JP2008175136A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷間始動時にエンジンから排出されるＨＣ成分を効率良く浄化させることができる排気ガス浄化装置を提供する。
【解決手段】エンジン２の排気経路５に、排気ガスＧ中のＨＣ成分をトラップするフィルタ部材６が介設されてなる排気ガス浄化装置１は、排気ガスの流れ方向において前記フィルタ部材の直上流側から前記フィルタ部材にオゾンを供給するオゾン生成装置１０を備えている。また、前記フィルタ部材は、該フィルタ部材内を前記排気ガスが通過する排気ガス通路面に耐熱性粒子を含む層が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの排気経路に排気ガス中のＨＣ成分をトラップするフィルタ部材が介設されてなる排気ガス浄化装置に関する。

例えば自動車等の車両においては、エンジンから排出される排気ガス中にＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）等の大気汚染物質が含まれるので、エンジンの排気系には、排気ガスを浄化するための触媒を有する排気ガス浄化装置が備えられている。そして、かかる排気ガス浄化装置において、ＨＣ及びＣＯが酸化されて浄化され、ＮＯｘが還元されて浄化される。

前記排気ガス浄化装置では、例えばエンジン始動時などの冷間始動時には、排気ガスの温度が低く、排気ガス浄化装置内の触媒が活性状態になっておらず、排気ガス中のＨＣが十分に浄化されないことが問題となっている。これに対し、冷間始動時における排気ガス中のＨＣの浄化性能を向上させるものとして、排気ガス浄化装置内の触媒中に、ＨＣをトラップさせるゼオライト系ＨＣトラップ材を含有させるものが知られている。

ゼオライト系ＨＣトラップ材を含有した触媒を有する排気ガス浄化装置では、冷間始動時に排気ガスに多く含まれる未燃ＨＣ成分を、多孔質材であるゼオライトの細孔内にトラップさせ、排気ガスの温度が上昇すると、トラップしていたＨＣ成分を放出し、活性状態にある触媒によって酸化させて浄化する。

しかし、触媒の浄化性能を早期に発揮させるために、排気ガスが排出されるエンジン直下、具体的には排気マニホールド直下の排気経路に排気ガス浄化装置が配設される場合、ゼオライト系ＨＣトラップ材を含有した触媒では、排気マニホールド直下の排気経路を流れる排気ガスが、エンジンの負荷や回転数によっては非常に高温となるので、ゼオライトの結晶構造が崩れ、長期耐久性に問題があることが知られている。

また、ゼオライト系ＨＣトラップ材を用いることなく、冷間始動時に排気ガス中のＨＣの浄化性能を向上させるものとして、例えば特許文献１には、触媒式浄化装置の上流側に位置する排気管の内部にオゾンを注入し、触媒式浄化装置の上流側に位置する排気管の内部において排気ガス中の少なくとも一部の炭化水素を一酸化炭素に転化させる排気ガス処理装置が開示されている。
特開２００５ー２０７３１６号公報

しかし、前記特許文献１に開示されるように、排気管の内部にオゾンを注入して排気ガス中のＨＣの一部を排気経路内で一酸化炭素に転化させる場合においても、その下流側に配設される触媒式浄化装置自体が昇温されていない場合には触媒が十分に浄化性能を発揮せず、転化された一酸化炭素だけでなく、一酸化炭素に転化されていないＨＣも触媒によって浄化されない畏れがある。

また、冷間始動時には、排気ガス中のＨＣはガス状として存在するだけでなく、ミスト状としても存在している。このミスト状のＨＣは、排気ガス浄化装置の触媒層、例えば、エンジンの排気経路に配設されたハニカム担体に担持された触媒金属や耐熱性酸化物などを含有する触媒層を濡らし、その触媒層のＨＣ浄化性能を低下させる場合がある。

そこで、この発明は、前記技術的課題に鑑みてなされたものであり、冷間始動時に、エンジンから排出される排気ガス中のガス状及びミスト状ＨＣ成分を効率良く浄化させることができる排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。

