JPH0771230A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

排気ガス浄化装置

Info

Publication number
JPH0771230A
JPH0771230A JP6084781A JP8478194A JPH0771230A JP H0771230 A JPH0771230 A JP H0771230A JP 6084781 A JP6084781 A JP 6084781A JP 8478194 A JP8478194 A JP 8478194A JP H0771230 A JPH0771230 A JP H0771230A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
adsorbent
exhaust gas
catalyst
exhaust
gas purifying
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP6084781A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3307502B2 (ja
Inventor
Shingo Morishima
信悟 森島
Jun Yamada
潤 山田
Kenji Kanehara
賢治 金原
Toshihiko Ito
猪頭  敏彦
Toshihiro Takada
登志広 高田
Hiroshi Hirayama
洋 平山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Soken Inc, Toyota Motor Corp filed Critical Nippon Soken Inc
Priority to JP08478194A priority Critical patent/JP3307502B2/ja
Priority to US08/268,946 priority patent/US5497619A/en
Publication of JPH0771230A publication Critical patent/JPH0771230A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3307502B2 publication Critical patent/JP3307502B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/011Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more purifying devices arranged in parallel
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9481Catalyst preceded by an adsorption device without catalytic function for temporary storage of contaminants, e.g. during cold start
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9495Controlling the catalytic process
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0814Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0835Hydrocarbons
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0871Regulation of absorbents or adsorbents, e.g. purging
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/005Controlling exhaust gas recirculation [EGR] according to engine operating conditions
    • F02D41/0055Special engine operating conditions, e.g. for regeneration of exhaust gas treatment apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/027Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/14Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/35Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with means for cleaning or treating the recirculated gases, e.g. catalysts, condensate traps, particle filters or heaters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2250/00Combinations of different methods of purification
    • F01N2250/12Combinations of different methods of purification absorption or adsorption, and catalytic conversion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2260/00Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for
    • F01N2260/02Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for for cooling the device
    • F01N2260/022Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for for cooling the device using air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/52Systems for actuating EGR valves
    • F02M26/55Systems for actuating EGR valves using vacuum actuators
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関の出力低下を伴うことなく、始動時
の炭化水素(HC)排出量を低減させるとともに、触媒
の早期活性化用の電気ヒータ等を不要にする。 【構成】 排気ポート14と排気ガス中のHC等を浄化
する触媒とを接続している排気管4の途中に屈曲部分
(吸着ボックス12)を形成し、屈曲部分において屈曲
しないで直進する方向の前方にハニカム構造のHC吸着
材15を配置する。排気ポート14から流出した排気ガ
スは屈曲して排気管4へ流入するが、粒径の大きいHC
は整流翼13に沿って直進してHC吸着材15に吸着さ
れ、暫くは保持される。その間に排気管4に接続された
図示しない触媒の温度が上昇して活性化し、吸着材15
の温度上昇によって脱離するHC等を浄化する。吸着材
15の高温となり易い前面部分に別のHC触媒を担持さ
せるとか、吸着材15の下流側にEGR制御弁を備えた
EGR通路を接続することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガソリンエンジンのよ
うな内燃機関の冷間始動時に比較的多量に排出される炭
化水素(HC)を無害化するための排気ガス浄化装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来の技術として、排気管の途中にゼオ
ライト系のHC吸着材を装着して、内燃機関の冷間始動
時に排出される未燃分としての炭化水素(HC)を捕捉
するとともに、吸着材から脱離してくるHCを吸着材の
下流側に装着した酸化触媒によって浄化する排気ガス浄
化システムが考えられている。(一例として特開平2−
135126号公報参照。)
