JPH1037742A - 内燃機関の排気ガス浄化装置 - Google Patents
内燃機関の排気ガス浄化装置Info
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- F01N2240/02—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 a heat exchanger
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 排気ガス浄化作用を行う温度領域に触媒温度
を可能性高く維持する。 【解決手段】 機関排気通路１６内に排気ガス浄化用触
媒１７を配置し、該触媒が予め定められた温度領域内に
おいて排気ガス浄化作用を行う内燃機関の排気ガス浄化
装置において、触媒の上流端２０に冷却装置２２を設け
ると共に触媒の下流端２４に加熱装置２６を設け、機関
運転時に上記冷却装置および加熱装置を作動させ、触媒
の少なくとも一部の温度が排気ガス浄化作用を行う温度
領域内にあるようにした。
を可能性高く維持する。 【解決手段】 機関排気通路１６内に排気ガス浄化用触
媒１７を配置し、該触媒が予め定められた温度領域内に
おいて排気ガス浄化作用を行う内燃機関の排気ガス浄化
装置において、触媒の上流端２０に冷却装置２２を設け
ると共に触媒の下流端２４に加熱装置２６を設け、機関
運転時に上記冷却装置および加熱装置を作動させ、触媒
の少なくとも一部の温度が排気ガス浄化作用を行う温度
領域内にあるようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の排気ガス
浄化装置に関する。
浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】予め定められた温度領域内において排気
ガス浄化作用を行う触媒を備えた排気ガス浄化装置が知
られている。例えば特開昭６３−２８３７２７号にはデ
ィーゼルエンジンから排出された排気ガス中のＮＯX を
浄化するためのＮＯX 触媒を備えた排気ガス浄化装置が
開示されている。ＮＯX 触媒は排気ガス中のＮＯX とＨ
Ｃとを反応させ、Ｎ2 とＣＯ2 とＨ2 Ｏとに変化させる
ことによりＮＯX の浄化を行う。しかしながらＮＯX 触
媒は予め定められた温度領域内においてのみ排気ガス浄
化作用を行う。図３０に触媒温度とＨＣおよびＮＯX の
浄化率の関係を示した。図３０から分かるようにＮＯX
触媒は触媒温度約１２０°Ｃから浄化作用を行い、触媒
温度約２３０°Ｃまでは触媒温度の上昇に比例してＮＯ
X 浄化率が上昇し、触媒温度約２３０°Ｃを越えたとこ
ろから触媒温度が上昇するにつれてＮＯX浄化率が下降
し、触媒温度約３５０°Ｃのところで浄化作用を行わな
くなる。これは高温下ではＮＯX とＨＣの反応よりもＨ
ＣとＯ2 の反応の方が活発に行われ、ＮＯX と反応すべ
きＨＣが少なくなるためである。従って従来では、高い
ＮＯX 浄化率を確保するために、排気ガス浄化作用を行
う温度領域、特にＮＯX 浄化率が最も高くなる最適温度
領域に触媒温度を維持するように触媒の温度制御を行っ
ている。
ガス浄化作用を行う触媒を備えた排気ガス浄化装置が知
られている。例えば特開昭６３−２８３７２７号にはデ
ィーゼルエンジンから排出された排気ガス中のＮＯX を
浄化するためのＮＯX 触媒を備えた排気ガス浄化装置が
開示されている。ＮＯX 触媒は排気ガス中のＮＯX とＨ
Ｃとを反応させ、Ｎ2 とＣＯ2 とＨ2 Ｏとに変化させる
ことによりＮＯX の浄化を行う。しかしながらＮＯX 触
媒は予め定められた温度領域内においてのみ排気ガス浄
化作用を行う。図３０に触媒温度とＨＣおよびＮＯX の
