JP2003328736A - エンジンの排出ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンの始動直後において早急に触媒温度
を上昇させ、触媒の反応効率が低い状態を回避するエン
ジンの排出ガス浄化装置を提供する。 【解決手段】 タービン２５に排気管２９を介して接続
され、エンジン１０からの排出ガスを浄化する触媒コン
バータ２６を有する。この触媒コンバータ２６の外側に
沿うように第１保温管４０が設けられ、触媒コンバータ
２６を通過した排出ガスが第１反転壁４０ａによって反
転されて第１保温管４０に案内される。また、第１保温
管４０の外側に沿うように第２保温管４１が設けられ、
第１保温管４０を通過した排出ガスが第２反転壁４１ａ
によって反転されて第２保温管４１に案内され、排気管
３０を経て排出される。このように、触媒コンバータ２
６が排出ガスの層によって包まれることで早急に触媒温
度が上昇される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエンジンの排出ガス
浄化装置に関し、特に、触媒コンバータを有するエンジ
ンの排出ガス浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガソリンエンジンの排出ガス中に含まれ
る有害成分としては、人体に悪影響を与える一酸化炭素
（ＣＯ）や、酸性雨および光化学スモッグの原因とされ
る窒素酸化物（ＮＯx）、炭化水素（ＨＣ）などがあ
る。これら有害成分の排出を削減するため、エンジンの
排気系には触媒コンバータが設けられており、排出ガス
が触媒コンバータを通過する際に、触媒コンバータに坦
持される触媒と接触することによって有害成分が処理さ
れる。

【０００３】触媒とは、排出ガス中のＣＯ、ＨＣ、ＮＯ
xを、酸化反応や還元反応を用いて無害物質に転換させ
るものである。これら触媒反応の基本因子としては、反
応物質濃度、排出ガス流速、触媒温度などがあり、触媒
の反応効率を高めるには、これら因子の条件を適正に制
御することが必要となる。特に、触媒温度については、
一般的に約３００℃以上の高温に保つことが必要とさ
れ、触媒温度の低下は反応効率の著しい低下を引き起こ
すことになる。

【０００４】また、ターボ過給機を有するエンジンにあ
っては、エンジンの排気ポートと触媒コンバータとの間
に熱容量の大きなタービンが配置される。このため、排
出ガスを用いてタービンを駆動する際に排出ガスの温度
が奪われ易く、特に、エンジン始動直後にあっては、触
媒温度の上昇が遅れることによって反応効率の低下を招
くために排出ガスの浄化が困難となっていた。

【０００５】このため、従来のエンジンにあっては、エ
ンジンの点火時期を遅角させることにより混合気の燃焼
を遅らせる方法が採用されていた。この方法によれば、
燃焼途中で排気弁が開かれるため、高温の排出ガスが排
気管に放出され早期に触媒温度を上昇させることができ
る。

【０００６】しかしながら、エンジンの点火時期を制御
する方法によって触媒温度を上昇させるだけでは、近年
の排出ガス規制の強化に対応することができず、特に、
熱容量の大きなタービンを有するターボ過給機付エンジ
ンにおいては困難となっていた。また、点火時期を制御
して燃焼を遅らせることは、エンジンの振動や騒音を大
きくするという欠点を有するものでもあった。

【０００７】これらの問題を解決するため、特開平８−
１３５４５７号公報に開示されるように、排気ポートと
タービンとの間に二次燃焼室を設けたターボ過給機付エ
ンジンが開発されている。このエンジンは、タービンに
送り込む排出ガスを二次燃焼室において再び加熱するこ
とにより、タービンを経て触媒コンバータに達する排出
ガスの温度を積極的に上昇させ、触媒温度を上昇させよ
うとするものである。

【０００８】また、実開平５−７７５３１号公報に示さ
れるように、触媒コンバータに排出ガスを案内する排気
管を断熱構造とするターボ過給機付エンジンの排出ガス
浄化装置が開発されている。この排出ガス浄化装置は、
排出ガスの温度低下を低減することにより、触媒温度の
不要な低下を回避しようとするものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
８−１３５４５７号公報に開示されるエンジンにあって
は、二次燃焼室での燃焼を行う際に新たな排出ガスを発
生させるため、触媒温度が上昇して触媒が活性化する前
に排出される排出ガス中の有害物質を増加させてしまう
おそれがある。また、二次燃焼室、燃料供給装置、燃料
噴射装置、点火装置などを追加する必要があるため、高
コストのエンジンになるとともに、エンジン機構の複雑
化によって信頼性確保が問題となるおそれがある。

