JPS6027808B2 - エンジンの排気ガス浄化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ヱンジンの排気ガス浄化装置、特に、還元機
能を有する触媒と酸化機能を有する触媒との２つの触媒
を排気系に備えた多気筒エンジンの排気ガス浄化装置の
改良に関するものである。

一般に触媒において、還元浄化反応を十分に起こすには
触媒に導入される排ガスの組成を還元雰囲気にする必要
があり、一方、酸化浄化反応を十分に起こすには排気ガ
スの組成を酸化雰囲気にする必要がある。

そのため、上記の如き公知の多気筒エンジンの排気ガス
浄化装置においては、吸入混合気を理論空燃比によりリ
ッチにセットすることにより排気ガス組成を還元雰囲気
にした排気通路に還元触媒又は三元触媒のように還元機
能を有する第１触媒を装着し、更にその第１触媒の下流
に酸化触媒又は三元触触媒のように酸化機能を有する第
２触媒を装着し、両触媒間、換言すればば第２触媒の手
前に２次空気を供給し、第２触媒に導入される排界ガス
の組成が酸化雰囲気になるようにしていたが、この従来
の装置では、２次空気の供給位置が第１触媒の下流であ
るので、第１触媒によって第１触媒下流の排気通路の排
気脈動が弱められるため、排気脈動を利用して２次空気
を供給する方式を採用することができず、２次空気の供
給はエンジンにより駆動されるェアポンプによって行わ
なければならない問題があった（例えば特開昭５２−１
０６３６３号公報参照）。

この種のェアポンプは、排気ガス浄化装置の製造コスト
アップの要因となり、自動車のコストアップの一要因と
もなる。本発明はかかる点に鑑み、多気筒エンジンの排
気通路に上流から還元機能を有する第１触媒と酸化機能
を有する第２触媒とを順次装着した排ガス浄化装置に対
し、排気脈動を利用して第２触媒に必要な２次空気を供
給する装置の採用を可能とするため、特定気筒の排気ボ
ートもしくはその近傍から上記第１触媒を迂回して第１
触媒と第２触媒との間の排気通路に蓮適する迂回通路を
設け、この迂回通路に該迂回通路の排気脈動を利用して
２次空気を導入する２次空気供給通路を接続するととも
に、上記迂回通路を通る特定気筒の排気ガスは還元機能
を有する第１触媒を通過しないことによりＭ．ｘの浄化
が不十分とるのを防止するために、前記特定気筒の吸気
弁と排気弁とのバルブオーバラップを池気筒のバルブオ
ーバラップより大きくなるように設定し、この特定気筒
でのＮｏｘの発生を減少させると同時に、迂回通路の排
気脈動の増加により第２触媒の酸化反応に必要かつ十分
な２次空気を吸入することを可能にしたものである。以
下、図面に示す実施例に基づいて本発明をより具体的に
説明する。

実施例 １ 第１図に示す４つの気筒１，２，３，４を備えた多気筒
エンジンＥにおいて、各気筒１〜４には吸気マニホール
ド５を介して混合気供孫舎装置（気化器又は燃料蹟視装
置）６が接続されている。

上記各気筒のうち第１〜第３気筒１〜３の排気ボートに
それぞれ接続された独立排気通路７，８，９はその下流
において集合されて集合排気通路１１に蓮通され、この
集合排気通路１１の途中には、上流から、還元触媒もし
くは三元触媒よりかなり還元機能を有する第１触媒１２
と、酸化触媒もしくは三元触媒よりなり酸化機能を有す
る第２触媒１３とが順次装着されている。一方、上記各
気筒のうち特定の第４気筒４の排気ボートには迂回通路
１４が接続され、該迂回通路１４の下流端は上記第１触
媒１２を迂回して第１触媒１２と第２触媒１３との間の
集合排気通路１１に蓮通されている。

