JP3713817B2 - Catalytic converter - Google Patents
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Description
【0001】
【技術分野】
本発明は,自動車エンジンの排気経路中に設置される触媒コンバータに関する。
【0002】
【従来技術】
従来,自動車エンジンの排気経路中に設置された触媒コンバータとしては,例えば,特開昭58−165516号に見られるように,担体と,該担体を収納する外筒と,両者の間に設けられた弾力性を有する中間部材とにより構成されている。なお,上記担体としては,一般にセラミック製のハニカム担体が使用されている。また,上記外筒は耐熱性の金属材料よりなる。
【0003】
上記セラミック製のハニカム担体の表面には,自動車エンジンより排出される排気ガス中に含まれるCO,HCおよびNOx等の有害成分を無害な気体あるいは水に変換するためのPtやRh,Pd等の貴金属触媒が担持されてある。
上記担体の材料としては,一般にコージェライト系セラミック(2MgO・2Al2 O3 ・5SiO2 )が使用されており,この材料は金属製の外筒よりも熱膨張係数が小さい。
【0004】
従って,自動車エンジンより排気ガスが流入することにより,触媒コンバータが加熱された場合には,上記セラミック製のハニカム担体と金属製の外筒との熱膨張差を原因として,上記コンバータの径方向において,上記担体と外筒との間の間隔の増大が発生する。上記中間部材は,この間隔の増大を吸収できるような弾性力を有しており,該中間部材により,上記セラミック製のハニカム担体は,外筒の内部に保持されてある。
【0005】
ところで,上記中間部材は,高温(800℃程度)の排気ガスに直接晒された場合には飛散するおそれがある。
そこで,従来,例えば特開昭56−47619号に示されるごとく,リテーナを上記外筒に対し接合し,これを中間部材に対する排気ガス遮蔽板とし,該リテーナによって上記中問部材を保護していた。
【0006】
【解決しようとする課題】
近年,エンジン始動直後から排気ガスを浄化可能とするため,触媒コンバータをエンジンの燃焼室のより近くに配置しようとする傾向が強くなっている。これは,エンジン始動前の冷えた状態から,触媒の反応温度である300℃〜350℃以上の温度に,上記触媒を担持した担体を迅速に昇温させる為である。
しかし,上述のごとき目的から,例えばエキゾーストマニホールド直下等のエンジンの燃焼室のより近傍に上記触媒コンバータを配置した場合には,エンジン高負荷時に流入する排気ガスの最高温度は800〜900℃以上にもなる。
【0007】
ところで,上述したごとく,上記リテーナは排気ガスによる中間部材の飛散防止作用を担っている。即ち,上記リテーナには,排気ガスが直接あたることとなる。
従って,上述したようなエンジン高負荷時,上記リテーナには800℃以上の高温の排気ガスが直接吹付ることとなる。一方,上記リテーナの接合された上記外筒は外気温度で冷却されており,よって,リテーナと外筒との間には大きな温度差が生じる。
【0008】
そして,上記リテーナは,外筒または該外筒に設けられたフランジに対し,機械的に接合されてあった。または,上記外筒またはフランジに対し一体成形されてあった。
従って,上記リテーナと上記外筒との間には温度差が生じ,これと共に両者の熱膨張に差が発生する。従って,両者の間に熱応力が発生し,該熱応力のために上記リテーナが変形することがあった。
このような変形が生じた場合には,上記リテーナがもろい担体を圧迫し,担体を破壊したり,リテーナの取付位置がずれ,中間部材が排気ガスに対し露出し,この露出した部分において,排気ガスによる中間部材の飛散が生じるおそれがあった。
【0009】
本発明は,かかる問題点に鑑み,中間部材へ排気ガスが流入することがなく,また中間部材の飛散が発生せず,更にリテーナが変形し担体を損傷させることのない触媒コンバータを提供しようとするものである。
【0010】
【課題の解決手段】
請求項1の発明は,エンジンの排気経路中に配置される触媒コンバータであって,該触媒コンバータは,担体と,該担体を収納する外筒と,両者の間に設けられた弾力性を有する中間部材と,
該中間部材の端部と上記外筒との間に配置される,排気ガスが中間部材に対し流入することを防止するためのリテーナとにより構成されてなり,
上記リテーナと上記外筒とは別部材により作製され,かつ両者は非接合状態に接触しており,
かつ上記中間部材は,上記担体の全周全てを上記外筒内に保持し,上記中間部材は上記担体の軸方向長さよりも長く,上記リテーナは上記中間部材の弾性力により外筒に対し押付けられていることを特徴とする触媒コンバータにある。
【0011】
本発明の作用につき,以下に説明する。
本発明にかかる触媒コンバータにおいては,上記リテーナと上記外筒とが別部材として構成されており,かつ,両者は非接合状態に接触している。このため,両者の間に熱膨張差が生じても熱応力は発生せず,従って,リテーナが変形することはない。
