JPH0511294Y2

JPH0511294Y2 -

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Publication number: JPH0511294Y2
Application number: JP1985012738U
Authority: JP
Priority date: 1985-01-31
Filing date: 1985-01-31
Publication date: 1993-03-19
Anticipated expiration: 2000-01-31
Also published as: JPS61130709U

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内燃機関から排出される排
気ガス中に含まれる有毒物質、例えば炭化水素
（HC）、一酸化炭素（CO）及び窒素酸化物
（NOx）等を除去するための排気ガス浄化装置に
係り、さらに詳しくは排気系路の途中に酸素濃度
検出器又は触媒等の熱害部材を有する自動車用排
気ガス浄化装置に関するものである。

（従来の技術）一般に自動車等の排出ガス対策として排気系路
に触媒を設け、この触媒と排気ガス中のHC，
CO，NOx等を酸化・還元により無害な物質に化
学反応させるものがあり、三元触媒装置と呼ばれ
ている。

上記三元触媒装置を備えた自動車用エンジンに
おいては、三元触媒が最も有効に働く理論空燃比
付近の領域に空燃比を制御する空燃比フイードバ
ツク制御装置が設けられている。この空燃比フイ
ードバツク制御装置は排気系路に酸素濃度検出器
を設け、この酸素濃度検出器により検出した酸素
濃度をコンピユータにより演算処理して吸気系に
制御信号を送出し、空気と燃料との混合割合を制
御するものである。前記酸素濃度検出器として
は、排気ガスと大気との酸素分圧の差に応じて出
力を急変するO₂センサ（ジルコニア素子と白金
電極を使用した酸素濃淡電池）が広く知られてい
る。

ところで、上記三元触媒装置では排気系路に触
媒を充填した触媒コンバータを装着しているが、
排気管に設けるという取付上の理由から１つの触
媒コンバータの大きさには限界がある。そこで、
排気管に２個の触媒コンバータ（以下タンデム型
という）を設けて、この増量された触媒により酸
化及び還元性能の向上を図つているものがある。
前記タンデム型触媒コンバータには、触媒コンバ
ータを排気管の途中に直列に介挿する直列式と、
排気管を分岐させて並列に触媒コンバータを取付
ける並列式とがある。

しかしながら、前者の直列式タンデム型触媒コ
ンバータにおいては、上流側に位置する触媒だけ
が排ガス中の被毒物質（例えば燐、鉛等の金属粒
子）を受け易く、排ガス温度も高いために著しく
烈火することになる。また、下流側に位置する触
媒は、温度の低くなつた排ガスが流入するため、
上流側の触媒が有効に機能しなくなつた状況にお
いて充分な浄化作用を示さない。

そこで、従来上記のような直列式タンデム型触
媒コンバータの改良として、「排ガス浄化装置」
（特開昭57−210116号公報参照）が提案されてい
る。

この排ガス浄化装置は第３図に示すように構成
されている。すなわち、符号１はエンジン、２は
排気系路、３及び４は触媒コンバータ、３ａ及び
４ａは触媒、５はバイパス、６は切換弁であり、
該切換弁６は以下のように作動する。まず、排気
系路２の上流側触媒コンバータ３の上流側に設け
られた排ガス温度検知器７が、設定温度に対する
排ガス温度の変化を検知して、コンピユータユニ
ツト８へ検出信号を送出し、該コンピユータユニ
ツト８からは電磁弁制御開路９に切換信号が送出
され、該制御回路９の信号により電磁弁１０が開
き、吸気負圧が負圧回路１１と１２を介して負圧
制御弁１３に伝達され、この吸気負圧によりレリ
ーズ１４を変動させて前記切換弁６を作動させ
る。

従つて排ガス浄化の過程は次のようになる。エ
ンジン始動直後などのように、温度検知器７によ
り検知される排ガス温度がコンピユータユニツト
８の設定温度よりも低いときは、切換弁６がバイ
パス５の入口を塞いでいるので、排ガスはコンバ
ータ３を経てコンバータ４に到り、排気される。
この場合、コンバータ３はコンバータ４に比較し
てエンジン１に近いため、排ガスは温度を余り低
下することなくコンバータ３に流入するので、触
媒３ａの入ガス温度が高いためコンバータ３の触
媒３ａは高い浄化性能を示す。また、コンバータ
４の触媒４ａはコンバータ３を通過した排ガスに
より暖機されている。

一方、加速時などのように、温度検知器７によ
り検知される排ガス温度がコンピユータユニツト
８の設定温度より高いときには、切換弁６が移動
してコンバータ３の入口を閉塞するため、排ガス
はバイパス５を経てコンバータ４に到り排気され
る。この場合、コンバータ４はエンジン１から遠
い位置にあるが、上述の始動時等において触媒４
ａの温度は暖機されており、入ガス温度も高いた
め触媒４ａは高い浄化性能を示す。

