JPH07247833A

JPH07247833A - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JPH07247833A
Application number: JP6042795A
Authority: JP
Inventors: Akira Tayama; 彰田山; Tadaki Ota; 忠樹太田; Hisashi Aoyama; 尚志青山; Akio Isobe; 明雄磯部
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1994-03-14
Filing date: 1994-03-14
Publication date: 1995-09-26
Anticipated expiration: 2013-11-25
Also published as: JP2827886B2

Abstract

(57)【要約】【目的】内燃機関の排気浄化装置において、触媒の一
時劣化を防止して、排気エミッションを改善する。【構成】排気の空燃比が理論空燃比よりリーン側であ
り、かつ排気の温度が第一の基準温度以上の白金劣化進
行域を判定する手段１０４と、白金劣化進行域に白金系
触媒１０１への排気の導入を弁手段１０３を介して制限
する第一の排気導入制限手段１０５と、排気の空燃比が
理論空燃比よりリッチ側であり、かつ排気の温度が第二
の基準温度以上のパラジウム劣化進行域を判定する手段
１０６と、パラジウム劣化進行域にパラジウム系触媒１
０２への排気の導入を弁手段１０３を介して制限する第
二の排気導入制限手段１０７とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、三元触媒を用いた内燃
機関の排気浄化装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関から排出される排気を清浄化す
るため、空燃比を理論空燃比となるようにフィードバッ
ク制御するとともに、排気通路にＨＣ，ＣＯの酸化と、
ＮＯの還元を同時に行う三元触媒を設置したシステム
が、広く実用化されている。

【０００３】この三元触媒に用いられる触媒金属とし
て、一般的に用いられている白金系触媒は、高温下で安
定した排気浄化性能を発揮する特性を持っている三元触媒に用いられる触媒金属として、パラジウムを主
成分としたパラジウム系触媒が開発されている。パラジ
ウム系触媒は、機関始動後、短時間のうちから良好に機
能する、低温活性に優れている(特開昭５８−１８９０
３７号公報、参照)。

【０００４】パラジウム（Ｐｄ）は常温で酸化物が安定
であり、酸化パラジウム（ＰｄＯ）として触媒作用を発
揮する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、白金系触媒
は、理論空燃比よりリーン側の空燃比であり、高温の排
気雰囲気に晒されると、白金が酸化してしまい、触媒性
能が一時的に低下する、いわゆる一時劣化を起こす。

【０００６】パラジウム系触媒は、逆に理論空燃比より
リッチ側の空燃比であり、高温の排気雰囲気に晒される
と、金属パラジウムが還元されてしまい、触媒性能が一
時的に低下する、一時劣化を起こす。

【０００７】こうした触媒の一時劣化が起きれば、その
間、排気の浄化作用が低下し、排気エミッションが増加
する。

【０００８】本発明は上記の問題点に着目し、触媒の一
時劣化を防止して、排気エミッションを改善することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の内燃機関
の排気浄化装置は、図１に示すように、触媒金属として
主に白金を担持させた機関排気系に設置される排気浄化
用の白金系触媒１０１と、触媒金属として主にパラジウ
ムを担持させた機関排気系に設置される排気浄化用のパ
ラジウム系触媒１０２と、白金系触媒１０１とパラジウ
ム系触媒１０２に導入される排気量を調節する弁手段１
０３と、機関から排出される排気の空燃比が理論空燃比
よりリーン側であり、かつ排気の温度が第一の基準温度
以上の白金劣化進行域を判定する手段１０４と、白金劣
化進行域と判定された場合に、白金系触媒１０１への排
気の導入を弁手段１０３を介して制限する第一の排気導
入制限手段１０５と、機関から排出される排気の空燃比
が理論空燃比よりリッチ側であり、かつ排気の温度が第
二の基準温度以上のパラジウム劣化進行域を判定する手
段１０６と、パラジウム劣化進行域と判定された場合
に、パラジウム系触媒１０２への排気の導入を弁手段１
０３を介して制限する第二の排気導入制限手段１０７と
を備える。

【００１０】請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置
は、請求項１記載の発明において、燃料の供給が停止さ
れる燃料カット域であり、かつ排気の温度が第一の基準
温度以上の白金劣化進行域を判定する手段を備える。

【００１１】請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置
は、請求項１または２のいずれかに記載の発明におい
て、燃料の供給量が理論空燃比よりリッチ側に収まるよ
うに制御するＫＭＲ域であり、かつ排気の温度が第二の
基準温度以上のパラジウム劣化進行域を判定する手段を
備える。

