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JP6136856B2 - Catalytic converter device - Google Patents
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Description

本発明は、内燃機関の排気管に設けられる触媒コンバータ装置に関する。   The present invention relates to a catalytic converter device provided in an exhaust pipe of an internal combustion engine.

内燃機関で生じた排気を浄化するために排気管に設けられる触媒コンバータ装置では、たとえば特許文献1に記載されているように、通電により発熱する発熱体よりも排気の上流側を、外管と内管の二重管構造にしたものがある。この特許文献1記載の構造では、内管は、徐々に内径が小さくなりつつ排気の上流側に延びている。
特開2013−185573号公報
In a catalytic converter device provided in an exhaust pipe for purifying exhaust gas generated by an internal combustion engine, for example, as described in Patent Document 1, an upstream side of exhaust gas is connected to an outer pipe with respect to a heating element that generates heat by energization. There is a double pipe structure of the inner pipe. In the structure described in Patent Document 1, the inner pipe extends to the upstream side of the exhaust gas while the inner diameter gradually decreases.
JP 2013-185573 A

特許文献1に記載の構造では、排気中のカーボン等が内管に付着しても、内管の温度が高くなることで、カーボンの酸化が促進される。   In the structure described in Patent Document 1, even if carbon or the like in the exhaust gas adheres to the inner pipe, the temperature of the inner pipe increases, so that the oxidation of carbon is promoted.

本発明は上記事実を考慮し、触媒担体の温度低下を抑制すると共に、触媒担体の下流側でカーボンの燃焼を促進できる触媒コンバータ装置を得ることを課題とする。   In view of the above facts, an object of the present invention is to obtain a catalytic converter device that can suppress the temperature drop of the catalyst carrier and promote the combustion of carbon on the downstream side of the catalyst carrier.

本発明の第1の態様では、 内燃機関から排出される排気を浄化するための触媒を担持し、通電によって加熱される触媒担体と、筒状に形成されて内部に前記触媒担体が収容されると共に排気管に取り付けられる収容筒と、前記触媒担体よりも前記排気の流れ方向の下流側で触媒担体から離間して筒状に形成され、下流に向かって内径が縮径される下流側縮径部を備えた下流筒と、前記収容筒の内周面と前記下流筒の外周面の間に配置され下流筒を収容筒内に保持する下流筒保持部材と、を有する。   In the first aspect of the present invention, a catalyst carrier for purifying exhaust gas exhausted from an internal combustion engine is carried, the catalyst carrier is heated by energization, and the catalyst carrier is accommodated in a cylindrical shape. And an accommodation cylinder attached to the exhaust pipe, and a downstream side diameter-reduced diameter which is formed in a cylindrical shape, spaced from the catalyst carrier on the downstream side in the exhaust flow direction from the catalyst carrier, and the inner diameter is reduced toward the downstream side. And a downstream cylinder holding member that is disposed between the inner peripheral surface of the storage cylinder and the outer peripheral surface of the downstream cylinder and holds the downstream cylinder in the storage cylinder.

この触媒コンバータ装置では、触媒担体が通電により加熱されて昇温され、触媒担体の温度が維持されると、担持された触媒による浄化効果を、昇温されていない場合と比較して、より高く発揮させることができる。   In this catalytic converter device, when the catalyst carrier is heated by energization and heated up, and the temperature of the catalyst carrier is maintained, the purification effect by the supported catalyst is higher than in the case where the temperature is not raised. It can be demonstrated.

触媒担体よりも下流側には、下流筒が形成される。下流筒には下流側縮径部が設けられており、排気の流速が速くなるので、下流筒は昇温しやすくなり、付着したカーボンの燃焼が促進される。   A downstream cylinder is formed downstream of the catalyst carrier. The downstream cylinder is provided with a downstream-side reduced diameter portion, and the flow rate of exhaust gas is increased. Therefore, the temperature of the downstream cylinder is easily increased, and combustion of attached carbon is promoted.

下流筒は、触媒担体から離間している。したがって、触媒担体の熱が下流筒に伝わりにくい。すなわち、触媒担体の熱が下流筒に伝わることによる触媒担体の温度低下を抑制できる。   The downstream cylinder is separated from the catalyst carrier. Therefore, the heat of the catalyst carrier is not easily transmitted to the downstream cylinder. That is, the temperature drop of the catalyst carrier due to the heat of the catalyst carrier being transferred to the downstream cylinder can be suppressed.

