JP3453655B2

JP3453655B2 - 触媒装置

Info

Publication number: JP3453655B2
Application number: JP2000152981A
Authority: JP
Inventors: 俊彦平岡; 明男石田; チェンミン
Original assignee: Alternative Fuel Systems Inc; Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Alternative Fuel Systems Inc; Hitachi Metals Ltd
Priority date: 2000-05-24
Filing date: 2000-05-24
Publication date: 2003-10-06
Anticipated expiration: 2020-05-24
Also published as: JP2001336418A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、エンジン排ガス
用の触媒装置、とくに天然ガスと液体燃料とを併用する
複式燃料エンジンに好適な触媒装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、車輌の排ガス規制の強化が求めら
れており、なかでもディーゼルエンジンを搭載したトラ
ック、バス等に対して、排ガスの無害化を実現すること
が強く要望されつつある。こうした要望に応えるため
に、本出願人は、排ガス中の有害成分が少ない天然ガス
を軽油と併用する方式の複式燃料ディーゼルエンジンを
提案している（特許第２６５７４５７号公報）。さら
に、先のエンジンにＥＧＲシステムと触媒コンバータを
付加したディーゼルエンジンを提案している（特開平８
−２８４７０４号公報）。

【０００３】上記の触媒コンバータを備えたディーゼル
エンジンによれば、黒煙、ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ等の排出
レベルを低くできるが、問題がない訳ではない。天然ガ
スのみ、あるいは天然ガスを一部含む運転状態におい
て、エンジン負荷が低下すると排ガス温度が低下し、そ
れに伴って触媒自体の温度も下がる。その結果、排ガス
中に含まれるＨＣやＣＯ濃度が３０００〜５０００ｐｐ
ｍに達してしまうのである。つまり、ＨＣやＣＯを確実
に熱分解するには、触媒温度を４５０℃以上の活性温度
に維持する必要があるが、アイドリング時等の低負荷運
転状態では、触媒温度が４５０℃未満にまで低下してし
まうのである。

【０００４】例えば、低負荷運転時に限り、触媒をヒー
ター等で加熱して４５０℃以上に保温しＨＣやＣＯを熱
分解することは不可能ではないが、触媒を加熱するため
の構造が余分に必要となる。そこで、外部加熱を必要と
せずに触媒を４５０℃以上の活性温度に維持するシステ
ムが提案されている（特願平１１−２９８７５５号）。
この触媒保温装置（流れ方向可変式触媒装置）はＳＡＥ
論文９９ＦＬ−２８８に見ることができる。

【０００５】上記の触媒保温装置の原理図を図８に示し
ている。そこでは、エンジンＥの排気通路４０の途中に
触媒コンバータ４１を接続するが、通路接続のし方に特
徴がある。詳しくは、触媒コンバータ４１に連なる一対
のコンバータ通路４２・４３を切換弁４４を介してエン
ジン側の排気通路４０に接続し、切換弁４４を切り換え
操作することにより、触媒コンバータ４１に対する排気
ガスの流入方向を一定時間（２〜１０秒）おきに変更で
きるようにしている。図８中、符号４５はバイパス通路
であり、排気通路４０とバイパス通路４５に設けた電磁
弁４６・４７を同時に切り換えることにより、排ガスの
全てを触媒コンバータ４１に通すことなく、バイパス通
路４０から排出できる。なお、実際の触媒保温装置にお
いては、上記の切換弁４４としてディスク弁を採用して
いる。このディスク弁は、弁体４４ａと扇形の通口が４
個通設してある弁座体４４ｂとからなり、弁体４４ａを
９０度回動操作することにより、各コンバータ通路４２
・４３のいずれか一方をエンジン側の排気通路４０に接
続する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の触媒保温装置に
よれば、低負荷運転によって排ガス温度が低下した場合
であっても、触媒の中央部付近の温度を４５０℃以上の
活性温度に２０分以上維持して、その間の排ガス中のＨ
ＣやＣＯの濃度を２０ｐｐｍ未満に抑止できることがベ
ンチテストによって確認されている。問題は、ディスク
弁を用いて排気通路と各コンバータ通路との接続切り換
えを行うので、そのシール性や応答性に問題があり、例
えば切り換え途中にＨＣやＣＯ等を含む生ガスが下流側
の排気通路へ漏洩する点にある。

