JPH05171929A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置

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JPH05171929A
JPH05171929A JP3343196A JP34319691A JPH05171929A JP H05171929 A JPH05171929 A JP H05171929A JP 3343196 A JP3343196 A JP 3343196A JP 34319691 A JP34319691 A JP 34319691A JP H05171929 A JPH05171929 A JP H05171929A
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passage
exhaust gas
exhaust
adsorbent
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JP3343196A
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Mikio Matsumoto
幹雄 松本
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Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関において、排気浄化性能を向上する
ことを目的とする。 【構成】 エンジン11の始動時等の触媒14の冷間時
には、排気を触媒14に流通して浄化処理し、浄化され
なかった排気中の未燃ガスを全て第1の分岐通路部15
を介して吸着材17に導き、排気中の未燃ガスをトラッ
プさせる。触媒14が昇温して活性化した後は、排気を
触媒14に流通して浄化処理した後、第1の分岐通路部
15と第2の分岐通路部16の両方に流し、第2の分岐
通路部16を流れた排気をそのまま排出し、第1の分岐
通路部15を流れた排気により吸着材17においてトラ
ップした未燃ガスを離脱し排気還流通路18からインテ
ークマニホールド19に導入させ再燃焼させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排気浄化装
置に関し、特に、排気通路に排気浄化用の触媒と未燃ガ
ス吸着材とを配設した排気浄化装置において、触媒の活
性化を迅速に行いつつ未燃ガスの処理性を向上する技術
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、内燃機関の排気浄化装置として、
次のようなものがある。即ち、図4において、エンジン
のエキゾーストマニホールド1に接続される排気通路2
に排気浄化用の触媒3を配設し、該触媒3の上流側の排
気通路2をバイパスするバイパス通路4を設けると共
に、該バイパス通路4に未燃ガス吸着材5を配設し、バ
イパス通路4の分岐部の排気通路2に、排気を触媒3の
入口とバイパス通路4の入口とに切り換えて流通させる
切換手段6を設けてある(特開平2−173312号公
報等参照)。
【0003】このものでは、触媒3が昇温されておら
ず、活性化されていないときに、未燃ガス吸着材5へ排
気を導入して、排気中の未燃ガス、例えば未燃HC等を
未燃ガス吸着材5に一時的にトラップさせ、触媒3の活
性後には、未燃ガス吸着材5にトラップされた未燃HC
等を離脱させて触媒3に導き浄化させる。又、上記未燃
HC等を未燃ガス吸着材5にトラップさせている最中に
も、排気の一部を触媒3に流通させて触媒の早期活性化
を図るようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような従来の排気浄化装置にあっては、触媒3の上流側
の排気通路2に、未燃ガス吸着材5を介装するためのバ
イパス通路4を設けた構成であるため、排気通路2とバ
イパス通路4の両方の質量分を昇温させる必要があり、
その分触媒3を昇温させるための排気熱量が不足して、
該触媒3の昇温が遅れることになり、触媒3の活性化が
迅速に行われないという問題点がある。
【0005】そこで、本発明は以上のような従来の問題
点に鑑み、触媒の昇温を迅速に行いつつ、未燃ガスの処
理を確実に行うことを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】このため、本発明は、内
燃機関の排気通路に排気浄化用の触媒を配設し、該触媒
の下流側から二股に分岐して後再び合流する第1及び第
2の分岐通路部を設けると共に、前記第1の分岐通路部
に未燃ガス吸着材を配設し、該未燃ガス吸着材下流側の
第1の分岐通路部から排出される排気の一部を吸気通路
に導く排気還流通路部を設ける一方、触媒を通過した排
気が前記第1の分岐通路部のみと第1及び第2の分岐通
