JP5277891B2 - 排気浄化装置 - Google Patents

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Description

本発明は、排出ガス中の被酸化成分を酸化する排気浄化装置の技術に関する。
例えばディーゼルエンジンに連結されて、当該ディーゼルエンジンより排出される排気ガスを車外に導く排気通路中に、前記排気ガスを浄化する装置(排気浄化手段)として、NOx(窒素酸化物)トラップ触媒と、パティキュレートフィルタ(以下、フィルタと記載)とを備えたものがあり、例えばNOxトラップ触媒がフィルタの上流に配置される構造がある。
NOxトラップ触媒は、所定の温度で且つ、排気ガス中の酸素が多いとき(リーン空燃比雰囲気)には、排気通路を流れる排気ガス中のNOxを触媒内にトラップし、所定の温度で且つ、排気ガス中の酸素が少ないとき(リッチ空燃比雰囲気)には、触媒内にトラップしたNOxを放出するとともに、排気ガス中に含まれる一酸化炭素COや炭化水素HCといった還元剤によって還元し浄化する機能とを有する。また、前記NOxトラップ触媒は、燃料中やエンジンオイル中に含まれる硫黄成分が内燃機関の燃焼で酸化されることによって生じるSOx(硫黄酸化物)もNOxのトラップと同じ原理で、NOxトラップ触媒内にトラップされる。しかしながら、SOxは時間経過に伴いNOxトラップ触媒内でより安定な硫酸塩を形成するため、NOxよりも放出が困難になり、NOxトラップ触媒内に硫酸塩として残留する傾向がある。前記硫酸塩の残留量が増加すると、NOxをトラップできる領域が減少し、排気ガス中のNOxを十分にトラップ/還元浄化する事が困難となる。このため、NOxトラップ触媒は、長期間安定に排気ガス中のNOxを浄化するために、トラップしたSOxを強制的に放出する必要がある。NOxトラップ触媒においてSOxを強制放出させるためには、NOxトラップ触媒の温度を、SOxが放出可能となる温度まで上昇させる必要がある。
また、前記フィルタは、排気ガス中の粒状物質を捕集する機能を有する。当該フィルタは、粒状物質を捕集すると、捕集性能が低下する。このため、フィルタは、捕集した粒状物質を焼却する必要がある。フィルタにおいて粒状物質を焼却するためには、フィルタの温度を、粒状物質が焼却される温度まで上昇させる必要がある。
このため、温度上昇手段として例えば、排気系においてNOxトラップ触媒とフィルタとの上流に、酸化触媒ユニットが設けられている。当該酸化触媒ユニットは、例えばハニカム構造の担体に貴金属などの触媒活性成分が担持された酸化触媒を備えている。排気ガスが酸化触媒を通過する際に、排気ガス中に含まれる還元成分、例えば、炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)の酸化(燃焼)が促進されることによって、排気ガスの温度が高められ、それゆえ、前記酸化触媒ユニットの下流に配置されるNOxトラップ触媒の温度や、フィルタの温度を、必要に応じて上昇させる事が可能となる。
しかしながら、酸化触媒ユニットを通過することによって温度が一旦上昇した排気ガスは、酸化触媒ユニットの下流に配置されるNOxトラップ触媒やフィルタに到達するまでに温度が低下するという問題がある。このため、酸化触媒ユニットを通過した排気ガスの温度が、NOxトラップ触媒の温度や、フィルタの温度が、所望の温度に到達するのに必要な温度となるように、必要に応じて排気ガス中の還元成分の量を所定量に調整するために、前記酸化触媒ユニットの上流に、排気ガス中の還元成分の量を制御する構造を設けることが提案されている。
この構造の一例としては、例えば酸化触媒ユニットの上流に還元剤を添加するための弁(還元剤添加弁)を設ける構造がある。還元剤添加弁から還元剤が噴射されることによって排気ガス中の還元剤の量が増加し、それゆえ、酸化触媒での酸化反応による排気ガスの温度上昇量が大きくなる。
一方、酸化触媒ユニットは、流入した還元剤を効率良く、確実に酸化させるために2つの酸化触媒を備える構造が公知である。上流側の酸化触媒で温められた排気ガスを下流側の酸化触媒に流入させることにより、下流側の酸化触媒の活性を上昇させて還元成分の酸化を図っている。また、2つの酸化触媒の内、低酸化力の金属を担持した一方の触媒が上流に配置され、高酸化力の金属を担持した他方の触媒を、低酸化力の金属を担持した触媒よりも下流に配置する構造も提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2001−9275号公報
しかしながら、2つの酸化触媒を備える構造であると、排気ガス中の還元成分のうち酸化(燃焼)されやすい還元成分が上流に配置された酸化触媒で酸化(燃焼)し、酸化(燃焼)されにくい還元成分は、下流に配置される酸化触媒でも酸化(燃焼)が促進されにくく、それゆえ、下流に配置される酸化触媒では排気ガスの温度が上昇しにくくなる。
この結果、酸化触媒ユニットを通過する排気ガスの温度は、当該酸化触媒ユニット中の上流に配置される酸化触媒を通過した直後の状態で最も高くなり、その後は、温度が低下する傾向にある。つまり、下流側の酸化触媒を通過した排気ガスの温度は、最も上昇した状態から低下した状態となる。
上記したように、酸化触媒ユニットを通過した排気ガスの温度は、酸化触媒ユニットの下流に配置されるNOxトラップ触媒の温度や、フィルタの温度を、必要に応じて所定の温度まで上昇するにたりる温度であることが望まれる。