収容筒の内周面と下流筒の外周面の間には、下流筒保持部材が配置されているので、下流筒は収容筒から離間している。したがって、下流筒が収容筒に接触している構造と比較して、下流筒の熱が収容筒に伝わりにくい。すなわち、下流筒の熱が収容筒に伝わることによる下流筒の温度低下を抑制でき、カーボンの燃焼を促進できる。   Since the downstream cylinder holding member is disposed between the inner peripheral surface of the storage cylinder and the outer peripheral surface of the downstream cylinder, the downstream cylinder is separated from the storage cylinder. Therefore, compared with the structure in which the downstream cylinder is in contact with the storage cylinder, the heat of the downstream cylinder is not easily transmitted to the storage cylinder. That is, it is possible to suppress the temperature drop of the downstream cylinder due to the heat of the downstream cylinder being transmitted to the housing cylinder, and to promote the combustion of carbon.

本発明の第2の態様では、第1の態様において、前記収容筒の内周面に設けられ無機物を含有する第1ガラスコート層と、前記下流筒の表面に設けられ、第1ガラスコート層の前記無機物よりも粒径の大きい無機物を含有する第2ガラスコート層と、を有する。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, a first glass coat layer provided on an inner peripheral surface of the housing cylinder and containing an inorganic substance, and provided on a surface of the downstream cylinder, the first glass coat layer And a second glass coat layer containing an inorganic substance having a particle size larger than that of the inorganic substance.

収容筒の内周面に第1ガラスコート層が設けられており、収容筒と触媒担体との絶縁性が高いので、触媒担体へ確実に電流を流し、昇温させることができる。   Since the first glass coat layer is provided on the inner peripheral surface of the housing cylinder and the insulation between the housing cylinder and the catalyst carrier is high, it is possible to reliably supply a current to the catalyst carrier and raise the temperature.

また、下流筒の表面に第2ガラスコート層が設けられているので、第2ガラスコート層がない構造と比較して、下流筒へのカーボンの付着を抑制できる。   Moreover, since the 2nd glass coat layer is provided in the surface of the downstream cylinder, compared with the structure without a 2nd glass coat layer, adhesion of the carbon to a downstream cylinder can be suppressed.

第2ガラスコート層に含有される無機物は、第1ガラスコート層に含有される無機物よりも粒径が大きい。したがって、収容筒と下流保持部材との摩擦よりも、下流筒と下流保持部材との摩擦の方が大きい。このため、下流筒の周囲に下流保持部材を装着して一体化し、この一体化部材を収容筒内に圧入して組み付けるとき、下流筒と下流保持部材とのズレが抑制され、組み付しやすい。 The inorganic substance contained in the second glass coat layer has a larger particle size than the inorganic substance contained in the first glass coat layer. Therefore, than the friction between the holding cylinder and the downstream cylinder holding member, it is larger friction between the downstream cylinder and the downstream cylinder holding member. For this reason, when the downstream cylinder holding member is mounted and integrated around the downstream cylinder and the integrated member is press-fitted into the housing cylinder and assembled, the deviation between the downstream cylinder and the downstream cylinder holding member is suppressed, and the assembly is performed. It's easy to do.

本発明は上記構成としたので、触媒担体の温度低下を抑制すると共に、触媒担体の下流側でカーボンの燃焼を促進できる。   Since the present invention is configured as described above, it is possible to suppress the temperature drop of the catalyst carrier and to promote the combustion of carbon on the downstream side of the catalyst carrier.

本発明の第1実施形態の触媒コンバータ装置を排気管への取付状態において中心線を含む断面で示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a catalytic converter device according to a first embodiment of the present invention in a cross section including a center line in an attached state to an exhaust pipe. 本発明の第1実施形態の触媒コンバータ装置を部分的に拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the catalytic converter apparatus of 1st Embodiment of this invention partially. 本発明の第1実施形態の触媒コンバータ装置を組付途中の状態で部分的に拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands partially and shows the catalytic converter apparatus of 1st Embodiment of this invention in the state in the middle of an assembly | attachment.

図1には、本発明の第1実施形態の触媒コンバータ装置12が排気管10への装着状態で示されている。以下において、単に「上流側」及び「下流側」というときは、排気管10内での排気の流れ方向(矢印F1方向)における上流側及び下流側をそれぞれいうものとする。触媒コンバータ装置12は、上流側排気管10Aと下流側排気管10Bの間に取り付けられる。   FIG. 1 shows a catalytic converter device 12 according to a first embodiment of the present invention attached to an exhaust pipe 10. Hereinafter, the terms “upstream side” and “downstream side” refer to the upstream side and the downstream side in the flow direction of the exhaust gas in the exhaust pipe 10 (arrow F1 direction), respectively. The catalytic converter device 12 is attached between the upstream side exhaust pipe 10A and the downstream side exhaust pipe 10B.

