JPH0286910A - アルコール使用内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、アルコールを使用する内燃機関の排気浄化装
置に関し、特にアルデヒドの浄化装置に関する。

〈従来の技術〉 従来のアルコールを使用する内燃機関の排気浄化装置と
しては、例えば第４図に示すようなものがある（トヨタ
技術　第３６巻　第１号　９４頁昭和６１年９月）。

即ち、エミッション対策として排気マニホールド５２出
口に三元触媒５３を取り付け、且つ床下にも第２の三元
触媒５４を取り付けたものである。

しかし、アルコール使用内燃機関５１の場合は、三元触
媒５３または５４の下流の排気管５５及び特にマフラー
５６の内壁にアルデヒドが吸着し、残留し、この残留し
たアルデヒドが始動時等に排気ガス流により気化し、該
アルデヒドが外部に多量に排出されてしまうことがあっ
た。

このため、内燃機関の始動時等における低排気温度時に
発生する多量のアルデヒドを吸着捕集するために、アル
コール使用内燃機関の排気浄化装置として、例えば第５
図に示すようなものがある（特公昭６２−３０８１６号
公報参照）。

即ち、機関６１から排出される排気は触媒コンバータ６
２に導かれるようになっている。触媒コンバータ６２の
下流側には排気主通路６３とこれをハイバスするバイパ
ス通路６４とが設けられ、合流後マフラー６５に通じて
いる。バイパス通路６４の途中には排気中に含まれる未
燃成分を吸着するトラップ６６が設けられており、該ト
ラップ６６の内空間には機関６１から排出されアルデヒ
ドを含有する排気を捕集吸着するフィルタ７０が収納さ
れている。そして、排気主通路６３とバイパス通路６４
との分岐部に、触媒コンバータ６２から流出した排気を
排気主通路６３とバイパス通路６４とのいずれか一方の
通路に切り換えて流す切換弁６７が配設されている。

冷機時においては、制御装置６８からの出力信号により
負圧・大気圧切換用の電磁弁６９を作動させ、図示しな
いダイヤフラムを介して切換弁６７により排気主通路６
３を閉とし、バイパス通路６４を開とする方向に駆動す
る。これにより、機関６１から排出された排気はバイパ
ス通路６４を通ってトラップ６６に流入し、排気中のア
ルデヒド等の未燃成分が前記フィルタ７０に吸着される
。排気をトラップ６６側に流すのは排温が低く触媒コン
バータ６２の活性温度以下で、且つフィルタ７０に未燃
成分が吸着する温度の時である。

排温が上昇した時には電磁弁６９を介して切換弁６７が
バイパス通路６４を閉とし排気主通路６３を開にする。

この時は充分に触媒コンバータ６２により排気成分は浄
化され、排気はバイパスされず排気主通路６３のみを通
過して流れる。

さらにこのバイパス通路６４が閉じられた状態の時に、
排気の排温によりフィルタ７０に吸着されたアルデヒド
は酸化され、該フィルタ７０は再生される。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、このような従来のアルコール使用内燃機
関の排気浄化装置にあっては、フィルタに吸着させた未
燃成分であるアルデヒドの処理を、排気主通路のみを通
過して流れる排気の排温により酸化することにより行っ
ていた。また、フィルタがトラップの内空間にほぼ充満
して収納されているため、前記排気と熱交換をする表面
積が小さく、該フィルタが活性化温度に達するのに時間
が掛かり、以てフィルタに吸着されたアルデヒドが酸化
されるのに時間が掛かるので、排気の浄化率が低下する
。更にアルコール燃料はガソリンに比べ末暖機状態での
燃料増量率が大きいため、低温始動時、始動直後等には
多量の未燃アルコールが排出され、それに対処するため
に大容量のフィルタを設けなければならないという問題
点があった。

本発明は以上のような従来の実情に鑑みなされたもので
、冷機時にトラップに吸着したアルデヒドの処理方法を
改善することにより、暖機中に多量に発生するアルデヒ
ドの大気中への放出を可及的に防止できるアルコール使
用内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする
。

