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JP2002004846A - 内燃機関の排気ガス浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気ガス浄化装置

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Publication number
JP2002004846A
JP2002004846A JP2000193518A JP2000193518A JP2002004846A JP 2002004846 A JP2002004846 A JP 2002004846A JP 2000193518 A JP2000193518 A JP 2000193518A JP 2000193518 A JP2000193518 A JP 2000193518A JP 2002004846 A JP2002004846 A JP 2002004846A
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JP
Japan
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exhaust
passage
exhaust gas
exhaust passage
adsorbent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000193518A
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English (en)
Inventor
Kenichi Omori
謙一 大森
Naosuke Akasaki
修介 赤崎
Kei Machida
圭 町田
Norihito Watanabe
規人 渡邊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2000193518A priority Critical patent/JP2002004846A/ja
Priority to US09/835,414 priority patent/US6422006B2/en
Publication of JP2002004846A publication Critical patent/JP2002004846A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸着材の吸着能力の十分な回復と、排気抵抗
の増大の抑制とを両立させることができる内燃機関の排
気ガス浄化装置を提供する。 【解決手段】内燃機関２の排気ガス浄化装置１は、排気
ガスの流路をバイパス排気通路１５側または主排気通路
１４側に切り替える流路切替弁２０と、三元触媒７と、
バイパス排気通路１５内に設けられ、排気ガス中のＨＣ
を吸着するとともに、完全脱離温度ＴＲＥＦ以上に温度
が上昇したときに、吸着したＨＣを完全に脱離させるＨ
Ｃ吸着材１６と、を備える。主排気通路１４の環状通路
部１４ａは、バイパス排気通路１５のＨＣ吸着材１６を
設けた部分を環状に取り囲んでおり、この環状通路部１
４ａの断面積Ｓ２と、流入通路部１４ｂの断面積Ｓ１と
の比Ｓ２／Ｓ１は、比Ｓ２／Ｓ１が上昇するのにつれて
排気抵抗が漸減を開始する値１．０以上で、ＨＣ吸着材
１６の温度が完全脱離温度ＴＲＥＦ以上に上昇可能な値
３．０以下の範囲内に設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガスを浄化す
る触媒と、排気ガス中の未燃成分を一時的に吸着すると
ともに、吸着した未燃成分を脱離させる吸着材とを排気
系に備えた内燃機関の排気ガス浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の排気ガス浄化装置とし
て、例えば特開平７−３３２０７４号公報に記載された
ものが知られている。この排気ガス浄化装置は、エンジ
ンの排気管に設けられた触媒装置と、排気管の触媒装置
よりも下流側に設けられたＨＣ吸着材とを備えている。
排気管は、主排気通路と、触媒装置よりも下流側の部分
で主排気通路から分岐し、この分岐部分よりも下流側の
部分で合流するバイパス排気通路とを備えている。ま
た、この排気ガス浄化装置の実施形態の１つでは、主排
