JP2008175136A - Exhaust emission control system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの排気経路に排気ガス中のHC成分をトラップするフィルタ部材が介設されてなる排気ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification device in which a filter member for trapping HC components in exhaust gas is interposed in an exhaust path of an engine.
例えば自動車等の車両においては、エンジンから排出される排気ガス中にHC(炭化水素)、CO(一酸化炭素)、NOx(窒素酸化物)等の大気汚染物質が含まれるので、エンジンの排気系には、排気ガスを浄化するための触媒を有する排気ガス浄化装置が備えられている。そして、かかる排気ガス浄化装置において、HC及びCOが酸化されて浄化され、NOxが還元されて浄化される。 For example, in a vehicle such as an automobile, the exhaust gas discharged from the engine contains air pollutants such as HC (hydrocarbon), CO (carbon monoxide), and NOx (nitrogen oxide). Is provided with an exhaust gas purification device having a catalyst for purifying exhaust gas. In such an exhaust gas purification device, HC and CO are oxidized and purified, and NOx is reduced and purified.
前記排気ガス浄化装置では、例えばエンジン始動時などの冷間始動時には、排気ガスの温度が低く、排気ガス浄化装置内の触媒が活性状態になっておらず、排気ガス中のHCが十分に浄化されないことが問題となっている。これに対し、冷間始動時における排気ガス中のHCの浄化性能を向上させるものとして、排気ガス浄化装置内の触媒中に、HCをトラップさせるゼオライト系HCトラップ材を含有させるものが知られている。 In the exhaust gas purification device, for example, at the time of cold start such as when the engine is started, the temperature of the exhaust gas is low, the catalyst in the exhaust gas purification device is not activated, and the HC in the exhaust gas is sufficiently purified. It is a problem not to be. On the other hand, as a means for improving the purification performance of HC in the exhaust gas at the time of cold start, a catalyst containing a zeolite-based HC trap material for trapping HC is known in the catalyst in the exhaust gas purification device. Yes.
ゼオライト系HCトラップ材を含有した触媒を有する排気ガス浄化装置では、冷間始動時に排気ガスに多く含まれる未燃HC成分を、多孔質材であるゼオライトの細孔内にトラップさせ、排気ガスの温度が上昇すると、トラップしていたHC成分を放出し、活性状態にある触媒によって酸化させて浄化する。 In an exhaust gas purification apparatus having a catalyst containing a zeolite-based HC trap material, unburned HC components contained in a large amount of exhaust gas at the time of cold start are trapped in the pores of zeolite, which is a porous material, When the temperature rises, the trapped HC component is released and is oxidized and purified by the active catalyst.
しかし、触媒の浄化性能を早期に発揮させるために、排気ガスが排出されるエンジン直下、具体的には排気マニホールド直下の排気経路に排気ガス浄化装置が配設される場合、ゼオライト系HCトラップ材を含有した触媒では、排気マニホールド直下の排気経路を流れる排気ガスが、エンジンの負荷や回転数によっては非常に高温となるので、ゼオライトの結晶構造が崩れ、長期耐久性に問題があることが知られている。 However, if the exhaust gas purification device is disposed in the exhaust path directly under the engine where exhaust gas is discharged, specifically, directly under the exhaust manifold, in order to exert the catalyst purification performance at an early stage, the zeolite-based HC trap material It is known that the exhaust gas flowing in the exhaust path directly under the exhaust manifold becomes extremely hot depending on the engine load and the number of revolutions of the catalyst, so that the crystal structure of zeolite collapses and there is a problem with long-term durability. It has been.
