JP6482935B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。

従来、ガソリンエンジン等の内燃機関の排気通路には、三元触媒が設けられている。この三元触媒は、内燃機関から排出される排気中に含まれる窒素酸化物（以下、「ＮＯｘ」という。）、炭化水素（以下、「ＨＣ」という。）及び一酸化炭素（以下、「ＣＯ」という。）を浄化する。ところが、この三元触媒は、所定温度以上でなければ活性化せず排気を浄化できないため、特にエンジン始動直後における排気の浄化に難がある。

そこで本出願人は、三元触媒の下流側の排気通路に、ゼオライトからなる担体にＰｄを担持させてなるＮＯｘ触媒を設けた排気浄化装置を提案している（例えば、特許文献１参照）。このＮＯｘ触媒によれば、三元触媒が活性化する前のエンジン始動直後において、排気中のＮＯｘを吸着できる。また、このＮＯｘ触媒によれば、ストイキ雰囲気下において所定のＮＯｘ脱離開始温度以上でＮＯｘを脱離して還元浄化できる特性を有するため、ストイキ走行のまま排気温度を上昇させることで、ＮＯｘを脱離して還元浄化できる。

ところで、近年では有害物質の排出規制が厳しさを増しており、三元触媒を早期に活性化させることが求められている。三元触媒の早期活性化に関する技術として、エンジン始動後に吸入空気量を増量して排気の空燃比をリーンに制御するとともに、点火時期を遅角させることで、運転状態を安定化させつつ三元触媒を早期に活性化する制御技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特願２０１４−５１６２８号 特開平１０−２９９６３１号公報

しかしながら、特許文献２の制御技術を特許文献１の排気浄化装置に適用した場合には、三元触媒とＮＯｘ触媒の位置が近接していると、三元触媒の早期活性化中にＮＯｘ触媒の温度がＮＯｘ脱離開始温度に達する。すると、早期活性化中は排気の空燃比は酸化雰囲気のリーンに制御されているため、脱離したＮＯｘを還元浄化できなかった。またこのとき、脱離したＮＯｘの還元浄化を優先して排気の空燃比をストイキに制御した場合には、三元触媒を早期に活性化できなかった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、三元触媒を早期に活性化できるとともに、その下流側のＮＯｘ触媒で吸着したＮＯｘを確実に還元浄化できる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明は、内燃機関（例えば、後述のエンジン２）から排出される排気を浄化する内燃機関の排気浄化装置（例えば、後述の排気浄化装置１，１Ａ，１Ｂ）であって、前記内燃機関の排気通路（例えば、後述の排気管３）に設けられ、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）、炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）を浄化する三元触媒（例えば、後述のＴＷＣ１１）と、前記三元触媒よりも下流側の排気通路に設けられ、ゼオライトからなる担体と、前記担体に担持されたＰｄと、を有し、排気中の窒素酸化物を吸着し且つ吸着した窒素酸化物を前記排気の空燃比がストイキのときに脱離して浄化するＮＯｘ触媒（例えば、後述のＮＯｘ触媒１２）と、前記排気の空燃比をリーンに制御して前記三元触媒を早期活性化させる早期活性化制御手段（例えば、後述のＥＣＵ４）と、を備え、前記三元触媒及び前記ＮＯｘ触媒は、前記三元触媒の早期活性化制御が完了するまでの間は、前記ＮＯｘ触媒に吸着された窒素酸化物が脱離し始める脱離開始温度に前記ＮＯｘ触媒の温度が達しないように設けられている内燃機関の排気浄化装置を提供する。

