JP2006057586A - Catalyst temperature control case - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気系に設けられた触媒を迅速に暖機するとともに、触媒温度が上昇し過ぎることを防止する触媒の温度を調整可能な触媒温度調整ケースに関する。 The present invention relates to a catalyst temperature adjustment case capable of quickly warming up a catalyst provided in an exhaust system of an internal combustion engine and adjusting the temperature of the catalyst to prevent the catalyst temperature from rising excessively.
排ガス浄化触媒は、その仕様によって決まる温度(活性化温度)以上の状態で排ガス浄化機能を発揮する。そのため、冷機始動後、短時間で活性化温度以上に暖機する必要がある。その一方で、温度が上昇しすぎると、触媒が溶損するおそれがある。そこで、従来は触媒温度が上昇し過ぎるときには、燃料噴射量を増量して、燃料の気化潜熱によって触媒の温度を低下させている。しかし燃料噴射量を増量すると、排ガス成分が増加し、また燃費も悪化する。そこで、特許文献1では、触媒を収納する拡径部を車両幅方向かつ外側に指向させることで、走行風を拡径部に当てて、内部に収納する触媒を冷却している。
しかし、特許文献1では、触媒を収納する拡径部の一部分に走行風が当たるだけなので、十分な冷却性能を確保することはできない。 However, in Patent Document 1, a sufficient cooling performance cannot be ensured because the traveling wind only hits a part of the enlarged diameter portion that houses the catalyst.
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、内燃機関の排気系に設けられた触媒を暖機を迅速にするとともに、触媒温度が上昇し過ぎることを防止する触媒温度調整ケースを提供することを目的としている。 The present invention has been made paying attention to such a conventional problem, and quickly warms up the catalyst provided in the exhaust system of the internal combustion engine and prevents the catalyst temperature from excessively rising. The object is to provide a catalyst temperature adjustment case.
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。 The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected, it is not limited to this.
本発明は、内燃機関(20)の排気系の触媒(21,22)の周囲に配置されたケース本体(11)と、前記ケース本体(11)に形成され、そのケース本体内部に空気を導入可能な空気取入口(11a)と、前記ケース本体(11)に形成され、前記空気取入口(11a)から導入された空気を排出可能な空気流出口(11b,11c)と、前記空気取入口(11a)又は空気流出口(11b,11c)に設けられ、前記触媒(21,22)の温度に応じて開閉して、前記ケース本体内部への空気の導入を調整可能な開閉扉(11a〜11c)とを有することを特徴とする。 The present invention includes a case body (11) disposed around an exhaust system catalyst (21, 22) of an internal combustion engine (20) and the case body (11), and introduces air into the case body. A possible air intake (11a), an air outlet (11b, 11c) formed in the case body (11) and capable of discharging air introduced from the air intake (11a), and the air intake (11a) or an open / close door (11a to 11c) which is provided at the air outlet (11b, 11c) and can be opened and closed according to the temperature of the catalyst (21, 22) to adjust the introduction of air into the case body. 11c).
本発明によれば、触媒を収納するケース本体の内部に空気を導入可能な空気取入口と、空気取入口から導入された空気を排出可能な空気流出口と、触媒の温度に応じて開閉して、ケース本体の内部への空気の導入を調整可能な開閉扉とを設けたので、触媒温度が低温のときには、開閉扉を閉じて暖機を早め、触媒温度が高温になったら開閉扉を閉じて触媒温度が上昇しすぎることを防止できるのである。 According to the present invention, the air intake port through which air can be introduced into the inside of the case body that houses the catalyst, the air outlet port through which air introduced from the air intake port can be discharged, and the opening / closing operation according to the catalyst temperature. In addition, an open / close door that can adjust the introduction of air into the case body is provided, so when the catalyst temperature is low, the open / close door is closed to speed up the warming, and when the catalyst temperature is high, the open / close door is opened. It can be closed to prevent the catalyst temperature from rising too much.
以下では図面等を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明による触媒温度調整ケースの第1実施形態を示す図である。なお図中の破線は空気の流れを示す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a catalyst temperature adjustment case according to the present invention. In addition, the broken line in a figure shows the flow of air.