又、上記迂回通路１４の途中には一端が大気、好ましく
はェアクリーナ（図示せず）のクリーンサイドに開放さ
れた２次空気供給通路１５が接続され、該２次空気供給
通路１５の途中には、上記迂回通路１４における排気脈
動の負圧部分で開き、正圧部分で閉じ、排気ガスの逆流
を防止するためのりード弁等の逆止弁１６が介設され、
排気脈動を利用して２次空気を迂回通路１４に導入する
ようになされている。更に、上記迂回通路１４が接続た
れた特定の気筒（第４気筒）４におし、は、その吸気弁
および排気弁の開閉時期は第３図に破線で示すように、
実線で示す他の気筒（第１〜３気筒）１〜３に対して排
気弁は遅く閉じ、吸気弁は早く開くように設定し、上記
特定の気筒４の吸気弁と排気弁とのバルブオーバラップ
ａが他の気筒１〜３の吸気弁と排気弁とのバルブオーバ
ラップｂより大きくなるように設定するものである。尚
、第１触媒１２に排出される排気ガスの組成は全体とし
て還元雰囲気になるように、混合気供給装置６によって
各気筒１〜４に供給される混合気の空燃此は理論空燃比
よりややリッチにセットされている。

本例の排気ガス浄化システムにおいて、第１〜第３気筒
１〜３から排出された排気ガスは、それぞれ独立排気通
路７〜９を介して集合排気通路１１に集められ、全体と
して還元雰囲気を有する排気ガスとなって第１触媒１２
内に導入され、この第１触媒１２は排気ガス中の地ｘを
効果的に還元浄化する。

上記第１触媒１２によって還元浄化された排気ガスは第
１触媒１２から流出して、その下流に位置する第２触媒
１３に向けて集合排気通路１１を流下する。一方、特定
（第４）気筒４から排出された排気ガスは迂回通路１４
に流入するとともに、この迂回通路１４には排気脈動に
よって２次空気供給通路１５から第２触媒１３での酸化
浄化に必要な２次空気が吸入される。その結果、特定気
筒４の排気ガスは２次空気とともに迂回通路１４を通っ
て、第１触媒１２を迂回し集合排気通路１１の第１触媒
１２下流において、上記第１触媒１２を通過した排気ガ
スに合流する。この段階では、供給された２次空気によ
って、排気ガスは全体として酸化雰囲気となり、酸化雰
囲気の排気ガスとして第２触媒１３内に導入され、この
第２触媒１３は合流した全体の排気ガス中に含有する未
燃焼成分ＨＣ，ＣＯを酸化燃焼する。上記第２触媒１３
を通過して浄化された排気ガスは大気に排出される。又
、特定気筒４においては、吸気弁と排気弁とのバルブオ
ーバラツブが他の気筒１〜３より大きく設定してあり、
このバルブオーバラップが大きく設定してあり、このバ
ルブオーバラップが大きいことにより該特定気筒４では
、残留排気ガスの増加による内部ＥＣＲ効果（排気ガス
還流効果）によってＮ○ｘの発生が減少し、この特定気
筒４の排気ガスが第１触媒１２を迂回するためのＮＯ戊
浄化率の悪化が改善される。

これと同時に、特定気筒４のバルブオーバラップの増大
により迂回通路１４における排気脈動が強くなり、２次
空気供給通路１５による２次空気の供給量も増大し、第
２触媒１３の酸化反応に必要かつ十分な２次空気が吸入
できるものである。尚、吸気弁とのバルブオーバラツプ
を大きくするると、低速時の安定性は悪化するが、特定
気筒４のみ変更するために多気筒エンジンＥ全体として
は他の気筒１〜３によってその悪化が補正される。

実施例 ２ 本例は、第２図に示すように、前例と同機に４つの気筒
１，２，３，４を備え、吸気マニホールド５を介して混
合気供給装置６が接続された多気筒エンジンＥ‘こおい
て、上記各気筒１〜４にそれぞれ独立排気通路７，８，
９，１０が接続され、集合排気通路１１は上流から第１
触媒１２と第２触媒１３とが順次装着されている。

