JP2010038004A - 排ガス浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】充分な排ガス浄化性能を維持でき且つ貴金属の使用量を低減できる排ガス浄化装置を提供すること。
【解決手段】排ガス浄化装置１０は、複数の多岐管のすべてが合流した集合部を有する排気マニホールド３０と、排気マニホールド３０の直下流に設けられた触媒コンバータ４０とを備える。触媒コンバータ４０は、上流側に収容された上流触媒４３と、上流触媒４３の下流に収容された下流触媒４５とを有する。上流触媒４３は、担体、担体上に位置しＰｄを含む上流第１層、上流第１層上に位置しＲｈを含む上流第２層、及び上流第２層上に位置しＰｄを含む上流第３層を含み、下流触媒４５は、担体、担体上に位置しＰｄを含む下流第１層、及び下流第１層上に位置しＰｔ及びＲｈを含む下流第２層を含む。集合部は、上流から順に、下流側へと幅が順次狭まる所定長さの整流路３５、及び整流路３５に設けられたネック部３３を介して触媒コンバータ４０に連通する。
【選択図】図２
【解決手段】排ガス浄化装置１０は、複数の多岐管のすべてが合流した集合部を有する排気マニホールド３０と、排気マニホールド３０の直下流に設けられた触媒コンバータ４０とを備える。触媒コンバータ４０は、上流側に収容された上流触媒４３と、上流触媒４３の下流に収容された下流触媒４５とを有する。上流触媒４３は、担体、担体上に位置しＰｄを含む上流第１層、上流第１層上に位置しＲｈを含む上流第２層、及び上流第２層上に位置しＰｄを含む上流第３層を含み、下流触媒４５は、担体、担体上に位置しＰｄを含む下流第１層、及び下流第１層上に位置しＰｔ及びＲｈを含む下流第２層を含む。集合部は、上流から順に、下流側へと幅が順次狭まる所定長さの整流路３５、及び整流路３５に設けられたネック部３３を介して触媒コンバータ４０に連通する。
【選択図】図２
Description
本発明は、内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化装置に関する。
近年、環境に対する負荷を少なくするため、自動車用内燃エンジン（以下、「エンジン」という）の排気ガス中に残留するＮＭＯＧ（Ｎｏｎ Ｍｅｔｈａｎｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｇａｓ）やＮＯｘ等の有害物質に対する規制が厳しくなっている。例えば、米国カリフォルニア州が設定している、ＰＺＥＶ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｚｅｒｏ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｖｅｈｉｃｌｅ）は最も厳しい規制の一つであり、現行市販車の中で前記規制を満たしているものは少ない。そのため、排気ガス浄化能力が従来よりも高いエンジンの排気ガス浄化装置が求められている。
排ガス浄化装置は、一般に、排ガス流路に触媒コンバータが設けられ、この触媒コンバータでＮＭＯＧやＮＯｘ等を浄化する。代表的な排ガス浄化装置では、高温の排ガスが供給されて暖機に費やされる時間を短縮できるよう、触媒コンバータがエンジンの直後に設けられている。
しかし、かかる装置では、熱による触媒の劣化が激しいため、熱劣化による性能低下を補完するべく貴金属の使用量を増やす必要があり、コスト高を招いている。
そこで、特許文献１に示される排ガス浄化装置では、エンジン直後に第１触媒コンバータが設けられるとともに、この第１触媒コンバータから離れた第２触媒コンバータが自動車の床下に設けられている（特許文献１参照）。この装置によれば、温度がある程度低下した状態の排ガスが第２触媒コンバータに供給されるため、熱劣化による性能低下を抑制できる。
特開２００７−２７８１００号公報
しかし、特許文献１に示される排ガス浄化装置では第２触媒コンバータの昇温に時間がかかるため、この時間を短縮するべく、結局のところ、貴金属の使用量を増加せざるを得ない。
