JPH02199214A - エンジンの排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は例えばガソリン燃料とアルコール燃料との混
合燃料を使用するエンジン本体から排気される排気ガス
を浄化するエンジンの排気ガス浄化装置の改良に関する
。

（従来の技術） 一般に、ガソリン燃料を使用する自動車等の車両にはエ
ンジン本体の排気路の途中に、例えば三元触媒によって
形成される触媒コンバータが装着され、エンジン本体か
ら排出された排気ガスをこの触媒コンバータの内部を通
過させることにより、排気ガス中の一酸化炭素および炭
化水素を酸化すると同時に、窒素酸化物（ＮＯＸ）を還
元して浄化するようになっている。

ところで、例えばガソリン燃料とアルコール燃料との混
合燃料を使用するエンジン本体が考えられているがこの
種のエンジン本体の排気ガス中にはアルコール燃料の燃
焼によって生成されるアルデヒドが混入されている。こ
のアルデヒドは三元触媒によって形成される触媒コンバ
ータでは浄化しにくいので、混合燃料中のアルコール濃
度の増加にともない外部側へのアルデヒド排出量が増加
し、人体及び外部環境に与える悪影響が大きくなる問題
がある。

そこで、例えば触媒容量を増大したり、貴金属担持量の
増加、触媒をエンジン本体側に近付ける等の手段が考え
られているが、触媒容量の増大や、貴金属担持量の増加
はコストが増大するうえ、アルデヒドの浄化効果が少な
い問題があるとともに、触媒をエンジン本体側に近付け
た場合には背圧増大による出力低下や、触媒の耐久性の
低下等の問題があった。

また、ベースメタル触媒は三元触媒によって形成される
触媒コンバータに比べてアルデヒド類の低減手段として
は効果的であることが確認されている。しかしながら、
このベースメタル触媒をガソリンエンジンに使用した場
合にはガソリン燃料中に含有されているイオウ分から生
成されるＳ０２等によってこのベースメタル触媒が被毒
を受は易い問題があった。さらに、このベースメタル触
媒ではＮ０ｘ（窒素酸化物）の浄化特性が貴金属触媒に
比べて劣るうえ、熱劣化もし易いので、エンジンの排気
ガス浄化装置としては採用されていないのが実情であっ
た。

（発明が解決しようとする課題） ガソリン燃料とアルコール燃料との混合燃料を使用する
エンジン本体の排気ガス中に混入されているアルデヒド
は三元触媒によって形成される触媒コンバータでは浄化
しにくいので、混合燃料中のアルコール濃度の増加にと
もない外部側へのアルデヒド排出量が増加し、人体及び
外部環境に与える悪影響が大きくなる問題があった。さ
らに、アルデヒド類の低減手段として効果が大きいベー
スメタル触媒を使用した場合にはガソリン燃料中に含有
されているイオウ分から生成されるＳ０２等によってこ
のベースメタル触媒が被毒を受は易い問題があるととも
に、このベースメタル触媒ではＮＯｘ　（窒素酸化物）
の浄化特性が貴金属触媒に比べて劣るうえ、熱劣化もし
品い問題があった。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、燃料中
のアルコール濃度が高い場合には主にアルコール燃料の
排気ガスを浄化する第２の触媒を使用してアルデヒド類
の低減効果を高めることができるとともに、燃料中のア
ルコール濃度が低い場合には第２の触媒を効果的に保護
することができ、第２の触媒の熱劣化を防止して耐久性
の向上を図ることができるエンジンの排気ガス浄化装置
を提供することを目的とするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 請求項第（１）項の発明はエンジン本体の排気路の途中
に主にガソリン燃料の排気ガスを浄化する第１の触媒と
主にアルコール燃料の排気ガスを浄化する第２の触媒と
をそれぞれ配設し、この第２の触媒と並列に連結された
バイパス通路およびこのバイパス通路を開閉操作する開
閉弁をそれぞれ設けるとともに、エンジン本体の燃料中
のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段お
よびこのアルコール濃度検出手段によって検出されたア
ルコール濃度が所定の設定値以下の状態で開閉弁を開操
作するコントローラをそれぞれ設けたものである。

