JPH04347318A - エンジン排気浄化システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジン起動直後に多
量に排出される未燃炭化水素を除去する排気浄化システ
ムに関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの排気ガスを浄化するために、
通常、その排気通路に触媒が設けられている。しかし、
触媒は約３００℃以上の温度に達しないと有効に動作し
ない。従って、エンジン起動直後、すなわち、排気ガス
温度が低い場合には、排気ガスを十分に浄化できないこ
とになる。一方、エンジン起動直後はエンジン温度も低
く、多量の未燃炭化水素が排出される。そこで、触媒が
できるだけ早く動作温度に達するように、主触媒の排気
上流側、すなわち、エンジンに近い排気通路にプリ触媒
を設け、エンジン起動直後に排出される未燃炭化水素を
プリ触媒で浄化する方法が提案されている（特開昭５５
−１３４７１１号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】エンジンに近い排気通
路にプリ触媒を設けることによって、エンジン起動直後
に排出される多量の未燃炭化水素の浄化効率は向上する
が、今後予想されるさらに厳しい排ガス規制に対応する
には、より一層浄化効率の向上を図る必要がある。その
ため、プリ触媒の温度上昇を詳細に検討した結果、排気
温度の上昇速度に比較して、プリ触媒の温度上昇速度が
非常に遅いことがわかった。その原因について鋭意検討
を進めた結果、排気中に含まれる液状の水がプリ触媒に
捕らえられ、この水が気化するための熱（蒸発潜熱）が
触媒から奪われるためであるという結論に達した。

【０００４】本発明の目的は、エンジン起動直後に多量
に排出される未燃炭化水素の浄化効率を向上することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明では、プリ触媒の上流側に水分保持材を設
け、一時的に液状の水を保持し、プリ触媒に水が付着す
ることを抑制した。

【０００６】

【作用】エンジンの排気通路に設けられた主触媒の機能
を補助するため、主触媒の排気上流側の、エンジンに近
いところにプリ触媒を配置して、エンジン起動時からの
排気温度の分布，触媒温度、並びに排気浄化率（特に未
燃炭化水素）を調べた。その結果、プリ触媒入口の排気
温度は、直ちに、３００℃近くに達するのに対し、プリ
触媒温度及びプリ触媒出口排気温度が３００℃まで上昇
するには時間を要することが明らかとなった。その原因
を調べたところ、排気に含まれている液状の水がプリ触
媒に付着し、この水が排気の熱を奪って蒸発するためで
あることがわかった。エンジン起動時は排気通路温度も
低く、排気通路内壁で排気が冷却されて、水蒸気が凝縮
し、水滴がプリ触媒に付着すると考えられた。そこで、
排気通路の内壁の近くで生じた水滴を一時的に捕捉し、
プリ触媒に付着しないようにすることを試みた。

【０００７】その方法として、プリ触媒の上流側に水分
保持材を設けた。水滴は、特に排気が冷される排気通路
内壁の付近で発生すると考えられ、また圧力損失が大き
くなることを防ぐために、排気通路の内壁にそって配置
した。水分保持材は、ステンレス線あるいはステンレス
板を内壁にそって設置して、内壁に凹凸がつくようにし
た。この凹部に水滴が保持される。また、内壁にそして
、多孔質金属あるいは多孔質セラミックを配置して、孔
の部分に水滴を保持できるようにした。すなわち、排気
通路が十分に暖まっていない状態では、生じた水滴は水
分保持材に捕捉され、排気通路温度が上昇するにつれて
、捕捉された水滴が蒸発する。この時、排気温度はすで
に十分高いため、排気が冷却されても触媒温度が動作温
度以下になることはない。また、水分保持材に捕捉され
た水分の一部が水滴としてプリ触媒に入るが、それを蒸
発させるのに必要な熱量が小さいため、プリ触媒及びプ
リ触媒出口排気温度の温度がわずかに低下するだけであ
る。これらのことより、プリ触媒の上流側に水分保持材
を設けることにより、エンジン起動直後に排出される未
燃炭化水素の浄化率が大幅に向上する。

