JP3867513B2 - Catalytic converter - Google Patents

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JP3867513B2
JP3867513B2 JP2001134784A JP2001134784A JP3867513B2 JP 3867513 B2 JP3867513 B2 JP 3867513B2 JP 2001134784 A JP2001134784 A JP 2001134784A JP 2001134784 A JP2001134784 A JP 2001134784A JP 3867513 B2 JP3867513 B2 JP 3867513B2
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保明 山口
勝弘 柴田
健 大内
公良 西沢
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Nissan Motor Co Ltd
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust 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
    • F01N3/24Exhaust 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
    • F01N3/28Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2839Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration
    • F01N3/2853Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration using mats or gaskets between catalyst body and housing

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気浄化用の触媒コンバータに関し、特に溶接スパッタ等の異物から触媒担体を保護する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関の排気浄化用の触媒コンバータは、一般的に、触媒を担持させた触媒担体の外周に担体保持マットを巻付け、この担体保持マットを介して排気通路の一部を構成するケース内に収納している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の触媒コンバータにあっては、製造段階で排気マニホールドをパイプ溶接などにより形成した場合の溶接スパッタ、鋳物の場合の残留鋳砂、加工の切り粉、更には内燃機関の使用過程において発生する金属酸化物等の異物が、触媒担体に達すると、触媒担体を通過できずに上流側端面にとどまり、この溶接スパッタ等の異物が動き回ることで、触媒担体の端面形状が変形してしまうという問題点があることがわかった。
【0004】
かかる問題点は、セラミックモノリス触媒担体において、近年、排気浄化性能向上のため、ハニカム構造の薄壁・高セル密度化がなされ、触媒担体の強度が低下したことに起因して、顕著となったものである。
そこで、本発明者らは、溶接スパッタ等の異物が触媒担体の端面上で動き回らないように、担体保持マットにてトラップすることを考えた。ここで、特開2000−240440号公報には、担体保持マットの巻付け方向の両端部の合わせ部での排気の抜け(バイパス)を防止するため、担体保持マットの巻付け前の自然長の平板状態で、巻付け方向の両端部付近に大きな溝を形成し、また巻付け方向の中央部付近に大きな切り込みを形成しておき、巻付ける際にマットを延ばして、前記溝の部分の鉤形部を嵌め合わせると同時に、復元力で密着させるようにしたものが開示されている。これにより、巻付け状態では、担体保持マットの上流側端面に大きな矩形の溝と、大きなV字状の溝とが形成されている。
【0005】
しかしながら、このような担体保持マットでは、溝が大きく且つ深すぎるため、
(1)本来の保持力が低下して、触媒担体を確実に保持できなくなる
(2)マットの幅が極端に狭くなる箇所があるので、そこから排気の抜けを生じやすい
(3)マットの強度が低下して、自身の形状を保てず、これによって排気の抜けを生じたり、更にはマットの飛散を生じる
(4)スパッタ等が溝に入ったとしても、溝が大きいので、その中でスパッタ等が動き、マットを損傷させる
(5)嵌め合わせ具合や延ばしの程度により、最終的な溝の大きさが変化し、隙間が0になることもあり得る
という不具合を生じてしまう。
【0006】
また、そもそも前記公報は、鉛直方向又は鉛直方向に対して斜めに配置される触媒コンバータや、排気マニホールド直下に近接して配置される触媒コンバータを開示していないため、これらの点からみても、スパッタ等のトラップを効果的に行えるものではない。
本発明は、このような実状に鑑み、担体保持マットを工夫することで、溶接スパッタ等の異物を、触媒担体の端面上で動き回らないように、確実にトラップすることのできる触媒コンバータを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項1の発明では、内燃機関の排気通路の一部を構成するケース内に触媒担体をその外周に巻付けた担体保持マットを介して収納してなる排気浄化用の触媒コンバータにおいて、前記担体保持マットの排気流れ方向上流側の端面に、異物トラップ用の凹みを設け、この凹みを設けた部分の担体保持マットの残りの幅が、担体保持マットの巻付け方向の両端部の凹凸による嵌め合わせ部の凸部の幅より長くなるように、前記凹みの深さを設定したことを特徴とする。
【0008】
請求項4(2)の発明では、内燃機関の排気通路の一部を構成するケース内に触媒担体をその外周に巻付けた担体保持マットを介して収納してなる排気浄化用の触媒コンバータにおいて、前記担体保持マットの排気流れ方向上流側の端面に、担体保持マットの巻付け方向の両端部の凹凸による嵌め合わせ部以外にて、担体保持マットの巻付け前の自然長の平板状態から存在する、異物トラップ用の凹みを設け、前記担体保持マットの巻付け方向の両端部の凹凸による嵌め合わせ部は、一方の端部から巻付け方向に突出する凸部と、他方の端部に前記凸部に対応させて形成した凹部とから構成したことを特徴とする。
【0009】
請求項5(3)の発明では、内燃機関の排気通路の一部を構成するケース内に触媒担体をその外周に巻付けた担体保持マットを介して収納してなる排気浄化用の触媒コンバータにおいて、前記触媒担体は鉛直方向又は鉛直方向に対して斜めに配置されており、前記触媒担体の排気流れ方向上流側の端面より、前記担体保持マットの排気流れ方向上流側の端面を、排気流れ方向下流側に位置させ、前記担体保持マットの排気流れ方向上流側の端面に、異物トラップ用の凹みを設けたことを特徴とする。
