JP3667559B2

JP3667559B2 - Exhaust gas purification equipment for automobiles

Info

Publication number: JP3667559B2
Application number: JP14630999A
Authority: JP
Inventors: 欣二宝平; 誠斉藤; 茂人矢羽田; 兼仁中村; 計宏桜井; 隆晟伊藤
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-05-26
Filing date: 1999-05-26
Publication date: 2005-07-06
Anticipated expiration: 2019-05-26
Also published as: JP2000337135A

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は，触媒部と吸着部とを用いて自動車の排ガスを浄化する，自動車用排ガス浄化装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来より，自動車の排ガス中に含まれるＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等の有害成分を浄化するために，ハニカム構造体等の担体に，白金，ロジウム，パラジウム等の貴金属を担持した触媒装置が用いられている。
しかし，触媒装置が上記有害成分を浄化するためには，触媒装置温度が一定以上に達していなければならない。このため，エンジン始動直後の触媒装置温度が低いときには，上記有害成分を浄化できない。しかも，エンジン始動直後は，排出されるＨＣ（以下コールドＨＣという）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】
この問題を解決すると共に，触媒活性，吸着性能を向上すべく，触媒装置と，その下流側に配置した吸着材とを有し，簡単かつ安価な構造で吸着材への有害成分の吸着及び脱離浄化を行なうことができる自動車用排ガス浄化装置が提案されている（特開平６−２２９２２３号公報）。
この装置では，暖気運転時には下流側の吸着材によりコールドＨＣを吸着しておき，エンジン暖気後は，上記吸着材に吸着させたコールドＨＣを離脱させて，コールドＨＣを触媒装置側へ戻して浄化を行なう。
【０００４】
ところが，この自動車用排ガス浄化装置は，上記触媒装置と吸着材が別々に搭載されているため，小型化が困難であった。そこで，発明者は，外側部分に吸着部を有すると共に該吸着部よりも内側に触媒部を有するハニカム構造体からなる吸着触媒モジュールを有する，自動車用排ガス浄化装置を提案した。これにより，上記自動車用排ガス浄化装置の小型化を可能としている。
【０００５】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記自動車用排ガス浄化装置においては，上記吸着部に流入した排ガスを上記触媒部へ折り返すために，上記ハニカム構造体の後端部に後端隔壁を周状に設ける必要がある。一方，該後端隔壁は通常金属製であるのに対し，上記ハニカム構造体はセラミック製である。そのため，両者は溶接することができず，また熱膨張率が異なるため，接合することが困難である。それ故，両者の間から排ガスが流出し，有害成分を含む排ガスが外部へ放出されるおそれがある。
【０００６】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，小型化が可能で，かつ有害成分の放出を確実に防止することができる自動車用排ガス浄化装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題の解決手段】
請求項１に記載の発明は，エンジンの排気管の途中に配設された吸着触媒モジュールを有する自動車用排ガス浄化装置であって，
上記吸着触媒モジュールは，ハウジング内に装着され，吸着材を担持したドーナツ状のハニカム構造体からなる吸着部と，
該吸着部の内側に管状隔壁を介して設けたメイン流路と，
該メイン流路に配設され，触媒を担持したハニカム構造体からなる触媒部とからなり，
かつ，上記管状隔壁には，上記触媒部の上流側において，上記吸着部と上記触媒部とを連通する開口部が設けられ，
また，上記管状隔壁における上記開口部の上流側には上記排ガスの上記触媒部への導入を制御するための切替手段が配設され，
上記吸着部が排ガス中の有害成分を吸着する吸着時には，上記排ガスが上記開口部を通じて上記吸着部から上記触媒部へ流入するよう構成してあり，
かつ上記開口部の上流側において，上記吸着部の内側側面と上記管状隔壁との間には，両者の間に支持部材が介設されて管状空洞部が設けられており，上記排ガスは上記吸着部及び上記管状空洞部を順次経由して上記メイン流路に流入するよう構成してあることを特徴とする自動車用排ガス浄化装置にある。
【０００８】
本発明において最も注目すべきことは，上記吸着触媒モジュールは，ドーナツ状のハニカム構造体からなる吸着部と，該吸着部の内側に管状隔壁を介して設けたメイン流路と，該メイン流路に配設されたハニカム構造体からなる触媒部とからなることである。
なお，上記有害成分としては，例えば炭化水素（ＨＣ），一酸化炭素（ＣＯ），窒素酸化物（ＮＯｘ）等がある。
また，上流側とは，排ガスの上記吸着触媒モジュールへの導入側をいい，下流側とは排出側をいう。
【０００９】
本発明の自動車用排ガス浄化装置による排ガス浄化作用の一例につき説明する。
エンジン始動直後等上記触媒部が活性状態にないときには，上記吸着部が排ガス中の有害成分を吸着する。この吸着時には，エンジンから排出された上記排ガスを上記吸着部へ導入し，次いで上記開口部を通じて上記触媒部へ流入させる。
これにより，上記触媒部が活性状態になくとも，有害成分は上記吸着部に吸着され外部へ放出されない。
【００１０】
一方，上記エンジンが暖気状態になり，触媒部が活性状態となった時には，上記エンジンから排出された排ガスの大部分を，上記メイン流路から上記触媒部へ直接導入し，該触媒部において上記有害成分を浄化する。
また，この時は上記吸着部へは有害成分を吸着させない。この非吸着時には，エンジンから排出された上記排ガスの一部を上記触媒部へも導入し，吸着部へ流入させる。これにより，上記吸着部に吸着されていた有害成分を離脱させ，該有害成分を上記触媒部において浄化する。
【００１１】