このため、本願の請求項１に係る排気ガス浄化装置は、エンジンの排気経路に、排気ガス中のＨＣをトラップするフィルタ部材が介設されてなる排気ガス浄化装置であって、排気ガスの流れ方向において前記フィルタ部材の直上流側から前記フィルタ部材に活性酸素を供給する活性酸素供給手段を備えていることを特徴としたものである。

また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記フィルタ部材は、該フィルタ部材内を排気ガスが通過する排気ガス通路面に耐熱性粒子を含む層を備えていることを特徴としたものである。

更に、本願の請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において、前記排気経路は、排気ガスの流れ方向において前記排気経路の上流側で分岐し前記排気経路の下流側で繋がるメイン経路とバイパス経路とを備え、前記フィルタ部材は、前記バイパス経路に介設されていることを特徴としたものである。

また更に、本願の請求項４に係る発明は、請求項３に係る発明において、前記排気ガスの温度を検出する温度検出手段と、前記排気径路において前記排気ガスが前記メイン経路又は前記バイパス経路に流れるように前記メイン経路及び前記バイパス経路の切り換えを行う切換手段と、前記切換手段の作動を制御する制御手段と、前記メイン経路と前記バイパス経路とが繋がる合流部よりも下流側の前記排気経路に配設される三元触媒と、をさらに備え、前記制御手段は、前記温度検出手段によって検出される前記排気ガスの温度が所定温度未満である場合に、前記排気ガスが前記バイパス経路に流れるように、前記排気ガスの温度が所定温度以上である場合に、前記排気ガスが前記メイン経路に流れるように前記切換手段の作動を制御することを特徴としたものである。

また更に、本願の請求項５に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において、前記フィルタ部材より下流側の前記排気経路に三元触媒が配設されていることを特徴としたものである。

また更に、本願の請求項６に係る発明は、請求項４又は５に係る発明において、前記三元触媒より下流側の前記排気経路にＮＯｘをトラップするＮＯｘトラップ材が配設されている、あるいは前記三元触媒にＮＯｘをトラップするＮＯｘトラップ材が含有されていることを特徴としたものである。

本願の請求項１に係る排気ガス浄化装置によれば、フィルタ部材にトラップされたＨＣを活性酸素によって酸化させて浄化させることができ、排気ガス中のＨＣを効率良く浄化させることができる。冷間始動時には、エンジンから排出される排気ガス中のＨＣ成分がガス状及びミスト状になっているが、フィルタ部材にトラップされたミスト状ＨＣ成分にガス状ＨＣ成分が衝突し吸収されるので、排気ガス中のガス状及びミスト状ＨＣ成分を効率良く浄化させることができる。

また、本願の請求項２に係る発明によれば、フィルタ部材は、該フィルタ部材内を排気ガスが通過する排気ガス通路面に耐熱性粒子を含む層を備えていることにより、排気ガス中のＨＣ成分のトラップ率を向上させることができ、前記効果をより有効に奏することができる。

更に、本願の請求項３に係る発明によれば、排気経路は、排気経路の上流側で分岐し該排気経路の下流側で繋がるメイン経路とバイパス経路とを備え、フィルタ部材は、バイパス経路に介設されていることにより、冷間始動時においてのみ、フィルタ部材が設けられたバイパス経路に排気ガスを流すようにすることが可能である。

また更に、本願の請求項４に係る発明によれば、冷間始動時には、排気ガスをフィルタ部材に通過させ排気ガス中のガス状及びミスト状ＨＣ成分を効率良く浄化させることができるとともに三元触媒によって排気ガス中のＣＯ及びＮＯｘの浄化性能を確保することができ、通常走行時には、排気ガスをフィルタ部材に通過させずに排気ガスの背圧抵抗を下げることができるとともに、三元触媒によって排気ガスの浄化性能を確保することができる。

