JPH0693827A - 排気ガス処理装置 - Google Patents

排気ガス処理装置

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JPH0693827A
JPH0693827A JP4240433A JP24043392A JPH0693827A JP H0693827 A JPH0693827 A JP H0693827A JP 4240433 A JP4240433 A JP 4240433A JP 24043392 A JP24043392 A JP 24043392A JP H0693827 A JPH0693827 A JP H0693827A
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catalytic converter
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保昭 熊谷
Yoichiro Kono
洋一郎 河野
Shinji Nakayama
真治 中山
Kazutoshi Mori
一俊 森
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    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00Combination 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
    • F01N2240/18Combination 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01N2570/00Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/12Hydrocarbons

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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明の目的は、内燃機関の発進時の白煙
を排除できる排気ガス処理装置を提供することにある。 【構成】 吸気系の途中に設けられ吸気量を絞り処理可
能な吸気絞り手段6と、排気路11上で燃焼室3に近接
して設けられるフロント触媒コンバータ9と排気路11
上でフロント触媒9の下流側に設けられるパティキュレ
ート(PM)を分解するメイン触媒コンバータ12と、
アイドル運転時に吸気絞り手段6を絞り作動させる制御
手段7とを有し、フロント触媒コンバータ9は比較的小
容量で酸化力が強く、アイドル運転時にフロント触媒の
容量当たりの吸気流量の比としてのSV値が50.00
0(1/h)以上に設定されたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、たとえば、車両のディ
ーゼルエンジンから排出される排気ガスから、特にパテ
ィキュレート(PM)を効率良く排除できる排気ガス処
理装置、特にここではこのパティキュレート(PM)酸
化触媒を備えた排気系のアイドル時におけるHCの除去
をも行なえる排気ガス処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、車両のエンジンを駆動すること
により排出される排気ガス中にはCO2,H2O,Nの他
に、CO(一酸化炭素),HC(炭化水素),NOx
(窒素酸化物)が含まれ、特に、ディーゼルエンジンの
排気ガス中にはサルフェート、カーボン、ハイドロカー
ボンHC等から成る微粒子であるパティキュレート(P
M)が含まれる。このうち、パティキュレート(PM)
は酸化触媒を用いて低減することが考えられる。
【0003】更に、ディーゼルエンジンの燃料である軽
油はS(硫黄)分が多く、これに伴い、ディーゼルエン
ジンの排気ガス中にはSO3が比較的多く、その浄化処
理の必要性も大きく問題と成っていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】処で、ディーゼルエン
ジンの排気系にパティキュレート(PM)を酸化処理で
きる触媒コンバータが装着された場合、次のような問題
が生じている。ディーゼルエンジンの始動時には、通
常、アイドル運転が成され、暖機が完了すると発進する
ことと成る。処が、このアイドル運転が比較的長く行な
われ、その後で車両が発進すると、冷態状態でのアイド
ル運転中に排出されて酸化触媒コンバータに吸着されて
