JPH10299468A - Exhaust manifold catalytic converter - Google Patents

Exhaust manifold catalytic converter

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JPH10299468A
JPH10299468A JP9111630A JP11163097A JPH10299468A JP H10299468 A JPH10299468 A JP H10299468A JP 9111630 A JP9111630 A JP 9111630A JP 11163097 A JP11163097 A JP 11163097A JP H10299468 A JPH10299468 A JP H10299468A
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JP
Japan
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catalytic converter
exhaust gas
exhaust manifold
engine
metal
Prior art date
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Pending
Application number
JP9111630A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tadayuki Otani
忠幸 大谷
Yoshikuni Tokunaga
良邦 徳永
Nobuyuki Uchinaka
伸幸 内中
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
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Publication of JPH10299468A publication Critical patent/JPH10299468A/en
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  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve initial purifying performance during starting of an engine, reduce drift of exhaust gas flow, and reduce pressure loss, by providing a structure in which plural catalytic converters and thermal resistant alloy made pipes as main structure members are constituted so as to collect an exhaust gas after purifying of the exhaust gas. SOLUTION: When the converters are applied to four air cylinder engine, a flange 7 which has four holes corresponding to four exhaust gas outlets #1-#4 from an engine block is provided, and metal catalytic converters 1-4 are connected so that they are corresponding to each hole of the flange 7. The converters are connected to backward exhaust gas system through a collecting tube 5 and a flange 6. Because the catalytic converter with this structure collects exhaust gas exhausted from each cylinder after purifying the exhaust gas with metal catalytic converters 1-4, the metal catalytic converters 1-4 can be miniaturized and are mounted near the engine block, and therefore, a temperature rising characteristic during starting of an engine is improved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用エンジン
の排気ガス系に設置され、排気ガスを集合させるエキゾ
ーストマニホールドと触媒コンバータを一体化したエキ
ゾーストマニホールド触媒コンバータに関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust manifold catalytic converter which is installed in an exhaust gas system of an automobile engine and integrates an exhaust manifold for collecting exhaust gas and a catalytic converter.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車用エンジンの排気ガス系は、エ
ンジンの各気筒から排出される排気ガスを集合させるエ
キゾーストマニホールド、排気ガスを浄化する触媒コ
ンバータ、耐熱パイプ、サイレンサー等で構成され
る。エキゾーストマニホールドには、廉価な鋳鉄製のも
のと、耐熱合金製のパイプを溶接組み立てしたものがあ
り、現在、軽量化・低熱容量化の観点から、前者から後
者に推移しつつある。
2. Description of the Related Art An exhaust gas system of an automobile engine includes an exhaust manifold for collecting exhaust gas discharged from each cylinder of the engine, a catalytic converter for purifying exhaust gas, a heat-resistant pipe, a silencer, and the like. Exhaust manifolds include those made of inexpensive cast iron and those assembled by welding heat-resistant alloy pipes. At present, the former is changing from the former to the latter from the viewpoint of weight reduction and lower heat capacity.

【0003】また排気ガスを浄化するための触媒コンバ
ータにおける担体には、耐熱ステンレス鋼製のメタルケ
ースに、耐熱ステンレス鋼の箔で形成されるハニカム体
を装入したメタル担体、あるいはセラミック製のハニカ
ム体を装入したセラミック担体が使用されている。メタ
ル担体は、セラミック担体と比較してエンジン始動時の
初期浄化能に優れ、さらに圧力損失も小さいという特長
を有している。
A carrier in a catalytic converter for purifying exhaust gas is a metal carrier in which a honeycomb body formed of a heat-resistant stainless steel foil is loaded in a metal case made of a heat-resistant stainless steel, or a ceramic honeycomb. A body-loaded ceramic carrier is used. The metal carrier has a feature that it has excellent initial purification ability at the time of engine start and a small pressure loss as compared with the ceramic carrier.

【0004】従来のメタル担体において、ハニカム体
は、厚さ50μm程度の平箔と該平箔をコルゲート加工
した波箔とを重ね、渦巻状に巻きとって製造されてい
る。そして該ハニカム体をメタルケースに装入し、平箔
と波箔の接触部を接合するとともに、ハニカム体とメタ
ルケースを接合してメタル担体とする。
In a conventional metal carrier, a honeycomb body is manufactured by laminating a flat foil having a thickness of about 50 μm and a corrugated corrugated foil on the flat foil, and winding the flat foil. Then, the honeycomb body is inserted into a metal case, and a contact portion between the flat foil and the corrugated foil is joined, and the honeycomb body and the metal case are joined to form a metal carrier.

