JP3752656B2

JP3752656B2 - 排気マニホールド

Info

Publication number: JP3752656B2
Application number: JP2000245405A
Authority: JP
Inventors: 雅敏羽田
Original assignee: Aichi Machine Industry Co Ltd
Current assignee: Aichi Machine Industry Co Ltd
Priority date: 2000-08-11
Filing date: 2000-08-11
Publication date: 2006-03-08
Anticipated expiration: 2020-08-11
Also published as: JP2002054436A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、触媒を内装してなる触媒ケースの上流側に接合される排気マニホールドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
図４は従来の触媒保持構造を示すものであり、図５には、構成部材の分解斜視図を示す。
触媒ケース１内には触媒保持材３を介在させて触媒２が保持されており、触媒ケース１の上流端側に形成されたフランジ部１ｃには排気マニホールド５のフランジ部５ａが当接されてボルト５４で連結されたものとなっている。
前記触媒２は排気ガスの浄化を行なうものであり、セラミック或いは金属製のハニカム状の担体に白金，ロジウム，パラジウムなどの貴金属をコーティングして形成されており、排気ガスに対する触媒転換効率を増加させるために、一つ一つのセル間の壁は非常に薄いハニカム状となっており、触媒ケース１との間に隙間が生ずると、エンジンの運転時の震動などで触媒ケース１の内壁に衝突して破損される虞れがあるため、この隙間を埋めるために、金属メッシュ或いはガラス繊維などで作られた触媒保持材３で保護しており、また、触媒２はエンジンの運転時の排気ガスの圧力により下流方向へ押されるため、触媒ケース１にはストッパー段部１ｄを設けて、触媒２が下流側へ移動しないようにしており、触媒２のストッパー段部１ｄに対する面圧を下げる目的で金属製の底部キャップ５２が設けられ、さらに排気ガスの圧力が大きい場合には、底部キャップ５２と触媒保持材３の下流端の間に弾性緩衝材５３が装着される場合もある。
また、触媒保持材３の排気ガスの直撃による熱へたりとか、腐食などによる劣化を防ぐために、上流側には上部キャップ５１が設けられている。
【０００３】
従来の構造では構成部品が多く、組立てが複雑となるという問題点があり、またさらには、触媒ケース１と排気マニホールド５を摩擦圧接で接合するような場合には、触媒ケース１と排気マニホールド５との間に連続相対回転運動を与えるために上部キャップ５１が共回りしてしまい、触媒２及び触媒保持材３を破損させてしまうという問題点があった。
【０００４】
このような問題点を解決するために、発明者は既に図６の断面図で、また図７の構成部材の分解斜視図で示すような構造を出願している。
即ち、図６及び図７では、触媒保持材３の外周側にスペーサ４を介在させたものであり、このスペーサ４は、重なり部４ａが重合されて径方向に拡径可能に構成され、上流端側に内側へ折り曲げ状にフランジ部４ｂが一体形成されて、下流端側には複数の爪部４ｃが形成されたものとなっており、一方、触媒ケース１には、テーパー面を有するロート部１ａが下流側に形成されており、このテーパー状のロート部１ａに沿って、触媒保持材３の下流端及びスペーサ４の爪部４ｃが曲げられることにより、触媒２及び触媒保持材３を軸方向に固定できるように構成されている。また、スペーサ４の前記フランジ部４ｂで、触媒保持材３の上流端を覆蓋して、排気ガスの直撃による触媒保持材３の熱へたりとか、腐食などによる劣化を防ぐように構成されている。
