JPH05187230A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
内燃機関の排気浄化装置Info
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- JPH05187230A JPH05187230A JP4023279A JP2327992A JPH05187230A JP H05187230 A JPH05187230 A JP H05187230A JP 4023279 A JP4023279 A JP 4023279A JP 2327992 A JP2327992 A JP 2327992A JP H05187230 A JPH05187230 A JP H05187230A
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- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
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- F01N2240/18—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an adsorber or absorber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
- F01N2570/12—Hydrocarbons
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ｌａを多く含みかつ白金を含むＮＯｘ触媒を
備えた排気浄化装置における高ＨＣ濃度時のＮＯｘ触媒
の劣化を防止すること。 【構成】 希薄燃焼可能な内燃機関２の排気通路４に、
Ｌａを多く含み（０．０３ｍｏｌ／ｌｃａｔ以上）かつ
白金を含むＮＯｘ触媒６を配設し、その上流に三元触媒
８または酸化触媒等から成るＨＣ低減手段を配設した。
これによって、ストイキ時等ＨＣ濃度が増えても、排気
ガス中のＨＣをＨＣ低減手段で低減して、ＮＯｘ触媒６
の白金のＨＣ吸着被毒を防止し、システムの耐久性を向
上させた。
備えた排気浄化装置における高ＨＣ濃度時のＮＯｘ触媒
の劣化を防止すること。 【構成】 希薄燃焼可能な内燃機関２の排気通路４に、
Ｌａを多く含み（０．０３ｍｏｌ／ｌｃａｔ以上）かつ
白金を含むＮＯｘ触媒６を配設し、その上流に三元触媒
８または酸化触媒等から成るＨＣ低減手段を配設した。
これによって、ストイキ時等ＨＣ濃度が増えても、排気
ガス中のＨＣをＨＣ低減手段で低減して、ＮＯｘ触媒６
の白金のＨＣ吸着被毒を防止し、システムの耐久性を向
上させた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、希薄燃焼可能な内燃機
関の排気ガス中のＮＯｘを高ＮＯｘ浄化率で浄化でき
る、内燃機関の排気浄化装置に関する。
関の排気ガス中のＮＯｘを高ＮＯｘ浄化率で浄化でき
る、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、地球環境の保護の観点から、自動
車から排出されるＣＯ2 が問題とされ、その解決策とし
て希薄燃焼（リーンバーン）が有望とされている。しか
し、三元触媒は希薄空燃比域の酸素過剰排気ガス条件下
でＮＯｘ浄化能力をほとんどもたないため、酸素過剰条
件下でもＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒およびそのシステ
ムの開発が望まれている。
車から排出されるＣＯ2 が問題とされ、その解決策とし
て希薄燃焼（リーンバーン）が有望とされている。しか
し、三元触媒は希薄空燃比域の酸素過剰排気ガス条件下
でＮＯｘ浄化能力をほとんどもたないため、酸素過剰条
件下でもＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒およびそのシステ
ムの開発が望まれている。
【０００３】酸素過剰条件下でも比較的高いＮＯｘ浄化
率を示すＮＯｘ触媒として現在研究が進められているも
のに、Ｃｕ等の遷移金属をイオン交換してゼオライトに
担持したゼオライト系触媒（特開平１−１３９１４５号
公報）、Ｐｔ等の貴金属をアルミナやゼオライトに担持
したＰｔ系触媒等がある。Ｐｔ系触媒は、特開昭６１−
１１２７１５号公報にも開示されているように、通常Ｌ
ａ等の希土類元素を含んでいる。しかし、従来の触媒に
おけるＬａの含有量は０．０１ｍｏｌ／ｌｃａｔ（ｍｏ
ｌ／ｌｃａｔは触媒容積１リットルあたりのＬａのモル
数を示す）以下と小さい。
率を示すＮＯｘ触媒として現在研究が進められているも
のに、Ｃｕ等の遷移金属をイオン交換してゼオライトに
担持したゼオライト系触媒（特開平１−１３９１４５号
公報）、Ｐｔ等の貴金属をアルミナやゼオライトに担持
