JPH09273417A - 触媒固定構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動や熱より発生する触媒の不具合を回避し
て、長期間の使用に耐えるようにする。また溶接作業を
容易にし、かつ部品点数を少なくした触媒固定構造を提
供する。 【解決手段】 排気マニホールド１の下流に接続したエ
キゾーストパイプ２の途中にメタル触媒５とセラミック
触媒７とを直列に配設し、この触媒５，７の外周部全体
を１枚のサポータ９により保持して、エンジンからの振
動をサポータ９によって吸収させ、振動から発生する触
媒５，７への不具合を回避させる。サポータ９の材質に
より熱から生じる破損等の不具合をも回避させる。これ
によって、触媒５，７を安定して保持することができ
る。さらに、サポータ９で覆ったこれらの触媒５，７を
そのままの状態で触媒ケース３に挟持させることができ
るので、溶接をすることなく触媒５，７を触媒ケース３
に収容できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガスを浄化す
る触媒を触媒ケース内に安定して保持させる触媒固定構
造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車の排気ガス中には各種の有害成分
（ＣＯ，ＨＣ等）が含まれている。このため触媒を利用
して上記有害成分を一定のレベルにまで低減するように
している。触媒はエンジンの排気系、すなわち、エンジ
ンの排気マニホルドの直下や、排気マニホールドに接続
したエキゾーストパイプの途中に装着されている。

【０００３】また、触媒は排気系に介装された、エキゾ
ーストパイプの軸線に沿って上下に２分割される一対の
シェルからなる触媒ケース（荷重管理型触媒ケース）内
に収納されている。触媒の種類としては、外周部に筒状
の金属製外筒を一体に組付けた金属製のハニカム体から
なるメタル担体が広く利用されている。

【０００４】排気ガスの浄化性能を十分発揮させるため
には、触媒温度を300 °Ｃ〜400 °Ｃ以上に保つ必要が
ある。このため触媒温度を早期に立ち上げる工夫がなさ
れている。例えば、触媒ケースに大小２個のメタル触媒
を直列に配設し、すなわち、熱容量の小さい、小型の触
媒をスタート触媒として、大型の触媒の直前に配設し、
この小型の触媒によって、排気マニホルドより排出され
るアイドリング時の小流量の排気ガスによっても、触媒
を早期に活性化する触媒温度まで立ち上げようとするも
のである。

【０００５】なお、触媒温度の早期立ち上げのために、
電気加熱方式の触媒を用いたり、前回の走行時の発生熱
をエンジンルーム内の畜熱器に溜めておいて始動時に再
利用するものがある。

【０００６】上記大小２個のメタル触媒は、各触媒の外
周部に設けた金属製の外筒同士を溶接により接合し、接
合したものを触媒ケース内に収納させている。収納させ
た触媒は触媒ケースの内部に溶着により固定させてい
る。

【０００７】または、個々の触媒の外周部にワイヤメッ
シュを装着して、この触媒を触媒ケースに収納した際の
動きを規制させたり、破損を防止させたりしているもの
もある。なお、ワイヤメッシュで覆った触媒を触媒ケー
スに収納した場合、排気ガスが触媒を通過しないでワイ
ヤメッシュ側を流れると、浄化効率が低下するので、ワ
イヤメッシュの取付部分にシール部材を装着して排気ガ
スを触媒側に流れるようにしている。

【０００８】また、メタル担体として、特開平６−２７
２５４８号公報及び特開平６−２８８２３２号公報に開
示されているものがある。この公報に開示されているも
のは、２個以上のハニカム体の各々を包む外筒同士を付
き合わせて、溶接により接合させ１つにしたものであ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来技術
においては、２個の触媒を溶接により一体に接合し、こ
の接合した触媒を触媒ケースに溶着、固定させているの
で、長期間、使用していると、振動等により触媒に不具
合が発生したり、また、熱により触媒ケース等の金属部
が常温、高温の収縮、膨張を繰り返し、熱膨張率の違い
などから溶着部付近に破損等の不具合（熱によるへた
り）が発生したりする虞があった。

【００１０】このような取付けをした場合、排気ガス規
制の厳しい地域、例えば北米の、走行距離10万マイルの
間、触媒が性能上大きく劣化することなく、また、破損
等の強度的な問題も起さないで、触媒を確実に保持し続
けるという規制を満足させることは非常に困難である。

【００１１】また、外筒同士を接合した触媒を触媒ケー
ス内に溶接して固定するようにしているが、触媒ケース
が上下に２分割された一対のシェルからなっているの
で、一側のシェルに溶接しても他側のシェルには溶接し
にくく、溶接作業が煩雑になる問題があった。

