JPH07232082A - 排気浄化用の触媒コンバータ - Google Patents

排気浄化用の触媒コンバータ

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Publication number
JPH07232082A
JPH07232082A JP6049816A JP4981694A JPH07232082A JP H07232082 A JPH07232082 A JP H07232082A JP 6049816 A JP6049816 A JP 6049816A JP 4981694 A JP4981694 A JP 4981694A JP H07232082 A JPH07232082 A JP H07232082A
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JP
Japan
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carrier
exhaust gas
catalyst
catalytic converter
upstream
Prior art date
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Pending
Application number
JP6049816A
Other languages
English (en)
Inventor
Kinji Houdaira
欣二 宝平
Hirosane Aoki
宏真 青木
Tetsuya Nakamura
哲也 中村
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Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Publication date
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  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 上流の触媒担体の反応熱を下流の触媒担体に
効率的に伝達し,速やかに立上げることのできる排気浄
化用触媒コンバータの提供。 【構成】 熱伝導率が低めの第1担体10と,第1担体
10に内装され,早期に活性化する第2担体20とを有
する触媒コンバータ1である。第2担体20は上流側の
端面21のみを第1担体10から露出することが好まし
く,また排気の流速の大きい中央部等に配置することが
好ましい。第2担体20を早期に活性化するために,上
流側に低熱容量領域を設けたり,メタル触媒を採用した
りする。熱伝導率が低い第1担体10にはセラミック触
媒等がある。また,両担体10,20の側面境界部に緩
衝部材を介設することが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,内燃機関の排気浄化用
触媒コンバータに関するものであり,特に触媒を早期に
活性化することのできる触媒コンバータに関する。
【0002】
【従来技術】自動車の排気に含まれる有害なCo,H
C,NOxなどを,化学反応により無害物質に転換する
排気浄化用の触媒コンバータがある。上記触媒コンバー
タは熱容量がかなり大きいため,自動車をコールドスタ
ートさせたとき,触媒の活性化温度にまで昇温させるの
に時間がかかり,その間,浄化されない排気が大気中に
排出されるという問題がある。
【0003】そのため,メインの触媒コンバータより上
流に,小容量の触媒担体を配置し,上流側にある小容量
触媒担体を早期に活性化し,その反応熱によってメイン
触媒コンバータの活性化を促進するという方法が提案さ
れている(実公平2−19818号公報参照)。
【0004】
【解決しようとする課題】しかしながら,小容量の触媒
担体を上流側に配置する従来の触媒コンバータには,次
のような問題点がある。それは,上流の触媒担体で発生
した反応熱のうち,メイン触媒コンバータの昇温に寄与
しないで,周囲に散逸してしまう熱がかなり多いという
ことである。例えば,メイン触媒コンバータ以外の部材
(例えば排気管路など)に熱が奪われたり,触媒担体の
外筒から排気通路の外部へ熱が放散したりする。
【0005】そして,効率的にメイン触媒コンバータを
加熱するためには,上流にある触媒担体の反応熱が,排
気の流れる方向にのみ伝達され,排気の流れと直角な方
向には伝達されないようにすることが必要である。本発
明は,かかる従来の問題点に鑑みて,上流にある触媒担
体の反応熱を,下流の触媒担体に効率的に伝達し,下流
の触媒担体をも速やかに立上げることのできる排気浄化
用の触媒コンバータを提供しようとするものである。
【0006】
【課題の解決手段】本発明は,内燃機関の排気経路の途
中に配置され,排気浄化のための触媒を担持する触媒コ
ンバータであって,熱伝導率が低めの第1担体と,上流
