JPH05321646A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関の冷態始動時の際にも効率良く排
気ガスを浄化する排気ガス浄化装置を提供する。 【構成】 排気通路１２に介装された触媒コンバータ１
３の上流側に、冷態時の排ガス中の炭化水素（ＨＣ）等
の有害物質を吸着する吸着手段１６と、排気ガスのガス
温を測定する温度センサ１７と、前記吸着手段１６の上
流側に設けて排気ガス通路１２内に二次空気を導入し
て、吸着手段内をパージする二次空気供給通路１９とが
設けられてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の冷態始動時
等の際にも効率よく排気ガスを浄化するようにした排気
ガス浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガソリンや軽油等の化石燃料を使用する
内燃機関から排出される燃焼ガス（以下、これを排気ガ
スと呼称する）中には、炭化水素や窒素酸化物等の有害
物質が含まれていることが多く、この排気ガスをそのま
ま大気中に放出することは種々の点で問題がある。

【０００３】このようなことから、炭化水素の燃焼によ
る浄化を促進させたり、窒素酸化物の還元を促進させる
ことにより、これらの有害物質を無害化する三元触媒を
用いた排気ガス浄化装置が開発され、実用に供されてい
ることは周知の通りである。つまり、この三元触媒が担
持された触媒コンバータを内燃機関の排ガス通路の途中
に組み込み、これら有害物質が触媒コンバータを通過す
る間に無害化された状態となり、大気中に放出されるよ
うにしている。

【０００４】ところが、従来の触媒コンバータの三元触
媒は、その温度によって有害物質の酸化還元反応を促進
させる触媒能力に極端な相違があり、機関の冷態始動後
の未活性な状態では、炭化水素の浄化を充分促進させる
ことができなかった。

【０００５】そこで、三元触媒が担持された触媒コンバ
ータ（以下、主触媒コンバータと呼称する）よりも上流
側の排気通路の途中に、酸化触媒が担持された副触媒コ
ンバータを組み込み、主触媒コンバータの三元触媒が未
活性な状態の場合に、この副触媒コンバータを電気的に
加熱して酸化触媒を活性化させ、炭化水素の浄化を促進
させるようにした排気ガス浄化装置が開発されるに至っ
ている。

【０００６】このような副触媒コンバータを組み込んだ
排気ガス浄化装置の概念を図２に示す。同図に示すよう
に、三元触媒を担持する触媒コンバータ１よりも上流側
の排気通路２の途中には、酸化触媒を担持した副触媒コ
ンバータ３が設けられ、この副触媒コンバータ３には図
示しないイグニッションキースイッチの操作に連動する
触媒用スイッチ４を介して電源５が接続している。つま
り、機関６の冷態始動時には触媒用スイッチ４が入って
電源５からの電流が副触媒コンバータ３に流れ、この副
触媒コンバータ３の酸化触媒が活性化温度まで加熱され
た後、機関６が実際に始動して排気通路２内を流れる排
気ガス中に含まれる炭化水素の浄化を行い、主触媒コン
バータ１の三元触媒が活性化温度に達した時点で、触媒
用スイッチ４が切れて副触媒コンバータ３に対する通電
を中止するようにしている。

【０００７】このため、電源５により電気的に加熱され
る副触媒コンバータ３の酸化触媒を担持する担体として
は、鉄−クロム−アルミニウム系の耐熱合金等の金属系
のものが主に採用されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】酸化触媒と三元触媒と
を用いた図２に示す排気ガス浄化装置においては、機関
６の冷態始動時に酸化触媒が担持された副触媒コンバー
タ３を加熱する必要があり、従来では酸化触媒を担持す
る担体の電気抵抗による発熱を利用した加熱形式を採用
している。

【０００９】そこで、副触媒コンバータ３の酸化触媒を
短時間の内に活性化させる方法として、この酸化触媒を
担持する担体の電気抵抗値を下げるか、或いは副触媒コ
ンバータ３に対する供給電圧を上げる方法の他、副触媒
コンバータ３に対する供給電圧を上げると共に酸化触媒
を担持する担体の電気抵抗値を増大させる方法等が考え
られる。

【００１０】しかし、酸化触媒を担持する担体の電気抵
抗値を下げたり、或いは副触媒コンバータ３に対する供
給電圧を上げる方法の場合、副触媒コンバータ３に非常
に大きな電流が流れてしまうため、容量の著しく大きな
電源５を使用する必要が生ずる。