路部の両方とに選択的に流れるように流路を切り換える
第1の流路切換手段と、前記吸着材を通過した排気が第
1及び第2の分岐通路部の合流部と排気還流通路部とに
選択的に流れるように流路を切り換える第2の流路切換
手段と、を設けた構成とする。
【0007】又、上記の構成において、触媒の上流側の
排気通路から分岐して未燃ガス吸着材上流側の第1の分
岐通路部に合流する第3の分岐通路部を設け、機関から
の排気が触媒のみと該触媒及び第3の分岐通路部の両方
とに選択的に流れるように流路を切り換える第3の流路
切換手段を設けた構成とする。
【0008】
【作用】かかる構成において、例えば、機関始動時等の
触媒の冷間時には、排気は触媒に流通されて浄化処理さ
れ、浄化されなかった排気中の未燃ガスは全て第1の分
岐通路部を介して吸着材に導かれ、排気中の未燃ガスは
該吸着材にトラップされる。
【0009】触媒が昇温して活性化した後は、排気が触
媒を流通して浄化処理された後、第1の分岐通路部と第
2の分岐通路部の両方を流れる。第2の分岐通路部を流
れた排気はそのまま排出され、第1の分岐通路部を流れ
た排気は吸着材においてトラップされた未燃ガスを離脱
し該ガスを伴って排気還流通路から吸気通路に導入さ
れ、再燃焼される。
【0010】このように、触媒が活性化した後に、触媒
の下流側の排気通路に、未燃ガス吸着材を介装するため
の第1の分岐通路部を設けた構成とすると、触媒を昇温
させるための排気熱量が充分であり、該触媒の昇温が遅
れることがなくなり、触媒の活性化が迅速に行われる。
又、触媒において浄化処理できなかった未燃ガスのみを
吸着材でトラップさせる構成であるため、吸着材の吸着
容量を有効に活用することができ、未燃ガスの吸着性能
の向上を図れる。
【0011】更に、吸着材においてトラップされた未燃
ガスを排気還流通路から吸気通路に導入して、再燃焼さ
せるようにしたから、即ち、排気還流方式を採用して未
燃ガスの燃焼処理を行う結果、未燃ガスの浄化を確実に
行うことができる。第3の分岐通路部と、第3の流路切
換手段を設けた構成では、触媒が昇温して活性化した後
は、排気が触媒を流れると共に、第3の分岐通路部を介
して吸着材にも流れる。触媒を流れた排気は浄化処理さ
れてそのまま排出され、第3の分岐通路部を介して吸着
材に流れた排気は吸着材においてトラップされた未燃ガ
スを離脱させ該ガスを伴って排気還流通路部から吸気通
路に導入され、再燃焼される。
【0012】このように、排気を触媒の上流側の排気通
路から該触媒をバイパスして未燃ガス吸着材上流側に導
くようにしたから、吸着材に比較的高温の排気を導くこ
とができ、種々の温度特性(未燃ガス吸着温度,未燃ガ
ス離脱温度)の吸着材に対応できる。
【0013】
【実施例】以下、添付された図面を参照して本発明を詳
述する。本発明の一実施例のシステム構成を示す図1に
おいて、エンジン11のエキゾーストマニホールド12
に接続された排気通路13には、排気浄化用の触媒14
が配設される。この触媒14の下流側から二股に分岐し
て後再び合流する第1及び第2の分岐通路部15,16
が設けられており、該第1の分岐通路部15には未燃ガ
ス吸着材(以下、単に吸着材と言う)17が配設され
る。未燃ガス吸着材17下流側の第1の分岐通路部15
から排出される排気の一部を吸気通路に導く排気還流通
路部18が設けられている。この排気還流通路部は、吸
着材17下流の第1の分岐通路部15から分岐してイン
テークマニホールド19に接続される。
【0014】そして、触媒14を通過した排気が第1の
分岐通路部15のみと第1及び第2の分岐通路部15,
16の両方とに選択的に流れるように流路を切り換える
第1の流路切換手段と、前記吸着材17を通過した排気
が第1及び第2の分岐通路部15,16相互の合流部と
排気還流通路部18とに選択的に流れるように流路を切
り換える第2の流路切換手段と、が設けられている。
【0015】即ち、触媒14下流の排気通路13の通路
分岐部には、触媒14の出口部と第1の分岐通路部15
のみとを連通させる位置と、触媒14の出口部と第1及
び第2の分岐通路部15,16の両方を連通させる位置
とに選択的に切り換えられる前記第1の流路切換手段と
しての流路切換弁20が介装される。又、吸着材17下
流の第1の分岐通路部15には、流路を開閉するべくO
N・OFFされる前記第1の流路切換手段としての流路
開閉弁21が介装され、排気還流通路18には、排気還
流量を制御する流量制御弁22が介装される。
【0016】次に、かかる構成の排気浄化装置の作用に
ついて説明する。エンジン11の始動時等の触媒14の
冷間時には、流路切換弁20を、触媒14の出口部と第
1の分岐通路部15のみとが連通する位置に切換動作さ
せる。又、流路開閉弁21をONして開放する。この状
態では、排気が触媒14を流通して浄化処理され、浄化
されなかった排気中の未燃ガスは全て第1の分岐通路部
15を介して吸着材17に導かれ、排気中の未燃ガスは
該吸着材17にトラップされる。
