(57)【要約】【課題】第２触媒担体を劣化し難くすることで、エンジンの始動直後に大気中に排出される有害物質の排出量を低減する効果を長期間に亘って維持することのできる排出ガス浄化装置を提供する。【解決手段】第２触媒担体１３を移動させることによって、エンジン２から排出された排出ガスを第２触媒担体１３および第１触媒担体１２を通過させる第１排出ガス流路とエンジン２から排出された排出ガスを第２触媒担体を迂回して第１触媒担体を通過させる第２排出ガス流路とを切り換えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから排出された排出ガスを触媒に接触させることによって排出ガス中の有害物質を除去する排出ガス浄化装置であって、
排出ガスが流通する流路に設けられ、触媒を担持した第１触媒担体と、
第１触媒担体の排出ガスの流通方向上流側において、排出ガスの流通方向の所定範囲内を移動可能に設けられ、触媒を担持した第２触媒担体と、
第２触媒担体を移動させることによって、エンジンから排出された排出ガスを第２触媒担体および第１触媒担体を通過させる第１排出ガス流路とエンジンから排出された排出ガスを第２触媒担体を迂回して第１触媒担体を通過させる第２排出ガス流路とを切り換える流路切り換え手段と、を備えた
ことを特徴とする排出ガス浄化装置。
【請求項２】
流路切り換え手段は、第２触媒担体を排出ガスの流通方向上流側に位置させた状態で、第１排出ガス流路を開放するとともに、第２触媒担体によって第２排出ガス流路を閉鎖し、第２触媒担体を排出ガスの流通方向下流側に位置させた状態で、第２排出ガス流路を開放するとともに、第２触媒担体によって第１排出ガス流路を閉鎖する
ことを特徴とする請求項１に記載の排出ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、車両のエンジンから排出される排出ガスを浄化する排出ガス浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、排出ガス浄化装置としては、エンジンから排出される排出ガスが流通する流路に、触媒を担持した触媒担体を設け、排出ガスを触媒に接触させることによって大気中に排出される有害物質の排出量を低減するようにしたものが知られている。
【０００３】
前記排出ガス浄化装置では、必要な排出ガスの浄化性能を発揮させるために、触媒を所定の温度（例えば、３００℃）以上の状態にする必要がある。
【０００４】
前記排出ガス浄化装置において、エンジンの始動時には、触媒が排出ガスによって所定の温度まで加熱されていない。このため、エンジンの始動後触媒が所定温度になるまでに排出される排出ガスは、有害物質を十分に低減することなく大気中に排出されてしまう。
【０００５】
そこで、エンジンの始動後触媒が所定温度になるまでに大気中に排出される有害物質の排出量を低減するための排出ガス浄化装置として、通常のエンジンの運転中に要求される排出ガスの浄化性能を有する第１触媒担体と、第１触媒担体の排気ガスの流通方向上流側に設けられ、例えば熱容量の小さい小型の第２触媒担体と、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。第１触媒担体および第２触媒担体を備えた排出ガス浄化装置では、エンジンの始動後、第１触媒担体の触媒が所定の温度まで加熱されるまでの間、第２触媒担体によって大気中に排出される有害物質の排出量を低減させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−８３１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、第１触媒担体および第２触媒担体を備えた排出ガス浄化装置では、第１触媒担体が所定の温度まで加熱された後は、第１触媒担体のみで十分な排出ガスの浄化性能を発揮するが、第２触媒担体にも高温の排出ガスが接触し続けることになる。
【０００８】
このため、第１触媒担体および第２触媒担体を備えた排出ガス浄化装置では、第２触媒担体に高温の排出ガスが接触し続けることによって第２触媒担体が劣化し易くなり、第２触媒担体が劣化すると、エンジンの始動直後の有害物質の低減効果が小さくなるおそれがある。
【０００９】
