(57)【要約】【課題】エンジンの排気ガス浄化、効率向上と暖機特性の向上を両立させた排気浄化装置を提供する。【解決手段】排気管３の上流側に配設される上流側触媒コンバータ４と、排気管３の下流側に配設される下流側触媒コンバータ５と、上流側触媒コンバータ４と下流側触媒コンバータ５の間に形成された第１分岐部６から分岐し排気管３から吸気管２へと排気ガスを還流させる還流管７と、還流管７に配設された熱交換器８と、熱交換器８の下流側に配設され吸気管２に還流する排気ガスを制御する還流制御弁９と、熱交換器８と還流制御弁９の間に形成された第２分岐部１０から分岐し第１分岐部６と下流側触媒コンバータ５の間に形成された合流部１１に合流する接続管１２と、熱交換器８に流入する排気ガスを制御する１以上の排気制御弁１３とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気管の上流側に配設される上流側触媒コンバータと、排気管の下流側に配設される下流側触媒コンバータと、前記上流側触媒コンバータと前記下流側触媒コンバータの間に形成された第１分岐部から分岐し排気管から吸気管へと排気ガスを還流させる還流管と、前記還流管に配設された熱交換器と、前記熱交換器の下流側に配設され吸気管に還流する排気ガスを制御する還流制御弁と、前記熱交換器と前記還流制御弁の間に形成された第２分岐部から分岐し前記第１分岐部と前記下流側触媒コンバータの間に形成された合流部に合流する接続管と、前記熱交換器に流入する排気ガスを制御する１以上の排気制御弁とを備えたことを特徴とする排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明はエンジンの排気浄化装置に関するものであり、より詳しくは、排気ガス中の有害成分を浄化するとともに、排気熱を回収しエンジンの暖機や車室内の暖房などに利用する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、エンジンの排気浄化装置としては、排気系の上流側と下流側の２箇所に離間して、排気ガス中の有害成分を浄化する触媒コンバータを配設したものが一般的に知られている。このようにすることで、上流側の触媒コンバータは早期に暖機され、エンジンの始動直後の排気浄化効率の向上を達成している。【０００３】  また、エンジンの吸気管へ排気ガスの一部を還流させることにより、エンジンから排出される有害成分を抑制する制御（ＥＧＲ）が行われている。このようなＥＧＲ制御においては、還流する排気ガスを熱交換器に導き排気ガスの温度を下げることで、より効率良く有害成分を抑制可能なことが知られている。【０００４】  上記のように本来的に装備する熱交換器で回収された排気熱を媒体（エンジン冷却水）により輸送して、エンジンの暖機や車室内の暖房などに有効に利用することで、排気熱回収用に別体の熱交換器を設けた物に比べ、重量およびコストの低減に効果を発揮することが特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００１−２８０２００
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  しかし、上記特許文献１に記載された排気浄化装置は、触媒コンバータの上流から排気還流管が分岐し、途中の熱交換器において熱交換されるようになっている。このため、触媒コンバータが活性する温度に達していない時に排気還流管に排気ガスを導くと、触媒コンバータの温度上昇を阻害し、排気ガスの浄化性能が悪化する問題が発生する。このため、触媒コンバータが活性する温度に達するまでは、排気熱の回収を行なうことできなかった。したがって、エンジンの暖機や車室内の暖房などの暖機特性の向上に有効な方法とは言えなかった。また、ＥＧＲ制御はエンジンが暖機されエンジンの挙動が安定するまでは行なうことができない。したがって、特許文献１に記載された排気浄化装置は、エンジンを速やかに暖機することができないために、ＥＧＲ制御の開始も遅くなり、エンジンの排気ガス浄化、効率向上を達成することは困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、排気管の上流側に配設される上流側触媒コンバータと、排気管の下流側に配設される下流側触媒コンバータと、前記上流側触媒コンバータと前記下流側触媒コンバータの間に形成された第１分岐部から分岐し排気管から吸気管へと排気ガスを還流させる還流管と、前記還流管に配設された熱交換器と、前記熱交換器の下流側に配設され吸気管に還流する排気ガスを制御する還流制御弁と、前記熱交換器と前記還流制御弁の間に形成された第２分岐部から分岐し前記第１分岐部と前記下流側触媒コンバータの間に形成された合流部に合流する接続管と、前記熱交換器に流入する排気ガスを制御する１以上の排気制御弁とを備えたことを特徴とする排気浄化装置である。
【発明の効果】