【００１２】請求項４記載の内燃機関の排気浄化装置
は、請求項１から３のいずれかに記載の発明において、
機関から排出される排気の空燃比が理論空燃比よりリッ
チ側であり、かつ排気の温度が第二の基準温度より高い
第三の基準温度以上の二次空気導入域を判定する手段
と、二次空気導入域と判定された場合に、パラジウム系
触媒に排気を導入の制限を解除するとともに、二次空気
を供給する二次空気供給手段とを備える。

【００１３】請求項５記載の内燃機関の排気浄化装置
は、請求項１から４のいずれかに記載の発明において、
機関排気系にパラジウム系触媒１０１と白金系触媒１０
２を互いに直列に設置し、白金系触媒１０１をパラジウ
ム系触媒１０２の上流側に配設する。

【００１４】請求項６記載の内燃機関の排気浄化装置
は、請求項１から４のいずれかに記載の発明において、
機関排気系にパラジウム系触媒と白金系触媒を互いに並
列に設置する。

【００１５】

【作用】触媒転化率が低下する触媒の劣化は、劣化の形
態の違いから大きく２つに分けられる。一つめは、ウォ
ッシュコートの熱変形による比表面積の減少や貴金属の
分散度の減少等により起こる永久劣化である。二つめ
は、触媒金属の酸化還元により起こる一時劣化である。

【００１６】白金系触媒１０１の一時劣化は、高温リー
ン排気雰囲気に晒すと急激に進行するが、高温リッチ排
気雰囲気に晒すことで回復する特性がある。

【００１７】パラジウム系触媒１０２の一時劣化は、高
温リッチ排気雰囲気に晒すと急激に進行するが、高温リ
ーン排気雰囲気に晒すことで回復する特性がある。

【００１８】請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置
は、白金劣化進行域と判定された場合、白金系触媒１０
１への排気の導入が制限されることにより、白金系触媒
１０１がリーン排気雰囲気に晒されることがなく、その
一時劣化が進むことが防止される一方、パラジウム系触
媒１０２がリーン排気雰囲気に晒されて、その一時劣化
部分の回復がはかられる。

【００１９】パラジウム劣化進行域と判定された場合、
パラジウム系触媒１０２への排気の導入が制限されるこ
とにより、白金系触媒１０１がリッチ排気雰囲気に晒さ
れて、その一時劣化部分の回復がはかられる一方、パラ
ジウム系触媒１０２がリッチ排気雰囲気に晒されること
がなく、その一時劣化が進むことが防止される。

【００２０】このようにして、排気高温時に２種類の三
元触媒１０１と１０２に対する排気の導入を排気の空燃
比に応じて制御することにより、各三元触媒１０１と１
０２の一時劣化が進行することを抑えられるとともに、
一時劣化の回復が有効に行われ、排気の浄化性能を維持
することができる。

【００２１】白金系触媒またはパラジウム系触媒を単独
で設ける従来構造の場合、触媒の一時劣化が進行した状
態でも十分な排気の浄化性能が得られるように触媒容積
を大きく設定する必要があった。これに対して、本発明
は各触媒１０１と１０２は、長期的に安定した触媒性能
が維持されることにより、トータルした触媒容量を小さ
くすることができる。

【００２２】請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置
は、燃料の供給が停止される燃料カット域を判定するこ
とにより、排気の空燃比を検出するセンサ等を用いるこ
となく、白金劣化進行域を判定することが可能となる。

【００２３】請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置
は、燃料の供給量が理論空燃比よりリッチ側に収まるよ
うに制御されるＫＭＲ域を判定することにより、排気の
空燃比を検出するセンサ等を用いることなく、パラジウ
ム劣化進行域を判定することが可能となる。

【００２４】請求項４記載の内燃機関の排気浄化装置
は、機関から排出される排気の空燃比が理論空燃比より
リッチ側であり、かつ排気の温度が第二の基準温度より
高い第三の基準温度以上の二次空気導入域に、パラジウ
ム系触媒１０２に排気と共に二次空気を供給することに
より、パラジウム系触媒１０２に導かれる排気の空燃比
を強制的にリーン化し、パラジウム系触媒１０２の一時
劣化部分の回復がはかられる。

