JP2773555B2 - エンジンの排気ガス浄化装置 - Google Patents

エンジンの排気ガス浄化装置

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JP2773555B2
JP2773555B2 JP4193980A JP19398092A JP2773555B2 JP 2773555 B2 JP2773555 B2 JP 2773555B2 JP 4193980 A JP4193980 A JP 4193980A JP 19398092 A JP19398092 A JP 19398092A JP 2773555 B2 JP2773555 B2 JP 2773555B2
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンから排出され
た排気ガスを触媒によって浄化するエンジンの排気ガス
浄化装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、エンジンから排出された排気ガス
を触媒によって浄化する排気ガス浄化装置としては、エ
ンジン始動直後に触媒温度を可及的早く昇温させて浄化
効率を高めるために触媒の上流側に加熱された空気を導
入する構造のものがある。エンジン始動直後で触媒温度
が低く浄化効率の低いときに排気管中に加熱された空気
が導入されると、その導入された加熱空気によって触媒
が加熱されると共に、排気ガス中のHC,COの酸化反
応が触媒で促進されることになり、触媒温度が速やかに
上昇することになる。
【0003】この種の従来の排気ガス浄化装置を図2お
よび図3によって説明する。図2は従来のエンジンの排
気ガス浄化装置を示す構成図、図3は排気管に導入され
る空気の流量を示すグラフである。
【0004】図2において、1はエンジン、2はこのエ
ンジン1のトランスミッション、3は吸気管である。こ
の吸気管3によって形成された吸気通路の上流側はエア
クリーナ4を介して大気に連通されている。
【0005】5はエンジン1に吸入される空気量を制御
するスロットル弁である。なお、このエンジン1では不
図示のインジェクタによって燃料が供給される構造とさ
れている。6は排気管で、この排気管6の下流側には排
気ガスを化学反応によって浄化する触媒7が設けられて
いる。
【0006】8は前記排気管6に空気を導入するための
エアポンプである。このエアポンプ8は、エンジン1に
よって駆動される機械式のものが使用されており、その
空気吐出口は、空気導入管9,制御バルブ10,逆止弁
11および加熱器12等を介して排気管6における触媒
7の上流側となる部分に連通されている。また、エアポ
ンプ8の空気吸込口は大気中に開口されたり、吸気通路
に連通されていた。
【0007】制御バルブ10はエアポンプ8の空気吐出
口に連通する空気通路を開閉する構造とされ、後述する
制御装置13によって開閉動作が制御されるように構成
されている。逆止弁11は、エアポンプ8側から排気管
6側へのみ空気を通す構造とされており、排気ガスが排
気管6からエアポンプ8側へ漏れるのを防いでいる。ま
た、加熱器12は通電されることによって発熱するヒー
タ(図示せず)を備え、前記空気通路中を流れる空気を
加熱する構造とされている。この加熱器12の通電制御
は前記制御バルブ10と同様に制御装置13によって行
われる。
【0008】制御装置13は、エンジン1の不図示の始
動スイッチがON操作されたときに前記制御バルブ10
を開動作させると共に前記加熱器12に通電するように
構成されている。
【0009】このように構成された排気ガス浄化装置で
は、エンジン1が始動すると、エアポンプ8が作動を開
始すると共に制御バルブ10が開くことになり、空気が
エアポンプ8から空気導入管9,制御バルブ10,逆止
弁11および加熱器12を通って排気管6内における触
媒7の上流側に導入されるようになる。導入空気量の変
化を図3に示す。なお、図3中Aはエンジン始動時期を
示す。同図に示したように、排気管6に導入される空気
量は、エンジン始動後はエンジン回転数が一定であれば
略一定となる。
【0010】また、エンジン1が始動すると加熱器12
が制御装置13によって通電されるので、エアポンプ8
から吐出された空気はこの加熱器12で加熱されてから
排気管6に導入される。
【0011】排気管6内に導入された加熱空気は排気管
6内で排気ガスと混合されて触媒7へ流れ込む。このよ
うに触媒7に排気ガスと加熱空気とが流れ込むと、加熱
空気によって触媒7が加熱されると共に、排気ガス中の
HC,COが加熱空気中のO2によって酸化されてH
2O,CO2 に転化される。すなわち、加熱空気の熱と
反応熱とを利用してエンジン始動後の早期に触媒7を昇
温させることができる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上述したよ
うに構成された排気ガス浄化装置を使用すると、エンジ
ン1に装着される発電装置やバッテリに容量の大きなも
のを使用しなければならないという問題があった。
【0013】これは、加熱器12での電力消費量が多
く、エンジン1が始動してから停止するまでその加熱器
12が常に通電されているからであった。
