JP3496260B2 - 自動車排気ガス浄化装置 - Google Patents
自動車排気ガス浄化装置Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
- F01N2240/18—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an adsorber or absorber
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
- F01N2570/12—Hydrocarbons
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
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- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は自動車排気ガス浄化装置
に関するものである。
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】自動車の排気ガス浄化には、白金、ロジ
ウム等の貴金属またはその他の金属を担持した触媒装置
が従来より用いられている。このような触媒装置は排気
ガス中のHC,CO,NOx等の有害成分を酸化もしく
は還元させることによって排気ガスを浄化する。このう
ち特にHCの触媒による浄化作用は、排気ガス温度の影
響が強くHCが浄化されるためには触媒が活性温度(3
50℃程度以上)に達していなければならない。そのた
め、エンジン始動直後の排気ガス温度が低いときには、
HCの浄化はほとんど行われない。しかもエンジン冷間
時にはHCの排出量が多く、このHCが浄化されないま
ま大気に放出される。
ウム等の貴金属またはその他の金属を担持した触媒装置
が従来より用いられている。このような触媒装置は排気
ガス中のHC,CO,NOx等の有害成分を酸化もしく
は還元させることによって排気ガスを浄化する。このう
ち特にHCの触媒による浄化作用は、排気ガス温度の影
響が強くHCが浄化されるためには触媒が活性温度(3
50℃程度以上)に達していなければならない。そのた
め、エンジン始動直後の排気ガス温度が低いときには、
HCの浄化はほとんど行われない。しかもエンジン冷間
時にはHCの排出量が多く、このHCが浄化されないま
ま大気に放出される。
【0003】そこで上記の問題を解決するため、エンジ
ンの排気系に触媒装置を配備し、かつその上流側または
下流側に、エンジン冷間時に排出されたHC(以下コー
ルドHCと呼ぶ)を吸着するための吸着剤を納めたHC
トラッパーを配備した浄化装置が提案されている(特開
平2−135126号、特開平2ー75327号,特開
平4ー17710号)。
ンの排気系に触媒装置を配備し、かつその上流側または
下流側に、エンジン冷間時に排出されたHC(以下コー
ルドHCと呼ぶ)を吸着するための吸着剤を納めたHC
トラッパーを配備した浄化装置が提案されている(特開
平2−135126号、特開平2ー75327号,特開
平4ー17710号)。
【0004】特開平2−135126号および特開平2
ー75327号の浄化装置は、触媒装置の上流側にゼオ
ライト系吸着剤を用いた吸着剤装置を配して、吸着剤装
置と触媒装置とを併用し、排気ガス低温時には吸着剤に
コールドHCを吸着させ、排気ガス高温時には吸着剤か
ら脱離したHCおよびエンジンからの排気HCを触媒で
浄化させるものである。
ー75327号の浄化装置は、触媒装置の上流側にゼオ
ライト系吸着剤を用いた吸着剤装置を配して、吸着剤装
置と触媒装置とを併用し、排気ガス低温時には吸着剤に
コールドHCを吸着させ、排気ガス高温時には吸着剤か
ら脱離したHCおよびエンジンからの排気HCを触媒で
浄化させるものである。
【0005】 また、特開平4ー17710号の浄化装
置は、吸着剤を含むHCトラッパーを触媒装置の下流側
に、メイン排気管と並列に配置するとともに、トラッパ
ーを含むバイパス通路とメイン排気管にはそれぞれ流路
切換弁を設けている。そして、エンジン始動直後から特
定時間、上記弁を操作し、排気ガスをバイパス通路へ流
し、その間コールドHCはトラッパーに吸着される。吸
着剤からコールドHCが脱離する高温時には、上記弁は
メイン排気管に排気ガスを流すようになっており、この
時、トラッパー下流側とエンジン吸気管とをつなぐ脱離
用配管にエンジンの吸気管負圧が加わり、圧力スイング
方式を用いてHCを脱離させるようになっている。
置は、吸着剤を含むHCトラッパーを触媒装置の下流側
に、メイン排気管と並列に配置するとともに、トラッパ
ーを含むバイパス通路とメイン排気管にはそれぞれ流路
切換弁を設けている。そして、エンジン始動直後から特
定時間、上記弁を操作し、排気ガスをバイパス通路へ流
し、その間コールドHCはトラッパーに吸着される。吸
着剤からコールドHCが脱離する高温時には、上記弁は
メイン排気管に排気ガスを流すようになっており、この
時、トラッパー下流側とエンジン吸気管とをつなぐ脱離
用配管にエンジンの吸気管負圧が加わり、圧力スイング
方式を用いてHCを脱離させるようになっている。
【0006】ところが、上記従来のコールドHC吸着技
術のうち、触媒装置の上流側にHCトラッパーが配備さ
れると、吸着剤の耐熱性が問題となる。そこで、特開平
2ー75327号では、耐熱性の高いゼオライト系吸着
剤を使用している。しかし、吸着剤は一般に低温ほど吸
着性能が高く、ゼオライトでも触媒が活性温度になる前
にHCが脱離してしまうので、せっかく吸着したHCが
浄化されずに大気へ放出せれる。また、触媒装置の上流