【０００７】詳しくは、ディスク弁においては、弁体と
弁座体とのシール面積が大きいうえ、シール面と直交す
る方向へ弁体を回動操作する必要上、シール面に面圧を
加えてシール性を向上することができない。弁体あるい
はシール体のシール面が摩耗しやすい不利もある。弁体
を９０度回動操作するのに時間を要し、応答遅れを生じ
やすい。そのため、ディスク弁を用いた触媒保温装置に
おいては、弁体を切り換える間に、ＨＣやＣＯ等を含む
生ガスが触媒コンバータを通ることなく廃棄通路へ排出
されてしまい、あるいは弁体やシール体の摩耗によっ
て、生ガスが下流側の排気通路へ漏洩してしまう。

【０００８】因みに、５０００ｐｐｍのＨＣを含む生ガ
スの一部が上記のような理由で漏れ出すとき、その洩れ
量を３％としても、大気中に放出される排ガス中のＨＣ
濃度は１５０ｐｐｍとなり、その値は無視できないもの
となる。つまり、低負荷運転時のＨＣやＣＯ濃度の平均
値は左程増加しないものの、ディスク弁を切り換える毎
にＨＣやＣＯの濃度が急増する点と、弁体やシール体の
交換等を頻繁に行わない限りは、たとえ触媒低温装置を
用いたとしても、排ガス中のＨＣやＣＯの濃度が徐々に
増加する点に改善の余地があった。

【０００９】この発明の目的は、アイドリング運転時等
の低負荷運転時においても、触媒温度を必要な活性温度
に維持して、排ガス中のＨＣやＣＯの濃度を低レベルに
維持できるようにし、これにより低負荷運転状態から高
負荷運転状態にわたる、全ての運転状態において排気ガ
スを確実に浄化できる触媒装置、なかでも天然ガスと液
体燃料とを使用する複式燃料ディーゼルエンジンに好適
な触媒装置を提供することにある。この発明の他の目的
は、排気通路と一対のコンバータ通路との接続状態を切
り換える弁としてポペット弁を採用し、これにより弁切
り換え時の応答遅れを無視できる程度にまで減少し、さ
らに弁体や弁座体のシール面の摩耗を長期にわたって防
止できるようにし、以て、低負荷運転時の排ガス中のＨ
ＣやＣＯの濃度が弁切り換え時に急増し、あるいは経時
的に徐々に増加するのを防止できる触媒装置を提供する
ことにある。

【００１０】この発明の他の目的は、各コンバータ通路
に対応して２個の触媒ユニットを備えており、従って触
媒ユニット部における生ガスの漏洩を確実に阻止できる
触媒装置を提供することにある。この発明の他の目的
は、触媒装置に設けられる切り換え装置をポペット弁を
切換要素にして構成することにより、弁部構造をコンパ
クト化し、併せてその信頼性を向上できるようにし、以
て既存のトラックやバス等の車輌にも容易に、しかも低
コストで付加装備できる触媒装置を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の触媒装置は、
触媒コンバータ１をガス入口通路とガス出口通路を兼ね
る一対のコンバータ通路５Ｒ・５Ｌを介して排気通路９
に接続する。コンバータ通路５Ｒ・５Ｌと排気通路９と
の間に、排気通路９と各コンバータ通路５Ｒ・５Ｌとの
接続形態を変更して、触媒コンバータ１の内部における
排気ガスの流動方向を正逆に切り換える切換装置２を設
ける。切換装置２は、上流側排気通路１５と連通する複
数個の入口通路１７Ｒ・１７Ｌを開閉する入口ポペット
弁１１と、下流側排気通路１６と連通する複数個の出口
通路１８Ｒ・１８Ｌを開閉する出口ポペット弁１２と、
両ポペット弁１１・１２を開閉操作するアクチュエータ
１３とを含む。一方の入口通路１７Ｒと出口通路１８Ｒ
とは、送給口１９を介して一方のコンバータ通路５Ｒに
接続する。他方の入口通路１７Ｌと出口通路１８Ｌとは
別の送給口１９を介して他方のコンバータ通路５Ｌに接
続する。以て、両ポペット弁１１・１２をアクチュエー
タ１３で同時に切り換え操作して、上流側排気通路１５
から触媒コンバータ１への排気ガスの供給方向を交互に
逆向きに変更できるようにする。

