JP3518338B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の排気浄化
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の排気浄化装置の中には、例え
ば特開平７−１４４１１９号公報に示されているよう
に、前段に３元触媒を、後段に炭化水素の吸着剤と３元
触媒との複合触媒を一体的に組付けたものや、特開平７
−１７４０１７号公報に示されているように、排気マニ
ホルドの直後に３元触媒を、その後流の排気管路に、前
段の３元触媒と後段の吸着触媒とを一体的に組付けた触
媒を介装したもの等が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前述の排気浄化装置
は、何れもエンジンの暖気完了前の運転状態のように排
気系の３元触媒が十分に活性化する温度に至っていない
温度条件では、排気系に流出する炭化水素を吸着剤又は
吸着触媒で吸着して、かかる運転状態での炭化水素の大
気への排出を抑制しようとするものであるが、吸着剤又
は吸着触媒から離脱して３元触媒で浄化しきれない炭化
水素はそのまま大気へ排出される可能性がある。
【０００４】そこで、本発明は吸着剤から離脱して３元
触媒で浄化しきれなかった炭化水素を付加装置を用いる
ことなく燃焼浄化させることができて排気浄化性能を向
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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明にあって
は、排気管路中の大きな排気脈動が得られる排気マニホ
ルドの直後に、触媒装置と、炭化水素の吸着装置とを、
上流側からこの順に近接配置して、下流側の吸着装置か
ら放出された炭化水素を排気脈動によって上流側の触媒
装置に前記排気管路中を逆流させる内燃機関の排気浄化
装置であって、前記吸着装置が炭化水素吸着可能上限温
度まで昇温した時点で、前記触媒装置の温度が触媒活性
温度以上に昇温しているように構成したことを特徴とし
ている。
【０００６】請求項２の発明にあっては、請求項１に記
載の吸着装置が、触媒成分と炭化水素の吸着剤とが混合
されたコート層又は触媒層と炭化水素の吸着剤コート層
との積層構造を有する吸着触媒装置であることを特徴と
している。
【０００７】請求項３の発明にあっては、請求項１に記
載の排気管路が２系統以上から１系統に合流する排気管
路であって、その合流部の上流側に、触媒装置と、炭化
水素の吸着装置とを、上流側からこの順に近接配置した
ことを特徴としている。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【発明の効果】機関始動後の排気系の温度は、排気ガス
の熱を受けて上流側から温度が上昇するので、請求項１
に記載の発明の構成では、上流側の触媒装置が下流側の
吸着装置よりも早く昇温することになる。ここで、吸着
装置が炭化水素吸着可能温度以上に上昇し、吸着装置か
ら炭化水素が放出されると、放出された炭化水素の一部
は排気脈動によって上流側の触媒装置へ逆流することに
なり、吸着装置よりも高い温度となっている触媒装置に
よって良好に燃焼浄化される。
【００１３】なお、触媒装置と吸着装置は、単一担体上
の上流側と下流側に構成しても、別々の担体を用いて構
成しても良い。特に、触媒装置と吸着装置とを別体とす
れば、触媒装置と吸着装置の昇温速度をある程度別々に
調節することも可能となる。例えば、各装置の担体とし
てハニカム担体を使用し、触媒装置の担体の壁厚さを吸
着装置の壁厚さより薄く、また、触媒装置のセル数を吸
着装置のセル数より多くする等して触媒装置と吸着装置
との温度差を大きくすれば、吸着装置が炭化水素吸着可
能上限温度まで昇温した時点で触媒装置の温度が触媒活
性温度以上に昇温しているようにすることもできる。
【００１４】請求項２に記載の発明によれば、吸着装置
の吸着剤から脱離した炭化水素が周囲の触媒成分によっ
て燃焼浄化される。このとき、吸着剤周囲の触媒成分の
温度は吸着剤と同程度までしか昇温しておらず脱離する
炭化水素の全てを燃焼浄化することは困難であるが、浄
化されないまま放出された炭化水素の一部は排気脈動に
よって上流側の触媒装置へ逆流することになり、吸着剤
よりも高い温度となっている触媒装置によって良好に燃
焼浄化される。
【００１５】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
の発明の効果に加えて、２系統から１系統に合流する排
