JPH0437223Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、自動車等の車輌に用いられる内燃機
関の触媒式排気ガス浄化装置に係り、特にモノリ
ス触媒コンバータを有する触媒式排気ガス浄化装
置に係る。

従来の技術 自動車等の車輌に用いられる内燃機関より排出
される排気ガス中の有害成分を触媒の作用により
無害成分に変換する触媒式排気ガス浄化装置は既
に良く知られており、またこの触媒式排気ガス浄
化装置に用いられる触媒コンバータの一つとし
て、触媒床を蜂の巣構造のモノリス担体により構
成されたモノリス触媒コンバータが良く知られて
おり、この種の触媒コンバータは、例えば実開昭
52−120215号公報に示されている。

モノリス触媒コンバータは機関始動後、早期に
活性温度に達して排気ガス浄化のための触媒作用
を行うべく、可及的に内燃機関の排気ポートに近
い位置、例えば排気マニホールド直下に設けら
れ、これは一般にマニバータと称されている。

考案が解決しようとする問題点 モノリス触媒コンバータが排気マニホールドの
直下に取付けられると、確かにモノリス触媒コン
バータの暖機が早くなつて特に機関暖機過程に於
ける排気ガス浄化性能が向上するが、高速運転時
には触媒床の一つの横断面で見て排気ガス流速に
むらが生じ、多くの場合、排気マニホールドの出
口端部に対応する中央領域が周辺領域に比して排
気ガス流速が速くなり、このため特に熱的に過酷
な高負荷運転時には排気ガス流速が速い中央領域
が周辺領域に比して高温になり、この領域の触媒
寿命が他の領域の触媒領域に比して短い傾向があ
る。

上述の如き問題に鑑みてモノリス触媒床に部分
的に連通孔が設けられ、排気ガスと触媒との熱反
応を抑制すべく構成されたモノリス触媒コンバー
タが実開昭52−120215号公報に示されている。

しかし、触媒床に連通孔が設けられると、高速
高負荷運転時に於ける触媒床の加熱が回避される
が、前記連通孔を排気ガスが素通りするため排気
ガス浄化性能が低下する。

本考案は上述の如き問題点を解決した改良され
た触媒式排気ガス浄化装置を提供することを目的
としている。

問題点を解決するための手段 上述の如き目的は、本考案によれば、モノリス
触媒床と該触媒床の横断面より実質的に小さい横
断面の入口端部及び出口端部を有し、前記入口端
部にて内燃機関の排気マニホールドの出口端部に
接続される第一のモノリス触媒コンバータと、前
記第一のモノリス触媒コンバータの前記出口端部
に接続された第二のモノリス触媒コンバータとを
含み、前記第一のモノリス触媒コンバータの前記
モノリス触媒床はその前記入口端部に対向する横
断面領域に於けるセル開口率が他の横断面領域に
於けるセル開口率より大きくされていることを特
徴とする内燃機関の触媒式排気ガス浄化装置によ
つて達成される。

考案の作用及び効果 ここで、「セル開口率」とは、モノリス構造体
の見かけの体積中に空隙部（セル）が占める割合
であり、従つてセル開口率が大きいほどモノリス
触媒床の単位横断面積の領域を通つて流れる排気
ガスが触媒と接する度合は小さくなる。

上記の如き構成によれば、第一のモノリス触媒
コンバータに於て、そのモノリス触媒床の横断面
より実質的に小さい横断面の入口端部を経てモノ
リス触媒床へ向けて流れる排気ガスは、該入口端
部によるノズル効果によつてモノリス触媒床の横
断面領域のうちの前記入口端部に対向する部分を
単位横断面積当りの流量の率で見てより高い流量
率にて流れ、そのため、もしセル開口率がモノリ
ス触媒床の横断面全体に亙つて一様であつたとす
ると、この部分では触媒の単位質量当りについて
それが排気ガスと接触する度合はより高くなるの
で、モノリス触媒床の横断面領域に於ける前記入
口端部に対向する部分に於てより多くの熱が発生
することになるが、かかる触媒の単位質量当りの
発熱量の高い領域に於ては、セル開口率が増大さ
れていることによつてモノリス触媒床の単位体積
当りの触媒の量が低減されているで、この部分に
於ける発熱の度合はそれに応じて低減され、第一
のモノリス触媒コンバータのモノリス触媒床の全
横断面領域に亙つてより均一な度合による発熱を
行わせることができ、モノリス触媒床に局部的な
早期の損耗が生ずることを回避することができ
る。