浄化率の関係を示した。図３０から分かるようにＮＯX
触媒は触媒温度約１２０°Ｃから浄化作用を行い、触媒
温度約２３０°Ｃまでは触媒温度の上昇に比例してＮＯ
X 浄化率が上昇し、触媒温度約２３０°Ｃを越えたとこ
ろから触媒温度が上昇するにつれてＮＯX浄化率が下降
し、触媒温度約３５０°Ｃのところで浄化作用を行わな
くなる。これは高温下ではＮＯX とＨＣの反応よりもＨ
ＣとＯ2 の反応の方が活発に行われ、ＮＯX と反応すべ
きＨＣが少なくなるためである。従って従来では、高い
ＮＯX 浄化率を確保するために、排気ガス浄化作用を行
う温度領域、特にＮＯX 浄化率が最も高くなる最適温度
領域に触媒温度を維持するように触媒の温度制御を行っ
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＮＯX 触媒はＮＯX と
ＨＣ、ＨＣとＯ2 の反応熱や排気ガスの熱の影響を受け
る。従って排気ガス浄化作用を行う温度領域、特にＮＯ
X 浄化率が最も高くなる最適温度領域に触媒温度を維持
するためには、例えば触媒の上流側に冷却および加熱手
段を配置し、触媒温度が上記最適温度領域より低くなる
と加熱装置を作動し、上記最適温度領域より高くなると
冷却装置を作動するといった温度制御が必要となる。し
かしながらＮＯX 触媒内における反応や排気ガス温度は
機関運転状態によって異なるだけでなく、触媒内におけ
る反応が局部的に行われることもあるため、狭い最適温
度領域に触媒温度を維持する温度制御は非常に煩雑であ
り、また困難でもある。上記課題を鑑み、本発明は、排
気ガス浄化作用を行う最適温度領域に触媒温度を可能性
高く維持できる排気ガス浄化装置を提供することを目的
とする。
ＨＣ、ＨＣとＯ2 の反応熱や排気ガスの熱の影響を受け
る。従って排気ガス浄化作用を行う温度領域、特にＮＯ
X 浄化率が最も高くなる最適温度領域に触媒温度を維持
するためには、例えば触媒の上流側に冷却および加熱手
段を配置し、触媒温度が上記最適温度領域より低くなる
と加熱装置を作動し、上記最適温度領域より高くなると
冷却装置を作動するといった温度制御が必要となる。し
かしながらＮＯX 触媒内における反応や排気ガス温度は
機関運転状態によって異なるだけでなく、触媒内におけ
る反応が局部的に行われることもあるため、狭い最適温
度領域に触媒温度を維持する温度制御は非常に煩雑であ
り、また困難でもある。上記課題を鑑み、本発明は、排
気ガス浄化作用を行う最適温度領域に触媒温度を可能性
高く維持できる排気ガス浄化装置を提供することを目的
とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の請求項１によれば、機関排気通路内に排気
ガス浄化用触媒を配置し、該触媒が予め定められた温度
領域内において排気ガス浄化作用を行う内燃機関の排気
ガス浄化装置において、触媒の上流端に冷却装置を設け
ると共に触媒の下流端に加熱装置を設け、機関運転時に
上記冷却装置および加熱装置を作動させ、触媒の少なく
とも一部の温度が排気ガス浄化作用を行う温度領域内に
あるようにする。本発明の請求項２によれば、請求項１
に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、機関排
気通路内に排気ガス浄化用触媒を配置し、該触媒が予め
定められた温度領域内において排気ガス浄化作用を行う
内燃機関の排気ガス浄化装置において、触媒より上流側
の機関排気通路内に触媒の下流端と熱交換を行う熱交換
器を設け、該熱交換器が前記加熱装置および冷却装置を
構成する。これにより、触媒の上流側の機関排気通路内
を流通する高温の排気ガスの熱が熱交換器により触媒の
下流端へ伝達される。本発明の請求項３によれば、請求
