JP2017504763A - 触媒コンバータ断熱材の大きさ及び位置決め方法 - Google Patents

触媒コンバータ断熱材の大きさ及び位置決め方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2017504763A
JP2017504763A JP2016564358A JP2016564358A JP2017504763A JP 2017504763 A JP2017504763 A JP 2017504763A JP 2016564358 A JP2016564358 A JP 2016564358A JP 2016564358 A JP2016564358 A JP 2016564358A JP 2017504763 A JP2017504763 A JP 2017504763A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
intake pipe
catalytic converter
intersection
cylinders
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
JP2016564358A
Other languages
English (en)
Inventor
プラティ、ステファノ
コヤナギ、グレゴリー・キヨシ
ブラゴエビッチ、ヴォイスラブ
Original Assignee
ヴィダ ホールディングス コーポレーション リミテッド
ヴィダ ホールディングス コーポレーション リミテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ヴィダ ホールディングス コーポレーション リミテッド, ヴィダ ホールディングス コーポレーション リミテッド filed Critical ヴィダ ホールディングス コーポレーション リミテッド
Publication of JP2017504763A publication Critical patent/JP2017504763A/ja
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2825—Ceramics
    • F01N3/2828—Ceramic multi-channel monoliths, e.g. honeycombs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9495—Controlling the catalytic process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F01N13/0097—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are arranged in a single housing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/011—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more purifying devices arranged in parallel
    • F01N13/017—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more purifying devices arranged in parallel the purifying devices are arranged in a single housing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/14—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having thermal insulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2892—Exhaust flow directors or the like, e.g. upstream of catalytic device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/20—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a flow director or deflector
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2260/00—Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for
    • F01N2260/08—Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for for preventing heat loss or temperature drop, using other means than layers of heat-insulating material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2260/00—Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for
    • F01N2260/20—Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for for heat or sound protection, e.g. using a shield or specially shaped outer surface of exhaust device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
    • F01N2330/60—Discontinuous, uneven properties of filter material, e.g. different material thickness along the longitudinal direction; Higher filter capacity upstream than downstream in same housing

Abstract

基体は、円筒状の吸気管がつながる触媒コンバータ缶に用いられ、内側の触媒ゾーン部分、外側の触媒ゾーン部分及び各部分を熱的に分離する断熱材を有する。前記断熱材は、前記基体を貫通して延び、２つの想定される円筒と前記基体の上流側の面との交わりによって実質的に定められる均一な断面を有し、各前記想定される円筒は、吸気管の直径の１．０８と１．２０の間の呼び径、１〜４ｍｍの肉厚及び、吸気管と缶の交差部での最大ガス速度地点におけるガス方向と一致する軸を有する。前記円筒の一つは、動作出力範囲の下限におけるガス流と関係し、もう一方の前記円筒は、動作出力範囲の上限におけるガス流と関係する。