【００１０】また、実開平５−７７５３１号公報に開示
される排出ガス浄化装置にあっては、大気に奪われる熱
量を低減するものであるため、エンジン始動後の定常状
態にあっては排出ガスの保温効果を有するが、触媒を積
極的に加熱するものではないため、エンジン始動直後に
おいて触媒温度を早急に上昇させることは困難となるお
それがあった。

【００１１】本発明の目的は、エンジンの始動直後にお
いて早急に触媒温度を上昇させ、触媒の反応効率が低い
状態を回避するエンジンの排出ガス浄化装置を提供する
ことにある。

【００１２】本発明の他の目的は、簡潔な構成によって
触媒温度を適正に制御することのできるエンジンの排出
ガス浄化装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明のエンジンの排出
ガス浄化装置は、エンジンの排出ガスを案内する排気管
に設けられ、前記エンジンからの排出ガスを浄化する触
媒コンバータを備えたエンジンの排出ガス浄化装置であ
って、前記触媒コンバータの外側に設けられ、前記触媒
コンバータを通過した排出ガスを反転させる第１保温管
と、前記触媒コンバータの外側に設けられ、前記第１保
温管に案内された排出ガスを前記排気管の出口に向けて
案内する第２保温管とを有することを特徴とする。

【００１４】本発明のエンジンの排出ガス浄化装置は、
エンジンの排出ガスを案内する排気管に設けられ、排出
ガスにより回転され吸入空気圧縮用のインペラを駆動す
るタービンと、前記エンジンの排出ガスを浄化する触媒
コンバータを備えた排出ガス浄化装置であって、前記触
媒コンバータの外側に設けられ、前記触媒コンバータを
通過した排出ガスを反転させ案内する第１保温管と、前
記触媒コンバータの外側に設けられ、前記第１保温管に
案内された排出ガスを前記排気管の出口に向けて案内す
る第２保温管とを有することを特徴とする。

【００１５】本発明のエンジンの排出ガス浄化装置は、
前記触媒コンバータを通過した排出ガスを前記排気管の
開放口に直接供給するバイパス口を前記第１保温管に形
成し、前記バイパス口を開閉するバイパスバルブを有す
ることを特徴とする。

【００１６】本発明のエンジンの排出ガス浄化装置は、
エンジン負荷を検出する負荷検出手段と、前記エンジン
負荷に基づいて前記バイパスバルブを開閉制御する制御
手段とを有することを特徴とする。

【００１７】本発明のエンジンの排出ガス浄化装置は、
前記触媒コンバータの触媒温度を検出する触媒温度検出
手段と、前記触媒温度に基づいて前記バイパスバルブを
開閉制御する制御手段とを有することを特徴とする。

【００１８】本発明のエンジンの排出ガス浄化装置は、
前記エンジンを冷却する冷却媒体の温度を検出する冷却
温度検出手段と、前記冷却媒体の温度に基づいて前記バ
イパスバルブを開閉制御する制御手段とを有することを
特徴とする。

【００１９】本発明のエンジンの排出ガス浄化装置によ
れば、触媒コンバータの外側に第１保温管と第２保温管
とを設けることにより、触媒コンバータを排出ガスの層
によって包むことができ、触媒コンバータからの放熱を
防ぐとともに触媒コンバータを加熱することができる。
従って、触媒コンバータの反応効率が低い状態を早急に
回避することができ、より多くの排出ガスを浄化するこ
とができる。

【００２０】また、第１保温管にバイパス口を形成し、
バイパス口を開閉するバイパスバルブを設け、触媒コン
バータが加熱されたときにはバイパスバルブを用いてバ
イパス口を開口することにより、排出ガスの排出抵抗を
低減することができ、エンジンの動力性能を向上させる
ことができる。

【００２１】さらに、エンジン負荷、触媒コンバータの
触媒温度、冷却媒体の温度を検出し、これらに基づいて
バイパスバルブの開閉制御を行うことにより、的確にバ
イパス口を開口または閉塞することができ、より多くの
排出ガスを浄化するとともに、エンジンの動力性能を向
上させることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００２３】図１は本発明の一実施の形態であるエンジ
ンの排出ガス浄化装置を示す説明図である。なお、図１
に示す矢印は吸入空気と排出ガスの流れ方向を示してい
る。図１に示すように、エンジン１０に吸気系１１と排
気系１２の配管がそれぞれ接続されている。吸気系１１
はエンジン１０に吸入空気を案内し、排気系１２はエン
ジン１０からの排出ガスを車外に案内するように構成さ
れている。