また更に、本願の請求項５に係る発明によれば、フィルタ部材より下流側の排気経路に三元触媒が配設されていることにより、排気ガス中のＨＣの浄化性能をさらに向上させることができるとともに、排気ガス中のＣＯ及びＮＯｘの浄化性能を確保することができる。

また更に、本願の請求項６に係る発明によれば、フィルタ部材に活性酸素が供給される際にはオゾン及び空気が過剰となり、排気ガスがリーン雰囲気になって排気ガス中にＮＯｘが多く含まれることとなるが、このＮＯｘをＮＯｘトラップ材でトラップすることができるので、ＮＯｘが大気中に放出されることを抑制することができる。リーン雰囲気時にＮＯｘトラップ材にトラップされたＮＯｘは、リッチ雰囲気時に放出され、還元浄化される。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る排気ガス浄化装置の構成を概念的に示す概略説明図である。図１に示すように、前記排気ガス浄化装置１は、例えばガソリンエンジンなどのエンジン２から排出される排気ガスＧを大気中に放出するための排気経路５に設けられ、排気ガス浄化装置１内の触媒を早期に活性状態にするために、好ましくはエンジン２直下、具体的には排気マニホールド３直下の排気径路５に設けられる。

排気ガス浄化装置１は、排気ガスＧ中に含まれるＨＣをトラップするフィルタ部材６と、排気ガスＧ中に含まれるＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘを浄化するための三元触媒７と、排気ガスＧ中に含まれるＮＯｘをトラップするＮＯｘトラップ材８とを備え、フィルタ部材６と三元触媒７とＮＯｘトラップ材８とは、排気ガスＧの流れ方向に排気径路５に順次介設されている。

フィルタ部材６は、後述する図３に示すように、ＳｉＣなどのセラミックからなる基材２２と、該基材２２にアルミナなどの耐熱性粒子をコーティングしたコーティング層２３とを備え、冷間始動時に排気ガスＧ中に含まれるミスト状及びガス状の未燃ＨＣ成分をトラップするように形成されている。フィルタ部材６としては、例えばディーゼルエンジンから排出されるＰＭ（パティキュレート）を捕集するためのディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）と同様の構造を有するものが用いられる。

三元触媒７は、排気ガスＧの流れ方向においてフィルタ部材６より下流側の排気径路５に配設され、触媒金属やアルミナなどを含有する触媒層が、例えばハニカム状の触媒担体上に担持されている。この三元触媒７は、排気ガスＧ中のＨＣ及びＣＯを酸化して浄化し、ＮＯｘを還元して浄化する。

ＮＯｘトラップ材８は、排気ガスＧの流れ方向において三元触媒７より下流側の排気径路５に配設され、排気ガスＧがリーン雰囲気である場合に、ＮＯｘ成分を吸蔵し、排気ガスＧがリッチ雰囲気である場合に、吸蔵したＮＯｘ成分を放出し、リッチ雰囲気時に多く含まれるＨＣ成分によって還元し浄化する。ＮＯｘトラップ材としては、例えばアルカリ金属やアルカリ土類金属などを用いることができる。

また、排気ガス浄化装置１は、排気ガスＧの流れ方向においてフィルタ部材６の直上流側に、フィルタ部材６に活性酸素を供給する活性酸素供給手段としてオゾン生成装置１０を備えている。オゾン生成装置１０には、エアーポンプ１１を介してエアー供給源（不図示）から所定量のエアーが供給されるようになっている。

オゾン生成装置１０は、前記エアー供給源から供給されるエアーからオゾンを生成するように構成されており、オゾン生成装置１０によって生成されたオゾンは、オゾン供給経路１２を通じて、フィルタ部材６の上流側からフィルタ部材６に供給できるようになっている。