次に，本発明の作用効果につき説明する。
上記吸着触媒モジュールは，上記のごとく，ドーナツ状のハニカム構造体からなる吸着部と，該吸着部の内側に管状隔壁を介して設けたメイン流路と，該メイン流路に設けた触媒部とからなる。
【００１２】
即ち，上記管状隔壁は上記吸着部の内側側面に接合され，また，上記管状隔壁の内側側面に上記触媒部の外側側面を接合することにより，上記吸着触媒モジュールを構成している。そのため，上記吸着触媒モジュールにおいては，上記ハニカム構造体の端面における接合を行なう必要がない。
【００１３】
それ故，上記吸着触媒モジュールは，接合困難な接合箇所も，不安定な接合箇所もなく構成される。これにより，排ガスは上述したような予定通りの流路を確実に通過するため，有害成分が外部へ放出するおそれがない。
また，上記吸着部と触媒部とは，上記管状隔壁を介して一体的に構成されるため，上記自動車用排ガス浄化装置を小型化することができる。
【００１４】
以上のごとく，本発明によれば，小型化が可能で，かつ有害成分の放出を確実に防止することができる自動車用排ガス浄化装置を提供することができる。
【００１５】
また，上記開口部の上流側において，上記吸着部の内側側面と上記管状隔壁との間には，両者の間に支持部材が介設されて管状空洞部が設けられており，上記排ガスは上記吸着部及び上記管状空洞部を順次経由して上記メイン流路に流入するよう構成してある。
これにより，上記吸着部を通過した排ガスの流路を，効率的に折り返すことが可能となり，上記自動車用排ガス浄化装置の一層の小型化を図ることができる。
なお，上記支持部材は，上記排ガスの洩れを防ぐシール部材としての役割をも有する。
【００１６】
次に，請求項２に記載の発明のように，上記触媒部は，上記吸着部の後端部よりも下流側に設けられていることが好ましい。
これにより，上記吸着部を形成するドーナツ状の内側の直径を小さくすると共に，上記触媒部の直径を大きくすることができる。そのため，上記吸着触媒モジュールの直径を大きくすることなく，排ガスが通過する上記触媒部及び吸着部の断面積を大きくすることができる。それ故，上記自動車用排ガス浄化装置の浄化効率が向上する。
【００１７】
次に，請求項３に記載の発明のように，上記開口部は，上記吸着部の後端部と上記触媒部の前端部との間における上記管状隔壁に設けられていることが好ましい。
これにより，上記吸着部の内側側面の全面を上記管状隔壁に接合することが可能である。そのため，上記吸着部と管状隔壁との接合を一層容易かつ確実に行なうことができる。
また，この場合には，上記吸着部を通過した排ガスが，折り返されることなく，そのまま上記触媒部へ流入するため，排ガス流れが一層円滑となる。
【００１８】
次に，請求項４に記載の発明のように，上記切替手段は，上記吸着時には上記排ガスを上記吸着部に導入するよう切替え，非吸着時には主に触媒部へ導入するよう切替えるアクチュエータを有していることが好ましい。
これにより，上記排ガス流路の切替を確実に行なうことが可能となる。
【００１９】
次に，請求項５に記載の発明のように，上記支持部材は吸着材を担持していることが好ましい。
これにより，上記吸着部を通過する前の排ガスが，上記支持部材の部分から洩れた場合にも，上記支持部材に担持された吸着材によって有害成分を吸着することができる。そのため，有害成分の放出を一層確実に防止することができる自動車用排ガス浄化装置を得ることができる。
【００２０】
次に，請求項６に記載の発明のように，上記支持部材は，所定の間隔をもって複数本配設してあり，該複数本の支持部材と上記吸着部と上記管状隔壁とにより形成される空間には，吸着材を充填してあることが好ましい。
これにより，上記吸着部を通過する前の排ガスが，上記支持部材の部分から洩れた場合にも，上記空間に充填された吸着材によって有害成分を吸着することができる。そのため，有害成分の放出を一層確実に防止することができる自動車用排ガス浄化装置を得ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施形態例１
本発明の実施形態例にかかる自動車用排ガス浄化装置につき，図１〜図６を用いて説明する。
本例の自動車用排ガス浄化装置１は，図２に示すごとく，エンジン７の排気管７２の途中に配設された吸着触媒モジュール１０を有する。
【００２２】
上記吸着触媒モジュール１０は，図１に示すごとく，ハウジング２内に装着され，吸着材を担持したドーナツ状のハニカム構造体からなる吸着部１１を有する。該吸着部１１の内側には，管状隔壁３を介して設けたメイン流路３０が形成されている。該メイン流路３０の下流側（図１の右方側）には，触媒を担持したハニカム構造体からなる触媒部１２が配設してある。
【００２３】
そして，上記管状隔壁３には，上記触媒部１２の上流側（図１の左方側）において，上記吸着部１１と上記触媒部１２とを連通する開口部３１が設けられている。
また，上記管状隔壁３における上記開口部３１の上流側には上記排ガス８の上記触媒部１２への導入を制御するための切替手段５が配設されている。
上記自動車用排ガス浄化装置１は，上記吸着部１１が排ガス８中のコールドＨＣ等の有害成分を吸着する吸着時には，上記排ガス８が上記開口部３１を通じて上記吸着部１１から上記触媒部１２へ流入するよう構成してある。
なお，上記切替手段５の上流側における上記管状隔壁３には，貫通穴３２が設けてある。
【００２４】
上記吸着部１１と上記管状隔壁３との間には，両者の間に介設した支持部材４により形成された管状空洞部１３が設けられている。上記排ガス８は，図１の破線矢印に示すように，上記吸着部１１，管状空洞部１３を経由して上記メイン流路３０に流入する。
【００２５】
図１，図４に示すごとく，上記吸着部１１の外側側面は，保持部材２４を介して上記ハウジング２の内側側面に接合されている。上記吸着部１１の内側側面１１４には，上記支持部材４を介して上記管状隔壁３が配設されている。そして，上記管状隔壁３の内側側面には，保持部材３４を介して上記触媒部１２の外側側面が接合されている。
【００２６】
図２に示すごとく，上記自動車用排ガス浄化装置１は，エンジン７の下流の排気管７２の途中に設けられたスタート触媒１４と上記吸着触媒モジュール１０，及び切替制御装置５０とからなる。
上記スタート触媒１４は，エンジン始動時における排ガスの浄化に用いられる，ハニカム構造体に触媒を担持してなる触媒装置である。また，上記切替制御装置５０は，下記に示す切替手段５の切替を行なうアクチュエータ５３を制御する装置である。
【００２７】