気通路は、バイパス排気通路を環状に取り囲むように延
びる環状通路部を備えており、この環状通路部は、バイ
パス排気通路よりもかなり大きな断面積を有している。
さらに、バイパス排気通路の途中には、ＨＣ吸着材が設
けられている。このＨＣ吸着材は、バイパス排気通路の
断面の全体にわたって配置されたハニカムコアで構成さ
れ、その内部をバイパス排気通路に沿って同一方向に貫
通する多数の内孔と、これらの内孔の壁の表面に形成さ
れ、ＨＣ（炭化水素）を吸着するＨＣ吸着層とを備えて
いる。また、主排気通路とバイパス排気通路の合流部分
には、流路切替弁が設けられており、この流路切替弁
は、主排気通路およびバイパス排気通路の一方を開放す
ると同時に、他方を閉鎖することにより、触媒装置から
の排気ガスの流路を主排気通路側またはバイパス排気通
路側に切り替える。
【０００３】この排気ガス浄化装置では、エンジンの始
動時に、流路切替弁により、排気ガスの流路がバイパス
排気通路側に切り替えられることによって、始動直後の
排気ガスは、触媒装置を通過した後、ＨＣ吸着材を通過
する。この場合、始動直後の排気ガスに含まれるＨＣ
は、始動直後の触媒装置が低温で活性化されていないた
めに、触媒装置で浄化されず、ＨＣ吸着材を通過する際
に、これに吸着される。一方、エンジンの始動後、排気
ガスの熱により触媒装置が暖められ、活性化されたとき
には、触媒装置による排気ガス中のＨＣの浄化が開始さ
れるとともに、排気ガスの流路が主排気通路側に切り替
えられる。これにより、排気ガスが環状通路部内をＨＣ
吸着材の外周面に沿って流れることによって、ＨＣ吸着
材は、排気ガスとの熱交換により暖められ、吸着したＨ
Ｃを脱離させる。この脱離したＨＣは、触媒装置に環流
され、浄化される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の排気ガス浄
化装置によれば、主排気通路の環状通路部の断面積がバ
イパス排気通路よりもかなり大きいので、排気ガスの流
路が主排気通路側に切り替えられているときに、環状通
路部の外周面の面積がバイパス排気通路の外周面よりも
かなり大きく、環状通路部内を通る排気ガスの熱が環状
通路部から外側に逃げやすい。このため、排気ガスとＨ
Ｃ吸着材との間の熱交換の効率が悪く、ＨＣ吸着材の温
度がＨＣを十分に脱離させる温度まで上昇せず、ＨＣが
ＨＣ吸着材に残留してしまうことにより、その吸着能力
が十分に回復しないおそれがある。その結果、次回の内
燃機関の始動後に、排気ガス中のＨＣがＨＣ吸着材に吸
着される量が小さくなることで、排気ガス特性が悪化す
る。特に、このようなＨＣの残留が繰り返されると、Ｈ
Ｃの蓄積によりＨＣ吸着材の吸着能力が次第に低下する
ことで、排気ガス特性の悪化が顕著になる。この問題
は、環状通路部の断面積を小さくすることで解消可能で
あるけれども、このようにした場合には、環状通路部に
おける排気抵抗の増大を招いてしまう。
【０００５】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、吸着材の吸着能力の十分な回復と、排気抵
抗の増大の抑制とを両立させることができる内燃機関の
排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１の発明は、内燃機関２に接続された主排気
通路１４と、一端が主排気通路１４から分岐しかつ他端
が主排気通路１４に合流するバイパス排気通路１５とを
有する排気系３に設けられ、内燃機関２から排出された
排気ガスを浄化する内燃機関２の排気ガス浄化装置１で
あって、内燃機関２の運転状態に応じて（例えば実施形
態における（以下、この項において同じ）始動後、所定
時間ｔ１が経過したか否かに応じて）、排気ガスの流路
をバイパス排気通路１５側および主排気通路１４側のい
ずれか一方に切り替える切替手段（流路切替弁２０、ア
クチュエータ駆動電磁弁３１、ＥＣＵ３０）と、排気系
３の排気ガスを浄化する触媒（三元触媒７）と、バイパ
ス排気通路１５内に設けられ、切替手段を介してバイパ
ス排気通路１５に供給された排気ガス中の未燃成分（Ｈ
Ｃ）を吸着するとともに、所定温度（完全脱離温度ＴＲ
ＥＦ）以上に温度が上昇したときに、吸着した未燃成分
（ＨＣ）を脱離させる（完全に脱離させる）吸着材（Ｈ
Ｃ吸着材１６）と、を備え、バイパス排気通路１５は、
主排気通路１４内に配置され、主排気通路１４は、バイ
パス排気通路１５の吸着材（ＨＣ吸着材１６）を設けた
