JPH06229233A

JPH06229233A - 排気浄化装置

Info

Publication number: JPH06229233A
Application number: JP3460093A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Toda; 勝己戸田
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1993-01-30
Filing date: 1993-01-30
Publication date: 1994-08-16

Abstract

(57)【要約】【目的】この発明の目的は、内燃機関の始動後に触媒
体を迅速に活性化させ得て、始動直後の排気有害成分値
を減少し得て、また、排気通路に２つの第１・第２触媒
体を設けている場合に第１触媒体を廃止し得るとともに
ヒータ付きのＯ2センサを設けている場合にヒータ無し
のＯ2 センサに変更し得て、コストの低減を果たし得る
排気浄化装置を実現することにある。【構成】この目的を達成するために、この発明は、内
燃機関の排気通路の途中に触媒体を設け、この触媒体よ
りも上流側の排気通路の排気の温度を設定温度に上昇さ
せるべく動作制御される加熱手段を設けたことを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は排気浄化装置に係り、
特に内燃機関の始動後に触媒体を迅速に活性化させ得
て、始動直後の排気有害成分値を減少し得て、コスト的
に有利に実施し得る排気浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両等に搭載される内燃機関には、排気
中の有害成分を触媒体により浄化する排気浄化装置を設
けたものがある。このような排気浄化装置としては、図
１１・図１２に示すものがある。

【０００３】図１１において、４０２は内燃機関、４０
４は吸気通路、４０６は排気通路、４０８は燃焼室、４
１０は吸気マニホルド、４１２は排気マニホルド、４１
４は排気管、４１６は触媒コンバータ、４１８は触媒体
である。触媒体コンバータ４１６は、排気管４１４の途
中に設けられ、排気通路４０６を流れる排気中の有害成
分を触媒体４１８により浄化する。なお、符号４２０は
Ｏ2 センサ、符号４２２はサーモフューズである。

【０００４】また、図１２において、５０２は内燃機
関、５０４は吸気通路、５０６は排気通路、５０８は燃
焼室、５１０は吸気マニホルド、５１２は排気マニホル
ド、５１４は排気管、５１６は第１触媒コンバータ、５
１８は第１触媒体、５２０は第２触媒コンバータ、５２
２は第２触媒体である。第１触媒コンバータ５１６は、
排気マニホルド５１２の直下流に設けている。第２触媒
コンバータ５２０は、第１触媒コンバータ５１６よりも
下流側に位置させて、排気管５１４の途中に設けてい
る。第１・第２触媒コンバータ５１６・５２０は、排気
通路５０６を流れる排気中の有害成分を夫々第１・第２
触媒体５１８・５２２により浄化する。なお、符号５２
４はＯ2 センサ、符号５２６はサーモフューズである。

【０００５】さらに、排気浄化装置としては、例えば、
図１２に２点鎖線で示す如く、加熱式触媒コンバータ６
０２を設け、この加熱式触媒コンバータ６０２のヒータ
（図示せず）の作動を制御して触媒体６０４の温度を制
御する制御部６０６を設けたものもある。

【０００６】このような排気浄化装置の従来例として
は、特開平２−２２１６２１号公報に開示されるものが
ある。この公報に開示される排気浄化装置は、多孔質炭
化珪素焼結体によって形成された触媒担体の外周にヒー
タを配設し、このヒータによって触媒担体を均等に加熱
し、触媒担体に滞留したカーボンを燃焼させ、触媒担体
の溶損を招くことなく再生させるものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図１１に示
す排気浄化装置は、内燃機関４０２を搭載する車両（図
示せず）の後方に触媒体４１８が配設されることによ
り、内燃機関４０２と触媒体４１８との距離が大きくな
り、図１３に一点鎖線で示す如く、触媒体４１８を活性
化させ得る温度に排気の温度が上昇するまで、時間がか
かるという問題があった。

【０００８】このため、図１１に示す排気浄化装置は、
内燃機関４０２の始動後に触媒体４１８を迅速に活性化
させ得ず、図１４に一点鎖線で示す如く、始動直後の排
気有害成分（ＴＨＣ：ＴＯＴＡＬＨＹＤＯＲＯ−ＣＡ
ＲＢＯＮ）が多いという不都合があり、始動直後の排気
有害成分値の低減を求める規制に対応し得ない不都合が
ある。

【０００９】また、図１２に示す排気浄化装置は、内燃
機関５０２をスロットル弁全開状態で運転した場合に、
排気マニホルド５１２の直後に配設される第１触媒コン
バータ５１６の第１触媒体５１８の溶損を招くおそれが
ある。

