JP2013238145A - Exhaust emission control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、触媒を用いて排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification device that purifies exhaust gas using a catalyst.
従来、排気ガス浄化装置においては、エンジンの冷態始動時等における浄化性能を確保するため、主たる触媒コンバータとは別に、熱容量が小さく早期に活性化させることが可能な補助的な触媒コンバータを併用したものが提案されている。 Conventionally, in exhaust gas purification devices, in order to ensure purification performance at the cold start of the engine, etc., in addition to the main catalytic converter, an auxiliary catalytic converter that has a small heat capacity and can be activated early is used in combination What has been proposed.
例えば、特許文献1には、ハニカム状の円柱体に焼結されたセラミックの表面に触媒金属を担持させた熱容量の大きな主触媒コンバータを排気ガス通路の全面に亘って配置するとともに、この主触媒コンバータよりも上流側を、耐熱性金属をハニカム状に形成した熱容量の小さいメタル触媒コンバータが配された第1通路と、メタル触媒コンバータを迂回する第2通路とに分岐し、これらの合流部に設けたバルブによって第1通路或いは第2通路の何れかを主触媒担体に対して選択的に連通する排気ガス浄化装置が開示されている。この排気ガス浄化装置では、基本的には第1通路が開放されており、冷態始動時等には熱容量の小さいメタル触媒コンバータが早期に活性化することにより、主触媒コンバータの活性化前においても浄化性能を発揮させることが可能となっている。一方、エンジンの燃料カット時は、第1通路を閉じ、第2通路を開放することにより、メタル触媒コンバータの温度低下を防止しつつ、熱容量の大きい主触媒コンバータによって排気ガスの浄化を継続することが可能となっている。 For example, in Patent Document 1, a main catalyst converter having a large heat capacity in which a catalyst metal is supported on the surface of a ceramic sintered in a honeycomb-like cylindrical body is disposed over the entire exhaust gas passage, and this main catalyst The upstream side of the converter is branched into a first passage in which a metal catalyst converter with a small heat capacity formed of a refractory metal in a honeycomb shape is arranged, and a second passage that bypasses the metal catalyst converter. An exhaust gas purification device is disclosed that selectively communicates either the first passage or the second passage to the main catalyst carrier by a provided valve. In this exhaust gas purifying device, the first passage is basically opened, and a metal catalytic converter with a small heat capacity is activated early at the time of cold start or the like, so that the main catalytic converter is activated. It is also possible to demonstrate purification performance. On the other hand, at the time of engine fuel cut, the purification of exhaust gas is continued by the main catalytic converter having a large heat capacity while closing the first passage and opening the second passage to prevent the temperature reduction of the metal catalytic converter. Is possible.
ところで、近年、特に新興国等においては、不純物やオクタン化を高めるために添加物を混入した粗悪燃料が使用される場合がある。 By the way, in recent years, particularly in emerging countries and the like, inferior fuel mixed with additives in order to increase impurities and octane formation may be used.
しかしながら、粗悪燃料を使用し続けると、触媒コンバータの排気ガスの流入面に粗悪燃料成分が付着し、付着した粗悪燃料成分の堆積物によって触媒コンバータの目詰まりが発生する虞がある。例えば、上述の特許文献1に開示された排気ガス浄化装置においては、特に、メタル触媒コンバータの流入面に粗悪燃料成分の堆積物による目詰まりが発生し、この間詰まりによって、排気ガスに対する流路抵抗の増加や浄化性能の低下等を招く虞がある。 However, if the bad fuel is continuously used, the bad fuel component adheres to the inflow surface of the exhaust gas of the catalytic converter, and the deposit of the bad fuel component may cause clogging of the catalytic converter. For example, in the exhaust gas purification device disclosed in the above-mentioned Patent Document 1, clogging due to deposits of bad fuel components occurs particularly on the inflow surface of the metal catalytic converter. There is a possibility of causing an increase in purification and a decrease in purification performance.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、冷態始動時等における浄化性能の確保と、目詰まり等に起因する流路抵抗の増加や浄化性能の低下の抑制とを実現す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。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and can achieve purification performance at the time of cold start and the like, and increase in flow resistance and suppression of degradation in purification performance due to clogging and the like. An object is to provide an exhaust gas purification device.
