(57)【要約】【課題】簡単な構成で触媒を保温することができ、エンジンの停止時における触媒温度の低下を抑制し、エンジンの始動時に早期に触媒を活性化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】排気ガスを浄化する触媒１と、触媒１を収納するケーシング２と、真空引き配管３と、真空引き配管３に配設される逆止弁４と、を備える。ケーシング２は、触媒１を収納する内管２ｉと、内管２ｉの外側に密閉空間２ｓを形成する外管２ｏとを有する。真空引き配管３は、密閉空間２ｓとインテークマニホールド３０とを連通する。逆止弁４は、実質的にスロットルバルブ４０が閉鎖している際のピストン２１の往復と吸気バルブ２２の開閉に伴うインテークマニホールド３０内の負圧を利用して、密閉空間２ｓ内から前記インテークマニホールド３０側への気体の流通を許容する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスを浄化する触媒と、
前記触媒を収納する内管と、前記内管の外側に密閉空間を形成する外管とを有するケーシングと、
前記密閉空間とインテークマニホールドとを連通する真空引き配管と、
前記真空引き配管に配設され、実質的にスロットルバルブが閉鎖している際のピストンの往復と吸気バルブの開閉に伴うインテークマニホールド内の負圧を利用して、前記密閉空間内から前記インテークマニホールド側への気体の流通を許容する逆止弁と、を備える排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス浄化装置に関する。特に、簡単な構成で触媒を保温することができ、エンジンの停止時における触媒温度の低下を抑制し、エンジンの始動時に早期に触媒を活性化することができる排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車における排気ガスの排出経路の途中には、排気ガスに含まれる有害物質（炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）など）を浄化して無害物質（水（Ｈ２Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、窒素（Ｎ２））に変化させる触媒が配設されている。この触媒は、温度が活性温度に達するまでは排気ガスの浄化機能を十分に発揮しない。例えば、エンジンを停止すると外気温によって触媒が冷却されるため、エンジンの始動時には触媒温度が低く、十分な排気ガス浄化性能を得られない。そこで、特にエンジンの冷機始動時において、エンジンの点火時期を遅らせることにより排気時のガス温度を高温にし、その熱で触媒温度を早期に上昇させる遅角制御が行われている。しかし、遅角制御を行うと、燃費が悪化する虞がある。
【０００３】
特許文献１には、ディーゼルエンジン用排ガス浄化装置として、排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）を取り除くフィルタ触媒および酸化触媒を収納した筒体に真空層を形成することで、この真空層の断熱作用によって触媒を保温し、ＰＭの燃焼に必要な排気ガス温度を確保することが記載されている。筒体は、内殻および外殻の二層構造であり、真空層は、内殻および外殻の双方に形成されたフランジ部の一部から真空ポンプで吸引した直後にフランジ部を溶接することにより形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２０５３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の従来技術は、高真空を長期に亘り維持する構成であり、真空層を形成するにあたり、真空ポンプなどの大掛かりな装置が必要となる。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的の一つは、簡単な構成で触媒を保温することができ、エンジンの停止時における触媒温度の低下を抑制し、エンジンの始動時に早期に触媒を活性化することができる排気ガス浄化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】
