JPH0561417U - 排気ガス処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この考案はエンジンから排出される排気ガスを
浄化する触媒の温度が必要以上に上昇するのを防止する
排気ガス処理装置を提供することにある。 【構成】エンジン１からの排気ガスを排出する排気管３
に設けられた触媒コンバ−タ４と、排気管のエンジンと
触媒コンバ−タとの間に一端と他端とを連通して設けら
れた排気ガスを冷却するバイパス管７と、排気管に設け
られた第１の制御弁８およびバイパス管に設けられた第
２の制御弁９と、触媒コンバ−タの温度を検出する温度
センサ１２と、この温度センサからの検出信号によって
第１の制御弁と第２の制御弁との開度を制御するコント
ロ−ラ１１とを具備したことを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案はエンジンからの排気ガスを浄化するための触媒コンバ−タを備えた 排気ガス処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

たとえば、デイ−ゼルエンジンからの排気ガス中には炭素を主体とする微粒子 であるパテイキュレ−ト、窒素酸化物（ＮＯ_X ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水 素（ＨＣ）などの成分が含有されている。デイ−ゼルエンジンからの排気ガス中 にはとくにＮＯ_X の含有量が多いので、デイ−ゼルエンジンからの排気ガスの通 路に主にＮＯ_X 成分をＮ₂ およびＯ₂ に分解するゼオライト系の還元触媒を内蔵 した触媒コンバ−タを設けるようにしている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、触媒コンバ−タに用いられる触媒には活性温度域があり、その温度 域を外れると、ＮＯ_X の分解作用が大きく低減し、さらに活性温度域よりも高い 温度である限界温度以上での使用が継続されると、上記触媒が損傷する虞がある 。

【０００４】 図５は触媒の温度（排気ガスの温度）と、その触媒による排気ガス中の有害ガ ス成分の転化率との関係を示すものである。この図から分かるように触媒の温度 が所定の活性温度ＴL 〜ＴH の範囲内にあるときには、排気ガス中の有害ガス成 分を無害の成分に有効に転化させることができる。したがって、ＮＯ_X 浄化用の 触媒を有効に機能させるためには、触媒を上記活性温度ＴL 〜ＴH の範囲内に保 持することが要求され、また触媒の損傷を防止するためには活性温度の上限温度 ＴH よりも高い限界温度Ｔmax 以上での使用を避ける必要がある。

【０００５】 ところで、従来の排気ガス処理装置は、エンジンからの排気ガスを排出する排 気通路に、ケ−スの内部に触媒が保持された触媒コンバ−タを設け、この触媒コ ンバ−タに排気ガスを通すことで、この排気ガス中の有害ガス成分を無害の成分 に転化させるようになっていた。

【０００６】 しかしながら、このような構成によると、触媒コンバ−タの触媒は排気ガスの 排気温度の影響をもろに受けることになる。そのため、エンジンの回転数や負荷 の増大により、排気ガスの排気温度が上記触媒の活性温度域の上限温度であるＴ H 以上となったり、さらには限界温度Ｔmax 以上になることがある。その様な場 合には上記触媒による排気ガスの浄化作用が著しく低下したり、触媒が損傷する などのことがある。

【０００７】 この考案は上記事情にもとずきなされたもので、その目的とするところは、排 気ガスの温度が上昇しても、触媒の温度を排気ガスを有効に浄化することができ る温度に維持できるようにした排気ガス処理装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

この考案は、エンジンからの排気ガスを排出する排気通路と、この排気通路に 設けられ内部に触媒が収容された排気ガスの触媒コンバ−タと、上記排気通路の 上記エンジンと上記触媒コンバ−タとの間に一端と他端とを連通して設けられ上 記エンジンからの排気ガスを上記排気通路から分岐して冷却する冷却通路と、上 記排気通路の上記冷却通路の一端と他端との間に設けられた第１の制御弁および 上記冷却通路に設けられた第２の制御弁と、上記触媒コンバ−タの温度を検出す る検出手段と、この検出手段からの検出信号によって上記第１の制御弁と第２の 制御弁との開度を設定する制御手段とを具備したことを特徴とする。

