JPH0716014Y2 - 斜流型触媒コンバ−タ - Google Patents

斜流型触媒コンバ−タ

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JPH0716014Y2
JPH0716014Y2 JP1986082493U JP8249386U JPH0716014Y2 JP H0716014 Y2 JPH0716014 Y2 JP H0716014Y2 JP 1986082493 U JP1986082493 U JP 1986082493U JP 8249386 U JP8249386 U JP 8249386U JP H0716014 Y2 JPH0716014 Y2 JP H0716014Y2
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JP
Japan
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catalyst carrier
inlet
outlet
flange
flange portion
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JP1986082493U
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浩二 下地
政治 黒田
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、自動車用内燃機関の排気系に取付けられる、
排気ガスを浄化する触媒コンバータに関し、とくに搭載
スペースを増大させることなく圧力損失を低減させるよ
うにした斜流型触媒コンバータの構造に関する。
〔従来の技術〕
従来の一般的な触媒コンバータの構造は、第6図に示す
ようになっている。図において、1はコンバータケース
を示しており、両側に排気ガスの入口部2、出口部3が
形成されている。そして、コンバータケース1内には、
弾性保持部材4を介してモノリス触媒5が保持される。
しかし、上記タイプの触媒コンバータにおいては、通常
モノリス触媒5のS/V比(Sは断面積、Vは体積であ
る。)は小さく、とくにアンダーフロアタイプの触媒コ
ンバータにあってはS/V比が1以下になることが多い。
また、触媒コンバータが排気系全体に占める圧力損失
は、30〜40%にもなることがある。圧力損失を小さくす
る方法の一つとして、S/V比を大きくすることが考えら
れるが、第6図のタイプの触媒コンバータでモノリス触
媒の径を大きくして、S/V比を大きくすると、入口部2
からモノリス触媒5に至るテーパ部で排気ガスの拡散度
合が大きくなり、流れに偏流がおこってエミッション悪
化を招く。また、テーパ部の壁面近傍で乱流が生じ、そ
の分圧力損失が増大して、モノリス触媒5の径を増大し
たことによる圧力損失低減効果が損われる。さらに、コ
ンバータケース1の径も大きくなるので、その分搭載ス
ペースが必要になり、とくに搭載スペースの小さいFF
(フロントエンジンフロントドライブ)車では搭載が困
難になることがある。又、モノリス触媒の長さを短くし
てS/V比を大きくすると浄化性能が低下する。
これらの問題を改善するために、先に本出願人により、
第7図に示すような斜流型の触媒コンバータが提案され
ている(実開昭60-188812号)。第7図に示す構造で
は、コンバータケース10の入口部11と出口部12とがオフ
セットされ、入口部11と出口部12との間に触媒担体とし
てのモノリス触媒13が入口部、出口部の軸芯に対して傾
斜されて保持されている。この構造により、第6図に示
した従来の触媒コンバータとほぼ同じ車両搭載スペース
の中で、排気ガス浄化性能を悪化させることなくモノリ
ス触媒13のS/V比を大きくすることができ、触媒コンバ
ータの圧力損失を低減することができる。
〔考案が解決しようとする問題点〕
しかし、第7図に示した触媒コンバータにおいては、次
のような問題が残されている。
第7図の触媒コンバータにおいては、通常、コンバータ
ケース10は、上下二分割された二つのケース部分を、対