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のシステムにおい
ては、HC吸着材が触媒の上流側の排気通路を横切るよ
うに、断面全体にわたって配置されており、排気ガスの
全量がHC吸着材を通過するようになっていることか
ら、HC吸着材によって排気抵抗が高くなるという問題
があり、それによって内燃機関の出力が低下する恐れが
ある。また、排気ガスの全量がHC吸着材を通過するた
めに、排気ガスの熱がHC吸着材に与えられて吸着材の
温度上昇が早くなり、下流側の酸化触媒がHCの酸化の
ような排気ガスの浄化作用を開始する活性化温度まで温
度上昇する前に、吸着材に吸着されたHCが脱離し始め
て、未浄化のまま排出されてしまうという恐れもある。
それを防止するために、酸化触媒を迅速に温度上昇させ
て活性化させるための補助加熱手段を触媒に付加する等
の必要が生じることから、システムが複雑でコストの高
いものになるという問題もある。
【0004】更に、一般にゼオライト系のHC吸着材は
耐熱性が約700℃というように低いために、排気管の
中でも排気ガスの温度が低下する比較的下流側の部分に
設置する他はないので、それよりも更に下流側の排気ガ
スの温度が低い流域に設けられる酸化触媒においては、
それを早期に活性化させるために補助加熱手段に負担が
かかり、例えば補助加熱手段が電気ヒータの場合には、
非常に大きな電力を消費するというような別の問題もあ
る。
【0005】そこで本発明の目的は、吸着材による排気
抵抗によって機関の出力が低下するようなことがなく、
また、吸着材から脱離するHCを浄化するための触媒に
電気ヒータのような特別の補助加熱手段を設ける必要が
なく、しかもゼオライトのような耐熱性の低いHC吸着
材を使用することも可能な排気ガス浄化装置、特に始動
時HC低減装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するための基本的な第1の手段として、内燃機関の排
気ポートと排気ガス中の少なくともHCを浄化する触媒
とを接続している排気通路の途中に屈曲部分を形成する
とともに、前記屈曲部分において屈曲しないで直進する
排気のブローダウン方向の前方にHC吸着材を配置した
ことを特徴とする排気ガス浄化装置を提供する。
【0007】第2の手段においては、前記第1の手段の
排気ガス浄化装置において、前記HC吸着材は、前記触
媒の未活性化温度領域において排気ガス中のHCを吸着
するとともに、吸着したHCを主として前記触媒の活性
化温度領域において脱離するように設定される。同様
に、第3の手段においては、前記HC吸着材が耐熱性の
担体によってゼオライト系のHC吸着剤を担持してい
る。第4の手段においては、前記排気ポートと前記HC
吸着材との間に排気ガスを案内する整流手段が設けられ
る。第5の手段においては、前記HC吸着材が、それ自
体の温度上昇を遅らせるための冷却手段を備えている。
第6の手段においては、前記HC吸着材が、それ自体の
温度上昇を遅らせるためのカバー手段を備えている。
【0008】第7の手段においては、前記第1の手段の
排気ガス浄化装置において、前記HC吸着材の下流側に
前記内燃機関の吸気通路に接続されるEGR通路を接続
するとともに、前記EGR通路の途中にそれを開閉する
EGR制御弁を設ける。同様に、第8の手段において
は、前記第7の手段において、前記触媒の上流側に空燃
比センサを設け、前記空燃比センサの検出値に基づく前
記内燃機関の空燃比フィードバック制御の制御周期を、
前記EGR制御弁の閉弁時に対して前記EGR制御弁の
開弁時には短く設定する。
【0009】第9の手段においては、前記第1の手段の
排気ガス浄化装置において、前記HC吸着材を排気マニ
ホルドの合流部分に配置する。同様に、本発明の第10
の手段においては、前記第9の手段において、前記HC
吸着材の内部に、前記内燃機関における排気時期が異な
る複数の気筒の各排気ポートから流出する排気ガスのブ
ローダウン方向の前方にある空間同士を連通する連通路
を形成する。第11の手段においては、前記第10の手
段において、更に前記連通路に流れを制御するための絞
りを設ける。
【0010】第12の手段においては、前記第1又は第
2の手段の排気ガス浄化装置において、前記HC吸着材
の比較的高温となる部分にHC浄化触媒を担持させる。
同様に、第13の手段においては、前記第第1又は第2
の手段において、前記HC吸着材を比熱の異なる複数の
材料によって構成するとともに、比熱の小さい材料から
なる担体にHC浄化触媒を担持させる。第14の手段に
おいては、前記第13の手段において、前記吸着材の担
体をセラミック材料から構成するとともに、前記HC浄
化触媒の担体をステンレス鋼のような耐熱性の金属材料
から構成する。
【0011】
【作用】内燃機関の始動時等において燃料の未燃分とし
て比較的多量に排出される炭化水素(HC)には、大き
なものでは液体状の燃料粒のようなものから、小さなも
のでは気化したガス状の分子までの種々の大きさのもの
があるが、特に機関の始動時には、燃焼室の温度が未だ
低いために液体状の燃料粒のような比較的に粒径が大き
くて比重も大きい粒子が多く含まれている。
【0012】本発明の各手段においては、共通的に、第
1の手段として示した基本的な構成を備えているので、
機関の始動時に比較的粒径の大きいHCの粒子を多く含
んでいる排気ガスが排気通路の途中に形成された屈曲部
分を通過すると、排気ガスの気体成分は比重が小さいた
め殆ど抵抗を受けないで滑らかに屈曲して触媒の方へ流
れるが、比重が大きいHCの粒子の多くは、慣性の作用
によって排気ガスから分離して比較的少量の排気ガスと
ともにブローダウン方向に直進し、前方に設けられたH
C吸着材に衝突して吸着、捕捉される。
【0013】従って、始動時の触媒が未だ活性化してい
ない時期に、HCを多く含む排気ガスが触媒を素通りし
てが外部へ排出されることが防止される。そして、HC
が吸着材に吸着されつつある間に、触媒は排気ガスの熱
を受けて温度上昇し、活性化温度に到達してHCの浄化
作用をするようになる。第1の手段を始めとする本発明
の各手段においては、排気ガスの大部分が排気通路の途
中に形成された屈曲部分において屈曲して流れるため、
HC吸着材に流入する排気ガスの量は僅かであるから、
例えばゼオライト系の吸着材のように耐熱性が比較的低
い吸着材を屈曲部分と共に排気通路の比較的上流側の部
分に設けても支障が生じないし、それによって触媒を排
気通路の比較的上流側の部分に設けることができる。
【0014】したがって、従来のように排気ガスの温度
が低くなる排気通路の下流寄りの部分に設けられたHC
吸着材の、更に下流側の部分に触媒を設ける場合に比べ
て触媒の温度上昇(活性化)が早くなる。また、HC吸
着材に流入する排気ガスの量は従来技術においては全量
であるのに対して、本発明の各手段においては排気ガス
の一部の量に過ぎないから、HC吸着材の温度上昇は遅
くなり、吸着したHCの脱離が始まるのも一般に遅くな
る。したがって、その間に触媒は補助加熱手段によらな
くても十分に温度上昇をすることができる。
【0015】しかしながら、HC吸着材は排気ガスの熱
を少しずつ吸収することによって徐々に温度上昇するの
で、いずれは吸着材に吸着されるHCよりも脱離するH
Cの量が多くなるが、そのときには触媒が排気ガスの熱
を吸収して温度上昇することにより活性化しているの
で、脱離したHCは触媒によって浄化されて外部へ排出
されることがない。また、排気ガスの大部分はHC吸着
材を通過しないので、排気抵抗の増大によって機関の出
力低下を招く恐れがない。
【0016】本発明の第2の手段においては前記第1の
手段に加えて、HC吸着材が触媒の未活性化温度領域に
おいて排気ガス中のHCを吸着するとともに、吸着した
HCを主として触媒の活性化温度領域において脱離する
ように設定されているので、以上の説明から明らかなよ
うに、機関の始動後、触媒が活性化温度に到達するまで
は、HC吸着材が排気ガス中のHCを吸着しているの
で、活性化していない触媒を素通りしてHCが未処理の
まま大気中に放出されるのを防止することができる。し
たがって、HC吸着材がHCを吸着している間に触媒を
温度上昇させて活性化させる時間的余裕が得られる。
【0017】同様に第3の手段においては、HC吸着材
が、耐熱性の担体にゼオライト系の吸着剤を担持させた
ものとなっているが、前述のように本発明の排気ガス浄
化装置のいずれの手段においても、HC吸着材が排気ガ
スの熱を比較的吸収し難い構成となっているので、比較
的耐熱性の低いゼオライト系の吸着剤を使用しても耐熱
性の問題が生じないので、ゼオライト系のHC吸着材の
優れたHC吸着性能を十分に活かすことが可能になる。
【0018】第4の手段においては、排気ポートとHC