部分を環状に取り囲む環状通路部１４ａを備えており、
環状通路部１４ａの断面積Ｓ２と、環状通路部１４ａ以
外の排気系３の所定部位（流入通路部１４ｂ）の通路断
面積Ｓ１との比Ｓ２／Ｓ１は、切替手段により排気ガス
の流路が主排気通路１４側に切り替えられた状態におい
て、比Ｓ２／Ｓ１が上昇するのにつれて排気抵抗が漸減
を開始する第１の所定値（１．０）以上で、吸着材（Ｈ
Ｃ吸着材１６）の温度が所定温度（完全脱離温度ＴＲＥ
Ｆ）以上に上昇可能な第２の所定値（３．０）以下の範
囲内に設定されていることを特徴とする。
【０００７】この内燃機関の排気ガス浄化装置によれ
ば、切替手段により、排気ガスの流路が、内燃機関の運
転状態に応じて、主排気通路側またはバイパス排気通路
側に切り替えられる。このため、例えば内燃機関の始動
直後、触媒が未活性状態のときに、排気ガスの流路をバ
イパス排気通路側に切り替えるようにすることにより、
排気ガス中の未燃成分がバイパス排気通路内の吸着材に
よって吸着される。
【０００８】また、内燃機関の始動後、触媒が活性化さ
れるのに同期させて、排気ガスの流路を主排気通路側に
切り替えるようにすると、主排気通路の環状通路部がバ
イパス排気通路の吸着材を設けた部分を環状に取り囲ん
でいるので、排気ガスの流路が主排気通路側に切り替え
られた状態のときには、環状通路部内を流れる排気ガス
と吸着材との間で熱交換が行われる。この場合、一般
に、環状通路部の断面積が小さくなるのに従って、バイ
パス排気通路の外周面に対する環状通路部の外周面の面
積比が小さくなることにより、排気ガスの熱が環状通路
部の外側に逃げにくくなるとともに、排気ガスとバイパ
ス排気通路の外周面との接触割合が大きくなるので、環
状通路部内を流れる排気ガスと吸着材との間での熱交換
の効率が上昇するという傾向を示す。すなわち、環状通
路部の断面積とこれ以外の所定部位の断面積との比が小
さいほど、排気ガスとの熱交換による吸着材の到達温度
がより高くなる。したがって、この比の値として、排気
ガスの流路が主排気通路側に切り替えられた状態のとき
に、吸着材の温度を完全脱離温度まで速やかに上昇さ
せ、吸着した未燃成分を脱離させるような第２の所定値
以下の値に設定することにより、吸着材が吸着した未燃
成分を脱離させることができ、その結果、吸着材の吸着
能力を十分に回復させることができる。
【０００９】また、一般に、排気通路における排気抵抗
は、排気通路の断面積が大きいほど小さいので、環状通
路部の断面積と、これ以外の主排気通路の所定部位の断
面積との比が大きいほど、排気抵抗が小さくなるという
傾向を示す。したがって、この比の値を、比が増大する
のにつれて排気抵抗が漸減し始めるような第１の所定値
以上の値に設定することにより、環状通路部における排
気抵抗の増大を抑制することができる。以上のように、
本発明によれば、上記比の値を第１の所定値以上で、か
つ第２の所定値以下の範囲に設定することにより、吸着
材の吸着能力の十分な回復と、排気抵抗の増大の抑制と
を両立させることができる。
【００１０】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
内燃機関の排気ガス浄化装置において、排気系３の所定
部位は、主排気通路１４のバイパス排気通路１５が分岐
する部分よりも下流側で、かつ環状通路部１４ａよりも
上流側の部位（流入通路部１４ｂ）であり、第１の所定
値は１．０に設定され、第２の所定値は３．０に設定さ
れていることを特徴とする。
【００１１】この内燃機関の排気ガス浄化装置によれ
ば、請求項１における所定部位をバイパス排気通路が分
岐する部分よりも下流側で、かつ環状通路部よりも上流
側の部位、すなわち一般的に流路面積が最小となる部位
とした場合、第１の所定値は１．０であり、第２の所定
値は３．０であることが本出願人の実験により確認され
た。したがって、本発明によれば、上記請求項１の作用
を達成することができる。すなわち、吸着材の吸着能力
の十分な回復と、排気抵抗の増大の抑制とを両立させる
ことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の一実施形態に係る内燃機関の排気ガス浄化装置につ
いて説明する。図１は、本実施形態の排気ガス浄化装置
を適用した内燃機関を示している。この排気ガス浄化装
置１は、内燃機関２（以下「エンジン２」という）の排
気系３に設けられており、エンジン２から排出された排
