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JPH06167213A - エンジン排ガス装置のための触媒コンバータ - Google Patents

エンジン排ガス装置のための触媒コンバータ

Info

Publication number
JPH06167213A
JPH06167213A JP5197045A JP19704593A JPH06167213A JP H06167213 A JPH06167213 A JP H06167213A JP 5197045 A JP5197045 A JP 5197045A JP 19704593 A JP19704593 A JP 19704593A JP H06167213 A JPH06167213 A JP H06167213A
Authority
JP
Japan
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exhaust gas
catalytic converter
inlet
inlet pipe
pipe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5197045A
Other languages
English (en)
Inventor
David C Weber
チャールズ ウェーバー デビッド
Allan J Kotwicki
ジョセフ コットウィッキ アラン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Motor Co
Original Assignee
Ford Motor Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ford Motor Co filed Critical Ford Motor Co
Publication of JPH06167213A publication Critical patent/JPH06167213A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2892—Exhaust flow directors or the like, e.g. upstream of catalytic device
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動車の排ガス制御を低価格で行い、第２の
触媒コンバータを付加する必要性をなくすこと。 【構成】 触媒コンバータ材料（３２）の中へ入る収束
排ガス流（８，１０）の間で分離状態を維持するため
に、触媒コンバータ（２０）の入口管（２２）と入口容
積部（２４）とに対してバッフル（２８）を付加する。
これによって、触媒コンバータに入る排ガス流の結合が
防止され、単一の触媒コンバータがエンジンからの複数
個の排ガス流の排ガス組成を、触媒コンバータを過負荷
にすることなく処理することができる。排ガス組成が結
合することによる触媒コンバータの過負荷や、それに関
連する未反応ガスのサージを大気中へ排出することもほ
ぼ防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は触媒コンバータによる排
出物の制御に係り、特に、単一の触媒コンバータに入る
収束排ガス流間の分離状態を維持し、低価格で全体的な
排出物の特性を改善するためにバッフルを使用すること
に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車のエンジンは、燃料を完全燃焼さ
せる理想的な空気対燃料比において、最適効率を得るよ
うに設計される。しかしながら、運転時においては、自
動車エンジンの効率は、空気対燃料比が理想値から変化
することによって変動する。このことによって、望まし
くない排ガス組成、例えば、濃厚混合気からの一酸化炭
素（ＣＯ）や未燃焼炭化水素、また過薄混合気からの窒
素酸化物（ＮＯX ）が生じることがある。
【０００３】望ましくない排ガス組成の発生をより厳密
に制御し、減少させるために、エンジンのシリンダーの
分離群、代表的には左右のシリンダーバンクへ送給され
る空気対燃料比を独立的に制御することが、これらのシ
