(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の後部において排気通路に内燃機関から離間して設けられ、排気騒音を抑制するマフラと、
前記マフラの下流の排気通路に設けられた低温活性型触媒と、
前記マフラと前記低温活性型触媒との間の排気通路に空気を供給する空気供給手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記低温活性型触媒は、前記内燃機関の冷態始動直後の低温で有害物質を浄化可能であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記低温活性型触媒は、２００℃未満の低温で有害物質を浄化可能であることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に係り、詳しくは、排気中の有害物質の排出を確実に防止する技術に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
冷態始動時でも早期に排ガス中の有害物質（ＨＣ，ＣＯ等）を浄化する触媒として、約２００℃程度の低温で活性状態となる低温活性型触媒が「ＳＡＥペーパ９８０４２１」において公知である。
これにより、内燃機関が低温であっても早い時点から浄化作用が発揮され、従来の三元触媒に比べて冷態時の排ガス特性が良好なものとなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記「ＳＡＥペーパ９８０４２１」に開示された低温活性型触媒は、活性温度が低いことから、耐熱温度も低いという特性を有している。従って、当該低温活性型触媒を排気通路のうち従来配置されている車両の床下位置に設けるようにすると、高温の排ガスで熱劣化し易いという問題がある。
【０００４】
また、２次エアを供給するための空気供給装置を低温活性型触媒の上流側排気通路に設け、これにより、有害物質の酸化除去を促進しようとすると、車両床下位置の低温活性型触媒の上流では一般に排気圧力が大きく、故に、空気供給装置として高圧型のエアポンプが必要となり、空気供給装置が大きく且つ高価なものとなり好ましいことではない。
【０００５】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、安価にして排ガス中の有害物質を運転状態に拘わらず確実に浄化可能とする内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、請求項１の発明では、車両の後部において排気通路に内燃機関から離間して設けられたマフラの下流に低温活性可能な低温活性型触媒が設けられ、マフラと当該低温活性型触媒との間に空気（２次エア）供給用の空気供給手段が設けられる。
低温活性型触媒は、請求項２の発明では内燃機関の冷態始動直後の低温で有害物質を浄化可能であり、請求項３の発明では２００℃未満の低温で有害物質を浄化可能である。
【０００７】
従って、内燃機関から離れて配設されることで低温活性型触媒の熱劣化が好適に防止されるとともに、マフラの下流では排気圧力が極めて大気圧に近くなるために、空気供給手段を低圧型、小型のエアポンプで構成したとしても２次エアが十分に低温活性型触媒に供給可能とされ、低温活性型触媒は信頼性高く且つ浄化効率高く有効に機能可能とされる。故に、低温でも浄化能力を有するという低温活性型触媒の特性を生かし、安価な構成でありながら、有害物質（ＨＣ，ＣＯ等）が内燃機関の運転状態に拘わらず確実に浄化可能とされる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき説明する。
図１を参照すると、車両１に搭載された本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成図が示されており、以下同図に基づいて本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の構成を説明する。
【０００９】