【００１２】上記の触媒コンバータ１は、各コンバータ
通路５Ｒ・５Ｌに連通する状態で設けられた触媒ユニッ
ト３・３と、これらの触媒ユニット３・３どうしを連通
する中間通路体４とで構成する。

【００１３】入口通路１７Ｒ・１７Ｌと出口通路１８Ｒ
・１８Ｌのそれぞれに、各ポペット弁１１・１２を受け
止めるための弁座２４を設ける。各ポペット弁１１・１
２は、対向する弁座２４を接合閉止する一対の弁体２２
と、両弁体２２を同時に支持する一個の弁軸２３とで構
成する。

【００１４】入口ポペット弁１１と出口ポペット弁１２
のそれぞれが、両入口通路１７Ｒ・１７Ｌおよび両出口
通路１８Ｒ・１８Ｌの開口間のバイパス位置において停
止保持できるように構成する。

【００１５】一対の弁体２２のそれぞれを弁軸２３で径
方向へ調心移動可能に軸支する。

【００１６】天然ガスと液体燃料とを併用する複式燃料
エンジンにおいて、エンジンの運転モードが天然ガスと
液体燃料とを併用して運転する複燃料運転モードである
場合には、両ポペット弁１１・１２をアクチュエータ１
３で同時に切り換え操作して、上流側排気通路１５から
触媒コンバータ１への排気ガスの供給方向を交互に逆向
きに変更する。エンジンの運転モードが、液体燃料のみ
を燃料とする液燃料運転モードにおいては、両ポペット
弁１１・１２をバイパス位置に停止保持して、上流側排
気通路１５と下流側排気通路１６とを、両入口通路１７
Ｒ・１７Ｌ、および両出口通路１８Ｒ・１８Ｌを介して
連通させ、排ガスが触媒コンバータ１を通過することな
く下流側排気通路１６へ排出されるように、切換装置２
を切り換え操作する。

【００１７】

【発明の作用効果】入口ポペット弁１１と、出口ポペッ
ト弁１２を切換要素にして、入口通路１７Ｒ・１７Ｌと
出口通路１８Ｒ・１８Ｌを各ポペット弁１１・１２で開
閉することにより、触媒コンバータ１への排気ガスの供
給方向を交互に逆向きに切り換えるので、ディスク弁を
切換要素とする従来の触媒装置に比べて、切換要素の小
形化と軽量化とを実現して、慣性質量を小さくできるう
え、その作動ストロークを小さくできる。これにより、
両ポペット弁１１・１２の応答速度を向上できる。さら
に弁開閉時に弁体２２と弁座２４との間で摺動抵抗を生
じる余地がないので、弁体２２と弁座２４とのシール機
能が経時時に劣化するのを一掃して、常に安定した締切
作用を発揮できる。従って、本発明の触媒装置によれ
ば、切換装置２における弁部のシール不良に基づく生ガ
スの漏洩や、弁切り換え時の応答遅れに伴う生ガスの流
出を解消して、低負荷運転時における触媒温度を必要な
活性温度に維持できる。これにより、低負荷運転時の排
ガス中のＨＣやＣＯの濃度が瞬間的に急増し、あるいは
経時的に徐々に増加するのを防止して、高負荷、低負荷
の別なく全ての運転状態において排ガスを浄化できるこ
ととなった。

