JPH08189344A - 排気ガスの浄化制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低温活性型の触媒コンバータを保護するとと
もに、それによる排気ガスの浄化を効果的に行う。 【構成】 測温手段(温度センサ)３１が、第１触媒コン
バータ１７が所定温度以上であることを検知すると、制
御回路２７の第１触媒コンバータ検温回路３２、及び電
磁弁作動回路２８が働き、電磁弁２２をオンさせる。こ
れにより、アクチュエータ２０が作動させられ、常開状
態にあるバイパス管１６側の弁体１１を閉じるととも
に、常閉状態にある主排気管１５側の弁体を開いて、高
温となった第１触媒コンバータ１７に、排気ガスや過濃
混合ガスが流入するのを阻止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関より排出され
た排気ガスを、触媒の温度条件によって２つの通路に選
択的に流通させ、排気ガス中に含まれる有害物質の排出
量を抑えうるようにした排気ガスの浄化制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】通常のガソリンエンジンでは、排気管の
中途に設けた１個の触媒コンバータにより、排気ガス中
に含まれる有害物質を浄化している。

【０００３】上記のように、排気管の中途に設けた１個
の触媒コンバータにより排気ガスを浄化しようとする
と、エンジン及び触媒が十分に暖まっている状態では特
に問題はないが、エンジンの冷間始動直後の暖機運転中
において触媒の温度が低いときに、有害物質の浄化性能
が低下し、例えばヨーロッパや北アメリカの排気ガス規
制に対応し得ないという問題がある。

【０００４】この問題に対処するため、排気系に低温活
性型と高温活性型の２個の触媒コンバータを設け、これ
ら各触媒コンバータに、２つの通路を有する排気制御弁
をもって排気ガスを選択的に送り込み、排気ガスの浄化
性能を向上させる試みがなされている。

【０００５】すなわち、エンジンの冷間始動直後等、排
気ガスの温度が低く、かつ高温活性型の触媒コンバータ
の温度がまだ低いときには、排気マニホールドの近くに
設けた低温活性型の触媒コンバータに排気ガスを流通さ
せ、その反対に、エンジン及び高温活性型の触媒コンバ
ータが十分に暖まったときには、低温活性型の触媒コン
バータへの排気ガスを遮断して、高温活性型の触媒コン
バータを排気ガスが流れるように、排気制御弁をコント
ロールしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のように排気制御
弁をコントロールするために、エンジンの始動直後は、
低温活性型の触媒コンバータ側の弁体を開き、高温活性
型の触媒コンバータ側の弁体を閉じるように、適宜のア
クチュエータを制御している。

【０００７】また、エンジンの停止時においては、低温
活性型の触媒コンバータ側の弁体を閉じ、高温活性型の
触媒コンバータ側の弁体は開かれるようにしている。

【０００８】その理由は、低温活性型の触媒コンバータ
の温度が高いときにおいて、万一点火系や燃料系、ある
いは燃料噴射制御系等の不具合により過濃空燃比とな
り、エンジンが始動不良となった際に、濃い混合ガスが
低温活性型の触媒コンバータ内に流入するのを防止する
ためである。

【０００９】すなわち、濃い混合ガスが高温となってい
る低温活性型の触媒コンバータ内に流入すると、触媒の
温度が異常に高まり、それを溶損させたり、触媒機能を
劣化させたりすることがある。

【００１０】そのために、エンジンの停止時には、低温
活性型の触媒コンバータ側の弁体を閉じるようにしてい
るが、このようにすると、例えば寒冷地において排気ガ
ス中に含まれる水分が弁軸及び軸受間等で凍結した際
に、エンジンを始動させても、弁体は閉じたままの状態
となる恐れがある。

【００１１】このようになると、エンジンの冷間始動直
後に、低温活性型の触媒コンバータに排気ガスが流入し
なくなるため、低温活性型の触媒コンバータ本来の目的
が達成されず、排気ガスの浄化が十分に行われなくな
る。