【0005】このようなメタル担体やセラミック担体に
は、ウォッシュコートを塗布し、触媒金属を担持させて
触媒コンバータとしている。一方、メタルハニカム体も
しくはセラミックハニカム体にウォッシュコートを塗布
し、触媒金属を担持させた後、メタルケースに装入固定
して触媒コンバータとする場合もある。
[0005] A wash coat is applied to such a metal carrier or a ceramic carrier to carry a catalytic metal to form a catalytic converter. On the other hand, in some cases, a wash coat is applied to a metal honeycomb body or a ceramic honeycomb body to support a catalyst metal, and then loaded and fixed in a metal case to form a catalytic converter.

【0006】エキゾーストマニホールドは、複数の気筒
から排出される排気ガスを集合させるものであり、自動
車用エンジンから如何に速やかに排気ガスを排出する
か、そして下流の触媒コンバータ入側でガス流れを如何
に均一にするか、の双方に重点をおいて設計されてい
る。前者はエンジン出力に影響を与え、後者は触媒浄化
性能および圧力損失に影響を与えるからである。
[0006] The exhaust manifold collects exhaust gas discharged from a plurality of cylinders, how to quickly discharge exhaust gas from an automobile engine, and how to control the gas flow at the downstream side of the catalytic converter. Designed with emphasis on both. This is because the former affects the engine output, and the latter affects the catalyst purification performance and pressure loss.

【0007】エキゾーストマニホールドはまた、スペー
スが限定されたエンジンルームに収めるための搭載性の
観点から、コンパクトであることも要求される。しかし
ながら複数の気筒からの排気ガスを集合させるとき、排
気ガスの流れを均一にするためには、直管等の緩衝部材
が必要である。エキゾーストマニホールドをコンパクト
にすることは、緩衝部材を省くこと、すなわち排気ガス
流れの偏りを十分に矯正することなく、下流に位置する
触媒コンバータに排気ガスを送り込むことにつながる。
[0007] The exhaust manifold is also required to be compact from the viewpoint of mountability in an engine room with limited space. However, when collecting the exhaust gas from a plurality of cylinders, a buffer member such as a straight pipe is required to make the flow of the exhaust gas uniform. Reducing the size of the exhaust manifold leads to the elimination of shock absorbers, that is, the delivery of exhaust gas to downstream catalytic converters without adequately correcting exhaust gas flow deviations.

【0008】この問題の対策として、特開平8−212
31号公報には、特殊形状のエキゾーストマニホールド
が提案されている。これは、エキゾーストマニホールド
の集合部のスロート状に拡径する排気出口端の入側部分
に、内壁を部分的に突設させた構造の堰を設け、排気ガ
ス流れを偏向させることで、コンパクト化および排気ガ
ス流れの均一化の両方を達成することを志向したもので
ある。
As a countermeasure against this problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-212
Japanese Patent Publication No. 31 proposes an exhaust manifold having a special shape. This is achieved by providing a weir with a structure in which the inner wall is partially protruded at the inlet side of the exhaust outlet end, which expands in the throat shape of the exhaust manifold collecting part, and deflects the exhaust gas flow, thereby reducing the size. And to achieve both exhaust gas flow homogenization.