【0010】
請求項6の発明では、前記触媒担体は排気マニホールドの直下に近接して配置されていることを特徴とする。
【0011】
請求項7の発明では、前記凹みは、凹溝であり、更に請求項8の発明では、前記凹溝は、V字状であることを特徴とする。
請求項9の発明では、前記凹みを、担体保持マットを触媒担体に巻付けた状態で、周方向に略等間隔に配置されるよう、複数設けたことを特徴とする。
請求項10の発明では、前記凹みを、担体保持マットの排気流れ方向下流側の端面にも設けたことを特徴とする。
【0012】
請求項11の発明では、前記触媒担体は、セラミックモノリス触媒担体であり、更に請求項12の発明では、壁厚0.1mm以下の薄壁ハニカム構造であることを特徴とする。
【0013】
請求項13の発明では、排気マニホールドがパイプ溶接により形成されており、更に請求項14の発明では、触媒コンバータのケースがパイプ溶接により形成された排気マニホールドと一体に溶接されていることを特徴とする。
【0014】
【発明の効果】
請求項1〜請求項5の発明によれば、溶接スパッタ等の異物が触媒担体に達すると、その周囲の担体保持マットの端面上を動き回るときに、凹みに入り込み、これによりトラップされる。従って、溶接スパッタ等の異物が触媒担体の端面上を動き回ることによる触媒担体の破損を確実に防止できる。
【0015】
特に請求項1の発明の場合、凹みを設けた部分の担体保持マットの残りの幅W1が、担体保持マットの巻付け方向の両端部の凹凸による嵌め合わせ部の凸部の幅W2より長くなるように、凹みの深さを設定してあるので、すなわち、凹みを設けたとしても、その部分(W1)は、排気の抜けを最も生じやすい部分(W2)よりは、排気の抜けを生じにくいので、十分な保持機能と排気の抜け防止とを達成できる。
【0016】
特に請求項4(2)の発明の場合、巻付け状態で担体保持マットに余計な力がかからないので、十分な保持機能を維持でき、また形状を変化させないので、トラップ用の凹みの大きさがばらつくことがない。
【0017】
特に請求項5(3)の発明の場合、触媒担体は鉛直方向又は鉛直方向に対して斜めに配置されているので、一旦、溶接スパッタ等の異物が凹みに入れば、抜け出ることはなく、確実にトラップすることができる。
また、触媒担体の上流側の端面より、担体保持マットの上流側の端面を、下流側に位置させることで、触媒担体の上流側の端面に対し、担体保持マットの上流側の端面が環状の溝をなすので、溶接スパッタ等の異物が担体保持マットの端面上に移動すれば、この部分が環状の溝となっているので、再び触媒担体の端面上に戻ることはなく、ここを動き回るうちに凹みにトラップされるので、トラップ効率をより向上させることができる。
請求項6の発明によれば、触媒担体は排気マニホールドの直下に近接して配置されているので、排気マニホールドからの溶接スパッタ等の異物を確実にトラップすることができる。
【0018】
請求項7の発明によれば、前記凹みは凹溝であるので、簡単に製作でき、更に請求項8の発明によれば、前記凹溝はV字状であるので、一旦、溶接スパッタ等の異物が凹みに入れば、奥に入るほど狭くなるので、動きを封じ込めることができ、抜け出しや、マットの損傷を防止できる。
請求項9の発明によれば、前記凹みを、担体保持マットの巻付け状態で、周方向に略等間隔に配置されるよう、複数設けたので、トラップ効率をより高めることができ、またマットの巻付け位置によるトラップ効率の変化を防止することもできる。
【0019】
請求項10の発明によれば、前記凹みを、担体保持マットの排気流れ方向下流側の端面にも設けることで、マットの巻付け時に方向を考える必要がなくなり、巻付け作業が容易となる。
【0020】
請求項11の発明によれば、セラミックモノリス触媒担体に適用し、更に請求項12の発明によれば、薄壁ハニカム構造のものに適用することで、より強度が低下しているものであるため、本発明の効果がより顕著となる。
請求項13の発明によれば、パイプ溶接により形成された排気マニホールドに適用することで、より溶接スパッタが発生しやすいものであるため、本発明の効果がより顕著となり、更に請求項14の発明によれば、パイプ溶接により形成された排気マニホールドと一体型の触媒コンバータに適用することで、触媒コンバータを分解して溶接スパッタの除去を行うことが困難なものであるため、本発明の効果が更に顕著となる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の一実施形態を示しており、エンジンのシリンダヘッド1に接続固定される排気マニホールド2の集合部の直下に、同図(a)のように鉛直方向、又は同図(b)のように鉛直方向に対し斜めに、触媒コンバータ3が設けられ、触媒コンバータ3の出口側には排気管(フロントチューブ)4が接続固定される。
【0022】
尚、図1の例はパイプ溶接により形成された排気マニホールド2と一体に触媒コンバータ3のケースを溶接により固着してあるが、排気マニホールド2と別体に触媒コンバータ3のケースを形成して、互いのフランジ部をボルト固定するようにしてもよい。
触媒コンバータ3のケースは、排気通路の一部を構成するもので、円筒状の主ケース10と、その入口側及び出口側にそれぞれ溶接により連結される略円錐状のディフューザ11,12とからなる。
【0023】
そして、主ケース10内に、触媒担体13を、その外周に巻付けた担体保持マット14を介して、収納してある。15は係止用ワッシャ部材である。
触媒担体13は、円柱状の外形を有するハニカム構造のセラミックモノリス触媒担体であり、特にハニカム状隔壁を薄壁、例えば壁厚0.1mm以下、好ましくは2ミル(=0.064mm)にして、高セル密度化を図ったものである。これは、従来一般的に用いられている壁厚8ミル(=0.220mm)あるいは4ミル(=0.110mm)の担体に比べて格段に薄壁である。担体表面には触媒がコーティングされている。
【0024】
担体保持マット14は、例えばセラミックファイバー、アルミナファイバーあるいはバーミュキュライトなどからなる非膨張性のインタラムマットであり、図2に示すように触媒担体13の外周に巻付けられる。また、図3に担体保持マット14の展開図を示すように、触媒担体13に巻回する際の外周長に対応する長さLと、触媒担体13の排気流れ方向長さに対応する幅Wとを有している。
【0025】
但し、触媒担体13の外周に担体保持マット14を巻付けた状態で、触媒担体13の上流側端面と担体保持マット14の上流側端面とが同一面になるのではなく、図2に示すように、担体保持マット14の方が低くなり、触媒担体13の回りに環状の溝が形成されるようにするのが望ましい。
また、担体保持マット14の巻付け方向の両端部のうち、一方の端部には、排気流れ方向の幅中央部に矩形の凸部16aが形成され、他方の端部には、前記凸部16aに対応する位置に矩形の凹部16bが形成されている。
【0026】