項２に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前
記熱交換器は内管と外管とからなる二重管構造を有し、
該内管内に触媒を配置し、内管と外管との間を流通した
排気ガスを触媒内に流入させ、内管と外管との間の排気
ガスの流通方向を内管内の排気ガスの流通方向と逆方向
とする。触媒の上流側の機関排気通路内を流通する高温
の排気ガスの熱が内管を介して触媒の下流端に伝達され
る。本発明の請求項４によれば、請求項１または３に記
載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記触媒に
おいて下流側ほど触媒断面積を小さくする。これによ
り、触媒の上流端よりも下流端のほうが熱容量が小さく
なる。本発明の請求項５によれば、請求項１に記載の内
燃機関の排気ガス浄化装置において、前記冷却装置は冷
却液により触媒の上流端を冷却する。本発明の請求項６
によれば、機関排気通路内に排気ガス浄化用触媒を配置
し、該触媒が予め定められた温度領域内において排気ガ
ス浄化作用を行う内燃機関の排気ガス浄化装置におい
て、触媒より上流側に還元剤添加手段を設けて添加され
た還元剤により触媒が冷却されると共に、触媒の下流端
に加熱装置を設け、触媒の少なくとも一部の温度が排気
ガス浄化作用を行う温度領域内にあるようにする。これ
により、触媒の上流端に吸着された還元剤の気化や熱分
解により触媒の上流端が冷却され、加熱装置により触媒
の下流端が加熱される。本発明の請求項７によれば、機
関排気通路内に排気ガス浄化用触媒を配置し、該触媒が
予め定められた温度領域内において排気ガス浄化作用を
行う内燃機関の排気ガス浄化装置において、触媒より上
流側に還元剤添加手段を設けて添加された還元剤により
触媒が冷却されると共に、触媒が該触媒の上流端を加熱
する加熱手段を構成する。これにより触媒の上流端に吸
着された還元剤の気化や熱分解により触媒の上流端から
熱を奪い、上流端にて熱分解されて浄化反応し易くなっ
た還元剤が触媒の下流端において浄化反応して熱を生成
する。本発明の請求項８によれば、請求項７に記載の内
燃機関の排気ガス浄化装置において、前記加熱手段が下
流側ほど担持密度が増大する触媒金属からなる。触媒金
属の担持密度が大きい触媒の下流側ほど多く浄化反応が
行われる。本発明の請求項９によれば、請求項７に記載
の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記触媒は還
元剤を吸着すると共に触媒金属を担持する触媒金属担持
体を具備し、該触媒金属担持体の厚さを下流側ほど減少
し、前記加熱手段が該触媒金属担持体からなる。触媒金
属担持体の厚さを下流側ほど減少したため、触媒の下流
端よりも上流端のほうが還元剤が多く吸着される。
めに本発明の請求項１によれば、機関排気通路内に排気
ガス浄化用触媒を配置し、該触媒が予め定められた温度
領域内において排気ガス浄化作用を行う内燃機関の排気
ガス浄化装置において、触媒の上流端に冷却装置を設け
ると共に触媒の下流端に加熱装置を設け、機関運転時に
上記冷却装置および加熱装置を作動させ、触媒の少なく
とも一部の温度が排気ガス浄化作用を行う温度領域内に
あるようにする。本発明の請求項２によれば、請求項１
に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、機関排
気通路内に排気ガス浄化用触媒を配置し、該触媒が予め
定められた温度領域内において排気ガス浄化作用を行う
内燃機関の排気ガス浄化装置において、触媒より上流側
の機関排気通路内に触媒の下流端と熱交換を行う熱交換
器を設け、該熱交換器が前記加熱装置および冷却装置を
構成する。これにより、触媒の上流側の機関排気通路内