【0009】一方、エキゾーストマニホールドと触媒コ
ンバータを一体化し、エキゾーストマニホールド触媒コ
ンバータとすることで接続部材を排除し、コンパクト化
を図る試みがなされている。たとえば、特願平7−27
8101号で提案しているのは、エキゾーストマニホー
ルドの各ブランチ管を1箇所に集合させた集合管の出側
から、メタルハニカムを圧縮状態で挿入するものであ
る。また実開平6−30425号公報、実開平6−30
418号公報および実開平6−30417号公報にも、
上記一体化した特殊形状のエキゾーストマニホールドが
提案されている。
On the other hand, an exhaust manifold and a catalytic converter are integrated to form an exhaust manifold catalytic converter, so that an attempt has been made to eliminate a connecting member and reduce the size of the exhaust manifold. For example, Japanese Patent Application No. Hei 7-27
No. 8101 proposes that a metal honeycomb is inserted in a compressed state from an outlet side of a collecting pipe in which branch pipes of an exhaust manifold are gathered at one place. Also, Japanese Utility Model Laid-Open No. 6-30425, Japanese Utility Model Laid-open No. 6-30
No. 418 and Japanese Utility Model Laid-Open No. 6-30417,
An exhaust manifold having the above-mentioned integrated special shape has been proposed.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上記特開平8−212
31号公報に提案されているエキゾーストマニホールド
は、下流側に触媒コンバータを設けることが必要であ
る。また、エキゾーストマニホールドと触媒コンバータ
を一体化した、上記特願平7−278101号および各
公報に提案されているエキゾーストマニホールド触媒コ
ンバータは、いずれも複数の気筒から排出される排気ガ
スを集合させた後、触媒コンバータへ導く構造となって
おり、触媒コンバータ入側での排気ガス流れの均一性、
圧力損失の低減、そしてエキゾーストマニホールドと触
媒コンバータのトータルサイズの縮小にはおのずと限界
があった。
SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-212 is disclosed.
In the exhaust manifold proposed in Japanese Patent Publication No. 31, it is necessary to provide a catalytic converter on the downstream side. Further, the exhaust manifold catalytic converter proposed in Japanese Patent Application No. 7-278101 and each of the above publications in which an exhaust manifold and a catalytic converter are integrated, after exhaust gas discharged from a plurality of cylinders is collected. , Leading to the catalytic converter, the uniformity of the exhaust gas flow on the catalytic converter entrance side,
Reduction of pressure loss and reduction of the total size of the exhaust manifold and catalytic converter were naturally limited.

【0011】従来のエキゾーストマニホールド触媒コン
バータの例を図3に示す。これは4気筒エンジンに適用
したものである。エンジンブロックからの4つの排気ガ
ス排出孔#1,#2,#3,#4に対応する4つの孔を
有するフランジ7があり、それぞれの孔に耐熱合金製の
パイプで構成された集合管(マニホールド8)が接続さ
れている。このマニホールド8によって1つに集合され
た排気ガスが触媒コンバータ9に流入し、ここで浄化さ
れる。
FIG. 3 shows an example of a conventional exhaust manifold catalytic converter. This is applied to a four-cylinder engine. There is a flange 7 having four holes corresponding to the four exhaust gas exhaust holes # 1, # 2, # 3, and # 4 from the engine block. Each of the holes has a collecting pipe (made of a heat-resistant alloy pipe). The manifold 8) is connected. Exhaust gas collected by the manifold 8 flows into the catalytic converter 9 where it is purified.

【0012】この構造では、まず#1と#2、#3と#
4がそれぞれ合流し、そしてこの2つがさらに合流す
る。また途中には曲がり部もある。これらの合流部およ
び曲がり部を排気ガスが通過すると、必ずガス流れに偏
りが発生するので、所要長さの緩衝部材、たとえば直管
により、この偏ったガス流れを均一化することが必要で
ある。これがエキゾーストマニホールドのサイズ増長に
つながり、限定されたスペースのエンジンルームに収容
することが困難となる。
In this structure, first, # 1 and # 2, # 3 and #
4 each merge, and the two merge further. There are also bends along the way. When the exhaust gas passes through these confluences and bends, the gas flow always becomes deviated. Therefore, it is necessary to equalize the deviated gas flow by using a buffer member of a required length, for example, a straight pipe. . This leads to an increase in the size of the exhaust manifold, which makes it difficult to accommodate the exhaust manifold in a limited space in the engine room.

【0013】これを改善するために、様々な形状のエキ
ゾーストマニホールドが提案されているが、いずれも排
気ガスを集合させた後、触媒コンバータに流入させる構
造のものである。このような構造では、所詮コンパクト
化には限界がある。
To improve this, exhaust manifolds of various shapes have been proposed, all of which have a structure in which exhaust gas is collected and then flows into a catalytic converter. With such a structure, there is a limit in downsizing.

【0014】一方、触媒コンバータは、エンジン始動時
の初期浄化能を高めるため、触媒の活性化温度に早く昇
温させることが望まれ、熱源であるエンジン近くに取り
付けるのが有利である。しかし上記従来の構造では、触
媒コンバータはエキゾーストマニホールドのサイズ分
は、エンジンから遠ざかることになる。さらに4気筒の
ガスすべてを1つの触媒コンバータに通すため、大容量
の触媒コンバータが必要となり、エンジン始動時の昇温
時間短縮の障害となっている。
On the other hand, in order to enhance the initial purification ability at the time of starting the engine, it is desired that the catalytic converter be quickly heated to the activation temperature of the catalyst, and it is advantageous to mount the catalytic converter near the engine which is a heat source. However, in the above-described conventional structure, the catalytic converter is farther from the engine by the size of the exhaust manifold. Further, since all the gases of the four cylinders are passed through one catalytic converter, a large-capacity catalytic converter is required, which is an obstacle to shortening the time required to raise the temperature when starting the engine.