側の端面を露出して,該第1担体の上流側に内装され,
該第1担体よりも早期に活性化する第2担体とを有する
ことを特徴とする排気浄化用の触媒コンバータにある。
【0007】本発明において最も注目すべきことは,第
2担体が第1担体の上流側の部位に内装されていること
であり,第1担体の熱伝導率は低めであり,第2担体は
第1担体よりも早期に活性化することである。第2担体
が第1担体よりも早期に活性化するようにするために
は,例えば熱容量を小さくし排気中において第1担体よ
り高速に昇温するようにすること,活性化する温度が低
い触媒を用いること,上記両方法を併用するなどの方法
がある。
【0008】また,第2担体を早期に活性化するため
に,第2担体を排気の流速が大きい位置に配置する方法
もある。排気の流速(流量)が大きければ,それだけ受
熱量がふえ,早期に温度が上昇し,触媒が早く活性化す
るからである。また,第2担体が早期に活性化する方法
として,第2担体の上流側に低熱容量領域を形成する方
法がある。低熱容量領域は,熱容量が小さいから昇温し
易く,また上流に配置されているから高温の排気に接
し,早く昇温することができるからである。
【0009】そして,上記低熱容量領域を形成する方法
には,例えば,触媒担持面に開口窓を設ける方法があ
る。開口窓を設けた部分では開口窓に相当する面積分だ
け熱容量も小さくなり,早く昇温させることができるか
らである。その具体的な例として,小さめの開口窓を多
数設けて,触媒担持面を格子縞状にしたものがある(図
5参照)。
【0010】また,第2担体を活性化し易くする方法の
1つとして,第2担体をメタル触媒とする方法がある。
メタル触媒は,熱容量が小さく,また一般に触媒の活性
化温度も低いからである。上記メタル触媒担体には,例
えば,Fe−Cr−Alを母材とし,γ−アルミナの層
を介して白金,パラジウムまたはロジウム等の触媒が担
持されているものがある。
【0011】一方,熱伝導率が低い第1担体の1例とし
て,セラミック触媒がある。セラミック触媒担体には,
例えば,コージェライトを母材とし,γ−アルミナの層
を介して白金,パラジウムまたはロジウム等の触媒が担
持されているものがある。
【0012】なお,第2担体は,第1担体の上流側の部
位に内装されるが,第2担体の上流側の端面だけを第1
担体から露出し,他の面は第1担体内に埋没させるよう
構成すると好適である。上流側の端面は,排気を流入さ
せるため露出させる必要があるが,側面(排気の流れに
平行な外周面)は第1担体に埋没させる方が熱損失が少
なくなるからである(詳細は後述する〔作用効果〕参
照)。
【0013】しかしながら,第1担体への内装とは,上
記のように第2担体の上流側の端面を除いて他の面をす
べて第1担体に埋没させる態様のみを意味するものでは
ない。例えば,第2担体の流れと平行な側面の一部が,
第1担体から露出していてもよく,第2担体の第1担体
への埋没部分が多いほど,より効果的であるというにす
ぎない。
【0014】なお,排気が流れる方向と平行な,第1担
体と第2担体との境界部には,緩衝部材を配設すること
が好ましい。緩衝部材を設けることにより,振動を吸収
すると共に,第1,第2担体の間の熱膨張率の差を吸収
することができるからである。
【0015】
【作用及び効果】本発明にかかる触媒コンバータにおい
ては,早期に活性化される第2担体は上流に位置してい
る。従って,早期に活性化した第2担体の反応熱は,排
気の流れに乗って下流側の端面から第1担体に伝えられ
る。また,第2担体は,第1担体に内装されているか
ら,第2担体の側面から熱伝導によって失われる熱は,
殆どが第1担体に伝えられることになる。そして,第1
担体の熱伝導率は低いから,第2担体の側面から第1担
体に対して失われる熱量は,極めて少ない。
【0016】即ち,第2担体の反応熱は,殆ど排気に乗
って下流の第1担体に伝えられ,側面から排気の流れと
直角な方向に失われる熱量は極めて少ない。従って,第
2担体の反応熱は,効率よく第1担体に伝えられ,第1
担体を速やかに昇温し立上げることができる。
【0017】上記のように,本発明によれば,上流にあ
る触媒担体(第2担体)の反応熱を下流の触媒担体に効
率的に伝達し,下流の触媒担体を速やかに立上げること
のできる排気浄化用の触媒コンバータを提供することが
できる。
【0018】
【実施例】
実施例1 本発明の実施例にかかる触媒コンバータにつき,図1〜
図4を用いて説明する。本例は,図1に示すように自動
車のエンジンの排気通路31の途中に配置され,排気浄
化のための触媒を担持する触媒コンバータ1である。触
媒コンバータ1は,熱伝導率が低めの第1担体10と,
上流側の端面21を露出して,第1担体10の上流側に
内装され,第1担体10よりも早期に活性化する第2担
体20とを有する。
【0019】第2担体20は,図1,図3に示すよう
に,上流側の端面21のみを露出し,他の面は第1担体
10に埋没するよう第1担体10に内装されている。ま
た,第2担体20は,排気80の流速が大きい第1担体