また、ゼオライト系HCトラップ材を用いることなく、冷間始動時に排気ガス中のHCの浄化性能を向上させるものとして、例えば特許文献1には、触媒式浄化装置の上流側に位置する排気管の内部にオゾンを注入し、触媒式浄化装置の上流側に位置する排気管の内部において排気ガス中の少なくとも一部の炭化水素を一酸化炭素に転化させる排気ガス処理装置が開示されている。
しかし、前記特許文献1に開示されるように、排気管の内部にオゾンを注入して排気ガス中のHCの一部を排気経路内で一酸化炭素に転化させる場合においても、その下流側に配設される触媒式浄化装置自体が昇温されていない場合には触媒が十分に浄化性能を発揮せず、転化された一酸化炭素だけでなく、一酸化炭素に転化されていないHCも触媒によって浄化されない畏れがある。
However, as disclosed in
また、冷間始動時には、排気ガス中のHCはガス状として存在するだけでなく、ミスト状としても存在している。このミスト状のHCは、排気ガス浄化装置の触媒層、例えば、エンジンの排気経路に配設されたハニカム担体に担持された触媒金属や耐熱性酸化物などを含有する触媒層を濡らし、その触媒層のHC浄化性能を低下させる場合がある。 Further, at the time of cold start, HC in the exhaust gas exists not only as a gas but also as a mist. This mist-like HC wets the catalyst layer of the exhaust gas purification device, for example, the catalyst layer containing the catalyst metal or the heat-resistant oxide supported on the honeycomb carrier disposed in the exhaust path of the engine. The HC purification performance of the layer may be reduced.
そこで、この発明は、前記技術的課題に鑑みてなされたものであり、冷間始動時に、エンジンから排出される排気ガス中のガス状及びミスト状HC成分を効率良く浄化させることができる排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above technical problem, and is capable of efficiently purifying the gaseous and mist-like HC components in the exhaust gas discharged from the engine during cold start. An object is to provide a purification device.
このため、本願の請求項1に係る排気ガス浄化装置は、エンジンの排気経路に、排気ガス中のHCをトラップするフィルタ部材が介設されてなる排気ガス浄化装置であって、排気ガスの流れ方向において前記フィルタ部材の直上流側から前記フィルタ部材に活性酸素を供給する活性酸素供給手段を備えていることを特徴としたものである。
For this reason, the exhaust gas purifying apparatus according to
また、本願の請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明において、前記フィルタ部材は、該フィルタ部材内を排気ガスが通過する排気ガス通路面に耐熱性粒子を含む層を備えていることを特徴としたものである。
The invention according to
更に、本願の請求項3に係る発明は、請求項1又は2に係る発明において、前記排気経路は、排気ガスの流れ方向において前記排気経路の上流側で分岐し前記排気経路の下流側で繋がるメイン経路とバイパス経路とを備え、前記フィルタ部材は、前記バイパス経路に介設されていることを特徴としたものである。
Furthermore, the invention according to
また更に、本願の請求項4に係る発明は、請求項3に係る発明において、前記排気ガスの温度を検出する温度検出手段と、前記排気径路において前記排気ガスが前記メイン経路又は前記バイパス経路に流れるように前記メイン経路及び前記バイパス経路の切り換えを行う切換手段と、前記切換手段の作動を制御する制御手段と、前記メイン経路と前記バイパス経路とが繋がる合流部よりも下流側の前記排気経路に配設される三元触媒と、をさらに備え、前記制御手段は、前記温度検出手段によって検出される前記排気ガスの温度が所定温度未満である場合に、前記排気ガスが前記バイパス経路に流れるように、前記排気ガスの温度が所定温度以上である場合に、前記排気ガスが前記メイン経路に流れるように前記切換手段の作動を制御することを特徴としたものである。
Still further, the invention according to
また更に、本願の請求項5に係る発明は、請求項1又は2に係る発明において、前記フィルタ部材より下流側の前記排気経路に三元触媒が配設されていることを特徴としたものである。
