(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（１）の排気管（３）に、低温時排ガス中のＨＣを吸着し、高温時にそのＨＣを脱離する吸着トラッパ（４）と、その下流側に位置し、吸着トラッパ（４）のＨＣ脱離開始温度よりも高い温度で活性化する第１触媒コンバータ（５）と、この第１触媒コンバータ（５）より下流側に位置し、吸着トラッパ（４）のＨＣ脱離開始温度よりも高い温度で活性化する第２触媒コンバータ（６）とを介装すると共に、吸着トラッパ（４）及び第１触媒コンバータ（５）を迂回するバイパス管（８）を接続し、第１触媒コンバータ（５）にはこれを加熱し得る電気ヒータ（１０）を設け、バイパス管（８）及び排気管（３）間には、バイパス管（８）を遮断する第１位置（Ａ）と、バイパス管（８）を導通させて吸着トラッパ（４）の入口を閉鎖する第２位置（Ｂ）との間を作動する切換弁（９）を設けた、エンジンの排気浄化装置において、
吸着トラッパ（４）、第１触媒コンバータ（５）及び電気ヒータ（１０）は、排気管（３）に介装した共通の筒状ケーシング（Ｃ）内に一体的に収納、固定され、
前記バイパス管（８）は、前記筒状ケーシング（Ｃ）の軸線に沿うようにして且つ該軸線とバイパス管（８）の軸線とが下流側に向かうにつれて互いに接近するようにして該ケーシング（Ｃ）の外周面に近接配置され、
第２触媒コンバータ（６）の状態を判別して電気ヒータ（１０）及び切換弁（９）を制御する判別手段（７）を備え、この判別手段（７）が第２触媒コンバータ（６）を未活性状態と判別したときは、電気ヒータ（１０）を付勢すると共に切換弁（９）を第１位置（Ａ）に保持し、活性状態と判別したときは、電気ヒータ（１０）を消勢すると共に切換弁（９）を第２位置（Ｂ）に切換えるようにしたことを特徴とする、エンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
前記筒状ケーシング（Ｃ）の下流側端部に連設した先細り状の出口筒部（Ｃａ）の開口端が、該ケーシング（Ｃ）の軸線に対し前記バイパス管（８）側にオフセット配置されており、該開口端と、前記バイパス管（８）の下流端とが、それらの直下流において排気管（３）に形成した二股状の接続管部（３ａ）に並列に接続されることを特徴とする、請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、主として自動車に適用されるエンジンの排気浄化装置に関し、特にエンジンの排気管に、低温時排ガス中のＨＣを吸着し、高温時にそのＨＣを脱離する吸着トラッパと、その下流側に位置し、吸着トラッパのＨＣ脱離開始温度よりも高い温度で活性化する第１触媒コンバータと、この第１触媒コンバータより下流側に位置し、吸着トラッパのＨＣ脱離開始温度よりも高い温度で活性化する第２触媒コンバータとを介装すると共に、吸着トラッパ及び第１触媒コンバータを迂回するバイパス管を接続し、第１触媒コンバータにはこれを加熱し得る電気ヒータを設け、バイパス管及び排気管間には、バイパス管を遮断する第１位置と、バイパス管を導通させて吸着トラッパの入口を閉鎖する第２位置との間を作動する切換弁を設けたものゝ改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かゝる排気浄化装置は、例えば、実開平４−１０５９２５号公報に開示されているように、既に知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のかゝる排気浄化装置は、吸着トラッパの高温状態を検知して切換弁を第２位置に切換え、バイパス管を導通させると共に吸着トラッパの入口を閉鎖するようになっており、こうしたものは、吸着トラッパの高温劣化を防ぐことができるものゝ、第２触媒コンバータが活性化される前に切換弁の第２位置への切換えが行われ、低温域での排気の浄化率が低下する虞れがある。また電気ヒータは切換弁の上記切換えにも拘らず、通電され続けるようになっており、電力を無用に消費することになって不経済である。
【０００４】
本発明は、かゝる事情に鑑みてなされたもので、低温域での排気浄化率を高めると共に、電気ヒータでの無用な電力消費を防ぐようにした前記排気浄化装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、吸着トラッパ、第１触媒コンバータ及び電気ヒータが、排気管に介装した共通の筒状ケーシング内に一体的に収納、固定され、前記バイパス管は、前記筒状ケーシングの軸線に沿うようにして且つ該軸線とバイパス管の軸線とが下流側に向かうにつれて互いに接近するようにして該ケーシングの外周面に近接配置され、第２触媒コンバータの状態を判別して電気ヒータ及び切換弁を制御する判別手段を備え、この判別手段が第２触媒コンバータを未活性状態と判別したときは、電気ヒータを付勢すると共に切換弁を第１位置に保持し、活性状態と判別したときは、電気ヒータを消勢すると共に切換弁を第２位置に切換えるようにしたことを特徴とする。