【００１０】このため、図１２に示す排気浄化装置は、
内燃機関５０２を搭載する車両（図示せず）をスロット
ル弁全開状態で高速走行させる地域において、採用し難
い不都合がある。また、このような不都合を解消すべ
く、第１触媒コンバータ５１６を廃止して前記図１１に
示す排気浄化装置を採用した場合には、前記の如く、内
燃機関の始動後に触媒体を迅速に活性化させ得ず、始動
直後の排気有害成分値が多いという不都合があり、始動
直後の排気有害成分値の低減を求める規制に対応し得な
い不都合がある。

【００１１】さらに、図１２に２点鎖線で示す如く、加
熱式触媒コンバータ６０２のヒータ（図示せず）の作動
を制御部６０６により制御し、触媒体６０４の温度を制
御する排気浄化装置は、構造の複雑化によりコストの上
昇を招く不都合があるとともに、排気の温度が低い場合
に十分な浄化性能を得られない不都合がある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、上
述不都合を除去すべく、内燃機関の排気通路の途中に触
媒体を設け、この触媒体よりも上流側の排気通路の排気
の温度を設定温度に上昇させるべく動作制御される加熱
手段を設けたことを特徴とする。

【００１３】

【作用】この発明の構成によれば、排気浄化装置は、内
燃機関の排気通路の途中に設けた触媒体よりも上流側の
排気通路の排気の温度を設定温度に上昇させるべく動作
制御される加熱手段を設けたことにより、この加熱手段
によって触媒体よりも上流側の排気通路の排気を加熱
し、触媒体に接触する排気の温度を設定温度に急速に上
昇させることができる。

【００１４】

【実施例】以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１５】図１〜図７は、この発明の第１実施例を示
すものである。図７において、２は内燃機関、４は吸気
通路、６は排気通路である。内燃機関２の吸気通路６
は、上流側から順次に接続された吸気ダクト８とエアク
リーナ１０とエアフローメータ１２と吸気管１４とスロ
ットルボディ１６とサージタンク１８と吸気マニホルド
２０とにより形成される。前記スロットルボディ１６内
の吸気通路４には、スロットル弁２２を備えている。吸
気通路４は、内燃機関２の燃焼室２４に連通されてい
る。

【００１６】また、内燃機関２の燃焼室２４に連通され
る排気通路６は、上流側から順次に接続された排気マニ
ホルド２６と上流側排気管２８と触媒コンバータ３０と
下流側排気管３２とにより形成される。上流側排気管２
８は、排気マニホルド２６に接続される上流側第１排気
管２８−１と、触媒コンバータ３０に接続される上流側
第２排気管２８−２とから構成される。また、触媒コン
バータ３０内の排気通路６には、触媒体３４を設けてい
る。

【００１７】前記内燃機関２には、燃焼室２４に指向さ
せて燃料噴射弁３６を設けている。燃料噴射弁３６は、
燃料ポンプ３８により燃料タンク４０の燃料を供給され
る。燃料噴射弁３６に供給される燃料は、燃料圧力調整
部４２により圧力を所定値に調整される。

【００１８】なお、符号４４はキャニスタ、符号４６は
２方向弁、符号４８はエアレギュレータ、符号５０はエ
アコンディショナ用空気量制御弁、符号５２はアイドル
用空気量制御弁、符号５４はパワーステアリング用空気
量制御弁、符号５６はパワーステアリングスイッチ、符
号５８はＰＣＶ弁、符号６０はＥＧＲ弁、符号６２はＥ
ＧＲ弁用制御弁である。

【００１９】前記エアフローメータ１２と燃料噴射弁３
６とアイドル用空気量制御弁５２とパワーステアリング
用空気量制御弁５４とＥＧＲ弁用制御弁６２は、制御手
段たる制御部６４に接続されている。制御部６４には、
クランク角センサ６６とディストリビュータ６８とスロ
ットル開度センサ７０とノックセンサ７２と水温センサ
７４と車速センサ７６とＯ2 センサ７８とが夫々接続さ
れている。Ｏ2 センサ７８は、上流側第１排気管２８−
１に取付けられている。

【００２０】なお、符号８０はイグニションコイル、符
号８２は点火用パワーユニット、符号８４はエアコンデ
ィショナ用制御部、符号８６は自動変速機用制御部、符
号８８はダイアグノーシススイッチ、符号９０はダイア
グノーシスランプ、符号９２はバッテリ、符号９４は排
気警告灯である。エアコンディショナ用制御部８４に
は、エアコンディショナ用空気量制御弁５０が接続され
ている。