上記切替手段５は，上記吸着時には上記排ガス８を上記吸着部１１に導入するよう切替え，非吸着時には主に触媒部１２へ導入するよう切替えるアクチュエータ５３を有している（図２）。
また，上記切替手段５は，図３に示すごとく，上記管状隔壁３に回動可能に取付けられた回動軸５８と，該回動軸５８に固定され，上記管状隔壁３の内周形状と略同形状の開閉弁５９とからなる。
図３において，実線で示した開閉弁５９は閉止時の状態を表し，二点鎖線で示した開閉弁５９は開放時の状態を表す。
【００２８】
上記支持部材４は，図５（Ａ）に示すごとく，上記開口部３１の上流側において，上記吸着部１１と上記管状隔壁１３との間に設けてある。そして，上記支持部材４は吸着材を担持している。
なお，上記支持部材４は，図５（Ｂ）に示すごとく，所定の間隔をもって２本配設し，該２本の支持部材４と上記吸着部１１と上記管状隔壁１３とにより形成される空間に，吸着材４１を充填してもよい。
【００２９】
次に，上記切替制御装置５０による上記切替手段５の切替につき，図６を用いて説明する。
まず，ステップＳ１として，エンジン始動時にコントローラ５２（図２）のタイマーがリセットされる。次に，ステップＳ２において，エンジン７の水温Ｔwと設定温度Ｔw₀とを比較する。Ｔw＞Ｔw₀の場合には，触媒部１２の触媒が活性状態にあると判断し，切替手段５を開放して，大部分の排ガス８を上記触媒部１２に導入する（図１の実線矢印）。
【００３０】
一方，Ｔw≦Ｔw₀の場合には，触媒部１２の触媒が未活性状態にあると判断し，切替手段５を閉止して，排ガス８の全量を上記貫通穴３２を通じて上記吸着部１１に導入する（ステップＳ３）。
これにより，排ガス８は上記吸着部１１を通過し，上記管状空洞部１３に折り返される。そして，上記排ガス８は，上記管状空洞部１３から上記開口部３１を通じてメイン流路３０に流入し，上記触媒部１２を通過する（図１の破線矢印）。
【００３１】
この時，上記コントローラ５２のタイマーはエンジン始動（Ｓ１）からの時間をカウントしており，その時間ｔと所定時間ｔ₀とを比較する（ステップＳ４）。
次に，ｔ≧ｔ₀となったとき，上記スタート触媒１４の温度が上昇して触媒が活性状態となったと判断して，上記切替手段５を開放する（ステップＳ５）。
これにより，排ガス８を上記触媒部１２に直接導入して通過させる（図１の実線矢印）。また，この時，排ガス８の一部は上記吸着部１１に導入される。更にこの状態で数秒〜数十秒運転することにより，上記触媒部１２が活性化する。
【００３２】
なお，切替手段５の切替は，以下のように行なう。
即ち，上記アクチュエータ５３は，配管５５によって，電磁弁５４を介して上記エンジン７の吸気部７１と接続されている。上記吸気部７１は，エンジン作動時には常に負圧となっている。上記コントローラ５２の信号により，上記電磁弁５４が開閉することにより，その負圧が上記アクチュエータ５３に作用し上記切替手段５を開閉する。
【００３３】
次に，本例の自動車用排ガス浄化装置１による排ガス浄化作用につき説明する。
上記スタート触媒１４はエンジン７の直後に配置してあるため，エンジン始動から比較的短時間で活性状態となる。しかし，エンジン始動直後等，エンジン７自体の温度が低いときには，上記スタート触媒１４が未活性状態にある。
【００３４】
そこで，上述のごとく，エンジン７の水温を確認して，これが設定値よりも低いときには，上記スタート触媒１４も未活性であると判断する。そして，エンジン７から排出され上記スタート触媒１４を通過した上記排ガス８を上記吸着部１１へ導入し，次いで上記触媒部１２へ流入させる（図１の破線矢印）。
これにより，上記触媒部１２及びスタート触媒１４が活性状態になくとも，コールドＨＣ，ＣＯ，ＮＯx等の有害成分は，上記吸着部１１に吸着され外部へ放出されない。
【００３５】
一方，上記エンジン７が暖気状態になり，スタート触媒１４が活性状態となった時には，上記エンジン７から排出され，スタート触媒１４を通過した排ガス８の大部分を，上記触媒部１２へ直接導入する。この状態で数秒〜数十秒運転すると，上記触媒部１２が活性化し，該触媒部１２においてヒートＨＣ等の上記有害成分が浄化される（図１の実線矢印）。
【００３６】
また，この時はエンジン７から排出された上記排ガス８の一部を，上記吸着部１１を経て，触媒部１２へ流入させる。これにより，上記吸着部１１に吸着されていたコールドＨＣ等の有害成分を排ガス８中へ離脱させ，該有害成分を上記触媒部１２において浄化する。
即ち，この状態では，有害成分を上記吸着部１１へ吸着させない，非吸着時となる。
【００３７】
次に，本例の作用効果につき説明する。
上記吸着触媒モジュール１０は，上記のごとく，ドーナツ状のハニカム構造体からなる吸着部１１と，該吸着部１１の内側に管状隔壁３を介して設けたメイン流路３０と，該メイン流路３０の下流側に設けた触媒部１２とからなる（図１）。
【００３８】
即ち，上記吸着触媒モジュール１０は，上記管状隔壁３を上記吸着部１１の内側側面１１４に上記支持部材４を介して配設し，また，上記管状隔壁３の内側側面に上記触媒部１２の外側側面を保持部材３４を介して接合することにより構成されている。そのため，上記吸着触媒モジュール１０においては，上記ハニカム構造体の端面における接合を行なう必要がない。
【００３９】
それ故，上記吸着触媒モジュール１０は，接合困難な接合箇所も，不安定な接合箇所もなく構成される。これにより，排ガス８は上述したような予定通りの流路を確実に通過するため，有害成分が外部へ放出されるおそれがない。
また，上記吸着部１１と触媒部１２とは，上記管状隔壁３を介して一体的に構成されるため，上記自動車用排ガス浄化装置１を小型化することができる。
【００４０】
また，上記吸着部１１と上記管状隔壁３との間には，上記管状空洞部１３が設けられている。
そのため，上記吸着部１１を通過した排ガス８の流路を，効率的に折り返すことが可能となり，上記自動車用排ガス浄化装置１の一層の小型化を図ることができる。
【００４１】
また，上記切替手段５は，上記吸着時と非吸着時における，上記排ガス８の上記吸着部１１への導入を切替えるアクチュエータ５３を有している。
そのため，上記排ガス流路の切替を確実に行なうことが可能となる。
【００４２】
また，上記支持部材４は吸着材を担持しているため，上記吸着部１１を通過する前の排ガス８が，上記支持部材４の部分から洩れた場合にも，上記支持部材４に担持された吸着材によって有害成分を吸着することができる。そのため，有害成分の放出を一層確実に防止することができる。