本発明の一態様による排気ガス浄化装置は、排気通路に介装されたハウジングと、排気ガスの流入面から排出面に連通する複数のセルを有し、前記流入面が前記ハウジング内の中途の開口面全域に亘って配設された主触媒コンバータと、前記ハウジング内において前記主触媒コンバータの直上流に離間して配置された前記主触媒コンバータよりも熱容量の小さい副触媒コンバータと、を備え、前記副触媒コンバータは、前記ハウジングの開口面積よりも小さな投影面積を有して構成され、且つ、排気ガスの流入面が凸曲面で形成されている。 An exhaust gas purification apparatus according to an aspect of the present invention includes a housing interposed in an exhaust passage, and a plurality of cells communicating from an exhaust gas inflow surface to an exhaust surface, and the inflow surface is in the middle of the housing. A main catalytic converter disposed over the entire opening surface, and a sub-catalytic converter having a smaller heat capacity than the main catalytic converter disposed in the housing and immediately upstream of the main catalytic converter, The sub-catalytic converter has a projected area smaller than the opening area of the housing, and the inflow surface of the exhaust gas is formed as a convex curved surface.
本発明の排気ガス浄化装置によれば、冷態始動時等における浄化性能の確保と、目詰まり等に起因する流路抵抗の増加や浄化性能の低下の抑制とを実現することができる。 According to the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, it is possible to ensure purification performance at the time of cold start or the like and to suppress increase in flow path resistance or reduction in purification performance due to clogging or the like.
以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係わり、図1はエンジンの概略構成図、図2はハウジング内に配設された主触媒担体と副触媒担体を示す斜視図、図3は図2のIII−III線に沿う要部断面図、図4は図3のIV−IV線に沿う要部断面図、図5は図3のV−V線に沿う要部断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The drawings relate to an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine, FIG. 2 is a perspective view showing a main catalyst carrier and a sub catalyst carrier arranged in a housing, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part taken along line IV-IV in FIG. 3, and FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part taken along line V-V in FIG.
図1に示すエンジン1は、例えば、水平対向4気筒エンジンであり、このエンジン1のシリンダブロック2の左右両バンクには、シリンダヘッド3がそれぞれ設けられている。シリンダブロック2と各シリンダヘッド3との間には各気筒の燃焼室5がそれぞれ形成され、これら燃焼室5には、シリンダヘッド3に開口する吸気ポート6と排気ポート7とがそれぞれ連通されている。
An engine 1 shown in FIG. 1 is, for example, a horizontally opposed four-cylinder engine, and cylinder heads 3 are provided in both the left and right banks of the
シリンダヘッド3の吸気ポート6には吸気マニホルド10が連通され、吸気マニホルド10は、各気筒の吸気通路が集合するエアチャンバ12を介して、スロットルチャンバ13に連通されている。スロットルチャンバ13には、スロットルアクチュエータ14によって駆動されるスロットルバルブ14aが介装されている。さらに、スロットルチャンバ13の上流には、吸気管15を介してエアクリーナ16が取り付けられ、このエアクリーナ16に接続されるエアインテーク通路にはチャンバ17が連通されている。
An
一方、シリンダヘッド3の各排気ポート7には、排気マニホルド20が連通されている。この排気マニホルド20には排気管22が連通され、この排気管22には排気ガス浄化装置21が介装されている。さらに、排気管22の下流には、マフラ23が連通されている。
On the other hand, an
図2乃至図5に示すように、排気ガス浄化装置21は、例えば、排気管22に介装された略円筒形状をなすハウジング25内に、主触媒コンバータ26と、当該主触媒コンバータ26よりも熱容量の小さい副触媒コンバータ27と、が収容されて要部が構成されている。
As shown in FIGS. 2 to 5, the exhaust gas purifying
具体的に説明すると、主触媒コンバータ26は、例えば、セラミック製の触媒担体30を有する。触媒担体30は、ハウジング25の内径と略同径の外径を有する円柱形状をなし、その一端面が排気ガスの流入面31として設定され、他端面が排気ガスの排出面32として設定されている。また、触媒担体30には、流入面31から排出面32に連通するハニカム状の複数のセル33が開口されている。そして、この触媒担体30は、例えば、Pt、Pd、Rh等の触媒体を担持することにより、主触媒コンバータ26を構成する。このように構成された主触媒コンバータ26は、ハウジング25内の下流寄りに配設され、例えば、ハウジング25の内周面と嵌合されることによって保持されている。
More specifically, the main