向縁に設けたフランジ部14で互いに溶接接合することに
より組立てられる。接合は、TIG溶接、シーム溶接等に
て行われる。しかし、ケースが屈曲しているため、モノ
リス触媒13の保持部17aから入口側取付フランジ部15に
かけての部分、および保持部17bから出口側取付フラン
ジ部16にかけての部分に応力が集中し、この部分が強度
的に厳しくなる。コンバータケース10のこの部分の強度
が十分に確保されないと、モノリス触媒13の保持力が低
下し、車両の振動等に伴ないモノリス触媒13の耐久性に
支障をきたす。この問題は、第6図に示した従来型触媒
コンバータにおいては、コンバータケース1の入口、出
口部分がテーパ構造で応力集中も少なかったので、発生
しなかった問題である。
本考案は、上記のような、斜流型触媒コンバータにした
ために生じる問題点を解決するものであり、斜流型触媒
コンバータにおいて、コンバータケースの強度を向上
し、触媒担体保持力を向上することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この目的を達成するための本考案に係る斜流型触媒コン
バータは、次のものから成る。すなわち、軸芯が互いに
オフセットされた入口部、出口部を有する上下2つ割り
のケースに、触媒担体を、該触媒担体の外周にクッショ
ン材を巻きつけた状態で、前記入口部、出口部軸芯に対
して傾けて内装し、前記入口部および出口部をそれぞれ
入口端および出口端の断面形状がそのまま前記触媒担体
まで続くように形成し、前記2つ割りのケースを、合せ
部に設けたフランジ部の縁で溶接接合した斜流型触媒コ
ンバータであって、 前記入口部の入口端および出口部の出口端のそれぞれか
ら触媒担体に向って延びる長短2つのフランジ部分のう
ち長い方のフランジ部分を直線状に延ばすとともに狭巾
に形成し、 前記長い方のフランジ部分から折れ曲って触媒担体の軸
方向に延びるフランジ部分を前記長い方のフランジ部分
から離れるに従って徐々に広巾となるように形成し、該
広巾に形成されたフランジ部分のうち前記クッション部
材の外側領域にあってかつ最も広巾の部分を、前記フラ
ンジ部縁の溶接接合に加えて、コンバータケース内面側
近傍部位で、合せ面同志も部分的に溶接接合した、こと
を特徴とする斜流型触媒コンバータ。
〔作用〕
上記斜流型触媒コンバータでは、入口部および出口部の
それぞれから触媒担体迄延びる長い方のフランジが狭巾
とされているため、クッション材からコンバータケース
に作用する上下方向力の、フランジ端縁溶接部を支点と
するモーメントが小となり、剛性の弱い上下方向(前記
長い方のフランジの面と直交する方向)のコンバータケ
ース変形が抑えられ、触媒担体のコンバータケースから
の支持が強固になる。
また、長い方のフランジ部分から折れ曲って触媒担体の
軸方向に延びるフランジ部分が、前記長い方のフランジ
部分から離れるに従って広巾に形成されているため、こ
の部分に集中しやすい応力に対する強度が高められる。
また、広巾とされた上記フランジ部には、最も広巾の部
分がコンバータケース内面側近傍部位で合せ面同志も部
分的に溶接されているので、合せられたフランジ部に上
下方向に離そうとする力が働いても、合せたフランジ部
間に隙間が生じず、隙間を通るバイパス流れの生成を阻
止でき、バイパス流が生じたら起る触媒の浄化率低下を
防止できる。
〔実施例〕
以下に本考案に係る斜流型触媒コンバータの望ましい実
施例を図面を参照して説明する。
第1図は、本考案の一実施例に係る斜流型触媒コンバー
タを示している。図において、21は、排気ガス流れ方向
Aに沿って上下二分割されたケース22a、22bから構成さ
れたコンバータケースを示している。ケース22aとケー
ス22bの対向縁に形成されたフランジ23a、23b(合せフ
ランジともいう)が互に縁で接合されることにより、コ
ンバータケース21が構成される。
コンバータケース21における入口部24と出口部25は、そ
の軸線24a、25aは平行でかつ互にオフセットされてい
る。入口部24および出口部25には、それぞれ排気管(図
示略)に接続される取付フランジ26、27が設けられてい
