JPH07332094A

JPH07332094A - 排気浄化装置

Info

Publication number: JPH07332094A
Application number: JP6163405A
Authority: JP
Inventors: Nobutoshi Tamakoshi; 暢俊玉腰; Susumu Koketsu; 晋纐纈; Sei Kawatani; 聖川谷
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1994-06-10
Filing date: 1994-06-10
Publication date: 1995-12-19

Abstract

(57)【要約】【目的】エンジン、特に車両用の吸気冷却装置付直接
噴射式過給ディーゼルエンジンの寒冷時における冷態始
動或いはアイドル運転時に発生する排気ガス中のＨＣ量
を低減すると共に、排気臭を低減する。【構成】過給機のエアコンプレッサ吐出側と吸気マニ
ホールドとを結ぶ吸気管内に吸気冷却装置を介装すると
共に、エアコンプレッサ吐出側と吸気マニホールドとを
直接連結するバイパス吸気通路を設けて、同バイパス吸
気通路に開閉弁を設ける。一方、排気管内に酸化触媒装
置を設けると共に、触媒の温度を検知する温度センサを
設ける。温度センサにより検知された触媒温度が基準温
度（触媒の最低活性化温度以上の適宜温度に設定され
る）より低いときは、コントローラが上記開閉弁を開
き、吸気をバイパス吸気通路及び吸気マニホールドを経
てエンジンに供給し、排気温度の急速な上昇を図り、触
媒作用を活用して排気ガス中のＨＣ、排気臭を低減す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジン、特にトラッ
ク等車両用ディーゼルエンジンに採用されて好適な排気
浄化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】過給機を備えた車両用のディーゼルエン
ジンにおいて、過給機により加圧された吸気を冷却して
エンジンの体積効率を改善するために、一般にインタク
ーラと呼ばれている吸気冷却装置を具備したものが広く
実用に供されている。この種の吸気冷却装置付過給エン
ジンにおいては、特に寒冷時の冷態始動等に際して、上
記吸気冷却装置により吸気が冷却されるために燃焼が悪
化して、排出ガス中のＨＣが著しく増大する不具合があ
った。そこで、従来、寒冷時の冷態始動時等における吸
気の過冷却を防止して排出ガス中のＨＣの増大を抑制す
るために、上記吸気冷却装置をバイパスするバイパス吸
気通路を設け、冷態始動時等に吸気が吸気冷却装置を通
ることなくバイパス吸気通路を通ってエンジンに供給さ
れるようにした吸気冷却装置付過給エンジンが既に提案
されている。（実開昭５６−８８９１９号公報参照）

【０００３】上記既提案の吸気冷却装置付過給エンジン
の概略構造を図４の要部構成図について説明すると、図
中符号１０は車両用のエンジンを総括的に示し、同エン
ジン１０は吸気マニホールド１２及び排気マニホールド
１４を備えている。排気マニホールド１４にはエンジン
１０の排気ガスを作動媒体として駆動される排気ガスタ
ービン１６が接続され、同排気ガスタービン内で仕事を
した排気ガスは、排気管１８から外気に放出される。排
気ガスタービン１６はエアコンプレッサ２０を駆動し、
同エアコンプレッサは、図示を省略されている吸気取入
管から取り入れられた外気を加圧し、吸気冷却装置２２
を介装した吸気管又は通路２４に供給する。上記排気ガ
スタービン１６及びエアコンプレッサ２０によって自体
公知のターボ過給機２６が構成されている。

【０００４】上記吸気管又は通路２４には、吸気冷却装
置２２をバイパスしてエアコンプレッサ２０の吐出吸気
を吸気マニホールド１２に導くバイパス吸気通路２８が
接続され、図示の場合、同バイパス吸気通路２８の下流
端（吸気管又は通路２４との接続部分）に開閉弁又は切
換弁３０が設けられている。同開閉弁３０は、その第１
位置においてバイパス吸気通路２８を閉鎖すると共に、
吸気管２４と吸気マニホールド１２とを連通させ、また
第２位置において上記吸気バイパス通路２８と吸気マニ
ホールド１２とを連通させると共に、吸気管２４を閉鎖
する任意構造の弁装置、例えばバターフライ弁である。
上記吸気冷却装置２２は、通常、エンジン１０の冷却水
を冷却するラジエータ３２の前方に配置され、エンジン
のクランク軸に連動して駆動される冷却ファン３４の誘
引風及び走行風を冷却媒体として吸気を冷却する。