本発明では、排気通路の上流側から順に、三元触媒と、ゼオライトからなる担体に少なくともＰｄを担持することにより排気中のＮＯｘを吸着し且つ吸着したＮＯｘを排気の空燃比がストイキのときに脱離して浄化するＮＯｘ触媒と、を設ける。また、三元触媒の早期活性化制御が完了するまでの間、ＮＯｘ触媒に吸着されたＮＯｘが脱離し始めるＮＯｘ脱離開始温度にＮＯｘ触媒の温度が達しないように、三元触媒及びＮＯｘ触媒を設ける。
これにより、三元触媒の早期活性化中で排気の空燃比が酸化雰囲気のリーンのときに、下流側のＮＯｘ触媒からＮＯｘが脱離することがないため、ＮＯｘが還元浄化されることなく外部に排出される事態を回避できる。また、従来のように三元触媒の早期活性化中に脱離したＮＯｘの還元浄化を優先して排気の空燃比をストイキに制御し、三元触媒の早期活性化を中断する必要が無いため、三元触媒を早期に活性化できる。従って本発明によれば、三元触媒を早期に活性化できるとともに、その下流側のＮＯｘ触媒で吸着したＮＯｘを確実に還元浄化できる。

前記ＮＯｘ触媒は、前記三元触媒の早期活性化制御が完了するまでの間は、前記ＮＯｘ触媒に吸着された窒素酸化物が脱離し始める脱離開始温度に前記ＮＯｘ触媒の温度が達しないように、前記三元触媒から所定距離（例えば、後述の距離Ｄ）以上、離間して配置されていることが好ましい。

この発明では、三元触媒の早期活性化制御が完了するまでの間、ＮＯｘ触媒に吸着されたＮＯｘが脱離し始めるＮＯｘ脱離開始温度にＮＯｘ触媒の温度が達しないように、三元触媒から所定距離以上離間させた状態で、ＮＯｘ触媒を設ける。これにより、上流側の三元触媒の早期活性化中において、三元触媒とその下流側のＮＯｘ触媒との間に大きな温度差を確保できるため、上記発明の効果がより確実に発揮される。

前記三元触媒、及び、前記三元触媒と前記ＮＯｘ触媒との間の排気通路の少なくともいずれかに、断熱部材（例えば、後述の断熱部材５）が設けられていることが好ましい。

この発明では、三元触媒、及び、三元触媒とＮＯｘ触媒との間の排気通路の少なくともいずれかに、断熱部材を設ける。
三元触媒に断熱部材を設けることにより、上流側の三元触媒からの放射熱が低減され、早期活性化することが可能となるため、下流側のＮＯｘ触媒からＮＯｘが脱離するのをより確実に回避出来る。
また、三元触媒とＮＯｘ触媒との間の排気通路に断熱部材を設けることにより、上流側の三元触媒から下流側のＮＯｘ触媒への熱の移動を抑制することができるため、下流側のＮＯｘ触媒からＮＯｘが脱離するのをより確実に回避出来る。

前記ＮＯｘ触媒、及び、前記三元触媒と前記ＮＯｘ触媒との間の排気通路の少なくともいずれかに、冷却手段（例えば、後述の冷却装置６）が設けられていることが好ましい。

この発明では、ＮＯｘ触媒、及び、三元触媒とＮＯｘ触媒との間の排気通路の少なくともいずれかに、冷却手段を設ける。これにより、上流側の三元触媒の早期活性化中において、三元触媒とその下流側のＮＯｘ触媒との間に大きな温度差を確保できる。従ってこの発明によれば、三元触媒の早期活性化中で排気の空燃比が酸化雰囲気のリーンのときに、下流側のＮＯｘ触媒からＮＯｘが脱離するのをより確実に回避できるため、上記発明の効果がより確実に発揮される。

本発明によれば、三元触媒を早期に活性化できるとともに、その下流側のＮＯｘ触媒で吸着したＮＯｘを確実に還元浄化できる内燃機関の排気浄化装置を提供できる。

第１実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を示す図である。 第１実施形態に係るＮＯｘ触媒におけるＮＯｘの吸着・脱離挙動を示す図である。 第１実施形態に係る三元触媒温度とＮＯｘ触媒温度との関係を示す図である。 第１実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置によるＮＯｘ浄化のタイムチャートである。 第２実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を示す図である。 第３実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、第２実施形態以降の説明において、第１実施形態と共通する構成については同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る内燃機関２の排気浄化装置１を示す図である。この内燃機関（以下、「エンジン」という。）２は、例えば、図示しない車両に搭載された４気筒のガソリンエンジンである。このエンジン２による混合気の燃焼により生じた排気は、後述の排気管３に排出される。