Furthermore, the invention according to
また更に、本願の請求項6に係る発明は、請求項4又は5に係る発明において、前記三元触媒より下流側の前記排気経路にNOxをトラップするNOxトラップ材が配設されている、あるいは前記三元触媒にNOxをトラップするNOxトラップ材が含有されていることを特徴としたものである。
Still further, the invention according to
本願の請求項1に係る排気ガス浄化装置によれば、フィルタ部材にトラップされたHCを活性酸素によって酸化させて浄化させることができ、排気ガス中のHCを効率良く浄化させることができる。冷間始動時には、エンジンから排出される排気ガス中のHC成分がガス状及びミスト状になっているが、フィルタ部材にトラップされたミスト状HC成分にガス状HC成分が衝突し吸収されるので、排気ガス中のガス状及びミスト状HC成分を効率良く浄化させることができる。
According to the exhaust gas purifying apparatus according to
また、本願の請求項2に係る発明によれば、フィルタ部材は、該フィルタ部材内を排気ガスが通過する排気ガス通路面に耐熱性粒子を含む層を備えていることにより、排気ガス中のHC成分のトラップ率を向上させることができ、前記効果をより有効に奏することができる。
According to the invention of
更に、本願の請求項3に係る発明によれば、排気経路は、排気経路の上流側で分岐し該排気経路の下流側で繋がるメイン経路とバイパス経路とを備え、フィルタ部材は、バイパス経路に介設されていることにより、冷間始動時においてのみ、フィルタ部材が設けられたバイパス経路に排気ガスを流すようにすることが可能である。
Furthermore, according to the invention according to
また更に、本願の請求項4に係る発明によれば、冷間始動時には、排気ガスをフィルタ部材に通過させ排気ガス中のガス状及びミスト状HC成分を効率良く浄化させることができるとともに三元触媒によって排気ガス中のCO及びNOxの浄化性能を確保することができ、通常走行時には、排気ガスをフィルタ部材に通過させずに排気ガスの背圧抵抗を下げることができるとともに、三元触媒によって排気ガスの浄化性能を確保することができる。
Furthermore, according to the invention of
また更に、本願の請求項5に係る発明によれば、フィルタ部材より下流側の排気経路に三元触媒が配設されていることにより、排気ガス中のHCの浄化性能をさらに向上させることができるとともに、排気ガス中のCO及びNOxの浄化性能を確保することができる。
Furthermore, according to the invention of
また更に、本願の請求項6に係る発明によれば、フィルタ部材に活性酸素が供給される際にはオゾン及び空気が過剰となり、排気ガスがリーン雰囲気になって排気ガス中にNOxが多く含まれることとなるが、このNOxをNOxトラップ材でトラップすることができるので、NOxが大気中に放出されることを抑制することができる。リーン雰囲気時にNOxトラップ材にトラップされたNOxは、リッチ雰囲気時に放出され、還元浄化される。
Furthermore, according to the invention of
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る排気ガス浄化装置の構成を概念的に示す概略説明図である。図1に示すように、前記排気ガス浄化装置1は、例えばガソリンエンジンなどのエンジン2から排出される排気ガスGを大気中に放出するための排気経路5に設けられ、排気ガス浄化装置1内の触媒を早期に活性状態にするために、好ましくはエンジン2直下、具体的には排気マニホールド3直下の排気径路5に設けられる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram conceptually showing the structure of the exhaust gas purifying apparatus according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the exhaust
排気ガス浄化装置1は、排気ガスG中に含まれるHCをトラップするフィルタ部材6と、排気ガスG中に含まれるHC、CO及びNOxを浄化するための三元触媒7と、排気ガスG中に含まれるNOxをトラップするNOxトラップ材8とを備え、フィルタ部材6と三元触媒7とNOxトラップ材8とは、排気ガスGの流れ方向に排気径路5に順次介設されている。
The exhaust
フィルタ部材6は、後述する図3に示すように、SiCなどのセラミックからなる基材22と、該基材22にアルミナなどの耐熱性粒子をコーティングしたコーティング層23とを備え、冷間始動時に排気ガスG中に含まれるミスト状及びガス状の未燃HC成分をトラップするように形成されている。フィルタ部材6としては、例えばディーゼルエンジンから排出されるPM(パティキュレート)を捕集するためのディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)と同様の構造を有するものが用いられる。