【００１２】さらに、触媒ケース内での触媒の動きの規
制や破損防止のためにワイヤメッシュやシール部材を使
用しているものは、それだけ部品点数が多くなりコスト
高となる問題があった。

【００１３】また、特開平６−２７２５４８号公報及び
特開平６−２８８２３２号公報に開示されているメタル
担体は、２個以上のハニカム体の各々を包む外筒を付き
合わせ溶接により接合して１つにしたものであるが、ハ
ニカム体の接合を溶接によって行っているので、振動や
熱等により触媒に不具合が発生する問題がある。

【００１４】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたもので、複数個の触媒を一枚のサポータで覆って保
持して、振動や熱より発生する触媒の不具合を回避し
て、長期間の使用に耐えるようにすると共に、溶接作業
を容易にし、かつ、部品点数を少なくしてコストを低減
させたを触媒固定構造を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
排気マニホールドの下流にエキゾーストパイプを接続
し、該エキゾーストパイプの途中に複数個の触媒を通気
方向に直列に配設し、該複数個の触媒の外周部全体を１
枚のサポータで覆って保持し、該サポータ全体を触媒ケ
ースによって挟持したことを特徴とするものである。

【００１６】このようにエキゾーストパイプの途中に複
数個直列に配設した長さの異なる触媒の外周部を１枚の
サポータで保持させ、振動を吸収させて振動から生じる
不具合を回避させる。また、サポータの材質によって熱
から生じる破損等の不具合を回避させる。さらに、複数
の触媒を覆って保持したサポータをその状態のまま触媒
ケースに挟持させ、溶接をすることなく触媒を触媒ケー
スに組付け保持させる。

【００１７】また、触媒ケースにサポータで保持した触
媒を挟持させて、触媒の触媒ケースへの組付作業を容易
にさせる。さらに、触媒ケースに収容する触媒をサポー
タで保持させて、ワイヤメッシュやシール部材等の部品
をなくして、部品点数を少なくさせる。

【００１８】請求項２記載の発明は、前記複数個の触媒
を、上流側に配設した長さの短い触媒と、下流側に配設
した長さの長い触媒の２個の担体で構成し、該２個の担
体を空間を持たせて配設すると共に、該２個の担体の外
周部全体を１枚のサポータで覆って保持したことを特徴
とするものである。

【００１９】このように上流側に長さの短い触媒を配設
させて、アイドリング時の小流量の排気ガスによって
も、早期に浄化性能を発揮させる温度に立ち上げる。ま
た、上流側に位置する触媒と下流側に位置する触媒とを
空間を持たせて配置させ、この空間によって、排気ガス
の拡散による浄化作用を向上させる。さらに、２個の触
媒の外周部を１枚のサポータで保持させて、振動及び熱
等から生じる不具合を回避させる。

【００２０】

【発明の実施の形態】請求項１の記載から把握される本
発明において、図１に示すように、排気マニホールド１
の下流にエキゾーストパイプ２を接続し、このエキゾー
ストパイプ２の途中に２個の触媒４、すなわち、メタル
触媒５及びセラミック触媒７を通気方向（矢印Ａ）に直
列に配置する。そして、このメタル触媒５及びセラミッ
ク触媒７の外周部全体を１枚のサポータ９で覆って保持
し、これを触媒ケース３に配設して保持する。

【００２１】請求項２の記載から把握される本発明にお
いて、図１に示すように、２個の触媒４を、上流側に配
設した長さの短いメタル触媒５と、下流側に配設した長
さの長いセラミック触媒７の２個の担体で構成する。そ
して、これら２個の担体を空間を持たせて配置すると共
に、その外周部全体を１枚のサポータ９で覆って保持す
る。

【００２２】

【実施例】次に、本発明の一実施例を図１に基づいて説
明する。図１は排気マニホールド１に接続したエキゾー
ストパイプ２の上流側に位置する触媒ケース３及び触媒
４を拡大して示したものである。この実施例の場合、触
媒４は排気マニホルド１の直後に装着されていることに
なる。

【００２３】上記触媒ケース３はエキゾーストパイプ２
の軸線に沿って上下に分割されるようになっており（図
６参照）、図１はこの触媒ケース３の一方側の半割上部
3aに触媒４を挿入して示したものである。触媒４は触媒
ケース３の通気方向（矢印Ａ参照）に担体を２個直列に
配設したもので、上流側に配設した１段目のものは長さ
の短い、いわゆる小型のメタル触媒５である。このメタ
ル触媒５の外周部には金属製の外筒６が一体に装着され
ている。

【００２４】また、下流側に配設されている２段目もの
は、メタル触媒５と略同径で、メタル触媒５より長さが
長い、いわゆる大型のセラミック触媒７である。この２
段目の触媒は、セラミック製の他にメタル製のものであ
ってもよい。