【0012】
よって,上記リテーナは常時,中間部材の端面を完全に被覆することができ,上記中間部材が直接排気ガスに晒されることもなく,上記中間部材の飛散も発生しない。
また,上記リテーナに熱応力が発生せず,従って,リテーナの変形もなく,よって該リテーナから担体に対し過剰な力が作用することが防止され,上記担体の損傷も発生しない。
このため,本発明の触媒コンバータは,従来品と比較して,よりエンジンに近い排気経路の上流側に取り付けることが可能となる。従って,触媒を担持した担体の昇温性が高まり,エンジン始動直後より排気ガスを効率良く浄化することが可能となる。
【0013】
以上のごとく,本発明においては,中間部材へ排気ガスが流入することがなく,またこの中間部材の飛散が発生せず,更にリテーナが変形し担体を損傷させることのない触媒コンバータを提供することができる。
【0014】
次に,請求項2の発明のように,上記リテーナは,少なくともエンジン排気経路の上流側に設けてあることが好ましい。
これにより,上流側から吹き込む高温の排気ガスにより中間部材が飛散することを防ぐことができる。
なお,下流側では,排気ガスが担体を通ることにより整流され,排気ガスの流れにおいて径方向の旋回速度成分が少なくなっている。このような状態の排気ガスに中間部材を晒しても飛散が起こらない場合がある。この場合には,下流側のリテーナは無くても良い。
【0015】
次に,請求項3の発明のように,上記リテーナの内径は,触媒コンバータの使用温度条件において,上記担体の外径より常に小さいことが好ましい。
これにより,上記触媒コンバータの使用温度条件において,リテーナとハニカム担体の重なり部分を確保することができ,上記中間部材が排気ガスに晒されることを確実に防止することができる(図1参照)。
【0016】
次に,請求項4の発明のように,上記リテーナは,上記中間部材の端部を覆うように,断面L字状に形成してあることが好ましい。
これにより,上記L字状となった部分が整流板として働き,リテーナに吹き込む排気ガスの流れをリテーナの内周面に沿った方向にて担体に吹き込むよう導くことができる。よって,中間部材へ排気ガスが吹き込むことを確実に防止することができる。
【0017】
次に,請求項5の発明のように,上記外筒は,その長手方向に縮小する円錐状のテーパ部を有し,一方リテーナは上記テーパ部の内面に対して摺動可能に接触する外側面を有することが好ましい。
上記中間部材は弾性体であり,該中間部材より発生した弾性力はリテーナを保持する軸方向の力となる。
【0018】
それ故,上記弾性力は上記円錐状のテーパ部により,略筒状である触媒コンバータの中心軸に対する向心力に変換され,この向心力によりリテーナの径方向の偏心が抑えられる。
これにより,リテーナと担体とを確実に重ねることができ,上記中間部材に排気ガスが吹き込むことを防止することができる。
【0019】
次に,請求項6の発明のように,上記中間部材はAl2 O3 ・SiO2 組成であり,かつAl2 O3 の含有率が70重量%以上であるアルミナ繊維であることが好ましい。
上記アルミナ繊維は,その耐熱温度が1300℃以上であり,この温度程度までは繊維に結晶化が殆ど発生せず,担体を保持するだけの弾性力を維持することができる(実施形態例3参照)。
それ故,より高温雰囲気に触媒コンバータが設置された場合においても,担体のがたつき発生がなく,安定に保持することができる。
【0020】
なお,上記Al2 O3 の含有率の上限は95%とすることが好ましい。含有率が,この値より多い場合には,アルミナ繊維の製造に際して,純度を高めるための精錬工程が複雑となり,製造コストが増大するおそれがある。
【0021】
なお,従来の中間部材は,通常Al2 O3 が略50重量%含有されたセラミック繊維が用いられることが多かった。このようなセラミック繊維は,850℃程度の温度にて結晶化が発生し,セラミック繊維の弾性力が低下することがあった。この場合には,中間部材が担体及びリテーナを保持することができず,これらが外筒の内部でがたつくおそれがあった。
【0022】
そして,リテーナががたつき,その位置を変えた場合には,上記中間部材に排気ガスが吹き込むおそれがあり,上記中間部材の飛散するおそれがある。また,上記担体は脆いセラミック等にて構成されていることが多く,外筒内部でがたついた場合には,割れ,欠け等の損傷が発生するおそれがあった。
上記アルミナ繊維を使用することにより,このような問題の発生を防止することができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
実施形態例1
本発明の実施形態例にかかる触媒コンバータにつき,図1〜図5を用いて説明する。
図1,図2に示すごとく,上記触媒コンバータ1は,担体10と,該担体10を収納する外筒11と,両者の間に設けられた弾力性を有する中間部材12と,該中間部材12の端部120と上記外筒11との間に配置される,排気ガスが中間部材12に対し流入することを防止するためのリテーナ2とにより構成されている。