【0015】本発明は、上述した問題点を解決するもの
であって、極めて優れたエンジン始動時の初期浄化性能
を有し、しかも触媒コンバータにおける排気ガス流れの
偏りが軽微で、浄化性能に優れ、圧力損失も少なく、か
つコンパクトなエキゾーストマニホールド触媒コンバー
タを提供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned problems, and has an extremely excellent initial purification performance at the time of engine start, and furthermore, has a small deviation in the exhaust gas flow in the catalytic converter and has an excellent purification performance. It is another object of the present invention to provide a compact exhaust manifold catalytic converter having a small pressure loss.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、自動車用エンジンの各気筒から排出される
排気ガスを集合させるエキゾーストマニホールド触媒コ
ンバータにおいて、複数の触媒コンバータおよび耐熱合
金製のパイプをその主要構成部材とし、排気ガスを浄化
した後に集合させる構造としたことを特徴とするエキゾ
ーストマニホールド触媒コンバータである。
According to the present invention, there is provided an exhaust manifold catalytic converter for collecting exhaust gas discharged from each cylinder of an automobile engine, comprising a plurality of catalytic converters and a heat-resistant alloy. An exhaust manifold catalytic converter characterized in that a pipe is used as a main constituent member, and the exhaust gas is purified and then assembled.

【0017】そして、自動車用エンジンの各気筒出口に
それぞれ触媒コンバータを配置して、排気ガスを浄化し
た後に集合させる構造とするのが好ましい。また触媒コ
ンバータとしてメタル触媒コンバータを用いるのが好ま
しく、さらに拡散接合メタル担体をベースとしたメタル
触媒コンバータを用いるのが好ましい。
It is preferable that a catalytic converter is arranged at each cylinder outlet of the automobile engine to collect exhaust gas after purifying it. Preferably, a metal catalytic converter is used as the catalytic converter, and more preferably, a metal catalytic converter based on a diffusion-bonded metal carrier is used.

【0018】このように排気ガスを浄化した後に集合さ
せる構造としたことにより、極めて優れたエンジン始動
時の初期浄化性能を有し、しかも触媒コンバータにおけ
る排気ガス流れの偏りが軽微で、浄化性能に優れ、圧力
損失も少なく、かつコンパクトなエキゾーストマニホー
ルド触媒コンバータが提供される。
[0018] By employing a structure in which exhaust gas is purified and then assembled, the exhaust gas has an extremely excellent initial purification performance at the time of engine start-up. An exhaust manifold catalytic converter that is excellent, has low pressure loss, and is compact.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下に本発明を具体的に説明す
る。図1は、本発明のエキゾーストマニホールド触媒コ
ンバータの例を示す概略図である。この例は4気筒エン
ジンに適用したものであり、エンジンブロックからの4
つの排気ガス排出孔#1,#2,#3,#4に対応する
4つの孔を有するフランジ7がある。フランジ7のそれ
ぞれの孔に対応するように、小容量のメタル触媒コンバ
ータ1,2,3,4が接続されている。それから集合管
5そしてフランジ6を介して後方の排気系に接続され
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be specifically described below. FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the exhaust manifold catalytic converter of the present invention. This example is applied to a four-cylinder engine, and the four
There is a flange 7 having four holes corresponding to the two exhaust gas exhaust holes # 1, # 2, # 3, and # 4. Small-capacity metal catalytic converters 1, 2, 3, and 4 are connected to correspond to the respective holes of the flange 7. It is then connected via a collecting pipe 5 and a flange 6 to a rear exhaust system.

