JP2021116711A - 排ガス浄化装置 - Google Patents
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Abstract
Description
なお、第2触媒は、通電により排ガスの浄化作用が活性化するよう構成されていても良い。
また、第2触媒は、第1触媒の上側に位置していても良い。
上記構成によれば、第2触媒が触媒領域の外周面に沿って配置されるため、第2触媒に通電を行うための配線等の構成を、触媒領域の内部ではなく、触媒領域の外部に設けることが可能となる。このため、第2触媒に通電を行うための構成を簡略化できる。
上記構成によれば、車両のエンジンの始動時等に、第1触媒よりも早期に第2触媒の浄化作用が活性化され得る。
また、バルブは、車両のエンジンの制御状態に応じて開閉されても良い。
上記構成によれば、車両のエンジンの始動時等に第2触媒により浄化され、その際の反応熱により加熱された排ガスの熱が、熱交換器により流体に伝達される。このため、より多くの熱量を流体に伝達できる。
排ガスの流量が少なくなるに従い、排ガスは流路の外周側の部分を流下し難くなる。これに対し、上記構成によれば、第2触媒により囲まれる第1触媒は、流路の幅方向の略中央に位置すると共に、バルブ及びバルブ開口もまた、流路の幅方向の略中央に位置する。このため、バルブの閉鎖時には、排ガスが、流路の外周側に位置する第2触媒を流下するように促される。このため、エンジン始動時等のような排ガスの流量が少ない場合に、第2触媒を有効に活用して排ガスを浄化できる。
[1.全体の構成]
第1実施形態の排ガス浄化装置1は、車両のエンジンの排ガスを浄化するよう構成されおり、車両における排ガスの流路に設けられる(図1〜4参照)。排ガス浄化装置1は、外殻部材2と、触媒部3と、ステー4と、バルブ5とを備える。
外殻部材2は、排ガスの流路の外周を囲む壁状(一例として、筒状)の部材である。外殻部材2は、排ガスの流下方向(以後、軸方向10)に沿って直線状に延びる。また、外殻部材2の軸方向10に直交する断面は、略円形である。以後、軸方向10に直交する断面を、単に断面と記載する。また、外殻部材2の断面の中心を通過する線を、軸線11と記載する。一例として、排ガス浄化装置1は、軸線11が略水平方向に延びるように車両に搭載される。また、以後、車両に搭載された排ガス浄化装置1における上側、下側を、単に上側、下側と記載する。また、上流側、下流側の開口を、それぞれ、入口、出口と記載する。
本体部21は、径が略一定である筒状の部位であり、排ガスを浄化するための触媒部3が内部に配置される(図4、5参照)。また、本体部21の外周面には、EHC(Electrically Heated Catalyst)として構成された第2触媒31(詳細は後述する)への通電に用いられる第1及び第2電極23、24が設けられる。
触媒部3は、排ガスとの接触により排ガス中の有害物質(例えば、CO、HC、NOx等)を改質又は捕集することで、排ガスを浄化する(図4〜7参照)。触媒部3は、円柱状に形成されており、軸方向10に延び、且つ、断面の中心の位置が軸線11の位置と略一致するように、触媒ケース20の本体部21に配置される。また、触媒部3の上流側、下流側の端面は、それぞれ、本体部21の入口、出口に位置する。
[4.ステーの構成]
ステー4は、バルブケース25の内側に配置され、触媒部3の下流側に位置する(図1、3〜5参照)。また、ステー4は、バルブケース25の入口26から軸方向10に延びる筒状の部材であり、下流側に向かうに従い縮径する略テーパ状に形成されている。
バルブ5は、バルブケース25の内側にて第1触媒30の下流側に配置され、ステー4に形成されたバルブ開口42を下流側から開閉する(図1、3〜5参照)。バルブ5は、弁体50と、第1及び第2軸部51、52と、アーム部54と、バネ55と、緩衝材56とを有する。
緩衝材56は、弁体50がバルブ開口42を閉鎖する際の衝撃を緩和するために設けられる。緩衝材56は、例えば、ワイヤメッシュ等から構成されており、バルブ開口42を囲むようにステー4の外周面に設けられる。
バネ55は、第1及び第2軸部51、52の各々に設けられており、回転軸53に沿って延びるように配置されたねじりコイルばねとして構成されている。