にHCトラッパーを配備すると、それ自体大きな熱容量
になるため、触媒の活性化、即ち触媒が活性温度に達す
るまでの時間を遅らせる、という問題がある。
術のうち、触媒装置の上流側にHCトラッパーが配備さ
れると、吸着剤の耐熱性が問題となる。そこで、特開平
2ー75327号では、耐熱性の高いゼオライト系吸着
剤を使用している。しかし、吸着剤は一般に低温ほど吸
着性能が高く、ゼオライトでも触媒が活性温度になる前
にHCが脱離してしまうので、せっかく吸着したHCが
浄化されずに大気へ放出せれる。また、触媒装置の上流
にHCトラッパーを配備すると、それ自体大きな熱容量
になるため、触媒の活性化、即ち触媒が活性温度に達す
るまでの時間を遅らせる、という問題がある。
【0007】一方、触媒装置の下流側にHCトラッパー
を配備した特開平4ー17710号では、コールドHC
の吸着性能および触媒の活性化については、上記問題は
解決される。しかし、バイパス通路からの熱伝導では、
吸着剤への伝熱が遅く、HCの脱離に時間がかかる。ま
た、吸気管負圧を利用した圧力スイング脱離を行うと、
吸気管負圧は絶えず変動するため、吸着剤からのHCの
脱離量も変動し、エンジンの空燃比制御にずれが生じ、
燃費、排ガス浄化、ドライバビリティに悪影響を及ぼす
おそれがある。
を配備した特開平4ー17710号では、コールドHC
の吸着性能および触媒の活性化については、上記問題は
解決される。しかし、バイパス通路からの熱伝導では、
吸着剤への伝熱が遅く、HCの脱離に時間がかかる。ま
た、吸気管負圧を利用した圧力スイング脱離を行うと、
吸気管負圧は絶えず変動するため、吸着剤からのHCの
脱離量も変動し、エンジンの空燃比制御にずれが生じ、
燃費、排ガス浄化、ドライバビリティに悪影響を及ぼす
おそれがある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の事情に
鑑み、エンジン冷間時にも排気ガス中の有害成分、特に
HCの放出が防止され、エンジン暖機時には吸着剤に吸
着されたHCが効果的に脱離されて触媒装置に還流さ
れ、かつこの還流によるエンジン制御への悪影響を極力
少なくした排気ガス浄化装置を提供することを課題とし
てなされたものである。
鑑み、エンジン冷間時にも排気ガス中の有害成分、特に
HCの放出が防止され、エンジン暖機時には吸着剤に吸
着されたHCが効果的に脱離されて触媒装置に還流さ
れ、かつこの還流によるエンジン制御への悪影響を極力
少なくした排気ガス浄化装置を提供することを課題とし
てなされたものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明では図1に示すよ
うに、自動車エンジン1の排気管3に、触媒装置4と、
吸着剤を担持したハニカム体5とを設ける。ハニカム体
5は少なくともその半断面部5aに吸着剤を担持し、触
媒装置4の後流側に位置させる。排気管3には、これら
から分岐してハニカム体5と、排気管3の触媒装置4上
流側とを連通させる循環流路管6a,6bを付設し、流
路管6a、6b間には一方向弁7aを設ける。ハニカム
体5の後流側には排気ガス流路切換弁8を設ける。この
切換弁8は、排気ガスの流通を吸着剤を担持したハニカ
ム体5の上記半断面部5a側と、他方の半断面部5b側
とに選択的に切換可能とする。そして、切換弁8は制御
手段14により、エンジン冷間時には排気ガスを上記半
断面部5aに流通せしめる位置に、エンジン暖気時には
排気ガスを上記他方の半断面部5bに流通せしめる位置
に切換制御される設定とする。
うに、自動車エンジン1の排気管3に、触媒装置4と、
吸着剤を担持したハニカム体5とを設ける。ハニカム体
5は少なくともその半断面部5aに吸着剤を担持し、触
媒装置4の後流側に位置させる。排気管3には、これら
から分岐してハニカム体5と、排気管3の触媒装置4上
流側とを連通させる循環流路管6a,6bを付設し、流
路管6a、6b間には一方向弁7aを設ける。ハニカム
体5の後流側には排気ガス流路切換弁8を設ける。この
切換弁8は、排気ガスの流通を吸着剤を担持したハニカ
ム体5の上記半断面部5a側と、他方の半断面部5b側
とに選択的に切換可能とする。そして、切換弁8は制御
手段14により、エンジン冷間時には排気ガスを上記半
断面部5aに流通せしめる位置に、エンジン暖気時には
排気ガスを上記他方の半断面部5bに流通せしめる位置
に切換制御される設定とする。
【0010】ハニカム体5は排気管3の全断面にわたる
ものでなくてもよく、例えば図8に示すように排気管8
の半断面の形状とし、これに吸着剤を担持させてもよ
い。ハニカム体5には図8に示すように排気ガス上流端
に所定幅の吸着剤無担持層5cを設けることが望まし
い。また、循環流路管6a、6bには上記一方向弁7a
に代えて、図11に示すように、吸引ポンプ70を設け
てもよい。
ものでなくてもよく、例えば図8に示すように排気管8
の半断面の形状とし、これに吸着剤を担持させてもよ
い。ハニカム体5には図8に示すように排気ガス上流端
に所定幅の吸着剤無担持層5cを設けることが望まし
い。また、循環流路管6a、6bには上記一方向弁7a
に代えて、図11に示すように、吸引ポンプ70を設け
てもよい。
【0011】
【作用】エンジン始動後の冷間時、排気ガスは触媒装置
4からハニカム体5の吸着剤を担持した半断面部5aを
経て放出される。この場合、排気ガス中のHCは触媒装
置4では浄化されず、ハニカム体半断面部5aの吸着剤
に吸着される。
4からハニカム体5の吸着剤を担持した半断面部5aを
経て放出される。この場合、排気ガス中のHCは触媒装
置4では浄化されず、ハニカム体半断面部5aの吸着剤
に吸着される。
【0012】エンジンの暖機時、排気ガスは触媒装置4
