JP3399388B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Description
装置に関する。
ば、特開平5−57148号公報に示されているよう
に、炭化水素の吸着機能と触媒機能とを併有した触媒装
置の複数個を、排気管路に直列に配設して排気浄化性能
の向上を図ったものが知られている。
の運転状態のように排気系が十分に温度上昇していない
運転状態では、上流側の触媒装置が炭化水素脱離終了時
期まで温度上昇する間に、下流側の触媒装置も炭化水素
吸着可能限度以上に温度上昇して、この間、下流側の触
媒装置で炭化水素を十分に吸着できなくなる可能性があ
る。
置した複数個の触媒装置の炭化水素吸着機能を十分に発
揮させることができて、排気浄化性能を一段と向上する
ことができる内燃機関の排気浄化装置を提供するもので
ある。
は、 炭化水素の吸着剤コート層を有する触媒装置の複
数個を排気管路に直列に設け、かつ、これら触媒装置間
の排気管路のヒートマスを、上流側の触媒装置における
炭化水素脱離終了時期まで下流側の触媒装置が炭化水素
吸着可能上限温度を超えない温度に抑制し得る大きさに
設定した内燃機関の排気浄化装置であって、前記吸着剤
コート層を有する触媒装置を3個以上設け、かつ、各触
媒装置間の排気管路のヒートマスを下流側程大きく設定
したことを特徴としている。
着剤コート層を有する触媒装置の複数個を排気管路に直
列に設け、かつ、これら触媒装置間の排気管路のヒート
マスを、上流側の触媒装置における炭化水素脱離終了時
期まで下流側の触媒装置が炭化水素吸着可能上限温度を
超えない温度に抑制し得る大きさに設定した内燃機関の
排気浄化装置であって、吸着剤コート層を有する複数個
の触媒装置の容量を下流側程小さく設定したことを特徴
としている。
着剤コート層を有する触媒装置の複数個を排気管路に直
列に設け、かつ、これら触媒装置間の排気管路のヒート
マスを、上流側の触媒装置における炭化水素脱離終了時
期まで下流側の触媒装置が炭化水素吸着可能上限温度を
超えない温度に抑制し得る大きさに設定した内燃機関の
排気浄化装置であって、吸着剤コート層を有する複数個
の触媒装置の吸着剤コート量を下流側程少なくしたこと
を特徴としている。
載の吸着剤コート層を有する複数個の触媒装置の容量を
下流側程小さく設定したことを特徴としている。
2に記載の吸着剤コート層を有する複数個の触媒装置の
吸着剤コート量を下流側程少なくしたことを特徴として
いる。
に記載の吸着剤コート層を有する複数個の触媒装置のう
ち、最上流側の触媒装置を排気マニホルドの直後に配置
したことを特徴としている。
に記載の吸着剤コート層を有する複数個の触媒装置を上
流側から排気マニホルド直後位置、オイルパン下位置、
車体床下位置の順序に配置したことを特徴としている。
に記載の吸着剤コート層を有する複数個の触媒装置間の
排気管路に蛇腹部を設けたことを特徴としている。
に記載の吸着剤コート層を有する複数個の触媒装置間の
排気管路に他の触媒装置を設けたことを特徴としてい
る。
9に記載の吸着剤コート層を有する触媒装置を、触媒担
体の表面に下層側に吸着剤層を、上層側に触媒層を設け
て構成したことを特徴としている。
10に記載の吸着剤コート層を有する複数個の触媒装置
のうち、最上流側の触媒装置を排気マニホルドの直後に
配置すると共に、該最上流側の触媒装置とその後段に配
置した触媒装置との間の排気管路のヒートマスを、80
cal/℃以上に設定したことを特徴としている。 さら
に、請求項12の発明にあっては、請求項1〜11に記
載の吸着剤コート層を有する複数個の触媒装置のうち、
最上流側の触媒装置を排気マニホルドの直後に配置する
と共に、該最上流側の触媒装置とその後段に配置した触
媒装置との間の排気管路の長さを、180mm以上に設
定したことを特徴としている。
の触媒装置が炭化水素脱離終了時期となるまでは、排気
管路の大きなヒートマスによって下流側の触媒装置の温
度上昇を炭化水素吸着可能上限温度を超えない温度に抑
制できるため、上流側の触媒装置が炭化水素脱離温度以