また、請求項第（２）項の発明はエンジン本体の排気路
の途中に主にガソリン燃料の排気ガスを浄化する第１の
触媒、この第１の触媒の下流側に主にアルコール燃料の
排気ガスを浄化する第２の触媒をそれぞれ配設し、エン
ジン本体の排気路内に第２の触媒と並列に連結されたバ
イパス通路およびこのバイパス通路を開閉操作する開閉
弁をそれぞれ設けるとともに、エンジン本体の燃料中の
アルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段およ
びこのアルコール濃度検出手段によって検出されたアル
コール濃度が所定の設定値以下の状態で開閉弁を開操作
するコントローラをそれぞれ設けたものである。

さらに、請求項第（３）項の発明は請求項第（１）項ま
たは第（２）項の第２の触媒として銀を主成分としたベ
ースメタル触媒によって形成されたものを使用したもの
である。

（作　用） 請求項第（１）項の発明ではアルコール濃度検出手段に
よって検出されたアルコール濃度が所定の設定値よりも
高い場合に開閉弁を閉じ、エンジン本体からの排気ガス
を第１の触媒および第２の触媒内にそれぞれ導くことに
より、排気ガス中に混入されているアルデヒド類を第２
の触媒によって効果的に浄化させるとともに、アルコー
ル濃度検出手段によって検出されたアルコール濃度が所
定の設定値以下の場合には開閉弁を開操作してエンジン
本体からの排気ガスを節１の触媒内にのみ導き、バイパ
ス通路を介して第２の触媒を迂回させることにより、ガ
ソリン燃料中のイオウ分から生成されるＳ０２によって
第２の触媒が被毒を受けることを防止して耐久性の向上
を図るようにしたものである。

また、請求項第（２）項の発明では主にガソリン燃料の
排気ガスを浄化する第１の触媒の下流側に主にアルコー
ル燃料の排気ガスを浄化する第２の触媒を配設させるこ
とにより、エンジン本体側の熱が第２の触媒に直接伝達
されることを防止して第２の触媒の熱劣化を防止するよ
うにしたものである。

さらに、請求項第（３）項の発明では請求項第（１）項
または第（２）項の第２の触媒とじて銀を主成分とした
ベースメタル触媒によって形成されたものを使用するこ
とにより、主にアルコール燃料の排気ガスを浄化する第
２の触媒によるアルデヒド類の浄化効果を一層高めるよ
うにしたものである。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を第１図および第２図を参照
して説明する。第１図は自動車等の車両用エンジンの排
気ガス浄化装置全体の概略構成を示すものである。第１
図中で、１はエンジン本体、２はこのエンジン本体１の
吸気管路、３はエンジン本体１の排気管路である。この
場合、エンジン本体１には腹数のシリンダ（気筒）４が
形成されている。さらに、このエンジン本体１のシリン
ダヘッド１ａには各シリンダ４の吸気ボート５および排
気ポート６がそれぞれ形成されている。

そして、これらの吸気ボート５および排気ポート６は吸
気バルブ７、排気バルブ８によってそれぞれ開閉操作さ
れるようになっている。

また、エンジン本体１の吸気管路２には上流側に配設さ
れた吸気管９と下流側に配設されたインテークマニホル
ド（吸気多岐管）１０とが連結されて形成されており、
インテークマニホルド１０の各分岐管がシリンダヘッド
ｌａの各吸気ボート５・・・にそれぞれ連結されている
。そして、吸気管路２の吸気管９およびインテークマニ
ホルド１０とシリンダヘッドｌａ内の吸気ボート５・・
・とによってエンジン本体１の吸気路が形成されている
。

さらに、吸気管９の途中にはサージタンク１１が連結さ
れている。

また、インテークマニホルド１０の各分岐管には燃料噴
射装置の燃料噴射弁１２がそれぞれ連結されている。こ
れらの各燃料噴射弁１２には燃料供給管１３の一端部が
連結されている。さらに、これらの燃料供給管１３の他
端部は燃料ポンプ１４を介して燃料タンク１５に連結さ
れている。

