JPH051618Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、自動車の排気系に設けられる触媒コ
ンバータに関し、とくに暖機性の向上、排気系全
体の小型化、低背圧化をはかつた触媒コンバータ
の構造に関する。

［従来の技術］ 自動車の排気系には、排気ガスを浄化するため
の触媒コンバータが設けられる。通常この触媒コ
ンバータは、コンバータケース内にモノリス触媒
を収納し、コンバータケースの排気ガス入口部と
出口部が同軸心上に、つまりコンバータケースの
入口部からモノリス触媒、出口部へと排気ガスが
直流で流れるように構成されている。

また、触媒コンバータの小型化および触媒コン
バータ部での低背圧化をねらつた構造として、た
とえば第９図に示すように、コンバータケース１
の入口部２と出口部３の軸線を互にオフセツト
し、その間にモノリス触媒４を傾斜させて収納
し、モノリス触媒４の入口面積が排気ガスの流れ
に対し広くとれるようにした斜流型触媒コンバー
タも知られている（たとえば実開昭61−123820号
公報）。

［考案が解決しようとする問題点］ ところが、とくに、たとえばリヤエンジン車の
ようにエンジンからの排気系があまり長くとれな
いような車両（たとえばミツドシツプ車）におい
ては、次のような問題がある。

リヤエンジン車の場合、排気系の各機器配置は
たとえば第１０図に示すようになる。図におい
て、５はエンジンオイルパン、６はトランスミツ
シヨン、７はドライブシヤフト、８はエキゾース
トパイプ、９はローリング吸収等のために設けら
れたジヤバラ管である。ジヤバラ管９の下流側
に、Ｌ字管１０、触媒コンバータ１１、マフラー
１２が配設される。

このような配置においては、エンジンから触媒
コンバータ１１までの距離ｌが長くなり、触媒コ
ンバータ１１内の触媒に至るまでに排気ガスの温
度が低下し、触媒温度の立上りが悪く、とくに冷
間状態からの暖機過程での触媒性能が悪くなる傾
向にあるという問題があつた。この問題に対し、
触媒コンバータ１１をエンジン側に近づけて配置
しようとすると、ローリング吸収性能上からジヤ
バラ管９の位置が略決められてしまうため、触媒
コンバータ１１が極端にエンジンに近づきすぎる
ことになり、高温になる触媒コンバータ１１から
エンジン（水温、油温等）やエンジン回りの各機
器への熱害等の新たな問題を招く。

また、触媒コンバータ１１上流側のＬ字管１０
は、製作上あるいは排気ガスの背圧上あまり大き
な曲がりにすることは困難であり、必然的にＬ字
管１０が大型化して排気系全体を小型化すること
が困難になるという問題もある。とくに、曲がり
管としてのＬ字管１０は、排気ガス流れの圧力損
失上大きなウエイトを占めるので、背圧を低減し
機関の出力性能の向上をはかる上で、このＬ字管
１０の圧力損失が大きな問題の一つとなつてい
た。

前述のような斜流型触媒コンバータを用いる
と、触媒コンバータ自体の圧力損失は低減できる
ものの、Ｌ字管１０が存在する限りやはり上記の
問題は残る。また、第１０図の配置構成のまま、
触媒コンバータ１１を斜流型触媒コンバータに代
えると、却つて排気系の全長（図の上下寸法）が
増大するおそれがある。

本考案は、上記のような問題点に着目し、触媒
をよりエンジン側に近づけて、触媒コンバータの
暖機性を向上、したがつてより迅速に触媒の活性
化をはかることができ、かつ排気系を小型化する
ことができ、しかも排気系の背圧を大幅に低減可
能な触媒コンバータの構造を提供することを目的
とする。

［問題点を解決するための手段］ この目的に沿う本考案の触媒コンバータは、コ
ンバータケース内にモノリス触媒を収納した触媒
コンバータにおいて、コンバータケースの排気ガ
ス入口部と出口部を、該入口部および出口部の中
心軸線がＬ字型を形成する方向に向け、モノリス
触媒を、該モノリス触媒の中心軸線をコンバータ
ケースの入口部の中心軸線および出口部の中心軸
線の両方に対し傾斜させてコンバータケース内に
収納したものから成つている。

そして、望ましくは、コンバータケースの入口
部からモノリス触媒の排気ガス流入面に至る排気
ガス通路が、次第に通路断面積が広がる拡大室構
造に構成される。

［作用］ このような触媒コンバータにおいては、コンバ
ータケース自体がＬ字管を構成するため、第１０
図に示したような触媒コンバータ上流側のＬ字管
をあえて設ける必要がなくなり、触媒コンバータ
の触媒がエンジン側に近づけられて暖機性が向上
され、触媒が迅速に昇温されて排気ガス浄化性能
が向上されるとともに、排気系全長が短くされ排
気系全体が小型化される。そして、コンバータケ
ース入口部から流入した排気ガスは、入口部の中
心軸線に対し傾斜した中心軸線を有するモノリス
触媒によつて流れ方向を変えられてモノリス触媒
内を通過し、さらに傾斜した中心軸線を有する出
口部によつて流れ方向を変えられて下流側へと送
られる。したがつて、排気ガスは触媒コンバータ
部で徐々に流れ方向をＬ字形に変えられることに
なり、かつモノリス触媒部では通常流路面積が広
げられるので、低圧力損失でもつて所望の流れ方
向に変えられることになり、排気系全体の背圧が
小に抑えられる。

