(57)【要約】【課題】冷態始動時等における浄化性能の確保と、目詰まり等に起因する流路抵抗の増加や浄化性能の低下の抑制とを実現することができる排気ガス浄化装置を提供する。【解決手段】排気ガスの流入面３１から排出面３２に連通する複数のセル３３を有し流入面３１がハウジング２５内の開口面全域に亘って配設された主触媒コンバータ２６と、ハウジング２５内において主触媒コンバータ２６に対し直上流にて離間して配置された主触媒コンバータ２６よりも熱容量の小さい副触媒コンバータ２７と、を備えて排気ガス浄化装置２１を構成し、副触媒コンバータ２７の投影面積をハウジング２５の開口面積よりも小さく設定するとともに、流入面３７を凸曲面で形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に介装されたハウジングと、
排気ガスの流入面から排出面に連通する複数のセルを有し、前記流入面が前記ハウジング内の中途の開口面全域に亘って配設された主触媒コンバータと、
前記ハウジング内において前記主触媒コンバータに対し直上流にて離間して配置された前記主触媒コンバータよりも熱容量の小さい副触媒コンバータと、を備え、
前記副触媒コンバータは、前記ハウジングの開口面積よりも小さな投影面積を有して構成され、且つ、排気ガスの流入面が凸曲面で形成されていることを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記副触媒コンバータは、複数のメッシュ状部材を重畳して構成されていることを特徴とする請求項１記載の排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒を用いて排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排気ガス浄化装置においては、エンジンの冷態始動時等における浄化性能を確保するため、主たる触媒コンバータとは別に、熱容量が小さく早期に活性化させることが可能な補助的な触媒コンバータを併用したものが提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ハニカム状の円柱体に焼結されたセラミックの表面に触媒金属を担持させた熱容量の大きな主触媒コンバータを排気ガス通路の全面に亘って配置するとともに、この主触媒コンバータよりも上流側を、耐熱性金属をハニカム状に形成した熱容量の小さいメタル触媒コンバータが配された第１通路と、メタル触媒コンバータを迂回する第２通路とに分岐し、これらの合流部に設けたバルブによって第１通路或いは第２通路の何れかを主触媒担体に対して選択的に連通する排気ガス浄化装置が開示されている。この排気ガス浄化装置では、基本的には第１通路が開放されており、冷態始動時等には熱容量の小さいメタル触媒コンバータが早期に活性化することにより、主触媒コンバータの活性化前においても浄化性能を発揮させることが可能となっている。一方、エンジンの燃料カット時は、第１通路を閉じ、第２通路を開放することにより、メタル触媒コンバータの温度低下を防止しつつ、熱容量の大きい主触媒コンバータによって排気ガスの浄化を継続することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３４６７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、特に新興国等においては、不純物やオクタン化を高めるために添加物を混入した粗悪燃料が使用される場合がある。
【０００６】
しかしながら、粗悪燃料を使用し続けると、触媒コンバータの排気ガスの流入面に粗悪燃料成分が付着し、付着した粗悪燃料成分の堆積物によって触媒コンバータの目詰まりが発生する虞がある。例えば、上述の特許文献１に開示された排気ガス浄化装置においては、特に、メタル触媒コンバータの流入面に粗悪燃料成分の堆積物による目詰まりが発生し、この間詰まりによって、排気ガスに対する流路抵抗の増加や浄化性能の低下等を招く虞がある。