【０００５】上記従来の吸気冷却装置付過給エンジンで
は、特に寒冷時の冷態始動等に際して、上記開閉弁３０
が第２位置に駆動され、エアコンプレッサ２０から吐出
された吸気が、吸気冷却装置２２をバイパスしてバイパ
ス吸気通路２８から直接吸気マニホールド１２に供給さ
れる。吸気が冷却装置２２により冷却されることなく吸
気マニホールド１２に供給されるので、吸気の過冷却が
防止され、吸気の過冷却に基づく燃焼の悪化が抑制され
る。この結果、排気ガス中のＨＣの増大、及びＨＣの増
大に基因する排気ガスの悪臭の発生が、ある程度抑制さ
れる。なお、エンジンの通常運転時は、上記開閉弁３０
が第１位置にあって、エアコンプレッサ２０により加圧
された吸気は、吸気冷却装置２２により冷却されたのち
吸気マニホールド１２に供給される。この結果、エンジ
ン１０の体積効率が向上し、同エンジンは高出力運転を
行なうことができる。

【０００６】上記従来の構成では、排気管１８に排気浄
化用の触媒装置が設けられている場合、上記開閉弁３０
が、触媒の温度とは無関係に制御されるため、触媒の機
能を効果的に活用して、寒冷時の冷態始動等における排
気ガス中のＨＣ、及び主としてＨＣに基因する排気悪臭
を、さらに有効に低減することができないという問題が
あった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑み創案されたもので、排気系内に触媒装置を設けた吸
気冷却装置付過給エンジンの特に寒冷時の冷態始動及び
アイドル運転等における排気ガス中のＨＣ及び排気悪臭
を効果的に低減することを主たる目的とするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、過給機と吸気マニホールドを結ぶ吸気管
に設けられた吸気冷却器と、同吸気冷却器をバイパスす
るバイパス吸気通路と、同バイパス吸気通路を開閉する
開閉弁と、排気管に設けられた排気浄化用触媒と、上記
開閉弁を上記触媒温度によって開閉する制御手段とを有
することを特徴とする排気浄化装置を提案するものであ
る。

【０００９】

【作用】本発明によれば、エンジンの排気管内に、排気
ガス中のＨＣを低減するために自体公知の酸化触媒が配
設され、同触媒の温度が適宜の温度センサにより直接的
に検知される。エンジンが寒冷時に冷態始動され或いは
アイドル運転される場合、触媒の温度が予め設定された
基準温度（使用触媒の最低活性化温度以上の適宜温度）
未満のときは、上記制御手段又はコントローラにより、
開閉弁が、上記バイパス吸気通路を開き同バイパス吸気
通路と吸気マニホールドとを連通させる第２位置に駆動
される。過給機のエアコンプレッサで加圧された吸気
が、吸気冷却装置をバイパスしてエンジンに供給され、
同吸気冷却装置によって冷却されることがないので、排
気温度が急速に高くなり、触媒の温度が短時間で基準温
度に達する。触媒温度が基準温度以上になると、上記制
御手段又はコントローラによって開閉弁がバイパス吸気
通路を閉鎖する第１位置又は通常位置に駆動される。こ
のため過給機のエアコンプレッサにより加圧された吸気
が、吸気冷却器を含む吸気管又は通路に流れ冷却された
のち、吸気マニホールドに供給される。従って、エンジ
ンの体積効率が向上し、同エンジンは高出力運転を行な
う。

【００１０】

【実施例】以下本発明の実施例を図１ないし図３につい
て具体的に説明する。（なお、図４に示した従前の構成
と実質的に同一又は対応する部材又は部分には、同一の
符号を付し、重複説明は省略する。）図１の概略構成図に示されているように、本発明によれ
ば、排気管１８に適宜の酸化触媒を内蔵した触媒装置３
６が設けられ、同触媒装置３６には、触媒の温度Ｔｃを
検知する温度センサ３８が設けられている。上記温度セ
ンサ３８の出力信号は制御手段又はコントローラ４０に
供給され、同コントローラ４０は、予め設定された基準
温度（使用触媒の最低活性化温度以上の適宜温度が選ば
れる）と上記温度センサ３８の出力信号により表わされ
た触媒温度Ｔｃとを比較し、触媒温度Ｔｃが基準温度よ
り低い場合、アクチュエータ４２に駆動出力を提供して
開閉弁３０を第２位置に駆動し、バイパス吸気通路２８
を開いて吸気マニホールド１２に連通させる。

