(57)【要約】【課題】コスト高となることなく排ガスを確実に浄化でき、小型二輪車等にも採用可能のエンジンの排ガス浄化装置を提供する。【解決手段】エンジン１の排ガス通路内に触媒を介在させた排ガス浄化装置において、上記触媒を、上流側に配置された還元作用を有する第１触媒８と、下流側に配置された酸化作用を有する第２触媒９とを備えたものとし、燃料供給装置３による空燃比を理論空燃比又はリッチ側に調整するとともに上記第２触媒９に二次空気を供給するようにした。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排ガス通路内に触媒を介在させた排ガス浄化装置において、上記触媒を、上流側に配置された還元作用を有する第１触媒と、下流側に配置された酸化作用を有する第２触媒とを備えたものとし、燃料供給装置による空燃比を理論空燃比又はリッチ側に調整するとともに上記第２触媒に二次空気を供給するようにしたことを特徴とするエンジンの排ガス浄化装置。
【請求項２】
請求項１において、上記第１触媒と第２触媒とを間に空間を開けて配置し、該空間に上記二次空気を供給することを特徴とするエンジンの排ガス浄化装置。
【請求項３】
請求項２において、上記第２触媒を空間を開けて複数配置し、上記二次空気を少なくとも最上流の空間に供給することを特徴とするエンジンの排ガス浄化装置。
【請求項４】
請求項１において、上記第１触媒と第２触媒とを間に空間を設けることなく配置し、上記二次空気を上記第２触媒の下流側直近に供給することを特徴とするエンジンの排ガス浄化装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れかにおいて、吸気通路の途中に介在されたエアクリーナの二次側と上記触媒とを二次空気通路で接続し、該二次空気通路にエアクリーナ側から触媒側への流れのみを許容するリードバルブを介在させたことを特徴とするエンジンの排ガス浄化装置。
【請求項６】
請求項１ないし４の何れかにおいて、吸気通路の途中に介在されたエアクリーナの二次側と上記触媒とを二次空気通路で接続し、該二次空気通路にエアクリーナ側から触媒側に空気を送る空気ポンプを介在させたことを特徴とするエンジンの排ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンから排出される排ガス中のＮＯｘ，ＣＯ，ＨＣを浄化する排ガス浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの排ガス浄化装置として、従来から、排気通路にいわゆる三元触媒を配設し、排ガス中のＮＯｘを還元し、ＣＯ及びＨＣを酸化し、もって排ガスを浄化するようにしたものが知られている。
【０００３】
【発明が解決すようとする課題】
ところで上記従来の三元触媒を用いた排ガス浄化装置では、空燃比を理論空燃比に厳密に管理する必要がある。そのため、燃料供給装置として従来の気化器に代えて燃料噴射装置（ＥＦＩ）を設け、排ガス中の酸素濃度を検出し、Ｏ２フィードバック制御を行ない、もって空燃比を理論空燃比に一致させる方法が採用されている。
【０００４】
しかしながら上記従来方法（三元触媒＋ＥＦＩ＋Ｏ２フィードバック制御）は、装置全体が相当にコスト高となり、例えば小型二輪車等のような低価格の車両には採用困難であるといった問題がある。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、コスト高となることなく排ガスを確実に浄化でき、小型二輪車等にも採用可能のエンジンの排ガス浄化装置を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、エンジンの排ガス通路内に触媒を介在させた排ガス浄化装置において、上記触媒を、上流側に配置された還元作用を有する第１触媒と、下流側に配置された酸化作用を有する第２触媒とを備えたものとし、燃料供給装置による空燃比を理論空燃比又はリッチ側に調整するとともに上記第２触媒に二次空気を供給するようにしたことを特徴としている。
【０００７】
ここで本発明の第１触媒，第２触媒は、それぞれ還元作用，酸化作用を有するものであれば良く、従って従来から採用されている三元触媒を第１，第２触媒として採用することも可能である。