As shown in FIG. 3 to be described later, the
三元触媒7は、排気ガスGの流れ方向においてフィルタ部材6より下流側の排気径路5に配設され、触媒金属やアルミナなどを含有する触媒層が、例えばハニカム状の触媒担体上に担持されている。この三元触媒7は、排気ガスG中のHC及びCOを酸化して浄化し、NOxを還元して浄化する。
The three-
NOxトラップ材8は、排気ガスGの流れ方向において三元触媒7より下流側の排気径路5に配設され、排気ガスGがリーン雰囲気である場合に、NOx成分を吸蔵し、排気ガスGがリッチ雰囲気である場合に、吸蔵したNOx成分を放出し、リッチ雰囲気時に多く含まれるHC成分によって還元し浄化する。NOxトラップ材としては、例えばアルカリ金属やアルカリ土類金属などを用いることができる。
The
また、排気ガス浄化装置1は、排気ガスGの流れ方向においてフィルタ部材6の直上流側に、フィルタ部材6に活性酸素を供給する活性酸素供給手段としてオゾン生成装置10を備えている。オゾン生成装置10には、エアーポンプ11を介してエアー供給源(不図示)から所定量のエアーが供給されるようになっている。
Further, the exhaust
オゾン生成装置10は、前記エアー供給源から供給されるエアーからオゾンを生成するように構成されており、オゾン生成装置10によって生成されたオゾンは、オゾン供給経路12を通じて、フィルタ部材6の上流側からフィルタ部材6に供給できるようになっている。
The
更に、排気ガス浄化装置1は、排気ガスGの温度を検出する温度センサ(不図示)を備え、該温度センサとしては、例えば熱電対などが用いられる。また、排気ガス浄化装置1には、該排気ガス浄化装置1に関係する構成を制御する制御ユニット15が設けられている。制御ユニット15は、前記温度センサによって検出される排気ガスの温度などの各種情報に基づいて、エアーポンプ11の作動制御及びオゾン生成装置10の作動制御などの各種制御を行う。なお、前記制御ユニット15は、マイクロコンピュータを主要部として構成されている。
Further, the exhaust
図2は、前記排気ガス浄化装置に用いられるフィルタ部材の断面を模式的に示す断面説明図である。前記のように、排気経路5には、排気ガスG中のHCをトラップするフィルタ部材6が介設されており、このフィルタ部材6は、排気ガスGが排気径路5から流入する排気ガス流入側の通路16aと、排気ガス流入側の通路16aに隣接し排気ガスGが排気径路5へ流出する排気ガス流出側の通路16bとによって構成されている。
FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view schematically showing a cross section of a filter member used in the exhaust gas purification device. As described above, the
排気ガス流入側の通路16aは、排気ガスGの流れ方向において上流側の端面がプラグ17によって塞がれることなく開口して形成され、排気ガスGの流れ方向において下流側の端面がプラグ18によって目封じされている。一方、排気ガス流出側の通路16bは、排気ガスGの流れ方向において上流側の端面がプラグ17によって目封じされ、排気ガスGの流れ方向において下流側の端面がプラグ18によって塞がれることなく開口して形成されている。
The
フィルタ部材6では、排気ガスGの流れ方向に細長く形成される排気ガス流入側の通路16aと排気ガス流出側の通路16bとは、隔壁部20によって区画され、交互に配置されている。なお、フィルタ部材6は、その外周がケース19で覆われ、このケース19を介して排気経路5に保持及び固定されている。
In the
図3は、前記フィルタ部材の要部を示す図2のA部の拡大断面図である。この図に示すように、フィルタ部材6では、排気ガス流入側の通路16aと排気ガス流出側の通路16bとを区画する隔壁部20に複数の細孔21が設けられ、細孔21を通じて排気ガス流入側の通路16aから該排気ガス流入側の通路16aに隣接する排気ガス流出側の通路16bに排気ガスGが流れる際に、排気ガスG中の未燃HC成分が隔壁部20にトラップされるようになっている。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a part A of FIG. 2 showing a main part of the filter member. As shown in this figure, in the
前記のように、フィルタ部材6は、例えばSi3N4、SiC、コージェライトなどのセラミックからなる基材22上に、例えばアルミナ(α−アルミナ、β−アルミナ、その他のアルミナ)、SiC、Si3N4、チタニア、金属含有シリケート、SiO2、Ce系酸化物、Zr系酸化物、Fe系酸化物などの耐熱性粒子からなるコーティング層23が形成されている。このコーティング層23は、フィルタ部材6内を排気ガスGが通過する排気ガス通路面、すなわち、排気ガス流入側の通路16a及び排気ガス流出側の通路16bを区画する隔壁部20並びに該隔壁部20に設けられた細孔21において排気ガスGが通過する面に形成されている。
