JPH0985078A

JPH0985078A - エンジンの排気ガス浄化装置

Info

Publication number: JPH0985078A
Application number: JP7243028A
Authority: JP
Inventors: Toshitsugu Kamioka; 敏嗣上岡; Tomoji Ichikawa; 智士市川; Takahiro Kurokawa; 貴弘黒川
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1995-09-21
Filing date: 1995-09-21
Publication date: 1997-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】排気ガスのＨＣ成分を効果的に浄化して排気
ガス浄化性能を向上させる。【解決手段】白金−ロジウム系の触媒等を主成分とす
る三元触媒５，６を、エンジンルーム１内に位置する排
気系の上流部に配設するとともに、ゼオライトからなる
ＨＣ吸着剤、パラジウムからなる触媒成分および酸化セ
リウムからなる酸素供給剤等を主成分とするＨＣ吸着浄
化触媒９を、エンジンルーム１外に位置するアンダフロ
ア部７の排気系の下流部に配設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの排気ガ
ス中に含まれるＨＣ（炭化水素）成分、ＣＯ（一酸化炭
素）成分およびＮＯｘ（窒素酸化物）成分を浄化する排
気ガス浄化装置に関するものである。

【０００２】

【従来例】従来、例えば特開平７−１４１１９号公報に
示されるように、排気系の上流側となる前段に三元触媒
を配設するとともに、排気系の下流側となる後段に排気
ガス中のＨＣ成分を吸着するＨＣ吸着剤と三元触媒とが
複合された複合触媒を配設し、前段の三元触媒を通過し
て温度が低下した排気ガスを上記複合触媒のＨＣ吸着剤
に導くことにより、ＨＣ吸着性能を向上させるととも
に、上記三元触媒によって排気ガス中の未燃成分を燃焼
させる際に発生する熱で上記複合触媒を加熱し、その活
性化を促進するように構成されたエンジンの排気ガス浄
化装置が提案されている。

【０００３】すなわち、上記排気ガス浄化装置は、車室
のアンダフロア部に設置されたキャタリストケース内の
前段部に白金−ロジウム系の三元触媒が配設されるとと
もに、後段部にＺＳＭ５ゼオライトからなるＨＣ吸着剤
と、パラジウム系の三元触媒とを有する複合触媒が配設
されているため、エンジンから排出された排気ガスがま
ず前段の三元触媒を通過して熱を奪われて冷された後
に、後段のＨＣ吸着剤に導かれ、これによってＨＣ吸着
剤のＨＣ吸着効率が向上するようになっている。

【０００４】また、上記排気ガス浄化装置は、前段の三
元触媒が活性化することで、未燃ＨＣ成分が燃焼して温
度が上昇し、その熱が後段のＨＣ吸着剤と三元触媒との
複合触媒に伝達されて後段の三元触媒が活性化すること
により、ＨＣ吸着剤に吸着されたＨＣ成分を後段側で効
果的に燃焼させてＨＣ浄化率を大幅に向上させることが
できるように構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように前段の三
元触媒とを後段の複合触媒とを車室のアンダフロア部に
設置されたキャタリスト内に配設した場合には、上記三
元触媒がエンジンの設置部から離れた位置に配設されて
いるため、エンジンから排出された排気ガスの温度が上
記キャタリストケースの設置部に到達するまでに低下す
ることになる。このため、エンジンの始動時に上記三元
触媒を早期に活性化することができず、この段階で排出
された排気ガス中のＨＣ成分が後段の複合触媒を素通り
して排出され易いという問題がある。

【０００６】すなわち、排気ガス中に含まれたＨＣ成分
のうちＣ₅以下の成分は、その分子径が小さいため、上
記複合触媒のＨＣ吸着剤によって上記Ｃ₅以下のＨＣ成
分を効果的に吸着することが困難であり、上記ＨＣ成分
の一部が後段の複合触媒を素通りして大気中に排出され
ることが避けられないという問題がある。

【０００７】また、上記のように前段の三元触媒とを後
段の複合触媒とをキャタリストケース内において互いに
近接させて配設した場合には、両触媒が略同時に活性化
することになるので、前段の三元触媒が活性初期段階に
おいて排気ガス中のＨＣ成分が十分に浄化されていない
状態で、後段のＨＣ吸着剤に吸着されたＨＣ成分が脱離
し始めることになる。したがって、上記活性初期段階に
おいて、上記三元触媒を素通りしたＨＣ成分および上記
ＨＣ吸着剤から脱離したＨＣ成分の全てを後段の触媒成
分によって浄化することができず、ＨＣ成分の浄化性能
が十分に得られないという問題があった。

【０００８】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、排気ガス中のＨＣ成分を効果的に浄化して排気
ガス浄化性能を向上させることができる排気ガス浄化装
置を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
エンジンの排気系に設置される排気ガス浄化装置であっ
て、エンジンルーム内に位置する排気系の上流部に三元
触媒を配設するとともに、エンジンルーム外に位置する
排気系の下流部にＨＣ吸着浄化触媒を配設したものであ
る。

