JP2020067072A - 触媒装置および排気浄化システム - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、内燃機関の排気通路に設けられる触媒装置のＨＣ浄化性能をより好適に向上させることを目的とする。【解決手段】内燃機関の排気通路においてマイクロ波が照射される触媒装置の触媒層において、マイクロ波吸収体が所定部分に分布している。そして、触媒層における所定部分においては、二種類の触媒物質のうちＨＣ浄化性能が高い方の触媒物質である第１触媒物質の含有割合が、該触媒層における該所定部分以外の部分における該第１触媒物質の含有割合よりも高い。【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の排気通路に設けられる触媒装置、および、内燃機関の排気浄化システムに関する。
特許文献１には、小容量の触媒と、該小容量の触媒より下流側に配置された大容量の触媒とを有する触媒コンバータに関する技術が開示されている。この特許文献１に記載の技術では、小容量の触媒が、貴金属からなる触媒物質およびマイクロ波吸収体を含む触媒コーティング材を、セラミック製の基材にコーティングすることで形成されている。そして、触媒コンバータに設けられたマイクロ波発振器によって小容量の触媒に対してマイクロ波が照射される。
特開平５−２２２９２４号公報
上記のように、触媒物質の他にマイクロ波吸収体を含んで構成される触媒装置が知られている。マイクロ波吸収体を含んで構成される触媒装置に対してマイクロ波が照射されると、該マイクロ波吸収体が該マイクロ波を吸収することで発熱する。これにより、触媒装置の温度上昇が促進されるため、該触媒装置に含まれる触媒物質の早期活性化を図ることができる。そして、内燃機関においては、排気通路に設けられた触媒装置における触媒物質を早期に活性化させることで、排気エミッションを向上させることができる。ただし、触媒装置のＨＣ（炭化水素）浄化性能に関してはさらなる向上が求められている。
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、内燃機関の排気通路に設けられる触媒装置のＨＣ浄化性能をより好適に向上させることを目的とする。
本発明の第１の態様に係る触媒装置は、内燃機関の排気通路に設けられる触媒装置であって、前記排気通路においてマイクロ波が照射される触媒装置であり、ＨＣ浄化性能が異なる少なくとも二種類の触媒物質と、マイクロ波を吸収することで発熱するマイクロ波吸収体と、を含んで構成される触媒層を有し、前記マイクロ波吸収体が、前記触媒層における所定部分に分布しており、且つ、前記触媒層における前記所定部分においては、前記二種類の触媒物質のうちＨＣ浄化性能が高い方の触媒物質である第１触媒物質の含有割合が、前記触媒層における前記所定部分以外の部分における該第１触媒物質の含有割合よりも高い。
本発明に係る触媒装置は、内燃機関の排気通路に排気浄化装置として設けられる装置である。触媒装置は触媒層を有している。触媒層は、ＨＣ浄化性能が異なる少なくとも二種類の触媒物質を含んで構成される。触媒物質はいずれも貴金属である。内燃機関の排気通路に設けられた触媒装置においては、触媒層に含まれる触媒物質が活性化すると、該触媒物質によって排気が浄化される。ここで、二種類の触媒物質は、一方が他方よりもＨＣ浄化性能が高く、且つ、他方が一方よりもＮＯｘ浄化性能が高い物質であってもよい。
また、触媒層は、触媒物質の他にマイクロ波吸収体を含んで構成される。マイクロ波吸
収体は、触媒層に含まれる触媒物質よりもマイクロ波の吸収性能が高い物質である。内燃機関の排気通路に設けられた触媒装置にはマイクロ波が照射される。マイクロ波吸収体は、触媒装置に照射されたマイクロ波を吸収することで発熱する性質を有する。そして、本発明では、マイクロ波吸収体が、触媒装置の触媒層における所定部分に分布している。つまり、マイクロ波吸収体は、触媒装置の触媒層において一様に分布しているのではなく、部分的に分布している。