［実施例］ 以下に、本考案の望ましい実施例を図面を参照
して説明する。

第１図および第２図は、本考案の一実施例に係
る触媒コンバータを示している。図において、２
１はエンジンのオイルパン、２２はエキゾースト
パイプ、２３はジヤバラ管、２４は曲がり管、２
５はマフラー、２６はドライブシヤフトをそれぞ
れ示しており、ジヤバラ管２３の直下流側に触媒
コンバータ２７が設けられている。

触媒コンバータ２７は、第１図に示すように、
コンバータケース２８内に、セラミツク又は金属
のモノリス担体に触媒を担持させたモノリス触媒
２９を収納したものから成る。コンバータケース
２８の排気ガスの入口部３０と出口部３１は、入
口部３０の中心軸線３２と出口部３１の中心軸線
３３とが、Ｌ字形になるように配設されている。
この中心軸線３２，３３のなす角度は90度には限
定されない。モノリス触媒２９は、コンバータケ
ース２８内に、その中心軸線３４を、入口部３０
の中心軸線３２に対しても出口部３１の中心軸線
３３に対しても傾斜させて収納されている。そし
て、コンバータケース２８の入口部３０からモノ
リス触媒２９の排気ガス流入面２９ａに至る排気
ガス通路３５は、下流側に向けて次第に通路断面
積が広がる拡大室構造に構成されている。この拡
大室３５には、その通路面積が広がる方向に排気
ガスを導く導入ひだ３６が複数状設けられてい
る。モノリス触媒２９の中心軸線３４は、入口部
３０、出口部３１の中心軸線３２，３３のそれぞ
れに任意の適当な角度をもつが、中心軸線３２、
中心軸線３４、中心軸３３と順に徐々に傾斜する
ように（折れ曲がるように）なつている。

上記のように構成された実施例装置において
は、コンバータケース２８自体で従来のＬ字管と
同じ曲がり管を構成するので、触媒コンバータ２
７上流にあえてＬ字管を設ける必要がなくなり、
触媒コンバータ２７をジヤバラ管２３の直下流に
接続することが可能になる。したがつて、エンジ
ンから触媒コンバータ２７入口までの距離l₁（第
２図に図示）は、従来の距離ｌ（第１０図に図示）
よりも相当短くなり、触媒コンバータ２７がエン
ジンに近づけられる結果、触媒コンバータ２７に
流入する排気ガスの温度低下が抑制されて触媒が
短時間で昇温され、冷間時にあつても高い排気ガ
ス浄化性能が得られる。つまり、第４図に、第１
０図に示した配置における触媒出のガス温と第２
図に示した配置におけるガス温との比較を示すよ
うに、本考案装置ではエンジン始動後短時間で迅
速に触媒を所定の温度まで昇温することが可能に
なる。そして、排気ガス温度と触媒の排気ガス浄
化性能との関係を第５図に示すように、触媒はあ
る所定温度以上で初めて目標とする浄化性能を発
揮できるものであるから、上記のように短時間に
触媒を昇温できるようにすることにより、冷間始
動時にあつても迅速に所定の浄化性能を発揮させ
ることが可能になる。

また、ジヤバラ管２３の直下流側には、たとえ
ば第３図に示すように従来型の触媒コンバータ４
０を接続し、その下流側に曲がり管４１を介して
マフラー４２を接続することも可能であるが、こ
のようにすると必然的に排気系全長Ｌが長くな
り、リヤエンジン車等では車両内に収めることが
困難になる。これに対し本考案では、上述の如く
触媒コンバータ２７自体でＬ字管の機能を果たす
ため、排気系全長L₁は小に抑えられる。さらに、
第１図に示す如く、触媒コンバータ２７のＸ，Ｙ
寸法、とくにＹ寸法は、通常のＬ字管に比べ小さ
くすることが可能であるので、一層排気系全長
L₁を小に抑えることが可能である。