Description

本発明は、排気ガス処理の分野に関する。
触媒コンバータの基体(substrate)の中の断熱層の介在によって、背圧が減ることが知られており、引用することによってここに一体化される、PCT／CA２０１３／０００６６３の内容を利用すれば、与えられた如何なるアプリケーションに対しても、当業者による所定の実験を通して適切な断熱材が設計されうる。
本発明の一つの態様は、動作出力(power)範囲に上限及び下限を有する燃焼機関のための触媒コンバータ基体の中の断熱層の設計を早めるための方法であり、前記基体は、使用時には、ディフューザコーンがなければ、円筒状の吸気管につながる触媒コンバータ缶の実質的に全体を占めるタイプのものである。その方法は、
１． エンジンが動作出力範囲の下限で稼働する際に、吸気管と缶の交差部での最大ガス速度地点におけるガス方向を決定し、
２． エンジンが動作出力範囲の上限で稼働する際に、吸気管と缶の交差部での最大ガス速度地点におけるガス方向を決定し、
３． ベンチマーク触媒コンバータ基体を定める(define)ステップからなる。
前記ベンチマーク触媒コンバータ基体においては、
・基体の外側の触媒ゾーン部分が基体の内側の触媒ゾーン部分を囲み、
・断熱材が前記内側と外側のゾーンを熱的に分離し、
・前記断熱材は前記基体を貫通して延び、前記基体の全長にわたって一様な断面を有し、
・前記一様な断面は、二つの想定される円筒と前記基体の上流側の面の交わりによって実質的に定められ、
・前記各想定される円筒は、吸気管の直径の１．０８から１．２０の間の呼び内径、０．８から４．０ｍｍの肉厚及び、吸気管と缶の交差部での最大ガス速度地点におけるガス方向と一致する軸を有し、
・前記想定される円筒のうちの一つは、動作出力範囲の下限におけるガス流と関係し、もう一方の想定される円筒は、動作出力範囲の上限におけるガス流と関係する。
本発明の別の態様は、改良された触媒コンバータ基体であり、基体は、動作出力範囲に上限及び下限を有する内燃機関で使用されるタイプのものであり、さらには、円筒状の吸気管に導かれる触媒コンバータで使用されるタイプのものである。
改良点には、前記基体の内側の触媒ゾーン部分と、前記内側の触媒ゾーンを囲む前記基体の外側の触媒ゾーン部分と、前記２つのゾーンを熱的に分離する断熱材が含まれる。
前記断熱材は、前記基体を貫通して延び、前記基体の全長にわたって一様な断面を有する。前記一様な断面は、二つの想定される円筒と前記基体の上流側の面との交わりによって実質的に定められ、各前記想定される円筒は、吸気管の直径の１．０８から１．２０の間の呼び内径と、０．８から４．０ｍｍの肉厚及び、吸気管と缶の交差部での最大ガス速度地点におけるガス方向と一致する軸を有する。前記想定される円筒のうち一つは、動作出力範囲の下限におけるガス流と関係し、もう一方の前記想定される円筒は、動作出力範囲の上限におけるガス流と関係する。
本発明の効果、機能及び特徴は、以下の詳細な説明及び添付図面を検討することにより、当業者に明らかとなるであろう。後者は下文に簡潔に記載されている。
軸対称触媒コンバータの概略図を示す。 角度付き吸気口を有する触媒コンバータの概略図を示す。 湾曲した吸気口を有する触媒コンバータの概略図を示す。 動作出力範囲の下限及び動作出力範囲の上限における吸気管と缶の交差部での最大ガス速度地点を示す図１に似た図である。 動作出力範囲の下限及び動作出力範囲の上限における吸気管と缶の交差部での最大ガス速度地点を示す図２に似た図である。 動作出力範囲の下限及び動作出力範囲の上限における吸気管と缶の交差部での最大ガス速度地点を示す図３に似た図である。 図１に似た触媒コンバータの概略図である。 図７の７A−７A断面に沿った図である。 図２に似た触媒コンバータの概略図である。 図８の８A−８A断面に沿った図である。 図３に似た触媒コンバータの概略図である。 図９の９A−９A断面に沿った図である。 図３に似た触媒コンバータの概略図である。 図１０の１０A−１０A断面に沿った図である。 吸気口の背圧を、図７に示されたタイプの種々の触媒コンバータの断熱材の位置の関数として示す。
図１乃至３を参照して、本発明が有用に展開されるために用いられる典型的な触媒コンバータシステムを示す。
・図１は、軸対称触媒コンバータシステム２２Ａの概略図を示す。
・図２は、角度付き吸気口を有する触媒コンバータシステム２２Ｂの概略図を示す。
・図３は、湾曲した吸気口を有する触媒コンバータシステム２２Ｃの概略図を示す。
各システム２２Ａ、２２Ｂ及び２２Ｃは、円筒状のハウジング２６、一対のディフューザコーン２８及び、缶２４を実質的に完全に占有しているハニカムセラミック基体３０を具える缶(can)２４を含む。システム２２Ａの缶２４は、缶２４の軸と一致する円筒状の吸気管３２Ａによって吸気され、システム２２Ｂにおいては、吸気管３２Ｂは円筒状ではあるが、缶の軸に対して角度αで配設され、システム２２Ｃでは、吸気管３２Ｃは湾曲している。
コンバータとともに使用される与えられた任意のエンジンについて、本方法の最初のステップは、
・エンジンが、関心のある動作出力範囲の下限にあるとき及び
・エンジンが、関心のある動作出力範囲の上限にあるときの、最大ガス速度地点におけるガス方向を決定することに関係する。