【0017】この場合、触媒14は、触媒活性化温度ま
で達してなく未活性の状態である。このように、触媒1
4の未活性時に吸着材17に排気中の未燃ガスを導い
て、吸着材17にトラップさせている状態では、吸着材
17から未燃ガスは未だ離脱しない。これは、図3の特
性図から明らかなように、触媒活性化温度よりも吸着材
17からの未燃ガス離脱温度の方が低いが、吸着材17
は触媒14よりも下流側にあって昇温が遅いため、触媒
14が活性化温度に達してしばらくした後でなければ、
吸着材17が未燃ガス離脱温度に達しないためである。
【0018】触媒14が昇温して活性化した後は、流路
切換弁20を、触媒14の出口と第1及び第2の分岐通
路部15,16の両方とが連通する位置に切換動作させ
る。又、流路開閉弁21をOFFして閉塞する。この状
態では、排気が触媒14を流通して浄化処理された後、
第1の分岐通路部15と第2の分岐通路部16の両方を
流れる。第2の分岐通路部16を流れた排気はそのまま
排出される。又、触媒14が活性化温度に達し、その後
吸着材17も未燃ガス離脱温度に達しているため、第1
の分岐通路部15を流れた排気は吸着材17においてト
ラップされた未燃ガスを離脱し該ガスを伴って排気還流
通路18からインテークマニホールド19に導入され、
再燃焼される。排気還流通路18を介してインテークマ
ニホールド19に導入される排気還流量は流量制御弁2
2によって制御される。
【0019】即ち、かかる状態では、触媒14下流に、
通常のマフラーを連結したテールパイプと吸着材17を
介装した排気還流系とが形成される。以上の構成による
と、触媒14の下流側の排気通路13に、吸着材17を
介装するための第1の分岐通路部15を設けた構成であ
るため、触媒14を昇温させるための排気熱量が充分で
あり、該触媒14の昇温が遅れることがなくなり、触媒
14の活性化が迅速に行われる。
【0020】又、触媒14において浄化処理できなかっ
た未燃ガスのみを吸着材17でトラップさせる構成であ
るため、吸着材17の吸着容量を有効に活用することが
でき、未燃ガスの吸着性能の向上を図れる。更に、吸着
材17においてトラップされた未燃ガスを排気還流通路
18からインテークマニホールド19に導入して、再燃
焼させるようにしたから、即ち、排気還流方式を採用し
て未燃ガスの燃焼処理を行う結果、未燃ガスの浄化を確
実に行うことができる。
【0021】特に、かかる実施例の構成によると、流路
切換弁20、流路開閉弁21及び流量制御弁22を全て
触媒14下流の排気通路13に配設した構成であるた
め、各弁の作動不良が生じた場合でも、通常の触媒シス
テムの機能を確保することができ、安全である。次に、
本発明の他の実施例をシステム構成を示す図2に基づい
て説明する。
【0022】即ち、図において、エンジン11のエキゾ
ーストマニホールド12に接続された排気通路13に配
設された触媒14の下流側から二股に分岐して後再び合
流する第1及び第2の分岐通路部15,16が設けら
れ、該第1の分岐通路部15に吸着材17が配設され、
吸着材17下流の第1の分岐通路部15から分岐してイ
ンテークマニホールド19に接続される排気還流通路部
18を設けた構成は図1の実施例と同様である。
【0023】ここで、触媒14の上流側の排気通路13
から分岐して第1の分岐通路部15の吸着材17上流側
に合流する第3の分岐通路部25が設けられ、エンジン
11からの排気が触媒14のみと該触媒14及び第3の
分岐通路部25の両方とに選択的に流れるように流路を
切り換える第3の流路切換手段が設けられる。この場
合、第1及び第3の分岐通路部15,25相互の合流部
に、第1の流路切換手段と第3の流路切換手段とを構成
する流路切換弁23が介装される。又、第1及び第2の
分岐通路部15,16相互の合流部に、第2の流路切換
手段を構成する流路切換弁24が介装される。
【0024】次に、かかる実施例の排気浄化装置の作用
について説明する。エンジン11の始動時等の触媒14
の冷間時には、流路切換弁23を、触媒14の出口部と
第1の分岐通路部15のみとが連通する位置に切換動作
させる。又、流路切換弁24を、吸着材17の出口部と
該流路切換弁24下流の排気通路13とが連通するよう
に切換動作させる。
【0025】触媒14が未活性の状態では、排気が触媒
14を流通して、浄化されなかった排気中の未燃ガスは
全て第1の分岐通路部15を介して吸着材17に導か
れ、排気中の未燃ガスは該吸着材17にトラップされ
る。触媒14が昇温して活性化した後は、流路切換弁2
3を、触媒14の入口部と第1の分岐通路部15とが連
通する位置に切換動作させる。又、流路切換弁24を、
触媒14の出口部と該流路切換弁24下流の排気通路3
0とが連通するように切換動作させる。
【0026】この状態では、排気が触媒14を流れると
共に、第3の分岐通路部25を介して吸着材17にも流
れる。触媒14を流れた排気は浄化処理されてそのまま