このため、上流に配置された酸化触媒で排気ガスの温度を充分に上昇する必要がある。上流に配置される酸化触媒で必要とされる温度の上昇量は、NOxトラップ触媒や、フィルタにいたるまでに低下する温度量を考慮して算出される。このため、上流に配置される酸化触媒の総合的な酸化力を、下流に配置される酸化触媒の総合的な酸化力よりも大きくするなどしている。
しかしながら、低下する温度量を考慮することによって酸化触媒の温度を過剰に上昇しなれければならず、それゆえ、上流と下流とに配置される各酸化触媒の温度が各々の耐熱温度を越えてしまうことが生じえる。酸化触媒の温度が耐熱温度を超えてしまうことによって、酸化触媒が劣化してしまい、酸化触媒の酸化(燃焼)能力が低下しまう。
酸化触媒の酸化(燃焼)能力が低下した状態でも、所望の温度まで排気ガスを上昇するためには、排気ガス中の還元成分の量を過剰に多くしなければならい。特に、還元成分として炭化水素(HC)を使用する場合には、燃費が悪化する。また、酸化触媒において酸化されなかった還元成分の量が多くなり、それゆえ、酸化されずにそのまま車外に排出される還元成分の量が多くなるという問題点がある。
特許文献1に開示される構造であっても、触媒容量は上流側触媒が大容量、下流側触媒が小容量であって、上流に配置される低酸化力の金属を担持した触媒の総合的な酸化力と、下流に配置される高酸化力の金属を担持した触媒の総合的な酸化力との大小関係が明確ではないので、上記問題点が懸念される。
したがって、本発明の目的は、酸化力を有する触媒ユニット出口側の排気ガス温度を所定温度まで効果的に高めると共に、該触媒が劣化することを抑制し、前述の問題点を解決できる排気浄化装置を提供することである。
本発明の排気浄化装置は、エンジンからの排気ガスを導く排気通路の途中に設けられた排気浄化装置において、排気ガス上流側に配置されて、酸化力を備え、排気ガス中の被酸化成分を酸化する上流側触媒と、前記上流側触媒の下流に配置されて、前記上流側触媒の総合的な酸化力よりも強い酸化力を備え、排気ガス中の被酸化成分を酸化する下流側触媒とを備える。前記上流側触媒及び前記下流側触媒の総合的な酸化力は、触媒活性成分の種類と触媒活性成分の含有量と触媒活性成分と排気ガスと接触する合計面積に基づいて設定される。前記上流側触媒は、触媒活性成分としてロジウム以外の白金族元素を含む。前記下流側触媒は、触媒活性成分として少なくともロジウムを含む。前記上流側触媒は、前記被酸化成分の内、酸化されやすい成分を酸化する。前記下流側触媒は、前記被酸化成分の内、前記上流側触媒で酸化されなかった成分を酸化するとともに、該下流側触媒を通過した排気ガスの温度を該上流側触媒を通過した排気ガスの温度よりも高くする。
本願の請求項2に記載の発明では、本願の請求項1に記載の排気浄化装置において、前記上流側触媒は、触媒活性成分として少なくともパラジウムを備える。前記下流側触媒は、触媒活性成分として白金とパラジウムとロジウムとを備える
本願の請求項に記載の発明では、本願の請求項1または2に記載の排気浄化装置において、前記下流側触媒の触媒活性成分含有量が、前記上流側触媒の触媒活性成分含有量よりも多い。
本願の請求項に記載の発明では、本願の請求項1〜のうちいずれか1項に記載の排気浄化装置において、前記下流側触媒の接触面積は、前記上流触媒の接触面積よりも大きい。
本願の請求項に記載の発明では、本願の請求項1〜のうちいずれか1項に記載の排気浄化装置において、前記下流側触媒の前記排気ガスの流れ方向の長さが、前記上流側触媒の前記排気ガスの流れ方向の長さよりも長い。
以上のように、本発明によれば、上流側触媒の総合的な酸化力は、下流側触媒の総合的な酸化力よりも小さくされているため、酸化力を有する触媒ユニット出口側の排気ガス温度を所定温度まで効果的に高めると共に、該触媒が劣化することを抑制できる。
本発明の第1の実施形態に係る排気浄化装置を、図1〜3を用いて説明する。なお、本実施形態では、酸化力を有する触媒の一例として、酸化触媒を用いて説明を行うが、被酸化成分(本実施形態では一例として未燃燃料である未燃HC)を酸化させる能力を有する触媒であれば、どのような触媒であっても良い。また、本実施形態では、排気浄化装置60は、一例として、図示しない自動車が備えるディーゼルエンジン10に連結される排気系30に組み込まれている。
図1は、ディーゼルエンジン10と、ディーゼルエンジン10に連結される吸気系20と、ディーゼルエンジン10に連結される排気系30とを示す概略図である。
ディーゼルエンジン10は、シリンダブロック11とシリンダヘッド12となどを備えている。シリンダブロック11には、例えば複数のシリンダ13が形成されている。各シリンダ13内には、シリンダ13内を摺動可能なピストン14が収容されている。ピストン14は、クランクシャフト15にコネクティングロッド16を介して連結されている。
シリンダヘッド12はシリンダブロック11のデッキ面上に固定されている。シリンダヘッド12においてシリンダ13と対向する部位は、シリンダ13と反対側に凹む凹部が形成されている。この凹部とシリンダ13とピストン14とによって規定される空間が燃焼室17となっている。
シリンダヘッド12には、燃焼室17に開口する吸気ポート18と排気ポート19とが形成されている。また、シリンダヘッド12には、燃焼室17に燃料を噴射するインジェクタ5が設けられている。
