JP6622860B1 - Catalytic converter - Google Patents
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Abstract
【課題】優れた保持力を有する触媒コンバータを提供すること。【解決手段】筒状のケーシング内に第1の触媒担体と第2の触媒担体が配設され、第1の触媒担体および第2の触媒担体とケーシングとの間には、第1の触媒担体および第2の触媒担体の外周を囲むように保持部材が設けられ、第1の触媒担体と第2の触媒担体との間には、ケーシングの外側面に溶接される装着ボスを介して空燃比センサが配設される触媒コンバータであって、触媒コンバータの外径の大きさはケーシングの排気流路方向で略均一に形成され、ケーシングと、ケーシングの排気流路方向の上流および下流に夫々配置される配管とは、全周溶接により夫々互いに固着され、ケーシングの排気流路方向正面視でのケーシングの外周において、装着ボスの溶接される位置を0°とした時、全周溶接の夫々の終始点は345°から15°の位置に設けられる、触媒コンバータである。【選択図】図4A catalytic converter having excellent holding power is provided. A first catalyst carrier and a second catalyst carrier are provided in a cylindrical casing, and a first catalyst carrier is provided between the first catalyst carrier and the second catalyst carrier and the casing. A holding member is provided so as to surround the outer periphery of the second catalyst carrier, and an air-fuel ratio is provided between the first catalyst carrier and the second catalyst carrier via a mounting boss welded to an outer surface of the casing. A catalytic converter in which a sensor is disposed, wherein the outer diameter of the catalytic converter is formed substantially uniformly in the exhaust flow path direction of the casing, and the outer diameter of the catalytic converter is arranged upstream and downstream in the exhaust flow path direction of the casing, respectively. The pipes are fixed to each other by full circumference welding, and when the position where the mounting boss is welded is set to 0 ° on the outer circumference of the casing when viewed from the front in the exhaust flow direction of the casing, each of the full circumference welding is performed. End from 345 ° to 15 ° is a catalytic converter provided at the position of °. [Selection diagram] FIG.
Description
本発明は、触媒コンバータに関する。 The present invention relates to a catalytic converter.
エンジンの排気流路には、排気に含まれるHC、COおよびNOx等のガス成分を浄化したり、排気中の粒子状物質(以下、「PM」ともいう)を捕集して浄化する触媒コンバータが設けられる。この触媒コンバータは、排気を浄化する機能を有する柱状の触媒担体を、排気流路の一部となる管状のケーシング内に収容することによって構成される。 A catalytic converter that purifies gas components such as HC, CO, and NOx contained in the exhaust or collects and purifies particulate matter (hereinafter also referred to as “PM”) in the exhaust in the exhaust passage of the engine Is provided. This catalytic converter is configured by housing a columnar catalyst carrier having a function of purifying exhaust gas in a tubular casing that is a part of an exhaust flow path.
ところで、触媒コンバータにおいては、エンジン中の空燃比をコントロールする目的で、排気中の酸素濃度を測定する空燃比センサが導入される。例えばこの空燃比センサの導入は、空燃比センサ装着ボスを、触媒コンバータのケーシングを貫通した状態で溶接することで行われる(例えば、特許文献1参照)。 Incidentally, in the catalytic converter, an air-fuel ratio sensor for measuring the oxygen concentration in the exhaust gas is introduced for the purpose of controlling the air-fuel ratio in the engine. For example, the air-fuel ratio sensor is introduced by welding the air-fuel ratio sensor mounting boss while penetrating the casing of the catalytic converter (see, for example, Patent Document 1).
上記特許文献1では、管状のケーシングの内部に2つの触媒担体が収容されている2ベッドコンバータにおいて、ケーシングを前記2つの触媒担体の中間位置で縮径させ、その縮径筒部において一部平面を形成し、当該平面部において空燃比センサ装着ボスを導入する構造が開示されている。この触媒コンバータにおいては、縮径部を形成(MID成形)した後に両側から触媒担体を挿入し、さらにもう一度全体を縮径(キャニング)することで、ケーシングに保持力を付与している。
In
しかしながら、上記特許文献1の構造においては、縮径工程が複数回にわたることによる生産の長時間化や、縮径部に繰り返し応力がかかることにより、ひび割れが発生しやすくなることが懸念される。
However, in the structure of
ところで、空燃比センサ装着ボスのケーシングへの導入は、通常、キャニング後にケーシングにおける取付部に溶接することで行われる。このとき、周囲の溶接熱影響部にて熱膨張収縮によるひずみが生じるため、ケーシングが内部に保持している触媒担体から浮き上がり、触媒担体を支える面圧が低下する結果、その保持力が低下する。 By the way, the introduction of the air-fuel ratio sensor mounting boss into the casing is usually performed by welding to a mounting portion in the casing after canning. At this time, since distortion due to thermal expansion and contraction occurs in the surrounding weld heat affected zone, the casing is lifted from the catalyst carrier held inside, and the surface pressure supporting the catalyst carrier is lowered. .