図1に示すように、触媒コンバータ装置12は、導電性及び剛性を有する材料によって形成された触媒担体14を有している。触媒担体14を構成する材料としては、導電性セラミック、導電性樹脂や金属等を適用可能であるが、本実施形態では特に導電性セラミックとしている。   As shown in FIG. 1, the catalytic converter device 12 includes a catalyst carrier 14 formed of a material having conductivity and rigidity. As a material constituting the catalyst carrier 14, a conductive ceramic, a conductive resin, a metal, or the like can be applied. In the present embodiment, a conductive ceramic is particularly used.

触媒担体14は、ハニカム状または波状等とした薄板を渦巻状あるは同心円状等に構成することで材料の表面積が増大された円柱状あるいは円筒状に形成されている。触媒担体14の表面には触媒(白金、パラジウム、ロジウム等)が付着されて担持されている。   The catalyst carrier 14 is formed in a columnar shape or a cylindrical shape in which the surface area of the material is increased by configuring a thin plate having a honeycomb shape or a wave shape in a spiral shape or a concentric shape. A catalyst (platinum, palladium, rhodium, etc.) is attached and supported on the surface of the catalyst carrier 14.

触媒は、排気管10内を流れる排気中の物質(炭化水素等)を浄化する作用を有している。なお、触媒担体14の表面積を増大させる構造は、上記したハニカム状や波状に限定されるものではない。   The catalyst has an action of purifying substances (hydrocarbons and the like) in the exhaust flowing through the exhaust pipe 10. Note that the structure for increasing the surface area of the catalyst carrier 14 is not limited to the honeycomb shape or the wave shape described above.

触媒担体14には2枚の電極16A、16Bが貼着され、さらに電極16A、16Bにはそれぞれ端子18A、18Bが接続されている。端子18A、18Bから電極16A、16Bを通じて触媒担体14に通電することで、触媒担体14を加熱できる。この加熱により、表面に担持された触媒を昇温させることで、触媒の浄化作用を高く発揮させることができるようになっている。   Two electrodes 16A and 16B are attached to the catalyst carrier 14, and terminals 18A and 18B are connected to the electrodes 16A and 16B, respectively. By energizing the catalyst carrier 14 from the terminals 18A and 18B through the electrodes 16A and 16B, the catalyst carrier 14 can be heated. By this heating, the catalyst supported on the surface is raised in temperature so that the purification effect of the catalyst can be exerted to a high degree.

触媒担体14は、外周に配置された保持マット26を介して、ケース筒体28(本発明に係る収容筒)の内部に収容された状態で保持されている。保持マット26は、たとえばアルミナマットや樹脂マット、セラミックウール、インタラムマットやムライト等により、絶縁性と所定の弾性を有する繊維状に形成されている。   The catalyst carrier 14 is held in a state of being accommodated inside a case cylinder 28 (accommodating cylinder according to the present invention) via a holding mat 26 arranged on the outer periphery. The holding mat 26 is formed in a fibrous shape having insulating properties and predetermined elasticity by using, for example, alumina mat, resin mat, ceramic wool, interlam mat, mullite, or the like.

ケース筒体28は、本実施形態ではステンレス等の金属で成形されている。ケース筒体28は、上流側から下流側まで一定の径を有する円筒状の収容筒30と、この収容筒30の上流端からさらに上流側に連続し、径が段階的に縮径された上流側縮径部32を有している。図1に示した例では、上流側縮径部32は2か所の縮径部32Cで2段階に縮径されているが、縮径部32Cの数は1つでも3つ以上でもよい。   The case cylinder 28 is formed of a metal such as stainless steel in the present embodiment. The case cylinder 28 has a cylindrical housing cylinder 30 having a constant diameter from the upstream side to the downstream side, and an upstream side further downstream from the upstream end of the housing cylinder 30 and whose diameter is reduced stepwise. A side reduced diameter portion 32 is provided. In the example shown in FIG. 1, the upstream reduced diameter portion 32 is reduced in two stages by two reduced diameter portions 32C, but the number of reduced diameter portions 32C may be one or three or more.

