(57)【要約】【課題】  燃費の悪化、排気ガス中に含まれるＮＯｘの割合の増加、装置構成の複雑化、高コスト化を招くことなく、触媒温度を上げることを可能とする触媒暖気装置を提供する。【解決手段】  エンジン１の駆動初期の暖気運転モード時に、切替バルブ７を切り替えて排気ガスをバイパスパイプ９に流す。これにより、排気ガスをバイパスパイプ９を通過させてインタークーラ２の外表面に吐出させることにより、インタークーラ２を通過する空気を暖め、エンジン１の燃焼室に導入される吸入空気温度を上昇させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インタークーラを備える内燃機関と、前記内燃機関から排出された排気ガスを外部に排出するとともに、経路の途中領域に触媒装置を有する排気ガス排出経路を有し、暖気運転モード時に前記触媒装置を暖めるために用いられる触媒暖気装置であって、
前記内燃機関から排出された排気ガスを、前記インタークーラの外表面に向けて吐出させた後、前記排気ガスを排気ガス排出経路に戻すための還流経路を備えることを特徴とする、触媒暖気装置。
【請求項２】
前記還流経路は、前記触媒装置よりも下流側から経路を引き出して、前記排気ガスを前記インタークーラの外表面に向けて吐出させることを特徴とする、請求項１に記載の触媒暖気装置。
【請求項３】
前記還流経路は、前記インタークーラの外表面に向けて吐出させた前記排気ガスを前記触媒装置よりも上流側に戻すことを特徴とする、請求項１または２に記載の触媒暖気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の排気経路に設けられる触媒装置の温度を上昇させるための触媒暖気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関から排出される排気ガスを浄化するため、排気経路に設けられる触媒装置は、ある程度触媒温度が高くないと浄化機能を発揮しない。そのため、内燃機関が冷えた状態からの始動直後等、内燃機関の冷間時においては、触媒温度が所望の温度よりも低いため、内燃機関の始動直後の早い段階で触媒装置を暖めて、触媒の早期活性化を図るための様々な方法が採用されている。
【０００３】
触媒の早期活性化を図るための代表例としては、燃焼室に導入する燃料を増量する方法、排気ガスをエンジンの吸気側に帰還させることで、排気ガス中に含まれるＮＯｘを低減させるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation:排気ガス再循環）システムの採用が挙げられる。
【０００４】
しかし、燃料を増量する方法では、燃費の悪化を招くこととなる。また、ＥＧＲシステムを採用した場合、触媒温度を上げるためにはＥＧＲガス温度は高い方が良いが、ＥＧＲガス温度が高くなると排気ガス中に含まれるＮＯｘの割合が増加し、ＥＧＲシステムを採用した効果を得ることができない。
【０００５】
また、下記特許文献１には、内燃機関の燃焼室に導入される吸入空気温度を、熱交換器を使用して加熱し、気化性能を向上させることにより予混合濃度を向上させて、内燃機関から排出される排気ガス温度を上昇させる技術が開示されている。しかし、この特許文献１の構成においては、専用の熱交換器を使用して吸入空気温度の上昇を図っており、装置構成の複雑化、高コスト化を招いている。
【特許文献１】特開２００３−９０２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明が解決しようとする課題は、触媒温度を上げるために、燃費の悪化、排気ガス中に含まれるＮＯｘの割合の増加、装置構成の複雑化、高コスト化を招いている点にある。したがって、この発明の目的は、燃費の悪化、排気ガス中に含まれるＮＯｘの割合の増加、装置構成の複雑化、高コスト化を招くことなく、触媒温度を上げることを可能とする触媒暖気装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に基づいた触媒暖気装置においては、インタークーラを備える内燃機関と、上記内燃機関から排出された排気ガスを外部に排出するとともに、経路の途中領域に触媒装置を有する排気ガス排出経路を有し、暖気運転モード時に上記触媒装置を暖めるために用いられる触媒暖気装置であって、上記内燃機関から排出された排気ガスを、上記インタークーラの外表面に向けて吐出させた後、上記排気ガスを排気ガス排出経路に戻すための還流経路を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上記構成からなる触媒暖気装置によれば、内燃機関の駆動初期である触媒暖気運転モード時に、還流経路により排気ガスをインタークーラの外表面に吐出させることにより、インタークーラを通過する空気を暖めて、内燃機関の燃焼室に導入される吸入空気温度を上昇させることを可能としている。その結果、排出される排気ガスの温度も上昇し、触媒装置をより早く暖めることができ、触媒の早期活性化を図ることを可能としている。ここで、内燃機関に予め設けられるインタークーラを利用していることから、装置構成の複雑化、高コスト化を回避することを可能としている。また、燃費の悪化、排気ガス中に含まれるＮＯｘの割合を増加させることもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明に基づいた実施の形態における触媒暖気装置の構造について、図を参照しながら説明する。まず、この発明に基づいた実施の形態における触媒暖気装置の構造について、図１および図２を参照して説明する。なお、図１は、本実施の形態における内燃機関および排気経路の概略構成を示す模式図であり、図２は、本実施の形態における触媒暖気装置に採用される排気切替装置の概略構成を示す模式図である。
【００１０】