【0024】
上記リテーナ2と上記外筒11とは別部材により作製され,かつ両者は非接合状態に接触しており,また,上記リテーナ2は上記中間部材12の弾性力により外筒11に対し押付けられている。
【0025】
そして,図1に示すごとく,上記リテーナ2の内径dは,触媒コンバータ1の使用温度条件において,上記担体10の外径Dより常に小さい。
また,図2に示すごとく,上記リテーナ2は,上記中間部材12の端部120を覆うように,断面L字状に形成してある。また,上記外筒11は,その長手方向に縮小する円錐状のテーパ部110を有し,一方リテーナ2は上記テーパ部110の内面119に対して摺動可能に接触する外側面219を有する
【0026】
以下,上記触媒コンバータ1につき詳細に説明する。
本例の触媒コンバータ1は,図3に示すごとく,自動車エンジン3の排気経路であるエキゾーストマニホールド36に装着されている。
上記担体2は直径71mm,長さ60mm,壁厚が0.08〜0.13mmの薄肉セラミック製モノリスであり,低熱膨張係数のコージェライト系セラミック(2MgO・2Al2 O3 ・5SiO2 )よりなる。
また,上記担体2の表面には,エンジン3の排気ガスの有害成分を浄化するための触媒が担持されている。
【0027】
上記中間部材12は,Al2 O3 が72wt%,SiO2 が28wt%であるアルミナ繊維(ムライトファイバ)よりなり,一本の繊維径は2〜4μm,外筒に組付ける前の厚さは15mm,かさ密度は0.08g/cm3 であった。また,これを外筒に組付けた後の厚さは4.5mm,かさ密度は0.27g/cm3 であった。
【0028】
上記外筒11は,板厚が1.5mmのフェライト系耐熱ステンレス鋼板を,半分割された円筒形状にプレス成形した成形品である。そして,上記担体10及び中間部材12を覆う外壁となる,触媒コンバータ1の中央部分を構成する径拡大部は,内径80mm,軸長75mmである。一方,触媒コンバータ1に排気ガスが流入する上流側,流出する下流側における開口部18,19は,内径70mm,軸長10mmである。
【0029】
そして,上記径拡大部17と開口部18,19との間にはそれぞれテーパ部110が設けてある。
なお,図2に示すごとく,上記テーパ部110は円錐状であって,排気ガスの流れの方向に対するテーパ角度は略60度である。
【0030】
上記リテーナ2は,触媒コンバータ1の開口部18,19に設けてあり,フェライト系耐熱ステンレス鋼からなる。その内径(図1におけるd)は67mm,外径は77mm,板厚が1.5mmである。
また,上記リテーナ2は,外筒11の径拡大部17と開口部18,19との間にそれぞれ配置されている。そして,上記テーパ部110において中間部材12の端面120より作用する弾性力により保持され,上記外筒11とは特に接合されていない。
【0031】
次に,上記触媒コンバータ1のエンジン3の排気経路中への配置状態につき説明する。本例の触媒コンバータ1は,図3に示すごとく,上記触媒コンバータ1は,エンジン3に設けられたエキゾーストマニホルド36に対し配置される。そして,図4に示すごとく,上記触媒コンバータ1の,排気ガス流れの下流側には,1300ccの容量を有するスタートキャタリスト21が配置される。
上記スタートキャタリスト21は,スタートキャタリスト用の外筒211内にワイヤネットあるいはセラミックファイバマットを介して,保持固定される。
【0032】
次に,上記触媒コンバータ1の組付け行程を図5を用いて説明する。
まず,上記中間部材12をバインダ(例えば,エポキシ樹脂)を用いて担体10の外周形状と同形状に圧縮成形し,その後担体10の外周に巻く。
次に,上記リテーナ2を中間部材12の端面120に押しあてる。
次に,上記担体10,中間部材12,リテーナ2を,組付後には外筒11を構成することができる半円筒鋼板111,112にて挟み込む。
【0033】
この時,上記リテーナ2が中間部材12の端面120を覆うよう配置されるため,該中間部材12の端面を半円筒鋼板111,112で噛むことなく,該半円筒鋼板111,112を組付けることができる。
最後に,上記半円筒鋼板111,112を,排気ガスの漏れが無いよう隙間なく線溶接し,外筒11となす。
以上により,触媒コンバータ1を得た。
【0034】
次に,本例における作用効果につき説明する。
本例にかかる触媒コンバータ1はエキゾーストマニホルド36に配置されており,このため,特にエンジン3の高負荷時には非常に高温の排気ガスが流入することとなる。従って,上記リテーナ2は上記高温の排気ガスにより,高い温度に保持される。
一方,上記外筒11は外気温度により冷却されるため,上記リテーナ2よりは低い温度に保持される。
従って,上記リテーナ2と外筒11との間には大きな温度差が生じ,よって,熱膨張差が生じる。
【0035】
しかし,本例においては,リテーナ2と外筒11とが別部品であり,しかも両者の間は接合されておらず従って両者の間に熱膨張差が生じても応力が発生することはない。