【００１２】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたもので、低温活性型の触媒コンバータを保護すると
ともに、それによる排気ガスの浄化を効果的に行いうる
ようにした、排気ガスの浄化制御装置を提供することを
目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明によると、上記課
題は、次のようにして解決される。 (１) エンジンの排気マニホールドに接続され、かつボ
ディ内の２つの通路に配設した各弁体を、一方の弁体が
一方の通路を開いているとき、他方の弁体が他方の通路
を閉じるように開閉させることにより、排気ガスを２つ
の排気管に選択的に流通させるようにした排気制御弁
と、排気制御弁を駆動するアクチュエータと、前記いず
れか一方の排気管の排気上流側に設けられた低温活性型
の第１触媒コンバータと、第１触媒コンバータよりも下
流側で、かつ前記両排気管を合流させる集合管の適所に
設けられた高温活性型の第２触媒コンバータと、第１触
媒コンバータの温度を検知する測温手段と、エンジン停
止時において、前記排気制御弁における前記第１触媒コ
ンバータ側の排気管に排気ガスを流通させる一方の弁体
を開放させ、かつ他方の弁体を閉じさせるとともに、イ
グニッションキーがオンされている状態において、前記
測温手段が、第１触媒コンバータが所定温度以上である
ことを検知することにより、前記アクチュエータを作動
させ、排気制御弁における一方の弁体を閉じて、第１触
媒コンバータへの排気ガスの流通を遮断し、かつ他方の
弁体を開放させるようになっている制御回路とを設け
る。 (２) 上記(１)項において、アクチュエータの作動源
を、圧力発生源に接続された蓄圧タンクとする。

【００１４】

【作用】測温手段が、第１触媒コンバータが所定温度以
上であることを検知すると、制御回路によりアクチュエ
ータが作動させられ、排気制御弁における第１触媒コン
バータ側の弁体を閉じさせるので、エンジンの始動不良
等に伴う過濃混合ガスが、高温となった第１触媒コンバ
ータに流入するのが防止される。エンジンの停止時に
は、第１触媒コンバータ側の弁体は開いているので、万
一弁体が凍結して開閉不能となったとしても、第１触媒
コンバータによる通常の排気ガスの浄化が行われる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面に基づいて
説明する。図１は、本発明を適用した排気系全体の概要
を示すもので、(１)はガソリンエンジン、(２)は、下端
部(図中下方)(以下方向は図面についていう)が２股状に
分岐された排気マニホールドである。排気マニホールド
(２)の下端には、排気制御弁(３)が取付けられている。

【００１６】排気制御弁(３)は、図２及び図３に詳細に
示すように、ボディ(４)内に、互いに平行をなす大小２
つの通路(５)(６)が形成され、各通路(５)(６)は、排気
マニホールド(２)の各分岐管に連通している。なお、本
実施例では、大径側の通路(５)を主通路とし、小径側の
通路(６)を副通路としてある。

【００１７】ボディ(４)の中央部には、両通路(５)(６)
と直交する軸孔(７)が貫設され、この軸孔(７)には、同
軸をなす左右２本の弁軸(８)(９)が、軸受(7a)をもって
回転可能に支持されている。両弁軸(８)(９)は、ボディ
(４)の中間部において、一方の弁軸(８)の対向端部に設
けたすり割状の溝(8a)に、他方の弁軸(９)の対向端部に
設けた突片(9a)を嵌合することにより連結されている。

【００１８】両弁軸(８)(９)の中間部には、それぞれ、
各通路(５)(６)を開閉する楕円円板状の弁体(10)(11)
が、ボルト(12)により固着されている。両弁体(10)(11)
は、図３に示すように、一方の弁体(10)が通路(５)を全
閉しているとき、他方の弁体(11)が通路(６)を全開し
(図４において実線及び破線で示す状態)、一方の弁体(1
0)が通路(５)を全開したとき、他方の弁体(11)が通路
(６)を全閉する(図４において想像線で示す状態)ような
位相関係となるようにして固着されている。(13)は、ボ
ディ(４)の左端部の軸孔(７)を閉塞する閉塞部材であ
る。