【００２５】請求項５記載の内燃機関の排気浄化装置
は、耐熱性に優れる白金系触媒１０１をパラジウム系触
媒１０２の上流側に配設することにより、白金系触媒１
０１を燃焼室に近い排気マニホールドの直下に配置する
ことが可能となり、白金系触媒１０１に導入される排気
温度を高めることができる。白金系触媒１０１は高温下
で安定した排気浄化性能を発揮する特性を持っているた
め、白金系触媒１０１を介して暖機後における排気の浄
化性能を高められる。

【００２６】請求項６記載の内燃機関の排気浄化装置
は、機関排気系にパラジウム系触媒と白金系触媒を互い
に並列に設置することにより、例えば暖機時に白金系触
媒１０１とパラジウム系触媒１０２に排気を等分に分流
して導くことが可能となる。パラジウム系触媒１０２は
低温状態から早期に活性化する特性をもっているため、
排気の半分がパラジウム系触媒１０２に導かれることに
より、白金系触媒１０１が単独で配設される従来装置に
比べて暖機時における排気の浄化性能を高められる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００２８】図２に示すように、エンジン１の吸気通路
１６には燃料噴射弁１７が取付けられ、コントロールユ
ニット１２からの信号に応じて燃料を噴射する。

【００２９】排気通路３には排気中のＨＣ，ＣＯの酸化
と、ＮＯｘの還元を同時に行う三元触媒２と６が直列に
設置される。

【００３０】排気通路３の上流側に設置される三元触媒
２は、担体に触媒金属として、白金（Ｐｔ）を主に担持
させた白金系触媒で構成される。

【００３１】排気通路３の下流側に設置される三元触媒
６はアルミナ等からなる担体に触媒金属として、パラジ
ウム（Ｐｄ）を主に、その他セリア等を担持させたパラ
ジウム系触媒で構成される。

【００３２】白金系触媒２を迂回して排気を導くバイパ
ス通路４が配設される。白金系触媒２とバイパス通路４
を選択的に開通させるバルブ７が設置される。

【００３３】パラジウム系触媒６を迂回して排気を導く
バイパス通路５が配設される。パラジウム系触媒６とバ
イパス通路５を選択的に開通させるバルブ１０が設置さ
れる。

【００３４】パラジウム系触媒６の入口部にエアポンプ
１１から吐出される二次空気を排気通路３に導入する二
次空気導入通路１３が配設される。

【００３５】コントロールユニット１２は、排気の酸素
濃度を検出する酸素センサ１５からの検出信号を入力す
るとともに、図示しないが、エンジン吸入空気量、回転
数等の検出信号を入力し、所定のストイキ域で燃料噴射
弁１７からの燃料噴射量が理論空燃比を中心とした狭い
範囲に収まるようにフィードバック制御を行い、所定の
燃料カット域（減速時）で燃料噴射弁１７からの燃料噴
射を停止し、また所定のＫＭＲ域で燃料噴射弁１７から
の燃料噴射量が理論空燃比よりリッチ側に収まるように
制御する。ＫＭＲ域で燃料噴射量が理論空燃比よりリッ
チ側に収まるように制御されることにより、エンジン１
の発生出力を高めるとともに、排気温度が過剰に上昇す
ることを防止し、触媒２，６等の耐熱性を確保するよう
になっている。

【００３６】ストイキ域で燃料噴射量が理論空燃比を中
心とした狭い範囲に収まるようにフィードバック制御さ
れることにより、白金系触媒２とパラジウム系触媒６の
各触媒が有効に働き、排気中のＨＣ，ＣＯの酸化と、Ｎ
Ｏｘの還元が同時に行われる。

【００３７】コントロールユニット１２は、冷間時にバ
ルブ７を介して白金系触媒２への排気を遮断するととも
に、バルブ１０を介して排気の全量をパラジウム系触媒
６に導入する制御が行われる。パラジウム系触媒６は低
温状態から早期に活性化する特性をもっているため、パ
ラジウム系触媒６を介して暖機時における排気の浄化性
能を高められる。

【００３８】また、白金系触媒２がパラジウム系触媒６
の上流側に配設される構造のため、白金系触媒２を燃焼
室に近い排気マニホールドの直下に配置することが可能
となり、白金系触媒２に導入される排気温度を高めるこ
とができる。白金系触媒２は高温下で安定した排気浄化
性能を発揮する特性を持っているため、白金系触媒２を
介して暖機後における排気の浄化性能を高められる。