一方、上記各気筒１〜４のうち特定の気筒４の排気ボー
ト（もしくは排気ボート近傍）からは迂回通路１４が分
岐され、その下流端は上記触媒１２を迂回して第１触媒
１２と第２触媒１３との間の集合排気通路ョーに蓮通さ
れ、該迂回通路１４には逆止弁１６が介設された２次空
気供給通路１５が接続されている。

迂回通路１４の気筒４の排気ボートにおける分岐位置は
、該通路１４の排気脈動を大きくするためには気筒４の
排気弁に近い方が好ましい。更に、上記迂回通路１４が
分岐された特定気筒４においては、前例と同様に、その
吸気弁と排気弁とのバルブオーバラップａが他の気筒１
〜３のバルブオーバラップｂより大きくなるように設定
されている。

本例の場合、迂回通路１４に導入される排気ガスは特定
気筒４からの排気ガスの一部だけであり、その他は他気
筒１〜３の排気ガスと同様に独立排気通路１０、集合排
気通路１０、集合排気通路１１を経て第１触媒１２に流
入するものである。

よって、前例のものに比べて本例のものは、第１触媒１
２を迂回する排気ガスの減少によって全体としてのＮ○
×浄化率は向上するが、迂回通路１４における排気脈動
が弱くなり２次空気の供給量は若干減少することになる
。

しかるに、前述のように特定気筒４の吸気弁と排気弁と
のバルブオーバラップを大きくしたことにより排気脈動
は増加しており第２触媒１３の酸化反応に必要な２次空
気が吸入できるものであり、その他は前例と同様の作用
を有するものである。上記実施例では共に４気筒エンジ
ンの場合を述べたが、本発明はこれに限られるものでは
なくその他の多気筒エンジンにも容易に適用できるもの
である。

又、特定気筒の数もエンジン特性や目標とする浄イＧ率
等によって任意に設定すればよいものである。以上説明
したように、本発明によれば、排気系に還元機能を有す
る第１触媒と酸化機能を有する第２触媒とを備えた多気
筒エンジンの排気ガス浄化装置に対して、特定気筒の排
気ガスの一部又は全部を第１触媒を迂回させることによ
り排気脈動を利用して２次空気を供聯合するようにする
とともに、特定筒の吸気弁と排気弁とバルブオーバラッ
プを大きくして内部ＥＧＲ効果によるＮＯ戊の低減化、
２次空気供給量の増加が図れれ、全体としてＮ○ｋ，Ｈ
Ｃ，ＣＯの浄化率を著しく向上させることができ、簡便
で実用的なエンジンの排気ガス浄化装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ実施例１、実施例２を示
す全体該略説明図、第３図は弁開閉時期を示す図である
。 Ｅ・・・・・・エンジン、１〜４…・・・気筒、５・・
・・・・吸気マニホールド、６・・・・・・混合気供Ｖ
給装置、７〜１０・・・・・・独立排気通路、１１・・
・・・・集合排気通路、１２・・・・・・第１触媒、１
３・・・・・・第２触媒、１４・・・・・・迂回通路、
１５・・・・・・２次空気供給通路、１６・・・・・・
逆止弁、ａ，ｂ……バルブオーバラップ。 裏′図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 多気筒エンジンの排気通路に上流から還元機能を有
   する第１触媒と酸化機能を有する第２触媒とを順次装着
   するとともに、特定気筒の排気ポートもしくはその近傍
   から上記第１触媒を迂回して第１触媒と第２触媒との間
   の排機通路に連通する迂回通路を設け、該迂回通路に迂
   回通路の排気脈動を利用して２次空気を導入する２次空
   気供給通路を接続し、上記特定気筒の吸気弁と排気弁と
   のバルブオーバラツプを他気筒の吸気弁と排気弁とのバ
   ルブオーバラツプより大きくなるように設定したことを
   特徴とするエンジン排気ガス浄化装置。