を流通する高温の排気ガスの熱が熱交換器により触媒の
下流端へ伝達される。本発明の請求項３によれば、請求
項２に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前
記熱交換器は内管と外管とからなる二重管構造を有し、
該内管内に触媒を配置し、内管と外管との間を流通した
排気ガスを触媒内に流入させ、内管と外管との間の排気
ガスの流通方向を内管内の排気ガスの流通方向と逆方向
とする。触媒の上流側の機関排気通路内を流通する高温
の排気ガスの熱が内管を介して触媒の下流端に伝達され
る。本発明の請求項４によれば、請求項１または３に記
載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記触媒に
おいて下流側ほど触媒断面積を小さくする。これによ
り、触媒の上流端よりも下流端のほうが熱容量が小さく
なる。本発明の請求項５によれば、請求項１に記載の内
燃機関の排気ガス浄化装置において、前記冷却装置は冷
却液により触媒の上流端を冷却する。本発明の請求項６
によれば、機関排気通路内に排気ガス浄化用触媒を配置
し、該触媒が予め定められた温度領域内において排気ガ
ス浄化作用を行う内燃機関の排気ガス浄化装置におい
て、触媒より上流側に還元剤添加手段を設けて添加され
た還元剤により触媒が冷却されると共に、触媒の下流端
に加熱装置を設け、触媒の少なくとも一部の温度が排気
ガス浄化作用を行う温度領域内にあるようにする。これ
により、触媒の上流端に吸着された還元剤の気化や熱分
解により触媒の上流端が冷却され、加熱装置により触媒
の下流端が加熱される。本発明の請求項７によれば、機
関排気通路内に排気ガス浄化用触媒を配置し、該触媒が
予め定められた温度領域内において排気ガス浄化作用を
行う内燃機関の排気ガス浄化装置において、触媒より上
流側に還元剤添加手段を設けて添加された還元剤により
触媒が冷却されると共に、触媒が該触媒の上流端を加熱
する加熱手段を構成する。これにより触媒の上流端に吸
着された還元剤の気化や熱分解により触媒の上流端から
熱を奪い、上流端にて熱分解されて浄化反応し易くなっ
た還元剤が触媒の下流端において浄化反応して熱を生成
する。本発明の請求項８によれば、請求項７に記載の内
燃機関の排気ガス浄化装置において、前記加熱手段が下
流側ほど担持密度が増大する触媒金属からなる。触媒金
属の担持密度が大きい触媒の下流側ほど多く浄化反応が
行われる。本発明の請求項９によれば、請求項７に記載
の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記触媒は還
元剤を吸着すると共に触媒金属を担持する触媒金属担持
体を具備し、該触媒金属担持体の厚さを下流側ほど減少
し、前記加熱手段が該触媒金属担持体からなる。触媒金
属担持体の厚さを下流側ほど減少したため、触媒の下流
端よりも上流端のほうが還元剤が多く吸着される。
【０００５】
【発明の実施の形態】図１を参照すると、１は機関本
体、２はピストン、３は燃焼室、４は点火栓、５は吸気
弁、６は吸気ポート、７は排気弁、８は排気ポートを夫
々示す。吸気ポート６は対応するインテークマニホルド
９を介してサージタンク１０に連結され、各インテーク
マニホルド９には夫々吸気ポート６内に向けて燃料を噴
射する燃料噴射弁１１が取り付けられる。サージタンク
１０は吸気ダクト１２を介してエアクリーナ１３に連結
され、吸気ダクト１２内にはスロットル弁１４が配置さ
れる。一方、排気ポート８はエキゾーストマニホルド１
５および排気管１６を介してＮＯX 触媒１７を内蔵した
ケーシング１８に接続される。ＮＯX 触媒１７の上流側
の排気管１６にはＨＣ供給弁１９が設けられている。本