【0020】図2は、本発明のエキゾーストマニホール
ド触媒コンバータの別の例を示す概略図である。この例
も4気筒エンジンに適用したものであり、エンジンブロ
ックからの4つの排気ガス排出孔#1,#2,#3,#
4に対応する4つの孔を有するフランジ7がある。フラ
ンジ7の#1および#2の孔に対応するように、小容量
の断面形状が楕円のメタル触媒コンバータ10が接続さ
れ、フランジ7の#3および#4の孔に対応するよう
に、小容量の断面形状が楕円のメタル触媒コンバータ1
1が接続されている。それから集合管5そしてフランジ
6を介して後方の排気系に接続される。
FIG. 2 is a schematic diagram showing another example of the exhaust manifold catalytic converter of the present invention. This example is also applied to a four-cylinder engine, and has four exhaust gas exhaust holes # 1, # 2, # 3, and # from the engine block.
There is a flange 7 having four holes corresponding to four. A small-capacity metal catalytic converter 10 having an elliptical cross section is connected so as to correspond to the holes # 1 and # 2 of the flange 7, and has a small capacity so as to correspond to the holes # 3 and # 4 of the flange 7. Catalytic converter 1 with an oval cross section
1 is connected. It is then connected via a collecting pipe 5 and a flange 6 to a rear exhaust system.

【0021】本発明のこれらエキゾーストマニホールド
触媒コンバータは、エンジンブロックの各気筒から排出
される排気ガスを、メタル触媒コンバータで浄化した後
に集合させるため、図1の例では各メタル触媒コンバー
タ1,2,3,4を、図2の例では各メタル触媒コンバ
ータ10,11を、いずれも小容量化することができ、
かつエンジンブロックに極めて接近させて取付けること
ができる。
In the exhaust manifold catalytic converter of the present invention, the exhaust gas discharged from each cylinder of the engine block is collected after being purified by the metal catalytic converter. In the example of FIG. 2, each of the metal catalyst converters 10 and 11 can be reduced in capacity.
And it can be mounted very close to the engine block.

【0022】触媒コンバータは排気ガスの熱を受けて受
動的に温度が上昇するものであるから、熱源すなわちエ
ンジンに近ければ近いほど、また容量が小さいほど、エ
ンジン始動時の温度上昇特性は改善される。すなわち、
より速く触媒活性温度に到達可能となる。これにより浄
化性能が大きく改善される。
Since the temperature of the catalytic converter rises passively by receiving the heat of the exhaust gas, the temperature rise characteristic at the time of starting the engine is improved as it is closer to the heat source, that is, the engine, and as the capacity is smaller. You. That is,
The catalyst activation temperature can be reached faster. This greatly improves purification performance.

【0023】しかも、各気筒から排出された排気ガス
は、集合されることなく、そのままメタル触媒コンバー
タに流入するため、排気ガス流れの偏りが軽微で、メタ
ル触媒コンバータの全領域を偏りなく有効に使用できる
ので、触媒浄化性能も優れている。また、排気ガス流れ
の偏りが軽微なことから圧力損失も軽減される。そして
なによりも、本発明ではメタル触媒コンバータをエキゾ
ーストマニホールドの構成部材の一つとしているため、
極めてコンパクトな構成が可能となっている。したがっ
て狭いエンジンルームにも搭載可能である。
Further, since the exhaust gas discharged from each cylinder flows into the metal catalytic converter without being collected, the deviation of the exhaust gas flow is slight, and the entire region of the metal catalytic converter can be effectively distributed without deviation. Since it can be used, the catalyst purification performance is also excellent. Further, the pressure loss is reduced because the bias of the exhaust gas flow is slight. And above all, in the present invention, the metal catalytic converter is one of the constituent members of the exhaust manifold,
An extremely compact configuration is possible. Therefore, it can be mounted in a narrow engine room.

【0024】本例では、メタル触媒コンバータを用いて
エキゾーストマニホールド触媒コンバータを構成した
が、もちろんセラミック触媒コンバータを用いてもかま
わない。ただし、メタル触媒コンバータの方が搭載性に
優れているため、製作上有利である。
In this embodiment, the exhaust manifold catalytic converter is constituted by using a metal catalytic converter, but a ceramic catalytic converter may of course be used. However, since the metal catalytic converter is more excellent in mountability, it is advantageous in manufacturing.