また、触媒装置の触媒層においては、ＨＣ浄化性能が異なる少なくとも二種類の触媒物質も一様には分布していない。ここで、二種類の触媒物質のうちＨＣ浄化性能が高い方の触媒物質を第１触媒物質とする。そして、触媒層では、マイクロ波吸収体が分布している所定部分における第１触媒物質の含有割合が、該所定部分以外の部分（マイクロ波吸収体が分布していない部分）における第１触媒物質の含有割合よりも高くなっている。ここで、第１触媒物質の含有割合とは、触媒層のある部分における全ての触媒物質の量に対する第１触媒物質の量の割合である。
上記のような触媒装置が排気通路に設けられた場合、該触媒装置にマイクロ波が照射されると、触媒層においてマイクロ波吸収体が分布している所定部分の温度上昇が該所定部分以外の部分よりも促進される。そのため、触媒層において、所定部分に該所定部分以外の部分よりも高い割合で分布している第１触媒物質をより早期に活性化させることできる。つまり、本発明によれば、触媒装置の触媒層において同量の第１触媒物質を一様に分布させた場合に比べて、マイクロ波が照射された際に、該第１触媒物質の活性化をより促進させることができる。そのため、触媒装置のＨＣ浄化性能を向上させることができる。
また、触媒層において、マイクロ波吸収体を所定部分にのみ分布させることで、より多くの量のマイクロ波吸収体を触媒層において一様に分布させた場合に比べて、第１触媒物質を早期に活性化させるために必要となるマイクロ波の照射量を低減することが可能となる。したがって、触媒装置へのマイクロ波照射のために必要となる電力量を低減することができる。
また、本発明において、触媒層における所定部分は、触媒装置が排気通路に設けられた場合に排気の流れに沿って上流側に位置する部分（以下、「上流部分」と称する場合もある。）であってもよい。触媒装置が排気通路に設けられた場合、触媒層の上流部分は、排気の流れに沿って下流側に位置する部分（以下、「下流部分」と称する場合もある。）に比べて排気によって加熱され易い。したがって、触媒層における、第１触媒物質の含有割合が相対的に高い所定部分を、上流部分に形成することで、該所定部分に含まれる第１触媒物質の温度上昇を更に促進させることができる。そのため、第１触媒物質の更なる早期活性化を図ることができる。
また、触媒層の上流部分の温度が上昇すると、該上流部分で発生した熱が排気の流れによってその下流部分に伝わり易い。そのため、触媒層の上流部分の温度上昇を促進させることで、該触媒層全体の温度上昇も促進することができる。したがって、マイクロ波吸収体を含む所定部分を上流部分に形成することで、触媒層の上流部分（所定部分）に分布している第１触媒物質のみならず、該触媒層の下流部分に分布している第１触媒物質の早期活性化を図ることもできる。
また、本発明において、触媒装置は、隔壁によって区画される複数のセルを有していてもよい。この場合、複数のセルは、触媒装置において排気の流れに沿って上流側から下流側に延びるように形成される。そして、触媒層は、複数のセルを区画する隔壁上に形成されてもよい。このような構造では、触媒装置が排気通路に設けられると、複数のセルの内部を排気が流れる。このとき、触媒層における所定部分は、セル内を流れる排気に直接晒
される場所に位置する部分（以下、「排気接触部分」と称する場合もある。）であってもよい。ここで、触媒層の温度よりも排気の温度が高い場合は、該触媒層において、排気接触部分は、該排気に直接は晒されない場所に位置する部分（以下、「排気非接触部分」と称する場合もある。）に比べて該排気の熱によって加熱され易い。したがって、触媒層において、所定部分を排気接触部分に形成することによっても、該所定部分に含まれる第１触媒物質の温度上昇を更に促進させることができる。そのため、第１触媒物質の更なる早期活性化を図ることができる。
一方で、触媒層における所定部分は排気非接触部分であってもよい。ここで、触媒層の温度よりも排気の温度が低い場合は、排気によって該触媒層から熱が持ち去られる。ただし、このようなときであっても、触媒層において、排気非接触部分からは、排気接触部分に比べて排気によって熱が持ち去られ難い。したがって、触媒層において、所定部分を排気非接触部分に形成することによって、該所定部分において一旦活性化した第１触媒物質の温度が、排気による熱の持ち去りによって低下してしまうことを抑制することができる。
