JPS6130126B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】 本発明は、自動車エンジンの排気系に装備され
て排気ガス中の有害成分を浄化処理する触媒コン
バータ装置に関するものである。

【従来の技術】

ところで、触媒コンバータは、従来一般に断面
が楕円形の筒状の触媒担体の外周部にワイヤメツ
シユを巻付け、その両端の周縁部にダンバメツシ
ユを当ててこれを断面が楕円形状の触媒シエル内
部に弾性的に収納支持するように構成され、更に
この場合のダンパメツシユの軸方向の弾性圧縮で
ワイヤメツシユ側への排気ガスのリークを防ぐよ
うにガスシールしている。 また、これに関する先行技術例としての特公昭
51−34528号公報には、円筒状の触媒シエル内
に、外周にワイヤメツシユを巻付けた触媒担体を
収納すると共に、該シエルの両側には、内端部が
触媒シエルの内周面に嵌着し、外端部に排気ガス
入口、出口をそれぞれ有するコーン状のガス入口
部材、出口部材を設け、かつ、触媒担体とこれら
の部材との間には、内端部が触媒担体に外嵌し外
端部が該部材のそれぞれに圧接するベローズ形の
耐熱材より成る環状体を介在させ、これにより触
媒担体を触媒シエル内に弾性的に支持すると共
に、特に触媒担体の入口側の該シエルに対するガ
スシールを行うようにしたものが記載されてい
る。

【発明が解決しようとする問題点】

ところで、特に複数本の排気管が接続される触
媒コンバータにおいては、触媒担体は断面楕円形
状の筒状をなし、それを収納する触媒シエルも断
面楕円形状の筒状をなすから、共に寸法精度をだ
し難い。特にガス入口ポートを複数個形成するた
め触媒シエルが半割りに構成されている場合に
は、筒状に一体化した場合の全体の寸法を常に一
定に定めることが難しく、これにより触媒担体と
触媒シエルとの間隔寸法にバラツキを生じる。従
つて、ワイヤメツシユの端部に組付けられる幅の
狭い環状のダンパメツシユにおいて、その内周面
を触媒担体の外周縁部に確実に当接させることが
できず、常に充分且つ確実なシール性能を期待し
得ない。また触媒担体の入口側においては単一の
ダンパメツシユは、高温且つ有害成分のある排気
ガスに曝されながら触媒担体の支持およびシール
の両作用を行うという過酷な使用を強いられてい
るので、早期劣化を招き、ひいては触媒コンバー
タの寿命が短い等の問題がある。 本発明は、前記したように一対の半割シエルを
衝き合わせて接合して成る触媒シエル従つて、寸
法精度が出し難く寸法のバラツキが生ずる反面、
触媒担体などの組付けが比較的容易となる触媒シ
エル内に、触媒担体を収納支持する触媒コンバー
タにおいて、触媒担体の入口側端部におけるガス
シールを、上記先行技術例におけるような構造複
雑なベローズ形の環状体を使用することなく構造
簡単なシールリングにより経済的に行ない、以て
前記したダンパメツシユの早期劣化、触媒コンバ
ータの寿命の短期化などの問題を解消することを
目的とするものである。

【問題点を解決するための手段】

この目的を達成するため本発明は、例えば水平
対向型エンジンにみられるように、対向する左右
列の複数シリンダの排気口開口部を１本の排気通
路に集合させ、さらに対向する上記集合された排
気管を途中で１本に集合してマフラーに連通させ
る形式の排気系を前提としており、この排気系の
排気管集合部の箇所に触媒コンバータを配置させ
て、上流側の複数本の排気管を触媒コンバータの
入口側に接続し、その反対側のガス出口側に下流
側の排気管を接続するような形態で触媒コンバー
タを装備するため、コンバータの触媒シエルが２
つ割りされた一対の半割シエルから成り、一対の
半割シエルを互に衝き合せ接合して内部に触媒担
体を収納支持すると共に、その一端の接合面に複
数個のガス入口ポートを形成し、他端の接合面に
出口ポートを形成して、上記複数個のガス入口ポ
ートに上流側の複数本の排気管を接続すると共
に、出口ポートに下流側排気管を接続するように
したものであつて、触媒担体にはその入口側端部
にシールリングの筒部を規定の外径寸法になるよ
うに接着させ、その外周および触媒担体の外周
に、両端部に排気ガスシール用のダンパメツシユ
を組付けたワイヤメツシユを巻きつけてこれら
の、前記半割シエルによる弾性圧縮で触媒担体を
触媒シエル内に弾性的に支持すると共に、該シー
ルリングの前記排気口側へと延びるリツプ部の先
端全周を弾性変形させ、前記半割シエルのテーパ
部内面に気密に圧着したことを特徴とする。