吸気系20は、燃焼室17に吸気する。吸気系20は、吸気ポート18に連結される吸気管やエアクリーナなどを備えている。
排気系30は、ディーゼルエンジン10が排出する排気ガスを、車外に導く。排気系30は、例えば、NOxトラップ触媒40と、フィルタ50と、排気浄化装置60と、ターボチャージャの排気タービン70となどを備えている。なお、本発明で言う、上流と下流とは、図中矢印で示す排気ガスGの流れる方向に沿って定義される。
排気ポート19の下流にターボチャージャの排気タービン70が配置されている。排気タービン70の下流には排気浄化装置60が配置されている。排気タービン70と排気浄化装置60とは、第1の管部材31で互いに連結されており、連通している。排気浄化装置60については、後で詳細に説明する。
第1の管部材31には、第1の排気ガス温度センサ32と、第1の酸素濃度センサ33と、燃料添加用インジェクタ34とが設けられている。具体的には、第1の排気ガス温度センサ32と、第1の酸素濃度センサ33とは、排気浄化装置60の直前に配置されており、排気浄化装置60に流入する直前の排気ガスの温度と、排気ガス中の酸素濃度を検出している。燃料添加用インジェクタ34は、排気浄化装置60に向かって燃料を添加可能である。
排気浄化装置60の下流にNOxトラップ触媒40が配置されている。排気浄化装置60とNOxトラップ触媒40とは、第2の管部材35で互いに連結され、連通している。NOxトラップ触媒40は、排気ガス中のNOx(窒素酸化物)を還元反応によって浄化する機能を有している。また、NOxトラップ触媒40は、排気ガス中のSOx(硫黄酸化物)をトラップする性質を有している。NOxトラップ触媒40は、当該NOxトラップ触媒40の温度を所定温度まで上昇すると、トラップしたSOxを放出する。なお、ここで言う所定温度とは、NOxトラップ触媒40においてSOxの放出を始める温度である。
第2の管部材35には、第2の排気ガス温度センサ36が設けられている。第2の排気ガス温度センサ36は、NOxトラップ触媒40の直前に配置されており、NOxトラップ触媒40に流入する排気ガスの温度を検出する。
NOxトラップ触媒40の下流にフィルタ50が配置されている。NOxトラップ触媒40とフィルタ50とは、第3の管部材37で互いに連結されて連通している。フィルタ50は、排気ガス中の粒状物質を捕集する機能を有している。フィルタ50は、粒状物質を所定量捕集すると、捕集した粒状物質を焼却すべく所定温度まで上昇する必要がある。ここで言う所定温度とは、フィルタ50において粒状物質を焼却するために必要な温度である。
第3の管部材37には、第3の排気ガス温度センサ38と、第2の酸素濃度センサ39とが設けられている。第3の排気ガス温度センサ38は、フィルタ50に流入する排気ガスの温度を検出する。第2の酸素濃度センサ39は、フィルタ50に流入する排気ガス中の酸素濃度を検出する。
また、フィルタ50の下流には、第4の排気ガス温度センサ6が設けられている。具体的には、第4の排気ガス温度センサ6は、フィルタ50の直後に配置されており、フィルタ50を通過した直後の排気ガスの温度を検出する。
第1〜4の排気ガス温度センサ32,36,38,6と、第1,2の酸素濃度センサ33,39と、燃料添加用インジェクタ34とは、制御部80に接続されている。制御部80は、第1〜4の排気ガス温度センサ32,36,38,6の検出結果と、第1,2の酸素濃度センサ33,39の検出結果とに基づいて排気通路中の排気ガスの状態を検出し、当該検出結果に基づいて、燃料添加用インジェクタ34の動作を制御する。なお、制御部80は、第1,2の酸素濃度センサ33,39の検出結果に基づいて、各所の排気ガスの状態(リーン状態であるか、または、リッチ状態であるか)を算出する。図1中、第1〜4の排気ガス温度センサ32,36,38,6、第1,2の酸素濃度センサ33,39、燃料添加用インジェクタ34と制御部80との接続を示す線は、一部が省略されている。
なお、本発明で言う排気通路とは、排気ポート19から排出された排気ガスを車外に導く通路であって内部を排気ガスGが通る。本実施形態では、排気通路は、第1〜3の管部材、NOxトラップ触媒40、排気浄化装置60、フィルタ50となどによって構成されている。つまり、排気浄化装置60は、排気通路200の途中に設けられる。
つぎに、排気浄化装置60について説明する。図2は、図1中に示された排気浄化装置60を拡大して示す断面図である。図2に示すように、排気浄化装置60は、ハウジング61と、上流側酸化触媒62と、下流側酸化触媒63とを備えている。ハウジング61は、筒状であって、上流端部が第1の管部材31に連結されており、第1の管部材31と連通している。ハウジング61の下流端部は、第2の管部材35に連結されており、第2の管部材35と連通している。
上流側酸化触媒62は、ハウジング61内に収容されて固定されている。下流側酸化触媒63は、ハウジング61内に収容されて固定されており、上流側酸化触媒62の下流に配置されている。上流側酸化触媒62と、下流側酸化触媒63とは、ともに、ハウジング61内に流入した排気ガス中のHC(炭化水素)の酸化(燃焼)を促進する機能である酸化力を有している。HCは、本発明で言う被酸化成分の一例である。なお、本発明で言う被酸化成分とは、酸化触媒によって酸化が促進される成分である。
