JP4702032B2 - 排ガス浄化触媒の遮熱板構造 - Google Patents

Description

本発明は、排ガス浄化触媒の遮熱板構造に関する。

エンジンから排出された排ガスは、排気管に備えられた排ガス浄化触媒によって浄化されてから外部に放出される。排ガス浄化触媒には高温の排ガスが通流するため、触媒の周囲には外部への熱伝達を抑制するための触媒遮熱板が備えられている。

また、排気管には燃料噴射量などをフィードバック制御するために排ガス中の酸素濃度を検出する空燃比センサが備えられている。この空燃比センサはその性質上排ガス浄化触媒よりも上流に位置する必要がある。そのため、空燃比センサはセンサ部以外も高温にさらされることになる。そこで、排気管の外壁から空燃比センサへの放射熱等の熱伝達を抑制するために空燃比センサ遮熱板を設けている。

空燃比センサ遮熱板は、近傍に備えられる車体部品との干渉を回避するために空燃比センサ上に頂点を有する円錐状に形成されている。また、触媒遮熱板は円筒形の中心軸を含む平面上で２分割した形状となっている。接合部となるこの分割面にはフランジ部を備えており、排ガス浄化触媒を覆ってボルトとナットで締結する。このとき、この触媒遮熱板が排ガス浄化触媒の周囲を回転しないように回り止め装置が備えられた装置が提案されている（特許文献１参照）。
実開昭５９−３５６２０号公報

ところで、上述の触媒遮熱板では接合されたフランジ部が空燃比センサ遮熱板と干渉することがあった。そこで、フランジ部に切欠部を形成して空燃比センサ遮熱板と触媒遮熱板との間に隙間を形成することによって干渉を防いでいた。

しかし、このように切欠部を形成すると接合部の隙間から空燃比センサ遮熱板に溜まった異物が排ガス浄化触媒と触媒遮熱板との間に侵入するおそれがあった。一方、触媒遮熱板の分割方向を上下とするとフランジ部が横に張り出してしまうため、搭載性が悪化してしまった。

また、空燃比センサの角度を変更して設置すると、排気する気筒の位置によって空燃比センサの感度にばらつきが出てしまうおそれがあった。

さらに、空燃比センサの取付部周辺の傾斜角度を変更して異物がこぼれないようにしようとすると、排気管の形状を変更する必要が生じるうえに、排気抵抗が増大するおそれがあった。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、搭載性を確保しながら排ガス浄化触媒と触媒遮熱板の隙間に異物が混入することを防止する排ガス浄化触媒の遮熱板構造を提供することを目的としている。

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。

本発明は、排気通路（３０）に備えられ、エンジン（１０）から排出された排ガスを浄化する排ガス浄化触媒（２０）の遮熱板構造であって、前記排ガス浄化触媒（２０）の外周を所定の間隙をもって覆うように略円筒形に形成され、この円筒形状の中心軸を含む平面で分割されて外周方向に突出するフランジ部（２５）が端部に形成された複数の湾曲遮熱板（２４ａ，２４ｂ）を互いにフランジ部（２５）で接合して構成され、前記排ガスによる放射熱が外部に伝達されることを抑制する触媒遮熱板（２４）と、前記触媒遮熱板（２４）の上流に配置され、前記排ガスに含まれる酸素濃度を検出する空燃比センサ（２６）と、落下してきた異物が溜まる形状である前記空燃比センサ（２６）を中心とした円錐状に形成され、前記空燃比センサ（２６）への前記放射熱の伝達を抑制する空燃比センサ遮熱板（２７）とを備え、前記排ガス浄化触媒（２０）は、前記空燃比センサ遮熱板（２７）からこぼれた異物が落下する位置に配置され、前記触媒遮熱板（２４）は、前記フランジ部（２５）の最上流部が前記空燃比センサ遮熱板（２７）との間に隙間を有するように、前記フランジ部（２５）の延長線上から前記空燃比センサ（２６）がずれた位置に配置されることを特徴とする。

本発明によれば、フランジ部と空燃比センサ遮熱板とが干渉しないように触媒遮熱板を配置することによって切欠部を必要とせず、空燃比センサ遮熱板に落下した異物が排ガス浄化触媒と触媒遮熱板の隙間に侵入することを防ぐことができる。さらに、切欠部を形成する必要がないため、触媒遮熱板を加工する費用を低減することができる。

以下では図面等を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。

図１は、本発明による遮熱板構造を有する排ガス浄化触媒２０の配置を説明する図である。

エンジン１０から排出された排ガスは、排気マニホールド１１を通じて排ガス浄化触媒２０に導かれる。排ガス浄化触媒２０によって浄化された排ガスは、排気管３０から外部に排出される。排ガス浄化触媒２０は、エンジン１０の排気マニホールド１１の直下流に配置される。排ガス浄化触媒２０は排気空燃比が理論空燃比近傍のときに、排ガス中の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）を酸化すると同時に酸化窒素（ＮＯｘ）を還元可能な三元触媒である。