本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであり、充分な排ガス浄化性能を維持でき且つ貴金属の使用量を低減できる排ガス浄化装置を提供することを目的とする。
（１） 内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化装置であって、
前記内燃機関の排気ポートに設けられる複数の多岐管、及びこれら多岐管のすべてが合流した集合部を有する排気マニホールドと、この排気マニホールドの直下流に設けられた触媒コンバータと、を備え、
前記触媒コンバータは、上流側に収容された上流触媒と、この上流触媒の下流に収容された下流触媒と、を有し、
前記上流触媒は、担体と、この担体上に位置しＰｄを含む上流第１層と、この上流第１層上に位置しＲｈを含む上流第２層と、この上流第２層上に位置しＰｄを含む上流第３層と、を含み、
前記下流触媒は、担体と、この担体上に位置しＰｄを含む下流第１層と、この下流第１層上に位置しＰｔ及びＲｈを含む下流第２層と、を含み、
前記集合部は、上流から順に、排ガスを整流し下流側へと幅が順次狭まる所定長さの整流路、及びこの整流路に設けられたネック部を介して前記触媒コンバータに連通する排ガス浄化装置。
前記内燃機関の排気ポートに設けられる複数の多岐管、及びこれら多岐管のすべてが合流した集合部を有する排気マニホールドと、この排気マニホールドの直下流に設けられた触媒コンバータと、を備え、
前記触媒コンバータは、上流側に収容された上流触媒と、この上流触媒の下流に収容された下流触媒と、を有し、
前記上流触媒は、担体と、この担体上に位置しＰｄを含む上流第１層と、この上流第１層上に位置しＲｈを含む上流第２層と、この上流第２層上に位置しＰｄを含む上流第３層と、を含み、
前記下流触媒は、担体と、この担体上に位置しＰｄを含む下流第１層と、この下流第１層上に位置しＰｔ及びＲｈを含む下流第２層と、を含み、
前記集合部は、上流から順に、排ガスを整流し下流側へと幅が順次狭まる所定長さの整流路、及びこの整流路に設けられたネック部を介して前記触媒コンバータに連通する排ガス浄化装置。
（１）の発明によれば、排気マニホールドの直下流に触媒コンバータを設けたので、触媒コンバータに供給される排ガスの温度が高い。この高温の排ガスは、所定長さの整流路で充分に整流されたうえで、ネック部に流入する。ここで、整流路を下流側へと順次幅狭に構成したので、整流路に設けられたネック部先端の幅も狭く、曲面半径Ｒが小さいため、排ガスの旋回が抑制される。
このようにして、高温の排ガスがその旋回及び拡散を抑制された状態で上流触媒にあてられるため、上流触媒の全体に亘って効率的に行き届き、この結果、上流触媒は迅速に昇温し、浄化反応を開始させる。
他方、上記構成を採用したことで、高温の排ガスが触媒の一部に局所的にあてられるため、熱による触媒の劣化が懸念される。しかし、（１）の発明によれば、上流触媒及び下流触媒は、耐熱性に優れるため、熱による劣化を抑制するとともに、ＮＯｘ、ＮＭＯＧ、ＨＣ、ＣＯ等を同時に浄化する。従って、充分な排ガス浄化性能を維持でき且つ貴金属の使用量を低減できる。
このようにして、高温の排ガスがその旋回及び拡散を抑制された状態で上流触媒にあてられるため、上流触媒の全体に亘って効率的に行き届き、この結果、上流触媒は迅速に昇温し、浄化反応を開始させる。
他方、上記構成を採用したことで、高温の排ガスが触媒の一部に局所的にあてられるため、熱による触媒の劣化が懸念される。しかし、（１）の発明によれば、上流触媒及び下流触媒は、耐熱性に優れるため、熱による劣化を抑制するとともに、ＮＯｘ、ＮＭＯＧ、ＨＣ、ＣＯ等を同時に浄化する。従って、充分な排ガス浄化性能を維持でき且つ貴金属の使用量を低減できる。
また、幅狭の部分に空燃比センサを設けることで、排ガスの大部分が空燃比センサで検知されるため、検出感度を向上することもできる。
「所定長さ」は、長すぎると排ガスの温度が低下する一方、短すぎると排ガスの整流が不充分になることを考慮して、適宜設定されてよい。