したＰｔ系触媒等がある。Ｐｔ系触媒は、特開昭６１−
１１２７１５号公報にも開示されているように、通常Ｌ
ａ等の希土類元素を含んでいる。しかし、従来の触媒に
おけるＬａの含有量は０．０１ｍｏｌ／ｌｃａｔ（ｍｏ
ｌ／ｌｃａｔは触媒容積１リットルあたりのＬａのモル
数を示す）以下と小さい。
【０００４】発明者等による触媒開発試験研究におい
て、触媒中におけるＬａ等の希土類元素の量を増大する
と、たとえば０．０３ｍｏｌ／ｌｃａｔ以上に増大する
と、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化率が著しく高まり、とく
に、空燃比がストイキ（理論空燃比）からリーン（希薄
空燃比）に変化する過渡時にとくに高くなることが判明
し、その種のＮＯｘ触媒の特許出願がなされた。
て、触媒中におけるＬａ等の希土類元素の量を増大する
と、たとえば０．０３ｍｏｌ／ｌｃａｔ以上に増大する
と、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化率が著しく高まり、とく
に、空燃比がストイキ（理論空燃比）からリーン（希薄
空燃比）に変化する過渡時にとくに高くなることが判明
し、その種のＮＯｘ触媒の特許出願がなされた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、Ｌａ等の希土
類元素の担持量を増大させたＮＯｘ触媒は、発明者等の
更なる試験研究によれば、触媒の入ガスのＨＣ濃度があ
るＨＣ濃度以上に増大すると、該ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄
化率が短期間のうちに急激に低減することが判明した。
類元素の担持量を増大させたＮＯｘ触媒は、発明者等の
更なる試験研究によれば、触媒の入ガスのＨＣ濃度があ
るＨＣ濃度以上に増大すると、該ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄
化率が短期間のうちに急激に低減することが判明した。
【０００６】本発明の目的は、Ｌａ等の希土類元素を従
来よりも多量に担持させたＮＯｘ触媒を用いて、希薄空
燃比域で燃焼可能な内燃機関の排気ガス中のＮＯｘを浄
化する場合、ＨＣ濃度増大による触媒のＮＯｘ浄化率の
低下を防止できる内燃機関の排気浄化装置（システム）
を提供することにある。
来よりも多量に担持させたＮＯｘ触媒を用いて、希薄空
燃比域で燃焼可能な内燃機関の排気ガス中のＮＯｘを浄
化する場合、ＨＣ濃度増大による触媒のＮＯｘ浄化率の
低下を防止できる内燃機関の排気浄化装置（システム）
を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的は、次の、本発
明に係る内燃機関の排気浄化装置によって達成される。
すなわち、希薄空燃比域で燃焼可能な内燃機関およびそ
の排気通路と、前記排気通路に設置された、希土類元素
を０．０３ｍｏｌ／ｌｃａｔ以上の割合で担持すると共
に白金を担持した、希薄空燃比域の排気中でＮＯｘを浄
化可能なＮＯｘ触媒と、前記排気通路のうち前記ＮＯｘ
触媒の上流側の部分に設置されたＨＣ低減手段と、を備
えた内燃機関の排気浄化装置。
明に係る内燃機関の排気浄化装置によって達成される。
すなわち、希薄空燃比域で燃焼可能な内燃機関およびそ
の排気通路と、前記排気通路に設置された、希土類元素
を０．０３ｍｏｌ／ｌｃａｔ以上の割合で担持すると共
に白金を担持した、希薄空燃比域の排気中でＮＯｘを浄
化可能なＮＯｘ触媒と、前記排気通路のうち前記ＮＯｘ
触媒の上流側の部分に設置されたＨＣ低減手段と、を備
えた内燃機関の排気浄化装置。
【０００８】
【作用】Ｌａ等の希土類元素を多量に含むＮＯｘ触媒に
おいて、触媒入ガスのＨＣ濃度が増大したときに、ＮＯ
ｘ浄化率が低下するのは、白金のＨＣ被毒によるものと
推定される。
おいて、触媒入ガスのＨＣ濃度が増大したときに、ＮＯ
ｘ浄化率が低下するのは、白金のＨＣ被毒によるものと
推定される。
【０００９】本発明では、ＮＯｘ触媒の上流側に三元触
媒または酸化触媒等のＨＣ低減手段（たとえば、貴金属
系または卑金属系触媒、ＣｕまたはＣｏ系ゼオライト触
媒を含む）を設けたので、排気ガス中のＨＣはこのＨＣ
低減手段で低減され、ＮＯｘ触媒の入ガス中のＨＣ濃度
は小となり、ＮＯｘ触媒のＨＣ被毒は抑えられ、長期間
にわたって良好なＮＯｘ浄化率を保ち続けることができ
る。
媒または酸化触媒等のＨＣ低減手段（たとえば、貴金属
系または卑金属系触媒、ＣｕまたはＣｏ系ゼオライト触
媒を含む）を設けたので、排気ガス中のＨＣはこのＨＣ
低減手段で低減され、ＮＯｘ触媒の入ガス中のＨＣ濃度
は小となり、ＮＯｘ触媒のＨＣ被毒は抑えられ、長期間
にわたって良好なＮＯｘ浄化率を保ち続けることができ
る。
【００１０】
【実施例】以下に、本発明の望ましい実施例を図面を参
照して説明する。図１、図２は本発明の第１実施例のシ
ステム構成を示している。図１において、内燃機関２