しかしながら、このような下流端側に爪４ｃを有し、上流端側にフランジ部４ｂを有して、拡径可能な形状にスペーサ４を形成させるためには、多くの工程が必要となり、特に、上流側のフランジ部４ｂを成形するために、圧造時にシワとか割れなどが発生しやすく、スペーサ４の製造コストが高くついてしまうという問題点があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記従来の問題点に鑑み案出したものであって、部品点数が少なく安価に形成することができ、しかも良好に触媒保持材を保護できる排気マニホールドを提供せんことを目的とし、その第１の要旨は、触媒保持材を外嵌した触媒を内装してなる触媒ケースの上流側に接合される排気マニホールドであって、該排気マニホールドには、前記触媒保持材の上流端へ排気ガスが直接当たるのを防ぐことのできる排気ガス直撃防止堰が、排気ガスの流れ方向に向かって縮径状に全周に亘って一体形成されていることである。
また、第２の要旨は、排気マニホールドが触媒ケースに接合された状態で、排気ガス直撃防止堰の下流端内周が、触媒保持材の内周より内側へ３mm以下の位置に配置され、しかも排気ガス直撃防止堰の下流端と触媒の上流端との隙間が５mm以下となるように設定されていることである。
【０００６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、触媒ケースと排気マニホールドを接合した状態の断面構成図であり、触媒ケース１内には、触媒保持材３を外嵌した触媒２が内装されており、触媒ケース１内に形成されたストッパー段部１ｄにキャップ５２を設けて、このキャップ５２で下流側への移動が阻止された状態で触媒保持材３と触媒２が固定されており、触媒ケース１の上流端には外側へ突出してフランジ部１ｃが形成され、フランジ部１ｃの内側には、上流側へ突出して溶バリ防止堰１ｂが一体状に形成されたものとなっている。
【０００７】
また、触媒ケース１のフランジ部１ｃに、摩擦圧接で接合される排気マニホールド５の下流端外周には接合凸部５ｂが突出形成されており、この接合凸部５ｂがフランジ部１ｃに摩擦接合面Ｐで摩擦圧接されるものである。
排気マニホールド５の接合凸部５ｂの内側には、上流側へ凹んで凹部５ｃが形成され、この凹部５ｃの内側に、下流側へ突出して排気ガス直撃防止堰５ｄが全周に亘って突出状に一体形成されたものとなっている。
【０００８】
この排気ガス直撃防止堰５ｄの内周面の径Ｄ２は、前記触媒保持材３の内径（触媒２の外径）Ｄ１に対し、Ｄ１−Ｄ２≧０〜６mmの関係となるように設定されている。即ち、排気ガス直撃防止堰５ｄの内周が触媒保持材３の内周の内側に配置されるように設定されており、排気ガス直撃防止堰５ｄは排気マニホールド５内を通る排気ガスの流れ方向に平行状に形成されている。
従って、排気マニホールド５内を流れる排気ガスは、排気ガス直撃防止堰５ｄの内周を通って触媒２に直撃し、触媒保持材３の上端に排気ガスが直撃することがなく、排気ガスの直撃による触媒保持材３の熱へたりとか劣化を良好に防ぐように構成されている。
【０００９】
なお、前記溶バリ防止堰１ｂは、排気ガス直撃防止堰５ｄの外側の凹部５ｃ内に入り込んだものとなっており、摩擦圧接面Ｐで摩擦圧接が行なわれる際に、溶バリが内側へ入り込み触媒２を傷付けることのないように、この溶バリ防止堰１ｂで溶バリの内側への侵入を防ぐように構成されている。
【００１０】
図２の要部拡大断面図で示すものは、排気ガス直撃防止堰５ｄの変形例であり、この図２の排気ガス直撃防止堰５ｄのように、内周面が傾斜した傾斜面５ｅとなるように形成しても良い。
なお、傾斜面５ｅは、θの角度がθ≧０°となるように、上流側から下流側に向かって縮径するように形成することができる。
このように傾斜面５ｅを形成させた場合には、排気マニホールド５を通る排気ガスが傾斜面５ｅに沿って内側へ向かって流れ、触媒保持材３の上端への排気ガスの直撃を防ぐことができるものとなる。
【００１１】
なお、触媒保持材３への排気ガスの直撃を防ぐためには、排気ガス直撃防止堰５ｄの内径Ｄ２を、触媒保持材３の内径Ｄ１よりもかなり小さい寸法に設定しておけば良いのであるが、それでは、触媒２の外周側に排気ガスが通らない不活性エリアが多く発生してしまい、触媒２の浄化性能を十分に発揮することができなくなるため、図２のｄで示す触媒の不活性エリアの寸法が１〜３mm以下となるように、前記Ｄ２の寸法を設定することができる。即ち、触媒保持材３の内周から内側へ１〜３mm以下の範囲内に、前記排気ガス直撃防止堰５ｄの内周が位置するように設定すると良い。なお、摩擦圧接面Ｐで接合する際の軸芯のズレも考慮して、このｄの寸法が１〜３mm以下となるように設定することが好ましい。