リンダー群からの排ガス流の中に配置されたセンサーか
らのフィードバックを用いて維持されてきている。排出
物をさらに減少させるために、各々のシリンダー群から
の排ガス流は代表的には結合されて、この結合された排
ガス流が触媒コンバータを通過するようにしている。よ
く知られているように、触媒コンバータは、空気と燃料
との濃厚混合気および過薄混合気からの、望ましくない
排ガス組成が、大気へ排出されないで、保持、反応され
るための反応場を提供する。
【０００４】
【発明を解決しようとする課題】改良された排出物制御
が提供されてはいるが、これらの対策には他の問題が存
在する。シリンダー群のための空気対燃料比は、理想的
な空気対燃料比に関して過薄状態から濃厚状態へ変化し
続け、各々の排ガス流の中の関連する排ガス組成に周期
的な変化を生じさせる。各群のシリンダーが独立的に制
御されているので、排ガス組成の変化の周期と大きさ
は、各々の分離的な排ガス流に関し異なっている。
【０００５】触媒コンバータへ通過する結合された排ガ
ス流は、排ガス組成の変化の大きさがより大きく、ゆっ
くり緩和していく空気対燃料比を有している。結合され
ている排ガス流は時々“違相状態”になり、触媒コンバ
ータは過薄混合気および濃厚混合気と反応してピーク効
率を出すことができ、また時々“同相状態”になり、触
媒コンバータには、長い時間に亘って、過大なレベルの
過薄排ガス組成あるいは濃厚排ガス組成を提供すること
になって、その保持容量が過負荷になってしまう。後者
のような状態になると、触媒コンバータは、濃厚混合気
からのＣＯおよび未燃焼炭化水素、あるいは過薄混合気
からのＮＯX のいずれかの排ガス組成のサージを反応し
ない状態で大気中へ通過させてしまうことがある。
【０００６】従って空気対燃料比と触媒コンバータとの
フィードバック制御は、望ましくない排ガス組成を減少
させることはできるが、自動車の排出物をさらに減少さ
せるための対策を必要とする別の問題が存在することに
なる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は単一の触媒コン
バータに入る分離的な排ガス流をほぼ分離状態を維持す
ることによりそのような問題を解決する。好ましい実施
例においては、触媒コンバータの入口管の中にバッフル
が配置され、その中へ入る収束する排ガス流の間で分離
状態を維持される。それによって、触媒コンバータへ入
る排ガス流の混合が防止され、この単一の触媒コンバー
タは、排ガス組成の組み合わせによって、少なくとも２
つの排ガス流の排ガス組成を、過負荷状態にならずに取
扱うことができるようになる。それによって、未反応の
ガスを大気中へサージとして排出するという望ましくな
いことはほぼ防止され、低価格で排出制御を改良するこ
とができ、第２の触媒コンバータを必要とすることもな
くなる。
【０００８】本発明の別の観点から言うと、複数個の排
ガス管からなるエンジン排ガス装置が設けられており、
その各々はエンジンの一群の燃料チェンバーから延在し
ていて、これらの群から触媒コンバータへ分離的な排ガ
ス流を送給する。本発明による触媒コンバータは、排ガ
ス管と結合させるための装置を有した少なくとも１つの
入口管を含み、また好ましくは、触媒コンバータの入口
管にバッフルを有していて、そこへ入る収束する排ガス
流の間で分離状態を維持する。
【０００９】
【実施例】図１を参照すると、従来技術による触媒コン
バータ２が示されており、そこでは収束する排ガス管
４，６が、分離した排ガス流８，１０を触媒コンバータ
２の入口管１２へ送給している。前記排ガス流８，１０
は、触媒コンバータ２に入口管１２と入口容積部１４と
の中で結合し、結合された排ガス流１６を形成する。
【００１０】それとは対照的に、図２は本発明による触
媒コンバータ２０を示しており、排ガス管４，６からの
排ガス流８，１０は、それらが触媒コンバータ２０の入
口管２２と入口容積部２４とを通過する時は、ほぼ分離
された状態で維持される。この結果を得るために、触媒
コンバータ２０は分離的な排ガス流８，１０の分離状態
を維持するための装置２６を有し、この装置２６は、少
なくとも部分的に、入口容積部２４の中に配置されてい
る。好ましくは、分離状態を維持するための前記装置２
６は、さらに、少なくとも部分的に、入口管２２の中に