【作用】

上記した手段において、触媒担体には、その入
口側端部にシールリングの筒部を規定の外径寸法
になるように接続させ、その外周および触媒担体
の外周に、両端部に排気ガスシール用のダンパメ
ツシユを組付けたワイヤメツシユを巻きつけて、
前記半割シエルによる弾性圧縮で触媒担体を触媒
シエル内に弾性的に支持すると共に、該シールリ
ングの前記排気口側へと延びるリツプ部の先端全
周を弾性変形させ、前記半割シエルのテーパ部内
面に圧着したので、断面が楕円形状の筒状をなし
ているため寸法精度が出し難い触媒担体、一対の
触媒シエルの寸法のバラツキを吸収したうえで半
割シエルの内部に触媒担体がワイヤメツシユとダ
ンパメツシユを介して弾性的に、しかも、可動し
ないように支持され、かつワイヤメツシユおよび
ダンパメツシユは、触媒担体の入口側に対するガ
スシール性が確保されてこれらの早期劣化が防止
され、ひいては触媒コンバータの寿命を長期化す
ることができる。

【実施例】

以下、図面を参照して本発明の一実施例を具体
的に説明する。第１図に示されるように、本発明
による触媒コンバータ装置が適用される自動車エ
ンジンの排気系は、例えば水平対向型エンジンの
ように、エンジン本体１の左右のシリンダの排気
ポートからの２本以上の排気管２，３が途中で１
本に集合されて、マフラー（図示省略）に通ずる
排気管４に接続される形式のものを前提にしてお
り、このような排気系の上流側の２本の排気管
２，３と下流側の排気管４との集合部の箇所に触
媒コンバータ５が組付けられる。しかして、上流
側排気管２，３が触媒コンバータ５の入口側に接
続され、その出口側に下流側の排気管４が接続さ
れ、２本の上流側の排気管２，３は触媒コンバー
タ５を介して集合され、下流側の排気管４に連通
する。 触媒コンバータ５は、第２図ないし第６図に示
されるように断面楕円形状の筒形を成す触媒シエ
ル７内にハニカム型の触媒担体６を収容したもの
で、その触媒は耐火セラミツク単一構造体の三元
触媒である。触媒シエル７は、第４図に示されて
いるように２つ割りされた上下一対の碗状の半割
シエル７１，７２の２つの構成部材から成り、こ
れらは耐熱性、耐食性の優れたステンレス・スチ
ール等の板材を板金加工して作られたものであ
る。 上下一対の半割シエル７１，７２は、互に対称
的に形成されたもので、断面半楕円形状の胴部７
１ａ，７２ａの片側に断面半漏斗状のテーパ部７
１ｂ，７２ｂが一体成形され、それらのテーパ部
７１ｂ，７２ｂの各一端に断面半円弧状の２個の
筒口７１ｃ，７１ｄおよび７２ｃ，７２ｄを同様
に一体成形してあり、更に胴部７１ａ，７２ａの
テーパ部７１ｂ，７２ｂと反対の側に筒口７１
ｅ，７２ｅを一体成形してある。そして、これら
の半割シエル７１，７２を突き合わせて、胴部７
１ａ，７２ａにより触媒収容室８が形成され、テ
ーパ部７１ｂ，７２ｂによりガス整流室９が形成
され、筒口７１ｃ，７１ｄと７２ｃ，７２ｄによ
り２個のガス入口ポート１０，１１が形成され、
筒口７１ｅ，７２ｅにより出口ポート１５が形成
されるようになつている。ガス入口ポート１０，
１１は、その軸方向中心線が触媒収容室８の入口
側で互に交叉するように、胴部７１ａ，７２ａの
軸方向中心線に対して斜め外向きに開口されるよ
うになつており、出口ポート１５は胴部軸方向中
心線に対して一方へ偏位して開口されている。 上記半割シエル７１，７２を互に接合するに当
つては、その前段の半割りの状態のとき、例えば
一方の半割シエル７１の胴部７１ａの内部に触媒
担体６が組み込まれるが、この組付けに際し、触
媒担体６には予めそのガス入口側端部に後述する
シールリング２４が嵌合、接着され、さらに外周
にワイヤメツシユ１２が巻きつけられる。 このワイヤメツシユ１２には、両端部にダンパ
メツシユ１３，１４が一体に組付けられていて、
上記ワイヤメツシユ１２を触媒担体６の外周に巻
装することで、その一方のダンパメツシユ１３が
シールリング２４の外周に嵌合され、また他方の
ダンパメツシユ１４が触媒担体６のガス出口側端
部に嵌装される。この状態で、上記ダンパメツシ
ユ１３，１４を半割シエル７１の胴部７１ａの両
端段部７１ｆ，７１ｇに挟み込むようにしてその
半割シエル７１の胴部７１ａ内に触媒担体６を押
し込む。これによりワイヤメツシユ１２およびダ
ンパメツシユ１３，１４が共に弾性的に圧縮され
てその半割シエル７１の胴部７１ａ内部に触媒担
体６の下半部分が、軸方向および径方向に可動し
ないように収納支持される。 このように収納した後、これに他の半割シエル
７２を被ぶせることで触媒担体６の上半部分が収
納支持され、この状態で半割シエル７１，７２の
周囲を溶接することにより、一対の半割シエル７
１，７２が貝の如く一体化される。 また触媒担体６の入口側の半割シエル７１，７
２との間には、前述したようにシールリング２４