明細書において『上流』および『下流』という用語は排
気管１６内を流れる排気ガスの流れに対するものであ
り、また本発明は、主に、ディーゼルエンジンまたはリ
ーンバーンエンジンのような酸素が過剰に含まれた排気
ガスに適用される。ＮＯX 触媒１７の上流端２０にはそ
の上流端２０を冷却する冷却装置２２が設けられてお
り、ＮＯX 触媒１７の下流端２４にはその下流端２４を
加熱する加熱装置２６が設けられている。冷却装置２２
としては空冷式または水冷式といった従来の装置を用い
る。加熱装置２６としては電気式のヒータといった従来
の装置を用いる。
体、２はピストン、３は燃焼室、４は点火栓、５は吸気
弁、６は吸気ポート、７は排気弁、８は排気ポートを夫
々示す。吸気ポート６は対応するインテークマニホルド
９を介してサージタンク１０に連結され、各インテーク
マニホルド９には夫々吸気ポート６内に向けて燃料を噴
射する燃料噴射弁１１が取り付けられる。サージタンク
１０は吸気ダクト１２を介してエアクリーナ１３に連結
され、吸気ダクト１２内にはスロットル弁１４が配置さ
れる。一方、排気ポート８はエキゾーストマニホルド１
５および排気管１６を介してＮＯX 触媒１７を内蔵した
ケーシング１８に接続される。ＮＯX 触媒１７の上流側
の排気管１６にはＨＣ供給弁１９が設けられている。本
明細書において『上流』および『下流』という用語は排
気管１６内を流れる排気ガスの流れに対するものであ
り、また本発明は、主に、ディーゼルエンジンまたはリ
ーンバーンエンジンのような酸素が過剰に含まれた排気
ガスに適用される。ＮＯX 触媒１７の上流端２０にはそ
の上流端２０を冷却する冷却装置２２が設けられてお
り、ＮＯX 触媒１７の下流端２４にはその下流端２４を
加熱する加熱装置２６が設けられている。冷却装置２２
としては空冷式または水冷式といった従来の装置を用い
る。加熱装置２６としては電気式のヒータといった従来
の装置を用いる。
【０００６】電子制御ユニット４０はデジタルコンピュ
ータからなり双方向性バス４１を介して相互に接続され
たＲＯＭ（リードオンメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダム
アクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）
４４、入力ポート４５および出力ポート４６を具備す
る。サージタンク１０内にはサージタンク１０内の絶対
圧ＰＭに比例した出力電圧を発生する圧力センサ２８が
取り付けられ、この圧力センサ２８の出力電圧がＡＤ変
換器４７を介して入力ポート４５に入力される。また、
入力ポート４５には機関本体１のクランクシャフトが例
えば３０度回転する毎に出力パルスを発生するクランク
角センサ３０が接続される。ＣＰＵ４４ではこの出力パ
ルスに基づいて機関本体１の機関回転数が算出される。
更に、ＮＯ X 触媒１７の上流端２０には触媒温度に比例
した出力電圧を発生する上流側温度センサ３２が取り付
けられ、この上流側温度センサ３２の出力電圧はＡＤ変
換器４８を介して入力ポート４５に入力される。ＮＯX
触媒１７の下流端２４にも触媒温度に比例した出力電圧
を発生する下流側温度センサ３４が取り付けられ、この
下流側温度センサ３４の出力電圧はＡＤ変換器４９を介
して入力ポート４５に入力される。一方、出力ポート４
６はそれぞれ対応する駆動回路５０を介して冷却装置２
２、加熱装置２６、ＨＣ供給弁１９に接続される。
ータからなり双方向性バス４１を介して相互に接続され
たＲＯＭ（リードオンメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダム
アクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）
