JP2001027115A - Catalyst converter and exhaust emission control method - Google Patents

Catalyst converter and exhaust emission control method

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JP2001027115A
JP2001027115A JP11198005A JP19800599A JP2001027115A JP 2001027115 A JP2001027115 A JP 2001027115A JP 11198005 A JP11198005 A JP 11198005A JP 19800599 A JP19800599 A JP 19800599A JP 2001027115 A JP2001027115 A JP 2001027115A
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JP
Japan
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exhaust gas
main catalyst
sub
catalyst
activated
Prior art date
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Application number
JP11198005A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazunari Ono
一成 大野
Mitsuo Suzuki
光郎 鈴木
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Futaba Industrial Co Ltd
Original Assignee
Futaba Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform full exhaust emission control with small electric power even before a main catalyst part is activated. SOLUTION: When a controller 20 judges that a main catalyst part 11 is before being activated on the basis of an exhaust gas temperature, a selector switch 18 is turned to ON to have a sub-catalyst part 13 energized, and a selector valve 19 is operated to close a second inflow passage R2. Thereby, the sub-catalyst part 13 itself becomes a heating element for getting a high temperature to reach a catalyst activation temperature, and exhaust gas flows only into a first inflow passage R1. Consequently, as in the exhaust gas, its injurious ingredients are fully removed by having the gas passed through the activated sub-catalyst part 13, there is no problem even if the main catalyst part 11 is not activated. As a cross section of the sub-catalyst part 13 is smaller than that of the main catalyst part 11, electric power required for heating and activating the sub-catalyst part 13 may be small.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、車両エンジンから
排出される排ガスを浄化する触媒コンバータ及び排ガス
浄化方法に関する。
The present invention relates to a catalytic converter for purifying exhaust gas discharged from a vehicle engine and a method for purifying exhaust gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、車両エンジンから排出される
排ガスを浄化するために、車両エンジンの排ガス経路に
は触媒コンバータが設けられている。この触媒コンバー
タに用いられる三元触媒等の排ガス浄化触媒(以下単に
触媒という)は、所定の活性化温度以上に昇温されない
と浄化作用を十分に発揮しない。このため、例えば実開
昭63−67609号公報に記載された触媒コンバータ
では、図3に示すように、メイン触媒部111の上流側
端面に近接させて通電可能なメタルモノリス触媒113
を配設し、車両エンジンの始動直後等のようにメイン触
媒部111が活性化温度に達していないときには、この
メタルモノリス触媒113に通電して加熱することによ
ってメタルモノリス触媒113を活性化すると共にメイ
ン触媒部111の昇温も併せて行っている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in order to purify exhaust gas discharged from a vehicle engine, a catalytic converter is provided in an exhaust gas path of the vehicle engine. An exhaust gas purifying catalyst such as a three-way catalyst (hereinafter simply referred to as a catalyst) used in this catalytic converter does not sufficiently exhibit a purifying action unless its temperature is raised to a predetermined activation temperature or higher. For this reason, for example, in the catalytic converter described in Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 63-67609, as shown in FIG.
When the main catalyst unit 111 has not reached the activation temperature, such as immediately after the start of a vehicle engine, the metal monolith catalyst 113 is activated by energizing and heating the metal monolith catalyst 113. The temperature of the main catalyst unit 111 is also increased.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図3に
示す触媒コンバータは、触媒通過時の排気抵抗を考慮し
て一般の排気管よりも断面積が大きくなるように設計さ
れているため、メタルモノリス触媒113へ大電力を供
給しなければメタルモノリス触媒113やメイン触媒部
111を活性化温度以上に加熱することができないとい
う問題があった。
However, the catalytic converter shown in FIG. 3 is designed to have a larger cross-sectional area than a general exhaust pipe in consideration of the exhaust resistance when passing through the catalyst. Unless large power is supplied to the catalyst 113, there is a problem that the metal monolith catalyst 113 and the main catalyst unit 111 cannot be heated to an activation temperature or higher.

【0004】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、メイン触媒部が活性化する前であっても小さな電力
で充分に排ガスを浄化することができる触媒コンバータ
及び排ガス浄化方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a catalytic converter and an exhaust gas purifying method that can sufficiently purify exhaust gas with a small amount of electric power even before the main catalyst section is activated. With the goal.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記課題
を解決するため、本発明の触媒コンバータは、車両エン
ジンの排ガス経路に設けられたメイン触媒部と、前記メ
イン触媒部の上流側にて該メイン触媒部への排ガス流入
路を第1及び第2流入路の二つに仕切る仕切り部と、前
記第1流入路に設けられたサブ触媒部と、通電されると
前記サブ触媒部を加熱する加熱部と、前記第2流入路を
開放又は閉鎖する切替弁と、前記メイン触媒部が活性化
する前は、前記加熱部に通電すると共に前記切替弁によ
り前記第2流入路を閉鎖する第1状態に設定し、前記メ
イン触媒部が活性化した後は、前記加熱部に通電せず前
記切替弁により前記第2流入路を開放する第2状態に設
定するコントローラとを備えたことを特徴とする。
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention In order to solve the above problems, a catalytic converter according to the present invention comprises a main catalyst section provided in an exhaust gas path of a vehicle engine and an upstream side of the main catalyst section. A partition section for dividing an exhaust gas inflow path to the main catalyst section into two, a first and a second inflow path, a sub-catalyst section provided in the first inflow path, and heating of the sub-catalyst section when energized A heating unit, a switching valve for opening or closing the second inflow passage, and a second valve for energizing the heating unit and closing the second inflow passage by the switching valve before the main catalyst unit is activated. A controller that sets the state to 1 and sets the state to a second state in which the switching valve opens the second inflow path without energizing the heating unit after the main catalyst unit is activated. And