図3は、図2に示されたF3−F3線に沿って切断される上流側酸化触媒62の断面の一部を示す断面図である。図3は、排気ガスの流れ(上流から下流へ向かう方向)を横切る方向に沿って断面する上流側酸化触媒62の一部を示している。図3に示すように、上流側酸化触媒62は、一例として、セラミックや、メタルなどによって構成されるハニカム構造の担体64と、触媒活性成分65とを備えている。
担体64には、同じ形状のセル66が複数形成されており、これら各セル66は、担体64内に互いに等間隔離間して均等に配置されている。図2に示すように、各セル66は、上流側酸化触媒62の上流端62aから下流端62bまで直線状に延びており、担体64を貫通している。
図3に示すように、触媒活性成分65は、少なくともパラジウムを備える。本実施形態では、触媒活性成分65は、さらに好ましくなるように、ロジウムを含まない。また、触媒活性成分65は、さらに好ましくなるように、ロジウム以外の白金族元素を含む。より具体的には、本実施形態では、触媒活性成分65に含まれる触媒金属は、一例として、白金とパラジウムである。
触媒活性成分65は、各セル66の内面の全域に略均等に設けられている。なお、上流側酸化触媒62に担持される触媒活性成分65に含まれる触媒金属は、白金とパラジウムに限定されない。触媒活性成分65は、少なくともパラジウムを有していればよく、好ましくは、ロジウムを含まない貴金属である。なお、図3に示されるセルは、誇張して大きく書かれている。実際は小さいものである。排気ガスGは、排気浄化装置60内を通過する際には、各セル66内を通過する。この際、排気ガスGが触媒活性成分65に接触することによって、排気ガスG中の未燃HC(本発明で言う、被酸化成分)が酸化される。
下流側酸化触媒63の構造は、上流側酸化触媒62と略同様である。このため、下流側酸化触媒63の構造の説明に、図3を共通して用いる。なお、図3中において下流側酸化触媒63を説明する符号は、括弧内に記載する。
下流側酸化触媒63は、担体67と、触媒活性成分68とを備えている。担体67の構造は、上流側酸化触媒62の担体64と、例えば、長さが異なる。図2に示すように、上流側酸化触媒62の担体64の長さはL1であり、下流側酸化触媒63の担体67の長さはL2である。L2は、L1よりも大きい。
下流側酸化触媒63の担体67の断面形状は、図3に示す上流側酸化触媒62の断面形状と同じである。このため、下流側酸化触媒63の担体67に形成されるセル69の断面積は、上流側酸化触媒62と同じであり、単位面積あたりのセル69の密度も上流側酸化触媒62と同じである。このため、下流側酸化触媒63の容量は、上流側酸化触媒62の容量よりも大きくなる。
下流側酸化触媒63の触媒活性成分68は、触媒金属として、少なくともロジウムを有していればよい。本実施形態では、触媒活性成分68は、触媒金属の一例として、ロジウムを含む白金族元素が担持されている。より具体的には、触媒活性成分68に含まれる触媒金属は、一例として、白金とパラジウムとロジウムとである。触媒活性成分68は、各セル69の内面全域に略均等に設けられている。下流側酸化触媒63では、担体67の単位体積あたりに担持される触媒活性成分68の量は、上流側酸化触媒62の担体64の単位体積あたりに担持される触媒活性成分65の量よりも多い。排気ガスGが排気浄化装置60を通過する際には、排気ガスGは、各セル69内を通過する。このとき、排気ガスGが触媒活性成分65に接触することによって、排気ガスG内の未燃HC(被酸化成分)が酸化される。排気ガスGは、セル65,69の内面の略全域に接触する。
上記のように、上流側酸化触媒62の断面形状と下流側酸化触媒63の断面形状が同じであるとともに、下流側酸化触媒63の長さL2が上流側酸化触媒62の長さL1より長いため、各セル69の内面の面積の合計は、各セル66の内面の面積の合計より大きい。このため、下流側酸化触媒での排気ガスGと触媒活性成分68との接触面積は、上流側酸化触媒での排気ガスGと触媒活性成分65との接触面積よりも大きくなる。本実施形態では、触媒活性成分65,68の表面積(外側に露出する部位の面積)が接触面積となる。また、下流側酸化触媒63の触媒活性成分68の含有量は、上流側酸化触媒62の触媒活性成分65の含有量よりも多い。
上記構造によって、下流側酸化触媒63の酸化力は、上流側酸化触媒62の酸化力よりも大きい。なお、本発明で言う酸化力とは、被酸化成分の酸化(燃焼)を促進する能力である。本実施形態では、被酸化成分の一例として未燃HCが用いられているので、本実施形態で言う酸化力は、未燃HCの酸化を促進する能力である。
酸化力は、上記のように、触媒活性成分の種類と、触媒活性成分の担持量(本発明で言う触媒活性成分の含有量のこと)と、触媒において排気ガスと触媒活性成分の接触面積とによって決定される。酸化力が大きいほど、被酸化成分の酸化が促進されるので、排気ガスの温度が上昇する。
触媒活性成分として、ロジウムを備えることによって、ロジウムを備えていない触媒よりも、酸化力が大きくなる。触媒活性成分の含有量が大きいほど、酸化力が大きくなる。触媒において排気ガスと触媒活性成分との接触面積が大きいほど酸化力が大きくなる。
本実施形態では、下流側酸化触媒63は、酸化力を決定する上記3点がともに上流側酸化触媒より酸化力が大きいことを示しているので、上流側酸化触媒62よりも酸化力が大きい。