本発明の第２の態様に係る内燃機関の排気浄化システムは、第１の態様に係る触媒装置であって、内燃機関の排気通路に設けられる触媒装置と、前記排気通路において前記触媒装置にマイクロ波を照射する照射装置と、を備える。
このような排気浄化システムによれば、触媒装置のＨＣ浄化性能を向上させることができるとともに、照射装置から触媒装置へのマイクロ波照射のために必要となる電力量を低減することができる。
本発明によれば、内燃機関の排気通路に設けられる触媒装置のＨＣ浄化性能をより好適に向上させることができる。
実施形態に係る内燃機関の排気系の概略構成を示す図である。 触媒装置における、排気の流れ方向に対して垂直な方向の断面の一部を拡大した図である。 触媒装置における、排気の流れ方向に沿った方向の断面の一部を拡大した図である。 内燃機関の冷間始動時において、触媒装置にマイクロ波を照射したときの、該触媒装置におけるＨＣ浄化率およびＮＯｘ浄化率の時間的推移を示すタイムチャートである。 触媒装置の触媒層における第１触媒層および第２触媒層の分布の第１の変形例を示す図である。 触媒装置の触媒層における第１触媒層および第２触媒層の分布の第２の変形例を示す図である。 触媒装置の触媒層における第１触媒層および第２触媒層の分布の第３の変形例を示す図である。
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
（排気系の概略構成）
図１は、本実施形態に係る内燃機関の排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は車両駆動用のガソリンエンジンである。内燃機関１には排気通路２が接続されている。排気通路２には触媒装置４が設けられている。この触媒装置４は、排気中のＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）、およびＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化するための三元触媒である。なお、触媒装置４の構成については後述する。また、排気通路２における触媒装置４の下流側には温度センサ６が設けられている。温度センサ６は、触媒装置４から流出する排気の温度を検出するためのセンサである。
また、排気通路２における触媒装置４よりも上流側には照射装置５が設けられている。照射装置５は、触媒装置４に対してマイクロ波を照射する装置である。照射装置５は、マイクロ波発振器およびマイクロ波放射器を備えている。マイクロ波発振器としては、例えば半導体発振器を用いることができる。そして、照射装置５は、マイクロ波発振器で発生させたマイクロ波を、マイクロ波放射器から触媒装置４に向けて放射させる。なお、本実施形態においては、触媒装置４が本発明に係る「触媒装置」に相当し、照射装置５が本発明に係る「照射装置」に相当する。
また、内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。ＥＣＵ１０には、内燃機関１の吸気通路に設けられたスロットル弁、内燃機関１の燃料噴射弁等の各種装置が電気的に接続されている。そして、ＥＣＵ１０によって、これらの装置が制御される。
また、ＥＣＵ１０には温度センサ６が電気的に接続されている。さらに、ＥＣＵ１０にはクランクポジションセンサ１１及びアクセル開度センサ１２が電気的に接続されている。そして、各センサの検出値がＥＣＵ１０に入力される。ＥＣＵ１０は、温度センサ６の検出値に基づいて触媒装置４の温度を推定する。また、ＥＣＵ１０は、クランクポジションセンサ１１の検出値に基づいて内燃機関１の機関回転速度を導出する。また、ＥＣＵ１０は、アクセル開度センサ１２の検出値に基づいて内燃機関１の機関負荷を導出する。
さらに、ＥＣＵ１０には照射装置５が電気的に接続されている。ＥＣＵ１０は、照射装置５を制御することでマイクロ波照射処理を実行する。マイクロ波照射処理は、触媒装置４に対して所定周波数のマイクロ波を照射する処理である。マイクロ波照射処理は、例えば、内燃機関１の冷間始動時のように触媒装置４の昇温要求があった場合に実行される。この場合、マイクロ波照射処理における所定周波数は、触媒装置４の昇温に適した周波数として実験等に基づいて定められている。