上で、かつ、触媒活性化温度よりも下回る温度状態にあ
って、該上流側の触媒装置から炭化水素が脱離しても、
この脱離した炭化水素を下流側の触媒装置で確実に吸着
することができて、炭化水素の大気への排出を可及的に
少なく抑えることができる。 また、各触媒装置間の排
気管路のヒートマスを下流側程大きく設定してあるた
め、それぞれ上流側の直前の触媒装置が活性化するまで
はその下流の触媒装置で炭化水素を確実に吸着すること
ができて炭化水素の排出低減化を一段と高めることがで
きる。
触媒装置が炭化水素脱離終了時期となるまでは、排気管
路の大きなヒートマスによって下流側の触媒装置の温度
上昇を炭化水素吸着可能上限温度を超えない温度に抑制
できるため、上流側の触媒装置が炭化水素脱離温度以上
で、かつ、触媒活性化温度よりも下回る温度状態にあっ
て、該上流側の触媒装置から炭化水素が脱離しても、こ
の脱離した炭化水素を下流側の触媒装置で確実に吸着す
ることができて、炭化水素の大気への排出を可及的に少
なく抑えることができる。また、各触媒装置では吸着剤
コート層から脱離した炭化水素の一部が酸化反応するこ
とにより、下流側へ至るに従って吸着すべき炭化水素の
総量が減少するが、下流側の触媒装置は下流側程その容
量を小さく設定して必要容量とすることができるため、
重量的におよびコスト的に有利に得ることができる。
触媒装置が炭化水素脱離終了時期となるまでは、排気管
路の大きなヒートマスによって下流側の触媒装置の温度
上昇を炭化水素吸着可能上限温度を超えない温度に抑制
できるため、上流側の触媒装置が炭化水素脱離温度以上
で、かつ、触媒活性化温度よりも下回る温度状態にあっ
て、該上流側の触媒装置から炭化水素が脱離しても、こ
の脱離した炭化水素を下流側の触媒装置で確実に吸着す
ることができて、炭化水素の大気への排出を可及的に少
なく抑えることができる。また、各触媒装置では吸着剤
コート層から脱離した炭化水素の一部が酸化反応するこ
とにより、下流側へ至るに従って吸着すべき炭化水素の
総量が減少するが、下流側の触媒装置は下流側程吸着剤
コート量を少なくして必要コート量とすることができる
ため、コスト的に有利に得ることができる。
の発明の効果に加えて、各触媒装置では吸着剤コート層
から脱離した炭化水素の一部が酸化反応することによ
り、下流側へ至るに従って吸着すべき炭化水素の総量が
減少するが、下流側の触媒装置は下流側程その容量を小
さく設定して必要容量とすることができるため、重量的
におよびコスト的に有利に得ることができる。
又は2の発明の効果に加えて、各触媒装置では吸着剤コ
ート層から脱離した炭化水素の一部が酸化反応すること
により、下流側へ至るに従って吸着すべき炭化水素の総
量が減少するが、下流側の触媒装置は下流側程吸着剤コ
ート量を少なくして必要コート量とすることができるた
め、コスト的に有利に得ることができる。
〜5の発明の効果に加えて、前記触媒装置のうち最上流
側の触媒装置は、排気ガスが高温保持される排気マニホ
ルドの直後に配置してあるため、該最上流側の触媒装置
の触媒活性化を速めて排気浄化性能を向上することがで
きる。
〜6の発明の効果に加えて、前記触媒装置の複数個を上
流側から、排気ガスの高温保持性の最もよい排気マニホ
ルド直後位置、オイルパン下位置、車体床下位置の順序
に配置してあるから、上流側から順に触媒装置の触媒活
性化を効率的に速めることができて排気浄化性能を向上
することができる。
〜7の発明の効果に加えて、前記複数個の触媒装置間の
排気管路に蛇腹部を設けてあるから、該排気管路のヒー
トマスを管路長の増大を伴うことなく十分に大きくする
ことができる。
〜8の発明の効果に加えて、前記複数個の触媒装置間の
排気管路に他の触媒装置を設けてあるから、該他の触媒
装置がヒートマスとなって該排気管路のヒートマスを管
路長の増大を伴うことなく十分に大きくすることができ
る。
1〜9の発明の効果に加えて、吸着剤コート層を有する
触媒装置は、触媒担体の表面に下層側に吸着剤層を、上
層側に触媒層を設けて構成してあるから、触媒装置が活