つぎに、排気系の動作の一例として、NOxトラップ触媒40がトラップしたSOxを強制的に放出させる動作と、フィルタ50が捕集した粒状物質を焼却する動作を説明する。
制御部80は、例えばディーゼルエンジン10の運転状態(排気ガスの状態も含む概念)により、NOxトラップ触媒40がトラップしたSOxの量や、フィルタ50が捕集した粒状物質の量を検出したり、算出したりしている。制御部80は、NOxトラップ触媒40においてSOxを強制的に放出する必要があると判断するとともに、フィルタ50において粒状物質を焼却する必要があると判断すると(どちらか一方でもよい)、燃料添加用インジェクタ34を駆動して、燃料を噴射する。この結果、排気浄化装置60に流入する排気ガス中の未燃HCの量が増加する。
排気浄化装置60内に流入した排気ガス中のHCのうち、酸化しやすい部分は、上流側酸化触媒62によって酸化が促進される。この結果、排気ガスの温度が上昇する。
上流側酸化触媒62を通過した排気ガス中には、上流側酸化触媒62で酸化できなかった酸化(燃焼)しにくいHCが残っている。上流側酸化触媒62を通過した排気ガスは、下流側酸化触媒63に流入する。
下流側酸化触媒63の酸化力は、上流側酸化触媒62の酸化力よりも大きいので、下流側酸化触媒63に流入した排気ガス中に残っている未酸化(未燃焼)HCは、下流側酸化触媒63によって酸化される。このため、下流側酸化触媒63を通過した排気ガス(つまり、排気浄化装置60を通過した排気ガス)の温度は、さらに上昇する。
上記のような排気浄化装置60の動作によって、排気浄化装置60を通過する排気ガスの温度は、下流側酸化触媒63を通過した直後が最も高くなるように上昇する。
排気浄化装置60によって温度が上昇した排気ガスによって、下流に配置されるNOxトラップ触媒40とフィルタ50との温度が上昇し、それゆえ、NOxトラップ触媒40の温度がSOxを放出可能な温度に達する。または、フィルタ50の温度が、粒状物質が焼却される温度に達する。この結果、NOxトラップ触媒40がトラップしたSOxが排出されるとともに、フィルタ50が捕集した粒状物質が焼却される。
燃料添加用インジェクタ34の動作(燃料の噴射量や噴射タイミング)は、第1〜4の排気ガス温度センサ32,36,38,6によって検出された各所の温度や、第1,2の酸素濃度センサ33,39によって検出された酸素濃度などによって得られる排気ガスの状態に合わせて調整される。
このように構成される排気浄化装置60では、下流側酸化触媒63の酸化力が上流側酸化触媒62の酸化力よりも大きいので、排気浄化装置60を通過する排気ガスの温度は、下流側酸化触媒63を通過した直後で最も高くなうように、緩やかに上昇するようになる。
この結果、上流側酸化触媒62の温度と下流側酸化触媒63の温度とが過剰に上昇することを抑制できるので、上流側酸化触媒62と下流側酸化触媒63との劣化を抑制することができる。
上流側酸化触媒62と下流側酸化触媒63との劣化を抑制できることによって、当該劣化に起因する酸化力の劣化も抑制でき、それゆえ、過剰に燃料を噴射することを抑制することができる。
また、本実施形態では、下流側酸化触媒63は、酸化力を決定する、触媒活性成分の種類と、排気ガスの触媒活性成分との接触面積と、触媒活性成分の含有量との3点において、全て上流側酸化触媒62よりも酸化力が大きくなるように設定されている。具体的には、下流側酸化触媒63は、触媒活性成分として少なくともロジウムを備え、上流側酸化触媒62よりも触媒活性成分の含有量が多く、触媒活性成分68の表面積(排気ガスGと接触する面積)は触媒活性成分65の表面積(排気ガスGと接触する面積)より大きい。
しかしながら、これに限定されない。要するに、下流側酸化触媒の酸化力が上流側酸化触媒の酸化力よりも大きければよい。このため、例えば、上流側酸化触媒62の触媒活性成分の含有量が下流側酸化触媒63の触媒活性成分の含有量よりも大きい場合であっても、下流側酸化触媒63がロジウムを備えたり、下流側酸化触媒63での排気ガスGと触媒活性成分との接触面積が上流側酸化触媒での排気ガスGと触媒活性成分との接触面積より大きいことにより、下流側酸化触媒の酸化力が大きければよい。
また、例えば、上流側酸化触媒の触媒活性成分と下流側酸化触媒の触媒活性成分とが同じ場合であっても、下流側酸化触媒の触媒活性成分の含有量が上流側酸化触媒の触媒活性成分の含有量も大きいことなどにより、下流側酸化触媒の酸化力が上流側酸化触媒の酸化力より大きければよい。
下流側酸化触媒の酸化力が上流側酸化触媒の酸化力より大きくなる組み合わせであればよい。
つぎに、本発明の第2の実施形態に係る排気浄化装置を、図4〜6を用いて説明する。なお、第1の実施形態と同様の機能を有する構造は、同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、下流側酸化触媒63の単位面積あたりのセル数(セル密度)と上流側酸化触媒62のセル密度との相対関係が、第1の実施形態と異なる。他の構造は、第1の実施形態と同様であってよい。上記異なる構造を具体的に説明する。
図4は、本実施形態の排気浄化装置60を示す断面図である。図5は、図4中に示されるF5−F5線に沿って切断される上流側酸化触媒62の断面の一部を示す断面図である。図6は、図4中に示されるF6−F6線に沿って切断される下流側酸化触媒63の断面の一部を示す断面図である。