（２） 前記整流路は、前記触媒コンバータ側に屈曲されている（１）記載の排ガス浄化装置。
（２）の発明によれば、整流路が触媒コンバータ側に屈曲して近づいているため、整流路と触媒コンバータとの間に介在するネック部を小型化し、その体積をより小さく設計できる。この結果、ネック部を流れる排ガスが拡散して上流触媒の外周部分へとランダムに流れてしまう事態が抑制され、排ガスはより高度に整流された状態で上流触媒に供給されるため、浄化反応がより迅速に開始される。よって、貴金属の使用量をより低減できる。
（３） 上流第１層及び／又は上流第２層では、酸素貯蔵材からなる支持体上にＰｄ又はＲｈが担持されている（１）又は（２）記載の排ガス浄化装置。
（３）の発明によれば、反応等により生じる酸素が酸素貯蔵材に貯蔵されるため、ＮＯｘ浄化反応によりＰｄが酸化するのが抑制される。また、上流第１層及び上流第２層は上流第３層で覆われているため、酸素貯蔵材の被毒が抑制される。これにより、高い浄化性能を長時間に亘り持続できる。
（４） 前記上流触媒は、上流第３層に卑金属酸化物を更に含む（１）から（３）いずれか記載の排ガス浄化装置。
（４）の発明によれば、卑金属酸化物が上流第３層中のＰｄに近接するため、Ｐｄの酸化が促進され、ＨＣやＣＯの浄化性能をより向上できる。
（５） 前記下流第１層では、酸素貯蔵材からなる支持体上にＰｄが担持されている（１）から（４）いずれか記載の排ガス浄化装置。
（５）の発明によれば、反応等により生じる酸素が酸素貯蔵材に貯蔵されるため、ＮＯｘ浄化反応によりＰｄが酸化するのが抑制される。また、下流第１層は下流第２層で覆われているため、酸素貯蔵材の被毒が抑制される。これにより、高い浄化性能を長時間に亘り持続できる。
（６） 前記上流第２層及び／又は前記下流第２層では、支持体上に、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇ、及びＳｒからなる群より選ばれる１種以上からなる金属の非還元性金属酸化物が被覆され、更にＲｈが担持されている（１）から（５）いずれか記載の排ガス浄化装置。
（６）の発明によれば、Ｒｈの酸化や支持体への固溶（埋没）が抑制されるため、必要なＲｈの使用量をより低減できる。
本発明によれば、排気マニホールドの直下流に触媒コンバータを設けたので、触媒コンバータに供給される排ガスの温度が高い。この高温の排ガスは、所定長さの整流路で充分に整流されたうえで、ネック部に流入する。ここで、整流路を下流側へと順次幅狭に構成したので、整流路に設けられたネック部先端の幅も狭く、曲面半径Ｒが小さいため、排ガスの旋回が抑制される。
このようにして、高温の排ガスがその旋回及び拡散が抑制された状態で上流触媒にあてられるため、上流触媒の全体に亘って効率的に行き届き、この結果、上流触媒は迅速に昇温し、浄化反応を開始させる。
また、上流触媒及び下流触媒は、耐熱性に優れるため、熱による劣化を抑制するとともに、ＮＯｘ、ＮＭＯＧ、ＨＣ、ＣＯ等を同時に浄化する。従って、充分な排ガス浄化性能を維持でき且つ貴金属の使用量を低減できる。
このようにして、高温の排ガスがその旋回及び拡散が抑制された状態で上流触媒にあてられるため、上流触媒の全体に亘って効率的に行き届き、この結果、上流触媒は迅速に昇温し、浄化反応を開始させる。
また、上流触媒及び下流触媒は、耐熱性に優れるため、熱による劣化を抑制するとともに、ＮＯｘ、ＮＭＯＧ、ＨＣ、ＣＯ等を同時に浄化する。従って、充分な排ガス浄化性能を維持でき且つ貴金属の使用量を低減できる。
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る排ガス浄化装置１０の全体斜視図である。図２は図１の排ガス浄化装置１０の部分断面図である。排ガス浄化装置１０は、排気マニホールド３０、及び触媒コンバータ４０を備える。各構成要素について、以下詳細に説明する。