性化温度以上に昇温すると下層の吸着剤層から脱離する
炭化水素を上層の触媒層で略完全に燃焼除去できて、排
気浄化性能を更に向上することができる。
1〜10の発明の効果に加えて、吸着剤コート層を有す
る触媒装置のうち、最上流側の触媒装置を排気ガスが高
温保持される排気マニホルドの直後に配置してあるた
め、該最上流側の触媒装置の触媒活性化を速めることが
できることは勿論、その後段の触媒装置との間の排気管
路のヒートマスを、直前の触媒装置が活性化する前まで
は該後段の触媒装置の昇温を抑制するのに最適な大きさ
に設定してあるため、直前の触媒装置から脱離した炭化
水素を後段の触媒装置で確実に吸着することができる。
また、請求項12に記載の発明によれば、請求項1〜1
1の発明の効果に加えて、吸着剤コート層を有する触媒
装置のうち、最上流側の触媒装置を排気ガスが高温保持
される排気マニホルドの直後に配置してあるため、該最
上流側の触媒装置の触媒活性化を速めることができるこ
とは勿論、その後段の触媒装置との間の排気管路の長さ
を、直前の触媒装置が活性化する前までは該後段の触媒
装置の昇温を抑制するのに最適な大きさのヒートマスが
得られる長さに設定してあるため、直前の触媒装置から
脱離した炭化水素を後段の触媒装置で確実に吸着するこ
とができる。
と共に詳述する。
気管路3の基部となる排気マニホルドを示し、該排気管
路3には炭化水素の吸着剤コート層を有する触媒装置4
の複数個、例えば2つの触媒装置4A,4Bを直列に配
設してある。
してのハニカム担体5の表面に、下層側に吸着剤層6
を、上層側に触媒層として3元触媒層7を設けて構成し
てある。
例えば前記公報に開示されている公知の方法でコーティ
ングして形成される。
排気ガスが高温保持される排気マニホルド2の直後に、
3元触媒装置8と一体的に設けてある一方、下流側の触
媒装置4Bはエンジンルーム内で略水平に後方へ向かう
部分でも前記排気マニホルド2に直近した排気ガスの高
温保持性のよい部分、具体的にはエンジン本体1のオイ
ルパン1aの下位置に配設してある。
管路3aはそのヒートマスを、上流側の触媒装置4Aに
おける炭化水素脱離終了時期まで下流側の触媒装置4B
が炭化水素吸着可能上限温度を超えない温度に抑制し得
る大きさに設定してある。
ついて詳述する。
排気系が十分に昇温していない運転状態では、3元触媒
装置8および触媒装置4A,4Bが触媒機能しないた
め、排気ガス中の炭化水素(HC)の燃焼浄化は期待で
きないが、3元触媒装置8を通過した炭化水素は触媒装
置4A,4Bの各吸着剤層6によって略完全に吸着され
る。
過に伴って図5のa線で示すように昇温して、炭化水素
吸着可能上限温度T1 を超えると、吸着剤層6による炭
化水素吸着が行われず、該触媒装置4Aが触媒活性化温
度T2 以上に昇温するまでは該触媒装置4Aから炭化水
素が脱離して下流へ流出するようになる。
に至るまでの間に、即ち、触媒装置4Aが触媒活性化温
度T2 以上に昇温して炭化水素の燃焼除去機能を発揮し
得るようになる前に、後流の触媒装置4Bが例えば同図
のd線で示すように昇温して炭化水素吸着可能上限温度
T1 を超えとしまうと、該触媒装置4Bを設けてあって
もその吸着剤層6による炭化水素の吸着が行われず、従
って、同図のAで示すように炭化水素が浄化されない時
間領域が生じる。
の触媒装置4Aと下流側の触媒装置4Bとの間の排気管
路3aのヒートマスを、触媒装置4Aにおける炭化水素
脱離終了時期まで下流の触媒装置4Bが同図のb線で示
すように炭化水素吸着可能上限温度T1 を超えない温度
に抑制し得る大きさに設定してあるため、上流側の触媒
装置4Aが炭化水素吸着可能上限温度T1 以上で、か
つ、触媒活性化温度T2よりも下回る温度状態であっ
て、該触媒装置4Aから炭化水素が脱離する状況下であ
っても、この脱離した炭化水素を下流側の触媒装置4B
で確実に吸着することができる。この触媒装置4Bでも
以降の昇温によって触媒装置4Aと全く同様に炭化水素
脱離時にその一部を燃焼浄化する。
Aおよび下流側の触媒装置4Bを、それぞれ排気ガスの