【0014】本発明はこのような不具合を解消するため
になされたもので、電力消費量を少なく抑えつつエンジ
ン始動後に触媒を速やかに昇温させることができるエン
ジンの排気ガス浄化装置を得ることを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】第1の発明に係るエンジ
ンの排気ガス浄化装置は、排気管中の触媒より上流側に
空気を導入する空気導入手段と、前記空気を加熱する加
熱器とを備え、この加熱器に、エンジン温度が予め定め
た温度より高くなったときに加熱動作を停止させる制御
装置を接続したものである。
【0016】第2の発明に係るエンジンの排気ガス浄化
装置は、排気管中の触媒より上流側に空気を導入する空
気導入手段と、前記空気を加熱する加熱器とを備え、空
気導入手段および加熱器に、エンジン温度が予め定めた
温度より高くなったときに空気導入動作を停止させると
共に加熱動作を停止させる制御装置を接続したものであ
る。
【0017】
【作用】エンジンが始動してからエンジン温度が予め定
めた温度に達するまでの間だけ加熱器に通電されるか
ら、加熱器に通電される時間が短縮され電力消費量が少
なくなる。
【0018】
【実施例】
実施例1.以下、第1の発明の一実施例を図1によって
詳細に説明する。図1は本発明に係るエンジンの排気ガ
ス浄化装置を示す構成図である。同図において前記図2
で説明したものと同一もしくは同等部材については、同
一符号を付し詳細な説明は省略する。
【0019】図1において、21は排気管6に空気を導
入するためのエアポンプで、このエアポンプ21は、従
来の機械駆動式のものとは異なり電気駆動式のものが採
用されている。本発明に係る空気導入手段は、このエア
ポンプ21と、制御バルブ10および逆止弁11等とか
ら構成されている。
【0020】22はこのエアポンプ21や制御バルブ1
0,加熱器12等の動作を制御するための制御装置であ
る。この制御装置22は、前記被制御機器以外にエンジ
ン1の冷却水温度を検出する水温センサ23に接続され
ており、この水温センサ23によって検出された冷却水
温度に応じて各被制御機器を制御する構造とされてい
る。なお、本発明に係るエンジン温度とは、本実施例で
は冷却水温度のことをいう。ここで、制御装置22の構
成について詳述する。
【0021】制御装置22はエンジン1の始動スイッチ
(図示せず)がON操作されたときから動作を開始し、
そのときから前記水温センサ23で検出された冷却水温
度と予め定めた温度(以下、この温度を設定温度とい
う)とを比較する。なお、設定温度としては、例えば暖
機運転が終了してエンジン1が定常運転状態となった時
の冷却水温度とされる。そして、冷却水温度が設定温度
以下であるときには、エアポンプ21および加熱器12
に通電すると共に、制御バルブ10を開動作させる。ま
た、冷却水温度が設定温度より高くなったときには加熱
器12への通電を絶つように構成されている。
【0022】すなわち、エンジン1が始動されて例えば
暖機運転が終了する以前では、エアポンプ21が駆動さ
れて空気導入管9,制御バルブ10,逆止弁11および
加熱器12を通ってエアポンプ21から排気管6へ空気
が導入される。そして、暖機運転が終了してエンジン1
の状態が定常運転状態となると、加熱器12での加熱動
作が停止されることになる。
【0023】なお、本実施例で使用するエンジン1に
は、クランク軸(図示せず)に連結されてエンジン1に
よって駆動される従来周知の構造の発電装置(図示せ
ず)が装着されている。そして、その発電装置で発電さ
れた電力は、バッテリ(図示せず)に蓄えられると共
に、上述した排気ガス浄化装置の各機器に供給される構
成とされている。
【0024】次に、上述したように構成された排気ガス
浄化装置の動作について説明する。エンジン1の始動ス
イッチがON操作されてエンジン1が始動すると、制御
装置22が冷却水温度と設定温度とを比較するようにな
る。そのときの冷却水温度が設定温度以下である場合に
は、排気管6へエアポンプ21から空気が導入されるよ
うに各被制御機器を動作させる。このときには加熱器1
2にも通電され、導入空気が加熱される。
【0025】このようにして加熱空気が排気管6内の触
媒上流側に導入されると、従来と同様にして加熱空気の
熱と、加熱空気中の酸素により排気ガス中のHC,CO
が酸化反応されるときの反応熱とによって触媒7が昇温
される。
【0026】エンジン1が暖機運転状態から定常運転状
態になって冷却水温度が設定温度を上回るようになる
と、制御装置22がそれを検出して加熱器12への通電
を絶つようになる。この状態では、エアポンプ21がこ
の排気ガス浄化装置における主たる電力消費機器とな
る。
【0027】したがって、エンジン1が始動してから冷
却水温度が設定温度に達するまでの間だけ加熱器12に
通電されるから、加熱器12に通電される時間が短縮さ
れ電力消費量が少なくなる。
【0028】実施例2.なお、前記実施例では冷却水温
度をエンジン温度として加熱器12の通電制御を行った
例を示したが、本発明はこのような限定にとらわれるこ
となく、例えばエンジン1の潤滑油温度等からエンジン
温度を検出することもできる。
【0029】潤滑油温度を利用する場合には、温度セン