４４、入力ポート４５および出力ポート４６を具備す
る。サージタンク１０内にはサージタンク１０内の絶対
圧ＰＭに比例した出力電圧を発生する圧力センサ２８が
取り付けられ、この圧力センサ２８の出力電圧がＡＤ変
換器４７を介して入力ポート４５に入力される。また、
入力ポート４５には機関本体１のクランクシャフトが例
えば３０度回転する毎に出力パルスを発生するクランク
角センサ３０が接続される。ＣＰＵ４４ではこの出力パ
ルスに基づいて機関本体１の機関回転数が算出される。
更に、ＮＯ X 触媒１７の上流端２０には触媒温度に比例
した出力電圧を発生する上流側温度センサ３２が取り付
けられ、この上流側温度センサ３２の出力電圧はＡＤ変
換器４８を介して入力ポート４５に入力される。ＮＯX
触媒１７の下流端２４にも触媒温度に比例した出力電圧
を発生する下流側温度センサ３４が取り付けられ、この
下流側温度センサ３４の出力電圧はＡＤ変換器４９を介
して入力ポート４５に入力される。一方、出力ポート４
６はそれぞれ対応する駆動回路５０を介して冷却装置２
２、加熱装置２６、ＨＣ供給弁１９に接続される。
【０００７】次に本発明の作動を説明する。内燃機関の
始動後、排気ガスがＮＯX 触媒１７内に流入すると、そ
の排気ガスによってＮＯX 触媒１７は暖機され、触媒温
度が次第に上昇する。ＮＯX 触媒１７の上流端２０の温
度が上流側所定温度Ｔ1 （図３０参照）以上であること
が上流側温度センサ３２により検出されると、冷却装置
２２を作動してＮＯX 触媒１７の上流端２０を適宜冷却
し、ＮＯX 触媒１７の上流端２０の温度を上流側所定温
度Ｔ1 に維持する。またＮＯX 触媒１７の下流端２４の
温度が下流側所定温度（図３０参照）Ｔ2 以下であるこ
とが下流側温度センサ３４により検出されると、加熱装
置２６を作動してＮＯX 触媒１７の下流端２４を適宜加
熱し、ＮＯX 触媒１７の下流端２４を下流側所定温度Ｔ
2 に維持する。所定温度Ｔ1 およびＴ2 は、少なくとも
Ｔ1 ＜Ｔ2 を満たし且つ所定温度Ｔ1およびＴ2 のいず
れか一方がＮＯX 触媒が触媒作用を行う温度領域内にあ
るように設定すればよいが、好ましくは、ＮＯX 浄化率
の最も高い触媒温度に相当する最適触媒温度をＴm とし
た時に、Ｔ1 ＜Ｔm ＜Ｔ2 の関係を満たすように設定す
る。
始動後、排気ガスがＮＯX 触媒１７内に流入すると、そ
の排気ガスによってＮＯX 触媒１７は暖機され、触媒温
度が次第に上昇する。ＮＯX 触媒１７の上流端２０の温
度が上流側所定温度Ｔ1 （図３０参照）以上であること
が上流側温度センサ３２により検出されると、冷却装置
２２を作動してＮＯX 触媒１７の上流端２０を適宜冷却
し、ＮＯX 触媒１７の上流端２０の温度を上流側所定温
度Ｔ1 に維持する。またＮＯX 触媒１７の下流端２４の
温度が下流側所定温度（図３０参照）Ｔ2 以下であるこ
とが下流側温度センサ３４により検出されると、加熱装
置２６を作動してＮＯX 触媒１７の下流端２４を適宜加
熱し、ＮＯX 触媒１７の下流端２４を下流側所定温度Ｔ
2 に維持する。所定温度Ｔ1 およびＴ2 は、少なくとも
Ｔ1 ＜Ｔ2 を満たし且つ所定温度Ｔ1およびＴ2 のいず
れか一方がＮＯX 触媒が触媒作用を行う温度領域内にあ
るように設定すればよいが、好ましくは、ＮＯX 浄化率
の最も高い触媒温度に相当する最適触媒温度をＴm とし
た時に、Ｔ1 ＜Ｔm ＜Ｔ2 の関係を満たすように設定す
る。
【０００８】また、ＮＯX を十分に浄化するために、排
気ガス中のＮＯX の量に応じてＨＣ供給弁１９から適量
のＨＣを供給する。排気ガス中のＮＯX 量は、例えば、
以下のようにして推定する。機関回転数Ｎが高くなるほ
ど機関から単位時間当たり排出される排気ガス量が増大