気ガスを、浄化しながら大気側に排出するとともに、そ
の一部をエンジン２に再循環（ＥＧＲ）させるように構
成されている。
【００１３】エンジン２には、排気マニホールド４を介
して排気管５が接続されている。この排気管５の途中に
は、上流側から順に、排気ガスを浄化するための２つの
三元触媒７，７（触媒）を有する触媒装置８と、ＨＣを
吸着し、処理するためのＨＣ吸着装置１０とが設けられ
ている。２つの三元触媒７，７は、排気管５に沿って互
いに隣接して配置されており、これらが活性化している
ときに、触媒装置８を通過する排気ガス中の有害物質
（炭化水素、一酸化炭素および窒素化合物）を、酸化・
還元作用によって浄化する。三元触媒７は、所定の活性
化開始温度（例えば１００℃）以上で活性化し始め、こ
の活性化開始温度よりも高い完全活性化温度（例えば３
００℃）に達すると、完全に活性化する。
【００１４】一方、ＨＣ吸着装置１０は、エンジン２の
始動後、各三元触媒７が上記活性化開始温度に達すると
推定される所定時間ｔ１（例えば、始動直後から約４０
秒間）が経過するまでの間に、排気ガス中のＨＣを吸着
し、これによって、排気ガス中のＨＣが大気側に排出さ
れるのを抑制する。
【００１５】図２および図３に示すように、ＨＣ吸着装
置１０は、細長いケース１１と、このケース１１内を貫
通する主排気通路１４と、ケース１１内に形成され、主
排気通路１４から分岐した後、これに合流するバイパス
排気通路１５と、バイパス排気管１５内に設けたＨＣ吸
着材１６（吸着材）と、ＨＣ吸着装置１０内を流れる排
気ガスの流路を、主排気通路１４およびバイパス排気通
路１５のいずれか一方に切り替える流路切替弁２０（切
替手段）とを備えている。
【００１６】このケース１１は、分岐ケース１２と、こ
れよりも下流に並設された合流ケース１３と一体に組み
立てたものであり、これらの分岐ケース１２および合流
ケース１３は、いずれも金属（例えばステンレス鋼）で
構成されている。これらの分岐ケース１２および合流ケ
ース１３は、互いの隣接端部にそれぞれ形成されたフラ
ンジ１２ａ，１３ａを備えており、これらのフランジ１
２ａ，１３ａが３つのボルト１７を介して固定されるこ
とにより、互いに接続されている。また、分岐ケース１
２とその上流側の排気管５、および合流ケース１３とそ
の下流側の排気管５も、上記と同様に、互いの隣接端部
にそれぞれ形成されたフランジ５ａ，１２ｂおよび３つ
のボルト１７、ならびにフランジ５ｂ，１３ｂおよび３
つのボルト１７を介して、互いに接続されている。
【００１７】また、主排気通路１４は、分岐ケース１２
を貫通して延び、バイパス排気通路１５の上流端部は、
分岐ケース１２内において主排気通路１４の上流端部か
ら分岐している。
【００１８】さらに、流路切替弁２０は、分岐ケース１
２に水平軸線回りに回動自在に設けられた回動軸２１
と、この回動軸２１に断面コ字状のステー２２を介して
連結された弁体２３と、回動軸２１に取り付けられたね
じりコイルばね２４（図７参照）などで構成されてい
る。
【００１９】回動軸２１は、分岐ケース１２の外方まで
延びており、分岐ケース１２から外方に突出した一端部
には、ほぼ円板状の回動板２１ａが同心に固定されてい
る。ねじりコイルばね２４は、その一端部が回動板２１
ａに、他端部が分岐ケース１２にそれぞれ取り付けられ
ている。
【００２０】弁体２３は、図９に示すように、円板状に
形成されており、分岐ケース１２内の主排気通路１４と
バイパス排気通路１５との分岐部に配置されている。バ
イパス排気通路１５の分岐部の開口は、円形であり、そ
の縁部は、平らに形成され、弁体２３の第１弁座１２ｃ
を構成している。また、主排気通路１４のバイパス排気
通路１５との分岐部よりも下流側には、小径の断面円形
の段部が形成されており、この段部は、弁体２３の第２
弁座１２ｄを構成している。
【００２１】弁体２３は、第１弁座１２ｃに当接し、バ
イパス排気通路１５を閉鎖すると同時に主排気通路１４
を開放するメイン位置（図４に示す位置）と、第２弁座
１２ｄに当接し、主排気通路１４を閉鎖すると同時にバ
イパス排気通路１５を開放するバイパス位置（図５に示
す位置）との間で、回動軸２１に従って回動する。ま
た、弁体２３は、ねじりコイルばね２４により、常時、
メイン位置側に付勢されている。
【００２２】さらに、分岐ケース１２には、流路切替弁
２０を駆動するアクチュエータ２５が取り付けられてい
る。このアクチュエータ２５は、負圧の供給により駆動