10の中央部に内装されている。
【0020】そして,第1担体10は,セラミック触媒
であり,第2担体20はメタル触媒である。 そして,
排気80が流れる方向と平行な,第1担体10と第2担
体20との間の境界部には,緩衝部材15(図2)が配
設されている。
【0021】以下それぞれについて補足説明をする。触
媒コンバータ1は,図1に示すように,外筒30の中
に,第1担体10と第2担体20とを収容し,排気通路
31に連結されている。第1担体10は,コージェライ
トからなるセラミック触媒であり,その上流側端面11
の中央部に第2担体20を内装する凹部12を形成して
ある。第1担体10は,コージライトを押し出し成形
し,乾燥させた後に切削加工し,凹部12を形成する。
【0022】第2担体20は,図4に示すように,波形
に成形した波板22と凹凸のない平板23とを,交互に
積層し巻回したハニカム状の触媒担体である。隣接する
平板23と波板22とは,ロウ付け,抵抗溶接,レーザ
溶接,放電溶接等の方法によって接合されている。
【0023】そして,第2担体20の上流側には,下流
側よりも両板22,23の巻回数を少ない小経部24が
形成されている。上記平板23と波板22とは,Fe基
の合金であり,Crを18〜24wt%,Alを4.5
〜5.5wt%,希土類金属(REM)を0.01〜
0.2wt%を含むフェライト系耐熱鋼であり,厚さは
数10μmである。
【0024】第2担体20は,図2に示すように第1担
体10の凹部12に挿入した後,凹部12と上記小経部
24との間にストッパ16を取付けることにより,固定
される。ストッパ16は,凹部12の内壁に無機接着剤
17によって固着する。
【0025】そして,第2担体20と凹部12との間の
残余の空隙には,緩衝部材15を介設させる。ストッパ
16は,第1担体10と同種の材質からなるセラミック
である。また,緩衝部材15は,セラミックファイバに
よって形成されている。
【0026】次に本例の触媒コンバータ1の作用効果に
ついて述べる。排気通路31を流れる排気80は,相対
的に中央部の方が流速が大きく,また温度も高めであ
る。従って,第2担体20に流入する排気80は,外周
部に比べて量が多く温度が高めである。
【0027】また,第2担体20は,上記のような組成
のメタル触媒であり,熱容量が小さく昇温が速い。ま
た,触媒自体の活性化温度も第1担体10のセラミック
触媒より低温である。従って,第2担体20は,短時間
に活性化し,温度が上昇する。
【0028】一方,比較的低い流速で低温である外周側
の排気80は,外周寄りの第1担体10を通過する。そ
の結果,第2担体20と第1担体10との間に外周方向
(排気の流れと直角方向)への温度差が生じ,外周方向
への熱流が発生する。
【0029】しかしながら,第1担体10は,熱伝導率
が非常に小さいセラミック触媒であるから,上記外周方
向への熱流(放熱)は極めて少なくなる。そして第2担
体20は,間に第1担体10があり外筒30と直結して
いないから,外筒30に流れる熱流はない。従って,第
2担体20で発生した反応熱は,他に奪われることなく
第1担体10の昇温のために効率的に利用される。
【0030】また,第1担体10と第2担体20との間
には,セラミックファイバ製の緩衝部材15を介設させ
てあるから,両担体10,20の間の熱膨張率の差によ
る相対運動を吸収し,また両者10,20の間の振動の
伝達も吸収することができる。上記のように,本例によ
れば,上流にある第2担体20の反応熱を下流の第1担
体10に効率的に伝達し,下流の第1担体10を速やか
に立上げることのできる排気浄化用の触媒コンバータ1
を提供することができる。
【0031】実施例2本例は,実施例1において,図5
に示すように,第2担体20の小経部24の上流側に,
複数の開口窓26を有する低熱容量領域25を形成した
もう1つの実施例である。即ち,小経部24の上流に,
小さな開口窓26を多数設け,これによって触媒担持面
の形状を格子模様とする。
【0032】その結果,この領域の熱容量は,他の領域
に比べて一段と小さくなり,低熱容量領域25が形成さ
れる。この結果,低熱容量領域25の昇温と活性化の速
度は,更に高速化され,第2担体20の早期活性化を更
に加速する。その他については,実施例1と同様であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の触媒コンバータの平面図(断面
図)。
【図2】図1の第2担体近傍の拡大図。
【図3】図1のA−A矢視線断面図。
【図4】実施例1の第2担体の斜視図。
【図5】実施例2の第2担体の斜視図。
【符号の説明】
1...触媒コンバータ, 10...第1担体, 20...第2担体, 21...端面,
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01J 23/40 ZAB A F01N 3/20 ZAB H // B01J 35/04 ZAB 301 N 321 A