（考案が解決しようとする問題点）しかしながら、上述した従来の排気ガス浄化装
置においては、以下の問題点があつた。

すなわち、排ガス系路２に温度検知器７を介装
しかつ切替弁６を制御するコンピユータユニツト
８を新たに設けなければならないため、部品点数
が増加してコスト的負担が大きくなるという問題
点を有していた。

また、上記実施例においては、切換弁６の切換
を排気ガスの温度により行なつているが、排気ガ
スの温度の変動と排気ガス中の被毒物質の濃度と
は必ずしも一致しておらず、このために温度によ
る切替制御では被毒物質が２つの触媒コンバータ
に均等に分配されないという問題点を有してい
た。

本考案の目的は、空燃比フイードバツク制御装
置を利用して、コスト負担の可及的低減を図り、
かつ被毒物質の２つの触媒コンバータへの分配を
適当にして耐久性の一層の向上を図ることにあ
る。

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するために、本考案に係る自動
車用排気ガス浄化装置の特徴は、排気系路中に直
列に介装された２つの３元触媒コンバータと、排
気ガスに含まれる酸素濃度を検出して空燃比を制
御する空燃比フイードバツク制御装置とを備えた
排気ガス浄化装置において、前記排気系路に上流
側の触媒コンバータを迂回するバイパスを設ける
と共に、該バイパスの上流側分岐部に排気ガスの
流れを本道側とバイパス側とに切替える切替弁を
設け、かつ前記空燃比フイードバツク制御装置
に、該制御装置において求めた酸素濃度が所定値
を下回る場合に前記バイパスを開くように前記切
替弁を制御する弁制御部を設けるように構成した
ことにある。

（作用）上記のように構成したので、既存の空燃比フイ
ードバツク制御装置の酸素濃度検出器をそのまゝ
用いてわずかの改良で切替弁を開閉制御できる。
しかも空燃比フイードバツク制御装置が作動する
条件下では、例えばアイドリング時や低速走行時
などのように空燃比が薄くつまり酸素濃度が高く
温度がそれほど高くない場合は上流側の触媒コン
バータを排気ガスが通過する一方、加速時などの
ように空燃比が濃い場合つまり酸素濃度が低い場
合はバイパス回路が開かれて下流側の触媒コンバ
ータを排気ガスが通過し、また始動時のように温
度が低くて空燃比フイードバツク制御装置が作動
しない条件下では、空燃比の濃い排気ガスが上流
側の触媒コンバータを通過することとなり、排気
ガス中の被毒物質が２つの触媒コンバータにほゞ
均等に分配されると共に、上流側の触媒コンバー
タが過熱することもなくなる。

（実施例）以下本考案に係る自動車用排気ガス浄化装置に
ついて実施例に従い詳細に説明する。

第１図は本考案の第１実施例の概略を示す一部
断面図であり、第３図と同一符号を付したものは
同一又は相当する部材を示すものとする。

同図において、エンジン１には吸気マニホール
ド１ａと排気マニホールド１ｂとが接続され、排
気マニホールド１ｂには排気系路２が接続されて
いる。該排気系路２には直列式タンデム型触媒コ
ンバータ３，４が介挿されており、また、前記排
気系路２には排気上流側の触媒コンバータ３の上
流側から分岐して下流側で再び接続されるバイパ
ス５が設けられている。前記吸気マニホールド１
ａには、空燃比フイードバツク制御装置を構成す
るコンピユータ２０により制御される電磁弁１０
に導通する吸気管２１が連通されている。符号２
２は前記電磁弁１０に一端が導通する導通管であ
り、この導通管２２の他端はアクチユエータ２３
に連通している。このアクチユエータ２３にはリ
ンク棒２４が設けられており、このリンク棒２４
に一端が連結されたリンク棒２５の他端は、前記
排気系路２とバイパス５の上流側分岐部５ａに設
けられた切換弁６に連結されている。前記排気系
路２のバイパス５上流側分岐部５ａの下流側で、
かつ触媒コンバータ３の上流側には酸素濃度を検
知するO₂センサ３０が取付けられており、この
O₂センサ３０は前記コンピユータ２０に検出信
号を送出するように設定されている。尚、切替弁
６が触媒コンバータ３へ通じる本道を閉じた状態
でも、O₂センサ３０による酸素濃度の検出に支
障がない程度に触媒コンバータ３側へわずか排気
ガスが流れるようになつている。また符号４０は
電磁弁１０によつて吸入される大気を濾過するフ
イルタであり、符号４１は電磁弁１０とフイルタ
４０との間の管路であり、また、符号４２は排気
系路２の下流側に設けられたマフラーである。