【００３９】ところで、触媒転化率が低下する触媒の劣
化は、劣化の形態の違いから大きく２つに分けられる。
一つめは、ウォッシュコートの熱変形による比表面積の
減少や貴金属の分散度の減少等により起こる永久劣化で
ある。二つめは、触媒金属の酸化還元により起こる一時
劣化である。

【００４０】図４は、白金系触媒２を一定時間だけ６０
０°Ｃのリーンあるいはリッチ排気雰囲気に晒すリーン
処理あるいはリッチ処理を施した後、白金系触媒２の触
媒転化率と触媒劣化度の関係を示す。触媒転化率の低下
に占める永久劣化分は、触媒劣化度が強くても、略一定
している。触媒転化率の低下に占める一時劣化分は、触
媒劣化度に応じて割合が多くなり、劣化の大部分が一時
劣化で決定されてしまう。また、白金系触媒２の一時劣
化は、高温リッチ排気雰囲気に晒しても進行しないが、
高温リーン排気雰囲気に晒すと急激に進行することがわ
かる。

【００４１】図５は、白金系触媒２を高温リーン排気雰
囲気に晒して一時劣化が進んだ状態（図４において＊で
示す運転点）から、リッチ排気雰囲気に晒すリッチ処理
を一定時間だけ施す場合の排気温度に対する触媒転化率
の関係を示す。リッチ処理時の排気温度が高くなると、
一時劣化の部分が小さくなり、高温リッチ排気雰囲気に
晒すことで白金系触媒２の触媒転化率が永久劣化部分を
除いてほぼ回復することがわかる。

【００４２】また、図６はパラジウム系触媒６を一定時
間だけ６００°Ｃのリーンあるいはリッチ排気雰囲気に
晒すリーン処理あるいはリッチ処理を施した後、パラジ
ウム系触媒６の触媒転化率と触媒劣化度の関係を示す。
触媒転化率の低下に占める永久劣化分は、触媒劣化度が
強くても、略一定している。触媒転化率の低下に占める
一時劣化分は、触媒劣化度に応じてその割合が多くな
り、劣化の大部分が一時劣化で決定されてしまう。ま
た、パラジウム系触媒６の一時劣化は、高温リーン排気
雰囲気に晒しても進行しないが、高温リーン排気雰囲気
に晒すと急激に進行することがわかる。

【００４３】図７は、パラジウム系触媒６を、高温リッ
チ排気雰囲気に晒して一時劣化が進んだ状態（図６にお
いて＊で示す運転点）から、リーン排気雰囲気に晒すリ
ーン処理を一定時間だけ施す場合の排気温度に対する触
媒転化率の関係を示す。リーン処理時の排気温度が高く
なると、一時劣化の部分が小さくなり、高温リーン排気
雰囲気に晒すことで白金系触媒２の触媒転化率が永久劣
化部分を除いてほぼ回復することがわかる。

【００４４】本発明は、上記触媒の劣化特性に着目して
なされたものであり、排気通路３の白金系触媒２の上流
側には排気温度センサ８が設置され、パラジウム系触媒
６の上流側に排気温度センサ９が設置される。

【００４５】コントロールユニット１２は、エンジン１
から排出される排気の空燃比が理論空燃比よりリーン側
で、かつ排気の温度が第一の基準温度（例えば５００°
Ｃ）より高い白金劣化進行域を判定し、白金劣化進行域
において、バルブ７を介して白金系触媒２への排気を遮
断する制御を行う。

【００４６】そして、エンジン１から排出される排気の
空燃比が理論空燃比よりリッチ側で、かつ排気の温度が
第二の基準温度（例えば４００°Ｃ）以上のパラジウム
劣化進行域を判定し、パラジウム劣化進行域において、
バルブ１０を介してパラジウム系触媒への排気を遮断す
る制御を行う。

【００４７】そして、エンジン１から排出される排気の
空燃比が理論空燃比よりリッチ側で、かつ排気の温度が
第二の基準温度（４００°Ｃ）より高い第三の基準温度
（例えば５００°Ｃ）以上となる二次空気導入域を判定
し、二次空気導入域において、エアポンプ１１を駆動し
てパラジウム系触媒６に二次空気を供給する制御を行
う。

【００４８】なお、第三の基準温度を設定したのは、二
次空気を導入してもなお排気温度がパラジウム系触媒６
の劣化を回復させるのに十分な高温を維持できるように
するためである。

