JPH07766A - 排ガス浄化装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 エンジン始動直後の暖機が完了していない状
態およびエンジンの暖機が完了した状態において、排ガ
ス中における一酸化炭素ＣＯ、炭化水素ＨＣ、窒素酸化
物ＮＯｘ等の有害成分を良好に浄化する。 【構成】 エンジン本体１から排出された排ガスは、第
１の排ガス浄化器１６で浄化され、さらに次の第２の排
ガス浄化器１７で浄化される。第１の排ガス浄化器１６
は容量が小さくかつ触媒担体の熱容量が小さいので、エ
ンジン本体１が始動直後で暖機が完了していない状態で
も排ガス浄化率が良好である。第２の排ガス浄化器１７
は容量が大きくかつ触媒担体の幾何学的表面積が高いた
め、エンジン本体１の暖機が完了した状態では、第１の
排ガス浄化器１６で浄化しきれなかった排ガス中の有害
成分を効果的に浄化する。
態およびエンジンの暖機が完了した状態において、排ガ
ス中における一酸化炭素ＣＯ、炭化水素ＨＣ、窒素酸化
物ＮＯｘ等の有害成分を良好に浄化する。 【構成】 エンジン本体１から排出された排ガスは、第
１の排ガス浄化器１６で浄化され、さらに次の第２の排
ガス浄化器１７で浄化される。第１の排ガス浄化器１６
は容量が小さくかつ触媒担体の熱容量が小さいので、エ
ンジン本体１が始動直後で暖機が完了していない状態で
も排ガス浄化率が良好である。第２の排ガス浄化器１７
は容量が大きくかつ触媒担体の幾何学的表面積が高いた
め、エンジン本体１の暖機が完了した状態では、第１の
排ガス浄化器１６で浄化しきれなかった排ガス中の有害
成分を効果的に浄化する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車等に使用される
内燃機関（以下「内燃機関」をエンジンという）の排ガ
ス浄化装置に関するものである。
内燃機関（以下「内燃機関」をエンジンという）の排ガ
ス浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車等の排ガス規制が年々厳しくな
り、特にエンジン始動直後の暖機が完了していない状態
において、排ガス中に含まれる一酸化炭素ＣＯ、炭化水
素ＨＣ、窒素酸化物ＮＯｘ等の有害成分を浄化してその
量を低減することがますます厳しく要求されている。こ
の対策として、エンジンの排ガス出口に排ガス浄化器と
して容量の小さい第１の浄化器、次に容量の大きい第２
の浄化器を設置する排ガス浄化装置が知られている。こ
の排ガス浄化装置においては、主としてエンジン始動直
後の暖機が完了していない状態においては、温度が上昇
しやすく触媒が速やかに活性化する第１の排ガス浄化
器、暖機が完了したエンジン状態においては、容量の大
きい第２の排ガス浄化器により排ガス中の有害成分を浄
化している。前記排ガス浄化装置において、適切な空気
量を排ガス中に送出して排ガスの浄化率を向上するもの
もある。
り、特にエンジン始動直後の暖機が完了していない状態
において、排ガス中に含まれる一酸化炭素ＣＯ、炭化水
素ＨＣ、窒素酸化物ＮＯｘ等の有害成分を浄化してその
量を低減することがますます厳しく要求されている。こ
の対策として、エンジンの排ガス出口に排ガス浄化器と
して容量の小さい第１の浄化器、次に容量の大きい第２
の浄化器を設置する排ガス浄化装置が知られている。こ
の排ガス浄化装置においては、主としてエンジン始動直
後の暖機が完了していない状態においては、温度が上昇
しやすく触媒が速やかに活性化する第１の排ガス浄化
器、暖機が完了したエンジン状態においては、容量の大
きい第２の排ガス浄化器により排ガス中の有害成分を浄
化している。前記排ガス浄化装置において、適切な空気
量を排ガス中に送出して排ガスの浄化率を向上するもの
もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記排
ガス浄化装置においては、第１の排ガス浄化器の触媒担
体の熱容量が十分に小さくないため、エンジン始動直後
の暖機が完了していない状態において触媒の活性化が不
十分であるので、良好な排ガス浄化率が得られないとい
う問題があった。ここで「熱容量」とは、触媒担体内の
排ガス流通孔（以下「排ガス流通孔」をセルという）も
含んだ触媒担体の熱容量をいう。
ガス浄化装置においては、第１の排ガス浄化器の触媒担
体の熱容量が十分に小さくないため、エンジン始動直後
の暖機が完了していない状態において触媒の活性化が不
十分であるので、良好な排ガス浄化率が得られないとい
う問題があった。ここで「熱容量」とは、触媒担体内の
排ガス流通孔（以下「排ガス流通孔」をセルという）も
含んだ触媒担体の熱容量をいう。
【０００４】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、エンジン始動直後の暖機が完了して
いない状態およびエンジンの暖機が完了した状態におい
て、排ガス中における一酸化炭素ＣＯ、炭化水素ＨＣ、
窒素酸化物ＮＯｘ等の有害成分を良好に浄化することを
目的とする。
になされたもので、エンジン始動直後の暖機が完了して
いない状態およびエンジンの暖機が完了した状態におい
て、排ガス中における一酸化炭素ＣＯ、炭化水素ＨＣ、
窒素酸化物ＮＯｘ等の有害成分を良好に浄化することを
目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の請求項１記載の排ガス浄化装置は、内燃機関
の排ガス出口から排ガスの流れの下流にむけて、順に配
設される第１の排ガス浄化器、第２の排ガス浄化器を有
する排ガス浄化器を備え、前記第１の排ガス浄化器およ
び第２の排ガス浄化器の触媒担体が、隔壁を隔てて軸方
向に多数の貫通したセルを隣接してなるハニカム構造体
で形成され、前記第１の排ガス浄化器の触媒担体の熱容
量が少なくとも触媒反応が活性化するまでの温度範囲、
即ち、常温から３００℃の範囲内で１ｃｍ3 当たり０．
５Ｊ／Ｋ以下、前記第２の排ガス浄化器の触媒担体の幾
何学的表面積が２５ｃｍ2 ／ｃｍ3 以上であることを特
徴とする。ここで「幾何学的表面積」とはセルを形成す
る単位体積当たりの触媒担体の壁の表面積をいう。
の本発明の請求項１記載の排ガス浄化装置は、内燃機関
の排ガス出口から排ガスの流れの下流にむけて、順に配
設される第１の排ガス浄化器、第２の排ガス浄化器を有
する排ガス浄化器を備え、前記第１の排ガス浄化器およ
び第２の排ガス浄化器の触媒担体が、隔壁を隔てて軸方
向に多数の貫通したセルを隣接してなるハニカム構造体
で形成され、前記第１の排ガス浄化器の触媒担体の熱容
量が少なくとも触媒反応が活性化するまでの温度範囲、
即ち、常温から３００℃の範囲内で１ｃｍ3 当たり０．
５Ｊ／Ｋ以下、前記第２の排ガス浄化器の触媒担体の幾
何学的表面積が２５ｃｍ2 ／ｃｍ3 以上であることを特
徴とする。ここで「幾何学的表面積」とはセルを形成す
る単位体積当たりの触媒担体の壁の表面積をいう。
【０００６】また本発明の排ガス浄化装置は、請求項２
に記載したように、前記第１の排ガス浄化器のセルを形
成する触媒担体の壁厚が０．２０ｍｍ以下であり、前記
第２の排ガス浄化器のセルを形成する触媒担体の壁厚が
０．１５ｍｍ以下であることが望ましい。さらに本発明
の排ガス浄化装置は、請求項３に記載したように、前記
第１の排ガス浄化器および前記第２の排ガス浄化器の触
媒担体のセルの数が前記セルの貫通方向に垂直な面にお
いて１ｃｍ2 当たりの数（以下、「触媒担体内における
セルの貫通方向に垂直な面における１ｃｍ2 当たりの
数」をセル密度という）が５０個以上であることが望ま
しい。