【００１８】ポペット弁を切換要素にして切換装置２を
構成するので、弁部構造を簡素化し同時にコンパクト化
できる。さらにディスク弁を切換要素とする場合に比べ
て、シール性や応答度の点で信頼性を向上できる。従っ
て、トラックやバス等の既存の車輌に対して、本発明の
触媒装置を支障なく、しかも低コストで付加装備でき
る。

【００１９】触媒コンバータ１に触媒ユニット３・３を
個々に独立した状態で設け、その一端にコンバータ通路
５Ｒ・５Ｌを設け、他端どうしを中間通路４で接続する
触媒装置によれば、中間通路４を介することなく一方の
触媒ユニット３から他方の触媒ユニット３へ生ガスが漏
洩し、そのまま下流側排気通路１６へ放出されるのを確
実に阻止して、触媒コンバータ１の側における生ガスの
漏洩を確実に防止できる点で有利である。

【００２０】一対の弁体２２・２２と一個の弁軸２３と
で各ポペット弁１２を構成した切換装置２によれば、各
弁軸２３を切り換え操作することにより、一対の弁体２
２・２２を同時に開閉できるので、弁構造を簡素化でき
る。さらに、各弁体２２と弁座２４とは面圧を付与した
状態で接合閉止できるので、弁閉止時のシール度合を向
上できるうえ、シール面に黒煙等の異物が侵入し、膠着
するのを確実に防止できる。

【００２１】各ポペット弁１１・１２を開閉位置の中間
のバイパス位置において停止保持できるようにした切換
装置２においては、触媒コンバータ１における排気ガス
の流動方向を正逆に反転できることに加えて、触媒コン
バータ１で排気ガスを浄化処理する必要がない状況にお
いて、排気ガスを上流側排気通路１５からいきなり下流
側排気通路１６へ送給できる。つまり、切換装置２とは
別にバイパス通路や電磁弁等を設ける必要がないので、
その分だけエンジンの排気装置を簡素化でき、例えば既
存の車輌等に触媒装置を付加する際の改造の手間とコス
トを減少できる。

【００２２】弁体２２を弁軸２３で径方向へ調心変位可
能に軸支する弁構造によれば、弁軸２３と弁座２４との
中心が正しく一致していない場合にも、弁体２２のシー
ル面を弁座２４のシール面に密着接合させてシール性を
向上できるので、弁体２２や弁座２４を高い精度で加工
する必要がないうえ、排気ガスの温度変化に伴う熱変形
の影響も排除できるので、切換装置２の製作に要するコ
ストを減少しながら、その動作の信頼性を向上できる。

【００２３】

【実施例】図１ないし図６はこの発明に係る触媒装置の
実施例を示す。図２において触媒装置は、触媒コンバー
タ１と、触媒コンバータ１の内部における排気ガスの流
動方向を正逆に切り換えるための切換装置２とからな
る。なお、この発明におけるガス流動方向の正逆とは、
単に一方の状態と他方の状態とのガス流動方向が互いに
逆向きであると言う意味でしかない。

【００２４】図３において、触媒コンバータ１は、左右
一対の触媒ユニット３・３と、これらの触媒ユニット３
・３の下面開口どうしを連通する中間通路体４と、各触
媒ユニット３・３の上端から連出されるコンバータ通路
５Ｒ・５Ｌとからなる。触媒ユニット３は円筒状の金属
ケース６の内部に触媒担体７を装填してなる。触媒担体
７は、例えばハニカム状のモノリスに触媒金属を担持さ
せ、あるいはセラミックス等の粒状体に触媒金属を担持
させてユニット化され、その外周面を金属繊維マットで
包被したものであって、金属ケース６に遊動不能に装填
し固定される。中間通路体４は、上面が平坦なボウル状
の中空体からなり、その上面左右の通口４ａ・４ａに先
の金属ケース６を接合することにより、触媒ユニット３
・３どうしを連通している。コンバータ通路５Ｒ・５Ｌ
は切換装置２を介して排気通路９に接続する。