【００２５】メタル触媒４の外周部に装着された金属製
の外筒６は必要寸法Ｂだけ下流側に延設され（図２参
照）、その延設部6aの端面6b（図３をも参照）に大型の
セラミック触媒７の上流端を当接させている。これによ
って、セラミック触媒７とメタル触媒５との間には必要
な空間部８が形成され、排気ガスが拡散されて浄化作用
を向上させることができる。

【００２６】メタル触媒５とセラミック触媒７の外周部
全体は、図１及び図６に示すように、１枚のサポータ９
によって巻かれて、触媒ケース（荷重管理型触媒ケー
ス）３内に保持されている。すなわち、図６に示すよう
に、サポータ９によって全周部が巻かれたメタル触媒５
とセラミック触媒７を、先ず、触媒ケース３の他方側の
半割下部3bに装着させてから、この半割下部3bに、図６
の矢印で示すように、半割上部3aを係合させて一体にさ
せている。図７はその断面図を示したものである。な
お、サポータ９は従来より用いられている、セラミック
系繊維を圧縮成形したものである。

【００２７】この触媒ケース３の半割上部3aと半割下部
3bとの接合は、図７に示す、嵌合せ部10を溶接するか、
または、触媒ケース３の外側を保護カバー（図示略）に
よって挟持して、ボルト（図示略）で一体に固定するよ
うにしている。また、図１に示すように、触媒ケース３
の上流側と下流側に屈曲部11を設けて触媒ケース３を縮
径し、これにより、触媒ケース３に収納した大小２個の
触媒４の軸方向の動きを規制するようにしている。

【００２８】上記したように、メタル触媒５とセラミッ
ク触媒７との間に空間部８を確保するために、図１に示
すように、外筒６の延設部6aの端面6bにセラミック触媒
７を当接させているが、別案として、図４に示すよう
に、延設部6aの下流端近傍を拡径させて段付部6cに形成
し、この段付部6cに２段目のセラミック触媒７の上流端
を挿入させ、これによって空間部８を形成させてもよ
い。このようにしたメタル触媒５とセラミック触媒７も
サポータ９で覆って、触媒ケース３に配設する。

【００２９】また、１段目のメタル触媒５と２段目のセ
ラミック触媒７との間に空間部８を形成しないときは、
図５に示すように、メタル触媒５とセラミック触媒７と
を直接当接させ、この状態のメタル触媒５とセラミック
触媒７とをサポータ９で覆って触媒ケース３に配設す
る。

【００３０】次に、本実施例の作用を説明する。エキゾ
ーストパイプ２の排気マニホルド１の直下に長さの短い
メタル触媒５と長さの長いセラミック触媒７を２個、間
を開けて直列に配設し、これらメタル触媒５とセラミッ
ク触媒７の外周部を１枚のサポータ９で保持して触媒ケ
ース３に装着させる。

【００３１】このようにサポータ９で巻いた触媒を触媒
ケース３に装着すれば、サポータ９によりエンジンから
の振動が吸収される。したがって、従来のメタル触媒５
同士の溶接部、及びメタル触媒５と触媒ケース３との溶
接部に発生していた振動による不具合を回避することが
可能となる。

【００３２】また、メタル触媒５とセラミック触媒７を
１枚のサポータ９によって覆うことにより、メタル触媒
５や外筒６の金属部がエンジンからの熱の影響を受けな
くなる。すなわち、触媒５等の金属部が熱により収縮、
膨張を繰り返しても、サポータ９によって覆ったこと、
及び溶接部をなくしたことにより、熱膨張率の違いから
生じる溶接部近傍の破損等の不具合を回避することが可
能になる。

【００３３】さらに、メタル触媒５とセラミック触媒７
をサポータ９で覆い、そのまま触媒ケース３に挟持させ
て保持させたので、溶接をすることなく２個の触媒５，
７を触媒ケース３に組付け保持させることが可能にな
る。さらに、触媒ケース３に収容する触媒５，７をサポ
ータ９で保持させているので、従来使用していたワイヤ
メッシュやシール部材等の部品をなくすことが可能にな
る。

【００３４】なお、上記実施例はメタル触媒５とセラミ
ック触媒７を直列に触媒ケース３に配設したが、このよ
うにせず、図８に示すように、１段目及び２段目共にセ
ラミック製の触媒12，７を配設させてもよい。この場
合、セラミック触媒12とセラミック触媒７との間に、薄
板で形成したサポータ保護及びクリアランス確保用のプ
レート14を介装すれば（図８及び図９参照）、外筒６が
なくても、１段目の触媒と２段目の触媒との間に空間部
８を確保することが可能となる。このようにしたこの触
媒12，７をサポータ９で巻けば、触媒12，７を触媒ケー
ス３に確実に保持することができる。すなわち、１段目
の長さの短いセラミック触媒12をも容易に保持すること
ができるようになる。