従って,上記リテーナ2の変形が防止され,よって,従来見られた上記リテーナ2の変形による担体10の損傷,また中間部材12の排気ガスによる飛散が防止できる。
これにより,本例は900℃以上の高温排気ガスが流入する環境でも使用可能な触媒コンバータ1である。
【0036】
また,図2に示すごとく,上記リテーナ2は,上記中間部材12の端部120を覆うように,断面L字状に形成してある。
これにより,上記L字状となった部分が整流板として働き,リテーナ2に吹き込む排気ガスの流れをリテーナ2の内周面に沿った方向にて担体10に吹き込むよう導くことができる。よって,中間部材12へ排気ガスが吹き込むことを確実に防止することができる。
【0037】
また,図1に示すごとく,触媒コンバータ1の使用温度条件において,リテーナ2の内径dは担体の外径Dより常に小さくなるよう構成してある。これにより,リテーナ2と担体10とに重なり部分を確保でき,中間部材12が排気ガスに晒されることを確実に抑えることができる。
【0038】
なお,本実施形態例では,上流側,下流側の2カ所にリテーナ2をそれぞれ設けたが,担体10の整流作用により,排気ガスの流れが中間部材12を飛散させない程度まで弱められる場合には,リテーナ2を上流側に一つ設けた構成としてもよい。
【0039】
実施形態例2
本例は,図6,図7に示すごとく,本発明にかかるリテーナ29を有する低コスト型触媒コンバータ4である。
図6に示すごとく,本例の触媒コンバータ4は,担体10と,該担体10を収納する外筒41と,両者の間に設けられた弾力性を有する中間部材12と,該中間部材12の端部120と上記外筒41との間に配置される,排気ガスが中間部材12に対し流入することを防止するためのリテーナ29とよりなる。
【0040】
上記リテーナ29と上記外筒41とは別部材により作製され,かつ両者は非接合状態に接触している。また,上記リテーナ29は上記中間部材12の弾性力により外筒41に対し押付けられている。
なお,上記リテーナ29は,エンジン排気経路の上流側にのみ設けてある。
【0041】
上記担体10は,実施形態例1と同様の形状,構成,材料よりなる。
上記外筒41は,板厚1.5mmのフェライト系耐熱ステンレス鋼板を略円筒形状にプレス成形した成形品である。
上記プレス成形の工程は,まず,ステンレス鋼板を片端のみが絞られた円筒形状に成形し,後述の触媒コンバータの組付工程中にもうもう一端を同じ形状に絞らり,径大部で内径80mm,軸長70mm,開口部において70mm,軸長10mmとする。
【0042】
上記リテーナ29は,板厚1.5mmのフェライト系耐熱ステンレス鋼から,内径67mm,外径77mmの円環形状に打抜き成形された成形品である。
なお,本例のリテーナ29は円環形状だが,半割された円環形状の成形品を二つつき合わせてリテーナ29を構成させてもよい。
また,上記中間部材12は,実施形態例1と同様の材料よりなる。
【0043】
次に,上記触媒コンバータ4の組付け行程を図7を用いて説明する。
まず,上記中間部材12をバインダ(例えば,エポキシ樹脂)を用いて担体10の外周形状と同様の形状に圧縮成形し,その後担体10の外周に巻く。
次に,上記リテーナ2を中間部材12の一方の端面120に押しあてる。
【0044】
次に,図7に示すごとく,上記リテーナを押しあてた端面とは反対側の端面120から,上記担体10,中間部材12,リテーナ205を共に外筒41の内部へ圧入する。
その後,上記外筒41の未成形の端部をリテーナ29の上部から,内径67mmとなるように絞り加工する。以上により,触媒コンバータ4を得た。
その他は実施形態例1と同様である。
【0045】
本発明によれば,円環状のリテーナ29をエンジン排気経路の上流側のみに設け,構成部品が4個という低コストな構成の触媒コンバータ4を得ることができる。
その他は,実施形態例1と同様の作用効果を有する。
【0046】
実施形態例3
本例は,図8,図9に示すごとく,実施形態例1及び実施形態例2において中間部材に使用したアルミナ繊維の性能につき説明する。
上記アルミナ繊維の組成は,Al2 O3 が72wt%,SiO2 が28wt%である。
上記アルミナ繊維を25℃及び1000℃の温度環境下で,所定のかさ密度まで圧縮した。圧縮する前の厚さは15mm,かさ密度は0.08g/cm3 であり,上述の実施形態例において,外筒内に組付けられる前の状態に相当する。
【0047】
上記アルミナ繊維の単位面積当たりに作用する弾性力,即ち面圧と上記アルミナ繊維の圧縮後の厚さとの間の関係を図8に示した。
なお,上記面圧の測定は,圧縮に伴い変化する弾性力をセラミック製の圧縮棒により高温雰囲気炉の外部にセットされたロードセルに伝達することにより行なった。
【0048】
同図によれば,アルミナ繊維の面圧は,25℃の場合,1000℃の場合,いずれも同程度である。
即ち,上記アルミナ繊維の面圧は,温度が変化しても変わらず安定していることが分かった。
【0049】
次に,上記アルミナ繊維のX線回折結果を図9に示した。