【００２５】図４において切換装置２は、ケース１０
と、ケース１０内に配置される入口ポペット弁１１およ
び出口ポペット弁１２と、両ポペット弁１１・１２を切
り換え操作するアクチュエータ１３・１３、およびその
制御装置１４などで構成する。ケース１０の内部には、
上流側排気通路１５と下流側排気通路１６とが区画して
あり、さらに上流側排気通路１５から一対の入口通路１
７Ｒ・１７Ｌが左右に分岐され、同様に下流側排気通路
１６から一対の出口通路１８Ｒ・１８Ｌが左右に分岐さ
れている。ケース１０の右半側の入口通路１７Ｒと出口
通路１８Ｒ、および左半側の入口通路１７Ｌと出口通路
１８Ｌとは、それぞれ連通されており、連通部分の下端
に送給口１９・１９が開口してある。この送給口１９・
１９に各触媒ユニット３・３を連結して、各コンバータ
通路５Ｒ・５Ｌと送給口１９・１９とを連通する（図３
参照）。

【００２６】一対ずつ設けられた入口通路１７Ｒ・１７
Ｌと、出口通路１８Ｒ・１８Ｌのそれぞれを択一的に開
閉するために、各通路の入口開口の間に入口ポペット弁
１１を設け、出口開口の間に出口ポペット弁１２を設け
ている。図４に示すように、入口ポペット弁１１は、背
中合わせ状に隣接配置される左右一対の弁体２２と、こ
れら弁体２２を支持する弁軸２３とからなり、一対の弁
体２２に対応して、入口開口のそれぞれに弁座２４を配
置する。弁軸２３は左右の入口通路１７・１７の側壁に
設けられたガイドボス２５で、左右スライド可能に軸支
し、その一端を操作レバー２６に連結する。弁体２２の
周面はそれぞれ外すぼまりテーパー状に形成し、リング
状の弁座２４の内周面も同様のテーパー面で形成する。

【００２７】出口ポペット弁１２は、入口ポペット弁１
１と同じに構成され、その一対の弁体２２に対応して、
出口開口のそれぞれに弁座２７を配置する。その弁軸２
３をガイドボス２５でスライド可能に軸支する点、さら
に軸の一端を操作レバー２６に連結する点も、入口ポペ
ット弁１１と同じである。弁体２２の周面および弁座２
７の内周面をそれぞれテーパー状に形成する点も同じで
ある。

【００２８】図４に示すように、操作レバー２６はその
長手方向中央部が軸２８で支持されて、軸２８のまわり
に往復揺動でき、揺動する腕部の一方に入口ポペット弁
１１の弁軸２３と、アクチュエータ１３の出力軸が連結
され、他方の腕部に出口ポペット弁１２の弁軸２３と、
アクチュエータ１３の出力軸が連結される。アクチュエ
ータ１３としては、ソレノイド、エアシリンダー、油圧
シリンダー等を適用できるが、触媒装置を既存車輌に付
加装備する場合には、作業のしやすさの点でソレノイド
を用いることが好ましい。一対のアクチュエータ１３
は、その出力軸が互いに出退逆向きとなるよう駆動され
て、例えば右方の入口通路１７Ｒを閉止するとき、左方
の出口通路１８Ｌを閉止するように駆動される。

【００２９】上記の切換装置２は、地域によって異なる
排気ガスの規制適合や、エンジンの負荷状態の違いに応
じて切り換えて、排気ガスの触媒コンバータ１に対する
送給形態を、複燃料運転モードと、低負荷運転モード
と、軽油運転モード（液燃料運転モード）とに切り換え
る。以下に各モードごとの排気ガスの送給形態を説明す
る。

