(57)【要約】【課題】内燃機関の排気系に設けられた触媒を暖機を迅速にするとともに、触媒温度が上昇し過ぎることを防止する触媒温度調整ケースを提供する。【解決手段】内燃機関２０の排気系の触媒２１，２２の周囲に配置されたケース本体１１と、ケース本体１１に形成され、そのケース本体１１の内部に空気を導入可能な空気取入口１１ａと、ケース本体１１に形成され、空気取入口１１ａから導入された空気を排出可能な空気流出口１１ｂ，１１ｃと、空気取入口１１ａ又は空気流出口１１ｂ，１１ｃに設けられ、触媒２１，２２の温度に応じて開閉して、ケース本体内部への空気の導入を調整可能な開閉扉１１ａ〜１１ｃとを有する。【選択図】図３
2006057586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系の触媒の周囲に配置されたケース本体と、
前記ケース本体に形成され、そのケース本体内部に空気を導入可能な空気取入口と、
前記ケース本体に形成され、前記空気取入口から導入された空気を排出可能な空気流出口と、
前記空気取入口又は空気流出口に設けられ、前記触媒の温度に応じて開閉して、前記ケース本体内部への空気の導入を調整可能な開閉扉と、
を有する触媒温度調整ケース。
【請求項２】
前記開閉扉は、線膨張率の異なる２種類の金属板が貼り合わされたバイメタルによって形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の触媒温度調整ケース。
【請求項３】
前記空気取入口は、車両搭載時に車両前方に開口するように形成され、
前記空気流出口は、前記空気取入口よりも、空気の流れ方向下流側に形成され、車両上方側に開口する上方開口部と、車両下方側に開口する下方開口部とを備える、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の触媒温度調整ケース。
【請求項４】
前記開閉扉は、前記空気取入口を開閉可能な導入扉部と、前記空気流出口の上方開口部を開閉可能な上方導出扉部と、前記空気流出口の下方開口部を開閉可能な下方導出扉部とを備え、
前記導入扉部、上方導出扉部及び下方導出扉部は、略同一温度で開閉する、
ことを特徴とする請求項３に記載の触媒温度調整ケース。
【請求項５】
前記開閉扉は、前記空気取入口を開閉可能な導入扉部と、前記空気流出口の上方開口部を開閉可能な上方導出扉部と、前記空気流出口の下方開口部を開閉可能な下方導出扉部とを備え、
前記上方導出扉部及び下方導出扉部は、前記導入扉部が開くタイミングよりも遅れて開く、
ことを特徴とする請求項３に記載の触媒温度調整ケース。
【請求項６】
前記開閉扉は、前記空気流出口の上方開口部を開閉可能な上方導出扉部と、前記空気流出口の下方開口部を開閉可能な下方導出扉部とを備え、
前記上方導出扉部及び下方導出扉部は、略同一温度で開閉する、
ことを特徴とする請求項３に記載の触媒温度調整ケース。
【請求項７】
前記開閉扉は、前記空気流出口の上方開口部を開閉可能な上方導出扉部と、前記空気流出口の下方開口部を開閉可能な下方導出扉部とを備え、
前記上方導出扉部及び下方導出扉部は、略同一のタイミングで開閉する、
ことを特徴とする請求項３に記載の触媒温度調整ケース。
【請求項８】
前記開閉扉は、前記空気取入口を開閉可能な導入扉部と、前記空気流出口の上方開口部を開閉可能な導出扉部とを備え、
前記導入扉部及び導出扉部は、略同一温度で開閉する、
ことを特徴とする請求項３に記載の触媒温度調整ケース。
【請求項９】
前記開閉扉は、前記空気取入口を開閉可能な導入扉部と、前記空気流出口の上方開口部を開閉可能な導出扉部とを備え、
前記導出扉部は、前記導入扉部が開くタイミングよりも遅れて開く、
ことを特徴とする請求項３に記載の触媒温度調整ケース。
【請求項１０】
前記開閉扉は、前記空気取入口を開閉可能な導入扉部と、前記空気流出口の上方開口部を開閉可能な上方導出扉部と、前記空気流出口の下方開口部を開閉可能な下方導出扉部とを備え、
前記上方導出扉部の開閉温度は、前記下方導出扉部の開閉温度よりも高温である、
ことを特徴とする請求項３に記載の触媒温度調整ケース。
【請求項１１】
前記開閉扉は、前記空気取入口を開閉可能な導入扉部と、前記空気流出口の上方開口部を開閉可能な上方導出扉部と、前記空気流出口の下方開口部を開閉可能な下方導出扉部とを備え、
前記上方導出扉部は、前記下方導出扉部が開くタイミングよりも遅れて開く、