【００１１】これに対し、副触媒コンバータ３に対する
供給電圧を上げると共に酸化触媒を担持する担体の電気
抵抗値を増大させる方法の場合、電源５の容量を余り変
えずに効率良く酸化触媒を短時間の内に活性化させるこ
とが可能となるが、担体を構成する従来の鉄−クロム−
アルミニウム系の耐熱合金等は、電気抵抗値が余り高く
ないため、絶対的な発熱量が少なく、必然的に容量の非
常に大きな電源５を使うか、或いは何らかの工夫をして
担体の構造自体に特徴を持たせ、電流が流れる方向に沿
った担体の長さ（以下、これを担体の電流通路長と呼称
する）を長くする必要があり、これに伴って副触媒コン
バータ３が大型化してしまう虞がある。

【００１２】なお、担体として電気抵抗値が高い金属材
料を使用することも考えられるが、材料コストや加工性
等の点で現在の担体材料に代わるべきものはなく、現在
の担体材料をそのまま使わざるを得ない。

【００１３】本発明は、電源の容量を増大させたり従来
の担体材料を代えることなく、冷態始動時の炭化水素等
の有害物質を効率よく浄化し得る排気ガス浄化装置を提
供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明による排気ガス浄
化装置は、内燃機関の燃焼ガスの排気通路の途中に介装
された触媒コンバータよりも上流側の前記排気通路に介
装され燃焼ガスを吸着する吸着手段と、この吸着手段よ
りも上流側に設けられ前記燃焼ガスのガス温度を測定す
る温度センサと、前記吸着手段よりも上流側の排気通路
に連通し該排気通路内に二次空気を供給する二次空気供
給手段とを備えたことを特徴とする。

【００１５】

【作用】機関の冷態始動後、触媒が活性温度の達するま
での間は、排出される炭化水素（ＨＣ）等の有害物質を
吸着手段によって吸着する。そして、温度センサによっ
て燃焼ガスの温度が所定温度に達したことを確認した後
に、二次空気供給手段から二次空気を導入して前記吸着
手段内をパージし、吸着した炭化水素（ＨＣ）等の有害
物質を触媒コンバータに送って浄化する。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の好適な一実施例を図面を参照
して説明する。

【００１７】図１に本実施例に係る内燃機関の排気ガス
浄化装置の概略を示す。

【００１８】本実施例の排気ガス浄化装置にあっては、
排気通路に介装された触媒コンバータの上流側に、冷態
時の排ガス中の炭化水素（ＨＣ）等の有害物質を吸着す
る吸着手段と、排気ガスのガス温を測定する温度センサ
と、前記吸着手段の上流側に設けて排気ガス通路内に二
次空気を導入して、吸着手段内をパージする二次空気供
給手段とが設けられている。

【００１９】即ち、図１に示すように、エンジン１０の
排気ポート１１には排気通路１２が接続されており、そ
の中途部には三元触媒が担持された触媒コンバータ１３
及び消音器１４が各々介装されている。

【００２０】前記触媒コンバータ１３が介装された排気
通路１２の上流側には、例えばゼオライト等の高機能吸
着部材１５を有する吸着手段１６が介装されている。ま
た、当該吸着手段１６の上流側には排気ガスのガス温度
を測定する温度センサ１７が取付けられており、この温
度センサ１７には、当該温度センサ１７から出力される
検出信号を受ける電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」
と記す）１８が接続している。

【００２１】また、前記吸着手段１６の上流側の排気通
路１２には二次空気を通路内に供給する二次空気供給通
路１９が連通されている。

【００２２】一方、エアクリーナ２０は吸気管２１によ
りサージタンク２２を介してエンジン１０の吸気ポート
２３に連結されており、吸気管２１の中途部にはスロッ
トルバルブ２４が設けられている。

【００２３】前記エアクリーナ２０からの一次エアを吸
入し、吸気管２１を介してエンジン１０の燃焼室２５に
導入するエアクリーナ２０とは別に、二次エアを吸入す
るエアクリーナ２６が設けられている。このエアクリー
ナ２６はスイッチングバルブ２７及びリードバルブ２８
を有する二次空気供給通路１９を介して排気通路１２に
連結されている。スイッチングバルブ２７はＥＣＵ１８
によってＯＮ／ＯＦＦ制御され、所定の条件下で開放し
て二次空気を排気通路１２に供給可能とし、リードバル
ブ２８は排気通路１２側の負圧によって開放されるもの
である。