【００２１】この第１実施例の排気浄化装置は、図１に
示す如く、触媒体３４の上流側の排気通路６を形成する
上流側排気管２８に加熱手段たるヒータ９６を設け、触
媒体３４の上流側の排気通路６に排気温度センサ９８を
設けている。この排気浄化装置は、図２に示す如く、熱
伝導性の高い素材により形成した上流側排気管２８の外
側を覆うようにヒータ９６を設けるとともに、このヒー
タ９６の外側を熱伝導性の低い素材により形成した被覆
管９９により覆うように設ける。また、ヒータ９６は、
図３に示す如く、単に上流側排気管２８の外側を覆うよ
うに設けることもできる。

【００２２】ヒータ９６及び排気温度センサ９８は、前
記制御部６４に接続されている。制御部６４は、排気温
度センサ９８を含む前記クランク角センサ６６等の各種
センサ類から入力する信号により、触媒体３４よりも上
流側の排気通路６の排気の温度を設定温度に上昇させる
べくヒータ９６を動作制御する。

【００２３】この第１実施例においては、ヒータ９６を
作動させる条件として内燃機関２が始動していること及
び排気の温度が設定温度以下であることを設定し、ヒー
タ９６を停止させる条件としてヒータ９６が作動されて
いること、内燃機関２が始動していること及び排気の温
度が設定温度に達していることを設定している。

【００２４】次に第１実施例の作用を説明する。

【００２５】排気浄化装置は、図４に示す如く、制御部
６４によって、制御がスタート（ステップ１００）する
と、ヒータ９６を作動させる条件である内燃機関２が始
動していること及び排気の温度が設定温度以下であるこ
との判断（ステップ１０１）を行う。

【００２６】この判断（ステップ１０１）において、内
燃機関２が始動していること及び排気の温度が設定温度
以下であることのいずれか一を満足せず、ＮＯの場合
は、リターンする。

【００２７】前記判断（ステップ１０１）において、内
燃機関２が始動していること及び排気の温度が設定温度
以下であることのいずれも満足し、ＹＥＳの場合は、ヒ
ータ９６をＯＮ（ステップ１０２）して作動させる。

【００２８】これにより、排気浄化装置は、内燃機関２
の始動後の冷機時にヒータ９６によって触媒体３４より
も上流側の排気通路６の排気を加熱することができ、図
５に一点鎖線で示す如く、触媒体３４に接触する排気の
温度を設定温度に急速に上昇させて触媒体３４を迅速に
活性化させることができる。

【００２９】このため、排気浄化装置は、図６に一点鎖
線で示す如く、触媒体３４の迅速な活性化により始動直
後の排気有害成分を十分に浄化し得て、始動直後の排気
有害成分値の減少を果たすことができ、始動直後の排気
有害成分値の低減を求める規制に十分に対応することが
できる。

【００３０】前記ヒータ９６のＯＮ（ステップ１０２）
の後は、制御部６４によって、ヒータ９６を停止させる
条件であるヒータ９６が作動されていること、内燃機関
２が始動していること及び排気の温度が設定温度に達し
ていることの判断（ステップ１０３）を行う。

【００３１】この判断（ステップ１０３）において、前
記いずれか一を満足せず、ＮＯの場合は、リターンす
る。

【００３２】前記判断（ステップ１０３）において、ヒ
ータ９６が作動されていること、内燃機関２が始動して
いること及び排気の温度が設定温度に達していることの
いずれも満足し、ＹＥＳの場合は、ヒータ９６をＯＦＦ
（ステップ１０４）して停止し、終了（ステップ１０
５）する。

【００３３】これにより、排気浄化装置は、ヒータ９６
によって触媒体３４よりも上流側の排気通路６の排気を
徒に加熱することもなく、触媒体３４に接触する排気の
温度を設定温度に維持することができる。

【００３４】このため、排気浄化装置は、触媒体３４を
過加熱することなく活性化した状態に維持し得て、排気
有害成分を十分に浄化し得て、排気有害成分値の減少を
果たすことができる。

【００３５】また、この排気浄化装置は、既存の排気浄
化装置にそのまま適用でき、実用上有利である。さら
に、この排気浄化装置は、一つの触媒体３４により十分
な排気浄化性能を満足することができるので、排気通路
４に２つの第１・第２触媒体を設けている場合には第１
触媒体を廃止することが可能になるとともに、ヒータ９
６により触媒体３４よりも上流側の排気通路６の排気を
加熱しているので、ヒータ付きのＯ2 センサを設けてい
る場合にはＯ2 センサの活性化を早め得ることによりヒ
ータ無しのＯ2 センサに変更することが可能になる。こ
のため、部品点数の削減や組付工程の削減等を果たすこ
とができ、コスト的に有利となる。