動作出力範囲は、アプリケーションによって異なり、時には、その範囲は単一の値によって定められうる。例えば、貨物輸送トラックは動作時間の大半が道路を走行する出力レベル（最大の２０〜３０％）で操作される一方で、発電機のような定置型エンジンは、単一の出力設定でよく用いられ、通常は設計出力の６０〜８０％で用いられる。一般的な乗用車の場合、使用される動作範囲は、標準的な動作出力範囲、すなわち、エンジンの最大出力の３０〜８０％の間で定められうる。ガス方向の決定は、計測によってなされてもよいが、通常は、計測装置の介在自体が流れを乱すので、数値流体力学（CFD＝computational fluid dynamics）モデリングによってされるであろう。
図３に示された触媒コンバータの場合、最大ガス速度Ｖmax1とVmax2の間には実質的な違いがある。ガス速度が遅いと、ガス分子がさらされる遠心力は、湾曲した管の中では小さく、排気ガス分布の最大値Vmax１は、管の中心に近い。ガス速度が速いと、遠心力は大きく、排気ガス分布の最大値Vmax２は、図６に示されるように、管壁に近い。
CFDシミュレーションは、直径が５８ｍｍの湾曲した吸気管では、低速流位置と高速流位置の違いが１１ｍｍであることを示す。
類似のシミュレーションを図１及び２の触媒コンバータに行ってもよく、いくつかの例外的な状況においてと同様、いくつかの相違が生じてもよいが、しかし、名目上は、最大ガス速度地点は、流れが速くても遅くても、図４及び５に示されるように、いずれの場合も、単純に吸気管の中心線と一直線になり、そこでは、Vmax１とVmax２は同じベクトルによって示される。
手持ちの情報に基づいて、ベンチマークが設計される。ベンチマークにおいては、
・基体の外側の管状の触媒ゾーン部分が、前記基体の内側の触媒ゾーン部分を覆い、
・断熱材が、前記内側の触媒ゾーンと前記外側の触媒ゾーンを熱的に分離し、
・前記断熱材は、前記基体を貫通して延び、前記基体の全長にわたって一様な断面を有する。
・前記一様な断面は、二つの想定される円筒と前記基体の上流側の面の交わりによって実質的に定められ、
・各前記想定される円筒は、吸気管の直径の１．０８から１．２０の間の呼び(nominal)内径、０．８から４．０ｍｍの肉厚及び、吸気管と缶の交差部での最大ガス速度地点におけるガス方向と一致する軸を有し、
・前記想定される円筒の1つのC１は、動作出力範囲の下限におけるガス流と関係し、もう一方の前記想定される円筒C2は、動作出力範囲の上限におけるガス流と関係する。
図４〜６の典型的なシステムのベンチマークが、図７〜９に示されており、各ベンチマークにおいて、外側ゾーンは、Z0によって示されており、内側ゾーンは、Z1によって示されており、断熱層は、Iによって示されている。
図１のコンバータにおいて、想定される円筒C1とC2は、図７Aに示されるように、同じ場所にあり、円筒状の断熱材を画定し、図２のコンバータでは、想定される円筒C1とC2は、図８Aに示されるように、同じ場所にあり、楕円を画定し、図６のコンバータでは、想定される円筒は、図９Aに示されるように、重なってはいるが同じ場所にはなく、断熱材が、両方の一部が重なる卵形線C1C2によって画定されることが明らかであろう。
図９を変化させたものが、図１０に示されており、吸気管が湾曲して、ハウジングの側壁に隣合って入っている。この配置は、想定される円筒C１とC２によって画定される卵形線C1+C２の一部を、ハウジング２６の外側に突き出させ、ハウジング２６の内側には弧だけが位置する。流れの面積のこの概念上の損失を調整するために、弧と缶の側壁の間で取り囲まれた面積が元の卵形線の面積と等しくなるまで、図１０の矢印Aに示されるように、弧の端点がお互いから引き離される。仮に、投影線(projection)が缶の外側に位置する場合、同様な調整が、図８に示されるタイプのコンバータにも適用される。
理論に束縛されるものではないが、当業者に求められる日常の実験を減らすため、ベンチマークが、断熱触媒コンバータ基体の設計を促進させるであろうと信じられる。
この結果をサポートする実験が行われた。例として、図１１A乃至１１Dは、吸気口の背圧を図７に示されるタイプの種々の触媒コンバータの断熱材の位置の関数として示す。図１１Aは、半径２６ｍｍの吸気管の結果を示す。１１Bは、半径２９ｍｍの吸気管の結果を示す。図１１Cは、半径３２ｍｍの吸気管の結果を示す。図１１Dは、半径３５ｍｍの吸気管の結果を示す。排気ガスの温度及び触媒コンバータを通る排気ガスの流速を含む他の全てのシミュレーションパラメータは等しい。
最適な断熱材の位置は、触媒コンバータ缶からおおよそ３０ｃｍの吸気管の中における最少の面積平均(area averaged)背圧ををもたらすものとして定義付けされた。いずれの場合においても、最適な断熱材の直径は、吸気管の１．０８〜１．２０の範囲内に収まる。
１つの方法の特定の実施例が示され、触媒コンバータ基体の種々の個別の実施例が示されたが、バリエーションが可能なのは明らかであろう。
例えば、実施例が円筒状の吸気管の有用性を意図するのに対して、方法論によれば、完全な円筒状から少しはずれた管も有用とするであろうから、発明の詳細な説明及び特許請求の範囲の「円筒」とは、断面が全体として円筒を示すどのような管でもよいと解されるべきである。
さらに、「内側」と「外側」といった用語が、明細書及び特許請求の範囲で使われているが、図１０によって考えられるバリエーションにおいては、「外側」ゾーンは、断熱材Iの上に位置するとして示された部分であり、「内側」ゾーンは、断熱材Iの下に位置するとして示された部分であるということが理解され、「内側」と「外側」は、吸気管の軸への近さに関係している。
従って、本発明は、添付の請求項によってのみ限定されるものと理解され、目的にかなって解釈されるべきである。