更に、排気ガス浄化装置１は、排気ガスＧの温度を検出する温度センサ（不図示）を備え、該温度センサとしては、例えば熱電対などが用いられる。また、排気ガス浄化装置１には、該排気ガス浄化装置１に関係する構成を制御する制御ユニット１５が設けられている。制御ユニット１５は、前記温度センサによって検出される排気ガスの温度などの各種情報に基づいて、エアーポンプ１１の作動制御及びオゾン生成装置１０の作動制御などの各種制御を行う。なお、前記制御ユニット１５は、マイクロコンピュータを主要部として構成されている。

図２は、前記排気ガス浄化装置に用いられるフィルタ部材の断面を模式的に示す断面説明図である。前記のように、排気経路５には、排気ガスＧ中のＨＣをトラップするフィルタ部材６が介設されており、このフィルタ部材６は、排気ガスＧが排気径路５から流入する排気ガス流入側の通路１６ａと、排気ガス流入側の通路１６ａに隣接し排気ガスＧが排気径路５へ流出する排気ガス流出側の通路１６ｂとによって構成されている。

排気ガス流入側の通路１６ａは、排気ガスＧの流れ方向において上流側の端面がプラグ１７によって塞がれることなく開口して形成され、排気ガスＧの流れ方向において下流側の端面がプラグ１８によって目封じされている。一方、排気ガス流出側の通路１６ｂは、排気ガスＧの流れ方向において上流側の端面がプラグ１７によって目封じされ、排気ガスＧの流れ方向において下流側の端面がプラグ１８によって塞がれることなく開口して形成されている。

フィルタ部材６では、排気ガスＧの流れ方向に細長く形成される排気ガス流入側の通路１６ａと排気ガス流出側の通路１６ｂとは、隔壁部２０によって区画され、交互に配置されている。なお、フィルタ部材６は、その外周がケース１９で覆われ、このケース１９を介して排気経路５に保持及び固定されている。

図３は、前記フィルタ部材の要部を示す図２のＡ部の拡大断面図である。この図に示すように、フィルタ部材６では、排気ガス流入側の通路１６ａと排気ガス流出側の通路１６ｂとを区画する隔壁部２０に複数の細孔２１が設けられ、細孔２１を通じて排気ガス流入側の通路１６ａから該排気ガス流入側の通路１６ａに隣接する排気ガス流出側の通路１６ｂに排気ガスＧが流れる際に、排気ガスＧ中の未燃ＨＣ成分が隔壁部２０にトラップされるようになっている。

前記のように、フィルタ部材６は、例えばＳｉ_３Ｎ_４、ＳｉＣ、コージェライトなどのセラミックからなる基材２２上に、例えばアルミナ（α−アルミナ、β−アルミナ、その他のアルミナ）、ＳｉＣ、Ｓｉ_３Ｎ_４、チタニア、金属含有シリケート、ＳｉＯ_２、Ｃｅ系酸化物、Ｚｒ系酸化物、Ｆｅ系酸化物などの耐熱性粒子からなるコーティング層２３が形成されている。このコーティング層２３は、フィルタ部材６内を排気ガスＧが通過する排気ガス通路面、すなわち、排気ガス流入側の通路１６ａ及び排気ガス流出側の通路１６ｂを区画する隔壁部２０並びに該隔壁部２０に設けられた細孔２１において排気ガスＧが通過する面に形成されている。

図３に示すように、フィルタ部材６では、冷間始動時に排気ガスＧ中に含まれるミスト状のＨＣ成分２５がコーティング層２３に衝突してトラップされ、さらにガス状ＨＣ成分が、コーティング層２３にトラップされているミスト状ＨＣ成分によってフィルタ部材６に取り込まれることにより、排気ガスＧ中のミスト状及びガス状ＨＣ成分をトラップできる。

また、コーティング層２３は、アルミナなどの耐熱性粒子から形成されているので、ミスト状ＨＣ成分２５をトラップする表面積を大きくすることができ、排気ガスＧ中のＨＣ成分のトラップ量を増加させることができる。フィルタ部材６にトラップされたＨＣは、オゾン供給装置１０によって供給されるオゾンによって酸化され浄化されるので、コーティング層２３に触媒金属を含有させないようにすることも可能である。なお、コーティング層２３は、例えば２μｍ〜１０μｍの厚さで形成され、例えば０．１μｍ〜１．０μｍの平均粒径を有する前記アルミナ他を耐熱性粒子として用いることができる。