【００１０】この構成によれば、エンジンに近接した位
置に三元触媒が配設されるため、エンジンの始動後の早
い段階で上記三元触媒が活性化して排気ガス中のＨＣ成
分等が効果的に浄化されることになる。また、エンジン
から離れた位置にＨＣ吸着浄化触媒が配設されるため、
エンジンの始動後の早い段階でＨＣ吸着剤が吸着したＨ
Ｃ成分の脱離温度となることが防止され、上記三元触媒
が十分に活性化した後に、ＨＣ吸着浄化触媒のＨＣ吸着
剤からＨＣ成分が脱離することになる。

【００１１】請求項２に係る発明は、上記請求項１記載
のエンジンの排気ガス浄化装置において、三元触媒をエ
ンジンの排気マニホールドに直結したものである。

【００１２】この構成によれば、エンジンの排気マニホ
ールドに三元触媒が直結されているため、エンジンの始
動後の極めて早い段階で上記三元触媒が活性化して排気
ガス中のＨＣ成分等が効果的に浄化されることになる。

【００１３】請求項３に係る発明は、上記請求項１記載
のエンジンの排気ガス浄化装置において、ＨＣ吸着剤触
媒を車室のアンダフロア部に配設したものである。

【００１４】この構成によれば、エンジンから離れた位
置に設置されたアンダフロア部にＨＣ吸着浄化触媒が配
設されるため、エンジンの始動後の早い段階でＨＣ吸着
剤が吸着したＨＣ成分の脱離温度となることが確実に防
止され、上記三元触媒が十分に活性化した後に、ＨＣ吸
着浄化触媒のＨＣ吸着剤からＨＣ成分が脱離することに
なる。

【００１５】請求項４に係る発明は、上記請求項１〜３
のいずれかに記載のエンジンの排気ガス浄化装置におい
て、白金−ロジウム系の触媒成分を主体として三元触媒
を構成したものである。

【００１６】この構成によれば、白金−ロジウム系の触
媒成分がＣ₅以下のＨＣ成分を効果的に浄化する機能を
有しているため、この触媒成分によって構成された三元
触媒がエンジンの始動後の早い段階で活性化し、上記Ｈ
Ｃ吸着浄化触媒のＨＣ吸着剤によって吸着されにくい性
質を有する上記Ｃ₅以下のＨＣ成分が上記三元触媒によ
って効果的に浄化されることになる。

【００１７】請求項５に係る発明は、上記請求項４記載
の排気ガス浄化装置において、三元触媒の容積に対する
白金−ロジウム系の触媒成分の担持量を１．６ｇ／ｌに
設定するとともに、上記触媒成分の白金に対するロジウ
ムの重量比を１／５に設定したものである。

【００１８】この構成によれば、三元触媒に対する担持
量が必要かつ十分な量に設定されるとともに、白金とロ
ジウムと重量比が上記ＨＣ成分等を浄化するのに適した
割合に設定された上記触媒成分により、エンジンから排
出された排気ガス中のＨＣ成分が効果的に浄化されるこ
とになる。

【００１９】請求項６に係る発明は、上記請求項１〜３
のいずれかに記載のエンジンの排気ガス浄化装置におい
て、ＨＣ吸着浄化触媒に、ゼオライトからなるＨＣ吸着
剤と、パラジウムを主体とした触媒成分と、酸化セリウ
ムからなる酸素供給剤とを設けたものである。

【００２０】この構成によれば、排気ガス中のＨＣ成分
がゼオライトからなるＨＣ吸着剤に効果的に吸着される
とともに、このＨＣ吸着剤から脱離したＨＣ成分がパラ
ジウムを主体とした触媒成分によって効果的に浄化さ
れ、かつこのＨＣ成分の浄化に必要な酸素が酸化セリウ
ムからなる酸素供給剤から供給されることになる。

【００２１】請求項７に係る発明は、上記請求項６記載
のエンジンの排気ガス浄化装置において、ＨＣ吸着浄化
触媒のＨＣ吸着剤をβ型ゼオライトによって構成したも
のである。

【００２２】この構成によれば、ＨＣ吸着剤を構成する
β型ゼオライトに、縦横の口径が異なる略長円形状の多
数の細孔が形成され、その長径方向の寸法が大きいので
分子径の大きいものから小さいものまで各種のＨＣ成分
が吸着されるとともに、上記細孔の短径方向の寸法が小
さいので吸着されたＨＣ成分の保持力が高く、ＨＣ吸着
浄化触媒の触媒成分が十分に活性化するまで上記ＨＣ成
分が安定して保持されることになる。

【００２３】請求項８に係る発明は、上記請求項６また
は７記載のエンジンの排気ガス浄化装置において、ＨＣ
吸着浄化触媒の容積に対するパラジウムを主体とした触
媒成分の担持量を３〜１５ｇ／ｌの範囲内に設定すると
ともに、酸化セリウムからなる酸素供給剤の担持量を１
５〜１００ｇ／ｌの範囲内に設定したものである。