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、冷態始動時等における浄化性能の確保と、目詰まり等に起因する流路抵抗の増加や浄化性能の低下の抑制とを実現することができる排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様による排気ガス浄化装置は、排気通路に介装されたハウジングと、排気ガスの流入面から排出面に連通する複数のセルを有し、前記流入面が前記ハウジング内の中途の開口面全域に亘って配設された主触媒コンバータと、前記ハウジング内において前記主触媒コンバータの直上流に離間して配置された前記主触媒コンバータよりも熱容量の小さい副触媒コンバータと、を備え、前記副触媒コンバータは、前記ハウジングの開口面積よりも小さな投影面積を有して構成され、且つ、排気ガスの流入面が凸曲面で形成されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の排気ガス浄化装置によれば、冷態始動時等における浄化性能の確保と、目詰まり等に起因する流路抵抗の増加や浄化性能の低下の抑制とを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】エンジンの概略構成図
【図２】ハウジング内に配設された主触媒担体と副触媒担体を示す斜視図
【図３】図２のIII−III線に沿う要部断面図
【図４】図３のIV−IV線に沿う要部断面図
【図５】図３のＶ−Ｖ線に沿う要部断面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係わり、図１はエンジンの概略構成図、図２はハウジング内に配設された主触媒担体と副触媒担体を示す斜視図、図３は図２のIII−III線に沿う要部断面図、図４は図３のIV−IV線に沿う要部断面図、図５は図３のＶ−Ｖ線に沿う要部断面図である。
【００１２】
図１に示すエンジン１は、例えば、水平対向４気筒エンジンであり、このエンジン１のシリンダブロック２の左右両バンクには、シリンダヘッド３がそれぞれ設けられている。シリンダブロック２と各シリンダヘッド３との間には各気筒の燃焼室５がそれぞれ形成され、これら燃焼室５には、シリンダヘッド３に開口する吸気ポート６と排気ポート７とがそれぞれ連通されている。
【００１３】
シリンダヘッド３の吸気ポート６には吸気マニホルド１０が連通され、吸気マニホルド１０は、各気筒の吸気通路が集合するエアチャンバ１２を介して、スロットルチャンバ１３に連通されている。スロットルチャンバ１３には、スロットルアクチュエータ１４によって駆動されるスロットルバルブ１４ａが介装されている。さらに、スロットルチャンバ１３の上流には、吸気管１５を介してエアクリーナ１６が取り付けられ、このエアクリーナ１６に接続されるエアインテーク通路にはチャンバ１７が連通されている。
【００１４】
一方、シリンダヘッド３の各排気ポート７には、排気マニホルド２０が連通されている。この排気マニホルド２０には排気管２２が連通され、この排気管２２には排気ガス浄化装置２１が介装されている。さらに、排気管２２の下流には、マフラ２３が連通されている。
【００１５】
図２乃至図５に示すように、排気ガス浄化装置２１は、例えば、排気管２２に介装された略円筒形状をなすハウジング２５内に、主触媒コンバータ２６と、当該主触媒コンバータ２６よりも熱容量の小さい副触媒コンバータ２７と、が収容されて要部が構成されている。
【００１６】
具体的に説明すると、主触媒コンバータ２６は、例えば、セラミック製の触媒担体３０を有する。触媒担体３０は、ハウジング２５の内径と略同径の外径を有する円柱形状をなし、その一端面が排気ガスの流入面３１として設定され、他端面が排気ガスの排出面３２として設定されている。また、触媒担体３０には、流入面３１から排出面３２に連通するハニカム状の複数のセル３３が開口されている。そして、この触媒担体３０は、例えば、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等の触媒体を担持することにより、主触媒コンバータ２６を構成する。このように構成された主触媒コンバータ２６は、ハウジング２５内の下流寄りに配設され、例えば、ハウジング２５の内周面と嵌合されることによって保持されている。
【００１７】
副触媒コンバータ２７は、例えば、金属製の触媒担体３５を有する。この触媒担体３５は、例えば、金属細線を編み込んで形成した矩形のメッシュシート３６を複数枚（例えば、１０〜２０枚程度）重畳させることによって構成され、その重畳方向の一端面が排気ガスの流入面３７として設定され、他端面が排気ガスの排出面３８として設定されている。そして、この触媒担体３５は、例えば、Ｐｔ等の触媒体を担持することにより、副触媒コンバータ２７を構成する。
【００１８】