図２は、本発明による遮熱板構造を有する排ガス浄化触媒の構造を説明する図であり、図２（Ａ）は斜視図、図２（Ｂ）は断面図である。

排ガス浄化触媒２０は、前述のように上流側には排気マニホールド１１と接続し、下流側には外部へと通じる排気管３０と接続する。図２（Ａ）に示すように排気マニホールド１１には、分岐管が合流した直後にマニホールドフランジ部１２が形成される。また、排ガス浄化触媒２０の最上流部には上流触媒フランジ部２８が形成されており、マニホールドフランジ部１２と接合されている。さらに、排ガス浄化触媒２０の最下流部には下流触媒フランジ部２９が形成されている。

また、排ガス浄化触媒２０は、略円柱状に形成された外筒２２の内部に触媒担体２１を備える。触媒担体２１は、軸方向に貫通する排ガスが通過するための多数の通路を備えている。触媒担体２１は白金（Ｐｔ）等の触媒金属を担持し、これが通路を流れる排ガスと接触してガス成分を浄化する。外筒２２には、上流触媒フランジ部２８と触媒担体２１が配置される範囲との間に入口筒部２２ａが形成される。入口筒部２２ａでは、触媒担体２１が移動しないように、触媒担体２１が配置されている範囲よりも径が小さく形成されている。一方、外筒２２の下流側には出口筒部２２ｂが形成されている。出口筒部２２ｂの径は、入口筒部２２ａと同様に触媒担体２１が配置されている範囲よりも小さく形成されている。

さらに、図２（Ｂ）に示すように外筒２２のさらに外周には所定の間隙を隔てて触媒遮熱板２４を備えている。触媒遮熱板２４は、排ガス浄化触媒２０を通過する排ガスからの放射熱を遮断する。触媒遮熱板２４は、排ガス浄化触媒２０を覆う円筒形状をなしている。また、触媒遮熱板２４はこの円筒形状の中心軸を含む平面によって２枚の湾曲遮熱板２４ａ及び２４ｂに分割されている。この湾曲遮熱板２４ａ及び２４ｂは、排ガス浄化触媒２０を挟み込むように配置される。湾曲遮熱板２４ａ及び２４ｂの端部には、接合部としてそれぞれ遮熱板フランジ部２５が形成されている。

入口筒部２２ａには空燃比センサ２６が備えられる。空燃比センサ２６は排ガスの酸素濃度を検出する。検出された酸素濃度は、燃料噴射量などのフィードバック制御に用いられる。このため、空燃比センサ２６は少なくとも触媒担体２１よりも上流に配置されなければならない。さらに、空燃比センサ２６は制御応答性の要請からエンジン１０のできるだけ近くに配置されることが望ましい。

ところが、エンジン１０に近接するほど排ガスの温度は上昇するため、空燃比センサ２６は高温にさらされることとなる。そこで、排ガスからの放射熱による変形を防ぐために入口筒部２２ａと空燃比センサ２６との間に空燃比センサ遮熱板２７を介在させて熱伝達を抑制する。空燃比センサ遮熱板２７は、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように円錐状に形成されている。この円錐形状の頂点部分が入口筒部２２ａの側面に取り付けられる。また、空燃比センサ遮熱板２７は、円錐形状の中心軸が円柱状である入口筒部２２ａの中心軸と略直交するように配置される。空燃比センサ２６は、空燃比センサ遮熱板２７と入口筒部２２ａとの接合部を貫通螺着される。このように構成することで先端のセンサ部分を入口筒部２２ａを通流する排ガスに接触させる。

一方、湾曲遮熱板２４ａと２４ｂとを接合して遮熱板フランジ部２５を排ガス浄化触媒２０の周囲に取付けると、遮熱板フランジ部２５は排ガスの流れ方向に沿って延設され、外周方向に突出する凸条部を形成する。このとき、遮熱板フランジ部２５の延長線上に空燃比センサ２６が位置する場合には、遮熱板フランジ部２５と空燃比センサ遮熱板２７とが干渉してしまう。そこで、本実施形態では図２（Ａ）に示すように遮熱板フランジ部２５が空燃比センサ遮熱板２７と干渉しない位置に配置する。具体的には図２（Ｂ）に示すように遮熱板フランジ部２５の延長線上から空燃比センサ２６がずれた位置に、かつ、遮熱板フランジ部２５の最上流部が空燃比センサ遮熱板２７と干渉しない位置に触媒遮熱板２４を固定する。

また、排ガス浄化触媒２０の遮熱板フランジ部２５の先端部が、排ガス浄化触媒２０の外周よりも突出していると搭載時に車体部品と干渉するおそれがある。そこで、本実施形態では空燃比センサ２６の中心軸方向から排ガス浄化触媒２０をみたときに、遮熱板フランジ部２５の先端部が排ガス浄化触媒２０の外周から突出しない位置に触媒遮熱板２４を配置する。