As described above, the
図3に示すように、フィルタ部材6では、冷間始動時に排気ガスG中に含まれるミスト状のHC成分25がコーティング層23に衝突してトラップされ、さらにガス状HC成分が、コーティング層23にトラップされているミスト状HC成分によってフィルタ部材6に取り込まれることにより、排気ガスG中のミスト状及びガス状HC成分をトラップできる。
As shown in FIG. 3, in the
また、コーティング層23は、アルミナなどの耐熱性粒子から形成されているので、ミスト状HC成分25をトラップする表面積を大きくすることができ、排気ガスG中のHC成分のトラップ量を増加させることができる。フィルタ部材6にトラップされたHCは、オゾン供給装置10によって供給されるオゾンによって酸化され浄化されるので、コーティング層23に触媒金属を含有させないようにすることも可能である。なお、コーティング層23は、例えば2μm〜10μmの厚さで形成され、例えば0.1μm〜1.0μmの平均粒径を有する前記アルミナ他を耐熱性粒子として用いることができる。
Further, since the
本実施形態では、フィルタ部材6として、排気ガスGの流れ方向に複数の排気ガス流入側の通路16a及び排気ガス流出側の通路16bを有し、排気ガスGの流れ方向において通路16a、16bの端面が交互に目封じされてなるセラミック製のフィルタ部材が用いられているが、例えばステンレスなどの金属製のフィルタ部材などその他のフィルタ部材を用いることも可能である。
In the present embodiment, the
図4は、前記排気ガス浄化装置に用いられる別のフィルタ部材を示す斜視図である。この図に示すように、排気ガス浄化装置1では、例えばステンレス鋼板などの金属製の平板W1と、例えばステンレス鋼板などの金属製の平板を波状に加工した波板W2とを重ね合わせ、この重ね合わせられた平板W1と波板W2とを渦巻状に巻き付けて形成したフィルタ部材36を用いてもよい。
FIG. 4 is a perspective view showing another filter member used in the exhaust gas purification device. As shown in this figure, in the exhaust
フィルタ部材36は、平板W1と波板W2とによって複数の通路37が形成されるとともに、波板W2には、排気ガスが隣接する通路37間を流れるように複数の細孔(不図示)が設けられている。フィルタ部材36では、前記細孔を通じて排気ガスGが隣接する通路37間を流れる際に、排気ガスG中のHCがトラップされるようになっている。また、フィルタ部材6としては、三次元網目構造のセラミック製又はメタル製のフィルタ部材などを使用することも可能である。
In the
以上の構成を備えた排気ガス浄化装置1では、例えばエンジン始動時などの冷間始動時に、排気ガスG中に含まれるミスト状及びガス状HC成分をフィルタ部材6によってトラップし、このフィルタ部材6にトラップされたHC成分が、オゾン生成装置10から供給されるオゾンによって酸化され浄化される。
In the exhaust
なお、制御ユニット15は、前記温度センサによって検出される排気ガスの温度に基づいて、冷間始動時にフィルタ部材6にオゾンを供給して、フィルタ部材6にトラップされたHC成分を酸化して浄化するように、エアーポンプ11及びオゾン生成装置10の作動を制御する。
The
このように、本実施形態に係る排気ガス浄化装置1によれば、フィルタ部材6にトラップされたHCを活性酸素によって酸化させて浄化させることができ、HCを効率良く浄化させることができる。冷間始動時には、エンジン2から排出される排気ガスG中のHC成分がガス状及びミスト状になっているが、フィルタ部材6にトラップされたミスト状HC成分にガス状HC成分が衝突し吸収されるので、排気ガスG中のガス状及びミスト状HC成分を効率良く浄化させることができる。
Thus, according to the exhaust
また、フィルタ部材6は、該フィルタ部材6内を排気ガスGが通過する排気ガス通路面に耐熱性粒子を含む層23を備えていることにより、排気ガス中のHC成分のトラップ率を向上させることができ、前記効果をより有効に奏することができる。
Further, the
更に、フィルタ部材より下流側の排気経路に三元触媒が配設されていることにより、排気ガス中のHCの浄化性能をさらに向上させることができるとともに、排気ガス中のCO及びNOxの浄化性能を確保することができる。 Furthermore, since the three-way catalyst is disposed in the exhaust path downstream of the filter member, the purification performance of HC in the exhaust gas can be further improved, and the purification performance of CO and NOx in the exhaust gas can be improved. Can be secured.