【００３６】なお、この第１実施例によれば、排気温度
センサ９８を制御部６４に接続していることにより、こ
の排気温度センサ９８によって排気温度を管理すること
ができる。このため、これら排気温度センサ９８及び制
御部６４によって、従来の排気通路に設けたサーモフュ
ーズやアラームリレー・排気警告灯等から構成される排
気温度異常用のダイアグノーシスシステムに代替するこ
とができ、コストの低減を果たすことができる。

【００３７】図８〜図１０は、この発明の第２実施例を
示すものである。

【００３８】この第２実施例に示す排気浄化装置は、第
１実施例の図７に示す内燃機関２と略同様の構成を有し
ている。そこで、この第２実施例においては、図８に示
す如く、主要部を例示して説明する。

【００３９】図８において、２０２は内燃機関、２０４
は吸気通路、２０６は排気通路、２２０は吸気マニホル
ド、２２６は排気マニホルド、２２８は上流側排気管、
２３０は触媒コンバータ、２３２は下流側排気管、２３
４は触媒体、２３６は燃料噴射弁、２６４は制御部、２
６６はクランク角センサ、２７０はスロットル開度セン
サ、２７２はノックセンサ、２７４は水温センサ、２７
６は車速センサ、２７８はＯ2 センサである。

【００４０】この第２実施例の排気浄化装置は、触媒体
２３４の上流側の排気通路２０６を形成する上流側排気
管２２８に加熱手段たるヒータ２９６を設けている。第
２実施例の排気浄化装置は、第１実施例と同様に、熱伝
導性の高い素材により形成した上流側排気管２２８の外
側を覆うようにヒータ２９６を設けるとともに、このヒ
ータ２９６の外側を熱伝導性の低い素材により形成した
被覆管２９９により覆うように設ける。また、ヒータ２
９６は、単に上流側排気管２２８の外側を覆うように設
けることもできる。

【００４１】ヒータ２９６は、制御部２６４に接続され
ている。制御部２６４は、クランク角センサ２６６等の
各種センサ類から入力する信号により、触媒体２３４よ
りも上流側の排気通路２０６の排気の温度を設定温度に
上昇させるべくヒータ２９６を動作制御する。

【００４２】この第２実施例においては、ヒータ２９６
を作動させる条件として内燃機関２０２が始動している
こと及び冷却水の温度が設定温度以下であることを設定
し、ヒータ２９６を停止させる条件として内燃機関２０
２が始動していること、冷却水の温度が設定温度を越え
ていること、ヒータ２９６が作動されていること及びヒ
ータ２９６が作動されてから設定時間が経過しているこ
とを設定している。

【００４３】次に第２実施例の作用を説明する。

【００４４】排気浄化装置は、図１０に示す如く、制御
部２６４によって、制御がスタート（ステップ３００）
すると、ヒータ２９６を作動させる条件である内燃機関
２が始動していること及び冷却水の温度が設定温度以下
であることの判断（ステップ３０１）を行う。

【００４５】この判断（ステップ３０１）において、内
燃機関３０２が始動していること及び冷却水の温度が設
定温度以下であることのいずれか一を満足せず、ＮＯの
場合は、リターンする。

【００４６】前記判断（ステップ３０１）において、内
燃機関２が始動していること及び冷却水の温度が設定温
度以下であることのいずれも満足し、ＹＥＳの場合は、
ヒータ２９６をＯＮ（ステップ３０２）して作動させ
る。

【００４７】これにより、排気浄化装置は、内燃機関２
０２の始動後の冷機時にヒータ２９６によって触媒体２
３４よりも上流側の排気通路２０６の排気を加熱するこ
とができ、図９に一点鎖線で示す如く、触媒体２３４に
接触する排気の温度を設定温度に急速に上昇させて触媒
体２３４を迅速に活性化させることができる。

【００４８】このため、排気浄化装置は、図６に一点鎖
線で示す如く、触媒体３４の迅速な活性化により始動直
後の排気有害成分を十分に浄化し得て、始動直後の排気
有害成分値の減少を果たすことができ、始動直後の排気
有害成分値の低減を求める規制に十分に対応することが
できる。

【００４９】前記ヒータ２９６のＯＮ（ステップ３０
２）の後は、制御部２６４によって、ヒータ２９６を停
止させる条件である内燃機関２０２が始動しているこ
と、冷却水の温度が設定温度を越えていること、ヒータ
２９６が作動されていること及びヒータ２９６が作動さ
れてから設定時間が経過していることの判断（ステップ
３０３）を行う。