吸着材との間に色々な形の排気ガス用の整流手段が設け
られるので、HC粒子を多く含んだ比重の大きい排気ガ
スの部分は、整流手段によって案内されてHC吸着材へ
到達し、HC粒子はHC吸着材に効率よく捕捉されるこ
とができる。
【0019】第5の手段においては、冷却手段によって
HC吸着材を積極的に冷却するように構成するので、H
C吸着材の温度上昇が一層緩やかになり、吸着されたH
CがHC吸着材から脱離する時期が遅くなるから、それ
だけ触媒を温度上昇させるための時間的余裕が大きくな
る。したがって、触媒を急速に活性化させるための補助
的加熱手段が不要になり、それが消費する電力等を節約
することができる。第6の手段においては、HC吸着材
にカバー手段を設けてそれを覆い、排気ガスが直接にH
C吸着材に当たるのを防止するので、排気ガスの熱がH
C吸着材に吸収され難くなり、第5の手段と同様な効果
が得られる。
【0020】第7の手段においては、HC吸着材の下流
側にEGR通路を接続すると共に、EGR通路の途中に
それを開閉するEGR制御弁を設けるが、通常、機関の
始動時にはEGRが行われていないためにEGR制御弁
は閉じており、EGR通路内を通過する排気ガスの流れ
はないので、HC吸着材に吸着されたHCは一時的に吸
着材によって保持される。
【0021】そして、時間の経過とともに機関の暖機が
進行しEGRも行われるようになるが、EGR制御弁が
開弁してEGR通路内に排気ガスの流れが生じると、吸
着材が排気ガスによって加熱されて、吸着材に吸着され
ていたHCが脱離するようになる。吸着材から脱離した
HCはEGR通路内を通過する排気ガス(即ちEGRガ
ス)とともに吸気通路へ流れ込み、燃料混合気に混じっ
て機関の燃焼室内において燃焼して処理される。
【0022】また、高負荷時には排気ガスの温度が上昇
するが、通常、その時期にはEGRが行われないので、
EGR制御弁が閉じてEGR通路内を排気ガスが通過し
なくなり、それによって吸着材の温度も比較的低く保た
れるため、ゼオライト系のような耐熱性が比較的低い吸
着材でも十分使用することが可能になる。
【0023】EGR制御弁が開弁して吸着材から脱離し
たHCが機関の吸気通路へパージされると機関の空燃比
が変動することになるが、第8の手段においては、排気
通路又はEGR通路の吸着材よりも上流側の部分に設け
られた空燃比センサの出力信号によって機関の空燃比を
フィードバック制御し、例えばEGR制御弁の開閉制御
と同期して機関の空燃比の制御周期を変化させるので、
空燃比の大幅な変動を防止することができるので何ら問
題を生じない。
【0024】再び第1の手段の応用として、第9の手段
においては、HC吸着材を排気マニホルドの合流部分に
配置するので、HC吸着材は排気ガス中のHCを効率よ
く捕捉することができるし、HC吸着材のための特別の
容器を設ける必要がない。第9の手段を更に発展させ
て、内燃機関における排気時期が異なる複数の気筒の、
各排気ポートから流出する排気ガスのブローダウン方向
前方にある空間同士をHC吸着材の内部の連通路によっ
て連通する第10の手段においては、複数の気筒の排気
時期が異なるために連通路の両端のいずれか一方の圧力
が他方に対して高くなるので、その圧力差によって連通
路を反転しながら通過する排気ガスの流れが生じ、HC
吸着材の連通路を通過する際にHCが効率よく吸着され
る。第11の手段においては、前述の連通路に絞りを設
けるので、絞りを適宜設定することによって、連通路を
通過する排気ガスの量を調節し、吸着されるHCの量や
温度上昇の程度を制御することができる。
【0025】更に、本発明の第12の手段においては、
HC吸着材の比較的高温となる部分にHC浄化触媒を担
持させるので、HC吸着材から脱離するHCを触媒によ
って直ちに浄化することができる。しかも、触媒はHC
吸着材の比較的高温となる部分に担持させるので活性化
するのが早く、比較的早期からHCの浄化機能を発揮す
ることができる。第13の手段においては、HC吸着材
を比熱の異なる複数の材料によって構成し、比熱の小さ
い材料からなる担体にHC浄化触媒を担持させるので、
比熱の小さい材料が比較的早く温度上昇することから、
やはり触媒が早期に活性化してHCの浄化機能を発揮す
るようになる。第14の手段においては、前記第13の
手段における比熱の異なる複数の材料として、具体的
に、吸着材の担体をセラミック材料とするととともに、
HC浄化触媒の担体をステンレス鋼のような耐熱性の金
属材料としている。それによって前述のような典型的な
作用が奏される。
【0026】
【実施例】以下、本発明を図1に示す第1実施例により
詳細に説明する。1はガソリンエンジン、2は排気マニ
ホルドである。図示例の場合、排気マニホルド2から排
気管4に接続する排気通路は部分Cにおいて直角に屈曲
している。3は通常アルミナや金属箔で構成されたハニ
カム構造の担体にゼオライト等がコーティングされたH
C吸着材である。吸着材3は、始動時に排気ガスととも
に排気マニホルド2から排出され、慣性力によって衝突
するHCをトラップ(捕集)するためのものである。
【0027】この部分の構造と作用を図2を用いて更に
詳細に説明する。排気マニホルド2から出る排気ガスの
流れの直進方向下流側にはHC吸着材3が設けられてお
り、HC吸着材3の直前には直角方向に分岐する排気管
4が接続している。HC吸着材3の下流側については後
に説明する。エンジン1の始動直後、各気筒の排気ポー
トから排出された排気ガスは、排気マニホルド2の集合
部において合流し、HC吸着材3の方向(排気のブロー
ダウン方向)に直進して吸着材3の表面に衝突する。こ
のときは後述のように、吸着材3の下流側のEGR通路
がEGRバルブによって閉じられているので、排気ガス
は屈曲部Cにおいて向きを変えて排気管4へ流入し、酸
化触媒5を通って外部へ排出される。
【0028】排気ガスの流れが吸着材3に衝突したと
き、排気ガスに含まれているHCの中でも、粒径が比較
的小さなものは比重の小さい排気ガスの流れとともに反
転して屈曲部Cから排気管4へ排出されるが、燃料粒の
ように粒径が比較的大きいHCは慣性力により吸着材3
の奥まで入り込み、吸着材3によって吸着される。この
ようにしてエンジン1の始動時に排出されるHCの約4
0%〜60%をトラップすることが可能である。このと
き、排気ガスの大部分は吸着材3の中に入らないで、屈
曲部Cにおいて滑らかに向きを変えて、排気管4の途中
に設けられた酸化触媒5の方へ流れるので、吸着材3に
与えられる排気ガスの熱の量は少なく、吸着材3の温度
上昇は緩やかであり、吸着したHCの脱離が始まる時期
は排気ガスの全量がHC吸着材3を通過する従来技術の
場合よりも遅くなる。また、それと反対に酸化触媒5の
温度上昇が早くなるから、触媒は補助加熱手段を設けな
くても早期に活性化されて、HC等を浄化し得る状態に
なる。更に、排気ガスの殆どがHC吸着材3を通過しな
いで流れるため、従来技術のようにHC吸着材3の通気
抵抗によってエンジン1の出力が低下するようなことも
ない。
【0029】次にトラップされたHCをHC吸着材3か
らパージする方法を図3を用いて説明する。HC吸着材
3の下流側にはEGR管6が接続されており、EGR管
6の下流側には図1に示したようにEGR制御弁7を介
して吸気マニホルド9に接続されている。エンジンの運
転状態が従来の場合と同様なEGR条件を満たすように
なったとき、ECU(電子式制御装置)10によってV
SV(バキュームスイッチングバルブ)8を駆動するこ
とによりEGR制御弁7が開き、吸気マニホルド9とH
C吸着材3とが導通する。
【0030】その結果、排気ガスの一部がHC吸着材3
を通過して流れるようになるので、HC吸着材の全体が
排気ガスの熱によって加熱されるようになり、吸着材3
にトラップされていたHCが脱離し始める。この脱離現
象は図4に示されているように、吸着材の温度が上昇す
るとHCの吸着量が低下するというHC吸着材3の特性
によるものである。
【0031】脱離したHCはEGRガスの流れとともに
エンジン1の吸気マニホルド9に吸い込まれ、燃焼室内
で再燃焼することになる。以上の作用によりHC吸着材
3にトラップされていたHCを円滑に除去(パージ)す
ることが可能となる。また、吸着材3にPtやPd等の
酸化触媒を担持させておけば、吸着材3の残留HCを完
全に浄化することができるので、吸着材3の細孔の目づ
まりを防ぎ、その耐久性を向上させることが可能とな
る。
【0032】なお、上記のようなEGR時には吸着材3
から脱離したHCにより吸気の空燃比がリッチになり、
酸化触媒5におけるHCの浄化性能が低下する恐れがあ
る。その場合には、排気マニホルド2に装着したO2