(1)第1実施形態によれば、第1触媒30の下流側に、バルブ開口42を開閉するバルブ5が設けられていると共に、第1触媒30よりも浄化作用が早期に活性化し得る第2触媒31の下流側には、第2開口部41が設けられている。そして、例えば、エンジンの始動時やモード走行時等のように、排ガスの流量が少なく、第1触媒30が十分に活性化されていない可能性のある場合には、バルブ5が閉鎖されるか、又は、バルブ5の開度が小さくなる。このため、該場合には、排ガスが第2開口部41に向かって流下し、主に第2触媒31により排ガスが浄化される。これにより、第1触媒30が十分に活性化されていない場合であっても、排ガスを十分に浄化し得る。なお、上述したモード走行とは、エンジンの燃費を一定以下に抑えた状態での走行を意味する。
したがって、エンジン始動直後における排ガスの浄化を促進できると共に、車両の走行中においても良好に排ガスを浄化できる。
[7.全体の構成]
第2実施形態の排ガス浄化装置100は、第1実施形態の排ガス浄化装置1と同様にして、触媒部3により排ガスを浄化するよう構成されている(図9〜14参照)。しかし、第2実施形態の排ガス浄化装置100は、排ガスの浄化と排ガスの熱の回収とを行う一体型排気熱回収装置として構成されている点で、第1実施形態と相違する。つまり、排ガス浄化装置100では、排ガスの浄化に加えて、触媒部3を通過した排ガスとエンジンの冷却液との間で熱交換が行われる。なお、冷却液とは、例えば、冷却水又は油液であっても良い。以下では、第1実施形態との相違点を中心に、第2実施形態の排ガス浄化装置100について説明する。排ガス浄化装置100は、外殻部材6と、触媒部3と、排気熱回収部7と、バルブ8とを備える。
外殻部材6は、第1実施形態の外殻部材2と同様の筒状の部材であり、軸方向101に沿って直線状に延びる(図9〜11参照)。また、第2実施形態の排ガス浄化装置100もまた、軸線102が略水平方向に延びるように車両に搭載される。
触媒ケース60は、第1実施形態と同様、本体部61と、入口部62と、第1及び第2電極63、64とを備える(図9〜11参照)。
触媒部3は、第1実施形態の触媒部3と同様に構成されていると共に、第1実施形態と同様にして、触媒ケース60の本体部61に配置される(図10、11参照)。しかし、第2実施形態の触媒部3は、第1及び第2触媒30、31が配置される領域が、第1実施形態と相違する。
排気熱回収部7は、バルブケース65の内側に配置され、触媒部3の下流側に位置する(図10〜13参照)。排気熱回収部7は、縮小部70と、回収部72と、仕切り部73と、複数のプレート76とを備える。
具体的には、排ガス入口部71における縮小部70の外周縁とバルブケース65の内周面との間の2つの隙間は、それぞれ、触媒部3を通過した排ガスを熱交換室75へと誘導する入口に相当する。これらの2つの入口は、軸線102を囲むように配置され、第1触媒30よりも第2触媒31に近接している。
複数のプレート76は、排ガスと冷却液との熱交換を行う熱交換器を構成する(図10、11参照)。各プレート76は、円環状に形成された、幅が略一定の扁平な帯状の部材である。各プレート76には、冷却液を流下させる熱交換流路が形成されており、熱交換流路は、プレート76の内部を周回するように延びる。なお、各プレート76は、同様の構成を有する。
バルブ8は、第1実施形態のバルブ5と同様に構成されており、バルブケース65の内側にて第1触媒30の下流側に配置され、回収部72に形成されたバルブ開口72aを下流側から開閉する(図9〜11、13参照)。バルブ8は、第1実施形態と同様に構成された弁体80と、第1及び第2軸部81、82と、アーム部84と、バネ85と、緩衝材86とを有する。
緩衝材86は、バルブ開口72aを囲むように回収部72の外周面に設けられる。
第1、第2軸部81、82は、それぞれ、軸方向101に直交し、且つ、回収部72の内側空間を貫通する回転軸83を中心に回転可能な棒状の部位として構成されている。第1、第2軸部81、82は、それぞれ、回収部72の外周面から突出し、また、第1、第2軸部81、82の端部は、バルブケース65の外部に露出する。
第1実施形態と同様、弁体80は、第1及び第2軸部81、82の回転に応じて、閉位置80aから開位置80b、又は、開位置80bから閉位置80aへと変位し、これにより、バルブ8が開閉される。
第2実施形態では、第1実施形態と同様、エンジン始動時等のように排ガスの流量が少ない場合には、バルブ8は閉鎖される(図10〜13参照)。そして、排ガスの流量が増えるに従いバルブ8の開度が徐々に大きくなり、該流量が所定値を超えると、バルブ8の開度は最大値となる。
(1)第2実施形態によれば、複数のプレート76が配置された熱交換室75に排ガスを流入させる排ガス入口部71は、第2触媒31の下流側に配置されている。このため、車両のエンジンの始動時等のように、バルブ8が閉鎖されるか、又は、バルブ8の開度が小さい場合には、第2触媒31により浄化され、その際の反応熱により加熱された排ガスが、熱交換室75へと流入する。そして、該排ガスの熱が複数のプレート76により冷却液に伝達されるため、冷却液に伝達させる熱量を増加させ得る。したがって、排ガスを浄化しつつエンジンの暖気を促進し、燃費を改善できる。