【００４９】図３のフローチャートはコントロールユニ
ット１２において実行される上記制御プログラムを示し
ており、これは一定周期毎に実行される。

【００５０】まず、ステップ１において、排気温度セン
サ８，９によって検出される排気温度Ｔ₁，Ｔ₂を読込
み、ステップ２で燃料カット域と判定されるか、あるい
はステップ７でＫＭＲ域と判定されるまでモニターす
る。

【００５１】燃料噴射弁１７からの燃料噴射が停止され
る燃料カット域では、ステップ３に進んで、排気温度Ｔ
₁が５００°Ｃ以上の白金劣化進行域かどうかを判定す
る。

【００５２】白金劣化進行域と判定された場合、ステッ
プ４に進んで、バルブ７を白金系触媒２を閉塞し、バイ
パス通路４を開通させるポジションに切換える。

【００５３】これにより、白金系触媒２が高温リーン排
気雰囲気に晒されることがなく、一時劣化が進むことが
防止されるとともに、パラジウム系触媒６が高温リーン
排気雰囲気に晒されて、パラジウム系触媒６の一時劣化
部分の回復がはかられる。

【００５４】続いてステップ５に進んで、燃料カット域
から外れることが判定されたら、ステップ６に進んで、
バルブ７を白金系触媒２を開通させ、バイパス通路４を
閉塞するポジションに切換える。これにより、排気は白
金系触媒２とパラジウム系触媒６の両方を通過して浄化
処理が行われる。

【００５５】燃料噴射弁１７からの燃料噴射量が理論空
燃比よりリッチ側に収まるように制御されるＫＭＲ域で
は、ステップ８に進んで排気温度Ｔ₂が５００°Ｃ以上
の二次空気導入域かどうかを判定する。

【００５６】二次空気導入域と判定された場合、ステッ
プ９に進んで、バルブ７を白金系触媒２を開通するポジ
ションに、バルブ１０をパラジウム系触媒６を開通させ
るポジションにそれぞれ保持するとともに、エアポンプ
１１を駆動してパラジウム系触媒６に二次空気を導入す
る。

【００５７】これにより、白金系触媒２が高温リッチ排
気雰囲気に晒されて、その一時劣化部分の回復がはから
れる。一方、パラジウム系触媒６に導かれる排気は、二
次空気が供給されることにより適正なリーン空燃比に調
節されることにより、高温リーン排気雰囲気に晒され
て、パラジウム系触媒６の一時劣化部分の回復がはから
れる。

【００５８】続いてステップ１０に進んで、ＫＭＲ域か
ら外れることが判定されたら、ステップ１１に進んで、
エアポンプ１１の駆動を止めて二次空気の供給を停止す
る。

【００５９】ステップ８において排気温度Ｔ₂が５００
°Ｃより低いと判定された場合、ステップ１２に進ん
で、排気温度Ｔ₂が４００°Ｃ以上のパラジウム劣化進
行域かどうかを判定する。

【００６０】パラジウム劣化進行域と判定された場合、
ステップ１３に進んで、バルブ１０をパラジウム系触媒
６を閉塞させ、かつバイパス通路５を開通させるポジシ
ョンに切換える。

【００６１】これにより、白金系触媒２がリッチ排気雰
囲気に晒されて、その一時劣化部分の回復がはかられる
一方、パラジウム系触媒６がリッチ排気雰囲気に晒され
ることがなく、その一時劣化が進むことが防止される。

【００６２】続いてステップ１４に進んで、ＫＭＲ域か
ら外れることが判定されたら、ステップ１５に進んで、
バルブ１０をパラジウム系触媒６を開通させ、バイパス
通路５を閉塞するポジションに切換える。これにより、
排気は白金系触媒２とパラジウム系触媒６の両方を通過
して排出され、排気の浄化処理が行われる。

【００６３】このようにして、排気高温時に２種類の三
元触媒２と６に対する排気の導入を排気の空燃比に応じ
て制御し、また二次空気を導入することにより、各三元
触媒２と６の一時劣化が進行することを抑えられるとと
もに、一時劣化の回復が有効に行われ、排気の浄化性能
を維持することができる。

【００６４】白金系触媒２またはパラジウム系触媒６を
単独で設ける従来構造の場合、触媒の一時劣化が進行し
た状態でも十分な排気の浄化性能が得られるように触媒
容積を大きく設定する必要があった。これに対して、本
発明は各触媒２と６は、長期的に安定した触媒性能が維
持されることにより、トータルした触媒容量を小さくす
ることができる。