【００２４】吸気系１１は、エアクリーナ１３、インペ
ラ１４、インタークーラ１５および吸気マニホールド１
６を有しており、これらを連結するように複数の吸気管
１７〜１９が設けられている。吸気系１１の入口には、
大気中の浮遊粒子などを除去するエアクリーナ１３が設
けられ、エアクリーナ１３を経た吸入空気はターボ過給
機２０を構成するインペラ１４によって断熱圧縮され
る。インペラ１４の下流側にはインタークーラ１５が設
けられ、断熱圧縮により高温となった吸入空気はインタ
ークーラ１５を経て冷却される。さらに、インタークー
ラ１５の下流側に設けられる吸気マニホールド１６は、
エンジン１０の各燃焼室に設けられる吸気ポートに接続
されており、インタークーラ１５を経た吸入空気は、吸
気管１９および吸気マニホールド１６を介してエンジン
１０に供給される。

【００２５】吸気管１９には、エンジントルクやエンジ
ン回転数を調整するスロットルバルブ２１が設けられて
おり、スロットルバルブ２１の開閉作動によって燃焼室
に送り込まれる吸入空気量が制御される。このスロット
ルバルブ２１は、図示しないアクセルペダルの踏み込み
量や車両の走行状況に基づき、図示しない制御ユニット
によって駆動される。

【００２６】また、吸気マニホールド１６には、各燃焼
室に対応した噴射弁２２がそれぞれ設けられている。こ
の噴射弁２２を介して吸入空気に燃料を噴射することに
より、吸入空気は各燃焼室に混合気として供給される。
そして、各燃焼室に設けられる点火プラグ２３によって
混合気は燃焼されエンジン１０は駆動力を発生する。

【００２７】燃焼室内での燃焼により、混合気は、一酸
化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯx）、炭化水素（Ｈ
Ｃ）などを有する排出ガスとなり、エンジン１０の排気
ポートより排出される。この排気ポートには、排気系１
２を構成する排気マニホールド２４が接続され、排気マ
ニホールド２４から排出ガスは排気系１２に案内される
ようになっている。

【００２８】排気系１２は、排気マニホールド２４、タ
ービン２５、触媒コンバータ２６および消音器２７を有
しており、これらを連結するように複数の排気管２８〜
３０が設けられている。排気マニホールド２４の下流側
にターボ過給機２０を構成するタービン２５が設けら
れ、このタービン２５は排出ガスを用いて回転駆動され
る。なお、タービン２５とインペラ１４は一体に回転す
るようにタービン軸３１を介して連結されており、排出
ガスはタービン２５を介してインペラ１４を回転駆動す
るようになっている。

【００２９】このようにタービン２５を経た排出ガス
は、排出ガス中の有害物質を無害物質に転換する触媒を
有する触媒コンバータ２６に案内される。この触媒コン
バータ２６とは、多数のガス流通孔を有するセラミック
を金属製容器に封入したものであり、このセラミックの
表面には触媒が坦持される。触媒の活性成分としては白
金（Ｐｔ）やロジウム（Ｒｈ）などの貴金属が用いら
れ、酸化反応および還元反応を同時行うことで、一酸化
炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯx）、炭化水素（Ｈ
Ｃ）の高い浄化率を発揮する。なお、このような３元触
媒だけでなく、白金（Ｐｔ）とパラジウム（Ｐｄ）を用
いた酸化触媒も排出ガスの発生状況などに応じて適宜用
いられる。

【００３０】図２は図１のＡ−Ａ線に沿って触媒コンバ
ータ２６を示す断面図である。図１および図２に示すよ
うに、触媒コンバータ２６の外側には、触媒コンバータ
２６を包み込むように第１保温管４０が設けられ、さら
に第１保温管４０を包み込むように第２保温管４１が設
けられている。また、第１および第２保温管４０，４１
は、タービン２５と触媒コンバータ２６とを接続する排
気管２９に対しても、排気管２９の外側に沿うようにそ
れぞれ形成されている。

【００３１】第１保温管４０は、触媒コンバータ２６の
出口に設けられる第１反転壁４０ａと、触媒コンバータ
２６と排気管２９との外側に沿って設けられる第１流路
壁４０ｂとにより構成されており、第１流路壁４０ｂが
図２に示すステー４５によって触媒コンバータ２６およ
び排気管２９に支持されることで排出ガスの層となる流
路が形成される。これにより、タービン２５を経て触媒
コンバータ２６を通過した排出ガスは、第１反転壁４０
ａに当たることによって反転され、タービン２５方向に
向けて触媒コンバータ２６と排気管２９との外側を包み
込むように案内される。