【００１９】軸孔(７)より右方に突出する弁軸(９)の突
出端には、後記するアクチュエータに連結するための駆
動レバー(14)がねじ止めされている。排気制御弁(３)に
おける通路(５)の下流側の端部には、主排気管(15)が接
続され、また通路(６)の下流側の端部には、下端部にお
いて上記主排気管(15)と合流するバイパス管(16)が接続
され、その中間部には、低温活性型の第１触媒コンバー
タ(17)が取付けられている。

【００２０】主排気管(15)とバイパス管(16)との合流部
には、集合管(18)が接続され、その下流側の中途には、
高温活性型の第２触媒コンバータ(19)が取付けられてい
る。第２触媒コンバータ(19)を通過した排気ガスは、消
音器(図示略)を通って外部に排出される。

【００２１】排気制御弁(３)の駆動レバー(14)には、ダ
イアフラム及びリターンばね(いずれも図示略)が収容さ
れた公知の負圧式のアクチュエータ(20)の駆動ロッド(2
0a)が連結され、アクチュエータ(20)に負圧が作用した
ときにのみ、駆動ロッド(20a)が引かれて駆動レバー(1
4)が回動させられ、常開状態にある弁体(11)が全閉する
とともに、常閉状態にある弁体(10)は全開する。

【００２２】アクチュエータ(20)は、負圧式のチューブ
(21)を介して電磁弁(22)に接続され、また電磁弁(22)
は、チューブ(23)を介して負圧タンク(24)に接続されて
いる。負圧タンク(24)は、チューブ(25)とチェックバル
ブ(26)を介して、負圧発生源、例えばエンジン(１)によ
り駆動される真空ポンプ又は吸気管(いずれも図示略)に
接続されており、エンジン(１)の停止後においても、所
定時間減圧された状態に維持されるようになっている。
電磁弁(22)は、制御回路(27)内の電磁弁作動回路(28)と
電気的に接続され、それにより発せられる信号により作
動するようになっている。

【００２３】(29)はイグニッションキーで、制御回路(2
7)内のイグニッションキーオン・オフ検知回路(30)と電
気的に接続されている。イグニッションキー(29)がオン
のとき、すなわちエンジン(１)が運転状態にあるとき、
イグニッションキーオン・オフ検知回路(30)より、電磁
弁作動回路(28)に信号が発せられるようになっている。

【００２４】(31)は、第１触媒コンバータ(17)に取付け
た温度センサで、制御回路(27)内の第１触媒コンバータ
検温回路(32)と電気的に接続されている。第１触媒コン
バータ検温回路(32)は、第１触媒コンバータ(17)の温度
が所定温度(例えば250℃)以上、すなわち触媒が高温状
態にあるとき、電磁弁作動回路(28)に信号を発するよう
になっている。

【００２５】次に、上記実施例の作用を、図４に示すフ
ローチャートを参照しながら説明する。なお、排気制御
弁(３)における各弁体(10)(11)の開閉状態を理解し易く
するために、図１に示す排気制御弁(３)には、実際の配
置とは異なる位置より見た弁体(10)(11)を便宜的に示し
てある。

【００２６】まず、イグニッションキー(29)をオン(ス
テップS1)にして、エンジン(１)を始動させる。この
際、第１触媒コンバータ(17)が所定温度(例えば350℃)
以上(ステップS2)であれば、イグニッションキーオン・
オフ検知回路(30)と第１触媒コンバータ検温回路(32)と
により発せられる信号に基づいて電磁弁作動回路(28)が
働き、電磁弁(22)は開弁側に作動させられる(ステップS
3)。

