JP3116628B2 - 吸着装置 - Google Patents

吸着装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関から排出される
比重の大きい有害物質を吸着する吸着装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、エンジンの排気エミッションの改
善のために、酸化触媒を排気管中に設けて、例えばＨＣ
等の未燃燃料を無害のＣ０2 やＨ2 ０に変換することが
行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記触媒は排
気温度がある程度上昇しないと充分な作用を発揮せず、
この間、未燃燃料の除去がなされないという問題があ
る。
【０００４】そこで、エンジン起動後に速やかに温度が
上昇する排気マニホールド内に触媒を設けることが考え
られるが、エンジン全負荷時等には却って温度が上昇し
過ぎて、触媒や、その金属製担体が破壊されるおそれが
ある他、排出されるＰｂ、Ｐ、Ｓ等の影響を直接被って
触媒機能が低下し、あるいはシリンダ排気直後の圧損が
増大することによるトルク低下を生じる等の新たな問題
があり、実用化には至っていない。
【０００５】本発明はかかる現状に鑑みてなされたもの
で、エンジン始動直後にこのエンジンから排出される物
質を効果的に捕集できる吸着装置を提供することを目的
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の構成を説明する
と、エンジン１のエキゾーストマニホールド１１内に、
該エンジン各気筒のエキゾーストポート１ａ〜１ｄの正
面を向く一端側が開口し他端側が閉鎖される筒状容器体
２を設けて、該容器体２内に上記エキゾーストポート１
ａ〜１ｄから排出される排気ガス中の有害物質を吸着す
る吸着材２１を収納してなり、上記エキゾーストポート
１ａ〜１ｄから直線的に排出される上記有害物質を上記
開口から捕集し、上記排気ガスは上記容器体２の前面で
向きを変えて上記エキゾーストマニホールド１１の出口
へ向かう気流とするものである。上記吸着材は、平板と
波板との組合せからなる担体を備えており、該担体表面
には、上記有害物質を浄化する触媒が担持されている。
【０００７】
【作用】上記構成の捕集装置において、エンジン１より
排出される、排気ガスに比して比重が大きい有害物質
は、その慣性によって各エキゾーストポート１ａ〜１ｄ
より直線的に放出され、その正面を向く容器体２の開口
から内部に侵入して吸着材２１に捕集される。
【０００８】上記容器体２は他端側が閉鎖されているか
ら、これを通過する気流は生じない。したがって、高温
の排気ガスが流通することは実質的にないから、過度に
温度が上昇して吸着材２１等が破損する問題は生じな
い。
【０００９】また、排気ガス流は捕集装置内を流通しな
いから、この部分で大きな圧損を生じることはなく、エ
ンジン出力の低下が避けられる。
【００１０】
【実施例１】図１において、４気筒の車両エンジン１は
４つのエキゾーストポート１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを有
しており、各エキゾーストポート１ａ〜１ｄより排出さ
れる排気ガス（図の破線）はエキゾーストマニホールド
１１で集合せしめられて、これに連結された排気管３に
流出する。排気管３には途中主触媒３１が設けてある。
【００１１】捕集装置は、エキゾーストポート１ａ〜１
ｄを設けたエンジン１の側壁に沿ってこれをカバーする
ように設けた容器体２を有しており、容器体２は図２に
示す如く、エキゾーストポート１ａ〜１ｄの正面を向く
一端側が開口し他端側が閉鎖する断面コ字形をなして、
エキゾーストマニホールド１１の外壁の一部を構成しこ
れに溶接固定されている。エキゾーストマニホールド１
１内の流路は図示の如く、エキゾーストポート１ｂより
立ち上がって出口開口１１１へ向かっている。
【００１２】エキゾーストポート１ａ〜１ｄより見た正
面視で断面形状が長方形をなす（図３）筒状の上記容器
体２には、その頂壁に長手方向へ延びる開口２２が形成
してあり、この開口２２はエキゾーストマニホールド１
１内の仕切壁に設けた開口１１２に連通している。上記
容器体２内には平板と波板を交互に積層した、吸着材を
兼ねる触媒の担体２１が収納してあり、その詳細を図４
に示す。