【００３２】第２保温管４１は、第１保温管４０の出口
に設けられる第２反転壁４１ａと、第１流路壁４０ｂの
外側に沿って設けられる第２流路壁４１ｂとにより構成
されており、第２流路壁４１ｂが図２に示すステー４６
によって第１流路壁４０ｂに支持されて排出ガスの層と
なる流路が形成される。第１保温管４０を通過した排出
ガスは、第２反転壁４１ａに当たることによって反転さ
れ、再び排気管３０の出口に向けて第１保温管４０の外
側を包み込むように案内される。そして、第２保温管４
１を通過した排出ガスは、排気管３０の出口に設けられ
る消音器２７を経て車外に排出される。

【００３３】このように、触媒コンバータ２６の外側に
沿って設けられ、触媒コンバータ２６を通過した排出ガ
スを案内する第１および第２保温管４０，４１を有する
ことにより、触媒コンバータ２６を直接大気に触れさせ
ることなく、排出ガスの層によって触媒コンバータ２６
からの放熱を防ぐとともに、触媒コンバータ２６を加熱
することができる。また、第１および第２保温管４０，
４１は、触媒コンバータ２６の上流側の排気管２９にも
延びて設けられ、触媒コンバータ２６に流れ込む排出ガ
スの温度低下を防止することができる。これらにより、
エンジン始動直後であっても早急に触媒コンバータ２６
を加熱して触媒の反応効率を高めることができ、排出ガ
ス中の有害物質をより多く無害物質に転換することがで
きる。特に、熱容量の大きなタービン２５を経て排出ガ
スの温度が低下するターボ過給機２０を有するエンジン
１０に適用することによって効果的となる。

【００３４】また、第１および第２保温管４０，４１の
流路断面積を、触媒コンバータ２６とタービン２５とを
接続する排気管２９の流路断面積以上となるように設定
することにより、排出ガスの排出抵抗の増加を回避する
ことができる。さらに、排気管壁４７や第１流路壁４０
ｂを例えば０．３ｍｍ〜０．８ｍｍに形成し、第２流路
壁４１ｂを例えば１．５ｍｍ〜２．０ｍｍに形成するこ
とにより、排気管としての強度を保持しながら排気管壁
４７や第１流路壁４０ｂの熱容量を低減することがで
き、さらに触媒コンバータ２６の加熱を早めることがで
きる。

【００３５】図３は本発明の他の実施の形態であるエン
ジンの排出ガス浄化装置の一部を示す説明図である。図
３に示す排出ガス浄化装置は、図１に示す排出ガス浄化
装置の第１反転壁４０ａと第２反転壁４１ａとの形状を
変更したものである。図３に示す第１反転壁４０ａは、
ほぼ中央部が触媒コンバータ２６に向けて円錐状に突出
するように形成され、その縁端部は第１流路壁４０ｂに
所定の空間をもって滑らかに連続するように形成されて
いる。また、図３に示す第２反転壁４１ａもその断面が
円弧を描くように形成され、第２反転壁４１ａを介して
排気管壁４７と第２流路壁４１ｂとを滑らかに繋いでい
る。このように、第１および第２反転壁４０ａ，４１ａ
を形成することによって、図３に矢印で示すように、排
出ガスが滑らかな流線を描いて反転するようになり、触
媒コンバータ２６以降の排気系１２に生じる排出抵抗を
低減することができる。これにより、タービン２５の下
流側の圧力が低減され、タービン回転数を早急に高める
ことができ、動力性能を向上させることができる。

【００３６】図４は本発明のさらに他の実施の形態であ
るエンジンの排出ガス浄化装置の一部を示す断面図であ
る。この断面図は、触媒コンバータ２６、第１保温管４
０および第２保温管４１の構造を示すものである。図４
に示すように、第１保温管４０の外側に第２保温管４１
を重ねることなく、第１および第２保温管４０，４１を
円周方向に隣接させるように、触媒コンバータ２６の外
側に設けても良い。この場合には、第１保温管４０と第
２保温管４１との間に仕切板４８を設けることでそれぞ
れの流路を分けることができる。このように、第１およ
び第２保温管４０，４１を構成することにより、たとえ
ばタービン２５を持たない自然吸気のエンジンに適用す
る際には、排出ガス浄化装置を小型化することができ
る。

【００３７】図５は本発明のさらに他の実施の形態であ
るエンジンの排出ガス浄化装置の一部を示す説明図であ
り、この説明図は図１に示す触媒コンバータ２６付近を
示すものである。図５に示すように、第１保温管４０を
構成する第１反転壁４０ａにはバイパス口５１が開口す
るように形成されており、このバイパス口５１を開放ま
たは遮断するバイパスバルブ５２が設けられている。バ
イパスバルブ５２を遮断することにより排出ガスは反転
され第１保温管４０に案内される一方、バイパスバルブ
５２を開放することによって、排出ガスはバイパス口５
１を経て排気管３０に直接案内される。なお、図５に点
線で示す状態がバイパスバルブ５２の開放状態であり、
実線で示す状態が遮断状態である。

