JPH0674019A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

排気ガス浄化装置

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＨＣ吸着剤の寿命を延ばしながらＨＣを浄化
処理できる排気ガス浄化装置の提供 【構成】 排気ガス通路に設けられた触媒コンバータ９
と、コンバータ９の上流位置のガス通路５ａに設けられ
たバイパス通路１１と、通路１１に設けられたＨＣ吸着
剤１２と、排気ガスを通路５ａに案内するＨＣ脱離位置
と通路１１に案内するＨＣ吸着位置とに選択的に位置さ
せられる弁であって、ＨＣ吸着位置に置かれたときには
ガスの全部を通路１１に案内し、ＨＣ脱離位置に置かれ
たときにはガスの一部が通路１１に進入するのを許す通
路切換弁１３と、暖機終了前には弁１３をＨＣ吸着位置
に位置させ、暖機終了後には弁１３をＨＣ脱離位置に位
置させる制御手段１４とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ガソリンエンジンか
ら排出される排気ガスの浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガソリンエンジンから排出される排気ガ
スを浄化する装置としては、空燃比を理論空燃比として
三元触媒で酸化還元する装置が一般的である。そして、
エンジンの始動時、特に冷態始動時には燃料の気化が悪
いため、理論空燃比よりも多めに燃料を供給している。
そのために、始動時から暖機終了までの間には未燃の炭
化水素（ＨＣ）が多量に発生する。この未燃炭化水素を
吸着する材料としては、活性炭などを用いた触媒が開発
されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、エンジンが
始動して暖機が終了するまでの間は、触媒コンバータの
温度が低くて活性化しておらず、触媒による炭化水素の
浄化処理が望めない。そこで、活性炭等の吸着剤を排気
ガス通路に配設して、炭化水素を吸着しようとすると、
これらの吸着剤は、低温時にはその特性を発揮するもの
の、高温（４００度〜８００度）の雰囲気に長時間曝さ
れると、その特性が早期に大きく劣化してしまう。ま
た、これらの吸着剤は、ある温度（２００度〜３００
度）以上になったり、低炭化水素濃度の気体が流通させ
られると、吸着した炭化水素を脱離（パージ）してしま
うという特性があり、排気ガスの浄化に常時使用するこ
とができないという問題がある。
【０００４】そこで、本発明の目的は、炭化水素吸着剤
の寿命を延ばしながら炭化水素を浄化処理できる排気ガ
ス浄化装置の提供にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の排気ガス浄化装
置は、エンジンから排出される排気ガスが流通する排気
ガス通路に設けられた触媒コンバータと、この触媒コン
バータの上流位置の排気ガス通路に設けられた排気バイ
パス通路と、この排気バイパス通路に設けられていて、
排気ガス中の炭化水素を吸着する炭化水素吸着剤と、排
気ガスを上記排気ガス通路に案内する炭化水素脱離位置
と、排気ガスを上記排気バイパス通路に案内する炭化水
素吸着位置とに選択的に位置させられる弁であって、該
弁が上記炭化水素吸着位置に置かれたときには排気ガス
の全部を上記排気バイパス通路に案内し、該弁が上記炭
化水素脱離位置に置かれたときには排気ガスの一部が上
記排気バイパス通路に進入するのを許す通路切換弁と、
エンジンの暖機終了前には上記通路切換弁を上記炭化水
素吸着位置に位置させ、暖機終了後には、上記通路切換
弁を上記炭化水素脱離位置に位置させる制御手段とを備
えたことを特徴とする。
【０００６】
【作用】エンジンが始動して暖機が終了するまでの間、
制御手段は、通路切換弁を炭化水素吸着位置に位置させ
て排気ガスを排気バイパス通路に向けて案内し、炭化水
素を炭化水素吸着剤に吸着させる。炭化水素を吸着され
た排気ガスは触媒コンバータを通って大気に排出され
る。
【０００７】制御手段は、暖機が終了して触媒コンバー
タが活性化すると、通路切換弁を炭化水素脱離位置に位
置させて排気ガスの大部分を触媒コンバータに向けて案
内する。暖機終了後の排気ガスの一部は通路切換弁設置
部分から排気バイパス通路に進入し、炭化水素吸着剤に
吸着されている炭化水素を脱離（パージ）させる。パー
ジされた炭化水素は、排気ガス通路の触媒コンバータに
案内されて浄化され大気に排出される。
【０００８】
【実施例】以下、図示の実施例に基づいて本発明を詳細
に説明する。
【０００９】図１において、符号１はガソリンを燃料と
するエンジンを、同２は吸気系を、同３は排気系をそれ
ぞれ示している。本発明にかかる排気ガス浄化装置４
は、排気系３に設けられている。
【００１０】エンジン１の排気ポート１ａから排出され