に記載したように、前記第１の排ガス浄化器のセルを形
成する触媒担体の壁厚が０．２０ｍｍ以下であり、前記
第２の排ガス浄化器のセルを形成する触媒担体の壁厚が
０．１５ｍｍ以下であることが望ましい。さらに本発明
の排ガス浄化装置は、請求項３に記載したように、前記
第１の排ガス浄化器および前記第２の排ガス浄化器の触
媒担体のセルの数が前記セルの貫通方向に垂直な面にお
いて１ｃｍ2 当たりの数（以下、「触媒担体内における
セルの貫通方向に垂直な面における１ｃｍ2 当たりの
数」をセル密度という）が５０個以上であることが望ま
しい。
【０００７】さらにまた本発明の排ガス浄化装置は、請
求項４に記載したように、前記第２の排ガス浄化器の排
ガス流れの下流に、排ガス浄化率をさらに高めるために
さらに１つ、または２つ以上の複数の排ガス浄化器を配
設しても良い。さらにまた本発明の排ガス浄化装置は、
請求項５に記載したように、前記第１の排ガス浄化器の
触媒担体および前記第２の排ガス浄化器の触媒担体にお
いて、そのいずれか一方あるいはその両方がセラミック
からなることが望ましい。
求項４に記載したように、前記第２の排ガス浄化器の排
ガス流れの下流に、排ガス浄化率をさらに高めるために
さらに１つ、または２つ以上の複数の排ガス浄化器を配
設しても良い。さらにまた本発明の排ガス浄化装置は、
請求項５に記載したように、前記第１の排ガス浄化器の
触媒担体および前記第２の排ガス浄化器の触媒担体にお
いて、そのいずれか一方あるいはその両方がセラミック
からなることが望ましい。
【０００８】さらにまた本発明の排ガス浄化装置は、請
求項６に記載したように、前記排ガス出口と前記第１の
排ガス浄化器との間に任意の量の空気を送出可能な空気
導入器を備えることが望ましい。さらにまた本発明の排
ガス浄化装置は、請求項７に記載したように、前記排ガ
ス出口と前記第１の排ガス浄化器との間に、排ガス成分
の状態を検知しその出力信号によって燃料の燃焼状態を
制御するガス検知器を配設することが望ましい。
求項６に記載したように、前記排ガス出口と前記第１の
排ガス浄化器との間に任意の量の空気を送出可能な空気
導入器を備えることが望ましい。さらにまた本発明の排
ガス浄化装置は、請求項７に記載したように、前記排ガ
ス出口と前記第１の排ガス浄化器との間に、排ガス成分
の状態を検知しその出力信号によって燃料の燃焼状態を
制御するガス検知器を配設することが望ましい。
【０００９】さらにまた本発明の排ガス浄化装置は、請
求項８に記載したように、前記排ガス出口と前記第１の
排ガス浄化器との間に、排ガス成分の状態を検知しその
出力信号によって燃料の燃焼状態を制御するガス検知器
を配設し、前記排ガス出口と前記ガス検知器との間また
は前記ガス検知器と前記第１の排ガス浄化器との間のい
ずれか一方あるいはその両方に任意の量の空気を送出可
能な空気導入器を備えることが望ましい。
求項８に記載したように、前記排ガス出口と前記第１の
排ガス浄化器との間に、排ガス成分の状態を検知しその
出力信号によって燃料の燃焼状態を制御するガス検知器
を配設し、前記排ガス出口と前記ガス検知器との間また
は前記ガス検知器と前記第１の排ガス浄化器との間のい
ずれか一方あるいはその両方に任意の量の空気を送出可
能な空気導入器を備えることが望ましい。
【００１０】さらにまた本発明の排ガス浄化装置の空気
導入器は、請求項９に記載したように、前記ガス検知器
の出力信号に応じて任意の量の空気を送出可能であるこ
とが望ましい。さらにまた本発明の排ガス浄化装置のガ
ス検知器は、請求項１０に記載したように、酸素センサ
であることが望ましい。
導入器は、請求項９に記載したように、前記ガス検知器
の出力信号に応じて任意の量の空気を送出可能であるこ
とが望ましい。さらにまた本発明の排ガス浄化装置のガ
ス検知器は、請求項１０に記載したように、酸素センサ
であることが望ましい。
【００１１】
【作用および発明の効果】本発明の排ガス浄化装置によ
ると、排ガス浄化器をハニカム構造体からなる第１の浄
化器と第２の浄化器に分け、第１の浄化器の触媒担体の
熱容量を小さく、第２の排ガス浄化器の幾何学的表面積
を十分に大きくしたことにより、暖機の完了していない
エンジンおよび暖機が完了したエンジンにおいて良好な
排ガス浄化率を保持する。このため、排ガス中の有害成
分による大気汚染を軽減できるという効果がある。
ると、排ガス浄化器をハニカム構造体からなる第１の浄
化器と第２の浄化器に分け、第１の浄化器の触媒担体の
熱容量を小さく、第２の排ガス浄化器の幾何学的表面積
を十分に大きくしたことにより、暖機の完了していない
エンジンおよび暖機が完了したエンジンにおいて良好な
排ガス浄化率を保持する。このため、排ガス中の有害成
分による大気汚染を軽減できるという効果がある。
【００１２】また、本発明の排ガス浄化装置によると、
排ガス出口と第１の排ガス浄化器との間に任意の量の空
気を送出する空気導入器を配設することにより排ガスの
浄化率をさらに向上することができる。
排ガス出口と第１の排ガス浄化器との間に任意の量の空
気を送出する空気導入器を配設することにより排ガスの
浄化率をさらに向上することができる。
【００１３】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の排ガス浄化装置の一実施例を適用した自動車用
エンジンの排ガス流通部分を図１に示す。自動車用エン
ジンの排ガス流通部分は、エンジン本体１、排気マニホ
ールド２、排ガス浄化装置１０で構成される。
本発明の排ガス浄化装置の一実施例を適用した自動車用
エンジンの排ガス流通部分を図１に示す。自動車用エン
ジンの排ガス流通部分は、エンジン本体１、排気マニホ
ールド２、排ガス浄化装置１０で構成される。
【００１４】排ガス浄化装置１０は、排気マニホールド
２により集められた直後の排ガス中の酸素分圧に応じた
信号を出力する酸素センサ１１、この酸素センサ１１か
らの信号を受信してエンジンへの燃料供給量を決定する
エンジン制御コンピュータ１２、排気マニホールド２に
より集められた排ガスを第１の排ガス浄化器１６に送出
する排気管２１、排気管２１から流入する排ガスを浄化
する第１の排ガス浄化器１６、第１の排ガス浄化器１６
を通過した排ガスを第２の排ガス浄化器１７に送出する
排気管２２、排気管２２から流入する排ガスをさらに浄
化する第２の排ガス浄化器１７で構成される。ここで、
排気マニホールド２により集められた排ガス流れの下流
に向けて、酸素センサ１１、第１の排ガス浄化器１６、
第２の排ガス浄化器１７がこの順に配設される。
２により集められた直後の排ガス中の酸素分圧に応じた
信号を出力する酸素センサ１１、この酸素センサ１１か
らの信号を受信してエンジンへの燃料供給量を決定する
エンジン制御コンピュータ１２、排気マニホールド２に
より集められた排ガスを第１の排ガス浄化器１６に送出
する排気管２１、排気管２１から流入する排ガスを浄化
する第１の排ガス浄化器１６、第１の排ガス浄化器１６
を通過した排ガスを第２の排ガス浄化器１７に送出する
排気管２２、排気管２２から流入する排ガスをさらに浄
化する第２の排ガス浄化器１７で構成される。ここで、
排気マニホールド２により集められた排ガス流れの下流
に向けて、酸素センサ１１、第１の排ガス浄化器１６、
第２の排ガス浄化器１７がこの順に配設される。
【００１５】排ガス中のガス検出器としての酸素センサ
１１は、排気マニホールド２と第１の排ガス浄化器１６
との間に配設され、理論空燃比に対し燃料過剰を示すリ
ッチ信号、燃料不足を示すリーン信号の２値の信号を出
力するタイプの酸素センサを使用する。また、排気マニ
ホールド２で集められた排ガス中の酸素分圧に比例した