【００１２】
また、摩擦圧接による接合の完了状態で、排気ガス直撃防止堰５ｄの下流端と触媒２の上流端との隙間ｔが５mm以下となるように設定することが好ましい。
即ち、この隙間ｔの寸法が小さいほど、排気ガスの回り込みが少なくなるので、触媒保持材３への排気ガスの直撃を良好に防止することができるが、摩擦圧接で接合される場合、この隙間ｔが小さすぎると、排気ガス直撃防止堰５ｄの下流端が触媒２の上流端に接触して、触媒２に破損が生ずる虞れがあるため、摩擦圧接接合との関係で隙間ｔを５mm以下の範囲に設定すると良い。
【００１３】
このように排気マニホールド５に排気ガス直撃防止堰５ｄを、排気ガスの流れ方向に平行か、あるいは下流方向に向かって縮径状に一体に突出形成して、従来のようなキャップとかスペーサ等の部品を省略し、良好に触媒保持材３を保護することができ、部品点数が少なく、全体を安価に製作することができるものとなる。
【００１４】
なお、このような排気ガス直撃防止堰５ｄを形成した排気マニホールド５は、図３の変形例で示すように、フランジ部５ａを触媒ケース１のフランジ部１ｃにボルト５４で締め付けて接合する構造においても採用することができ、この排気直撃防止堰５ｄにより良好に触媒保持材３の上流端への排気ガスの直撃を防ぐことができるものとなり、部品点数を少なくして安価に形成させることができるものとなる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明は、触媒保持材を外嵌した触媒を内装してなる触媒ケースの上流側に接合される排気マニホールドであって、該排気マニホールドには、前記触媒保持材の上流端へ排気ガスが直接当たるのを防ぐことのできる排気ガス直撃防止堰が、排気ガスの流れ方向に向かって縮径状に全周に亘って一体形成されていることにより、キャップとかスペーサを用いることなく良好に触媒保持材を保護して、触媒保持材の劣化を防ぐことができ、部品点数が少なくなり、全体を安価に製作することができるものとなる。
【００１６】
また、排気マニホールドが触媒ケースに接合された状態で、排気ガス直撃防止堰の下流端内周が、触媒保持材の内周より内側へ３mm以下の位置に配置され、しかも排気ガス直撃防止堰の下流端と触媒の上流端との隙間が５mm以下となるように設定されていることにより、良好に触媒保持材を保護しつつ、触媒の不活性エリアを少なくして、触媒の性能を高めることができるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の触媒ケースと排気マニホールドの接合状態の断面構成図である。
【図２】第２実施例の要部拡大断面構成図である。
【図３】第３実施例の触媒ケースと排気マニホールドの接合状態の断面構成図である。
【図４】従来構造の断面構成図である。
【図５】図４の構成部材の分解斜視構成図である。
【図６】スペーサを用いた場合の断面構成図である。
【図７】図６の構成部材の分解斜視図である。
【符号の説明】
１触媒ケース
１ｂ溶バリ防止堰
１ｃフランジ部
１ｄストッパー段部
２触媒
３触媒保持材
５排気マニホールド
５ａフランジ部
５ｂ接合凸部
５ｃ凹部
５ｄ排気ガス直撃防止堰
５２キャップ
５４ボルト
Ｐ摩擦接合面
Ｄ１触媒保持材の内径
Ｄ２排気ガス直撃防止堰の内径
ｄ触媒保持材の内周から内側へ向かう距離（不活性エリアの寸法）
ｔ排気ガス直撃防止堰の下端と触媒の上流端間の隙間

Claims

触媒保持材を外嵌した触媒を内装してなる触媒ケースの上流側に接合される排気マニホールドであって、該排気マニホールドには、前記触媒保持材の上流端へ排気ガスが直接当たるのを防ぐことのできる排気ガス直撃防止堰が、排気ガスの流れ方向に向かって縮径状に全周に亘って一体形成されていることを特徴とする排気マニホールド。
排気マニホールドが触媒ケースに接合された状態で、排気ガス直撃防止堰の下流端内周が、触媒保持材の内周より内側へ３mm以下の位置に配置され、しかも排気ガス直撃防止堰の下流端と触媒の上流端との隙間が５mm以下となるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の排気マニホールド。