ンサ(空燃比センサ)11によって空燃比(A/F)が
理論混合比になるように燃料噴射量をフィードバック制
御すれば、触媒の浄化性能が低下するのを防ぐことが可
能となる。
【0033】その場合において、EGR制御弁7の開弁
直後に吸入空燃比の変化量が大きくなって、通常のO2
フィードバック制御では追従が遅れるようであれば、A
/Fフィードバック定数の積分定数を大きくする等によ
ってフィードバック周期を短かくするとよい。そのフロ
ーチャートを図5に示す。ステップ201にて運転状態
を読み込み、ステップ202にてEGR領域かどうかを
判断する。EGR領域であれば、EGR制御弁7が閉じ
ているかどうかステップ203で判断し、閉じている場
合はステップ204でEGR制御弁7を開く。その後ス
テップ205でA/F制御定数のうちリーン側へ変化さ
せる積分定数KILについて、ステップ201で定まる
KIL0 にαを加えたものを新たなKILとし、ステッ
プ201に戻る。
【0034】また、ステップ203ですでにEGR弁が
開いている場合には、ステップ206に進んで、現在の
KILがKIL0 よりも大きいかどうかを判断する。大
きければステップ207で現状のKILからβを減じた
値を新たなKILとしてステップ201へ戻る。KIL
がKIL0 以下となった場合にはステップ208でKI
L=KIL0 とし、ステップ201へ戻る。なお、ステ
ップ202で運転状態がEGR領域でないと判断された
場合は、ステップ209でEGR制御弁7を閉じ、ステ
ップ210でKIL=KIL0 とし、ステップ201に
戻る。
【0035】このような制御によって、図6に示すよう
に、EGR制御弁7の開弁時に、脱離したHCによって
乱れたA/Fを早期に理論空燃比に戻し、酸化触媒5に
おけるHCの浄化性能を最良の状態に保つことができ
る。また、上記のようにA/Fフィードバック周期を短
かくするためには、積分定数KILの代りに、スキップ
やディレイタイムを変更してもよい。
【0036】以上の説明から明らかなように、本発明の
第1実施例の排気ガス浄化装置によれば、吸着材3によ
ってトラップされたHCを、エンジン1においてEGR
が行なわれる時期にEGRガスによってパージして、再
びエンジン1の燃焼室内で燃焼させて処理するため、脱
離したHCを浄化するための特別な触媒等を使用する必
要がない。しかも、高負荷時にはEGRの停止によって
吸着材3中にパージ用の排気ガスが流れないため、従来
技術のように排気ガスの全量が通過する排気管4中に吸
着材を設ける場合に比べて吸着材3の最高温度が低くな
るため、耐熱性の低いゼオライト系の吸着材でも使用可
能となる。
【0037】図7及び図8に本発明の第2実施例として
の排気ガス浄化装置の構造を示す。図7は上面図で、図
8は正面図である。ガソリンエンジン1には排気マニホ
ルドを兼ねる吸着ボックス12が取り付けられており、
その内部に数枚の整流翼13が、エンジン1の排気ポー
ト14から流出する排気ガスの流れの方向(排気のブロ
ーダウン方向)に向かって互いに平行に設けられてい
る。
【0038】15は、通常アルミナ(セラミックス)や
金属箔によって構成されたハニカム構造の担体にゼオラ
イト等がコーティングされたHC吸着材であって、吸着
ボックス12の内部に収容され、一方の端壁12aに寄
せて固定されている。吸着ボックス12の底面12bに
は排気管4が開口しており、それによって、排気ポート
14から吸着ボックス12へ流入する排気ガスの流路は
直角に屈曲することになる。排気管4には第1実施例の
場合と同様に触媒5が接続している。
【0039】第2実施例の排気ガス浄化装置に使用され
ている吸着材15は、排気ポート14からの排気のブロ
ーダウン方向に対して傾斜している面15aを有する。
吸着材15に傾斜面15aを形成する方法が図9に例示
されている。この例では、全体が円柱形で長手方向に微
細な穴を有するハニカム状の吸着材の素材を、破線で示
すように交互に斜めに切断することにより、それぞれが
一対の傾斜面15aを有する断片としての吸着材15を
製造する。この第2実施例の場合は、吸着材15の一対
の傾斜面15aからなる上流側の先端に整流翼13が接
続するような配置をとっている。
【0040】第2実施例の排気ガス浄化装置はこのよう
に構成されているので、エンジン1の冷間始動時に排出
される比較的多量のHCは、整流翼13によって案内さ
れて効率よく吸着材15に衝突し、ハニカム状の吸着材
15の微細な孔に進入して、吸着材15にコーティング
されたゼオライト等の吸着剤に吸着されることによって
トラップ(捕捉)される。第2実施例の場合は、吸着材
15が排気のブローダウン方向に対して傾斜を有してお
り、その一対の傾斜面15aがそれぞれ排気ポート14
に対向しているために、吸着材15と排気ガスとの接触
面積を大きくすることができ、HCの吸着量が増加する
という利点がある。
【0041】また、一対の傾斜面15aがエンジン1の
隣接する2つの気筒の排気ポート14にそれぞれ対向し
ているので、それら2つの気筒のそれぞれの排気脈動に
よる瞬間的な圧力差によって、吸着材15を横切って一
対の傾斜面15aの間に僅かながら排気ガスの流れが生
じる。これもまた、第2実施例の吸着材15と排気ガス
との接触面積が大きくなる一因となり、HC吸着量の増
加に結びつく。
【0042】一方、吸着材15の端面は、外気と接触し
ている吸着ボックス12の端壁部分12aを介して外気
と熱交換可能な状態にあるから、吸着材15の温度上昇
は抑制され、それによって触媒5が浄化温度に達するま
で(活性化するまで)HCの脱離を抑えて保持すること
ができる。なお、HCの脱離が始まったとき、脱離した
HCは排気管4の下流側に設けられた酸化触媒5によっ
て速やかに浄化されるので、外気中に放出されることは
ない。
【0043】図10は本発明の第3実施例を示すもの
で、前述の第2実施例と共通の構造部分については同じ
参照符号を付すことによって重複する説明を省略する。
第3実施例の特徴は、吸着ボックス12の内部におい
て、第2実施例における板状の整流翼13の代わりに、
ハニカム状の整流ブロック16を、その微細な孔の方向
が排気のブローダウン方向と一致するように、排気ポー
ト14と吸着材15との間に設けた点にある。吸着材1
5は第2実施例のそれと同様なものである。
【0044】第3実施例の場合は、排気ポート14から
排気のブローダウン方向に流出する排気ガスが整流ブロ
ック16の比較的細かな多数の孔を通過して吸着材15
に接触し、HC成分が吸着される。粒径の大きなHCは
ハニカム状の整流ブロック16自体によっても直接に捕
捉される。そして捕捉されたHCは整流ブロック16を
通過する気流に乗って更に内部の吸着材15へ送りこま
れる。従って、一旦、整流ブロック16を通過したHC
が再び排気ポート14側へ逆流する可能性が低くなり、
脱離するまでは確実に吸着材15によってトラップされ
る。なお、整流ブロック16に触媒を担持させることも
でき、それによって、整流ブロック16が排気ガスの整
流作用と浄化作用を併せて行うようになる。
【0045】図11は本発明の第4実施例を示すもの
で、前述の第2実施例と異なる点は、第2実施例や第3
実施例のような断片状の吸着材15を使用する代わり
に、単一のブロック状吸着材17を使用していることに
ある。第4実施例のブロック状吸着材17は、図9に示
したようなハニカム状の吸着材の素材から、切断の角度
と間隔を変えて切り出される。ブロック状吸着材17は
一対の大きな傾斜面17aを備えており、それらの面間
に多数の微小な孔が形成されているから、気筒間の排気
脈動による瞬間的な圧力差等によって、排気ガスがブロ
ック状吸着材17の内部へ進入することができ、ブロッ
ク状吸着材17にコーティングされたゼオライト等の吸
着剤に吸着される。なお、この例でも整流翼13を使用
しているが、これを図10の第3実施例のように整流ブ
ロック16のような他の整流手段によって置き換えても
よいことは言うまでもない。
【0046】図12に本発明の第5実施例を示す。これ
は第2実施例ないし第4実施例の排気ガス浄化装置を更
に改良したものに相当し、それらの例における吸着ボッ
クス12の端壁12aに冷却フィン18を設けたもので
ある。冷却フィン18の放熱によってHC吸着材15或
いは17の温度上昇を抑えることにより、触媒5が活性
化する前に吸着材からHCの脱離が始まるのを防止する
ことができる。
【0047】図13に本発明の第6実施例を示す。この
例も第2実施例ないし第4実施例を更に改良したもの
で、HC吸着材15或いは17の上流側の先端に比較的
大きな庇状のカバー19を取り付けた点に特徴がある。
カバー19を設けることによって、排気ポート14から
吸着材15に向かう排気ブローダウン方向の排気ガスの