【００２７】電磁弁(22)が作動すると、負圧タンク(24)
の負圧がアクチュエータ(20)に作用し、そのピストンロ
ッド(20a)は引張られる(ステップS4)。これにより、駆
動レバー(14)が回動させられ、排気制御弁(３)における
主通路側の弁体(10)を開くとともに、副通路側の弁体(1
1)を閉じる(ステップS5)。

【００２８】第１触媒コンバータ(17)が所定温度以上で
ある場合には、第２触媒コンバータ(19)の温度も十分に
高く、触媒反応が可能な温度に達している。従って、弁
体(10)が開弁されることにより、主排気管(15)側に流入
した排気ガスは、第２触媒コンバータ(19)により支障な
く浄化される。

【００２９】一方、上記状態のとき、常開状態にある弁
体(11)は閉じられるので、万一エンジンの始動不良によ
り、過濃空燃比による濃い混合ガスが排出されたとして
も、それが、高温となっている第１触媒コンバータ(17)
に流入する恐れはない。その結果、急激な酸化作用によ
って触媒が高温となる恐れはなく、触媒の溶損や劣化等
が防止される。

【００３０】なお、エンジン始動不良時においては、真
空ポンプや吸気管等の負圧源の圧力不足により、アクチ
ュエータ(20)が作動しないことが懸念されるが、負圧タ
ンク(24)内は、エンジン停止後、所定時間減圧された状
態に保たれているので、上記のような問題が生じる恐れ
はない。

【００３１】第１触媒コンバータ(17)が所定温度より低
いときには(ステップS6)、電磁弁作動回路(28)により電
磁弁(22)は閉じられ(ステップS7)、アクチュエータ(20)
は不作動状態(ステップS8)となり、弁体(10)が閉じられ
るとともに、弁体(11)は開かれる(ステップS9)。

【００３２】これにより、排気ガスはバイパス管(16)側
に流入し、エンジンの冷間始動時等、比較的低温の排気
ガス中に含まれる有害物質が、第１触媒コンバータ(17)
により浄化される。

【００３３】エンジンがウォームアップされ、第１触媒
コンバータ(17)が所定温度以上となると(ステップS6)、
再度電磁弁(22)が開いて(ステップS3)、アクチュエータ
(20)が作動させられ(ステップS4)、弁体(10)を開くとと
もに、弁体(11)を閉じて(ステップS5)、排気ガスの流れ
を主排気管(15)側に切換える。

【００３４】なお、イグニッションキー(29)がオフ(エ
ンジン停止時)か、又は第１触媒コンバータ(17)が所定
温度以下のときには(ステップS1、S2)、電磁弁作動回路
(28)が働かないので、電磁弁(22)は作動せず(ステップS
7)、弁体(10)は閉じ、弁体(11)は開いた状態に保たれ
る。

【００３５】従って、万一弁軸(８)(９)等が凍結して、
両弁体(10)(11)が開閉不能となったとしても、エンジン
始動直後の排気ガスは、第１触媒コンバータ(17)に流入
するので、それにより、排気ガスの浄化が支障なく行わ
れる。排気熱により凍結が解除されると、上述した正規
の制御が行われるようになる。

【００３６】本発明は、上記実施例に限定されるもので
はない。例えば、アクチュエータ(20)を、負圧式に代え
て、圧縮空気式(例えばエアシリンダ)、電磁式シリン
ダ、電動式等としてもよい。圧縮空気式とする際は、上
記負圧タンク(24)を圧縮タンクとし、これをエンジンに
より駆動されるエアポンプ等に接続すればよい。また、
電磁式シリンダ又は電動式とする際は、制御回路(27)に
おける電磁弁作動回路(28)に代えて、電磁式シリンダを
直接オン・オフさせる作動回路、又は電動式の駆動モー
タを正逆制御する作動回路を設ければよい。