排気管３には、排気を浄化するための排気浄化装置１が設けられている。排気浄化装置１は、排気管３内に設けられた三元触媒（以下、「ＴＷＣ」という。）１１と、その下流側の排気管３内に設けられたＮＯｘ触媒１２と、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という。）４と、を備える。
ここで、図１に示すように、ＮＯｘ触媒１２は、ＴＷＣ１１から排気管３の延びる方向に距離Ｄだけ離間して配置されている。このように本実施形態では、ＴＷＣ１１とＮＯｘ触媒１２の配置に特徴を有しており、これについては後段で詳述する。

ＴＷＣ１１は、ハニカム支持体に担持された従来公知のＴＷＣである。ＴＷＣ１１は、その活性化温度以上のときに、ストイキ雰囲気の排気を、ＨＣ及びＣＯの酸化とＮＯｘの還元によって浄化する。

ＮＯｘ触媒１２は、主として、冷間始動時等の低温条件下において、ＴＷＣ１１で浄化されなかったＮＯｘを吸着して浄化する。ＮＯｘ触媒１２は、従来公知の例えばコージェライト製のハニカム支持体に担持される。このＮＯｘ触媒１２は、ゼオライトからなる担体と、ゼオライトに担持されたＰｄと、を含んで構成される。

ゼオライトとしては、ＺＳＭ−５、フェリエライト、モルデナイト、Ｙ型ゼオライト、ベータ型ゼオライト、ＣＨＡ型ゼオライトが挙げられる。本実施形態では、これらのうちいずれかを単独で用いてもよく、複数を併用してもよい。これらのゼオライトにＰｄを担持させることにより、優れたＮＯｘ吸着性能が発現する。

ここで、通常、ゼオライトは、ＮＯ_２として供給されたＮＯｘをその細孔内に吸着する特性を有する。そのため、主として排気中のＮＯｘを構成するＮＯをＮＯ_２に変換するために、排気をリーンにして高酸素濃度且つ高温雰囲気下でＰｔ等の活性種が必要である。これに対して、本実施形態のＮＯｘ触媒１２は、担体のゼオライトにＰｄを担持させることで、低温条件下で排気の空燃比がストイキのときにおいても優れたＮＯｘ吸着性能を発揮する。その理由は次の通りである。

即ち、本実施形態のＮＯｘ触媒１２では、Ｐｄは、ゼオライトを構成するＡｌ、Ｓｉ及びＯのうち、酸点であるＡｌの近傍に配置される。そのため、Ｐｄは、Ａｌとの相互作用によって電子状態が変化し、２価のＰｄ^２＋として存在する。この２価のＰｄ^２＋は、従来のゼオライトのＮＯｘ吸着とは異なり、ＮＯを酸化してＮＯ_２とするまでもなくＮＯをそのまま吸着する特性を有する。これにより、本実施形態のＮＯｘ触媒１２は、低温条件下で排気の空燃比がストイキのときにおいても、優れたＮＯｘ吸着性能が得られるようになっている。

ＮＯｘ触媒１２全体に対するＰｄの含有量は、０．０１〜１０質量％であることが好ましい。Ｐｄの含有量がこの範囲内であれば、優れたＮＯｘ吸着性能が得られる。より好ましい含有量は、０．１〜３質量％である。