Claims (2)

  1. 動作出力範囲に上限及び下限を有する燃焼機関、及び使用時に、ディフューザコーンがなければ、エンジンから円筒状の吸気管につながる触媒コンバータ缶の実質的に全体を占める基体とともに用いるための方法であって、
    エンジンが動作範囲の下限で稼働する際に、吸気管と缶の交差部での最大ガス速度地点におけるガス方向を決定するステップと、
    エンジンが動作範囲の上限で稼働する際に、吸気管と缶の交差部での最大ガス速度地点におけるガス方向を決定するステップと、
    前記基体の外側触媒ゾーン部分が前記基体の内側触媒ゾーンを定める部分を囲い、断熱材が熱的に前記ゾーンを分離し、前記断熱材が、前記基体を貫通して延び、前記基体の全長にわたって一様な断面を有し、前記一様な断面が２つの想定される円筒と前記基体の上流側の面との交わりによって実質的に定められるベンチマーク触媒コンバータ基体を定めるステップとからなり、
    前記ベンチマークにおいて各前記想定される円筒が、吸気管の直径の１．０８と１．２０の間の呼び径、１〜４ｍｍの肉厚、吸気管と缶の交差部での最大ガス速度地点におけるガス方向と一致する軸を有し、
    前記ベンチマークにおいて前記円筒の一つが、動作出力範囲の下限におけるガス流と関係し、もう一方の前記円筒が、動作出力範囲の上限におけるガス流と関係する、
    方法。
  2. 動作出力範囲に上限及び下限を有する燃焼機関とともに使用されるタイプの基体であり、さらに、円筒状の吸気管につながる触媒コンバータ缶の中で使用されるタイプの基体である、改良された触媒コンバータ基体であって、前記改良点が、
    前記基体の内側触媒ゾーン部分と、
    前記内側触媒ゾーンを囲む前記基体の外側触媒ゾーン部分と、
    前記内側及び外側ゾーンを熱的に分離する断熱材とからなり、
    前記断熱材において、前記断熱材が、前記基体を貫通して延び、前記基体の全長にわたって一様な断面を有し
    前記断熱材において、前記一様な断面は２つの想定される円筒と基体の上流側の面との交わりによって実質的に定められ、各前記想定される円筒は、吸気管の直径の１．０８と１．２０の間の呼び径、１〜４ｍｍの肉厚、吸気管と缶の交差部での最大ガス速度地点におけるガス方向と一致する軸を有し、
    前記断熱材において、前記円筒の一つが、動作出力範囲の下限におけるガス流と関係し、もう一方の前記円筒が、動作出力範囲の上限におけるガス流と関係する、
    改良された触媒コンバータ基体。
JP2016564358A 2014-01-17 2014-01-17 触媒コンバータ断熱材の大きさ及び位置決め方法 Ceased JP2017504763A (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CA2014/000032 WO2015106332A1 (en) 2014-01-17 2014-01-17 Method for sizing and positioning catalytic converter insulation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2017504763A true JP2017504763A (ja) 2017-02-09