【０００６】
また請求項２の発明は、請求項１の上記特徴に加えて、前記筒状ケーシングの下流側端部に連設した先細り状の出口筒部の開口端が、該ケーシングの軸線に対し前記バイパス管側にオフセット配置されており、該開口端と、前記バイパス管の下流端とが、それらの直下流において排気管に形成した二股状の接続管部に並列に接続されることを特徴とする。
【０００７】
【実施例】
以下、図面により本発明の一実施例について説明する。
【０００８】
図面は本発明を自動車用エンジンの排気浄化装置を示すもので、図１は要部を縦断した正面図、図２は側面図である。これら図面において、多気筒エンジン１のシリンダヘッド前面には、各気筒の排気ポートに分岐管２ａを連ねる排気マニホールド２が接合されており、この排気マニホールド２の集合管２ｂに接続される排気管３には、その上流側から順に吸着トラッパ４、第１触媒コンバータ５、第２触媒コンバータ６及びマフラ（図示せず）が介装され、そして第２触媒コンバータ６には、その温度を検出する温度センサ７が取付けられる。
【０００９】
この温度センサ７は第２触媒コンバータ６の未活性・活性状態を判別する判別手段であって、該触媒コンバータ６の温度Ｔが未活性温度（３００℃未満）であれば、それを示す信号を発し、Ｔが３００℃以上になると、それを示す信号を発する。
【００１０】
吸着トラッパ４は、低温（１４０℃未満）でＨＣを吸着し、高温（１４０℃以上）でＨＣを脱離するＨＣ吸着材を備えている。
【００１１】
第１、第２触媒コンバータ５、６は、いずれも所定温度（３００℃）以上で活性化して排ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを無害成分に変換させる貴金属触媒を備えるもので、第１触媒コンバータ５は、エンジン１に極力近接して配置され、第２触媒コンバータ６は自動車の床下に配置される。
【００１２】
また排気管３には、吸着トラッパ４及び第１触媒コンバータ５を迂回するバイパス管８が接続され、このバイパス管８の上流端と排気管３との接続部に切換弁９が設けられる。この切換弁９はバイパス管８を遮断する第１位置Ａと、バイパス管８を導通させて吸着トラッパ４の入口を閉鎖する第２位置Ｂとの間を作動するようになっている。
【００１３】
第１触媒コンバータ５には、これを加熱し得る電気ヒータ１０が設けられ、この電気ヒータ１０と電源１１とを結ぶ通電回路１２には、主スイッチ１３及び制御スイッチ１４が直列に挿入され、主スイッチ１３はエンジン１の点火スイッチに連動して開閉される。
【００１４】
図１からも明らかなように、吸着トラッパ４、第１触媒コンバータ５及び電気ヒータ１０は、排気管３に介装した共通の筒状ケーシングＣ内に一体的に収納、固定されており、しかも前記バイパス管８が、前記筒状ケーシングＣの軸線に沿うようにして且つ該軸線とバイパス管８の軸線とが下流側に向かうにつれて互いに接近するようにして該ケーシングＣの外周面に近接配置されている。またその筒状ケーシングＣの下流側端部には先細り状の出口筒部Ｃａが連設されており、この出口筒部Ｃａの開口端は、該ケーシングＣの軸線に対し前記バイパス管８側にオフセット配置され、該開口端と、バイパス管８の下流端とが、それらの直下流において排気管３に形成した二股状の接続管部３ａに並列に接続される。
【００１５】
制御スイッチ１４及び切換弁９は前記温度センサ７の出力信号により、即ち第２触媒コンバータ６の温度Ｔに応じて下表に示すように制御される。
【００１６】
【表１】
0003685809.tif 000002
【００１７】
次にこの実施例の作用について説明すると、エンジン１が始動直後で第２触媒コンバータ６が未活性状態であるときは、温度センサ７がＴ＜３００℃の信号を発するので、制御スイッチ１４は閉じ状態を保ち、主スイッチ１３と協働して電気ヒータ１０を付勢し、これにより第１触媒コンバータ５を加熱する。また切換弁９は第１位置Ａを保ってバイパス管８を遮断する。したがって、エンジン１から排マニホールド２を介して排気管３に排出された排ガスは、吸着トラッパ４、第１触媒コンバータ５及び第２触媒コンバータ６を順次通過して大気中に放出される。
【００１８】
この間、吸着トラッパ４を通過する排ガス中のＨＣは、吸着トラッパ４内のＨＣ吸着材に吸着される。
【００１９】
また第１触媒コンバータ５は、電気ヒータ１０と排ガスの熱により第２触媒コンバータよりも急速に加熱されるので、比較的早期に活性化し、これが活性化すれば、通過する排ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等の有害成分を無害成分に変換する。このように第１触媒コンバータ５が活性化する頃には、吸着トラッパ４は排ガスの熱によりＨＣ脱離温度（１４０℃以上）に達するので、吸着トラッパ４から脱離したＨＣも第１触媒コンバータ５で無害化され、吸着トラッパ４は再生する。