は、希薄空燃比域で燃焼可能な機関からなり、ガソリン
機関であってもディーゼル機関であってもよい。リーン
バーンガソリン機関の場合は、定常走行時、加速減速時
には空燃比リーンで運転され、アイドル時にはストイキ
（理論空燃比）で運転される。
照して説明する。図１、図２は本発明の第１実施例のシ
ステム構成を示している。図１において、内燃機関２
は、希薄空燃比域で燃焼可能な機関からなり、ガソリン
機関であってもディーゼル機関であってもよい。リーン
バーンガソリン機関の場合は、定常走行時、加速減速時
には空燃比リーンで運転され、アイドル時にはストイキ
（理論空燃比）で運転される。
【００１１】内燃機関２の排気通路４には、望ましくは
車両の床下部分に、希土類元素たとえばＬａ（ランタ
ン）を０．０３ｍｏｌ／ｌｃａｔ（ｍｏｌ／ｌｃａｔは
触媒容積１リットルあたりの担持量以上の割合で担持す
ると共に白金（Ｐｔ）を担持した、希薄空燃比域（空燃
比がストイキよりリーンの領域）の排気中でＮＯｘを浄
化可能なＮＯｘ触媒６が配置されている。ＮＯｘ触媒６
の担体はアルミナやシリカ系のものであるが、他種の担
体を用いてもよい。白金の担持量には特別な制限はない
が、例えば、０．５ｇ／ｌｃａｔ程度を担持させればよ
い。ＮＯｘ触媒６の配置位置を車両床下とするのは、Ｎ
Ｏｘ触媒６が比較的低温域で高いＮＯｘ浄化率を示すの
で、排気通路の低温となるところに配設するためであ
る。
車両の床下部分に、希土類元素たとえばＬａ（ランタ
ン）を０．０３ｍｏｌ／ｌｃａｔ（ｍｏｌ／ｌｃａｔは
触媒容積１リットルあたりの担持量以上の割合で担持す
ると共に白金（Ｐｔ）を担持した、希薄空燃比域（空燃
比がストイキよりリーンの領域）の排気中でＮＯｘを浄
化可能なＮＯｘ触媒６が配置されている。ＮＯｘ触媒６
の担体はアルミナやシリカ系のものであるが、他種の担
体を用いてもよい。白金の担持量には特別な制限はない
が、例えば、０．５ｇ／ｌｃａｔ程度を担持させればよ
い。ＮＯｘ触媒６の配置位置を車両床下とするのは、Ｎ
Ｏｘ触媒６が比較的低温域で高いＮＯｘ浄化率を示すの
で、排気通路の低温となるところに配設するためであ
る。
【００１２】内燃機関２の排気通路４のうち、ＮＯｘ触
媒６よりも上流側の部分には、排気ガス中のＨＣを低減
させるＨＣ低減手段としての三元触媒８または酸化触媒
が配置されている。三元触媒８または酸化触媒の中に
は、貴金属系（Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄなど）、卑金属系（Ｃ
ｕ、Ｆｅ、Ｍｎなど）、ＣｕあるいはＣｏ系ゼオライト
触媒などを含む。三元触媒８または酸化触媒でＨＣ、Ｃ
Ｏが酸化されて排気ガス温が上るが、それでもＮＯｘ触
媒６の入りガスは適当な低温に維持されることが望まし
い。
媒６よりも上流側の部分には、排気ガス中のＨＣを低減
させるＨＣ低減手段としての三元触媒８または酸化触媒
が配置されている。三元触媒８または酸化触媒の中に
は、貴金属系（Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄなど）、卑金属系（Ｃ
ｕ、Ｆｅ、Ｍｎなど）、ＣｕあるいはＣｏ系ゼオライト
触媒などを含む。三元触媒８または酸化触媒でＨＣ、Ｃ
Ｏが酸化されて排気ガス温が上るが、それでもＮＯｘ触
媒６の入りガスは適当な低温に維持されることが望まし
い。
【００１３】第１実施例においては、ＮＯｘ触媒６は、
希土類元素はＬａであり、Ｌａを０．０３ｍｏｌ／ｌｃ
ａｔ以上、とくに０．５−１ｍｏｌ／ｌｃａｔの割合で
含みかつ白金を含む触媒から成る。ＮＯｘ触媒６の担体
はアルミナであり、それにＬａを担持し、ＬａにＰｔを
担持してある。
希土類元素はＬａであり、Ｌａを０．０３ｍｏｌ／ｌｃ
ａｔ以上、とくに０．５−１ｍｏｌ／ｌｃａｔの割合で
含みかつ白金を含む触媒から成る。ＮＯｘ触媒６の担体
はアルミナであり、それにＬａを担持し、ＬａにＰｔを
担持してある。
【００１４】このＮＯｘ触媒と従来公知の種々の触媒の
ＮＯｘ浄化率−空燃比特性を比較すると図６に示すよう
になる。図６のＡに示すように三元触媒ＣＣROは空燃比
リーン域ではＮＯｘ浄化能力をほとんどもたない。図６
のＢに示すようにアルミナにＰｔのみを担持したＰｔ／
アルミナ触媒から成るＮＯｘ触媒（三元触媒と異なりＲ
ｈをもたない）は、空燃比リーン域およびストイキで、
良好なＮＯｘ浄化率をもつ。ただしＰｔ／アルミナ触媒
はＲｈをもたないので空燃比リッチ域におけるＮＯｘ浄
化能力は三元触媒に比べて急激に低下する。
ＮＯｘ浄化率−空燃比特性を比較すると図６に示すよう
になる。図６のＡに示すように三元触媒ＣＣROは空燃比
リーン域ではＮＯｘ浄化能力をほとんどもたない。図６
のＢに示すようにアルミナにＰｔのみを担持したＰｔ／
アルミナ触媒から成るＮＯｘ触媒（三元触媒と異なりＲ
ｈをもたない）は、空燃比リーン域およびストイキで、
良好なＮＯｘ浄化率をもつ。ただしＰｔ／アルミナ触媒