本実施形態では、フィルタ部材６として、排気ガスＧの流れ方向に複数の排気ガス流入側の通路１６ａ及び排気ガス流出側の通路１６ｂを有し、排気ガスＧの流れ方向において通路１６ａ、１６ｂの端面が交互に目封じされてなるセラミック製のフィルタ部材が用いられているが、例えばステンレスなどの金属製のフィルタ部材などその他のフィルタ部材を用いることも可能である。

図４は、前記排気ガス浄化装置に用いられる別のフィルタ部材を示す斜視図である。この図に示すように、排気ガス浄化装置１では、例えばステンレス鋼板などの金属製の平板Ｗ１と、例えばステンレス鋼板などの金属製の平板を波状に加工した波板Ｗ２とを重ね合わせ、この重ね合わせられた平板Ｗ１と波板Ｗ２とを渦巻状に巻き付けて形成したフィルタ部材３６を用いてもよい。

フィルタ部材３６は、平板Ｗ１と波板Ｗ２とによって複数の通路３７が形成されるとともに、波板Ｗ２には、排気ガスが隣接する通路３７間を流れるように複数の細孔（不図示）が設けられている。フィルタ部材３６では、前記細孔を通じて排気ガスＧが隣接する通路３７間を流れる際に、排気ガスＧ中のＨＣがトラップされるようになっている。また、フィルタ部材６としては、三次元網目構造のセラミック製又はメタル製のフィルタ部材などを使用することも可能である。

以上の構成を備えた排気ガス浄化装置１では、例えばエンジン始動時などの冷間始動時に、排気ガスＧ中に含まれるミスト状及びガス状ＨＣ成分をフィルタ部材６によってトラップし、このフィルタ部材６にトラップされたＨＣ成分が、オゾン生成装置１０から供給されるオゾンによって酸化され浄化される。

なお、制御ユニット１５は、前記温度センサによって検出される排気ガスの温度に基づいて、冷間始動時にフィルタ部材６にオゾンを供給して、フィルタ部材６にトラップされたＨＣ成分を酸化して浄化するように、エアーポンプ１１及びオゾン生成装置１０の作動を制御する。

このように、本実施形態に係る排気ガス浄化装置１によれば、フィルタ部材６にトラップされたＨＣを活性酸素によって酸化させて浄化させることができ、ＨＣを効率良く浄化させることができる。冷間始動時には、エンジン２から排出される排気ガスＧ中のＨＣ成分がガス状及びミスト状になっているが、フィルタ部材６にトラップされたミスト状ＨＣ成分にガス状ＨＣ成分が衝突し吸収されるので、排気ガスＧ中のガス状及びミスト状ＨＣ成分を効率良く浄化させることができる。

また、フィルタ部材６は、該フィルタ部材６内を排気ガスＧが通過する排気ガス通路面に耐熱性粒子を含む層２３を備えていることにより、排気ガス中のＨＣ成分のトラップ率を向上させることができ、前記効果をより有効に奏することができる。

更に、フィルタ部材より下流側の排気経路に三元触媒が配設されていることにより、排気ガス中のＨＣの浄化性能をさらに向上させることができるとともに、排気ガス中のＣＯ及びＮＯｘの浄化性能を確保することができる。

なお、排気ガス浄化装置１では、排気ガスＧの流れ方向において三元触媒７より下流側の排気経路５にＮＯｘトラップ材８が配設されているが、三元触媒７に排気ガスＧ中のＮＯｘ成分をトラップするＮＯｘトラップ材を含有させるようにしてもよい。