この燃料タンク１５内にはガソリン燃料とアルコール燃
料、例えばメチルアルコールとの混合燃料が収容されて
いる。そして、エンジン本体１の動作時には燃料ポンプ
１４の駆動にともない燃料りンク１５内のガソリン燃料
とアルコール燃料との混合燃料が燃料供給管１３を介し
て供給され、各燃料噴射弁１２からインテークマニホル
ド１０の各分岐管内に噴射されるようになっている。ま
た、この燃料供給管１３内には混合燃料中のアルコール
の濃度を検出するアルコール濃度センサ（アルコール濃
度検出手段）１６が装着されている。この場合、アルコ
ール濃度センサ１６としては例えば混合燃料中に光源と
受光素子とを配設し、混合比の値に応じて光の屈折率が
代わることを利用した光学式のもの、燃料組成によって
決まる混合燃料の誘電率の変化から混合比率を求める誘
電率式のもの、或いは基本噴射量に対するフィードバッ
ク学習補正係数の大きさからアルコール濃度を求める方
式のものであってもよい。

一方、エンジン本体１の排気管路３は上流側に配設され
たエキゾーストマニホルド（排気多岐管）１７と下流側
に配設された排気管１８とが連結されて形成されており
、エキゾーストマニホルド１７の各分岐管がシリンダヘ
ッド１ａの各シリンダ４の排気ポート６・・・にそれぞ
れ連結されている。

そして、シリンダヘッドｌａ内の排気ポート６・・・と
排気管路３のエキゾーストマニホルド１７および排気管
１８とによってエンジン本体１の排気路が形成されてい
る。また、この排気管１８の途中には主にガソリン燃料
の排気ガスを浄化する第１の触媒１９、この第１の触媒
１９の下流側に主にアルコール燃料の排気ガスを浄化す
る第２の触媒２０がそれぞれ介設されている。この場合
、第１の触媒１９は例えば三元触媒、第２の触媒２０は
銀を主成分としたベースメタル触媒によってそれぞれ形
成されている。さらに、この排気管１８には第２の触媒
２０と並列に連結されたバイパス通路２１およびこのバ
イパス通路２１を開閉操作する開閉弁２２がそれぞれ設
けられている。この開閉弁２２はバタフライバルブ式の
もので、例えばマイクロコンピュータおよびその周辺回
路によって形成されるコントローラ２３に接続されてお
り、このコントローラ２３からの制御信号によって開閉
動作が制御されるようになっている。

また、このコントローラ２３には燃料供給管１３内に介
設されたアルコール濃度センサ１６、吸気管９内に介設
されたスロットルバルブ２４の開度を検出するスロット
ルポジションセンサ２５、サージタンク１１内の吸気圧
を検出する吸気圧センサ２６、エンジン本体１の回転数
を検出する回転数センサ２７、エンジン本体１の冷却水
温を検出する水温センサ２８、エキゾーストマニホルド
１７内の排気ガス中の酸素濃度を検出する０２濃度セン
サ２９等の各センサおよび燃料噴射弁１２がそれぞれ接
続されている。そして、このコントローラ２３ではアル
コール濃度センサ１６によって検出されたアルコール濃
度に応じて開閉弁２２の開閉動作を制御するようになっ
ており、アルコール濃度センサ１６によって検出された
アルコール濃度αが所定の設定値α０以下の状態で開閉
弁２２を開操作するようになっている。

次に、上記構成の作用について第２図のフローチャート
を参照して説明する。

まず、エンジン本体１の運転中は各センサからの検出信
号がコントローラ２３内に入力され、アルコール濃度セ
ンサ１６からの検出信号にもとづいてアルコール濃度α
が読み込まれる。そして、この検出アルコール濃度αが
予めコントローラ２３内に記憶されている設定値α０と
比較される。

ここで、α≧α０の場合にはコントローラ２３によって
開閉弁２２が第１図中に実線で示すように閉操作され、
バイパス通路２１が閉塞される。

そのため、この場合にはエンジン本体１からの排気ガス
はまず三元触媒によって形成される第１の触媒１９内に
導入され、ガソリン燃料成分の燃焼によって生成される
一酸化炭素および炭化水素が酸化されると同時に、窒素
酸化物（ＮＯｘ）が還元されて浄化される。さらに、こ
の第１の触媒１９内を通過した排気ガスは続いてベース
メタル触媒によって形成される第２の触媒２０内に導か
れ、この排気ガス中に混入されているアルデヒド類が第
２の触媒２０によって効果的に浄化される。