即ち，上記貫通穴３２から導入された排ガス８が，上記吸着部１１を通過する前に，上記支持部材４から上記管状空洞部１４へ直接流入した場合にも，有害成分は上記支持部材４に担持された吸着材により吸着される。
【００４３】
以上のごとく，本例によれば，小型化が可能で，かつ有害成分の放出を確実に防止することができる自動車用排ガス浄化装置を提供することができる。
【００４４】
実施形態例２
本例は，図７，図８に示すごとく，触媒部１２が，吸着部１１の後端部１１９よりも下流側に設けられている吸着触媒モジュール１０を有する自動車用排ガス浄化装置の例である。
即ち，上記触媒部１２の前端部１２１は，上記吸着部１１の後端部１１９よりも下流側に配置されている（図７）。
【００４５】
上記吸着触媒モジュール１０のメイン流路３０は，図７に示すごとく，上記吸着部１１を形成するドーナツ状の内側における小径部３０１と，その下流側における大径部３０２とからなる。該大径部３０２には，上記触媒部１２が設けられている。
その他は，実施形態例１と同様である。
【００４６】
上記触媒部１２は，上記メイン流路３０の大径部３０２に設けてあるため，上記触媒部１２の断面積を大きくすることができる（図７）。一方，上記吸着部１１は，上記メイン流路３０の小径部３０１の外側にドーナツ状に設けてあるため，図８に示すごとく，上記吸着部１１の断面積も大きくすることができる。
【００４７】
それ故，上記吸着触媒モジュール１０の直径を大きくすることなく，排ガス８が通過する上記吸着部１１及び触媒部１２の断面積を大きくすることができる。これにより，上記吸着部１１の吸着機能及び触媒部１２の触媒機能が充分に発揮される。
従って，本例によれば，一層排ガスの浄化効率が高い自動車用排ガス浄化装置を得ることができる。
その他，実施形態例１と同様の作用効果を有する。
【００４８】
実施形態例３
本例は，図９に示すごとく，上記開口部３１を，上記吸着部１１の後端部１１９と上記触媒部１２の前端部１２１との間における上記管状隔壁３に設けた，吸着触媒モジュール１０を有する自動車排ガス浄化装置の例である。
そして，上記メイン流路３０の小径部３０１の管状隔壁３の外側に，上記吸着部１１の内側側面１１４の全面を，支持部材４０を介して接合してある。即ち，上記支持部材４０は，上記吸着部材１１の内側側面１１４の略全面に接合してある（図９）。
その他は，実施形態例２と同様である。
【００４９】
上記吸着部１１は，その内側側面１１４の全面を管状隔壁３の外側に，支持部材４０を介して接合してある。そのため，上記吸着部１１と管状隔壁３との接合を一層容易かつ確実に行なうことができる。
また，上記吸着部１１の後端部１１９と上記触媒部１２の前端部１２１との間に，上記開口部３１が設けられているため，上記吸着部１１を通過した排ガスが，折り返すことなく，そのまま上記触媒部１２へ流入する。そのため，排ガス８の流れが一層円滑となる。
その他，実施形態例２と同様の作用効果を有する。
【００５０】
なお，図７〜図９においては，上記実施形態例２又は実施形態例３において言及しなかった部分については，実施形態例１と同様の符号を用いた。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１における，自動車用排ガス浄化装置の吸着触媒モジュールの断面説明図。
【図２】実施形態例１における，自動車用排ガス浄化装置の説明図。
【図３】実施形態例１における，切替手段の断面説明図。
【図４】図１のＡ−Ａ線矢視断面図。
【図５】実施形態例１おける，（Ａ）支持部材の配設方法，及び（Ｂ）支持部材の他の配設方法の説明図。
【図６】実施形態例１における，切替制御装置による切替手段の制御方法を示すフローチャート。
【図７】実施形態例２における，自動車用排ガス浄化装置の吸着触媒モジュールの断面説明図。
【図８】図７のＢ−Ｂ線矢視断面図。
【図９】実施形態例３における，自動車用排ガス浄化装置の吸着触媒モジュールの断面説明図。
【符号の説明】
１．．．自動車用排ガス浄化装置，
１０．．．吸着触媒モジュール，
１１．．．吸着部，
１２．．．触媒部，
１３．．．管状空洞部，
２．．．ハウジング，
３．．．管状隔壁，
３０．．．メイン流路，
３１．．．開口部，
４，４０．．．支持部材，
５．．．切替手段，
８．．．排ガス，[0001]
【Technical field】
The present invention relates to an automobile exhaust gas purification device that purifies automobile exhaust gas using a catalyst part and an adsorption part.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to purify harmful components such as HC, CO, NOx, etc. contained in the exhaust gas of an automobile, a catalyst device in which a noble metal such as platinum, rhodium, palladium is supported on a carrier such as a honeycomb structure has been used. Yes.
However, in order for the catalyst device to purify the harmful components, the temperature of the catalyst device must reach a certain level. For this reason, when the temperature of the catalytic device immediately after engine startup is low, the harmful components cannot be purified. Moreover, immediately after the engine is started, the amount of discharged HC (hereinafter referred to as cold HC) is large, and this HC is released to the atmosphere without being purified.
