JPS6130127B2 - - 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パメツシユを
当てて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。 なお、これに関する先行技術例として特開昭49
−13076号公報、特公昭51−34528号公報に記載れ
たものがあるが、前者によれば、一対の断面が半
円形の半割シエルを働き合せそれらのフランジを
溶着して形成した円筒状の触媒シエルに、保持部
材、シール部材を外周に巻きつけた触媒担体を収
納すると共に、触媒シエルの外周に軸方向に沿つ
て複数個の還状溝を設けて保持部材、シール部材
の軸方向の移動を阻止するようにしており、ま
た、後者によれば、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
上記部材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、これにより触媒シエル内に触
媒内体を弾性的に支持すると共に、触媒担体の入
口側端部のガスシールを行うようにしている。

【発明が解決しようとする問題点】

ところで、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、上記したように触媒担体は
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、これらを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。従つて幅の狭い環状のダンパメツ
シユにおいては、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、一対の半割シエルを衝き合せ接合し
て成る、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、触媒担体の組付けが容易であ
るという利点を有し、また、複数の排気管が接合
される、断面が楕円形の触媒シエルの場合、特に
製作が容易となる触媒シエル内に、同形の触媒担
体を収納支持する触媒コンバータなどに関し、触
媒担体の入口側端部におけるガスシールを、先行
技術例の後者におけるような構造複雑なベローズ
形の還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つて前記したダンパメ
ツシユの排気ガスによる早期劣化ひいては触媒コ
ンバータの寿命の短期化などの問題の解消を目的
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の装置による
と、エンジンの排気口から延びる排気管が複数本
で、この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に
し、この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つ割りにされた
一対の半割シエルから成り、この一対の半割シエ
ルを貝の如く一体化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、こうして形成された複数個のガス入口
ポートに複数本の上流側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させたもの
であつて、触媒担体の入口側端部と半割シエルと
の間にシールリングを介在し、かつ、このシール
リツグは、２つ割りにされた一対の半割リングを
外側の半割シエルの接合線から外れた位置で接合
し、これらの半割リングの筒部を、触媒担体の入
口側端部に嵌合し、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、半割シエルによる弾性圧縮で触媒担体を該シ
エル内に弾性的に支持し、かつ、半割リングの排
気口側のリツプ部の先端のほぼ全周を前記半割シ
エルの内面側に弾性的に圧着し、さらに該リツプ
部に外方へ突出するように形成した山部を、前記
半割シエル接合部の内側に生ずる隙間に嵌合圧着
したことを特徴とする。

【作用】

上記した手段において、触媒担体の入口側端部
と半割シエルとの間に２つ割りにされた一対の半
割リングが介装され、しかも、これらの半割リン
グは筒部を触媒担体の入口側端部に嵌合し、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
支持して、触媒担体と半割シエルの寸法のバラツ
キを吸収し得るようになつているので、触媒担体
の入口端部における良好なガスシール特性を確保
することができるうえ、上記半割リングの排気口
側のリツプ部の先端のほぼ全周を、半割シエルの
内側面に弾性的に圧縮し、さらに該リツプ部に外
方へ突出するように形成した山部を、前記半割シ
エル接合部の内側に生ずる隙間に嵌合圧着してい
るので、ガスシールの効果が一段と向上してほぼ
完全になり、従つて、触媒担体の入口側端部のダ
ンパメツシユは、排気ガスに曝されることがなく
早期劣化が防止され、ひいては触媒コンバータの
寿命が長期化される。

