catalytic converter 20 toward the downstream D side.

一方、内燃機関からの排気ガスGは、導入管1を介して触媒ケース21に収容された触媒担体30に導入され、導入された排気ガスGは触媒担体30のセル33を流下する。   On the other hand, the exhaust gas G from the internal combustion engine is introduced into the catalyst carrier 30 accommodated in the catalyst case 21 via the introduction pipe 1, and the introduced exhaust gas G flows down the cell 33 of the catalyst carrier 30.

このとき、排気ガスGに含まれるNO等の有害物質が、触媒担体30に内蔵された触媒によって還元されて、排気ガスGが浄化される。 At this time, harmful substances of the NO X or the like contained in the exhaust gas G, is reduced by the catalyst incorporated in the catalyst carrier 30, the exhaust gas G is purified.

浄化された排気ガスGは、触媒ケース21の排気ガス排出口26を介して冷却水ケース40の排気管接続部47に装着された排気管2に流入して、外部に排出される。   The purified exhaust gas G flows into the exhaust pipe 2 attached to the exhaust pipe connection portion 47 of the cooling water case 40 via the exhaust gas discharge port 26 of the catalyst case 21 and is discharged outside.

このとき、ミストMは、排気ガスGが、触媒ケース21の排気ガス排出口26と近接して所定間隔αを有する開口部48を介して排気管2に流入する際に、開口部48から排気ガスGに吸引される。   At this time, the mist M is exhausted from the opening 48 when the exhaust gas G flows into the exhaust pipe 2 through the opening 48 having a predetermined interval α close to the exhaust gas discharge port 26 of the catalyst case 21. It is sucked into the gas G.

排気ガスGに吸入されたミストMは、排気ガスGとともに排気管2から外部に排出される。   The mist M sucked into the exhaust gas G is discharged from the exhaust pipe 2 together with the exhaust gas G.

上記構成の触媒コンバータ20の冷却機構10では、触媒温度が上昇して、温度センサ53aが予め設定された750℃の触媒温度を検知すると、冷却水供給部50のウォータポンプ51が噴射ノズル51aを介して、間隙S内にエアコンディショナ52の凝縮水を冷却水として噴霧する。   In the cooling mechanism 10 of the catalytic converter 20 having the above-described configuration, when the catalyst temperature rises and the temperature sensor 53a detects a preset catalyst temperature of 750 ° C., the water pump 51 of the cooling water supply unit 50 opens the injection nozzle 51a. Then, the condensed water of the air conditioner 52 is sprayed into the gap S as cooling water.

噴射ノズル51aは、冷却水を粒化したミストMを間隙S内に供給し、このミストMが、触媒ケース21を介して触媒担体30に内蔵された触媒を冷却する。これにより、触媒温度を効率的に低下させることができ、触媒の熱劣化を防止することができる。   The injection nozzle 51 a supplies mist M obtained by granulating cooling water into the gap S, and the mist M cools the catalyst built in the catalyst carrier 30 via the catalyst case 21. Thereby, catalyst temperature can be reduced efficiently and thermal deterioration of a catalyst can be prevented.

しかも、ミストMは、触媒ケース21の排気ガス排出口26と近接して所定間隔αを有する開口部48から排気ガスGに吸引されて、排気ガスGとともに排気管2から外部に排出される。   Moreover, the mist M is sucked into the exhaust gas G from the opening 48 having a predetermined interval α in the vicinity of the exhaust gas discharge port 26 of the catalyst case 21 and discharged from the exhaust pipe 2 together with the exhaust gas G.

従って、間隙S内に供給されたミストMが、間隙S内に滞留することなく外部に排出されることから、特に内燃機関の冷態始動時の暖機を妨げる事態が減少する。従って、触媒コンバータ20の機能低下が抑制されるとともに、触媒ケース21の腐食が抑制される。   Therefore, since the mist M supplied in the gap S is discharged outside without staying in the gap S, the situation that prevents warm-up particularly during the cold start of the internal combustion engine is reduced. Therefore, the functional deterioration of the catalytic converter 20 is suppressed, and the corrosion of the catalyst case 21 is suppressed.

本実施の形態では、冷却水として、エアコンディショナからの凝縮水を用いることから、本来であれば廃棄される凝縮水を再利用することによって、効率的に触媒コンバータ20を冷却することができる。   In the present embodiment, since the condensed water from the air conditioner is used as the cooling water, the catalytic converter 20 can be efficiently cooled by reusing the condensed water originally discarded. .

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることはなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。上記実施の形態では、噴射ノズル51aは、冷却水ケース40の冷却水ケース本体41において、冷却水ケース40の内表面40aと触媒ケース21の外表面28との間隙Sに突出して冷却水ケース40に固定された場合を説明したが、図4で示すように、例えば、冷却水ケース40の上流側ボス部44において、冷却水ケース40の内表面40aと触媒ケース21の外表面28との間隙Sに突出するように、冷却水ケース40に固定されていてもよい。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning of invention. In the above embodiment, the injection nozzle 51 a protrudes into the gap S between the inner surface 40 a of the cooling water case 40 and the outer surface 28 of the catalyst case 21 in the cooling water case body 41 of the cooling water case 40. As shown in FIG. 4, for example, in the upstream boss portion 44 of the cooling water case 40, a gap between the inner surface 40 a of the cooling water case 40 and the outer surface 28 of the catalyst case 21 is used. It may be fixed to the cooling water case 40 so as to protrude into S.