例えばエンジン始動時などの冷間始動時において、フィルタ部材６に活性酸素が供給される際には、オゾンとオゾンを生成するために供給された空気の残りとが排気ガスＧに添加されるので、排気ガスＧがリーン雰囲気になって排気ガスＧ中にＮＯｘが多く含まれることとなるが、三元触媒６より下流側の排気経路５にＮＯｘトラップ材８が配設されている、あるいは三元触媒６にＮＯｘトラップ材が含有されていることにより、ＮＯｘをＮＯｘトラップ材でトラップすることができるので、ＮＯｘが大気中に放出されることを抑制することができる。リーン雰囲気時にＮＯｘトラップ材にトラップされたＮＯｘは、リッチ雰囲気時に放出され、還元浄化される。

図５は、本発明の第２の実施形態に係る排気ガス浄化装置の構成を概念的に示す概略説明図である。なお、第２の実施形態に係る排気ガス浄化装置４０において、第１の実施形態に係る排気ガス浄化装置１と同様の構成を備え、同様の作用をなすものについては同一符号を付し、それ以上の説明を省略する。

排気ガス浄化装置４０では、排気ガス浄化装置１と同様に、エンジン２から排気マニホールド３を通じて排出される排気ガスＧの排気径路４５に、フィルタ部材４６、三元触媒７、ＮＯｘ吸収材８が介設されているが、フィルタ部材４６は、排気経路４５の上流側から分岐し排気経路４５の下流側に繋がるバイパス経路４２に介設されている。

図５に示すように、排気径路４５は、排気経路４５の上流側において分岐し、排気経路４５の下流側において繋がるメイン経路４１とバイパス経路４２とを備え、メイン経路４１とバイパス経路４２とが分岐する分岐部４３には、排気ガスＧがメイン経路４１又はバイパス経路４２に流れるようにメイン経路４１及びバイパス経路４２の切り換えを行う切換手段としての切換弁４４が設けられている。

切換弁４４は、バイパス経路４２を閉じて排気ガスＧをメイン経路４１に流すバイパス経路閉状態（実線で示される状態）と、メイン経路４１を閉じて排気ガスＧをバイパス経路４２に流すバイパス経路開状態（破線で示される状態）との切り換えを行うことができるように構成されている。

また、バイパス経路４２には、排気ガスＧの流れ方向においてフィルタ部材４６の直上流側に、フィルタ部材４６に活性酸素を供給するオゾン生成装置５０が備えられ、オゾン生成装置５０は、エアー供給源（不図示）からエアーポンプ５１を介して供給されるエアーからオゾンを生成し、このオゾンをフィルタ部材４６の上流側からフィルタ部材４６に供給できるようになっている。

更に、排気ガス浄化装置４０は、排気ガスＧの流れ方向においてメイン経路４１とバイパス経路４２が分岐する分岐部４３より上流側の排気径路４５で排気ガスＧの温度を検出する第１の温度センサ５５と、排気ガスＧの流れ方向においてメイン経路４１とバイパス経路４２が繋がる合流部５７より下流側の排気径路４５で排気ガスＧの温度を検出する第２の温度センサ５６と備えている。

そして、第１の温度センサ５５と第２の温度センサ５６とによって検出される排気ガスの温度に基づいて、制御ユニット６０によって切換弁４４の作動が制御される。制御ユニット６０は、切換弁４４の作動を制御するとともに、エアーポンプ５１の作動制御及びオゾン生成装置５０の作動制御などの各種制御を行う。

また、排気径路４５に配設される三元触媒７、ＮＯｘ吸収材８は、メイン経路４１とバイパス経路４２とが繋がる合流部５７よりも下流側の排気経路４５に排気径路Ｇの流れ方向に順次配設されている。なお、ＮＯｘ吸収材８を三元触媒７より下流側の排気径路４５に設ける代わりに、三元触媒７にＮＯｘ吸収材８を含有させるようにしてもよい。