かくして第一のモノリス触媒コンバータのモノ
リス触媒床の全横断面領域に於ける発熱は均一化
されるが、その前記入口端部に対向する横断面領
域を通つて流れた排気ガスは、その単位流量当り
に受ける触媒作用がそれ以外のモノリス触媒床横
断面領域を通つて流れた排気ガスがその単位流量
当りに受ける触媒作用より低下するので、モノリ
ス触媒床の出口に於ける排気ガスの浄化度は横断
面領域の各部に於て異つてくる。しかしかかる排
気ガスの浄化度の差異は、排気ガスがこれよりモ
ノリス触媒床の横断面より実質的に小さい横断面
の出口端部を経て第一のモノリス触媒コンバータ
を去り、更にこれより第二のモノリス触媒コンバ
ータへ流入する間に、排気ガスの流れの絞りによ
る混合によつて均一化され、第二のモノリス触媒
コンバータへ流入する排気ガスの浄化度は、排気
ガスの流れの横断面で見て既に均一化されてお
り、また第二のモノリス触媒コンバータへ流入す
る排気ガスの温度は、第二のモノリス触媒コンバ
ータのモノリス触媒床を通る排気ガスの流れに偏
りが生じても触媒床に局部的な早期の損傷を与え
ることがない程度に低下している。

上記の如く、本考案による内燃機関の触媒式排
気ガス浄化装置は、第一及び第二の二つのモノリ
ス触媒コンバータに分けて構成されるので、当然
のことながら排気ガスの浄化の進行は第一及び第
二のモノリス触媒コンバータに別けて行われ、各
モノリス触媒コンバータの容量はそれらの合計に
よつて所定の排気ガス浄化を達成する大きさに定
められればよい。そして前半の高温の排気ガスを
処理するモノリス触媒床では、排気ガス浄化の均
一性を幾分犠牲にしても、触媒床に局部的高温部
が生ずることを避け、排気ガス温度がある程度下
つたところで一旦浄化のむらを無くし、残る必要
な浄化を後半の触媒床にて最早局部的高温化を生
ずる恐れなく均一に行うことができる。

かくして本考案によれば、内燃機関の排気マニ
ホールドより排出された高温の排気ガスを浄化に
有効な高温状態をよりよく利用し、しかもモノリ
ス触媒床に局部的な早期の損傷が生ずることを回
避しつつ全体として均一に浄化することのできる
排気ガス浄化装置が得られる。

実施例 以下に添付の図を参照して本考案を実施例につ
いて詳細に説明する。

第１図は本考案による内燃機関の触媒式排気ガ
ス浄化装置の一つの実施例を示している。図に於
いて、１は内燃機関を示しており、該内燃機関に
は図には示されていない排気ポートに連通して排
気マニホールド２が取付けられている。

排気マニホールド２の出口端部３には第一のモ
ノリス触媒コンバータ４の入口端部５が連通接続
されている。また第一のモノリス触媒コンバータ
４の出口端部６には前部排気管７の一端が連通接
続され、該前部排気管の他端には第二のモノリス
触媒コンバータ８の入口端部９が連通接続されて
いる。第二のモノリス触媒コンバータ８の出口端
部１０には後部排気管１１の一端が連通接続され
ている。