く課題を解決するための手段〉 このため、本発明は、アルコールを使用する内燃機関の
排気通路に排気中に含有されるアルデヒドを捕集吸着す
るフィルタを介装し、排気熱によってフィルタに吸着し
たアルデヒドを浄化してなるアルコール使用内燃機関の
排気浄化装置において、前記排気通路に容積室を介装し
、容積室の内部にアルデヒド捕集用の多孔体のフィルタ
を、該容積室の内壁との間に隙間を有して配設する構成
とした。

く作用〉 上記の構成によれば、排気通路に排出されアルデヒドを
含有する排気はフィルタによって捕集吸着され、且つ該
フィルタが容積室の内壁との間に隙間を有して配設され
るので排気が該容積室内に一時的に滞留される。もって
、フィルタと排気との間で熱交換をする表面積を充分確
保することができ、多孔体のフィルタに担持された触媒
を活性化させることができる。

〈実施例〉 以下に、本発明の実施例を図に基づいて説明する。

第１図は本発明の第１実施例を示すものである。

内燃機関ｌの排気系に触媒コンバータ２が介装されてお
り、且つ床下にも第２の触媒コンバータ３が介装されて
いる。そして、さらに下流の排気通路４は容積室である
マフラー５に連通し、マフラー５には第１出口通路７と
、該マフラー５の内空間に突出した突出部８を有する有
底状の第２出口通路９とが設けられており、第１出口通
路７と第２出口通路９とはマフラー５を出た後に合流し
ている。そして、第２出口通路９の突出部８には、側壁
に図示しない貫通部が設けられており、触媒付のフィル
タ１０が前記マフラー５の内壁１１との間に隙間１２を
有して該貫通部を包み込むように配設されている。ここ
で、フィルタ１０の担体は、吸着性の高いセラミック多
孔質体、例えば耐熱性のセラミックフオーム等が良く、
そしてこれらに触媒を担持させている。また、吸着性能
を向上させるために、アルミナをコーティングしてもよ
い。

第１出口通路７の前記合流部の上流側には流路開閉バル
ブ６が設けられ、この開閉バルブ６はアクチュエータ１
３によって駆動され、アクチュエータ１３には電磁弁１
４によって例えば大気が導入される。この電磁弁１４は
制御装置１５により駆動され、制御装置１５にはマフラ
ー５の内空間である隙間１２に設けた該内空間の排気温
度を検出する排温センサ１６からの信号を入力させであ
る。ここで、制御装置１５は、排温センサ１６からの信
号を受けて、排気温度が所定温度以上の時に信号を出力
して、電磁弁１４およびアクチュエータ１３を介して流
路開閉バルブ６を開とするようになっている。

次に作用を説明する。

内燃機関１から排出された排気は触媒コンバータ２，３
及び排気通路４を通って、マフラー５に流入する。ここ
で、排気は内燃機関１が充分暖機され、触媒コンバータ
２．３人口の排温が触媒活性温度以上であれば充分に浄
化されるが、冷機スタート時等の排温が低く触媒コンバ
ータ２，３の温度も低い場合には浄化されずに排出され
てしまう。

そこで、冷機スタート時等の排温が所定温度より低い場
合には流路開閉バルブ６を閉として第１出口通路７を閉
とする。すると、触媒付フィルタ１０の温度は低くまた
担体がセラミックフオーム等の吸着性の高いものである
ため、排気がマフラー５に流入した時点で、アルデヒド
等の未燃成分が該フィルタ１０に充分に吸着されて排気
が浄化されその後内燃機関１が暖機され排温も上昇し、
触媒付フィルタ１０の温度が上昇してきた時は、吸着し
たアルデヒド等の未燃成分が離脱し、排出されてしまう
ため、流路開閉バルブ６を作動させて、第１出口通路７
を開とする。この時は、排気はフィルタ１０の圧力損失
により、はとんど第２出口通路９には流れず、第１出口
通路７を通って排出される。この後は排気は触媒コンバ
ータ２，３により浄化される。