からハニカム体5の吸着剤を担持しない他方の半断面部
5bを経て放出される。このとき、排気ガス中のHCは
高温となり活性化した触媒により浄化される。一方、吸
着剤を担持したハニカム体5の半断面部5aは、高温の
排気ガスで加熱された他方の半断面部5bからの伝熱で
急速に昇温し、吸着剤に吸着されたHCが脱離する。脱
離したHCは、触媒装置4上流側の排気脈動で一方向弁
7aが連続的に開弁されるために循環流路管6a,6b
により排気管3の触媒上流側に流れ、触媒装置4により
浄化される。
からハニカム体5の吸着剤を担持しない他方の半断面部
5bを経て放出される。このとき、排気ガス中のHCは
高温となり活性化した触媒により浄化される。一方、吸
着剤を担持したハニカム体5の半断面部5aは、高温の
排気ガスで加熱された他方の半断面部5bからの伝熱で
急速に昇温し、吸着剤に吸着されたHCが脱離する。脱
離したHCは、触媒装置4上流側の排気脈動で一方向弁
7aが連続的に開弁されるために循環流路管6a,6b
により排気管3の触媒上流側に流れ、触媒装置4により
浄化される。
【0013】上記半断面部5aのHCが脱離還流され、
他方の半断面部5bに排気ガスが流れるとき、半断面部
5aの上流端から脱離するHCの一部は排気ガス流にに
引き込まれて大気に放出される。そこでハニカム体5の
上流端に吸着剤無担持層5cを設けることで、上記の引
き込みが防止され、浄化作用がより完全になされる。
他方の半断面部5bに排気ガスが流れるとき、半断面部
5aの上流端から脱離するHCの一部は排気ガス流にに
引き込まれて大気に放出される。そこでハニカム体5の
上流端に吸着剤無担持層5cを設けることで、上記の引
き込みが防止され、浄化作用がより完全になされる。
【0014】また、循環流路管6a,6bにより脱離H
Cを還流させる手段として吸引ポンプを用いることで、
エンジン運転条件にかかわらず、定常流でHCを還流さ
せることができ、かつ還流時間を短縮することができ
る。
Cを還流させる手段として吸引ポンプを用いることで、
エンジン運転条件にかかわらず、定常流でHCを還流さ
せることができ、かつ還流時間を短縮することができ
る。
【0015】
【実施例1】図1に示すように、エンジン1の排気管3
には、排気マニホルド31の直後位置に触媒装置4が介
設してある。排気管3には触媒装置4の後流に大径部3
2が設けてあり、この中にハニカム体5が収納してあ
る。ハニカム体5はステンレス鋼またはコージェライト
等のセラミックからなり、大径部32に合致する円筒状
で、図2に示すように互いに平行な多数の通孔51を有
しており、半断面部5a,5bのうち半断面部5aには
ゼオライト系吸着剤が担持されている。ハニカム体5は
大径部32に合せ、楕円形状や方形とすることができ
る。ハニカム体5の半断面部5aの後端直後には排気ガ
ス流路切換弁8が配設してある。触媒装置4とハニカム
体5との距離は、触媒装置4が排気ガスに加熱されて活
性化温度に達するタイミングと、ハニカム体5に担持さ
れた吸着剤が加熱されて吸着機能を失うタイミングとが
ほぼ一致する距離に設定される。
には、排気マニホルド31の直後位置に触媒装置4が介
設してある。排気管3には触媒装置4の後流に大径部3
2が設けてあり、この中にハニカム体5が収納してあ
る。ハニカム体5はステンレス鋼またはコージェライト
等のセラミックからなり、大径部32に合致する円筒状
で、図2に示すように互いに平行な多数の通孔51を有
しており、半断面部5a,5bのうち半断面部5aには
ゼオライト系吸着剤が担持されている。ハニカム体5は
大径部32に合せ、楕円形状や方形とすることができ
る。ハニカム体5の半断面部5aの後端直後には排気ガ
ス流路切換弁8が配設してある。触媒装置4とハニカム
体5との距離は、触媒装置4が排気ガスに加熱されて活
性化温度に達するタイミングと、ハニカム体5に担持さ
れた吸着剤が加熱されて吸着機能を失うタイミングとが
ほぼ一致する距離に設定される。
【0016】排気管3からはハニカム体5の後端近接位
置でハニカム体下半断面部5a側に循環流路管6aが分
岐し、流路管6aは管内の流通を一方向に制御する流通
調整手段として後記する一方向弁7aおよび開閉弁7b
よりなるリード弁7を介して排気マニホールド31に連
通する循環流路管6bに連結されている。
置でハニカム体下半断面部5a側に循環流路管6aが分
岐し、流路管6aは管内の流通を一方向に制御する流通
調整手段として後記する一方向弁7aおよび開閉弁7b
よりなるリード弁7を介して排気マニホールド31に連
通する循環流路管6bに連結されている。
【0017】排気管3にはハニカム体5の後流の上半断
面部5b側に金属製ベローズ9が設けてあり、切換弁8
は、ベローズ9にシャフト91により連結せしめてあ
る。ベローズ9内にはそのストロークを規制するための
ストッパ90が設けてある。ベローズ9は、これを作動
させる負圧を供給するための吸気管10a,10bによ
り、エンジン1上流のサージタンク2に連通せしめてあ
る。吸気管10a,10b間には電磁弁11が介設して
ある。
面部5b側に金属製ベローズ9が設けてあり、切換弁8
は、ベローズ9にシャフト91により連結せしめてあ
る。ベローズ9内にはそのストロークを規制するための
ストッパ90が設けてある。ベローズ9は、これを作動
させる負圧を供給するための吸気管10a,10bによ
り、エンジン1上流のサージタンク2に連通せしめてあ
る。吸気管10a,10b間には電磁弁11が介設して
ある。
【0018】上記リード弁7は一方向弁7aおよび開閉
弁7bを有する。一方向弁7aは循環流路間6a側から
の流体の流通のみ許容する。開閉弁7bは、負圧で作動
するダイヤフラム等により作動せしめられるようになっ