気管路では、その合流部の上流側に前記触媒装置と吸着
装置とを配置してあるため、排気干渉による脈動減衰の
少ない排気脈動を作用させることができて、炭化水素の
上流側触媒装置への吹き戻し作用を活発に行わせること
ができる。
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面と
共に詳述する。
【００２１】図１において、１はエンジン本体、２は排
気管路３の基部となる排気マニホルド、４は排気マニホ
ルド４に設けられたＯ2 センサ，Ａ／Ｆセンサ等の排気
状態検出センサを示し、前記排気管路３中の排気脈動の
ある位置に、触媒装置としての３元触媒装置５と、炭化
水素の吸着装置６とを、上流側からこの順に近接配置し
てある。
【００２２】この吸着装置６として、本実施形態では触
媒成分と炭化水素の吸着剤とが混合されたコート層又は
触媒層と炭化水素の吸着剤コート層との積層構造を有す
る触媒装置や、触媒担体の表面に吸着剤層と３元触媒層
とをこの順にコーティングした触媒装置、あるいは、前
記各公報に開示されたように１つの触媒担体の前、後段
に吸着剤層と３元触媒層とをコーティングしたものを用
いている。
【００２３】本実施形態では前述の３元触媒装置５およ
び吸着装置６とを、大きな排気脈動が得られる排気マニ
ホルド２の直後に配置してある。
【００２４】また、本実施形態では前記各触媒装置５お
よび吸着装置６を排気マニホルド２と一体のユニットと
して構成している。
【００２５】従って、この実施形態の構成によれば、機
関始動後の排気系の温度は、排気ガスの熱を受けて上流
側から温度が上昇するので、上流側の触媒装置５が下流
側の吸着装置６よりも早く昇温することになる。ここ
で、吸着装置６が炭化水素吸着可能温度以上に上昇し、
吸着装置６から炭化水素が放出されると、放出された炭
化水素の一部は排気脈動によって上流側の触媒装置５へ
逆流することになり、吸着装置６よりも高い温度となっ
ている触媒装置５によって良好に燃焼浄化される。
【００２６】なお、触媒装置５と吸着装置６は、単一担
体上の上流側と下流側に構成しても、別々の担体を用い
て構成しても良い。特に、触媒装置５と吸着装置６とを
別体とすれば、触媒装置５と吸着装置６の昇温速度をあ
る程度別々に調節することも可能となる。例えば、各装
置の担体としてハニカム担体を使用し、触媒装置５の担
体の壁厚さを吸着装置の壁厚さより薄く、また、触媒装
置５のセル数を吸着装置６のセル数より多くする等して
触媒装置５と吸着装置６との温度差を大きくすれば、吸
着装置６が炭化水素吸着可能上限温度まで昇温した時点
で触媒装置５の温度が触媒活性温度以上に昇温している
ようにすることもできる。
【００２７】特に本実施形態では吸着装置６として炭化
水素の吸着機能を有する前述の触媒装置を用いているた
め、吸着装置６の吸着剤から脱離した炭化水素が周囲の
触媒成分によって燃焼浄化される。このとき、吸着剤周
囲の触媒成分の温度は吸着剤と同程度までしか昇温して
おらず脱離する炭化水素の全てを燃焼浄化することは困
難であるが、浄化されないまま放出された炭化水素の一
部は排気脈動によって上流側の触媒装置５へ逆流するこ
とになり、吸着剤よりも高い温度となっている触媒装置
５によって良好に燃焼浄化される。
【００２８】また、本実施形態では３元触媒装置５と吸
着装置６は、排気マニホルド２の直後に配置してあり、
該排気マニホルド２では図３のａ線で示すように、平均
排圧に対してプラス側排圧とマイナス側排圧とが反復す
る大きな排気脈動Ａが得られ、排気ガスを吹き戻し作用
するマイナス側排圧も大きくなるため、前記炭化水素の
上流側３元触媒装置５への吹き戻し作用をより積極的に
行わせることができて、該炭化水素の燃焼浄化を徹底さ
せることができる。
【００２９】従って、このように吸着装置６で放出され
た炭化水素を、特別に付加装置を用いることなく確実に
燃焼浄化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。
【００３０】図２は本発明を２系統から１系統に合流す
る排気管路３Ａに適用した第２実施形態を示している。
【００３１】排気マニホルド２Ａは２系統に分岐したデ
ュアルタイプに構成されて、前記排気管路３Ａを接続す
るようにしてあり、従って、３元触媒装置５と吸着装置
６は、上流側からこの順で排気管路３Ａの中でも排気干
渉による脈動減衰の少ない合流部の上流側に近接配置す
ることが好ましいが、特に本実施形態では大きな排気脈
動が得られる排気マニホルド２Ａの直後に配置してあ
る。