されるものであり、分岐ケース１２の外表面に近接して
配置されたアクチュエータ本体２５ａと、回動板２１ａ
に連結されたアーム２５ｂとを備えている。このアーム
２５ｂは、アクチュエータ２５に負圧が供給されていな
いときには、ねじりコイルばね２４の付勢力によって、
アクチュエータ本体２５ａから下流側に最も突出した状
態（図２に示す状態）に保持され、これにより、弁体２
３をメイン位置に保持する。一方、アーム２５ｂは、ア
クチュエータ２５に負圧が供給されると、ねじりコイル
ばね２４の付勢力に抗しながらアクチュエータ本体２５
ａ内に退避し、それにより、弁体２３をメイン位置から
バイパス位置に駆動するとともに、アクチュエータ２５
への負圧の供給が継続されている限り、弁体２３をバイ
パス位置に保持する。
【００２３】このアクチュエータ２５は、負圧管路を介
して、吸気管９に接続されている。この負圧管路（一部
のみ図示）には、これを開閉するアクチュエータ駆動電
磁弁３１（切替手段）が設けられており、このアクチュ
エータ駆動電磁弁３１は、ＥＣＵ３０に接続されてい
る。ＥＣＵ３０がアクチュエータ駆動電磁弁３１の開閉
を制御することにより、アクチュエータ２５への吸気管
９内の負圧の供給およびその停止が制御され、これによ
り、アクチュエータ２５は、流路切替弁２０を上記のよ
うに切り替え駆動する。
【００２４】また、分岐ケース１２のバイパス排気通路
１５には、ＥＧＲ管２６の一端部が接続されており、こ
のＥＧＲ管２６の他端部は、吸気管９に接続されてい
る。また、ＥＧＲ管２６の途中には、図示しないデュー
ティ制御弁が設けられており、このデューティ制御弁が
ＥＣＵ３０によって制御されることにより、吸気系に環
流される排気ガス量（ＥＧＲ量）が制御される。
【００２５】一方、前記合流ケース１３は、前記バイパ
ス排気通路１５を同心に形成した太円筒部１３ｃと、こ
の太円筒部１３ｃの上流端部に接続された細円筒部１３
ｄと、を備えている。太円筒部１３ｃは、円筒状で、そ
の上流端部および下流端部が先細りに絞られている。ま
た、バイパス排気通路１５は、その壁１５ａが熱伝導性
の高い金属（例えばステンレス鋼）で構成され、太円筒
部１３ｃと同様に、円筒状で、上流端部および下流端部
が先細りに絞られている。さらに、バイパス排気通路１
５の壁１５ａの上流端部および下流端部の全周は、合流
ケース１３の内面に気密状態で接続されている。また、
バイパス排気通路１５の壁１５ａの下流端部には、周方
向に等間隔で長円形状の５つの貫通孔１５ｂが形成され
ている。
【００２６】合流ケース１３内のバイパス排気通路１５
は、分岐ケース１２のバイパス排気通路１５と下流側の
排気管５とに連続している。一方、合流ケース１３内の
主排気通路１４は、細円筒部１３ｄ内および太円筒部１
３ｃ内を延び、上流端部が、分岐ケース１２の主排気通
路１４に連続し、下流端部が、上記貫通孔１５ｂを介し
て、バイパス排気通路１５の下流端部に合流している。
【００２７】また、主排気通路１４は、細円筒部１３ｄ
内を延びる流入通路部１４ｂと、この流入通路部１４ｂ
に連続し、バイパス排気通路１５を環状に取り囲む環状
通路部１４ａとを備えている。この流入通路部１４ｂ
は、断面円形で、排気系３の流路面積が最小となる部位
であり、所定の断面積Ｓ１を有している。また、環状通
路部１４ａは、太円筒部１３ｃとバイパス排気通路１５
の壁１５ａとの間に形成された断面円環状の空間（図６
に破線で示す空間）であり、所定の断面積Ｓ２を有して
いる。この断面積Ｓ２と断面積Ｓ１の比Ｓ２／Ｓ１は、
後述する理由により、ほぼ値２．０に設定されている。
【００２８】前記ＨＣ吸着材１６は、バイパス排気通路
１５内の上下流端部を除く部分に、その断面の全体にわ
たって設けられている。ＨＣ吸着材１６は、表面にゼオ
ライトを担持した金属製（例えばステンレス鋼製）のハ
ニカムコア（図示せず）で構成されており、バイパス排
気通路１５に沿って貫通して延びる多数の内孔（図示せ
ず）を備えている。そして、バイパス排気通路１５に流
入した排気ガスがその内孔を通過する際に、排気ガス中
のＨＣおよび水分がＨＣ吸着材１６のゼオライトに吸着
される。
【００２９】ゼオライトは、高耐熱性を有しており、そ
の温度が所定の脱離開始温度（例えば１００℃）未満の
ときにＨＣ（未燃成分）を吸着し、この脱離開始温度以
上になると、吸着したＨＣの脱離を開始するとともに、
所定の完全脱離温度ＴＲＥＦ（所定温度、例えば２００