排気マニホールド３０は、図示しないエンジン（内燃機関）の気筒に接続される複数の多岐管２０ａ〜２０ｈを備え、これら多岐管２０ａ〜２０ｈのすべてが集合部３１で合流している。これにより、エンジンからの排ガスは、多岐管２０ａ〜２０ｈを介して集合部３１で合流される。かかる集合部３１はネック部３３によって触媒コンバータ４０へと連通されているため、集合部３１で合流した排ガスが触媒コンバータ４０へと供給される。
ここで、集合部３１及びネック部３３の間には整流路３５が設けられており、排ガスは整流路３５で整流された後に触媒コンバータ４０に供給される。具体的に整流路３５は、図３に示されるように、下流側へと幅（ここで整流路の幅とは、多岐管が延びる仮想平面（図３で表されている面）における整流路の内径を指す）が順次狭まる形状であり且つ所定長さＬ（整流路３５の中央部の長さ）を有する。所定長さＬは、長すぎると排ガスの温度が低下する一方、短すぎると排ガスの整流が不充分になることを考慮して、適宜設定されてよいが、一般的には少なくとも整流路の幅より長いことが好ましく、具体的には１００ｍｍ以上であることが好ましい。これにより、整流路３５を流れる排ガスは、充分に整流されたうえで、ネック部３３に流入する。
ここで、整流路３５の先端には、ＬＡＦ（広範囲空燃比）センサ３７が設けられており、このＬＡＦセンサ３７で整流路３５を流れる排ガスの空燃比を検出する。整流路３５の先端は幅狭のため、排ガスの大部分がＬＡＦセンサで検知される結果、検出感度を飛躍的に向上でき、空燃比の制御をより正確化できる。ＬＡＦセンサ３７が設けられる位置における整流路３５の幅は、特に限定されるものではないが、充分な検出感度を確保できるよう、６５ｍｍ以下であることが好ましい。
また、整流路３５が下流側へと幅狭のため、整流路３５に設けられたネック部３３の幅も狭く、整流路３５の終端面３５３の曲面半径Ｒが小さくなる。このように終端面３５３の曲面半径Ｒを小さくすることで、ネック部３３を通過する排ガスの拡散及び旋回が抑制され、その結果、各気筒から排出された排ガスは、上流触媒４３の全体に亘って効率的に行き渡り、上流触媒４３は迅速に昇温して浄化反応を開始することになる。
これに対して、従来例に係る排ガス浄化装置の排ガス流路では、流路が順次幅狭でなく、終端面の曲面半径Ｒが大きく、ネック部の体積も大きい。そのため、各気筒から排出された排ガスはネック部内で拡散した後に、特に中央の排気マニホールドを通った排ガスは旋回した後に、それぞれ上流触媒に供給される。その結果、排ガスの上流触媒への行き渡りが不均等になり、触媒の昇温が遅延することになる。また、ＬＡＦセンサの設置位置における整流路の幅が広い（図８）ため、検出感度も不充分になりやすい。
図１に戻って、触媒コンバータ４０は、排気マニホールド３０の直下流に設けられているため、高温の排ガスが供給される。ここで、触媒コンバータ４０は、ケーシング４１内の上流から順に、上流触媒４３及び下流触媒４５を収容しており、上流触媒４３及び下流触媒４５の作用で排ガスを浄化する。具体的には、ケーシング４１内の第１拡径室４１１内に上流触媒４３が収容され、縮径介在部４１３を挟んで設けられた第２拡径室４１５内に下流触媒４５が収容されている。これにより、上流触媒４３を透過したガスは縮径介在部４１３を通過した後に下流触媒４５へと導入されることになる。
図３は上流触媒４３の部分拡大断面図であり、図４は下流触媒４５の部分拡大断面図である。以下、図３及び図４を参照しつつ、上流触媒４３及び下流触媒４５の構成を詳細に説明する。
上流触媒４３はいわゆるＴＷＣ触媒であり、ＨＣ及びＣＯの酸化及びＮＯｘの還元を同時に行うことができる。かかる上流触媒４３は、図３に示されるように、ハニカム構造の担体４３１と、この担体４３１上に位置する上流第１層４３３と、この上流第１層４３３上に位置する上流第２層４３５と、この上流第２層４３５上に位置する上流第３層４３７と、を含む。