配置されている。好ましくは、分離状態を維持するため
の装置２６はバッフル２８である。
【００１１】全般的に、図２から図５に示したように、
触媒コンバータ２０は、ハウジング３０と、このハウジ
ング３０内に配置された触媒コンバータ材料３２とを有
している。触媒コンバータ材料３２は節の流路３４ａ，
２４ｂを有し、好ましくは、当業界でしられているよう
なハニカム状材料である。触媒コンバータ２０はまた出
口管３６と、好ましくは、出口容積部３８とを有してい
る。入口管２２はまた、入口管２２を複数個の排ガス管
に連結するための装置４０を有し、前記排ガス管はエン
ジン（図示せず）の分離的な内燃チェンバーからの分離
的な排ガス流を送給する。前記連結装置４０は、図２お
よび図４において代表的に示したような複数個のパイプ
部４２と、図４において代表的に示したようなフランジ
４４と、（あるいは）図２から図５において代表的に示
したようなニップル連結部４６とを有していてもよい。
【００１２】図２から図４は、入口管２２のパイプ部４
２の代表的な他の形状を示している。本発明はどのよう
な特定のパイプ部４２に限定しようとするものでもな
く、図示した他の例は、そのようなパイプ部４２が排ガ
ス流８，１０を触媒コンバータ２０へ送るように設けら
れている各種の形態を例示したものである。図２はＹ字
形になった入口管２２のパイプ部４２を示し、図３は横
に並んだ関係の短パイプ部分４２を示している。図３の
短パイプ部分４２は横に並んだ２つのＤ字形管のような
組合わせ円形状になっていても、あるいは他の断面形状
（図示せず）を有していてもよい。図４は同心状になっ
たパイプ部４２を示している。
【００１３】図２から図４はまた、排ガス流８と１０と
の間で分離状態を維持するための装置２６がどのような
特別な形態にも限定されることがないことを示してい
る。分離状態を維持するための装置２６が、入口容積部
２４と入口管２２とを全体的に二分するバッフル２８を
有しているような単純な形態が、製作を安価にするため
に好ましい。パイプ部分４２が、図４の同心関係のよう
な、その他の関係にある場合には、分離状態を維持する
ための装置２６は、バッフル２８ａが入口管２２の一部
分の中で同心的に配置されているような、より複雑な形
状になっていてもよい。最後に、２つの排ガス流８，１
０が便宜上示されているが、本発明が、触媒コンバータ
２０に入る多数の排ガス流の分離状態を維持して、同一
の安価な単一の触媒コンバータ２０を得て、それを高効
率的に用いるために、等しく適用されることが理解され
る。
【００１４】次に図５を参照すると、複数個の排ガス管
４，６のそれぞれの１つと連結するための装置４０を有
する２つの入口管２２ａ，２２ｂを含んでいる他の実施
例が示されている。各々の入口管２２ａ，２２ｂもま
た、図２から図４に示した複数個の排ガス管に取付ける
ことができることが理解される。しかしながら、図５に
示したように、排ガス流の分離を維持するための装置２
６は、入口容積部２４に配置された少なくとも１つのバ
ッフル２８である。
【００１５】前記バッフル２８は、好ましくは、インジ
アナ州ココモのハインズインタナショナル社製のハステ
ロイ、あるいはウエストバージニア州ハンチントンのイ
ンコアロイインタナショナル社製のインコネルのような
耐火性合金材料でできている。ハステロイ類の材料は各
種の耐腐食性、耐熱性を有したニッケル−コバルト−鉄
−クロム−モリブデン−マンガン−硅素の合金を含む
が、幾つかは他の材料をわずかに含んでいてもよいが、
全てはニッケル、クロム、モリブデン、鉄をある程度多
量かつ可変量だけ有している。ハステオリＸ合金は、例
えば、本発明に用いるのに適している。インコネル類の
材料は、鉄、モリブデン、コバルトをある程度多量に、
かつアルミニウム、ニオブ、タンタルおよびチタンを少
量だけ可変的に含むニッケルとクロムの合金を含む。大
部分のインコネル合金は本発明に用いるのに適してい
る。しかしながら、運転環境に適し、かつ触媒コンバー
タで用いられる既存の材料と共立できる他の材料を用い
てもよく、また３００シリーズおよび４００シリーズの
ステンレス鋼を含んでもよい。
【００１６】触媒コンバータ材料３２は、好ましくは、
当業界で知られているハニカム材料であり、ビードのよ
うな当業界で知られているどのような他の材料であって