副触媒コンバータ27は、例えば、金属製の触媒担体35を有する。この触媒担体35は、例えば、金属細線を編み込んで形成した矩形のメッシュシート36を複数枚(例えば、10〜20枚程度)重畳させることによって構成され、その重畳方向の一端面が排気ガスの流入面37として設定され、他端面が排気ガスの排出面38として設定されている。そして、この触媒担体35は、例えば、Pt等の触媒体を担持することにより、副触媒コンバータ27を構成する。
The
ここで、図3に示すように、副触媒コンバータ27の投影面積は、主触媒コンバータ26の投影面積よりも小さく設定されている(すなわち、副触媒コンバータ27の投影面積は、ハウジング25の中途の開口面積よりも小さく設定されている)。また、副触媒コンバータ27は、例えば、各メッシュシート36がアーチ状に湾曲されることにより、排気ガスの流入面37が凸曲面となるよう形成されている。このように構成された副触媒コンバータ27は、ハウジング25内において、当該ハウジング25の排気ガス導入口25aに正対する位置であって、且つ、主触媒コンバータ26に対し直上流側にて離間する位置に配置され、例えば、四隅に設定された溶接部39を介してハウジング25の内周面に保持されている。
Here, as shown in FIG. 3, the projected area of the
このように構成された排気ガス浄化装置21において、エンジン1の冷態始動時等には、先ず、熱容量の小さい副触媒コンバータ27が活性化温度まで早期に昇温され、この副触媒コンバータ27を通過した排気ガスの一部が浄化される。これにより、冷態始動時においても所定の浄化性能を確保することができる。また、エンジン1の暖機後においては、活性化温度まで昇温された主触媒コンバータ26によって十分な浄化性能を確保することができる。
In the exhaust
ところで、粗悪燃料をエンジン1に使用した場合、排気ガス中に含まれる粗悪燃料成分が副触媒コンバータ27及び主触媒コンバータ26に付着することがあるが、このような場合においても、主触媒コンバータ26の直上流に離間して配置した副触媒コンバータ27によって、排気ガス浄化装置21における流路抵抗の増加や浄化性能の低下を抑制することができる。
By the way, when bad fuel is used for the engine 1, the bad fuel component contained in the exhaust gas may adhere to the
すなわち、主触媒コンバータ26の流入面31は、直上流に配置された副触媒コンバータ27のマスキング効果により、当該副触媒コンバータ27の投影領域での粗悪燃料成分の付着が抑制されている。また、副触媒コンバータ27の投影面積はハウジング25の開口面積よりも小さく設定されており、ハウジング25内には副触媒コンバータ27の側部に排気ガスの迂回スペースが確保されている。従って、仮に、排気ガス中に粗悪燃料成分が含まれる場合にも、主触媒コンバータ26の流入面31の全面に亘って目詰まり等が発生することがなく、しかも、副触媒コンバータ27がハウジング25内の開口面を全面に亘って塞ぐこともないため、主触媒コンバータ26の流入面31の目詰まり等に起因する流路抵抗の増加や浄化性能の低下を抑制することができる。
That is, the
さらに、副触媒コンバータ27の流入面37を、排気ガスの流入方向に対する凸曲面で形成することにより、仮に、粗悪燃料成分が副触媒コンバータ27の流入面37に堆積した場合にも、当該堆積物を、所定の運転モードにおける排気脈動等によって容易に剥離させることができる。なお、剥離した堆積物は、目詰まり等されていない主触媒コンバータ26のセル33を通過して固形のまま排出される。
Further, by forming the
この場合において、副触媒コンバータ27を、複数の軽薄なメッシュシート36の重畳体にて構成することにより、排気ガスの脈動等に応じて副触媒コンバータ27の表面を容易に振動させることができ、堆積物の剥離性を高めることができる。
In this case, by configuring the
1 … エンジン
2 … シリンダブロック
3 … シリンダヘッド
5 … 燃焼室
6 … 吸気ポート
7 … 排気ポート
10 … 吸気マニホルド
12 … エアチャンバ
13 … スロットルチャンバ
14 … スロットルアクチュエータ
14a … スロットルバルブ
15 … 吸気管
16 … エアクリーナ
17 … チャンバ
20 … 排気マニホルド
21 … 排気ガス浄化装置
22 … 排気管
23 … マフラ
25 … ハウジング
25a … 排気ガス導入口
26 … 主触媒コンバータ
27 … 副触媒コンバータ
30 … 触媒担体
31 … 流入面
32 … 排出面
33 … セル
35 … 触媒担体
36 … メッシュシート
37 … 流入面
38 … 排出面
39 … 溶接部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (2)
排気ガスの流入面から排出面に連通する複数のセルを有し、前記流入面が前記ハウジング内の中途の開口面全域に亘って配設された主触媒コンバータと、
前記ハウジング内において前記主触媒コンバータに対し直上流にて離間して配置された前記主触媒コンバータよりも熱容量の小さい副触媒コンバータと、を備え、
前記副触媒コンバータは、前記ハウジングの開口面積よりも小さな投影面積を有して構成され、且つ、排気ガスの流入面が凸曲面で形成されていることを特徴とする排気ガス浄化装置。 A housing interposed in the exhaust passage;
A main catalytic converter having a plurality of cells communicating from the exhaust gas inflow surface to the exhaust surface, wherein the inflow surface is disposed over the entire opening surface in the middle of the housing;
A sub-catalytic converter having a smaller heat capacity than the main catalytic converter disposed in the housing and spaced apart immediately upstream from the main catalytic converter,
The sub-catalytic converter is configured to have a projected area smaller than an opening area of the housing, and an exhaust gas inflow surface is formed as a convex curved surface.
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