上記のような構成において、本考案に係る排気
ガス浄化装置の動作について説明する。

まず、通常の空燃比フイードバツク制御条件に
おいては、O₂センサ３０が排気系路２内を流れ
る排気ガスの酸素濃度を検出する。すなわち、ア
イドリング時や低速走行時のように吸気マニホー
ルド１ａ内の空燃比が理論空燃比（14.4〜15.0）
より薄くて排気マニホールド１ｂ内の酸素濃度が
高くなり、O₂センサ３０からの信号にもとづい
てコンピユータ２０が演算した空燃比が所定の値
より大きくなると、コンピユータ２０から電磁弁
１０を制御するための信号が送出される。この制
御信号により電磁弁１０はアクチユエータ２３に
連通する導通管２２と吸気管２１とを開通させ
る。この状態において、アクチユエータ２３はリ
ンク棒２４，２５により上流側分岐部５ａの切換
弁６の開閉位置をバイパス５閉鎖側とする。従つ
て排気ガスは第１図の矢印Ｘのように流れて触媒
コンバータ３に充填された触媒により浄化され
る。このフイードバツク条件の下では排気ガスの
温度は余り高くなく、被毒物質の含有濃度も余り
濃くないので、触媒コンバータ３の触媒は余り劣
化しない。さらに、触媒コンバータ３を通過した
排気ガスは、触媒コンバータ４を通過するので、
この排気ガスの通過により触媒コンバータ４の触
媒は暖機されている。

次に同じ空燃比フイードバツク制御条件下で、
加速時などで空燃比が濃くなる場合には、排気系
路２内の排気ガスは高熱となり、また被毒物質も
高濃度となる。このとき、O₂センサ３０からの
信号にもとづいてコンピユータ２０が演算した空
燃比が所定の値以上に小さくなると、コンピユー
タ２０は電磁弁１０を制御するための信号を送出
し、フイルタ４０の設けられた管路４１とアクチ
ユエータ２３の導通管２２とを開通させ、大気と
アクチユエータ２３とを導通する。これによつて
リンク棒２４，２５が駆動されて分岐部５ａの切
換弁６を作動させてバイパス５を開通させるモー
ドとする。従つて排気ガスは第１図の点線矢印方
向Ｙ方向すなわちバイパス５に迂回されて下流側
の触媒コンバータ４へ直接流れ、そこで浄化され
ると共に、該触媒コンバータ４には排気ガス中の
被毒物質が堆積することとなる。一方、始動時の
ように温度が低くて空燃比フイードバツク制御装
置が作動しない条件下では、空燃比の濃い排気ガ
スが上流側の触媒コンバータを通過することとな
り、触媒コンバータ３には排気ガス中の被毒物質
が堆積する。すなわち、排気ガス中の被毒物質は
２つの触媒コンバータ３，４にほゞ均等に分配さ
れると共に、上流側の触媒コンバータ３が過熱す
ることもなくなる。

以上説明した実施例に特有の効果としては、空
燃比フイードバツク制御の制御時期を検出する
O₂センサが多量の排気ガスに晒されないので、
その寿命が延長する。

（考案の効果）以上詳細に説明したように本考案に係る自動車
用排気ガス浄化装置によれば、以下のような効果
を奏する。

まず、既存の空燃比フイードバツク制御装置の
わずかの改良で実現できるので、コスト負担を最
小限に抑えることができる。また排気ガス中の被
毒物質を２つの触媒コンバータにほゞ均等に分配
できると共に、上流側の触媒コンバータの過熱を
防止できるので、２つの触媒コンバータのうちの
一方の触媒が被毒物質や熱によつて極端に劣化す
ることがなくなり耐久性が大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案に係る自動車用排気ガス浄化
装置の第１実施例の全体を示す一部断面概略図で
あり、第２図は従来の排気ガス浄化装置の一例を
示す該略図である。２……排気系路、３……上流側触媒（熱害部
材）、５……バイパス、５ａ……上流側分岐部、
６……切換弁、３０……O₂センサ（酸素濃度検
出器＝熱害部材）。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

排気系路中に直列に介装された２つの三元触媒
コンバータと、排気ガスに含まれる酸素濃度を検
出して空燃比を制御する空燃比フイードバツク制
御装置とを備えた排気ガス浄化装置において、前
記排気系路に上流側の触媒コンバータを迂回する
バイパスを設けると共に、該バイパスの上流側分
岐部に排気ガスの流れを本道側とバイパス側とに
切替える切替弁を設け、かつ前記空燃比フイード
バツク制御装置に、該制御装置において求めた酸
素濃度が所定値を下回る場合に前記バイパスを開
くように前記切替弁を制御する弁制御部を設けた
ことを特徴とする自動車用排気ガス浄化装置。