【0006】本発明の触媒コンバータでは、コントロー
ラは、メイン触媒部が活性化する前は第1状態に設定す
る。例えば車両エンジンのコールドスタート時等のよう
にメイン触媒部が活性化する前は、排ガスがメイン触媒
部を通過したとしても排ガス中の有害成分(例えばC
O、HC、NOx)が十分除去されない。このため、こ
のような場合には、加熱部に通電することによりサブ触
媒部を加熱して活性化させると共に、切替弁により第2
流入路を閉鎖することにより排ガスが第1流入路のみを
通過するように設定する。このとき、排ガスは、活性化
されたサブ触媒部を通過することにより有害成分が十分
除去される、換言すれば、メイン触媒部を通過する前に
浄化される。したがって、メイン触媒部が活性化されて
いなくても、排ガスは有害成分が十分除去された状態で
触媒コンバータから流出していく。また、第1流入路は
メイン触媒部への排ガス流入路を二分割したうちの片方
であることから、サブ触媒部の断面積はメイン触媒部の
断面積に比べて小さく、サブ触媒部の熱容量はメイン触
媒部の熱容量よりも小さい。したがって、サブ触媒部を
加熱して活性化させるのに必要な電力は、メイン触媒部
を加熱して活性化させるのに必要な電力に比べて小さ
い。
In the catalytic converter according to the present invention, the controller sets the first state before the main catalyst section is activated. Before the main catalyst section is activated, for example, during a cold start of the vehicle engine, even if the exhaust gas passes through the main catalyst section, harmful components in the exhaust gas (for example, C
O, HC, NOx) are not sufficiently removed. For this reason, in such a case, the sub-catalyst section is heated and activated by energizing the heating section, and the second valve is switched by the switching valve.
The setting is made such that the exhaust gas passes only through the first inflow channel by closing the inflow channel. At this time, the exhaust gas is sufficiently removed of harmful components by passing through the activated sub-catalyst section, in other words, is purified before passing through the main catalyst section. Therefore, even if the main catalyst section is not activated, the exhaust gas flows out of the catalytic converter in a state where harmful components have been sufficiently removed. Further, since the first inflow path is one of two parts of the exhaust gas inflow path into the main catalyst section, the cross-sectional area of the sub-catalyst section is smaller than the cross-sectional area of the main catalyst section, and the heat capacity of the sub-catalyst section is small. Is smaller than the heat capacity of the main catalyst portion. Therefore, the power required to heat and activate the sub-catalyst is smaller than the power required to heat and activate the main catalyst.

【0007】一方、コントローラは、メイン触媒部が活
性化した後は第2状態に設定する。この場合、加熱部に
通電することなく、切替弁により第2流入路を開放する
ことにより排ガスが第1及び第2流入路の両方を通過す
るように設定する。このとき、排ガスは、活性化された
メイン触媒部を通過することにより有害成分が十分除去
された状態で触媒コンバータから流出していく。また、
排ガスは第1及び第2流入路の両方に流入するため、排
気抵抗が低減され、背圧上昇が抑制される。
[0007] On the other hand, the controller sets the second state after the main catalyst section is activated. In this case, it is set so that the exhaust gas passes through both the first and second inflow paths by opening the second inflow path by the switching valve without energizing the heating unit. At this time, the exhaust gas flows out of the catalytic converter in a state where harmful components have been sufficiently removed by passing through the activated main catalyst portion. Also,
Since the exhaust gas flows into both the first and second inflow paths, the exhaust resistance is reduced, and the rise in back pressure is suppressed.

【0008】以上のように、本発明の触媒コンバータに
よれば、メイン触媒部が活性化する前であっても、メイ
ン触媒部に比べて断面積の小さなサブ触媒部を加熱して
活性化させると共にサブ触媒部を設置した第1流入路の
みに排ガスを流入させるため、小さな電力でも充分に排
ガスを浄化することができる。また、メイン触媒部が活
性化した後は第1及び第2流入路の両方に排ガスを流入
させるため、排気抵抗が低減され、背圧上昇が抑制され
る。
As described above, according to the catalytic converter of the present invention, even before the main catalyst section is activated, the sub-catalyst section having a smaller sectional area than the main catalyst section is activated by heating. At the same time, the exhaust gas is caused to flow only into the first inflow path in which the sub-catalyst section is provided, so that the exhaust gas can be sufficiently purified with a small amount of electric power. Further, after the main catalyst section is activated, exhaust gas is caused to flow into both the first and second inflow paths, so that exhaust resistance is reduced and back pressure rise is suppressed.