ケース筒体28の収容筒30と、上流側排気管10Aの間には、上流側円錐部材20及び接続部材22が配置されている。上流側円錐部材20は、上流側排気管10Aの外側に、溶接等により全周で固定される固定筒20Aと、接続部材22の内側に溶接等により全周で固定される固定筒20Bを有している。固定筒20Bは固定筒20Aよりも大径であり、固定筒20Aと固定筒20Bの間は、固定筒20Aから固定筒20Bへと次第に拡径された円錐台部20Cによって連続している。固定筒20Aの内側では、上流側排気管10Aが円錐台部20Cの内側で下流側に突出しており、突出部10Cが構成されている。   An upstream conical member 20 and a connecting member 22 are arranged between the housing cylinder 30 of the case cylinder 28 and the upstream exhaust pipe 10A. The upstream conical member 20 has a fixed cylinder 20A fixed around the entire circumference by welding or the like outside the upstream exhaust pipe 10A, and a fixed cylinder 20B fixed around the whole circumference by welding or the like inside the connection member 22. doing. The fixed cylinder 20B has a larger diameter than the fixed cylinder 20A, and the space between the fixed cylinder 20A and the fixed cylinder 20B is continued by a truncated cone portion 20C having a diameter gradually increased from the fixed cylinder 20A to the fixed cylinder 20B. Inside the fixed cylinder 20A, the upstream side exhaust pipe 10A protrudes to the downstream side inside the truncated cone part 20C, and the protruding part 10C is configured.

そして、触媒担体14よりも上流側で、且つ円錐台部20Cよりも下流側に、上流側縮径部32が位置している。したがって、上流側から下流側に向かって拡径される円錐台形状の部材(円錐台部20と上流側縮径部32)が、排気の流れ方向に並んで2つ備えられていることになる。   The upstream reduced diameter portion 32 is located upstream of the catalyst carrier 14 and downstream of the truncated cone portion 20C. Therefore, two truncated cone-shaped members (the truncated cone portion 20 and the upstream reduced diameter portion 32) that are expanded from the upstream side toward the downstream side are provided side by side in the exhaust flow direction. .

上流側縮径部32の上流端32Sは、上流側排気管10A(突出部10C)の下流端10Tよりも下流側に位置しており、排気の流れ方向で上流側排気管10Aと上流側縮径部32とは重ならない(ラップしない)ようになっている。そして、上流側円錐部材20及び接続部材22と上流側縮径部32との間に、貯水領域36が構成されている。後述するように、貯水領域36は、排気中の水分が凝縮された凝縮水(液状の水)が貯留される領域である。   The upstream end 32S of the upstream reduced diameter portion 32 is located on the downstream side of the downstream end 10T of the upstream exhaust pipe 10A (projecting portion 10C), and the upstream exhaust pipe 10A and the upstream side contraction in the exhaust flow direction. It does not overlap with the diameter part 32 (does not wrap). A water storage region 36 is formed between the upstream conical member 20 and the connecting member 22 and the upstream reduced diameter portion 32. As will be described later, the water storage area 36 is an area in which condensed water (liquid water) obtained by condensing moisture in the exhaust gas is stored.

上流側縮径部32の上流端32Sの径D2は、上流側排気管10Aの下流端10Tの径D1よりも大きい。   The diameter D2 of the upstream end 32S of the upstream reduced diameter portion 32 is larger than the diameter D1 of the downstream end 10T of the upstream exhaust pipe 10A.

ケース筒体28の収容筒30と、下流側排気管10Bの間には、下流側円錐部材50が配置されている。下流側円錐部材20は、下流側排気管10Bの外側に、溶接等により全周で固定される固定筒50Aと、収容筒30の内側に溶接等により全周で固定される固定筒50Bを有している。固定筒50Bは固定筒50Aよりも大径であり、固定筒50Aと固定筒50Bの間は、固定筒50Aから固定筒50Bへと次第に拡径された円錐台部50Cによって連続している。   A downstream cone member 50 is disposed between the housing cylinder 30 of the case cylinder 28 and the downstream exhaust pipe 10B. The downstream conical member 20 has a fixed cylinder 50A fixed around the entire circumference by welding or the like outside the downstream exhaust pipe 10B, and a fixed cylinder 50B fixed around the entire circumference by welding or the like inside the housing cylinder 30. doing. The fixed cylinder 50B has a larger diameter than the fixed cylinder 50A, and the fixed cylinder 50A and the fixed cylinder 50B are continuous by a truncated cone portion 50C that gradually increases in diameter from the fixed cylinder 50A to the fixed cylinder 50B.

触媒担体14の下流側には、下流筒40が設けられている。下流筒40は、触媒担体14から下流側へ離間し、ケース筒体28の収容筒30よりもわずかに小径とされた第1円筒部40Aと、この第1円筒部40Aから下流側縮径部40Cを経て下流側に連続し、径が段第1円筒部40Aよりも小径の第2円筒部40Bを有している。図1に示した例では、下流筒40は1か所の下流側縮径部40Cによって1段階で縮径されているが、2段階以上に縮径されていてもよい。   A downstream cylinder 40 is provided on the downstream side of the catalyst carrier 14. The downstream cylinder 40 is separated from the catalyst carrier 14 to the downstream side, and has a first cylindrical portion 40A that is slightly smaller in diameter than the housing cylinder 30 of the case cylindrical body 28, and a downstream reduced diameter portion from the first cylindrical portion 40A. It has a second cylindrical portion 40B which is continuous downstream through 40C and has a diameter smaller than that of the stepped first cylindrical portion 40A. In the example shown in FIG. 1, the downstream cylinder 40 is reduced in diameter in one step by one downstream-side reduced diameter portion 40 </ b> C, but may be reduced in two or more steps.