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、MID成形工程のない2ベッド触媒コンバータにおいて、ケーシングと上下流配管との溶接位置を適切に設定することによって、溶接における熱影響部のひずみを、ケーシングと上下流配管との嵌合若しくは突合せ溶接時のひずみにて相殺し、優れた保持力を有する触媒コンバータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and in a two-bed catalytic converter without an MID molding process, by appropriately setting the welding position between the casing and the upstream / downstream piping, the distortion of the heat-affected zone in welding is reduced. It is an object of the present invention to provide a catalytic converter having an excellent holding force by offsetting with a strain at the time of fitting or butt welding between a casing and an upstream / downstream pipe.
(1) 本発明は、筒状のケーシング内(例えば、後述のケーシング4)に第1の触媒担体(例えば、後述のハニカム担体2a)と第2の触媒担体(例えば、後述のハニカム担体2b)が配設され、前記第1の触媒担体および前記第2の触媒担体と前記ケーシングとの間には、前記第1の触媒担体および前記第2の触媒担体の外周を囲むように保持部材(例えば、後述のマット3)が設けられ、前記第1の触媒担体と前記第2の触媒担体との間には、前記ケーシングの外側面に溶接される装着ボス(例えば、後述の装着ボス6)を介して空燃比センサ(例えば、後述の空燃比センサ7)が配設される触媒コンバータ(例えば、後述の触媒コンバータ1)であって、前記触媒コンバータの外径の大きさは、前記ケーシングの排気流路方向(例えば、後述の排気流路方向1a)で略均一に形成され、前記ケーシングと、前記ケーシングの排気流路方向の上流および下流に夫々配置される配管とは、全周溶接により夫々互いに固着され、前記ケーシングの排気流路方向正面視での前記ケーシングの外周において、前記装着ボスの溶接される位置を0°とした時、前記全周溶接の夫々の終始点は345°から15°の位置に設けられる、触媒コンバータを提供する。
(1) In the present invention, a first catalyst carrier (for example, a later-described
(2) (1)の発明において、前記保持部材は、その両端が対向する合口部(例えば、後述の合口部31)が、前記ケーシングの排気流路方向正面視での前記ケーシングの外周において、前記装着ボスの溶接される位置を0°とした時、15°から105°若しくは255°から345°の位置に設けられていてもよい。 (2) In the invention of (1), the holding member has an abutment portion (for example, a later-described abutment portion 31) whose both ends face each other on the outer periphery of the casing in a front view of the casing in the exhaust flow path direction. When the position where the mounting boss is welded is 0 °, the mounting boss may be provided at a position of 15 ° to 105 ° or 255 ° to 345 °.
(1)の発明によれば、全周溶接の終始点近傍におけるひずみと、ボス装着部溶接により生じるケース端部の拡がりと、が相殺される。そのため、ケーシングの浮き上がりが小さくなり、保持力が向上する。従って(1)の発明によれば、従来よりも優れた保持力を有する触媒コンバータを提供できる。 According to the invention of (1), the strain in the vicinity of the starting point of the all-around welding and the spread of the case end caused by the boss mounting portion welding are offset. For this reason, the casing is less lifted and the holding force is improved. Therefore, according to the invention of (1), a catalytic converter having a holding power superior to that of the prior art can be provided.