従って、図2に示すように、触媒担体13の外周に担体保持マット14を巻回する際に、両端部の凸部16aと凹部16bとを互いに嵌め合わせることで、両端部の合わせ部から排気が抜けるのを防止している。
ここにおいて、担体保持マット14の排気流れ方向上流側の端面には、異物トラップ用の凹みとして、V字状の凹溝17を形成してある。図4には凹溝17の詳細図を示している。
【0027】
凹溝17の個数は1個でもよいが、ここでは、トラップ効率を高めるため、巻付け状態で180°間隔となるように、2個形成してある。もちろん、図5に示すように、更に多数、等間隔で形成してもよい。
V字状の凹溝17の大きさは、図4に示すように、深さdが10〜20mm程度で、開口部の大きさsが8〜20mm程度とする。またV字の交点部分にはマットがさけないようにアールRを付けるが、このRはトラップした溶接スパッタ等を封じ込めることができるよう2mm以下とするのが望ましい。
【0028】
この場合、図3を参照し、少なくとも、V字状の凹溝17を形成した部分の担体保持マット14の排気流れ方向の残りの幅W1(=W−d)が、嵌め合わせ部の凸部16aの排気流れ方向の幅W2より大きくなるように、V字状の凹溝17の深さdを設定する。ここで、W2は最も排気の抜けを生じやすい部分の排気流れ方向の幅であり、この排気流れ方向の幅W2より大きく、V字状の凹溝17を形成した部分の担体保持マット14の残りの排気流れ方向の幅W1を確保することで、V字状の凹溝17を形成しても排気の抜けが助長されたり、保持力が低下することはない。
【0029】
尚、図6(a)に示すように、展開状態で排気流れ方向上流側の端面の他、下流側の端面にも凹溝17を設けておけば、巻付け時に上流、下流の方向を考える必要はなくなり、組み付け作業が容易となる。この場合も、W1>W2とするが、V字状の凹溝17を形成した部分の担体保持マット14の残りの排気流れ方向の幅W1は、W1=W−2×dとなる。
【0030】
また、図6(b)に示すように、上流側と下流側に凹溝17を形成しても、上流側と下流側の凹溝17の位置をずらしておけば、W1=W−dとなる。
また、図6(c)に示すように、嵌め合い部の凹凸16a,16bを形成した場合は、図中のW2が基準となる。
以上の構成によれば、製造段階で排気マニホールド2をパイプ溶接などで形成した場合の溶接スパッタ、鋳物の場合の残留鋳砂、加工の切り粉、更には内燃機関の運転過程において発生する金属酸化物等の異物が、振動や熱疲労で落ちて、触媒コンバータ3の触媒担体13上に達しても、担体保持マット14の端面上に落ちれば、その端面上を動くうちに、V字状の凹溝17内に入って、トラップされ、また一旦凹溝17内に入れば、V字状で先すぼまりであるため、飛び出すことはなく、確実にトラップされる。
【0031】
よって、担体保持マット14の保持力の低下や排気の抜け等を生じることなく、溶接スパッタ等の異物を確実にトラップして、触媒担体13の破損を防止することができる。
尚、触媒コンバータが鉛直方向に対して斜め置きの場合は、担体保持マットの上流側の端面上で、鉛直方向最下点となる位置の近傍に、凹溝が配置されるようにすると、より確実にトラップできる。
【0032】
また、担体保持マットの厚さが十分ある場合は、異物トラップ用の凹みとして、V字状の凹溝に代え、円錐状の先すぼまりの穴を設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態を示す触媒コンバータの断面図
【図2】 触媒担体に担体保持マットを巻付けた状態の斜視図
【図3】 担体保持マットの展開図
【図4】 凹溝の詳細図
【図5】 他の実施形態を示す斜視図
【図6】 他の実施形態を示す展開図
【符号の説明】
1 エンジンのシリンダヘッド
2 排気マニホールド
3 触媒コンバータ
4 排気管
10 主ケース
11,12 ディフューザ
13 触媒担体
14 担体保持マット
15 係止用ワッシャ部材
16a,16b 嵌め合わせ部の凸部及び凹部
17 V字状の凹溝
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a catalytic converter for exhaust purification of an internal combustion engine, and more particularly to a technique for protecting a catalyst carrier from foreign matters such as welding spatter.
[0002]
[Prior art]
Generally, a catalytic converter for purifying exhaust gas of an internal combustion engine has a carrier holding mat wound around the outer periphery of a catalyst carrier carrying a catalyst, and a case constituting a part of an exhaust passage through the carrier holding mat. Stored.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional catalytic converter, welding spatter when the exhaust manifold is formed by pipe welding or the like at the manufacturing stage, residual casting sand in the case of casting, machining chips, and use of an internal combustion engine When foreign matter such as metal oxides generated in the process reaches the catalyst carrier, it cannot pass through the catalyst carrier and stays on the upstream end surface, and the foreign matter such as welding spatter moves around to deform the shape of the end surface of the catalyst carrier. It turns out that there is a problem that it ends up.
[0004]