高温保持性の最もよい排気マニホルド2の直後位置、オ
イルパン1aの下位置の順序に配置してあるため、上流
側から順に触媒装置の触媒活性化を効率的に速めること
ができて排気浄化性能を向上することができる。
層側に吸着剤層6を、上層側に3元触媒層7を設けて構
成してあるから、触媒装置4が触媒活性化温度T2 以上
に昇温すると下層の吸着剤層6から脱離する炭化水素を
上層の3元触媒層7で略完全に燃焼除去することがで
き、排気浄化性能をより一層向上することができる。
は80cal/℃に設定すると、触媒装置4Aが触媒活
性化温度T2 にまで上昇した時に、触媒装置4Bの温度
が略炭化水素吸着可能上限温度T1 となるように該触媒
装置4Bの昇温を抑制できることが実験により確認され
ており、従って、排気管路3aのヒートマスは80ca
l/℃以上の大きさに設定すればよい。
れている排気管路3では、その長さが約180mmでヒ
ートマスが80cal/℃となるから、前記排気管路3
aを180mm以上に設定すればよい。
で、この第2実施形態では前記第1実施形態における触
媒装置4Bの後流、即ち、排気管路3の車体床下に配置
される部分に、触媒装置4A,4Bと同様の吸着剤層6
を有するもう一つの触媒装置4Cを配設してある。
bのヒートマスQ2 は、触媒装置4Aと4B間の排気管
路3aのヒートマスQ1 よりも大きく設定して、触媒装
置4Aは勿論4Bにおける炭化水素脱離終了時期まで、
即ち、触媒活性化温度T2 に至るまでの間は、下流側の
触媒装置4Cが炭化水素吸着可能上限温度T1 を超えな
い温度に抑制できるようにしてある。
1実施形態の効果に加えて、触媒装置4Bから脱離した
炭化水素を触媒装置4Cによって吸着できる。特に、排
気管路3a,3bのヒートマスをQ1 <Q2 としてある
ため、触媒装置4Cは図6のe線で示す昇温特性とな
り、触媒装置4A,4Bが活性化するまでは該触媒装置
4Cは炭化水素吸着可能温度に昇温が抑制され、該触媒
装置4Cで炭化水素を確実に吸着することができる。
めには、該排気管路3bを排気管路3aよりも長く形成
すればよいが、図2に示すように排気管路3bの途中に
蛇腹部9を設けたことにより、該蛇腹部9によってヒー
トマスQ2 を管路長の増大を伴うことなく十分に大きく
することができる。
り、この第3実施形態では前記第1実施形態における触
媒装置4Bの後流に、触媒装置4A,4Bと同様の吸着
剤層6を有する2つの触媒装置4C,4Dを直列に配設
してある。
を、それらの間に他の触媒装置、例えば3元触媒装置1
0を介装してこれらを一体にして構成し、触媒装置4
C,4D間の排気管路が該3元触媒装置10となって、
該排気管路のヒートマスを大きくしてある。
他の3元触媒装置10で構成することにより、排気管路
3bの途中に蛇腹部9を設けてヒートマスを大きくする
よりも、更に管路長を短くしてヒートマスを大きくする
ことができる。
とした3元触媒装置10をヒートマスとして有効利用し
ているので、特別にヒートマス増大手段を付設する必要
がない。
置4A,4Bおよび4C,4Dでは、それぞれ吸着剤層
6から炭化水素が脱離する際にその一部が3元触媒層7
で酸化されて下流へと排出されるため、下流側の触媒装
置4B〜4Dへ至るに従って、吸着すべき炭化水素の総
量は減少していく。従って、これら下流側の触媒装置4
B〜4Dは、下流側へ至るに従って減少する炭化水素の
量に見合う形で下流側程容量を小さくすればよく、これ
によって重量的におよびコスト的に有利に得ることがで
きる。
容量を小さくするのに替えて、下流側程吸着剤のコート
量を少なくすることによっても同様に最適な排気浄化性
能が得られて、コスト的に有利に得ることができる。
温特性図。
温特性図。
Claims (12)
- 【請求項1】 炭化水素の吸着剤コート層を有する触媒
装置の複数個を排気管路に直列に設け、かつ、これら触
媒装置間の排気管路のヒートマスを、上流側の触媒装置
における炭化水素脱離終了時期まで下流側の触媒装置が
炭化水素吸着可能上限温度を超えない温度に抑制し得る
大きさに設定した内燃機関の排気浄化装置であって、前