(2)の発明によれば、全周溶接終点直前での膨張ひずみ箇所に対して、マット合口部を位置させることで面圧の均一化を図る。そのため、面圧の低下がさらに抑えられ、保持力がより向上する。従って(2)の発明によれば、さらに優れた保持力を有する触媒コンバータを提供できる。 According to the invention of (2), the surface pressure is made uniform by positioning the mat joint at the expansion strain point immediately before the end of the entire circumference welding. Therefore, the reduction of the surface pressure is further suppressed, and the holding force is further improved. Therefore, according to the invention of (2), a catalytic converter having further excellent holding power can be provided.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る触媒コンバータ1の全体図である。触媒コンバータ1は、図示しないエンジンの排気通路に配置され、このエンジンから排出される排気を排気浄化触媒の作用下で浄化する。より具体的には、例えば触媒コンバータ1は、エンジンの排気通路のうちエンジン直下と呼称される区間内(例えば、エンジンが納められるエンジンルーム内の区間内)において、車両の搭載姿勢で縦、すなわちその排気流路方向1aと鉛直方向とが略平行になるように設けられる。
FIG. 1 is an overall view of a
ここで、排気流路方向1aとは、後述する筒状のケーシング4の中心軸方向である。すなわち、この排気流路方向1aは、ケーシング4における排気流路方向(排気の流れる方向)を意味する。
Here, the
触媒コンバータ1は、円柱状のハニカム担体2と、このハニカム担体2に巻き付けられた帯状のマット3と、マット3が巻き付けられたハニカム担体2を収容する管状のケーシング4と、を備える。
The
ハニカム担体2は、流入側端部23から流出側端部24まで排気流路方向1aに沿って延びる複数のセル21と、これらセル21を区画形成する隔壁22とを備えた円柱状であり、各セル21の両端部23,24には目封じが設けられていないフロースルー型のハニカム構造体である。隔壁22には、排気浄化触媒が担持されている。流入側端部23から各セル21内に流入した排気は、各セル21内を排気流路方向1aに沿って流れる過程で排気浄化触媒の作用下で浄化される。
The
マット3は、帯状であり、繊維材と、繊維材同士を接続する無機バインダとを含んで構成される。繊維材には、アルミナ繊維、ムライト繊維、シリカ繊維、アルミナシリカ繊維、セラミックガラス繊維等の耐熱性を有する無機繊維が用いられる。また無機バインダには、例えばアルミナ粒子を含むものが用いられる。マット3は、円柱状のハニカム担体2の外周面に沿って巻き付けられる。巻きつけた後に合口部3a、すなわちマット端部付近の面圧が上昇するため、これを膨張部(全周溶接終点直前における膨張)4bと対応する位置に設定することで、膨張による面圧の低下を補填し、保持力を向上させることができる。
The
図2は、本実施形態の触媒コンバータ1に係るケーシング4の内部構造を示す断面図である。ケーシング4は筒状であり、外径の大きさは排気流路方向で略均一に形成され、上述のようにマット3が巻き付けられたハニカム担体2をその内部に収容する。ケーシング4は、マット3が巻き付けられた2つのハニカム担体2を保持し、その中間位置において空燃比センサ装着ボス取付用の孔部5を有する。すなわち、2つのハニカム担体2は、所定の間隔を保ってケーシング4に保持され、両者間に空燃比センサ7が挿入される空間を有する。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the internal structure of the
なお、ハニカム担体2をケーシング4内に挿入した時点において、ケーシング4の内径は、ハニカム担体2に巻き付けられた状態におけるマット3の外径よりもやや大きいが、ハニカム担体2の挿入後にケーシング4の縮径加工を行うことで、ケーシング4内でハニカム担体2が保持される。詳しくは、縮径されたケーシング4によりマット3が外周方向より圧縮され、ハニカム担体2の外周面にはマット3による面圧が作用し、これによりハニカム担体2はケーシング4の内部の規定の位置に保持されている。
Note that, when the
孔部5は、ケーシング4の外周側面に設けられる孔部であり、空燃比センサ7はこれを通じて触媒コンバータ1内へ挿入される。孔部5には、ケーシング4内へ空燃比センサ7を導入するための冶具として、空燃比センサ装着ボス6が溶接により接着されている。
The hole 5 is a hole provided on the outer peripheral side surface of the
空燃比センサ装着ボス6は、空燃比センサ7をケーシング4内へ挿入するための冶具である。空燃比センサ装着ボス6の形状としては特に限定されないが、空燃比センサ装着ボス6が孔部5に嵌合する大きさの円筒形状の部位を備えていれば、溶接が容易に行えるため好ましい。
The air-fuel ratio
空燃比センサ7は排気中の空燃比を検知測定するセンサである。空燃比センサ7は排気中の煤の堆積や劣化等により、メンテナンスおよび交換の必要が生じやすい。そこで、空燃比センサ装着ボス6と空燃比センサ7には、互いに嵌合するねじ切り加工がされており、簡便に空燃比センサ7の取り外しが可能となっていることが好ましい。