するので機関回転数Ｎが高くなるにつれて機関から単位
時間当たり排出されるＮＯX 量は増大する。また、機関
負荷が高くなるほど、即ちサージタンク１０内の絶対圧
ＰＭが高くなるほど各燃焼室３から排出される排気ガス
量が増大し、しかも燃焼温度が高くなるので機関負荷が
高くなるほど、即ちサージタンク１０内の絶対圧ＰＭが
高くなるほど機関から単位時間当たり排出されるＮＯX
量が増大する。図２は実験により求められた単位時間当
たりに機関から排出されるＮＯX 量と、サージタンク１
０内の絶対圧ＰＭ、機関回転数Ｎとの関係を示してお
り、図２において各曲線は同一ＮＯX 量を示している。
図２に示されるように単位時間当たり機関から排出され
るＮＯX 量はサージタンク１０内の絶対圧ＰＭが高くな
るほど多くなり、機関回転数Ｎが高くなるほど多くな
る。なお、図２に示されるＮＯX 量は図３に示すような
マップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
気ガス中のＮＯX の量に応じてＨＣ供給弁１９から適量
のＨＣを供給する。排気ガス中のＮＯX 量は、例えば、
以下のようにして推定する。機関回転数Ｎが高くなるほ
ど機関から単位時間当たり排出される排気ガス量が増大
するので機関回転数Ｎが高くなるにつれて機関から単位
時間当たり排出されるＮＯX 量は増大する。また、機関
負荷が高くなるほど、即ちサージタンク１０内の絶対圧
ＰＭが高くなるほど各燃焼室３から排出される排気ガス
量が増大し、しかも燃焼温度が高くなるので機関負荷が
高くなるほど、即ちサージタンク１０内の絶対圧ＰＭが
高くなるほど機関から単位時間当たり排出されるＮＯX
量が増大する。図２は実験により求められた単位時間当
たりに機関から排出されるＮＯX 量と、サージタンク１
０内の絶対圧ＰＭ、機関回転数Ｎとの関係を示してお
り、図２において各曲線は同一ＮＯX 量を示している。
図２に示されるように単位時間当たり機関から排出され
るＮＯX 量はサージタンク１０内の絶対圧ＰＭが高くな
るほど多くなり、機関回転数Ｎが高くなるほど多くな
る。なお、図２に示されるＮＯX 量は図３に示すような
マップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【０００９】図４には本発明に従った触媒温度制御のフ
ローチャートを示している。ステップＳ１０においてＮ
ＯX 触媒１７の上流端２０の温度Ｔが上流側所定温度Ｔ
1 以上であるか否かが判別される。ＮＯX 触媒１７の上
流端２０の温度Ｔが上流側所定温度Ｔ1 以上である時に
はステップＳ１２へ進み冷却装置２２を作動（ＯＮ）
し、ステップＳ１６へ進む。ＮＯX 触媒１７の上流端２
０の温度Ｔが上流側所定温度Ｔ1 以上でない時にはステ
ップＳ１４へ進み冷却装置２２の作動を停止（ＯＦＦ）
し、ステップＳ１６へ進む。次にステップＳ１６では、
ＮＯX 触媒１７の下流端２４の温度Ｔ’が下流側所定温
度Ｔ2 以下であるか否かが判別される。ＮＯX 触媒１７
の下流端２４の温度Ｔ’が下流側所定温度Ｔ2 以下であ
る時にはステップＳ１８へ進み加熱装置２６を作動（Ｏ
Ｎ）し、処理サイクルを終了する。ＮＯX 触媒１７の下
流端２４の温度Ｔ’が下流側所定温度Ｔ2 以下でない時
にはステップＳ２０へ進み加熱装置２６の作動を停止
（ＯＦＦ）し、処理サイクルを終了する。
ローチャートを示している。ステップＳ１０においてＮ
ＯX 触媒１７の上流端２０の温度Ｔが上流側所定温度Ｔ
1 以上であるか否かが判別される。ＮＯX 触媒１７の上
流端２０の温度Ｔが上流側所定温度Ｔ1 以上である時に
はステップＳ１２へ進み冷却装置２２を作動（ＯＮ）
し、ステップＳ１６へ進む。ＮＯX 触媒１７の上流端２