また、本実施形態のＮＯｘ触媒１２は、上記Ｐｄに加えて、Ｆｅ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｌａ、Ｇａ、Ｉｎ及びＭｎからなる群より選択される少なくとも１種の添加元素がゼオライトに共担持されていてもよい。これにより、低酸素濃度雰囲気下における耐熱性を向上できる。即ち、Ｐｄの間に、Ｆｅ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｌａ、Ｇａ、Ｉｎ及びＭｎからなる群より選択される少なくとも１種の添加元素が介在することで、２価のＰｄ^２＋が０価のＰｄ^０に還元されるのが抑制されるとともに、Ｐｄの移動及び凝集が抑制されるため、Ｐｄの分散性の悪化が抑制される。ひいては、優れたＮＯｘ吸着性能が維持され、低酸素濃度雰囲気における耐熱性が向上する。

ここで、図２は、本実施形態に係るＮＯｘ触媒１２におけるＮＯｘの吸着・脱離挙動を示す図である。この図２は、本実施形態に係るＮＯｘ触媒１２に対して、以下の吸着条件で排気を導入してＮＯｘを吸着させた後、以下の脱離条件で排気を導入してＮＯｘを脱離させた場合における、ＮＯｘ触媒１２に流入する排気の温度とＮＯｘ触媒から流出する排気中のＮＯｘ濃度を示している。
図２中、横軸は時間（秒）を表し、右縦軸は触媒前温度、即ちＮＯｘ触媒１２に流入する排気の温度を表している。また、左縦軸は、ＮＯｘ触媒１２から流出する排気中のＮＯｘ濃度（ｐｐｍ）を表している。

［吸着条件］
排気組成：ＮＯ＝１００ｐｐｍ、Ｏ_２＝１０％、Ｎ_２バランスガス
排気流量：２０Ｌ／分
排気温度：５０℃
［脱離条件］
排気組成：Ｏ_２＝１０％、Ｎ_２バランスガス
排気流量：２０Ｌ／分
排気温度：５０℃から５００℃まで２０℃／分で昇温

図２に示すように、先ず上記吸着条件に従って、排気温度が５０℃の低温で且つＮＯを１００ｐｐｍ含む排気をＮＯｘ触媒１２に導入し始めた直後においては、ＮＯｘ触媒１２から流出する排気中のＮＯｘ濃度はほぼ０ｐｐｍである。これは、ＮＯｘ触媒１２に流入する排気中に含まれるＮＯｘ（ＮＯ）のほぼ全てがＮＯｘ触媒１２に吸着されていることを意味する。この結果から、本実施形態に係るＮＯｘ触媒１２は、５０℃の低温条件下においてＮＯｘ（ＮＯ）を効率良く吸着可能であることが分かる。

その後、ＮＯｘ触媒１２から流出する排気中のＮＯｘ濃度は徐々に上昇し、１００ｐｐｍに近付く（図２中の４００秒付近を参照）。これは、ＮＯｘ触媒１２が吸着し得るＮＯｘ量に近付くにつれて吸着するＮＯｘ量が減少し、ついには吸着可能な限界量を超えてこれ以上ＮＯｘを吸着できなくなることを意味する。図２中のハッチング領域Ｔ１は、ＮＯｘ触媒１２が吸着したＮＯｘの総量を表している。

次いで、上記脱離条件に切り替えて、ＮＯｘを含まない排気を一定速度で昇温させながらＮＯｘ触媒１２に導入し始めると、その直後に、ＮＯｘ触媒１２から流出する排気中のＮＯｘ濃度が一旦上昇する（図２中の５００〜６００秒付近を参照）。これは、ＮＯｘ触媒１２に弱い吸着力で吸着されていたＮＯｘが脱離したことを意味する。

その後、導入する排気の温度が２００℃付近に達すると、ＮＯｘ触媒１２から流出する排気中のＮＯｘ濃度が再び上昇する（図２中の１０００秒以上を参照）。これは、ＮＯｘ触媒１２により強い吸着力で吸着されていたＮＯｘが脱離し始めたことを意味する。そして、図２に示すように、このＮＯｘの脱離は、排気温度が５００℃に達するところで終了し、吸着されていたＮＯｘが全て脱離する。図２中のハッチング領域Ｔ２は、ＮＯｘ触媒１２から脱離したＮＯｘの総量を表し、これは、ＮＯｘ触媒１２が吸着したＮＯｘの総量に相当する。