【００２４】この構成によれば、ＨＣ吸着浄化触媒に担
持された必要かつ十分の量の触媒成分により、ＨＣ吸着
剤から離脱したＨＣ成分が効果的に浄化されるととも
に、上記ＨＣ成分を浄化させるのに必要かつ十分な量の
酸素が上記酸化セリウムからなる酸素供給手段から供給
されることになる。

【００２５】請求項９に係る発明は、上記請求項１〜８
のいずれかに記載のエンジンの排気ガス浄化装置におい
て、米国標準走行モードの走行状態で、走行開始時点か
ら２５秒が経過するまでの間に、排気系の上流部に配設
された三元触媒が、排気ガス中に含有されたＣ₅以下の
ＨＣ成分に対する活性化温度となるようにその配設位置
および容量を設定したものである。

【００２６】この構成によれば、上記走行モードの走行
開始時点から早い段階で、三元触媒が活性化して上記Ｃ
₅以下のＨＣ成分が効果的に浄化されることになる。

【００２７】

【発明の実施の形態】図１〜図３は、本発明に係るエン
ジンの排気ガス浄化装置の実施形態を示している。この
排気ガス浄化装置は、エンジンルーム１内に縦置き式に
設置されたＶ型エンジン２に接続された一対の排気マニ
ホールド３，４と、この排気マニホールド３，４にそれ
ぞれ直結された一対の三元触媒５，６と、エンジンルー
ム１外に位置する車室のアンダフロア部７に位置する排
気管８に配設されたＨＣ吸着浄化触媒９とを有してい
る。

【００２８】上記三元触媒５，６は、図２に示すよう
に、コーデュエライトセラミックス材等からなるハニカ
ム担体１０に、触媒成分１１が担持されることによって
構成されている。また、上記触媒成分１１は、三元触媒
５，６の容積、つまりハニカム担体１０に対する担持量
が１．６ｇ／ｌ程度に設定されるとともに、白金に対す
るロジウムの重量比が１／５程度に設定された白金−ロ
ジウム系の触媒を主体として形成されることにより、排
気ガス中に含有されたＣ₅以下のＨＣ成分に対する活性
化温度が２５０°Ｃ程度の温度に設定されている。

【００２９】そして、上記三元触媒５，６は、後述する
米国標準走行モードの走行状態で、走行開始時点から２
５秒が経過するまでの間に、上記Ｃ₅以下のＨＣ成分に
対する活性化温度（２５０°Ｃ）となるようにその配設
位置および容量が設定されている。例えば図１に示す例
では、３０００ｃｃの排気量を有する６気筒Ｖ型エンジ
ン２の排気マニホールド３，４に、７００ｃｃの容量を
有する各三元触媒５，６が直結されることにより、上記
米国標準走行モードの走行開始時点から２５秒以内の早
い段階で上記活性化温度（２５０°Ｃ）となるように構
成されている。

【００３０】また、上記ＨＣ吸着浄化触媒９は、図３に
示すように、コーデュエライトセラミックス材等からな
るハニカム担体１２に担持されたＨＣ吸着剤１３と、こ
のＨＣ吸着剤１３上に担持された触媒成分１４と、この
触媒成分１４上に担持された酸素供給剤１５とを有して
いる。

【００３１】上記ＨＣ吸着浄化触媒９のＨＣ吸着剤１３
は、排気ガス中に含まれたＨＣ成分等の未燃成分が吸着
される多数の細孔を有し、かつ所定の耐熱性を有するも
のであれば、その材質は問わないが、各種のＨＣ成分を
効果的に吸着するためには、比較的大きな孔径の細孔を
有し、かつ縦横の口径が異なる略長円形状の細孔を有す
るβ型ゼオライトを使用することが望ましい。

【００３２】ＨＣ吸着浄化触媒９の触媒成分１４は、Ｈ
Ｃ成分に対して優れた浄化性能を有し、かつそのＣ₆以
上のＨＣ成分に対する活性化温度が２５０°Ｃ程度に設
定されたパラジウム（Ｐｄ）を主体とし、これに必要に
応じてプラチナ（Ｐｔ）またはロジウム（Ｒｈ）等の貴
金属が添加されることによって構成され、上記ＨＣ吸着
剤１３の設置部を被覆するようにこのＨＣ吸着剤１３の
表面に担持されている。上記ＨＣ吸着浄化触媒９の容積
に対する触媒成分１４の担持量は、０．１ｇ／ｌ以上で
あれば、特に限定されるものではないが、この触媒成分
１４による排気ガス浄化機能を維持しつつ、不必要な触
媒成分１４が担持されるのを防止するためには、３〜１
５ｇ／ｌの範囲内に設定することが望ましい。