℃）以上になったときに、吸着したＨＣを完全に脱離さ
せるという特性を備えている。ゼオライトから脱離した
ＨＣは、ＥＧＲ管２６を介して吸気系に還流され、エン
ジン２で燃焼される。なお、上記ゼオライトは炭化水素
を吸着可能であれば良く、その種類は特に限定されるも
のではないが、本実施形態では、ＵＳＹ（Ｙ型）、Ｇａ
−ＭＦＩおよびフェリエライトを混合したものが使用さ
れている。
【００３０】さらに、図２および図８に示すように、合
流ケース１３の下流端部には、湿度センサ３２が取り付
けられている。この湿度センサ３２は、ＨＣ吸着材１６
を通過した排気ガス中の湿度を検出し、その検出信号を
ＥＣＵ３０に送る。この検出信号は、ＨＣ吸着材１６の
劣化判定などに用いられる。
【００３１】ＥＣＵ３０（切替手段）は、Ｉ／Ｏインタ
ーフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどからなる
マイクロコンピュータで構成されている。上述した湿度
センサ３２などの各種センサ（図示せず）からの検出信
号はそれぞれ、Ｉ／ＯインターフェースでＡ／Ｄ変換や
整形がなされた後、ＣＰＵに入力される。ＣＰＵは、各
種センサからの検出信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制
御プログラムなどに従って、エンジン２の運転状態を判
別するとともに、判別した運転状態に応じ、以下に述べ
るように、流路切替弁２０の切替動作を制御する。
【００３２】すなわち、エンジン２の始動直後、三元触
媒７の温度が低く、これが不活性状態のときには、アク
チュエータ駆動電磁弁３１を介して、吸気管９の負圧を
アクチュエータ２５に供給する。これにより、アクチュ
エータ２５が、ねじりコイルばね２４の付勢力に抗しな
がら、流路切替弁２０をメイン位置からバイパス位置に
切り替え駆動することで、ケース１１内の主排気通路１
４を閉鎖すると同時に、バイパス排気通路１５を開放す
る。その結果、排気ガスがＨＣ吸着材１６を通って大気
側に排出され（図５参照）、その際に、排気ガス中のＨ
ＣがＨＣ吸着材１６によって吸着される。
【００３３】エンジン２の始動後、前記所定時間ｔ１が
経過した時点で、アクチュエータ２５への負圧の供給を
停止し、流路切替弁２０をメイン位置に切り替えること
で、ケース１１内のバイパス排気通路１５を閉鎖すると
同時に、主排気通路１４を開放する。この時点では、三
元触媒７がすでに活性化し始めていることにより、これ
以降は、排気ガスは触媒装置８によって浄化され、環状
通路部１４ａを通って大気側に排出される（図４参照）
とともに、この環状通路部１４ａを通る際の熱交換によ
り、ＨＣ吸着材１６の温度が前述した脱離開始温度以上
に上昇することで、ＨＣ吸着材１６に吸着されていたＨ
Ｃが脱離を開始する。さらに、完全脱離温度ＴＲＥＦ以
上に温度上昇することで、ＨＣ吸着材１６から完全に脱
離する。
【００３４】この場合、エンジン２の運転状態が安定す
るまでの間は、ＥＧＲ動作が実行されず、ＥＧＲ管２６
が閉鎖状態に保持されるとともに、環状通路部１４ａお
よび貫通孔１５ｂを通って流れる排気ガスの圧力が大き
いため、ＨＣ吸着材１６から脱離したＨＣは、大気側に
排出されず、バイパス排気通路１５内に留まる。そし
て、エンジン２の運転状態が安定した後、ＥＧＲ動作が
実行されることで、脱離したＨＣは、ＥＧＲ管２６を介
して吸気管９に環流され、エンジン２により燃焼され
る。なお、ＥＧＲ動作が実行されると、ＨＣ吸着材１６
に高温の排気ガスが流れることにより、ＨＣ吸着材１６
の温度がさらに上昇する。
【００３５】次に、排気ガスが環状通路部１４ａを通過
している状態での、ＨＣ吸着材１６が最終的に到達する
温度Ｔ（以下「到達温度Ｔ」という）と、環状通路部１
４ａの排気ガスの圧力Ｐとについて、図１０を参照しな
がら説明する。同図は、エンジン２を所定の運転状態
（比較的、高負荷で定常状態）で運転した場合におい
て、前述した環状通路部１４ａの断面積Ｓ２と流入通路
部１４ｂの断面積Ｓ１との比Ｓ２／Ｓ１と、測定された
ＨＣ吸着材１６の到達温度Ｔおよび排気ガスの圧力Ｐと
の関係を示している。
【００３６】同図に示すように、到達温度Ｔは、比Ｓ２
／Ｓ１が大きいほど、低い値になる。これは、環状通路
部１４ａの断面積Ｓ２が大きいほど、太円筒部１３ｃの
表面積が大きくなるために、排気ガスの熱が環状通路部
１４ａの外側に逃げやすくなるとともに、排気ガスとバ
イパス排気通路１５の壁１５ａとの接触割合が小さくな