（触媒装置）
ここで、本実施形態に係る触媒装置の概略構成について図２および図３に基づいて説明する。図２は、触媒装置４における、排気の流れ方向に対して垂直な方向の断面の一部を拡大した図である。図３は、触媒装置４における、排気の流れ方向に沿った方向の断面の一部を拡大した図である。
触媒装置４は、排気の流れ方向に延びる複数のセル４２を有するウォールフロー型の三元触媒である。触媒装置４において、各セル４２は隔壁４１によって区画されている。図２に示すように、触媒装置４では、基材における隔壁４１上（すなわち、セル４２の壁面上）に、貴金属からなる触媒物質を含んだコーティング材によって触媒層４３が形成されている。この触媒層４３は、少なくとも第１触媒物質および第２触媒物質の二種類の触媒物質を含んで構成されている。ここで、第１触媒物質は、ＨＣ浄化性能およびＣＯ浄化性能が第２触媒物質よりも高い物質である。また、第２触媒物質は、ＮＯｘ浄化性能が第１触媒物質よりも高い物質である。なお、第１触媒物質としてはＰｄ（パラジウム）を例示することができ、第２触媒物質としてはＲｈ（ロジウム）を例示することができる。そし
て、触媒装置４では、触媒層４３に含まれる各触媒物質によって、排気中のＨＣ、ＣＯ、およびＮＯｘが浄化される。
さらに、触媒層４３には、上記の触媒物質の他にマイクロ波吸収体が含まれている。マイクロ波吸収体は、触媒層４３に含まれる各触媒物質よりもマイクロ波の吸収性能が高い物質である。また、マイクロ波吸収体は、照射装置５から触媒装置４に対して照射された所定周波数のマイクロ波を吸収することで発熱する性質を有する。なお、マイクロ波吸収体としてはＳｉＣ（炭化ケイ素）を例示することができる。
ただし、触媒装置４の触媒層４３においては、上記二種類の触媒物質およびマイクロ波吸収体が一様に分布しているわけではない。詳細には、触媒装置４の触媒層４３は、図３に示すように、含まれる物質の割合が互いに異なる第１触媒層４３ａおよび第２触媒層４３ｂを有している。図３は、触媒装置４の隔壁４１上に形成された触媒層４３における、第１触媒層４３ａおよび第２触媒層４３ｂの分布を示している。なお、図３において、白抜き矢印は、セル４２内を流れる排気の流れ方向を表している。
上述したように、触媒装置４においては、排気の流れに沿って延びるセル４２を区画する隔壁４１上に触媒層４３が形成されている。そして、この触媒層４３における所定部分に第１触媒層４３ａが分布している。具体的には、図３に示すように、触媒層４３において、排気の流れに沿って上流側に位置する上流部分であり、且つ、セル４２内を流れる排気に直接晒される場所に位置する排気接触部分（すなわち、触媒層４３を、隔壁４１に対して垂直方向に二分割した場合に該隔壁４１とは接触しない方の部分）に、第１触媒層４３ａが形成されている。また、触媒層４３における、所定部分以外の部分（第１触媒層４３ａが形成されている部分以外の部分）に第２触媒層４３ｂが形成されている。つまり、触媒層４３において、第１触媒層４３ａが形成されている上流側部分における、セル４２内を流れる排気に直接晒されない場所に位置する非接触部分（すなわち、触媒層４３を、隔壁４１に対して垂直方向に二分割した場合に該隔壁４１と接触する方の部分）、および、第１触媒層４３ａが形成されている部分よりも排気の流れに沿って下流側に位置する下流側部分に、第２触媒層４３ｂが形成されている。
そして、触媒層４３では、第１触媒層４３ａにおける第１触媒物質の含有割合が、第２触媒層４３ｂにおける第１触媒物質の含有割合よりも高くなっている。また、触媒層４３では、第２触媒層４３ｂにおける第２触媒物質の含有割合が、第１触媒層４３ａにおける第２触媒物質の含有割合よりも高くなっている。なお、第１触媒層４３ａには、第１触媒物質および第２触媒物質のうち第１触媒物質のみが含まれており、第２触媒層４３ｂには、第１触媒物質および第２触媒物質のうち第２触媒物質のみが含まれている構成を採用することもできる。さらに、触媒層４３では、第１触媒層４３ａにのみマイクロ波吸収体が含まれている。すなわち、第２触媒層４３ｂにはマイクロ波吸収体は含まれていない。