なお、排気ガス浄化装置1では、排気ガスGの流れ方向において三元触媒7より下流側の排気経路5にNOxトラップ材8が配設されているが、三元触媒7に排気ガスG中のNOx成分をトラップするNOxトラップ材を含有させるようにしてもよい。
In the exhaust
例えばエンジン始動時などの冷間始動時において、フィルタ部材6に活性酸素が供給される際には、オゾンとオゾンを生成するために供給された空気の残りとが排気ガスGに添加されるので、排気ガスGがリーン雰囲気になって排気ガスG中にNOxが多く含まれることとなるが、三元触媒6より下流側の排気経路5にNOxトラップ材8が配設されている、あるいは三元触媒6にNOxトラップ材が含有されていることにより、NOxをNOxトラップ材でトラップすることができるので、NOxが大気中に放出されることを抑制することができる。リーン雰囲気時にNOxトラップ材にトラップされたNOxは、リッチ雰囲気時に放出され、還元浄化される。
For example, when active oxygen is supplied to the
図5は、本発明の第2の実施形態に係る排気ガス浄化装置の構成を概念的に示す概略説明図である。なお、第2の実施形態に係る排気ガス浄化装置40において、第1の実施形態に係る排気ガス浄化装置1と同様の構成を備え、同様の作用をなすものについては同一符号を付し、それ以上の説明を省略する。
FIG. 5 is a schematic explanatory view conceptually showing the structure of the exhaust gas purifying apparatus according to the second embodiment of the present invention. In addition, in the exhaust
排気ガス浄化装置40では、排気ガス浄化装置1と同様に、エンジン2から排気マニホールド3を通じて排出される排気ガスGの排気径路45に、フィルタ部材46、三元触媒7、NOx吸収材8が介設されているが、フィルタ部材46は、排気経路45の上流側から分岐し排気経路45の下流側に繋がるバイパス経路42に介設されている。
In the exhaust
図5に示すように、排気径路45は、排気経路45の上流側において分岐し、排気経路45の下流側において繋がるメイン経路41とバイパス経路42とを備え、メイン経路41とバイパス経路42とが分岐する分岐部43には、排気ガスGがメイン経路41又はバイパス経路42に流れるようにメイン経路41及びバイパス経路42の切り換えを行う切換手段としての切換弁44が設けられている。
As shown in FIG. 5, the
切換弁44は、バイパス経路42を閉じて排気ガスGをメイン経路41に流すバイパス経路閉状態(実線で示される状態)と、メイン経路41を閉じて排気ガスGをバイパス経路42に流すバイパス経路開状態(破線で示される状態)との切り換えを行うことができるように構成されている。
The switching
また、バイパス経路42には、排気ガスGの流れ方向においてフィルタ部材46の直上流側に、フィルタ部材46に活性酸素を供給するオゾン生成装置50が備えられ、オゾン生成装置50は、エアー供給源(不図示)からエアーポンプ51を介して供給されるエアーからオゾンを生成し、このオゾンをフィルタ部材46の上流側からフィルタ部材46に供給できるようになっている。
Further, the
更に、排気ガス浄化装置40は、排気ガスGの流れ方向においてメイン経路41とバイパス経路42が分岐する分岐部43より上流側の排気径路45で排気ガスGの温度を検出する第1の温度センサ55と、排気ガスGの流れ方向においてメイン経路41とバイパス経路42が繋がる合流部57より下流側の排気径路45で排気ガスGの温度を検出する第2の温度センサ56と備えている。
Further, the exhaust
そして、第1の温度センサ55と第2の温度センサ56とによって検出される排気ガスの温度に基づいて、制御ユニット60によって切換弁44の作動が制御される。制御ユニット60は、切換弁44の作動を制御するとともに、エアーポンプ51の作動制御及びオゾン生成装置50の作動制御などの各種制御を行う。
Based on the temperature of the exhaust gas detected by the
また、排気径路45に配設される三元触媒7、NOx吸収材8は、メイン経路41とバイパス経路42とが繋がる合流部57よりも下流側の排気経路45に排気径路Gの流れ方向に順次配設されている。なお、NOx吸収材8を三元触媒7より下流側の排気径路45に設ける代わりに、三元触媒7にNOx吸収材8を含有させるようにしてもよい。
Further, the three-
次に、以上の構成を備えた排気ガス浄化装置40の作動について説明する。