るので、排気ガスとの間の熱交換の効率が悪化し、それ
により、ＨＣ吸着材１６の温度が上昇しにくくなること
による。また、到達温度Ｔは、断面積比Ｓ２／Ｓ１がほ
ぼ値３．０以下ならば、前述した完全脱離温度ＴＲＥＦ
以上になる。
【００３７】一方、圧力Ｐは、比Ｓ２／Ｓ１が大きいほ
ど、低い値になる。これは、環状通路部１４ａの断面積
Ｓ２が大きいほど、排気抵抗が小さくなることによる。
また、圧力Ｐは、比Ｓ２／Ｓ１がほぼ値１．０未満の領
域では、比Ｓ２／Ｓ１が減少するのにつれて急増するの
に対して、比Ｓ２／Ｓ１がほぼ値１．０以上の領域で
は、比Ｓ２／Ｓ１が増大するのにつれて漸減する。
【００３８】したがって、比Ｓ２／Ｓ１を値１．０以
上、３．０以下に設定することにより、始動後、排気ガ
スを環状通路部１４ａを通過させることで、ＨＣ吸着材
１６の到達温度Ｔを完全脱離温度ＴＲＥＦ以上に確実に
上昇させることができ、それにより、ＨＣ吸着材１６の
吸着能力を十分に回復させることができるとともに、排
気抵抗の増大を抑制することができ、これらを両立させ
ることができる。以上のの理由により、本実施形態で
は、比Ｓ２／Ｓ１をほぼ値２．０に設定した。
【００３９】なお、環状通路部１４ａの断面形状は、実
施形態の円環状に限らず、バイパス排気通路１５を取り
囲む形状でかつ環状通路部１４ａの断面積Ｓ２と流入通
路部１４ｂの断面積Ｓ１との比Ｓ２／Ｓ１が上記と同様
の範囲に設定され、上記と同様の効果を得ることができ
るものであればよい。例えば、図１１（ａ）〜（ｅ）に
示すように、合流ケース１３の断面形状を、角を丸めた
矩形、楕円形、正六角形および正八角形に構成してもよ
い（図中の破線で示す部分が断面積Ｓ２の環状通路部１
４ａである）。さらに、合流ケース１３の円筒部１３ａ
およびバイパス排気通路１５を互いに同心に配置した
が、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、これらを互い
に偏心して配置してもよい（図中の破線で示す部分が断
面積Ｓ２の環状通路部１４ａである）。このようにする
ことにより、流入通路部１４ｂの角度や配置の関係から
排気ガスが環状通路部１４ａ内を不均一な状態で流れる
場合に、これを解消するように偏心させることによっ
て、排気ガスの流れを均一化でき、それにより、ＨＣ吸
着材１６の温度上昇のばらつきを解消することができ
る。
【００４０】また、流路切替弁２０による排気ガスの流
路の切り替えは、エンジン２の始動後の経過時間に応じ
て実行する実施形態の手法に限らず、エンジン２の運転
状態を表す他のパラメータに応じて実行してもよい。例
えば、温度センサにより検出したエンジン２の冷却水温
度、三元触媒７の温度またはＨＣ吸着材１６の温度など
に応じて実行してもよく、これらの温度を表すパラメー
タに応じて実行してもよい。さらに、実施形態では、環
状通路部１４ａと通路断面積を比較する所定部位として
流入通路部１４ｂを採用したが、これに代えて、排気マ
ニホールド４と環状通路部１４ａとの間における排気管
５の他の最小通路断面積の部位を採用してもよい。ま
た、最小通路断面積よりも若干大きい所定の部位を採用
してもよく、この場合には、断面積の比を採用した部位
の断面積に応じた値に設定することにより、同様の効果
を得ることが可能である。
【００４１】
【発明の効果】以上のように、本発明の内燃機関の排気
ガス浄化装置によれば、吸着材の吸着能力の十分な回復
と、排気抵抗の増大の抑制とを両立させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置を
適用した内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】排気ガス浄化装置の概略構成を示す側面図であ
る。
【図３】図２の断面図である。
【図４】排気ガスの流路が主排気通路側に切り替えられ
ている状態を示す図である。
【図５】排気ガスの流路がバイパス排気通路側に切り替
えられている状態を示す図である。
【図６】排気ガス浄化装置のＨＣ吸着装置の太円筒部の
断面図である。
【図７】図２のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図８】図２のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図９】排気ガス浄化装置のＨＣ吸着装置の正面図であ
る。