本発明の目的とするところは、第２触媒担体を劣化し難くすることで、エンジンの始動直後に大気中に排出される有害物質の排出量を低減する効果を長期間に亘って維持することのできる排出ガス浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前記目的を達成するために、エンジンから排出された排出ガスを触媒に接触させることによって排出ガス中の有害物質を除去する排出ガス浄化装置であって、排出ガスが流通する流路に設けられ、触媒を担持した第１触媒担体と、第１触媒担体の排出ガスの流通方向上流側において、排出ガスの流通方向の所定範囲内を移動可能に設けられ、触媒を担持した第２触媒担体と、第２触媒担体を移動させることによって、エンジンから排出された排出ガスを第２触媒担体および第１触媒担体を通過させる第１排出ガス流路とエンジンから排出された排出ガスを第２触媒担体を迂回して第１触媒担体を通過させる第２排出ガス流路とを切り換える流路切り換え手段と、を備えている。
【００１１】
これにより、エンジンから排出された排出ガスを、第２触媒担体を通過させることなく、第１触媒担体を通過させることが可能となることから、排出ガスの熱による第２触媒担体の劣化を抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、排出ガスの熱による第２触媒担体の劣化を抑制することが可能となるので、エンジンの始動直後に大気中に排出される有害物質の排出量を低減する第２触媒担体を劣化し難くすることによって、エンジンの始動直後に大気中に排出される有害物質の排出量を低減する効果を長期間に亘って維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態を示す排気系の概略構成図である。
【図２】第１排出ガス流路を示す排出ガス浄化装置の概略構成図である。
【図３】制御系を示すブロック図である。
【図４】第２排出ガス流路を示す排出ガス浄化装置の概略構成図である。
【図５】担体動作制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１乃至図５は、本発明の一実施形態を示すものである。
【００１５】
本発明の排出ガス浄化装置は、図１に示すように、車両の排気系１に設けられている。排気系１は、エンジン２の燃焼室から排出される排出ガスを、有害物質の排出量を排出ガス浄化装置１０において低減し、消音器３において発生する音を低減して大気中に排出している。ここで、排出ガス浄化装置１０によって排出量を低下させる対象の有害物質は、例えば、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）である。
【００１６】
排出ガス浄化装置１０は、図２に示すように、排出ガスを流通させるためのハウジング１１と、ハウジング１１内に設けられた第１触媒担体１２と、第１触媒担体１２の排出ガスの流通方向上流側のハウジング１１内に設けられた第２触媒担体１３と、ハウジング１１内において第２触媒担体１３を移動させるための担体移動機構１４と、を備えている。
【００１７】
ハウジング１１は、略円筒状に形成された部材からなり、内側をエンジン２から排出された排出ガスが流通する。ハウジング１１には、内側を排出ガスの流通方向の上流側と下流側とに仕切るための仕切部１１ａと、仕切部１１ａの排出ガスの流通方向上流側と下流側とを連通する連通部１１ｂと、が設けられている。
【００１８】
連通部１１ｂは、仕切部１１ａが位置する部分において外周側に張り出すように形成されている。連通部１１ｂの仕切部１１ａの排出ガスの流通方向上流側には、連通部１１ｂを流通する排出ガスを通過させるための第１通過口１１ｃおよび第２通過口１１ｄが設けられている。第１通過口１１ｃおよび第２通過口１１ｄは、互いに間隔をおいて排出ガスの流通方向に配置されている。第１通過口１１ｃは、第２通過口１１ｄよりも排出ガスの流通方向下流側に配置されている。
【００１９】
第１触媒担体１２は、ステンレス等の金属またはセラミックからなるハニカム構造の部材からなり、プラチナ（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等からなる触媒を担持している。第１触媒担体１２は、ハウジング１１の内径と略同一の寸法の外径寸法を有する円柱状に形成され、ハウジング１１内の仕切部１１ａの下流側に固定されている。
【００２０】