【００３５】また、２個の触媒７，12の間に空間を確保
するために、図10に示すような、スペーサ15を触媒７，
12の間に配設するようにしてもよいし、図11に示すよう
な、径方向にフィン16を設けたスペーサ17を触媒12と触
媒７の間に配設してもよい。このスペーサ17のフィン16
は排気ガスを整流する役目がある。また、このフィン16
は、２個の触媒12，７を組付ける際、比較的厚みのない
１段目の触媒12が、作業中に、図13に示すように、スペ
ーサ15の枠内に倒れ込み、作業し難くなることがあるの
で、これを防止するために設けられている。

【００３６】なお、１段目のセラミック触媒12と２段目
のセラミック触媒７との間に空間が必要でないときは、
図12に示すように、セラミック触媒12とセラミック触媒
７とを直接接触させ、この状態でセラミック触媒12とセ
ラミック触媒７とをサポータ９で覆って、触媒ケース３
に配設すればよい。

【００３７】

【発明の効果】請求項１記載の発明においては、排気マ
ニホールドの下流に接続したエキゾーストパイプの途中
に複数個の触媒を直列に配設し、この複数個の触媒の外
周部全体を１枚のサポータにより保持したので、エンジ
ンからの振動がサポータによって吸収され、振動から発
生する触媒への不具合を回避することができる。また、
サポータの材質により熱から生じる破損等の不具合をも
回避することができる。これによって、触媒を安定して
保持することができる。

【００３８】さらに、サポータで覆った複数の触媒をそ
のままの状態で触媒ケースに挟持させることができるの
で、溶接をすることなく触媒を触媒ケースに収容、保持
させることができる。したがって、触媒の触媒ケースへ
の組付作業を容易にすることができると共に、ワイヤメ
ッシュやシール部材の部品が不要になって、部品点数を
少なくすることができコストダウンを図ることができ
る。

【００３９】請求項２記載の発明においては、上流側に
長さの短い触媒を配設させたので、１段目に熱容量の小
さな触媒が位置することになり、アイドリング時の小流
量の排気ガスによっても、早期に浄化性能を発揮させる
温度に立ち上げることができる。

【００４０】また、上流側に位置する触媒と、下流側に
位置する触媒とを空間を持たせて配置したので、排気ガ
スの拡散による浄化作用を向上させることができる。さ
らに、これら間隔をあけて配設した２個の触媒を１枚の
サポータで保持させたので、振動や熱から生じる不具合
を回避することができ、触媒を安定して保持することが
できる。

【００４１】触媒を保持するサポータは適度に変形する
ので、組付時の精度を問題にすることなく取付けること
ができる。また、触媒には常時ある程度、サポータの弾
力による荷重がかかっており、この弾力による摩擦力に
よって、触媒を保持することができ、確実に触媒を収納
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。

【図２】図１の１段目の長さの短いメタル触媒の断面図
である。

【図３】図２のもののＣ矢視図である。

【図４】図１のメタル触媒の外筒の変形させたものを示
す断面図である。

【図５】図１のものの空間をなくした触媒の断面図であ
る。

【図６】触媒を収納する触媒ケースの斜視図である。

【図７】図６の触媒ケースを接合させたところを示す断
面図である。

【図８】本発明の別の実施例を示す斜視図である。

【図９】図８に示すものを組付けた際の縦断面図であ
る。

【図１０】さらに別の実施例示す斜視図である。

【図１１】他のスペーサの斜視図である。

【図１２】図９のものの空間がない場合の断面図であ
る。

【図１３】触媒ケースの半割下部にサポータと、厚みの
ない触媒と、スペーサとを配置し、半割下部とサポータ
の下の部分だけを軸方向に切断した模式図である。

【符号の説明】

１ 排気マニホールド ２ エキゾーストパイプ ３ 触媒ケース ４ 触媒 ５ メタル触媒 ７ セラミック触媒 ８ 空間部 ９ サポータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気マニホールドの下流にエキゾースト
   パイプを接続し、該エキゾーストパイプの途中に複数個
   の触媒を通気方向に直列に配設し、該複数個の触媒の外
   周部全体を１枚のサポータで覆って保持し、該サポータ
   全体を触媒ケースによって挟持したことを特徴とする触
   媒固定構造。
2. 【請求項２】 前記複数個の触媒を、上流側に配設した
   長さの短い触媒と、下流側に配設した長さの長い触媒の
   ２個の担体で構成し、該２個の担体を空間を持たせて配
   設すると共に、該２個の担体の外周部全体を１枚のサポ
   ータで覆って保持したことを特徴とする請求項１記載の
   触媒固定構造。