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の排気経路の途中に配置され,
    排気浄化のための触媒を担持する触媒コンバータであっ
    て,熱伝導率が低めの第1担体と,上流側の端面を露出
    して,該第1担体の上流側に内装され,該第1担体より
    も早期に活性化する第2担体とを有することを特徴とす
    る排気浄化用の触媒コンバータ。
  2. 【請求項2】 請求項1において,上記第2担体は,上
    流側の端面のみを露出するよう上記第1担体に内装され
    ていることを特徴とする排気浄化用の触媒コンバータ。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2において,上記第
    2担体は,第1担体において,相対的に排気の流速が大
    きい位置に内装されていることを特徴とする排気浄化用
    の触媒コンバータ。
  4. 【請求項4】 請求項1,請求項2又は請求項3におい
    て,上記第2担体は,少なくともその排気流路の上流側
    に低熱容量領域が形成されていることを特徴とする排気
    浄化用の触媒コンバータ。
  5. 【請求項5】 請求項4において,上記低熱容量領域の
    触媒担持面には,熱容量低減用の複数の開口窓を設けて
    あることを特徴とする排気浄化用の触媒コンバータ。
  6. 【請求項6】 請求項1〜請求項4又は請求項5におい
    て,上記第1担体はセラミック触媒であることを特徴と
    する排気浄化用の触媒コンバータ。
  7. 【請求項7】 請求項1〜請求項5又は請求項6におい
    て,上記第2担体はメタル触媒であることを特徴とする
    触媒コンバータ。
  8. 【請求項8】 請求項1〜請求項6又は請求項7におい
    て,排気が流れる方向と平行な,上記第1担面と第2担
    面との間の境界部には,緩衝部材が配設されていること
    を特徴とする排気浄化用の触媒コンバータ。
JP6049816A 1994-02-22 1994-02-22 排気浄化用の触媒コンバータ Pending JPH07232082A (ja)

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JP6049816A JPH07232082A (ja) 1994-02-22 1994-02-22 排気浄化用の触媒コンバータ

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JPH07232082A true JPH07232082A (ja) 1995-09-05

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JP6049816A Pending JPH07232082A (ja) 1994-02-22 1994-02-22 排気浄化用の触媒コンバータ

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6656435B1 (en) 1998-03-30 2003-12-02 Emitec Gesellschaft Fuer Emissionstechnologie Mbh Honeycomb body with adsorber material, in particular, for a hydrocarbon trap
US7186387B2 (en) 1999-12-10 2007-03-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust emission control system of internal combustion engine
JP2011050924A (ja) * 2009-09-04 2011-03-17 Mitsubishi Motors Corp 排気ガス浄化装置
JP2011226421A (ja) * 2010-04-21 2011-11-10 Mitsubishi Motors Corp 排ガス浄化装置

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US7186387B2 (en) 1999-12-10 2007-03-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust emission control system of internal combustion engine
JP2011050924A (ja) * 2009-09-04 2011-03-17 Mitsubishi Motors Corp 排気ガス浄化装置
JP2011226421A (ja) * 2010-04-21 2011-11-10 Mitsubishi Motors Corp 排ガス浄化装置

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