はＲｈをもたないので空燃比リッチ域におけるＮＯｘ浄
化能力は三元触媒に比べて急激に低下する。
【００１５】アルミナにＬａを担持しそれにＰｔを担持
したＬａ系触媒は、空燃比リーンの定常状態でＰｔ／ア
ルミナ触媒と同等かそれ以上のＮＯｘ浄化能力をもつ。
したＬａ系触媒は、空燃比リーンの定常状態でＰｔ／ア
ルミナ触媒と同等かそれ以上のＮＯｘ浄化能力をもつ。
【００１６】即ち図６のＤに示すように、Ｌａ系のＮＯ
ｘ触媒は、Ｌａ含有量が０．０３ｍｏｌ／ｌｃａｔ以上
と多い場合、とくに０．０５−１ｍｏｌ／ｌｃａｔの場
合、空燃比がストイキからリーンに変化したときに、図
５の太線に示すように、数分間にわたってＮＯｘ浄化率
が大幅に向上する。たとえば、定常時のＮＯｘ触媒のＮ
Ｏｘ浄化率が約３５％程度であったものが空燃比がスト
イキからリーンに変化したときには過渡的に９５％程度
に著しく向上する。したがって、ＮＯｘ触媒６は、空燃
比がストイキからリーンに変化したときに過渡的に、図
６のＤに示すような高いＮＯｘ浄化率を示す。しかし、
Ｌａ含有量が従来触媒のように０．０１ｍｏｌ／ｌｃａ
ｔ以下と少ない場合は、空燃比がストイキからリーンに
変化したときのＮＯｘ浄化率の向上は、図５の細線に示
すように、小さい。
ｘ触媒は、Ｌａ含有量が０．０３ｍｏｌ／ｌｃａｔ以上
と多い場合、とくに０．０５−１ｍｏｌ／ｌｃａｔの場
合、空燃比がストイキからリーンに変化したときに、図
５の太線に示すように、数分間にわたってＮＯｘ浄化率
が大幅に向上する。たとえば、定常時のＮＯｘ触媒のＮ
Ｏｘ浄化率が約３５％程度であったものが空燃比がスト
イキからリーンに変化したときには過渡的に９５％程度
に著しく向上する。したがって、ＮＯｘ触媒６は、空燃
比がストイキからリーンに変化したときに過渡的に、図
６のＤに示すような高いＮＯｘ浄化率を示す。しかし、
Ｌａ含有量が従来触媒のように０．０１ｍｏｌ／ｌｃａ
ｔ以下と少ない場合は、空燃比がストイキからリーンに
変化したときのＮＯｘ浄化率の向上は、図５の細線に示
すように、小さい。
【００１７】Ｌａ等の希土類元素を０．０３ｍｏｌ／ｌ
ｃａｔ以上の割合で担持したＮＯｘ触媒６は、図５に示
すように、空燃比がストイキからリーンに変化したとき
に（アイドルから加速に変化したとき）、過渡的に高い
ＮＯｘ浄化率を示すが、空燃比がリーンからストイキに
変化したときは、ＮＯｘ浄化率が過渡的に一時低下す
る。その理由は、Ｌａは、空燃比がストイキからリーン
変化したときにＮＯｘを吸着、分解するが、数分して吸
着能力が飽和するとＮＯｘ浄化率は定常のＮＯｘ浄化率
に戻り、空燃比がリーンからストイキに変化したときに
それまで吸着しまだ分解しきらなかったＮＯｘを過渡的
に一部脱離するからであると推定される。
ｃａｔ以上の割合で担持したＮＯｘ触媒６は、図５に示
すように、空燃比がストイキからリーンに変化したとき
に（アイドルから加速に変化したとき）、過渡的に高い
ＮＯｘ浄化率を示すが、空燃比がリーンからストイキに
変化したときは、ＮＯｘ浄化率が過渡的に一時低下す
る。その理由は、Ｌａは、空燃比がストイキからリーン
変化したときにＮＯｘを吸着、分解するが、数分して吸
着能力が飽和するとＮＯｘ浄化率は定常のＮＯｘ浄化率
に戻り、空燃比がリーンからストイキに変化したときに
それまで吸着しまだ分解しきらなかったＮＯｘを過渡的
に一部脱離するからであると推定される。
【００１８】また、Ｌａ等の希土類元素を含むＮＯｘ触
媒６は、図５に示すように、アイドル時等のストイキ時
にもＮＯｘ浄化能力をもち、触媒の出ガスのＮＯｘ濃度
は入ガスのＮＯｘ濃度に比べて低減する。その理由は、
アイドルでは空間速度ＳＶが小のためＮＯｘがＮＯｘ触
媒で浄化されやすいこと、また、ＮＯｘ濃度がある程度
多いときの方がＮＯｘ浄化率が向上するがアイドル時に
離脱されたＮＯｘによって排気ガスのＮＯｘ濃度が一時
的に上りＮＯｘ浄化率が一時的に向上するためと推定さ
れる。
媒６は、図５に示すように、アイドル時等のストイキ時
にもＮＯｘ浄化能力をもち、触媒の出ガスのＮＯｘ濃度
は入ガスのＮＯｘ濃度に比べて低減する。その理由は、
アイドルでは空間速度ＳＶが小のためＮＯｘがＮＯｘ触
媒で浄化されやすいこと、また、ＮＯｘ濃度がある程度
多いときの方がＮＯｘ浄化率が向上するがアイドル時に
離脱されたＮＯｘによって排気ガスのＮＯｘ濃度が一時
的に上りＮＯｘ浄化率が一時的に向上するためと推定さ
れる。
【００１９】Ｌａを多く踏むＮＯｘ触媒６の下流に、Ｌ
ａの少ない第２のＮＯｘ触媒または、三元触媒あるいは
酸化触媒を配置してもよい。その理由は、空燃比がリー
ンの定常運転時、加速時には、ＮＯｘ触媒６で主にＮＯ
ｘを浄化し、空燃比変動の過渡時には、空燃比がストイ
キからリーンに変化する時にはＮＯｘ触媒６でＮＯｘ浄
化率を上げ、空燃比がリーンからストイキに変化する時
にはＮＯｘ触媒６で一時的に離脱されたＮＯｘを下流側
の触媒で浄化するためである。ただし、下流側の触媒
は、本発明では、必須のものではない。