【０００９】

【作用】

上記構成によれば、触媒コンバ−タの温度に応じて第１の制御弁と第２の制御 弁との開度が制御されることで、排気ガスの温度が所定温度以上となったときに は第２の制御弁が開かれて排気ガスの一部あるいは全部が冷却通路を通されて冷 却されるから、触媒コンバ−タに流入する排気ガスの温度を下げることができる 。

【００１０】

【実施例】

以下、この考案の一実施例を図１乃至図４を参照して説明する。

【００１１】 図１において、１はたとえば直噴式のデイ−ゼルエンジンである。このエンジ ン１には排気マニホ−ルド２が接続され、この排気マニホ−ルド２には排気通路 を形成する排気管３が接続されている。この排気管３の中途部には触媒コンバ− タ４が接続されている。この触媒コンバ−タ４はケ−ス５と、このケ−ス５内に 設けられた触媒６とから構成されている。この触媒６は、たとえば円柱状に形成 されたセラミックス製のモノリスハニカムにゼオライト系などのＮＯ_x 分解触媒 を担持させて形成されている。

【００１２】 上記排気管３の上記排気マニホ−ルド２と触媒コンバ−タ４との間の部分には 、冷却通路を形成するＵ字状のバイパス管７の一端と他端とが排気ガスの流れ方 向に沿って接続されている。また、排気管３には上記バイパス管７の一端と他端 との間の部分に、この排気管３を流通する排気ガスの流量を制御する第１の制御 弁８が設けられている。上記バイパス管７の一端部には、このバイパス管７に分 岐する排気ガスの流量を制御する第２の制御弁９が設けられている。 上記バイパス管７は強制冷却あるいは自然冷却されるようになっている。それ によって、バイパス管７を流れる排気ガスは冷却されるようになっている。

【００１３】 上記第１の制御弁８と第２の制御弁９とはコントロ−ラ１１からの制御信号に よって開度が制御されるようになっている。つまり、コントロ−ラ１１には、上 記触媒コンバ−タ４に設けられた触媒６の入口側の温度を検出する温度センサ１ ２からの検出信号が入力されるようになっている。

【００１４】 上記コントロ−ラ１１は、図２に示すように上記温度センサ１２からの検出信 号が入力される入力部１３と、この入力部１３に入力された信号を設定部１４に 設定された設定値と比較する比較部１５と、この比較部１５での比較値に基づい て上記第１の制御弁８と第２の制御弁９とを駆動制御してこれらの開度を設定す る出力部１６とを備えている。上記設定部１４には、設定値として触媒５の活性 温度の上限温度ＴH と、限界温度Ｔmax とが設定されている。

【００１５】 つぎに、上記構成の排気ガス処理装置の動作を図３と図４を参照しながら説明 する。エンジン１が運転されると、温度センサ１２によって検出された信号がコ ントロ−ラ１１の入力部１３に入力され、設定部１４に設定された設定値と比較 される。初期状態においては、図３のフロ−チャ−トにステップ１で示すように 第１の制御弁８の開度Ｖ₁ は０％に設定され、第２の制御弁９の開度Ｖ₂ は100 ％に設定されている。

【００１６】 ステップ２で示すように上記温度センサ１２によって触媒コンバ−タ４の温度 Ｔが検出されると、その検出温度Ｔは、比較部１５においてステップ３で示すよ うにコントロ−ラ１１の設定部１４に設定された上限温度ＴH と比較される。そ の結果、Ｔ＜ＴH （Ｙｅｓ）であると、ステップ４で示すように第１の制御弁８ の開度Ｖ₁ が100 ％に設定され、第２の制御弁９の開度Ｖ₂ が０％に設定される 。それによって、エンジンからの排気ガスは全量が排気管３を通って触媒コンバ −タ４に流れる。つまり、排気ガスの温度が触媒５の活性温度域内の温度である から、排気ガスの温度を下げなくとも、触媒５の機能を良好に維持することがで きる。

【００１７】 また、上記ステップ３において比較部１５での比較結果がＴ＞ＴH （Ｎｏ）で あると、ステップ５において検出温度Ｔが設定部１４に設定された触媒５の限界 温度Ｔmax と比較される。その結果、Ｔ＜Ｔmax （Ｙｅｓ）であれば、第１の制 御弁８と第２の制御弁９との開度がステップ６のように設定される。つまり、第 １の制御弁８の開度Ｖ₁ は、 Ｖ₁ ＝（１００−Ｖ₂ ）％ …（１）式 第２の制御弁９の開度Ｖ₂ は、 Ｖ₂ ＝（Ｔ−Ｔh ）／（Ｔmax −ＴH ）×１００％ …（２）式