以上の通り、本実施形態に係るＮＯｘ触媒１２は、低温域で吸着したＮＯｘを、高温域で脱離する。このとき、排気の空燃比をストイキに制御することで、排気中に含まれるＨＣ等の還元剤によって、脱離したＮＯｘが還元浄化される。このようにして、本実施形態のＮＯｘ触媒１２は、ＮＯｘを吸着して浄化する。

図１に戻って、ＥＣＵ４は、排気の空燃比を制御する排気空燃比制御部の他、ＴＷＣ１１を早期に活性化させる早期活性化制御手段としての早期活性化制御部を含んで構成される。ＥＣＵ４は、図示しない各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定のレベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路と、中央演算処理ユニット（以下、「ＣＰＵ」という）とを備える。この他、ＥＣＵ４は、ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路と、エンジン２等に制御信号を出力する出力回路と、を備える。

ＥＣＵ４を構成する早期活性化制御部は、エンジン２の燃焼室で燃焼される混合気の空燃比をリーン側に制御するとともに、点火時期を遅角させることで、エンジン２の運転状態を安定に維持しつつＴＷＣ１１を早期に活性化する早期活性化制御を実行する。早期活性化制御部は、ＴＷＣ１１の温度がその活性化温度に達すると、早期活性化制御を終了する。
また排気空燃比制御部は、通常状態において、排気の空燃比をストイキに制御する。即ち、早期活性化制御部による早期活性化制御が終了すると、この排気空燃比制御部による排気のストイキ制御が実行される。

次に、ＴＷＣ１１とＮＯｘ触媒１２の配置について詳しく説明する。
本実施形態のＴＷＣ１１及びＮＯｘ触媒１２は、ＥＣＵ４によるＴＷＣ１１の早期活性化制御が完了するまでの間は、ＮＯｘ触媒１２の温度が、ＮＯｘ触媒１２に吸着されたＮＯｘが脱離し始めるＮＯｘ脱離開始温度に達しないように設けられている。具体的には、本実施形態のＮＯｘ触媒１２は、図１に示すように、ＴＷＣ１１から排気管３の延びる方向に距離Ｄだけ離間して配置されている。これにより、ＴＷＣ１１の早期活性化制御が完了するまでの間は、ＮＯｘ触媒１２の温度がＮＯｘ脱離開始温度に達しないようになっている。

ここで、距離Ｄは、ＥＣＵ４による早期活性化制御を実行したときのＮＯｘ触媒１２の温度を測定する等して、予め実験を行うことにより求められる。具体的には、ＴＷＣ１１の早期活性化中においてＴＷＣ１１とその下流側のＮＯｘ触媒１２との間に大きな温度差を確保でき、ＴＷＣ１１の早期活性化制御が完了するまでの間にＮＯｘ触媒１２の温度がＮＯｘ脱離開始温度に達しない配置となるように、距離Ｄが設定される。例えば、ＴＷＣ１１をエンジン２の直下の排気管３に配置するとともに、ＮＯｘ触媒１２を車両の床下の排気管３に配置することにより、ＴＷＣ１１の早期活性化制御が完了するまでの間、ＮＯｘ触媒１２の温度がＮＯｘ脱離開始温度に達しないようにすることが可能である。