ここで、本願発明の効果を一層明確にするために従来の遮熱板構造について図３を用いて説明する。図３（Ａ）は斜視図、図３（Ｂ）は排ガス浄化触媒２０を排気管の中心軸に沿って切断した断面図である。

従来の遮熱板構造では、図３に示すように空燃比センサ２６は遮熱板フランジ部２５の延長線上に配置される。このように配置すると、遮熱板フランジ部２５と空燃比センサ遮熱板２７とが互いに干渉するおそれがある。そこで、この干渉を回避するために遮熱板フランジ部２５を加工して切欠部２５ａを形成し、遮熱板フランジ部２５と空燃比センサ遮熱板２７との間に隙間を有するようにしていた。

しかし、図３（Ａ）に示すような角度で取り付けられている従来の遮熱板構造では、空燃比センサ遮熱板２７に異物が落下すると、空燃比センサ遮熱板２７を伝わって後端から排ガス浄化触媒２０に落下してしまう（矢印Ｃ）。このとき、その落下位置に遮熱板フランジ部２５が位置して切欠部２５ａが形成されていると、図３（Ｂ）のに示すように切欠部２５ａから異物が排ガス浄化触媒２０と触媒遮熱板２４との隙間に侵入するおそれがあった。

さらに、このような異物の侵入を回避するために触媒遮熱板２４の分割方向を上下にすると、遮熱板フランジ部２５が横方向に突出してしまうため、搭載性が悪化するおそれがあった。

本実施形態によれば、遮熱板フランジ部２５の延長線上から空燃比センサ２６がずれた位置となるように触媒遮熱板２４を配置することによって、遮熱板フランジ部２５が空燃比センサ遮熱板２７と干渉することを防止できる。また、遮熱板フランジ部２５を空燃比センサ２６の中心軸方向からみたときに排ガス浄化触媒２０の外周から突出しないように配置することによって、遮熱板フランジ部２５が横方向に突出して排ガス浄化触媒２０の搭載性を悪化させることを防止することができる。

また、本実施形態によれば遮熱板フランジ部２５と空燃比センサ遮熱板２７との干渉を回避するために、遮熱板フランジ部２５に切欠部を形成する必要がない。したがって、遮熱板フランジ部２５の接合部から異物が侵入しにくくなるとともに、触媒遮熱板２４の加工に要するコストを削減することができる。

さらに、空燃比センサ２６の取付位置・角度を変更する必要がないため、センサ感度のばらつきを抑えることができる。また、排気経路の変更を必要としないため、排気抵抗が増大するおそれもない。

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。

例えば、本実施形態では分割された触媒遮熱板をボルトの締結によって接合しているが、溶接によって触媒遮熱板を固着してもよい。

本発明の遮熱板構造を有する排ガス浄化触媒の配置を説明する図である。 本発明の排ガス浄化触媒の遮熱板構造を説明する図である。 従来の排ガス浄化触媒の遮熱板構造を説明する図である。

符号の説明

１０ エンジン
１１ 排気マニホールド
２０ 排ガス浄化触媒
２１ 触媒担体
２２ 外筒
２２ａ 入口筒部
２２ｂ 出口筒部
２４ 触媒遮熱板
２４ａ，２４ｂ 湾曲遮熱板
２５ 遮熱板フランジ部（フランジ部）
２６ 空燃比センサ
２７ 空燃比センサ遮熱板
３０ 排気管

Claims (2)

1. 排気通路に備えられ、エンジンから排出された排ガスを浄化する排ガス浄化触媒の遮熱板構造であって、
   前記排ガス浄化触媒の外周を所定の間隙をもって覆うように略円筒形に形成され、この円筒形状の中心軸を含む平面で分割されて外周方向に突出するフランジ部が端部に形成された複数の湾曲遮熱板を互いにフランジ部で接合して構成され、前記排ガスによる放射熱が外部に伝達されることを抑制する触媒遮熱板と、
   前記触媒遮熱板の上流近傍で前記排ガス浄化触媒に取付けられ、前記排ガスに含まれる酸素濃度を検出する空燃比センサと、
   落下してきた異物が溜まる形状である前記空燃比センサを中心とした円錐状に形成され、前記空燃比センサへの前記放射熱の伝達を抑制する空燃比センサ遮熱板と、
   を備え、
   前記排ガス浄化触媒は、前記空燃比センサ遮熱板からこぼれた異物が落下する位置に配置され、
   前記触媒遮熱板は、前記フランジ部の最上流部が前記空燃比センサ遮熱板との間に隙間を有するように、前記フランジ部の延長線上から前記空燃比センサがずれた位置に配置される、
   ことを特徴とする排ガス浄化触媒の遮熱板構造。
2. 前記触媒遮熱板は、前記空燃比センサの中心軸方向から前記排ガス浄化触媒をみたときに、前記フランジ部の先端が排ガス浄化触媒の外周よりも突出しない位置に配置される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化触媒の遮熱板構造。

Images