【００１８】 に設定される。これら第１の制御弁８と第２の制御弁９との開度は、図４に示す ように上限温度ＴH と限界温度Ｔmax との間の範囲で逆の関係で、両方の開度の 和が100 ％となるよう設定される。それによって、エンジン１からの排気ガスの 一部は、上記第２の制御弁９の開度に応じてバイパス管７に分岐されて冷却され るから、触媒コンバ−タ４に流入する排気ガスの平均温度は触媒５の上限温度Ｔ H 付近に維持される。つまり、触媒５のＮｏ_x 分解機能を良好に維持することが できる。

【００１９】 上記ステップ５におけるＴ＜Ｔmax の比較がＮｏの場合、つまり排気ガスの温 度が上昇し過ぎて触媒５の限界温度Ｔmax を越している場合には、ステップ７に 示すように第１の制御弁８の開度Ｖ₁ が０％に設定され、第２の制御弁９の開度 Ｖ₂ が100 ％に設定される。それによって、エンジン１からの排気ガスは全てが バイパス管７を通されて冷却されることになるから、触媒コンバ−タ４に流入す る排気ガスの平均温度は急速に低下する。つまり、触媒５がその限界温度Ｔｍａ
ｘ 以上で長時間にわたって使用されるのが防止されるから、上記触媒５を損傷させ ることがない。

【００２０】 なお、この考案は上記一実施例に限られず、その要旨を逸脱しない範囲で種々 変形可能である。たとえば、上記一実施例では触媒の上限温度ＴＨ と限界温度
Ｔ max の間の範囲で第１の制御弁と第２の制御弁との開度をそれぞれ逆の状態とな るよう比例的に制御したが、その制御を触媒の活性温度域である下限温度ＴL と 上限温度ＴH との間あるいは下限温度ＴL と限界温度Ｔmax との間で行うように してもよい。

【００２１】

【考案の効果】

以上述べたようにこの考案は、触媒コンバ−タを有する排気ガスの排気通路に 冷却通路を接続し、上記排気通路には第１の制御弁を設け、上記冷却通路には第 ２の制御弁を設け、これら制御弁の開度を触媒コンバ−タの温度に応じて開閉制 御するようにした。

【００２２】 したがって、触媒コンバ−タの温度に応じて排気ガスの一部あるいは全部が上 記冷却通路に流されることで、触媒コンバ−タの触媒を有効に機能する温度に維 持することができるから、排気ガスに含まれる有害な成分が排出されるのを防止 できるばかりか、触媒が限界温度以上に加熱されて損傷するのを防止することも できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例の全体構成図。

【図２】同じくコントロ−ラの構成図。

【図３】同じく動作を説明するフロ−チャ−ト。

【図４】同じく第１の制御弁と第２の制御弁との開度制
御の説明図。

【図５】触媒の温度と有害ガス成分の転化率との関係の
グラフ。

【符号の説明】

１…デイ−ゼルエンジン、３…排気管（排気通路）、４
…触媒コンバ−タ、７…バイパス管（冷却通路）、８…
第１の制御弁、９…第２の制御弁、１１…コントロ−ラ
（制御手段）、１２…温度センサ（検出手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 矢澤 滋夫 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンからの排気ガスを排出する排気
   通路と、この排気通路に設けられ内部に触媒が収容され
   た排気ガスの触媒コンバ−タと、上記排気通路の上記エ
   ンジンと上記触媒コンバ−タとの間に一端と他端とを連
   通して設けられ上記エンジンからの排気ガスを上記排気
   通路から分岐して冷却する冷却通路と、上記排気通路の
   上記冷却通路の一端と他端との間に設けられた第１の制
   御弁および上記冷却通路に設けられた第２の制御弁と、
   上記触媒コンバ−タの温度を検出する検出手段と、この
   検出手段からの検出信号によって上記第１の制御弁と第
   ２の制御弁との開度を設定する制御手段とを具備したこ
   とを特徴とする排気ガス処理装置。