【００５０】この判断（ステップ３０３）において、前
記いずれか一を満足せず、ＮＯの場合は、リターンす
る。

【００５１】前記判断（ステップ３０３）において、内
燃機関２０２が始動していること、冷却水の温度が設定
温度を越えていること、ヒータ２９６が作動されている
こと及びヒータ２９６が作動されてから設定時間が経過
していることのいずれも満足し、ＹＥＳの場合は、ヒー
タ２９６をＯＦＦ（ステップ３０４）して停止し、終了
（ステップ３０５）する。

【００５２】これにより、排気浄化装置は、ヒータ２９
６によって触媒体２３４よりも上流側の排気通路２０６
の排気を暖機後も徒に加熱することがなく、触媒体２３
４に接触する排気の温度を設定温度に維持することがで
きる。

【００５３】このため、排気浄化装置は、触媒体２３４
を過加熱することなく活性化した状態に維持し得て、排
気有害成分を十分に浄化し得て、排気有害成分値の減少
を果たすことができる。

【００５４】また、この排気浄化装置は、既存の排気浄
化装置にそのまま適用でき、実用上有利である。さら
に、この排気浄化装置は、一つの触媒体２３４により十
分な排気浄化性能を満足することができるので、排気通
路２０４に２つの第１・第２触媒体を設けている場合に
は第１触媒体を廃止することが可能になるとともに、ヒ
ータ２９６により触媒体２３４よりも上流側の排気通路
２０６の排気を加熱しているので、ヒータ付きのＯ2 セ
ンサを設けている場合にはＯ2 センサの活性化を早め得
ることによりヒータ無しのＯ2 センサに変更することが
可能になる。このため、部品点数の削減や組付工程の削
減を果たすことができ、コスト的に有利となる。

【００５５】なお、この第２実施例は、内燃機関２０２
に既設の水温センサ２７４を利用することができ、第１
実施例よりもコスト的に有利に実施することができる。

【００５６】

【発明の効果】このように、この発明によれば、排気浄
化装置は、加熱手段によって触媒体に接触する排気の温
度を設定温度に急速に上昇させ得ることにより、内燃機
関の始動後に排気の温度を上昇させて触媒体を迅速に活
性化させることができる。このため、始動直後の排気有
害成分を十分に浄化し得て、始動直後の排気有害成分値
の減少を果たすことができ、始動直後の排気有害成分値
の低減を求める規制に十分に対応することができる。ま
た、既存の排気浄化装置にそのまま適用でき、実用上有
利である。さらに、この排気浄化装置は、一つの触媒体
により十分な排気浄化性能を満足し得るので、排気通路
に２つの第１・第２触媒体を設けている場合には第１触
媒体を廃止することが可能になるとともに、加熱手段に
より触媒体よりも上流側の排気を加熱しているので、ヒ
ータ付きのＯ2 センサを設けている場合にはヒータ無し
のＯ2 センサに変更することが可能になる。このため、
部品点数の削減や組付工程の削減を果たすことができ、
コスト的に有利となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例を示す排気浄化装置の概
略構成図である。

【図２】ヒータを設けた排気管の断面図である。

【図３】ヒータを設けた排気管の別の実施例を示す断面
図である。

【図４】第１実施例の作用を説明するフローチャートで
ある。

【図５】内燃機関の始動時における排気の温度の変化を
示す図である。

【図６】内燃機関の始動時におけるＴＨＣの排出量の変
化を示す図である。

【図７】排気浄化装置を設けた内燃機関の概略構成図で
ある。

【図８】この発明の第２実施例を示す排気浄化装置の概
略構成図である。

【図９】内燃機関の始動時における排気の温度の変化を
示す図である。

【図１０】第２実施例の作用を説明するフローチャート
である。

【図１１】従来例を示す排気浄化装置の概略構成図であ
る。

【図１２】別の従来例を示す排気浄化装置の概略構成図
である。

【図１３】内燃機関の始動時における排気の温度の変化
を示す図である。

【図１４】内燃機関の始動時におけるＴＨＣの排出量の
変化を示す図である。

【符号の説明】

２内燃機関４吸気通路６排気通路２０吸気マニホルド２４燃焼室２６排気マニホルド２８上流側排気管３０触媒コンバータ３２下流側排気管３４触媒体３６燃料噴射弁６４制御部９６ヒータ９８排気温度センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気通路の途中に触媒体を設
け、この触媒体よりも上流側の排気通路の排気の温度を
設定温度に上昇させるべく動作制御される加熱手段を設
けたことを特徴とする排気浄化装置。