【００１３】平板２１１および波板２１２は、例えば２
０％Ｃｒ−５％Ａｌ−７５％Ｆｅの組成を有する板厚５
０ミクロン程度の箔材よりなり、これらは互いにロー付
け等により接合されている。波板２１２はエキゾースト
ポート１ａ〜１ｄより遠い側（図の右方）で分断され、
この分断部の平板２１１は長手方向の複数箇所で半円形
に切り起こされて、上下方向へ連通する流通穴２１３を
形成している。これら流通穴２１３は容器体２頂壁の上
記開口２２（図２）に連通している。
【００１４】担体２１の平板２１１および波板２１２に
は活性アルミナ等がコーティングされ、これに触媒成分
であるＰｔ，Ｐｄ等の貴金属を担持せしめてある。図の
左方より至る排気ガスは、その大部分が図２の破線で示
すように上方へ方向を変えて出口開口１１１より排気管
３へ流出するが、一部は担体２１内の平板２１１と波板
２１２の間を流通し、上記切り起こし２１４で上方へ案
内されて流通穴２１３より開口２２を経て上記出口開口
１１１へ流れる。
【００１５】上記構造において、エンジン始動直後に排
出される未燃燃料は、その比重が大きいから、図１，図
２の実線で示すように、その慣性によってエキゾースト
ポート１ａ〜１ｄより直線的に排出され、直接捕集装置
内に侵入して担体２１上の触媒に付着捕集される。
【００１６】この場合、比重の小さい排気ガスの大部分
は図２の破線で示す気流流路に沿って、捕集装置に侵入
することなく大径のエキゾーストマニホールド１１内を
出口開口１１１へ流れる。しかして、この流通時の圧損
は小さい。
【００１７】排気ガスは一部が既述の如く捕集装置を経
て出口開口１１１へ流れるから、この気流により比較的
粒径の小さな（したがって軽い）未燃燃料も効果的に捕
集装置内へ運ばれて付着捕集される。
【００１８】エンジンの暖機が進行し、排気ガス温度が
高くなるとマニホールド１１内の捕集装置の温度は上昇
し、触媒の活性温度に達すると、付着した未燃燃料は触
媒により浄化されつつ気化して出口開口１１１へ放出さ
れる。この際、捕集装置内の流通穴２１３は切り起こし
２１４で形成してあるから、流通穴２１３を設けても触
媒形成面は減少せず、充分な浄化作用が発揮される。
【００１９】かくして、エンジン始動直後に排出される
未燃燃料は捕集装置により効率的に付着捕集され、その
後、浄化排出されるから、排気エミッションは大きく向
上する。
【００２０】なお、捕集装置内には排気ガスの一部が流
通するだけであるから、エンジン高負荷時の高温の排気
ガスによっても、過度に捕集装置の温度が上昇すること
はなく、その破損が防止される。
【００２１】また、捕集装置の容器体２は一方のみを開
放した閉鎖容器であるから、高温にさらされた金属担体
が後退し破壊される、いわゆるスコーピングの問題も生
じない。
【００２２】本実施例では担体２１に触媒を担持せしめ
て吸着材を兼用せしめたが、ゼオライト等の単なる吸着
材を使用しても良く、この場合には、温度上昇により吸
着材より分離した未燃燃料は、エキゾーストマニホール
ド１１より排気管３（図１）へ流れ、ここに設けた活性
温度に達している主触媒３１で浄化される。
【００２３】上記担体２１は金属箔以外にセラミックハ
ニカム等が使用でき、また、ハニカム担体に代えてセラ
ミック粒に触媒を担持せしめたペレット触媒を使用して
も良い。また、触媒に代えて、表面積の大きい活性アル
ミナ、ゼオライト等を使用できる。
【００２４】
【実施例２】担体２１の平板２１１に設ける流通穴を、
図５に示す如き多数の小孔２１５で構成しても同様の効
果がある。
【００２５】
【実施例３】高速エンジン等の場合には未燃燃料の排出
量が比較的少ないから、図６，図７に示す如く、容器体
２の開口およびエキゾーストマニホールド１１の開口を
無くすことができる。この場合には、捕集装置内をガス
流が全く流れないため、装置の構造耐久性に優れてい
る。
【００２６】
【実施例４】図８において、エンジン１のエキゾースト
ポート１ａ〜１ｄに面するエキゾーストマニホールド１
１の外壁には、各エキゾーストポート１ａ〜１ｄに開口
を対向せしめて複数の容器体２が設けてあり、各容器体
２内に担体２１が収納してある。その詳細を図９、図１
０に示し、上方へ開放する円形の容器体２内には、ハニ
カム状の担体２１が配設してあり、該担体２１は図１１
に示す如く、渦巻き状に平板２１１と波板２１２を交互
に積層して、ロー付け接合して構成される。