【００６５】次に、図８に示す他の実施例について説明
する。なお、図２との対応部分には同一符号を用いて説
明する。

【００６６】排気通路２３には白金系触媒２とパラジウ
ム系触媒６が並列に設置される。

【００６７】白金系触媒２とパラジウム系触媒６に導か
れる排気量を調節するバルブ２７が設置される。

【００６８】パラジウム系触媒６の入口部にエアポンプ
１１から吐出される二次空気を排気通路２３に導入する
二次空気導入通路１３が配設される。

【００６９】コントロールユニット２２は、暖機時に白
金系触媒２とパラジウム系触媒６に排気を等分に導く。
排気の半分が早期に活性化するパラジウム系触媒６に導
かれることにより、白金系触媒２が単独で配設される従
来装置に比べて暖機時における排気の浄化性能を高めら
れる。

【００７０】排気通路２３のバルブ２７の上流側には排
気温度センサ８が設置される。

【００７１】コントロールユニット２２は、エンジン１
から排出される排気の空燃比が理論空燃比よりリーン側
で、かつ排気温度センサ８によって検出される排気の温
度Ｔ₁が第一の基準温度（５００°Ｃ）より高い白金劣
化進行域を判定し、白金劣化進行域において、バルブ２
７を介して白金系触媒２への排気を遮断する制御を行
う。

【００７２】そして、エンジン１から排出される排気の
空燃比が理論空燃比よりリッチ側で、かつ排気の温度Ｔ
₁が第二の基準温度（４００°Ｃ）以上のパラジウム劣
化進行域を判定し、パラジウム劣化進行域において、バ
ルブ２７を介してパラジウム系触媒６への排気を遮断す
る制御を行う。

【００７３】そして、エンジン１から排出される排気の
空燃比が理論空燃比よりリッチ側で、かつ排気の温度Ｔ
₁が第二の基準温度（４００°Ｃ）より高い第三の基準
温度（５００°Ｃ）以上となる二次空気導入域を判定
し、二次空気導入域において、エアポンプ１１を駆動し
てパラジウム系触媒６に二次空気を供給する制御を行
う。

【００７４】図９のフローチャートはコントロールユニ
ット２２において実行される上記制御プログラムを示し
ており、これは一定周期毎に実行される。

【００７５】まず、ステップ２１において、排気温度セ
ンサ８によって検出される排気温度Ｔ₁を読込み、ステ
ップ２２で燃料カット域と判定されるか、あるいはステ
ップ２７でＫＭＲ域と判定されるまでモニターする。

【００７６】燃料噴射弁１７からの燃料噴射が停止され
る燃料カット域では、ステップ２３に進んで、排気温度
Ｔ₁が５００°Ｃ以上の白金劣化進行域かどうかを判定
する。

【００７７】白金劣化進行域と判定された場合、ステッ
プ２４に進んで、バルブ２７を介して白金系触媒２を全
閉し、パラジウム系触媒６を全開する。

【００７８】これにより、白金系触媒２が高温リーン排
気雰囲気に晒されることがなく、一時劣化が進むことが
防止される。一方、パラジウム系触媒６が高温リーン排
気雰囲気に晒されて、パラジウム系触媒６の一時劣化部
分の回復がはかられる。

【００７９】続いてステップ２５に進んで、燃料カット
域から外れることが判定されたら、ステップ２６に進ん
で、バルブ２７を白金系触媒２とパラジウム系触媒６の
両方を開通させるポジションに切換える。これにより、
排気は白金系触媒２とパラジウム系触媒６の両方を通過
して浄化処理が行われる。

【００８０】燃料噴射弁１７からの燃料噴射量が理論空
燃比よりリッチ側に収まるように制御されるＫＭＲ域で
は、ステップ２８に進んで、排気温度Ｔ₁が５００°Ｃ
以上の二次空気導入域かどうかを判定する。

【００８１】二次空気導入域と判定された場合、ステッ
プ２９に進んで、バルブ２７を白金系触媒２とパラジウ
ム系触媒６の両方を開通させるポジションに保持すると
ともに、エアポンプ１１を駆動してパラジウム系触媒６
に二次空気を導入する。