同図によれば,上記アルミナ繊維の回折結果は25℃の場合,1000℃の場合,いずれも同形状である。これにより,上記アルミナ繊維が25℃,1000℃のいずれの場合においても,その結晶構造が変化しないことを示している。
【0050】
以上により,上記アルミナ繊維を上記中間部材として使用した場合には,あらゆる温度環境下,特に900℃以上の高温雰囲気においても,担体を安定して保持することができることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態例1における,触媒コンバータの断面説明図。
【図2】実施形態例1における,触媒コンバータの要部断面説明図。
【図3】実施形態例1における,触媒コンバータのエンジンへの取付説明図。
【図4】実施形態例1における,触媒コンバータとスタートキャタリストの一部断面図。
【図5】実施形態例1における,触媒コンバータの展開図。
【図6】実施形態例2における,触媒コンバータの断面説明図。
【図7】実施形態例2における,触媒コンバータの組付説明図。
【図8】実施形態例3における,アルミナ繊維の面圧とアルミナ繊維の圧縮後の厚さとの間の関係を示す説明図。
【図9】実施形態例3における,アルミナ繊維のX線回折強度分布の説明図。
【符号の説明】
1,4...触媒コンバータ,
10...担体,
11,41...外筒,
12...中間部材,
120...端部,
2,29...リテーナ,
110...テーパ部,[0001]
【Technical field】
The present invention relates to a catalytic converter installed in an exhaust path of an automobile engine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a catalytic converter installed in an exhaust path of an automobile engine, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-165516, it is provided between a carrier and an outer cylinder for housing the carrier. And an intermediate member having elasticity. As the carrier, a ceramic honeycomb carrier is generally used. The outer cylinder is made of a heat-resistant metal material.
[0003]
On the surface of the ceramic honeycomb carrier, Pt, Rh, Pd, etc. for converting harmful components such as CO, HC and NOx contained in the exhaust gas discharged from the automobile engine into harmless gas or water. A noble metal catalyst is supported.
As the material of the carrier, cordierite ceramic (2MgO.2Al 2 O 3 .5SiO 2 ) is generally used, and this material has a smaller thermal expansion coefficient than that of a metal outer cylinder.
[0004]
Therefore, when the catalytic converter is heated by the exhaust gas flowing from the automobile engine, in the radial direction of the converter due to the difference in thermal expansion between the ceramic honeycomb carrier and the metal outer cylinder. , An increase in the distance between the carrier and the outer cylinder occurs. The intermediate member has an elastic force that can absorb the increase in the interval, and the ceramic honeycomb carrier is held inside the outer cylinder by the intermediate member.