下流筒40の第1円筒部40Aの外周には、保持マット42が装着されている。下流筒40は、保持マット42によって、ケース筒体28の内部に収容された状態で保持されている。   A holding mat 42 is mounted on the outer periphery of the first cylindrical portion 40 </ b> A of the downstream cylinder 40. The downstream cylinder 40 is held by the holding mat 42 in a state of being accommodated inside the case cylinder 28.

保持マット42は、たとえばアルミナマットや樹脂マット、セラミックウール、インタラムマットやムライト等により、絶縁性と所定の弾性を有する繊維状に形成されている。保持マット42は、保持マット26と同じ材質でもよいし、異なる材質でもよい。   The holding mat 42 is formed in a fiber shape having insulating properties and predetermined elasticity using, for example, alumina mat, resin mat, ceramic wool, interlam mat, mullite, or the like. The holding mat 42 may be the same material as the holding mat 26 or a different material.

図2にも詳細に示すように、ケース筒体28の収容筒30の内周面から、上流側縮径部32の内周面を経て外周面に至る範囲(実質的に上流側縮径部32の全面)には、第1ガラスコート層44が施されている。特に、実質的に上流側縮径部32の全面にわたる範囲に、第1ガラスコート層44が施されている。   As shown in detail in FIG. 2, the range from the inner peripheral surface of the housing cylinder 30 of the case cylinder 28 to the outer peripheral surface through the inner peripheral surface of the upstream reduced diameter portion 32 (substantially upstream reduced diameter portion). The first glass coat layer 44 is applied to the entire surface 32. In particular, the first glass coat layer 44 is applied to a range that substantially covers the entire surface of the upstream reduced diameter portion 32.

第1ガラスコート層44は、セラミック等の無機物を含有しており、ケース筒体28よりも熱伝導率が低い材料で、且つ所定の気孔率に形成されている。さらに、第1ガラスコート層44は、電気絶縁性を有している。   The first glass coat layer 44 contains an inorganic material such as ceramic, is made of a material having a lower thermal conductivity than the case cylinder 28, and has a predetermined porosity. Furthermore, the first glass coat layer 44 has electrical insulation.

下流筒40の全面には、第2ガラスコート層46が施されている。第2ガラスコート層46も、第1ガラスコート層44と同様にセラミック等の無機物を含有しており、下流筒40よりも熱伝導率が低い材料で所定の気孔率とされ、さらに電気絶縁性を有している。ただし、第1ガラスコート層44の無機物の粒径と比較して、第2ガラスコート層46の無機物の粒径の方が大きい。   A second glass coat layer 46 is applied to the entire surface of the downstream cylinder 40. Similarly to the first glass coat layer 44, the second glass coat layer 46 also contains an inorganic substance such as ceramic, and has a predetermined porosity with a material having a lower thermal conductivity than the downstream cylinder 40, and further has an electrical insulating property. have. However, the particle size of the inorganic material of the second glass coat layer 46 is larger than the particle size of the inorganic material of the first glass coat layer 44.

次に、本実施形態の触媒コンバータ装置12の作用を説明する。   Next, the operation of the catalytic converter device 12 of this embodiment will be described.

図1に示すように、触媒コンバータ装置12は、ケース筒体28が排気管10の途中(上流側排気管10Aと下流側排気管10Bの間)で、排気管10と同芯になるように取り付けられている。触媒担体14の内部を排気が通過すると、触媒担体14に担持された触媒により、排気中の物質(炭化水素)等が浄化される。   As shown in FIG. 1, the catalytic converter device 12 is configured so that the case cylinder 28 is concentric with the exhaust pipe 10 in the middle of the exhaust pipe 10 (between the upstream side exhaust pipe 10A and the downstream side exhaust pipe 10B). It is attached. When the exhaust gas passes through the inside of the catalyst carrier 14, substances (hydrocarbons) and the like in the exhaust gas are purified by the catalyst supported on the catalyst carrier 14.