ここで、図３は、本実施形態に係るＴＷＣ温度とＮＯｘ触媒温度との関係を示す図である。図３の上段は、ＴＷＣ１１の温度とそのＮＯｘ浄化率との関係を示している。また図３の下段は、ＮＯｘ触媒の温度とそのＮＯｘ脱離量との関係を示している。
図３の上段に示すように、ＴＷＣ１１の早期活性化制御によってＴＷＣ１１温度が上昇していくに伴い、そのＮＯｘ浄化率も高くなる。そして、ＴＷＣ１１温度が、ＴＷＣ１１の活性化が完了するＴＷＣ活性化温度に達すると、ＮＯｘ浄化率は飽和する。
このとき、図３の下段に破線で示すように、従来ＮＧ品（ＴＷＣ１１の早期活性化制御が完了する前にＮＯｘ触媒温度がＮＯｘ脱離開始温度に達してしまう従来品を意味する。）では、ＮＯｘ触媒温度がそのＮＯｘ脱離開始温度をすでに超えている。これに対して実線で示すように本実施形態では、ＴＷＣ１１が活性化温度に達したときに、ＮＯｘ触媒１２の温度がまだそのＮＯｘ脱離開始温度に達していないことが分かる。これは、上述のようにＮＯｘ触媒１２がＴＷＣ１１から距離Ｄ離間して配置されているためである。

本実施形態の排気浄化装置１によるＮＯｘ浄化について、図４を参照して詳しく説明する。
図４は、本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置１によるＮＯｘ浄化のタイムチャートである。図４の上段は、ＴＷＣ１１及びＮＯｘ触媒の温度変化を示しており、横軸が時間ｔ、縦軸が温度℃を表している。また、図４の下段は、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ脱離量変化を示しており、横軸が時間ｔ、縦軸がＮＯｘ脱離量を表している。

図４の上段に示すように、先ず、エンジン２の冷間始動直後において、ＴＷＣ１１を早期に活性化させるために、排気の空燃比をリーンに制御してＴＷＣ１１の早期活性化制御を実行すると、ＴＷＣ１１の温度が徐々に上昇し、やがてＴＷＣ活性化温度に達する。ＴＷＣ活性化温度に達すると、早期活性化制御を完了させ、排気の空燃比をリーンからストイキに切り替え制御する。

このとき、ＴＷＣ１１が活性化温度に達したときの従来ＮＧ品（ＴＷＣ１１の早期活性化制御が完了する前にＮＯｘ触媒温度がＮＯｘ脱離開始温度に達してしまう従来品を意味する。）のＮＯｘ触媒温度Ｔ_Ｃは、ＮＯｘ脱離開始温度をすでに超えていることが分かる。そのため、図４の下段に示すように、ＴＷＣ１１の早期活性化制御中で排気の空燃比が酸化雰囲気のリーンであるにも関わらず、ＮＯｘ触媒から多量のＮＯｘが脱離する。そして、図４の斜線部分で示されるように、脱離した多量のＮＯｘは、還元浄化されないまま外部に排出されることとなり、エミッションが悪化する。

これに対して、ＴＷＣ１１が活性化温度に達したときの本実施形態のＮＯｘ触媒温度Ｔ_Ｅは、ＮＯｘ脱離開始温度にまだ達していないことが分かる。そのため、図４の下段に示すように、ＴＷＣ１１の早期活性化制御中で排気の空燃比が酸化雰囲気のリーンのときには、ＮＯｘ触媒１２からＮＯｘは脱離しておらず、ＮＯｘ触媒１２に吸着されたままの状態が維持されていることが分かる。そして、その後排気の空燃比がストイキに制御された状態において、ＮＯｘ触媒１２の温度がＮＯｘ脱離開始温度に達したところで、ＮＯｘ触媒１２からＮＯｘの脱離が開始される。このようにしてＮＯｘ触媒１２から脱離したＮｏｘは、ストイキ雰囲気下で確実に還元浄化されてから外部に排出される。