【００３３】上記ＨＣ吸着浄化触媒９の酸素供給剤１５
は、優れた酸素吸蔵能力を有する酸化セリウム（ＣｅＯ
₂）の粒子からなり、上記触媒成分１４の表面に担持さ
れている。また、上記ハニカム担体１２の容積に対する
酸素供給剤１５の担持量は、上記ＨＣ吸着剤１３から脱
離したＨＣ成分を効果的に酸化し、かつ上記ＨＣ吸着剤
１３および触媒成分１４の表面が過度に被覆されるのを
防止するため、１５〜１００ｇ／ｌの範囲内に設定され
ている。

【００３４】上記三元触媒５，６を製造するには、耐熱
性金属材またはセラミックス材等によって多数の貫通孔
を有するハニカム担体１０を形成するとともに、５：
１：３００の重量比で配合されたプラチナとロジウムと
γ−アルミナとを有し、このγ−アルミナ上にプラチナ
とロジウムとが担持されてなる触媒成分の粉末と、水和
アルミナとを５：１の重量比で純水に投入することによ
り、スラリを作成する。

【００３５】そして、上記スラリ中にハニカム担体１０
を浸漬してスラリを付着させた後、この担体を引き上げ
て余分なスラリをエアブローによって吹き飛ばして乾燥
させ、この作業を繰返すことにより、適量のスラリをハ
ニカム担体１０に担持させ、このスラリを５００°Ｃ程
度の温度で約２時間に亘って焼成するウォッシュコート
法により、重量比が５：１に設定された白金およびロジ
ウムを有する白金−ロジウム系の触媒成分１１を、ハニ
カム担体１０に形成された各貫通孔の内壁面に担持させ
る。このようにしてハニカム担体１０の容積に対する上
記触媒成分１１の担持量が１．６／ｌに設定された三元
触触媒５，６が製造される。

【００３６】また、上記ＨＣ吸着浄化触媒９を製造する
には、耐熱性金属材またはセラミックス材等によって多
数の貫通孔を有するハニカム担体１２を形成した後、上
記ＨＣ吸着剤１３を構成するβ型ゼオライトの粉末と、
バインダーとなる水和アルミナとを１００：２０の重量
比で、適量の純水に加えることによってスラリを調製し
た後、このスラリ中に上記ハニカム担体１２を浸漬して
このハニカム担体１２に上記スラリを付着させる。

【００３７】そして、余分なスラリをエアブローによっ
て吹き飛ばして乾燥させ、この作業を繰り返すことによ
り、適量のスラリをハニカム担体１２に担持させた後、
このスラリ５００°Ｃ程度の温度で約２時間に亘って焼
成するウォッシュコート法により、ハニカム担体１２に
形成された各貫通孔の内壁面に、多数の細孔を有するＨ
Ｃ吸着剤１３を担持させる。

【００３８】次いで、硝酸パラジウムを含有する水溶液
中に上記ハニカム担体１２の下端部を浸漬することによ
り、上記ＨＣ吸着剤１３に適量の硝酸パラジウム溶液を
含浸させ、この溶液を乾燥させた後に、これを５００°
Ｃの温度下で２時間加熱して焼成することにより、パラ
ジウムを主体とした触媒成分１４を上記ＨＣ吸着剤１３
上に担持させる。なお、上記硝酸パラジウム溶液の含浸
量は、ハニカム担体１２の容積に対する上記触媒成分１
４の担持量が７ｇ／ｌとなるように設定する。

【００３９】また、硝酸セリウムを含有する水溶液中
に、上記ハニカム担体の下端部を浸漬することにより、
上記ＨＣ吸着剤１３に適量の硝酸セリウム水溶液を含浸
させ、この溶液を乾燥させた後に、これを５００°Ｃの
温度下で２時間加熱して焼成する。このようにして上記
触媒成分１４の設置部を被覆するように、酸化セリウム
からなる酸素供給剤１５がハニカム担体１２の容積に対
して７０ｇ／ｌの割合で担持されてなるＨＣ吸着浄化触
媒９を製造する。

【００４０】そして、上記三元触媒５，６をエンジンル
ーム１内に設置された排気マニホールド３，４に直結さ
れた排気系の上流部に配設するとともに、上記ＨＣ吸着
浄化触媒９をエンジンルーム２外に位置する車室アンダ
フロア部７に設置された排気系の下流部に配設する。

【００４１】このように三元触媒５，６をエンジンルー
ム１内に配設してエンジン２に近接させるように構成し
たため、エンジン２から排出された排気ガスを高温状態
のまま上記三元触媒５，６の設置部に導入させ、この三
元触媒５，６をエンジン２の始動後の早い段階で２５０
°Ｃの温度に昇温することができる。したがって、上記
排気ガス中に含有されたＣ₅以下のＨＣ成分を上記三元
触媒５，６によって効果的に浄化し、分子径が小さいた
めに上記ＨＣ吸着浄化触媒９のＨＣ吸着剤１３によって
吸着されにくい上記Ｃ₅以下のＨＣ成分が大気中に放出
されるのを効果的に抑制することができる。