いたHCが一気に外部に排出される。この結果、HCが
外気で冷却されて白煙を発生させることとなり、この白
煙を削減して商品性を向上させる必要があった。
【0005】本発明の目的は、発進時の白煙を排除でき
る排気ガス処理装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明はエンジンの燃焼室に空気を供給する吸気
系の途中に設けられ吸気量を絞り処理可能な吸気絞り手
段と、上記燃焼室から排気を外部に排出する排気路上で
上記燃焼室に近接して設けられるフロント触媒コンバー
タと、上記排気路上で上記フロント触媒の下流側に設け
られパティキュレート(PM)を分解するメイン触媒コ
ンバータと、上記エンジンのアイドル運転時に上記吸気
絞り手段を絞り作動させる制御手段とを有し、上記フロ
ント触媒コンバータは上記メイン触媒コンバータに比べ
て比較的小容量で酸化力が強く構成され、しかもアイド
ル運転時に上記フロント触媒の容量当たりの吸気流量の
比としてのSV値が50.000(1/h)以上に設定
されたことを特徴とする。
【0007】
【作用】小容量で酸化力が強くSV値が50.000
(1/h)以上に設定されたフロント触媒コンバータを
設け、フロント触媒の下流側にパティキュレート(P
M)を分解するメイン触媒コンバータを設け、エンジン
のアイドル運転時に、吸気絞り手段が絞り作動してフロ
ント触媒コンバータへの吸気量を押さえることによっ
て、そのSV値を50.000(1/h)以上の比較的
低い状態に保持し、排温を上げられるので、HC転化率
を高レベルに保持できる。
【0008】
【実施例】図1の排気ガス処理装置はディーゼルエンジ
ン(以後単にエンジンと記す)1に装着されている。こ
のエンジン1のエンジンブロック2内には4つの燃焼室
3が直列に配設され、各燃焼室3の図示しない吸気ポー
トは吸気マニホールド4に連通し、同吸気マニホールド
の分岐側の開口に吸気管5が連通し、同吸気管5の上流
が図示しないエアクリーナ側に連通する。ここで、吸気
管5の途中には吸気量を絞り処理可能な吸気絞り6が装
着されている。この吸気絞り6はバタフライ弁601
と、これをリンク系を介して開閉駆動させるアクチュエ
ータ602とで構成されている。このアクチュエータ6
02は非作動位置a1と作動位置a2の2位置切り換え
ができれば良く、ソレノイドやエアーシリンダ等で構成
でき、これらのオンオフ駆動信号は制御手段としてのコ
ントローラ7が出力する。
【0009】コントローラ7は周知のマイクロコンピュ
ータで要部が構成され、ここではエンジン回転数情報を
クランク角センサ8より取り込み、得られたエンジン回
転数Neがアイドル判定値Ne1を下回っていると、ア
イドル時と判定し、アクチュエータ602側にオン信号
を出力するという機能を備える。各燃焼室3の図示しな
い排気ポートはエンジンブロック2に直結される排気マ
ニホールド13に連通し、同排気マニホールドの合流側
の開口にフロント触媒コンバータ9を介して排気管11
が連結されている。この排気管11の途中にはメイン触
媒コンバータ12や図示しないエアクリーナが順次装着
されている。
【0010】ここで、フロント触媒コンバータ9は比較
的小容量αf(リットル)に、メイン触媒コンバータ1
2は比較的大容量αm(リットル)に形成されている。
このうちフロント触媒コンバータ9はそのケーシング9
01内にモノリシス型の触媒担持体902を備え、同触
媒担持体には酸化力の強いプラチナPt系触媒が保持さ
れ、メイン触媒コンバータ12はそのケーシング121
内にモノリシス型の触媒担持体122を備え、同触媒担
持体にはパラジュームPd系のPM酸化触媒が担持され
ている。
【0011】フロント触媒コンバータ9のプラチナ系触
媒は図2に示すようなHCをH2O,CO2に分解する転
化効率ηHC特性を示す。ここでは、フロント触媒コンバ
ータ9の触媒容量当たりの吸気流量の比としてのSV値
(=吸気流量/触媒容量)(1/h)がパラメータとし
て採用され、このSV値と排気温度Tの変化に沿ってH
Cの転化効率ηHC(=f(SV,T))特性は変化す
る。即ち、プラチナ系触媒Pt(図2に実線及び破線で
示す)では排気温度が200℃を上回るとHCの転化効
率ηHCが上昇し、特にSV値が100.000(1/
h)では十分な転化効率を示し、500.000(1/
h)ではその転化効率は低レベルを示している。なお、
このSV値はエンジン回転数Neとエンジン負荷Thに
よって変化し、触媒容量αf(リットル)における特性
線図の一例を図3に示した。この場合、低回転、低負荷