記吸着剤コート層を有する触媒装置を3個以上設け、か
つ、各触媒装置間の排気管路のヒートマスを下流側程大
きく設定したことを特徴とする内燃機関の排気浄化装
置。 - 【請求項2】 炭化水素の吸着剤コート層を有する触媒
装置の複数個を排気管路に直列に設け、かつ、これら触
媒装置間の排気管路のヒートマスを、上流側の触媒装置
における炭化水素脱離終了時期まで下流側の触媒装置が
炭化水素吸着可能上限温度を超えない温度に抑制し得る
大きさに設定した内燃機関の排気浄化装置であって、吸
着剤コート層を有する複数個の触媒装置の容量を下流側
程小さく設定したことを特徴とする内燃機関の排気浄化
装置。 - 【請求項3】 炭化水素の吸着剤コート層を有する触媒
装置の複数個を排気管路に直列に設け、かつ、これら触
媒装置間の排気管路のヒートマスを、上流側の触媒装置
における炭化水素脱離終了時期まで下流側の触媒装置が
炭化水素吸着可能上限温度を超えない温度に抑制し得る
大きさに設定した内燃機関の排気浄化装置であって、吸
着剤コート層を有する複数個の触媒装置の吸着剤コート
量を下流側程少なくしたことを特徴とする内燃機関の排
気浄化装置。 - 【請求項4】 吸着剤コート層を有する複数個の触媒装
置の容量を下流側程小さく設定したことを特徴とする請
求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項5】 吸着剤コート層を有する複数個の触媒装
置の吸着剤コート量を下流側程少なくしたことを特徴と
する請求項1又は2に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項6】 吸着剤コート層を有する複数個の触媒装
置のうち、最上流側の触媒装置を排気マニホルドの直後
に配置したことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに
記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項7】 吸着剤コート層を有する複数個の触媒装
置を上流側から排気 マニホルド直後位置、オイルパン下
位置、車体床下位置の順序に配置したことを特徴とする
請求項1〜6のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装
置。 - 【請求項8】 吸着剤コート層を有する複数個の触媒装
置間の排気管路に蛇腹部を設けたことを特徴とする請求
項1〜7の何れかに記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項9】 吸着剤コート層を有する複数個の触媒装
置間の排気管路に他の触媒装置を設けたことを特徴とす
る請求項1〜8の何れかに記載の内燃機関の排気浄化装
置。 - 【請求項10】 吸着剤コート層を有する触媒装置を、
触媒担体の表面に下層側に吸着剤層を、上層側に触媒層
を設けて構成したことを特徴とする請求項1〜9の何れ
かに記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項11】 吸着剤コート層を有する複数個の触媒
装置のうち、最上流側の触媒装置を排気マニホルドの直
後に配置すると共に、該最上流側の触媒装置とその後段
に配置した触媒装置との間の排気管路のヒートマスを、
80cal/℃以上に設定したことを特徴とする請求項
1〜10の何れかに記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項12】 吸着剤コート層を有する複数個の触媒
装置のうち、最上流側の触媒装置を排気マニホルドの直
後に配置すると共に、該最上流側の触媒装置とその後段
に配置した触媒装置との間の排気管路の長さを、180
mm以上に設定したことを特徴とする請求項1〜11の
何れかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
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