【００３０】（複燃料運転モード）この運転モードは、
排気ガスの排出規制が強化されている地域において、天
然ガスと軽油を併用しながらエンジンを運転し、車輌が
通常状態で連続走行している状況を想定しており、例え
ばエンジンが高回転、高トルク出力状態で運転されてい
る状況のみを想定したものではない。この場合の排気ガ
スは、全量を触媒コンバータ１に送給して浄化処理す
る。そのために、例えば図１または図５に示すように入
口ポペット弁１１で一対の入口通路１７Ｒ・１７Ｌのい
ずれか一方を閉止し、出口ポペット弁１２で一対の出口
通路１８Ｒ・１８Ｌのいずれか一方を閉止して、排気ガ
スを一方の触媒ユニット３から中間通路体４を介して他
方の触媒ユニット３へ流動させた後、下流側排気通路１
６へ排出する。触媒コンバータ１における排気ガスの流
動方向は、時計回りと反時計回りのいずれでもよいが、
例えば数十秒おきにその流行方向を切り換えて、上流側
に位置する触媒担体７の過熱や、触媒被毒による触媒金
属の活性低下を避けることができる。

【００３１】（低負荷運転浄化モード）それまで連続走
行していた車輌を停止させてエンジンがアイドリング運
転状態へ移行すると、排気ガスの温度が徐々に低下し、
その状態が長びくのに伴って、触媒担体７の温度が触媒
金属の活性を維持するのに必要な活性下限温度（４５０
℃）より低下してしまう。とくに、アイドリング時に、
下流側に位置する触媒担体７の温度低下は著しい。こう
した触媒担体７の温度降下を防ぎ、アイドリング時にも
排気ガスを確実に浄化処理するために、入口ポペット弁
１１と出口ポペット弁１２とを同時に逆向きに切り換え
操作して、触媒コンバータ１における排気ガスの流動方
向を、図１に示す状態と図５に示す状態とに正逆交互に
変更する。変更間隔時間は２〜１０秒とする。実際に
は、エンジンの回転数信号または排気温度信号と、車輌
の速度信号を制御装置１４へ出力し、両信号が所定の条
件を満足した状態で、各アクチュエータ１３を同時に駆
動し、両ポペット弁１１・１２を逆向きに移動操作し
て、入口通路１７Ｒ・１７Ｌと出口通路１８Ｒ・１８Ｌ
とをそれぞれ交互に開閉する。

【００３２】上記のように、低負荷運転時に触媒コンバ
ータ１における排気ガスの流動方向を交互に切り換える
と、触媒担体７の全体温度は徐々に低下する傾向を示す
ものの、そのガス流動方向中央部付近の温度降下は緩や
かでしかなく、活性下限温度より低下するのは、アイド
リング状態に移行してから約２０分前後となる。現実に
は、アイドリング運転状態が２０分に達することは極め
て稀であり、そうした場合にはエンジン自体を停止すべ
きであるので、実用上支障を来すことはない。このモー
ドは、交通渋滞によって進行と停止を小刻みに行うよう
な状況においても、排気ガスの浄化を適切に行える。

【００３３】（軽油運転モード）天然ガスと液体燃料を
併用する複式エンジに適用される触媒装置において、液
体燃料である軽油のみでエンジンが運転される。軽油モ
ードの場合には排気ガス中にサルフェート（硫化酸化
物）が多量に含有される。このサルフェートが多量に含
まれる排気ガスが触媒装置を通過したときには触媒が被
毒し、触媒の機能が大幅に低下する不具合を生じる。こ
の軽油運転モードは天然ガス供給施設のない地域に適用
され、軽油のみでエンジンの運転を行い、排気ガスの流
れは本体を通過せずにバイパスするようにし、触媒の劣
化を防止する。そのために、入口ポペット弁１１と出口
ポペット弁１２のそれぞれをアクチュエータ１３で開放
操作して、図６に示すようにそれぞれの弁体２２・２２
を対向する弁座２４の中央のバイパス位置に位置させ
る。この状態では、両入口通路１７Ｒ・１７Ｌ、および
両出口通路１８Ｒ・１８Ｌのそれぞれが、上流側と下流
側の両排気通路１５・１６に連通する。そのため、排気
ガスは、上流側の排気通路１５から入口通路１７Ｒ・１
７Ｌと出口通路１８Ｒ・１８Ｌを経て、触媒ユニット３
・３を経ることなく下流側排気通路１６へと排出され
る。このように、切換装置２を利用して排気ガスを触媒
コンバータ１に対してバイパスすると、専用のバイパス
通路や通路開閉のための電磁弁を省略できるので、その
分だけエンジンの排気構造を簡略化できる。