次に、以上の構成を備えた排気ガス浄化装置４０の作動について説明する。
図６は、本発明の第２の実施形態に係る排気ガス浄化装置の制御フローチャートである。排気ガス浄化装置４０では、先ず、切換弁４４が、バイパス経路４２を閉じて排気ガスＧをメイン経路４１に流すバイパス経路閉状態において、排気ガスＧの温度Ｔａが所定温度未満であるか否かが判定される（ステップ＃１）。排気ガスＧの温度Ｔａとしては、排気マニホールド３の直下流側に設けられた第１の温度センサ５５によって検出される温度が用いられる。なお、前記所定温度として、触媒に流入させる排気ガスの温度を漸次上昇させ、排気ガスの浄化率が５０％に達したときのガス温度である触媒のライトオフ温度を用いることができ、例えば２５０℃などの温度が設定される。

ステップ＃１での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、排気ガスＧの温度Ｔａが所定温度未満である冷間始動時には、フィルタ部材４６が介設されたバイパス経路４２に排気ガスＧが流れるように、切換弁４４がバイパス経路開状態に切り換えられる（ステップ＃２）。そして、オゾン供給装置５０からオゾンの供給が開始される（ステップ＃３）。

オゾンの供給に際しては、オゾン供給装置５０から供給されるオゾン供給量が、排気ガスＧの温度Ｔａに応じて調節される（ステップ＃４）。具体的には、排気ガスＧの温度Ｔａが上昇するに伴って、三元触媒が活性状態となるので、排気ガスＧの温度Ｔａの上昇に応じて、フィルタ部材４６に供給するオゾン供給量を少なくする。

次に、ステップ＃５において、排気ガスＧの温度Ｔｂが所定温度以上であるか否かが判定され、排気経路４５に配設された三元触媒７が活性状態にあるか否かが判定される。排気ガスＧの温度Ｔｂとしては、メイン経路４１とバイパス経路４２とが繋がる合流部５７より下流側の排気径路４５に設けられた第２の温度センサ５６によって検出される温度が用いられる。なお、前記所定温度として、触媒のライトオフ温度を用いることができ、例えば２５０℃などの温度が設定される。

ステップ＃５での判定結果がＹＥＳになると、すなわち、排気ガスＧの温度Ｔｂが、三元触媒７が活性状態になる所定温度以上になると、切換弁４４が、バイパス経路４２を閉じて排気ガスＧをメイン経路４１に流すバイパス経路閉状態に切り換えられ（ステップ＃６）、オゾン供給装置５０からのオゾンの供給が停止される（ステップ＃７）。

一方、ステップ＃１での判定結果がＮＯの場合、すなわち、排気ガスＧの温度Ｔａが所定温度以上である場合には、フィルタ部材４６が介設されたバイパス経路４２に排気ガスＧが流れることなくメイン経路４１に流れ、排気経路４６に設けられた三元触媒７によって排気ガスＧが浄化される。

このように、本実施形態に係る排気ガス浄化装置４０によれば、排気経路４５は、排気経路４５の上流側で分岐し該排気経路４５の下流側で繋がるメイン経路４１とバイパス経路４２とを備え、フィルタ部材４６は、バイパス経路４２に介設されていることにより、冷間始動時においてのみ、フィルタ部材４６が設けられたバイパス経路４２に排気ガスを流すようにすることが可能である。

排気ガス浄化装置４０では、冷間始動時には、排気ガスＧをフィルタ部材４６に通過させ排気ガスＧ中のガス状及びミスト状ＨＣ成分を効率良く浄化させることができるとともに、排気ガス中のＣＯ及びＮＯｘ成分の浄化性能を確保することができ、通常走行時には、排気ガスＧをフィルタ部材４６に通過させずに排気ガスＧの背圧抵抗を下げることができるとともに、三元触媒によって排気ガスの浄化性能を確保することができる。排気経路４５にフィルタ部材４６を設けると排気ガスＧの背圧抵抗が上昇してエンジンの出力や燃費が低下することとなるが、排気ガス浄化装置４０では、排気ガスＧの背圧抵抗を上昇させることなく、エンジンの出力や燃費が低下することを抑制することができる。