図6は、本発明の第2の実施形態に係る排気ガス浄化装置の制御フローチャートである。排気ガス浄化装置40では、先ず、切換弁44が、バイパス経路42を閉じて排気ガスGをメイン経路41に流すバイパス経路閉状態において、排気ガスGの温度Taが所定温度未満であるか否かが判定される(ステップ#1)。排気ガスGの温度Taとしては、排気マニホールド3の直下流側に設けられた第1の温度センサ55によって検出される温度が用いられる。なお、前記所定温度として、触媒に流入させる排気ガスの温度を漸次上昇させ、排気ガスの浄化率が50%に達したときのガス温度である触媒のライトオフ温度を用いることができ、例えば250℃などの温度が設定される。
Next, the operation of the exhaust
FIG. 6 is a control flowchart of the exhaust gas purifying apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the exhaust
ステップ#1での判定結果がYESの場合、すなわち、排気ガスGの温度Taが所定温度未満である冷間始動時には、フィルタ部材46が介設されたバイパス経路42に排気ガスGが流れるように、切換弁44がバイパス経路開状態に切り換えられる(ステップ#2)。そして、オゾン供給装置50からオゾンの供給が開始される(ステップ#3)。
When the determination result in
オゾンの供給に際しては、オゾン供給装置50から供給されるオゾン供給量が、排気ガスGの温度Taに応じて調節される(ステップ#4)。具体的には、排気ガスGの温度Taが上昇するに伴って、三元触媒が活性状態となるので、排気ガスGの温度Taの上昇に応じて、フィルタ部材46に供給するオゾン供給量を少なくする。
When supplying ozone, the amount of ozone supplied from the
次に、ステップ#5において、排気ガスGの温度Tbが所定温度以上であるか否かが判定され、排気経路45に配設された三元触媒7が活性状態にあるか否かが判定される。排気ガスGの温度Tbとしては、メイン経路41とバイパス経路42とが繋がる合流部57より下流側の排気径路45に設けられた第2の温度センサ56によって検出される温度が用いられる。なお、前記所定温度として、触媒のライトオフ温度を用いることができ、例えば250℃などの温度が設定される。
Next, in
ステップ#5での判定結果がYESになると、すなわち、排気ガスGの温度Tbが、三元触媒7が活性状態になる所定温度以上になると、切換弁44が、バイパス経路42を閉じて排気ガスGをメイン経路41に流すバイパス経路閉状態に切り換えられ(ステップ#6)、オゾン供給装置50からのオゾンの供給が停止される(ステップ#7)。
If the determination result in
一方、ステップ#1での判定結果がNOの場合、すなわち、排気ガスGの温度Taが所定温度以上である場合には、フィルタ部材46が介設されたバイパス経路42に排気ガスGが流れることなくメイン経路41に流れ、排気経路46に設けられた三元触媒7によって排気ガスGが浄化される。
On the other hand, when the determination result in
このように、本実施形態に係る排気ガス浄化装置40によれば、排気経路45は、排気経路45の上流側で分岐し該排気経路45の下流側で繋がるメイン経路41とバイパス経路42とを備え、フィルタ部材46は、バイパス経路42に介設されていることにより、冷間始動時においてのみ、フィルタ部材46が設けられたバイパス経路42に排気ガスを流すようにすることが可能である。
As described above, according to the exhaust
排気ガス浄化装置40では、冷間始動時には、排気ガスGをフィルタ部材46に通過させ排気ガスG中のガス状及びミスト状HC成分を効率良く浄化させることができるとともに、排気ガス中のCO及びNOx成分の浄化性能を確保することができ、通常走行時には、排気ガスGをフィルタ部材46に通過させずに排気ガスGの背圧抵抗を下げることができるとともに、三元触媒によって排気ガスの浄化性能を確保することができる。排気経路45にフィルタ部材46を設けると排気ガスGの背圧抵抗が上昇してエンジンの出力や燃費が低下することとなるが、排気ガス浄化装置40では、排気ガスGの背圧抵抗を上昇させることなく、エンジンの出力や燃費が低下することを抑制することができる。
In the exhaust
なお、排気ガス浄化装置40では、第1の温度センサ55によって排気ガスの流れ方向において排気マニホールド直下の排気ガスの温度を検出するとともに、第2の温度センサ56によって排気ガスの流れ方向において三元触媒直上の排気ガスの温度を検出し、これらの温度に基づいて切換弁44の作動が制御されているが、第1の温度センサ又は第2の温度センサによって検出される温度にのみ基づいて切換弁44の作動を制御するようにしてもよい。また、三元触媒7内に排気ガスの温度を検出する温度センサを設け、かかる温度センサによって検出される温度に基づいて切換弁の作動を制御することも可能である。