流れの流量係数を大きくするとともに、その逆方向の流
れの流量係数を小さくして吸着材15の内部への排気ガ
スの流入量を増加させる。それによって吸着材15によ
るHCの吸着量を増加させることができる。
【0048】図14に本発明の第7実施例を示す。この
例では、第2実施例等と同様に、排気ポート14からの
排気のブローダウン方向前方に並列に3個設けられたH
C吸着材15のうち、中央の1個には最も多量の排気ガ
スが衝突するために温度上昇が早いのを利用して、それ
にゼオライト等のHC吸着剤の他に酸化触媒をも担持さ
せた点に特徴がある。なお、この触媒担持吸着材20の
代わりに、吸着剤を担持させないで触媒のみを担持させ
た触媒担体を配置してもよい。
【0049】第7実施例のように、比較的多量の排気ガ
スが衝突することによって温度上昇が最も早い例えば中
央の1個の吸着材15の全体に触媒を担持させる代わり
に、吸着材15の表面のうち特に温度上昇の早い部分を
選んで、その部分だけに触媒を担持させることもでき
る。それを第8実施例の触媒担持吸着材21として説明
する。
【0050】図15は、素材としては第2実施例におけ
るHC吸着材15と実質的に同じものであるHC吸着材
21の一対の傾斜面21aのうち、比較的高温となる部
分を高温部21bとして、また、比較的低温になる部分
を低温部21cとして示す。そして、エンジン1の始動
から20秒経過する間における高温部21bおよび低温
部21cの温度変化を図16に示す。図16から判るよ
うに、低温部21cでは始動から20秒間は100℃を
越えないのに対して、同じ経過時間でも高温部21bで
は100℃を大きく越える。このような差が生じるの
は、高温部21bと低温部21cとでは、排気ポート1
4からの距離が異なることや、吸着材21の単位体積当
たりに見て衝突する排気ガスの量が異なること等が原因
である。
【0051】このように、1個のHC吸着材21でも部
分的に温度がかなり異なるので、HCの吸着量も図17
に示すように部分的に異なったものとなる。高温部21
bでは温度が100℃を越えると吸着されるHCの量よ
りも脱離するHCの量の方が多くなり、高温部21bの
平均的なHC吸着量は低温部21cのそれに比べて著し
く小さくなる。そこで、HC吸着量の小さい高温部21
bにのみ触媒金属を担持させることにより、高温部21
bへ衝突するHCおよび低温部21cから脱離してくる
HCを早期に浄化することができる。図18は第8実施
例の効果を示したもので、吸着材21の高温部21bに
触媒を担持させた触媒担持吸着材21では、触媒の早期
浄化機能によって、単なるHC吸着材15に比べて外部
へ排出されるHCの低減量において明らかに改善が見ら
れる。
【0052】図19に本発明の第9実施例の触媒担持吸
着材22を示す。この吸着材は、セラミックまたはメタ
ル製のモノリス担体の表面全体にゼオライト系のHC吸
着剤を被覆して吸着材層22aを形成するとともに、全
体が前述の第2実施例における吸着材15(図7および
図9参照)や、第4実施例におけるブロック状吸着材1
7(図11参照)に似た形状を有しており、傾斜面をそ
れぞれ一定の深さまで触媒金属を含む溶液に浸してから
引き上げるという簡単な操作によって、一対の傾斜面に
のみ一定の厚さの触媒担持層22bを形成したものであ
る。この実施例においては、吸着材層22aと触媒担持
層22bの2層構造を有する触媒担持吸着材22を簡単
に製造することができる利点がある。
【0053】図20に本発明の第10実施例を示す。こ
の例もHC吸着材自体の構成に特徴がある。即ち、第1
0実施例の排気ガス浄化装置は、ハニカム構造を有する
数個の円柱状の触媒担持吸着材23を、エンジン1の排
気マニホルドを兼ねる吸着ボックス12の中に、排気ポ
ート14から流出する排気のブローダウン方向に配列す
るように取り付けたものである。
【0054】触媒担持吸着材23は、全体が吸着材層2
3aとなっているとともに、排気ガスが正面から衝突す
ることによって最も高温になる上流側の端面付近にのみ
触媒金属を付着させて、触媒担持層23bを形成してい
る。ハニカム状の吸着材23が有する微小な孔の方向
は、排気のブローダウン方向と一致しているので、排気
ポート14から流出して上流側の端面に衝突する排気ガ
スは吸着材23の孔の中に進入し易く、触媒担持層23
bの働きともあいまって高いHC低減効果が得られる。
また、触媒担持吸着材23は形状や構造が単純であるか
ら、製造も容易であって、コストの面でも有利である。
【0055】図21に本発明の第11実施例を示す。こ
の例も、前述の第9実施例と同様な外形を有する触媒担
持吸着材24の構造そのものに特徴がある。触媒担持吸
着材24は、アルミナ等のセラミックから構成されるハ
ニカム構造の担体に、ゼオライト等のHC吸着剤をコー
ティングしたHC吸着材層24aを本体として、その一
対の傾斜面に対して触媒担持層24bを接合した構造を
有する。触媒担持層24bは、きわめて薄いステンレス
鋼板のような金属箔の波板や平板をハニカム状に積層し
た担体に触媒を担持させたもので、吸着ボックス12内
における配置とか、整流翼13の設置等も前述の第2実
施例(図7参照)や第4実施例(図11参照)と同様で
ある。従って、排気ガスが触媒担持吸着材24のハニカ
ム構造の中へ進入してHCが吸着される作用も同じであ
る。
【0056】第11実施例の場合は、触媒担持層24b
が比熱(熱容量)の小さいメタル担体によって構成され
ている上に、エンジン1の排気ポート14から流出する
比較的高温の排気ガスが直接に触媒担持層24bに衝突
するので、触媒の温度が早期に上昇して活性化され、触
媒に接触するHCを比較的早くから浄化することができ
る。また、HC吸着材層24aから脱離してくるHCの
浄化率も高めることができる。
【0057】図22に第11実施例の触媒担持吸着材2
4の製造方法を示す。触媒担持吸着材24は前述のよう
に、HC吸着剤を被覆した本体である円柱状のセラミッ
ク担体(HC吸着材層)24aの一対の傾斜面に、薄い
円柱状のメタル担体(触媒担持層)24bを接合したも
のである。メタル担体24bはセラミック担体24aと
同一の外径を有し両端に傾斜面を有する。従って、接合
する材料としては、セラミック担体24aは図9に示し
たように、円柱状の素材を交互に斜めに切断することに
よって製造するが、メタル担体24bは同径の円柱状の
素材を斜めに平行に削ぐように切断して製造する。これ
らの材料を、それらの外径と略等しい内径を有するとと
もに両端25aおよび25bを相互に相手に対して斜め
に切断された金属筒25の中に挿入し、それぞれの傾斜
面を合致させたのち、金属筒25の両端25aおよび2
5bをかしめることによって触媒担持吸着材24を完成
させる。金属筒25は吸着ボックス12(図7および図
8参照)の内部に溶接等によって固定することができ
る。なお、メタル担体からなる触媒担持層24bは、金
属筒25に溶接によって固定してもよい。
【0058】図23および図24に、本発明の第12実
施例としての触媒担持吸着材26の構造を示す。触媒担
持吸着材26は第11実施例の触媒担持吸着材24を更
に発展させたもので、触媒担持吸着材24におけるセラ
ミック担体24aを一対の傾斜面の中間で左右対称的に
切断して、それらの間に図24に示すようなパンチング
メタル27を挟み込んだものである。他の構造は前述の
第11実施例と同様である。
【0059】パンチングメタル27は多数の孔27aを
備えているので、第12実施例の触媒担持吸着材26の
場合は、左右に二分されたセラミック担体(HC吸着材
層)24aの微細な孔は、パンチングメタル27の孔2
7aを介して相互に連通することができる。従って、孔
27aが絞りの作用をして、触媒担持吸着材26の内部
を貫通する排気ガスの流れを適当に制限するので、HC
吸着材層24aの温度上昇を任意に遅らせることがで
き、それによってHCの保持時間をより長くするととも
に、触媒担持層24bの温度上昇を早めて早期に触媒を
活性化させる。
【0060】図25に本発明の第13実施例としての触
媒担持吸着材28を備えた排気ガス浄化装置を示す。触
媒担持吸着材28は、前述の第10実施例(図20参
照)における触媒担持吸着材23と同様に円柱状の外形
を有する。ハニカム構造を有する数個の触媒担持吸着材
28は、エンジン1の排気マニホルドを兼ねる吸着ボッ
クス12の中に、排気ポート14から流出する排気のブ
ローダウン方向に並列に配列するように取り付けられて
いる。各触媒担持吸着材28は、HC吸着剤のための円
柱形のセラミック担体28aと、その上流側の端面に接
合された触媒のための、やはり円柱形のメタル担体28
bと、それらを収容している金属筒29とからなってお