【００１１】バイパス吸気通路２８が吸気マニホールド
１２に連通することによって、ターボ過給機２６のエア
コンプレッサ２０により加圧された吸気が、吸気冷却装
置２２をバイパスして流れ冷却されないので、寒冷時の
冷態始動に際して、エンジンの暖機が急速に行なわれ排
気ガス温度が早期に上昇する。排気ガス温度の急速な上
昇により、触媒装置３６内の触媒の温度Ｔｃが上記基準
温度以上になると、温度センサ３８の出力信号を受容し
たコントローラ４０がアクチュエータ４２を消勢させ、
開閉弁３０が第１位置又は通常位置に駆動されて、バイ
パス吸気通路２８が閉鎖される。バイパス吸気通路２８
の閉鎖により、エアコンプレッサ２０の吐出吸気が、吸
気冷却装置２２を通って吸気マニホールド１２に供給さ
れるので、吸気温度が下り、エンジンの体積効率が向上
して、同エンジンは高出力、高性能運転を行なうことが
できる。なお、図中符号４４は排気管１８の下流端付近
に介装されたマフラである。

【００１２】上記アクチュエータ４２としてエアシリン
ダ装置を採用し、開閉弁３０としてバタフライ弁を採用
した具体的構造の一例が、図２に示されている。アクチ
ュエータ４２は、シリンダ４６と、同シリンダ４６内に
摺動自在に嵌装されたピストン４８と、シリンダ４６内
に収容されピストン４８を常時図示の休止又は消勢位置
に向って付勢するリターンスプリング５０とを具え、ピ
ストン４８の休止位置側のシリンダ端部に設けられた圧
縮空気入口５２には、三方電磁弁５４を介して圧縮空気
源５６が接続されている。同三方電磁弁５４は、上記コ
ントローラ４０の駆動出力を受けて付勢されたとき、圧
縮空気源５６内の圧縮空気をシリンダ４６の圧縮空気入
口５２に供給し、またコントローラ４０により消勢され
たときは、上記圧縮空気入口５２と圧縮空気源５６との
連通を遮断すると共に同圧縮空気入口５２を大気に連通
させるように作動する。

【００１３】また、上記ピストン４８に固着され又は一
体的に形成されたピストン軸５８の自由端は、上記開閉
弁３０の弁軸６０に一端を固着された弁開閉レバー６２
の他端に枢着されている。

【００１４】上記コントローラ４０によって三方電磁弁
５４が付勢されていないエンジンの通常運転時は、リタ
ーンスプリング５０によってピストン４８が図示の休止
位置に保持され、ピストン軸５８及び弁開閉レバー６２
を介して、開閉弁３０が、図中に実線で示されているよ
うに、バイパス吸気通路２８を閉鎖する第１位置又は通
常位置に保持されて吸気管又は通路２４と吸気マニホー
ルド１２とが連通している。次に、コントローラ４０に
よって三方電磁弁５４が付勢されると、圧縮空気源５６
から圧縮空気入口５２を経てシリンダ４６内に圧縮空気
が供給され、リターンスプリング５０を圧縮しながらピ
ストン４８が図において下方に変位する。ピストン４８
の下動により、ピストン軸５８及び弁開閉レバー６２を
介して開閉弁３０が、図中に一点鎖線で示した第２位置
に駆動され、バイパス吸気通路２８と吸気マニホールド
１２とが連通する。

【００１５】上記のように、寒冷時にエンジン１０を冷
態始動させる場合、及び寒冷時にエンジンをアイドル運
転しながら運転者が仮眠をとる場合等において、触媒の
温度Ｔｃを温度センサ３８により検知しながら、コント
ローラ４０によりアクチュエータ４２を作動させ開閉弁
３０を開閉制御することによって、エンジンの暖機を促
進して触媒の活性を高め、又はアイドル運転時の排気温
度を適当な温度レベルに維持して、触媒の活性を高く
し、何れの場合も、排気ガス中のＨＣ排出量を低減する
と共に、排気ガス中のＨＣに基因する排気臭を有効に低
減することができる。