また、αくα０の場合にはコントローラ２３によって開
閉弁２２が第１図中に仮想線で示すように開操作され、
バイパス通路２１が開放される。

そのため、この場合にはエンジン本体１からの排気ガス
は三元触媒によって形成される第１の触媒１９内に導入
され、ガソリン燃料成分の燃焼によって生成される一酸
化炭素および炭化水素が酸化されると同時に、窒素酸化
物（ＮＯＸ　）が還元されて浄化される。さらに、この
第１の触媒１９内を通過した排気ガスは続いてバイパス
通路２１内を１介して外部側に排出される。したがって
、この場合にはエンジン本体１からの排気ガスを第１の
触媒１９内にのみ導き、バイパス通路２１を介して第２
の触媒２０を迂回させることができるので、ガソリン燃
料中のイオウ分から生成されるＳ０２によって第２の触
媒２０が被毒を受けることを防止することができ、耐久
性の向上を図ることができる。なお、α０はアルコール
燃料の燃焼によって生成されるアルデヒド類の発生量が
十分に小さくなる程度に設定されており、αくα０の場
合に生成されるアルデヒド類は三元触媒によって形成さ
れる第１の触媒１９のみで充分に浄化されるようになっ
ている。

そこで、上記構成のものにあってはアルコール濃度セン
サ１６によって検出されたアルコール濃度αが所定の設
定値α０よりも高い場合にはコントローラ２３によって
開閉弁２２を閉じ、エンジン本体１からの排気ガスを第
１の触媒１９および第２の触媒２０内にそれぞれ導くよ
うにしたので、排気ガス中に混入されているアルデヒド
類を第２の触媒２０によって効果的に浄化させることが
できるとともに、アルコール濃度センサ１６によって検
印されたアルコール濃度αが所定の設定値α。以下の場
合にはコントローラ２３によって開閉弁２２を開操作し
てエンジン本体１からの排気ガスを第１の触媒１９内に
のみ導き、バイパス通路２１を介して第２の触媒２０を
迂回させるようにしたので、ガソリン燃料中のイオウ分
から生成されるＳ０２によって第２の触媒２０が被毒を
受けることを防止することができ、耐久性の向上を図る
ことができる。また、主にガソリン燃料の排気ガスを浄
化する第１の触媒１９の下流側に主にアルコール燃料の
排気ガスを浄化する第２の触媒２０を配設させたので、
エンジン本体１側の熱が第２の触媒２０に直接伝達され
ることを防止することができ、第２の触媒２０の熱劣化
を防止することができる。さらに、第２の触媒２０とし
て銀を主成分としたベースメタル触媒を使用したので、
主にアルコール燃料の排気ガスを浄化する第２の触媒２
０によるアルデヒド類の浄化効果を一層高めることがで
きる。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではない
。例えば、上記実施例ではバイパス通路２１を開閉操作
する開閉弁２２としてバタフライバルブ式の構成のもの
を示したが、第３図に示すようにポペットバルブ式の開
閉弁３１を設ける構成にしてもよい。

また、上記実施例では燃料タンク１５内にはガソリン燃
料とアルコール燃料、例えばメチルアルコールとの混合
燃料を収容し、エンジン本体１の動作時には燃料ポンプ
１４の駆動にともない燃料タンク１５内のガソリン燃料
とアルコール燃料との混合燃料が燃料供給管１３を介し
て供給され、各燃料噴射弁１２からインテークマニホル
ド１０の各分岐管内に噴射される構成のものを示したが
、ガソリン燃料とアルコール燃料とをそれぞれ独立した
燃料供給路を介して供給するデュアルツユエル方式の構
成にしてもよい。