のアイドル時のSV値が100.000(1/h)とす
ると、高回転高負荷ではSV値が500.000(1/
h)を上回り、その値はエンジン回転数Neとエンジン
負荷Thの増加に応じて右上りに順次増加する特性を示
す。
【0012】図2にはプラチナ系触媒と対比すべく、触
媒容量αf(リットル)における比較的酸化力の低いパ
ラジューム系触媒Pd(図2に一点鎖線で示す)の転化
効率ηHCをも示した。これより明らかなように、パラジ
ューム系触媒では例えSV値が100.000(1/
h)であっても、排気温度が300℃を上回らないとH
Cの転化効率ηHCが十分に上昇しないことが明らかであ
り、低温活性化の点で対比される酸化力の強いプラチナ
系触媒が有利なことが明らかである。ここで、エンジン
1は排気温度がアイドル時においては100℃前後であ
る。そこで、上述の吸気絞り6をアイドル時に働かせて
SV値を調整すれば、図2に示すように、HCの転化効
率ηHCを十分に引き上げることが可能な排気温度200
℃以上を達成できることが確認される。
【0013】更に、フロント触媒コンバータ9は図4に
示すようなSO3への転化率特性を示す。ここで、排気
温度Tが低いとSO3への転化は極めて少なく、排気温
度が200℃程度でも図4に実線で示すように低率を示
すが、排気温度が500℃程度になると(図4に破線で
示した)極めと高率でSO3への転化が進む。特に、こ
こでフロント触媒コンバータ9は、アイドル時のSV値
が100.000(1/h)程度で、この時、吸気絞り
6を働かせても排気温度が200℃程度であり、その際
のSO3への転化率は低く、SO3発生量に問題は無い。
しかも、暖機完了後の走行時には排気温度が500℃程
度まで上昇するが、その際のSV値は500.000
(1/h)程度にまで増加するので、その際のSO3
の転化率は低く押さえられ、この場合もSO3発生量に
問題は無い、即ち、フロント触媒コンバータ9及び吸気
絞り6によってSO3発生量に問題が生じることは無
い。
【0014】メイン触媒コンバータ12は触媒容量αm
(リットル)がフロント触媒コンバータ9と比べて十分
に大きく、ここに使われる触媒は図2に示したPdのよ
うにフロント触媒より高温で活性を示し始める。したが
ってメイン触媒はアイドル時等の排気温度が低い場合に
は触媒表面上に未反応のHCがそのまま吸着し、排気温
度が高くなると、そのHCが気化し、テールパイプから
排出され、大気中にて白煙となる問題を有する。しか
し、通常走行時には、メイン触媒は触媒容量αmが大き
いことより、通常走行時のSV値が100.000(1
/h)程度と成り、HC(炭化水素)等から成るパティ
キュレート(PM)を十分に酸化する能力を有するの
で、PMの酸化触媒コンバータとして十分に性能を発揮
する。
【0015】このような排気ガス処理装置の作動を説明
する。
【0016】エンジン1が通常状態で、冷態始動され暖
機運転に入ると、コントローラはアイドル時と判定し、
オン出力をアクチュエータに発する。するとアクチュエ
ータが吸気絞り6を作動状態、即ち、吸気絞り状態に切
り換える。これによって、吸気絞り無しでは100℃程
度しか無かった排気温度が200℃に引き上げられる。
この時フロント触媒コンバータ9のSV値が100.0
00(1/h)程度となており、図2に示されるよう
に、HCの転化効率ηHCは十分高率化されており、HC
をH2O,CO2に確実に分解する。このため、メイン触
媒コンバータ12がたとえ活性域に達していなくても、
同コンバータにアイドル中にHCが大量に吸着され、こ
のHCが発進時に一気に排出されて白煙が生じることを
防止できる。しかもこの時、吸気絞り6を働かせても排
気温度が200℃程度であり、その際のSO3への転化
率は低く、SO3発生量にも問題は無い。
【0017】エンジン1が暖機完了した後のアイドル運
転時にあっても、吸気絞り6が作動状態を保持し、排気
温度は200℃近くに保持され、しかもSV値が10
0.000(1/h)程度であり、図2に示されるよう
に、HCの転化効率ηHCは十分高率化され、HCをH2
O,CO2に確実に分解でき、SO3への転化率は低レベ
ルに保持される。
【0018】エンジン1が走行運転に入ると、エンジン
回転数Neが上昇し、コントローラ7はアイドル域でな
いことよりオフ出力を発し、吸気絞り6は非作動状態に
戻る。そして、フロント触媒コンバータ9のSV値が5
00.000(1/h)程度まで上昇することが多くな
り、SO3への転化率は低レベルに保持され、HCの転
化効率ηHCも低減し(図2に破線で示す)、一部のHC