一方、第１出口通路７を開として、該第１出口通路７か
ら排気を排出している時も、前述したように内燃機関１
から排出された排気は触媒コンバータ２，３及び排気通
路４を通って、マフラー５に流入している。ここで、第
２出口通路９の突出部８に配設された触媒付のフィルタ
１０は、前記マフラー５の内壁１１との間に隙間１２を
有して配設されており、かつ、排気は該マフラー５内に
一時的に滞留されるので、フィルタ１０は全周で排気と
の間で熱交換をすることとなり、充分熱交換をする表面
積が確保される。もって、フィルタ１０に吸着した未燃
成分のアルデヒドを酸化処理すると同時に、セラミック
フオーム等の多孔体のフィルタ１０に担持された触媒を
活性化させることができる。

これにより、フィルタ１０の再生が暖機中宮に、そして
効率良く行われることとなり、暖機中に多量に発生する
アルデヒドの大気中への放出を可及的に防止することが
できる。

ここで、電磁弁１４およびアクチュエータ１３を介して
流路開閉バルブ６を開とするような信号としては、マフ
ラー５の内空間排気温度を用いないで、三元触媒３の下
流側に介装される排温センサ１７によって検出される排
気温度を用いてもよいし、また内燃機関１の運転状態即
ち機関回転数や負荷信号等を用いて判断しても良い。

第２図は本発明の第２実施例を示すものである。

本実施例においては、図示しない触媒コンバータの下流
の排気通路２１は、有底状である第１流入通路２２と流
路端が開放されている第２流入通路２３に分流され、容
積室であるマフラー２６に連通している。そして、第１
流入通路２２の有底状の突出部２４には、側壁に図示し
ない貫通部が設けられており、触媒付のフィルタ２７が
前記マフラー２６の内壁２８との間に隙間２９を有して
該貫通部を包み込むように配設されている。ここで、フ
ィルタ２７の担体は、前記第１実施例と同様に例えば耐
熱性のセラミックフオーム等が良く、そしてこれらに触
媒を担持させている。

そして、マフラー２６内の排気は前記第１流入通路２２
の突出部２４に略対向した位置に設けられた排気通路３
０より排出されて大気に放出される。

また、第１流入通路２２及び第２流入通路２３には各々
流路開閉バルブ３１．３２が設けられいる。ここで、制
御装置３３は、排温センサ３４からの信号を受けて、排
気温度が所定温度以上の時に前記開閉バルブ３１を閉、
開閉バルブ３２を開にして排気を第２流入通路２３より
マフラー２６に流入させ、排気温度が所定温度未満の時
は逆の信号を出力して排気を第１流入通路２２よりマフ
ラー２６に流入させるように制御している。本実施例に
おいても、前記流路開閉バルブ３Ｌ　３２の開閉は内燃
機関１の運転状態即ち機関回転数や負荷信号等を用いて
判断しても良い。

次に作用を説明する。

冷機スタート時等の排温が所定温度より低い場合には、
第１流入通路２２よりマフラー２６に流入した排気は、
アルデヒド等の未燃成分が該フィルタ１０に充分に吸着
され、排気通路３０より排出される。

その後機関が暖機され排温も上昇し、触媒付フィルタ２
７の温度が上昇してきた時は、排気は第２流入通路２３
よりマフラー２６に流入し、マフラー２６の隙間２９に
一時滞留して、排気通路３０より排出する。

この時、フィルタ２７は全周で排気との間で熱交換をす
ることとなり、フィルタ２７に吸着した未燃成分のアル
デヒドを酸化処理すると同時に、セラミックフオーム等
の多孔体のフィルタ２７に担持された触媒を活性化させ
ることができる。

本実施例においても、フィルタ２７の再生が暖機中宮に
、そして効率良く行われることとなり、暖機中に多量に
発生するアルデヒドの大気中への放出を可及的に防止す
ることができる。