ことを特徴とする請求項３に記載の触媒温度調整ケース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気系に設けられた触媒を迅速に暖機するとともに、触媒温度が上昇し過ぎることを防止する触媒の温度を調整可能な触媒温度調整ケースに関する。
【背景技術】
【０００２】
排ガス浄化触媒は、その仕様によって決まる温度（活性化温度）以上の状態で排ガス浄化機能を発揮する。そのため、冷機始動後、短時間で活性化温度以上に暖機する必要がある。その一方で、温度が上昇しすぎると、触媒が溶損するおそれがある。そこで、従来は触媒温度が上昇し過ぎるときには、燃料噴射量を増量して、燃料の気化潜熱によって触媒の温度を低下させている。しかし燃料噴射量を増量すると、排ガス成分が増加し、また燃費も悪化する。そこで、特許文献１では、触媒を収納する拡径部を車両幅方向かつ外側に指向させることで、走行風を拡径部に当てて、内部に収納する触媒を冷却している。
【特許文献１】特開２００１−３７４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１では、触媒を収納する拡径部の一部分に走行風が当たるだけなので、十分な冷却性能を確保することはできない。
【０００４】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、内燃機関の排気系に設けられた触媒を暖機を迅速にするとともに、触媒温度が上昇し過ぎることを防止する触媒温度調整ケースを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００６】
本発明は、内燃機関（２０）の排気系の触媒（２１，２２）の周囲に配置されたケース本体（１１）と、前記ケース本体（１１）に形成され、そのケース本体内部に空気を導入可能な空気取入口（１１ａ）と、前記ケース本体（１１）に形成され、前記空気取入口（１１ａ）から導入された空気を排出可能な空気流出口（１１ｂ，１１ｃ）と、前記空気取入口（１１ａ）又は空気流出口（１１ｂ，１１ｃ）に設けられ、前記触媒（２１，２２）の温度に応じて開閉して、前記ケース本体内部への空気の導入を調整可能な開閉扉（１１ａ〜１１ｃ）とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、触媒を収納するケース本体の内部に空気を導入可能な空気取入口と、空気取入口から導入された空気を排出可能な空気流出口と、触媒の温度に応じて開閉して、ケース本体の内部への空気の導入を調整可能な開閉扉とを設けたので、触媒温度が低温のときには、開閉扉を閉じて暖機を早め、触媒温度が高温になったら開閉扉を閉じて触媒温度が上昇しすぎることを防止できるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下では図面等を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明による触媒温度調整ケースの第１実施形態を示す図である。なお図中の破線は空気の流れを示す。
【０００９】
触媒温度調整ケース１０は、エンジン２０の排気通路２０ａに配置された第１触媒２１及び第２触媒２２の周囲に配置され、すなわち第１触媒２１及び第２触媒２２を内部に収納するケース本体１１を有する。なお第１触媒２１及び第２触媒２２の種類は特に問わないが、例えば、第１触媒２１はＨＣ（炭化水素）トラップ触媒、第２触媒２２はＮＯｘ吸蔵触媒である。また本実施形態ではこれらの触媒の活性化温度が略３００℃であるとして説明するが、権利範囲がこれに限定されるわけではない。
【００１０】
触媒温度調整ケース１０のケース本体１１には、空気取入口１１ａと、空気流出口１１ｂ，１１ｃとが形成されている。空気取入口１１ａは、触媒温度調整ケース１０の上流側（エキゾーストマニホールド２３に近い側）に形成され、車両前方に開口する。
【００１１】
空気流出口１１ｂは、空気取入口１１ａよりも下流側（エキゾーストマニホールド２３から離れる方向）に形成され、車両上方に開口する。
【００１２】
空気流出口１１ｃも、空気流出口１１ｂと同じく、空気取入口１１ａよりも下流側（エキゾーストマニホールド２３から離れる方向）に形成されている。空気流出口１１ｃは、車両下方に開口する。
【００１３】
空気取入口１１ａ、空気流出口１１ｂ，１１ｃには、線膨張率の異なる２種類の金属板が貼り合わされたバイメタルによって形成され、温度によって開閉する開閉扉（導入扉１２，上方導出扉１３，下方導出扉１４）が取り付けられている。