信号を出力する全領域空燃比センサを使用することも可
能である。
１１は、排気マニホールド２と第１の排ガス浄化器１６
との間に配設され、理論空燃比に対し燃料過剰を示すリ
ッチ信号、燃料不足を示すリーン信号の２値の信号を出
力するタイプの酸素センサを使用する。また、排気マニ
ホールド２で集められた排ガス中の酸素分圧に比例した
信号を出力する全領域空燃比センサを使用することも可
能である。
【００１６】第１の排ガス浄化器１６は、触媒担体がコ
ーディエライトで形成される多数のセルを有するハニカ
ム構造体でありかつ容量が小さく１０００ｃｍ3 以下で
あることが望ましい。触媒金属として白金Ｐｔが触媒担
体に担持されている。触媒担体の熱容量がセルの壁厚、
セル密度、触媒担体の気孔率等を適切なものとすること
により少なくとも常温から３００℃の範囲内で１ｃｍ3
当たり０．５Ｊ／Ｋ以下、より好ましくは０．４Ｊ／Ｋ
以下、触媒担体のセルの壁厚：０．２０ｍｍ以下、より
好ましくは０．１５ｍｍ以下、触媒担体のセル密度：５
０個／ｃｍ2 以上、より好ましくは６５個／ｃｍ2 以上
であることが望ましい。また、触媒金属には、白金Ｐｔ
に代えてあるいは白金Ｐｔに加えてロジウムＲｈ、パラ
ジウムＰｄ等を使用することも可能である。
ーディエライトで形成される多数のセルを有するハニカ
ム構造体でありかつ容量が小さく１０００ｃｍ3 以下で
あることが望ましい。触媒金属として白金Ｐｔが触媒担
体に担持されている。触媒担体の熱容量がセルの壁厚、
セル密度、触媒担体の気孔率等を適切なものとすること
により少なくとも常温から３００℃の範囲内で１ｃｍ3
当たり０．５Ｊ／Ｋ以下、より好ましくは０．４Ｊ／Ｋ
以下、触媒担体のセルの壁厚：０．２０ｍｍ以下、より
好ましくは０．１５ｍｍ以下、触媒担体のセル密度：５
０個／ｃｍ2 以上、より好ましくは６５個／ｃｍ2 以上
であることが望ましい。また、触媒金属には、白金Ｐｔ
に代えてあるいは白金Ｐｔに加えてロジウムＲｈ、パラ
ジウムＰｄ等を使用することも可能である。
【００１７】第２の排ガス浄化器１７は、触媒担体がコ
ーディエライトで形成される多数のセルを有するハニカ
ム構造体でありかつ容量が大きく１０００ｃｍ3 以上で
あることが望ましい。触媒として白金Ｐｔが触媒担体に
担持されている。触媒担体の幾何学的表面積はセルの壁
厚およびセル密度を適切なものとすることにより２５ｃ
ｍ2 ／ｃｍ3 以上、より好ましくは３０ｃｍ2 ／ｃｍ3
以上、触媒担体のセルの壁厚：０．１５ｍｍ以下、触媒
担体のセル密度：５０個／ｃｍ2 以上、より好ましくは
６５個／ｃｍ2 以上であることが望ましい。また、触媒
金属には、白金Ｐｔに代えてあるいは白金Ｐｔに加えて
ロジウムＲｈ、パラジウムＰｄ等を使用することも可能
である。
ーディエライトで形成される多数のセルを有するハニカ
ム構造体でありかつ容量が大きく１０００ｃｍ3 以上で
あることが望ましい。触媒として白金Ｐｔが触媒担体に
担持されている。触媒担体の幾何学的表面積はセルの壁
厚およびセル密度を適切なものとすることにより２５ｃ
ｍ2 ／ｃｍ3 以上、より好ましくは３０ｃｍ2 ／ｃｍ3
以上、触媒担体のセルの壁厚：０．１５ｍｍ以下、触媒
担体のセル密度：５０個／ｃｍ2 以上、より好ましくは
６５個／ｃｍ2 以上であることが望ましい。また、触媒
金属には、白金Ｐｔに代えてあるいは白金Ｐｔに加えて
ロジウムＲｈ、パラジウムＰｄ等を使用することも可能
である。
【００１８】エンジン本体１から排出される排ガスの浄
化の過程を以下に説明する。エンジン本体１から排出さ
れた排ガスは、排気マニホールド２により集められ排気
管２１に送られる。酸素センサ１１は、排気マニホール
ド２により集められた排気管２１内の排ガス中の酸素分
圧を検出し、酸素分圧に応じたリッチ信号またはリーン
信号をエンジン制御コンピュータ１２に出力する。エン
ジン制御コンピュータ１２は、この信号により最適な空
燃比になるように燃料量を制御する。
化の過程を以下に説明する。エンジン本体１から排出さ
れた排ガスは、排気マニホールド２により集められ排気
管２１に送られる。酸素センサ１１は、排気マニホール
ド２により集められた排気管２１内の排ガス中の酸素分
圧を検出し、酸素分圧に応じたリッチ信号またはリーン
信号をエンジン制御コンピュータ１２に出力する。エン
ジン制御コンピュータ１２は、この信号により最適な空
燃比になるように燃料量を制御する。
【００１９】第１の排ガス浄化器１６は、エンジン本体
１が始動直後で暖機が完了していない状態でも、容量が
小さくかつ触媒担体の熱容量が小さいので、排気ガスが
通過するとき速やかに温度が上昇して触媒が活性化す
る。このため、エンジン本体１の始動時でも良好な排ガ
ス浄化率を維持することができる。第１の排ガス浄化器
１６で浄化された排ガスは、排気管２２を通って第２の
排ガス浄化器１７に流入する。
１が始動直後で暖機が完了していない状態でも、容量が
小さくかつ触媒担体の熱容量が小さいので、排気ガスが
通過するとき速やかに温度が上昇して触媒が活性化す
る。このため、エンジン本体１の始動時でも良好な排ガ
ス浄化率を維持することができる。第１の排ガス浄化器
１６で浄化された排ガスは、排気管２２を通って第２の
排ガス浄化器１７に流入する。
【００２０】第２の排ガス浄化器１７は、エンジン本体
１の暖機が完了した状態では、容量が大きくかつ触媒担
体の幾何学的表面積が高いため、第１の排ガス浄化器１
６で浄化し切れなかった排ガス中の一酸化炭素ＣＯ、炭
化水素ＨＣおよび窒素酸化物ＮＯｘを効率よく浄化する
ことができる。前記本発明の実施例では、始動直後のエ
ンジン本体１の暖機が完了していない状態においても、
エンジン本体１の暖機が完了した状態においても良好な
排ガス浄化率を維持することができる。
１の暖機が完了した状態では、容量が大きくかつ触媒担
体の幾何学的表面積が高いため、第１の排ガス浄化器１
６で浄化し切れなかった排ガス中の一酸化炭素ＣＯ、炭
化水素ＨＣおよび窒素酸化物ＮＯｘを効率よく浄化する
ことができる。前記本発明の実施例では、始動直後のエ
ンジン本体１の暖機が完了していない状態においても、
エンジン本体１の暖機が完了した状態においても良好な
排ガス浄化率を維持することができる。
【００２１】次に、実験データを図２〜図７に示す。実
験１〜４は２０００ｃｃの自動車を用いて図２に示す走
行パターンで走行したときの炭化水素ＨＣの排出量、浄
化率を測定したものである。ここで、第１の排ガス浄化
器、第２の排ガス浄化器の触媒担体はともにコーディエ
ライトで形成され、その容量はそれぞれ７００ｃｍ3 お
よび１７００ｃｍ3 と一定である。酸素センサは、排ガ
ス中の酸素分圧に応じてリッチ信号またはリーン信号を
出力するものを使用する。
験１〜４は２０００ｃｃの自動車を用いて図２に示す走
行パターンで走行したときの炭化水素ＨＣの排出量、浄
化率を測定したものである。ここで、第１の排ガス浄化
器、第２の排ガス浄化器の触媒担体はともにコーディエ
ライトで形成され、その容量はそれぞれ７００ｃｍ3 お
よび１７００ｃｍ3 と一定である。酸素センサは、排ガ
ス中の酸素分圧に応じてリッチ信号またはリーン信号を
出力するものを使用する。
【００２２】また、試験に用いた触媒金属の担持量はそ
れぞれ第１の排ガス浄化器の間および第２の排ガス浄化
器の間で同一となるように担持した。 （実験１）図３（Ａ）は、図２の点線III で示す部分を
拡大した走行パターン図であり、図３（Ａ）に示すエン
ジン始動時から約１４０秒の間に、エンジンから排出す
る炭化水素ＨＣの図２の走行パターンで走行したときの
総排出量の約８０％が排出される。このため、この時間