【０００８】
また本発明の第１，第２触媒は、排気通路の何れの位置、例えば排気ポート近くの排気管（いわゆるエキパイ）内，及び下流端近くのマフラー内の何れに配置してもよく、また第１触媒と第２触媒とを同じ位置あるい別々の位置の何れに配置しても良い。
【０００９】
また本発明は、燃料供給装置として従来の気化器を備えたもの及び燃料噴射装置を備えたものの何れにも適用可能である。そして空燃比は燃料供給装置により理論空燃比又はこれよりリッチ側に、望ましくは空燃比１３〜１４に調整される。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１において、上記第１触媒と第２触媒とを間に空間を開けて配置し、該空間に上記二次空気を供給することを特徴としている。この場合、第１触媒を上述の排気管内に、第２触媒を上述のマフラー内に配置することも可能である。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２において、上記第１触媒を空間を開けて複数配置し、上記二次空気を少なくとも最上流の空間に供給することを特徴としている。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１において、上記第１触媒と第２触媒とを間に空間を設けることなく配置し、上記二次空気を上記第２触媒の下流側直近に供給することを特徴としている。
【００１３】
ここで請求項４の発明において、上記触媒を従来の三元触媒とし、上流側部分を第１触媒として機能させ、下流側部分を第２触媒として機能させるものも含む。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１ないし４の何れかにおいて、吸気通路の途中に介在されたエアクリーナの二次側と上記触媒とを二次空気通路で接続し、該二次空気通路にエアクリーナ側から触媒側への流れのみを許容するリードバルブを介在させたことを特徴としている。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項１ないし４の何れかにおいて、吸気通路の途中に介在されたエアクリーナの二次側と上記触媒とを二次空気通路で接続し、該二次空気通路にエアクリーナ側から触媒側に空気を送る空気ポンプを介在さたことを特徴としている。
【００１６】
【発明の作用効果】
請求項１の発明によれば、触媒を、還元作用を有し上流側に配置された第１触媒と、酸化作用を有し下流側に配置された第２触媒とを備えたものとし、空燃比を理論空燃比又はこれよりリッチ側に調整し、第２触媒に二次空気を供給するようにしたので、空燃比を理論空燃比に厳密に管理することなくＮＯｘを還元浄化でき、ＣＯ，ＨＣを酸化浄化できる。
【００１７】
即ち、空燃比が理論空燃比又はこれよりリッチ側に調整されているので、上流側の還元作用を有する第１触媒がＮＯｘを確実に還元でき、続いて二次空気が混合されることにより酸素過剰状態の排ガスが第２触媒に流入することとなり、これにより酸化作用を有する第２触媒がＣＯ，ＨＣを確実に酸化でき、もって排ガスを確実に浄化できる。
【００１８】
このように上流側の第１触媒を還元触媒として確実に作用させるためには空燃比を理論空燃比かこれよりリッチ側に調整すれば済むので、従来の気化器により十分に対応できる。また下流側の第２触媒を酸化触媒として確実に作用させるためには二次空気を供給することで排ガスを酸素過剰状態にすれば済むので、二次空気供給手段も簡単な構造で済み、従来の燃料噴射装置やＯ２フィードバックを要する場合に比べてコストを低減でき、小型二輪車等にも採用可能である。
【００１９】
請求項２の発明によれば、上記第１触媒と第２触媒とを間に空間を開けて配置し、該空間に上記二次空気を供給するようにしたので、簡単な構造により第２触媒に酸素過剰の排ガスを供給でき、また請求項３の発明によれば、上記第２触媒を空間を開けて複数配置し、上記二次空気を少なくとも最上流の空間に供給するようにしたので、より一層確実にＣＯ，ＨＣを酸化できる。
【００２０】