る排気ガスは、排気ガス通路５を通り、排出口６から図
示されないマフラへ向けて案内されたのち大気中に放出
される。実施例における排気ガス通路５には、上流側か
ら順に、周知のウォームアップコンバータ７，第１触媒
コンバータ８，第２触媒コンバータ９が配設されてい
る。第１触媒コンバータ８と第２触媒コンバータ９は、
周知の三元触媒や酸化触媒からなっている。
【００１１】排気ガス浄化装置４は、第２触媒コンバー
タ９と、このコンバータの上流位置の排気ガス通路５ａ
に設けられた排気バイパス通路１１と、この排気バイパ
ス通路１１に設けられた炭化水素吸着剤１２と、排気ガ
ス通路５ａと排気バイパス通路１１の分岐部に設けられ
ていて、排気ガスの流路を通路５ａとバイパス通路１１
に切り換えるための通路切換弁１３と、通路切換弁１３
の位置を選択する制御手段１４とからなっている。この
切換弁１３は、アクチュエータ１３ａによって、後述す
る作動位置に選択的に位置させられる。排気バイパス通
路１１は、第２触媒コンバータ９の上流位置の分岐部５
ｂで排気ガス通路５から分岐したのち、これも上流位置
の合流部５ｃで通路５ａに合流させられている。
【００１２】アクチェータ１３ａは、マイクロコンピュ
ータからなる制御手段１４によって作動させられる。制
御手段１４には、第１触媒コンバータ８の温度信号、第
２触媒コンバータ９の温度信号、炭化水素吸着剤１２の
温度信号、エンジンの温度（冷却水温度）信号等の通路
切換弁制御に必要な信号が入力されている。
【００１３】炭化水素吸着剤１２は、粉体状又は粒状の
活性炭をケースに充填したものや、ハニカム状ケースの
内面に吸着剤層を形成したもの等で形成されている。炭
化水素吸着剤１２をどのような態様で設置するかは、排
気ガス通路５に設けられる触媒コンバータやマフラの数
及びその形式に応じて最適なものが選択される。
【００１４】通路切換弁１３は、エンジン始動後の暖機
が終了するまでは、図１に示す炭化水素吸着位置に位置
させられ、暖機終了後は図２に示す炭化水素脱離位置に
位置させられる。これらの位置は、制御手段１４に入力
されている各種信号に基づいて選択される。図１に示す
ように、炭化水素吸着位置に位置させられているときの
通路切換弁１３は、排気ガス通路５ａを略完全に遮断
し、排出される排気ガスの全量を排気バイパス通路１１
に案内するように設けられている。
【００１５】また、図２に示すように、炭化水素脱離位
置に置かれた通路切換弁１３は、排気バイパス通路１１
を排気ガス通路５から遮断するのであるが、このときの
該弁は、排気ガス通路５を流通する排気ガスの一部がバ
イパス通路１１に進入するのを許すようになっている。
排気ガスの一部の進入を許すには、排気バイパス通路１
１の入口に配設されるバルブシートの一部に切欠を形成
してガスの通路を設ける等の構造が考えられる。排気バ
イパス通路１１に取り込まれる排気ガスの量は、炭化水
素吸着剤１２の特性やその保持構造に応じて最適なもの
が選択される。
【００１６】以上のように構成された実施例の作用を説
明する。図１において、エンジン１が冷態始動される
と、排気ポート１ａから排気ガス通路５に排気ガスが排
出される。このときの燃料は、理論空燃比よりも多い量
が供給されていて、多量の未燃炭化水素が発生してい
る。
【００１７】一方、制御手段１４には、各種の信号が入
力されていて、その中の一つ例えば第２触媒コンバータ
９の信号を基にして、通路切換弁１３の位置を制御す
る。エンジンの始動直後の第２触媒コンバータ９は、還
元雰囲気温度に達しておらず活性化していないので、制
御手段１４は通路切換弁１３を炭化水素吸着位置に位置
させる信号をアクチェータ１３ａに出力する。図１に示
すように、炭化水素吸着位置に位置させられた通路切換
弁１３は、排気ガス通路５ａを遮蔽し、排出される排気
ガスの全部を排気バイパス通路１１に向けて案内する。
【００１８】排気バイパス通路１１に送り込まれた暖機
時の排気ガスは、これに含まれている炭化水素を炭化水
素吸着剤１２に吸着され捕集される。炭化水素を吸着さ
れた排気ガスは、合流部５ｃで排気ガス通路５ａに合流
し、第２コンバータ９を経て排出口６から図示されない
マフラを介して大気に排出される。第２触媒コンバータ
９は、炭化水素以外の他の有害成分を酸化還元する。炭
化水素の吸着作用は、第２触媒コンバータ９の温度が活
性化温度になるまで継続される。
【００１９】エンジンの暖機が進み、第２触媒コンバー
タ９の温度が上昇して該コンバータが還元雰囲気を有す
るようになったと判断した制御手段１４は、エンジン１
の暖機が終了したと判断して、通路切換弁１３を図２に
示す炭化水素脱離位置に移動させる。暖機が終了する
と、各触媒コンバータ８，９は、炭化水素を還元する温
度にまで上昇している。従って、排気ガス通路５を流通
する排気ガスは、第１触媒コンバータ８と第２触媒コン
バータ９を流通させられるときに、炭化水素，一酸化炭