図5に示すように、上流側酸化触媒62は、同じ形状のセル66を複数備えており、各セル66は互いに等間隔離間して均等に担体64内に配置されている。図6に示すように、下流側酸化触媒63は、同じ形状のセル69を複数備えており、各セル69は互いに等間隔離間して均等に担体67内に配置されている。本実施形態では、下流側酸化触媒63のセル密度は、上流側酸化触媒62のセル密度よりも大きい。一例として、上流側酸化触媒62のセル密度は、400cpsi(Cell per square inch)であり、下流側酸化触媒63のセル密度は、600cpsiである。なお、図5,6に示されるセル66,69は、誇張して大きく書かれている。実際は小さいものである。また、図中、触媒活性成分68,65は、簡略されて描かれているが、実際には、図3のように設けられている。
なお、本実施形態であっても、上流側酸化触媒62の断面積(断面の外縁の内側の面積であって、セルによる空いた空間も含む)と、下流側酸化触媒63の断面積(断面の外縁の内側の面積であって、セルによる空いた空間も含む)とは、同じである。
このため、下流側酸化触媒63のセル密度が上流側酸化触媒62のセル密度よりも大きいので、下流側酸化触媒63に形成されるセル66の数は、セル69の数よりも大きくなり、それゆえ、下流側酸化触媒63における排気ガスGの触媒活性成分68との接触面積は、上流側酸化触媒62における排気ガスGの触媒活性成分65との接触面積よりも大きい。また、触媒活性成分65,68は、第1の実施形態と同様でよく、セル66,69の内面全域に均等に設けられている。
上記のように、本実施形態では、下流側酸化触媒63のセル密度を上流側酸化触媒62よりも大きくした。この結果、下流側酸化触媒63を通過する排気ガスと触媒活性成分とがより一層接触しやすくなる。言い換えると、排気ガス中のHCの酸化がより一層促進されるようになる。それゆえ、下流側酸化触媒63の酸化力は、上流側酸化触媒62の酸化力よりも大きくなる。
また、上流側酸化触媒62のセル密度が、下流側酸化触媒63のセル密度よりも小さい。一般的に、セル密度が大きい担体の方が粒状物質が詰まりやすい。このため、セル密度が小さい(下流側酸化触媒63に比べて)上流側酸化触媒62を下流側酸化触媒63より上流に配置することによって、上流側酸化触媒62で排気ガスG中の粒状物質がある程度焼却される。
このことによって、下流側酸化触媒62に流入する排気ガスG中の粒状物質の量が少なくなり、それゆえ、下流側酸化触媒62に粒状物質が詰まることが抑制される。この結果、粒状物質の詰まりにより、排気ガスが下流に流れ難くなる問題を防ぐことができる。
さらに、下流側酸化触媒63は、第1の実施形態と同じ作用に加えて、セル密度が大きいことによって上流側酸化触媒62よりもさらに温度が高くなる。このため、下流側酸化触媒63に粒状物質が詰まった場合であっても、当該粒状物質は、下流側酸化触媒63によって焼却される。
このように、本実施形態では、第1の実施形態の効果に加えて、粒状物質が詰まることを抑制しつつ、HCの酸化(燃焼)をより一層促進することができる。なお、本実施形態であっても、下流側酸化触媒63の単位体積あたりに担持される触媒活性成分の量を、上流側酸化触媒62の単位体積あたりに担持される触媒活性成分の量よりも多くしてもよい。この構造の場合、下流側酸化触媒63の酸化力がさらに向上する。
つぎに、本発明の第3の実施形態に係る排気浄化装置を説明する。なお、第1の実施形態と同様の構造は、同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態では、上流側酸化触媒62に担持される触媒活性成分と下流側酸化触媒63に担持される触媒活性成分とが、第1の実施形態と異なる。他の構造は、第1の実施形態と同様であってよい。上記異なる構造を説明する。
本実施形態では、上流側酸化触媒62に含まれる触媒活性成分65と、下流側酸化触媒に含まれる触媒活性成分68とは、同じ種類である。そして、下流側酸化触媒63に含まれる触媒活性成分68の量は、上流側酸化触媒62に含まれる触媒活性成分65の量よりも多い。
上流側酸化触媒62と下流側酸化触媒63とが同じ種類の触媒活性成分を含む場合、上流側酸化触媒62は、触媒金属としてロジウムを含んでもよい。一例として、触媒活性成分65,68に含まれる触媒金属は、第1の実施形態で説明された白金とパラジウムとロジウムであってもよい。
このように酸化触媒中に複数の触媒活性成分を含む場合、下流側酸化触媒63に含まれる触媒活性成分68中の各成分(例えば、触媒貴金属としては上記白金とパラジウムとロジウム)の割合は、上流側酸化触媒62に含まれる触媒活性成分65中の各成分の割合と同じである。
また、本実施形態では、上流側酸化触媒62の担体64と、下流側酸化触媒63の担体67とは、同じ構造(形状も同じであること。セルが延びる方向を例えば垂直に横切る断面形状が同じで、セルが延びる方向の長さL1,L2が同じ)である。このため、上流側酸化触媒62と下流側酸化触媒63との違いは、各々の触媒に含まれる触媒活性成分の量の違いである。
本実施形態であっても、下流側酸化触媒63に含まれる触媒活性成分68の量が、上流側酸化触媒62に含まれる触媒活性成分65の量よりも多いので、下流側酸化触媒63の酸化力は、上流側酸化触媒62の酸化力よりも大きい。このため、本実施形態であっても、第1の実施形態と同様の作用・効果が得られる。