(1)第1、第2実施形態では、第2触媒31は、触媒部3の上流側の端面から下流側の端面にわたって配置されている。しかしながら、これに限らず、触媒部3の上流側の端面及び/又は下流側の端面から離間した領域に、第2触媒31を配置しても良い。そして、触媒部3の上流側の端面と第2触媒31との間の領域、及び/又は、触媒部3の下流側の端面と第2触媒31との間の領域には、第1触媒30を配置しても良い。このような構成を有する場合であっても、同様の効果が得られる。
第1及び第2実施形態において、触媒ケース20、60における触媒部3が配置された領域が触媒領域の一例に、第2開口部41及び排ガス入口部71が触媒開口部の一例に、バネ55、85が閉鎖部材の一例に相当する。
Claims (12)
- 車両のエンジンの排ガスを浄化するよう構成された排ガス浄化装置であって、
前記排ガスの流路の外周を囲む外殻部材と、
前記外殻部材の内側に配置され、前記排ガスを浄化する第1触媒と、
前記排ガスを浄化する触媒であって、前記排ガスの浄化作用が前記第1触媒に比べより早期に活性化され得る触媒であり、前記排ガスの流路の幅方向に沿って前記第1触媒と並んだ状態で、前記外殻部材の内側に配置される第2触媒と、
前記排ガスの流量が多くなるに従い、前記第1触媒の下流側に配置されたバルブ開口の開度を大きくするよう構成されたバルブと、
前記第2触媒の下流側に配置された触媒開口部と、
を備える排ガス浄化装置。 - 請求項1に記載された排ガス浄化装置であって、
前記第2触媒は、通電により前記排ガスの浄化作用が活性化するよう構成されている、
排ガス浄化装置。 - 請求項2に記載された排ガス浄化装置であって、
前記第2触媒は、前記第1触媒の上側に位置する
排ガス浄化装置。 - 請求項2又は請求項3に記載された排ガス浄化装置であって、
前記第1及び第2触媒が配置される領域を、触媒領域とし、
前記第2触媒は、前記触媒領域における最も外周側に位置する
排ガス浄化装置。 - 請求項1に記載された排ガス浄化装置であって、
前記第2触媒とは、前記第1触媒よりも、排ガスの浄化を促す物質をより多く担持する
排ガス浄化装置。 - 請求項1から請求項5のうちのいずれか1項に記載された排ガス浄化装置であって、
前記第1触媒は、前記排ガスの流路における前記幅方向の略中央を含む領域に配置され、
前記バルブ開口は、前記排ガスの流路における前記幅方向の略中央を含む領域に、前記排ガスの流下方向に沿って前記第1触媒と対面するように配置される
排ガス浄化装置。 - 請求項1から請求項6のうちのいずれか1項に記載された排ガス浄化装置であって、
前記バルブは、
前記バルブ開口を開閉する部位であって、前記バルブ開口へと流下する前記排ガスにより押圧されると、前記バルブ開口を開放する方向に変位するよう構成された部位である弁体と、
前記バルブ開口を閉鎖する方向に前記弁体を変位させる力を発生させるよう構成された閉鎖部材と、
を有する排ガス浄化装置。 - 請求項1から請求項6のうちのいずれか1項に記載された排ガス浄化装置であって、
前記バルブは、前記車両のエンジンの制御状態に応じて開閉される
排ガス浄化装置。 - 請求項1から請求項8のうちのいずれか1項に記載された排ガス浄化装置であって、
前記第1触媒を下流側に配置され、前記バルブ開口と前記触媒開口部とを形成するステーをさらに備え、
前記ステーは、前記バルブ開口よりも下側に位置し、前記第1触媒及び/又は前記第2触媒に溜まった流体を通過させるための流体開口部をさらに有する
排ガス浄化装置。 - 請求項1から請求項9のうちのいずれか1項に記載された排ガス浄化装置であって、
前記触媒開口部を通過した前記排ガスと流体との熱交換を行う熱交換器をさらに備える
排ガス浄化装置。 - 請求項10に記載された排ガス浄化装置であって、
前記第2触媒は、前記第1触媒を外周側から囲むように前記外殻部材に沿って配置され、
前記触媒開口部は、前記第2触媒の下流側に前記外殻部材に沿って配置される
排ガス浄化装置。 - 請求項11に記載された排ガス浄化装置であって、
前記第1触媒の下流側から軸方向に延びる前記排ガスの流路を形成する部位であって、下流側の開口が、前記バルブ開口として構成されている部位である回収部をさらに備え、
前記熱交換器は、前記回収部の側方に配置され、
前記触媒開口部は、前記回収部よりも上流側に設けられる
排ガス浄化装置。
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