【００４２】また、上記ＨＣ吸着浄化触媒９をエンジン
ルーム１外に位置する車室のアンダフロア部７等に配設
してエンジン１から離間させるように構成したため、エ
ンジン２の始動後の早い段階で、上記ＨＣ吸着剤１３が
吸着したＨＣ成分の脱離温度に昇温することが防止さ
れ、上記三元触媒５，６が確実に活性化した後に、上記
ＨＣ吸着剤１３からＨＣ成分が脱離することになる。し
たがって、上流部の三元触媒５，６を素通りしたＨＣ成
分と、下流部のＨＣ吸着剤１３から脱離したＨＣ成分と
の両方を、上記ＨＣ吸着浄化触媒９の触媒成分１４によ
って同時に浄化しなければならなくなるという事態の発
生を確実に防止し、排気ガスを効果的に浄化することが
できる。

【００４３】また、上記実施形態では、三元触媒５，６
をエンジン２の排気マニホールド３，４に直結したた
め、エンジン２から排出された高温の排気ガスを上記三
元触媒５，６に直接供給してこの三元触媒５，６を極め
て早期に活性化させ、上記ＨＣ成分等を効果的に浄化す
ることができる。

【００４４】しかも、上記実施形態では、ＨＣ吸着浄化
触媒９を車室のアンダフロア部７に配設したため、上記
三元触媒５，６とＨＣ吸着浄化触媒９とを確実に離間さ
せることができるとともに、車両の走行風を上記ＨＣ吸
着浄化触媒９に効果的に供給してＨＣ吸着剤１３からＨ
Ｃ成分が早期に離脱するのを効果的に防止することがで
きる。

【００４５】例えば、上記図１に示す実施形態におい
て、走行速度（マイル／時間）の変化状態が図４に示す
ように設定された米国標準走行モード（エミッションテ
ストサイクルＦＴＰ−７５）の走行状態で、上流部の三
元触媒５，６の入口温度と、下流側のＨＣ吸着浄化触媒
９の入口温度および出口温度との変化状態を測定したと
ころ、図５に示すようなデータが得られた。

【００４６】上記データから、三元触媒５，６をエンジ
ン２の排気マニホールド３，４に直結するともに、ＨＣ
吸着浄化触媒９を車室のアンダフロア部７に配設した場
合には、走行開始時点から約２５秒が経過した時点で上
記三元触媒５，６が２５０°Ｃの活性化温度以上とな
り、Ｃ₅以下のＨＣ成分を効果的に浄化できることがわ
かる。また、上記の時点では、ＨＣ吸着浄化触媒９が５
０°Ｃ以下の低い温度に維持され、ＨＣ成分を吸着する
ＨＣ吸着剤１３の機能が十分に発揮されることが確認さ
れた。

【００４７】上記米国標準走行モードの走行状態で、走
行開始時点から２５秒が経過するまでの間、排気系の上
流部に配設された三元触媒５，６が、排気ガス中に含有
されたＣ₅以下のＨＣ成分に対する活性化温度となるよ
うに、その配設位置および容量を設定した場合には、上
記ＨＣ吸着浄化触媒９を早期に活性化させることによ
り、このＨＣ吸着浄化触媒９に設けられたＨＣ吸着剤１
３によって吸着されにくい上記Ｃ₅以下のＨＣ成分を上
記三元触媒５，６によって積極的に浄化して上記ＨＣ成
分が大気中に排出されるのを効果的に防止することがで
きる。

【００４８】また、上記実施形態では、Ｃ₅以下のＨＣ
成分を効果的に浄化する機能を有する白金−ロジウム系
の触媒成分を主成分として三元触媒５，６を構成したた
め、分子径が小さいために上記ＨＣ吸着浄化触媒９のＨ
Ｃ吸着剤１３によって吸着されにくい性質を有する上記
Ｃ₅以下のＨＣ成分を上記三元触媒５，６によって積極
的に浄化することにより、大気中に放出されるＨＣ成分
量を、さらに効果的に低減することができる。

【００４９】特に、上記実施形態に示すように、エンジ
ンルーム１内に配設された三元触媒５，６の容積に対す
る白金−ロジウム系の触媒成分１１の担持量を１．６ｇ
／ｌに設定するとともに、白金に対するロジウムの重量
比を１／５に設定した場合には、上記三元触媒５，６に
よりＣ₅以下のＨＣ成分をさらに効果的に浄化すること
ができ、これによって大気中に排出されるＨＣ成分のト
ータル量を確実に低減できるという利点がある。