内での炭化水素ＨＣの浄化率が排ガス浄化装置としての
性能に大きく影響する。
れぞれ第１の排ガス浄化器の間および第２の排ガス浄化
器の間で同一となるように担持した。 （実験１）図３（Ａ）は、図２の点線III で示す部分を
拡大した走行パターン図であり、図３（Ａ）に示すエン
ジン始動時から約１４０秒の間に、エンジンから排出す
る炭化水素ＨＣの図２の走行パターンで走行したときの
総排出量の約８０％が排出される。このため、この時間
内での炭化水素ＨＣの浄化率が排ガス浄化装置としての
性能に大きく影響する。
【００２３】図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示す範囲内
で、表１に示す条件のもとに炭化水素ＨＣの排出量を測
定した結果である。グラフ４１は実施例１の測定結果、
グラフ４２は実施例２の測定結果、グラフ４３は比較例
１の測定結果、グラフ４４は比較例２の測定結果を示
す。
で、表１に示す条件のもとに炭化水素ＨＣの排出量を測
定した結果である。グラフ４１は実施例１の測定結果、
グラフ４２は実施例２の測定結果、グラフ４３は比較例
１の測定結果、グラフ４４は比較例２の測定結果を示
す。
【００２４】
【表１】
【００２５】グラフ４１および４２で示す実施例１およ
び２の測定結果がグラフ４３および４４に示す比較例
１、２に比べ、かなり低い炭化水素ＨＣの排出量を示し
ていることが判る。以下に説明する実験２〜４では、酸
素センサは排ガス中の酸素分圧に応じてリッチ信号また
はリーン信号を出力するものを使用する。また、第１の
排ガス浄化器の触媒担体の１ｃｍ3 当たりの熱容量は常
温から３００℃の範囲内における最大の値を用いた。
び２の測定結果がグラフ４３および４４に示す比較例
１、２に比べ、かなり低い炭化水素ＨＣの排出量を示し
ていることが判る。以下に説明する実験２〜４では、酸
素センサは排ガス中の酸素分圧に応じてリッチ信号また
はリーン信号を出力するものを使用する。また、第１の
排ガス浄化器の触媒担体の１ｃｍ3 当たりの熱容量は常
温から３００℃の範囲内における最大の値を用いた。
【００２６】（実験２）第１の排ガス浄化器の触媒担体
の１ｃｍ3 当たりの熱容量と第２の排ガス浄化器の触媒
担体の幾何学的表面積とを変化させたときの炭化水素Ｈ
Ｃの浄化率の変化を測定した。第１の排ガス浄化器の触
媒担体の１ｃｍ3 当たりの熱容量は触媒担体の壁厚を
０．１ｍｍと一定とし、セル密度を６５個／ｃｍ2 から
２００個／ｃｍ2 の範囲で、また気孔率を７％から２８
％の範囲で変えることにより所望の値を得た。また、第
２の排ガス浄化器の触媒担体の幾何学的表面積は、壁厚
を０．１３ｍｍと一定としセル密度を変えることにより
所望の値を得た。実験結果を図４に示す。
の１ｃｍ3 当たりの熱容量と第２の排ガス浄化器の触媒
担体の幾何学的表面積とを変化させたときの炭化水素Ｈ
Ｃの浄化率の変化を測定した。第１の排ガス浄化器の触
媒担体の１ｃｍ3 当たりの熱容量は触媒担体の壁厚を
０．１ｍｍと一定とし、セル密度を６５個／ｃｍ2 から
２００個／ｃｍ2 の範囲で、また気孔率を７％から２８
％の範囲で変えることにより所望の値を得た。また、第
２の排ガス浄化器の触媒担体の幾何学的表面積は、壁厚
を０．１３ｍｍと一定としセル密度を変えることにより
所望の値を得た。実験結果を図４に示す。
【００２７】図４の点線２０で囲んだ、第１の排ガス浄
化器の触媒担体の１ｃｍ3 当たりの熱容量：０．５Ｊ／
Ｋ以下、第２の排ガス浄化器の触媒担体の幾何学的表面
積：２５ｃｍ2 ／ｃｍ3 以上の範囲において炭化水素Ｈ
Ｃの浄化率が極めて高く排ガス浄化装置として良好であ
ることが判る。また、さらには第１の排ガス浄化器の触
媒担体の１ｃｍ3 当たりの熱容量が０．４Ｊ／Ｋ以下、
第２の排ガス浄化器の触媒担体の幾何学的表面積が３０
ｃｍ2 ／ｃｍ3 以上の範囲においてより良好な排ガス浄
化率が得られた。
化器の触媒担体の１ｃｍ3 当たりの熱容量：０．５Ｊ／
Ｋ以下、第２の排ガス浄化器の触媒担体の幾何学的表面
積：２５ｃｍ2 ／ｃｍ3 以上の範囲において炭化水素Ｈ
Ｃの浄化率が極めて高く排ガス浄化装置として良好であ
ることが判る。また、さらには第１の排ガス浄化器の触
媒担体の１ｃｍ3 当たりの熱容量が０．４Ｊ／Ｋ以下、
第２の排ガス浄化器の触媒担体の幾何学的表面積が３０
ｃｍ2 ／ｃｍ3 以上の範囲においてより良好な排ガス浄
化率が得られた。
【００２８】このとき用いた触媒は触媒金属の担持によ
り、担持後の触媒の１ｃｍ3 当たりの熱容量は担持前の
触媒担体のみの場合に比べ１．５倍であった。また、触
媒担持条件を変え、担持後の触媒の単位体積当たりの熱
容量が担持前の触媒担体のみの場合に比べ１．３倍であ
るものについても同様の結果が得られた。図５は、図４
の横軸の第１の排ガス浄化器の触媒担体の１ｃｍ3 当た
りの熱容量を第２の排ガス浄化器の触媒担体の幾何学的
表面積に代えた場合の炭化水素ＨＣの浄化率の変化を示
す図である。
り、担持後の触媒の１ｃｍ3 当たりの熱容量は担持前の
触媒担体のみの場合に比べ１．５倍であった。また、触
媒担持条件を変え、担持後の触媒の単位体積当たりの熱
容量が担持前の触媒担体のみの場合に比べ１．３倍であ
るものについても同様の結果が得られた。図５は、図４
の横軸の第１の排ガス浄化器の触媒担体の１ｃｍ3 当た
りの熱容量を第２の排ガス浄化器の触媒担体の幾何学的
表面積に代えた場合の炭化水素ＨＣの浄化率の変化を示
す図である。
【００２９】図５の点線３０で囲んだ、第１の排ガス浄
化器の触媒担体の１ｃｍ3 当たりの熱容量：０．５Ｊ／
Ｋ以下、第２の排ガス浄化器の触媒担体の幾何学的表面
積：２５ｃｍ2 ／ｃｍ3 以上の範囲において炭化水素Ｈ
Ｃの浄化率が極めて高く排ガス浄化装置として良好であ
ることが判る。次に、第１の排ガス浄化器の触媒担体の
１ｃｍ3 当たりの熱容量、第２の排ガス浄化器の触媒担
体の幾何学的表面積は、それぞれの触媒担体の壁厚、セ
ル密度によっても変化するので、以下の実験３、４で
は、第１の排ガス浄化器および第２の排ガス浄化器の触
媒担体の壁厚、セル密度を変化させたときの炭化水素Ｈ
Ｃの浄化率の変化について実験した。
化器の触媒担体の１ｃｍ3 当たりの熱容量：０．５Ｊ／
Ｋ以下、第２の排ガス浄化器の触媒担体の幾何学的表面
積：２５ｃｍ2 ／ｃｍ3 以上の範囲において炭化水素Ｈ
Ｃの浄化率が極めて高く排ガス浄化装置として良好であ
ることが判る。次に、第１の排ガス浄化器の触媒担体の
１ｃｍ3 当たりの熱容量、第２の排ガス浄化器の触媒担
体の幾何学的表面積は、それぞれの触媒担体の壁厚、セ
ル密度によっても変化するので、以下の実験３、４で
は、第１の排ガス浄化器および第２の排ガス浄化器の触
媒担体の壁厚、セル密度を変化させたときの炭化水素Ｈ
Ｃの浄化率の変化について実験した。
【００３０】（実験３）図６は、第１の排ガス浄化器の
触媒担体の壁厚と第２の排ガス浄化器の触媒担体の壁厚
とを変化させたときの炭化水素ＨＣの浄化率の変化を測
定した実験結果を示す図である。第１の排ガス浄化器の
触媒担体はセル密度を６５個／ｃｍ2 の一定とし、壁厚
だけを変化させた。また、第２の排ガス浄化器の触媒担
体はセル密度を６５個／ｃｍ2 の一定とし、壁厚だけを
変化させた。
触媒担体の壁厚と第２の排ガス浄化器の触媒担体の壁厚
とを変化させたときの炭化水素ＨＣの浄化率の変化を測
定した実験結果を示す図である。第１の排ガス浄化器の
触媒担体はセル密度を６５個／ｃｍ2 の一定とし、壁厚
だけを変化させた。また、第２の排ガス浄化器の触媒担
体はセル密度を６５個／ｃｍ2 の一定とし、壁厚だけを
変化させた。
【００３１】図６の点線５０で囲んだ、第１の排ガス浄