ａの少ない第２のＮＯｘ触媒または、三元触媒あるいは
酸化触媒を配置してもよい。その理由は、空燃比がリー
ンの定常運転時、加速時には、ＮＯｘ触媒６で主にＮＯ
ｘを浄化し、空燃比変動の過渡時には、空燃比がストイ
キからリーンに変化する時にはＮＯｘ触媒６でＮＯｘ浄
化率を上げ、空燃比がリーンからストイキに変化する時
にはＮＯｘ触媒６で一時的に離脱されたＮＯｘを下流側
の触媒で浄化するためである。ただし、下流側の触媒
は、本発明では、必須のものではない。
【００２０】図４は、空燃比Ａ／Ｆをリーン（Ａ／Ｆ＝
２０）に一定に保ち、触媒入りガスのＨＣ（炭化水素）
濃度を変化させた場合の、Ｌａを多く含むＮＯｘ触媒６
のＮＯｘ浄化率の変化を示している。図４から分るよう
に、Ｌａを多く含むＮＯｘ濃度６は、触媒入りガスのＨ
Ｃ濃度がある一定値以上に増大すると、急激に低下す
る。これは、ＮＯｘ触媒６中の白金がＨＣの吸着被毒
（自己被毒）を生じるためであると推定される。
２０）に一定に保ち、触媒入りガスのＨＣ（炭化水素）
濃度を変化させた場合の、Ｌａを多く含むＮＯｘ触媒６
のＮＯｘ浄化率の変化を示している。図４から分るよう
に、Ｌａを多く含むＮＯｘ濃度６は、触媒入りガスのＨ
Ｃ濃度がある一定値以上に増大すると、急激に低下す
る。これは、ＮＯｘ触媒６中の白金がＨＣの吸着被毒
（自己被毒）を生じるためであると推定される。
【００２１】ＮＯｘ触媒６の上流側に三元触媒８または
酸化触媒等のＨＣ低減手段を設けるのは、ＮＯｘ触媒６
の上流側で排気ガス中のＨＣ量を低減することにより、
ＮＯｘ触媒６の入りガスのＨＣ濃度を、ＨＣが増えるス
トイキ時においても、ＮＯｘ触媒６が急激なＮＯｘ浄化
率を示し始めるＨＣ濃度以下に低減するためである。
酸化触媒等のＨＣ低減手段を設けるのは、ＮＯｘ触媒６
の上流側で排気ガス中のＨＣ量を低減することにより、
ＮＯｘ触媒６の入りガスのＨＣ濃度を、ＨＣが増えるス
トイキ時においても、ＮＯｘ触媒６が急激なＮＯｘ浄化
率を示し始めるＨＣ濃度以下に低減するためである。
【００２２】ＮＯｘ触媒６が良好なＮＯｘ浄化率を示す
ためには、還元剤としてのＨＣ、ＣＯが適量に触媒入り
ガス中に含まれていることが必要である。ＮＯｘ触媒６
のＨＣ被毒を防止するために、ＮＯｘ触媒６の上流に三
元触媒８または酸化触媒を設置すると、触媒入りガス中
のＨＣ、ＣＯがアイドル時のストイキ時に不足するよう
になる可能性もあるが、そのときは、空燃比をストイキ
よりややリッチにすることにより、排気ガス中のＨＣ、
ＣＯを増大することができ、ＨＣ量を、ＮＯｘ触媒６の
ＮＯｘ浄化率を高く保ちかつＮＯｘ触媒６の白金のＨＣ
吸着被毒も生じさせない適量のＨＣに調整することがで
きる。
ためには、還元剤としてのＨＣ、ＣＯが適量に触媒入り
ガス中に含まれていることが必要である。ＮＯｘ触媒６
のＨＣ被毒を防止するために、ＮＯｘ触媒６の上流に三
元触媒８または酸化触媒を設置すると、触媒入りガス中
のＨＣ、ＣＯがアイドル時のストイキ時に不足するよう
になる可能性もあるが、そのときは、空燃比をストイキ
よりややリッチにすることにより、排気ガス中のＨＣ、
ＣＯを増大することができ、ＨＣ量を、ＮＯｘ触媒６の
ＮＯｘ浄化率を高く保ちかつＮＯｘ触媒６の白金のＨＣ
吸着被毒も生じさせない適量のＨＣに調整することがで
きる。
【００２３】図３は、本発明の第２実施例の内燃機関の
排気浄化装置（システム）を示している。第２実施例に
おいては、内燃機関２、排気通路４、Ｌａを０．０３ｍ
ｏｌ／ｌｃａｔ以上の割合で含みかつ白金を含むＮＯｘ
触媒６は、第１実施例に準じるので、第１実施例と同じ
符号を付すことにより、部材２、４、６の説明は省略す
る。
排気浄化装置（システム）を示している。第２実施例に
おいては、内燃機関２、排気通路４、Ｌａを０．０３ｍ
ｏｌ／ｌｃａｔ以上の割合で含みかつ白金を含むＮＯｘ
触媒６は、第１実施例に準じるので、第１実施例と同じ
符号を付すことにより、部材２、４、６の説明は省略す
る。
【００２４】第２実施例が第１実施例と異なる点は、第
２実施例においては、ＨＣ低減手段が、排気マニホルド
直下に配置される、三元触媒から成るスタート触媒８か
ら成ることである。スタート触媒は、エンジン始動直後
にできるだけ速やかに活性化温度にならなければならな
いので、排気ガス温がまだ高温の排気マニホルド直下に
置かれるのが通常である。
２実施例においては、ＨＣ低減手段が、排気マニホルド
直下に配置される、三元触媒から成るスタート触媒８か
ら成ることである。スタート触媒は、エンジン始動直後
にできるだけ速やかに活性化温度にならなければならな
いので、排気ガス温がまだ高温の排気マニホルド直下に
置かれるのが通常である。
【００２５】三元触媒から成るスタート触媒８がＮＯｘ
触媒６の上流に配置されることにより、ＮＯｘ触媒６の
入りガスのＨＣ濃度が、アイドル時のストイキ時におい
ても、ＮＯｘ触媒６の白金のＨＣ吸着被毒を生じさせな
い濃度に維持される。
触媒６の上流に配置されることにより、ＮＯｘ触媒６の