【００１４】
図２は開閉扉を形成するバイメタルの特性を説明する図である。
【００１５】
バイメタル製の開閉扉は、図２に示すように、その材質によって開閉温度を調整することができる。
【００１６】
例えば、モネメタル（Ｎｉ−Ｃｕ合金）の金属板と３４〜４２％Ｎｉ鋼の金属板とを貼り合わせたバイメタルを使用すれば、２５０℃程度で開閉する開閉扉になる。
【００１７】
また、２０％Ｎｉ鋼の金属板と４２〜５４％Ｎｉ鋼の金属板とを貼り合わせたバイメタルを使用すれば、４００℃程度で開閉する開閉扉になる。
【００１８】
このように金属板の材質、サイズ等を調整することで開閉温度を調整することができる。
【００１９】
図３は、触媒温度調整ケースの開閉扉が開いた状態を示す図である。
【００２０】
冷機始動時のように、触媒温度が低いときは、図１のように触媒温度調整ケース１０の導入扉１２，上方導出扉１３，下方導出扉１４は閉じている。このとき、空気は破線矢印で示すようにケース本体１１の周囲を流れ、内部には流入しない。
【００２１】
したがって、第１触媒２１及び第２触媒２２が活性前の暖機中は、導入扉１２，上方導出扉１３，下方導出扉１４が閉じているので、第１触媒２１及び第２触媒２２の周囲に空気が留まり、第１触媒２１及び第２触媒２２の温度が早期に上昇する。
【００２２】
第１触媒２１及び第２触媒２２が暖機され、その熱が、導入扉１２，上方導出扉１３，下方導出扉１４に伝達し、導入扉１２，上方導出扉１３，下方導出扉１４が十分に暖められると、導入扉１２，上方導出扉１３，下方導出扉１４が開く。すると空気が空気取入口１１ａから流入し、空気流出口１１ｂ，１１ｃから流出し、このとき第１触媒２１及び第２触媒２２から熱を奪って冷却する。
【００２３】
導入扉１２，上方導出扉１３，下方導出扉１４は、略３００℃で開閉する同一材料で製造する。略３００℃というのは、触媒が活性化したときの触媒周囲の雰囲気温である。ただし、排温は、エンジンに近い側で高温であり、第１触媒２１に流入する時点では８００℃程度あるが、第２触媒２２に流入する時点では５００℃程度である。したがって、第１触媒２１と第２触媒２２との暖機時間には、時間差があり、図４のタイミングチャートに示すように、まず時刻ｔ１１で導入扉１２が開いた後、時刻ｔ１２で上方導出扉１３，下方導出扉１４が開く。したがって、時刻ｔ１１まではすべての導入扉１２，上方導出扉１３，下方導出扉１４が閉じているので、第１触媒２１及び第２触媒２２が早期に上昇する。その後、時刻ｔ１２で上方導出扉１３，下方導出扉１４が開くと、空気取入口１１ａから流入した空気が、空気流出口１１ｂ，１１ｃから流出することとなり、空気が流れて、第１触媒２１及び第２触媒２２の温度上昇が抑制される。
【００２４】
本実施形態によれば、温度によって開閉するバイメタル製の導入扉１２，上方導出扉１３，下方導出扉１４をケース本体１１の開口部１１ａ〜１１ｃに設けた。したがって、冷機始動時のように、触媒温度が低いときは、導入扉１２，上方導出扉１３，下方導出扉１４は閉じているので、触媒を迅速に暖機することができる。
【００２５】
そして、触媒暖機後は、導入扉１２，上方導出扉１３，下方導出扉１４が開くので、空気取入口１１ａから流入した空気が、空気流出口１１ｂ１１ｃから流出することとなり、空気が流れて、触媒の過剰な温度上昇を抑制することができる。
【００２６】
また導入扉１２，上方導出扉１３，下方導出扉１４は、同一材料で製造した。したがって、コストを安価に抑えることができる。
【００２７】
（第２実施形態）
図５は、本発明による触媒温度調整ケースの第２実施形態の特性を示す図である。なお以下に示す各実施形態では前述した実施形態と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。
【００２８】
この第２実施形態では、導入扉１２は常時開状態、または空気取入口１１ａには開閉扉を設けない。上方導出扉１３，下方導出扉１４は、略３００℃で開閉する同一材料で製造する。
【００２９】
このようにすると、導入扉１２が常時開状態であるので、第１触媒２１の温度上昇は、第１実施形態の場合に比べれば、遅くなる。そして、時刻ｔ２２で上方導出扉１３，下方導出扉１４が開くと、空気が流れて、触媒温度の上昇が抑制される。
【００３０】
このようにすると、空気が触媒温度調整ケースの内部に流れやすくなる。したがって、この第２実施形態は、エンジンルーム内のレイアウト上、空気が流れにくく、触媒の冷却を重視する場合に好適な仕様である。