ている。開閉弁7bはこれに負圧を供給する吸気管12
a,12bにより、電磁弁11とサージタンク2とをつ
なぐ吸気管10bに連通せしめられており、吸気管12
a,12b間には電磁弁13が介設してある。
弁7bを有する。一方向弁7aは循環流路間6a側から
の流体の流通のみ許容する。開閉弁7bは、負圧で作動
するダイヤフラム等により作動せしめられるようになっ
ている。開閉弁7bはこれに負圧を供給する吸気管12
a,12bにより、電磁弁11とサージタンク2とをつ
なぐ吸気管10bに連通せしめられており、吸気管12
a,12b間には電磁弁13が介設してある。
【0019】14はマイクロコンピュータ内蔵の制御手
段で、エンジン1や排気温センサ15からの信号を受
け、運転状態に応じて電磁弁11,13を開閉制御し、
これによりベローズ9を介して切換弁8 を制御するよう
になっている。
段で、エンジン1や排気温センサ15からの信号を受
け、運転状態に応じて電磁弁11,13を開閉制御し、
これによりベローズ9を介して切換弁8 を制御するよう
になっている。
【0020】次に、本装置の作動を、図1とともに図3
のフローチャートを用いて説明するる。
のフローチャートを用いて説明するる。
【0021】エンジン始動時(IG ON)、制御手段
14により電磁弁11が開弁され、吸気管10a,10
bが連通する。これによりサージタンク2の負圧が吸気
管10a,10bを経てベローズ9に作用してベローズ
9を収縮させ、切換弁8は破線に示す位置(弁8 閉)
となる。
14により電磁弁11が開弁され、吸気管10a,10
bが連通する。これによりサージタンク2の負圧が吸気
管10a,10bを経てベローズ9に作用してベローズ
9を収縮させ、切換弁8は破線に示す位置(弁8 閉)
となる。
【0022】エンジン1の始動直後は排気ガス温度は低
く、エンジン1は多量のコールドHCを含んだ排気ガス
を排出する。排気ガス温度が低い間は触媒は活性化温度
に達しないためコールドHCは触媒装置4でほとんど浄
化されずに排気管3を流れる。このとき排気ガス温度は
排気温センサ15によりモニターされている。
く、エンジン1は多量のコールドHCを含んだ排気ガス
を排出する。排気ガス温度が低い間は触媒は活性化温度
に達しないためコールドHCは触媒装置4でほとんど浄
化されずに排気管3を流れる。このとき排気ガス温度は
排気温センサ15によりモニターされている。
【0023】この排気ガス流は、ゼオライトの吸着剤を
担持したハニカム体5の半断面部5aのみを流れ、コー
ルドHCは吸着剤に吸着され、コールドHCが除去され
た排気ガスは図略のマフラーを経て大気中に放出され
る。
担持したハニカム体5の半断面部5aのみを流れ、コー
ルドHCは吸着剤に吸着され、コールドHCが除去され
た排気ガスは図略のマフラーを経て大気中に放出され
る。
【0024】エンジン1が暖機して排気ガス温度が吸気
剤のHC吸着可能温度を越えるに至る所定時間(ta)
を経過すると(t>ta)、制御手段14からの信号で
電磁弁11が閉弁される(弁11 閉)。これによりベ
ローズ9への負圧の供給が遮断され、ベローズ9はその
弾性により原形に復し切換弁8は実線位置(弁8 開)
となり、排気ガスは流路が切換えられハニカム体5の吸
着剤が担持されていない半断面部5bを流れる。このと
き、触媒は活性化温度に達し、排気ガス中のコールドH
Cは触媒装置4で浄化され、HCをほとんど含まない排
気ガスが上記上半断面部5bを経て大気中に放出され
る。
剤のHC吸着可能温度を越えるに至る所定時間(ta)
を経過すると(t>ta)、制御手段14からの信号で
電磁弁11が閉弁される(弁11 閉)。これによりベ
ローズ9への負圧の供給が遮断され、ベローズ9はその
弾性により原形に復し切換弁8は実線位置(弁8 開)
となり、排気ガスは流路が切換えられハニカム体5の吸
着剤が担持されていない半断面部5bを流れる。このと
き、触媒は活性化温度に達し、排気ガス中のコールドH
Cは触媒装置4で浄化され、HCをほとんど含まない排
気ガスが上記上半断面部5bを経て大気中に放出され
る。
【0025】電磁弁11が閉弁された直後、制御手段1
4からの信号で電磁弁13が開弁される(弁13
開)。これにより吸入管10bと吸入管12aが連通
し、サージタンク2から開閉弁7bに負圧が供給され、
開閉弁7bが開弁する(弁7b 開)。
4からの信号で電磁弁13が開弁される(弁13
開)。これにより吸入管10bと吸入管12aが連通
し、サージタンク2から開閉弁7bに負圧が供給され、
開閉弁7bが開弁する(弁7b 開)。
【0026】一方、ハニカム体5では既に高温となった
排気ガスが半断面部5bを流通してこれを加熱し、その
熱は半断面部5bと一体の半断面部5aに伝えられ吸着
剤が昇温してHCの脱離を促進する。
排気ガスが半断面部5bを流通してこれを加熱し、その
熱は半断面部5bと一体の半断面部5aに伝えられ吸着
剤が昇温してHCの脱離を促進する。
【0027】このとき、上記のように開閉弁7bは開弁
されているから排気マニホールド31内に発生する排気
脈動は循環流路管6bを介して一方向弁7aを断続的に
開弁させる。これによりハニカム体5の下半断面部5a
の吸着剤から脱離したHCは循環流路管6a,6bを経
て排気マニホールド31に流入する。そしてエンジン1
からの排気ガス中のHCとともに触媒装置4で浄化され
るのである。
されているから排気マニホールド31内に発生する排気
脈動は循環流路管6bを介して一方向弁7aを断続的に
開弁させる。これによりハニカム体5の下半断面部5a
の吸着剤から脱離したHCは循環流路管6a,6bを経
て排気マニホールド31に流入する。そしてエンジン1