入りガスのＨＣ濃度が、アイドル時のストイキ時におい
ても、ＮＯｘ触媒６の白金のＨＣ吸着被毒を生じさせな
い濃度に維持される。
【００２６】また、スタート触媒８は排気マニホルド直
下に配置され、ＮＯｘ触媒６は車両床下配置のため、ス
タート触媒８とＮＯｘ触媒６は約１．５ｍ離れている。
したがって、スタート触媒８でＨＣ、ＣＯが酸化されて
排気ガス温が約１００℃上昇しても、ＮＯｘ触媒６に至
る迄には、排気管を通っている間の自然放熱により適当
に冷却され、ＮＯｘ触媒６の入りガス温は、ＮＯｘ触媒
６が高いＮＯｘ浄化率を示す温度範囲に入っている。
下に配置され、ＮＯｘ触媒６は車両床下配置のため、ス
タート触媒８とＮＯｘ触媒６は約１．５ｍ離れている。
したがって、スタート触媒８でＨＣ、ＣＯが酸化されて
排気ガス温が約１００℃上昇しても、ＮＯｘ触媒６に至
る迄には、排気管を通っている間の自然放熱により適当
に冷却され、ＮＯｘ触媒６の入りガス温は、ＮＯｘ触媒
６が高いＮＯｘ浄化率を示す温度範囲に入っている。
【００２７】次に、第１、第２実施例に共通の作用を説
明する。実際の車両の運転は、アイドル、加速、定常走
行、減速、アイドルが繰り返されるので、空燃比はリー
ンとストイキ間に繰返し変動される。定常状態では、空
燃比リーン時には主にはＮＯｘ触媒６でＮＯｘが浄化さ
れ、ストイキ時には、三元触媒８およびＮＯｘ触媒６で
ＮＯｘは浄化される。ＮＯｘ触媒６の下流に第２のＮＯ
ｘ触媒または三元触媒を配置する場合は、ＮＯｘ触媒６
を通り抜けたＮＯｘは第２のＮＯｘ触媒で浄化され、ス
トイキ時には下流側の三元触媒でも浄化される。
明する。実際の車両の運転は、アイドル、加速、定常走
行、減速、アイドルが繰り返されるので、空燃比はリー
ンとストイキ間に繰返し変動される。定常状態では、空
燃比リーン時には主にはＮＯｘ触媒６でＮＯｘが浄化さ
れ、ストイキ時には、三元触媒８およびＮＯｘ触媒６で
ＮＯｘは浄化される。ＮＯｘ触媒６の下流に第２のＮＯ
ｘ触媒または三元触媒を配置する場合は、ＮＯｘ触媒６
を通り抜けたＮＯｘは第２のＮＯｘ触媒で浄化され、ス
トイキ時には下流側の三元触媒でも浄化される。
【００２８】空燃比が変化する空燃比過渡状態は、空燃
比がリーンからストイキに変化するときと、ストイキか
らリーンに変化するときとでは性状が異なる。空燃比が
ストイキからリーンに変化するときには、図５に示すよ
うにＮＯｘ触媒６のＮＯｘ浄化率が数分間過渡的に上
る。このため、空燃比がストイキからリーンに変化した
ときは、システム全体のＮＯｘ浄化率が過渡的に向上す
る。
比がリーンからストイキに変化するときと、ストイキか
らリーンに変化するときとでは性状が異なる。空燃比が
ストイキからリーンに変化するときには、図５に示すよ
うにＮＯｘ触媒６のＮＯｘ浄化率が数分間過渡的に上
る。このため、空燃比がストイキからリーンに変化した
ときは、システム全体のＮＯｘ浄化率が過渡的に向上す
る。
【００２９】他方、空燃比がリーンからストイキに変化
するときには、上流側の三元触媒８または酸化触媒と、
ＮＯｘ触媒６の両方でＮＯｘは浄化される。また、ＮＯ
ｘ触媒６から離脱したＮＯｘは、下流に別のＮＯｘ触媒
または三元触媒、酸化触媒を設けた場合は、その触媒に
よって浄化されるので、外界に排出されるＮＯｘ量は十
分に低く抑えられる。
するときには、上流側の三元触媒８または酸化触媒と、
ＮＯｘ触媒６の両方でＮＯｘは浄化される。また、ＮＯ
ｘ触媒６から離脱したＮＯｘは、下流に別のＮＯｘ触媒
または三元触媒、酸化触媒を設けた場合は、その触媒に
よって浄化されるので、外界に排出されるＮＯｘ量は十
分に低く抑えられる。
【００３０】また、アイドル時に空燃比がストイキにな
ってエンジンからの排気ガス中のＨＣ濃度が増えても、
上流側の三元触媒８または酸化触媒でＨＣ低減されるの
で、ＮＯｘ触媒６の入りガスのＨＣ濃度は低減されてお
り、ＮＯｘ触媒６のＰｔがＨＣ吸着被毒を受けることが
防止され、ＮＯｘ触媒６の耐久劣化が防止される。
ってエンジンからの排気ガス中のＨＣ濃度が増えても、
上流側の三元触媒８または酸化触媒でＨＣ低減されるの
で、ＮＯｘ触媒６の入りガスのＨＣ濃度は低減されてお
り、ＮＯｘ触媒６のＰｔがＨＣ吸着被毒を受けることが
防止され、ＮＯｘ触媒６の耐久劣化が防止される。
【００３１】
【発明の効果】本発明によればＬａ等の希土類元素を
０．０３ｍｏｌ／ｌｃａｔ以上と従来に比べて多量に含
むＮＯｘ触媒の上流に、ＨＣ低減手段（たとえば三元触
媒または酸化触媒）を配置したので、空燃比がリーンか
らストイキに変化して排気ガス中のＨＣ濃度が増えて
も、それをＨＣ低減手段で十分に低減できるので、ＮＯ
ｘ触媒の白金のＨＣ吸着被毒を抑制でき、排気浄化装置
の耐久性を向上できる。
０．０３ｍｏｌ／ｌｃａｔ以上と従来に比べて多量に含
むＮＯｘ触媒の上流に、ＨＣ低減手段（たとえば三元触
媒または酸化触媒）を配置したので、空燃比がリーンか
らストイキに変化して排気ガス中のＨＣ濃度が増えて