Family

ID=53542224

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016564358A Ceased JP2017504763A (ja) 2014-01-17 2014-01-17 触媒コンバータ断熱材の大きさ及び位置決め方法

Country Status (11)

Country Link
US (1) US9964012B2 (ja)
EP (1) EP3094402A4 (ja)
JP (1) JP2017504763A (ja)
KR (1) KR20160106788A (ja)
CN (1) CN104955550A (ja)
AU (1) AU2014201633A1 (ja)
BR (1) BR112014007859A2 (ja)
CA (1) CA2846642A1 (ja)
IN (1) IN2014MN01020A (ja)
RU (1) RU2650242C2 (ja)
WO (1) WO2015106332A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020139440A (ja) * 2019-02-27 2020-09-03 ダイハツ工業株式会社 自動車用内燃機関の触媒ケース

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10883411B2 (en) 2018-06-06 2021-01-05 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for an exhaust-gas aftertreatment device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0561418U (ja) * 1992-01-24 1993-08-13 三菱自動車工業株式会社 排気ガス処理装置
JP2009183832A (ja) * 2008-02-05 2009-08-20 Fuji Heavy Ind Ltd 排気ガス浄化用触媒担体
JP2012500927A (ja) * 2008-08-27 2012-01-12 ヴィダ ホールディングス コーポレーション リミテッド 触媒コンバーター装置

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3853485A (en) * 1972-12-11 1974-12-10 Corning Glass Works Core member for catalytic oxidation converter
US5154894A (en) * 1991-08-19 1992-10-13 General Motors Corporation Variable cross section catalytic converter
JPH0561418A (ja) 1991-08-31 1993-03-12 Toshiba Lighting & Technol Corp 表示装置
JPH07251079A (ja) 1994-03-16 1995-10-03 Toyota Motor Corp 排気ガス浄化触媒用メタル担体および製造方法
US6024928A (en) 1998-06-15 2000-02-15 General Motors Corporation By-pass flow catalytic converter
US6938339B2 (en) * 2000-12-19 2005-09-06 Corning Incorporated Method and apparatus for forming an inlet and outlet face of a catalyst support
US6776689B2 (en) * 2000-12-29 2004-08-17 Corning Incorporated Method and apparatus for forming a ceramic catalyst support
JP2002292225A (ja) 2001-03-30 2002-10-08 Ngk Insulators Ltd ハニカム構造体及びそのアッセンブリ
JP3983117B2 (ja) 2001-07-31 2007-09-26 日本碍子株式会社 ハニカム構造体及びその製造方法
EP1312776A3 (en) 2001-11-16 2004-05-12 Isuzu Motors Limited Exhaust gas purification system
DE60317942T2 (de) 2002-03-15 2008-11-27 Ibiden Co., Ltd., Ogaki Keramikfilter zur Abgasreinigung
DE10331691B4 (de) 2003-07-14 2006-04-13 Audi Ag Abgaskatalysator für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges
US20050214178A1 (en) * 2004-03-26 2005-09-29 Labarge William J Catalytic converter system and method of making the same
US7238217B2 (en) * 2004-04-23 2007-07-03 Corning Incorporated Diesel engine exhaust filters
DE102005012066A1 (de) 2005-03-16 2006-09-21 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Wabenkörper mit Mitteln zur Reaktandenzufuhr und entsprechendes Verfahren und Abgassystem
US8097055B2 (en) * 2007-10-29 2012-01-17 Caterpillar Inc. System for treating exhaust gas
ATE503549T1 (de) * 2008-11-04 2011-04-15 Umicore Ag & Co Kg Dieselpartikelfilter mit verbesserten staudruckeigenschaften
DE102009056183A1 (de) * 2009-11-27 2011-06-01 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Abgasreinigungskomponente mit Umlenkfläche und Verfahren zu deren Herstellung
DE102010053603A1 (de) * 2010-11-12 2012-05-16 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Katalysator
JP5411887B2 (ja) * 2011-03-23 2014-02-12 トヨタ自動車株式会社 触媒担持用構造体及び触媒コンバータ装置
US8440155B2 (en) * 2011-08-19 2013-05-14 Corning Incorporated Flow modulating substrates for early light-off
US8747760B2 (en) * 2011-11-10 2014-06-10 GM Global Technology Operations LLC Catalytic converter
DE102013208743B4 (de) * 2012-06-15 2015-06-18 Ford Global Technologies, Llc Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung
CA2849161A1 (en) * 2012-07-19 2014-01-23 Vida Holdings Corp. Ltd. Apparatus and method for engine backpressure reduction