【０００７】  本発明によれば、上流側触媒コンバータが活性温度に到達する以前であっても熱交換器により排気熱の回収を行なうことがでる。したがって、エンジンの暖機や車室内の暖房など暖機特性の向上に効果がある。さらに、エンジンが早期に暖機されるため、早期にＥＧＲ制御することができ、排気ガスの浄化およびエンジンの効率の向上に効果を発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】本発明を実施するための最良の形態を図１に示す実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００９】  図１は、実施例１の排気浄化装置を示す模式図である。【００１０】  エンジン１には、エンジン１に空気を供給する吸気管２と、エンジン１から排出される排気ガスが流通する排気管３が接続されている。排気管３の途中には排気ガス中の有害成分を浄化する上流側触媒コンバータ４および下流側触媒コンバータ５が配設されている。上流側触媒コンバータ４と下流側触媒コンバータ５との間に形成された第１分岐部６から吸気管２へと排気ガスを還流する還流管７が設けられている。還流管７の途中には排気ガスと媒体（エンジン冷却水）との間で熱交換するための熱交換器８が配設されている。熱交換器８には媒体を導入および導出する媒体流通管１４が接続されている。媒体流通管１４は図示しない冷却系に接続され、回収した排気熱をエンジンの暖機や車室内の暖房に利用可能になっている。【００１１】  熱交換器８の下流側には、還流制御弁９が配設されている。還流制御弁９は、周知のＥＧＲ制御に基づき開度を制御されて、吸気管２に還流する排気ガス量を制御する。【００１２】  熱交換器８と還流制御弁９の間に形成された第２分岐部１０から分岐し第１分岐部６と下流側触媒コンバータ４の間に形成された合流部１１に合流する接続管１２が設けられている。合流部１１には、排気制御弁１３が設けられている。排気制御弁１３は、接続管１２を閉塞可能な位置（図中実線の状態）から、排気管３を閉塞可能な位置（図中破線の状態）まで揺動可能に設けられ、この間、還流管７に設けられた熱交換器８に導かれる排気ガス量を制御可能になっている。【００１３】  実施例１の排気熱回収装置１の作用について説明する。エンジンの始動直後など上流側触媒コンバータ４および媒体のそれぞれが所定の温度以下の際には、エンジン１から排出された排気ガスは上流側触媒コンバータ４を流通し、その際、上流側触媒コンバータ４は流通する排気ガスの排気熱により加熱される。本実施例においては、上流側触媒コンバータ４より上流側に、分岐部などが形成されておらず、上流側触媒コンバータ４をより上流び配設することができ、上流側触媒コンバータ４の早期活性に効果がある。【００１４】  排気制御弁１３は排気管３を閉塞するとともに接続管１２を開放するように制御（図中実線の状態）され、排気ガスは第１分岐部６から還流管７を通って熱交換器８に導かれる。エンジンの始動直後などでエンジン１の暖気が完了する以前には、還流制御弁９は還流管７を閉塞するように制御されＥＧＲ制御は行われない。このため、熱交換器８を通った後の排気ガスは第２分岐部１０から接続管１２を通って、合流部１１から下流側触媒コンバータ５へ導かれる。ここで、熱交換器８で回収された排気熱は、媒体により輸送されてエンジン１の暖機や車室内の暖房に利用される。【００１５】  その後、エンジン１の暖機が完了した後には、還流制御弁９が還流管７を開放するように制御され、その開度に応じて排気ガスの一部が吸気管２へと導かれＥＧＲ制御が行われる。なお、還流制御弁９は周知のＥＧＲ制御に基づき必要に応じてその開度を制御されるものであり、例えば、エンジンの全負荷運転などの時には再び還流管７を閉塞する状態に制御される。【００１６】  その後、媒体温度��所定の温度に達した際には、排気制御弁１３は排気管３を開放するとともに接続管１２を閉塞するように制御（図中破線の状態）され、排気ガスは還流管７に流通せず、そのまま排気管３を通って下流側触媒コンバータ５に導かれる。【００１７】  実施例１においては、排気制御弁を１つのバタフライ型弁で構成したが、熱交換器に導かれる排気ガス量を制御可能であれば、任意の形式の弁を任意の箇所に任意の個数設ければよい。【００１８】  また、排気制御弁は、媒体温度、触媒温度、排気ガス中の酸素濃度、エンジン負荷、エンジン回転数など諸条件に応じて、任意に制御すればよい。【００１９】  以上、本発明の実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例１の排気浄化装置を示す模式図。
【符号の説明】
【００２１】１  エンジン
２  吸気管
３  排気管
４  上流側触媒コンバータ
５  下流側触媒コンバータ
６  第１分岐部
７  還流管
８  熱交換器
９  還流制御弁
１０  第２分岐部
１１  合流部
１２  接続管
１３  排気制御弁
１４  媒体流通管
【図１】
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