Such problems have become prominent in ceramic monolithic catalyst carriers in recent years due to the reduction in the strength of the catalyst carrier due to a reduction in the honeycomb structure's thin walls and high cell density in order to improve exhaust purification performance. Is.
Therefore, the present inventors considered trapping with a carrier holding mat so that foreign matters such as welding spatter do not move around on the end face of the catalyst carrier. Here, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-240440 discloses a natural length before winding of the carrier holding mat in order to prevent exhaust escape (bypass) at the mating portions at both ends in the winding direction of the carrier holding mat. In the flat plate state, a large groove is formed near both ends in the winding direction, and a large notch is formed near the center in the winding direction. It is disclosed that the shape portions are fitted together and are brought into close contact with a restoring force. Thereby, in the winding state, a large rectangular groove and a large V-shaped groove are formed on the upstream end face of the carrier holding mat.
[0005]
However, with such a carrier holding mat, the grooves are too large and deep,
(1) The original holding power is reduced and the catalyst carrier cannot be securely held. (2) Since there is a place where the width of the mat becomes extremely narrow, exhaust is likely to escape from there. (3) Strength of the mat (4) Even if spatter or the like enters the groove, the groove is large, so that the shape of the groove cannot be maintained. Sputtering moves and damages the mat. (5) Depending on the degree of fitting and extension, the size of the final groove changes and the gap may become zero.
[0006]
In the first place, the above publication does not disclose a catalytic converter disposed in the vertical direction or obliquely with respect to the vertical direction, or a catalytic converter disposed in the vicinity immediately below the exhaust manifold. Traps such as sputtering cannot be effectively performed.
The present invention provides a catalytic converter capable of reliably trapping foreign matters such as welding spatters so as not to move around on the end face of the catalyst carrier by devising the carrier holding mat in view of such a situation. The purpose is to do.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, according to the first aspect of the present invention, there is provided a catalytic converter for purifying exhaust gas in which a catalyst carrier is housed in a case constituting a part of an exhaust passage of an internal combustion engine via a carrier holding mat wound around the outer periphery thereof. A recess for trapping foreign matter is provided on the upstream end surface of the carrier holding mat in the exhaust flow direction, and the remaining width of the carrier holding mat in the portion where the recess is provided is at both end portions in the winding direction of the carrier holding mat. The depth of the dent is set so as to be longer than the width of the convex portion of the fitting portion due to the unevenness.