また本実施例において、第１流入通路２２に流路開閉バ
ルブ３１を設けなくても、前記フィルタ２７の容量を大
きくすることによって充分アルデヒドが該フィルタ２７
に吸着されるので、第１流入通路２３の流路開閉バルブ
３２が開となった時に、吸着したアルデヒド等の未燃成
分が離脱し、排出されてしまう以前に該フィルタ２７に
吸着されたアルデヒドが酸化処理されることになり、ア
ルデヒドが大気中へ放出されることはない。

第３図は本発明の第３実施例を示すものである。

本実施例は、内燃機関が暖機性能に優れ、始動後の排温
上昇が非常に速い場合に用いられるものである。

先ず構成を説明すると、図示しない触媒コンバータの下
流の排気通路４１は容積室であるマフラー４２に連通し
、マフラー４２には該マフラー４２の内空間に突出した
有底状の突出部４３を有する出口通路４４とが設けられ
ている。そして、出口通路４４の突出部４３の側壁に図
示しない貫通部が設けられており、触媒付のセラミック
フオーム等の多孔体のフィルタ４５が前記マフラー４２
の内壁４６との間に隙間４７を有して該貫通部を包み込
むように配設されている。

以上の構成により、排気通路４１よりマフラー４２に流
入する排気は一時マフラー４２の隙間４７に滞留し、常
にフィルタ４５を通過して出口通路４４に流れることに
なる。ここで、内燃機関が暖機性能に優れ、始動後の排
温上昇も非常に早いので、全周で排気と熱交換をしてい
るフィルタ４５においては、担持される触媒が速やかに
活性化され、もって排気流により大気にブローされる以
前に酸化されて、再生される。

また、本実施例においては、前述した第１及び第２実施
例に比べ、その構成が簡易であり、また排気が常にフィ
ルタ４５を通過して浄化されるため、従来搭載されてい
た床下三元触媒の容量を小さくすることができ、製造コ
ストの低減が図れるという効果がある。

更に本実施例では、常に排気が通る通路にセラミックフ
オーム等の多孔体のフィルタ４５を介装しているので、
排気音の減少を図ることが可能となる。ここで、多孔体
のフィルタ４５を介装することによって生じる圧損増加
分は該マフラー４２の低圧化を図ることにより解消でき
る。

〈発明の効果〉 以」二説明したように、本発明によれば、排気通路に容
積室を介装し、排気を該容積室内に一時的に滞留させる
ために、フィルタを該容積室の内壁との間に隙間を有し
て配設したので、排出される排気はフィルタによって捕
集吸着され、且つ該フィルタに担持された触媒を活性化
させることができるので、暖機中に多量に発生ずるアル
デヒドの大気中への放出を可及的に防止できるという効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す排気浄化装置の系統
図、第２図は本発明の第２実施例を示す排気浄化装置の
系統図、第３図は本発明の第３実施例を示す排気浄化装
置の系統図、第４図及び第５図は従来例を示す排気浄化
装置の系統図である。 ■・・・内燃機関　　２．３・・・三元触媒　　４．２
１゜４１・・・排気通路　　５．２６．４２・・・マフ
ラー　　６゜３１、３２・・・流路開閉バルブ　　７・
・・第１出口通路９・・・第２出口通路　　１０．２７
．４５・・・触媒付フィルタ　　１２．２９．４７・・
・隙間　　１．５．３３・・・制御装置１６、１７．３
４・・・排温センサ 特許出願人　日産自動車株式会社 代理人　弁理士　笹　島　　冨二雄

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アルコールを使用する内燃機関の排気通路に排気中に含
   有されるアルデヒドを捕集吸着するフィルタを介装し、
   排気熱によってフィルタに吸着したアルデヒドを浄化し
   てなるアルコール使用機関の排気浄化装置において、前
   記排気通路に容積室を介装し、容積室の内部にアルデヒ
   ド捕集用の多孔体のフィルタを、該容積室の内壁との間
   に隙間を有して配設したことを特徴とするアルコール使
   用内燃機関の排気浄化装置。