JP2010001883A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内燃機関10の排気通路14にはAg触媒32を設ける。また、Ag触媒32の下流側には三元触媒34を設け、Ag触媒32の上流側にはオゾン発生器36を設ける。そして、冷間始動時等には、Ag触媒32にオゾンを供給し、Agとオゾンとの反応により排気ガス中のCOを低温状態から浄化する。また、Agとオゾンとが反応するときに生じる反応熱により、下流側の三元触媒34を早期に活性化させる。これにより、低温でも高い浄化能力を発揮することができ、始動時等の排気エミッションを改善することができる。また、上流側のAg触媒32でオゾンを消費することにより、下流側の三元触媒34をオゾンから保護することができる。
【選択図】図2
Description
前記メイン触媒に対して排気ガスの流れ方向の下流側に配置され、排気ガスの未浄化成分を浄化する触媒と排気ガス中の粒子状物質を捕集するPMフィルタとの何れかにより構成された下流側浄化材と、
前記メイン触媒に活性酸素を供給する活性酸素供給装置と、
を備えることを特徴とする。
前記メイン触媒は、少なくともAgまたはAuを前記触媒成分として含む構成としている。
前記下流側浄化材は触媒であり、該触媒は、前記メイン触媒と前記活性酸素との反応により生じる熱を伝達可能な位置に設ける構成としている。
前記メイン触媒と前記下流側浄化材とを一体化した複合触媒を備え、
前記下流側浄化材は、前記複合触媒上で前記メイン触媒の下流側に配置する構成としている。
前記複合触媒は、
排気ガスの流れ方向に延びた通路として形成され、上流側が排気ガスの流入口として開口すると共に下流側が閉塞された上流ガス通路と、
前記上流ガス通路と通気性の隔壁を挟んで並列に延びた通路として形成され、上流側が閉塞されると共に下流側が排気ガスの流出口として開口した下流ガス通路と、を備え、
前記メイン触媒は前記上流ガス通路に設け、前記下流側浄化材は前記下流ガス通路に設ける構成としている。
前記複合触媒は、排気ガスの流れ方向に延びると共に流れ方向の両側が開口した複数のガス通路を備え、
前記メイン触媒は前記ガス通路の上流部位に設け、前記下流側浄化材は前記ガス通路の下流部位に設ける構成としている。
前記活性酸素供給装置は、前記活性酸素としてオゾンを供給する構成としている。
前記基材のうち排気ガスの流れ方向の上流側となる部位にのみ設けられ、活性酸素により酸化された状態で触媒活性温度以下のときに酸素が遊離可能となる触媒成分を含むメイン触媒と、
前記メイン触媒に活性酸素を供給する活性酸素供給装置と、
を備えることを特徴とする。
[実施の形態1の構成]
以下、図1乃至図5を参照しつつ、本発明の実施の形態1について説明する。まず、図1は、実施の形態1のシステム構成を説明するための全体構成図を示している。図1に示すように、本実施の形態のシステムは、例えばディーゼルエンジンからなる内燃機関10を備えている。内燃機関10は、気筒内に吸入空気を吸込む吸気通路12と、気筒から排出された排気ガスが流れる排気通路14とを備えている。
次に、図6及び図7を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態1とほぼ同様のシステム構成(図1)を採用している。しかし、本実施の形態は、複合触媒の構造が実施の形態1と異なるものである。なお、本実施の形態では、前記実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
本実施の形態では、実施の形態1とほぼ同様に、多孔質状のセラミックス材料からなる複合触媒50を採用している。図6は、本実施の形態による複合触媒を拡大した拡大断面図を示し、図7は、図6中の一部分を更に拡大した部分拡大断面図を示している。
次に、図8乃至図10を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態1とほぼ同様のシステム構成(図1)を採用している。しかし、本実施の形態は、下流側浄化材としてPMフィルタ(DPF)を用いており、この点で実施の形態1と異なるものである。なお、本実施の形態では、実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
図8は、本発明の実施の形態3において、複合触媒を示す拡大断面図である。また、図9は、図8中の一部分を更に拡大して示す部分拡大断面図である。これらの図に示すように、複合触媒60は、ウォールフロー型のDPF62と、後述のAg触媒76とを一体化することにより構成されている。また、DPF62は、実施の形態1のハニカム構造体18とほぼ同様に、多孔質状のセラミックス材料等により形成されている。このセラミックス材料としては、例えばコージェライト、SiC、アルミナ(Al2O3)、TiO2、Fe,Cr、シリカ、セリア・ジルコニア(CeO2−ZrO2)等が用いられる。そして、DPF62は、上流ガス通路64、下流ガス通路66、流入口68、詰栓70、流出口72、隔壁74等を備えている。