The air-fuel ratio sensor 7 is a sensor that detects and measures the air-fuel ratio in the exhaust gas. The air-fuel ratio sensor 7 is likely to need maintenance and replacement due to accumulation or deterioration of soot in the exhaust gas. Therefore, it is preferable that the air-fuel ratio
図3は、本実施形態の触媒コンバータ1に係るケーシング4の排気流路方向1a正面視図である。
触媒コンバータ1は、排気系において上下流の配管と接続しており、その接続部は円筒の全周で嵌合若しくは突合せ溶接されている。ここで、触媒コンバータ1の排気流路方向正面視において、前記装着ボスの溶接される位置を0°としたとき、夫々の全周溶接の終始点は345°(−15°)から15°の位置に設けられる。これにより、全周溶接の終始点において、溶接熱影響部を収縮させることで、装着ボス溶接時に生じた膨張部4aの膨張を相殺し、ケーシングの浮き上がりによる面圧の低下を緩和することができる。
FIG. 3 is a front view of the exhaust
The
さらに、本発明の触媒コンバータ1は、マット3の両端が対向する合口部3aが、排気流路方向1a正面視での前記ケーシングの外周において、前記装着ボスの溶接される位置を0°とした時に、15°から105°若しくは255°(−105°)から345°(−15°)に位置することが好ましい。これにより、全周溶接終点直前での膨張ひずみ箇所4bに対して、面圧が高くなるマット合口部3aを位置させることで面圧の低下を補填し、保持力が向上する。
Furthermore, in the
次に、本実施形態の触媒コンバータ1の製造方法について、簡単に説明する。
Next, a method for manufacturing the
円筒状のケーシング4に、マット3を外周に巻きつけた2つのハニカム担体2を挿入し、夫々所定の位置に保持する。この時、2つのハニカム担体2の間には、空燃比センサを挿入できる空間が存在する。ケーシング4にはあらかじめ空燃比センサ装着ボス取付用の孔部5が形成されており、孔部5が2つのハニカム担体2の中間位置にくるように保持位置を決定する。
Two
2つのハニカム担体2を保持した円筒状のケーシング4全体を、外側から専用のプレス機により円筒の半径方向に圧縮し、縮径させる。これにより、ケーシング4中でマット3が圧縮され、2つのハニカム担体2にマット3からの面圧が印加されることで、ケーシング4に保持力が付与される。
The entire
図4は、本実施形態の触媒コンバータ1に係るケーシング4の側面視における、膨張部の分布を示す展開図である。図4において、(a)は排気流路方向1a正面視における円筒状のケーシング4を表しており、円の周囲の番号は、円筒側面の4方向に対応する。また、(b)に記載の4つの長方形は、前記番号に対応した側面方向からの側面視図である。なお、各側面視図の図中における上方向は、(a)に示す円筒の紙面手前方向に対応する。
FIG. 4 is a development view showing the distribution of the expansion portion in a side view of the
本実施形態では、縮径加工されたケーシング4の孔部5に、空燃比センサ装着ボス6を溶接により取り付ける。溶接時には、空燃比センサ装着ボス6の溶接熱影響により、ケーシング4外周端部の前記装着ボス取付側方向において、外側方向へ膨れ上がるようなひずみが生じる(図4に示す膨張部4aである。)。
In this embodiment, the air-fuel ratio
本実施形態において面圧の測定は、タクタイルセンサーを用いて行う。ハニカム担体2にタクタイルセンサーを巻き付け、その後マット3を巻きつけてキャニングすることで、面圧測定が可能になる。
In this embodiment, the surface pressure is measured using a tactile sensor. The surface pressure can be measured by winding the tactile sensor around the
また本実施形態では、装着ボスを溶接したケーシング4を、排気系統における上下流の配管に接続する。この接続は、ケーシング4と配管とを全周嵌合若しくは突合せ溶接することにより行われる。この時、全周溶接であるため開始点と終了点はほぼ同一の位置となる。この点を溶接終始点8とする。嵌合若しくは突合せ溶接を行うと、特に溶接開始点周辺において、溶接施工後に時間経過とともに溶接熱影響部が冷却される結果、母材が溶接前よりも収縮することが知られている。そのため溶接終始点8を適切に設定することで、ボス溶接時に生じた溶接熱影響部の膨張を相殺し、膨張部4aにおける前記面圧の低下を緩和することができるようになっている。
In the present embodiment, the
一方で、全周溶接に伴い、溶接方向8aに沿って母材の肉が逃げる結果、全周溶接終点直前部分においては、外側方向へ膨れ上がるようなひずみが生じる。このひずみ箇所4bに対し、面圧が上昇するマット合口部3aの位置を適切に設定することで、面圧の低下を緩和し、保持力を向上させることができる。
On the other hand, as a result of the escape of the base metal along the
以上説明した本実施形態に係る触媒コンバータの効果をまとめると、以下に説明する通りである。 The effects of the catalytic converter according to the present embodiment described above are summarized as follows.