【００３８】このバイパスバルブ５２は、電動モータが
駆動源のバイパスバルブアクチュエータ５３によって駆
動され、バイパスバルブアクチュエータ５３は後述する
制御ユニットであるＥＣＵ５４からの制御信号に基づい
て駆動される。このように、バイパスバルブアクチュエ
ータ５３およびＥＣＵ５４は制御手段として機能する。
なお、バイパスバルブ５２は図示するバタフライバルブ
だけでなく、ロータリーバルブやシャッターバルブであ
っても良い。また、駆動原として油圧や空気圧を用いる
アクチュエータを使用しても良い。

【００３９】図６はバイパスバルブ５２を駆動制御する
制御システムを示すブロック図である。図６に示すよう
に、ＥＣＵ５４には、エンジン１０、吸気系１１および
排気系１２に設けられる各種センサより、エンジン１０
の駆動状況が入力される。ＥＣＵ５４はセンサからの信
号に基づいてバイパスバルブアクチュエータ５３に対す
る駆動信号を演算するマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）
と、制御プログラム、演算式およびマップデータなどが
格納されるＲＯＭと、一時的にデータを格納するＲＡＭ
とを備えている。

【００４０】エンジン１０の駆動状況を入力するセンサ
としては、エンジン１０のクランク軸よりエンジン回転
数を検出するエンジン回転数センサ５５、エアクリーナ
１３出口の吸気管１７に設けられ吸入空気量を検出する
吸入空気量センサ５６、スロットルバルブ２１に設けら
れスロットル開度を検出するスロットル開度センサ５
７、吸気マニホールド１６に設けられ吸入空気の過給圧
を検出する過給圧センサ５８、触媒コンバータ２６に設
けられ触媒コンバータ２６の触媒温度を検出する触媒温
度センサ５９、およびエンジン１０を冷却する冷却媒体
である冷却水の温度を検出する水温センサ６０が設けら
れている。これらのセンサ５５〜６０はＥＣＵ５４にそ
れぞれ接続され、エンジン回転数センサ５５、吸入空気
量センサ５６、スロットル開度センサ５７および過給圧
センサ５８は負荷検出手段として機能し、触媒温度セン
サ５９は触媒温度検出手段、水温センサ６０は冷却温度
検出手段としてそれぞれ機能する。

【００４１】図７はバイパスバルブ５２の開放制御にお
ける処理手順の一例を示すフローチャートである。この
フローチャートはエンジン１０が始動された後に実行さ
れ、遮断されたバイパスバルブ５２を開放するまで処理
を行う。まず、ステップＳ１ではバイパスバルブ５２を
遮断する。これにより、排出ガスは触媒コンバータ２６
を通過した後、バイパスバルブ５２によって第１保温管
４０に案内され、第２保温管４１を通過した後に排気管
３０に排出されるため、エンジン１０始動後の触媒温度
が低い状態から早急に触媒温度を上昇させ、触媒の反応
効率を高めることができる。

【００４２】続いて、ステップＳ２ではエンジン負荷Ｆ
が検出される。エンジン負荷は、各種センサよりＥＣＵ
５４に入力されるエンジン駆動情報に基づき、ＲＯＭに
格納される制御プログラム、演算式およびマップデータ
を用いてＥＣＵ５４によって総合的に判断される。ここ
で、エンジン負荷Ｆの判定基準となるエンジン駆動情報
とは、エンジン回転数、吸入空気量、過給圧およびスロ
ットル開度である。

【００４３】ステップＳ３では、検出されたエンジン負
荷Ｆと、試験等により予め設定されＲＯＭに格納される
設定値とが比較される。エンジン負荷Ｆが設定値よりも
小さいと判定されたときには、バイパスバルブ５２の遮
断が維持されて再びエンジン負荷Ｆの検出が行われる一
方、エンジン負荷Ｆが設定値よりも大きいと判定された
ときには、ステップＳ４に進みバイパスバルブ５２が開
放されてルーチンを抜ける。なお、バイパスバルブ５２
の開放はエンジン１０が停止されるまで維持される。