化器の触媒担体の壁厚：０．２０ｍｍ以下、第２の排ガ
ス浄化器の触媒担体の壁厚：０．１５ｍｍ以下の範囲に
おいて炭化水素ＨＣの浄化率が高く排ガス浄化装置とし
て良好であることが判明した。また、さらには第１の排
ガス浄化器の触媒担体の壁厚が０．１５ｍｍ以下の範囲
においてより良好な排ガス浄化率が得られた。
化器の触媒担体の壁厚：０．２０ｍｍ以下、第２の排ガ
ス浄化器の触媒担体の壁厚：０．１５ｍｍ以下の範囲に
おいて炭化水素ＨＣの浄化率が高く排ガス浄化装置とし
て良好であることが判明した。また、さらには第１の排
ガス浄化器の触媒担体の壁厚が０．１５ｍｍ以下の範囲
においてより良好な排ガス浄化率が得られた。
【００３２】（実験４）図７は、第１の排ガス浄化器お
よび第２の排ガス浄化器の触媒担体のセル密度を変化さ
せたときの炭化水素ＨＣの浄化率の変化を測定した実験
結果を示す特性図である。第１の排ガス浄化器の触媒担
体および第２の排ガス浄化器の触媒担体は壁厚をそれぞ
れ０．１５ｍｍおよび０．１０ｍｍの一定とし、セル密
度だけを変化させた。
よび第２の排ガス浄化器の触媒担体のセル密度を変化さ
せたときの炭化水素ＨＣの浄化率の変化を測定した実験
結果を示す特性図である。第１の排ガス浄化器の触媒担
体および第２の排ガス浄化器の触媒担体は壁厚をそれぞ
れ０．１５ｍｍおよび０．１０ｍｍの一定とし、セル密
度だけを変化させた。
【００３３】図７の点線６０で囲んだ、第１の排ガス浄
化器の触媒担体のセル密度および第２の排ガス浄化器の
触媒担体のセル密度：５０個／ｃｍ2 以上の範囲におい
て炭化水素ＨＣの浄化率が極めて高く排ガス浄化装置と
して良好であることが判る。また、さらには第１の排ガ
ス浄化器および第２の排ガス浄化器の触媒担体のセル密
度：６５個／ｃｍ2 以上の範囲においてより良好な排ガ
ス浄化率が得られた。
化器の触媒担体のセル密度および第２の排ガス浄化器の
触媒担体のセル密度：５０個／ｃｍ2 以上の範囲におい
て炭化水素ＨＣの浄化率が極めて高く排ガス浄化装置と
して良好であることが判る。また、さらには第１の排ガ
ス浄化器および第２の排ガス浄化器の触媒担体のセル密
度：６５個／ｃｍ2 以上の範囲においてより良好な排ガ
ス浄化率が得られた。
【００３４】前記実験１〜４の実験結果を示す図３
（Ｂ）、４、５、６、７において、炭化水素ＨＣの浄化
率だけを図示したが、一酸化炭素ＣＯ、窒素酸化物ＮＯ
ｘについても、排ガス浄化装置として良好な排ガス浄化
率を示す範囲で同様な結果が得られた。本実施例では、
排ガス出口である排気マニホールド２の出口と第１の排
ガス浄化器１６との間に排ガス中の酸素分圧に応じて信
号を出力するガス検出器としての酸素センサ１１を設置
することにより、エンジン制御コンピュータ１２で最適
な量の燃料を供給したが、本発明では、ガス検出器を用
いない方法、例えばエンジンの回転数およびエンジンの
吸気管圧力からエンジンの吸入空気量を算出し、最適な
量の燃料を供給する制御システムでもよい。
（Ｂ）、４、５、６、７において、炭化水素ＨＣの浄化
率だけを図示したが、一酸化炭素ＣＯ、窒素酸化物ＮＯ
ｘについても、排ガス浄化装置として良好な排ガス浄化
率を示す範囲で同様な結果が得られた。本実施例では、
排ガス出口である排気マニホールド２の出口と第１の排
ガス浄化器１６との間に排ガス中の酸素分圧に応じて信
号を出力するガス検出器としての酸素センサ１１を設置
することにより、エンジン制御コンピュータ１２で最適
な量の燃料を供給したが、本発明では、ガス検出器を用
いない方法、例えばエンジンの回転数およびエンジンの
吸気管圧力からエンジンの吸入空気量を算出し、最適な
量の燃料を供給する制御システムでもよい。
【００３５】本発明の排ガス浄化装置の他の実施例を適
用した自動車用エンジンの排ガス流通部分を図８に示
す。この実施例では、酸素センサ１１と第１の排ガス浄
化器１６との間に排気管２１の排ガス中に二次空気を送
出する二次空気導入口１５を設けており、二次空気の供
給源である空気ポンプ１３から供給される空気が空気バ
ルブ１４により供給量を調節されて二次空気導入口１５
から排気管２１内に送出される。排気マニホールド２に
より集められた排ガス流れの下流に向けて、酸素センサ
１１、二次空気導入口１５、第１の排ガス浄化器１６、
第２の排ガス浄化器１７がこの順に配設される。
用した自動車用エンジンの排ガス流通部分を図８に示
す。この実施例では、酸素センサ１１と第１の排ガス浄
化器１６との間に排気管２１の排ガス中に二次空気を送
出する二次空気導入口１５を設けており、二次空気の供
給源である空気ポンプ１３から供給される空気が空気バ
ルブ１４により供給量を調節されて二次空気導入口１５
から排気管２１内に送出される。排気マニホールド２に
より集められた排ガス流れの下流に向けて、酸素センサ
１１、二次空気導入口１５、第１の排ガス浄化器１６、
第２の排ガス浄化器１７がこの順に配設される。
【００３６】酸素センサ１１は、排ガス中の酸素分圧に
比例した信号を出力する全領域空燃比センサを使用す
る。この出力信号はエンジン制御コンピュータ１２に送
出され、最適な燃料量および二次空気量が算出される。
酸素センサ１１は、排ガス中の酸素分圧に応じてリッチ
信号またはリーン信号を出力するものも使用可能であ
る。二次空気導入口１５は排気マニホールド２と酸素セ
ンサ１１の間あるいは酸素センサ１１と第１の排ガス浄
化器１６との間のいずれか一方あるいはその両方に備え
ていても良い。
比例した信号を出力する全領域空燃比センサを使用す
る。この出力信号はエンジン制御コンピュータ１２に送
出され、最適な燃料量および二次空気量が算出される。
酸素センサ１１は、排ガス中の酸素分圧に応じてリッチ
信号またはリーン信号を出力するものも使用可能であ
る。二次空気導入口１５は排気マニホールド２と酸素セ
ンサ１１の間あるいは酸素センサ１１と第１の排ガス浄
化器１６との間のいずれか一方あるいはその両方に備え
ていても良い。
【００３７】空気ポンプ１３は、エンジン本体１の図示
しない出力軸の動力により駆動される。この方式では、
エンジン作動中は常時空気ポンプ１３が駆動されるの
で、排気管２１内の排ガス中の酸素が過剰な場合に空気
の送出を減少させるために空気バルブ１４を絞り込むと
き、空気ポンプ１３に過剰な負荷がかかって損傷するこ
とがある。空気ポンプ１３の損傷を避けるとともに寿命
を向上させるため、排気管２１内の排ガス中に空気を送
出する場合だけ駆動することのできる電動モータにより
駆動することも可能である。
しない出力軸の動力により駆動される。この方式では、
エンジン作動中は常時空気ポンプ１３が駆動されるの
で、排気管２１内の排ガス中の酸素が過剰な場合に空気
の送出を減少させるために空気バルブ１４を絞り込むと
き、空気ポンプ１３に過剰な負荷がかかって損傷するこ
とがある。空気ポンプ１３の損傷を避けるとともに寿命
を向上させるため、排気管２１内の排ガス中に空気を送
出する場合だけ駆動することのできる電動モータにより
駆動することも可能である。
【００３８】空気バルブ１４は、エンジン制御コンピュ
ータ１２からの制御信号により排気管２１内の排ガス中
に送出する二次空気量を最適に調節する。このとき、二
次空気導入口１５の下流における排ガスの空気過剰率
は、排ガス浄化率を最適とするため、１．０５±０．０
５にすることが望ましい。エンジン本体１から排出され
る排ガスの二次空気による浄化の過程を以下に説明す
る。
ータ１２からの制御信号により排気管２１内の排ガス中
に送出する二次空気量を最適に調節する。このとき、二
次空気導入口１５の下流における排ガスの空気過剰率
は、排ガス浄化率を最適とするため、１．０５±０．０