上流第１層４３３はＰｄを含み、このＰｄの作用で主にＮＯｘの還元を行う。この過程でＰｄの酸化が進行していくと、やがてＮＯｘ還元能が低下してしまうため、酸素貯蔵（ＯＳＣ）材からなる支持体上にＰｄが担持されていることが好ましい。これにより、酸素が酸素貯蔵材に貯蔵されてＰｄの酸化が抑制されるため、ＮＯｘの還元能を維持しつつＰｄの使用量を低減できる（図６参照）。かかる酸素貯蔵材としては、特に限定されないが、セリウム、ジルコニウム、ランタン、サマリウム、ガドリウム、ネオジウム等の希土類元素の１種以上の酸化物が挙げられる。
上流第２層４３５はＲｈを含み、このＲｈの作用でＨＣ及びＮＯｘの浄化を行う。この過程でＲｈが酸化されたり、アルミナ等の支持体に固溶されたりし、やがてＨＣ及びＮＯｘの浄化性能が低下してしまう傾向があるため、Ｒｈは、支持体上に被覆された非還元性金属酸化物に担持されていることが好ましい。これにより、Ｒｈの酸化や支持体への固溶（埋没）が抑制されるため、ＨＣ及びＮＯｘの浄化性能を維持しつつ、必要なＲｈの使用量を低減できる。かかる非還元性金属酸化物は、特に限定されないが、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇ、及びＳｒからなる群より選ばれる１種以上から金属の酸化物である。また、上流第２層４３５では、上流第１層４３３と同様に、酸素貯蔵材からなる支持体上にＲｈが担持されていることが好ましい。
上流第３層４３７はＰｄを含み、このＰｄの作用でＨＣの酸化を行う。ここで上流第３層４３７は、卑金属酸化物（ＢＭＯ）を更に含むことが好ましい。これにより、Ｐｄに卑金属酸化物が近接するため、Ｐｄの酸化（ＰｄＯ化）が促進され、ＨＣやＣＯの浄化性能をより向上できる（図５参照）。上流第３層４３７でも、他の層と同様に、アルミナ等の公知の支持体上にＰｄが担持されていることが好ましい。卑金属酸化物としては、特に限定されないが、バリウム、カルシウム、マグネシウム、ストロンチウム等の酸化物が挙げられる。
下流触媒４５は、ＨＣ及びＣＯの酸化及びＮＯｘの還元を同時に行うことができる。かかる下流触媒４５は、図４に示されるように、ハニカム構造の担体４５１と、この担体４５１上に位置する下流第１層４５３と、この下流第１層４５３上に位置する下流第２層４５５と、を含む。
下流第１層４５３はＰｄを含み、このＰｄの作用で主にＮＯｘの還元を行う。一般に、ＰｄはＰｔやＲｈとの相性が悪く、これらと合金化して触媒性能を低下させる傾向があるが、下流第１層４５３と下流第２層４５５とが別々に分けられているため、触媒性能の低下を抑制できる。また、Ｐｄは高温ガスに晒されると、粒形成して他の触媒表面を覆って性能を低下させる傾向もあるが、本発明においては、下流第２層４５５で被覆されて高温ガスの直撃が回避されているため、浄化性能の低下を抑制できる。
下流第１層４５３では、ＮＯｘ還元の過程でＰｄの酸化が進行していくと、やがてＮＯｘ還元能が低下してしまうため、酸素貯蔵（ＯＳＣ）材からなる支持体上にＰｄが担持されていることが好ましい。これにより、酸素が酸素貯蔵材に貯蔵されてＰｄの酸化が抑制されるため、ＮＯｘの還元能を維持しつつＰｄの使用量を低減できる。酸素貯蔵材の好適例は上流第１層４３３で説明したものと同様である。
下流第２層４５５はＲｈを含み、このＲｈの作用で主にＨＣ、ＮＯｘの浄化を行う。本発明における下流第２層４５５はＰｔを更に含むため、水蒸気改質（ＳＲ）反応が促進されてＮＯｘの酸化をより向上できる。なお、一般にＰｔは高温ガスに晒されると、粒形成して他の触媒表面を覆って性能を低下させる傾向もあるが、本発明においては、上流触媒４３及び縮径介在部４１３を通過して、ある程度低温化したガスがＰｔに接触するため、浄化性能の低下を抑制できる。
上流触媒４３及び下流触媒４５は次のような手順で調製できる。まず、支持体の原料粉末及び貴金属成分を溶媒（例えば、水）中に分散して、スラリーを作製する。このスラリー中に担体としてのハニカム基材を浸漬し、引き上げて乾燥した後、焼成することで、担体上にウォッシュコート層（第１層）を形成する。なお、スラリーの濃度は、所定のウォッシュコート層厚になるように適宜調整してある。このような工程を順次繰り返すことで、既に形成されたウォッシュコート層上に新たなウォッシュコート層（第２層以降）を形成する。
