JP2001303940A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸着体への温度負荷を低減して熱劣化を抑制
することができるとともに、触媒を早期に活性化させて
炭化水素を効果的に浄化することのできる排気ガス浄化
装置を提供する。 【解決手段】 冷態始動直後に排気管３内で燃料を後燃
えさせるエンジンの排気管３に介設される排気ガス浄化
装置５をモノリス担体６を備えて構成し、モノリス担体
６の最上流側にＰｄ系触媒１０を担持させるとともに、
モノリス担体６の最下流側に吸着体１２をＰｄ系触媒１
０と離間させて担持させ、トリメタル触媒１１をＰｄ系
触媒１０に隣接させるとともに吸着体１２に重畳して担
持させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガス中の有害
物質、特にエンジン冷態始動時に多量に発生する炭化水
素を効果的に浄化する排気ガス浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動車排気ガス中の窒素酸化
物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）
等を浄化するための排気ガス浄化装置については、種々
の提案がなされている。このような排気ガス浄化装置に
おいて、近年では排気ガス規制の強化に伴い、特にエン
ジン冷態始動時におけるＨＣの浄化に重点がおかれてい
る。

【０００３】エンジン冷態始動時に発生する未燃焼ＨＣ
の浄化率向上を図るための技術としては、例えば特開平
１１−４２４１７号公報に開示されているように、エン
ジンからの排気ガス流路上流側に、低温時にＨＣ吸着機
能を有するゼオライト等の吸着体を配設し、その下流
に、比較的低温でＨＣを浄化可能なパラジウム（Ｐｄ）
系触媒を配設することが一般的である。このような排気
ガス浄化装置では、エンジン冷態始動時に排出された未
燃ＨＣを吸着体で一旦吸着させ、吸着体の温度上昇によ
り吸着体から放出された未燃ＨＣをＰｄ系触媒で浄化さ
せる。また、一般に、このような排気ガス浄化装置は、
Ｐｄ系触媒の下流に、白金（Ｐｔ）−ロジウム（Ｒｈ）
系触媒等を備えており、エンジン暖機後の定常時には、
主としてＰｔ−Ｒｈ系触媒等によりＮＯｘ、ＣＯ等の浄
化を行う。

【０００４】ところで、エンジン冷態始動時の触媒を早
期に活性化させてＨＣ等の浄化率を向上させるべく、例
えば特開平１１−３３６５７４号公報に開示されている
ように、エンジンの点火時期の遅角制御、弱リーンでの
空燃費制御、排気弁の遅角制御等を行うことにより燃料
を排気管内で積極的に後燃えさせることがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ゼオラ
イトは耐熱性が低いため、上流側に吸着体を配設した排
気ガス浄化装置に対して、触媒を早期に活性化させるべ
く積極的に排気管内での燃料後燃えを行った場合、吸着
体が急激に加熱されて熱劣化する虞がある。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、吸着体への温度負荷を低減して熱劣化を抑制するこ
とができるとともに、触媒を早期に活性化させることの
できる排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明による排気ガス浄化装置は、エンジンの排気管に
介設される排気ガス浄化装置であって、パラジウムを成
分に有する第１の触媒と、上記パラジウム或いは白金の
少なくとも一方とロジウムとを成分に有する第２の触媒
と、ゼオライトを成分に有する吸着体と、を単一の担体
上に備え、上記第１の触媒を上記担体の最上流側に担持
させるとともに、上記吸着体を上記担体の最下流側に上
記第１の触媒と離間させて担持させ、上記第２の触媒を
上記第１の触媒に隣接させるとともに上記吸着体に重畳
して上記担体に担持させたことを特徴とする。

【０００８】すなわち、エンジン冷態始動直後に排出さ
れた炭化水素は吸着体によって吸着保持される。このエ
ンジン冷態始動直後には排気管内で燃料の後燃えが行わ
れ、この燃焼熱によって、担体の最上流側に担持された
第１の触媒は、早期に活性化され、炭化水素の浄化を効
果的に行う。また、第２の触媒は上記第１の触媒と同一
の担体上に隣接して担持されているので、上記第１の触
媒側の熱が上記第２の触媒側に効率よく伝達され、早期
に活性化される。暖機が進み、上記吸着体に吸着保持さ
れた炭化水素が離間されると、この離間された炭化水素
は、活性化された上記第２の触媒で浄化される。ここ
で、上記吸着体は上記第１の触媒から離間して上記担体
の最下流側に担持されているので、エンジン冷態始動直
後に行われる燃料後燃えによる吸着体に対する温度負荷
は低減される。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図面は本発明の実施の一形態に係
わり、図１はエンジン及びその排気系を示す説明図、図
２はモノリス担体の斜視図、である。