【００２０】
次いで下流側の第２触媒コンバータ６も排ガスの熱により活性化すると、温度センサ７がＴ≦３００℃の信号を発するので、制御スイッチ１４は開いて電気ヒータ１０を消勢し、切換弁９は第２位置Ｂに切換わってバイパス管８を導通させると共に吸着トラッパ４の入口を閉鎖する。したがって、排気マニホールド２を出た排ガスは、今度はバイパス管８を経由して活性状態の第２触媒コンバータ６へ導かれることになり、ここで排ガスは浄化される。
【００２１】
一方、吸着トラッパ４では排ガスの流入を阻止されるので、過度の昇温が抑えられ、その耐久性を確保することができ、また電気ヒータ１０では、その消勢より無用な電力消費を防ぐことができる。
【００２２】
上記実施例において、本発明の要旨を逸脱することなく種々の設計変更が可能である。例えば吸着トラッパに貴金属触媒を付設して排気浄化機能を付与することもできる。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、第２触媒コンバータの未活性状態では、切換弁によりバイパス管を遮断すると共に、第１触媒コンバータの電気ヒータを付勢するようにしたので、吸着トラッパによるＨＣの吸着作用と、それに続く第１触媒コンバータの早期活性化による排気浄化作用とにより、低温域での排気浄化率を向上させることができ、また第２触媒コンバータの活性状態では、切換弁によりバイパス管を導通させると共に吸着トラッパの入口を閉鎖し、同時に電気ヒータを消勢するようにしたので、吸着トラッパの排気熱による高温劣化と、電気ヒータでの無用な電力消費を防ぐことができる。その上、吸着トラッパ、第１触媒コンバータ及び電気ヒータが、排気管に介装した共通の筒状ケーシング内に一体的に収納、固定されるので、このような吸着トラッパおよび第１触媒コンバータのケーシング共通化により、それらを各独立したケーシングに収納した構造と比べて、部品点数が削減されて構造簡素化が図られるばかりか、放熱面積が大幅に減少して、それらを通過する排気ガスの放熱による温度降下を効果的に抑えることができ、これにより、その下流側の第２触媒コンバータの活性化に至る所要時間の短縮が図られて電気ヒータの消費電力節減に大いに寄与することができる。
【００２４】
また特にバイパス管が、筒状ケーシングの軸線に沿うようにして該ケーシングの外周面に近接配置されるので、運転状態のエンジンを停止させた後も、バイパス管の余熱で筒状ケーシング（延いては第１触媒コンバータや電気ヒータ等）の温度降下を極力抑えることが可能となり、従って、その後にエンジンが再始動されてバイパス管を遮断させると共に吸着トラッパの入口を開いて電気ヒータを付勢するようにしても、電気ヒータ等の昇温時間を短縮できて、該ヒータの消費電力節減に一層寄与することができる。しかも筒状ケーシングは、その軸線とバイパス管の軸線とが下流側に向かうにつれて互いに接近するように配置されるので、筒状ケーシング内で下流側に偏位する第１触媒コンバータをバイパス管に一層近づけることができて該コンバータの保温効果が更に発揮され、電気ヒータの昇温時間の一層の短縮が図られる上、筒状ケーシングの上流側端部をバイパス管より比較的離隔させることで切換弁周辺の配管の自由度を、該ケーシングとバイパス管との近接配置にも拘わらず十分なものとすることができる。
【００２５】
また請求項２の発明は、請求項１の上記特徴に加えて、前記筒状ケーシングの下流側端部に連設した先細り状の出口筒部の開口端が、該ケーシングの軸線に対しバイパス管側にオフセット配置されており、該開口端と、バイパス管の下流端とが、それらの直下流において排気管に形成した二股状の接続管部に並列に接続されるので、筒状ケーシングの先細り状出口筒部の開口端をバイパス管側に極力近づけることができて、エンジン停止直後において該出口筒部がバイパス管の熱を受熱し易くすることができ、第１触媒コンバータの保温効果が更に発揮されて電気ヒータの昇温時間の一層の短縮が図られる。しかもその出口筒部の開口端とバイパス管の下流端とを接続させる排気管の二股状接続管部のコンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である自動車用エンジンの排気浄化装置の要部縦断正面図。
【図２】同側面図。
【符号の説明】
Ｃ・・・・・筒状ケーシング
Ｃａ・・・・出口筒部
１・・・・・エンジン
３・・・・・排気管
３ａ・・・・接続管部
４・・・・・吸着トラッパ
５・・・・・第１触媒コンバータ
６・・・・・第２触媒コンバータ
７・・・・・判別手段としての温度センサ
８・・・・・バイパス管
９・・・・・切換弁
１０・・・・電気ヒータ
【図１】
0003685809.tif 000003
【図２】
0003685809.tif 000004