【0009】ここで、本発明の触媒コンバータにおい
て、コントローラは、排ガス温度が所定温度未満の場合
又は前記メイン触媒部が所定の活性化温度未満の場合に
は前記第1状態に設定し、排ガス温度が所定温度以上の
場合又は前記メイン触媒部が所定の活性化温度以上の場
合には前記第2状態に設定するように構成してもよい。
メイン触媒部の活性化は、排ガス温度に依存するところ
が大きいため、この排ガス温度に基づいてメイン触媒部
が活性化しているか否かを判断することが好ましい。例
えば、メイン触媒部の上流側に温度検出手段を設けて、
この温度検出手段から出力される信号に基づいてメイン
触媒部が活性化しているか否かを判断するように構成し
てもよい。また、メイン触媒部の温度を直接検出してメ
イン触媒部が活性化しているか否かを判断することも好
ましい。例えば、メイン触媒部の内部温度を検出可能な
温度検出手段を設けて、この温度検出手段から出力され
る信号に基づいてメイン触媒部が活性化しているか否か
を判断するように構成してもよい。
Here, in the catalytic converter of the present invention, the controller sets the first state when the exhaust gas temperature is lower than a predetermined temperature or when the main catalyst portion is lower than a predetermined activation temperature, When the temperature is equal to or higher than a predetermined temperature or when the temperature of the main catalyst unit is equal to or higher than a predetermined activation temperature, the second state may be set.
Since the activation of the main catalyst portion largely depends on the exhaust gas temperature, it is preferable to determine whether the main catalyst portion is activated based on the exhaust gas temperature. For example, a temperature detection unit is provided upstream of the main catalyst unit,
You may be comprised so that it may be determined whether the main catalyst part is activated based on the signal output from this temperature detection means. It is also preferable to directly detect the temperature of the main catalyst unit to determine whether the main catalyst unit is activated. For example, temperature detection means capable of detecting the internal temperature of the main catalyst unit may be provided, and it may be configured to determine whether the main catalyst unit is activated based on a signal output from the temperature detection unit. Good.

【0010】また、本発明の触媒コンバータにおいて、
前記サブ触媒部は、通電されると発熱体として作用する
ものであって前記加熱部としての役割も果たすように構
成してもよい。この場合、加熱部はサブ触媒部と別体と
して設ける必要がないため設置スペースが嵩まず、ま
た、加熱部を別体とした場合に比べて効率よく加熱でき
る。このようなサブ触媒としては、例えば、導電性の触
媒担体に触媒を担持させたもの、具体的にはメタルモノ
リス触媒(実開昭63−67609号公報参照)や導電
性炭化珪素系ハニカム触媒(実開昭49−124412
号公報参照)が挙げられる。
[0010] In the catalytic converter of the present invention,
The sub-catalyst unit may be configured to function as a heating element when energized, and also to function as the heating unit. In this case, since the heating unit does not need to be provided separately from the sub-catalyst unit, the installation space does not increase, and heating can be performed more efficiently than when the heating unit is provided separately. As such a sub-catalyst, for example, a catalyst in which a catalyst is supported on a conductive catalyst carrier, specifically, a metal monolith catalyst (see Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 63-67609) or a conductive silicon carbide-based honeycomb catalyst ( 49-124412
Reference).

【0011】次に、本発明の排ガス浄化方法は、車両エ
ンジンの排ガス経路に設けられたメイン触媒部と、前記
メイン触媒部の上流側にて該メイン触媒部への排ガス流
入路を第1及び第2流入路の二つに仕切る仕切り部と、
前記第1流入路に設けられたサブ触媒部とを備えた触媒
コンバータにより排ガスを浄化する方法であって、前記
メイン触媒部が活性化する前は、前記サブ触媒部を加熱
すると共に前記第1流入路のみを開放し、前記メイン触
媒部が活性化した後は、前記サブ触媒部の加熱を停止す
ると共に前記第1及び第2流入路の両方を開放すること
を特徴とする。
Next, the exhaust gas purifying method of the present invention includes a main catalyst section provided in an exhaust gas path of a vehicle engine and an exhaust gas inflow path to the main catalyst section upstream of the main catalyst section. A partition part for dividing into two of the second inflow channel,
A method of purifying exhaust gas by a catalytic converter having a sub-catalyst provided in the first inflow passage, wherein the sub-catalyst is heated and the first is heated before the main catalyst is activated. After the main catalyst section is activated, the heating of the sub-catalyst section is stopped and both the first and second inflow paths are opened.

【0012】この排ガス浄化方法によれば、前述の触媒
コンバータと同様、メイン触媒部が活性化する前であっ
ても、メイン触媒部に比べて断面積の小さなサブ触媒部
を加熱して活性化させると共にサブ触媒部を設置した第
1流入路のみに排ガスを流入させるため、小さな電力で
も充分に排ガスを浄化することができる。また、メイン
触媒部が活性化した後は第1及び第2流入路の両方に排
ガスを流入させるため、排気抵抗が低減され、背圧上昇
が抑制される。
According to this exhaust gas purifying method, similarly to the above-described catalytic converter, even before the main catalyst section is activated, the sub-catalyst section having a smaller sectional area than the main catalyst section is heated to be activated. At the same time, the exhaust gas is caused to flow only into the first inflow passage in which the sub-catalyst section is provided, so that the exhaust gas can be sufficiently purified with a small amount of electric power. Further, after the main catalyst section is activated, exhaust gas is caused to flow into both the first and second inflow paths, so that exhaust resistance is reduced and back pressure rise is suppressed.