[0003]
In order to solve this problem and improve the catalytic activity and adsorption performance, it has a catalytic device and an adsorbent disposed downstream thereof, and adsorbs and desorbs harmful components on the adsorbent with a simple and inexpensive structure. An automobile exhaust gas purification device capable of performing separation and purification has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 6-229223).
In this device, the cold HC is adsorbed by the downstream adsorbent during warm-up operation, and after the engine warms up, the cold HC adsorbed on the adsorbent is removed, and the cold HC is returned to the catalyst device side for purification. To do.
[0004]
However, it is difficult to reduce the size of this automobile exhaust gas purification device because the catalyst device and the adsorbent are mounted separately. In view of this, the inventor has proposed an automobile exhaust gas purification apparatus having an adsorption catalyst module made of a honeycomb structure having an adsorption portion at the outer portion and a catalyst portion inside the adsorption portion. As a result, the automobile exhaust gas purification device can be miniaturized.
[0005]
[Problems to be solved]
However, in the exhaust gas purifying apparatus for automobiles, in order to return the exhaust gas flowing into the adsorption part to the catalyst part, it is necessary to provide a rear end partition wall at the rear end part of the honeycomb structure. On the other hand, the rear end partition walls are usually made of metal, whereas the honeycomb structure is made of ceramic. For this reason, both cannot be welded, and the coefficients of thermal expansion are different, making them difficult to join. Therefore, there is a risk that exhaust gas flows out from between the two and exhaust gas containing harmful components is released to the outside.
[0006]
The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide an automobile exhaust gas purification device that can be miniaturized and can reliably prevent the release of harmful components.
[0007]
[Means for solving problems]
The invention according to claim 1 is an automobile exhaust gas purification device having an adsorption catalyst module disposed in the middle of an exhaust pipe of an engine,
The adsorption catalyst module is mounted in a housing and has an adsorption part made of a donut-shaped honeycomb structure carrying an adsorbent,
A main channel provided inside the adsorbing part via a tubular partition;
A catalyst portion that is disposed in the main flow path and includes a honeycomb structure carrying a catalyst;
The tubular partition wall is provided with an opening communicating with the adsorbing portion and the catalyst portion on the upstream side of the catalyst portion,
Further, switching means for controlling the introduction of the exhaust gas into the catalyst part is disposed upstream of the opening in the tubular partition wall,
During adsorption the adsorption section adsorbs harmful components in the exhaust gas, Ri tear the exhaust gas is arranged to flow from the suction unit through the opening into the catalyst unit,
Further, on the upstream side of the opening, a tubular cavity is provided between the inner side surface of the adsorption part and the tubular partition wall with a support member interposed therebetween, and the exhaust gas is adsorbed on the adsorption part. The exhaust gas purifying apparatus for automobiles is configured to flow into the main flow path sequentially through the section and the tubular cavity .
[0008]
The most notable aspect of the present invention is that the adsorption catalyst module includes an adsorption portion made of a donut-shaped honeycomb structure, a main flow path provided inside the adsorption portion via a tubular partition wall, and the main flow path. And a catalyst portion made of a honeycomb structure.
Examples of the harmful component include hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO), nitrogen oxide (NOx), and the like.
The upstream side refers to the side where the exhaust gas is introduced into the adsorption catalyst module, and the downstream side refers to the discharge side.
[0009]
An example of the exhaust gas purification action by the automobile exhaust gas purification apparatus of the present invention will be described.
When the catalyst part is not in an active state, such as immediately after the engine is started, the adsorbing part adsorbs harmful components in the exhaust gas. At the time of this adsorption, the exhaust gas discharged from the engine is introduced into the adsorption part, and then flows into the catalyst part through the opening.
Thereby, even if the catalyst part is not in an active state, harmful components are adsorbed by the adsorption part and are not released to the outside.
[0010]
On the other hand, when the engine is warmed up and the catalyst part is activated, most of the exhaust gas discharged from the engine is directly introduced into the catalyst part from the main flow path. Purifies harmful ingredients.
At this time, no harmful components are adsorbed on the adsorbing portion. At the time of non-adsorption, a part of the exhaust gas discharged from the engine is also introduced into the catalyst part and flows into the adsorption part. As a result, the harmful components adsorbed on the adsorbing portion are separated, and the harmful components are purified in the catalyst portion.
[0011]
Next, the effects of the present invention will be described.
As described above, the adsorption catalyst module includes an adsorption part made of a doughnut-shaped honeycomb structure, a main channel provided inside the adsorption part via a tubular partition, a catalyst unit provided in the main channel, Consists of.
[0012]
That is, the tubular partition wall is joined to the inner side surface of the adsorption part, and the outer side surface of the catalyst part is joined to the inner side surface of the tubular partition wall to constitute the adsorption catalyst module. Therefore, in the adsorption catalyst module, it is not necessary to perform bonding at the end face of the honeycomb structure.
[0013]
Therefore, the adsorption catalyst module is configured with neither a difficult-to-join joint nor an unstable joint. As a result, the exhaust gas reliably passes through the planned flow path as described above, and there is no possibility that harmful components are released to the outside.
Moreover, since the said adsorption part and a catalyst part are comprised integrally through the said tubular partition, the said exhaust gas purification apparatus for motor vehicles can be reduced in size.
[0014]
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an automobile exhaust gas purification device that can be miniaturized and can reliably prevent the release of harmful components.
[0015]
Further, at the upstream side of the opening, between the inner side surface and the tubular partition wall of the suction unit, supporting support member is interposed tubular hollow portion is provided between the two, the exhaust gas via the upper Symbol adsorption portion and the tubular hollow portion successively it is configured to flow into the main flow path.
As a result, the exhaust gas flow path that has passed through the adsorption section can be efficiently folded back, and the automobile exhaust gas purification device can be further miniaturized.
The support member also serves as a seal member that prevents the exhaust gas from leaking.