[0008]
In the invention of claim 4 (2) , in the catalytic converter for purifying exhaust gas, the catalyst carrier is housed in a case constituting a part of the exhaust passage of the internal combustion engine via a carrier holding mat wound around the outer periphery thereof. , Existing on the end face upstream of the carrier holding mat in the exhaust flow direction, from a flat state of a natural length prior to winding of the carrier holding mat, other than the fitting portions at both ends in the winding direction of the carrier holding mat A recess for foreign matter trapping, and the fitting portion by the irregularities at both ends in the winding direction of the carrier holding mat has a convex portion protruding from one end portion in the winding direction and the other end portion It is characterized by comprising a concave portion formed corresponding to the convex portion .
[0009]
In the invention of claim 5 (3) , in the catalytic converter for purifying exhaust gas, the catalyst carrier is housed in a case constituting a part of the exhaust passage of the internal combustion engine via a carrier holding mat wound around the outer periphery thereof. The catalyst carrier is arranged in the vertical direction or obliquely with respect to the vertical direction, and the end surface on the upstream side in the exhaust flow direction of the carrier holding mat is arranged in the exhaust flow direction from the end surface on the upstream side in the exhaust flow direction of the catalyst carrier. It is located on the downstream side, and a recess for foreign matter trap is provided on the upstream end surface of the carrier holding mat in the exhaust flow direction.
[0010]
In the invention of claim 6, wherein the catalyst support is characterized by being disposed close to directly below the exhaust manifold.
[0011]
In the invention of claim 7, the recess is a groove, and in the invention of claim 8 , the groove is V-shaped.
The invention according to claim 9 is characterized in that a plurality of the recesses are provided so as to be arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction in a state where the carrier holding mat is wound around the catalyst carrier.
The invention of claim 10 is characterized in that the recess is provided also on an end face of the carrier holding mat on the downstream side in the exhaust flow direction.
[0012]
According to an eleventh aspect of the present invention, the catalyst carrier is a ceramic monolithic catalyst carrier, and the twelfth aspect of the invention is characterized by a thin-walled honeycomb structure having a wall thickness of 0.1 mm or less.
[0013]
In the invention of claim 13 , the exhaust manifold is formed by pipe welding, and in the invention of claim 14 , the case of the catalytic converter is integrally welded with the exhaust manifold formed by pipe welding. To do.
[0014]
【The invention's effect】
According to the first to fifth aspects of the present invention, when foreign matter such as welding spatter reaches the catalyst carrier, it moves into the recess on the surrounding end surface of the carrier holding mat and is trapped thereby. Accordingly, it is possible to reliably prevent damage to the catalyst carrier due to foreign matters such as welding spatter moving around the end surface of the catalyst carrier.
[0015]
In particular, in the case of the invention of claim 1, the remaining width W1 of the carrier holding mat in the portion provided with the recess is longer than the width W2 of the convex portion of the fitting portion due to the irregularities at both ends in the winding direction of the carrier holding mat. Thus, since the depth of the dent is set , that is, even if the dent is provided, the portion (W1) is less likely to cause the exhaust gas to escape than the portion (W2) where the exhaust gas is most likely to escape. Therefore, it is possible to achieve a sufficient holding function and prevention of exhaust escape.
[0016]
In particular, in the case of the invention of claim 4 (2), since no excessive force is applied to the carrier holding mat in the wound state, a sufficient holding function can be maintained and the shape is not changed. There is no variation.
[0017]
In particular, in the case of the invention of claim 5 (3) , the catalyst carrier is disposed in the vertical direction or obliquely with respect to the vertical direction. Can be trapped in.
Further, by positioning the upstream end surface of the carrier holding mat downstream from the upstream end surface of the catalyst carrier, the upstream end surface of the carrier holding mat is annular with respect to the upstream end surface of the catalyst carrier. Since it forms a groove, if foreign matter such as welding spatter moves on the end face of the carrier holding mat, this part will become an annular groove, so it will not return to the end face of the catalyst carrier again. Since trapped in the dent, trapping efficiency can be further improved.
According to the sixth aspect of the invention, since the catalyst carrier is disposed in the vicinity immediately below the exhaust manifold, foreign matters such as welding spatter from the exhaust manifold can be reliably trapped.
[0018]
According to the invention of claim 7 , since the recess is a groove, it can be easily manufactured. Further, according to the invention of claim 8 , the groove is V-shaped, If a foreign object enters the dent, it becomes narrower as it enters the back, so that the movement can be confined, and slipping out and damage to the mat can be prevented.
According to the ninth aspect of the present invention, a plurality of the recesses are provided so as to be arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction in the wound state of the carrier holding mat, so that the trap efficiency can be further improved, and the mat It is also possible to prevent a change in trap efficiency due to the winding position.
[0019]
According to the invention of claim 10 , by providing the recess also on the end face on the downstream side in the exhaust flow direction of the carrier holding mat, it is not necessary to consider the direction when the mat is wound, and the winding work is facilitated.
[0020]
According to the invention of claim 11, the strength is further reduced by applying to a ceramic monolith catalyst carrier, and further according to the invention of claim 12 by applying to a thin wall honeycomb structure. The effect of the present invention becomes more remarkable.