【００２４】而して、エアクリーナ２０から吸入された
一次空気は吸気管２１及びサージタンク２２を介してエ
ンジン１０の吸気ポート２３に供給される一方、インジ
ェクタ３０は燃料タンクからのガソリンを所定量噴射
し、空気とガソリンとの混合気となって燃焼室２５内に
供給される。そして、燃焼室２５内でピストン３１の上
下動により混合気が圧縮され、点火プラグ３２が火花を
発生することで爆発、膨張が行われてエンジン１０が作
動する。

【００２５】このエンジン１０の冷態始動時において発
生する排気ガス中の有害物質である炭化水素（ＨＣ）
は、高機能吸着部材１５を有する吸着手段１６によって
吸着される。すなわち、触媒コンバータ１３の三元触媒
が活性温度に達するまでの間に発生する排気ガス中の炭
化水素（ＨＣ）等の有害物質を吸着手段１６の吸着部材
１５によって一時的に吸着させておく。

【００２６】このようにエンジン１０の冷態始動時にお
いて排気ガス中に多く含有する炭化水素（ＨＣ）を吸着
したゼオライト等の高機能吸着部材１５は、排気温度が
ある温度に達した後、二次空気供給通路１９から二次空
気を導入させて、パージして、三元触媒等を担持した触
媒コンバータ１３に炭化水素（ＨＣ）を送り、ここで浄
化する。

【００２７】すなわち、排気通路１２に取付けられた温
度センサ１７によって排気温度が触媒コンバータ１３の
三元触媒が活性化する温度、例えば３００℃に達した時
に、検出信号がＥＣＵ１８に送られ二次空気供給手段の
スイッチングバルブ２７が開かれ、エアクリーナ２６か
らの二次空気が排気通路１２内に供給され、供給手段１
６をパージし、吸着部材の再生を行う。このパージ時間
は例えば排ガス３００℃の場合、３００秒前後とすれば
よく、このパージのコントロールはタイマー等の制御手
段を用いて行うこととした。

【００２８】この二次空気の導入によって吸着手段１６
内をパージして触媒コンバータ１３に送られた炭化水素
（ＨＣ）はここで高温になっている三元触媒の触媒の活
性作用によって浄化される。

【００２９】このように触媒コンバータ１３の三元触媒
が未活性な機関の冷態始動時においては、ゼオライト等
の高機能吸着部材１５を有する吸着手段１６を設けて有
害な炭化水素（ＨＣ）を吸着しておき、排気ガスが例え
ば３００℃前後の三元触媒が働く温度に達した後、タイ
マー等を用いて所定時間二次空気を供給して吸着手段内
をパージして、燃焼によりリフレッシュすると同時に炭
化水素（ＨＣ）を浄化させることが可能となり、機関の
冷態始動直後においても炭化水素（ＨＣ）の浄化が可能
となる。

【００３０】

【発明の効果】以上、実施例と共に述べたように本発明
に係る排気ガス浄化装置は冷態始動時の触媒コンバータ
の未活性な状態の間に発生する触媒コンバータでは浄化
しきれない有害物質を高機能吸着部材を有する吸着手段
によって吸着し、所定の活性温度に達した後には、二次
空気を供給してパージし、リフレッシュするので、冷態
始動時においても常に有害物質が除去され、排ガスを無
害化することとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る排気ガス浄化装置の概念図であ
る。

【図２】従来の排気ガス浄化装置の概念図である。

【符号の説明】

１０ エンジン １１ 排気ポート １２ 排気通路 １３ 触媒コンバータ １５ 吸着部材 １６ 吸着手段 １７ 温度センサ １８ 電子制御ユニット（ＥＣＵ） １９ 二次空気供給通路 ２６ エアクリーナ ２７ スイッチングバルブ ２８ リードバルブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の燃焼ガスの排気通路の途中に
   介装された触媒コンバータよりも上流側の前記排気通路
   に介装され燃焼ガスを吸着する吸着手段と、この吸着手
   段よりも上流側に設けられ前記燃焼ガスのガス温度を測
   定する温度センサと、前記吸着手段よりも上流側の排気
   通路に連通し該排気通路内に二次空気を供給する二次空
   気供給手段とを備えたことを特徴とする排気ガス浄化装
   置。