[0016]
Next, as in the invention described in claim 2 , it is preferable that the catalyst portion is provided on the downstream side of the rear end portion of the adsorption portion.
As a result, the inner diameter of the donut forming the adsorbing portion can be reduced and the diameter of the catalyst portion can be increased. Therefore, the cross-sectional areas of the catalyst part and the adsorption part through which the exhaust gas passes can be increased without increasing the diameter of the adsorption catalyst module. Therefore, the purification efficiency of the exhaust gas purification apparatus for automobiles is improved.
[0017]
Next, as in the invention described in claim 3, it is preferable that the opening is provided in the tubular partition wall between the rear end portion of the adsorption portion and the front end portion of the catalyst portion.
Thereby, it is possible to join the whole inner side surface of the adsorption part to the tubular partition wall. Therefore, the adsorbing part and the tubular partition can be joined more easily and reliably.
Further, in this case, the exhaust gas that has passed through the adsorption part flows into the catalyst part as it is without being folded back, so that the exhaust gas flow becomes smoother.
[0018]
Next, as in a fourth aspect of the present invention, the switching means includes an actuator that switches to introduce the exhaust gas into the adsorption unit during the adsorption, and mainly switches to the catalyst unit during non-adsorption. It is preferable.
This makes it possible to reliably switch the exhaust gas flow path.
[0019]
Next, as in the invention described in claim 5 , it is preferable that the support member carries an adsorbent.
Thereby, even when the exhaust gas before passing through the adsorption part leaks from the part of the support member, harmful components can be adsorbed by the adsorbent carried on the support member. Therefore, it is possible to obtain an automobile exhaust gas purification device that can more reliably prevent the release of harmful components.
[0020]
Next, as in a sixth aspect of the present invention, a plurality of the support members are arranged at a predetermined interval, and are formed by the plurality of support members, the adsorption portion, and the tubular partition wall. The space is preferably filled with an adsorbent.
Thereby, even when the exhaust gas before passing through the adsorbing portion leaks from the portion of the support member, harmful components can be adsorbed by the adsorbent filled in the space. Therefore, it is possible to obtain an automobile exhaust gas purification device that can more reliably prevent the release of harmful components.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1
An automobile exhaust gas purifying apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 2, the automobile exhaust gas purification apparatus 1 of this example includes an adsorption catalyst module 10 disposed in the middle of an exhaust pipe 72 of the engine 7.
[0022]
As shown in FIG. 1, the adsorption catalyst module 10 has an adsorption portion 11 that is mounted in a housing 2 and is made of a donut-shaped honeycomb structure carrying an adsorbent. A main flow path 30 provided through the tubular partition wall 3 is formed inside the adsorption portion 11. On the downstream side of the main channel 30 (on the right side in FIG. 1), a catalyst portion 12 made of a honeycomb structure carrying a catalyst is disposed.
[0023]
The tubular partition wall 3 is provided with an opening 31 that allows the adsorbing portion 11 and the catalyst portion 12 to communicate with each other on the upstream side (left side in FIG. 1) of the catalyst portion 12.
Further, a switching means 5 for controlling the introduction of the exhaust gas 8 into the catalyst unit 12 is disposed upstream of the opening 31 in the tubular partition wall 3.
In the exhaust gas purification apparatus 1 for an automobile, the exhaust gas 8 flows from the adsorption unit 11 to the catalyst unit 12 through the opening 31 when the adsorption unit 11 adsorbs harmful components such as cold HC in the exhaust gas 8. It is configured to do.
The tubular partition wall 3 on the upstream side of the switching means 5 is provided with a through hole 32.
[0024]
Between the adsorption part 11 and the tubular partition wall 3, a tubular cavity part 13 formed by a support member 4 interposed therebetween is provided. The exhaust gas 8 flows into the main flow path 30 via the adsorption part 11 and the tubular cavity part 13 as shown by the broken line arrows in FIG.
[0025]
As shown in FIGS. 1 and 4, the outer side surface of the suction portion 11 is joined to the inner side surface of the housing 2 via a holding member 24. The tubular partition wall 3 is disposed on the inner side surface 114 of the adsorption portion 11 via the support member 4. The outer side surface of the catalyst part 12 is joined to the inner side surface of the tubular partition wall 3 via a holding member 34.
[0026]
As shown in FIG. 2, the automobile exhaust gas purification device 1 includes a start catalyst 14 provided in the middle of an exhaust pipe 72 downstream of the engine 7, the adsorption catalyst module 10, and a switching control device 50.
The start catalyst 14 is a catalyst device in which a catalyst is supported on a honeycomb structure, which is used for purifying exhaust gas when starting the engine. The switching control device 50 is a device that controls an actuator 53 that switches the switching means 5 described below.
[0027]
The switching means 5 has an actuator 53 that switches so that the exhaust gas 8 is introduced into the adsorption unit 11 during the adsorption, and that it mainly switches into the catalyst unit 12 during non-adsorption (FIG. 2).
Further, as shown in FIG. 3, the switching means 5 includes a rotation shaft 58 rotatably attached to the tubular partition wall 3, and an inner peripheral shape of the tubular partition wall 3 fixed to the rotation shaft 58. The on / off valve 59 has substantially the same shape.
In FIG. 3, the open / close valve 59 indicated by a solid line represents a closed state, and the open / close valve 59 indicated by a two-dot chain line represents a open state.
[0028]
As shown in FIG. 5A, the support member 4 is provided between the adsorption portion 11 and the tubular partition wall 13 on the upstream side of the opening 31. The support member 4 carries an adsorbent.
As shown in FIG. 5B, two support members 4 are arranged at a predetermined interval, and a space formed by the two support members 4, the adsorbing portion 11, and the tubular partition wall 13. Alternatively, the adsorbent 41 may be filled.
[0029]
Next, switching of the switching means 5 by the switching control device 50 will be described with reference to FIG.
First, as step S1, the timer of the controller 52 (FIG. 2) is reset when the engine is started. Next, in step S2, compares the water temperature Tw of the engine 7 and the set temperature Tw _0. In the case of Tw> Tw ₀ is the catalyst of the catalytic unit 12 is determined to be in the active state, by opening the switching means 5, most of the exhaust gas 8 is introduced into the catalyst unit 12 (solid arrow in FIG. 1 ).