【0025】また同じメタル触媒コンバータでも、ロウ
材を用いない拡散接合メタル担体を用いたメタル触媒コ
ンバータの方が、ロウ材を使用しない分だけ熱容量が小
さく、昇温速度が速いので浄化性能が向上する。触媒コ
ンバータを複数個使用する本発明例においては、高価な
ロウ材を用いない拡散接合メタル担体が有利である。し
かも拡散接合メタル担体は、ロウ材等の接合用異材を使
用せず、同一材質で接合できるため、より高温の過酷な
環境でも使用できる。
Even with the same metal catalytic converter, a metal catalytic converter using a diffusion-bonded metal carrier that does not use a brazing filler metal has a smaller heat capacity and a faster heating rate because no brazing filler metal is used. I do. In the example of the present invention in which a plurality of catalytic converters are used, a diffusion bonded metal carrier that does not use an expensive brazing material is advantageous. In addition, the diffusion-bonded metal carrier can be bonded with the same material without using a different bonding material such as a brazing material, so that it can be used even in a harsh environment at a higher temperature.

【0026】[0026]

【実施例】【Example】

[本発明例] 図1に示すような本発明エキゾーストマ
ニホールド触媒コンバータを製造した。触媒コンバータ
には、以下の仕様からなる容量0.3リットルの小容量
触媒コンバータ1〜4を使用し、集合管5等の管には、
以下の仕様からなる耐熱性パイプを使用した。 ハニカム外径 60mm ハニカム長さ 110mm ハニカム材質 耐熱性耐酸化性鋼(20Cr−5Al) 外筒外径 63mm 外筒長さ 113mm 外筒肉厚 1.5mm 外筒材質 耐熱性耐酸化性鋼(19Cr−0.4Nb−0.4Cu) 耐熱性パイプ内径 30mm 耐熱性パイプ肉厚 2.0mm 耐熱性パイプ材質 耐熱性耐酸化性鋼(19Cr−0.4Nb−0.4Cu) 本例において、エキゾーストマニホールド触媒コンバー
タの全長Lは約400mmとなった。
[Example of the present invention] An exhaust manifold catalytic converter of the present invention as shown in Fig. 1 was manufactured. For the catalytic converter, small capacity catalytic converters 1 to 4 having a capacity of 0.3 liter and having the following specifications are used.
A heat-resistant pipe having the following specifications was used. Honeycomb outer diameter 60mm Honeycomb length 110mm Honeycomb material Heat resistant oxidation resistant steel (20Cr-5Al) Outer cylinder outer diameter 63mm Outer cylinder length 113mm Outer cylinder wall thickness 1.5mm Outer cylinder material Heat resistant oxidation resistant steel (19Cr- 0.4Nb-0.4Cu) Heat-resistant pipe inner diameter 30mm Heat-resistant pipe wall thickness 2.0mm Heat-resistant pipe material Heat-resistant oxidation-resistant steel (19Cr-0.4Nb-0.4Cu) In this example, the exhaust manifold catalytic converter Has a total length L of about 400 mm.

【0027】[従来例1] 図3に示すような従来型エ
キゾーストマニホールド触媒コンバータを製造した。エ
キゾーストマニホールド8は、耐熱性耐酸化性鋼(19
Cr−0.4Nb−0.4Cu)のパイプを溶接したも
のとし、全長Lが約400mmである。触媒コンバータに
は、以下の仕様からなる容量0.9リットルの大容量触
媒コンバータ9を1個使用した。 ハニカム外径 100mm ハニカム長さ 120mm ハニカム材質 耐熱性耐酸化性鋼(20Cr−5Al) 外筒外径 103mm 外筒長さ 123mm 外筒肉厚 1.5mm 外筒材質 耐熱性耐酸化性鋼(19Cr−0.4Nb−0.4Cu) 本例において、エキゾーストマニホールド触媒コンバー
タの全長Lは約600mmとなった。
[Conventional Example 1] A conventional exhaust manifold catalytic converter as shown in FIG. 3 was manufactured. The exhaust manifold 8 is made of heat-resistant and oxidation-resistant steel (19
Cr-0.4Nb-0.4Cu) pipe is welded and has a total length L of about 400 mm. As the catalytic converter, one large-capacity catalytic converter 9 having a capacity of 0.9 liter and having the following specifications was used. Honeycomb outer diameter 100mm Honeycomb length 120mm Honeycomb material Heat resistant oxidation resistant steel (20Cr-5Al) Outer cylinder outer diameter 103mm Outer cylinder length 123mm Outer cylinder wall thickness 1.5mm Outer cylinder material Heat resistant oxidation resistant steel (19Cr- (0.4Nb-0.4Cu) In this example, the total length L of the exhaust manifold catalytic converter was about 600 mm.