からの排気ガス中のHCとともに触媒装置4で浄化され
るのである。
【0028】切換弁8が開位置(実線図示)に切換えら
れてHC脱離浄化工程に入った後、HCの脱離が完了す
る時間(tb)が経過すると〔t>(ta+tb)〕、
制御手段14からの信号で電磁弁13および開閉弁7b
が閉じられる(弁13閉,弁7b閉)。
れてHC脱離浄化工程に入った後、HCの脱離が完了す
る時間(tb)が経過すると〔t>(ta+tb)〕、
制御手段14からの信号で電磁弁13および開閉弁7b
が閉じられる(弁13閉,弁7b閉)。
【0029】なお、上記実施例ではハニカム体5の半断
面部5aのみに吸着剤を担持させたが、ハニカム体5全
体に担持させてもよい。また、制御手段14からの信号
で電磁弁11を開弁させて切換弁8をHC脱離・浄化工
程側(実線位置)へ切換えるタイミングは排気ガス温度
が所定の高温に達した時点としてもよい。
面部5aのみに吸着剤を担持させたが、ハニカム体5全
体に担持させてもよい。また、制御手段14からの信号
で電磁弁11を開弁させて切換弁8をHC脱離・浄化工
程側(実線位置)へ切換えるタイミングは排気ガス温度
が所定の高温に達した時点としてもよい。
【0030】しかして、上記本排気ガス浄化装置では、
触媒が活性化温度に達するまでのエンジン冷間時にもコ
ールドHCの放出が防止される。そして本装置では特
に、コールドHCを吸着剤に吸着させる排気ガス流路5
aと、メインの排気ガス流路5bを一体構造のハニカム
体5を区画することにより形成したから、HC脱離、浄
化工程で吸着剤は高温の排気ガスの熱により加熱され、
効果的にHCの脱離、浄化がなされる。また、脱離した
HCを触媒装置4上流の排気管3に還流させるようにし
たから、HCの還流によるエンジン制御への悪影響を低
減することができる。
触媒が活性化温度に達するまでのエンジン冷間時にもコ
ールドHCの放出が防止される。そして本装置では特
に、コールドHCを吸着剤に吸着させる排気ガス流路5
aと、メインの排気ガス流路5bを一体構造のハニカム
体5を区画することにより形成したから、HC脱離、浄
化工程で吸着剤は高温の排気ガスの熱により加熱され、
効果的にHCの脱離、浄化がなされる。また、脱離した
HCを触媒装置4上流の排気管3に還流させるようにし
たから、HCの還流によるエンジン制御への悪影響を低
減することができる。
【0031】
【実施例2】本発明の第2の実施例を、図4の構成図お
よび図5のフローチャートにより上記第1の実施例との
相違点を中心に説明する。
よび図5のフローチャートにより上記第1の実施例との
相違点を中心に説明する。
【0032】排気管3には、触媒装置4の後流側に半断
面部5aに吸着剤を担持したハニカム体5が設置してあ
る。ハニカム体5の後流には、排気ガスの流通を吸着剤
を担持したハニカム体5の半断面部5aと、吸着剤無担
持の半断面部5bとに選択的に切換える切換弁8が設置
してある。切換弁8とシャフト91にて連結されて切換
弁8を駆動するベローズ9は、第1実施例と同様に吸入
管10a,10bによりエンジン1のサージタンク2に
接続され、吸気管10a,10b間には電磁弁11が介
設してある。吸着剤から脱離したHCを排気マニホルド
31に循環させる循環流路管6a,6b間には一方向弁
7aが介設してあり、流路管6aはベローズ9側で排気
管3に接続され、ベローズ9の作動で排気管3と連通、
遮断されるようになっている。制御手段14は排気温セ
ンサ15および電磁弁11に接続されている。
面部5aに吸着剤を担持したハニカム体5が設置してあ
る。ハニカム体5の後流には、排気ガスの流通を吸着剤
を担持したハニカム体5の半断面部5aと、吸着剤無担
持の半断面部5bとに選択的に切換える切換弁8が設置
してある。切換弁8とシャフト91にて連結されて切換
弁8を駆動するベローズ9は、第1実施例と同様に吸入
管10a,10bによりエンジン1のサージタンク2に
接続され、吸気管10a,10b間には電磁弁11が介
設してある。吸着剤から脱離したHCを排気マニホルド
31に循環させる循環流路管6a,6b間には一方向弁
7aが介設してあり、流路管6aはベローズ9側で排気
管3に接続され、ベローズ9の作動で排気管3と連通、
遮断されるようになっている。制御手段14は排気温セ
ンサ15および電磁弁11に接続されている。
【0033】エンジン1始動前に、切換弁8はベローズ
9の弾性で実線の開弁位置としてあり、また電磁弁11
は開かれている。
9の弾性で実線の開弁位置としてあり、また電磁弁11
は開かれている。
【0034】エンジン1が始動すると、排気ガスは触媒
4を経てハニカム体7の吸着剤を担持した半断面部5a
を流れ、排気ガス中のコールドHCが吸着される。エン
ジン始動後、所定の時間(ta)が経過すると制御装置
14からの信号で電磁弁11が開弁し、サージタンク2
からの負圧でベローズ9が収縮して切換弁8は破線の閉
位置に切換えられる。これにより、既に高温となって活
性化した触媒4でHCを浄化された排気ガスはハニカム
体5の半断面部5bを流れる。
4を経てハニカム体7の吸着剤を担持した半断面部5a
を流れ、排気ガス中のコールドHCが吸着される。エン
ジン始動後、所定の時間(ta)が経過すると制御装置
14からの信号で電磁弁11が開弁し、サージタンク2
からの負圧でベローズ9が収縮して切換弁8は破線の閉
位置に切換えられる。これにより、既に高温となって活
性化した触媒4でHCを浄化された排気ガスはハニカム
体5の半断面部5bを流れる。
【0035】一方、吸入管6aが開かれたことで排気マ
ニホールド31の脈動によって一方向弁7aが断続的に
開弁する。そして、高温となった吸着剤から脱離したH
Cは上記脈動により循環流路管6a,6bを経て排気マ
