JP2003083049A

JP2003083049A - 排気浄化装置

Info

Publication number: JP2003083049A
Application number: JP2001270316A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tanada; 浩棚田; Keisuke Tashiro; 圭介田代; Hirokuni Seto; 博邦瀬戸; Takayuki Onodera; 孝之小野寺; Kenji Morimoto; 健児守本
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2001-09-06
Filing date: 2001-09-06
Publication date: 2003-03-19

Abstract

(57)【要約】【課題】排気浄化装置のＨＣ浄化性能を向上させる。【解決手段】排気浄化装置は、ＨＣ吸着剤層およびＰ
ｔ−Ｒｈ系触媒貴金属層を担体に担持した前段触媒（１
３）と、ＨＣ吸着剤層およびＰｄ−Ｒｈ系触媒貴金属層
を担体に担持した後段触媒（１４）と、電子制御ユニッ
ト（５）とを備え、電子制御ユニットの制御下でエンジ
ン（１）の始動時に点火リタードによる排気昇温が行わ
れ、点火リタード期間が終了すると排気空燃比をリーン
化する空燃比制御が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排気浄化装置に関
し、特に、機関冷態時におけるＨＣ排出量を低減可能な
排気浄化装置に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】一般に、ガソリンエンジンでの排
ガス浄化には炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）及
び窒素酸化物（ＮＯｘ）を同時に浄化する三元触媒が用
いられるが、エンジン冷態始動時には触媒が活性化温度
（ライトオフ温度）に達していないので十分な排気浄化
作用は期待できない。そこで、触媒をエンジン本体に近
接して配置することが知られているが、この様な近接触
媒は、活性化温度に早期に到達可能といえども、活性化
温度に到達するまでは排ガス浄化を充分に行うことはで
きない。また、排気浄化において特にコールドＨＣの排
出量低減が困難であるため、排気中ＨＣ濃度が低くなる
ように混合気空燃比ひいては排気空燃比をリーン化する
ことがある。しかしながら、その様な排気空燃比では排
気中ＮＯｘ濃度が高まってＮＯｘ排出量が増加するの
で、空燃比のリーン化によるコールドＨＣの排出量低減
には自ずと限界がある。

【０００３】また、ＨＣ浄化に関連して、特開平２００
０−４５７５１号公報には、ＨＣ吸着機能をそれぞれ有
する２つの触媒を直列に配置した排気浄化装置が提案さ
れているが、この提案に係る排気浄化装置は、ＨＣ脱離
温度への到達後に前段触媒から脱離したＨＣを後段触媒
で吸着することにより大気中へのＨＣ排出を抑制するも
ので、ＨＣ浄化については脱離ＨＣの一部を触媒の存在
下で燃焼浄化させるようにしている。このため、脱離Ｈ
Ｃの相当部分が大気中に排出されるおそれがあり、ＨＣ
浄化性能の更なる向上が望まれている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、ＨＣ浄化性能とくに機関冷態時のＨＣ浄化性能に優
れた排気浄化装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
係る排気浄化装置は、ＨＣ吸着剤をそれぞれ担持した第
１及び第２触媒装置を機関の排気通路に配置し、上流側
の第１触媒装置に触媒貴金属としてＰｔ及びＲｈを担持
する一方、下流側の第２触媒装置に触媒貴金属としてＰ
ｄを担持したことを特徴とする。

【０００６】本発明の排気浄化装置では、排気中ＨＣは
前段の第１触媒装置に吸着され、その後、第１触媒装置
がＨＣ脱離温度に達すると第１触媒装置からＨＣが脱離
し、脱離ＨＣは後段の第２触媒装置に流入して吸着され
る。第２触媒装置に担持されたＰｄは、ＨＣを酸化する
能力、特にＨＣ吸着剤に吸着され易い不飽和結合を持つ
オレフィン系及びアロマ系のＨＣの酸化力に長けてお
り、このため、第１触媒装置から脱離したＨＣは、第２
触媒装置においてＰｄの存在下で効率良く燃焼浄化され
る。特に、機関始動時のように触媒装置温度が上昇して
行く機関運転状態では、第１触媒装置に吸着されたＨＣ
は、分子量が小さくて着火し易い低沸点のものから順に
脱離し、従って、脱離ＨＣは酸化し易い成分順に第２触
媒装置に流入する。結局、第１触媒装置から脱離したＨ
Ｃの第２触媒装置への流入は、全ＨＣ成分同時にではな
く沸点順に緩慢に行われる。