【００４４】このように、エンジン始動直後はバイパス
バルブ５２を遮断することにより、触媒温度を早急に上
昇させることができ、触媒の反応効率を高めることがで
きる。そして、エンジン負荷Ｆが設定値を越えることで
触媒の積極的な加熱が不要と判断されたときには、バイ
パスバルブ５２を開放することにより、触媒コンバータ
２６を通過した排出ガスは、開口されたバイパス口５１
を通過し、第１保温管４０に案内されることなく直接排
気管３０に排出される。このため、タービン２５下流側
の排気抵抗が低減され、タービン２５の回転数を早急に
高めることができ、エンジン１０の動力性能を向上させ
ることができる。

【００４５】図８は図７にバイパスバルブ５２の遮断制
御を加えた場合の処理手順を示すフローチャートであ
る。このフローチャートはエンジン１０が始動された後
に実行され、バイパスバルブ５２の開閉制御をエンジン
１０が停止されるまで実行する。なお、図８においては
図７と共通するステップには同一の符号が付されてい
る。

【００４６】エンジン１０始動後、ステップＳ１におい
てバイパスバルブ５２を遮断し、ステップＳ２において
エンジン負荷Ｆを検出する。続くステップＳ３では、エ
ンジン負荷Ｆが設定値よりも大きいと判定されたときに
は、前述したように、ステップＳ４においてバイパスバ
ルブ５２が開放される一方、エンジン負荷Ｆが設定値よ
りも小さいと判定されたときには、ステップＳ５に進み
バイパスバルブ５２が遮断される。

【００４７】ステップＳ４またはＳ５において、バイパ
スバルブ５２が開放または遮断されると、続くステップ
Ｓ６では、エンジン１０の停止が判定される。エンジン
１０が停止されたときにはルーチンを抜ける一方、エン
ジン１０が駆動しているときには、再びステップＳ２に
おいてエンジン負荷Ｆの検出が行われ、エンジン１０の
負荷状況に応じてバイパスバルブ５２の遮断および開放
が制御される。

【００４８】このように、エンジン１０の駆動中はエン
ジン負荷Ｆの状況に応じて適宜バイパスバルブ５２の開
放および遮断を制御することにより、必要に応じて触媒
を加熱することができる。たとえば、長時間のアイドリ
ング状態により触媒温度が低下する状況であっても、バ
イパスバルブ５２の遮断によって触媒温度を高めること
ができ、常に触媒の反応効率が高い状態を維持すること
ができる。

【００４９】図９はバイパスバルブ５２の開閉制御にお
ける他の例の処理手順を示すフローチャートである。こ
のフローチャートは、図７および図８において検出され
るエンジン負荷Ｆに代えて触媒出口温度Ｔを検出し、触
媒出口温度Ｔに基づいてバイパスバルブ５２の開閉制御
を行うものである。なお、図９においては図７および図
８と共通するステップには同一の符号が付されている。

【００５０】エンジン１０始動後、ステップＳ１におい
てバイパスバルブ５２を遮断し、続くステップＳ７で
は、触媒温度センサ５９からの信号に基づいて触媒コン
バータ２６の出口温度が検出される。続いて、ステップ
Ｓ８では、検出された触媒出口温度Ｔと、試験等により
予め設定されＲＯＭに格納される設定値とが比較され
る。ステップＳ８において、触媒出口温度Ｔが設定値よ
りも低いと判定されたときには、ステップＳ５において
バイパスバルブ５２が遮断される一方、触媒出口温度Ｔ
が設定値よりも高いと判定されたときには、ステップＳ
４においてバイパスバルブ５２が開放される。

【００５１】続くステップＳ６においてエンジン１０の
停止が判定され、エンジン１０が停止されたときにはル
ーチンを抜ける一方、エンジン１０が駆動しているとき
には、再びステップＳ７において触媒出口温度Ｔの検出
が行われ、触媒出口温度Ｔの状況に応じてバイパスバル
ブ５２の遮断および開放が制御される。

【００５２】このように、触媒出口温度Ｔの状況に応じ
て適宜バイパスバルブ５２の開放および遮断を制御する
ことにより、温度Ｔの低下によって触媒の反応効率が低
下するときには、バイパスバルブ５２を遮断して触媒を
加熱することで、常に触媒の反応効率が高い状態を維持
することができる。また、触媒出口温度Ｔが高いときに
は、バイパスバルブ５２を開放するため、過剰な温度上
昇を確実に回避することができ、触媒の熱劣化を回避す
ることができる。

【００５３】図１０はバイパスバルブ５２の開放制御に
おけるさらに他の例の処理手順を示すフローチャートで
ある。このフローチャートはイグニッションスイッチが
ＯＮ作動された後に実行され、バイパスバルブ５２を開
放または遮断した後にエンジン１０を始動させるもので
ある。まず、ステップＳ１１において、運転手によるイ
グニッションスイッチのＯＮ作動を検出すると、続くス
テップＳ１２において、水温センサ６０からの信号に基
づき冷却水温Ｗを検出する。