【００３４】図７は弁体２２の支持構造の変形例であ
る。そこでは、弁座２４の中心と弁軸２３の軸中心が僅
かにずれているような場合にも、弁体２２を弁座２４に
密着閉止できるようにした。具体的には、弁体２２の軸
穴３０の直径値Ｄを、弁軸２３の直径値ｄより僅かに大
きく設定して、先の芯ずれがある場合に、弁体２２が径
方向へ調心移動して芯ずれを吸収できるようにした。必
要があれば、弁体２２と弁軸２３との間の軸受面を球面
状に形成して、軸心が非平行である場合にも対処できる
ようにすることができる。

【００３５】上記の実施例以外に、各ポペット弁１１・
１２は各入口通路１７Ｒ・１７Ｌ、および各出口通路１
８Ｒ・１８Ｌごとに個別に設けることができ、この場合
には、一方の入口ポペット弁１１と他方の入口ポペット
弁１２との開閉タイミングをずらして、あるいは２個の
入口ポペット弁１１と２個の出口ポペット弁１２の動作
タイミングを調整して、排気ガスの流動方向の切り換え
をさらに好適化することができる。この場合には、アク
チュエータ１３を各弁１１・１２ごとに合計４個用いる
ことができる。触媒コンバータ１はその内部に少なくと
も一個の触媒ユニット３を備えていれば足り、逆に２個
以上の触媒ユニット３を備えていてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】触媒装置の原理説明図である。

【図２】触媒装置の外観斜視図である。

【図３】触媒コンバータの縦断正面図である。

【図４】切換装置を示す図３におけるＡ−Ａ線断面図で
ある。

【図５】排気ガスの流動方向を図１の状態から逆向きに
切り換えた動作説明図である。

【図６】排気ガスをバイパス送給する状態の動作説明図
である。

【図７】ポペット弁の変形例を示す断面図である。

【図８】従来の触媒装置の原理説明図である。

【符号の説明】

１触媒コンバータ２切換装置３触媒ユニット４中間通路体５Ｒ・５Ｌコンバータ通路１１入口ポペット弁１２出口ポペット弁１３アクチュエータ１５上流側排気通路１６下流側排気通路１７Ｒ・１７Ｌ入口通路１８Ｒ・１８Ｌ出口通路２２弁体２３弁軸２４弁座２７弁座