も、それをＨＣ低減手段で十分に低減できるので、ＮＯ
ｘ触媒の白金のＨＣ吸着被毒を抑制でき、排気浄化装置
の耐久性を向上できる。
【図１】本発明の第１実施例に係る内燃機関の排気浄化
装置の系統図である。
装置の系統図である。
【図２】本発明の第１実施例に係るＮＯｘ触媒、三元触
媒または酸化触媒の配置図である。
媒または酸化触媒の配置図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る内燃機関の排気浄化
装置の系統図である。
装置の系統図である。
【図４】Ｌａを多く含むＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化率対Ｈ
Ｃ濃度特性図である。
Ｃ濃度特性図である。
【図５】Ｌａを多く含むＮＯｘ触媒の、空燃比変動時の
ＮＯｘ濃度対時間特性図である。
ＮＯｘ濃度対時間特性図である。
【図６】各種触媒のＮＯｘ浄化率対空燃比特性図であ
る。
る。
２ 内燃機関 ４ 排気通路 ６ ＮＯｘ触媒 ８ 三元触媒または酸化触媒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 悳太 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 野平 英隆 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 中西 清 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 井口 哲 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 木原 哲郎 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 村木 秀昭 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１株式会社豊田中央研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】 希薄空燃比域で燃焼可能な内燃機関およ
びその排気通路と、 前記排気通路に設置された、希土類元素を０．０３ｍｏ
ｌ／ｌｃａｔ以上の割合で担持すると共に白金を担持し
た、希薄空燃比域の排気中でＮＯｘを浄化可能なＮＯｘ
触媒と、 前記排気通路のうち前記ＮＯｘ触媒の上流側の部分に設
置されたＨＣ低減手段と、を備えた内燃機関の排気浄化
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4023279A JPH05187230A (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4023279A JPH05187230A (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05187230A true JPH05187230A (ja) | 1993-07-27 |
Family
ID=12106165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4023279A Pending JPH05187230A (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05187230A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0915244A2 (en) | 1997-11-10 | 1999-05-12 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purifying apparatus of internal combustion engine |
| JP2001123827A (ja) * | 1999-10-25 | 2001-05-08 | Nissan Motor Co Ltd | 排気ガス浄化システム |
| JP2004507650A (ja) * | 2000-08-29 | 2004-03-11 | ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー | リーンバーンエンジンのための排気システム |
| WO2010050257A1 (ja) * | 2008-10-31 | 2010-05-06 | 三菱重工業株式会社 | 排ガス処理触媒およびこれを使用する排ガス浄化装置 |
| JP2014515691A (ja) * | 2011-05-24 | 2014-07-03 | トヨタ自動車株式会社 | 排ガス浄化装置 |