る。互いに段違いになった入口部24と出口部25との間に
は、モノリス触媒担体28が入口部、出口部軸芯に対して
傾斜されて保持されている。傾斜角θは30度以下に設定
されることが望ましい。触媒担体28は、コンバータケー
ス21の触媒担体保持部29にワイヤネットから成るクッシ
ョン材30、リテーナ31を介して保持されている。触媒担
体保持部29から、入口部24又は出口部25に至るコンバー
タケース21部分は、ストレート構造となっている。すな
わち、入口部24および出口部25を、それぞれ、入口端お
よび出口端の断面形状が触媒担体28まで続くように形成
する。入口部24の入口端から触媒担体28に向って延びる
長短2つのフランジ部分23a(23b)および40a(40b)の
うち長い方のフランジ部分23a(23b)、および出口部25
の出口端から触媒担体28に向って延びる長短2つのフラ
ンジ部分43a(43b)および41a(41b)のうち長い方のフ
ランジ部分43a(43b)は、直線状に延びており、かつ狭
巾に形成されている。こうすることによって、クッショ
ン材30から上下2つのケース22a、22bを引き離そうとす
る力が働いても、ケース22a、22bの上下方向の変形を抑
えることができ、コンバータケース21からの触媒担体保
持が強固になる。上下から触媒担体を挟み込む本考案タ
イプのコンバータ21は、上下方向の剛性が弱いのが通常
であるが、コンバータケースの長手方向中央部でフラン
ジ部分を狭巾とすることにより、剛性低下が抑えられ、
耐久性が高められる。
長い方のフランジ部分23a(23b)から折れ曲って触媒担
体28の軸方向に延びるフランジ部分44a(44b)、および
長い方のフランジ部分43a(43b)から折れ曲って触媒担
体28の軸方向に延びるフランジ部分32a(32b)は、それ
ぞれ長い方のフランジ部分23a(23b)、43a(43b)から
離れるに従って徐々に広巾とされて張り出し部を形成し
ている。こうすることによって、コンバータケース21が
屈曲されているために、応力集中が生じやすい部分の強
度が向上される。
フランジ部分23a、23bおよび43a、43bの接合は、第2図
に示すように、その外周縁部をTIG溶接又はシーム溶接3
3等により溶接することにより行われる。しかし、上記
広巾のフランジ部分32a(32b)、44a(44b)では、クッ
ション材30の外側領域にあってかつ最も広巾部分におい
て、第3図に示すように、外周縁の溶接33に加え、コン
バータケース内周面近傍において、突合せ面同志がスポ
ット溶接又はプラグ溶接34にて接合される。外周側の溶
接だけでは、第4図に示すように、クッション材30から
の力によりケース22a、22bを上下方向に離そうとする力
がかかったとき、隙間35が発生するおそれがあるが、ス
ポット溶接又はプラグ溶接34が行われた場合には隙間は
発生しない。隙間が生じると触媒をバイパスする流れが
生じ、触媒の浄化率が低下するが、それが防止される。
上記実施例においては、触媒担体としてのモノリス触媒
28のセル流路36を、触媒担体軸線と平行に形成したが、
第5図に別の実施例を示すように、触媒担体37のセル流
路38を、触媒担体37の軸線に対して流れ抵抗が小となる
方向に傾斜させてもよい。
上記のように構成された実施例装置においては、入口側
拡散部の開き角がほとんどなく、かつ触媒担体部での流
路断面積が大になっている。このため、入口側の拡散部
において乱流が発生し難く、かつ触媒担体での流速は小
になる。したがって、乱流による圧力損失は小であり、
かつ流速小により触媒担体の流れ抵抗も小である。ま
た、入口部24から入った流れは触媒担体28の全面にほと
んど偏りなく入り、触媒全体が排気浄化に有効に利用さ
れる。
さらに、触媒担体のセル流路が触媒担体軸線に対して傾
斜された場合は、流れの向きの変化が小であり、流れ方
向が変えられることによる流れ抵抗の増大も小となる。
しかも、上記構造においては、入口部と出口部とに段差
がつけられているため排気管系に若干の段差が設けられ
る以外、触媒コンバータ自体の占めるスペースは従来と
ほぼ同様であり、小さなスペースでもって搭載が可能で
ある。