第２触媒担体１３は、ステンレス等の金属またはセラミックからなるハニカム構造の部材からなり、プラチナ（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等からなる触媒を担持している。第２触媒担体１３は、熱容量が第１触媒担体の熱容量よりも低い小型の触媒担体であり、第１触媒担体が排出ガスを浄化するために要求される排出ガスの温度よりも低い排出ガスの温度で、要求される排出ガスの浄化性能を発揮する。第２触媒担体１３は、ハウジング１１の内径と略同一の寸法の外径寸法を有する円柱状に形成され、ハウジング１１内の仕切部１１ａの上流側に配置されている。第２触媒担体１３は、排出ガスの流通方向に所定範囲内で移動自在である。
【００２１】
第２触媒担体１３は、移動可能な範囲内における排出ガスの流通方向上流側に位置する状態で、外周部によって第２通過口１１ｄを閉鎖して第１通過口１１ｃを開放する。このとき、ハウジング１１内の排出ガスの流路には、排出ガスの流通方向上流側に第２触媒担体１３が配置され、下流側に第１触媒担体１２が配置される第１排出ガス流路が形成される。
【００２２】
また、第２触媒担体１３は、移動可能な範囲内における排出ガスの流通方向下流側に位置する状態で、外周部によって第１通過口１１ｃを閉鎖して第２通過口１１ｄを開放する。このとき、ハウジング１１内の排出ガスの流路には、第２触媒担体１３を迂回して第１触媒担体１２のみが配置される第２排出ガス流路が形成される。
【００２３】
担体移動機構１４は、例えば、ラックとピニオン等の回転運動を直線運動に変換する機構によって第２触媒担体１３を排出ガスの流通方向に移動させる。担体移動機構１４は、例えば、電動モータ等のアクチュエータ１５を駆動源として駆動する。
【００２４】
また、排出ガス浄化装置１０は、アクチュエータ１５の駆動を制御するためのコントローラ２０を有している。
【００２５】
コントローラ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有している。コントローラ２０は、入力側に接続された装置からの入力信号を受信すると、ＣＰＵが、入力信号に基づいてＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出すとともに、入力信号によって検出された状態をＲＡＭに記憶したり、出力側に接続された装置に出力信号を送信したりする。なお、コントローラ２０としては、エンジン２の駆動を制御するためのＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）を用いてもよい。
【００２６】
コントローラ２０の入力側には、図３に示すように、エンジン２と、エンジン２から排出される排出ガスの温度を検出するための排出ガス温度センサ２１が接続されている。また、コントローラ２０の出力側には、図３に示すように、アクチュエータ１５が接続されている。コントローラ２０は、エンジン２の駆動状態に関する信号および排出ガス温度センサ２１の検出温度に関する信号を入力し、アクチュエータ１５に対してアクチュエータ１５の動作に関する信号を出力する。
【００２７】
以上のように構成された排出ガス浄化装置において、エンジン２の始動時等、エンジン２から排出される排出ガスの温度が低い場合には、第２触媒担体１３を、排出ガスの流通方向上流側に配置する。
【００２８】
これにより、ハウジング１１内には、第１通過口１１ｃが開放されるとともに、第２通過口１１ｄが第２触媒担体１３の外周部によって閉鎖された第１排出ガス流路が設定される。この場合、エンジン２から排出された排出ガスは、図１に示すように、第２触媒担体１３を通過した後、第１通過口１１ｃを介して連通部１１ｂを流通し、第１触媒担体１２を通過する。このとき、温度の低い排出ガスは、主に第２触媒担体１３によって有害物質が低減される。
【００２９】
また、エンジン２が始動してから時間が経過し、エンジン２から排出される排出ガスの温度が高くなると、第２触媒担体１３を、排出ガスの流通方向下流側に配置する。
【００３０】
これにより、ハウジング１１内には、第１通過口１１ｃが第２触媒担体の外周部によって閉鎖されるとともに、第２通過口１１ｄが解放された第２排出ガス流路が設定される。この場合、エンジン２から排出された排出ガスは、図４に示すように、第２触媒担体１３を通過することなく、第２通過口１１ｄを介して連通部１１ｂを流通し、第１触媒担体１２を通過する。このとき、温度の高い排出ガスは、第２触媒担体１３に接触することなく、第１触媒担体１２によって有害物質が低減される。