排出され、第3の分岐通路部25を介して吸着材17に
流れた排気は吸着材17においてトラップされた未燃ガ
スを離脱させて排気還流通路部18からインテークマニ
ホールド19に導入され、再燃焼される。
【0027】即ち、この状態では、エキゾーストマニホ
ールド12下流に、触媒14を介装した排気処理系と吸
着材17を介装した排気還流系とが形成される。以上の
構成においても、触媒14の下流側の排気通路13に、
未燃ガス吸着材17を介装するための第1の分岐通路部
15を設けた構成であるため、触媒14の活性化が迅速
に行われると共に、触媒14において浄化処理できなか
った未燃ガスのみを吸着材17でトラップさせる構成で
あるため、未燃ガスの吸着性能の向上を図れ、排気還流
方式を採用して未燃ガスの燃焼処理を行う結果、未燃ガ
スの浄化を確実に行うことができる。
【0028】特に、かかる実施例の構成によると、排気
を触媒14の上流側の排気通路13から該触媒14をバ
イパスして未燃ガス吸着材17上流側に導くようにした
から、吸着材17に比較的高温の排気を導くことがで
き、種々の温度特性(未燃ガス吸着温度,未燃ガス離脱
温度)の吸着材17に対応できるという利点がある。
又、吸着材17を介装した排気還流系は、触媒14の上
流側から分岐して構成されるため、図1の実施例のもの
と比べて短く形成することができる。
【0029】尚、以上のように、特定の実施例を参照し
て本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、当該技術分野における熟練者等により、本発
明に添付された特許請求の範囲から逸脱することなく、
種々の変更及び修正が可能であるとの点に留意すべきで
ある。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
触媒の下流側の排気通路に、未燃ガス吸着材を介装する
ための通路部を設けた構成であるため、触媒を昇温させ
るための排気熱量が充分であり、触媒の活性化を迅速に
行うたとができ、触媒において浄化処理できなかった未
燃ガスのみを吸着材でトラップさせる構成であるため、
未燃ガスの吸着性能の向上を図れる。又、吸着材におい
てトラップされた未燃ガスを吸気通路に導入する排気還
流方式を採用して未燃ガスの燃焼処理を行う結果、未燃
ガスの浄化を確実に行うことができる。
【0031】更に、排気を触媒の上流側の排気通路から
該触媒をバイパスして未燃ガス吸着材上流側に導くよう
にすれば、吸着材に比較的高温の排気を導くことがで
き、種々の温度特性の吸着材に対応できると共に、吸着
材を介装した排気還流系を短く形成することができると
いう利点を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の一実
施例のシステム図
【図2】 他の実施例のシステム図
【図3】 触媒温度及び吸着材温度と、触媒活性化温度
及び吸着材離脱温度との関係を示す特性図
【図4】 従来の内燃機関の排気浄化装置の一例のシス
テム図
【符号の説明】
11 エンジン 13 排気通路 14 触媒 15 第1の分岐通路部 16 第2の分岐通路部 17 未燃ガス吸着材 18 排気還流通路部 20 流路切換弁 21 流路開閉弁 23 流路切換弁 24 流路切換弁 25 第3の分岐通路部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関の排気通路に排気浄化用の触媒を
    配設し、該触媒の下流側から二股に分岐して後再び合流
    する第1及び第2の分岐通路部を設けると共に、前記第
    1の分岐通路部に未燃ガス吸着材を配設し、該未燃ガス
    吸着材下流側の第1の分岐通路部から排出される排気の
    一部を吸気通路に導く排気還流通路部を設ける一方、触
    媒を通過した排気が前記第1の分岐通路部のみと第1及
    び第2の分岐通路部の両方とに選択的に流れるように流
    路を切り換える第1の流路切換手段と、前記吸着材を通
    過した排気が第1及び第2の分岐通路部の合流部と排気
    還流通路部とに選択的に流れるように流路を切り換える
    第2の流路切換手段と、を設けたことを特徴とする内燃
    機関の排気浄化装置。
  2. 【請求項2】触媒の上流側の排気通路から分岐して未燃
    ガス吸着材上流側の第1の分岐通路部に合流する第3の
    分岐通路部を設け、機関からの排気が触媒のみと該触媒
    及び第3の分岐通路部の両方とに選択的に流れるように
    流路を切り換える第3の流路切換手段を設けたことを特
    徴とする請求項1記載の内燃機関の排気浄化装置。
JP3343196A 1991-12-25 1991-12-25 内燃機関の排気浄化装置 Pending JPH05171929A (ja)

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