請求項４の発明によれば、上記還元作用を有する第１触媒と酸化作用を有する第２触媒とを間に空間を設けることなく配置し、上記二次空気を上記第２触媒の下流側直近に供給するようにしたので、この構造によっても第２触媒によりＣＯ，ＨＣを酸化できる。即ち、吸気，排気ポートに配置された吸気，排気バルブの開閉による排気脈動により排気通路内は断続的に負圧になる傾向があり、この負圧により上記二次空気は上流側に吹き返すようにして第２触媒内に進入し、これにより排ガスが酸素過剰状態となり、ＣＯ，ＨＣが酸化される。
【００２１】
請求項５の発明によれば、エアクリーナの二次側と上記触媒とを接続する二次空気通路にエアクリーナ側から触媒側への流れのみを許容するリードバルブを介在させたので、簡単な構造により排気通路内の排気脈動を利用して空気を第２触媒に供給できる。
【００２２】
請求項６の発明によれば、二次空気通路にエアクリーナ側から触媒側に空気を送る空気ポンプを介在させたので、より一層確実に二次空気を第２触媒に供給できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は本発明の第１実施形態に係るエンジンの排ガス浄化装置を説明するための模式構成図である。
【００２４】
図において、１はエンジンであり、該エンジン１の吸気ポートには吸気通路２が接続されている。この吸気通路２の上記吸気ポート直上流側には燃料供給装置としての気化器３が介在され、該気化器３の上流側にはエアクリーナ４が介在されている。このエアクリーナ４はエアクリーナケース４ａ内をエレメント４ｂにより一次側ａと二次側ｂとに画成した構造を有する。
【００２５】
ここで上記気化器３は、アイドリング及び低速走行域において作動するスロー系統と、中・高速走行域において作動するメイン系統を備えているが、何れの運転域においても空燃比１３〜１４のリッチ状態となるように調整されている。
【００２６】
上記エンジン１の排気ポートには排気通路５が接続されており、この排気通路５は上記排気ポートに接続されたエキゾーストパイプ５ａとこれの下流側に配設されたマフラー５ｂとを備えている。
【００２７】
そして上記エキゾーストパイプ５ａの途中に本実施形態の特徴をなす触媒装置６が介在されている。この触媒装置６は、筒状の触媒ケース７内の、上流側に還元作用を有する第１触媒（以下、還元触媒と記す）８を、下流側に酸化作用を有する第２触媒（以下、酸化触媒と記す）９を、両触媒８，９の間に空間１０を開けてそれぞれ配置した構造のものである。
【００２８】
ここで上記還元触媒８は、空燃比が１４以下であればＮＯｘを還元して浄化でき、また上記酸化触媒９は、酸素が過剰であれば、つまり酸素が燃焼に必要な量以上に存在すればＣＯ及びＨＣを酸化して浄化できる構成となっている。
【００２９】
そして上記還元触媒８と酸化触媒９との間に設けられた上記空間１０、つまり酸化触媒９の上流側空間には該酸化触媒９に二次空気を供給する二次空気供給装置１１が接続されている。
【００３０】
上記二次空気供給装置１１は、上記吸気通路２の途中に介在されたエアクリーナ４の二次側ｂと上記触媒装置６の空間１０とを二次空気通路１２で接続し、該二次空気通路１２に逆止弁として機能するリードバルブ１３を介在させた構造のものである。上記二次空気通路１２の下流端１２ａは上記空間１０内に挿入され、酸化触媒９側を向くように屈曲されている。
【００３１】
また上記リードバルブ１３は、二次空気のエアクリーナ４側から触媒装置６側への流れのみを許容し、反対方向への流れを阻止するようになっている。具体的には、エンジンの吸，排気バルブの開閉による排気脈動により排気通路内に負圧が発生するが、この負圧により上記エアクリーナ４の二次側ｂ内の空気を吸引することとなる。
【００３２】
ここで上記二次空気供給装置１１では、上記酸化触媒９に供給される二次空気と排ガスとの混合気が、十分な酸素過剰状態となるようにその供給量が設定されている。
【００３３】
本実施形態装置では、燃料は気化器１３により空燃比１３〜１４となるように計量されてエンジン１内に供給され、該エンジン１での燃焼により生じた排ガスは、触媒装置６において、まず上流側の還元触媒８によりそのＮＯｘが還元され、続いて供給された二次空気と混合されて酸素過剰状態の排ガスとなって下流側の酸化触媒９に流入し、ここでＣＯ，ＨＣが酸化される。