〔考案の効果〕
上記斜流型触媒コンバータでは、入口部の入口端および
出口部の出口端のそれぞれから触媒担体迄延びる長い方
のフランジが狭巾とされているため、クッション材から
コンバータケースに作用する上下方向力の、フランジ端
縁溶接部を支点とするモーメントが小となり、剛性の弱
い上下方向(前記長い方のフランジの面と直交する方
向)のコンバータケースの変形が抑えられ、触媒担体の
コンバータケースからの支持が強固になる。
また、長い方のフランジ部分から折れ曲って触媒担体の
軸方向に延びるフランジ部分が、前記長い方のフランジ
部分から離れるに従って広巾に形成されているため、こ
の部分に集中しやすい応力に対する強度が高められる。
また、広巾とされた上記フランジ部には、クッション材
の外側領域にあってかつ最も広巾の部分がコンバータケ
ース内面側近傍部位で合せ面同志も部分的に溶接されて
いるので、合せられたフランジ部に上下方向に離そうと
する力がクッション材から最も大きく働いても、合せた
フランジ部間に隙間が生じず、隙間を通るバイパス流れ
の生成を阻止でき、バイパス流が生じたら起る触媒の浄
化率低下を防止できる。
また、入口部、出口部の断面形状を入口端、出口端から
触媒担体まで一定としたので、拡開、縮小部がない。そ
のため、とくに入口側において、テーパがある場合に生
じる流れの壁からの剥離、乱流による流れ抵抗の増加、
および中央部のみに流れようとする偏流とそれによる触
媒の非有効利用が防止される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案の一実施例に係る斜流型触媒コンバータ
の縦断面図、 第2図は第1図のII-II線に沿う縦断面図、 第3図は第1図のIII-III線に沿う拡大部分断面図、 第4は第3図の合せフランジ部において外周部のみを溶
接した場合の断面図、 第5図は別の実施例に係る斜流型触媒コンバータの縦断
面図、 第6図は従来の触媒コンバータの断面図、 第7図は従来の斜流型触媒コンバータの断面図、であ
る。 21……コンバータケース 22a、22b……ケース 23a、23b、32a、32b、40a、40b、41a、41b、43a、43b、
44a、44b……フランジ部分 24……入口部 25……出口部 26、27……取付フランジ 28、37……触媒担体 29、29a、29b……触媒担体保持部 30……クッション材 33……外周縁溶接部 34……溶接部 36、38……セル流路

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】軸芯が互いにオフセットされた入口部、出
    口部を有する上下2つ割りのケースに、触媒担体を、該
    触媒担体の外周にクッション材を巻き付けた状態で、前
    記入口部、出口部軸芯に対して傾けて内装し、前記入口
    部および出口部をそれぞれ入口端および出口端の断面形
    状がそのまま前記触媒担体まで続くように形成し、前記
    2つ割りのケースを、合せ部に設けたフランジ部の縁で
    溶接接合した斜流型触媒コンバータであって、 前記入口部の入口端および出口部の出口端のそれぞれか
    ら触媒担体に向って延びる長短2つのフランジ部分のう
    ち長い方のフランジ部分を直線状に延ばすとともに狭巾
    に形成し、 前記長い方のフランジ部分から折れ曲って触媒担体の軸
    方向に延びるフランジ部分を前記長い方のフランジ部分
    から離れるに従って徐々に広巾となるように形成し、 該広巾に形成されたフランジ部分のうち前記クッション
    材の外側領域にあってかつ最も広巾の部分を、前記フラ
    ンジ部縁の溶接接合に加えて、コンバータケース内面側
    近傍部位で、合せ面同志も部分的に溶接接合した、こと
    を特徴とする斜流型触媒コンバータ。
JP1986082493U 1986-06-02 1986-06-02 斜流型触媒コンバ−タ Expired - Lifetime JPH0716014Y2 (ja)

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