素や窒素酸化物等を酸化還元して浄化する。エンジン１
の暖機が終了すると、吸気系２から供給される燃料は理
論空燃比に従い供給されるので、未燃炭化水素の発生は
減少している。
【００２０】一方、図２に示すように炭化水素脱離位置
に置かれた通路切換弁１３は、排気ガス通路５を流通す
る排気ガスの一部が排気バイパス通路１１に進入するの
を許す。すなわち、排気バイパス通路１１と排気ガス通
路５ａの分岐部５ｂと合流部５ｃの圧力差によって、バ
イパス通路１１には、暖機後の排気ガスの一部が流入す
る。このとき排気バイパス通路１１を流通する排気ガス
は、炭化水素の濃度が低いことによって、炭化水素吸着
剤１２に吸着されている炭化水素を該吸着剤からパージ
する。パージされた炭化水素は、合流部５ｃで排気ガス
通路５ａに合流し、その下流位置の第２触媒コンバータ
９で酸化還元され、無害な排気として排出されることに
なる。
【００２１】以上説明した例は、エンジンの暖機終了
を、排気バイパス通路１１の下流位置に配設された第２
触媒コンバータ９の温度検知によって判断して通路切換
弁１３の位置を切り換えたが、エンジンの暖機終了は、
他の信号を利用しても良い。例えば、エンジン冷却水の
温度（水温）で暖機終了を検知しても良く、排気バイパ
ス通路１１の上流に第１触媒コンバータ８を設置する場
合には、このコンバータの温度で暖機終了を検知しても
良い。通路切換弁の切換時期としては、炭化水素吸着剤
又は触媒の温度の検出を、エンジン温度或いは始動時エ
ンジン温度との時間の関数で推測して設定しても良い。
【００２２】また、炭化水素吸着剤１２の温度が脱離温
度以上になったときに切換弁を炭化水素脱離位置（図２
参照）に切り換えても良い。この場合、高温に弱い特性
を有する吸着剤が高温に曝される時間を可及的短くでき
るから、当該吸着剤の寿命を延ばすことができる。
【００２３】図示の実施例では、炭化水素吸着剤として
活性炭を挙げたが、当該吸着剤としてはゼオライト等他
の吸着剤であっても良い。なお、ゼオライトは、水分に
対して弱い特性を有するので、これを用いる場合には、
図示の例のように、排気ガスの流れ方向においてその上
流位置に触媒コンバータ（８）を配設して排気ガス中の
水分を除去することが望ましい。
【００２４】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、通常の
触媒が活性化するまでの間に排出される排気ガス中の炭
化水素は、排気バイパス通路に設けた炭化水素吸着剤で
吸着されるので、暖機中の排出される排気ガス中の炭化
水素を低減できる。しかも、暖機中のみ全部の排気ガス
を流通させられる炭化水素吸着剤は、高温の排気ガスに
曝される時間が短く且つ暖機後の低炭化水素濃度の排気
ガスの一部を導入するによって炭化水素をパージされて
活性化されるので、高温に対する劣化を防止できてその
寿命が長くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す排気ガス浄化装置であ
って、通路切換弁を炭化水素吸着位置に置いた状態を示
す概略構成図である。
【図２】通路切換弁が炭化水素脱離位置に置かれた状態
を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１・・・エンジン ２・・・吸気系 ３・・・排気系 ４・・・排気ガス浄化装置 ５・・・排気ガス通路 ５ａ・・・排気ガス通路 ８・・・第１触媒コンバータ ９・・・第２触媒コンバータ １１・・・排気バイパス通路 １２・・・炭化水素吸着剤 １３・・・通路切換弁 １４・・・制御手段

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】エンジンから排出される排気ガスが流通す
    る排気ガス通路に設けられた触媒コンバータと、 この触媒コンバータの上流位置の排気ガス通路に設けら
    れた排気バイパス通路と、 この排気バイパス通路に設けられていて、排気ガス中の
    炭化水素を吸着する炭化水素吸着剤と、 排気ガスを上記排気ガス通路に案内する炭化水素脱離位
    置と、排気ガスを上記排気バイパス通路に案内する炭化
    水素吸着位置とに選択的に位置させられる弁であって、
    該弁が上記炭化水素吸着位置に置かれたときには排気ガ
    スの全部を上記排気バイパス通路に案内し、該弁が上記
    炭化水素脱離位置に置かれたときには排気ガスの一部が
    上記排気バイパス通路に進入するのを許す通路切換弁
    と、 エンジンの暖機終了前には、上記通路切換弁を上記炭化
    水素吸着位置に位置させ、暖機終了後には、上記通路切
    換弁を上記炭化水素脱離位置に位置させる制御手段とを
    備えた排気ガス浄化装置。
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