本発明の排気ガス浄化装置は、排気ガスを浄化する触媒と、触媒を収納するケーシングと、真空引き配管と、真空引き配管に配設される逆止弁と、を備える。ケーシングは、前記触媒を収納する内管と、前記内管の外側に密閉空間を形成する外管とを有する。真空引き配管は、前記密閉空間とインテークマニホールドとを連通する。逆止弁は、実質的にスロットルバルブが閉鎖している際のピストンの往復と吸気バルブの開閉に伴うインテークマニホールド内の負圧を利用して、前記密閉空間内から前記インテークマニホールド側への気体の流通を許容する。
【発明の効果】
【０００８】
上記排気ガス浄化装置は、簡単な構成でケーシングの密閉空間に真空層を形成して断熱構造を構築できる。この断熱構造によって触媒を保温することができ、エンジンの停止時における触媒温度の低下を抑制できるため、エンジンの始動時に早期に触媒を活性化することができる。よって、遅角制御を短時間にできる、もしくは遅角制御を回避できるため、燃費の悪化を抑制できる。また、早期に触媒を活性化させることで排気ガスの悪化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る排気ガス浄化装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の排気ガス浄化装置の実施形態を、以下に図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
《実施形態》
実施形態に係る排気ガス浄化装置１０は、排気ガスの有害物質を浄化する。この有害物質の浄化により、有害物質の大気への排出を低減する。排気ガス浄化装置１０は、排気ガスを浄化する触媒１と、触媒１を収納するケーシング２とを備える。ケーシング２は、内管２ｉおよび外管２ｏからなる二重構造管であり、内管２ｉと外管２ｏとの間には密閉空間２ｓが形成される。この排気ガス浄化装置１０の主たる特徴とするところは、実質的にスロットルバルブ４０が閉鎖している際のピストン２１の往復と吸気バルブ２２の開閉に伴うインテークマニホールド３０内の負圧を利用して、ケーシング２の密閉空間２ｓ内の気体を排気させることで、ケーシング２に断熱構造を構築することにある。ケーシング２に断熱構造を構築するにあたり、排気ガス浄化装置１０は、真空引き配管３と、この真空引き配管３に配設される逆止弁４とを備える。まず、排気ガス浄化装置１０の各構成（触媒１、ケーシング２、真空引き配管３、逆止弁４）を説明し、その後にケーシング２の断熱構造について説明する。
【００１２】
・触媒
触媒１は、排気ガスに含まれるＨＣ、ＣＯ、及びＮＯｘなどの有害物質をＨ２Ｏ、ＣＯ２、Ｎ２の無害物質に浄化する化学反応を促進する。触媒１は、ハニカム状に成形した一体構造物の表面に活性アルミナなどがコーティングされたモノリス担体と、モノリス担体に担持され、排気ガスの有害物質の浄化を促進する触媒物質とを備えるモノリス触媒を用いることができる。モノリス担体の材質は、アルミナ、シリカ、マグネシアなどのセラミックスが挙げられる。触媒物質は、白金、ロジウム、パラジウムなどの希少金属が挙げられる。触媒１は、後述するケーシング２内に収納されている。
【００１３】
・ケーシング
ケーシング２は、上記触媒１を収納する内管２ｉと、内管２ｉの外周を覆うように設けられる外管２ｏとを有する金属製の二重構造管である。内管２ｉと外管２ｏとはその両端部で接続されており、内管２ｉと外管２ｏとの間には密閉空間２ｓが形成される。この密閉空間２ｓは、排気ガス通路とは隔離される。この密閉空間２ｓは、後述するように、真空引きされて真空層を形成し、断熱構造を構築する。ケーシング２の構成材料としては、ステンレス鋼などの鉄系材料が挙げられる。触媒１が収納されたケーシング２は、自動車のエンジンの各シリンダ２０から排出される排気ガスを集約するエキゾーストマニホールド５０の出口に設けられており、内管２ｉがエキゾーストマニホールド５０に繋がっている。
【００１４】
・真空引き配管
真空引き配管３は、ケーシング２の密閉空間２ｓと、インテークマニホールド３０とを連通する金属製の一重構造管である。真空引き配管３の構成材料としては、ステンレス鋼、アルミニウムやその合金などの金属が挙げられる。真空引き配管３は、外管２ｏおよびインテークマニホールド３０との各接続箇所は特に問わない。
【００１５】
・逆止弁