【0013】なお、第1流入路のみを開放するか第1及
び第2流入路の両方を開放するかについては、例えば第
2流入路を開放又は閉鎖する切替弁を採用してもよい。
このとき、切替弁により第2流入路を閉鎖したときは第
1流入路のみを開放したことになり、第2流入路を開放
したときは第1及び第2流入路の両方を開放したことに
なる。この切替弁としては、例えば電気的に作動する切
替弁を用いてもよいが、その他に形状記憶合金製の切替
弁を用いてもよいし、圧力で作動する圧力作動弁を用い
てもよい。形状記憶合金製の切替弁を用いる場合には、
排ガス温度が所定温度未満(つまりメイン触媒部の活性
化前)では第1流入路を閉鎖し、所定温度以上(つまり
メイン触媒部の活性化後)では第1流入路を開放するよ
うに設定する。また、圧力作動弁を用いる場合には、排
ガス圧力が所定圧力未満(つまりメイン触媒部の活性化
前)では第1流入路を閉鎖し、所定圧力以上(つまりメ
イン触媒部の活性化後)では第1流入路を開放するよう
に設定する。
Note that whether to open only the first inflow path or both the first and second inflow paths may employ, for example, a switching valve that opens or closes the second inflow path.
At this time, when the second inflow path is closed by the switching valve, only the first inflow path is opened, and when the second inflow path is opened, both the first and second inflow paths are opened. Become. As this switching valve, for example, an electrically operated switching valve may be used, but in addition, a shape memory alloy switching valve may be used, or a pressure operated valve operated by pressure may be used. When using a shape memory alloy switching valve,
When the exhaust gas temperature is lower than the predetermined temperature (that is, before activation of the main catalyst unit), the first inflow path is closed, and when the exhaust gas temperature is higher than the predetermined temperature (that is, after activation of the main catalyst unit), the first inflow path is opened. . When a pressure-operated valve is used, the first inflow passage is closed when the exhaust gas pressure is lower than a predetermined pressure (that is, before activation of the main catalyst unit), and when the exhaust gas pressure is higher than the predetermined pressure (that is, after activation of the main catalyst unit). The first inflow path is set to be opened.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
を図面に基づいて説明する。図1は本実施形態の触媒コ
ンバータの概略説明図である。触媒コンバータ10は、
車両エンジン2の排ガス経路に設けられている。この触
媒コンバータ10は、主として、メイン触媒部11と、
仕切り部12と、サブ触媒部13と、切替弁19と、コ
ントローラ20とを備えている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of the catalytic converter of the present embodiment. The catalytic converter 10
It is provided in the exhaust gas path of the vehicle engine 2. This catalytic converter 10 mainly includes a main catalytic unit 11,
It includes a partition section 12, a sub-catalyst section 13, a switching valve 19, and a controller 20.

【0015】メイン触媒部11は、周知のモノリス触媒
であり、車両エンジン2の排ガス経路の一部をなす金属
筒6の内部に配置されている。この金属筒6は、車両エ
ンジン2に接続された上流側排気管4と、図示しないマ
フラに接続された下流側排気管8との間に配置され、各
排気管4、8よりも断面積が大きくなるように形成され
ている。このように金属筒6の断面積を大きくしている
のは、排ガスがメイン触媒部11を通過する際の通気性
を良好にするためである。
The main catalyst section 11 is a well-known monolithic catalyst, and is disposed inside the metal cylinder 6 forming a part of the exhaust gas path of the vehicle engine 2. The metal tube 6 is disposed between an upstream exhaust pipe 4 connected to the vehicle engine 2 and a downstream exhaust pipe 8 connected to a muffler (not shown). It is formed to be large. The reason why the cross-sectional area of the metal cylinder 6 is increased in this way is to improve the air permeability when the exhaust gas passes through the main catalyst unit 11.

【0016】仕切り部12は、メイン触媒部11の上流
側にてこのメイン触媒部11への排ガス流入路を第1及
び第2流入路R1、R2の二つに仕切る金属板部材であ
る。サブ触媒部13は、第1流入路R1に配置された通
電加熱式触媒であり、ここでは通電されると発熱体とし
て作用するメタルモノリス触媒である。このサブ触媒部
13は、中心電極14と、この中心電極14の周りにコ
ルゲート状の金属泊を巻回することにより排ガス流れ方
向に複数の通路が形成されたモノリス担体15と、この
モノリス担体15の複数の通路に担持された触媒(図示
せず)とから構成されている。このサブ触媒部13は車
両バッテリ17により通電可能に接続されている。即
ち、サブ触媒部13の中心電極14が車両バッテリ17
の一方の電極に接続され、モノリス担体15の最外殻と
接触する金属筒6が切替スイッチ18を介して車両バッ
テリ17の他方の電極に接続されている。なお、中心電
極14は、金属筒6と電気的に短絡しないように絶縁状
態を保って金属筒6の外部へ露出されている。
The partition section 12 is a metal plate member that partitions an exhaust gas inflow path into the main catalyst section 11 into two, first and second inflow paths R1 and R2, on the upstream side of the main catalyst section 11. The sub-catalyst unit 13 is an electrically heated catalyst disposed in the first inflow passage R1, and here is a metal monolith catalyst that acts as a heating element when energized. The sub-catalyst unit 13 includes a center electrode 14, a monolith carrier 15 having a plurality of passages formed in the exhaust gas flow direction by winding a corrugated metal bed around the center electrode 14, and a monolith carrier 15. And a catalyst (not shown) carried in the plurality of passages. The sub-catalyst unit 13 is connected to the vehicle battery 17 so as to be energized. That is, the center electrode 14 of the sub catalyst unit 13 is
The metal cylinder 6 connected to one of the electrodes and in contact with the outermost shell of the monolith carrier 15 is connected to the other electrode of the vehicle battery 17 via the changeover switch 18. The center electrode 14 is exposed to the outside of the metal tube 6 while maintaining an insulating state so as not to be electrically short-circuited with the metal tube 6.