本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、排気管３の上流側から順に、ＴＷＣ１１と、ゼオライトからなる担体にＰｄを担持することにより排気中のＮＯｘを吸着し且つ吸着したＮＯｘを排気の空燃比がストイキのときに脱離して浄化するＮＯｘ触媒１２と、を設けた。また、ＴＷＣ１１の早期活性化制御が完了するまでの間、ＮＯｘ触媒１２に吸着されたＮＯｘが脱離し始めるＮＯｘ脱離開始温度にＮＯｘ触媒の温度が達しないように、ＴＷＣ１１及びＮＯｘ触媒１２を設けた。
これにより、ＴＷＣ１１の早期活性化中で排気の空燃比が酸化雰囲気のリーンのときに、下流側のＮＯｘ触媒１２からＮＯｘが脱離することがないため、ＮＯｘが還元浄化されることなく外部に排出される事態を回避できる。また、従来のようにＴＷＣ１１の早期活性化中に脱離したＮＯｘの還元浄化を優先して排気の空燃比をストイキに制御し、ＴＷＣ１１の早期活性化を中断する必要が無いため、ＴＷＣ１１を早期に活性化できる。従って本実施形態によれば、ＴＷＣ１１を早期に活性化できるとともに、その下流側のＮＯｘ触媒１２で吸着したＮＯｘを確実に還元浄化できる。

特に本実施形態では、ＴＷＣ１１の早期活性化制御が完了するまでの間、ＮＯｘ触媒１２に吸着されたＮＯｘが脱離し始めるＮＯｘ脱離開始温度にＮＯｘ触媒の温度が達しないように、ＴＷＣ１１から所定距離Ｄ離間させた状態で、ＮＯｘ触媒１２を設けた。これにより、上流側のＴＷＣ１１の早期活性化中において、ＴＷＣ１１とその下流側のＮＯｘ触媒１２との間に大きな温度差を確保できるため、上述の効果がより確実に発揮される。

＜第２実施形態＞
図５は、本発明の第２実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置１Ａを示す図である。
図５に示すように、本実施形態に係る排気浄化装置１Ａは、ＴＷＣ１１とＮＯｘ触媒１２の間の排気管３に断熱部材５が設けられている点が、第１実施形態と相違する。即ち、第１実施形態では、ＴＷＣ１１とＮＯｘ触媒１２の距離を所定距離Ｄだけ離間して配置していたのに対して、本実施形態ではその代わりに両者間に断熱部材５を配置している。

この断熱部材５は、ＴＷＣ１１の早期活性化制御が完了するまでの間は、ＮＯｘ触媒１２に吸着されたＮＯｘが脱離し始めるＮＯｘ脱離開始温度にＮＯｘ触媒１２の温度が達しないように、予め実験を行って求められた断熱性能を有する。実験は、上述のＥＣＵ４による早期活性化制御を実行したときのＮＯｘ触媒１２の温度を測定する等して行われる。

断熱部材５としては、排気の熱の移動を抑制できる部材であればよく、特に限定されない。例えば、従来一般的な断熱材の他、コージェライト製で大きな熱容量を有するハニカム構造体からなる排気浄化フィルタ等を、断熱部材として用いることができる。

本実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用、効果が奏される。即ち、ＴＷＣ１１とＮＯｘ触媒１２の間の排気管３に断熱部材５を設けたことで、上流側のＴＷＣ１１の早期活性化中において、ＴＷＣ１１とその下流側のＮＯｘ触媒１２との間に大きな温度差を確保できる。従って本実施形態によれば、ＴＷＣ１１の早期活性化中で排気の空燃比が酸化雰囲気のリーンのときに、下流側のＮＯｘ触媒１２からｄＮＯｘが脱離するのをより確実に回避でき、ＴＷＣ１１を早期に活性化できるとともに、その下流側のＮＯｘ触媒１２で吸着したＮＯｘを確実に還元浄化できる。

なお、本実施形態の断熱部材５は、ＴＷＣ１１自体に設けられていてもよい。また、ＴＷＣ１１自体と、ＴＷＣ１１とＮＯｘ触媒１２の間の排気管３とに併設されていてもよい。これにより、上述の効果がより確実に発揮されるようになる。