【００８２】これにより、白金系触媒２が高温リッチ排
気雰囲気に晒されて、その一時劣化部分の回復がはから
れる。一方、パラジウム系触媒６に導かれる排気は、二
次空気が供給されることにより適正な空燃比に調節され
ることによりリーン化し、パラジウム系触媒６は高温リ
ーン排気雰囲気に晒されて、その一時劣化部分の回復が
はかられる。

【００８３】続いてステップ３０に進んで、ＫＭＲ域か
ら外れることが判定されたら、ステップ３１に進んで、
エアポンプ１１の駆動を止めて二次空気の供給を停止す
る。

【００８４】ステップ２８において、排気温度Ｔ₁が５
００°Ｃより低いと判定された場合、ステップ３２に進
んで、排気温度Ｔ₁が４００°Ｃ以上となるパラジウム
劣化進行域かどうかを判定する。

【００８５】パラジウム劣化進行域と判定された場合、
ステップ３３に進んで、バルブ２７を白金系触媒２を全
開し、かつパラジウム系触媒６を全閉するポジションに
切換える。

【００８６】これにより、白金系触媒２がリッチ排気雰
囲気に晒されて、その一時劣化部分の回復がはかられ
る。一方、パラジウム系触媒６がリッチ排気雰囲気に晒
されることがなく、その一時劣化が進むことが防止され
る。

【００８７】続いてステップ３４に進んで、ＫＭＲ域か
ら外れることが判定されたら、ステップ３５に進んで、
バルブ２７を白金系触媒２とパラジウム系触媒６の両方
を開通させるポジションに切換える。これにより、排気
は白金系触媒２とパラジウム系触媒６の両方を通過して
浄化処理が行われる。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の内燃
機関の排気浄化装置は、触媒金属として主に白金を担持
させた排気浄化用の白金系触媒と、触媒金属として主に
パラジウムを担持させた排気浄化用のパラジウム系触媒
と、白金系触媒とパラジウム系触媒に導入される排気量
を調節する弁手段と、機関から排出される排気の空燃比
が理論空燃比よりリーン側であり、かつ排気の温度が第
一の基準温度以上の白金劣化進行域を判定する手段と、
白金劣化進行域と判定された場合に、白金系触媒への排
気の導入を弁手段を介して制限する第一の排気導入制限
手段と、機関から排出される排気の空燃比が理論空燃比
よりリッチ側であり、かつ排気の温度が第二の基準温度
以上のパラジウム劣化進行域を判定する手段と、パラジ
ウム劣化進行域と判定された場合に、パラジウム系触媒
への排気の導入を弁手段を介して制限する第二の排気導
入制限手段とを備えたため、各触媒の一時劣化が進行す
ることを抑えられるとともに、一時劣化の回復が有効に
行われ、排気の浄化性能を維持し、排気エミッションを
改善することができる。長期的に安定した触媒性能が維
持されることにより、１種類の触媒が設置される従来装
置に比べてトータルした触媒容量を小さくすることがで
きる。

【００８９】請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置
は、請求項１記載の発明において、燃料の供給が停止さ
れる燃料カット域であり、かつ排気の温度が第一の基準
温度以上の白金劣化進行域を判定する手段を備えたた
め、排気の空燃比を検出するセンサ等を用いることな
く、白金劣化進行域を判定することが可能となり、構成
が簡略化される。

【００９０】請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置
は、請求項１または２のいずれかに記載の発明におい
て、燃料の供給量が理論空燃比よりリッチ側に収まるよ
うに制御するＫＭＲ域であり、かつ排気の温度が第二の
基準温度以上のパラジウム劣化進行域を判定する手段を
備えたため、排気の空燃比を検出するセンサ等を用いる
ことなく、パラジウム劣化進行域を判定することが可能
となり、構成が簡略化される。

【００９１】請求項４記載の内燃機関の排気浄化装置
は、請求項１から３のいずれかに記載の発明において、
機関から排出される排気の空燃比が理論空燃比よりリッ
チ側であり、かつ排気の温度が第二の基準温度より高い
第三の基準温度以上の二次空気導入域を判定する手段
と、二次空気導入域と判定された場合に、パラジウム系
触媒に二次空気を供給する二次空気供給手段とを備えた
ため、パラジウム系触媒に導かれる排気の空燃比を強制
的にリーン化し、パラジウム系触媒の一時劣化部分の回
復が効率よく行われる。