り、金属筒29はエンジン1の排気マニホルド2を兼ね
る吸着ボックス12の中に溶接によって固定されてい
る。
【0061】第13実施例の触媒担持吸着材28は、製
作が簡単で、吸着ボックス12への取り付けも容易であ
り、コスト面で有利であるだけでなく、前述の第10実
施例と同様に、高いHC低減効果を奏することができ
る。
【0062】
【発明の効果】本発明の第1から第14の各手段によれ
ば、基本的な共通の効果として、エンジンが比較的多量
のHCを発生する冷間始動時に、排気ガスの流れの経路
から外れた位置に配置されたHC吸着材によってその大
部分をトラップすることができるので、その間に排気ガ
スの熱によって触媒を十分に暖機して活性化させること
ができる。その際に、排気ガスの全量がHC吸着材を通
過する従来技術の場合に比べて、本発明の場合は、排気
ガスの一部がHC吸着材の中に入るだけであるから、排
気ガスの熱によるHC吸着材の温度上昇が遅くなるの
で、HC吸着材が吸着したHCを脱離し始めるまでに、
触媒を十分に温度上昇させることが可能になる。更に、
それによって触媒の暖機を促進するために消費電力の大
きなヒータを付設するような必要がなくなり、構成の簡
単なシステムによって、エンジン始動時のHC排出量を
大幅に低減させることが可能になる。
【0063】このように、本発明の各手段による排気ガ
ス浄化装置においては、排気ガスの一部がHC吸着材に
流入するか、またはそれを通過するだけであるから、H
C吸着材の通気抵抗によってエンジンの出力低下を招く
恐れがないし、耐熱性の低いゼオライトのようなHC吸
着材であっても、比較的上流寄りの排気通路から分岐す
る位置に設けることが可能になる。それに伴って触媒も
比較的上流側の排気通路に設けることができるから、排
気ガスの熱による触媒の温度上昇が早くなり、早期に活
性化して排気ガスの浄化機能を発揮するようになる。そ
れが、前述のように消費電力の大きなヒータのような補
助加熱手段を設けることが不要になるという共通の基本
的な効果に結び付く。
【0064】各手段別に生じる効果を見ると、まず第1
ないし第3の手段においては前述の基本的な効果を奏す
ることができる。第4ないし第6、および第9ないし第
11の各手段においては、各手段毎に付加されている特
別の構成要件、即ち、整流手段、冷却手段、カバー手
段、排気マニホルドの合流部分、排気時期が異なる気筒
の排気ポートを連通するHC吸着材の連通路、その連通
路に設けられた絞り等によって、前述の基本的な効果を
更に一段と強めることができる。更に、第7および第8
の手段においても、EGRシステムを巧みに利用して前
述の基本的な効果を強めることができる。
【0065】また、第12ないし第14の手段において
は、HC吸着材に隣接して触媒を担持させるとか、或い
はHC吸着材自体の最も高温となり易い位置を選んで触
媒を担持させるとか、触媒担体の熱容量を小さくするこ
とによって、付属的な触媒をHC吸着材よりも早期に活
性化させるので、HC吸着材に吸着されたHCが脱離し
始める前に触媒によるHCの浄化作用が始まり、外部へ
HCを放出する恐れが一層少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例としての排気ガス浄化装置
を備えたガソリンエンジンの全体構成を概念的に示す一
部切断平面図である。
【図2】第1実施例におけるHCのトラップ作用を示す
模式図である。
【図3】第1実施例におけるHCのパージ作用を示す模
式図である。
【図4】HC吸着材における吸着材温度とHC吸着量の
関係を示す特性図である。
【図5】第1実施例におけるHCパージ時のA/F制御
方法を説明するフローチャートである。
【図6】図5に示すA/F制御の効果を示すタイムチャ
ートである。
【図7】第2実施例の排気ガス浄化装置を示す一部切断
平面図である。
【図8】図7の一部を切断して示す側面図である。
【図9】吸着材の切り方を例示する斜視図である。
【図10】第3実施例の排気ガス浄化装置を示す一部切
断平面図である。
【図11】第4実施例の排気ガス浄化装置を示す一部切
断平面図である。
【図12】第5実施例の排気ガス浄化装置の一部を切断
して示す側面図である。
【図13】第6実施例の排気ガス浄化装置を示す一部切
断平面図である。
【図14】第7実施例の排気ガス浄化装置を示す一部切
断平面図である。
【図15】第8実施例の触媒担持吸着材を示す斜視図で
ある。
【図16】吸着材における部分的な温度差を示す線図で
ある。
【図17】吸着材における部分的なHC吸着量の差を示
す図である。
【図18】第8実施例の効果を示す図である。
【図19】第9実施例の触媒担持吸着材の構造を示す側
面図である。
【図20】第10実施例の排気ガス浄化装置を示す一部
切断平面図である。
【図21】第11実施例の触媒担持吸着材の構造を示す
側面図である。
【図22】第11実施例の触媒担持吸着材の製造方法を
示す一部切断側面図である。
【図23】第12実施例の触媒担持吸着材の構造を一部
切断側面図示すである。
【図24】第12実施例の触媒担持吸着材に使用される
部材の正面図である。
【図25】第13実施例の排気ガス浄化装置を示す一部
切断平面図である。
【符号の説明】
1…ガソリン機関 2…排気マニホルド 3…HC吸着材(第1実施例) 4…排気管 5…酸化触媒 6…EGR管 7…EGR制御弁 8…バキュームスイッチングバルブ(VSV) 9…吸気マニホルド 10…電子式制御装置(ECU) 11…O2 センサ(空燃比センサ) 12…吸着ボックス 12a…端壁 12b…底面 13…整流翼 14…排気ポート 15…HC吸着材(第2実施例ほか) 15a…傾斜面 16…整流ブロック 17…ブロック状吸着材(第4実施例) 18…冷却フィン 19…カバー 20…触媒担持吸着材(第7実施例) 21…触媒担持吸着材(第8実施例) 21a…傾斜面 21b…高温部 21c…低温部 22…触媒担持吸着材(第9実施例) 22a…吸着材層 22b…触媒担持層 23…触媒担持吸着材(第10実施例) 23a…吸着材層 23b…触媒担持層 24…触媒担持吸着材(第11実施例) 24a…吸着材層 24b…触媒担持層 25…金属筒 26…触媒担持吸着材(第12実施例) 27…パンチングメタル 28…触媒担持吸着材(第13実施例) 28a…セラミック担体 28b…メタル担体 29…金属筒
───────────────────────────────────────────────────── 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 F02D 43/00 301 E N F02M 25/07 ZAB 550 R 580 D (72)発明者 金原 賢治 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 猪頭 敏彦 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 高田 登志広 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 平山 洋 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の排気ポートと排気ガス中の少
    なくともHCを浄化する触媒とを接続している排気通路
    の途中に屈曲部分を形成するとともに、前記屈曲部分に
    おいて屈曲しないで直進する排気のブローダウン方向の
    前方にHC吸着材を配置したことを特徴とする排気ガス
    浄化装置。
  2. 【請求項2】 前記HC吸着材は、前記触媒の未活性化
    温度領域において排気ガス中のHCを吸着するととも
    に、吸着したHCを主として前記触媒の活性化温度領域
    において脱離するように設定されていることを特徴とす
    る請求項1記載の排気ガス浄化装置。
  3. 【請求項3】 前記HC吸着材が耐熱性の担体によって
    ゼオライト系のHC吸着剤を担持していることを特徴と
    する請求項1記載の排気ガス浄化装置。
  4. 【請求項4】 前記排気ポートと前記HC吸着材との間
    に排気ガスを案内する整流手段を設けたことを特徴とす
    る請求項1記載の排気ガス浄化装置。
  5. 【請求項5】 前記HC吸着材が、それ自体の温度上昇
    を遅らせるための冷却手段を備えていることを特徴とす
    る請求項1記載の排気ガス浄化装置。
  6. 【請求項6】 前記HC吸着材が、それ自体の温度上昇
    を遅らせるためのカバー手段を備えていることを特徴と
    する請求項1記載の排気ガス浄化装置。
  7. 【請求項7】 前記HC吸着材の下流側に前記内燃機関