本実施形態の触媒コンバータ装置12では、端子18A、18B及び電極16A、16Bによって触媒担体14に通電し、触媒担体14を加熱することで、触媒担体14に担持された触媒を昇温させ、浄化作用をより高く発揮させることができる。たとえば、エンジンの始動直後等、排気の温度が低い場合には、あらかじめ触媒担体14への通電加熱を行うことで、エンジン始動初期における触媒の浄化性能を確保できる。   In the catalytic converter device 12 of the present embodiment, the catalyst carrier 14 is energized by the terminals 18A and 18B and the electrodes 16A and 16B, and the catalyst carrier 14 is heated, whereby the temperature of the catalyst supported on the catalyst carrier 14 is raised and purified. The effect can be exhibited higher. For example, when the temperature of the exhaust gas is low, such as immediately after starting the engine, the catalyst purification performance in the initial stage of engine starting can be ensured by conducting energization heating to the catalyst carrier 14 in advance.

ケース筒体28の内周面には、第1ガラスコート層44が施されており、ケース筒体28の絶縁性が高められている。したがって、触媒担体14への通電時に電流がケース筒体28へ漏れることが抑制される。これにより、触媒担体14への通電量を確保し、触媒担体14を効果的に昇温させることができる。   A first glass coat layer 44 is applied to the inner peripheral surface of the case cylinder 28 to enhance the insulation of the case cylinder 28. Therefore, it is possible to prevent current from leaking to the case cylinder 28 when the catalyst carrier 14 is energized. Thereby, the energization amount to the catalyst carrier 14 can be ensured, and the catalyst carrier 14 can be effectively heated.

下流筒40は、触媒担体14から離間して配置されている。すなわち、下流筒40は触媒担体14と非接触なので、触媒担体14の熱が下流筒40に伝わることが抑制される。これにより、触媒担体14の熱が下流筒40に伝わることによる触媒担体14の温度低下を抑制できる。   The downstream cylinder 40 is disposed away from the catalyst carrier 14. That is, since the downstream cylinder 40 is not in contact with the catalyst carrier 14, the heat of the catalyst carrier 14 is suppressed from being transmitted to the downstream cylinder 40. Thereby, the temperature fall of the catalyst support 14 by the heat | fever of the catalyst support 14 transmitted to the downstream cylinder 40 can be suppressed.

排気中には水分が含まれているため、触媒コンバータ装置12よりも上流側では、排気管10内の水分が凝縮し水滴となることがある。   Since moisture is contained in the exhaust gas, the moisture in the exhaust pipe 10 may be condensed on the upstream side of the catalytic converter device 12 to form water droplets.

本実施形態の触媒コンバータ装置12では、排気の流れ方向で上流側排気管10Aと上流側縮径部32とは重なっていない。したがって、排気中の凝縮水は、上流側排気管10Aと上流側縮径部32の間を通り、上流側円錐部材20及び接続部材22と上流側縮径部32との間の貯水領域36に貯留される。凝縮水が触媒担体14に付着することが抑制されるため、凝縮水によって電極16A、16B間が短絡することが抑制される。そして、短絡が抑制されることで、触媒担体14への通電量を確保し、触媒担体14を効果的に昇温させることができる。   In the catalytic converter device 12 of the present embodiment, the upstream exhaust pipe 10A and the upstream reduced diameter portion 32 do not overlap in the exhaust flow direction. Therefore, the condensed water in the exhaust passes between the upstream exhaust pipe 10A and the upstream reduced diameter portion 32, and enters the water storage region 36 between the upstream conical member 20 and the connection member 22 and the upstream reduced diameter portion 32. Stored. Since the condensed water is suppressed from adhering to the catalyst carrier 14, the short circuit between the electrodes 16A and 16B due to the condensed water is suppressed. In addition, by suppressing the short circuit, it is possible to secure an energization amount to the catalyst carrier 14 and to effectively raise the temperature of the catalyst carrier 14.

特に、本実施形態では、上流側縮径部32を収容筒30から一体的に延出しており、上流側縮径部32と収容筒30との間に継ぎ目がない。このため、貯水領域36に溜まった水が、上流側縮径部32と収容筒30との継ぎ目から触媒担体14側に浸入することがない。   In particular, in the present embodiment, the upstream reduced diameter portion 32 is integrally extended from the accommodating cylinder 30, and there is no seam between the upstream reduced diameter portion 32 and the accommodating cylinder 30. For this reason, the water accumulated in the water storage region 36 does not enter the catalyst carrier 14 side from the joint between the upstream reduced diameter portion 32 and the housing cylinder 30.