[0030]
On the other hand, in the case of Tw ≦ Tw ₀ is the catalyst of the catalytic unit 12 is determined to be in the deactivated state, closes the switching means 5, introducing the total amount of the exhaust gas 8 to the suction unit 11 through the through hole 32 (Step S3).
As a result, the exhaust gas 8 passes through the adsorption part 11 and is folded back into the tubular cavity part 13. Then, the exhaust gas 8 flows from the tubular cavity 13 into the main flow path 30 through the opening 31, and passes through the catalyst 12 (broken arrow in FIG. 1).
[0031]
In this case, the timer of the controller 52 has counted the time from engine start (S1), and compares the time t with a predetermined time t ₀ (step S4).
Next, when t ≧ t ₀ , it is determined that the temperature of the start catalyst 14 has risen and the catalyst has become active, and the switching means 5 is opened (step S5).
As a result, the exhaust gas 8 is directly introduced into and passed through the catalyst portion 12 (solid arrow in FIG. 1). At this time, part of the exhaust gas 8 is introduced into the adsorption unit 11. Furthermore, by operating for several seconds to several tens of seconds in this state, the catalyst unit 12 is activated.
[0032]
The switching of the switching means 5 is performed as follows.
That is, the actuator 53 is connected to the intake portion 71 of the engine 7 via the electromagnetic valve 54 by the pipe 55. The intake portion 71 is always at a negative pressure when the engine is operating. When the electromagnetic valve 54 is opened and closed by a signal from the controller 52, the negative pressure acts on the actuator 53 to open and close the switching means 5.
[0033]
Next, the exhaust gas purification action of the automobile exhaust gas purification apparatus 1 of this example will be described.
Since the start catalyst 14 is arranged immediately after the engine 7, it is activated in a relatively short time after the engine is started. However, when the temperature of the engine 7 itself is low, such as immediately after the engine is started, the start catalyst 14 is in an inactive state.
[0034]
Therefore, as described above, the water temperature of the engine 7 is confirmed, and if it is lower than the set value, it is determined that the start catalyst 14 is also inactive. Then, the exhaust gas 8 exhausted from the engine 7 and passed through the start catalyst 14 is introduced into the adsorption unit 11 and then flows into the catalyst unit 12 (broken arrows in FIG. 1).
Thereby, even if the catalyst part 12 and the start catalyst 14 are not in an active state, harmful components such as cold HC, CO, NOx are adsorbed by the adsorption part 11 and are not released to the outside.
[0035]
On the other hand, when the engine 7 is warmed up and the start catalyst 14 is activated, most of the exhaust gas 8 discharged from the engine 7 and passed through the start catalyst 14 is directly introduced into the catalyst unit 12. . When operated for several seconds to several tens of seconds in this state, the catalyst unit 12 is activated, and the harmful components such as heat HC are purified in the catalyst unit 12 (solid line arrows in FIG. 1).
[0036]
At this time, a part of the exhaust gas 8 discharged from the engine 7 is caused to flow into the catalyst unit 12 through the adsorption unit 11. As a result, harmful components such as cold HC adsorbed on the adsorption unit 11 are separated into the exhaust gas 8 and the harmful components are purified in the catalyst unit 12.
That is, in this state, the harmful component is not adsorbed to the adsorbing portion 11 and is not adsorbed.
[0037]
Next, the effect of this example will be described.
As described above, the adsorption catalyst module 10 includes the adsorption part 11 made of a doughnut-shaped honeycomb structure, the main flow path 30 provided inside the adsorption part 11 via the tubular partition wall 3, and the main flow path 30. And a catalyst portion 12 provided on the downstream side (FIG. 1).
[0038]
That is, the adsorption catalyst module 10 includes the tubular partition wall 3 disposed on the inner side surface 114 of the adsorption part 11 via the support member 4, and the outer side of the catalyst part 12 on the inner side surface of the tubular partition wall 3. It is configured by joining the side surfaces via a holding member 34. Therefore, in the adsorption catalyst module 10, it is not necessary to perform bonding at the end face of the honeycomb structure.
[0039]
Therefore, the adsorption catalyst module 10 is configured without any difficult joints and unstable joints. As a result, the exhaust gas 8 surely passes through the planned flow path as described above, so that no harmful components are released to the outside.
Moreover, since the said adsorption part 11 and the catalyst part 12 are comprised integrally through the said tubular partition 3, the said exhaust gas purification apparatus 1 for motor vehicles can be reduced in size.
[0040]
Further, the tubular cavity portion 13 is provided between the adsorption portion 11 and the tubular partition wall 3.
Therefore, the flow path of the exhaust gas 8 that has passed through the adsorption unit 11 can be efficiently turned back, and the automobile exhaust gas purification device 1 can be further miniaturized.
[0041]
The switching means 5 has an actuator 53 that switches the introduction of the exhaust gas 8 into the adsorption unit 11 during the adsorption and non-adsorption.
Therefore, it is possible to reliably switch the exhaust gas flow path.
[0042]
Further, since the support member 4 carries an adsorbent, the exhaust gas 8 before passing through the adsorbing portion 11 is also carried by the support member 4 even when it leaks from the support member 4 portion. Harmful components can be adsorbed by the adsorbent. Therefore, the release of harmful components can be prevented more reliably.
That is, even when the exhaust gas 8 introduced from the through hole 32 directly flows into the tubular cavity 14 from the support member 4 before passing through the adsorption portion 11, harmful components are transferred to the support member 4. Adsorbed by the supported adsorbent.
[0043]
As described above, according to this example, it is possible to provide an automobile exhaust gas purification device that can be downsized and can reliably prevent the release of harmful components.
[0044]
Embodiment 2
This example is an example of an automobile exhaust gas purification apparatus in which the catalyst unit 12 includes an adsorption catalyst module 10 provided downstream of the rear end 119 of the adsorption unit 11 as shown in FIGS. .