【００１０】図１において符号１はエンジンを示す。こ
のエンジン１には排気マニホルド２を介して排気管３が
連通され、排気管３の中途には、排気マニホルド２に近
接して排気ガス浄化装置５が配設されている。

【００１１】ここで、図中符号４は、運転状態等に基づ
いてエンジン１の燃料噴射制御や点火時期制御、吸排気
弁の開閉時期制御等を行う電子制御装置（ＥＣＵ）であ
る。このＥＣＵ４は、エンジン１の冷態始動時には、燃
料の排気管３内でいわゆる後燃え制御を行うようになっ
ている。すなわち、ＥＣＵ４は、エンジン１の冷態始動
時には、エンジン１の点火時期の遅角制御、弱リーンで
の空燃費制御、排気弁の遅角制御等を行うことにより燃
料を排気管３内で積極的に後燃えさせる。

【００１２】排気ガス浄化装置５は、担体としてのモノ
リス担体６を備えて構成されている。このモノリス担体
６は、例えばセラミック等でハニカム形状に形成され、
ケース部材７に保持された状態で排気管３の中途に配設
されている。

【００１３】モノリス担体６には、Ｐｄを成分に有し比
較的低温で活性化してＨＣを浄化可能な第１の触媒とし
てのＰｄ系触媒１０と、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈを成分に有し
主として暖機後の定常時に排気ガス中に含まれるＣＯ，
ＮＯｘを浄化する第２の触媒としてのトリメタル触媒１
１と、単一或いは複数種類のゼオライトを成分に有し低
温時にＨＣを吸着保持する吸着体１２と、が担持されて
いる。

【００１４】具体的に説明すると、モノリス担体６の最
上流側には、Ｐｄ系触媒１０が担持されている。また、
モノリス担体６の最下流側には、吸着体１２が、Ｐｄ系
触媒１０と離間して担持されている。また、Ｐｄ系触媒
１０の直下流には、トリメタル触媒１１が、Ｐｄ系触媒
１０に隣接して担持されている。このトリメタル触媒１
１は、モノリス担体６の最下流まで延設されるもので、
その下流側部分は吸着体１２の表面に重畳されている。

【００１５】ここで、モノリス担体６に各触媒１０，１
１及び吸着体１２を担持させる際には、先ず、Ｐｄが含
有された溶液中にモノリス担体６の上流側を浸漬した
後、乾燥、焼成等を行うことによりＰｄ系触媒１０をモ
ノリス担体６に担持させる。次に、ゼオライトが含有さ
れた溶液中にモノリス担体６の下流側を浸漬した後、乾
燥、焼成等を行うことにより吸着体１２をモノリス担体
６に担持させる。最後に、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈが含有され
た溶液中に、モノリス担体６を下流側から、Ｐｄ系触媒
１０に隣接する位置まで浸漬し、乾燥、焼成等を行うこ
とによりトリメタル触媒１１をモノリス担体６に担持さ
せる。このような手順により、単一のモノリス担体に各
触媒１０，１１及び吸着体１２を容易に担持させること
ができる。なお、Ｐｄ系触媒１０をモノリス担体６に担
持させる手順と、吸着体１２をモノリス担体６に担持さ
せる手順とを逆に行ってもよい。

【００１６】次に、上記構成による排気ガス浄化装置５
の作用について説明すると、エンジン１が始動される
と、エンジン１の冷態始動直後に排出されたＨＣは、吸
着体１２によって吸着保持される。

【００１７】また、このエンジン１の冷態始動直後には
ＥＣＵ４によるエンジン１の制御によって燃料の排気管
３内での後燃え制御が行われており、この燃料後燃え制
御により、モノリス担体６の最上流側に担持されている
Ｐｄ系触媒１０は、早期に昇温されて活性化される。す
なわち、Ｐｄ系触媒１０は、エンジン１からの排気ガス
を介して昇温されるとともに、排気管３内で燃料が後燃
えされた際の燃焼熱により直接的に昇温される。そし
て、早期に活性化されたＰｄ系触媒１０は、冷態始動時
にエンジン１から多量に排出されるＨＣを効率よく浄化
する。