【００２７】かかる構造によっても上記各実施例と同様
の効果が得られる。
【００２８】なお、各容器体２に実施例１における如き
容器体２とエキゾーストマニホールド１１の出口開口１
１１を結ぶ流通穴を設ける構造としても良い。
【００２９】
【実施例５】図１２に示す如く、エキゾーストマニホー
ルド１１には、左右位置にある容器体２の間に、出口開
口１１１へ向かう大径の流通路１１３，１１４が形成し
てある。かかる流通路１１３，１１４を設けたことによ
り、エキゾーストポート１ａ，１ｄより排出された排気
ガスは上記各実施例のように大きく屈曲せしめられるこ
となく、上記流通路１１３，１１４を経てスムーズに出
口開口１１１へ案内される（図中破線）。
【００３０】上記実施例では、エンジンからの排出され
る物質を未燃燃料としたが、本発明はこれに限るもので
なく、エンジンから排出されるカーボン等でも同様の効
果を得ることができる。
【００３１】
【発明の効果】以上の如く、本発明の吸着装置によれ
ば、エンジン始動直後で排気管中の主触媒が活性化され
ていない状態での汚染物質の排出を効果的に防止できる
とともに、高温の排気ガスによる劣化を生じることはな
く、また、エンジン出力の低下を招くこともない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における、捕集装置を設けた
エンジンの部分断面概略平面図である。
【図２】図１のII−II線に沿うエキゾーストマニホール
ドの垂直断面図である。
【図３】図２のIII −III 線に沿う捕集装置の断面図で
ある。
【図４】捕集装置を構成する触媒担体の斜視図である。
【図５】本発明の実施例２における触媒担体の斜視図で
ある。
【図６】本発明の実施例３におけるエキゾーストマニホ
ールドの垂直断面図である。
【図７】捕集装置の断面図で、図６のVII −VII 線に沿
う断面図である。
【図８】本発明の実施例４における捕集装置を設けたエ
ンジンの部分断面概略平面図である。
【図９】捕集装置の破断斜視図である。
【図１０】図９のX −X 線に沿う端面図である。
【図１１】触媒担体の分解斜視図である。
【図１２】本発明の実施例５における捕集装置を設けた
エンジンの部分断面概略平面図である。
【符号の説明】
１ エンジン １ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ エキゾーストポート １１ エキゾーストマニホールド ２ 容器体 ２１ 触媒（吸着材）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 馬崎 政俊 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式 会社日本自動車部品総合研究所内 (56)参考文献 特開 平５−44458（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−73520（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−10223（ＪＰ，Ｕ) 実公 平２−32808（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01N 3/08 - 3/38 F01N 9/00 - 11/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジンのエキゾーストマニホールド内
    に、該エンジン各気筒のエキゾーストポートの正面を向
    く一端側が開口し他端側が閉鎖される筒状容器体を設け
    て、該容器体内に上記エキゾーストポートから排出され
    る排気ガス中の有害物質を吸着する吸着材を収納してな
    り、上記エキゾーストポートから直線的に排出される上
    記有害物質を上記開口から捕集し、上記排気ガスは上記
    容器体の前面で向きを変えて上記エキゾーストマニホー
    ルドの出口へ向かう気流となすことを特徴とする吸着装
    置。
  2. 【請求項２】 上記吸着材は、平板と波板との組合せか
    らなる担体を備えており、該担体表面には、上記有害物
    質を浄化する触媒が担持されていることを特徴とする請
    求項１記載の吸着装置。
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