In other words, the front end 121 of the catalyst unit 12 is disposed downstream of the rear end 119 of the adsorption unit 11 (FIG. 7).
[0045]
As shown in FIG. 7, the main flow path 30 of the adsorption catalyst module 10 includes a small-diameter portion 301 inside the doughnut that forms the adsorption portion 11 and a large-diameter portion 302 on the downstream side thereof. The large diameter portion 302 is provided with the catalyst portion 12.
Others are the same as in the first embodiment.
[0046]
Since the catalyst part 12 is provided in the large diameter part 302 of the main flow path 30, the cross-sectional area of the catalyst part 12 can be increased (FIG. 7). On the other hand, since the adsorption part 11 is provided in a donut shape outside the small diameter part 301 of the main flow path 30, the cross-sectional area of the adsorption part 11 can be increased as shown in FIG.
[0047]
Therefore, the cross-sectional areas of the adsorption part 11 and the catalyst part 12 through which the exhaust gas 8 passes can be increased without increasing the diameter of the adsorption catalyst module 10. Thereby, the adsorption function of the adsorption part 11 and the catalyst function of the catalyst part 12 are sufficiently exhibited.
Therefore, according to this example, it is possible to obtain an automobile exhaust gas purification device with higher exhaust gas purification efficiency.
In addition, it has the same effects as the first embodiment.
[0048]
Embodiment 3
In this example, as shown in FIG. 9, the adsorption catalyst module 10 in which the opening 31 is provided in the tubular partition wall 3 between the rear end 119 of the adsorption unit 11 and the front end 121 of the catalyst unit 12. It is an example of the automobile exhaust gas purification device having
The entire inner side surface 114 of the suction portion 11 is joined to the outside of the tubular partition wall 3 of the small diameter portion 301 of the main flow path 30 via the support member 40. That is, the support member 40 is joined to substantially the entire inner side surface 114 of the adsorption member 11 (FIG. 9).
Others are the same as the second embodiment.
[0049]
The adsorption part 11 has its entire inner side surface 114 joined to the outside of the tubular partition wall 3 via a support member 40. Therefore, the adsorbing part 11 and the tubular partition wall 3 can be joined more easily and reliably.
In addition, since the opening 31 is provided between the rear end 119 of the adsorption unit 11 and the front end 121 of the catalyst unit 12, the exhaust gas that has passed through the adsorption unit 11 does not turn back. It flows into the catalyst part 12 as it is. Therefore, the flow of the exhaust gas 8 becomes smoother.
In addition, it has the same operational effects as the second embodiment.
[0050]
7 to 9, the same reference numerals as those in the first embodiment are used for portions not mentioned in the second embodiment or the third embodiment.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view of an adsorption catalyst module of an automobile exhaust gas purification apparatus in Embodiment 1;
FIG. 2 is an explanatory diagram of an automobile exhaust gas purification apparatus in Embodiment 1;
FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view of switching means in Embodiment 1;
4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIGS. 5A and 5B are explanatory views of (A) a method for arranging a support member and (B) another method for arranging a support member in Embodiment 1. FIG.
6 is a flowchart showing a method for controlling switching means by the switching control device in Embodiment 1. FIG.
7 is a cross-sectional explanatory view of an adsorption catalyst module of an automobile exhaust gas purification apparatus in Embodiment 2. FIG.
8 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
9 is a cross-sectional explanatory view of an adsorption catalyst module of an automobile exhaust gas purification apparatus in Embodiment 3. FIG.
[Explanation of symbols]
1. . . Exhaust gas purification equipment for automobiles,
10. . . Adsorption catalyst module,
11. . . Adsorption part,
12 . . Catalyst part,
13. . . Tubular cavity,
2. . . housing,
3. . . Tubular septum,
30. . . Main flow path,
31. . . Aperture,
4,40. . . Support member,
5. . . Switching means,
8). . . Exhaust gas,

Claims

An automobile exhaust gas purification device having an adsorption catalyst module disposed in the middle of an engine exhaust pipe,
The adsorption catalyst module is mounted in a housing and has an adsorption part made of a donut-shaped honeycomb structure carrying an adsorbent,
A main channel provided inside the adsorbing part via a tubular partition;
A catalyst portion that is disposed in the main flow path and includes a honeycomb structure carrying a catalyst;
The tubular partition wall is provided with an opening communicating with the adsorbing portion and the catalyst portion on the upstream side of the catalyst portion,
Further, switching means for controlling the introduction of the exhaust gas into the catalyst part is disposed upstream of the opening in the tubular partition wall,
During adsorption the adsorption section adsorbs harmful components in the exhaust gas, Ri tear the exhaust gas is arranged to flow from the suction unit through the opening into the catalyst unit,
Further, on the upstream side of the opening, a tubular cavity is provided between the inner side surface of the adsorption part and the tubular partition wall with a support member interposed therebetween, and the exhaust gas is adsorbed on the adsorption part. An exhaust gas purifying apparatus for an automobile, wherein the exhaust gas purifying apparatus for an automobile is configured to flow into the main flow path sequentially through a portion and the tubular hollow portion .

Oite to claim 1, the catalyst unit, automobile exhaust gas purifying device, characterized in that provided downstream of the rear end of the suction unit.

3. The automobile exhaust gas purification device according to claim 2, wherein the opening is provided in the tubular partition wall between a rear end portion of the adsorption portion and a front end portion of the catalyst portion.

The switching means according to any one of claims 1 to 3 , wherein the switching means includes an actuator that switches to introduce the exhaust gas into the adsorption unit during the adsorption, and switches to introduce mainly into the catalyst unit during non-adsorption. An exhaust gas purification apparatus for automobiles characterized by the above.

The exhaust gas purification apparatus for an automobile according to any one of claims 1 to 4 , wherein the support member carries an adsorbent.

The support member according to any one of claims 1 to 5 , wherein a plurality of the support members are arranged at a predetermined interval, and a space formed by the plurality of support members, the adsorption portion, and the tubular partition wall. Is an exhaust gas purification device for automobiles, which is filled with an adsorbent.