第一のモノリス触媒コンバータ４はそのケース
１２内にモノリス触媒１３を有している。モノリ
ス触媒１３は排気マニホールド２の出口端部３に
対応して排気ガス流速が速い中央領域に連通孔１
４を有しており、これにより排気ガス流速が速い
中央領域は排気ガス流速が遅い周辺領域に比して
大きいセル開口率を有している。連通孔１４の直
径は排気マニホールド２の出口端部３及び第一の
モノリス触媒コンバータ４の入口端部の直径より
小さく、高速高負荷運転時に於ては連通孔１４を
排気ガス総量の30〜80％が通過し得る大きさに設
定されている。

第二のモノリス触媒コンバータ８はそのケース
１５内にモノリス触媒１６を有しており、このモ
ノリス触媒１６は第一のモノリス触媒コンバータ
４のモノリス触媒１３の最大セル開口率より小さ
いセル開口率をもつて構成されている。尚、モノ
リス触媒１６はその全体に亙つて一様なセル開口
率をもつて構成されていて良い。

上述の如き構成によれば、排気ガス中の有害成
分は第一のモノリス触媒コンバータ４のモノリス
触媒１３によつて無害成分に変換され、連通孔１
４を素通りすることによつて第一のモノリス触媒
コンバータ４に於ては十分に浄化されなかつた排
気ガスの有害成分は第一のモノリス触媒コンバー
タ４に於ける触媒作用により浄化されて温度上昇
した排気ガスと共に十分な温度をもつて第二のモ
ノリス触媒コンバータ８へ流れ、これのモノリス
触媒１６による触媒作用により無害成分に変換さ
れる。これにより機関始動後の暖機過程時を含む
全ての時に於て排気ガスの浄化が良好に行われ、
しかもモノリス触媒コンバータのモノリス触媒が
部分的に早期に劣化することが回避され、これら
の全体の寿命が向上するようになる。

尚、第一のモノリス触媒コンバータ４のモノリ
ス触媒１３に設けられる連通孔１４は、上述した
実施例の如く、素抜け構造になつていても良い
が、第３図に示されている如く、周辺部分に於け
るピツチより大きいピツチを有する蜂の巣構造に
なつていても良い。

上述の説明から本考案によれば、長期間に亙つ
て排気ガス浄化性能を高水準に保つ触媒式排気ガ
ス浄化装置が得られることが理解されよう。

以上に於ては、本考案を特定の実施例について
詳細に説明したが、本考案は、これに限定される
ものではなく、本考案の範囲内にて種々の実施例
が可能であることは当業者にとつて明らかであろ
う。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による内燃機関の触媒式排気ガ
ス浄化装置の一つの実施例を示す概略構成図、第
２図及び第３図は各々本考案による触媒式排気ガ
ス浄化装置の第一のモノリス触媒コンバータに組
込まれるモノリス触媒の実施例を示す概略斜視図
である。 １……内燃機関、２……排気マニホールド、３
……出口端部、４……第一のモノリス触媒コンバ
ータ、５……入口端部、６……出口端部、７……
前部排気管、８……第二のモノリス触媒コンバー
タ、９……入口端部、１０……出口端部、１１…
…後部排気管、１２……ケース、１３……モノリ
ス触媒、１４……連通孔、１５……ケース、１６
……モノリス触媒。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. モノリス触媒床と該触媒床の横断面より実質的
   に小さい横断面の入口端部及び出口端部を有し、
   前記入口端部にて内燃機関の排気マニホールドの
   出口端部に接続される第一のモノリス触媒コンバ
   ータと、前記第一のモノリス触媒コンバータの前
   記出口端部に接続された第二のモノリス触媒コン
   バータとを含み、前記第一のモノリス触媒コンバ
   ータの前記モノリス触媒床はその前記入口端部に
   対向する横断面領域に於けるセル開口率が他の横
   断面領域に於けるセル開口率より大きくされてい
   ることを特徴とする内燃機関の触媒式排気ガス浄
   化装置。