【０００７】この様に、本発明の排気浄化装置は、第１
触媒装置からの脱離ＨＣが沸点順に第２触媒装置へ緩慢
に流入するという特徴と、第２触媒装置に担持されたＰ
ｄが脱離ＨＣを酸化する能力に優れるという特徴とを備
え、これら２つの特徴が相俟って、第２触媒装置が完全
に活性化していない場合にも、第２触媒装置でのＨＣと
排ガス中酸素との酸化反応すなわちＨＣの燃焼浄化が効
率的に行われる。また、酸化反応に伴って熱が発生する
ので、第２触媒装置の活性化が促進される。

【０００８】また、本発明において、第１触媒装置はＮ
ＯｘとＨＣとの反応を促進させるＰｔ及びＲｈを担持し
ているため、吸着されたＨＣは気中ＨＣに較べＮＯｘと
の反応性が高く、ＮＯｘを効率良く浄化することもでき
る。既述のように、リーン空燃比では排ガス中ＨＣ濃度
が低下する一方、排ガス中ＮＯｘ濃度が高まるが、本発
明では第１触媒装置のＮＯｘ浄化効率が高い分、空燃比
のリーン化度合に係る制約が緩和されるので、排気空燃
比をリーン空燃比に設定した場合でもＮＯｘの増加を懸
念することなく排ガス中ＨＣ濃度を低下させることがで
き、これにより大気中へのＨＣ排出量を低減できる。ま
た、リーン空燃比に設定した場合は、ＨＣとの酸化反応
に供される排ガス中酸素が十分に供給され、第２触媒装
置のＨＣ浄化効率がその分向上する。

【０００９】請求項２に記載の排気浄化装置は、第２触
媒装置に触媒貴金属としてＰｄの他にＲｈを担持したこ
とを特徴とする。第２触媒装置に吸着されたＨＣが脱離
すると、脱離ＨＣにより排気空燃比が局所的にリッチ化
されるので、一般にはＰｄのＨＣ浄化作用が弱まるおそ
れがあるが、請求項２の排気浄化装置は、リッチ雰囲気
でＨＣ浄化作用を奏すると共にＰｄの酸化活性を強める
ように作用するＲｈを第２触媒装置に担持しており、脱
離ＨＣを効率的に浄化する。

【００１０】請求項３に記載の排気浄化装置は、第１触
媒装置に吸着されたＨＣが脱離する時期に合わせて排気
空燃比をリーン化する空燃比制御手段を備えることを特
徴とする。第１触媒装置から脱離したＨＣを第２触媒装
置において排気中酸素と酸化反応させる本発明の排気浄
化作用に関連して、請求項３の発明では、第１触媒装置
からのＨＣの脱離が始まると排気空燃比がリーン化さ
れ、このため、ＨＣとの酸化反応に供される排気中酸素
が不足するおそれが少なく、第２触媒装置でのＨＣ浄化
が効率的に行われる。また、リーン空燃比では排気中Ｈ
Ｃ濃度が低下するので第２触媒装置へ流入するＨＣが低
減し、第２触媒装置の負担が軽減する。また、排気空燃
比のリーン化によって排気中ＮＯｘ濃度が高まるが、第
１触媒装置は既述のようにＮＯｘ浄化能力に優れるの
で、大気中へのＮＯｘ排出が抑制される。

【００１１】本発明において、好ましくは、排気浄化装
置は、空燃比制御手段の作動開始前に作動して排気温度
を上昇させる排気昇温手段を備える。本発明によれば第
１及び第２触媒装置の活性化前においても各触媒装置の
ＨＣ吸着機能により大気へのＨＣの排出が抑制される
が、特に、この好適態様では、排気温度を積極的に上昇
させることにより両触媒装置が早期に活性化し、排気浄
化能力が早期に発揮される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態による
排気浄化装置を説明する。図１に示すように、本実施形
態の排気浄化装置は内燃機関１の排気通路２に設けられ
ている。内燃機関１は、例えば、燃焼室３内に直接燃料
を噴射可能な燃料噴射弁４を備えた筒内噴射型ガソリン
エンジンとして構成され、吸気行程のみならず圧縮行程
でも燃料噴射を行えるようになっている。そして、燃料
噴射弁４の開弁時間すなわち燃料噴射量を電子制御ユニ
ット（ＥＣＵ）５の制御下で可変制御することにより、
燃焼室３内に供給される混合気の空燃比ひいては排気空
燃比を可変制御するようになっている。この燃料噴射制
御と同時に、必要であれば吸入空気量を可変制御可能で
あり、このため、例えば、吸気通路９のスロットル弁１
０をバイパスして設けられたバイパス吸気通路（図示
略）のバイパス弁（図示略）の開度を可変制御する。ま
た、エンジンのシリンダヘッドに各気筒毎に装着された
点火プラグ６への駆動電流供給時期すなわち点火時期を
ＥＣＵ５により可変制御可能であり、この点火時期制御
において点火リタード（点火時期の遅角）を行うことに
より、排ガス温度を上昇させることができる。すなわ
ち、点火リタードは排気昇温手段を構成している。

【００１３】そして、筒内噴射型エンジン１は、吸気行
程噴射（例えば、ストイキ空燃比にフィードバック制御
するＳ−Ｆ／Ｂモードなど）では、筒内混合気の空燃比
をストイキやリッチ側に制御すると共に混合気を筒内に
均一に分布させて燃焼させ、また、圧縮行程噴射（圧縮
リーンモード）では、点火プラグ６の周辺にストイキ近
傍の点火可能な混合気を形成すると共に筒内混合気の全
体空燃比をリーン側に制御して層状燃焼を行い、これに
より燃料消費を低減しつつ要求エンジン出力を発生する
ようになっている。

【００１４】エンジン１の排気ポートには排気マニホー
ルド７を介して排気管８が接続され、排気マニホールド
７及び排気管８は排気通路２を構成している。そして、
排気マニホールド７には三元触媒からなる近接触媒１１
が設けられ、排気管５には床下触媒１２が設けられてい
る。この床下触媒１２は、前段触媒（第１触媒装置）１
３とその下流側に配された後段触媒（第２触媒装置）１
４とからなる。

【００１５】本実施形態の排気浄化装置は、近接触媒１
１、前段触媒１３、後段触媒１４ならびに空燃比制御手
段および排気昇温手段の機能を奏するＥＣＵ５とから主
に構成されている。近接触媒１１をなす三元触媒は、Ｓ
−Ｆ／Ｂモード時に排ガス中ＨＣ，ＣＯ及びＮＯｘを浄
化するように従来公知の如く構成されている。

【００１６】前段触媒１３は、炭化水素（ＨＣ）を吸着
する吸着剤と触媒貴金属とを担体上に担持したもので、
本実施形態では、ＨＣ吸着剤層と触媒貴金属層（三元触
媒層）とを担体上に２層コートしたものになっている。
詳しくは、図２に示すように、前段触媒１３は、コージ
ライト担体２１とこのコージライト担体２１上に担持さ
れた触媒層２２ａとを備え、触媒層２２ａは、ＨＣ吸着
剤層としての内層２３と触媒貴金属層としての表層２４
ａとからなる。内層２３はＨＣを吸着する吸着剤である
β型ゼオライトからなり、この内層２３上に、触媒貴金
属として白金（Ｐｔ）及びロジウム（Ｒｈ）を含有した
表層２４ａが担持されている。

【００１７】前段触媒１３は、例えば以下のようにして
形成される。先ず、アルミナ源の粉末、シリカ源の粉末
およびマグネシア源の粉末を、アルミナ、シリカ、マグ
ネシアの割合がコージライト組成になるように混合した
ものを水に分散させ、その固形分をハニカム状に成形
し、このハニカム成形体を焼成してコージライト担体２
１を得る。次に、β型ゼオライト構成成分を含むスラリ
ーを調製し、このスラリー中にコージライト担体２１を
浸漬し、これを乾燥後に焼成すると、コージライト担体
２１の表面にβ型ゼオライトを主成分とする内層２３が
形成される。次いで、耐火性無機酸化物と貴金属として
の白金及びロジウムとを含むスラリーを調製し、このス
ラリー中にコージライト担体２１を浸漬し、これを乾燥
後に焼成すると、内層２３の表面に貴金属として白金及
びロジウムを含む表層２４ａが形成される。

【００１８】後段触媒１４は、図３に示すように、β型
ゼオライトからなるＨＣ吸着剤層２３と触媒貴金属層２
４ｂとからなる触媒層２２ｂを担体２１上に担持したも
ので、前段触媒１３と略同様に形成される。但し、後段
触媒１４の表層２４ｂは触媒貴金属としてパラジウム
（Ｐｄ）及びロジウム（Ｒｈ）を含む点で、前段触媒１
３の表層２４ａと異なる。

【００１９】前段触媒１３及び後段触媒１４の各々にお
けるＨＣ吸着剤すなわちβ型ゼオライトの量は、排出Ｈ
Ｃ量すなわちエンジン排気量に比例するが、触媒容量に
対して５０〜１５０ｇ／ｌの値に設定するのが良く、こ
れによりエンジン１から排出されるＨＣを前段触媒１３
に吸着できるようにしている。上記構成の排気浄化装置
を装備したエンジン１の始動時に、ＥＣＵ５は、排気浄
化に関連して、図４に示すエンジン制御ルーチンを実行
する。

【００２０】このエンジン制御ルーチンにおいて、ＥＣ
Ｕ５は、エンジン冷却水温を表す水温センサ（図１に参
照符号２０で示す）の出力を読み込み、図示しないマッ
プを参照してエンジン冷却水温に応じた点火リタード期
間を設定する（ステップＳ１）。この点火リタード期間
は、前段触媒１３が、その内層２３からの吸着ＨＣの脱
離が行われるＨＣ脱離温度に達するのに通常要する期間
に設定される。次に、ＥＣＵ５は点火時期を遅角側に設
定して点火リタードを開始し（ステップＳ２）、ステッ
プＳ１で設定した点火リタード期間が経過したか否かを
判別し（ステップＳ３）、この判別結果が否定（Ｎｏ）
であれば点火リタード期間の経過を待つ。

【００２１】点火リタード期間が経過したことをステッ
プＳ３で判別すると、ＥＣＵ５は点火時期を進角させて
点火リタードを終了し（ステップＳ４）、また、エンジ
ン始動時にストイキ空燃比またはリッチ空燃比に設定さ
れた目標空燃比をリーン側にシフトする（ステップＳ
５）。ＥＣＵ５は、ステップＳ５で設定された新たな目
標空燃比になるように、燃料噴射量制御あるいは燃料噴
射制御及び吸入空気量制御を行う。これにより、エンジ
ン１の各気筒の燃焼室３に供給される混合気の空燃比が
リーン化される。

【００２２】ステップＳ６では、例えばエンジン回転が
安定化するのに通常要する所定時間がエンジン始動時か
ら経過したか否かを判定し、所定時間が経過すると図４
のエンジン制御ルーチンを終了する。図５は、本実施形
態の排気浄化装置を装備したエンジンの始動時における
前段触媒１３及び後段触媒１４への流入ＨＣ濃度ならび
に触媒温度の時間変化を示す。

【００２３】図４のエンジン制御ルーチンによってエン
ジン始動直後から点火リタードによる排気昇温が行われ
るので、図５の上段に示すように、前段触媒１３の温度
が速やかに上昇すると共に、この前段触媒温度の上昇に
対して遅れをもって後段触媒１４の温度が速やかに上昇
する。このため、前段触媒１３及び後段触媒１４が早期
に活性化され、両触媒の排気浄化能力が早期に発揮され
る。また、前段触媒１３は、ＨＣ脱離温度に到達してか
ら短時間内（好ましくはＨＣ脱離温度への到達直後）に
活性化温度に到達する。

【００２４】また、流入ＨＣ濃度に関していえば、図５
の下段に示すように、前段触媒１３への流入ＨＣ濃度に
極めて大きい第１ピークがエンジン始動直後に現れ、そ
の後、比較的大きい第２ピークが現れる以外には、前段
触媒１３への流入ＨＣ濃度は低レベルに維持される。一
方、後段触媒１４への流入ＨＣ濃度は、前段触媒１３へ
の流入ＨＣの第１ピークに対応して増大するものの、そ
のときの流入ＨＣ濃度もさほど顕著なものでなく、その
後の流入ＨＣ濃度も低レベルに維持される。

【００２５】上記のように前段触媒１３への流入ＨＣ濃
度に比べて後段触媒１４への流入ＨＣ濃度が低い理由
は、一つには、エンジン始動直後にエンジン１から排出
されるＨＣが前段触媒１３に良好に吸着されるからであ
り、第２には、前段触媒１３がＨＣ脱離温度に達して前
段触媒１３からＨＣが脱離する際に、吸着ＨＣが一度に
脱離するのではなくて、吸着ＨＣの低沸点成分から脱離
し、後段触媒１４への脱離ＨＣの流入が全体として緩慢
に行われるからである。第３には、前段触媒１３が、Ｈ
Ｃ脱離温度に到達した直後に活性化温度に到達し、これ
によりＨＣ浄化能力を発揮するからである。

【００２６】本実施形態の排気浄化装置によるＨＣ浄化
について更に説明すると、後段触媒１４の表層２４ｂ
（図４）にＰｄが担持されており、このＰｄは、ＨＣを
酸化する能力、特にＨＣ吸着剤（ここではβ型ゼオライ
ト）に吸着され易い不飽和結合を持つオレフィン系及び
アロマ系のＨＣの酸化力に長けている。このため、前段
触媒１３から脱離して後段触媒１４に吸着されたＨＣ
は、後段触媒１４から脱離する際にＰｄの存在下で効率
良く酸化すなわち燃焼浄化される。

【００２７】ここで、後段触媒１４から吸着ＨＣが脱離
するとこの脱離ＨＣにより排気空燃比が局所的にリッチ
化され、このため、後段触媒１４に添加されたＰｄのＨ
Ｃ酸化力ひいては後段触媒１４のＨＣ浄化能力が弱まる
おそれがあるが、後段触媒１４の表層２４ｄに添加され
たＲｈがリッチ雰囲気でＨＣ浄化作用を奏すると共にＰ
ｄの酸化活性を強める作用を奏するので、後段触媒１４
のＨＣ浄化能力が維持される。

【００２８】この様にＨＣ酸化力の強いＰｄとその酸化
活性を強めるＲｈとを担持した後段触媒１４は、完全に
活性化していない段階においても、前段触媒１３の温度
上昇につれて酸化し易い成分順に前段触媒１３から流入
するＨＣを効率的に燃焼浄化する。そして、ＨＣの燃焼
浄化の際に発生する熱により、後段触媒１４は速やかに
活性化される。また、後段触媒１４の表層２４ｂに添加
されたＰｄは前段触媒１３の表層２４ａに添加されたＰ
ｔよりも活性化温度が低いので、高沸点成分が流入する
段階では後段触媒１４のＰｄのＨＣ酸化能力が高まって
おり、Ｐｄの存在下で高沸点成分が良好に燃焼浄化され
る。この様に、本実施形態の排気浄化装置では、前段触
媒１３および後段触媒１４が殆ど同時に活性化して排気
浄化性能を発揮するものになっている。

【００２９】また、点火リタード期間が経過したことが
検出されると、前段触媒１３がＨＣ脱離温度へ到達して
その活性化がほぼ完了したとの判断の下で、点火リター
ドの終了と共に空燃比のリーン化が開始される。この様
な空燃比のリーン化に際し、Ｐｔ及びＲｈを担持した前
段触媒１３のＮＯｘ浄化効率が高いことからＮＯｘ排出
量の顕著な増大をきたすおそれが少ない。しかも、この
リーン空燃比設定によりエンジン１からのＨＣ排出量が
低減するばかりでなく、ＨＣとの酸化反応のための排ガ
ス中酸素が後段触媒１４に十分に供給され、後段触媒１
４のＨＣ浄化効率が高められる。

【００３０】以上のように、本実施形態による排気浄化
装置はＨＣ浄化性能に優れるが、そのＨＣ浄化性能を実
際に評価するため、上記実施形態に対応する実施例に係
る排気浄化装置と２つの比較例に係る排気浄化装置を製
作し、これらの排気浄化装置をそれぞれ搭載したエンジ
ンからのＨＣ排出量を測定した。測定結果を図６に示
す。

【００３１】上記の測定にあたり、実施例に係る排気浄
化装置として、近接触媒１１と、β型ゼオライトを含む
内層（ＨＣ吸着剤層）２３とＰｔ及びＲｈを含む表層
（触媒貴金属層）２４ａとを担体２１に担持した前段触
媒１３と、β型ゼオライトを含む内層２３とＰｄ及びＲ
ｈを含む表層２４ｂを担体２１に担持した後段触媒１４
とを備えた排気浄化装置を製作した。

【００３２】比較例１の排気浄化装置は、前段触媒およ
び後段触媒の各々がＨＣ吸着剤層のみで構成されて触媒
貴金属層を有しない点で実施例のものと異なる。比較例
２の排気浄化装置は、前段触媒の触媒貴金属層がＰｔ及
びＲｈに代えてＰｄ及びＲｈを含み、また、後段触媒の
触媒貴金属層がＰｄ及びＲｈに代えてＰｔ及びＲｈを含
む点で実施例のものと異なる。

【００３３】図６の測定結果から明らかなように、実施
例に係る排気浄化装置は、前段及び後段触媒をＨＣ吸着
剤層のみで構成してなる比較例１のものに比べてＨＣ排
出量低減作用に優れることはもとより、ＰｄおよびＰｔ
がそれぞれ添加された前段及び後段触媒を備えた比較例
２のものに比べてもＨＣ排出量低減作用に優れている。
また、図示を省略するが、実施例に係る排気浄化装置は
比較例２に比べて前段触媒のＨＣ吸着剤層におけるＨＣ
変換率に優れることを確認した。

【００３４】図７は、上記実施例の排気浄化装置を搭載
したエンジンを始めはストイキ空燃比で運転し、点火リ
タード期間が経過した後はリーン空燃比で運転した場合
での前段触媒への流入ＨＣ濃度の時間変化を、比較例１
の排気浄化装置を装備したエンジンをストイキ空燃比で
運転した場合のものと比較して示す。図７に示す、実施
例に係る流入ＨＣ濃度変化は、図５に示したものにほぼ
対応しており、また、Ａ／Ｆリーン化後に流入ＨＣ濃度
が漸減することが分かる。一方、ストイキ運転を継続し
て行う比較例１の場合、流入ＨＣ濃度が漸増した。図７
中のハッチング部分は、Ａ／Ｆリーン化によるＨＣ低減
効果を表している。

【００３５】上述のように、本実施形態の排気浄化装置
は、ＮＯｘ低減作用に優れるＰｔ−Ｒｈ系触媒貴金属を
担持した前段触媒とＨＣ酸化作用に富むＰｄ−Ｒｈ系触
媒貴金属を担持した後段触媒という２つのＨＣ吸着機能
付き触媒をタンデムに配置し、点火リタードによる触媒
昇温を実施し、更には、前段触媒の作用の下でＮＯｘ排
出量を低減しつつ、脱離ＨＣとの酸化反応に供される酸
素をＡ／Ｆリーン化により十分に供給するものになって
おり、ＨＣ特にコールドＨＣの排出量を低減することが
できる。

【００３６】以上で、本実施形態の排気浄化装置につい
ての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定され
ず、種々に変形可能である。例えば、実施形態では、図
２に示すようにＨＣ吸着剤層２３及び触媒貴金属層２４
ａを担体２１上に２層コートしてなる前段触媒１３を用
いたが、本発明で使用される前段触媒は図２のものに限
定されず、例えば、図８に示すように、β型ゼオライト
などのＨＣ吸着剤と触媒貴金属としてのＰｔ及びＲｈと
を含有した触媒層２２ｃを担体２１に一層コートしたも
のでも良い。同様に、後段触媒１４に代えて、β型ゼオ
ライトなどのＨＣ吸着剤と触媒貴金属としてのＰｄ及び
Ｒｈとの双方を含有した一つの触媒層を担体に担持させ
たもの（図示略）を使用可能である。更に、上記実施形
態および変形例に係る後段触媒において、Ｒｈを触媒層
に添加することは必須ではない。

【００３７】また、上記実施形態では、排気浄化装置
を、排気マニホールド７に配された近接触媒１１と排気
管８にそれぞれ配された前段触媒１３および後段触媒１
４とにより構成したが、本発明の排気浄化装置はこれに
限定されず、図９ないし図１２に例示するように種々に
変形可能である。図９に示す排気浄化装置は、排気マニ
ホールド７に配された前段触媒１３と排気管８に配され
た後段触媒１４とを備える。図１０に示すものは、排気
マニホールド７に配された近接触媒１１と、排気マニホ
ールドにおいて近接触媒１１の直ぐ下流に配された前段
触媒１３と、排気管８に配された後段触媒１４とを備え
る。また、図１１に示す排気浄化装置は、排気管８にそ
れぞれ配された前段触媒１３及び後段触媒１４を備え、
図１２に示すものは、排気管８にそれぞれ配された三元
触媒１１ａ、前段触媒１３及び後段触媒１４を備えてい
る。

【００３８】そして、上記実施形態では、排気浄化性能
を向上させる観点からエンジン始動直後から点火リター
ドによる排気昇温を行うと共にエンジン冷却水温に応じ
た点火リタード期間が経過したときに前段触媒がＨＣ脱
離温度に到達したとの推定の下でＡ／Ｆリーン化を開始
するようにしたが、例えば、エンジン始動直後からＡ／
Ｆリーン化を行っても良く、いずれにしても本発明にお
いて排気昇温及びＡ／Ｆリーン化を行うことは必須では
ない。更に、点火リタードによる排気昇温に代えて、主
燃料噴射後に膨張行程以降に副燃料を噴射する２段燃
焼、あるいは加熱ヒータを用いるなどの別の排気昇温手
法を採用しても良く、また、点火リタード期間に基づく
推定に代えて、例えば前段触媒温度の計測値に基づいて
ＨＣ脱離温度への到達を推定するようにしても良い。

【００３９】また、本発明の排気浄化装置が装備される
エンジンは筒内噴射型エンジンに限定されず、吸気管噴
射型エンジンなどであっても良い。

【００４０】

【発明の効果】請求項１に記載の発明に係る排気浄化装
置は、ＨＣ吸着剤をそれぞれ担持した第１及び第２触媒
装置を機関の排気通路に配置し、上流側の第１触媒装置
に触媒貴金属としてＰｔ及びＲｈを担持する一方、下流
側の第２触媒装置に触媒貴金属としてＰｄを担持したの
で、排気中ＨＣを第１触媒装置に吸着し、その後、第１
触媒装置からの脱離ＨＣを第２触媒装置に吸着し、第２
触媒装置に担持され且つＨＣ酸化力に富むＰｄの存在下
でＨＣを効率良く燃焼浄化することができる。また、Ｐ
ｔ及びＲｈを担持した第１触媒装置のＮＯｘ浄化効率が
高いので、ＮＯｘ排出量を増大させることなく、排気空
燃比をリーン空燃比に設定することもでき、この場合は
排気中ＨＣ濃度ひいては大気中へのＨＣ排出量を一層低
減できるし、ＨＣとの酸化反応に供される排ガス中酸素
を第２触媒装置に十分に供給してＨＣ浄化効率を向上さ
せることができる。

【００４１】請求項２に記載の排気浄化装置は、第２触
媒装置に触媒貴金属としてＰｄの他にＲｈを担持したの
で、Ｒｈによりリッチ雰囲気でＨＣ浄化作用が奏される
と共にＰｄの酸化活性が強められ、これにより脱離ＨＣ
を効率的に浄化することができる。請求項３に記載の排
気浄化装置は、第１触媒装置に吸着されたＨＣが脱離す
る時期に合わせて排気空燃比をリーン化する空燃比制御
手段を備えるので、空燃比のリーン化により、ＨＣとの
酸化反応に供される排気中酸素の不足を防止すると共に
第２触媒装置へ流入するＨＣを低減することができ、Ｈ
Ｃ浄化を効率的に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による排気浄化装置を示す
概略図である。