【0017】切替弁19は、第2流入路R2を開放又は
閉鎖する電磁弁であり、コントローラ20によってその
作動位置が切り替えられるものである。温度検出センサ
21は、メイン触媒部11よりも上流側に設置され、コ
ントローラ20に対して検出信号を出力するものであ
る。
The switching valve 19 is an electromagnetic valve that opens or closes the second inflow path R2, and its operating position is switched by the controller 20. The temperature detection sensor 21 is installed upstream of the main catalyst unit 11 and outputs a detection signal to the controller 20.

【0018】コントローラ20は、図示しない周知のC
PU、ROM、RAM、クロック等から構成され、温度
検出センサ21からの検出信号を入力可能に接続され、
切替スイッチ18及び切替弁19の動作を制御可能に接
続されている。次に、本実施形態の触媒コンバータの動
作について説明する。コントローラ20は、温度検出セ
ンサ21からの検出信号に基づいてメイン触媒部11が
活性化しているか否かを判定し、その判定結果に応じて
切替スイッチ18及び切替弁19を作動させる。この点
につき、詳説する。
The controller 20 includes a well-known C (not shown).
A PU, a ROM, a RAM, a clock, and the like, and are connected so that a detection signal from the temperature detection sensor 21 can be input;
The operation of the changeover switch 18 and the changeover valve 19 is connected so as to be controllable. Next, the operation of the catalytic converter of the present embodiment will be described. The controller 20 determines whether or not the main catalyst unit 11 is activated based on a detection signal from the temperature detection sensor 21, and operates the changeover switch 18 and the changeover valve 19 according to the result of the determination. This point will be described in detail.

【0019】コントローラ20は、図示しない車両のイ
グニッションキーがオンされた後、所定タイミング毎に
コントローラ20内の図示しないROMから触媒制御プ
ログラムを読み出し、同じくコントローラ20内の図示
しないRAMに一時的にデータを記憶しながら、図2の
フローチャートに沿って処理を行う。
After the ignition key of the vehicle (not shown) is turned on, the controller 20 reads the catalyst control program from a ROM (not shown) in the controller 20 at predetermined timings, and temporarily stores the data in a RAM (not shown) in the controller 20. Is stored, and processing is performed according to the flowchart of FIG.

【0020】まず、温度検出センサ21からの検出信号
に基づき、排ガス温度が所定温度以上か否かを判定する
(S10)。ここでは所定温度は、温度検出センサ21
を通過したときの排ガスの温度と、メイン触媒部11の
活性度合いとの相関関係を予め経験的に求め、その相関
関係に基づいてメイン触媒部11を十分活性化するとき
の排ガスの温度を求め、その温度を所定温度として定め
ている。そして、S10において排ガス温度が所定温度
未満ならば(S10でNO)、コントローラ20内の図
示しないRAMの第1状態設定フラグが「1」か「0」
かを判定する(S11)。なお、第1状態設定フラグ
は、切替スイッチ18及び切替弁19が第1状態にある
ときには「1」、第2状態にあるときには「0」にセッ
トされるフラグである。この第1状態設定フラグが
「0」ならば、切替スイッチ18及び切替弁19を第1
状態にセットし(S12)、第1状態設定フラグに
「1」をセットし(S13)、本処理を終了する。一
方、S11で第1状態設定フラグが「1」ならば、既に
切替スイッチ18及び切替弁19は第1状態であるた
め、そのままこの処理を終了する。
First, based on a detection signal from the temperature detection sensor 21, it is determined whether or not the exhaust gas temperature is equal to or higher than a predetermined temperature (S10). Here, the predetermined temperature is the temperature detection sensor 21
The correlation between the temperature of the exhaust gas when passing through the filter and the degree of activity of the main catalyst unit 11 is empirically determined in advance, and the temperature of the exhaust gas when the main catalyst unit 11 is sufficiently activated is determined based on the correlation. The temperature is determined as a predetermined temperature. If the exhaust gas temperature is lower than the predetermined temperature in S10 (NO in S10), the first state setting flag of the RAM (not shown) in the controller 20 is set to "1" or "0".
Is determined (S11). The first state setting flag is a flag that is set to “1” when the changeover switch 18 and the changeover valve 19 are in the first state, and is set to “0” when the changeover switch 18 and the changeover valve 19 are in the second state. If the first state setting flag is “0”, the changeover switch 18 and the changeover valve 19 are set to the first state.
The state is set (S12), the first state setting flag is set to "1" (S13), and the process ends. On the other hand, if the first state setting flag is “1” in S11, the changeover switch 18 and the changeover valve 19 are already in the first state, and thus this processing is ended as it is.

