JPH0722016U - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】内燃機関における排気浄化性能を向上する。 【構成】メイン触媒６上流側の排気通路をメイン通路Ｍ
１とバイパス通路Ｂ１とで構成し、バイパス触媒８を介
装したバイパス通路Ｂ１の通路断面積を、メイン通路Ｍ
１の通路断面積より小さくし、メイン通路Ｍ１に通路切
換用の開閉弁３を装着した。これにより、バイパス通路
Ｂ１の排気流速が増大し熱容量を減少できるのでバイパ
ス触媒８の排気熱による活性化が早められ、メイン触媒
６の活性化も早められるので、排気浄化性能が向上す
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は内燃機関の排気浄化装置に関し、特に、排気浄化用のメイン触媒とバ イパス触媒とを備えた装置において低温時の浄化性能を改善した技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】

この種の排気浄化装置としては、従来例えば実開平３−１７２２７号に示され るようなものがある。このものでは、排気通路の下流側にメイン触媒を備え、該 メイン触媒より上流側の排気通路の一部をメイン通路とヒーター付のバイパス触 媒を備えたバイパス通路とに分岐し、これら通路の上流側分岐点に両通路を選択 的に開通させる切換弁を備えた構造を有している。

【０００３】 そして、冷機時には排気温度が低くメイン触媒の活性が充分でないのでバイパ ス触媒をヒーターで加熱して活性化させつつバイパス通路を開通させて、排気を バイパス触媒で予備的に浄化した後、下流側のメイン触媒で更に浄化させる。排 気温度が充分上昇するとメイン通路側を開通させ高温の排気で活性化されたメイ ン触媒のみで充分に浄化させる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】

かかる従来の排気浄化装置においては、バイパス触媒より上流側の排気通路の 熱容量の低減を図っていないため、冷機時には排気がバイパス触媒に至るまでに 通路壁及び切換弁による冷却量が大きく排気によるバイパス触媒の加熱を期待で きず、そのため前記したようにバイパス触媒を加熱するヒーターを必要としてお り、低温始動直後はヒーターの消費電力も相当大きなものとなり、不経済であっ た。

【０００５】 本考案は、このような従来の問題点に鑑みなされたもので、排気通路壁による 冷却量を極力低減することにより、ヒーターを用いることなく排気熱のみで充分 バイパス触媒を加熱して活性化を促進できるようにした内燃機関の排気浄化装置 を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

このため、本考案に係る内燃機関の排気浄化装置は、排気浄化用のメイン触媒 を備えると共に、該メイン触媒より上流側の排気通路を、メイン通路と該メイン 通路の上流部から分岐して並列に接続され通路断面積が前記メイン通路の通路断 面積より小さく形成されたバイパス通路とで構成し、かつ、前記バイパス通路の 途中に介装された排気浄化用のバイパス触媒と、前記メイン通路のバイパス通路 と並列する部分に介装された開閉弁と、を備えて構成したことを特徴とする。

【０００７】

【作用】

冷機時に開閉弁を閉じると、排気はバイパス通路に流入してバイパス触媒によ り予備的に浄化された後、メイン触媒に流入して更に浄化される。ここで、バイ パス通路はメイン通路より断面積を小さく形成されているため、バイパス触媒上 流側のバイパス通路壁による冷却量が小さくて済み、かつ、バイパス触媒に流入 する排気の流速も早められる結果、短時間でバイパス触媒が加熱されて活性化し 良好な排気浄化性能を得ることができる。

【０００８】 暖機完了後、排気温度が充分高くなって開閉弁を開くと、メイン通路は通路断 面積がバイパス通路より大きく、触媒も介在していないので、排気の略全量がメ イン通路に流入し、メイン触媒のみで浄化が行われる。このとき既にメイン触媒 は排気熱によって加熱されて充分に活性化されているので、メイン触媒のみで良 好な浄化性能を得られ、通路断面積の大きいメイン通路を開通させることにより 排気流動損失を低減し、出力向上，燃費改善を図れるのである。

【０００９】

【実施例】

以下に本考案の実施例を図に基づいて説明する。 内燃機関１の排気マニホールド２の下流側には開閉弁３を介装した弁装着管４ を介して排気管５が接続され、その下流側にメイン触媒６を介装した排気通路が 接続されている。前記メイン触媒６は、三元触媒コンバータ61を容器62内に収納 した構造を有している。そして、前記排気マニホールド２、弁装着管４及び排気 管５が、メイン通路Ｍ１を構成する。

【００１０】 前記排気マニホールド２の各ブランチには排気を導入して集合させるヘッダ７ が接続され、該ヘッダ７の集合部にはバイパス触媒８を介装したバイパス管９の 上流端が接続され、該バイパス管９の下流端は前記弁装着管４の開閉弁３より下 流側に接続されている。バイパス触媒８も三元触媒コンバータを容器に収納した 構造を有している。そして、前記ヘッダ７とバイパス管９とがバイパス通路Ｂ１ を構成する。

【００１１】 ここで、前記バイパス通路Ｂ１の通路断面積はメイン通路Ｍ１の通路断面積よ り小さく形成されている。 また、前記開閉弁３は、コントロールユニット10からの制御信号によって開閉 制御され、コントロールユニット10に入力される水温センサ11によって検出され る冷却水温度が所定値以下の冷機時には閉じ、暖機後は開かれるように制御され る。尚、冷却水温度の代わりに排気温度，シリンダヘッド温度等を検出して制御 してもよい。