しかも、ケース筒体28と上流側縮径部32とを、このように継ぎ目のない一体的な部材として構成しているので、ケース筒体28と上流側縮径部32とを別体とした構造と比較して熱容量が小さい。このため、触媒担体14からケース筒体28及び上流側縮径部32に移動する熱量が少なく、触媒担体14を効果的に昇温できる。   In addition, since the case cylinder 28 and the upstream reduced diameter portion 32 are configured as a seamless integral member, the case cylinder 28 and the upstream reduced diameter portion 32 are separated. Compared to the structure, the heat capacity is small. Therefore, the amount of heat that moves from the catalyst carrier 14 to the case cylinder 28 and the upstream reduced diameter portion 32 is small, and the temperature of the catalyst carrier 14 can be increased effectively.

排気中には、たとえばエンジンの低温始動時等にカーボンが含まれることがある。本実施形態の触媒コンバータ装置12では、上流側縮径部32の上流端32Sの径D2は、上流側排気管10Aの下流端10Tの径D1よりも大きい。したがって、上流側排気管10Aを流れた排気中のカーボンが、貯水領域36に流入することが抑制される。これにより、上流側縮径部32の外周面へのカーボンの付着が抑制されるので、このカーボンによって電極16A、16B間が短絡することが抑制される。そして、触媒担体14への通電量を確保し、触媒担体14を効果的に昇温させることができる。   The exhaust may contain carbon, for example, when the engine is cold started. In the catalytic converter device 12 of the present embodiment, the diameter D2 of the upstream end 32S of the upstream reduced diameter portion 32 is larger than the diameter D1 of the downstream end 10T of the upstream exhaust pipe 10A. Therefore, the carbon in the exhaust gas flowing through the upstream side exhaust pipe 10 </ b> A is suppressed from flowing into the water storage region 36. Thereby, since adhesion of carbon to the outer peripheral surface of the upstream reduced diameter portion 32 is suppressed, it is possible to suppress a short circuit between the electrodes 16A and 16B due to the carbon. And the energization amount to the catalyst carrier 14 can be ensured, and the catalyst carrier 14 can be effectively heated.

しかも、本実施形態の触媒コンバータ装置12では、上流側縮径部32の径が上流側に向かって縮径されている。これにより、上流側縮径部32の内側を流れる排気に渦が生じるので、縮径されていない(一定径の円筒状の)構造と比較して、上流側縮径部32が排気から熱を受けやすくなる。上流側縮径部32の温度が上昇しやすくなるので、上流側縮径部32に付着したカーボンの燃焼を促進できる。   Moreover, in the catalytic converter device 12 of the present embodiment, the diameter of the upstream reduced diameter portion 32 is reduced toward the upstream side. As a result, a vortex is generated in the exhaust flowing inside the upstream reduced diameter portion 32, so that the upstream reduced diameter portion 32 generates heat from the exhaust as compared with a non-reduced (cylindrical cylindrical) structure. It becomes easy to receive. Since the temperature of the upstream reduced diameter portion 32 is likely to rise, the combustion of carbon adhering to the upstream reduced diameter portion 32 can be promoted.

さらに、本実施形態の触媒コンバータ装置12では、下流筒40にも下流側縮径部40Cが設けられているので、下流側縮径部40Cが設けられていない下流筒(一定の径を有する円筒状の部材)と比較して、下流側縮径部40Cにおいて排気の流速が上昇する。これにより、下流筒40の温度が上昇しやすくなるので、下流筒40に付着したカーボンの燃焼を促進できる。   Further, in the catalytic converter device 12 of the present embodiment, the downstream cylinder 40C is also provided with the downstream diameter-reduced portion 40C, so that the downstream cylinder (the cylinder having a constant diameter) is not provided with the downstream diameter-reduced portion 40C. Compared with the shape-like member), the flow velocity of the exhaust gas is increased in the downstream diameter-reduced portion 40C. Thereby, since the temperature of the downstream cylinder 40 is likely to rise, combustion of carbon adhering to the downstream cylinder 40 can be promoted.

下流筒40とケース筒体28の間には保持マット42が配置されており、下流筒40はケース筒体28と非接触である。したがって、下流筒40がケース筒体28と接触している構造と比較して、下流筒40の熱がケース筒体28に伝わることが抑制される。これにより、下流筒40の熱がケース筒体28に伝わることによる下流筒40の温度低下を抑制できる。   A holding mat 42 is disposed between the downstream cylinder 40 and the case cylinder 28, and the downstream cylinder 40 is not in contact with the case cylinder 28. Therefore, compared to the structure in which the downstream cylinder 40 is in contact with the case cylinder 28, the heat of the downstream cylinder 40 is suppressed from being transmitted to the case cylinder 28. Thereby, the temperature fall of the downstream cylinder 40 by the heat of the downstream cylinder 40 being transmitted to the case cylinder 28 can be suppressed.