【0021】S10で否定判定されたということは、排
ガス温度が所定温度未満であるからメイン触媒部11が
活性化する前であり、排ガスがメイン触媒部11を通過
しても十分浄化されないため、切替スイッチ18及び切
替弁19が第1状態でなければ第1状態にセットし、第
1状態であればそのまま維持する。ここで、第1状態と
は、切替スイッチ18をオンにしてサブ触媒部13に通
電すると共に、切替弁19を作動して第2流入路R2を
閉鎖する状態をいう。これにより、サブ触媒部13は自
身が発熱体となって高温化して触媒の活性化温度に達
し、また、排ガスは第1流入路R1のみに流入する。こ
の結果、排ガスは、活性化されたサブ触媒部13を通過
することにより有害成分が十分除去される。換言すれ
ば、排ガスはメイン触媒部11を通過する前に浄化され
る。したがって、メイン触媒部11が活性化されていな
くても、排ガスは有害成分が十分除去された状態で触媒
コンバータから流出していく。また、第1流入路R1は
メイン触媒部11への排ガス流入路を二分割したうちの
片方であることから、サブ触媒部13の断面積はメイン
触媒部11の断面積に比べて小さく、サブ触媒部13の
熱容量はメイン触媒部11の熱容量よりも小さい。した
がって、サブ触媒部13を加熱して活性化させるのに必
要な電力は、メイン触媒部11を加熱して活性化させる
のに必要な電力に比べて小さい。
The negative determination in S10 means that the exhaust gas temperature is lower than the predetermined temperature before the main catalyst unit 11 is activated. Even if the exhaust gas passes through the main catalyst unit 11, the exhaust gas is not sufficiently purified. If the changeover switch 18 and the changeover valve 19 are not in the first state, the state is set to the first state, and if the state is the first state, the state is maintained. Here, the first state refers to a state in which the changeover switch 18 is turned on to energize the sub-catalyst unit 13, and the changeover valve 19 is operated to close the second inflow path R2. As a result, the sub-catalyst section 13 itself becomes a heating element and rises in temperature to reach the activation temperature of the catalyst, and the exhaust gas flows only into the first inflow path R1. As a result, the harmful components of the exhaust gas are sufficiently removed by passing through the activated sub-catalyst unit 13. In other words, the exhaust gas is purified before passing through the main catalyst unit 11. Therefore, even if the main catalyst unit 11 is not activated, the exhaust gas flows out of the catalytic converter in a state where harmful components have been sufficiently removed. Further, since the first inflow path R1 is one of the two sections of the exhaust gas inflow path to the main catalyst section 11, the cross-sectional area of the sub-catalyst section 13 is smaller than the cross-sectional area of the main catalyst section 11, and The heat capacity of the catalyst unit 13 is smaller than the heat capacity of the main catalyst unit 11. Therefore, the power required to heat and activate the sub-catalyst unit 13 is smaller than the power required to heat and activate the main catalyst unit 11.

【0022】一方、S10において排ガス温度が所定温
度以上ならば(S10でYES)、第1状態設定フラグ
が「1」か「0」かを判定し(S14)、第1状態設定
フラグが「1」ならば、切替スイッチ18及び切替弁1
9を第1状態から第2状態に変更し(S15)、第1状
態設定フラグを「0」にして(S16)、この処理を終
了する。一方、S14で第1状態設定フラグが「0」な
らば、既に切替スイッチ18及び切替弁19は第2状態
であるため、そのままこの処理を終了する。
On the other hand, if the exhaust gas temperature is equal to or higher than the predetermined temperature in S10 (YES in S10), it is determined whether the first state setting flag is "1" or "0" (S14), and the first state setting flag is set to "1". ", The changeover switch 18 and the changeover valve 1
9 is changed from the first state to the second state (S15), the first state setting flag is set to "0" (S16), and this processing ends. On the other hand, if the first state setting flag is “0” in S14, the changeover switch 18 and the changeover valve 19 are already in the second state, and thus this process is terminated.

【0023】S10で肯定判定されたということは、排
ガス温度が所定温度以上であるからメイン触媒部11が
既に活性化しており、排ガスがメイン触媒部11を通過
すれば浄化されるため、切替スイッチ18及び切替弁1
9が第2状態でなければ第2状態にセットし、第2状態
であればそのまま維持する。ここで、第2状態とは、切
替スイッチ18をオフにしてサブ触媒部13への通電を
停止すると共に、切替弁19を作動して第2流入路R2
を開放する状態をいう。この結果、排ガスは、活性化さ
れたメイン触媒部11を通過することにより有害成分が
十分除去された状態で触媒コンバータ10から流出して
いく。また、排ガスは第1及び第2流入路R1、R2の
両方に流入するため、第1流入路R1のみに流入する場
合に比べて排気抵抗が低減され、背圧上昇が抑制され
る。
The affirmative determination in S10 means that the exhaust gas temperature is equal to or higher than the predetermined temperature, the main catalyst section 11 has already been activated, and the exhaust gas is purified when passing through the main catalyst section 11. 18 and switching valve 1
If 9 is not the second state, it is set to the second state, and if it is the second state, it is maintained. Here, the second state means that the changeover switch 18 is turned off to stop energizing the sub-catalyst unit 13, and the changeover valve 19 is operated to operate the second inflow passage R2.
Means to release As a result, the exhaust gas flows out of the catalytic converter 10 in a state where the harmful components have been sufficiently removed by passing through the activated main catalyst portion 11. Further, since the exhaust gas flows into both the first and second inflow paths R1 and R2, the exhaust resistance is reduced as compared with the case where the exhaust gas flows only into the first inflow path R1, and the back pressure rise is suppressed.