【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、特に精度が出しにくく寸法にバラ
ツキを生じ易い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を収納したも
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．耐蝕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。 この上下一対の半割シエル７１，７２は、その
形状が互にほぼ対称的に形成されたもので、断面
半楕円形状の胴部７１ａ，７２ａの片側に断面半
漏斗状のテーパ部７１ｂ，７２ｂが一体形成さ
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，７２
ｂと反対の側に、筒口７１ｅ，７２ｅを一体成形
してある。そして、これらの半割シエル７１，７
２を衝き合わせて、胴部７１ａ，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，７
１ｄ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が組付けられるが、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が嵌合され、さらにそれらの
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の外周にも巻
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をそれぞれ半割シエル７１の胴部７
１ａ入口端段部７１ｆとシールリング２４との
間、該胴部７１ａの出口端段部７１ｇと触媒担体
６との間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を押し込み、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
に弾性的に収納支持される。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７１，７２が貝の如く一
体化される。 また触媒担体６の入口側と半割シエル７１，７
２との間には、前記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８図
に詳しく示されるように、２つ割りされた上下一
対の半割リング２４１，２４２の２つの構成部材
から成り、これらの半割リング２４１，２４２は
半楕円形をなしていて、一方は楕円形の半分より
短かく他方は楕円形の半分より長くすることで上
下に接合した際に、外側の半割シエル７１，７２
の接合線より一方へずれた位置で両端部が接合し
て閉じた楕円を形成するようになつている。 また、これら半割リング２４１，２４２は、触
媒担体６に嵌合する筒部２４１ａ，２４２ａと、
その一端からほぼ水平に排気口側へと突出して弾
性的に撓むリツプ部２４１ｂ，２４２ｂを有し、
一方の長い方の半割リング２４１のリツプ部２４
１ｂには、これらを接合した場合に形成される楕
円中心線と一致した箇所に断面逆Ｖ字形状で外側
に突出する山部２５が形成されている。この山部
２５は、半割シエル７１，７２を接合した際接合
部内側に形成されるＶ字形の隙間と一致した形状
にして、その隙間に緊密に嵌合し得るようになつ
ている。一方第２，４，７図に示されるように、
半割シエル７１，７２のテーパ部７１ｂ，７２ｂ
には、胴部７１ａ，７２ａとの境の段部７１ｆ，
７２ｆより少し排気口側へと偏位した位置に、内
側に突出する環状の突起２６，２７が帯状に形成
してある。 そこで、半割シエル７１内のワイヤメツシユ１
２およびダンパメツシユ１３の内側に、２つ割り
された一方の例えば半割リング２４１を入れて触
媒担体６を収納させることにより、両メツシユ１
２，１３の弾性で半割リング２４１の筒部２４１
ａがきつく触媒担体６の入口側端部の下半分に弾
性圧着すると共に、そのリツプ部２４１ｂが撓ん
で半割シエル７１の突起２６に弾性的に圧着する
ようになる。次いでこのように組付けられた触媒
担体６の入口側端部上に他方の半割リング２４２
を重ねて他方の半割シエル７２を被ぶせると、一
対の半割リング２４１，２４２が閉じた楕円形に
接合して、半割リング２４２の筒部２４２ａを同
様に触媒担体６の入口側端部の上半分に弾性圧着
すると共に、そのリツプ部２４２ｂを半割シエル
７２の突起２７に圧着する。またこのとき更に半
割リング２４１の山部２５が、貝の如く一体接合
する半割シエル７１，７２の接合部内側のＶ字形
の隙間に嵌合してそこの部分の半割シエル７１，
７２に圧着する。こうしてシールリング２４は、
触媒担体６の外周全域と半割り構造で貝の如く一
体化される半割シエル７１，７２の内周全域に弾
性圧着して設けられるので、その触媒担体６の入
口側と半割シエル７１，７２との間のガスのシー
ル性が強固に確保される。 なお、上述のシールリングは２４は、半割シエ
ル７１，７２と同じように横割りされているが、
縦割りすることもできる。 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。尚、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１５
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の間にはシールリング２４を弾性圧着してガ
スのシール性が強固に確保されているから、触媒
シエル７内に流入する排気ガスのすべてが触媒体
担６を通過するようになり、且つガス整流室９で
のミキシング等が損失なくスムースに行われる。
シールリング２４は２つ割りされた半割リング２
４１，２４２から成り、それらの半割リング２４
１，２４２が触媒担体６に独立して弾性圧着され
るので、これにより触媒担体６の寸法のバラツキ
が吸収され、半割シエル７１，７２の寸法のバラ
ツキが、各半割リング２４１，２４２のリツプ部
２４１ｂ，２４２ｂの弾性的の撓みにより同様に
吸収される。

【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の間にシールリング２４が付加されて該リング
がこれらシエルの内面側に弾性的に圧着されるこ
とで、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、
常に触媒担体６の入口側端部における良好なガス
シール性能を確保することができる。 更にシールリング２４が２つ割りにされて、一
対の半割リング２４１，２４２のリツプ部２４１
ｂ，２４２ｂに形成されている外方へと突出する
山部２５を、半割シエル７１，７２の接合部内側
に生ずる隙間に嵌合圧着しているので、この隙間
の部分からの排気ガスのリークが防止されガスシ
ール効果が一段と向上してほぼ完全になり、従つ
て、触媒担体６の入口側端部のダンパメツシユ１
３は、排気ガスに曝されることがなく、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。 そして、前記したように、ガスのシール効果を
著しく向上させるシールリング２４は、半割リン
グ２４１，２４２を単に接合して形成されるもの
であるから、前述の先行技術例のベローズ形の環
状体と比べてその構造がきわめて簡単であり、従
つて、経済的である。 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、その入口端面にダンパメツシユのみを設け
た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半割
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、第８図はシールリングを示す斜視
図、第９図は半割シエル接合部の断面図である。 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、７１，７２……半割シエル、２４…
…シールリング、２４１，２４２……半割リン
グ、２４１ａ，２４２ａ……筒部、２４１ｂ，２
４２ｂ……リツプ部、２５……山部、２６，２７
……突起。

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、該触媒コンバータの触媒シエル
   が２つ割りに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働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、前記触媒担体の入口側
   端部と前記半割シエルとの間にシールリングが介
   設され、該シールリングは、２つ割りにされた一
   対の半割リングを外側の半割シエルの接合線から
   外れた位置で接合し、これらの半割リングの筒部
   を前記触媒担体の入口側端部に嵌合し、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
   し、かつ、半割リングの排気口側のリツプ部の先
   端のほぼ全周を、前記半割シエルの内面側に弾性
   的に圧着し、さらに該リツプ部に外方へ突出する
   ように形成した山部を、前記半割シエル接合部の
   内側に生ずる隙間に嵌合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。