【００１８】ここで、トリメタル触媒１１は、Ｐｄ系触
媒１０に隣接して同一のモノリス担体６に担持されてい
るので、早期に活性化される。また、エンジン１の冷態
始動直後に吸着体１２に吸着保持されたＨＣは、排気ガ
ス浄化装置５の暖機が進むにつれて離脱され始めるが、
この離脱ＨＣは、吸着体１２に重畳されているトリメタ
ル触媒１１（特に、比較的低温で活性化されるＰｄ成
分）によって浄化される。

【００１９】このような実施の形態によれば、Ｐｄ系触
媒１０を排気ガス浄化装置５の最上流側に配置し、エン
ジン１の冷態始動直後に排気管３内で燃料を後燃えさせ
ることにより、燃料後燃えによる燃焼熱でＰｄ系触媒１
０を早期に活性化させることができ、エンジン１の冷態
始動時に多量に発生するＨＣを効果的に浄化することが
できる。

【００２０】また、吸着体１２を排気ガス浄化装置５の
最下流側にＰｄ系触媒１０から離間して配置することに
より、排気管３内での燃料後燃えによる吸着体１２への
温度負荷を低減して吸着体１２の熱劣化を抑制すること
ができる。

【００２１】また、Ｐｄ系触媒１０の直下流にトリメタ
ル触媒１１を配設することにより、Ｐｄ系触媒１０と吸
着体１２との間隙を有効利用することができる。

【００２２】このとき、Ｐｄ系触媒１０とトリメタル触
媒１１とを単一の担体（モノリス担体６）上に隣接した
状態で担持させることにより、Ｐｄ系触媒１０側の熱を
トリメタル触媒１１側に効率よく伝達してトリメタル触
媒１１を早期に活性化させることができる。

【００２３】さらに、上記担体（モノリス担体６）上の
最下流側に吸着体１２を担持し、トリメタル触媒１１を
下流側に延設して吸着体１２の表面に重畳することによ
り、吸着体１２から離脱されたＨＣを浄化するための新
たな触媒を設ける必要がない。

【００２４】しかも、各触媒１０，１１及び吸着体１２
の配列を上述の配列とすることにより、単一のモノリス
担体６に各触媒１０，１１及び吸着体１２を容易に担持
させることができる。すなわち、モノリス担体６に各触
媒１０，１１及び吸着体１２を担持させる際には、先
ず、モノリス担体６の上流側と下流側にそれぞれ、Ｐｄ
系触媒１０と吸着体１２とを担持させ、その後、トリメ
タル触媒１１をモノリス担体６の下流側から担持させる
ことにより、各触媒１０，１１及び吸着体１２のモノリ
ス担体６への担持を容易かつ効率的に行うことができ
る。

【００２５】また、単一のモノリス担体６上に各触媒１
０，１１及び吸着体１２を配設したので、排気ガス浄化
装置の構造を簡素化することができる。

【００２６】なお、上述の実施の形態では、第２の触媒
としてトリメタル触媒を用いているが、本発明はこれに
限られるものではなく、例えばＰｄとＲｈとを成分に有
する触媒或いはＰｔとＲｈとを成分に有する触媒等を用
いてもよい。すなわち、第２の触媒は、暖機時に吸着体
から離脱されたＨＣを浄化可能な触媒であって且つ、暖
機後の定常時にＮＯｘ，ＣＯを浄化可能な触媒であれば
よく、エンジンの排気ガス特性等に応じて可変に設定可
能である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、エ
ンジン冷態始動直後の排気管内での燃料後燃えによって
触媒を早期に活性化させて炭化水素を効果的に浄化する
ことができるとともに、上記燃料後燃えによる吸着体へ
の温度負荷を低減して熱劣化を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】エンジン及びその排気系を示す説明図

【図２】モノリス担体の斜視図

【符号の説明】

１ エンジン ３ 排気管 ４ 電子制御装置 ５ 排気ガス浄化装置 ６ モノリス担体（担体） １０ パラジウム系触媒（第１の触媒） １１ トリメタル触媒（第２の触媒） １２ 吸着体

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Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの排気管に介設される排気ガス
   浄化装置であって、 パラジウムを成分に有する第１の触媒と、 上記パラジウム或いは白金の少なくとも一方とロジウム
   とを成分に有する第２の触媒と、 ゼオライトを成分に有する吸着体と、を単一の担体上に
   備え、 上記第１の触媒を上記担体の最上流側に担持させるとと
   もに、 上記吸着体を上記担体の最下流側に上記第１の触媒と離
   間させて担持させ、 上記第２の触媒を上記第１の触媒に隣接させるとともに
   上記吸着体に重畳して上記担体に担持させたことを特徴
   とする排気ガス浄化装置。