車両１のエンジンルーム２には機関本体（以下、単にエンジンという）１０が搭載されており、該エンジン１０の排気ポートからは、排気マニホールド１２、小型の近接三元触媒１４を介して排気管（排気通路）１６が車両１の後方に延びている。
なお、エンジン１０としては、ここでは、例えば、火花点火式ガソリンエンジンが用いられるが、吸気管噴射型、筒内噴射型のいずれであってもよい。
【００１０】
また、近接三元触媒１４は、排気マニホールド１２に近いことから比較的早期に昇温し活性するよう構成されている。
また、排気管１６のうち、車両１のフロア４の背部には、床下触媒としてＮＯx触媒２０が介装されている。このＮＯx触媒２０は、排ガス中のＮＯxを浄化可能な触媒であり、選択還元型ＮＯx触媒や吸蔵型ＮＯx触媒が公知である。なお、ＮＯx触媒２０は、三元触媒としての機能を併せ有しているものであってもよく、また、ＨＣトラップ、電気加熱触媒等の各種触媒を組合せたものであってもよい。
【００１１】
排気管１６には、車両１の後部において、消音器であるマフラ２４が接続されており、マフラ２４の排気方向下流には、低温活性型三元触媒（低温活性型触媒）３０が接続されている。
低温活性型三元触媒３０は、上記ＳＡＥペーパ９８０４２１に示されるように、低温であっても十分な排気浄化能力を発揮可能な触媒であり、例えば２００℃未満の低温で有害物質（ＨＣ，ＣＯ等）を確実に浄化可能とされている。
【００１２】
さらに、排気管１６のマフラ２４と低温活性型三元触媒３０との間の部分に開口するようにして、電動式のエアポンプ（空気供給手段）４０が設けられている。このエアポンプ４０は、例えば、トランクルーム３内に搭載されており、電子コントロールユニット（ＥＣＵ）５０からの駆動指令によって作動する。なお、ＥＣＵ５０はバッテリ６０に接続されており、詳しくは、ＥＣＵ５０内のリレーがオンオフ操作されることでエアポンプ４０にバッテリ６０からの電力が供給される。
【００１３】
図２を参照すると、車両１の後部の断面図が示されており、同図に基づいて本発明の構成の詳細について説明する。
同図に示すように、マフラ２４の排気方向下流のマフラ２４と低温活性型三元触媒３０との間の部分には、空気取入口１８が開口しており、該空気取入口１８には、ラバーホース４２の一端が接続されている。
【００１４】
そして、ラバーホース４２の他端は、フロア４に穿設された孔に嵌合されたグロメット５を貫通するようにして、トランクルーム３内に搭載されたエアポンプ４０の出力口４４に接続されている。
一方、エアポンプ４０の入力口４６にはメタルチューブ４８の一端が接続されており、該メタルチューブ４８は、他端がリヤパネル部材６に穿設された孔から外部に突出するようにされている。詳しくは、メタルチューブ４８の他端は、バンパフェイシア７に覆われる一方、リヤパネル部材６とバンパフェイシア７との隙間を経て大気中の空気が入るように位置されている。
【００１５】
以下、このように構成された排気浄化装置の本発明の作用及び効果について説明する。
上述したように、低温活性型三元触媒３０は、低温で活性するようなものである。従って、このように低温活性型三元触媒３０をマフラ２４よりもさらに下流の排気温度の低い位置に配設したとしても、排ガスは、エンジン１の運転状態に依らず冷態始動直後から十分に浄化可能とされる。
【００１６】
また、当該低温で活性するような三元触媒３０は、一方で耐熱温度が低いというトレードオフの関係を有しており、このように低温活性型三元触媒３０をマフラ２４よりもさらに下流に配設すると、高温の排ガスに曝されることがなくなり、熱劣化が防止されるという利点もある。
そして、ＥＣＵ５０からの指令により、エアポンプ４０が駆動し、大気中の空気が実線矢印で示す如く２次エアとして低温活性型三元触媒３０上流の排気管１６内に供給されると、２次エア中の酸素によって低温活性型三元触媒３０の触媒能力がさらに向上する。つまり、２次エア中の酸素によって排ガス中の有害物質（ＨＣ，ＣＯ等）がより一層良好に酸化処理される。
【００１７】
ところで、排気管１６を流れる排ガスは、下流に行くに従い圧力、即ち排気圧が低くなり、さらに、マフラ２４を通ると該マフラ２４内の緩衝部材によってさらに圧力低下が図られ、白抜き矢印で大きさをそれぞれ概略示すように、極めて大気圧に近いものとされる。