ニホールド31に還流され、触媒4により浄化される。
ニホールド31の脈動によって一方向弁7aが断続的に
開弁する。そして、高温となった吸着剤から脱離したH
Cは上記脈動により循環流路管6a,6bを経て排気マ
ニホールド31に還流され、触媒4により浄化される。
【0036】電磁弁11が開弁後、HCが完全に脱離す
るに至る時間経過後〔t>(ta+tb)〕、電磁弁1
1は制御手段14からの信号で閉じられ、これにより切
換弁8は開位置(実線位置)となり、排気ガスはHCが
脱離したハニカム体5の半断面部5aを流れ放出され
る。
るに至る時間経過後〔t>(ta+tb)〕、電磁弁1
1は制御手段14からの信号で閉じられ、これにより切
換弁8は開位置(実線位置)となり、排気ガスはHCが
脱離したハニカム体5の半断面部5aを流れ放出され
る。
【0037】本実施例は第1の実施例と同様の効果を奏
する他に、第1の実施例に比し、弁の数を少なくし、か
つ配管を簡素化し得る利点がある。
する他に、第1の実施例に比し、弁の数を少なくし、か
つ配管を簡素化し得る利点がある。
【0038】
【実施例3】上記実施例ではいずれも触媒装置4の後流
に、半断面部分に吸着剤を担持したハニカム体5が配設
してあるが、これに代えて、一方の半断面部分に吸着剤
を、他の半断面部分に触媒を担持したハニカム体を用い
ることができる。
に、半断面部分に吸着剤を担持したハニカム体5が配設
してあるが、これに代えて、一方の半断面部分に吸着剤
を、他の半断面部分に触媒を担持したハニカム体を用い
ることができる。
【0039】図6に示すハニカム体5は、半断面部分5
aに吸着剤を担持し、他の半断面部分5bに触媒を担持
する。このハニカム体5を図1に示す第1の実施例装置
のシステムに適用した場合、触媒温度が触媒の活性化温
度に達するまでの低温時には排気ガスは吸着剤を担持し
た上記半断面部分5aを流れ、活性化温度に達した後は
半断面部分5bを流れる。
aに吸着剤を担持し、他の半断面部分5bに触媒を担持
する。このハニカム体5を図1に示す第1の実施例装置
のシステムに適用した場合、触媒温度が触媒の活性化温
度に達するまでの低温時には排気ガスは吸着剤を担持し
た上記半断面部分5aを流れ、活性化温度に達した後は
半断面部分5bを流れる。
【0040】本実施例の、先の実施例に対する特徴は次
の通りである。即ち、排気ガス温度が触媒の活性化温度
に達して後のエンジン高負荷時、排気ガス流量が大きく
なって上流の触媒装置ではHCを完全に浄化仕切れない
場合が生じる。このとき、本実施例では、浄化しきれな
かったHCは触媒を担持したハニカム体5の半断面部分
5bで浄化される。このようにハニカム体5を、吸着装
置と触媒装置を兼ねる構造とすることにより、HCの浄
化をより完全ならしめることができる。
の通りである。即ち、排気ガス温度が触媒の活性化温度
に達して後のエンジン高負荷時、排気ガス流量が大きく
なって上流の触媒装置ではHCを完全に浄化仕切れない
場合が生じる。このとき、本実施例では、浄化しきれな
かったHCは触媒を担持したハニカム体5の半断面部分
5bで浄化される。このようにハニカム体5を、吸着装
置と触媒装置を兼ねる構造とすることにより、HCの浄
化をより完全ならしめることができる。
【0041】更に、ハニカム体5の半断面部分5bを排
気ガスが流れるとき、HCが吸着されている半断面部分
5aへの伝熱に触媒の反応熱が加わって、HCの脱離が
一層促進されるという効果もある。
気ガスが流れるとき、HCが吸着されている半断面部分
5aへの伝熱に触媒の反応熱が加わって、HCの脱離が
一層促進されるという効果もある。
【0042】
【実施例4】以上説明したように、上記各装置により、
排気ガス中のHCの放出は効果的に低減されるが、発明
者らは上記装置について更に検討を加えた結果、次の事
実に着目した。
排気ガス中のHCの放出は効果的に低減されるが、発明
者らは上記装置について更に検討を加えた結果、次の事
実に着目した。
【0043】即ち、上記実施例では、ハニカム体5には
その上流端から下流端に至る全長に吸着剤が担持せしめ
てある。一方、排気管3内には排気脈動が発生する。上
記装置において、ハニカム体5に吸着されたHCが脱離
して還流する工程に移り、排気ガスがメインの流路5b
を流れるとき、ハニカム体5の上流端部から脱離したH
Cは排気脈動の負圧によりメインの流路5bに吸い出さ
れ放出される。しかもハニカム体5のHC吸着は特に上
流端において多い。従って吸い出されを防ぐことで、よ
り完全にHCの浄化がなされることになる。
その上流端から下流端に至る全長に吸着剤が担持せしめ
てある。一方、排気管3内には排気脈動が発生する。上
記装置において、ハニカム体5に吸着されたHCが脱離
して還流する工程に移り、排気ガスがメインの流路5b
を流れるとき、ハニカム体5の上流端部から脱離したH
Cは排気脈動の負圧によりメインの流路5bに吸い出さ
れ放出される。しかもハニカム体5のHC吸着は特に上
流端において多い。従って吸い出されを防ぐことで、よ
り完全にHCの浄化がなされることになる。
【0044】図7および図8に、上記HCの吸い出され
防止対策を施した実施例を示す。先の実施例との相違点
を中心に説明すると、触媒装置4の後流の排気管大径部
32には、その半断面を占める半割り円筒状のハニカム
体5が収納してある。そしてこのハニカム体5には上流
端の幅Lの吸着剤無担持層5cを残して、残部全体5a
に吸着剤が担持せしめてある。上記大径部32は仕切板
33により、ハニカム体5のないメインの排気流路と、
吸着剤担持の排気流路に仕切られている。他の構造は上
記第1の実施例ないし第3の実施例と実質的に同一であ
って、対応部分は同一符号で示し、説明を省略する。