なお、第3の実施形態であっても第1の実施形態と同様(担体67の長さL2は、担体64の長さL1より大きい。)に、下流側酸化触媒63での排気ガスGと触媒活性成分68との接触面積が、上流側酸化触媒62での排気ガスGと触媒活性成分65との接触面積よりも大きくてもよい。また、第2の実施形態のように、下流側酸化触媒63のセル密度が、上流側酸化触媒62のセル密度よりも大きくてもよい。または、第3の実施形態であっても第1の実施形態と同様に下流側酸化触媒63での排気ガスGと触媒活性成分68との接触面積が、上流側酸化触媒62での排気ガスGと触媒活性成分65との接触面積よりも大きく、かつ、第2の実施形態のように、下流側酸化触媒63のセル密度が、上流側酸化触媒62のセル密度よりも大きくてもよい。
また、第1〜3の実施形態では、上下流側酸化触媒62,63は、担体64,67のセル66,69の内面全域に触媒活性成分65,68が均等に設けられる構造であり、それゆえ、本発明でいう接触面積は、触媒活性成分65,68の表面積(排気ガスと接触可能である)としている。しかしながら、これに限定されない。例えば、担体64,67が酸化力を備える物質で形成される構造であってもよい。この場合では、本発明で言う接触面積は、担体64,67において排気ガスと接触可能な部分の面積となる。
要するに、本発明で言う接触面積とは、酸化触媒において酸化力を備える部分であってかつ排気ガスと接触可能な部分の面積である。
このため、第1〜3の実施形態において、下流側酸化触媒63の接触面積(本発明で言う接触面積)を上流側酸化触媒62の接触面積より大きくする場合、下流側酸化触媒において酸化力を備える部分であってかつ排気ガスと接触可能な部分の面積を、上流側酸化触媒において酸化力を備える部分であってかつ排気ガスと接触可能な部分の面積よりも大きくすればよい。
この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]
エンジンからの排気ガスを導く排気通路の途中に設けられた排気浄化装置において、
排気ガス上流側に配置されて、酸化力を備え、排気ガス中の被酸化成分を酸化する上流側触媒と、
前記上流側触媒の下流に配置されて、前記上流側触媒の総合的な酸化力よりも強い酸化力を備え、排気ガス中の被酸化成分を酸化する下流側触媒と
を具備することを特徴とする排気浄化装置。
[2]
前記下流側触媒は、触媒活性成分として少なくともロジウムを備える
ことを特徴とする[1]に記載の排気浄化装置。
[3]
前記上流側触媒は、触媒活性成分として少なくともパラジウムを備え、
前記下流側触媒は、触媒活性成分として白金とパラジウムとロジウムとを備える
ことを特徴とする[1]または[2]に記載の排気浄化装置。
[4]
前記下流側触媒の触媒活性成分含有量が、前記上流側触媒の触媒活性成分含有量よりも多い
ことを特徴とする[1]〜[3]のうちいずれか1つに記載の排気浄化装置。
[5]
前記下流側触媒の接触面積は、前記上流側触媒の接触面積よりも大きい
ことを特徴とする[1]〜[4]のうちいずれか1つに記載の排気浄化装置。
本発明の第1の実施形態に係る排気浄化装置を備える排気系を示す概略図。 図1中に示された排気浄化装置を拡大して示す断面図。 図2に示されたF3−F3線に沿って切断される上流側酸化触媒の断面の一部を示す断面図。 本発明の第2の実施形態に係る排気浄化装置を示す断面図。 図4に示されたF5−F5線に沿って切断される上流側酸化触媒の断面の一部を示す断面図。 図4に示されたF6−F6線に沿って切断される下流側酸化触媒の断面の一部を示す断面図。
符号の説明
60…排気浄化装置、62…上流側酸化触媒、63…下流側酸化触媒、65…触媒活性成分、68…触媒活性成分、G…排気ガス。

Claims (5)

  1. エンジンからの排気ガスを導く排気通路の途中に設けられた排気浄化装置において、
    排気ガス上流側に配置されて、酸化力を備え、排気ガス中の被酸化成分を酸化する上流側触媒と、
    前記上流側触媒の下流に配置されて、前記上流側触媒の総合的な酸化力よりも強い酸化力を備え、排気ガス中の被酸化成分を酸化する下流側触媒とを備え、
    前記上流側触媒及び前記下流側触媒の総合的な酸化力は、触媒活性成分の種類と触媒活性成分の含有量と触媒活性成分と排気ガスと接触する合計面積に基づいて設定され、
    前記上流側触媒は、触媒活性成分としてロジウム以外の白金族元素を含み、
    前記下流側触媒は、触媒活性成分として少なくともロジウムを含み
    前記上流側触媒は、前記被酸化成分の内、酸化されやすい成分を酸化し、
    前記下流側触媒は、前記被酸化成分の内、前記上流側触媒で酸化されなかった成分を酸化するとともに、該下流側触媒を通過した排気ガスの温度を該上流側触媒を通過した排気ガスの温度よりも高くする
    ことを特徴とする排気浄化装置。
  2. 前記上流側触媒は、触媒活性成分として少なくともパラジウムを備え、
    前記下流側触媒は、触媒活性成分として白金とパラジウムとロジウムとを備える
    ことを特徴とする請求項1に記載の排気浄化装置。
  3. 前記下流側触媒の触媒活性成分含有量が、前記上流側触媒の触媒活性成分含有量よりも多い
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の排気浄化装置。