【００５０】また、上記実施形態では、ゼオライトから
なるＨＣ吸着剤１３と、パラジウムを主体とした触媒成
分１４と、酸化セリウムからなる酸素供給剤１５とを主
成分として排気系の下流部に位置するＨＣ吸着浄化触媒
９を構成したため、エンジン１の始動直後に多量に排出
されたＨＣ成分等の未燃成分を上記ＨＣ吸着浄化触媒９
に設けられたＨＣ吸着剤１３の細孔に吸着させることが
できるとともに、このＨＣ吸着剤１３が加熱されて上記
細孔から脱離したＨＣ成分を、上記触媒成分１４の触媒
作用により効果的に酸化させて浄化することができる。

【００５１】さらに、上記パラジウムを主体とした触媒
成分１４は、白金−ロジウム系の触媒成分に比べて低温
活性に優れているため、上記ＨＣ吸着剤１３から脱離し
たＨＣ成分を確実に浄化することができる。しかも、上
記酸素吸蔵能力を有する酸化セリウムからなる酸素供給
剤１５から放出される酸素を利用して、上記ＨＣ吸着剤
１３から脱離したＨＣ成分を効果的に燃焼させることが
できるため、より効果的に排気ガスを浄化することがで
きる。

【００５２】特に、縦横の口径が異なる略長円形状の多
数の細孔が形成されたβ型ゼオライトによってＨＣ吸着
浄化触媒９のＨＣ吸着剤１３を構成した上記実施形態で
は、上記細孔の長径方向の寸法が大きいので分子径の大
きいものから小さいものまで各種のＨＣ成分を吸着する
ことができるとともに、上記細孔の短径方向の寸法が小
さいので吸着されたＨＣ成分の保持力を高く設定して、
ＨＣ吸着浄化触媒９の触媒成分１４が活性化するまで上
記ＨＣ成分を上記細孔に安定して保持させることができ
るという利点がある。

【００５３】また、上記実施形態では、ＨＣ吸着浄化触
媒９の容積に対するパラジウムを主体とした触媒成分１
４の担持量を３〜１５ｇ／ｌの範囲内に設定するととも
に、酸化セリウムからなる酸素供給剤１５の担持量を１
５〜１００ｇ／ｌの範囲内に設定したため、上記酸素供
給剤１５から放出される酸素を利用した上記触媒成分１
４の触媒作用により、上記ＨＣ吸着剤１３から離脱した
ＨＣ成分を効率よく浄化することができる。

【００５４】すなわち、ＨＣ吸着浄化触媒９の容積に対
する上記触媒成分１４の担持量を３ｇ／ｌ未満に設定す
ると、上記ＨＣ成分の浄化能力が不足することになるた
め、上記担持量を３ｇ／ｌ以上に設定することにより、
上記ＨＣ吸着剤１３から脱離したＨＣ成分を上記触媒成
分１４によって効果的に浄化することができる。また、
上記触媒成分１４の担持量を１５ｇ／ｌ以上に設定して
も、上記ＨＣ成分の浄化能力にそれほど大きな差がない
ため、上記担持量を１５ｇ／ｌ以下に設定することによ
り、必要以上の触媒成分１４が担持されて排気ガス浄化
装置の重量が増大するのを防止することができる。

【００５５】また、ＨＣ吸着浄化触媒９の容積に対する
上記酸素供給剤１５の担持量を１５ｇ／ｌ未満に設定す
ると、上記ＨＣ成分の浄化時に供給される酸素の量が不
足することになるため、上記担持量を１５ｇ／ｌ以上に
設定することにより、上記ＨＣ吸着剤１３から脱離した
ＨＣ成分を上記酸素供給剤１５から供給される酸素を利
用して効果的に浄化することができる。また、上記硝酸
セリウム溶液をＨＣ吸着剤１３等に含浸させて焼成する
ことにより、担持させることができでる酸素供給剤１５
の担持量の上限値は１００ｇ／ｌであるため、この酸素
供給剤１５の担持量を１００ｇ／ｌ以下に設定すること
により、上記セリウム成分が無駄に消費されるのを防止
することができる。

【００５６】なお、排気系の上流部に配設される上記三
元触媒５，６を、必ずしもエンジン２の排気マニホール
ド３，４に直結した位置に配設する必要はなく、少なく
ともエンジンルール１内に配設してエンジン２に近接さ
せるようにした構造とすればよい。また、上記三元触媒
５，６が配設されるエンジンルーム１は、セダンタイプ
の普通乗用車のようにダッシュパネルによって車室と明
確に区画されたスペースである必要はなく、前部席の下
方にエンジンから配設されたワンボックスカー等におい
ては、エンジンから排出される排気ガスの熱影響を顕著
に受ける範囲のスペースを指すものである。

【００５７】また、上記実施形態では、ＨＣ吸着浄化触
媒９のＨＣ吸着剤１３上にパラジウムを主体とした触媒
成分１４を担持させるとともに、その上に酸化セリウム
からなる酸素供給剤１５を担持させた例について説明し
たが、ＨＣ吸着剤１３上に酸素供給剤１５を担持させる
とともに、その上に触媒成分１４を担持させるように構
成してもよい。