[0005]
By the way, the intermediate member may be scattered when directly exposed to high-temperature (about 800 ° C.) exhaust gas.
Therefore, conventionally, as shown in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 56-47619, a retainer is joined to the outer cylinder, which is used as an exhaust gas shielding plate for the intermediate member, and the intermediate member is protected by the retainer. .
[0006]
[Problems to be solved]
In recent years, in order to be able to purify exhaust gas immediately after engine startup, there is a strong tendency to place a catalytic converter closer to the combustion chamber of the engine. This is to quickly raise the temperature of the carrier carrying the catalyst from a cold state before starting the engine to a temperature of 300 ° C. to 350 ° C. or more, which is the reaction temperature of the catalyst.
However, for the purpose as described above, when the catalytic converter is disposed nearer to the combustion chamber of the engine, for example, directly below the exhaust manifold, the maximum temperature of the exhaust gas flowing in at a high engine load is 800 to 900 ° C. or higher. Also become.
[0007]
Incidentally, as described above, the retainer is responsible for preventing the intermediate member from being scattered by the exhaust gas. That is, the exhaust gas directly hits the retainer.
Therefore, at the time of high engine load as described above, high temperature exhaust gas of 800 ° C. or higher is directly sprayed onto the retainer. On the other hand, the outer cylinder to which the retainer is joined is cooled at the outside air temperature, so that a large temperature difference occurs between the retainer and the outer cylinder.
[0008]
The retainer is mechanically joined to the outer cylinder or a flange provided on the outer cylinder. Alternatively, it is integrally formed with the outer cylinder or the flange.
Therefore, a temperature difference is generated between the retainer and the outer cylinder, and a difference in thermal expansion occurs between them. Therefore, a thermal stress is generated between the two, and the retainer may be deformed due to the thermal stress.
When such a deformation occurs, the retainer presses the fragile carrier, destroys the carrier, or the retainer mounting position shifts, and the intermediate member is exposed to the exhaust gas. There is a possibility that the intermediate member may be scattered by the gas.
[0009]
In view of such problems, the present invention is intended to provide a catalytic converter in which exhaust gas does not flow into the intermediate member, the intermediate member does not scatter, and the retainer is deformed and the carrier is not damaged. To do.
[0010]
[Means for solving problems]
The invention of claim 1 is a catalytic converter disposed in an exhaust path of an engine, and the catalytic converter has a carrier, an outer cylinder for housing the carrier, and elasticity provided between the two. An intermediate member;
A retainer disposed between the end of the intermediate member and the outer cylinder for preventing exhaust gas from flowing into the intermediate member;
The retainer and the outer cylinder are made of different members, and both are in a non-bonded state,
The intermediate member holds the entire circumference of the carrier in the outer cylinder, the intermediate member is longer than the axial length of the carrier , and the retainer is pressed against the outer cylinder by the elastic force of the intermediate member. It is in the catalytic converter characterized by being characterized.
[0011]
The operation of the present invention will be described below.
In the catalytic converter according to the present invention, the retainer and the outer cylinder are configured as separate members, and both are in contact with each other in a non-joined state. For this reason, even if a thermal expansion difference occurs between them, no thermal stress is generated, and therefore the retainer does not deform.
[0012]
Therefore, the retainer can always completely cover the end face of the intermediate member, the intermediate member is not directly exposed to the exhaust gas, and the scattering of the intermediate member does not occur.
Further, no thermal stress is generated in the retainer, and therefore, there is no deformation of the retainer, so that excessive force is prevented from acting on the carrier from the retainer, and the carrier is not damaged.
For this reason, the catalytic converter of the present invention can be mounted on the upstream side of the exhaust path closer to the engine as compared with the conventional product. Therefore, the temperature rising property of the carrier carrying the catalyst is improved, and the exhaust gas can be efficiently purified immediately after the engine is started.
[0013]
As described above, the present invention provides a catalytic converter in which exhaust gas does not flow into the intermediate member, the intermediate member does not scatter, and the retainer is deformed and the carrier is not damaged. Can do.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, the retainer is preferably provided at least upstream of the engine exhaust path.
Thereby, it is possible to prevent the intermediate member from being scattered by the high-temperature exhaust gas blown from the upstream side.
At the downstream side, the exhaust gas is rectified by passing through the carrier, and the swirl velocity component in the radial direction is reduced in the exhaust gas flow. Even if the intermediate member is exposed to the exhaust gas in such a state, scattering may not occur. In this case, the downstream retainer may be omitted.