【００９２】請求項５記載の内燃機関の排気浄化装置
は、請求項１から４のいずれかに記載の発明において、
機関排気系にパラジウム系触媒と白金系触媒を互いに直
列に設置し、白金系触媒をパラジウム系触媒の上流側に
配設したため、白金系触媒に導入される排気温度を高め
て、白金系触媒の浄化性能を高められる。また、パラジ
ウム系触媒に、白金系触媒を通過してリーン化した排気
が導かれ、パラジウム系触媒の一時劣化が進むことが抑
制される。

【００９３】請求項６記載の内燃機関の排気浄化装置
は、請求項１から４のいずれかに記載の発明において、
機関排気系にパラジウム系触媒と白金系触媒を互いに並
列に設置したため、例えば暖機時に白金系触媒とパラジ
ウム系触媒に排気を等分に分流して導くことが可能とな
り、早期に活性化するパラジウム系触媒を介して暖機時
における排気の浄化性能を高められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のクレーム対応図。

【図２】本発明の実施例を示すシステム図。

【図３】同じく制御内容を示すフローチャート。

【図４】同じく白金系触媒の劣化時における触媒転化率
の特性図。

【図５】同じく白金系触媒の回復時における触媒転化率
の特性図。

【図６】同じくパラジウム系触媒の劣化時における触媒
転化率の特性図。

【図７】同じくパラジウム系触媒の回復時における触媒
転化率の特性図。

【図８】他の実施例を示すシステム図。

【図９】同じく制御内容を示すフローチャート。

【符号の説明】

１エンジン２白金系触媒３排気通路４バイパス通路５バイパス通路６パラジウム系触媒７バルブ８排気温度センサ９排気温度センサ１０バルブ１１エアポンプ１２コントロールユニット１３二次空気導入通路１５酸素センサ１６吸気通路１７燃料噴射弁２２コントロールユニット２３排気通路２７バルブ１０１白金系触媒１０２パラジウム系触媒１０３弁手段１０４白金劣化進行域判定手段１０５第一の排気導入制限手段１０６パラジウム劣化進行域判定手段１０７第二の排気導入制限手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０１Ｎ 3/22 ３１１Ｌ 3/24 ＺＡＢＲＦ０２Ｄ 41/14 ３１０Ｅ (72)発明者磯部明雄神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】触媒金属として主に白金を担持させた排気
浄化用の白金系触媒と、触媒金属として主にパラジウムを担持させた排気浄化用
のパラジウム系触媒と、白金系触媒とパラジウム系触媒に導入される排気量を調
節する弁手段と、機関から排出される排気の空燃比が理論空燃比よりリー
ン側であり、かつ排気の温度が第一の基準温度以上の白
金劣化進行域を判定する手段と、白金劣化進行域と判定された場合に、白金系触媒への排
気の導入を弁手段を介して制限する第一の排気導入制限
手段と、機関から排出される排気の空燃比が理論空燃比よりリッ
チ側であり、かつ排気の温度が第二の基準温度以上のパ
ラジウム劣化進行域を判定する手段と、パラジウム劣化進行域と判定された場合に、パラジウム
系触媒への排気の導入を弁手段を介して制限する第二の
排気導入制限手段とを備えたことを特徴とする内燃機関
の排気浄化装置。
【請求項２】燃料の供給が停止される燃料カット域であ
り、かつ排気の温度が第一の基準温度以上の白金劣化進
行域を判定する手段を備えたことを特徴とする請求項１
記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】燃料の供給量を理論空燃比よりリッチ側に
収まるように制御するＫＭＲ域であり、かつ排気の温度
が第二の基準温度以上のパラジウム劣化進行域を判定す
る手段を備えたことを特徴とする請求項１または２のい
ずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】機関から排出される排気の空燃比が理論空
燃比よりリッチ側であり、かつ排気の温度が第二の基準
温度より高い第三の基準温度以上の二次空気導入域を判
定する手段と、二次空気導入域と判定された場合に、パラジウム系触媒
に排気を導入の制限を解除するとともに、二次空気を供
給する二次空気供給手段とを備えたことを特徴とする請
求項１から３のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装
置。
【請求項５】機関排気系にパラジウム系触媒と白金系触
媒を互いに直列に設置し、白金系触媒をパラジウム系触媒の上流側に配設したこと
を特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の内燃機
関の排気浄化装置。
【請求項６】機関排気系にパラジウム系触媒と白金系触
媒を互いに並列に設置したことを特徴とする請求項１か
ら５のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。