＜第３実施形態＞
図６は、本発明の第３実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置１Ｂを示す図である。
図６に示すように、本実施形態に係る排気浄化装置１Ｂは、ＴＷＣ１１とＮＯｘ触媒１２の間の排気管３に冷却装置６が設けられている点が、第１実施形態と相違する。即ち、第１実施形態では、ＴＷＣ１１とＮＯｘ触媒１２の距離を所定距離Ｄだけ離間して配置していたのに対して、本実施形態ではその代わりに両者間に冷却装置６を配置している。

この冷却装置６は、ＴＷＣ１１の早期活性化制御が完了するまでの間は、ＮＯｘ触媒１２に吸着されたＮＯｘが脱離し始めるＮＯｘ脱離開始温度にＮＯｘ触媒１２の温度が達しないように、予め実験を行って求められた冷却性能を有する。実験は、上述のＥＣＵ４による早期活性化制御を実行したときのＮＯｘ触媒１２の温度を測定する等して行われる。

冷却装置６としては、ＴＷＣ１１とＮＯｘ触媒１２の間の排気管３を流通する排気を冷却できるものであればよく、特に限定されない。例えば、ＴＷＣ１１とＮＯｘ触媒１２の間の排気管３に接続され、冷却水が流通する冷却管を備える冷却装置等が挙げられる。

本実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用、効果が奏される。即ち、ＴＷＣ１１とＮＯｘ触媒１２の間の排気管３に冷却装置６を設けたことで、上流側のＴＷＣ１１の早期活性化中において、ＴＷＣ１１とその下流側のＮＯｘ触媒１２との間に大きな温度差を確保できる。従って本実施形態によれば、ＴＷＣ１１の早期活性化中で排気の空燃比が酸化雰囲気のリーンのときに、下流側のＮＯｘ触媒１２からＮＯｘが脱離するのをより確実に回避でき、ＴＷＣ１１を早期に活性化できるとともに、その下流側のＮＯｘ触媒１２で吸着したＮＯｘを確実に還元浄化できる。

なお、本実施形態の冷却装置６は、ＮＯｘ触媒１２自体に設けられていてもよい。また、ＮＯｘ触媒１２自体と、ＴＷＣ１１とＮＯｘ触媒１２の間の排気管３とに併設されていてもよい。これにより、上述の効果がより確実に発揮されるようになる。

本発明は上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、改良は本発明に含まれる。

上記実施形態では、本発明を車両に搭載されたガソリンエンジンに適用したが、これに限定されない。例えば、車両に搭載されたディーゼルエンジンや車両以外のエンジンに本発明を適用してもよい。

１，１Ａ，１Ｂ…排気浄化装置
２…エンジン（内燃機関）
３…排気管（排気通路）
４…ＥＣＵ（早期活性化制御手段）
５…断熱部材
６…冷却装置（冷却手段）
１１…ＴＷＣ（三元触媒）
１２…ＮＯｘ触媒
Ｄ…距離

Claims (1)

1. 内燃機関から排出される排気を浄化する内燃機関の排気浄化装置であって、
   前記内燃機関の排気通路に設けられ、排気中の窒素酸化物、炭化水素及び一酸化炭素を浄化する三元触媒と、
   前記三元触媒よりも下流側の排気通路に設けられ、ゼオライトからなる担体と、前記担体に担持されたＰｄと、を有し、排気中の窒素酸化物を吸着し且つ吸着した窒素酸化物を前記排気の空燃比がストイキのときに脱離して浄化するＮＯｘ触媒と、
   前記排気の空燃比をリーンに制御して前記三元触媒を早期活性化させる早期活性化制御手段と、を備え、
   前記三元触媒及び前記ＮＯｘ触媒は、前記三元触媒の早期活性化制御が完了するまでの間は、前記ＮＯｘ触媒に吸着された窒素酸化物が脱離し始める脱離開始温度に前記ＮＯｘ触媒の温度が達しないように、
   前記三元触媒、及び、前記三元触媒と前記ＮＯｘ触媒との間の排気通路の少なくともいずれかに、断熱部材が設けられている内燃機関の排気浄化装置。
   

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