次に、図11及び図12を参照して、本発明の実施の形態4について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態1とほぼ同様のシステム構成(図1)を採用している。しかし、本実施の形態は、ストレートフロー型と呼ばれる基材の上流側部位にのみメイン触媒を配置する構成としており、この点で実施の形態1と異なるものである。なお、本実施の形態では、実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
図11は、本発明の実施の形態4において、触媒装置を示す拡大断面図である。また、図12は、図11中の一部分を更に拡大して示す部分拡大断面図である。これらの図に示すように、触媒装置80は、ストレートフロー型と呼ばれる形状の基材82を備えている。この場合、基材82には、複数のガス通路84が設けられており、これらのガス通路84は、排気ガスの流れ方向に沿って延びると共に、流れ方向の両側が開口している。また、基材82は、例えばセリア・ジルコニア(CeO2−ZrO2)、アルミナ(Al2O3)、コージェライト、シリカ等のセラミックス材料により形成されている。
12 吸気通路
14 排気通路
16,50,60 複合触媒
18,52 ハニカム構造体
20,64 上流ガス通路
22,66 下流ガス通路
24,56,68 流入口
26,70 詰栓
28,58,72 流出口
30,74 隔壁
32,76,86 Ag触媒(メイン触媒)
34 三元触媒(下流側浄化材)
36 オゾン発生器(活性酸素供給装置)
38 オゾン供給口
40 ECU
54,84 ガス通路
62 DPF(下流側浄化材)
80 触媒装置
82 基材
Claims (8)
- 内燃機関の排気ガスが流通する排気通路に設けられ、活性酸素により酸化された状態で触媒活性温度以下のときに酸素が遊離可能となる触媒成分を含むメイン触媒と、
前記メイン触媒に対して排気ガスの流れ方向の下流側に配置され、排気ガスの未浄化成分を浄化する触媒と排気ガス中の粒子状物質を捕集するPMフィルタとの何れかにより構成された下流側浄化材と、
前記メイン触媒に活性酸素を供給する活性酸素供給装置と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 前記メイン触媒は、少なくともAgまたはAuを前記触媒成分として含む構成としてなる請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記下流側浄化材は触媒であり、該触媒は、前記メイン触媒と前記活性酸素との反応により生じる熱を伝達可能な位置に設けてなる請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記メイン触媒と前記下流側浄化材とを一体化した複合触媒を備え、
前記下流側浄化材は、前記複合触媒上で前記メイン触媒の下流側に配置してなる請求項1乃至3のうち何れか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記複合触媒は、
排気ガスの流れ方向に延びた通路として形成され、上流側が排気ガスの流入口として開口すると共に下流側が閉塞された上流ガス通路と、
前記上流ガス通路と通気性の隔壁を挟んで並列に延びた通路として形成され、上流側が閉塞されると共に下流側が排気ガスの流出口として開口した下流ガス通路と、を備え、
前記メイン触媒は前記上流ガス通路に設け、前記下流側浄化材は前記下流ガス通路に設けてなる請求項4に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記複合触媒は、排気ガスの流れ方向に延びると共に流れ方向の両側が開口した複数のガス通路を備え、
前記メイン触媒は前記ガス通路の上流部位に設け、前記下流側浄化材は前記ガス通路の下流部位に設けてなる請求項4に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記活性酸素供給装置は、前記活性酸素としてオゾンを供給する構成としてなる請求項1乃至6のうち何れか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 内燃機関の排気ガスが流通する排気通路に設けられ、活性酸素に対して分解性を有する材料により形成された基材と、
前記基材のうち排気ガスの流れ方向の上流側となる部位にのみ設けられ、活性酸素により酸化された状態で触媒活性温度以下のときに酸素が遊離可能となる触媒成分を含むメイン触媒と、
前記メイン触媒に活性酸素を供給する活性酸素供給装置と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
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