以上の上流触媒４３及び下流触媒４５を通過した後のガスは、コンバータ出口管４１７を通って、図示しない排気管へと流出し、車体の床下を経て外部へと排出される。この外部へ排出されるガスは、上流触媒４３及び下流触媒４５で充分に浄化されているため、ＮＯｘやＮＭＯＧの含有量が極めて低下されている。
整流路３５が長さ１２５ｍｍ、下流側に順次幅狭であり、終端面の曲率半径が２０ｍｍである排ガス浄化装置１０（本発明）、整流路３５が長さ９０ｍｍ、幅は略一定であり、終端面の曲率半径が３２．５ｍｍである点で排ガス浄化装置１０と異なる排ガス浄化装置（従来例１、図８参照）、及び、多岐管２０ａ〜２０ｄと、多岐管２０ｅ〜２０ｈとが別々に合流し、これらの合流管（長さ７０ｍｍ）が更に合流した構造（２股構造）である点で排ガス浄化装置１０と異なる排ガス浄化装置（従来例２）を、４気筒、排気量１８００ｃｃのガソリンエンジンの排気ポートに接続し、以下の評価を行った。なお、使用した担体は、上流触媒及び下流触媒のいずれとも、６００セル、３．５ミル、０．８Ｌのコージェライト製ハニカム支持体とした。
［ガス交換性］
エンジンのクランクシャフトに設けられたクランク角センサ（図示せず）でクランク角を計測しつつ、ＬＡＦセンサ３７により排ガス全体の空燃比に対する、クランクの往復（１８０°）回ごとに排出される排ガスの空燃比の寄与度の変化を算出した。
エンジンのクランクシャフトに設けられたクランク角センサ（図示せず）でクランク角を計測しつつ、ＬＡＦセンサ３７により排ガス全体の空燃比に対する、クランクの往復（１８０°）回ごとに排出される排ガスの空燃比の寄与度の変化を算出した。
この結果、従来例１の排ガス浄化装置では、クランクの往復回ごとに排出される排ガスの混在度が大きく、ＬＡＦセンサにおけるガス交換性が７５％と低かったのに対し、実施例の排ガス浄化装置では、クランクの往復回ごとに排出される排ガスは互いに高度に分離されていて、ＬＡＦセンサにおけるガス交換性が９０％と極めて高いことが分かった。これにより、実施例の排ガス浄化装置では、正確に空燃比制御を行うことができることが示唆される。なお、ガス交換性は、寄与率の各気筒１サイクル平均値を指す。
［熱容量］
排気マニホールドのネック部分に設けられた温度センサ（図示せず）で排ガス温度を計測し、この排ガス温度を１℃上げるのに必要な熱量を算出した。この結果を図９に示す。
排気マニホールドのネック部分に設けられた温度センサ（図示せず）で排ガス温度を計測し、この排ガス温度を１℃上げるのに必要な熱量を算出した。この結果を図９に示す。
図９に示されるように、本発明及び従来例１の排ガス浄化装置では、熱容量が低いことから、触媒コンバータへと高温の排ガスを効率良く供給できることが分かった。これに対して、従来例２の排ガス浄化装置では、熱容量が高く、排ガスの温度低下が急激であることが分かった。具体的に熱容量は、本発明及び従来例１の排ガス浄化装置において、従来例２よりも１０％程度低かった。これにより、多岐管のすべてを１箇所で合流させることで、触媒を迅速に昇温して浄化を開始できることが推測される。
［排ガス特性］
次に、本発明及び従来例１〜２の排ガス浄化装置を搭載した車両をＬＡ４モードで走行させ、この間に排出されたＮＭＯＧ及びＮＯｘ量を計測した。この結果を図１０及び図１１にそれぞれ示す。また、エンジン回転数（ＮＥ）、点火時期（ＩＧＬＯＧ、算出方法は特開２００４−３４６９１５号公報等を参照）、車速（ＶＰ）、及び上流触媒温度（ＣＡＴ温）の関係を図１２に示す。
次に、本発明及び従来例１〜２の排ガス浄化装置を搭載した車両をＬＡ４モードで走行させ、この間に排出されたＮＭＯＧ及びＮＯｘ量を計測した。この結果を図１０及び図１１にそれぞれ示す。また、エンジン回転数（ＮＥ）、点火時期（ＩＧＬＯＧ、算出方法は特開２００４−３４６９１５号公報等を参照）、車速（ＶＰ）、及び上流触媒温度（ＣＡＴ温）の関係を図１２に示す。