（本実施形態に係る構成の効果）
上述したように、本実施形態では、触媒層４３において、第１触媒層４３ａにのみマイクロ波吸収体が含まれている。したがって、照射装置５によって触媒装置４に対してマイクロ波が照射されると、第１触媒層４３ａに含まれるマイクロ波吸収体が発熱することに起因して、第１触媒層４３ａの温度上昇が第２触媒層４３ｂの温度上昇よりも促進される。そして、上記のとおり、触媒層４３においては、第１触媒層４３ａにおける第１触媒物質の含有割合が第２触媒層４３ｂにおける第１触媒物質の含有割合よりも高くなっている。そのため、第１触媒層４３ａの温度上昇が促進されると、該第１触媒層４３ａにおいて第２触媒層４３ｂよりも高い割合で分布している第１触媒物質がより早期に活性化することになる。つまり、本実施形態に係る触媒装置４の構成によれば、触媒装置４の触媒層４３において、同量の第１触媒物質を一様に分布させた場合（すなわち、マイクロ波吸収体
が含まれる第１触媒層４３ａとマイクロ波吸収体が含まれていない第２触媒層４３ｂとにおける第１触媒物質の含有割合が均一となるように該第１触媒物質を触媒層４３に分布させた場合）に比べて、マイクロ波が照射された際に、該第１触媒物質の活性化をより促進させることが可能となる。
ここで、内燃機関１の冷間始動時において、照射装置５から触媒装置４にマイクロ波を照射したときの、該触媒装置４におけるＨＣ浄化率およびＮＯｘ浄化率の時間的推移について、図４に基づいて説明する。図４（ａ）において、実線は、内燃機関１から排出されるＨＣ量（すなわち、触媒装置４に流入するＨＣ量）Ｑｈｃの推移を表しており、一点鎖線は、内燃機関１から排出されるＮＯｘ量（すなわち、触媒装置４に流入するＮＯｘ量）Ｑｎｏｘの推移を表している。また、図４（ｂ）において、実線は触媒装置４におけるＨＣ浄化率Ｒｐｈｃを表している。なお、図４（ｂ）において、破線は、触媒装置４の触媒層４３において同量の第１触媒物質を一様に分布させた構成を採用した場合の該触媒装置４におけるＨＣ浄化率Ｒｐｈｃの推移を表している。また、図４（ｃ）において、実線は触媒装置４におけるＮＯｘ浄化率Ｒｐｎｏｘの推移を表している。なお、図４（ｂ）において、破線は、触媒装置４の触媒層４３において同量の第１触媒物質を一様に分布させた構成を採用した場合の該触媒装置４におけるＮＯｘ浄化率Ｒｐｎｏｘの推移を表している。図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、横軸は時間ｔを表している。
図４においては、時期ｔ１において、内燃機関１が始動されるとともに照射装置５から触媒装置４へのマイクロ波の照射が開始される。ここで、内燃機関１の冷間始動時においては、図４（ａ）に示すように、その始動直後に該内燃機関１からのＨＣ排出量が急増する。これは、内燃機関１における始動直後の燃焼温度が低いためである。このとき、本実施形態では、照射装置５から触媒装置４に対してマイクロ波の照射が行われることで、該触媒装置４の第１触媒層４３ａにおいて第１触媒物質が急速に活性化する。その結果、図４（ｂ）に示すように、内燃機関１からのＨＣ排出量が急増する該内燃機関１の始動直後において、触媒装置４におけるＨＣ浄化率を急上昇させることができる。つまり、触媒装置４の触媒層４３において同量の第１触媒物質を一様に分布させた場合に比べて、該触媒装置４におけるＨＣ浄化率をより早期に且つより速やかに上昇させることができる。このように、本実施形態に係る構成によれば、触媒装置４のＨＣ浄化性能を向上させることができる。
また、触媒層４３において、マイクロ波吸収体を第１触媒層４３ａにのみ分布させることで、より多くの量のマイクロ波吸収体を触媒層において一様に分布させた場合に比べて、第１触媒層４３ａに含まれる第１触媒物質を早期に活性化させるために必要となるマイクロ波の照射量を低減することが可能となる。したがって、照射装置５による触媒装置４へのマイクロ波照射のために必要となる電力量を低減することができる。