このことから、エアポンプ４０は低圧型の小型のものでよいことになり、軽量にして安価な構成で２次エア導入を行うことが可能とされる。
【００１８】
また、排気圧が極めて大気圧に近いものであるため、排ガスがエアポンプ４０側に流れることは殆どない。従って、エアポンプ４０の出力口４４と空気取入口１８との間に逆止弁を設ける必要がなく、このように出力口４４と空気取入口１８をラバーホース４２で連結するだけで十分であり、これによっても２次エア導入を安価に構成できる。
【００１９】
即ち、本発明の内燃機関の排気浄化装置では、低温活性型三元触媒３０を用い、該低温活性型三元触媒３０をマフラ２４の下流に配置させることで、低温活性型三元触媒３０の熱劣化を防止することができるとともに、２次エア導入を安価に行うことができることになり、コストを抑えながらも信頼性が高く且つ浄化効率の高い排気浄化装置を実現することが可能となり、排気温度が低い冷態始動時から極めて良好且つ確実に有害物質（ＨＣ，ＣＯ等）を浄化することができる。
【００２０】
なお、上記実施形態では、近接三元触媒１４を設けるようにしたが、低温活性型三元触媒３０を上記のように配設すれば、当該近接三元触媒１４を設けなくても十分に有害物質を浄化可能である。
また、上記実施形態では、マフラ２４の下流には低温活性型三元触媒３０を配設するようにしたが、この低温活性型触媒は三元触媒のみに限られず、ＮＯx浄化機能を併せ有したものであってもよい。この場合、配設スペースに余裕があり、ある程度の容量が確保できるのであれば、床下触媒である上記ＮＯx触媒２０等を設けなくてもよい。
【００２１】
また、低温活性型触媒は、触媒本体の直上流に水トラップ触媒等を備えたものであってもよい。
また、上記実施形態では、２次エアの導入を排ガス中の有害物質の酸化処理促進のために実施するようにしているが、例えば、低温活性型触媒の温度コントロールを行うため、即ち、排ガス温度を調整するために実施するようにしてもよい。具体的には、例えば、低温活性型触媒の上流に温度センサを設け、該温度センサの出力により触媒温度を推定し、低温活性型触媒の浄化効率の高い温度域となるよう２次エアの導入を制御してもよく、或いは低温活性型触媒の温度が何らかの原因により熱劣化の温度域に入ろうとしたときに大量に２次エアを導入して強制冷却を図るようにしてもよい。
【００２２】
また、床下触媒としてＨＣトラップ触媒を採用するようにしてもよい。但し、このＨＣトラップ触媒は通常２００℃程度になると吸着したＨＣを放出する特性を有している。一方、ＨＣトラップ触媒が２００℃程度となったときには、少なくとも酸化機能を有する低温活性型触媒は上述の如く活性した状態にある。従って、床下触媒としてＨＣトラップ触媒を設けるようにした場合には、ＨＣトラップ触媒からＨＣが放出される時期に合わせて低温活性型触媒に２次エアを導入するようにする。これにより、ＨＣトラップ触媒からＨＣが放出されたとしても、該放出されたＨＣを低温活性型触媒上で良好且つ十分に浄化可能である。
【００２３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の請求項１−３の内燃機関の排気浄化装置によれば、熱劣化を防止し且つ空気供給手段を小型化しながら低温活性型触媒を信頼性高く且つ浄化効率高く有効に機能させることができ、低温でも浄化能力を有するという低温活性型触媒の特性を生かし、安価な構成でありながら内燃機関の運転状態に依らず確実に有害物質（ＨＣ，ＣＯ等）の浄化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両に搭載された内燃機関の排気浄化装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の詳細断面図である。
【符号の説明】
１  車両
１０  エンジン（内燃機関）
１６  排気管（排気通路）
２４  マフラ
３０  低温活性型三元触媒（低温活性型触媒）
４０  エアポンプ（空気供給手段）
４２  ラバーホース
４８  メタルチューブ
５０  電子コントロールユニット（ＥＣＵ）
【図１】
0003775460.tif 000002
【図２】
0003775460.tif 000003