が装着されるが、このシールリング２４は、第７
図に詳細に示されるように、触媒担体６に嵌め込
み得るように形成された楕円形の筒部２４ａの一
端に、排気口側へと延びるリツプ部２４ｂを弾性
的に撓み得るようにほぼ水平に突出して成るもの
で、前記筒部２４ａは、規定の外径寸法ｌに成形
されたものである。またこのようなシールリング
２４は、触媒担体６の入口側端部外周面にセラミ
ツクスセメント２５を塗布した後、その筒部２４
ａを嵌め込み接着されるもので、これにより触媒
担体６の外径にバラツキがあつても、そのバラツ
キはシールリング２４の筒部２４ａが規定の外径
寸法ｌを有することで修正される。 しかして、シールリング２４を接着した触媒担
体６を、前記の要領で半割り状態の例えば一方の
半割シエル７１内に収納すると、触媒担体６から
突出するシールリング２４におけるリツプ部２４
ｂの先端の下半分が撓んで半割シエル７１のテー
パ部７１ｂの内面に圧着し、半割シエル７１に他
の半割シエル７２を被ぶせると、その半割シエル
７２のテーパ部７２ｂの内面にもリツプ部２４ｂ
の先端の上半分が撓んで圧着する。こうしてシー
ルリング２４は、筒部２４ａが触媒担体６に接着
されると共に、リツプ部２４ｂの先端の全周が互
に衝き合せ接合された半割シエル７１，７２のテ
ーパ部７１ｂ，７２ｂの内面に圧着して、触媒担
体６の入口側と半割シエル７１，７２との間のガ
スのシール性が特に強固に確保される。 かくして、半割シエル７１，７２の内部に触媒
担体６が、ワイヤメツシユ１２とダンパメツシユ
１３，１４とで可動しないように弾性的に収納支
持され、且つワイヤメツシユ１２とダンパメツシ
ユ１３および１４の間、シールリング２４と触媒
担体６の入口側および半割シエル７１，７２の間
も緊密に圧接されてガスのシール性が確保される
ようになり、このように構成された触媒シエル７
の入口ポート１０，１１に前記上流側排気管２，
３の管端をそれぞれ挿入して接合し、出口ポート
１５に下流側排気管４を接合することで、触媒コ
ンバータ５が排気系の集合部に組付けられる。 また触媒コンバータ５には、シエル７の外周を
囲むようにして上下に一対の保護カバー１６，１
７が取付けられる。これらの保護カバー１６，１
７は、第１図、第２，３図、第５，６図から明ら
かなように、触媒シエル７の全体形状の半割りに
略相似した形状を成し、外周３個所の部分１８，
１９，２０に排気管２，３，４を嵌合する絞りが
設けられて、この箇所でボルト２１により触媒シ
エル７に固定されている。なお、上下の保護カバ
ー１６，１７は、上記３個所の固定部を除く略全
周にわたつてその上下の合せ部が所定の対向間隔
をもつて離間され、そこに空気を通す開口２２が
形成されていて、触媒シエル７の保護の外に空気
冷却の機能も兼ねさせている。更に出口ポート１
５の近傍には、温度センサ２３が取付けられてい
る。 本発明の実施例による触媒コンバータ装置は、
上述のような構成であるから、エンジン本体１の
左右シリンダから排出される排気ガスは、所定の
排気タイミングで交互に２本の排気管２，３を通
つて、触媒コンバータ５の入口ポート１０，１１
から触媒シエル７内に入るようになる。 このとき入口ポート１０，１１は、その軸方向
中心線がシエル７の入口内部で互に交叉するよう
に、シエル７の胴部軸方向中心線に対して斜め外
向きに開口されているから、入口ポート１０，１
１から触媒シエル７内に入る排気ガスは、その入
口内部のガス整流室９でミキシングを起すと共
に、内部に収容されている触媒担体６の入口側端
面に対して斜めに拡散されて衝突するようにな
る。この結果、ガス流はガス整流室９内部で乱流
を起してその流速が低下し、触媒担体６を通り抜
けるガスの通過時間が長くなる。また出口側にお
いても、出口ポート１５がシエル７の胴部軸方向
中心線に対して一方に偏位して開口しているか
ら、これによつてもガスの通り抜けが抑制され、
全体として触媒担体６を通り抜けるガスの通過時
間が長く確保される。 一方、触媒担体６の入口側と半割シエル７１，
７２との間に設けられているシールリング２４
は、その筒部２４ａが規定の外径寸法を有し、シ
ールリング２４の筒部２４ａを触媒担体６の入口
側端部外周に嵌合、接着するようにしたので、触
媒担体６の外径寸法のバラツキはなくなり、且つ
リツプ部２４ｂが、その外側の半割シエル７１，
７２の内側面に弾性圧着することにより半割シエ
ル７１，７２の寸法のバラツキはリツプ部２４ｂ
が適宜撓んで吸収されるようになる。またこのよ
うなシールリングにより触媒担体６の入口側端部
のダンパメツシユ１３は、排気ガスに曝されるこ
とがなく、従つて、早期劣化が防止されてガスの
シール性が確保され、半割シエル７１，７２内に
流入する排気ガスのすべてが常に触媒担体６に導
かれ、且つガス整流室９でのミキシング等が損失
なくスムーズに行われる。