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ０１Ｎ 7/08 Ｆ０１Ｎ 7/08 ＥＦ０２Ｄ 19/06 Ｆ０２Ｄ 19/06 ＢＦ０２Ｍ 21/02 Ｆ０２Ｍ 21/02 ＬＲ (73)特許権者 500082595 オールターナティブフューエルシステムズインコーポレイテッドＡｌｔｅｒｎａｔｉｖｅＦｕｅｌＳｙｓｔｅｍｓＩｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄカナダ、アルバータＴ３Ｃ０Ｍ５、カルガリー、イレブンスアベニューエス．ダブリュー．1207、スイート 420 (73)特許権者 000005083 日立金属株式会社東京都港区芝浦一丁目２番１号 (72)発明者平岡俊彦兵庫県西宮市甲子園三保町５番13号 (72)発明者石田明男大阪府大阪市西区西本町１丁目13番40号コーンズ・ハウス６階日本エコス株式会社内 (72)発明者ミンチェンカナダ、アルバータＴ３Ｃ０Ｍ５、カルガリー、イレブンスアベニューエス．ダブリュー．1207、スイート 420 オールターナティブフューエルシステムズインコーポレイテッド内 (56)参考文献特開昭51−89023（ＪＰ，Ａ) 特開2000−18026（ＪＰ，Ａ) 特開平８−86213（ＪＰ，Ａ) 実開昭50−56814（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/20 - 3/28 F01N 7/08 F02D 19/06 F02M 21/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】触媒コンバータ１がガス入口通路とガス
出口通路を兼ねる一対のコンバータ通路５Ｒ・５Ｌを介
して排気通路９に接続されており、コンバータ通路５Ｒ・５Ｌと排気通路９との間に、排気
通路９と各コンバータ通路５Ｒ・５Ｌとの接続形態を変
更して、触媒コンバータ１の内部における排気ガスの流
動方向を正逆に切り換える切換装置２が設けてある触媒
装置であって、切換装置２は、上流側排気通路１５と連通する複数個の
入口通路１７Ｒ・１７Ｌを開閉する入口ポペット弁１１
と、下流側排気通路１６と連通する複数個の出口通路１
８Ｒ・１８Ｌを開閉する出口ポペット弁１２と、両ポペ
ット弁１１・１２を開閉操作するアクチュエータ１３と
を含み、一方の入口通路１７Ｒと出口通路１８Ｒとは、送給口１
９を介して一方のコンバータ通路５Ｒに接続され、他方
の入口通路１７Ｌと出口通路１８Ｌとは別の送給口１９
を介して他方のコンバータ通路５Ｌに接続されており、両ポペット弁１１・１２をアクチュエータ１３で同時に
切り換え操作して、上流側排気通路１５から触媒コンバ
ータ１への排気ガスの供給方向を交互に逆向きに変更で
きることを特徴とする触媒装置。
【請求項２】触媒コンバータ１が、各コンバータ通路
５Ｒ・５Ｌに連通する状態で設けられた触媒ユニット３
・３と、これらの触媒ユニット３・３どうしを連通する
中間通路体４とで構成してある請求項１記載の触媒装
置。
【請求項３】入口通路１７Ｒ・１７Ｌと出口通路１８
Ｒ・１８Ｌのそれぞれに、各ポペット弁１１・１２を受
け止める弁座２４が設けられており、各ポペット弁１１
・１２が、対向する弁座２４を接合閉止する一対の弁体
２２と、両弁体２２を同時に支持する一個の弁軸２３と
を備えている請求項１または２記載の触媒装置。
【請求項４】入口ポペット弁１１と出口ポペット弁１
２のそれぞれが、両入口通路１７Ｒ・１７Ｌおよび両出
口通路１８Ｒ・１８Ｌの開口間のバイパス位置において
停止保持できるように構成してある請求項１、２または
３記載の触媒装置。
【請求項５】一対の弁体２２のそれぞれが弁軸２３で
径方向へ調心移動可能に軸支してある請求項１、２、３
または４記載の触媒装置。
【請求項６】天然ガスと液体燃料とを併用する複式燃
料エンジンに適用される触媒装置であって、エンジンの運転モードが天然ガスと液体燃料とを併用し
て運転する複燃料運転モードにおいては、両ポペット弁
１１・１２をアクチュエータ１３で同時に切り換え操作
して、上流側排気通路１５から触媒コンバータ１への排
気ガスの供給方向を交互に逆向きに変更し、エンジンの運転モードが、液体燃料のみを燃料とする液
燃料運転モードにおいては、両ポペット弁１１・１２を
バイパス位置に停止保持して、上流側排気通路１５と下
流側排気通路１６とを、両入口通路１７Ｒ・１７Ｌ、お
よび両出口通路１８Ｒ・１８Ｌを介して連通させ、排ガ
スが触媒コンバータ１を通過することなく下流側排気通
路１６へ排出されるように、切換装置２を切り換え操作
することを特徴とする請求項１、２、３、４または５記
載の触媒装置。