本実施形態の触媒コンバータ装置12では、下流筒40の全面に第2ガラスコート層46が施されているので、下流筒40へのカーボンの付着を抑制できる。   In the catalytic converter device 12 of the present embodiment, since the second glass coat layer 46 is applied to the entire surface of the downstream cylinder 40, adhesion of carbon to the downstream cylinder 40 can be suppressed.

しかも、第2ガラスコート層46の無機物の粒径は、第1ガラスコート層44の無機物の粒径よりも大きい。   Moreover, the inorganic particle size of the second glass coat layer 46 is larger than the inorganic particle size of the first glass coat layer 44.

ここで、図3には、下流筒40をケース筒体28に組み付ける途中の工程が示されている。ケース筒体28に圧入する前の下流筒40の第1円筒部40Aには、保持マット42が装着されている。すなわち、保持マット42が装着された状態の下流筒40が、矢印A1で示すように、ケース筒体28の内部に圧入される。   Here, FIG. 3 shows a process in the middle of assembling the downstream cylinder 40 to the case cylinder 28. A holding mat 42 is attached to the first cylindrical portion 40 </ b> A of the downstream cylinder 40 before being press-fitted into the case cylinder 28. That is, the downstream cylinder 40 with the holding mat 42 mounted thereon is press-fitted into the case cylinder 28 as indicated by an arrow A1.

第2ガラスコート層46の無機物の粒径は、第1ガラスコート層44の無機物の粒径よりも大きいので、下流筒40と保持マット42との間に作用する摩擦力は、ケース筒体28と保持マット42との間に作用する摩擦力より大きい。このため、保持マット42が装着された下流筒40をケース筒体28に圧入するとき、保持マット42はケース筒体28内を滑ると共に、保持マット42が下流筒40からずれることが抑制され、圧入作業の作業性が向上している。   Since the inorganic particle size of the second glass coat layer 46 is larger than the inorganic particle size of the first glass coat layer 44, the frictional force acting between the downstream tube 40 and the holding mat 42 is reduced by the case tube 28. And the frictional force acting between the holding mat 42 and the holding mat 42 is larger. For this reason, when the downstream cylinder 40 fitted with the holding mat 42 is press-fitted into the case cylinder 28, the holding mat 42 is slid in the case cylinder 28, and the holding mat 42 is prevented from being displaced from the downstream cylinder 40, Workability of press-fitting work is improved.

10 排気管
12 触媒コンバータ装置
14 触媒担体
28 ケース筒体
30 円筒部(収容筒)
40 下流筒
40C 下流側縮径部
42 保持マット(下流保持部材)
44 第1ガラスコート層
46 第2ガラスコート層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Exhaust pipe 12 Catalytic converter apparatus 14 Catalyst carrier 28 Case cylinder 30 Cylindrical part (accommodating cylinder)
40 Downstream cylinder 40C Downstream diameter reduced portion 42 Holding mat (downstream cylinder holding member)
44 1st glass coat layer 46 2nd glass coat layer

Claims (1)

内燃機関から排出される排気を浄化するための触媒を担持し、通電によって加熱される触媒担体と、
筒状に形成されて内部に前記触媒担体が収容されると共に排気管に取り付けられる収容筒と、
前記触媒担体よりも前記排気の流れ方向の下流側で触媒担体から離間して筒状に形成され、下流に向かって内径が縮径される下流側縮径部を備えた下流筒と、
前記収容筒の内周面と前記下流筒の外周面の間に配置され下流筒を収容筒内に保持する下流筒保持部材と、
前記収容筒の内周面に設けられ無機物を含有する第1ガラスコート層と、
前記下流筒の表面に設けられ、第1ガラスコート層の前記無機物よりも粒径の大きい無機物を含有する第2ガラスコート層と、
を有する触媒コンバータ装置。
A catalyst carrier that carries a catalyst for purifying exhaust gas discharged from the internal combustion engine and is heated by energization;
An accommodating cylinder that is formed in a cylindrical shape and accommodates the catalyst carrier therein and attached to the exhaust pipe;
A downstream cylinder having a downstream diameter-reduced portion that is formed in a cylindrical shape spaced apart from the catalyst carrier on the downstream side in the exhaust flow direction from the catalyst carrier, and whose inner diameter is reduced toward the downstream;
A downstream cylinder holding member disposed between an inner peripheral surface of the storage cylinder and an outer peripheral surface of the downstream cylinder and holding the downstream cylinder in the storage cylinder;
A first glass coat layer provided on the inner peripheral surface of the housing cylinder and containing an inorganic substance;
A second glass coat layer which is provided on the surface of the downstream cylinder and contains an inorganic substance having a particle size larger than the inorganic substance of the first glass coat layer;
A catalytic converter device.
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