According to the invention of claim 13, by applying to an exhaust manifold formed by a pipe welding, since they are more welding spatters is likely to occur, the effect of the present invention becomes more remarkable, yet the invention of claim 14 According to the present invention, it is difficult to disassemble the catalytic converter and remove the welding spatter by applying it to an exhaust manifold formed by pipe welding and integrated with the catalytic converter. It becomes even more prominent.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in the vertical direction as shown in FIG. 1 (a), or in the same figure (b) immediately below a collecting portion of an exhaust manifold 2 connected and fixed to a cylinder head 1 of an engine. ), The catalytic converter 3 is provided obliquely with respect to the vertical direction, and an exhaust pipe (front tube) 4 is connected and fixed to the outlet side of the catalytic converter 3.
[0022]
In the example of FIG. 1, the case of the catalytic converter 3 is fixed by welding integrally with the exhaust manifold 2 formed by pipe welding, but the case of the catalytic converter 3 is formed separately from the exhaust manifold 2, You may make it bolt a mutual flange part.
The case of the catalytic converter 3 constitutes a part of the exhaust passage, and includes a cylindrical main case 10 and substantially conical diffusers 11 and 12 connected to the inlet side and the outlet side thereof by welding, respectively. .
[0023]
A catalyst carrier 13 is accommodated in the main case 10 via a carrier holding mat 14 wound around the outer periphery thereof. Reference numeral 15 denotes a locking washer member.
The catalyst carrier 13 is a ceramic monolithic catalyst carrier having a honeycomb structure having a cylindrical outer shape. In particular, the honeycomb-shaped partition walls are thin walls, for example, a wall thickness of 0.1 mm or less, preferably 2 mils (= 0.064 mm), This is intended to increase the cell density. This is a remarkably thin wall as compared with a carrier having a wall thickness of 8 mil (= 0.220 mm) or 4 mil (= 0.110 mm) generally used in the past. The support surface is coated with a catalyst.
[0024]
The carrier holding mat 14 is a non-expandable interlam mat made of, for example, ceramic fiber, alumina fiber, vermiculite, or the like, and is wound around the outer periphery of the catalyst carrier 13 as shown in FIG. Further, as shown in a development view of the carrier holding mat 14 in FIG. 3, a length L corresponding to the outer peripheral length when the catalyst carrier 13 is wound and a width W corresponding to the exhaust flow direction length of the catalyst carrier 13. And have.
[0025]
However, in the state where the carrier holding mat 14 is wound around the outer periphery of the catalyst carrier 13, the upstream end surface of the catalyst carrier 13 and the upstream end surface of the carrier holding mat 14 are not flush with each other, as shown in FIG. In addition, it is desirable that the carrier holding mat 14 is lower so that an annular groove is formed around the catalyst carrier 13.
Further, of the both ends of the carrier holding mat 14 in the winding direction, a rectangular convex portion 16a is formed at one end portion at the width central portion in the exhaust flow direction, and the convex portion is formed at the other end portion. A rectangular recess 16b is formed at a position corresponding to 16a.
[0026]
Accordingly, as shown in FIG. 2, when the carrier holding mat 14 is wound around the outer periphery of the catalyst carrier 13, the convex portions 16a and the concave portions 16b at both ends are fitted to each other, thereby exhausting from the mating portions at both ends. Is prevented from coming off.
Here, a V-shaped concave groove 17 is formed on the end face of the carrier holding mat 14 on the upstream side in the exhaust flow direction as a concave for trapping foreign matter. FIG. 4 shows a detailed view of the concave groove 17.
[0027]
The number of the concave grooves 17 may be one, but here, in order to increase trapping efficiency, two grooves are formed so as to have an interval of 180 ° in the winding state. Of course, as shown in FIG. 5, a larger number may be formed at equal intervals.
As shown in FIG. 4, the V-shaped groove 17 has a depth d of about 10 to 20 mm and an opening size s of about 8 to 20 mm. In addition, a round R is attached to the intersection of the V-shape so that the mat is not avoided, but this R is preferably 2 mm or less so that trapped welding spatter and the like can be contained.
[0028]
In this case, referring to FIG. 3, at least the remaining width W1 (= Wd) in the exhaust flow direction of the carrier holding mat 14 in the portion where the V-shaped concave groove 17 is formed is the convex portion of the fitting portion. The depth d of the V-shaped groove 17 is set to be larger than the width W2 of the exhaust flow direction of 16a. Here, W2 is the width in the exhaust flow direction of the portion where exhaust exhaust is most likely to occur, and is larger than the width W2 in the exhaust flow direction, and the remainder of the carrier holding mat 14 in the portion where the V-shaped concave groove 17 is formed. By securing the width W1 in the exhaust flow direction of the exhaust gas, even if the V-shaped concave groove 17 is formed, the escape of exhaust gas is not promoted or the holding force is not reduced.