逆止弁４は、真空引き配管３の途中に配設される。逆止弁４は、ケーシング２の密閉空間２ｓ内からインテークマニホールド３０側への気体の流通は許容し、インテークマニホールド３０内から密閉空間２ｓ側への気体の流通は遮断する。つまり、逆止弁４は、インテークマニホールド３０が負圧のとき、ケーシング２の密閉空間２ｓ内の気体をインテークマニホールド３０側に排気させる役割を果たす。一方、インテークマニホールド３０が大気圧のとき、ケーシング２の密閉空間２ｓが負圧であったとしても、ケーシング２の密閉空間２ｓ側に気体が流れることはない。逆止弁４の配設箇所は特に問わず、真空引き配管３の端部に配設してもよい。
【００１６】
・その他
・・内燃機関
内燃機関は、筒状のシリンダ２０と、シリンダ２０の内部で往復運動するピストン２１と、混合気が燃焼する燃焼室と、インテークマニホールド３０と燃焼室との間を開閉する吸気バルブ２２と、エキゾーストマニホールド５０と燃焼室との間を開閉する排気バルブ２３と、燃焼室に配置された点火プラグ２４とを備える。この内燃機関は、公知の構成を利用できる。
【００１７】
・・スロットルバルブ
スロットルバルブ４０は、アクセルペダルの操作に応じて開閉され、この開閉度合によって燃焼室に送り込む空気量を調整する。
【００１８】
・ケーシングの断熱構造
インテークマニホールド３０内は、スロットルバルブ４０が実質的に閉鎖しており、吸気バルブ２２が開放されて混合気が燃焼室に吸い込まれたとき（内燃機関における吸気行程のとき）に、負圧状態となる。例えば、エンジン停止直前でアクセルペダルを操作していない（アクセルペダルを踏んでいない）とき、スロットルバルブ４０は閉鎖し、エンジンは動作している状態となる。このとき、ピストン２１の往復と吸気バルブ２２の開閉に伴ってインテークマニホールド３０内が負圧状態となると、真空引き配管３を介して、ケーシング２の密閉空間２ｓ内の気体がインテークマニホールド３０側に排気される（真空引きされる）。そのため、密閉空間２ｓは、真空状態（負圧状態）となり真空層が形成される。この密閉空間２ｓの真空状態は、エンジン停止から次のエンジン始動までの時間が数十分〜数時間程度は確保される。よって、例えば、エンジンを停止してから３時間以内、さらに２時間以内では、触媒１は保温されているため、次のエンジンの始動時に早期に触媒１を活性化することができる。
【００１９】
ケーシング２の密閉空間２ｓにおける真空度は、２×１０４Ｐａ（１５０Ｔｏｒｒ）以下であることが挙げられる。真空度が２×１０４Ｐａ以下であると、断熱効果が向上する。上記真空度は、さらに１×１０４Ｐａ（７５Ｔｏｒｒ）以下であることが好ましい。
【００２０】
ケーシング２の密閉空間２ｓが真空引きされて負圧状態となるタイミングは、上述したエンジン停止前以外に、エンジンの低速回転時や、エンジンの高速回転時であってアクセルペダルを踏んでいない時などが挙げられる。
【００２１】
《作用効果》
本実施形態の排気ガス浄化装置１０は、実質的にスロットルバルブ４０が閉鎖している際のピストン２１の往復と吸気バルブ２２の開閉に伴うインテークマニホールド３０内の負圧を利用して、ケーシング２の密閉空間２ｓを真空引きできるため、簡単な構成でケーシング２に真空層を形成して断熱構造を構築できる。この断熱構造によって、エンジンを停止しても一定期間は触媒１を保温できるため、エンジンの始動時に触媒を活性温度まで短時間で到達させることができる。そのため、早期に触媒１を活性化させることで排気ガスの悪化を抑制できる。また、遅角制御を短時間にできる、もしくは遅角制御を回避できるため、燃費の悪化を抑制できる。さらに、本実施形態の排気ガス浄化装置１０は、エンジン停止から次のエンジン始動までの時間が比較的短い場合を目しており、真空層を形成するにあたり、真空ポンプなどの大掛かりな装置を必要としないため、従来に比較してコストを低減できる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明の排気ガス浄化装置は、内燃機関の排気ガスを浄化するのに好適に利用できる。
【符号の説明】
【００２３】
１０  排気ガス浄化装置
１  触媒
２  ケーシング    ２ｉ  内管    ２ｏ  外管    ２ｓ  密閉空間
３  真空引き配管
４  逆止弁
２０  シリンダ    ２１  ピストン
２２  吸気バルブ    ２３  排気バルブ    ２４  点火プラグ
３０  インテークマニホールド
４０  スロットルバルブ
５０  エキゾーストマニホールド
【図１】
2016070062.tif 000003