触媒温度調整ケース10は、エンジン20の排気通路20aに配置された第1触媒21及び第2触媒22の周囲に配置され、すなわち第1触媒21及び第2触媒22を内部に収納するケース本体11を有する。なお第1触媒21及び第2触媒22の種類は特に問わないが、例えば、第1触媒21はHC(炭化水素)トラップ触媒、第2触媒22はNOx吸蔵触媒である。また本実施形態ではこれらの触媒の活性化温度が略300℃であるとして説明するが、権利範囲がこれに限定されるわけではない。
The catalyst
触媒温度調整ケース10のケース本体11には、空気取入口11aと、空気流出口11b,11cとが形成されている。空気取入口11aは、触媒温度調整ケース10の上流側(エキゾーストマニホールド23に近い側)に形成され、車両前方に開口する。
An
空気流出口11bは、空気取入口11aよりも下流側(エキゾーストマニホールド23から離れる方向)に形成され、車両上方に開口する。
The
空気流出口11cも、空気流出口11bと同じく、空気取入口11aよりも下流側(エキゾーストマニホールド23から離れる方向)に形成されている。空気流出口11cは、車両下方に開口する。
Similarly to the
空気取入口11a、空気流出口11b,11cには、線膨張率の異なる2種類の金属板が貼り合わされたバイメタルによって形成され、温度によって開閉する開閉扉(導入扉12,上方導出扉13,下方導出扉14)が取り付けられている。
The
図2は開閉扉を形成するバイメタルの特性を説明する図である。 FIG. 2 is a diagram for explaining the characteristics of the bimetal forming the door.
バイメタル製の開閉扉は、図2に示すように、その材質によって開閉温度を調整することができる。 As shown in FIG. 2, the opening / closing temperature of the bimetal door can be adjusted by the material.
例えば、モネメタル(Ni−Cu合金)の金属板と34〜42%Ni鋼の金属板とを貼り合わせたバイメタルを使用すれば、250℃程度で開閉する開閉扉になる。 For example, when a bimetal obtained by bonding a metal plate of monet metal (Ni—Cu alloy) and a metal plate of 34 to 42% Ni steel is used, the door is opened and closed at about 250 ° C.
また、20%Ni鋼の金属板と42〜54%Ni鋼の金属板とを貼り合わせたバイメタルを使用すれば、400℃程度で開閉する開閉扉になる。 Moreover, if a bimetal obtained by bonding a metal plate of 20% Ni steel and a metal plate of 42 to 54% Ni steel is used, the door is opened and closed at about 400 ° C.
このように金属板の材質、サイズ等を調整することで開閉温度を調整することができる。 In this way, the switching temperature can be adjusted by adjusting the material, size, etc. of the metal plate.
図3は、触媒温度調整ケースの開閉扉が開いた状態を示す図である。 FIG. 3 is a view showing a state where the opening / closing door of the catalyst temperature adjustment case is opened.