[0029]
As shown in FIG. 6 (a), if the groove 17 is provided on the downstream end face in addition to the upstream end face in the exhaust flow direction in the deployed state, the upstream and downstream directions are considered when winding. There is no need, and the assembly work becomes easy. In this case as well, although W1> W2, the width W1 of the portion of the carrier holding mat 14 where the V-shaped concave groove 17 is formed in the remaining exhaust flow direction is W1 = W−2 × d.
[0030]
Further, as shown in FIG. 6B, even if the concave grooves 17 are formed on the upstream side and the downstream side, if the positions of the concave grooves 17 on the upstream side and the downstream side are shifted, W1 = W−d. Become.
In addition, as shown in FIG. 6C, when the concave and convex portions 16a and 16b of the fitting portion are formed, W2 in the figure is a reference.
According to the above configuration, welding spatter when the exhaust manifold 2 is formed by pipe welding or the like at the manufacturing stage, residual cast sand in the case of casting, cutting chips, and metal oxidation generated during the operation of the internal combustion engine Even if a foreign object such as an object falls due to vibration or thermal fatigue and reaches the catalyst carrier 13 of the catalytic converter 3, if it falls on the end surface of the carrier holding mat 14, the V-shaped Once inside the concave groove 17, it is trapped, and once inside the concave groove 17, it is V-shaped and tapered, so that it does not jump out and is trapped reliably.
[0031]
Therefore, foreign matter such as welding spatter can be reliably trapped and damage to the catalyst carrier 13 can be prevented without causing a reduction in holding force of the carrier holding mat 14 or exhaust exhaust.
In addition, when the catalytic converter is placed obliquely with respect to the vertical direction, if the concave groove is arranged near the position that becomes the lowest point in the vertical direction on the upstream end face of the carrier holding mat, Can be trapped reliably.
[0032]
Further, when the thickness of the carrier holding mat is sufficient, a conical conical hole may be provided instead of the V-shaped groove as a foreign substance trap recess.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a catalytic converter showing an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view of a catalyst carrier in which a carrier holding mat is wound. FIG. 3 is a developed view of the carrier holding mat. FIG. 5 is a perspective view showing another embodiment. FIG. 6 is a development view showing another embodiment.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine cylinder head 2 Exhaust manifold 3 Catalytic converter 4 Exhaust pipe 10 Main cases 11, 12 Diffuser 13 Catalyst carrier 14 Carrier holding mat 15 Locking washer members 16a, 16b Convex portion and concave portion 17 V-shaped Ditch

Claims (14)

内燃機関の排気通路の一部を構成するケース内に触媒担体をその外周に巻付けた担体保持マットを介して収納してなる排気浄化用の触媒コンバータにおいて、
前記担体保持マットの排気流れ方向上流側の端面に、異物トラップ用の凹みを設け、
この凹みを設けた部分の担体保持マットの残りの幅が、担体保持マットの巻付け方向の両端部の凹凸による嵌め合わせ部の凸部の幅より長くなるように、前記凹みの深さを設定したことを特徴とする触媒コンバータ。
In an exhaust purification catalytic converter in which a catalyst carrier is housed in a case constituting a part of an exhaust passage of an internal combustion engine via a carrier holding mat wound around the outer periphery thereof,
Provide a trap for foreign matter trapping on the upstream end face of the carrier holding mat in the exhaust flow direction,
The depth of the dent is set so that the remaining width of the carrier holding mat in the portion provided with the dent is longer than the width of the convex portion of the fitting portion due to the irregularities at both ends in the winding direction of the carrier holding mat. A catalytic converter characterized by that.
前記異物トラップ用の凹みは、前記担体保持マットの排気流れ方向上流側の端面に、担体保持マットの巻付け方向の両端部の凹凸による嵌め合わせ部以外にて、担体保持マットの巻付け前の自然長の平板状態から存在し、The dent for trapping foreign matter is formed on the end surface upstream of the carrier holding mat in the exhaust flow direction, except for the fitting portions formed by the irregularities at both ends in the winding direction of the carrier holding mat. It exists from the flat state of natural length,
前記担体保持マットの巻付け方向の両端部の凹凸による嵌め合わせ部は、一方の端部から巻付け方向に突出する凸部と、他方の端部に前記凸部に対応させて形成した凹部とから構成したことを特徴とする請求項1記載の触媒コンバータ。The mating portion by the irregularities at both ends in the winding direction of the carrier holding mat includes a convex portion protruding from one end portion in the winding direction, and a concave portion formed corresponding to the convex portion at the other end portion. The catalytic converter according to claim 1, comprising:
前記触媒担体は鉛直方向又は鉛直方向に対して斜めに配置されており、The catalyst carrier is arranged in a vertical direction or oblique to the vertical direction,
前記触媒担体の排気流れ方向上流側の端面より、前記担体保持マットの排気流れ方向上流側の端面を、排気流れ方向下流側に位置させたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の触媒コンバータ。The end face on the upstream side in the exhaust flow direction of the carrier holding mat is located on the downstream side in the exhaust flow direction from the end face on the upstream side in the exhaust flow direction of the catalyst carrier. Catalytic converter.