【００５８】上記構成の排気ガス浄化装置の効果を確認
するために行った実験例について以下に説明する。すな
わち、３０００ｃｃの排気量を有する６気筒Ｖ型エンジ
ン２の排気マニホールド３，４に、７００ｃｃの容量を
有する各三元触媒５，６を直結するとともに、車体のア
ンダフロア部７に１３００ｃｃの容量を有するＨＣ成分
吸着浄化触媒９を配設してなる本発明の実施例１，２お
よび下記の比較例１，２を使用し、米国標準テストモー
ドのＦＴＰモードの走行試験を行い、試験開始時点から
３８秒が経過するまで間のＨＣ浄化率と、冷間始動時の
Ｙ１浄化率と、ＨＣ成分のトータル浄化率とを測定した
ところ、下記の表１に示すようなデータが得られた。

【００５９】上記実施例１は、排気系の上流部に位置す
る三元触媒５，６のハニカム担体１０に白金−ロジウム
系の触媒成分１１を１．６ｇ／ｌの割合で担持させると
ともに、この触媒成分１１の白金に対するロジウムの重
量比を１／５に設定し、かつ排気系の下流部に位置する
ＨＣ成分吸着浄化触媒９のハニカム担体１２にβ型ゼオ
ライトからなるＨＣ吸着剤１３を１５０ｇ／ｌの割合で
担持させ、かつ、その上にパラジウムを主体とした触媒
成分１４および酸化パラジウムからなる酸素供給剤１５
を、それぞれ７ｇ／ｌおよび７０ｇ／ｌの割合で担持さ
せたものを使用した。

【００６０】また、上記実施例２は、排気系の上流部に
位置する三元触媒５，６の触媒成分として、三元触媒
５，６の容積に対するパラジウムの担持量が７ｇ／ｌに
設定されたパラジウム系の触媒を使用するとともに、Ｈ
Ｃ吸着浄化触媒９に対するβ型ゼオライトからなるＨＣ
吸着剤１３および酸化パラジウムからなる酸素供給剤１
５が、それぞれ９０ｇ／ｌおよび３０ｇ／ｌの割合に設
定された点を除いて上記実施例１と同様に構成されてい
る。

【００６１】これに対して上記比較例１は、排気系の上
流部および下流部にそれぞれ白金−ロジウム系の触媒成
分を主体とした三元触媒を配設したものを使用した。ま
た、上記比較例２は、排気系の上流部および下流部にそ
れぞれパラジウムを主体とした三元触媒を配設したもの
を使用した。なお、上流部の各触媒を大気中において１
０００°Ｃの温度で２４時間に亘り加熱し、かつ下流部
の各触媒を大気中において９００°Ｃの温度で２４時間
に亘り加熱することにより、エージングした後に上記実
験を行った。

【００６２】

【表１】

【００６３】このデータから、上記実施例１および実施
例２に係る排気ガス浄化装置では、エンジンの始動直後
に排出されたＨＣ成分がＨＣ吸着浄化触媒９のＨＣ吸着
剤１３に吸着されるため、このＨＣ吸着剤のない上記比
較例１，２に比べてエンジン始動時点から３８秒が経過
するまで間のＨＣ浄化率および冷間始動時のＹ１浄化率
を著しく向上できることが確認された。

【００６４】また、特開平７−１４１１９号公報に示さ
れるように、前段の三元触媒と、ＨＣ吸着剤および三元
触媒を有する複合触媒とが車室のアンダフロア部に近接
して配設された従来例では、上記テストモードの冷間始
動時におけるＹ１モードのＨＣ浄化率が最高でも５９％
である。これに対して三元触媒５，６をエンジンルーム
２内に位置する排気系の上流部に配設してなる上記実施
例１および実施例２に係る排気ガス浄化装置では、エン
ジンの始動直後の早い段階で三元触媒５，６を活性化さ
せて排気ガス中のＨＣ成分を効果的に浄化することがで
きるため、上記Ｙ１モードのＨＣ浄化率をそれぞれ８
４．９％および８３．１％に向上させることができるこ
とが上記実験により確認された。

【００６５】また、上記白金−ロジウム系の触媒成分１
１を主体として三元触媒５，６を構成した上記実施例１
では、この白金−ロジウム系の触媒成分１１が、分子径
の小さいＣ₅以下のＨＣ成分を効果的に浄化する機能を
有しているため、パラジウム系の触媒成分を主体として
三元触媒５，６を構成してなる実施例２に比べ、上記Ｈ
Ｃ吸着浄化触媒９のＨＣ吸着剤１３によって吸着されに
くい性質を有する上記Ｃ₅以下のＨＣ成分を浄化するこ
とにより、大気中に排出されるＨＣ成分量をさらに低減
できることが上記データから確認された。

【００６６】また、上記実施例２のように、パラジウム
の触媒成分を主体として三元触媒５，６を構成した場合
には、上記パラジウムが硫黄によって被毒され易いとい
う性質があるため、上記実施例１に示すように、白金−
ロジウム系の触媒成分１１を主体として三元触媒５，６
を構成することが望ましい。