ここで、図３に示すように、副触媒コンバータ２７の投影面積は、主触媒コンバータ２６の投影面積よりも小さく設定されている（すなわち、副触媒コンバータ２７の投影面積は、ハウジング２５の中途の開口面積よりも小さく設定されている）。また、副触媒コンバータ２７は、例えば、各メッシュシート３６がアーチ状に湾曲されることにより、排気ガスの流入面３７が凸曲面となるよう形成されている。このように構成された副触媒コンバータ２７は、ハウジング２５内において、当該ハウジング２５の排気ガス導入口２５ａに正対する位置であって、且つ、主触媒コンバータ２６に対し直上流側にて離間する位置に配置され、例えば、四隅に設定された溶接部３９を介してハウジング２５の内周面に保持されている。
【００１９】
このように構成された排気ガス浄化装置２１において、エンジン１の冷態始動時等には、先ず、熱容量の小さい副触媒コンバータ２７が活性化温度まで早期に昇温され、この副触媒コンバータ２７を通過した排気ガスの一部が浄化される。これにより、冷態始動時においても所定の浄化性能を確保することができる。また、エンジン１の暖機後においては、活性化温度まで昇温された主触媒コンバータ２６によって十分な浄化性能を確保することができる。
【００２０】
ところで、粗悪燃料をエンジン１に使用した場合、排気ガス中に含まれる粗悪燃料成分が副触媒コンバータ２７及び主触媒コンバータ２６に付着することがあるが、このような場合においても、主触媒コンバータ２６の直上流に離間して配置した副触媒コンバータ２７によって、排気ガス浄化装置２１における流路抵抗の増加や浄化性能の低下を抑制することができる。
【００２１】
すなわち、主触媒コンバータ２６の流入面３１は、直上流に配置された副触媒コンバータ２７のマスキング効果により、当該副触媒コンバータ２７の投影領域での粗悪燃料成分の付着が抑制されている。また、副触媒コンバータ２７の投影面積はハウジング２５の開口面積よりも小さく設定されており、ハウジング２５内には副触媒コンバータ２７の側部に排気ガスの迂回スペースが確保されている。従って、仮に、排気ガス中に粗悪燃料成分が含まれる場合にも、主触媒コンバータ２６の流入面３１の全面に亘って目詰まり等が発生することがなく、しかも、副触媒コンバータ２７がハウジング２５内の開口面を全面に亘って塞ぐこともないため、主触媒コンバータ２６の流入面３１の目詰まり等に起因する流路抵抗の増加や浄化性能の低下を抑制することができる。
【００２２】
さらに、副触媒コンバータ２７の流入面３７を、排気ガスの流入方向に対する凸曲面で形成することにより、仮に、粗悪燃料成分が副触媒コンバータ２７の流入面３７に堆積した場合にも、当該堆積物を、所定の運転モードにおける排気脈動等によって容易に剥離させることができる。なお、剥離した堆積物は、目詰まり等されていない主触媒コンバータ２６のセル３３を通過して固形のまま排出される。
【００２３】
この場合において、副触媒コンバータ２７を、複数の軽薄なメッシュシート３６の重畳体にて構成することにより、排気ガスの脈動等に応じて副触媒コンバータ２７の表面を容易に振動させることができ、堆積物の剥離性を高めることができる。
【符号の説明】
【００２４】
１  …  エンジン
２  …  シリンダブロック
３  …  シリンダヘッド
５  …  燃焼室
６  …  吸気ポート
７  …  排気ポート
１０  …  吸気マニホルド
１２  …  エアチャンバ
１３  …  スロットルチャンバ
１４  …  スロットルアクチュエータ
１４ａ  …  スロットルバルブ
１５  …  吸気管
１６  …  エアクリーナ
１７  …  チャンバ
２０  …  排気マニホルド
２１  …  排気ガス浄化装置
２２  …  排気管
２３  …  マフラ
２５  …  ハウジング
２５ａ  …  排気ガス導入口
２６  …  主触媒コンバータ
２７  …  副触媒コンバータ
３０  …  触媒担体
３１  …  流入面
３２  …  排出面
３３  …  セル
３５  …  触媒担体
３６  …  メッシュシート
３７  …  流入面
３８  …  排出面
３９  …  溶接部
【図１】
2013238145.tif 000003
【図２】
2013238145.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013238145.tif 000006
【図５】
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