【００１２】 次に作用を説明する。 前記したように冷機時には、開閉弁３が全閉とされる。これにより、排気は略 全量が排気マニホールド２の各ブランチからヘッダ７に流入し、ヘッダ７からバ イパス管９に流入してバイパス触媒８を通過する。これにより、排気は、バイパ ス触媒８で予備的に浄化された後、開閉弁３下流の弁装着管４から排気管５を経 てメイン触媒６に流入し、メイン触媒６で更に浄化される。

【００１３】 ここで、バイパス通路Ｂ１は、通路断面積をメイン通路Ｍ１の通路断面積より 小さく形成されているので、バイパス触媒８上流側のバイパス通路Ｂ１の通路壁 の熱容量が小さく、かつ、熱容量の大きな開閉弁３がメイン通路Ｍ１側に設けら れていることもあってバイパス触媒８に至るまでの排気の冷却量が小さく、また 、排気の流速も早められるので、排気熱によりバイパス触媒８は短時間で加熱さ れて活性化される。その結果、冷機時にもバイパス触媒８により良好な排気浄化 性能が得られる。

【００１４】 そして、このようにバイパス触媒８をヒーター等の特別の加熱手段を設けるこ となく排気熱のみで効率よく加熱して短時間の活性化を図れるため、製品コスト を低減できると共に、ヒーター等使用による消費電力の節減も行える。 その後、暖機が完了すると開閉弁３が全開に切り換えられる。これにより、バ イパス通路Ｂ１に比較して通路断面積が大きく、触媒も介在しないメイン通路Ｍ １の方が通路抵抗が極小さいため、排気はバイパス通路Ｂ１には殆ど流れず、略 全量がメイン通路Ｍ１を流れる。即ち、排気は排気マニホールド２から弁装着管 ４、排気管５を介してメイン触媒６に流入し、該メイン触媒６で浄化される。こ の時には、既にメイン触媒６はそれまでに流通した排気の熱で加熱され、かつ、 暖機完了後に流入する排気は高温であるため、充分に活性化されたメイン触媒６ のみで充分良好に排気浄化が行われ、一方、通路抵抗の小さいメイン通路Ｍ１を 開通したことで排気流動損失を低減でき、延いては出力向上，燃費改善を図れる 。

【００１５】 図３は、第２の実施例を示す。第１の実施例と異なるのは、バイパス触媒８を 介装した第１のバイパス管９の下流側に第２のバイパス管12が接続され、該第２ のバイパス管12の下流端がメイン触媒６に近いメイン通路Ｍ２ (排気マニホール ド２と排気管３とで構成される) の排気管５の下流端部近傍に接続されるように 引き伸ばし、開閉弁３を該下流側接続点の上流近傍の排気管５内に介装した点で ある。

【００１６】 このようにバイパス管11の下流側の接続点をメイン触媒６に近づけることによ り、開閉弁３を閉じてバイパス通路Ｂ２ (ヘッダ７と第１のバイパス管９と第２ のバイパス管12とで構成される) を開通させたときに、排気はメイン触媒６に至 るまでに殆ど通路断面積の小さい (図５参照) バイパス通路Ｂ２のみを経由する こととなるため、排気がバイパス触媒８下流側からメイン触媒６に至るまでの時 間を短縮できると共に、その間の冷却量を第１実施例の場合より小さくすること ができ、メイン触媒８の排気熱による活性化を早めることができる。

【００１７】 図６は、第３の実施例を示す。この実施例ではバイパス通路Ｂ３ (ヘッダ７及 びバイパス管９で構成される) を内燃機関１の外壁とメイン通路Ｍ２ (排気マニ ホールド２、弁装着管４及び排気管５で構成される) との間の空間に配設したも ので、バイパス通路Ｂ３の長さを短くしてメイン触媒６には近づけることができ 、バイパス通路Ｂ３の通路壁による冷却量をより減少させてバイパス触媒８及び メイン触媒６の活性化をより促進することができると共に、通路全体がコンパク ト化され、レイアウトも容易となる。

【００１８】

【考案の効果】

以上説明してきたように本考案によれば、バイパス触媒を介装したバイパス通 路の通路断面積をメイン通路の断面積より小さくしたことにより、バイパス通路 を流れる排気の流速を早めることができると共に、バイパス通路の熱容量を小さ くできるのでバイパス触媒の活性化を可及的に促進でき、冷機時の排気浄化性能 を良好に確保でき、ヒーター等を使用しないで済むため製造コスト低減，消費電 力節減を図れる。また、バイパス通路を経てメイン触媒に至る排気の流速も早め られ、バイパス通路による冷却量も減少しているのでメイン触媒の活性化も早め られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１の実施例の全体構成を示す図。

【図２】図１のＡ矢視図。

【図３】本考案の第２の実施例の全体構成を示す図。

【図４】図３のＡ矢視図。

【図５】図３のＢ−Ｂ断面図。

【図６】本考案の第３の実施例の全体構成を示す図。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ３ 開閉弁 ６ メイン触媒 ８ バイパス触媒 Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３ メイン通路 Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３ バイパス通路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気浄化用のメイン触媒を備えると共
   に、該メイン触媒より上流側の排気通路を、メイン通路
   と該メイン通路の上流部から分岐して並列に接続され通
   路断面積が前記メイン通路の通路断面積より小さく形成
   されたバイパス通路とで構成し、かつ、前記バイパス通
   路の途中に介装された排気浄化用のバイパス触媒と、前
   記メイン通路のバイパス通路と並列する部分に介装され
   た開閉弁と、を備えて構成したことを特徴とする内燃機
   関の排気浄化装置。