５にすることが望ましい。エンジン本体１から排出され
る排ガスの二次空気による浄化の過程を以下に説明す
る。
【００３９】エンジン本体１から排出された排ガスは、
排気マニホールド２により集められ排気管２１に送られ
る。酸素センサ１１は、排気マニホールド２により集め
られた排気管２１内の排ガス中の酸素分圧を検出し、酸
素分圧に応じた信号をエンジン制御コンピュータ１２に
出力する。エンジン制御コンピュータ１２は、この信号
により燃料量を決定するとともに空気ポンプ１３から供
給される二次空気量を空気バルブ１４で最適にするため
の開閉信号を空気バルブ１４に出力する。最適にされた
二次空気量を混合した排ガスは第１の排ガス浄化器１６
に流入する。このとき、窒素酸化物ＮＯｘの浄化効率を
損なわないようにするため、排ガス中への二次空気の送
出は、一酸化炭素ＣＯおよび炭化水素ＨＣの排出が多く
窒素酸化物ＮＯｘの排出が少ないエンジン始動直後の一
定時間、例えば１０秒間から２００秒間の間のみとする
のがよい。
排気マニホールド２により集められ排気管２１に送られ
る。酸素センサ１１は、排気マニホールド２により集め
られた排気管２１内の排ガス中の酸素分圧を検出し、酸
素分圧に応じた信号をエンジン制御コンピュータ１２に
出力する。エンジン制御コンピュータ１２は、この信号
により燃料量を決定するとともに空気ポンプ１３から供
給される二次空気量を空気バルブ１４で最適にするため
の開閉信号を空気バルブ１４に出力する。最適にされた
二次空気量を混合した排ガスは第１の排ガス浄化器１６
に流入する。このとき、窒素酸化物ＮＯｘの浄化効率を
損なわないようにするため、排ガス中への二次空気の送
出は、一酸化炭素ＣＯおよび炭化水素ＨＣの排出が多く
窒素酸化物ＮＯｘの排出が少ないエンジン始動直後の一
定時間、例えば１０秒間から２００秒間の間のみとする
のがよい。
【００４０】酸素センサ１１と第１の排ガス浄化器１６
との間に排気管２１の排ガス中に二次空気を送出する二
次空気導入口１５を設けた本実施例では、始動直後のエ
ンジン本体１の暖機が完了していない状態においても、
エンジン本体１の暖機が完了した状態においても良好な
排ガス浄化率を維持することができる。次に、実験デー
タを図２、図３、図９〜図１１に示す。
との間に排気管２１の排ガス中に二次空気を送出する二
次空気導入口１５を設けた本実施例では、始動直後のエ
ンジン本体１の暖機が完了していない状態においても、
エンジン本体１の暖機が完了した状態においても良好な
排ガス浄化率を維持することができる。次に、実験デー
タを図２、図３、図９〜図１１に示す。
【００４１】実験５〜８は２０００ｃｃの自動車を用い
て図２に示す走行パターンで走行したときの炭化水素Ｈ
Ｃの排出量、浄化率を測定したものである。ここで、第
１の排ガス浄化器、第２の排ガス浄化器の触媒担体はと
もにコーディエライトで形成され、その容量はそれぞれ
７００ｃｍ3 および１７００ｃｍ3 と一定であり、二次
空気は、エンジン始動後１２０秒間の間だけ排気管内へ
送出した。酸素センサとして全領域空燃比センサを使用
し、二次空気導入口の下流における排ガスの空気過剰率
は１．０５±０．０５である。
て図２に示す走行パターンで走行したときの炭化水素Ｈ
Ｃの排出量、浄化率を測定したものである。ここで、第
１の排ガス浄化器、第２の排ガス浄化器の触媒担体はと
もにコーディエライトで形成され、その容量はそれぞれ
７００ｃｍ3 および１７００ｃｍ3 と一定であり、二次
空気は、エンジン始動後１２０秒間の間だけ排気管内へ
送出した。酸素センサとして全領域空燃比センサを使用
し、二次空気導入口の下流における排ガスの空気過剰率
は１．０５±０．０５である。
【００４２】また試験に用いた触媒金属の担持量は、そ
れぞれの第１の排ガス浄化器の間および第２の排ガス浄
化器の間で同一となるように担持した。 （実験５）図３（Ｂ）に示すグラフ４５は、図３（Ａ）
に示す範囲内で、表１に示す条件のもとに炭化水素ＨＣ
の排出量を測定した結果である。実施例３を示すグラフ
４５が他の実施例１および２、比較例１および２よりも
低い炭化水素ＨＣ排出量を示していることが判る。
れぞれの第１の排ガス浄化器の間および第２の排ガス浄
化器の間で同一となるように担持した。 （実験５）図３（Ｂ）に示すグラフ４５は、図３（Ａ）
に示す範囲内で、表１に示す条件のもとに炭化水素ＨＣ
の排出量を測定した結果である。実施例３を示すグラフ
４５が他の実施例１および２、比較例１および２よりも
低い炭化水素ＨＣ排出量を示していることが判る。
【００４３】（実験６）第１の排ガス浄化器の触媒担体
の１ｃｍ3 当たりの熱容量と第２の排ガス浄化器の触媒
担体の幾何学的表面積とを変化させたときの炭化水素Ｈ
Ｃの浄化率の変化を測定した。第１の排ガス浄化器の触
媒担体の１ｃｍ3 当たりの熱容量は触媒担体の壁厚を
０．１ｍｍと一定とし、セル密度を６５個／ｃｍ2 から
２００個／ｃｍ2 の範囲で、また気孔率を７％から２８
％の範囲で変えることにより所望の値を得た。また、第
２の排ガス浄化器の触媒担体の幾何学的表面積は、壁厚
を０．１３ｍｍと一定としセル密度を変えることにより
所望の値を得た。実験結果を図９に示す。
の１ｃｍ3 当たりの熱容量と第２の排ガス浄化器の触媒
担体の幾何学的表面積とを変化させたときの炭化水素Ｈ
Ｃの浄化率の変化を測定した。第１の排ガス浄化器の触
媒担体の１ｃｍ3 当たりの熱容量は触媒担体の壁厚を
０．１ｍｍと一定とし、セル密度を６５個／ｃｍ2 から
２００個／ｃｍ2 の範囲で、また気孔率を７％から２８
％の範囲で変えることにより所望の値を得た。また、第
２の排ガス浄化器の触媒担体の幾何学的表面積は、壁厚
を０．１３ｍｍと一定としセル密度を変えることにより
所望の値を得た。実験結果を図９に示す。
【００４４】図９の点線７０で囲んだ、第１の排ガス浄
化器の触媒担体の１ｃｍ3 当たりの熱容量：０．６Ｊ／
Ｋ以下、第２の排ガス浄化器の触媒担体の幾何学的表面
積：２５ｃｍ2 ／ｃｍ3 以上の範囲において炭化水素Ｈ
Ｃの浄化率が極めて高く排ガス浄化装置として良好であ
ることが判る。このとき用いた触媒は触媒金属の担持に
より、担持後の触媒の単位体積当たりの熱容量は担持前
の触媒担体のみの場合に比べ１．５倍であった。また、
触媒担持条件を変え、担持後の触媒の単位体積当たりの
熱容量が担持前の触媒担体のみの場合に比べ１．３倍で
あるものについても同様の結果が得られた。
化器の触媒担体の１ｃｍ3 当たりの熱容量：０．６Ｊ／
Ｋ以下、第２の排ガス浄化器の触媒担体の幾何学的表面
積：２５ｃｍ2 ／ｃｍ3 以上の範囲において炭化水素Ｈ
Ｃの浄化率が極めて高く排ガス浄化装置として良好であ
ることが判る。このとき用いた触媒は触媒金属の担持に
より、担持後の触媒の単位体積当たりの熱容量は担持前
の触媒担体のみの場合に比べ１．５倍であった。また、
触媒担持条件を変え、担持後の触媒の単位体積当たりの
熱容量が担持前の触媒担体のみの場合に比べ１．３倍で
あるものについても同様の結果が得られた。
【００４５】また、さらには第１の排ガス浄化器の触媒
担体の１ｃｍ3 当たりの熱容量が０．４Ｊ／Ｋ以下、第
２の排ガス浄化器の触媒担体の幾何学的表面積が３０ｃ
ｍ2／ｃｍ3 以上の範囲において、より良好な排ガス浄
化率が得られる。次に、第１の排ガス浄化器の触媒担体
の１ｃｍ3 当たりの熱容量、第２の排ガス浄化器の触媒
担体の幾何学的表面積は、それぞれの触媒担体の壁厚、
セル密度によっても変化するので、以下の実験７、８で
は、第１の排ガス浄化器および第２の排ガス浄化器の触
媒担体の壁厚、セル密度を変化させたときの炭化水素Ｈ
Ｃの浄化率の変化について実験した。