【００５４】ステップＳ１３では、検出された冷却水温
Ｗと、試験等により予め設定されＲＯＭに格納される設
定値とが比較される。冷却水温Ｗが設定値よりも高いと
判定されたときには、ステップＳ１４に進みバイパスバ
ルブ５２が開放される一方、冷却水温Ｗが設定値よりも
低いと判定されたときには、ステップＳ１５に進みバイ
パスバルブ５２が遮断される。このように、バイパスバ
ルブ５２が開放または遮断された後に、続くステップＳ
１６においてＥＣＵ５４よりエンジン１０のスタータス
イッチに信号が出力され、ステップＳ１７においてエン
ジン１０が始動される。

【００５５】このように、エンジン始動前に、冷却水温
Ｗを検出してバイパスバルブ５２を開放または遮断する
ことで、触媒温度を常に適正温度に制御することができ
る。たとえば、エンジン停止後であって、まだ冷却水温
Ｗが低下していないとき、つまりエンジン停止から十分
に時間が経過しておらず、触媒温度も低下していないと
きにエンジン１０を再始動する際には、予めバイパスバ
ルブ５２を開放することによって、触媒の不要な加熱を
回避することができ、触媒の熱劣化を防止することがで
きる。

【００５６】本発明は前記実施の形態に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
あることはいうまでもない。たとえば、実施の形態で
は、ターボ過給機２０を有するエンジン１０について説
明しているが、排気系１２にタービン２５を有しない自
然吸気のエンジンについて適用しても良いことはいうま
でもない。また、図１に示す排出ガス浄化装置にあって
は、排気系１２に１つの触媒コンバータ２６を設けてい
るが、複数の触媒コンバータ２６を有する排気系１２で
あっても適用することができる。さらに、第１および第
２保温管４０，４１は、触媒コンバータ２６および排気
管２９を包み込むように設けられているが、触媒コンバ
ータ２６のみを包み込むように設けても良く、これは排
出ガスの熱量や排気管の熱容量などに基づいて適宜変更
されるものである。

【００５７】また、図７および図８に示すフローチャー
トにあっては、ステップＳ２におけるエンジン負荷Ｆの
検出を、触媒出口温度Ｔや冷却水温Ｗの検出に代えても
良く、エンジン負荷Ｆ、触媒出口温度Ｔおよび冷却水温
Ｗを検出し、これらの情報に基づいて総合的にバイパス
バルブ５２の開閉制御を行っても良い。

【００５８】さらに、図１０に示すフローチャートにあ
っては、冷却水温Ｗに代えて触媒出口温度Ｔを検出する
ことによりバイパスバルブ５２の開閉を制御しても良
く、冷却水温Ｗと触媒出口温度Ｔとに基づいてバイパス
バルブ５２の開閉制御を行っても良い。また、冷却媒体
の温度として冷却水温Ｗを検出しているが、これに代え
てエンジンオイルの温度を検出しても良い。

【００５９】なお、このように開閉制御されるバイパス
バルブ５２は、図３に示す第１反転壁４０ａに設けても
良いことはいうまでもない。

【００６０】

【発明の効果】本発明のエンジンの排出ガス浄化装置に
よれば、触媒コンバータの外側に第１保温管と第２保温
管とを設けることにより、触媒コンバータを排出ガスの
層によって包むことができ、触媒コンバータからの放熱
を防ぐとともに触媒コンバータを加熱することができ
る。従って、触媒コンバータの反応効率が低い状態を早
急に回避することができ、より多くの排出ガスを浄化す
ることができる。

【００６１】また、第１保温管にバイパス口を形成し、
バイパス口を開閉するバイパスバルブを設け、触媒コン
バータが加熱されたときにはバイパスバルブを用いてバ
イパス口を開口することにより、排出ガスの排出抵抗を
低減することができ、エンジンの動力性能を向上させる
ことができる。

【００６２】さらに、エンジン負荷、触媒コンバータの
触媒温度、冷却媒体の温度を検出し、これらに基づいて
バイパスバルブの開閉制御を行うことにより、的確にバ
イパス口を開口または閉塞することができ、より多くの
排出ガスを浄化するとともに、エンジンの動力性能を向
上させることができる。また、バイパス口を開口させる
ことによって、触媒の過剰な温度上昇を回避することが
でき、触媒の熱劣化を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態であるエンジンの排出ガ
ス浄化装置を示す説明図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図３】本発明の他の実施の形態であるエンジンの排出
ガス浄化装置の一部を示す説明図である。

【図４】本発明のさらに他の実施の形態であるエンジン
の排出ガス浄化装置の一部を示す断面図である。

【図５】本発明のさらに他の実施の形態であるエンジン
の排出ガス浄化装置の一部を示す説明図である。

【図６】図５に示すエンジンの排出ガス浄化装置を制御
する制御システムを示すブロック図である。

【図７】バイパスバルブの制御における処理手順の一例
を示すフローチャートである。

【図８】バイパスバルブの制御における処理手順の他の
例を示すフローチャートである。

【図９】バイパスバルブの制御における処理手順のさら
に他の例を示すフローチャートである。

【図１０】エンジン始動前のバイパスバルブの制御にお
ける処理手順の一例を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０ エンジン １４ インペラ ２５ タービン ２６ 触媒コンバータ ２８〜３０ 排気管 ４０ 第１保温管 ４１ 第２保温管 ５１ バイパス口 ５２ バイパスバルブ ５３ バイパスバルブアクチュエータ（制御手段） ５４ ＥＣＵ（制御手段） ５５ エンジン回転数センサ（負荷検出手段） ５６ 吸入空気量センサ（負荷検出手段） ５７ スロットル開度センサ（負荷検出手段） ５８ 過給圧センサ（負荷検出手段） ５９ 触媒温度センサ（触媒温度検出手段） ６０ 水温センサ（冷却温度検出手段） Ｆ エンジン負荷 Ｔ 触媒出口温度（触媒温度） Ｗ 冷却水温（冷却媒体の温度）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G091 AA02 AA10 AA17 AA23 AA28 AB02 AB03 BA03 BA04 BA05 BA08 BA10 BA14 BA15 BA19 BA38 CA01 CA13 CA27 CB07 CB08 DB10 EA01 EA03 EA05 EA06 EA07 EA16 EA18 FA02 FA04 FA07 FA11 FA12 FA13 FA14 FB02 FB03 FC07 FC08 GB01X GB01Z GB05W GB06W GB07W GB10X GB17X HA08 HA37 HA38 HA45 HA46 HA47 HB03 HB06 4D048 BB02 CC25 CC26 CC43 CC53 DA01 DA02 DA13

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの排出ガスを案内する排気管に
   設けられ、前記エンジンからの排出ガスを浄化する触媒
   コンバータを備えたエンジンの排出ガス浄化装置であっ
   て、 前記触媒コンバータの外側に設けられ、前記触媒コンバ
   ータを通過した排出ガスを反転させる第１保温管と、 前記触媒コンバータの外側に設けられ、前記第１保温管
   に案内された排出ガスを前記排気管の出口に向けて案内
   する第２保温管とを有することを特徴とするエンジンの
   排出ガス浄化装置。
2. 【請求項２】 エンジンの排出ガスを案内する排気管に
   設けられ、排出ガスにより回転され吸入空気圧縮用のイ
   ンペラを駆動するタービンと、前記エンジンの排出ガス
   を浄化する触媒コンバータを備えた排出ガス浄化装置で
   あって、 前記触媒コンバータの外側に設けられ、前記触媒コンバ
   ータを通過した排出ガスを反転させ案内する第１保温管
   と、 前記触媒コンバータの外側に設けられ、前記第１保温管
   に案内された排出ガスを前記排気管の出口に向けて案内
   する第２保温管とを有することを特徴とするエンジンの
   排出ガス浄化装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のエンジンの排出
   ガス浄化装置において、 前記触媒コンバータを通過した排出ガスを前記排気管の
   開放口に直接供給するバイパス口を前記第１保温管に形
   成し、前記バイパス口を開閉するバイパスバルブを有す
   ることを特徴とするエンジンの排出ガス浄化装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載のエンジンの排出ガス浄化
   装置において、 エンジン負荷を検出する負荷検出手段と、 前記エンジン負荷に基づいて前記バイパスバルブを開閉
   制御する制御手段とを有することを特徴とするエンジン
   の排出ガス浄化装置。
5. 【請求項５】 請求項３または４記載のエンジンの排出
   ガス浄化装置において、 前記触媒コンバータの触媒温度を検出する触媒温度検出
   手段と、 前記触媒温度に基づいて前記バイパスバルブを開閉制御
   する制御手段とを有することを特徴とするエンジンの排
   出ガス浄化装置。
6. 【請求項６】 請求項３〜５のいずれか１項に記載のエ
   ンジンの排出ガス浄化装置において、 前記エンジンを冷却する冷却媒体の温度を検出する冷却
   温度検出手段と、 前記冷却媒体の温度に基づいて前記バイパスバルブを開
   閉制御する制御手段とを有することを特徴とするエンジ
   ンの排出ガス浄化装置。