【0024】以上詳述したように、本実施形態の触媒コ
ンバータ10によれば、以下の効果が得られる。 メイン触媒部11が活性化する前であっても、メイン
触媒部11に比べて断面積の小さなサブ触媒部13を加
熱して活性化させると共にサブ触媒部13を設置した第
1流入路R1のみに排ガスを流入させるため、小さな電
力でも充分に排ガスを浄化することができる。また、メ
イン触媒部11が活性化した後は第1及び第2流入路R
1、R2の両方に排ガスを流入させるため、排気抵抗が
低減され、背圧上昇が抑制される。 コントローラ20は、排ガス温度が所定温度未満の場
合には第1状態に設定し、排ガス温度が所定温度以上の
場合には第2状態に設定する。メイン触媒部11の活性
化は、排ガス温度に依存するところが大きいため、この
排ガス温度に基づけばメイン触媒部11が活性化してい
るか否かの判定を的確に行える。 サブ触媒部13は、通電されると発熱体として作用す
るものであって加熱部としての役割も果たすため、ヒー
タ等の加熱部をサブ触媒部13と別体として設ける必要
がなく設置スペースが嵩まず、また、加熱部を別体とし
た場合に比べて効率よく加熱できる。
As described in detail above, according to the catalytic converter 10 of the present embodiment, the following effects can be obtained. Even before the main catalyst section 11 is activated, the sub-catalyst section 13 having a smaller sectional area than the main catalyst section 11 is heated and activated, and only the first inflow path R1 in which the sub-catalyst section 13 is installed is provided. Since the exhaust gas flows into the exhaust gas, it is possible to sufficiently purify the exhaust gas even with a small amount of electric power. After the main catalyst unit 11 is activated, the first and second inflow paths R
Since exhaust gas flows into both R1 and R2, exhaust resistance is reduced, and back pressure rise is suppressed. The controller 20 sets the first state when the exhaust gas temperature is lower than the predetermined temperature, and sets the controller 20 to the second state when the exhaust gas temperature is equal to or higher than the predetermined temperature. Since the activation of the main catalyst unit 11 largely depends on the exhaust gas temperature, it is possible to accurately determine whether or not the main catalyst unit 11 is activated based on the exhaust gas temperature. The sub-catalyst section 13 functions as a heating element when energized, and also functions as a heating section. Therefore, it is not necessary to provide a heating section such as a heater as a separate body from the sub-catalyst section 13 and the installation space is large. First, heating can be performed more efficiently than when the heating unit is provided separately.

【0025】尚、本発明の実施の形態は、上記実施形態
に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に
属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもな
い。例えば、上記実施形態ではサブ触媒部13としてい
わゆるメタルモノリス触媒を採用したが、導電性を有す
る炭化珪素系セラミックのハニカム担体に触媒を担持さ
せたものを採用してもよく、この場合も上記第1実施形
態の〜の効果が得られる。あるいは、非導電性のモ
ノリス触媒をサブ触媒部とし、その近傍に加熱部として
のヒータを設けて、このヒータをバッテリ及び切替スイ
ッチに接続してもよい。この場合には、サブ触媒部と加
熱部とを別体とする必要はあるが、サブ触媒部はメイン
触媒部と比べて熱容量が小さいため、メイン触媒部11
が活性化する前であっても小さな電力で充分に排ガスを
浄化できるという効果が得られる。なお、メイン触媒部
・サブ触媒部としては、モノリス触媒に限らず、例えば
ペレット触媒を採用してもよい。
It should be noted that the embodiments of the present invention are not limited to the above-mentioned embodiments at all, and it goes without saying that various forms can be adopted as long as they fall within the technical scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, a so-called metal monolith catalyst is used as the sub-catalyst unit 13, but a catalyst in which a catalyst is supported on a silicon carbide ceramic honeycomb carrier having conductivity may be used. The effects (1) to (3) of the embodiment are obtained. Alternatively, a non-conductive monolithic catalyst may be used as the sub-catalyst, and a heater as a heating unit may be provided near the sub-catalyst, and this heater may be connected to the battery and the changeover switch. In this case, it is necessary to separate the sub-catalyst section and the heating section, but since the sub-catalyst section has a smaller heat capacity than the main catalyst section, the main catalyst section 11
An effect is obtained that the exhaust gas can be sufficiently purified with a small amount of electric power even before the gas is activated. Note that the main catalyst unit and the sub catalyst unit are not limited to the monolithic catalyst, but may be, for example, a pellet catalyst.

【0026】また、上記実施形態では切替弁19をコン
トローラ20により作動させたが、これ以外に例えば排
ガス温度が所定温度未満(メイン触媒部11の活性化
前)では第2流入路R2を閉鎖し、所定温度以上(メイ
ン触媒部11の活性化後)では第2流入路R2を開放す
る形状記憶合金製の切替弁を用いてもよいし、排ガス圧
力が所定圧力未満(メイン触媒部11の活性化前)では
第2流入路R2を閉鎖し、所定圧力以上(メイン触媒部
11の活性化後)では第2流入路R2を開放する圧力作
動弁を用いてもよい。
Although the switching valve 19 is operated by the controller 20 in the above embodiment, the second inflow passage R2 is closed when the exhaust gas temperature is lower than a predetermined temperature (before the activation of the main catalyst section 11). When the temperature is equal to or higher than a predetermined temperature (after activation of the main catalyst unit 11), a switching valve made of a shape memory alloy that opens the second inflow path R2 may be used, or the exhaust gas pressure is lower than the predetermined pressure (the activation of the main catalyst unit 11). A pressure-operated valve that closes the second inflow passage R2 before (before), and opens the second inflow passage R2 when the pressure is equal to or higher than a predetermined pressure (after activation of the main catalyst unit 11).

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本実施形態の触媒コンバータの概略説明図で
ある。
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of a catalytic converter of the present embodiment.

【図2】 コントローラの処理を表すフローチャートで
ある。
FIG. 2 is a flowchart illustrating a process of a controller.