  4. 前記下流側触媒の接触面積は、前記上流側触媒の接触面積よりも大きい
    ことを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の排気浄化装置。
  5. 前記下流側触媒の前記排気ガスの流れ方向の長さが、前記上流側触媒の前記排気ガスの流れ方向の長さよりも長い
    ことを特徴とする請求項1〜4のうちいずれか1項に記載の排気浄化装置。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120312011A1 (en) * 2011-06-10 2012-12-13 GM Global Technology Operations LLC Turbine housing and method for directing exhaust
FR2983904A1 (fr) * 2011-12-13 2013-06-14 Renault Sa Systeme et procede de controle de debit de carburant fourni par une soupape de dosage de carburant d'une ligne d'echappement d'un vehicule automobile
JP2013244437A (ja) * 2012-05-24 2013-12-09 Toyota Motor Corp 触媒コンバーター
JP6011224B2 (ja) * 2012-10-09 2016-10-19 いすゞ自動車株式会社 排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法
CN103343708B (zh) * 2013-07-17 2016-03-02 安徽江淮汽车股份有限公司 一种汽车尾气催化剂及其制备的催化器
CN105980679B (zh) * 2014-02-07 2019-04-23 佛吉亚排放控制技术美国有限公司 用于车辆排气系统的混合器组件
CN106545385B (zh) * 2016-12-05 2020-06-26 潍柴动力股份有限公司 一种柴油颗粒捕捉器和柴油机
KR102529517B1 (ko) * 2018-06-15 2023-05-04 현대자동차주식회사 터보차저 차량의 배기 장치
US10787946B2 (en) 2018-09-19 2020-09-29 Faurecia Emissions Control Technologies, Usa, Llc Heated dosing mixer
DE102021124631A1 (de) 2021-09-23 2023-03-23 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug, insbesondere Kraftwagen

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55164715A (en) * 1979-06-09 1980-12-22 Fuji Heavy Ind Ltd Catalytic converter used for purifying exhaust gas
JPH03101813A (ja) * 1989-09-14 1991-04-26 Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co Ltd 触媒コンバータ装置
US5376610A (en) * 1992-04-15 1994-12-27 Nissan Motor Co., Ltd. Catalyst for exhaust gas purification and method for exhaust gas purification
JPH06307231A (ja) * 1993-04-20 1994-11-01 Komatsu Ltd ディーゼルエンジン排気NOx浄化触媒装置
JPH1052628A (ja) * 1996-06-07 1998-02-24 Toyota Motor Corp ディーゼルエンジンの排ガス浄化用触媒装置
JP4097362B2 (ja) * 1999-07-01 2008-06-11 日野自動車株式会社 排出ガス浄化触媒及び排出ガス浄化装置
JP2003161138A (ja) * 2001-11-28 2003-06-06 Isuzu Motors Ltd ディーゼルパティキュレートフィルタ
JP2004162611A (ja) * 2002-11-13 2004-06-10 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP2006077591A (ja) * 2004-09-07 2006-03-23 Hino Motors Ltd 排気浄化装置
JP4556587B2 (ja) * 2004-09-22 2010-10-06 マツダ株式会社 排気ガス浄化装置
JP4935983B2 (ja) * 2006-11-24 2012-05-23 三菱自動車工業株式会社 内燃機関の排気浄化装置

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