図１２に示されるように、本発明の排ガス浄化装置では、エンジンの始動とともに上流触媒が迅速に昇温し、走行開始時には２３６℃に至っていた。これに対して、従来例１及び２の排ガス浄化装置では、上流触媒の昇温が緩やかであり、走行開始時においても触媒が充分には昇温されていなかった（従来例１：１７８℃、従来例２：１４８℃）。本発明及び従来例１を比較した際、排ガス昇温の熱容量に大きな差異はなかった（図９参照）にもかかわらず、触媒温度の上昇速度に大きな差異が生じた（図１２）のは、整流路３５及びネック部３３による排ガスの整流の有無に起因するものと推測される。
図１０に示されるように、本発明の排ガス浄化装置では、排出されたＮＭＯＧ量が、従来例１及び２よりも約３０〜４０％低く、従来例１及び２では達成できていない規制値を下回っており、ＮＭＯＧが充分に浄化されていることが分かった。また、ＮＯｘ浄化性能に関しても、図１１に示されるように、本発明の排ガス浄化装置が最も優れていることが分かった。この結果、従来（従来例１及び２ではない）仕様の排ガス浄化装置では全く達成できなかったＰＺＥＶ規制値も、本発明の排ガス浄化装置によれば高い水準で達成できることが分かった。
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。例えば、触媒の好ましい組成や調製方法については、米国特許２００８／００４２１０４号公報明細書や特許文献１を参照すればよい。
１０ 排ガス浄化装置
２０ 多岐管
３０ 排気マニホールド
３１ 集合部
３３ ネック部
３５ 整流路
３７ ＬＡＦセンサ
４０ 触媒コンバータ
４３ 上流触媒
４３１ 担体
４３３ 上流第１層
４３５ 上流第２層
４３７ 上流第３層
４５ 下流触媒
４５１ 担体
４５３ 下流第１層
４５５ 下流第２層
２０ 多岐管
３０ 排気マニホールド
３１ 集合部
３３ ネック部
３５ 整流路
３７ ＬＡＦセンサ
４０ 触媒コンバータ
４３ 上流触媒
４３１ 担体
４３３ 上流第１層
４３５ 上流第２層
４３７ 上流第３層
４５ 下流触媒
４５１ 担体
４５３ 下流第１層
４５５ 下流第２層
Claims (6)
- 内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化装置であって、
前記内燃機関の排気ポートに設けられる複数の多岐管、及びこれら多岐管のすべてが合流した集合部を有する排気マニホールドと、この排気マニホールドの直下流に設けられた触媒コンバータと、を備え、
前記触媒コンバータは、上流側に収容された上流触媒と、この上流触媒の下流に収容された下流触媒と、を有し、
前記上流触媒は、担体と、この担体上に位置しＰｄを含む上流第１層と、この上流第１層上に位置しＲｈを含む上流第２層と、この上流第２層上に位置しＰｄを含む上流第３層と、を含み、
前記下流触媒は、担体と、この担体上に位置しＰｄを含む下流第１層と、この下流第１層上に位置しＰｔ及びＲｈを含む下流第２層と、を含み、
前記集合部は、上流から順に、排ガスを整流し下流側へと幅が順次狭まる所定長さの整流路、及びこの整流路に設けられたネック部を介して前記触媒コンバータに連通する排ガス浄化装置。 - 前記整流路は、前記触媒コンバータ側に屈曲されている請求項１記載の排ガス浄化装置。
- 上流第１層及び／又は上流第２層では、酸素貯蔵材からなる支持体上にＰｄ又はＲｈが担持されている請求項１又は２記載の排ガス浄化装置。
- 前記上流触媒は、上流第３層に卑金属酸化物を更に含む請求項１から３いずれか記載の排ガス浄化装置。
- 前記下流第１層では、酸素貯蔵材からなる支持体上にＰｄが担持されている請求項１から４いずれか記載の排ガス浄化装置。
- 前記上流第２層及び／又は前記下流第２層では、支持体上に、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇ、及びＳｒからなる群より選ばれる１種以上からなる金属の非還元性金属酸化物が被覆され、更にＲｈが担持されている請求項１から５いずれか記載の排ガス浄化装置。
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