サをエンジン1の底部に位置するオイルパンやエンジン
1内の潤滑油通路近傍に装着し、その検出部が潤滑油に
触れるようにする。
【0030】次に、第2の発明に係るエンジンの排気ガ
ス浄化装置について説明する。第2の発明を実施するに
当たり使用する装置は、前記図1で示した排気ガス処理
装置の制御装置22の内部プログラムを変更するだけで
得られるので、ここでは図1を用いて説明を行う。
【0031】第2の発明に係るエンジンの排気ガス浄化
装置は、エンジン1の暖機運転が終了した状態ではエア
ポンプ21による排気管6への空気導入動作をも停止さ
せるようにしたものである。これは、冷却水温度が設定
温度より高くなったことを制御装置22が検出して加熱
器12への通電を絶つときに、同時にエアポンプ21を
停止させると共に、制御バルブ10を閉動作させること
によって行われる。
【0032】このようにエンジン1の暖機運転が終了し
た状態では空気導入動作と空気加熱動作とが停止するよ
うにすると、排気ガス浄化装置での電力消費量がきわめ
て少なくなると共に、エンジン1が定常運転状態で運転
されているときに導入空気によって排気ガスが酸素過剰
状態となるのを防ぐことができる。
【0033】なお、空気導入動作を停止させるに当たっ
ては制御バルブ10のみを閉動作させることによっても
行うことができる。このように制御バルブ10で導入空
気量を制御する場合には、制御バルブ10を開閉させる
ことによって導入空気量を調節できるので、暖機運転が
終了した後でもエンジン運転状態に適合する流量をもっ
て空気を導入することができる。そのように制御する
と、触媒上流側の排気ガスを触媒7で最も浄化効率が高
くなるような状態とすることができる。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように第1の発明に係るエ
ンジンの排気ガス浄化装置は、排気管中の触媒より上流
側に空気を導入する空気導入手段と、前記空気を加熱す
る加熱器とを備え、この加熱器に、エンジン温度が予め
定めた温度より高くなったときに加熱動作を停止させる
制御装置を接続したものであり、第2の発明に係るエン
ジンの排気ガス浄化装置は、排気管中の触媒より上流側
に空気を導入する空気導入手段と、前記空気を加熱する
加熱器とを備え、空気導入手段および加熱器に、エンジ
ン温度が予め定めた温度より高くなったときに空気導入
動作を停止させると共に加熱動作を停止させる制御装置
を接続したものであるため、エンジンが始動してからエ
ンジン温度が予め定めた温度に達するまでの間だけ加熱
器に通電されるから、加熱器に通電される時間が短縮さ
れ電力消費量が少なくなる。
【0035】したがって、発電装置やバッテリとして容
量の小さな小型のものを使用することができる。また、
加熱器は通電時間が短くなってその寿命が長くなるか
ら、加熱空気を用いて触媒をエンジン始動後の早期に昇
温させ排気ガス浄化効率を高めるという効果を長期にわ
たって維持できるようになる。
【0036】さらに、発電装置での発電量を少なく設定
できる関係から、エンジンの負荷が小さくなって消費す
る燃料を節約することができるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るエンジンの排気ガス浄化装置を示
す構成図である。
【図2】従来のエンジンの排気ガス浄化装置を示す構成
【図3】排気管に導入される空気の流量を示すグラフで
ある。
【符号の説明】
1 エンジン 6 排気管 7 触媒 10 制御バルブ 12 加熱器 21 エアポンプ 22 制御装置 23 水温センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02D 45/00 360 B01D 53/36 103B (56)参考文献 特開 平5−222929(JP,A) 特開 平6−42343(JP,A) 特開 平4−43809(JP,A) 実開 平3−10026(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F01N 3/00 - 3/38 F01N 9/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排気管中の触媒より上流側に空気を導入
    する空気導入手段と、この空気導入手段の空気導入経路
    中に介装されて空気を加熱する加熱器とを備え、前記加
    熱器に、エンジン温度を検出してエンジン温度が予め定
    めた温度より高くなったときにこの加熱器での加熱を停
    止させる制御装置を接続したことを特徴とするエンジン
    の排気ガス浄化装置。
  2. 【請求項2】 排気管中の触媒より上流側に空気を導入
    する空気導入手段と、この空気導入手段の空気導入経路
    中に介装されて空気を加熱する加熱器とを備え、前記空
    気導入手段および加熱器に、エンジン温度が予め定めた
    温度より高くなったときに空気導入手段での空気導入動
    作を停止させると共に、加熱器での加熱を停止させる制
    御装置を接続したことを特徴とするエンジンの排気ガス
    浄化装置。
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