    の吸気通路に接続されるEGR通路を接続するととも
    に、前記EGR通路の途中にそれを開閉するEGR制御
    弁を設けたことを特徴とする請求項1記載の排気ガス浄
    化装置。
  8. 【請求項8】 前記触媒の上流側に空燃比センサを設
    け、前記空燃比センサの検出値に基づく前記内燃機関の
    空燃比フィードバック制御の制御周期を、前記EGR制
    御弁の閉弁時に対して前記EGR制御弁の開弁時には短
    くしたことを特徴とする請求項7記載の排気ガス浄化装
    置。
  9. 【請求項9】 前記HC吸着材を排気マニホルドの合流
    部分に配置したことを特徴とする請求項1記載の排気ガ
    ス浄化装置。
  10. 【請求項10】 前記HC吸着材の内部に、前記内燃機
    関における排気時期が異なる複数の気筒の各排気ポート
    から流出する排気ガスのブローダウン方向前方にある空
    間同士を連通する連通路を形成したことを特徴とする請
    求項9記載の排気ガス浄化装置。
  11. 【請求項11】 前記連通路に絞りを設けたことを特徴
    とする請求項10記載の排気ガス浄化装置。
  12. 【請求項12】 前記HC吸着材の比較的高温となる部
    分にHC浄化触媒を担持させたことを特徴とする請求項
    1または2記載の排気ガス浄化装置。
  13. 【請求項13】 前記HC吸着材を比熱の異なる複数の
    材料によって構成するとともに、比熱の小さい材料から
    なる担体にHC浄化触媒を担持させたことを特徴とする
    請求項1または2記載の排気ガス浄化装置。
  14. 【請求項14】 前記吸着材の担体がセラミック材料か
    らなるとともに、前記HC浄化触媒の担体がステンレス
    鋼のような耐熱性の金属材料からなることを特徴とする
    請求項13記載の排気ガス浄化装置。
JP08478194A 1993-07-06 1994-04-22 排気ガス浄化装置 Expired - Fee Related JP3307502B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP08478194A JP3307502B2 (ja) 1993-07-06 1994-04-22 排気ガス浄化装置
US08/268,946 US5497619A (en) 1993-07-06 1994-06-30 Exhaust gas purification apparatus

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5-166985 1993-07-06
JP16698593 1993-07-06
JP08478194A JP3307502B2 (ja) 1993-07-06 1994-04-22 排気ガス浄化装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0771230A true JPH0771230A (ja) 1995-03-14
JP3307502B2 JP3307502B2 (ja) 2002-07-24

Family

ID=26425773

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP08478194A Expired - Fee Related JP3307502B2 (ja) 1993-07-06 1994-04-22 排気ガス浄化装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5497619A (ja)
JP (1) JP3307502B2 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007123011A1 (ja) * 2006-04-10 2007-11-01 Isuzu Motors Limited 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム
WO2009031454A1 (ja) * 2007-09-04 2009-03-12 Osaka Prefecture University Public Corporation 排ガスの処理装置及び処理方法
JP2009236058A (ja) * 2008-03-27 2009-10-15 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気ガス還流装置
JP2012167558A (ja) * 2011-02-10 2012-09-06 Toyota Motor Corp 排気循環装置
CN107620622A (zh) * 2017-10-31 2018-01-23 潍柴动力股份有限公司 发动机排气控制系统及柴油车

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5701736A (en) * 1994-12-19 1997-12-30 Nippon Soken, Inc. Apparatus for purifying exhaust gas
JP3830568B2 (ja) * 1995-12-18 2006-10-04 日本碍子株式会社 排気ガス浄化触媒の劣化検知方法
JP3658115B2 (ja) 1996-11-20 2005-06-08 本田技研工業株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US5857328A (en) * 1997-11-24 1999-01-12 General Motors Corporation Exhaust manifold catalytic converter
US6062020A (en) * 1997-11-12 2000-05-16 General Motors Corporation Exhaust manifold converter apparatus
US5857326A (en) * 1997-11-24 1999-01-12 General Motors Corporation Exhaust poison trap
JP3376948B2 (ja) * 1999-03-19 2003-02-17 トヨタ自動車株式会社 ハイブリット車の排気浄化制御装置
FR2792967B1 (fr) * 1999-04-27 2001-06-29 Renault Procede de commande de la richesse du melange air/carburant d'un moteur a combustion interne debitant des gaz d'echappement dans une ligne equipee d'un piege a hydrocarbures
US6598388B2 (en) 2001-02-01 2003-07-29 Cummins, Inc. Engine exhaust gas recirculation particle trap
JP4270826B2 (ja) * 2002-09-13 2009-06-03 株式会社東芝 一酸化炭素の酸化方法および装置
US20060196484A1 (en) * 2003-07-28 2006-09-07 Gill Alan P Capture and burn air heater
EP1651911A4 (en) * 2003-07-28 2010-09-01 Phillips & Temro Ind Inc CONTROL FOR INTAKE AIR HEATING DEVICE
EP1541820A3 (de) * 2003-12-11 2005-06-22 Volkswagen Aktiengesellschaft Brennkraftmaschine mit einer Abgasreinigungsvorrichtung und Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine
JP2005193171A (ja) * 2004-01-08 2005-07-21 Ict:Kk 内燃機関の排気浄化装置
JP4297067B2 (ja) * 2005-03-15 2009-07-15 トヨタ自動車株式会社 排気還流装置
US7278410B2 (en) * 2005-11-17 2007-10-09 Engelhard Corporation Hydrocarbon adsorption trap for controlling evaporative emissions from EGR valves