冷機始動時のように、触媒温度が低いときは、図1のように触媒温度調整ケース10の導入扉12,上方導出扉13,下方導出扉14は閉じている。このとき、空気は破線矢印で示すようにケース本体11の周囲を流れ、内部には流入しない。
When the catalyst temperature is low, such as during cold start, the
したがって、第1触媒21及び第2触媒22が活性前の暖機中は、導入扉12,上方導出扉13,下方導出扉14が閉じているので、第1触媒21及び第2触媒22の周囲に空気が留まり、第1触媒21及び第2触媒22の温度が早期に上昇する。
Therefore, since the
第1触媒21及び第2触媒22が暖機され、その熱が、導入扉12,上方導出扉13,下方導出扉14に伝達し、導入扉12,上方導出扉13,下方導出扉14が十分に暖められると、導入扉12,上方導出扉13,下方導出扉14が開く。すると空気が空気取入口11aから流入し、空気流出口11b,11cから流出し、このとき第1触媒21及び第2触媒22から熱を奪って冷却する。
The
導入扉12,上方導出扉13,下方導出扉14は、略300℃で開閉する同一材料で製造する。略300℃というのは、触媒が活性化したときの触媒周囲の雰囲気温である。ただし、排温は、エンジンに近い側で高温であり、第1触媒21に流入する時点では800℃程度あるが、第2触媒22に流入する時点では500℃程度である。したがって、第1触媒21と第2触媒22との暖機時間には、時間差があり、図4のタイミングチャートに示すように、まず時刻t11で導入扉12が開いた後、時刻t12で上方導出扉13,下方導出扉14が開く。したがって、時刻t11まではすべての導入扉12,上方導出扉13,下方導出扉14が閉じているので、第1触媒21及び第2触媒22が早期に上昇する。その後、時刻t12で上方導出扉13,下方導出扉14が開くと、空気取入口11aから流入した空気が、空気流出口11b,11cから流出することとなり、空気が流れて、第1触媒21及び第2触媒22の温度上昇が抑制される。
The
本実施形態によれば、温度によって開閉するバイメタル製の導入扉12,上方導出扉13,下方導出扉14をケース本体11の開口部11a〜11cに設けた。したがって、冷機始動時のように、触媒温度が低いときは、導入扉12,上方導出扉13,下方導出扉14は閉じているので、触媒を迅速に暖機することができる。
According to the present embodiment, the
そして、触媒暖機後は、導入扉12,上方導出扉13,下方導出扉14が開くので、空気取入口11aから流入した空気が、空気流出口11b11cから流出することとなり、空気が流れて、触媒の過剰な温度上昇を抑制することができる。
And after catalyst warm-up, since the
また導入扉12,上方導出扉13,下方導出扉14は、同一材料で製造した。したがって、コストを安価に抑えることができる。
The
(第2実施形態)
図5は、本発明による触媒温度調整ケースの第2実施形態の特性を示す図である。なお以下に示す各実施形態では前述した実施形態と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a graph showing the characteristics of the second embodiment of the catalyst temperature adjustment case according to the present invention. In the following embodiments, the same reference numerals are given to the portions that perform the same functions as those of the above-described embodiments, and overlapping descriptions are omitted as appropriate.
この第2実施形態では、導入扉12は常時開状態、または空気取入口11aには開閉扉を設けない。上方導出扉13,下方導出扉14は、略300℃で開閉する同一材料で製造する。
In the second embodiment, the
このようにすると、導入扉12が常時開状態であるので、第1触媒21の温度上昇は、第1実施形態の場合に比べれば、遅くなる。そして、時刻t22で上方導出扉13,下方導出扉14が開くと、空気が流れて、触媒温度の上昇が抑制される。
If it does in this way, since the
このようにすると、空気が触媒温度調整ケースの内部に流れやすくなる。したがって、この第2実施形態は、エンジンルーム内のレイアウト上、空気が流れにくく、触媒の冷却を重視する場合に好適な仕様である。 If it does in this way, it will become easy to flow air inside the catalyst temperature adjustment case. Therefore, the second embodiment is suitable for the case where the air does not easily flow in the layout in the engine room and importance is attached to the cooling of the catalyst.
(第3実施形態)
図6は、本発明による触媒温度調整ケースの第3実施形態の特性を示す図である。
(Third embodiment)
FIG. 6 is a graph showing the characteristics of the third embodiment of the catalyst temperature adjustment case according to the present invention.
導入扉12,上方導出扉13は、略300℃で開閉する同一材料で製造する。下方導出扉14は常時開状態、または空気流出口11cには開閉扉を設けない。
The
このようにすると、時刻t31までは導入扉12が閉じているので、第1触媒21の周囲に空気が留まり、第1触媒21が早期に温度上昇する。そして、時刻t31で導入扉12が開くと、空気が流れて、第1触媒21の温度上昇が抑制される。ただし、この時点では上方導出扉13は閉じているので、第2触媒22によって暖められた空気は、第2触媒22の上部付近に滞留している。そして、時刻t32で上方導出扉13が開くと、空気取入口11aから流入した空気は、第1触媒21、第2触媒22の周囲を流れて、空気流出口11b,11cから流出する。
If it does in this way, since
本実施形態によれば、時刻t31で導入扉12が開くと、すぐに空気が流れることとなり、第1触媒21の温度上昇を早期に防止することができる。
According to the present embodiment, when the
(第4実施形態)
図7は、本発明による触媒温度調整ケースの第4実施形態の特性を示す図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 7 is a diagram showing the characteristics of the fourth embodiment of the catalyst temperature adjustment case according to the present invention.
導入扉12,下方導出扉14は、略300℃で開閉する同一材料で製造する。上方導出扉13は、それよりも高温の例えば略400℃で開閉する材料で製造する。
The
このようにすると、時刻t41までは導入扉12が閉じているので、第1触媒21の周囲に空気が留まり、第1触媒21が早期に温度上昇する。そして、時刻t42で下方導出扉14が開くと、空気取入口11aから流入した空気は、空気流出口11cから流出する。これにより、第1触媒21の温度上昇が抑制される。ただし、この時点では上方導出扉13は閉じているので、第2触媒22によって暖められた空気は、第2触媒22の上部付近に滞留している。そして、時刻t43で上方導出扉13が開くと、空気取入口11aから流入した空気は、第1触媒21、第2触媒22の周囲を流れて、空気流出口11b,11cから流出する。したがって、第2触媒22の温度上昇も抑制されることとなる。
If it does in this way, since the
本実施形態によれば、時刻t41までは導入扉12が閉じているので、第1触媒21の温度が早期に上昇する。そして、時刻t42で下方導出扉14が開くと、第1触媒21の温度上昇が抑制される。さらに時刻t43で上方導出扉13が開くと、第2触媒22の温度上昇も抑制されることとなる。このように、触媒の活性化温度に合わせて精度良く触媒の温度を調整することができる。
According to this embodiment, since the
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications and changes can be made within the scope of the technical idea, and it is obvious that these are equivalent to the present invention.
例えば、開閉扉の開閉温度は、上記温度に限らず、触媒仕様に合わせて適宜調整すればよい。 For example, the open / close temperature of the open / close door is not limited to the above temperature, and may be appropriately adjusted according to the catalyst specifications.
10 触媒温度調整ケース
11 ケース本体
11a 空気取入口
11b,11c 空気流出口
12 導入扉(開閉扉)
13 上方導出扉(開閉扉)
14 下方導出扉(開閉扉)
20 エンジン(内燃機関)
21 第1触媒
22 第2触媒
DESCRIPTION OF
13 Upper outlet door (open / close door)
14 Downward door (open / close door)
20 engine (internal combustion engine)
21
Claims (11)
前記ケース本体に形成され、そのケース本体内部に空気を導入可能な空気取入口と、
前記ケース本体に形成され、前記空気取入口から導入された空気を排出可能な空気流出口と、
前記空気取入口又は空気流出口に設けられ、前記触媒の温度に応じて開閉して、前記ケース本体内部への空気の導入を調整可能な開閉扉と、
を有する触媒温度調整ケース。 A case body disposed around the exhaust system catalyst of the internal combustion engine;
An air intake port formed in the case body and capable of introducing air into the case body;
An air outlet formed in the case body and capable of discharging air introduced from the air intake;
An open / close door provided at the air inlet or the air outlet, which can be opened / closed according to the temperature of the catalyst and can adjust the introduction of air into the case body; and
A catalyst temperature adjustment case having
ことを特徴とする請求項1に記載の触媒温度調整ケース。 The open / close door is formed of a bimetal in which two types of metal plates having different linear expansion coefficients are bonded together.
The catalyst temperature adjustment case according to claim 1.
前記空気流出口は、前記空気取入口よりも、空気の流れ方向下流側に形成され、車両上方側に開口する上方開口部と、車両下方側に開口する下方開口部とを備える、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の触媒温度調整ケース。 The air intake is formed to open forward of the vehicle when mounted on the vehicle,
The air outlet is formed on the downstream side of the air intake with respect to the air flow direction, and includes an upper opening that opens to the vehicle upper side and a lower opening that opens to the vehicle lower side.
The catalyst temperature adjustment case according to claim 1 or 2, characterized in that
前記導入扉部、上方導出扉部及び下方導出扉部は、略同一温度で開閉する、
ことを特徴とする請求項3に記載の触媒温度調整ケース。 The open / close door includes an introduction door portion that can open and close the air intake port, an upper lead-out door portion that can open and close an upper opening portion of the air outlet, and a lower lead-out that can open and close the lower opening portion of the air outlet. With a door,
The introduction door part, the upper derivation door part, and the lower derivation door part open and close at substantially the same temperature.
The catalyst temperature adjustment case according to claim 3.
前記上方導出扉部及び下方導出扉部は、前記導入扉部が開くタイミングよりも遅れて開く、
ことを特徴とする請求項3に記載の触媒温度調整ケース。 The open / close door includes an introduction door portion that can open and close the air intake port, an upper lead-out door portion that can open and close an upper opening portion of the air outlet, and a lower lead-out that can open and close the lower opening portion of the air outlet. With a door,
The upper derivation door part and the lower derivation door part are opened later than the opening timing of the introduction door part,
The catalyst temperature adjustment case according to claim 3.
前記上方導出扉部及び下方導出扉部は、略同一温度で開閉する、
ことを特徴とする請求項3に記載の触媒温度調整ケース。 The open / close door includes an upper derivation door part capable of opening and closing an upper opening part of the air outlet, and a lower derivation door part capable of opening and closing a lower opening part of the air outlet,
The upper outlet door part and the lower outlet door part open and close at substantially the same temperature,
The catalyst temperature adjustment case according to claim 3.
前記上方導出扉部及び下方導出扉部は、略同一のタイミングで開閉する、
ことを特徴とする請求項3に記載の触媒温度調整ケース。 The open / close door includes an upper derivation door part capable of opening and closing an upper opening part of the air outlet, and a lower derivation door part capable of opening and closing a lower opening part of the air outlet,
The upper derivation door and the lower derivation door are opened and closed at substantially the same timing.
The catalyst temperature adjustment case according to claim 3.
前記導入扉部及び導出扉部は、略同一温度で開閉する、
ことを特徴とする請求項3に記載の触媒温度調整ケース。 The open / close door includes an introduction door portion that can open and close the air intake port, and a lead-out door portion that can open and close an upper opening portion of the air outlet port,
The introduction door part and the outlet door part open and close at substantially the same temperature,
The catalyst temperature adjustment case according to claim 3.
前記導出扉部は、前記導入扉部が開くタイミングよりも遅れて開く、
ことを特徴とする請求項3に記載の触媒温度調整ケース。 The open / close door includes an introduction door portion that can open and close the air intake port, and a lead-out door portion that can open and close an upper opening portion of the air outlet port,
The lead-out door portion opens later than the opening timing of the introduction door portion;
The catalyst temperature adjustment case according to claim 3.
前記上方導出扉部の開閉温度は、前記下方導出扉部の開閉温度よりも高温である、
ことを特徴とする請求項3に記載の触媒温度調整ケース。 The open / close door includes an introduction door portion that can open and close the air intake port, an upper lead-out door portion that can open and close an upper opening portion of the air outlet, and a lower lead-out that can open and close the lower opening portion of the air outlet. With a door,
The opening / closing temperature of the upper outlet door is higher than the opening / closing temperature of the lower outlet door,
The catalyst temperature adjustment case according to claim 3.
前記上方導出扉部は、前記下方導出扉部が開くタイミングよりも遅れて開く、
ことを特徴とする請求項3に記載の触媒温度調整ケース。 The open / close door includes an introduction door portion that can open and close the air intake port, an upper lead-out door portion that can open and close an upper opening portion of the air outlet, and a lower lead-out that can open and close the lower opening portion of the air outlet. With a door,
The upper lead-out door portion opens later than the timing when the lower lead-out door portion opens,
The catalyst temperature adjustment case according to claim 3.
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
JP2010163899A (en) * | 2009-01-13 | 2010-07-29 | Fuji Heavy Ind Ltd | Exhaust heat recovery device |
-
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- 2004-08-23 JP JP2004242448A patent/JP2006057586A/en active Pending
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