【0028】[従来例2] 図4に示すような従来型エ
キゾーストマニホールド触媒コンバータを製造した。エ
キゾーストマニホールド8は、耐熱性耐酸化性鋼(19
Cr−0.4Nb−0.4Cu)のパイプを溶接したも
のとし、全長Lが約200mmである。触媒コンバータに
は、以下の仕様からなる容量0.9リットルの大容量触
媒コンバータ9を1個使用した。 ハニカム外径 100mm ハニカム長さ 120mm ハニカム材質 耐熱性耐酸化性鋼(20Cr−5Al) 外筒外径 103mm 外筒長さ 123mm 外筒肉厚 1.5mm 外筒材質 耐熱性耐酸化性鋼(19Cr−0.4Nb−0.4Cu) 本例において、エキゾーストマニホールド触媒コンバー
タの全長Lは約500mmとなった。
[Conventional Example 2] A conventional exhaust manifold catalytic converter as shown in FIG. 4 was manufactured. The exhaust manifold 8 is made of heat-resistant and oxidation-resistant steel (19
Cr-0.4Nb-0.4Cu) pipe is welded and has a total length L of about 200 mm. As the catalytic converter, one large-capacity catalytic converter 9 having a capacity of 0.9 liter and having the following specifications was used. Honeycomb outer diameter 100mm Honeycomb length 120mm Honeycomb material Heat resistant oxidation resistant steel (20Cr-5Al) Outer cylinder outer diameter 103mm Outer cylinder length 123mm Outer cylinder wall thickness 1.5mm Outer cylinder material Heat resistant oxidation resistant steel (19Cr- (0.4Nb-0.4Cu) In this example, the total length L of the exhaust manifold catalytic converter was about 500 mm.

【0029】上記本発明例および従来例1について、メ
タル触媒コンバータの中心部の温度上昇特性を比較した
結果を図5に示す。図5は、エンジン停止状態から50
秒までの温度変化を示し、エンジン回転数は2500rp
m までの変化に対応する。本発明例における小容量メタ
ル触媒コンバータ1〜4の温度上昇速度は、従来例にお
ける大容量メタル触媒コンバータ9よりも格段に大きい
結果となっている。すなわちエンジン始動時、本発明例
は従来例よりも短時間で触媒活性温度に到達し、排ガス
の初期浄化性能が優れていることを示している。
FIG. 5 shows the results of comparison of the temperature rise characteristics of the central portion of the metal catalytic converter between the above-described example of the present invention and conventional example 1. FIG.
Shows temperature change up to second, engine speed is 2500 rp
Corresponds to changes up to m. The temperature rise rate of the small capacity metal catalytic converters 1 to 4 in the example of the present invention is much higher than that of the large capacity metal catalytic converter 9 in the conventional example. That is, at the time of engine start, the example of the present invention reaches the catalyst activation temperature in a shorter time than the conventional example, indicating that the initial purification performance of the exhaust gas is excellent.

【0030】また、上記本発明例、従来例1、および従
来例2について、メタル触媒コンバータのチャネルを流
れるガスの流速分布を測定し、これを統計処理すること
で、排気ガス流れの均一性指標(Uniformity Index:
γ)を表1に示す手順で算出した。このγは、1.00
のときガス流れが完全均一で、小さくなるにしたがって
排気ガス流れに偏りがあることを示す。
In addition, the flow rate distribution of the gas flowing through the channel of the metal catalytic converter is measured and statistically processed for the above-mentioned examples of the present invention, Conventional Examples 1 and 2, and the uniformity index of the exhaust gas flow is obtained. (Uniformity Index:
γ) was calculated according to the procedure shown in Table 1. This γ is 1.00
In this case, the gas flow is completely uniform, and the smaller the gas flow, the more the exhaust gas flow is biased.

【0031】平均ガス流速が60m/secになるような設
定で、上記各例におけるγを比較したところ、表2のよ
うになった。本発明例では、エキゾーストマニホールド
触媒コンバータの全長Lが従来例1の約2/3に縮小さ
れているにもかかわらず、同等の均一な排気ガス流れが
得られ、従来例2に対しては、サイズおよび排気ガス流
れの双方において優れていることがわかる。
Table 2 shows a comparison of γ in each of the above examples with the setting such that the average gas flow velocity was 60 m / sec. In the example of the present invention, even though the overall length L of the exhaust manifold catalytic converter is reduced to about / of the conventional example 1, the same uniform exhaust gas flow can be obtained. It can be seen that both size and exhaust gas flow are excellent.