| US20140186245A1 (en) * | 2011-12-12 | 2014-07-03 | Johnson Matthey Public Limited Company | Exhaust system for a lean-burn ic engine comprising a pgm component and a scr catalyst |
| JP2017101609A (ja) * | 2015-12-02 | 2017-06-08 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
-
1992
- 1992-01-14 JP JP4023279A patent/JPH05187230A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0915244A2 (en) | 1997-11-10 | 1999-05-12 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purifying apparatus of internal combustion engine |
| US7127883B1 (en) | 1997-11-10 | 2006-10-31 | Mitsubishi Jidosha Kogoyo Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purifying apparatus of internal combustion engine |
| JP2001123827A (ja) * | 1999-10-25 | 2001-05-08 | Nissan Motor Co Ltd | 排気ガス浄化システム |
| JP2004507650A (ja) * | 2000-08-29 | 2004-03-11 | ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー | リーンバーンエンジンのための排気システム |
| RU2467794C1 (ru) * | 2008-10-31 | 2012-11-27 | Мицубиси Хэви Индастриз, Лтд. | Катализатор для очистки выхлопного газа и использующее его устройство для очистки выхлопного газа |
| JP2010104933A (ja) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | 排ガス処理触媒およびこれを使用する排ガス浄化装置 |
| WO2010050257A1 (ja) * | 2008-10-31 | 2010-05-06 | 三菱重工業株式会社 | 排ガス処理触媒およびこれを使用する排ガス浄化装置 |
| US9174170B2 (en) | 2008-10-31 | 2015-11-03 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Exhaust gas treating catalyst and exhaust gas purification apparatus using the same |
| US9308498B2 (en) | 2008-10-31 | 2016-04-12 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Exhaust gas treating catalyst and exhaust gas purification apparatus using the same |
| JP2014515691A (ja) * | 2011-05-24 | 2014-07-03 | トヨタ自動車株式会社 | 排ガス浄化装置 |
| US20140186245A1 (en) * | 2011-12-12 | 2014-07-03 | Johnson Matthey Public Limited Company | Exhaust system for a lean-burn ic engine comprising a pgm component and a scr catalyst |
| US8986635B2 (en) * | 2011-12-12 | 2015-03-24 | Johnson Matthey Public Limited Company | Exhaust system for a lean-burn IC engine comprising a PGM component and a SCR catalyst |
| JP2017101609A (ja) * | 2015-12-02 | 2017-06-08 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
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