なお、本実施形態に係る構成では、触媒装置４の触媒層４３において同量の第１触媒物質を一様に分布させた場合に比べて、第１触媒層４３ａに含まれる第２触媒物質の量が少なくなり、第２触媒層４３ｂに含まれる第２触媒物質の量が多くなる。そのため、照射装置５によってマイクロ波が照射されることで第１触媒層４３ａに含まれるマイクロ波吸収体が発熱したとしても、その影響を受ける第２触媒物質の量が相対的に少ないため、該第２触媒物質の活性化が促進され難い。したがって、本実施形態に係る構成では、図４（ｃ）に示すように、触媒装置４の触媒層４３において同量の第１触媒物質を一様に分布させた場合（すなわち、同等の第２触媒物質を一様に分布させた場合）に比べて、該触媒装置４におけるＮＯｘ浄化率の上昇が遅れることになる。ただし、図４（ａ）に示すように、内燃機関１の冷間始動時においては、その始動直後は該内燃機関１からのＮＯｘ排出量は少ない。そして、内燃機関１の始動後における燃焼温度の上昇に伴って、該内燃機関１からのＮＯｘ排出量が増加する。したがって、本実施形態に係る構成であっても、内燃機関
１からのＮＯｘ排出量が増加する時期においては、触媒装置４のＮＯｘ浄化率を上昇させることができる。よって、触媒装置４のＨＣ浄化性能の向上の背反として該触媒装置４より下流側へのＮＯｘの流出量が増加してしまうようなことは発生し難い。また、内燃機関１の始動後において、第２触媒層４３ｂに含まれる第２触媒物質が活性化することで触媒装置４のＮＯｘ浄化率がある程度上昇するまでの間は、該内燃機関１の燃焼温度の上昇を抑制するための燃焼制御を実行してもよい。
さらに、本実施形態では、上述したように、触媒層４３において、上流部分であり且つ排気接触部分である位置に第１触媒層４３ａが形成されている。ここで、触媒層４３の温度よりも排気の温度が高い場合は、該触媒層４３の上流部分はその下流部分に比べて排気によって加熱され易く、また、該触媒層４３の排気接触部分はその排気非接触部分に比べて排気によって加熱され易い。したがって、触媒層４３において、第１触媒物質の含有割合が相対的に高い第１触媒層４３ａを上記のような位置に形成することで、該第１触媒層４３ａに含まれる第１触媒物質の温度上昇を更に促進させることができる。そのため、第１触媒物質の更なる早期活性化を図ることができる。
また、触媒層４３の上流部分の温度が上昇すると、該上流部分で発生した熱が排気の流れによってその下流部分に伝わり易い。そのため、触媒層４３の上流部分の温度上昇を促進させることで、該触媒層４３全体の温度上昇も促進することができる。したがって、マイクロ波吸収体を含む第１触媒層４３ａを上流部分に形成することで、該第１触媒層４３ａに分布している第１触媒物質のみならず、触媒層４３の下流部分に形成されている第２触媒層４３ｂに分布している第１触媒物質の早期活性化を図ることもできる。
（変形例）
触媒装置４の触媒層４３における第１触媒層４３ａおよび第２触媒層４３ｂの分布の仕方は、図３に示すような態様に限られるものではない。図５〜図７は、それぞれ、触媒装置４の触媒層４３における第１触媒層４３ａおよび第２触媒層４３ｂの分布の変形例を示す図である。なお、図５〜図７において、白抜き矢印は、図３と同様、セル４２内を流れる排気の流れ方向を表している。
図５に示す第１の変形例では、触媒層４３において、上流部分に第１触媒層４３ａが形成されている。また、この第１の変形例では、図３と異なり、触媒層４３の上流部分が第１触媒層４３ａと第２触媒層４３ｂとに分割されておらず、該触媒層４３における上流部分全体が第１触媒層４３ａとなっている（すなわち、触媒層４３の上流部分における排気接触部分と排気非接触部分との両方が第１触媒層４３ａとなっている。）。このような構成の場合も、触媒層４３の温度よりも排気の温度が高いときは、第１触媒層４３ａが排気によって加熱され易いため、該第１触媒層４３ａに含まれる第１触媒物質の温度上昇を更に促進させることができる。したがって、第１触媒層４３ａに分布している第１触媒物質の更なる早期活性化を図ることができる。また、このような構成の場合も、第１触媒層４３ａの温度が上昇すると、該第１触媒層４３ａで発生した熱が排気の流れによって第２触媒層４３ｂに伝わり易い。そのため、マイクロ波吸収体を含む第１触媒層４３ａに分布している第１触媒物質のみならず、第２触媒層４３ｂに分布している第１触媒物質の早期活性化を図ることもできる。なお、図５に示す第１の変形例の更なる変形例として、第１触媒層４３ａが形成されている上流側の触媒装置と、第２触媒層４３ｂが形成されている下流側の触媒装置とが別体となった構成を採用することもできる。