【００３１】
（第３実施形態）
図６は、本発明による触媒温度調整ケースの第３実施形態の特性を示す図である。
【００３２】
導入扉１２，上方導出扉１３は、略３００℃で開閉する同一材料で製造する。下方導出扉１４は常時開状態、または空気流出口１１ｃには開閉扉を設けない。
【００３３】
このようにすると、時刻ｔ３１までは導入扉１２が閉じているので、第１触媒２１の周囲に空気が留まり、第１触媒２１が早期に温度上昇する。そして、時刻ｔ３１で導入扉１２が開くと、空気が流れて、第１触媒２１の温度上昇が抑制される。ただし、この時点では上方導出扉１３は閉じているので、第２触媒２２によって暖められた空気は、第２触媒２２の上部付近に滞留している。そして、時刻ｔ３２で上方導出扉１３が開くと、空気取入口１１ａから流入した空気は、第１触媒２１、第２触媒２２の周囲を流れて、空気流出口１１ｂ，１１ｃから流出する。
【００３４】
本実施形態によれば、時刻ｔ３１で導入扉１２が開くと、すぐに空気が流れることとなり、第１触媒２１の温度上昇を早期に防止することができる。
【００３５】
（第４実施形態）
図７は、本発明による触媒温度調整ケースの第４実施形態の特性を示す図である。
【００３６】
導入扉１２，下方導出扉１４は、略３００℃で開閉する同一材料で製造する。上方導出扉１３は、それよりも高温の例えば略４００℃で開閉する材料で製造する。
【００３７】
このようにすると、時刻ｔ４１までは導入扉１２が閉じているので、第１触媒２１の周囲に空気が留まり、第１触媒２１が早期に温度上昇する。そして、時刻ｔ４２で下方導出扉１４が開くと、空気取入口１１ａから流入した空気は、空気流出口１１ｃから流出する。これにより、第１触媒２１の温度上昇が抑制される。ただし、この時点では上方導出扉１３は閉じているので、第２触媒２２によって暖められた空気は、第２触媒２２の上部付近に滞留している。そして、時刻ｔ４３で上方導出扉１３が開くと、空気取入口１１ａから流入した空気は、第１触媒２１、第２触媒２２の周囲を流れて、空気流出口１１ｂ，１１ｃから流出する。したがって、第２触媒２２の温度上昇も抑制されることとなる。
【００３８】
本実施形態によれば、時刻ｔ４１までは導入扉１２が閉じているので、第１触媒２１の温度が早期に上昇する。そして、時刻ｔ４２で下方導出扉１４が開くと、第１触媒２１の温度上昇が抑制される。さらに時刻ｔ４３で上方導出扉１３が開くと、第２触媒２２の温度上昇も抑制されることとなる。このように、触媒の活性化温度に合わせて精度良く触媒の温度を調整することができる。
【００３９】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。
【００４０】
例えば、開閉扉の開閉温度は、上記温度に限らず、触媒仕様に合わせて適宜調整すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明による触媒温度調整ケースの第１実施形態を示す図である。
【図２】開閉扉を形成するバイメタルの特性を説明する図である。
【図３】触媒温度調整ケースの開閉扉が開いた状態を示す図である。
【図４】第１実施形態の開閉扉の開閉タイミングを示すタイミングチャートである。
【図５】本発明による触媒温度調整ケースの第２実施形態の特性を示す図である。
【図６】本発明による触媒温度調整ケースの第３実施形態の特性を示す図である。
【図７】本発明による触媒温度調整ケースの第４実施形態の特性を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  触媒温度調整ケース
１１  ケース本体
１１ａ  空気取入口
１１ｂ，１１ｃ  空気流出口
１２  導入扉（開閉扉）
１３  上方導出扉（開閉扉）
１４  下方導出扉（開閉扉）
２０  エンジン（内燃機関）
２１  第１触媒
２２  第２触媒
【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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【図６】
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【図７】
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