内燃機関の排気通路の一部を構成するケース内に触媒担体をその外周に巻付けた担体保持マットを介して収納してなる排気浄化用の触媒コンバータにおいて、
前記担体保持マットの排気流れ方向上流側の端面に、担体保持マットの巻付け方向の両端部の凹凸による嵌め合わせ部以外にて、担体保持マットの巻付け前の自然長の平板状態から存在する、異物トラップ用の凹みを設け
前記担体保持マットの巻付け方向の両端部の凹凸による嵌め合わせ部は、一方の端部から巻付け方向に突出する凸部と、他方の端部に前記凸部に対応させて形成した凹部とから構成したことを特徴とする触媒コンバータ。
In an exhaust purification catalytic converter in which a catalyst carrier is housed in a case constituting a part of an exhaust passage of an internal combustion engine via a carrier holding mat wound around the outer periphery thereof,
Existing from the flat plate state of the natural length before winding of the carrier holding mat, on the upstream end surface of the carrier holding mat in the exhaust flow direction, except for the fitting portions by the irregularities at both ends in the winding direction of the carrier holding mat. , Provide a trap for foreign material traps ,
The fitting portion by the unevenness at both ends in the winding direction of the carrier holding mat includes a convex portion protruding from one end portion in the winding direction, and a concave portion formed corresponding to the convex portion at the other end portion. catalytic converter, characterized in that consisted.
内燃機関の排気通路の一部を構成するケース内に触媒担体をその外周に巻付けた担体保持マットを介して収納してなる排気浄化用の触媒コンバータにおいて、
前記触媒担体は鉛直方向又は鉛直方向に対して斜めに配置されており、
前記触媒担体の排気流れ方向上流側の端面より、前記担体保持マットの排気流れ方向上流側の端面を、排気流れ方向下流側に位置させ、
前記担体保持マットの排気流れ方向上流側の端面に、異物トラップ用の凹みを設けたことを特徴とする触媒コンバータ。
In an exhaust purification catalytic converter in which a catalyst carrier is housed in a case constituting a part of an exhaust passage of an internal combustion engine via a carrier holding mat wound around the outer periphery thereof,
The catalyst carrier is arranged vertically or obliquely with respect to the vertical direction,
The end surface on the upstream side in the exhaust flow direction of the carrier holding mat is located on the downstream side in the exhaust flow direction from the end surface on the upstream side in the exhaust flow direction of the catalyst carrier,
A catalytic converter characterized in that a recess for trapping foreign matter is provided on an end face on the upstream side in the exhaust flow direction of the carrier holding mat.
前記触媒担体は排気マニホールドの直下に近接して配置されていることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1つに記載の触媒コンバータ。 The catalytic converter according to any one of claims 1 to 5, wherein the catalyst carrier is disposed in close proximity to an exhaust manifold. 前記凹みは、凹溝であることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1つに記載の触媒コンバータ。The catalytic converter according to any one of claims 1 to 6 , wherein the recess is a recess groove. 前記凹溝は、V字状であることを特徴とする請求項7記載の触媒コンバータ。The catalytic converter according to claim 7 , wherein the concave groove is V-shaped. 前記凹みを、担体保持マットを触媒担体に巻付けた状態で、周方向に略等間隔に配置されるよう、複数設けたことを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか1つに記載の触媒コンバータ。Said recess, the carrier supporting mat in a state wound on the catalyst carrier, so as to be arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction, any one of claims 1 to 8, characterized in that plurality The catalytic converter described. 前記凹みを、担体保持マットの排気流れ方向下流側の端面にも設けたことを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれか1つに記載の触媒コンバータ。The catalytic converter according to any one of claims 1 to 9 , wherein the recess is also provided on an end surface of the carrier holding mat on the downstream side in the exhaust flow direction. 前記触媒担体は、セラミックモノリス触媒担体であることを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれか1つに記載の触媒コンバータ。The catalytic converter according to any one of claims 1 to 10 , wherein the catalyst carrier is a ceramic monolith catalyst carrier. 前記触媒担体は、壁厚0.1mm以下の薄壁ハニカム構造であることを特徴とする請求項11記載の触媒コンバータ。12. The catalytic converter according to claim 11 , wherein the catalyst carrier has a thin-walled honeycomb structure with a wall thickness of 0.1 mm or less. 排気マニホールドがパイプ溶接により形成されていることを特徴とする請求項1〜請求項12のいずれか1つに記載の触媒コンバータ。The catalytic converter according to any one of claims 1 to 12 , wherein the exhaust manifold is formed by pipe welding. 触媒コンバータのケースがパイプ溶接により形成された排気マニホールドと一体に溶接されていることを特徴とする請求項13記載の触媒コンバータ。The catalytic converter according to claim 13 , wherein the case of the catalytic converter is welded integrally with an exhaust manifold formed by pipe welding.
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