さらに、その他この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変形実施できることは勿論である。

［発明の効果］ 請求項第（１）項の発明によればエンジン本体の排気路
の途中に主にガソリン燃料の排気ガスを浄化する第１の
触媒と主にアルコール燃料の排気ガスを浄化する第２の
触媒とをそれぞれ配設し、この第２の触媒と並列に連結
されたバイパス通路およびこのバイパス通路を開閉操作
する開閉弁をそれぞれ設けるとともに、エンジン本体の
燃料中のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出
手段およびこのアルコール濃度検出手段によって検出さ
れたアルコール濃度が所定の設定値以下の状態で開閉弁
を開操作するコントローラをそれぞれ設けたので、アル
コール濃度が所定の設定値よりも高い場合にはエンジン
本体からの排気ガスを第１の触媒および第２の触媒内に
それぞれ導くことにより、排気ガス中に混入されている
アルデヒド類を第２の触媒によって効果的に浄化させる
ことができるとともに、アルコール濃度が所定の設定値
以下の場合には開閉弁を開操作してエンジン本体からの
排気ガスを第１の触媒内にのみ導き、バイパス通路を介
して第２の触媒を迂回させることにより、ガソリン燃料
中のイオウ分から生成されるＳ０２によって第２の触媒
が被毒を受けることを防止して耐久性の向上を図ること
ができる。

また、請求項第（２）項の発明によればエンジン本体の
排気路の途中に主にガソリン燃料の排気ガスを浄化する
第１の触媒、この第１の触媒の下流側に主：こアルコー
ル燃料の排気ガスを浄化する第２の触媒をそれぞれ配設
し、エンジン本体の排気路内に第２の触媒と並列に連結
されたノ（イ／＜入通路およびこのバイパス通路を開閉
操作する開閉弁をそれぞれ設けるとともに、エンジン本
体の燃料中のアルコール濃度を検出するアルコール濃度
検出手段およびこのアルコール濃度検出手段によって検
出されたアルコール濃度が所定の設定値以下の状態で開
閉弁を開操作するコントローラをそれぞれ設けたので、
エンジン本体側の熱が第２の触媒に直接伝達されること
を防止して第２の触媒の熱劣化を防止することができる
。

さらに、請求項第（３）項の発明によれば請求項第（１
）項または第（２）項の第２の触媒として銀を主成分と
したベースメタル触媒によって形成されたものを使用し
たので、主にアルコール燃料の排気ガスを浄化する第２
の触媒によるアルデヒド類の浄化効果を一層高めること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の一実施例を示すもので
、第１図はエンジンの排気ガス浄化装置全体の概略構成
図、第２図は作用を説明するためのフローチャート、第
３図は別の実施例を示す要部の概略構成図である。 １・・・エンジン本体、３・・・排気管路、１６・・・
アルコール濃度センサ（アルコール濃度検出手段）、１
９・・・第１の触媒、２０・・・第２の触媒、２１・・
・バイパス通路、２２．３１・・・開閉弁、２３・・・
コントローラ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジン本体の排気路の途中に主にガソリン燃料
   の排気ガスを浄化する第１の触媒と主にアルコール燃料
   の排気ガスを浄化する第２の触媒とをそれぞれ配設し、
   この第２の触媒と並列に連結されたバイパス通路および
   このバイパス通路を開閉操作する開閉弁をそれぞれ設け
   るとともに、前記エンジン本体の燃料中のアルコール濃
   度を検出するアルコール濃度検出手段およびこのアルコ
   ール濃度検出手段によって検出されたアルコール濃度が
   所定の設定値以下の状態で前記開閉弁を開操作するコン
   トローラをそれぞれ設けたことを特徴とするエンジンの
   排気ガス浄化装置。
2. （２）エンジン本体の排気路の途中に主にガソリン燃料
   の排気ガスを浄化する第１の触媒、この第１の触媒の下
   流側に主にアルコール燃料の排気ガスを浄化する第２の
   触媒をそれぞれ配設し、前記エンジン本体の排気路内に
   前記第２の触媒と並列に連結されたバイパス通路および
   このバイパス通路を開閉操作する開閉弁をそれぞれ設け
   るとともに、前記エンジン本体の燃料中のアルコール濃
   度を検出するアルコール濃度検出手段およびこのアルコ
   ール濃度検出手段によって検出されたアルコール濃度が
   所定の設定値以下の状態で前記開閉弁を開操作するコン
   トローラをそれぞれ設けたことを特徴とするエンジンの
   排気ガス浄化装置。
3. （３）第２の触媒は銀を主成分としたベースメタル触媒
   によって形成されたものであることを特徴とする請求項
   第（１）項または第（２）項記載のエンジンの排気ガス
   浄化装置。