また、図６に示す第２変形例では、触媒層４３において、排気接触部分に第１触媒層４３ａが形成されている。この第２の変形例では、図３と異なり、触媒層４３の上流部分のみならず、その下流部分も、第１触媒層４３ａと第２触媒層４３ｂとに分割されており、触媒層４３における排気接触部分全体が第１触媒層４３ａとなっている。このような構成
の場合も、触媒層４３の温度よりも排気の温度が高いときは、第１触媒層４３ａが排気によって加熱され易いため、該第１触媒層４３ａに含まれる第１触媒物質の温度上昇を更に促進させることができる。
また、図７に示す第３変形例では、触媒層４３において、排気接触部分に第２触媒層４３ｂが形成されており、排気非接触部分に第１触媒層４３ａが形成されている。ここで、触媒層４３の温度よりも排気の温度が低い場合は、排気によって該触媒層４３から熱が持ち去られる。ただし、このようなときであっても、触媒層４３において、排気非接触部分からは、排気接触部分に比べて排気によって熱が持ち去られ難い。したがって、排気非接触部分に第１触媒層４３ａを形成することで、該第１触媒層４３ａにおいて一旦活性化した第１触媒物質の温度が、排気による熱の持ち去りによって低下してしまうことを抑制することができる。そのため、第１触媒層４３ａに含まれる第１触媒物質が活性化した状態が維持され易くなる。
なお、上記の実施形態および各変形例では、触媒層４３が第１触媒層４３ａおよび第２触媒層４３ｂによって構成される場合について説明したが、触媒層４３の構成はこれに限られるものではない。例えば、上記の実施形態および各変形例における第２触媒層４３ｂに相当する触媒層が、さらに、含まれる触媒物質の割合が互いに異なる二つの層に分割された構成を採用することもできる。
１・・・内燃機関
２・・・排気通路
４・・・触媒装置
４１・・隔壁
４２・・セル
４３・・触媒層
４３ａ・・第１触媒層
４３ｂ・・第２触媒層
５・・・照射装置
１０・・ＥＣＵ

Claims (5)

  1. 内燃機関の排気通路に設けられる触媒装置であって、前記排気通路においてマイクロ波が照射される触媒装置であり、
    ＨＣ浄化性能が異なる少なくとも二種類の触媒物質と、マイクロ波を吸収することで発熱するマイクロ波吸収体と、を含んで構成される触媒層を有し、
    前記マイクロ波吸収体が、前記触媒層における所定部分に分布しており、且つ、
    前記触媒層における前記所定部分においては、前記二種類の触媒物質のうちＨＣ浄化性能が高い方の触媒物質である第１触媒物質の含有割合が、前記触媒層における前記所定部分以外の部分における該第１触媒物質の含有割合よりも高い触媒装置。
  2. 前記触媒層における前記所定部分が、前記触媒装置が前記排気通路に設けられた場合に排気の流れに沿って上流側に位置する部分である請求項１に記載の触媒装置。
  3. 前記触媒装置が、隔壁によって区画されており、前記触媒装置が前記排気通路に設けられた場合にその内部を排気が流れる複数のセルを有しており、
    前記触媒層が前記隔壁上に形成されており、
    前記触媒層における前記所定部分が、前記セル内を流れる排気に直接晒される場所に位置する部分である請求項１または２に記載の触媒装置。
  4. 前記触媒装置が、隔壁によって区画されており、前記触媒装置が前記排気通路に設けられた場合にその内部を排気が流れる複数のセルを有しており、
    前記触媒層が前記隔壁上に形成されており、
    前記触媒層における前記所定部分が、前記セル内を流れる排気に直接は晒されない場所に位置する部分である請求項１に記載の触媒装置。
  5. 請求項１から４の何れか一項に記載の触媒装置であって、内燃機関の排気通路に設けられる触媒装置と、
    前記排気通路において前記触媒装置にマイクロ波を照射する照射装置と、を備える内燃機関の排気浄化システム。
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