US8196568B2 (en) * 2009-06-16 2012-06-12 Ford Global Technologies, Llc Cold start gas component retention system in EGR circuit with recirculated gas control

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3492980A (en) * 1967-11-13 1970-02-03 Paul R Beck Air pollution inhibiting means in the form of a fuel recirculating apparatus for an internal combustion engine
CA1140010A (en) * 1978-09-05 1983-01-25 Hisamoto Aihara Exhaust gas recirculation system for an internal combustion engine
JPS55153812A (en) * 1979-05-18 1980-12-01 Nissan Motor Co Ltd Purifier for fine particle contained in exhaust gas of internal combustion engine
JPH0660570B2 (ja) * 1986-01-07 1994-08-10 トヨタ自動車株式会社 排気ガス浄化装置
JPS62189309A (ja) * 1986-02-14 1987-08-19 Toyota Motor Corp アルコ−ル燃料車の未燃燃料浄化装置
JPS6368713A (ja) * 1986-09-10 1988-03-28 Mazda Motor Corp エンジンの排気浄化装置
JPH01159029A (ja) * 1987-12-16 1989-06-22 Toyota Motor Corp ディーゼルエンジンの排気浄化装置
JPH01257710A (ja) * 1988-04-05 1989-10-13 Mazda Motor Corp アルコール燃料エンジンの排気ガス浄化装置
JPH0615016B2 (ja) * 1988-09-09 1994-03-02 トヨタ自動車株式会社 自動車排気ガス浄化装置
JPH0714463B2 (ja) * 1988-11-14 1995-02-22 トヨタ自動車株式会社 自動車排気ガス浄化装置
JPH03141816A (ja) * 1989-10-27 1991-06-17 Toyota Motor Corp 排気ガス浄化装置
US5125231A (en) * 1990-06-08 1992-06-30 Corning Incorporated Dual converter engine exhaust system for reducing hydrocarbon emissions
US5051244A (en) * 1990-07-20 1991-09-24 Uop Use of a molecular sieve bed to minimize emissions during cold start of internal combustion engines
JPH0559942A (ja) * 1991-08-29 1993-03-09 Toyota Motor Corp コールドhc吸着除去装置

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007123011A1 (ja) * 2006-04-10 2007-11-01 Isuzu Motors Limited 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム
US8056321B2 (en) 2006-04-10 2011-11-15 Isuzu Motors Limited Exhaust gas purification method and exhaust gas purification system
WO2009031454A1 (ja) * 2007-09-04 2009-03-12 Osaka Prefecture University Public Corporation 排ガスの処理装置及び処理方法
JP4868617B2 (ja) * 2007-09-04 2012-02-01 公立大学法人大阪府立大学 排ガスの処理装置及び処理方法
JP2009236058A (ja) * 2008-03-27 2009-10-15 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気ガス還流装置
JP4670884B2 (ja) * 2008-03-27 2011-04-13 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気ガス還流装置
US8171918B2 (en) 2008-03-27 2012-05-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas recirculation device of internal combustion engine
JP2012167558A (ja) * 2011-02-10 2012-09-06 Toyota Motor Corp 排気循環装置
CN107620622A (zh) * 2017-10-31 2018-01-23 潍柴动力股份有限公司 发动机排气控制系统及柴油车

Also Published As

Publication number Publication date
JP3307502B2 (ja) 2002-07-24
US5497619A (en) 1996-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0771230A (ja) 排気ガス浄化装置
JP3557815B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
US8978360B2 (en) Hydrocarbon and NOx trap
US20090000277A1 (en) Exhaust Gas Purification Apparatus For Internal Combustion Engine
JPH11270328A (ja) 多気筒内燃機関の排気浄化装置
JP4019523B2 (ja) 内燃機関における排気浄化用触媒装置
JP5494528B2 (ja) 凝縮水排出装置
JP2000018026A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2009019537A (ja) 排気ガス浄化装置
JPH0814034A (ja) 排気ガス浄化装置
JP2002138824A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP3456008B2 (ja) 内燃機関の排気ガス浄化装置
JPH06101461A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JPH04311618A (ja) エンジンの排気浄化装置
JP3656268B2 (ja) 排気ガス浄化装置
JP3419310B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2008057446A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP3668988B2 (ja) 排気ガス浄化装置
JPH11159321A (ja) 自動車用排気ガス浄化装置
JP3629953B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP3774918B2 (ja) 自動車用排気ガス浄化装置
JPH08218848A (ja) 排気ガス浄化装置
JP3496260B2 (ja) 自動車排気ガス浄化装置
JPH08189342A (ja) 排気ガス浄化装置
JPH0286910A (ja) アルコール使用内燃機関の排気浄化装置

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20020402

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees