JP2003311159A - 触媒コンバータ - Google Patents
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＨＣトラップ触媒を用いたエンジン排気浄化
システムにおいて、エンジンの冷間始動後に三元触媒が
活性温度に達する前にＨＣトラップ剤からＨＣ脱離が開
始されるため始動後に排出されやすいＨＣを十分に浄化
することができなかった。 【解決手段】 触媒担体にＨＣトラップ剤のコーティン
グを施した触媒コンバータにおいて、触媒担体のセルを
横断するように１個以上のスリットを形成する。スリッ
トはその前後で触媒担体内の伝熱を遮断し、下流への熱
伝導を抑制するので触媒担体の温度上昇が遅くなり、Ｈ
Ｃの捕捉量が増大すると共に触媒金属の温度上昇量が大
きくなり、ＨＣ脱離時の処理効率が向上する。また、セ
ルに進入した排ガスはスリット部分で乱れを発生し排ガ
スがＨＣトラップ剤に接触する機会を増やすのでＨＣト
ラップ性能が向上する。
システムにおいて、エンジンの冷間始動後に三元触媒が
活性温度に達する前にＨＣトラップ剤からＨＣ脱離が開
始されるため始動後に排出されやすいＨＣを十分に浄化
することができなかった。 【解決手段】 触媒担体にＨＣトラップ剤のコーティン
グを施した触媒コンバータにおいて、触媒担体のセルを
横断するように１個以上のスリットを形成する。スリッ
トはその前後で触媒担体内の伝熱を遮断し、下流への熱
伝導を抑制するので触媒担体の温度上昇が遅くなり、Ｈ
Ｃの捕捉量が増大すると共に触媒金属の温度上昇量が大
きくなり、ＨＣ脱離時の処理効率が向上する。また、セ
ルに進入した排ガスはスリット部分で乱れを発生し排ガ
スがＨＣトラップ剤に接触する機会を増やすのでＨＣト
ラップ性能が向上する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は主としてエンジンの
排気浄化に適用される触媒コンバータに関し、特にＨＣ
トラップ機能を有する触媒コンバータの改良に関する。
排気浄化に適用される触媒コンバータに関し、特にＨＣ
トラップ機能を有する触媒コンバータの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術と解決すべき課題】三元触媒を備えた排気
浄化システムではエンジン冷間運転時のＨＣの処理が課
題となっている。触媒が活性温度に達するまでは低温条
件下での燃焼時に排出されやすいＨＣを十分に浄化でき
ないからである。この問題を解決するものとして、特開
平９−８５０４９号にはＨＣトラップ剤を適用した浄化
システムが提案されている。ＨＣトラップ剤は排気ガス
中のＨＣを一時的に捕捉しておく機能を持っており、捕
捉されたＨＣは温度上昇に伴いトラップ剤から脱離す
る。そこで前記システムでは三元触媒の上流側にＨＣト
ラップ剤を設け、三元触媒が活性温度に達するまでのＨ
Ｃの排出を抑制するようにしている。しかしながら、捕
捉されたＨＣがトラップ剤から脱離を開始する温度に達
しても、この時点では下流側の三元触媒がまだ十分に活
性化していないため、ＨＣの排出を抑制する効果は十分
ではない。
浄化システムではエンジン冷間運転時のＨＣの処理が課
題となっている。触媒が活性温度に達するまでは低温条
件下での燃焼時に排出されやすいＨＣを十分に浄化でき
ないからである。この問題を解決するものとして、特開
平９−８５０４９号にはＨＣトラップ剤を適用した浄化
システムが提案されている。ＨＣトラップ剤は排気ガス
中のＨＣを一時的に捕捉しておく機能を持っており、捕
捉されたＨＣは温度上昇に伴いトラップ剤から脱離す
る。そこで前記システムでは三元触媒の上流側にＨＣト
ラップ剤を設け、三元触媒が活性温度に達するまでのＨ
Ｃの排出を抑制するようにしている。しかしながら、捕
捉されたＨＣがトラップ剤から脱離を開始する温度に達
しても、この時点では下流側の三元触媒がまだ十分に活
性化していないため、ＨＣの排出を抑制する効果は十分
ではない。
【０００３】本発明の目的は、エンジン冷間運転時にお
いてもＨＣの排出を確実に抑制することのできる触媒コ
ンバータを提供することである。
いてもＨＣの排出を確実に抑制することのできる触媒コ
ンバータを提供することである。
【０００４】
【発明の概要】本発明では、触媒担体にＨＣトラップ剤
のコーティングを施した触媒コンバータにおいて、前記
触媒担体のセルを横断するように１個以上のスリットを
形成する。
のコーティングを施した触媒コンバータにおいて、前記
触媒担体のセルを横断するように１個以上のスリットを
形成する。
【０００５】触媒担体に形成したスリットはその前後で
触媒担体内の伝熱を遮断する作用を有するため、スリッ
ト下流への熱伝導が抑制され触媒担体全体として温度上
昇が遅くなる。すなわちＨＣが脱離するまでの時間が長
くなるので、それだけＨＣの捕捉量を増大させることが
できる。一方、その間に触媒金属の温度が上昇して転化
率が高くなるので、ＨＣ脱離時の処理効率も向上する。
触媒担体内の伝熱を遮断する作用を有するため、スリッ
ト下流への熱伝導が抑制され触媒担体全体として温度上
昇が遅くなる。すなわちＨＣが脱離するまでの時間が長
くなるので、それだけＨＣの捕捉量を増大させることが
できる。一方、その間に触媒金属の温度が上昇して転化
率が高くなるので、ＨＣ脱離時の処理効率も向上する。
【０００６】他方、従来の触媒コンバータはハニカム状
に形成された多数のセルの各々が担体の入口部から出口
部にわたり連続しているためセル内のガスの流れは比較
的整っており乱れは少ない。これに対して触媒担体にセ
ルを横切るようにスリットを形成すると、このスリット
により流れ方向に分割されたセルに進入したガスはスリ
ット部分で乱れを発生する。この乱れは、排気ガスがＨ
Ｃトラップ剤に接触する機会を増やすのでそれだけＨＣ
トラップ性能を向上させる。
に形成された多数のセルの各々が担体の入口部から出口
部にわたり連続しているためセル内のガスの流れは比較
的整っており乱れは少ない。これに対して触媒担体にセ
ルを横切るようにスリットを形成すると、このスリット
により流れ方向に分割されたセルに進入したガスはスリ
ット部分で乱れを発生する。この乱れは、排気ガスがＨ
Ｃトラップ剤に接触する機会を増やすのでそれだけＨＣ
トラップ性能を向上させる。
【０００７】また、スリットを持たない連続したセル構
造の触媒コンバータでは、触媒担体の断面上でガス流路
の流量分布および昇温性に偏りがあり、言い換えればセ
ル毎にＨＣトラップ性能や転化率に偏りを生じるため触
媒コンバータが本来有している性能を使いきることは難
しい。これに対してスリットを設けた触媒担体では前記
乱流作用により触媒担体の断面方向でのガス流量分布を
均一化できるので制御性が向上し、触媒コンバータ本来
の性能を十分に発揮させることが可能となる。
造の触媒コンバータでは、触媒担体の断面上でガス流路
の流量分布および昇温性に偏りがあり、言い換えればセ
ル毎にＨＣトラップ性能や転化率に偏りを生じるため触
媒コンバータが本来有している性能を使いきることは難
しい。これに対してスリットを設けた触媒担体では前記
乱流作用により触媒担体の断面方向でのガス流量分布を
均一化できるので制御性が向上し、触媒コンバータ本来
の性能を十分に発揮させることが可能となる。
【０００８】スリットを複数設けることにより前記効果
をより高めることができ、また詳しくは実施形態として
後述するが、複数のスリットのガス流れ方向の分布やス
リットの形状に応じてそれぞれに固有の特性を設定する
ことができる。触媒担体にコーティングする触媒金属や
ＨＣトラップ剤についても同様であり、その分布や層構
造の設定に応じて種々の特性を与えることができる。
をより高めることができ、また詳しくは実施形態として
後述するが、複数のスリットのガス流れ方向の分布やス
リットの形状に応じてそれぞれに固有の特性を設定する
ことができる。触媒担体にコーティングする触媒金属や
ＨＣトラップ剤についても同様であり、その分布や層構
造の設定に応じて種々の特性を与えることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は本発明による触媒コンバー
タを適用したエンジンシステムの一例を示している。図
において１はエンジン、２はその吸気通路、３は排気通
路である。４は排気通路３から排気ガスの一部を吸気通
路２へと還流させるＥＧＲ通路、５は前記排気還流量を
制御するＥＧＲ制御弁である。７は燃料噴射弁、８は点
火プラグである。
タを適用したエンジンシステムの一例を示している。図
において１はエンジン、２はその吸気通路、３は排気通
路である。４は排気通路３から排気ガスの一部を吸気通
路２へと還流させるＥＧＲ通路、５は前記排気還流量を
制御するＥＧＲ制御弁である。７は燃料噴射弁、８は点
火プラグである。
【００１０】９〜１１は排気通路３に介装された触媒コ
ンバータである。これら３個の触媒コンバータ９〜１１
は、基本的にはＣＯ，ＨＣの酸化機能とＮＯｘの還元機
能を併有する三元触媒であり、これらのうち何れかまた
は全部はゼオライト等のＨＣトラップ剤によりＨＣを一
時的に捕捉しておく機能を備えたＨＣトラップ触媒とし
て構成されている。
ンバータである。これら３個の触媒コンバータ９〜１１
は、基本的にはＣＯ，ＨＣの酸化機能とＮＯｘの還元機
能を併有する三元触媒であり、これらのうち何れかまた
は全部はゼオライト等のＨＣトラップ剤によりＨＣを一
時的に捕捉しておく機能を備えたＨＣトラップ触媒とし
て構成されている。
【００１１】１２と１３はそれぞれ最上流の触媒コンバ
ータ９の上流と下流にて排気ガスの空燃比もしくは酸素
濃度を検出する排気ガスセンサ、１４は中段の触媒コン
バータ１０の触媒温度を検出する温度センサである。
ータ９の上流と下流にて排気ガスの空燃比もしくは酸素
濃度を検出する排気ガスセンサ、１４は中段の触媒コン
バータ１０の触媒温度を検出する温度センサである。
【００１２】１５はエンジン回転速度や吸入空気量など
の運転状態信号に基づいて空燃比および点火時期などを
制御するコントローラであり、ＣＰＵおよびその周辺装
置からなるマイクロコンピュータにより構成されてい
る。
の運転状態信号に基づいて空燃比および点火時期などを
制御するコントローラであり、ＣＰＵおよびその周辺装
置からなるマイクロコンピュータにより構成されてい
る。
【００１３】図２以下に、前記触媒コンバータ９〜１１
に収装される触媒担体２１の実施形態を示す。本発明で
は、基本的には図２に示したように触媒担体２１のガス
流れ（矢印方向）を横切るように１個以上のスリット２
２を形成する。触媒担体２１をセラミクスから形成した
場合には、その焼成後に研削によりスリット２２を加工
する。図示したものではスリット２２を触媒の一側面側
からガス流れに対して直交するように形成し、他側面側
に非スリット部２３を残している。また隣接するスリッ
ト２２は互いに触媒担体２１の周囲に１８０度ずつ異な
る角度で、かつガス流れ方向には等間隔に形成してスリ
ットと非スリット部とが交互に配列するようにしてい
る。
に収装される触媒担体２１の実施形態を示す。本発明で
は、基本的には図２に示したように触媒担体２１のガス
流れ（矢印方向）を横切るように１個以上のスリット２
２を形成する。触媒担体２１をセラミクスから形成した
場合には、その焼成後に研削によりスリット２２を加工
する。図示したものではスリット２２を触媒の一側面側
からガス流れに対して直交するように形成し、他側面側
に非スリット部２３を残している。また隣接するスリッ
ト２２は互いに触媒担体２１の周囲に１８０度ずつ異な
る角度で、かつガス流れ方向には等間隔に形成してスリ
ットと非スリット部とが交互に配列するようにしてい
る。
【００１４】図３は、前記触媒担体２１にガス流路とし
て形成されたセル２４の詳細であり、触媒担体２１を図
２の矢印方向から見た通路断面の部分拡大図である。セ
ル２４はハニカム状をなすように多数が形成されてお
り、その表面には深層側にゼオライトなどのＨＣトラッ
プ剤からなるＨＣトラップ層２５が、表層側に三元触媒
として機能するＰｔ、Ｒｈ等の触媒金属層２６がコーテ
ィングにより形成されている。
て形成されたセル２４の詳細であり、触媒担体２１を図
２の矢印方向から見た通路断面の部分拡大図である。セ
ル２４はハニカム状をなすように多数が形成されてお
り、その表面には深層側にゼオライトなどのＨＣトラッ
プ剤からなるＨＣトラップ層２５が、表層側に三元触媒
として機能するＰｔ、Ｒｈ等の触媒金属層２６がコーテ
ィングにより形成されている。
【００１５】図４は前記触媒コンバータ９〜１１におけ
る触媒担体２１の支持構造の一例を示している。図中の
３４は触媒容器、３５はセラミクスファイバーあるいは
アルミナファイバーなどからなる耐熱マットである。触
媒担体２１はその外周部に巻回された耐熱マット３５を
介して触媒容器３４内に固定される。この実施形態で
は、スリット２２の開放部分の外周を触媒担体２１と同
一の線膨張係数を有する充填材３６で埋めてある。この
ように充填材３６を設けることにより、スリット２２を
抜けてきた排気によりマット３５が風蝕されて摩耗する
不具合を防止することができる。また、触媒担体２１と
同一の線膨張係数を有する充填材３６を用いることによ
り、触媒担体２１の強度を確保できる。
る触媒担体２１の支持構造の一例を示している。図中の
３４は触媒容器、３５はセラミクスファイバーあるいは
アルミナファイバーなどからなる耐熱マットである。触
媒担体２１はその外周部に巻回された耐熱マット３５を
介して触媒容器３４内に固定される。この実施形態で
は、スリット２２の開放部分の外周を触媒担体２１と同
一の線膨張係数を有する充填材３６で埋めてある。この
ように充填材３６を設けることにより、スリット２２を
抜けてきた排気によりマット３５が風蝕されて摩耗する
不具合を防止することができる。また、触媒担体２１と
同一の線膨張係数を有する充填材３６を用いることによ
り、触媒担体２１の強度を確保できる。
【００１６】図５は前記触媒担体２１の構成を最上流の
触媒コンバータ９に適用した場合の効果を、スリットが
ない触媒担体との比較において示している。これはエン
ジンを冷間始動してからの経過時間に応じたエンジン回
転数変化、触媒入口部でのＨＣ量変化、触媒温度変化、
ＨＣトラップ収支を示している。エンジン始動直後は未
着火燃料や不完全燃焼により定常アイドル運転時に比較
すると多くのＨＣが燃焼室から排出される。このＨＣは
大部分が触媒コンバータのＨＣトラップ層に捕捉され、
その後ＨＣトラップ層の温度が１５０℃程度に達すると
捕捉されたＨＣがＨＣトラップ層から脱離を開始する。
このとき触媒金属層が３００℃程度の活性温度に達して
いれば脱離したＨＣは触媒反応により酸化処理される。
触媒コンバータ９に適用した場合の効果を、スリットが
ない触媒担体との比較において示している。これはエン
ジンを冷間始動してからの経過時間に応じたエンジン回
転数変化、触媒入口部でのＨＣ量変化、触媒温度変化、
ＨＣトラップ収支を示している。エンジン始動直後は未
着火燃料や不完全燃焼により定常アイドル運転時に比較
すると多くのＨＣが燃焼室から排出される。このＨＣは
大部分が触媒コンバータのＨＣトラップ層に捕捉され、
その後ＨＣトラップ層の温度が１５０℃程度に達すると
捕捉されたＨＣがＨＣトラップ層から脱離を開始する。
このとき触媒金属層が３００℃程度の活性温度に達して
いれば脱離したＨＣは触媒反応により酸化処理される。
【００１７】本発明では、触媒担体２１にスリット２２
を設けたことにより担体内の伝熱が抑制されるため、ス
リットを持たない担体に比較して担体全体の温度上昇が
遅れ、それだけＨＣトラップ層２５がＨＣ脱離温度に達
するまでの時間も長くなる。このことは担体に捕捉され
るＨＣ量を増大させるとともにＨＣ脱離が開始されるま
での触媒金属層２６の温度上昇量を大きくするのでＨＣ
の浄化性能も向上する。図にＡで示したのは前記ＨＣ脱
離温度に達するまでの遅れ時間ｔｄの間のＨＣ捕捉量の
差を示しており、ＨＣ脱離開始後のＢ領域とＣ領域との
差が浄化性能の向上分を表している。つまり、脱離して
浄化しきれなかったＨＣの処理量が、スリット２２を設
けたことにより、Ｂ領域とＣ領域の差分だけ向上するの
である。また、スリット２２の部分を排気ガスが通過す
るときの乱流の作用により触媒コンバータに担持したト
ラップ剤がより有効に利用されるので、ＨＣを捕捉する
性能自体もスリットを持たないものより向上する。
を設けたことにより担体内の伝熱が抑制されるため、ス
リットを持たない担体に比較して担体全体の温度上昇が
遅れ、それだけＨＣトラップ層２５がＨＣ脱離温度に達
するまでの時間も長くなる。このことは担体に捕捉され
るＨＣ量を増大させるとともにＨＣ脱離が開始されるま
での触媒金属層２６の温度上昇量を大きくするのでＨＣ
の浄化性能も向上する。図にＡで示したのは前記ＨＣ脱
離温度に達するまでの遅れ時間ｔｄの間のＨＣ捕捉量の
差を示しており、ＨＣ脱離開始後のＢ領域とＣ領域との
差が浄化性能の向上分を表している。つまり、脱離して
浄化しきれなかったＨＣの処理量が、スリット２２を設
けたことにより、Ｂ領域とＣ領域の差分だけ向上するの
である。また、スリット２２の部分を排気ガスが通過す
るときの乱流の作用により触媒コンバータに担持したト
ラップ剤がより有効に利用されるので、ＨＣを捕捉する
性能自体もスリットを持たないものより向上する。
【００１８】特に、セル２４の深層側にＨＣトラップ層
２５を、表層側に触媒金属層２６をそれぞれ積層した構
成においては、スリット２２を伴うことにより、ＨＣト
ラップ層２５がＨＣ脱離温度に達するまでの時間を長く
し、ＨＣ｀脱離が開始されるまでの触媒金属層２６の温
度上昇量を大きくし、さらに前記乱流の作用によりＨＣ
トラップ層２５へのＨＣ捕捉効果を確保しつつ、触媒金
属層２６の活性を均一にできるので高い浄化性能が発揮
される。触媒金属層２６で生じる反応熱は既述したよう
にスリット２２より下流側への伝達が抑制されるので、
下流側ＨＣトラップ層２５の温度上昇が遅くなりＨＣ捕
捉性能が向上する。触媒金属層２６はスリット２２で仕
切られた担体ブロック毎の熱容量が小さいので排気ガス
の流入に伴い上流側から順に活性化しＨＣ脱離時の浄化
性能を向上させる。
２５を、表層側に触媒金属層２６をそれぞれ積層した構
成においては、スリット２２を伴うことにより、ＨＣト
ラップ層２５がＨＣ脱離温度に達するまでの時間を長く
し、ＨＣ｀脱離が開始されるまでの触媒金属層２６の温
度上昇量を大きくし、さらに前記乱流の作用によりＨＣ
トラップ層２５へのＨＣ捕捉効果を確保しつつ、触媒金
属層２６の活性を均一にできるので高い浄化性能が発揮
される。触媒金属層２６で生じる反応熱は既述したよう
にスリット２２より下流側への伝達が抑制されるので、
下流側ＨＣトラップ層２５の温度上昇が遅くなりＨＣ捕
捉性能が向上する。触媒金属層２６はスリット２２で仕
切られた担体ブロック毎の熱容量が小さいので排気ガス
の流入に伴い上流側から順に活性化しＨＣ脱離時の浄化
性能を向上させる。
【００１９】触媒担体２１に複数のスリット２２を垂直
に形成した構成は、製造が比較的容易であることに加え
て担体の強度確保の面で有利である。また、複数のスリ
ット２２をガス流れ方向に等間隔に配列した構成におい
ては、排温によらずスリット前後の触媒部分でのＨＣ捕
捉時間を一定にしてＨＣトラップ性能を制御しやすい。
スリット２２を設ける数は、ガス流の乱流化と伝熱の抑
制という観点からは多くした方が有効である。
に形成した構成は、製造が比較的容易であることに加え
て担体の強度確保の面で有利である。また、複数のスリ
ット２２をガス流れ方向に等間隔に配列した構成におい
ては、排温によらずスリット前後の触媒部分でのＨＣ捕
捉時間を一定にしてＨＣトラップ性能を制御しやすい。
スリット２２を設ける数は、ガス流の乱流化と伝熱の抑
制という観点からは多くした方が有効である。
【００２０】触媒担体２１内部の伝熱がスリット２２に
より抑制される作用はメタル担体であってもある程度は
期待できるが、熱伝導率の比較的小さいセラミクス材料
を担体として適用することでより顕著となる。セラミク
ス材はゼオライト等のＨＣトラップ剤との相性が良く、
コーティングの強度が高いという利点もある。
より抑制される作用はメタル担体であってもある程度は
期待できるが、熱伝導率の比較的小さいセラミクス材料
を担体として適用することでより顕著となる。セラミク
ス材はゼオライト等のＨＣトラップ剤との相性が良く、
コーティングの強度が高いという利点もある。
【００２１】ＨＣの捕捉量を増やすためにＨＣトラップ
剤の担持量を増やすとセルの通路面積が小さくなりそれ
だけ排気抵抗が増大してしまう。この点、本発明では前
述した乱流化および熱伝導抑制の効果によりＨＣトラッ
プ性能が向上するのでセル密度を下げて排気抵抗の軽減
を図ることも可能である。具体的には一般的な三元触媒
のセル密度が９００以上であるのに対して、本発明では
３００以下、少なくとも６００以下にすることが可能で
ある。前記セル密度の単位は担体横断面の面積１平方イ
ンチあたりのセル数であり、当業者による取引上の常用
単位である。また、ＨＣトラップ剤の担持量は、例えば
セル密度が３００のとき３５０程度、セル密度が６００
のとき２５０程度とする。前記担持量の単位はｇ／ｃｆ
すなわち触媒担体の見かけ上の容積１立方フィートあた
りのグラム数であり、当業者による取引上の常用単位で
ある。
剤の担持量を増やすとセルの通路面積が小さくなりそれ
だけ排気抵抗が増大してしまう。この点、本発明では前
述した乱流化および熱伝導抑制の効果によりＨＣトラッ
プ性能が向上するのでセル密度を下げて排気抵抗の軽減
を図ることも可能である。具体的には一般的な三元触媒
のセル密度が９００以上であるのに対して、本発明では
３００以下、少なくとも６００以下にすることが可能で
ある。前記セル密度の単位は担体横断面の面積１平方イ
ンチあたりのセル数であり、当業者による取引上の常用
単位である。また、ＨＣトラップ剤の担持量は、例えば
セル密度が３００のとき３５０程度、セル密度が６００
のとき２５０程度とする。前記担持量の単位はｇ／ｃｆ
すなわち触媒担体の見かけ上の容積１立方フィートあた
りのグラム数であり、当業者による取引上の常用単位で
ある。
【００２２】図１に示したような複数の触媒コンバータ
９〜１１を備えた排気浄化システムでは、下流側に位置
する触媒コンバータ１０または１１について、そのセル
密度を上流側のものよりも小さくして排気抵抗を低減す
ることができる。下流側の触媒は昇温性が低く活性温度
に達するまでに時間がかかるが、本発明の触媒コンバー
タの構成によればＨＣトラップ性能を十分に高められる
ので、排気浄化性能を確保しつつセル密度を粗くして排
気抵抗を小さくできるのである。
９〜１１を備えた排気浄化システムでは、下流側に位置
する触媒コンバータ１０または１１について、そのセル
密度を上流側のものよりも小さくして排気抵抗を低減す
ることができる。下流側の触媒は昇温性が低く活性温度
に達するまでに時間がかかるが、本発明の触媒コンバー
タの構成によればＨＣトラップ性能を十分に高められる
ので、排気浄化性能を確保しつつセル密度を粗くして排
気抵抗を小さくできるのである。
【００２３】前記と同様の効果は、複数の触媒担体を互
いに隙間を空けてガス流れ方向に配列した構成において
も得られるが、スリットを形成した本発明の構成の方が
組立工数および個々の触媒担体の強度、耐久性の点で比
較的有利である。
いに隙間を空けてガス流れ方向に配列した構成において
も得られるが、スリットを形成した本発明の構成の方が
組立工数および個々の触媒担体の強度、耐久性の点で比
較的有利である。
【００２４】図６はスリット２２を触媒担体２１の上流
部（図の左方が上流、以下同様。）に偏在させた実施形
態である。この実施形態では複数のスリット２２のガス
流れ方向の分布が上流側にて密となるように触媒担体２
１にスリット２２を配列している。
部（図の左方が上流、以下同様。）に偏在させた実施形
態である。この実施形態では複数のスリット２２のガス
流れ方向の分布が上流側にて密となるように触媒担体２
１にスリット２２を配列している。
【００２５】この実施形態によれば、同数のスリット２
２を等間隔で配列した場合に比較して、触媒担体２１の
比較的上流側での乱流作用を促進して、ＨＣの捕捉、脱
離性能を向上できる。スリット２２の密度が高い部分で
は触媒金属層２６の熱容量が小さくなるので、始動直後
の排気温度が比較的低いエンジンであっても、前記乱流
化の作用とあわせて、触媒金属層２６の触媒成分の昇
温、活性をより早めることができ、ＨＣ脱離時の浄化性
能を高められる。スリット２２よりも下流側については
触媒担体への伝熱をより抑制してＨＣトラップ層２５の
昇温を抑え、ＨＣトラップ性能を高められる。
２を等間隔で配列した場合に比較して、触媒担体２１の
比較的上流側での乱流作用を促進して、ＨＣの捕捉、脱
離性能を向上できる。スリット２２の密度が高い部分で
は触媒金属層２６の熱容量が小さくなるので、始動直後
の排気温度が比較的低いエンジンであっても、前記乱流
化の作用とあわせて、触媒金属層２６の触媒成分の昇
温、活性をより早めることができ、ＨＣ脱離時の浄化性
能を高められる。スリット２２よりも下流側については
触媒担体への伝熱をより抑制してＨＣトラップ層２５の
昇温を抑え、ＨＣトラップ性能を高められる。
【００２６】図７はスリット２２を触媒担体２１の下流
部に偏在させた実施形態である。この実施形態では複数
のスリット２２のガス流れ方向の分布が下流側にて密と
なるように触媒担体２１にスリット２２を配列してい
る。
部に偏在させた実施形態である。この実施形態では複数
のスリット２２のガス流れ方向の分布が下流側にて密と
なるように触媒担体２１にスリット２２を配列してい
る。
【００２７】この実施形態によれば、触媒担体２１の下
流側の触媒金属層２６の昇温が遅い場合に、同数のスリ
ット２２を等間隔で配列した場合に比較して触媒成分の
活性を早く均一に高めることができる。始動直後の排気
温度が比較的高いエンジンでは担体上流部のＨＣトラッ
プ層２５の温度上昇を抑えつつＨＣトラップ性能を向上
させることができる。排気温度が高い場合は、表層側の
触媒金属層２６の昇温、活性はそれだけ速やかになるの
でＨＣ脱離時の浄化性能も確保される。
流側の触媒金属層２６の昇温が遅い場合に、同数のスリ
ット２２を等間隔で配列した場合に比較して触媒成分の
活性を早く均一に高めることができる。始動直後の排気
温度が比較的高いエンジンでは担体上流部のＨＣトラッ
プ層２５の温度上昇を抑えつつＨＣトラップ性能を向上
させることができる。排気温度が高い場合は、表層側の
触媒金属層２６の昇温、活性はそれだけ速やかになるの
でＨＣ脱離時の浄化性能も確保される。
【００２８】図８はスリット２２を触媒担体２１の上流
部と下流部に偏在させた実施形態である。この実施形態
では複数のスリット２２のガス流れ方向の分布が上流側
と下流側において密、中間部において疎となるように触
媒担体２１にスリット２２を配列している。
部と下流部に偏在させた実施形態である。この実施形態
では複数のスリット２２のガス流れ方向の分布が上流側
と下流側において密、中間部において疎となるように触
媒担体２１にスリット２２を配列している。
【００２９】この実施形態によれば、同数のスリット２
２を等間隔で配列した場合に比較して、担体中間部の触
媒金属層２６の熱容量が大きくなるので、担体中間部で
触媒金属の温度が上昇しやすい場合に、当該中間部の触
媒金属の温度上昇を抑制して触媒金属の活性を担体全域
にわたり均一化することができる。上下流部においては
乱流化および熱伝導抑制の作用によりＨＣのトラップお
よび処理性能が向上する。
２を等間隔で配列した場合に比較して、担体中間部の触
媒金属層２６の熱容量が大きくなるので、担体中間部で
触媒金属の温度が上昇しやすい場合に、当該中間部の触
媒金属の温度上昇を抑制して触媒金属の活性を担体全域
にわたり均一化することができる。上下流部においては
乱流化および熱伝導抑制の作用によりＨＣのトラップお
よび処理性能が向上する。
【００３０】図９は１個以上のスリット２２を触媒担体
２１の中間部に偏在させた実施形態である。すなわちこ
の実施形態では複数のスリット２２のガス流れ方向の分
布が上流側と下流側において疎、中間部において密とな
るように触媒担体２１にスリット２２を配列している。
２１の中間部に偏在させた実施形態である。すなわちこ
の実施形態では複数のスリット２２のガス流れ方向の分
布が上流側と下流側において疎、中間部において密とな
るように触媒担体２１にスリット２２を配列している。
【００３１】この実施形態によれば、前記図８の実施形
態とは対称的に、担体中間部の触媒金属層２６の熱容量
が比較的小さくなるので、中間部での触媒金属の昇温が
遅い場合に、当該中間部の触媒金属の温度上昇を促して
触媒金属の活性を担体全域にわたり均一化することがで
きる。排気に直接晒されない下層側のＨＣトラップ層２
５についてはスリット２２による伝熱抑制により温度上
昇が抑えられる。
態とは対称的に、担体中間部の触媒金属層２６の熱容量
が比較的小さくなるので、中間部での触媒金属の昇温が
遅い場合に、当該中間部の触媒金属の温度上昇を促して
触媒金属の活性を担体全域にわたり均一化することがで
きる。排気に直接晒されない下層側のＨＣトラップ層２
５についてはスリット２２による伝熱抑制により温度上
昇が抑えられる。
【００３２】図１０は触媒担体２１に等間隔に形成した
複数のスリット２２のうち上流部に位置するものの幅ｄ
を下流部のものよりも大とした実施形態である。
複数のスリット２２のうち上流部に位置するものの幅ｄ
を下流部のものよりも大とした実施形態である。
【００３３】この実施形態によれば、スリット幅ｄを大
にした上流部での排気の乱流化をより促進できると共に
伝熱抑制作用も大にできる。始動直後の排温が高く、担
体上流部でＨＣトラップ層２５が昇温しやすい場合に適
合する。幅ｄの大きなスリット２２の部分ではそれだけ
ガスの乱れが大きいことによりその下流側での担体横断
面方向のガス流量分布が均一となるので、ＨＣトラップ
性能、脱離ＨＣの浄化性能ともに向上する。
にした上流部での排気の乱流化をより促進できると共に
伝熱抑制作用も大にできる。始動直後の排温が高く、担
体上流部でＨＣトラップ層２５が昇温しやすい場合に適
合する。幅ｄの大きなスリット２２の部分ではそれだけ
ガスの乱れが大きいことによりその下流側での担体横断
面方向のガス流量分布が均一となるので、ＨＣトラップ
性能、脱離ＨＣの浄化性能ともに向上する。
【００３４】図１１は触媒担体２１に等間隔に形成した
複数のスリット２２のうち下流部に位置するものの幅ｄ
を上流部のものよりも大とした実施形態である。
複数のスリット２２のうち下流部に位置するものの幅ｄ
を上流部のものよりも大とした実施形態である。
【００３５】この実施形態によれば、スリット幅ｄを大
にした下流部での排気の乱流化をより促進できると共に
伝熱抑制作用も大にできる。担体下流部でＨＣトラップ
層２５が昇温しやすい場合に本構成を適用することによ
り、担体全体でのＨＣトラップ層２５の昇温を抑えてＨ
Ｃトラップ性能を向上できる。
にした下流部での排気の乱流化をより促進できると共に
伝熱抑制作用も大にできる。担体下流部でＨＣトラップ
層２５が昇温しやすい場合に本構成を適用することによ
り、担体全体でのＨＣトラップ層２５の昇温を抑えてＨ
Ｃトラップ性能を向上できる。
【００３６】図１２は触媒担体２１に形成した複数のス
リット２２のうち上流部と下流部に位置するものの幅ｄ
を中間部のものよりも大とした実施形態である。
リット２２のうち上流部と下流部に位置するものの幅ｄ
を中間部のものよりも大とした実施形態である。
【００３７】この実施形態によれば、担体上流部と下流
部で排気の乱流化をより促進できると共に伝熱抑制作用
も大にできる。担体上流部と下流部でＨＣトラップ層２
５が昇温しやすい場合に本構成を適用することにより、
担体全体でのＨＣトラップ層２５の昇温を抑えてＨＣト
ラップ性能を向上できる。担体上流部で大きなガス乱れ
を発生させられるので、その下流側での担体横断面方向
のガス流量分布が均一となり、ＨＣトラップ性能、脱離
ＨＣの浄化性能が向上する。
部で排気の乱流化をより促進できると共に伝熱抑制作用
も大にできる。担体上流部と下流部でＨＣトラップ層２
５が昇温しやすい場合に本構成を適用することにより、
担体全体でのＨＣトラップ層２５の昇温を抑えてＨＣト
ラップ性能を向上できる。担体上流部で大きなガス乱れ
を発生させられるので、その下流側での担体横断面方向
のガス流量分布が均一となり、ＨＣトラップ性能、脱離
ＨＣの浄化性能が向上する。
【００３８】図１３は触媒担体２１に形成した複数のス
リット２２のうち中間部に位置するものの幅ｄを上流部
および下流部のものよりも大とした実施形態である。
リット２２のうち中間部に位置するものの幅ｄを上流部
および下流部のものよりも大とした実施形態である。
【００３９】この実施形態によれば、担体中間部で排気
の乱流化をより促進できると共に伝熱抑制作用も大にで
きる。担体中間部でＨＣトラップ層２５が昇温しやすい
場合に本構成を適用することにより、担体全体でのＨＣ
トラップ層２５の昇温を抑えてＨＣトラップ性能を向上
できる。
の乱流化をより促進できると共に伝熱抑制作用も大にで
きる。担体中間部でＨＣトラップ層２５が昇温しやすい
場合に本構成を適用することにより、担体全体でのＨＣ
トラップ層２５の昇温を抑えてＨＣトラップ性能を向上
できる。
【００４０】図１４は触媒担体２１の両側面から対向的
に、かつセルに対して垂直にスリット２２を形成し、前
記一対のスリットの中間に非スリット部２３を設けた実
施形態である。
に、かつセルに対して垂直にスリット２２を形成し、前
記一対のスリットの中間に非スリット部２３を設けた実
施形態である。
【００４１】この実施形態によれば、非スリット部２３
を設けたことにより触媒担体２１の強度を確保しやす
い。
を設けたことにより触媒担体２１の強度を確保しやす
い。
【００４２】図１５は触媒担体２１の両側面から交互
に、かつセルに対してガス流れの上流側に傾斜するよう
に複数のスリット２２を形成した実施形態である。ガス
流れ方向から見ると隣接するスリット２２どうしが部分
的に重畳するように交互に配列している。
に、かつセルに対してガス流れの上流側に傾斜するよう
に複数のスリット２２を形成した実施形態である。ガス
流れ方向から見ると隣接するスリット２２どうしが部分
的に重畳するように交互に配列している。
【００４３】この実施形態によれば、傾斜したスリット
２２により担体内側から外側へとガスが拡散しやすくな
るので、担体外側部分にデッドボリューム部つまりガス
の流れが少なくＨＣトラップ剤および触媒金属の機能を
十分に生かせない部分が生じる場合に本構成を適用する
ことにより、デッドボリューム部を少なくすることがで
きる。
２２により担体内側から外側へとガスが拡散しやすくな
るので、担体外側部分にデッドボリューム部つまりガス
の流れが少なくＨＣトラップ剤および触媒金属の機能を
十分に生かせない部分が生じる場合に本構成を適用する
ことにより、デッドボリューム部を少なくすることがで
きる。
【００４４】図１６は触媒担体２１の両側面から対向的
に、かつセルに対してガス流れの上流側に傾斜するよう
に複数のスリット２２を形成した実施形態である。この
実施形態では、ガス流れ方向から見ると隣接するスリッ
ト２２どうしが重畳する部分はなく、非スリット部２３
が中央部に残っている。
に、かつセルに対してガス流れの上流側に傾斜するよう
に複数のスリット２２を形成した実施形態である。この
実施形態では、ガス流れ方向から見ると隣接するスリッ
ト２２どうしが重畳する部分はなく、非スリット部２３
が中央部に残っている。
【００４５】この実施形態によれば、図１５のものと同
様に担体外側域のデッドボリューム部を減らしつつ、中
央の非スリット部２３により触媒担体２１の強度を高め
ることができる。
様に担体外側域のデッドボリューム部を減らしつつ、中
央の非スリット部２３により触媒担体２１の強度を高め
ることができる。
【００４６】図１７は、スリット２２を触媒担体２１の
両側面を貫通するように形成した実施形態である。
両側面を貫通するように形成した実施形態である。
【００４７】この実施形態によれば、スリット２２の両
側に非スリット部２３があるため触媒担体２１の強度を
寄り高められる。また、この実施形態ではスリット２３
の側面形状を上流側に頂部を向けた山形形状としてある
ので、図１５または図１６のものと同様に担体外側域の
デッドボリューム部を低減できる。
側に非スリット部２３があるため触媒担体２１の強度を
寄り高められる。また、この実施形態ではスリット２３
の側面形状を上流側に頂部を向けた山形形状としてある
ので、図１５または図１６のものと同様に担体外側域の
デッドボリューム部を低減できる。
【００４８】図１８は触媒担体２１の両側面から交互に
形成したスリット２２の幅ｄを、担体内側に向かって狭
くなるように楔状に形成した実施形態である。隣接する
スリット２２どうしはガス流れ方向から見て一部が重畳
している。
形成したスリット２２の幅ｄを、担体内側に向かって狭
くなるように楔状に形成した実施形態である。隣接する
スリット２２どうしはガス流れ方向から見て一部が重畳
している。
【００４９】この実施形態によれば、担体外周域ほどス
リット幅ｄが大となっているので、担体外周域のガス乱
れをより促進してデッドボリューム部を減らすことがで
きる。
リット幅ｄが大となっているので、担体外周域のガス乱
れをより促進してデッドボリューム部を減らすことがで
きる。
【００５０】図１９は図１８と同様の楔状のスリット２
２を、隣接するスリット２２どうしがガス流れ方向から
見て重畳しないように形成した実施形態である。
２を、隣接するスリット２２どうしがガス流れ方向から
見て重畳しないように形成した実施形態である。
【００５１】この実施形態によれば、図１８のものと同
様に担体外側域のデッドボリューム部を減らしつつ、中
央の非スリット部２３により触媒担体２１の強度を高め
ることができる。
様に担体外側域のデッドボリューム部を減らしつつ、中
央の非スリット部２３により触媒担体２１の強度を高め
ることができる。
【００５２】図２０は触媒担体２１の両側面を貫通する
ようにスリット２２を形成した実施形態である。担体横
断面上、各スリット２２の両側に非スリット部２３が残
っている。また、各スリット２２はその幅ｄが中央部ほ
ど大となるように多角形状に形成してある。
ようにスリット２２を形成した実施形態である。担体横
断面上、各スリット２２の両側に非スリット部２３が残
っている。また、各スリット２２はその幅ｄが中央部ほ
ど大となるように多角形状に形成してある。
【００５３】この実施形態によれば、スリット２２の中
央の幅広部分により担体内側域でのガスの乱れが大きく
なるので、担体内側部分にデッドボリューム部が生じる
場合に本構成を適用することによりデッドボリューム部
を少なくすることができる。また、スリット２２の両側
に非スリット部２３があるので触媒担体２１の強度上も
有利である。
央の幅広部分により担体内側域でのガスの乱れが大きく
なるので、担体内側部分にデッドボリューム部が生じる
場合に本構成を適用することによりデッドボリューム部
を少なくすることができる。また、スリット２２の両側
に非スリット部２３があるので触媒担体２１の強度上も
有利である。
【００５４】図２１は触媒担体２１の両側面を貫通する
ように、かつガス流れの上下流方向に複数の頂部を有す
る屈曲形状にスリット２２を形成した実施形態である。
ように、かつガス流れの上下流方向に複数の頂部を有す
る屈曲形状にスリット２２を形成した実施形態である。
【００５５】この実施形態によれば、屈曲したスリット
形状により担体中央部でのガス流れを複雑化してその乱
れをより大きくできるので、担体のデッドボリューム部
を効果的に減らすことができる。また、スリット両側の
非スリット部２３により担体強度を確保できる。
形状により担体中央部でのガス流れを複雑化してその乱
れをより大きくできるので、担体のデッドボリューム部
を効果的に減らすことができる。また、スリット両側の
非スリット部２３により担体強度を確保できる。
【００５６】図２２は触媒担体２１の両側面を貫通する
ように、かつガス流れの上流方向に凸の湾曲形状にスリ
ット２２を形成した実施形態である。
ように、かつガス流れの上流方向に凸の湾曲形状にスリ
ット２２を形成した実施形態である。
【００５７】この実施形態によれば、図１７のものと同
様に担体のデッドボリューム部を減らす効果が得られる
ことに加えて、スリット２２が湾曲形状であって鋭角部
分がないため、触媒担体２１が振動や衝撃力を受けたと
きに応力集中を起こしにくく、強度上有利である。
様に担体のデッドボリューム部を減らす効果が得られる
ことに加えて、スリット２２が湾曲形状であって鋭角部
分がないため、触媒担体２１が振動や衝撃力を受けたと
きに応力集中を起こしにくく、強度上有利である。
【００５８】図２３〜図３２は、触媒担体２１にコーテ
ィングする触媒金属またはＨＣトラップ剤の担持量の分
布に関する実施形態を示す。担持量とは触媒金属または
ＨＣトラップ剤の密度または重量を意味する。また以下
の説明または図では担持量が上下流方向に段階的に変化
するように表しているが、これに限らず、担持量が連続
的に変化するような構成とすることもできる。
ィングする触媒金属またはＨＣトラップ剤の担持量の分
布に関する実施形態を示す。担持量とは触媒金属または
ＨＣトラップ剤の密度または重量を意味する。また以下
の説明または図では担持量が上下流方向に段階的に変化
するように表しているが、これに限らず、担持量が連続
的に変化するような構成とすることもできる。
【００５９】図２３は、触媒担体２１の全体に均一に触
媒金属Ｍ（ハッチング部）を担持した実施形態である。
媒金属Ｍ（ハッチング部）を担持した実施形態である。
【００６０】この実施形態によれば、前述したスリット
によるガス乱流化と担体内の伝熱抑制の効果により捕捉
した多量のＨＣを高効率で処理でき、多くの場合に安定
した排気浄化性能が得られる。
によるガス乱流化と担体内の伝熱抑制の効果により捕捉
した多量のＨＣを高効率で処理でき、多くの場合に安定
した排気浄化性能が得られる。
【００６１】図２４は、触媒金属Ｍの担持量が触媒担体
２１上流部において大となるようにした実施形態であ
る。
２１上流部において大となるようにした実施形態であ
る。
【００６２】この実施形態によれば、触媒入口部で早期
に触媒活性を高められるので、始動直後の排温が低いエ
ンジンであっても、ＨＣ脱離後の浄化性能を確保しやす
い。また下流側のＨＣトラップ剤へのＨＣ捕捉量を低減
してその全体量を減らすことができる。前述した触媒の
早期活性により担体上流部の昇温が促進しても、スリッ
ト２２により伝熱が抑制されるので、ＨＣトラップ剤の
量を減らしたとしても担体下流部でのＨＣ捕捉性能は確
保できる。
に触媒活性を高められるので、始動直後の排温が低いエ
ンジンであっても、ＨＣ脱離後の浄化性能を確保しやす
い。また下流側のＨＣトラップ剤へのＨＣ捕捉量を低減
してその全体量を減らすことができる。前述した触媒の
早期活性により担体上流部の昇温が促進しても、スリッ
ト２２により伝熱が抑制されるので、ＨＣトラップ剤の
量を減らしたとしても担体下流部でのＨＣ捕捉性能は確
保できる。
【００６３】図２５は、触媒金属Ｍの担持量が触媒担体
２１の下流部において大となるようにした実施形態であ
る。
２１の下流部において大となるようにした実施形態であ
る。
【００６４】この実施形態によれば、担体下流部での触
媒活性と浄化が促進される。この担体下流部での温度上
昇はスリット２２により上流側へ伝わることなく、上流
部の担体温度は比較的低く抑えられ、ＨＣトラップ性能
は確保される。
媒活性と浄化が促進される。この担体下流部での温度上
昇はスリット２２により上流側へ伝わることなく、上流
部の担体温度は比較的低く抑えられ、ＨＣトラップ性能
は確保される。
【００６５】図２６は、触媒金属Ｍの担持量が触媒担体
２１の中間部に比較して上流部と下流部において大とな
るようにした実施形態である。
２１の中間部に比較して上流部と下流部において大とな
るようにした実施形態である。
【００６６】この実施形態は、前記図２４と図２５の実
施形態の特徴を併せ持っており、すなわち担体上流部と
下流部とで触媒活性と浄化とが促進される。担体中間部
の温度が上昇しやすい場合に本構成を適用することで、
触媒全体を適切な温度条件下で機能させることができ
る。
施形態の特徴を併せ持っており、すなわち担体上流部と
下流部とで触媒活性と浄化とが促進される。担体中間部
の温度が上昇しやすい場合に本構成を適用することで、
触媒全体を適切な温度条件下で機能させることができ
る。
【００６７】図２７は、触媒金属Ｍの担持量が触媒担体
２１の中間部に比較して上流部と下流部において小とな
るようにした実施形態である。
２１の中間部に比較して上流部と下流部において小とな
るようにした実施形態である。
【００６８】この実施形態では、担体中間部での触媒活
性と浄化とが促進される。中間部よりも下流側への伝熱
はスリット２２により抑制されるので、当該下流部の昇
温を抑えてＨＣトラップ性能を確保できる。担体中間部
の温度上昇が遅い場合に本構成を適用することで、触媒
全体を適切な温度条件下で機能させることができる。
性と浄化とが促進される。中間部よりも下流側への伝熱
はスリット２２により抑制されるので、当該下流部の昇
温を抑えてＨＣトラップ性能を確保できる。担体中間部
の温度上昇が遅い場合に本構成を適用することで、触媒
全体を適切な温度条件下で機能させることができる。
【００６９】図２８は、触媒担体２１の全体に均一にＨ
Ｃトラップ剤Ｔを担持した実施形態である。
Ｃトラップ剤Ｔを担持した実施形態である。
【００７０】この実施形態によれば、前述したスリット
によるガス乱流化と担体内の伝熱抑制の効果により多量
のＨＣを安定して捕捉することができ、多くの場合に安
定した排気浄化性能が得られる。
によるガス乱流化と担体内の伝熱抑制の効果により多量
のＨＣを安定して捕捉することができ、多くの場合に安
定した排気浄化性能が得られる。
【００７１】図２９は、ＨＣトラップ剤Ｔの担持量が触
媒担体２１上流部において大となるようにした実施形態
である。
媒担体２１上流部において大となるようにした実施形態
である。
【００７２】この実施形態によれば、担体上流部でのＨ
Ｃトラップ剤の担持量を大としたことで担体上流部の熱
容量が大きくなるので、始動直後の排温が高いエンジン
の場合に、ＨＣ脱離のタイミングを遅らせて表層側の触
媒金属の活性タイミングと合わせることができ、ＨＣ脱
離時の浄化性能を向上できるとともに触媒全体の容量を
小さくすることができる。
Ｃトラップ剤の担持量を大としたことで担体上流部の熱
容量が大きくなるので、始動直後の排温が高いエンジン
の場合に、ＨＣ脱離のタイミングを遅らせて表層側の触
媒金属の活性タイミングと合わせることができ、ＨＣ脱
離時の浄化性能を向上できるとともに触媒全体の容量を
小さくすることができる。
【００７３】また、始動直後の排温が低いエンジンでは
表層の触媒金属も活性化しにくいので、このように上流
部にＨＣトラップ剤を集中させた構成とすることで触媒
金属の活性タイミングにＨＣ脱離タイミングを合わせて
ＨＣ脱離時の浄化性能を向上させ、触媒容量を減じるこ
とが可能である。
表層の触媒金属も活性化しにくいので、このように上流
部にＨＣトラップ剤を集中させた構成とすることで触媒
金属の活性タイミングにＨＣ脱離タイミングを合わせて
ＨＣ脱離時の浄化性能を向上させ、触媒容量を減じるこ
とが可能である。
【００７４】前記何れの場合も、担体下流部にはスリッ
ト２２により伝熱が抑制されるので、当該下流部分のＨ
Ｃトラップ剤の量を相対的に減らしたとしてもＨＣトラ
ップ性能は確保できる。
ト２２により伝熱が抑制されるので、当該下流部分のＨ
Ｃトラップ剤の量を相対的に減らしたとしてもＨＣトラ
ップ性能は確保できる。
【００７５】図３０は、ＨＣトラップ剤Ｔの担持量が触
媒担体２１の下流部において大となるようにした実施形
態である。
媒担体２１の下流部において大となるようにした実施形
態である。
【００７６】この実施形態によれば、ＨＣトラップ剤の
担持量を大とした担体下流部の熱容量が大きくなるの
で、始動直後の排温が高いエンジンにおいて、スリット
２２による伝熱抑制作用とあわせて担体下流部の温度上
昇を遅らせることができ、これによりＨＣの脱離タイミ
ングを触媒活性化のタイミングに合致するように遅らせ
ることができる。
担持量を大とした担体下流部の熱容量が大きくなるの
で、始動直後の排温が高いエンジンにおいて、スリット
２２による伝熱抑制作用とあわせて担体下流部の温度上
昇を遅らせることができ、これによりＨＣの脱離タイミ
ングを触媒活性化のタイミングに合致するように遅らせ
ることができる。
【００７７】図３１は、ＨＣトラップ剤Ｔの担持量が触
媒担体２１の中間部に比較して上流部と下流部において
大となるようにした実施形態である。
媒担体２１の中間部に比較して上流部と下流部において
大となるようにした実施形態である。
【００７８】この実施形態は、前記図２９と図３０の実
施形態の特徴を併せ持っており、すなわち担体上流部と
下流部の熱容量を大としてＨＣ脱離と触媒活性化のタイ
ミングをコントロールすることができる。たとえば担体
上流部と下流部が温度上昇しやすい場合に本構成を適用
することで、触媒全体を適切な温度条件下で機能させる
ことができる。
施形態の特徴を併せ持っており、すなわち担体上流部と
下流部の熱容量を大としてＨＣ脱離と触媒活性化のタイ
ミングをコントロールすることができる。たとえば担体
上流部と下流部が温度上昇しやすい場合に本構成を適用
することで、触媒全体を適切な温度条件下で機能させる
ことができる。
【００７９】図３２は、ＨＣトラップ剤の担持量が触媒
担体２１の中間部に比較して上流部と下流部において小
となるようにした実施形態である。
担体２１の中間部に比較して上流部と下流部において小
となるようにした実施形態である。
【００８０】この実施形態では、担体中間部の熱容量が
大きくなり、ＨＣトラップ量が増大する。中間部よりも
下流側への伝熱はスリット２２により抑制されるので、
当該下流部の昇温を抑えてＨＣトラップ性能を確保でき
る。担体中間部の温度上昇が早い場合に本構成を適用す
ることで、触媒全体を適切な温度条件下で機能させるこ
とができる。
大きくなり、ＨＣトラップ量が増大する。中間部よりも
下流側への伝熱はスリット２２により抑制されるので、
当該下流部の昇温を抑えてＨＣトラップ性能を確保でき
る。担体中間部の温度上昇が早い場合に本構成を適用す
ることで、触媒全体を適切な温度条件下で機能させるこ
とができる。
【００８１】図３３と図３４は担体の配列に関する実施
形態である。図３３は、複数のスリット２２を備えた触
媒担体２１の上流側にＨＣトラップ触媒２８を隣接して
配置した実施形態である。
形態である。図３３は、複数のスリット２２を備えた触
媒担体２１の上流側にＨＣトラップ触媒２８を隣接して
配置した実施形態である。
【００８２】この実施形態によれば、ＨＣトラップ剤と
触媒金属とを担持した触媒担体２１の上流側にＨＣトラ
ップ触媒２８を隣接して配置したことにより、担体２１
からの触媒反応熱の伝達を確実に遮断してＨＣトラップ
触媒２８のＨＣトラップ性能を向上できる。
触媒金属とを担持した触媒担体２１の上流側にＨＣトラ
ップ触媒２８を隣接して配置したことにより、担体２１
からの触媒反応熱の伝達を確実に遮断してＨＣトラップ
触媒２８のＨＣトラップ性能を向上できる。
【００８３】なおＨＣトラップ触媒２８に代えて三元触
媒を適用した場合には、当該三元触媒が下流側触媒のＨ
Ｃ脱離タイミングよりも早期に活性化するように熱設計
をしておくことにより、排気脈動により下流側から逆流
してきた排気中の脱離ＨＣを触媒間の隙間部分で拡散し
つつ上流側触媒にて浄化することができる。
媒を適用した場合には、当該三元触媒が下流側触媒のＨ
Ｃ脱離タイミングよりも早期に活性化するように熱設計
をしておくことにより、排気脈動により下流側から逆流
してきた排気中の脱離ＨＣを触媒間の隙間部分で拡散し
つつ上流側触媒にて浄化することができる。
【００８４】図３４は、前記上流側のＨＣトラップ触媒
２８をガス流れ方向に二分割された第１担体２８ａと２
８ｂとから構成した実施形態である。
２８をガス流れ方向に二分割された第１担体２８ａと２
８ｂとから構成した実施形態である。
【００８５】この実施形態によれば、前記図３３のもの
と同様な効果が得られることに加えて、上流側のＨＣト
ラップ触媒２８においても熱伝導抑制と乱流化の作用を
得てＨＣトラップ性能をより向上させることができる。
と同様な効果が得られることに加えて、上流側のＨＣト
ラップ触媒２８においても熱伝導抑制と乱流化の作用を
得てＨＣトラップ性能をより向上させることができる。
【００８６】上流側の分割構成の触媒として三元触媒を
適用した場合には、図３３の場合と同様にその活性化の
タイミングを適切に設定することにより排気脈動を利用
して下流側触媒からの脱離ＨＣを処理できる。
適用した場合には、図３３の場合と同様にその活性化の
タイミングを適切に設定することにより排気脈動を利用
して下流側触媒からの脱離ＨＣを処理できる。
【００８７】図３５〜図３７は、ＨＣトラップ剤または
触媒金属のコーティング層の構成に関する実施形態であ
る。図３５は、ＨＣトラップ層２５を互いに特性が異な
る複数の層２５ａと２５ｂから構成した実施形態であ
る。図３６は、ＨＣトラップ層２５に隣接してアルミナ
等からなる断熱層２９を形成した実施形態である。図３
７は、触媒金属層２６を互いに特性が異なる複数の層２
６ａと２６ｂから構成した実施形態である。前記触媒金
属層２６ａと２６ｂの組み合わせとしては、例えば表層
２６ａにＰｄを適用した場合には、深層２６ｂはＰｄ−
Ｒｈ系、またはＰｔ−Ｒｈ系、または比較的低密度のＰ
ｄ層とする。
触媒金属のコーティング層の構成に関する実施形態であ
る。図３５は、ＨＣトラップ層２５を互いに特性が異な
る複数の層２５ａと２５ｂから構成した実施形態であ
る。図３６は、ＨＣトラップ層２５に隣接してアルミナ
等からなる断熱層２９を形成した実施形態である。図３
７は、触媒金属層２６を互いに特性が異なる複数の層２
６ａと２６ｂから構成した実施形態である。前記触媒金
属層２６ａと２６ｂの組み合わせとしては、例えば表層
２６ａにＰｄを適用した場合には、深層２６ｂはＰｄ−
Ｒｈ系、またはＰｔ−Ｒｈ系、または比較的低密度のＰ
ｄ層とする。
【００８８】これらの実施形態によれば、触媒担体やＨ
Ｃトラップ剤の特性による昇温性に応じてＨＣ脱離タイ
ミングまたは触媒金属の活性タイミングを適切に制御す
ることが可能となる。
Ｃトラップ剤の特性による昇温性に応じてＨＣ脱離タイ
ミングまたは触媒金属の活性タイミングを適切に制御す
ることが可能となる。
【００８９】なお、以上の各図はスリットの形成態様や
触媒コンバータの構造を説明するための図面であり、ス
リットの幅、ピッチなどは説明の便宜のために実際とは
異なる寸法または比率で描いてある。
触媒コンバータの構造を説明するための図面であり、ス
リットの幅、ピッチなどは説明の便宜のために実際とは
異なる寸法または比率で描いてある。
【図１】本発明による触媒コンバータを適用したエンジ
ンシステムの一例を示す概略構成図。
ンシステムの一例を示す概略構成図。
【図２】本発明による触媒担体の実施形態を示す形状説
明図。
明図。
【図３】前記触媒担体のセル部分の詳細を示す横断面
図。
図。
【図４】本発明による触媒コンバータの担体支持構造の
一例を示す縦断面図。
一例を示す縦断面図。
【図５】本発明による効果を、スリットがない従来の触
媒担体との比較において示した特性線図。
媒担体との比較において示した特性線図。
【図６】本発明による触媒担体の他の実施形態の側面
図。
図。
【図７】本発明による触媒担体の他の実施形態の側面
図。
図。
【図８】本発明による触媒担体の他の実施形態の側面
図。
図。
【図９】本発明による触媒担体の他の実施形態の側面
図。
図。
【図１０】本発明による触媒担体の他の実施形態の側面
図。
図。
【図１１】本発明による触媒担体の他の実施形態の側面
図。
図。
【図１２】本発明による触媒担体の他の実施形態の側面
図。
図。
【図１３】本発明による触媒担体の他の実施形態の側面
図。
図。
【図１４】本発明による触媒担体の他の実施形態の側面
図。
図。
【図１５】本発明による触媒担体の他の実施形態の側面
図。
図。
【図１６】本発明による触媒担体の他の実施形態の側面
図。
図。
【図１７】本発明による触媒担体の他の実施形態の側面
図。
図。
【図１８】本発明による触媒担体の他の実施形態の側面
図。
図。
【図１９】本発明による触媒担体の他の実施形態の側面
図。
図。
【図２０】本発明による触媒担体の他の実施形態の側面
図。
図。
【図２１】本発明による触媒担体の他の実施形態の側面
図。
図。
【図２２】本発明による触媒担体の他の実施形態の側面
図。
図。
【図２３】本発明による触媒担体の他の実施形態の側面
図。
図。
【図２４】本発明による触媒担体の他の実施形態の側面
図。
図。
【図２５】本発明による触媒担体の他の実施形態の側面
図。
図。
【図２６】本発明による触媒担体の他の実施形態の側面
図。
図。
【図２７】本発明による触媒担体の他の実施形態の側面
図。
図。
【図２８】本発明による触媒担体の他の実施形態の側面
図。
図。
【図２９】本発明による触媒担体の他の実施形態の側面
図。
図。
【図３０】本発明による触媒担体の他の実施形態の側面
図。
図。
【図３１】本発明による触媒担体の他の実施形態の側面
図。
図。
【図３２】本発明による触媒担体の他の実施形態の側面
図。
図。
【図３３】本発明による触媒担体の他の実施形態の側面
図。
図。
【図３４】本発明による触媒担体の他の実施形態の側面
図。
図。
【図３５】本発明による触媒担体の他の実施形態のセル
部詳細断面図。
部詳細断面図。
【図３６】本発明による触媒担体の他の実施形態のセル
部詳細断面図。
部詳細断面図。
【図３７】本発明による触媒担体の他の実施形態のセル
部詳細断面図。
部詳細断面図。
１ エンジン
２ 吸気通路
３ 排気通路
９〜１１ 触媒コンバータ
２１ 触媒担体
２２ スリット
２３ 非スリット部
２４ セル
２５ ＨＣトラップ層
２６ 触媒金属層
２８ ＨＣトラップ触媒
２９ 断熱層
３４ 触媒容器
─────────────────────────────────────────────────────
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 3/28 ３０１ Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｃ
(72)発明者 三石 俊一
神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産
自動車株式会社内
(72)発明者 西沢 公良
神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産
自動車株式会社内
(72)発明者 鵜篭 芳直
神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産
自動車株式会社内
Ｆターム(参考） 3G091 AB03 AB10 BA01 BA15 FA01
FA04 GA06 GA14 HA18
4D048 AA06 AA13 AA18 AB01 AB02
BA10X BA30X BA31X BA33X
BA39X BB03 CC32 CC36
DA02 DA06
4G069 AA01 AA03 AA11 BA13B
BA17 BC71B BC72B BC75B
CA03 CA09 DA06 EA11 EE06
EE07
Claims (40)
- 【請求項１】触媒担体にＨＣトラップ剤のコーティング
を施した触媒コンバータにおいて、 前記触媒担体のセルを横断するようにスリットを形成し
たことを特徴とする触媒コンバータ。 - 【請求項２】前記スリットを触媒担体のガス流れ方向に
複数配列した請求項１に記載の触媒コンバータ。 - 【請求項３】前記複数のスリットを等間隔に配列した請
求項２に記載の触媒コンバータ。 - 【請求項４】前記スリットを触媒担体の上流部に偏在さ
せた請求項１または請求項２に記載の触媒コンバータ。 - 【請求項５】前記スリットを触媒担体の下流部に偏在さ
せた請求項１または請求項２に記載の触媒コンバータ。 - 【請求項６】前記スリットを触媒担体の上流部と下流部
に偏在させた請求項２に記載の触媒コンバータ。 - 【請求項７】前記スリットを触媒担体の中間部に偏在さ
せた請求項２に記載の触媒コンバータ。 - 【請求項８】前記複数のスリットのうち、上流側のもの
の幅を下流側のものに比較して大とした請求項２に記載
の触媒コンバータ。 - 【請求項９】前記複数のスリットのうち、下流側のもの
の幅を上流側のものに比較して大とした請求項２に記載
の触媒コンバータ。 - 【請求項１０】前記複数のスリットのうち、上流側と下
流側のものの幅をこれらの中間に位置するものよりも大
とした請求項２に記載の触媒コンバータ。 - 【請求項１１】前記複数のスリットのうち、中間に位置
するものの幅をその上流側または下流側に位置するもの
よりも大とした請求項２に記載の触媒コンバータ。 - 【請求項１２】前記複数のスリットは触媒担体外周の相
対する位置から対向的に、かつセル内のガス流れに対し
て垂直に形成した請求項２に記載の触媒コンバータ。 - 【請求項１３】前記複数のスリットは触媒担体外周の相
対する位置から対向的に、かつセル内のガス流れに対し
て傾斜して形成した請求項２に記載の触媒コンバータ。 - 【請求項１４】前記相対するスリットはガス流れ方向か
ら見て互いに重畳しないように形成した請求項１２また
は請求央１３に記載の触媒コンバータ。 - 【請求項１５】前記スリットを触媒担体の両側面を貫通
するように形成した請求項１または請求項２に記載の触
媒コンバータ。 - 【請求項１６】前記複数のスリットは触媒担体の外周か
ら内側に向かって次第に幅が狭くなる形状に形成した請
求項２に記載の触媒コンバータ。 - 【請求項１７】前記スリットは触媒担体の相対する位置
から対向的に、かつガス流れ方向から見て互いに重畳し
ないように複数個を形成した請求項１６に記載の触媒コ
ンバータ。 - 【請求項１８】前記貫通したスリットは貫通方向から見
て触媒担体の外周から内側に向かって次第に幅が広くな
る形状に形成した請求項１５に記載の触媒コンバータ。 - 【請求項１９】前記貫通したスリットは貫通方向から見
て上下流方向に複数の頂部を有する屈曲形状に形成した
請求項１５に記載の触媒コンバータ。 - 【請求項２０】前記貫通したスリットは貫通方向から見
て上流側に凸の湾曲形状に形成した請求項１５に記載の
触媒コンバータ。 - 【請求項２１】前記触媒担体には触媒金属を均一に担持
させた請求項１または請求項２に記載の触媒コンバー
タ。 - 【請求項２２】前記触媒担体は触媒金属の担持量が上流
部において大となるようにした請求項１または請求項２
に記載の触媒コンバータ。 - 【請求項２３】前記触媒担体は触媒金属の担持量が下流
部において大となるようにした請求項１または請求項２
に記載の触媒コンバータ。 - 【請求項２４】前記触媒担体は触媒金属の担持量が中間
部に比較して上流部と下流部において大となるようにし
た請求項１または請求項２に記載の触媒コンバータ。 - 【請求項２５】前記触媒担体は触媒金属の担持量が中間
部に比較して上流部と下流部において小となるようにし
た請求項１または請求項２に記載の触媒コンバータ。 - 【請求項２６】前記触媒担体にはＨＣトラップ剤を均一
に担持させた請求項１または請求項２に記載の触媒コン
バータ。 - 【請求項２７】前記触媒担体はＨＣトラップ剤の担持量
が上流部において大となるようにした請求項１または請
求項２に記載の触媒コンバータ。 - 【請求項２８】前記触媒担体はＨＣトラップ剤の担持量
が下流部において大となるようにした請求項１または請
求項２に記載の触媒コンバータ。 - 【請求項２９】前記触媒担体はＨＣトラップ剤の担持量
が中間部に比較して上流部と下流部において大となるよ
うにした請求項１または請求項２に記載の触媒コンバー
タ。 - 【請求項３０】前記触媒担体はＨＣトラップ剤の担持量
が中間部に比較して上流部と下流部において小となるよ
うにした請求項１または請求項２に記載の触媒コンバー
タ。 - 【請求項３１】前記スリットを備えた触媒担体の上流側
にＨＣトラップ触媒を隣接して配置した請求項１または
請求項２に記載の触媒コンバータ。 - 【請求項３２】前記ＨＣトラップ触媒は、ガス流れ方向
に分割された複数の触媒担体から構成した請求項３１に
記載の触媒コンバータ。 - 【請求項３３】前記触媒担体はセラミクスから構成した
請求項１または請求項２に記載の触媒コンバータ。 - 【請求項３４】前記触媒担体には、下層側にＨＣトラッ
プ剤を、上層側に触媒金属を、それぞれコーティングし
た請求項１または請求項２に記載の触媒コンバータ。 - 【請求項３５】前記ＨＣトラップ層は互いに特性が異な
る複数の層からなる請求項３４に記載の触媒コンバー
タ。 - 【請求項３６】前記ＨＣトラップ層に断熱層を形成した
請求項３４に記載の触媒コンバータ。 - 【請求項３７】前記触媒金属層は互いに特性が異なる複
数の層からなる請求項３４に記載の触媒コンバータ。 - 【請求項３８】前記触媒担体のセル密度は６００以下で
ある請求項１または請求項２に記載の触媒コンバータ。 - 【請求項３９】前記触媒担体のセル密度は上流側に位置
する他の触媒よりも小とする請求項３８に記載の触媒コ
ンバータ。 - 【請求項４０】前記ＨＣトラップ剤のコーティング量は
２５０[ｇ／ｃｆ］以上である請求項１または請求項２
に記載の触媒コンバータ。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002122117A JP3882670B2 (ja) | 2002-04-24 | 2002-04-24 | 触媒コンバータ |
| US10/384,633 US7425312B2 (en) | 2002-04-24 | 2003-03-11 | Hydrocarbon trapping device |
| US10/405,482 US20030202918A1 (en) | 2002-04-24 | 2003-04-03 | Exhaust gas purification device |
| DE60301639T DE60301639T2 (de) | 2002-04-24 | 2003-04-09 | Vorrichtung zur Abgasreinigung |
| EP03007978A EP1357269B1 (en) | 2002-04-24 | 2003-04-09 | Exhaust gas purification device |
| AT03008056T ATE340921T1 (de) | 2002-04-24 | 2003-04-14 | Vorrichtung zur kohlenwasserstoffspeicherung |
| EP03008056A EP1357270B1 (en) | 2002-04-24 | 2003-04-14 | Hydrocarbon trapping device |
| DE60308584T DE60308584T2 (de) | 2002-04-24 | 2003-04-14 | Vorrichtung zur Kohlenwasserstoffspeicherung |
| US11/819,044 US20070248507A1 (en) | 2002-04-24 | 2007-06-25 | Exhaust gas purification device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002122117A JP3882670B2 (ja) | 2002-04-24 | 2002-04-24 | 触媒コンバータ |
Publications (2)
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