図１を参照して、内燃機関としてエンジン１を有し、このエンジン１には、燃焼室に空気を導入するための吸気経路としての吸気管４と、燃焼室から排出される排気ガスを排出するための排気経路としての排気管５とが連結されている。このエンジン１には、ターボチャージャーが採用さており、吸気管４の途中経路には、インタークーラ２が設けられている。吸入空気は、吸気管３から導入され、インタークーラ２を通過した後に、吸気管４によりエンジン１の燃焼室に送り込まれる。なお、ターボチャージャーの詳細構造についての説明は省略する。排気管５の途中領域には、排気ガスを浄化するための触媒装置６が設けられ、触媒装置６を通過した排気ガスは、排気管８により外部に放出される。
【００１１】
触媒装置６よりも排気ガス流れの下流側である排気管８の途中領域には、排気ガスをインタークーラ２に導くためのバイパスパイプ９が連結されている。排気管８およびバイパスパイプ９への排気ガス流れの切り替えのために、バイパスパイプ９の排気管８との連結部に切替バルブ７が設けられている。また、触媒装置６よりも排気ガス流れの上流側である排気管５の途中領域には、バイパスパイプ９によってインタークーラ２に吐出された排気ガスを排気管５に戻すためのリターンパイプ１０が連結されている。本実施の形態においては、バイパスパイプ９およびリターンパイプ１０により還流経路が構成される。
【００１２】
上記構成からなる触媒暖気装置において、暖気運転モード時には、エンジン１の駆動初期の触媒暖気運転時に、切替バルブ７を切り替えて排気ガスをバイパスパイプ９側に流す。これにより、バイパスパイプ９内を通過させてインタークーラ２の外表面に排気ガスを吐出させることにより、インタークーラ２を通過する空気を暖め、エンジン１の燃焼室に導入される吸入空気温度を上昇させる。その結果、排出される排気ガスの温度も上昇し、触媒装置をより早く暖めることができ、暖気運転の早期完了、触媒の早期活性化を図ることができる。その後、通常運転モードにおいては、切替バルブ７を切り替えて排気ガスを排気管８に流すようにする。
【００１３】
なお、インタークーラ２の外表面に吐出させる排気ガスの導出口を、触媒装置６よりも排気ガス流れの下流側に設けることで、触媒装置６により浄化された排気ガスをインタークーラ２の外表面に吐出させることができるため、インタークーラ２のフィンの目詰まりを防止することができる。また、リターンパイプ１０を排気ガス流れの上流側である排気管５の途中領域に連結することで、排気ガスにより触媒装置６を再度暖めることができ、触媒装置をさらに早く暖めることができる。
【００１４】
次に、図２を参照して、本実施の形態における触媒暖気装置に採用される排気切替装置の概略構成について説明する。エンジン１の駆動初期の触媒暖気運転時には、バイパスパイプ９から排気ガスを導入して、インタークーラ２を通過する空気を暖める必要がある。一方、インタークーラ２は、本来コンプレッサー（図示省略）で加圧した空気を冷やして空気密度を上げる冷却器としての役割を有している。したがって、インタークーラ２に排気ガスを吐出させる「暖気モード」と、外気を吐出させる「冷却モード」との切替機構を備えることが重要となる。
【００１５】
図２に示すように、インタークーラ２はケーシング１４に取囲まれ、このケーシング１４には、導入パイプ１３ａと導出パイプ１３ｂとが連結されている。導入パイプ１３ａには、切替バルブ１１を介して、外気導入パイプ１２とバイパスパイプ９とが連結され、切替バルブ１１により、外気導入パイプ１２を用いた「冷却モード」とバイパスパイプ９を用いた「暖気モード」とが切り替えられるように接続されている。また、導出パイプ１３ｂには、切替バルブ１５を介して、外気導出パイプ１６とリターンパイプ１０とが連結され、切替バルブ１５により、外気導出パイプ１６を用いた「冷却モード」とリターンパイプ１０を用いた「暖気モード」とが切り替えられるように接続されている。
【００１６】
上記排気切替装置を採用することで、「暖気モード」選択時には、エンジン１の駆動初期の触媒暖気運転時には、バイパスパイプ９からインタークーラ２に向けて排気ガスの導入可能とする。また、「冷却モード」選択時には、外気導入パイプ１２からインタークーラ２に向けて外気の導入可能とする。
【００１７】
以上、本実施の形態における触媒暖気装置の構造によれば、エンジン１に予め設けられるインタークーラ２を利用して、エンジン１の燃焼室に導入される吸入空気温度を上昇させる構成を採用していることから、装置構成の複雑化、高コスト化を回避することを可能としている。また、燃費の悪化、排気ガス中に含まれるＮＯｘの割合を増加させることもない。
【００１８】
なお、上記実施の形態においては、リターンパイプ１０を触媒装置６よりも排気ガス流れの上流側に戻す構成を採用していたが、配管の関係から、図３に示すように、リターンパイプ１０を触媒装置６よりも排気ガス流れの下流側の排気管８に戻す構成を採用しても構わない。この場合、図３においては、切替バルブ７の下流側にリターンパイプ１０を戻しているが、触媒装置６と切替バルブ７との間にリターンパイプ１０を戻す構成の採用も可能である。また、バイパスパイプ９およびリターンパイプ１０のいずれも、触媒装置６よりも排気ガス流れの上流側に戻す構成を採用することも可能である。
【００１９】
したがって、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるのではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明に基づいた実施の形態における内燃機関および排気経路の概略構成を示す模式図である。
【図２】この発明に基づいた実施の形態における触媒暖気装置に採用される排気切替装置の概略構成を示す模式図である。
【図３】この発明に基づいた他の実施の形態における内燃機関および排気経路の概略構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  エンジン、２  インタークーラ、３  吸気管、４  吸気管、５，８  排気管、６  触媒装置、７，１１，１５  切替バルブ、９  バイパスパイプ、１０  リターンパイプ、１２  外気導入パイプ、１３ａ  導入パイプ、１３ｂ  導出パイプ、１４  ケーシング、１６  外気導出パイプ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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