【図１０】排気管内の圧力およびＨＣ吸着材温度の断面
積比Ｓ２／Ｓ１に対する関係の一例を示す線図である。
【図１１】ＨＣ吸着装置の環状通路部の断面形状の他の
一例を示す断面図である。
【図１２】ＨＣ吸着装置の環状通路部の異なる断面形状
の他の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 排気ガス浄化装置 ２ 内燃機関 ３ 排気系 ７ 三元触媒（触媒） １４ 主排気通路 １４ａ 環状通路部 １４ｂ 流入通路部（排気系の所定部位） １５ バイパス排気通路 １６ ＨＣ吸着材（吸着材） ２０ 流路切替弁（切替手段） ３０ ＥＣＵ（切替手段） ３１ アクチュエータ駆動電磁弁（切替手段） ＴＲＥＦ 完全脱離温度（所定温度）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｎ 3/18 Ｂ０１Ｄ 53/34 １２０Ｄ 7/08 53/36 １０３Ｂ (72)発明者 町田 圭 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 渡邊 規人 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 3G004 BA06 DA03 DA14 DA21 DA24 DA25 EA02 EA05 FA02 FA04 FA07 3G091 AA11 AA17 AA28 AB01 AB03 AB10 BA03 BA04 BA14 BA15 BA19 BA31 BA38 BA39 CA12 CA13 CA26 CB08 DA01 DA02 DA03 DB10 DC05 EA00 EA16 EA18 EA19 EA30 FA02 FA04 FB02 FC04 FC07 GB01Z GB09Y HA19 HA37 HA47 HB02 HB03 HB05 4D002 AA34 AC10 BA04 CA07 DA45 DA70 EA08 GA01 GA02 GA03 GB03 GB11 GB20 HA03 4D048 AA06 AA13 AA18 AB03 AB05 CA01 CC25 CC26 CC38 DA01 DA02 DA05 DA06

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関に接続された主排気通路と、一
    端が当該主排気通路から分岐しかつ他端が当該主排気通
    路に合流するバイパス排気通路とを有する排気系に設け
    られ、前記内燃機関から排出された排気ガスを浄化する
    内燃機関の排気ガス浄化装置であって、 内燃機関の運転状態に応じて、排気ガスの流路を前記バ
    イパス排気通路側および前記主排気通路側のいずれか一
    方に切り替える切替手段と、 前記排気系の排気ガスを浄化する触媒と、 前記バイパス排気通路内に設けられ、前記切替手段を介
    して前記バイパス排気通路に供給された排気ガス中の未
    燃成分を吸着するとともに、所定温度以上に温度が上昇
    したときに、当該吸着した未燃成分を脱離させる吸着材
    と、 を備え、 前記バイパス排気通路は、前記主排気通路内に配置さ
    れ、 前記主排気通路は、前記バイパス排気通路の前記吸着材
    を設けた部分を環状に取り囲む環状通路部を備えてお
    り、 当該環状通路部の断面積と、当該環状通路部以外の前記
    排気系の所定部位の通路断面積との比は、前記切替手段
    により排気ガスの流路が前記主排気通路側に切り替えら
    れた状態において、当該比が上昇するのにつれて排気抵
    抗が漸減を開始する第１の所定値以上で、前記吸着材の
    温度が前記所定温度以上に上昇可能な第２の所定値以下
    の範囲内に設定されていることを特徴とする内燃機関の
    排気ガス浄化装置。
  2. 【請求項２】 前記排気系の前記所定部位は、前記主排
    気通路の前記バイパス排気通路が分岐する部分よりも下
    流側で、かつ前記環状通路部よりも上流側の部位であ
    り、前記第１の所定値は１．０に設定され、前記第２の
    所定値は３．０に設定されていることを特徴とする請求
    項１に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
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