本実施形態に係る触媒コンバータ1は、2つの円柱状のハニカム担体2と、この2つのハニカム担体2に夫々巻き付けられた帯状のマット3と、マット3が巻き付けられた2つのハニカム担体2を収容する管状のケーシング4と、を備える。ケーシング4には、内部に収容した2つのハニカム担体の中間位置における管壁に空燃比センサ装着ボス6が溶接されており、さらにこの空燃比センサ装着ボス6を介して空燃比センサ7が装着される。
The
触媒コンバータ1は排気系統における上下流の配管と接続しており、その接続部は全周に嵌合若しくは突合せ溶接が施されている。触媒コンバータ1の排気流路方向1a正面視において、前記装着ボスの溶接される位置を0°としたとき、その夫々の全周溶接の溶接終始点8は345°(−15°)から15°の位置に設けられている。
The
これにより、ケーシング4の円筒端部に生じた空燃比センサ装着ボス6溶接時の膨張が、上下流の配管との嵌合若しくは突合せ溶接時の終始点近傍における収縮作用により緩和される。そのため、膨張部4aにおいてマット3がハニカム担体2に加える面圧の低下が抑えられ、ケーシング4におけるハニカム担体2の保持力が向上する。
Thereby, the expansion | swelling at the time of welding of the air-fuel ratio sensor mounting | wearing boss |
また、触媒コンバータ1において、マット3の両端が対向する合口部3aは、排気流路方向1a正面視でのケーシング4の外周において、前記装着ボスの溶接される位置を0°とした時に、15°から105°若しくは255°(−105°)から345°(−15°)の範囲に位置する。
Further, in the
これにより、全周溶接終点直前の溶接時に膨張する部分に、面圧が増加しやすいマット合口部を位置させることで面圧の均一化が図られ、さらに保持力が向上する。 As a result, the mat joint portion where the surface pressure is likely to increase is positioned in the portion that expands at the time of welding immediately before the end point of the entire circumference welding, so that the surface pressure is made uniform and the holding force is further improved.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this. Within the scope of the gist of the present invention, the detailed configuration may be changed as appropriate.
1 触媒コンバータ
1a 排気流路方向
2 ハニカム担体
3 マット
3a 合口部
4 ケーシング
4a,4b 膨張部
5 孔部
6 空燃比センサ装着ボス
7 空燃比センサ
8 溶接終始点
11 上流配管
12 下流配管
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記第1の触媒担体および前記第2の触媒担体と前記ケーシングとの間には、前記第1の触媒担体および前記第2の触媒担体の外周を囲むように保持部材が設けられ、
前記第1の触媒担体と前記第2の触媒担体との間には、前記ケーシングの外側面に溶接される装着ボスを介して空燃比センサが配設される触媒コンバータであって、
前記触媒コンバータの外径の大きさは、前記ケーシングの排気流路方向で略均一に形成され、
前記ケーシングと、前記ケーシングの排気流路方向の上流および下流に夫々配置される配管とは、全周溶接により夫々互いに固着され、
前記ケーシングの排気流路方向正面視での前記ケーシングの外周において、前記装着ボスの溶接される位置を0°とした時、前記全周溶接の夫々の終始点は345°から15°の位置に設けられる、触媒コンバータ。 A first catalyst carrier and a second catalyst carrier are disposed in a cylindrical casing;
A holding member is provided between the first catalyst carrier and the second catalyst carrier and the casing so as to surround outer peripheries of the first catalyst carrier and the second catalyst carrier,
A catalytic converter in which an air-fuel ratio sensor is disposed between the first catalyst carrier and the second catalyst carrier via a mounting boss welded to the outer surface of the casing;
The outer diameter of the catalytic converter is formed substantially uniformly in the exhaust flow path direction of the casing,
The casing and the pipes respectively arranged upstream and downstream in the exhaust flow path direction of the casing are fixed to each other by full circumference welding,
When the position where the mounting boss is welded is 0 ° on the outer periphery of the casing in a front view of the casing in the exhaust flow path direction, each end point of the all-around welding is at a position of 345 ° to 15 °. A catalytic converter provided.
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