防止対策を施した実施例を示す。先の実施例との相違点
を中心に説明すると、触媒装置4の後流の排気管大径部
32には、その半断面を占める半割り円筒状のハニカム
体5が収納してある。そしてこのハニカム体5には上流
端の幅Lの吸着剤無担持層5cを残して、残部全体5a
に吸着剤が担持せしめてある。上記大径部32は仕切板
33により、ハニカム体5のないメインの排気流路と、
吸着剤担持の排気流路に仕切られている。他の構造は上
記第1の実施例ないし第3の実施例と実質的に同一であ
って、対応部分は同一符号で示し、説明を省略する。
【0045】本装置において、エンジン冷間時には、切
換弁8の作動により排気ガスをハニカム体5側の流路に
流通せしめて排気ガス中のHCを吸着させ、暖気後は排
気ガスをメインの流路に流すとともに、ハニカム体5か
ら脱離したHCを触媒装置4の上流に還流させて触媒装
置4で浄化する基本的機能は先の各実施例と同じであ
る。
換弁8の作動により排気ガスをハニカム体5側の流路に
流通せしめて排気ガス中のHCを吸着させ、暖気後は排
気ガスをメインの流路に流すとともに、ハニカム体5か
ら脱離したHCを触媒装置4の上流に還流させて触媒装
置4で浄化する基本的機能は先の各実施例と同じであ
る。
【0046】そして本装置では、ハニカム体5の上流端
に吸着剤無担持層5cを設けたことで、HC還流時にお
いてHCがメインの流路の排気ガスに脈動の負圧で吸引
されるのが防止され、より完全にHCの浄化がなされる
のである。
に吸着剤無担持層5cを設けたことで、HC還流時にお
いてHCがメインの流路の排気ガスに脈動の負圧で吸引
されるのが防止され、より完全にHCの浄化がなされる
のである。
【0047】図9および図10は、本装置の効果につい
て発明者らの行った実験およびその結果を示すものであ
る。図9に示すように、排気管3に設けたハニカム体5
にその側面からパイプ16を挿入し、ハニカム体5の中
にプロパンガスを微少流量で注入し、ハニカム体5が設
けられていないメインの流路を流れる排気ガスのハニカ
ム体5の前後P1 ,P2 の濃度差によりハニカム体5の
上流端部からのプロパンガスの漏れ率を算出した。エン
ジンは2200cc、運転条件はハニカム体5の上流端
部での排気脈動負圧が最大となる条件とし、ハニカム体
5の上流端とガス注入位置との距離Lを種々に変えて実
験を行った。
て発明者らの行った実験およびその結果を示すものであ
る。図9に示すように、排気管3に設けたハニカム体5
にその側面からパイプ16を挿入し、ハニカム体5の中
にプロパンガスを微少流量で注入し、ハニカム体5が設
けられていないメインの流路を流れる排気ガスのハニカ
ム体5の前後P1 ,P2 の濃度差によりハニカム体5の
上流端部からのプロパンガスの漏れ率を算出した。エン
ジンは2200cc、運転条件はハニカム体5の上流端
部での排気脈動負圧が最大となる条件とし、ハニカム体
5の上流端とガス注入位置との距離Lを種々に変えて実
験を行った。
【0048】結果は図10に示すように、距離Lを80
mm程度ないしそれ以上とすれば、ガス漏れはほぼゼロと
なることが確認された。この結果は、運転条件およびエ
ンジンを変えても(例えば、3300cc,4000c
c)同様であった。これによりハニカム体の前端に80
mm程度の吸着剤無担持層を設けることで、脱離HCの漏
れはほぼゼロとなることがわかった。
mm程度ないしそれ以上とすれば、ガス漏れはほぼゼロと
なることが確認された。この結果は、運転条件およびエ
ンジンを変えても(例えば、3300cc,4000c
c)同様であった。これによりハニカム体の前端に80
mm程度の吸着剤無担持層を設けることで、脱離HCの漏
れはほぼゼロとなることがわかった。
【0049】
【実施例5】図11に更に他の実施例を示す。本実施例
は装置全体の簡素化をはかったもので、ハニカム体5か
ら脱離したHCを触媒装置4の上流に還流せしめる循環
流路管6a,6bの中間に、流体を一方向に流す手段と
して、マイクロコンピュータ内蔵の制御手段14の信号
で作動する吸引ポンプ70を用いている。また排気ガス
流路切換弁8の作動を制御する手段として上記のベロー
ズ9に代えて制御手段14で制御される電磁弁9Aを用
いている。本装置において、上記各実施例と同一部分は
同一符号で示し説明を省略する。
は装置全体の簡素化をはかったもので、ハニカム体5か
ら脱離したHCを触媒装置4の上流に還流せしめる循環
流路管6a,6bの中間に、流体を一方向に流す手段と
して、マイクロコンピュータ内蔵の制御手段14の信号
で作動する吸引ポンプ70を用いている。また排気ガス
流路切換弁8の作動を制御する手段として上記のベロー
ズ9に代えて制御手段14で制御される電磁弁9Aを用
いている。本装置において、上記各実施例と同一部分は
同一符号で示し説明を省略する。
【0050】本装置の基本的機能は上記実施例と実質的
に同一であるが、本装置は上記した特徴により、配管系
が簡素となる。加えて、吸引ポンプ70を用いたこと
で、HC還流時間を短縮することができ、かつエンジン
運転条件にかかわらず定常流でHCを還流させることが
できる。
に同一であるが、本装置は上記した特徴により、配管系
が簡素となる。加えて、吸引ポンプ70を用いたこと
で、HC還流時間を短縮することができ、かつエンジン
運転条件にかかわらず定常流でHCを還流させることが
できる。
【0051】
【発明の効果】本発明の排気ガス浄化装置では、触媒が
活性化温度に達するまでのエンジン冷間時においても、
HC放出を防止することができる。また、吸着剤による
HCの吸着、およびHC吸着剤から脱離および浄化を効
率よく行うことができるとともに、HCの浄化に伴うエ