【図２】図１に示した前段触媒の構成を、前段触媒を構
成するセルの一つの四半部について示す図である。

【図３】図１に示した後段触媒の構成を一つのセルの四
半部について示す図である。

【図４】図１に示した排気浄化装置の電子制御ユニット
により実施されるエンジン制御ルーチンのフローチャー
トである。

【図５】図１に示した排気浄化装置を装備したエンジン
の始動時における前段触媒および後段触媒への流入ＨＣ
濃度ならびに触媒温度の時間変化を示す図である。

【図６】図１に示したものに対応する実施例の排気浄化
装置を搭載したエンジンからのＨＣ排出量の測定結果を
比較例のものと比較して示す図である。

【図７】図１に示したものに対応する実施例の排気浄化
装置を搭載したエンジンをストイキ空燃比運転の後にリ
ーン空燃比運転した場合での前段触媒への流入ＨＣ濃度
の時間変化を、比較例の排気浄化装置を搭載したエンジ
ンをストイキ運転した場合のものと比較して示す図であ
る。

【図８】本発明の変形例による前段触媒の構成を、前段
触媒を構成するセルの一つの四半部について示す図であ
る。

【図９】本発明の変形例による排気浄化装置を示す図で
ある。

【図１０】本発明の別の変形例による排気浄化装置を示
す図である。

【図１１】本発明の更に別の変形例による排気浄化装置
を示す図である。

【図１２】本発明の更に別の変形例による排気浄化装置
を示す図である。

【符号の説明】

１内燃機関２排気通路５電子制御ユニット（空燃比制御手段、排気昇温手
段）１３前段触媒（第１触媒装置）１４後段触媒（第２触媒装置）２０水温センサ２３内層（ＨＣ吸着剤層）２４ａ表層（Ｐｔ−Ｒｈ系触媒貴金属層）２４ｂ表層（Ｐｄ−Ｒｈ系触媒貴金属層）

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 3/28 ３０１Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５ＡＦ０２Ｄ 41/04 ３０５Ｂ０１Ｄ 53/36 １０３Ｚ (72)発明者瀬戸博邦東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内 (72)発明者小野寺孝之東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内 (72)発明者守本健児東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内Ｆターム(参考） 3G091 AA02 AA17 AA24 AA28 AB02 AB03 AB05 AB10 BA03 BA14 BA15 BA19 BA32 CA26 CB02 CB03 CB05 CB07 DA01 DA02 DB10 EA07 EA16 FA02 FA04 FA12 FA13 FB02 FB03 FB10 FB11 FB12 FC04 FC05 FC07 GA06 GA19 GB01X GB05W GB06W GB07W GB09Y GB10X GB16X GB17X HA03 HA09 HA12 HA18 HA19 HA20 HA47 3G301 HA01 HA04 HA06 HA15 JA25 JA26 JB09 KA02 KA05 LA03 LB04 MA01 MA11 MA18 NA06 NA07 NA08 NE01 NE06 NE11 NE12 NE14 NE15 PA12B PA12Z PE08B PE08Z PF04B PF04Z 4D048 AA18 AB01 AB05 BA10X BA11X BA30X BA31X BA33X BB02 BB16 CC32 CC46 CC47 DA01 DA02 DA03 DA08 DA20 EA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機関の排気通路に配置され炭化水素（Ｈ
Ｃ）を吸着する吸着剤を担持した第１触媒装置と、上記排気通路において上記第１触媒装置の下流に配置さ
れ且つ炭化水素（ＨＣ）を吸着する吸着剤を担持した第
２触媒装置とを備え、上記第１触媒装置に触媒貴金属として白金（Ｐｔ）及び
ロジウム（Ｒｈ）を担持し、上記第２触媒装置に触媒貴金属としてパラジウム（Ｐ
ｄ）を担持したことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】上記第２触媒装置に触媒貴金属としてパ
ラジウム（Ｐｄ）の他にロジウム（Ｒｈ）を担持したこ
とを特徴とする、請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】上記第１触媒装置に吸着された炭化水素
が脱離する時期に合わせて上記機関の排気空燃比をリー
ン化する空燃比制御手段を備えることを特徴とする、請
求項１に記載の排気浄化装置。