【０００８】

【実施例】〈実施例１〉ガソリンエンジン１の排気通路
２に、通常自動車に用いられる三元触媒３（容積１．０
ｌ）を配置し、その上流側にプリ触媒４（容積０．３ｌ
）を設けた。プリ触媒には酸化触媒を使用した。プリ触
媒の上流側には水分保持材５を配置した。側面図を図１
に示す。水分保持材は、排気通路の内壁にそってステン
レス線（外径３ｍｍ）を巻きつけた。水分保持材の断面
図を図２に示す。隣接するステンレス線の中心の間の距
離が７ｍｍになるように巻きつけてある。また、ステン
レス線を巻きつけてある部分の長さは約１００ｍｍにな
るようにした。

【０００９】〈実施例２〉水分保持材として、多孔質セ
ラミックを使用した。装置の配置は実施例１と同様であ
る。多孔質セラミックは、アルミナクロスを重ねて使用
した。水分保持材の構造を図３に示す。アルミナクロス
は、縦糸及び横糸がいずれも１１本／２５ｍｍの平織品
で厚さが０．７ｍｍ　のものを用いた。これを四枚重ね
、排気通路１００ｍｍの内壁に取り付けた。

【００１０】〈実施例３〉水分保持材として、多孔質金
属を使用した。装置の配置は実施例１と同様である。多
孔質金属としては、ステンレス網を使用した。なお、水
分保持材の構造は図３と同様である。ステンレス網は、
針金径が０．２ｍｍ、目の開きが約０．２５ｍｍのもの
を五枚重ねて用いた。これを排気通路１００ｍｍの内壁
に取り付けた。

【００１１】〈比較例１〉実施例１に示した装置から水
分保持材５を取り外した。

【００１２】〈試験例１〉実施例１，２，３並びに比較
例１に示したエンジン排気浄化システムの排気浄化性能
を調べるため、エンジンベンチにより、コールドスター
ト試験を実施した。すなわち、停止後十二時間以上を経
たエンジンを用いて、始動，アイドル，加速，６０ｋｍ
／ｈ走行を行い、排出される未燃炭化水素を分析した。 試験中に放出された全未燃炭化水素量を比較することに
より、エンジン排気浄化システムの浄化性能を評価した
。結果を図４に示す。図の縦軸は比較例１の場合に放出
された全未燃炭化水素量を１としたときの値である。 この図から明らかなように、プリ触媒の上流側に水分保
持材を設けることにより、触媒での浄化効率が向上し、
放出される未燃炭化水素量が約２／３に低減される。

【００１３】

【発明の効果】本発明によれば、エンジン起動時に排気
中に凝縮した液状水分をプリ触媒前で一時的に保持する
ことにより、プリ触媒の温度が早く動作温度に達するの
で、起動時に大量に排出される炭化水素の浄化効率を向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のエンジン排気浄化システム
の側面図。

【図２】水分保持材の構造を表す断面図。

【図３】本発明の第二の実施例の水分保持材の説明図。

【図４】図１の未燃炭化水素浄化性能を示す説明図。

【符号の説明】

１…エンジン、２…排気通路、３…三元触媒、４…プリ
触媒、５…水分保持材。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの排気通路に排気浄化用の主触媒
   が配置され、前記主触媒の上流側にプリ触媒が配置され
   たエンジン排気浄化システムにおいて、前記プリ触媒の
   上流側に水分保持部を設け、前記エンジンの起動直後の
   排気に含まれる液状水を一時的に除去することを特徴と
   するエンジン排気浄化システム。
2. 【請求項２】請求項１において、前記水分保持部が水分
   保持材であるエンジン排気浄化システム。
3. 【請求項３】請求項２において、前記水分保持材が多孔
   質無機材料であるエンジン排気浄化システム。
4. 【請求項４】請求項３において、前記多孔質無機材料が
   多孔質金属あるいは多孔質セラミックであるエンジン排
   気浄化システム。
5. 【請求項５】請求項３において、前記多孔質無機材料が
   金属板あるいは金属線により成形されているエンジン排
   気浄化システム。
6. 【請求項６】請求項１において、前記水分保持部が排気
   通路の内壁に設けられているエンジン排気浄化システム
   。
7. 【請求項７】エンジンの排気通路に排気浄化用主触媒が
   配置され、前記主触媒の上流側にプリ触媒が配置された
   エンジン排気浄化システムをもつ自動車において、前記
   プリ触媒の上流側に水分保持材を設け、エンジン起動直
   後の排気に含まれる液状水を一時的に除去することを特
   徴とする自動車。