【００３７】第１触媒コンバータ(17)が所定温度以上の
ときにエンジンを始動させる際、スタータの起動又は燃
料噴射の開始を、イグニッションキー(29)がオンされて
からタイマー等により一定時間(例えば0.1〜0.2秒)遅ら
せ、エンジンの始動直前に主通路用弁体(10)を開き、副
通路用弁体(11)を閉じるようにしてもよい。このように
すると、過濃混合ガスが高温となった第１触媒コンバー
タ(17)に流入するのが完全に防止される。

【００３８】実施例では、各弁体(10)(11)を１つのアク
チュエータ(20)により作動させるよにしているが、２つ
のアクチュエータにより各弁体(10)(11)を独立して作動
させることもある。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、エンジン停止時には、
低温活性型の第１触媒コンバータ側の弁体が開いている
ため、万一凍結等により弁体が開閉不能となっても、所
期の目的通り、低温活性型の第１触媒コンバータによる
排気ガスの浄化がなされる。

【００４０】また、第１触媒コンバータが所定温度以上
であるときには、第１触媒コンバータ側の弁体は閉じら
れるので、エンジンの始動不良に伴う過濃混合ガスが第
１触媒コンバータに流入する恐れはなく、触媒の溶損や
劣化等を防止しうる。

【００４１】請求項２記載の発明によれば、エンジンの
停止後一定時間は、アクチュエータの作動源が確保され
るので、エンジンの再始動時において圧力発生源よりの
作動圧が不足しても、アクチュエータを正常に作動させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す排気系全体の概略構成
図である。

【図２】図１におけるII−II線に沿う拡大横断平面図で
ある。

【図３】図２におけるIII−III線に沿う縦断側面図であ
る。

【図４】本発明の作用を説明するフローチャートであ
る。

【符号の説明】

(１)エンジン (２)排気マニホールド (３)排気制御弁 (４)ボディ (５)(６)通路 (７)軸孔 (7a)軸受 (８)(９)弁軸 (8a)溝 (9a)突片 (10)(11)弁体 (12)ボルト (13)閉塞部材 (14)駆動レバー (15)主排気管 (16)バイパス管(排気管) (17)第１触媒コンバータ (18)集合管 (19)第２触媒コンバータ (20)アクチュエータ (20a)駆動ロッド (21)(23)(25)チューブ (22)電磁弁 (24)負圧タンク(蓄圧タンク) (26)チェックバルブ (27)制御回路 (28)電磁弁作動回路 (29)イグニッションキー (30)イグニッションキーオン・オフ検知回路 (31)温度センサ (32)第２触媒コンバータ検温回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの排気マニホールドに接続さ
   れ、かつボディ内の２つの通路に配設した各弁体を、一
   方の弁体が一方の通路を開いているとき、他方の弁体が
   他方の通路を閉じるように開閉させることにより、排気
   ガスを２つの排気管に選択的に流通させるようにした排
   気制御弁と、 排気制御弁を駆動するアクチュエータと、 前記いずれか一方の排気管の排気上流側に設けられた低
   温活性型の第１触媒コンバータと、 第１触媒コンバータよりも下流側で、かつ前記両排気管
   を合流させる集合管の適所に設けられた高温活性型の第
   ２触媒コンバータと、 第１触媒コンバータの温度を検知する測温手段と、 エンジン停止時において、前記排気制御弁における前記
   第１触媒コンバータ側の排気管に排気ガスを流通させる
   一方の弁体を開放させ、かつ他方の弁体を閉じさせると
   ともに、イグニッションキーがオンされている状態にお
   いて、前記測温手段が、第１触媒コンバータが所定温度
   以上であることを検知することにより、前記アクチュエ
   ータを作動させ、排気制御弁における一方の弁体を閉じ
   て、第１触媒コンバータへの排気ガスの流通を遮断し、
   かつ他方の弁体を開放させるようになっている制御回路
   とを備えることを特徴とする排気ガスの浄化制御装置。
2. 【請求項２】 アクチュエータの作動源を、圧力発生源
   に接続された蓄圧タンクとしたことを特徴とする請求項
   １記載の排気ガスの浄化制御装置。