上記実施の形態では、冷却水として、エアコンディショナからの凝縮水を用いる場合を説明したが、例えば、冷却水供給部50のウォータポンプ51のみに冷却水を供給する、触媒コンバータ20を冷却する冷却水専用の貯水部を冷却水供給部50に装備してもよい。   In the above embodiment, the case where the condensed water from the air conditioner is used as the cooling water has been described. For example, the catalytic converter 20 that supplies the cooling water only to the water pump 51 of the cooling water supply unit 50 is cooled. A cooling water supply unit 50 may be equipped with a dedicated water storage unit for cooling water.

これにより、触媒コンバータ20を冷却する冷却水を予め確保しておくことができる。   Thereby, cooling water for cooling the catalytic converter 20 can be secured in advance.

上記実施の形態では、冷却水ケース40が、触媒ケース21の全部を覆う場合を説明したが、触媒ケース21の一部のみを覆うように構成することもできる。   In the above embodiment, the case where the cooling water case 40 covers the entire catalyst case 21 has been described. However, the cooling water case 40 may be configured to cover only a part of the catalyst case 21.

上記実施の形態では、触媒の温度を検知する温度センサ53aで検知した触媒温度に基づいて、ウォータポンプ51による冷却水の間隙Sへの噴霧を制御する場合を説明したが、排気ガスGの温度を検知する排気ガスセンサや、排気ガスの圧力を検知する圧力センサに基づいて触媒温度を推定してもよく、さらには、アクセル開度やエンジン回転数に基づいて触媒温度を推定してもよい。   In the above-described embodiment, the case where the spraying of the coolant to the gap S by the water pump 51 is controlled based on the catalyst temperature detected by the temperature sensor 53a that detects the temperature of the catalyst has been described. The catalyst temperature may be estimated based on an exhaust gas sensor that detects the pressure of the exhaust gas, or a pressure sensor that detects the pressure of the exhaust gas. Furthermore, the catalyst temperature may be estimated based on the accelerator opening or the engine speed.

10 触媒コンバータの冷却機構
20 触媒コンバータ
21 触媒ケース
25 排気ガス導入口(排気導入口)
26 排気ガス排出口(排気排出口)
28 外表面
30 触媒担体
40 冷却水ケース
40a 内表面
45 導入部
47 排気管接続部
48 開口部
50 冷却水供給部
51 ウォータポンプ
51a 噴射ノズル
52 貯水部
53 制御部
53a 温度センサ
D 下流側
M ミスト(冷却水)
S 間隙
U 上流側
10 Catalytic Converter Cooling Mechanism 20 Catalytic Converter 21 Catalytic Case 25 Exhaust Gas Inlet (Exhaust Inlet)
26 Exhaust gas outlet (exhaust outlet)
28 outer surface 30 catalyst carrier 40 cooling water case 40a inner surface 45 introduction part 47 exhaust pipe connection part 48 opening part 50 cooling water supply part 51 water pump 51a injection nozzle 52 water storage part 53 control part 53a temperature sensor D downstream M mist ( Cooling water)
S Gap U Upstream side

Claims (4)

触媒を内蔵し、排気導入口及び排気排出口を有する触媒ケースを備えた触媒コンバータを冷却する触媒コンバータの冷却機構において、
前記触媒コンバータは、
前記触媒ケースの前記排気排出口に近接して開口する開口部を有し、前記触媒ケースの外表面と間隙を介して該触媒ケースの一部または全部を覆う冷却水ケースを備え、
該冷却水ケースと前記触媒ケースとの前記間隙に、前記触媒の温度が予め設定された温度に上昇した際に前記排気導入口側から冷却水を供給する冷却水供給部を備えることを特徴とする触媒コンバータの冷却機構。
In the catalytic converter cooling mechanism for cooling the catalytic converter with the catalyst built-in and having a catalyst case having an exhaust inlet and an exhaust outlet,
The catalytic converter is:
A cooling water case that has an opening that opens close to the exhaust outlet of the catalyst case, and that covers a part or all of the catalyst case via an outer surface of the catalyst case and a gap;
A cooling water supply unit is provided in the gap between the cooling water case and the catalyst case to supply cooling water from the exhaust inlet side when the temperature of the catalyst rises to a preset temperature. The catalytic converter cooling mechanism.
前記冷却水供給部は、
前記冷却水ケースと前記触媒ケースとの前記間隙に前記冷却水を噴霧することを特徴とする請求項1に記載の触媒コンバータの冷却機構。
The cooling water supply unit
The cooling mechanism for a catalytic converter according to claim 1, wherein the cooling water is sprayed into the gap between the cooling water case and the catalyst case.
前記冷却水供給部は、
空調装置で凝縮された凝縮水を前記冷却水として用い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の冷却機構。
The cooling water supply unit
3. The cooling mechanism for a catalytic converter according to claim 1, wherein condensed water condensed by an air conditioner is used as the cooling water.
前記冷却水供給部は、
前記冷却水ケースと前記触媒ケースとの前記間隙に供給する冷却水を貯水する貯水部を備え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の冷却機構。
The cooling water supply unit
The cooling mechanism for a catalytic converter according to claim 1 or 2, further comprising a water storage section for storing cooling water supplied to the gap between the cooling water case and the catalyst case.
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