また、入口部３０から流入した排気ガスは、拡
大室３５で流れが拡大され流速が低下されてモノ
リス触媒２９に流入されるので、曲がりによる圧
力損失が小に抑えられるとともに、モノリス触媒
２９との十分な接触時間が得られる。また、モノ
リス触媒２９の中心軸線３４が入口部３０および
出口部３１の中心軸線３２，３３の中間の角度に
あり、排気ガスは、流路が拡大されるとともにコ
ンバータケース２８内で徐々に方向変換されるの
で、従来のＬ字管による曲がり圧力損失よりも小
さな圧力損失に抑えることが可能になる。その結
果、排気系全体の背圧を効率よく小に抑えること
が可能になる。つまり、第６図および第７図に模
式的に示すように、従来構造ではＬ字管部で排気
ガスの流れ５０が略直角に急激に曲げられるのに
対し、本考案では流入した排気ガス５１が先ず流
れが拡大され（５２の部分）、入口角と出口角の
中間の角度でモノリス触媒２９を通過し、その後
出口部から排出され、流れが徐々に変えられるの
で、低背圧に抑えられる。

次に、第８図に本考案の別の実施例に係る触媒
コンバータを示す。

本実施例においては、コンバータケース６１の
入口部６２の中心軸線６３と、モノリス触媒６４
の中心軸線６５とが、略同じ線上にくるように配
置される。そして、入口部６２の中心軸線６３と
出口部６６の中心軸線６７とがＬ字形になるよう
に、かつモノリス触媒６４の中心軸線６５が中心
軸線６３と中心軸線６７の両方に対し傾斜するよ
うにモノリス触媒６４が配置される。また、入口
部の拡大室６８には、導入ひだはとくに設けられ
ていない。その他の構成は前述の実施例に準じ
る。

このような触媒コンバータ６９においても、触
媒コンバータ６９自体で従来のＬ字管と同等の排
気ガス流れ方向変換機能を果たしつつ従来のＬ次
管よりもＸ，Ｙ寸法とも小に構成可能である。ま
た、入口部６２をモノリス触媒６４の中心に対応
する位置に配設したので、導入ひだ等を設けなく
ても、流入した排気ガスは拡大室６８で自然にか
つ均一にモノリス触媒６４の排気ガス流入面に向
かつて広がることが可能である。その他の作用は
前述の実施例に準じる。

［考案の効果］ 以上説明したように、本考案の触媒コンバータ
によるときは、次のような種々の効果が得られ
る。

まず、コンバータケース自体に従来のＬ字管と
同等の排気ガス流れ方向変換機能をもたせたの
で、ジヤバラ管等の位置が変更できない場合にあ
つても触媒コンバータをエンジン側に近づけるこ
とができ、触媒の昇温を速めてとくに暖機過程に
おける排気ガス浄化性能を向上できるとともに、
排気系全体を小型化することができる。排気系全
体の小型化より、排気系設計の自由度および触媒
コンバータの搭載自由度を向上できる。また、従
来のＬ字管が不要となるため、部品点数を削減す
ることもできる。

また、コンバータケース内で排気ガスの流れを
徐々に変えるようにしたので、排気ガス流れ方向
をＬ字状に変えることに関しての圧力損失が従来
のＬ字管よりも小さくなり、排気系全体としての
背圧を小さく抑えることができる。その結果、エ
ンジンの出力性能の向上をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る触媒コンバー
タの内部構成図、第２図は第１図の触媒コンバー
タが配置された排気系の概略構成図、第３図は従
来型触媒コンバータをジヤバラ管直下流に設けた
場合の排気系の概略構成図、第４図は触媒出ガス
温と時間との関係図、第５図は触媒コンバータ入
口ガス温度と触媒浄化性能との関係図、第６図は
従来のＬ字管部における排気ガスの流れを示す概
念図、第７図は本考案の触媒コンバータにおける
排気ガスの流れを示す概念図、第８図は本考案の
別の実施例に係る触媒コンバータの内部構成図、
第９図は従来の斜流型コンバータの断面図、第１
０図は従来の排気系の概略構成図、である。 ２１……エンジンのオイルパン、２２……エキ
ゾーストパイプ、２３……ジヤバラ管、２５……
マフラー、２７，６９……触媒コンバータ、２
８，６１……コンバータケース、２９，６４……
モノリス触媒、３０，６２……入口部、３１，６
６……出口部、３２，６３……入口部の中心軸
線、３３，６７……出口部の中心軸線、３４，６
５……モノリス触媒の中心軸線、３５，６８……
拡大室、３６……導入ひだ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) コンバータケース内にモノリス触媒を収納し
   た触媒コンバータにおいて、コンバータケース
   の排気ガス入口部と出口部を、該入口部および
   出口部の中心軸線がＬ字型を形成する方向に向
   け、モノリス触媒を、該モノリス触媒の中心軸
   線を前記入口部の中心軸線および出口部の中心
   軸線の両方に対し傾斜させてコンバータケース
   内に収納したことを特徴とする触媒コンバー
   タ。 (2) 前記コンバータケースの入口部からモノリス
   触媒の排気ガス流入面に至る排気ガス通路を、
   次第に通路断面積が広がる拡大室に構成した実
   用新案登録請求の範囲第１項記載の触媒コンバ
   ータ。