【発明の効果】

かくして本発明によれば、排気ガスが触媒担体
６を通過する間、酸化反応、還元反応に必要な充
分なガス通過時間が確保されるようになり、
CO、HCの酸化作用並びにNOxの還元分離作用が
充分促進されるから、ハニカム型の触媒コンバー
タにおいてもその浄化性能を最大限に発揮するこ
とができるようになる。 また触媒担体６の入口側と半割シエル７１，７
２の間に、前記した先行技術例におけるベローズ
形の環状体より構造が簡単で温度が高く有害成分
を含む排気ガスに対して強いシールリング２４を
介在して、これが弾性変形されて前記シエル７
１，７２の内面に圧着し以て、触媒担体６と半割
シエル７１，７２の寸法のバラツキを吸収し得る
ようになつているので、触媒担体６の入口側端部
のダンパメツシユ１３は、排気ガスに曝されるこ
とがなく常に良好なガスシール性能を経済的に確
保することができて早期劣化が防止され、ひいて
は触媒コンバータの寿命を長期化することがで
き、かつ、触媒シエル内への触媒担体６などの組
付けが容易となる。 また、シールリング２４は、触媒担体６の入口
側端面の一部に被ぶさるもののそこを完全には塞
がないので、ダンパメツシユのみの場合に比べて
触媒担体６における反応領域が広くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による触媒コンバータ装置の一
実施例を示す平面図、第２図はその触媒コンバー
タ装置の部分を拡大して示す横断平面図、第３図
は同側面図、第４図は触媒コンバータ装置の触媒
シエルを分解して示す斜視図、第５図は第２図の
−線に沿う断面図、第６図は第２図の−
線に沿う断面図、第７図は第２図のＡ部を拡大し
て示す断面図である。 １……エンジン本体、２，３……上流側排気
管、４……下流側排気管、５……触媒コンバー
タ、６……触媒担体、７……触媒シエル、８……
触媒収容室、９……ガス整流室、１０，１１……
入口ポート、１２……ワイヤメツシユ、１３，１
４……ダンパメツシユ、１５……出口ポート、１
６，１７……保護カバー、１８，１９，２０……
部分、２１……ボルト、２２……開口、２３……
温度センサ、２４……シールリング、２４ａ……
筒部、２４ｂ……リツプ部、２５……セラミツク
スセメント、７１，７２……半割シエル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンの排気口から延びる複数本の排気管
   を途中で１本に集合してマフラーに連通させる排
   気系において、前記排気管の集合部の箇所に触媒
   コンバータを配置させ、該触媒コンバータは、触
   媒シエルが２つ割りされた一対の半割シエルから
   成り、該一対の半割シエルを互に衝き合せ接合し
   て内部に触媒担体を収納支持することでその一端
   の接合面に複数個のガス入口ポートが形成され、
   他端の接合面に出口ポートが形成され、前記複数
   個のガス入口ポートに上流側の複数本の排気管を
   接続させると共に、前記出口ポートに下流側の排
   気管を接続させたものであつて、前記触媒担体に
   は、その入口側端部にシールリングの筒部を規定
   の外径寸法になるように接着させ、その外周およ
   び触媒担体の外周に、両端部に排気ガスシール用
   のダンパメツシユを組付けたワイヤメツシユを巻
   きつけてこれらの、前記半割シエルによる弾性圧
   縮で触媒担体を触媒シエル内に弾性的に支持する
   と共に、該シールリングの前記排気口側へと延び
   るリツプ部の先端全周を弾性変形させ、前記半割
   シエルのテーパ部内面に気密に圧着したことを特
   徴とする自動車排気ガス浄化用触媒コンバータ装
   置。