【００３２】この第２実施形態の場合も、前記第１実施
形態と同様に前記触媒装置５と吸着装置６を２系統に分
岐した排気マニホルド２Ａのそれぞれに一体に組付けて
ユニットとして構成してある。
【００３３】従って、この第２実施形態の構成でも前記
第１実施形態と略同様の作用効果が得られるが、特にデ
ュアルタイプの排気マニホルド２Ａでは図３のｂ線で示
すような波形の排圧波形となって、第１実施形態におけ
るシングルタイプの排気マニホルド２の排気脈動よりも
大きな排気脈動Ｂが得られ、排気ガスを吹き戻し作用す
るマイナス側排圧も同図で符号Ｐｓで示す差分だけシン
グルタイプに較べて大きくなるため、吸着装置６，６で
放出された炭化水素の上流側３元触媒装置５，５への吹
き戻し作用を更に積極的に行わせることができる。
【００３４】前記各実施形態では吸着装置６として前述
の炭化水素吸着機能を有する触媒装置を用いているが、
単にハニカム担体に吸着剤コート層を設けたものを用い
ても同様の効果を得ることができる。
【００３５】また、前記各実施例では３元触媒装置と前
述の吸着装置としての触媒装置の２つを上流側からこの
順で近接配置した場合を例示しているが、この吸着装置
としての触媒装置のみを用いても前述の排気脈動による
炭化水素の吹き戻し作用が得られるため、本発明の所期
の目的を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す模式的説明図。
【図２】本発明の第２実施形態を示す模式的説明図。
【図３】本発明の各実施形態における排気マニホルドの
排圧特性図。
【符号の説明】
２，２Ａ 排気マニホルド ３，３Ａ 排気管路 ５ 触媒装置 ６ 吸着剤を有する触媒装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｎ 3/08 Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｂ (56)参考文献 特開 平７−232084（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−128319（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−189341（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−63048（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−212960（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−174017（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−208156（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01N 3/08 - 3/24 B01D 53/04 B01D 53/44 B01D 53/86

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 排気管路中の大きな排気脈動が得られる
    排気マニホルドの直後に、触媒装置と、炭化水素の吸着
    装置とを、上流側からこの順に近接配置して、下流側の
    吸着装置から放出された炭化水素を排気脈動によって上
    流側の触媒装置に前記排気管路中を逆流させる内燃機関
    の排気浄化装置であって、前記吸着装置が炭化水素吸着
    可能上限温度まで昇温した時点で、前記触媒装置の温度
    が触媒活性温度以上に昇温しているように構成したこと
    を特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
  2. 【請求項２】 吸着装置が、触媒成分と炭化水素の吸着
    剤とが混合されたコート層又は触媒層と炭化水素の吸着
    剤コート層との積層構造を有する触媒装置であることを
    特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  3. 【請求項３】 ２系統以上から１系統に合流する排気管
    路であって、その合流部の上流側に、触媒装置と、炭化
    水素の吸着装置とを、上流側からこの順に近接配置した
    ことを特徴とする請求項１，２に記載の内燃機関の排気
    浄化装置。
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