担体の１ｃｍ3 当たりの熱容量が０．４Ｊ／Ｋ以下、第
２の排ガス浄化器の触媒担体の幾何学的表面積が３０ｃ
ｍ2／ｃｍ3 以上の範囲において、より良好な排ガス浄
化率が得られる。次に、第１の排ガス浄化器の触媒担体
の１ｃｍ3 当たりの熱容量、第２の排ガス浄化器の触媒
担体の幾何学的表面積は、それぞれの触媒担体の壁厚、
セル密度によっても変化するので、以下の実験７、８で
は、第１の排ガス浄化器および第２の排ガス浄化器の触
媒担体の壁厚、セル密度を変化させたときの炭化水素Ｈ
Ｃの浄化率の変化について実験した。
【００４６】（実験７）図１０は、第１の排ガス浄化器
の触媒担体の壁厚と第２の排ガス浄化器の触媒担体の壁
厚を変化させたときの炭化水素ＨＣの浄化率の変化を測
定した実験結果を示す図である。第１の排ガス浄化器の
触媒担体はセル密度を６５個／ｃｍ2 の一定とし、壁厚
だけを変化させた。また、第２の排ガス浄化器の触媒担
体はセル密度を６５個／ｃｍ2 の一定とし、壁厚だけを
変化させた。
の触媒担体の壁厚と第２の排ガス浄化器の触媒担体の壁
厚を変化させたときの炭化水素ＨＣの浄化率の変化を測
定した実験結果を示す図である。第１の排ガス浄化器の
触媒担体はセル密度を６５個／ｃｍ2 の一定とし、壁厚
だけを変化させた。また、第２の排ガス浄化器の触媒担
体はセル密度を６５個／ｃｍ2 の一定とし、壁厚だけを
変化させた。
【００４７】図１０の点線８０で囲んだ、第１の排ガス
浄化器の触媒担体の壁厚：０．２０ｍｍ以下、第２の排
ガス浄化器の触媒担体の壁厚：０．１５ｍｍ以下の範囲
において炭化水素ＨＣの浄化率が高く排ガス浄化装置と
して良好であることが判明した。また、さらに第１の排
ガス浄化器の触媒担体の壁厚が０．１５ｍｍ以下の範囲
においてより良好な排ガス浄化率が得られた。
浄化器の触媒担体の壁厚：０．２０ｍｍ以下、第２の排
ガス浄化器の触媒担体の壁厚：０．１５ｍｍ以下の範囲
において炭化水素ＨＣの浄化率が高く排ガス浄化装置と
して良好であることが判明した。また、さらに第１の排
ガス浄化器の触媒担体の壁厚が０．１５ｍｍ以下の範囲
においてより良好な排ガス浄化率が得られた。
【００４８】（実験８）図１１は、第１の排ガス浄化器
の触媒担体のセル密度と第２の排ガス浄化器の触媒担体
のセル密度とを変化させたときの炭化水素ＨＣの浄化率
の変化を測定した実験結果を示す図である。第１の排ガ
ス浄化器の触媒担体および第２の排ガス浄化器の触媒担
体は壁厚をそれぞれ０．１５ｍｍおよび０．１０ｍｍの
一定とし、セル密度だけを変化させた。
の触媒担体のセル密度と第２の排ガス浄化器の触媒担体
のセル密度とを変化させたときの炭化水素ＨＣの浄化率
の変化を測定した実験結果を示す図である。第１の排ガ
ス浄化器の触媒担体および第２の排ガス浄化器の触媒担
体は壁厚をそれぞれ０．１５ｍｍおよび０．１０ｍｍの
一定とし、セル密度だけを変化させた。
【００４９】図１１の点線９０で囲んだ、第１の排ガス
浄化器の触媒担体のセル密度および第２の排ガス浄化器
の触媒担体のセル密度：５０個／ｃｍ2 以上の範囲にお
いて炭化水素ＨＣの浄化率が極めて高く排ガス浄化装置
として良好であることが判る。また、さらには第１の排
ガス浄化器および第２の排ガス浄化器の触媒担体のセル
密度が６５個／ｃｍ2 以上において、より良好な排ガス
浄化率が得られた。
浄化器の触媒担体のセル密度および第２の排ガス浄化器
の触媒担体のセル密度：５０個／ｃｍ2 以上の範囲にお
いて炭化水素ＨＣの浄化率が極めて高く排ガス浄化装置
として良好であることが判る。また、さらには第１の排
ガス浄化器および第２の排ガス浄化器の触媒担体のセル
密度が６５個／ｃｍ2 以上において、より良好な排ガス
浄化率が得られた。
【００５０】前記実験５〜８の実験結果を示す図３
（Ｂ）、９、１０、１１において、炭化水素ＨＣの浄化
率だけを図示したが、一酸化炭素ＣＯ、窒素酸化物ＮＯ
X についても、排ガス浄化装置として良好な排ガス浄化
率を示す範囲で同様な結果が得られた。本実施例では、
排ガス中の酸素分圧に応じた酸素センサ１１の出力信号
をエンジン制御コンピュータ１２に送出し、エンジン制
御コンピュータ１２で排気管２１に送出する二次空気量
を調節したが、本発明では、排ガス中のガス検出器とし
ての酸素センサを用いず、または酸素センサの出力信号
に関係なく排ガス中に送出する二次空気量を任意に調節
することは可能である。
（Ｂ）、９、１０、１１において、炭化水素ＨＣの浄化
率だけを図示したが、一酸化炭素ＣＯ、窒素酸化物ＮＯ
X についても、排ガス浄化装置として良好な排ガス浄化
率を示す範囲で同様な結果が得られた。本実施例では、
排ガス中の酸素分圧に応じた酸素センサ１１の出力信号
をエンジン制御コンピュータ１２に送出し、エンジン制
御コンピュータ１２で排気管２１に送出する二次空気量
を調節したが、本発明では、排ガス中のガス検出器とし
ての酸素センサを用いず、または酸素センサの出力信号
に関係なく排ガス中に送出する二次空気量を任意に調節
することは可能である。
【００５１】また本実施例では、酸素センサ１１と第１
の排ガス浄化器１６との間に二次空気導入口１５を設置
したが、本発明では、二次空気導入口は排ガス出口と第
１の排ガス浄化器との間に設置されていればよく、ガス
検出器である酸素センサと第１の排ガス浄化器との間、
または排ガス出口である排気マニホールドの出口と酸素
センサとの間のいずれか一方、あるいは両方に二次空気
導入口を設けることは可能である。
の排ガス浄化器１６との間に二次空気導入口１５を設置
したが、本発明では、二次空気導入口は排ガス出口と第
１の排ガス浄化器との間に設置されていればよく、ガス
検出器である酸素センサと第１の排ガス浄化器との間、
または排ガス出口である排気マニホールドの出口と酸素
センサとの間のいずれか一方、あるいは両方に二次空気
導入口を設けることは可能である。
【００５２】また、本実施例では図１に示す実施例に比
べ二次空気導入のための空気ポンプ、空気バルブ、二次
空気導入口等を必要とし装置上複雑でコストの面からも
高価となるが、実験結果からも判るようにより高い浄化
率が得られるという利点を有する。以上説明した本発明
の実施例では、第２の排ガス浄化器の排ガス流れの下流
に、排ガス浄化率をさらに高めるため、さらに１つ、ま
たは２つ以上の複数の排ガス浄化器を配設することは可
能である。また、第１の排ガス浄化器および第２の排ガ
ス浄化器の両方の触媒担体をコーディエライトで形成し
たが、第１の排ガス浄化器および第２の排ガス浄化器の
いずれか一方の触媒担体だけをセラミック、例えばコー
ディエライト、で形成することも可能である。
べ二次空気導入のための空気ポンプ、空気バルブ、二次
空気導入口等を必要とし装置上複雑でコストの面からも
高価となるが、実験結果からも判るようにより高い浄化
率が得られるという利点を有する。以上説明した本発明
の実施例では、第２の排ガス浄化器の排ガス流れの下流
に、排ガス浄化率をさらに高めるため、さらに１つ、ま
たは２つ以上の複数の排ガス浄化器を配設することは可
能である。また、第１の排ガス浄化器および第２の排ガ
ス浄化器の両方の触媒担体をコーディエライトで形成し
たが、第１の排ガス浄化器および第２の排ガス浄化器の
いずれか一方の触媒担体だけをセラミック、例えばコー
ディエライト、で形成することも可能である。
【００５３】また本発明の実施例では、ガス検出器とし
て酸素センサを使用したが、本発明では、酸素センサに
代えて他のガス検出器、例えば炭化水素ＨＣ検出器また
は窒素酸化物ＮＯｘ検出器を用いることも可能である。
て酸素センサを使用したが、本発明では、酸素センサに
代えて他のガス検出器、例えば炭化水素ＨＣ検出器また