[0015]
Next, as in the invention of
As a result, the overlapping portion of the retainer and the honeycomb carrier can be secured under the operating temperature condition of the catalytic converter, and the intermediate member can be reliably prevented from being exposed to the exhaust gas (see FIG. 1).
[0016]
Next, as in a fourth aspect of the invention, the retainer is preferably formed in an L-shaped cross section so as to cover the end of the intermediate member.
Thus, the L-shaped portion functions as a current plate, and the flow of exhaust gas blown into the retainer can be guided to blow into the carrier in a direction along the inner peripheral surface of the retainer. Therefore, it is possible to reliably prevent the exhaust gas from being blown into the intermediate member.
[0017]
According to a fifth aspect of the present invention, the outer cylinder has a conical taper portion that contracts in the longitudinal direction, while the retainer is slidably in contact with the inner surface of the taper portion. It is preferable to have a side surface.
The intermediate member is an elastic body, and the elastic force generated from the intermediate member is an axial force for holding the retainer.
[0018]
Therefore, the elastic force is converted into an centripetal force with respect to the central axis of the catalytic converter having a substantially cylindrical shape by the conical tapered portion, and the eccentricity of the retainer in the radial direction is suppressed by the centripetal force.
Thereby, a retainer and a support | carrier can be piled up reliably and it can prevent that exhaust gas blows in into the said intermediate member.
[0019]
According to a sixth aspect of the present invention, the intermediate member is preferably an alumina fiber having an Al 2 O 3 · SiO 2 composition and an Al 2 O 3 content of 70% by weight or more.
The above-mentioned alumina fiber has a heat-resistant temperature of 1300 ° C. or higher, and until this temperature is reached, the fiber hardly undergoes crystallization and can maintain an elastic force sufficient to hold the carrier (see Embodiment 3). ).
Therefore, even when the catalytic converter is installed in a higher temperature atmosphere, the carrier does not rattle and can be held stably.
[0020]
Note that the upper limit of the Al 2 O 3 content is preferably 95%. If the content is higher than this value, the refining process for increasing the purity is complicated in the production of alumina fibers, which may increase the production cost.
[0021]
Conventional intermediate members are usually made of ceramic fibers containing approximately 50% by weight of Al 2 O 3 . Such ceramic fibers may be crystallized at a temperature of about 850 ° C., and the elastic force of the ceramic fibers may be reduced. In this case, the intermediate member could not hold the carrier and the retainer, and there was a risk that they would rattle inside the outer cylinder.
[0022]
If the retainer rattles and changes its position, exhaust gas may be blown into the intermediate member, and the intermediate member may be scattered. Further, the carrier is often made of brittle ceramic or the like, and there is a possibility that damage such as cracking or chipping may occur when the carrier rattles inside the outer cylinder.
By using the alumina fiber, it is possible to prevent such problems from occurring.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1
A catalytic converter according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 and 2, the catalytic converter 1 includes a
[0024]
The
[0025]
As shown in FIG. 1, the inner diameter d of the
As shown in FIG. 2, the
Hereinafter, the catalytic converter 1 will be described in detail.
As shown in FIG. 3, the catalytic converter 1 of this example is mounted on an
The
Further, a catalyst for purifying harmful components of the exhaust gas of the
[0027]
The
[0028]
The outer cylinder 11 is a molded product obtained by press-forming a ferritic heat resistant stainless steel plate having a thickness of 1.5 mm into a half-divided cylindrical shape. And the diameter expansion part which comprises the center part of the catalytic converter 1 used as the outer wall which covers the said support |
[0029]
And the
As shown in FIG. 2, the tapered
[0030]
The
The
[0031]
Next, the arrangement state of the catalytic converter 1 in the exhaust path of the
The
[0032]
Next, the assembly process of the catalytic converter 1 will be described with reference to FIG.
First, the
Next, the
Next, the
[0033]
At this time, since the
Finally, the
Thus, the catalytic converter 1 was obtained.
[0034]
Next, the effect in this example is demonstrated.
The catalytic converter 1 according to the present example is disposed in the
On the other hand, since the outer cylinder 11 is cooled by the outside air temperature, it is held at a temperature lower than that of the
Therefore, a large temperature difference is generated between the
[0035]
However, in this example, the
Accordingly, the
Thus, this example is a catalytic converter 1 that can be used even in an environment where high-temperature exhaust gas of 900 ° C. or higher flows.