ンジン制御への影響を極力小さくすることができる。
活性化温度に達するまでのエンジン冷間時においても、
HC放出を防止することができる。また、吸着剤による
HCの吸着、およびHC吸着剤から脱離および浄化を効
率よく行うことができるとともに、HCの浄化に伴うエ
ンジン制御への影響を極力小さくすることができる。
【図1】本発明の第1の実施例装置の構成図である。
【図2】第1の実施例装置に用いる半断面部分に吸着剤
を担持したハニカム体の斜視図である。
を担持したハニカム体の斜視図である。
【図3】第1の実施例装置の作動を示すフローチャート
である。
である。
【図4】本発明の第2の実施例装置の構成図である。
【図5】第2の実施例装置の作動を示すフローチャート
である。
である。
【図6】本発明の第3の実施例装置に用いる、一方の半
断面部分に吸着剤を担持し、他の半断面部分に触媒を担
持したハニカム体の斜視図である。
断面部分に吸着剤を担持し、他の半断面部分に触媒を担
持したハニカム体の斜視図である。
【図7】本発明の第4の実施例装置の構成図である。
【図8】第4の実施例装置に用いるハニカム体の斜視図
である。
である。
【図9】本発明装置について行った実験の態様を示す図
である。
である。
【図10】上記実験の結果を示す図である。
【図11】本発明の第5の実施例装置の構成図である。
1 エンジン
2 サージタンク
3 排気管
31 排気マニホルド
4 触媒装置
5 ハニカム体
5a,5b 半断面部
5c 吸着剤無担持層
6a,6b 循環流路管
7a 一方向弁(流通調整手段)
7b 開閉弁
70 吸引ポンプ(流通調整手段)
8 排気ガス流路切換弁
9 ベローズ
10a,10b,12a,12b 吸入管
11,13,9A 電磁弁
14 制御手段
15 排気温センサ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 馬渕 衛
愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本
電装株式会社内
(56)参考文献 特開 平5−321648(JP,A)
特開 平3−194113(JP,A)
特開 平2−173312(JP,A)
実開 平2−67020(JP,U)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
F01N 3/08 - 3/28
Claims (2)
- 【請求項1】 エンジンの排気管内に配設した触媒装置
と、触媒装置の後流の上記排気管内に配設し、排気ガス
流路の少くとも半断面に対応する部分に排気ガス有害成
分を吸着する吸着剤を担持したハニカム体と、排気管か
ら分岐して上記ハニカム体と触媒装置の上流側とをつな
ぎ、途中に管内の流通を一方向に制御する流通調整手段
を設けた循環流路管と、ハニカム体の後流に設置し、排
気ガスの流通をハニカム体により吸着剤が担持された上
記半断面部側と、他方の半断面部側とに選択的に切換え
可能な排気ガス流路切換弁と、該切換弁をエンジン冷間
時には排気ガスを上記半断面部に流通せしめる位置に、
エンジン暖気時には排気ガスを上記他方の半断面部に流
通せしめる位置に切換え制御する制御手段を具備せし
め、かつ、上記ハニカム体には排気ガス上流側の端部に
所定幅の吸着剤無担持層を設けた自動車排気ガス浄化装
置。 - 【請求項2】 上記流通調整手段として、一方向弁およ
び吸引ポンプのいずれかを設けた請求項1記載の自動車
排気ガス浄化装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35155793A JP3496260B2 (ja) | 1993-02-25 | 1993-12-27 | 自動車排気ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5-61036 | 1993-02-25 | ||
JP6103693 | 1993-02-25 | ||
JP35155793A JP3496260B2 (ja) | 1993-02-25 | 1993-12-27 | 自動車排気ガス浄化装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06307236A JPH06307236A (ja) | 1994-11-01 |
JP3496260B2 true JP3496260B2 (ja) | 2004-02-09 |
Family
ID=26402094
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35155793A Expired - Fee Related JP3496260B2 (ja) | 1993-02-25 | 1993-12-27 | 自動車排気ガス浄化装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3496260B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE69503821T2 (de) * | 1994-04-13 | 1999-03-04 | Denso Corp., Kariya, Aichi | Abgasreinigungsgerät |
-
1993
- 1993-12-27 JP JP35155793A patent/JP3496260B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06307236A (ja) | 1994-11-01 |
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