もよい。用いられている正確な触媒コンバータ材料３２
は、それが排ガス流８，１０の分離状態を維持するため
の分離的な流路３４ａ，３４ｂを有している限り、本発
明にとってあまり重要ではない。分離された流路３４
ａ，３４ｂは、図１、図４および図５において代表的に
示された、好ましいハニカム触媒コンバータ材料３２に
よって提供される。分離された流路３４ａ，３４ｂはま
た、図３において代表的に示したように、ビードを含む
触媒コンバータ２０の中に１あるいはそれ以上のバッフ
ル４８を追加することによって生産してもよい。
【００１７】図６に示した本発明の他の観点において
は、複数個の排ガス管５４ａ，５４ｂを含むエンジン排
ガス装置５０が設けられ、その各々はエンジン５２の１
あるいはそれ以上の燃料チェンバーの群から延在し、こ
れらの群から触媒コンバータ２０へ分離的な排ガス流５
６ａ，５６ｂを送給する。前記触媒コンバータ２０は上
述した通りであり、本発明によると、排ガス管５４ａ，
５４ｂと連結するための装置４０と、少なくとも部分的
に入口容積部２４に配置された、分離的な排ガス流５６
ａ，５６ｂの分離状態を維持するための装置２６とを有
する少なくとも１つの入口管２２を含む。分離状態を維
持するための装置２６は、好ましくは、触媒コンバータ
２０の入口管２２と入口容積部２４との両方に配置され
たバッフル２８を含み、触媒コンバータへ入る収束的な
排ガス流５６ａ，５６ｂとの間に分離状態を維持する。
図６には２つの排ガス管５４ａ，５４ｂと、２つの排ガ
ス流５６ａ，５６ｂとが示されているが、排ガス装置５
０にはもっと多数の排ガス管が存在してもよいことが分
かるであろう。また、触媒コンバータ２０は図２から図
５までに代表的に示し、さらに上述したように、本発明
による分離状態を維持するための装置２６を組込んだ各
種形状のものであってもよいことが理解できる。触媒コ
ンバータ２０については十分に説明してきたので、これ
以上詳しいことはここで繰返す必要はない。排ガス装置
５０の材料は、分離状態を維持するための装置２６に関
して示されたもの以外は、従来通りである。
【００１８】本発明を説明するためにある種の実施例を
詳細について示してきたが、当業界にとっては、添付し
た特許請求の範囲に規定された本発明の範囲から逸脱す
ることなしに、ここに開示した装置に各種の変更を加え
ることが可能であることが明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】排ガス流が入口において結合する、従来技術に
おける触媒コンバータの概略的な断面図。
【図２】排ガス流が単一の触媒コンバータへ収束される
が、その入口管を通過する間に分離状態が維持される、
本発明による触媒コンバータの概略的な断面図。
【図３】排ガス管に連結し、入口において分離的な排ガ
ス流を維持するための他の入口管装置を有した、本発明
による触媒コンバータの代表的な断面図。
【図４】排ガス管に連結し、入口において分離的な排ガ
ス流を維持するための他の入口管装置を有した、本発明
による触媒コンバータの代表的な断面図。
【図５】排ガス管に連結し、入口において分離的な排ガ
ス流を維持するための他の入口管装置を有した、本発明
による触媒コンバータの代表的な断面図。
【図６】本発明による触媒コンバータを組込んだエンジ
ンの排ガス装置の概略的な断面図。
【符号の説明】
４，６ 排ガス管 ８，１０ 排ガス流 ２０ 触媒コンバータ ２２ 入口管 ２４ 入口容積部 ２８ バッフル ３０ ハウジング ３２ 触媒コンバータ材料 ３４ａ，３４ｂ 流路 ３６ 出口管 ３８ 出口容積部 ４２ パイプ部分 ５４ａ，５４ｂ 排ガス管 ５６ａ，５６ｂ 排ガス流

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジン排ガス装置のための触媒コンバ
    ータにおいて、 ハウジングと、 前記ハウジングの中に配置され、複数個の貫通流路を有
    した触媒コンバータ材料と、 少なくとも１つの出口管と、 少なくとも１つの入口管であって、前記入口管を複数個
    の排ガス管に連結して、エンジンにおける少なくとも１
    つの燃料チェンバーの分離的な群から、分離的な排ガス
    流を送給するための装置を有している、その入口管と、 前記触媒コンバータ材料と前記入口管との間における前