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0561418U (ja) * 1992-01-24 1993-08-13 三菱自動車工業株式会社 排気ガス処理装置
JP2009183832A (ja) * 2008-02-05 2009-08-20 Fuji Heavy Ind Ltd 排気ガス浄化用触媒担体
JP2012500927A (ja) * 2008-08-27 2012-01-12 ヴィダ ホールディングス コーポレーション リミテッド 触媒コンバーター装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020139440A (ja) * 2019-02-27 2020-09-03 ダイハツ工業株式会社 自動車用内燃機関の触媒ケース
JP7267771B2 (ja) 2019-02-27 2023-05-02 ダイハツ工業株式会社 自動車用内燃機関の触媒ケース

Also Published As

Publication number Publication date
RU2650242C2 (ru) 2018-04-11
BR112014007859A2 (pt) 2017-04-04
US9964012B2 (en) 2018-05-08
US20150285115A1 (en) 2015-10-08
CN104955550A (zh) 2015-09-30
RU2014119378A (ru) 2015-11-20
KR20160106788A (ko) 2016-09-13
WO2015106332A1 (en) 2015-07-23
EP3094402A1 (en) 2016-11-23
EP3094402A4 (en) 2017-08-23
IN2014MN01020A (ja) 2015-09-11
CA2846642A1 (en) 2015-07-17
AU2014201633A1 (en) 2015-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8741224B2 (en) Electrically heated catalyst
JP2015232327A (ja) マフラ
JP2017504763A (ja) 触媒コンバータ断熱材の大きさ及び位置決め方法
JP2016041917A (ja) 消音器
US10465584B2 (en) Honeycomb structure body and method of designing honeycomb structure body
RU2014122316A (ru) Устройство и способ для снижения противодавления в двигателе
US10094398B2 (en) Fluid transfer apparatus
US10280822B2 (en) Exhaust gas purifying apparatus
US9581065B2 (en) Welding structure of warm-up catalytic converter
JP2011117460A (ja) 排気用消音器
GB2546792A (en) A silencer
JP3186232U (ja) Ｃｏ２低減装置
JP2011074774A (ja) 六元触媒
CN111520221B (zh) 尾管
JP6142830B2 (ja) ハニカム構造体及びハニカム構造体の設計方法
JP2007064093A (ja) 排気マニホールド
JP2018059425A (ja) 二重管構造及び二重管構造の製造方法
JP3199125U (ja) 触媒コンバーター
CA2822297A1 (en) A device for inducing a vortical fluid flow
JP2016121672A (ja) 排気管
JP2006183665A (ja) 流送通路断面積増加装置
JP2020045897A (ja) 触媒コンバータ
JP2013241940A (ja) Ｃｏ２低減装置
JP2007218142A (ja) 排気ガスの浄化方法
JP2009068401A (ja) 排気用消音器

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170112

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20171031

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171114

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180105

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180529

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180625

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20181106

A045 Written measure of dismissal of application [lapsed due to lack of payment]

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A045

Effective date: 20190326