【００６７】なお、上記実施形態では、触媒担体して排
気ガスが導入される複数の貫通孔を有するハニカム担体
１０，１２を使用したモノリス型の排気ガス浄化装置つ
いて説明したが、ペレット状の触媒担体に触媒成分およ
びＨＣ吸着剤等を担持させてなるペット型の排気ガス浄
化装置においても本発明を適用可能である。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、エンジ
ンルーム内に位置する排気系の上流部に三元触媒を配設
したため、エンジンから排出された排気ガスを高温状態
のまま上記三元触媒の設置部に導入して、この三元触媒
をエンジンの始動後の早い段階で活性化することができ
る。したがって、上記排気ガス中に含有されたＨＣ成分
を上記三元触媒によって効果的に浄化し、分子径が小さ
いためにＨＣ吸着浄化触媒のＨＣ吸着剤によって吸着さ
れにくい性質を有するＣ₅以下のＨＣ成分等が大気中に
放出されるのを効果的に抑制することができる。

【００６９】また、上記ＨＣ吸着浄化触媒をエンジンル
ーム外に配設してエンジンから離間させるように構成し
たため、エンジンの始動後の早い段階で上記ＨＣ吸着剤
が吸着したＨＣ成分の脱離温度に昇温することが防止さ
れ、上記三元触媒が確実に活性化した後に、上記ＨＣ吸
着剤からＨＣ成分が脱離することになる。したがって、
上流部の三元触媒を素通りしたＨＣ成分と、下流部のＨ
Ｃ吸着剤から脱離したＨＣ成分との両方を、上記ＨＣ吸
着浄化触媒によって同時に浄化しなければならなくなる
という事態の発生を防止し、排気ガスを効果的に浄化で
きるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る排気ガス浄化装置の実施例を示す
全体説明図である。

【図２】排気ガス浄化装置の三元触媒の構成を示す説明
図である。

【図３】排気ガス浄化装置のＨＣ吸着浄化触媒の構成を
示す拡大説明図である。

【図４】米国標準走行モードの走行状態を示すタイムチ
ャートである。

【図５】米国標準走行モードの走行状態におけるの触媒
の温度変化状態を示すタイムチャートである。

【符号の説明】

１エンジンルーム２エンジン３，４排気マニホールド５，６三元触媒７アンダフロア部８排気管９ＨＣ吸着浄化触媒１１三元触媒の触媒成分１３ＨＣ吸着剤１４ＨＣ吸着浄化触媒の触媒成分１５酸素供給剤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの排気系に設置される排気ガス
浄化装置であって、エンジンルーム内に位置する排気系
の上流部に三元触媒を配設するとともに、エンジンルー
ム外に位置する排気系の下流部にＨＣ吸着浄化触媒を配
設したことを特徴とするエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項２】三元触媒をエンジンの排気マニホールド
に直結したことを特徴とする請求項１記載のエンジンの
排気ガス浄化装置。
【請求項３】ＨＣ吸着剤触媒を車室のアンダフロア部
に配設したことを特徴とする請求項１記載のエンジンの
排気ガス浄化装置。
【請求項４】白金−ロジウム系の触媒成分を主体とし
て三元触媒を構成したことを特徴とする請求項１〜３の
いずれかに記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項５】三元触媒の容積に対する白金−ロジウム
系の触媒成分の担持量を１．６ｇ／ｌに設定するととも
に、上記触媒成分の白金に対するロジウムの重量比を１
／５に設定したことを特徴とする請求項４記載のエンジ
ンの排気ガス浄化装置。
【請求項６】ＨＣ吸着浄化触媒に、ゼオライトからな
るＨＣ吸着剤と、パラジウムを主体とした触媒成分と、
酸化セリウムからなる酸素供給剤とを設けたことを特徴
とする請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンの排気
ガス浄化装置。
【請求項７】ＨＣ吸着浄化触媒のＨＣ吸着剤をβ型ゼ
オライトによって構成したことを特徴とする請求項６記
載のエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項８】ＨＣ吸着浄化触媒の容積に対するパラジ
ウムを主体とした触媒成分の担持量を３〜１５ｇ／ｌの
範囲内に設定するとともに、酸化セリウムからなる酸素
供給剤の担持量を１５〜１００ｇ／ｌの範囲内に設定し
たことを特徴とする請求項６または７記載のエンジンの
排気ガス浄化装置。
【請求項９】米国標準走行モードの走行状態で、走行
開始時点から２５秒が経過する間での間に、排気系の上
流部に配設された三元触媒が、排気ガス中に含有された
Ｃ₅以下のＨＣ成分に対する活性化温度となるようにそ
の配設位置および容量を設定したことを特徴とする請求
項１〜８のいずれかに記載のエンジンの排気ガス浄化装
置。