【図3】 従来の触媒コンバータの概略説明図である。FIG. 3 is a schematic explanatory view of a conventional catalytic converter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2・・・車両エンジン、4・・・上流側排気管、6・・
・金属筒、8・・・下流側排気管、10・・・触媒コン
バータ、11・・・メイン触媒部、12・・・仕切り
部、13・・・サブ触媒部、14・・・中心電極、15
・・・モノリス担体、17・・・車両バッテリ、18・
・・切替スイッチ、19・・・切替弁、20・・・コン
トローラ、21・・・温度検出センサ、R1・・・第1
流入路、R2・・・第2流入路。
2 ... vehicle engine, 4 ... upstream exhaust pipe, 6 ...
Metal tube, 8 Downstream exhaust pipe, 10 Catalytic converter, 11 Main catalyst unit, 12 Partition unit, 13 Sub-catalyst unit, 14 Central electrode, Fifteen
... Monolith carrier, 17 ... Vehicle battery, 18.
..Changeover switch, 19 ... Switching valve, 20 ... Controller, 21 ... Temperature detection sensor, R1 ... First
Inflow channel, R2... Second inflow channel.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F01N 3/28 B01D 53/36 ZABB Fターム(参考) 3G091 AA02 AB01 AB03 BA03 BA23 BA24 BA25 CA04 CA13 DA01 DA02 DA03 DB10 EA17 EA32 FA02 FA04 FB02 FC04 FC07 GA01 GA06 GA19 GB01X GB01Z GB10X GB17X HA38 HA47 4D048 AA06 AA13 AA18 AB01 AB02 AB03 CC25 CC26 CC32 CC43 DA02 DA06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F01N 3/28 B01D 53/36 ZABB F-term (Reference) 3G091 AA02 AB01 AB03 BA03 BA23 BA24 BA25 CA04 CA13 DA01 DA02 DA03 DB10 EA17 EA32 FA02 FA04 FB02 FC04 FC07 GA01 GA06 GA19 GB01X GB01Z GB10X GB17X HA38 HA47 4D048 AA06 AA13 AA18 AB01 AB02 AB03 CC25 CC26 CC32 CC43 DA02 DA06

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 車両エンジンの排ガス経路に設けられた
メイン触媒部と、 前記メイン触媒部の上流側にて該メイン触媒部への排ガ
ス流入路を第1及び第2流入路の二つに仕切る仕切り部
と、 前記第1流入路に設けられたサブ触媒部と、 通電されると前記サブ触媒部を加熱する加熱部と、 前記第2流入路を開放又は閉鎖する切替弁と、 前記メイン触媒部が活性化する前は、前記加熱部に通電
すると共に前記切替弁により前記第2流入路を閉鎖する
第1状態に設定し、前記メイン触媒部が活性化した後
は、前記加熱部に通電せず前記切替弁により前記第2流
入路を開放する第2状態に設定するコントローラとを備
えたことを特徴とする触媒コンバータ。
1. A main catalyst section provided in an exhaust gas path of a vehicle engine, and an exhaust gas inflow path to the main catalyst section upstream of the main catalyst section is divided into a first and a second inflow path. A partition, a sub-catalyst provided in the first inflow passage, a heating unit that heats the sub-catalyst when energized, a switching valve that opens or closes the second inflow passage, and the main catalyst Before the unit is activated, the heating unit is energized and the switching valve is set to a first state in which the second inflow path is closed. After the main catalyst unit is activated, the heating unit is energized. A controller for setting the second state in which the second inflow path is opened by the switching valve without using the switching valve.
【請求項2】 前記コントローラは、排ガス温度が所定
温度未満の場合又は前記メイン触媒部が所定の活性化温
度未満の場合には前記第1状態に設定し、排ガス温度が
所定温度以上の場合又は前記メイン触媒部が所定の活性
化温度以上の場合には前記第2状態に設定することを特
徴とする請求項1記載の触媒コンバータ。
2. The controller sets the first state when the exhaust gas temperature is lower than a predetermined temperature or when the main catalyst unit is lower than a predetermined activation temperature, and when the exhaust gas temperature is higher than a predetermined temperature, or The catalytic converter according to claim 1, wherein the second state is set when the temperature of the main catalyst section is equal to or higher than a predetermined activation temperature.
【請求項3】 前記サブ触媒部は、通電されると発熱体
として作用するものであって前記加熱部としての役割も
果たすことを特徴とする請求項1又は2記載の触媒コン
バータ。
3. The catalytic converter according to claim 1, wherein the sub-catalyst functions as a heating element when energized, and also functions as the heating unit.
【請求項4】 車両エンジンの排ガス経路に設けられた
メイン触媒部と、 前記メイン触媒部の上流側にて該メイン触媒部への排ガ
ス流入路を第1及び第2流入路の二つに仕切る仕切り部
と、 前記第1流入路に設けられたサブ触媒部とを備えた触媒
コンバータにより排ガスを浄化する方法であって、 前記メイン触媒部が活性化する前は、前記サブ触媒部を
加熱すると共に前記第1流入路のみを開放し、前記メイ
ン触媒部が活性化した後は、前記サブ触媒部の加熱を停
止すると共に前記第1及び第2流入路の両方を開放する
ことを特徴とする排ガス浄化方法。
4. A main catalyst section provided in an exhaust gas path of a vehicle engine, and an exhaust gas inflow path to the main catalyst section at an upstream side of the main catalyst section is divided into a first and a second inflow path. A method for purifying exhaust gas by a catalytic converter having a partition portion and a sub-catalyst portion provided in the first inflow path, wherein the sub-catalyst portion is heated before the main catalyst portion is activated. At the same time, only the first inflow path is opened, and after the main catalyst section is activated, the heating of the sub-catalyst section is stopped and both the first and second inflow paths are opened. Exhaust gas purification method.
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