【００３１】
コントローラ２０は、図５に示すように、排出ガス温度センサ２１の検出温度に基づいてアクチュエータ１５を駆動して第２触媒担体１３の動作を制御する担体動作制御処理を行う。
【００３２】
（ステップＳ１）
ステップＳ１においてＣＰＵは、エンジン２が駆動しているか否かを判定する。エンジン２が駆動していると判定した場合にはステップＳ２に処理を移し、エンジン２が駆動していないと判定した場合には担体動作制御処理を終了する。
【００３３】
（ステップＳ２）
ステップＳ１においてエンジン２が駆動していると判定した場合に、ステップＳ２においてＣＰＵは、排出ガス温度センサ２１の検出温度Ｔが所定の温度Ｔ１以上か否かを判定する。排出ガス温度センサ２１の検出温度Ｔが所定の温度Ｔ１以上であると判定した場合にはステップＳ３に処理を移し、排出ガス温度センサ２１の検出温度Ｔが所定の温度Ｔ１より低いと判定した場合にはステップＳ４に処理を移す。
【００３４】
（ステップＳ３）
ステップＳ２において排出ガス温度センサ２１の検出温度Ｔが所定の温度Ｔ１以上である判定した場合に、ステップＳ３においてＣＰＵは、第２触媒担体１３を排出ガスの流通方向下流側に位置させて排出ガスの流路を第２排出ガス流路とし、担体動作制御処理を終了する。
【００３５】
（ステップＳ４）
ステップＳ２において排出ガス温度センサ２１の検出温度Ｔが所定の温度Ｔ１より低い場合に、ステップＳ４においてＣＰＵは、第２触媒担体１３を排出ガスの流通方向上流側に位置させて排出ガスの流路を第１排出ガス流路とし、担体動作制御処理を終了する。
【００３６】
このように、本実施形態の排出ガス浄化装置によれば、第２触媒担体１３を移動させることによって、エンジン２から排出された排出ガスを第２触媒担体１３および第１触媒担体１２を通過させる第１排出ガス流路とエンジン２から排出された排出ガスを第２触媒担体を迂回して第１触媒担体を通過させる第２排出ガス流路とを切り換えている。
これにより、第２触媒担体１３の排出ガスの熱による劣化を抑制することが可能となるので、第２触媒担体１３を劣化し難くすることによってエンジン２の始動直後に大気中に排出される有害物質の排出量を低減する効果を長期間に亘って維持することが可能となる。
【００３７】
また、第２触媒担体１３を排出ガスの流通方向上流側に位置させた状態で、第１排出ガス流路を開放するとともに、第２触媒担体１３によって第２排出ガス流路を閉鎖し、第２触媒担体１３を排出ガスの流通方向下流側に位置させた状態で、第２排出ガス流路を開放するとともに、第２触媒担体１３によって第１排出ガス流路を閉鎖する。
これにより、ダンパ等の複雑な機構を必要とすることなく、簡単な構成によって排出ガスの流路を切り換えることができるので、耐久性の向上および製造コストの低減を図ることが可能となる。
【００３８】
なお、前記実施形態では、流路切り換え手段として、排出ガス温度センサ２１の検出温度に基づいてアクチュエータ１５を駆動させて第２触媒担体１３を移動させるようにしたものを示したが、これに限られるものではない。その他の流路切り換え手段として、例えば、温度に応じて変形する形状記憶合金を介して第２触媒担体１３をハウジング１１内に取り付け、排出ガスの温度変化によって形状記憶合金を変形させることで第２触媒担体１３を移動させるようにしてもよい。
【００３９】
また、前記実施形態では、第２触媒担体１３の外周部によって第１通過口１１ｃまたは第２通過口１１ｄを閉鎖するようにしたものを示したが、これに限られるものではない。例えば、第２触媒担体１３の動作に連動するダンパ装置によって第１通過口１１ｃまたは第２通過口１１ｄを閉鎖することも可能である。この場合には、部品点数が多く、構造が複雑になるが、第１通過口１１ｃおよび第２通過口１１ｄの開閉を確実に行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００４０】
２…エンジン、１０…排出ガス浄化装置、１１…ハウジング、１１ａ…仕切部、１１ｂ…連通部、１１ｃ…第１通過口、１１ｄ…第２通過口、１２…第１触媒担体、１３…第２触媒担体、１４…担体移動機構、１５アクチュエータ、２０…コントローラ、２１…排出ガス温度センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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