【００１６】図３は、一例としては、排気量６５００ｃ
ｃの直接噴射式ディーゼルエンジンを、外気温０℃の低
温時に、冷態始動させた場合の排気臭を官能検査により
調べたものである。エンジンの排気管１８に介装された
触媒装置３６には、ハニカム構造の担体に、白金、ロジ
ウムその他適宜の触媒成分を付着させた酸化触媒が収蔵
されている。同図の縦軸は、排気臭の程度を官能検査に
より上下方向に区分したもので、Ａは甚だしい悪臭の領
域、Ｂは中程度の臭気の領域、またＣは排気臭がそれ程
感じられない領域を夫々示し、横軸はエンジンの冷態始
動開始時を零点とした始動後経過時間を示す。また図中
白抜き丸（○印）を結んだ曲線Ｓ_０は、バイパス吸気通
路２８を具備せず、エンジンの始動後、エアコンプレッ
サ２０で加圧された吸気の全量が吸気冷却装置２２で冷
却されたのち吸気マニホールド１２に供給されるように
した場合であり、×印を結んだ曲線Ｓ_１は、本発明によ
り触媒温度Ｔｃを検知し基準温度（２００℃とした）と
比較して開閉弁３０を開閉制御した場合の排気臭を夫々
示したものである。曲線Ｓ_０とＳ_１とを対比して明らか
なように、本発明によれば、排気臭が強い領域Ａ及びＢ
の時間が少なく、相応して排気ガス中のＨＣが大巾に低
減することが確認された。

【００１７】なお、上記実施例では、アクチュエータ４
２としてエアシリンダ装置が例示されているが、油圧応
動装置、真空応動装置、回転型又は直線変位型の電磁式
アクチュエータ等任意のアクチュエータを適宜採用する
ことができる。また、開閉弁３０として、バターフライ
弁が例示されているが、その摺動変位によってバイパス
吸気通路２８を開閉する板弁からなるスライド弁、円筒
体内に通路を設け、その軸線の周りの廻動によりバイパ
ス吸気通路２８を開閉するロータリ弁等を適宜に採用す
ることができ、さらに、開閉弁３０は、バイパス吸気通
路２８の上流端又は上下流端の中間部分に設けることが
できる。バイパス吸気通路２８の中間部分に開閉弁３０
を設けた場合、同開閉弁の開弁時に吸気管又は通路２４
が積極的に閉塞されることはないが、吸気冷却装置２２
は流通抵抗が可成大きいので、開閉弁３０の開放により
吸気の実質的全量がバイパス吸気通路２８から吸気マニ
ホールド１２に流れることとなる。なおまた、排気管１
８に介装される触媒装置３６を、上流側の小容量のフロ
ント触媒装置と、その下流側に配設される大容量の主触
媒装置とによって構成した場合は、触媒温度を直接検知
する温度センサ３８を主触媒装置側に設けることが好ま
しく、さらに酸化触媒自体は、例示したハニカム構造の
担体表面に触媒物質を担持させたもの以外に、アルミナ
ペレット等ペレット状担体の外表面に触媒物質を担持さ
せたペレット型触媒を採用し得ることは明らかである。

【００１８】

【発明の効果】叙上のように、本発明に係る排気浄化装
置は、過給機と吸気マニホールドを結ぶ吸気管に設けら
れた吸気冷却器と、同吸気冷却器をバイパスするバイパ
ス吸気通路と、同バイパス吸気通路を開閉する開閉弁
と、排気管に設けられた排気浄化用触媒と、上記開閉弁
を上記触媒温度によって開閉する制御手段とを有するこ
とを特徴とし、寒冷時におけるエンジンの冷態始動或い
はアイドル運転に際して排気ガス中のＨＣ量、及び排気
臭を効果的に低減することができるので、産業上有益で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略構成図である。

【図２】図１における開閉弁３０の開閉制御装置の構造
を示した詳細構成図である。

【図３】寒冷時に直接噴射式ディーゼルエンジンを冷態
始動させた場合の排気臭を官能検査により示した線図で
ある。

【図４】従来の吸気冷却装置付過給エンジンの概略構成
図である。

【符号の説明】

１０…エンジン、１２…吸気マニホールド、１４…排気
マニホールド、１８…排気管、２２…吸気冷却装置、２
４…吸気管、２６…ターボ過給機、２８…バイパス吸気
通路、３０…開閉弁、３６…触媒装置、３８…温度セン
サ、４０…コントローラ（制御手段）、４２…アクチュ
エータ、４４…マフラ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０１Ｎ 3/24 ＺＡＢＲＦ０２Ｍ 31/20 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】過給機と吸気マニホールドを結ぶ吸気管
に設けられた吸気冷却器と、同吸気冷却器をバイパスす
るバイパス吸気通路と、同バイパス吸気通路を開閉する
開閉弁と、排気管に設けられた排気浄化用触媒と、上記
開閉弁を上記触媒温度によって開閉する制御手段とを有
することを特徴とする排気浄化装置。