がメイン触媒コンバータ12に供給される。この時点で
比較的大容量αm(リットル)のメイン触媒コンバータ
12はSV値が100.000(1/h)程度と成りH
C(炭化水素)等から成るパティキュレート(PM)を
十分に酸化する能力を発揮する。
【0019】上述のところにおいて、フロント触媒コン
バータ9のアイドル時のSV値を100.000(1/
h)としたが、この値はHCの転化効率ηHCが高レベル
を保持できる範囲で増減可能である。即ち、フロント触
媒コンバータ9はそのアイドル時のSV値を50.00
0(1/h)以上の値とし、メイン触媒コンバータ12
より十分に小容量のコンバータとすることが可能であ
る。
【0020】
【発明の効果】以上のように、本発明の排気ガス処理装
置は、小容量で酸化力が強くアイドル運転時のSV値が
50.000(1/h)以上のフロント触媒コンバータ
及びパティキュレート(PM)を分解するメイン触媒コ
ンバータを排気路にそれぞれ設け、アイドル運転時に吸
気絞り手段がフロント触媒コンバータへの吸気量を押さ
えて、そのSV値を50.000(1/h)以上の比較
的低い状態に保持し、フロント触媒コンバータのHCを
2O,CO2に転化する率を高レベルに保持できるの
で、メイン触媒コンバータにHCが吸着することを低減
させて、発進時の白煙を排除でき、走行時にはパティキ
ュレート(PM)をメイン触媒コンバータが分解して無
害化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の排気ガス処理装置の概略全体構成図で
ある。
【図2】図1の装置で用いるフロント触媒コンバータの
特性線図である。
【図3】図1の装置で用いるフロント触媒コンバータの
SV値の変化特性線図である。
【図4】図1の装置で用いるフロント触媒コンバータの
SV値に応じたSO3への転化率変化特性線図である。
【符号の説明】
1 エンジン 3 燃焼室 5 吸気管 6 吸気絞り 7 コントローラ 9 フロント触媒コンバータ 11 排気管 12 メイン触媒コンバータ αf フロント触媒コンバータの容量 αm メイン触媒コンバータの容量
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 一俊 東京都港区芝五丁目33番8号・三菱自動車 工業株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンの燃焼室に空気を供給する吸気系
    の途中に設けられ吸気量を絞り処理可能な吸気絞り手段
    と、上記燃焼室から排気を外部に排出する排気路上で上
    記燃焼室に近接して設けられるフロント触媒コンバータ
    と、上記排気路上で上記フロント触媒の下流側に設けら
    れパティキュレート(PM)を分解するメイン触媒コン
    バータと、上記エンジンのアイドル運転時に上記吸気絞
    り手段を絞り作動させる制御手段とを有し、上記フロン
    ト触媒コンバータは上記メイン触媒コンバータに比べて
    比較的小容量で酸化力が強く構成され、しかもアイドル
    運転時に上記フロント触媒の容量当たりの吸気流量の比
    としてのSV値が50.000(1/h)以上に設定さ
    れたことを特徴とする排気ガス処理装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006008599A1 (en) * 2004-07-09 2006-01-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas control apparatus for internal combustion engine
JP2007270645A (ja) * 2006-03-30 2007-10-18 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp 排気後処理装置

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WO2006008599A1 (en) * 2004-07-09 2006-01-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas control apparatus for internal combustion engine
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