In the exhaust
以上のように、本発明は、例示された実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。 As described above, the present invention is not limited to the illustrated embodiments, and it goes without saying that various improvements and design changes can be made without departing from the gist of the present invention.
本発明は、冷間始動時にエンジンから排出されるHC成分を効率良く浄化させることができる排気ガス浄化装置であり、例えば自動車等の車両の排気系に好適に適用可能である。 The present invention is an exhaust gas purification device that can efficiently purify HC components discharged from an engine during a cold start, and can be suitably applied to an exhaust system of a vehicle such as an automobile, for example.
1、40 排気ガス浄化装置
2、エンジン
5、45 排気経路
6、36、46 フィルタ部材
7 三元触媒
8 NOxトラップ材
10、50 オゾン生成装置
15 60 制御ユニット
23 コーティング層
41 メイン経路
42 バイパス経路
44 切換弁
55、56 温度センサ
57 合流部
G 排気ガス
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記排気径路において前記排気ガスが前記メイン経路又は前記バイパス経路に流れるように前記メイン経路及び前記バイパス経路の切り換えを行う切換手段と、
前記切換手段の作動を制御する制御手段と、
前記メイン経路と前記バイパス経路とが繋がる合流部よりも下流側の前記排気経路に配設される三元触媒と、
をさらに備え、
前記制御手段は、前記温度検出手段によって検出される前記排気ガスの温度が所定温度未満である場合に、前記排気ガスが前記バイパス経路に流れるように、前記排気ガスの温度が所定温度以上である場合に、前記排気ガスが前記メイン経路に流れるように前記切換手段の作動を制御する、
ことを特徴とする請求項3に記載の排気ガス浄化装置。 Temperature detecting means for detecting the temperature of the exhaust gas;
Switching means for switching the main path and the bypass path so that the exhaust gas flows in the main path or the bypass path in the exhaust path;
Control means for controlling the operation of the switching means;
A three-way catalyst disposed in the exhaust path downstream of the junction where the main path and the bypass path are connected;
Further comprising
The control means is configured such that when the temperature of the exhaust gas detected by the temperature detection means is less than a predetermined temperature, the temperature of the exhaust gas is equal to or higher than the predetermined temperature so that the exhaust gas flows through the bypass path. And controlling the operation of the switching means so that the exhaust gas flows through the main path,
The exhaust gas purifying apparatus according to claim 3.
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