は窒素酸化物ＮＯｘ検出器を用いることも可能である。
【図１】本発明の排ガス浄化装置の一実施例を適用した
エンジン排ガス流通部分を示す模式構成図である。
エンジン排ガス流通部分を示す模式構成図である。
【図２】自動車の排ガス浄化率を測定するための自動車
の走行時間と車速との関係を示す走行パターン図であ
る。
の走行時間と車速との関係を示す走行パターン図であ
る。
【図３】（Ａ）は、図２のIII に示す部分の拡大図であ
る。（Ｂ）は、本発明の実施例１、２、３、比較例１、
２による図３（Ａ）に示す範囲内での時間と炭化水素Ｈ
Ｃの排出量との関係を示す特性図である。
る。（Ｂ）は、本発明の実施例１、２、３、比較例１、
２による図３（Ａ）に示す範囲内での時間と炭化水素Ｈ
Ｃの排出量との関係を示す特性図である。
【図４】本発明の排ガス浄化装置の一実施例の構成にお
ける第１の排ガス浄化器の触媒担体の１ｃｍ3 当たりの
熱容量、第２の排ガス浄化器の触媒担体の幾何学的表面
積、炭化水素ＨＣの浄化率の関係を示す特性図である。
ける第１の排ガス浄化器の触媒担体の１ｃｍ3 当たりの
熱容量、第２の排ガス浄化器の触媒担体の幾何学的表面
積、炭化水素ＨＣの浄化率の関係を示す特性図である。
【図５】図４の横軸を第２の排ガス浄化器の触媒担体の
幾何学的表面積に代えた場合の第１の排ガス浄化器の触
媒担体の１ｃｍ3 当たりの熱容量、炭化水素ＨＣの浄化
率の関係を示す図である。
幾何学的表面積に代えた場合の第１の排ガス浄化器の触
媒担体の１ｃｍ3 当たりの熱容量、炭化水素ＨＣの浄化
率の関係を示す図である。
【図６】本発明の排ガス浄化装置の一実施例の構成にお
ける第１の排ガス浄化器の触媒担体の壁厚、第２の排ガ
ス浄化器の触媒担体の壁厚、炭化水素ＨＣの浄化率の関
係を示す図である。
ける第１の排ガス浄化器の触媒担体の壁厚、第２の排ガ
ス浄化器の触媒担体の壁厚、炭化水素ＨＣの浄化率の関
係を示す図である。
【図７】本発明の排ガス浄化装置の一実施例の構成にお
ける第１の排ガス浄化器の触媒担体のセル密度、第２の
排ガス浄化器の触媒担体のセル密度、炭化水素ＨＣの浄
化率の関係を示す図である。
ける第１の排ガス浄化器の触媒担体のセル密度、第２の
排ガス浄化器の触媒担体のセル密度、炭化水素ＨＣの浄
化率の関係を示す図である。
【図８】本発明の排ガス浄化装置の他の実施例を適用し
たエンジン排ガス流通部分を示す模式構成図である。
たエンジン排ガス流通部分を示す模式構成図である。
【図９】本発明の排ガス浄化装置の他の実施例の構成に
おける第１の排ガス浄化器の触媒担体の１ｃｍ3 当たり
の熱容量、第２の排ガス浄化器の触媒担体の幾何学的表
面積、炭化水素ＨＣの浄化率の関係を示す図である。
おける第１の排ガス浄化器の触媒担体の１ｃｍ3 当たり
の熱容量、第２の排ガス浄化器の触媒担体の幾何学的表
面積、炭化水素ＨＣの浄化率の関係を示す図である。
【図１０】本発明の排ガス浄化装置の他の実施例の構成
における第１の排ガス浄化器の触媒担体の壁厚、第２の
排ガス浄化器の触媒担体の壁厚、炭化水素ＨＣの浄化率
の関係を示す図である。
における第１の排ガス浄化器の触媒担体の壁厚、第２の
排ガス浄化器の触媒担体の壁厚、炭化水素ＨＣの浄化率
の関係を示す図である。
【図１１】本発明の排ガス浄化装置の他の実施例の構成
における第１の排ガス浄化器の触媒担体のセル密度、第
２の排ガス浄化器の触媒担体のセル密度、炭化水素ＨＣ
の浄化率の関係を示す図である。
における第１の排ガス浄化器の触媒担体のセル密度、第
２の排ガス浄化器の触媒担体のセル密度、炭化水素ＨＣ
の浄化率の関係を示す図である。
１ エンジン本体 ２ 排気マニホールド １０ 排ガス浄化装置 １１ 酸素センサ（ガス検出器） １２ エンジン制御コンピュータ １３ 空気ポンプ（空気導入器） １４ 空気バルブ（空気導入器） １５ 二次空気導入口（空気導入器） １６ 第１の排ガス浄化器 １７ 第２の排ガス浄化器
───────────────────────────────────────────────────── 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 3/20 ＺＡＢ Ｈ 3/22 ＺＡＢ ３０１ Ｇ ３１１ Ｌ ３２１ Ｊ Ｋ 3/28 ３０１ Ｂ Ｐ 3/32 ＺＡＢ ３０１ Ｂ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０１ Ｂ
Claims (10)
- 【請求項１】 内燃機関の排ガス出口から排ガスの流れ
の下流にむけて、順に配設される第１の排ガス浄化器、
第２の排ガス浄化器を有する排ガス浄化器を備え、 前記第１の排ガス浄化器および第２の排ガス浄化器の触
媒担体が、隔壁を隔てて軸方向に多数の貫通した排ガス
流通孔を隣接してなるハニカム構造体で形成され、 前記第１の排ガス浄化器の触媒担体の熱容量が少なくと
も常温から３００℃の範囲内で１ｃｍ3 当たり０．５Ｊ
／Ｋ以下、前記第２の排ガス浄化器の触媒担体の幾何学
的表面積が２５ｃｍ2 ／ｃｍ3 以上であることを特徴と
する排ガス浄化装置。 - 【請求項２】 前記第１の排ガス浄化器の排ガス流通孔
を形成する触媒担体の壁厚が０．２０ｍｍ以下であり、
前記第２の排ガス浄化器の排ガス流通孔を形成する触媒
担体の壁厚が０．１５ｍｍ以下であることを特徴とする
請求項１記載の排ガス浄化装置。 - 【請求項３】 前記第１の排ガス浄化器および前記第２
の排ガス浄化器の触媒担体の排ガス流通孔の数が前記排
ガス流通孔の貫通方向に垂直な面において１ｃｍ2 当た
り５０個以上であることを特徴とする請求項１または請
求項２記載の排ガス浄化装置。 - 【請求項４】 前記第２の排ガス浄化器の排ガス流れの
下流に、さらに１つ、または２つ以上の複数の排ガス浄
化器を配設したことを特徴とする請求項１、２または３
記載の排ガス浄化装置。 - 【請求項５】 前記第１の排ガス浄化器の触媒担体およ
び前記第２の排ガス浄化器の触媒担体において、そのい
ずれか一方あるいはその両方がセラミックからなること
を特徴とする請求項１、２、３または４記載の排ガス浄
化装置。 - 【請求項６】 前記排ガス出口と前記第１の排ガス浄化
器との間に任意の量の空気を送出可能な空気導入器を備
えたことを特徴とする請求項１、２、３、４または５記
載の排ガス浄化装置。 - 【請求項７】 前記排ガス出口と前記第１の排ガス浄化
器との間に、排ガス成分の状態を検知しその出力信号に
よって燃料の燃焼状態を制御するガス検知器を配設する
ことを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の
排ガス浄化装置。 - 【請求項８】 前記排ガス出口と前記第１の排ガス浄化
器との間に、排ガス成分の状態を検知しその出力信号に
よって燃料の燃焼状態を制御するガス検知器を配設し、
前記排ガス出口と前記ガス検知器との間または前記ガス
検知器と前記第１の排ガス浄化器との間のいずれか一方
あるいはその両方に任意の量の空気を送出可能な空気導
入器を備えたことを特徴とする請求項１、２、３、４ま
たは５記載の排ガス浄化装置。 - 【請求項９】 前記空気導入器は、前記ガス検知器の出
力信号に応じて任意の量の空気を送出可能であることを
特徴とする請求項８記載の排ガス浄化装置。 - 【請求項１０】 前記ガス検知器は酸素センサであるこ
とを特徴とする請求項７、８または９記載の排ガス浄化
装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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