[0036]
As shown in FIG. 2, the
Accordingly, the L-shaped portion functions as a current plate, and the flow of exhaust gas blown into the
[0037]
As shown in FIG. 1, the inner diameter d of the
[0038]
In this embodiment, the
[0039]
This example is a low-cost
As shown in FIG. 6, the
[0040]
The
The
[0041]
The
The
In the press forming process, first, a stainless steel plate is formed into a cylindrical shape with only one end squeezed, and the other end is squeezed into the same shape during the assembly process of the catalytic converter described later, and the inner diameter is 80 mm at the large diameter portion. The axial length is 70 mm, the opening is 70 mm, and the axial length is 10 mm.
[0042]
The
Although the
The
[0043]
Next, the assembly process of the
First, the
Next, the
[0044]
Next, as shown in FIG. 7, the
Thereafter, the unmolded end portion of the
Others are the same as the first embodiment.
[0045]
According to the present invention, an
The other functions and effects are the same as those of the first embodiment.
[0046]
In this example, as shown in FIGS. 8 and 9, the performance of the alumina fiber used for the intermediate member in the first and second embodiments will be described.
The composition of the alumina fiber is 72 wt% for Al 2 O 3 and 28 wt% for SiO 2 .
The alumina fiber was compressed to a predetermined bulk density in a temperature environment of 25 ° C. and 1000 ° C. The thickness before compression is 15 mm, and the bulk density is 0.08 g / cm 3 , which corresponds to the state before being assembled in the outer cylinder in the above embodiment.
[0047]
FIG. 8 shows the relationship between the elastic force acting per unit area of the alumina fiber, that is, the surface pressure and the thickness of the alumina fiber after compression.
The surface pressure was measured by transmitting the elastic force changing with compression to a load cell set outside the high-temperature atmosphere furnace using a ceramic compression rod.
[0048]
According to the figure, the surface pressure of the alumina fiber is about the same at 25 ° C. and 1000 ° C.
That is, it was found that the surface pressure of the alumina fiber remained stable even when the temperature changed.
[0049]
Next, the X-ray diffraction result of the alumina fiber is shown in FIG.
According to the figure, the diffraction result of the alumina fiber has the same shape in both cases of 25 ° C. and 1000 ° C. This indicates that the crystal structure of the alumina fiber does not change when the alumina fiber is either 25 ° C. or 1000 ° C.
[0050]
From the above, it has been found that when the alumina fiber is used as the intermediate member, the carrier can be stably held under any temperature environment, particularly in a high temperature atmosphere of 900 ° C. or higher.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view of a catalytic converter in Embodiment 1;
FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view of a main part of the catalytic converter in the first embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating how the catalytic converter is attached to the engine in the first embodiment.
4 is a partial cross-sectional view of the catalytic converter and the start catalyst in Embodiment 1. FIG.
FIG. 5 is a development view of the catalytic converter in the first embodiment.
6 is a cross-sectional explanatory view of a catalytic converter in
7 is an explanatory diagram of assembly of a catalytic converter in
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the relationship between the surface pressure of alumina fibers and the thickness after compression of alumina fibers in
9 is an explanatory diagram of an X-ray diffraction intensity distribution of alumina fiber in
[Explanation of symbols]
1,4. . . Catalytic converter,
10. . . Carrier,
11, 41. . . Outer cylinder,
12 . . Intermediate members,
120. . . edge,
2,29. . . Retainer,
110. . . Taper,
Claims (6)
該中間部材の端部と上記外筒との間に配置される,排気ガスが中間部材に対し流入することを防止するためのリテーナとにより構成されてなり,
上記リテーナと上記外筒とは別部材により作製され,かつ両者は非接合状態に接触しており,
かつ上記中間部材は,上記担体の全周全てを上記外筒内に保持し,上記中間部材は上記担体の軸方向長さよりも長く,上記リテーナは上記中間部材の弾性力により外筒に対し押付けられていることを特徴とする触媒コンバータ。A catalytic converter disposed in an exhaust path of an engine, the catalytic converter comprising a carrier, an outer cylinder for housing the carrier, an elastic intermediate member provided between the two,
A retainer disposed between the end of the intermediate member and the outer cylinder for preventing exhaust gas from flowing into the intermediate member;
The retainer and the outer cylinder are made of different members, and both are in a non-bonded state,
The intermediate member holds the entire circumference of the carrier in the outer cylinder, the intermediate member is longer than the axial length of the carrier , and the retainer is pressed against the outer cylinder by the elastic force of the intermediate member. Catalytic converter characterized by being made.
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