【００３４】
このように本実施形態では、上流側の還元触媒８を確実に作用させるためには空燃比を理論空燃比かこれよりリッチ側に調整すれば済むので、従来タイプの気化器３により十分に対応できる。また下流側の酸化触媒９を確実に作用させるためには二次空気を供給することで排ガスを酸素過剰状態にすれば済むので、二次空気供給手段も、二次空気通路１２にリードバルブ１３を介在させるだけの簡単な構造で済み、従来の燃料噴射装置やＯ２フィードバックを要する場合に比べてコストを低減でき、小型二輪車等にも採用可能である。
【００３５】
また、上記還元触媒８と酸化触媒９とを間に空間１０を開けて配置し、該空間１０に上記二次空気を供給するようにしたので、簡単な構造により酸化触媒９に酸素過剰の排ガスを供給できる。
【００３６】
ここで上記実施形態では、酸化触媒９を１個設けた例を説明したが、この酸化触媒９については、図２に示すように複数個設けても良い。このようにしたのが請求項３の発明であり、この場合、上記二次空気については同図（ａ）に示すように少なくとも最上流の空間１０に供給すれば良いが、同図（ｂ）に示すように各空間１０，１０に二次空気を供給すればより一層確実にＣＯ，ＨＣを酸化できる。
【００３７】
図３は請求項４の発明に係る第２実施形態を示す。なお、図中、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００３８】
上記第１実施形態及びその変形例では、還元触媒８と酸化触媒９との間に空間１０を開けてこの空間１０に二次空気を供給するようにしたが、本第２実施形態では、上記還元触媒８′と酸化触媒９′とを間に空間を設けることなく配置し、上記酸化触媒９′の下流側直近に二次空気通路１２を接続して二次空気を供給するようにしている。
【００３９】
ここで上記二次空気通路１２の下流端１２ａ′は、上流側に向けて、つまり酸化触媒９′に指向するように屈曲されている。また上記下流端１２ａ′の下流側にはオリフィス１４が配置されている。このオリフィス１４は通路面積を狭くする絞り孔１４ａを有する。これにより二次空気の酸化触媒９′に向けての進入を促進する。
【００４０】
本第２実施形態においても、還元触媒８′によりＮＯｘを還元でき、かつ酸化触媒９′によりＣＯ，ＨＣを酸化できる。即ち、排気脈動により排気通路５内は断続的に負圧になる傾向があり、この負圧により上記二次空気は上流側に吹き返すようにして酸化触媒９′内に進入し、これにより排ガスが酸素過剰状態となり、ＣＯ，ＨＣが酸化される。
【００４１】
なお、図３において、触媒を従来と同様の三元触媒とし、その上流側部分（８′）を、気化器３による空燃比を理論空燃比かこれよりリッチ側に調整することにより還元触媒として機能させ、下流側部分（９′）を二次空気を供給して排ガスを酸素過剰状態とすることにより酸化触媒として機能させるようにしても良い。
【００４２】
また上記各実施形態では、リードバルブ１３を備え、排気脈動により二次空気を吸引するようにしたが、請求項６の発明に示すように、二次空気通路１２にエアクリーナ４側から触媒６側に空気を送る空気ポンプ（図示せず）を介在させても良く、このようにすればより一層確実に二次空気を酸化触媒に供給できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態によるエンジンの排ガス浄化装置の模式構成図である。
【図２】上記第１実施形態装置における触媒配置構造の変形例を示す模式断面側面図である。
【図３】本発明の第二実施形態によるエンジンの排ガス浄化装置の模式構成図である。
【符号の説明】
１　エンジン
２　吸気通路
３　気化器（燃料供給装置）
４　エアクリーナ
５　排ガス通路
６　触媒装置
８，８′　還元触媒（第１触媒）
９，９′　酸化触媒（第２触媒）
１０　空間
１１　二次空気供給装置
１２　二次空気通路
１３　リードバルブ
ｂ　二次側
【図１】
2004036440.tif 000003
【図２】
2004036440.tif 000004
【図３】
2004036440.tif 000005