なお、排気ガス浄化装置４０では、第１の温度センサ５５によって排気ガスの流れ方向において排気マニホールド直下の排気ガスの温度を検出するとともに、第２の温度センサ５６によって排気ガスの流れ方向において三元触媒直上の排気ガスの温度を検出し、これらの温度に基づいて切換弁４４の作動が制御されているが、第１の温度センサ又は第２の温度センサによって検出される温度にのみ基づいて切換弁４４の作動を制御するようにしてもよい。また、三元触媒７内に排気ガスの温度を検出する温度センサを設け、かかる温度センサによって検出される温度に基づいて切換弁の作動を制御することも可能である。

以上のように、本発明は、例示された実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。

本発明は、冷間始動時にエンジンから排出されるＨＣ成分を効率良く浄化させることができる排気ガス浄化装置であり、例えば自動車等の車両の排気系に好適に適用可能である。

本発明の第１の実施形態に係る排気ガス浄化装置の構成を概念的に示す概略説明図である。 前記排気ガス浄化装置に用いられるフィルタ部材の断面を模式的に示す断面説明図である。 前記フィルタ部材の要部を示す図２のＡ部の拡大断面図である。 前記排気ガス浄化装置に用いられる別のフィルタ部材を示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る排気ガス浄化装置の構成を概念的に示す概略説明図である。 前記排気ガス浄化装置の制御フローチャートである。

符号の説明

１、４０ 排気ガス浄化装置
２、エンジン
５、４５ 排気経路
６、３６、４６ フィルタ部材
７ 三元触媒
８ ＮＯｘトラップ材
１０、５０ オゾン生成装置
１５ ６０ 制御ユニット
２３ コーティング層
４１ メイン経路
４２ バイパス経路
４４ 切換弁
５５、５６ 温度センサ
５７ 合流部
Ｇ 排気ガス

Claims (6)

1. エンジンの排気経路に、排気ガス中のＨＣをトラップするフィルタ部材が介設されてなる排気ガス浄化装置であって、排気ガスの流れ方向において前記フィルタ部材の直上流側から前記フィルタ部材に活性酸素を供給する活性酸素供給手段を備えていることを特徴とする排気ガス浄化装置。
2. 前記フィルタ部材は、該フィルタ部材内を排気ガスが通過する排気ガス通路面に耐熱性粒子を含む層を備えていることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
3. 前記排気経路は、排気ガスの流れ方向において前記排気経路の上流側で分岐し前記排気経路の下流側で繋がるメイン経路とバイパス経路とを備え、前記フィルタ部材は、前記バイパス経路に介設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の排気ガス浄化装置。
4. 前記排気ガスの温度を検出する温度検出手段と、
   前記排気径路において前記排気ガスが前記メイン経路又は前記バイパス経路に流れるように前記メイン経路及び前記バイパス経路の切り換えを行う切換手段と、
   前記切換手段の作動を制御する制御手段と、
   前記メイン経路と前記バイパス経路とが繋がる合流部よりも下流側の前記排気経路に配設される三元触媒と、
   をさらに備え、
   前記制御手段は、前記温度検出手段によって検出される前記排気ガスの温度が所定温度未満である場合に、前記排気ガスが前記バイパス経路に流れるように、前記排気ガスの温度が所定温度以上である場合に、前記排気ガスが前記メイン経路に流れるように前記切換手段の作動を制御する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の排気ガス浄化装置。
5. 前記フィルタ部材より下流側の前記排気経路に三元触媒が配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の排気ガス浄化装置。
6. 前記三元触媒より下流側の前記排気経路にＮＯｘをトラップするＮＯｘトラップ材が配設されている、あるいは前記三元触媒にＮＯｘをトラップするＮＯｘトラップ材が含有されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の排気ガス浄化装置。

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