    記ハウジング内の入口容積部と、 前記入口管を前記触媒コンバータ材料に連結するための
    前記装置から延在した、前記分離的な排ガス流の分離状
    態を維持する装置であって、前記排ガス流の分離状態を
    維持する装置が、前記入口容積部の少なくとも一部分に
    配置されている、その分離状態を維持する装置、とを含
    み、 複数個の排ガス流が、前記排ガス流の相当な相互混合な
    しに、単一の触媒コンバータの中へ入ることができるこ
    とを特徴とするエンジン排ガス装置のための触媒コンバ
    ータ。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の触媒コンバータにおい
    て、 前記入口管を連結するための前記装置が、前記排ガス管
    と連結し、かつ前記入口管へ収束する、複数個のパイプ
    部分からなっており、 前記排ガス流の分離状態を維持する装置が前記少なくと
    も１つの入口管を貫通し、その中へ収束してくる前記排
    ガス流の間で分離状態を維持しているエンジン排ガス装
    置のための触媒コンバータ。
  3. 【請求項３】 エンジン排ガス装置のための触媒コンバ
    ータにおいて、ハウジングと、 前記ハウジングの中で、配置され、複数個の分離された
    貫通流路を有した触媒コンバータ材料と、 少なくとも１つの出口管と、 前記ハウジングの中で前記触媒コンバータ材料と前記出
    口管との間における出口容積部と、 少なくとも１つの入口管であって、前記入口管を複数個
    の排ガス管に連結して、エンジンにおける少なくとも１
    つの燃料チェンバの分離的な群から、分離的な排ガス流
    を送給するための装置を有しており、前記入口管を連結
    するための前記装置が、前記排ガス管と連結し、かつ前
    記入口管へ収束して、前記入口管と共にＹ字形を形成す
    る、複数個のパイプ部分から成っている、その入口管
    と、 前記触媒コンバータ材料と前記入口管との間における前
    記ハウジング内の入口容積部と、 前記入口管を前記触媒コンバータ材料に連結するための
    前記装置から延在した、前記分離的な排ガス流の分離状
    態を維持する装置であって、前記排ガス流の分離状態を
    維持する装置が、前記入口容積部の少なくとも一部分に
    配置され、前記少なくとも１つの位置のなかで少なくと
    も部分的に配置され、前記入口管の中へ収束する前記複
    数個の排ガス流の間をほぼ分離するための、少なくとも
    １つのバッフルを有している、その分離状態を維持する
    装置、とを含むことを特徴とするエンジン排ガス装置の
    ための触媒コンバータ。
  4. 【請求項４】 エンジン排ガス装置において、 エンジンの少なくとも１つの燃料チェンバーの、複数個
    の分離群からそれぞれ延在し、前記群から分離的な排ガ
    ス流を送給するための、複数個の排ガス管と、 エンジンの排ガス装置のための触媒コンバータであっ
    て、前記触媒コンバータが、 ハウジングと、 前記ハウジングの中で、配置され、複数個の貫通流路を
    有した触媒コンバータ材料と、 少なくとも１つの出口管と、 少なくとも１つの入口管であって、前記入口管を複数個
    の排ガス管に連結して、エンジンにおける少なくとも１
    つの燃料チェンバーの分離的な群から、分離的な排ガス
    流を送給するための装置を有している、その入口管と、 前記触媒コンバータ材料と前記入口管との間における前
    記ハウジング内の入口容積部と、 前記入口管を前記触媒コンバータ材料に連結するための
    前記装置から延在した、前記分離的な排ガス流の分離状
    態を維持する装置であって、前記排ガス流の分離状態を
    維持する装置が、前記入口容積部の少なくとも一部分に
    配置されている、その分離状態を維持する装置、とを含
    み、 前記群からの複数個の排ガス流が、前記排ガス流の相当
    な相互混合なしに、単一の触媒コンバータの中へ入るこ
    とができることを特徴とする、その触媒コンバータとを
    含むことを特徴とするエンジン排ガス装置。
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