【0032】ちなみに、γ=0.85とγ=0.96で
は、前者は浄化性能が約20%程度、後者より低下す
る。
When γ = 0.85 and γ = 0.96, the former has a purification performance of about 20%, which is lower than the latter.

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】[0034]

【表2】 [Table 2]

【0035】以上は、エンジンが4気筒の場合をベース
に本発明の有効性を説明したが、3気筒、6気筒あるい
は8気筒等においても上記と同様の効果が発揮される。
In the above, the effectiveness of the present invention has been described based on the case where the engine is a four-cylinder engine.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上述べたように、本発明のエキゾース
トマニホールドは、極めて優れたエンジン始動時の初期
浄化性能を有し、しかもメタル触媒コンバータにおける
排気ガス流れの偏りが軽微で、浄化性能に優れ、圧力損
失も小さく、かつコンパクトで搭載性が優れている。
As described above, the exhaust manifold according to the present invention has an extremely excellent initial purification performance at the time of engine start, and furthermore has a small exhaust gas flow bias in the metal catalytic converter and has excellent purification performance. , Low pressure loss, compact and excellent mountability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のエキゾーストマニホールド触媒コンバ
ータの例を示す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of an exhaust manifold catalytic converter of the present invention.

【図2】本発明のエキゾーストマニホールド触媒コンバ
ータの別の例を示す概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing another example of the exhaust manifold catalytic converter of the present invention.

【図3】従来のエキゾーストマニホールド触媒コンバー
タの例を示す概略断面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing an example of a conventional exhaust manifold catalytic converter.

【図4】従来のエキゾーストマニホールド触媒コンバー
タの別の例を示す概略断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing another example of a conventional exhaust manifold catalytic converter.

【図5】本発明例と従来例における触媒コンバータの温
度上昇特性を比較して示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing a comparison between the temperature rise characteristics of the catalytic converter according to the present invention and the conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2,3,4…小容量メタル触媒コンバータ 5…集合管 6…出側フランジ 7…入側フランジ 8…マニホールド 9…大容量メタル触媒コンバータ 10,11…楕円小容量メタル触媒コンバータ 1, 2, 3, 4 ... small capacity metal catalytic converter 5 ... collecting pipe 6 ... outlet flange 7 ... inlet flange 8 ... manifold 9 ... large capacity metal catalytic converter 10, 11 ... elliptical small capacity metal catalytic converter

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 自動車用エンジンの各気筒から排出され
る排気ガスを集合させるエキゾーストマニホールド触媒
コンバータにおいて、複数の触媒コンバータおよび耐熱
合金製のパイプをその主要構成部材とし、排気ガスを浄
化した後に集合させる構造としたことを特徴とするエキ
ゾーストマニホールド触媒コンバータ。
1. An exhaust manifold catalytic converter for collecting exhaust gas discharged from each cylinder of an automobile engine, wherein a plurality of catalytic converters and a pipe made of a heat-resistant alloy are used as main constituent members, and the exhaust gas is collected after purifying the exhaust gas. An exhaust manifold catalytic converter characterized by having a structure that allows the exhaust manifold to be operated.
【請求項2】 自動車用エンジンの各気筒出口にそれぞ
れ触媒コンバータを配置して、排気ガスを浄化した後に
集合させる構造としたことを特徴とする請求項1記載の
エキゾーストマニホールド触媒コンバータ。
2. The exhaust manifold catalytic converter according to claim 1, wherein a catalytic converter is arranged at each of the cylinder outlets of the automobile engine, and the exhaust gas is purified and then assembled.
【請求項3】 触媒コンバータとしてメタル触媒コンバ
ータを用いたことを特徴とする請求項1または2記載の
エキゾーストマニホールド触媒コンバータ。
3. The exhaust manifold catalytic converter according to claim 1, wherein a metal catalytic converter is used as the catalytic converter.
【請求項4】 拡散接合メタル担体をベースとしたメタ
ル触媒コンバータを用いたことを特徴とする請求項1,
2または3記載のエキゾーストマニホールド触媒コンバ
ータ。
4. The method according to claim 1, wherein a metal catalytic converter based on a diffusion bonded metal carrier is used.
4. The exhaust manifold catalytic converter according to 2 or 3.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150233280A1 (en) * 2012-11-06 2015-08-20 Mtu Friedrichshafen Gmbh Mixture-charged gas engine and method for compensating for volumetric efficiency deviations in a mixture-charged gas engine

Cited By (2)

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