０の温度Ｔが上流側所定温度Ｔ1 以上でない時にはステ
ップＳ１４へ進み冷却装置２２の作動を停止（ＯＦＦ）
し、ステップＳ１６へ進む。次にステップＳ１６では、
ＮＯX 触媒１７の下流端２４の温度Ｔ’が下流側所定温
度Ｔ2 以下であるか否かが判別される。ＮＯX 触媒１７
の下流端２４の温度Ｔ’が下流側所定温度Ｔ2 以下であ
る時にはステップＳ１８へ進み加熱装置２６を作動（Ｏ
Ｎ）し、処理サイクルを終了する。ＮＯX 触媒１７の下
流端２４の温度Ｔ’が下流側所定温度Ｔ2 以下でない時
にはステップＳ２０へ進み加熱装置２６の作動を停止
（ＯＦＦ）し、処理サイクルを終了する。
【００１０】以上のようにＮＯX 触媒の上流端および下
流端の温度を制御することにより、ＮＯX 触媒内には上
流端から下流端へ向かって温度勾配が生じる。これによ
りＮＯX 触媒内の少なくとも一部には最適触媒温度の領
域が存在する。また、最適触媒温度にある触媒部分にお
けるＮＯX とＨＣの反応熱によってその触媒部分は高温
になるが、ＮＯX 触媒の上流端の温度が最適触媒温度よ
りも低く維持されているため、上記最適触媒温度を越え
た触媒部分とＮＯX 触媒の上流端との間には最適触媒温
度にある触媒部分が存在する。従っていかなる場合にお
いてもＮＯX 触媒内には最適触媒温度の触媒部分が存在
するため、ＮＯX の浄化率を高く維持することができ
る。本発明の排気ガス浄化装置によれば、触媒温度を非
常に幅の狭い最適触媒温度領域に維持するという煩雑な
制御を必要とせず、簡便な制御によってＮＯX の高い浄
化率を確保することが可能である。
流端の温度を制御することにより、ＮＯX 触媒内には上
流端から下流端へ向かって温度勾配が生じる。これによ
りＮＯX 触媒内の少なくとも一部には最適触媒温度の領
域が存在する。また、最適触媒温度にある触媒部分にお
けるＮＯX とＨＣの反応熱によってその触媒部分は高温
になるが、ＮＯX 触媒の上流端の温度が最適触媒温度よ
りも低く維持されているため、上記最適触媒温度を越え
た触媒部分とＮＯX 触媒の上流端との間には最適触媒温
度にある触媒部分が存在する。従っていかなる場合にお
いてもＮＯX 触媒内には最適触媒温度の触媒部分が存在
するため、ＮＯX の浄化率を高く維持することができ
る。本発明の排気ガス浄化装置によれば、触媒温度を非
常に幅の狭い最適触媒温度領域に維持するという煩雑な
制御を必要とせず、簡便な制御によってＮＯX の高い浄
化率を確保することが可能である。
【００１１】図５は本発明の第二実施形態の内燃機関の
排気ガス浄化装置を示す。本実施形態では、ＮＯX 触媒
１７の上流端２０の基材内に形成された冷却液通路５１
に例えば冷却水のような冷却液を通すことによりＮＯX
触媒１７の上流端２０を冷却する。機関冷却用に通常利
用されている冷却水の一部を本実施形態の冷却水として
も用いるのが有利である。上記冷却液通路５１には冷却
液導管５２が接続され、冷却液通路５１より上流側の冷
却液導管５２に冷却液通路５１への冷却液の導入の有無
を制御する冷却液制御用の開閉弁５３が取り付けられ
る。開閉弁５３はＥＣＵ４０の出力ポートに接続され、
ＮＯX 触媒１７の上流端の温度に基づき開閉制御され
る。尚、冷却装置として冷却液通路、冷却液導管、およ
び開閉弁を用いたこと以外の構成は本発明の第一実施形
態と同様である。図６は本発明の第二実施形態に従った
触媒温度制御のフローチャートを示す。ステップＳ６１
０においてＮＯX 触媒１７の上流端２０の温度Ｔが上流
側所定温度Ｔ1 以上であるか否かが判別される。ＮＯX
触媒１７の上流端２０の温度Ｔが上流側所定温度Ｔ1 以
上である時にはステップＳ６１２へ進み開閉弁５３を開
弁し、ステップＳ６１６へ進む。ＮＯX 触媒１７の上流
端２０の温度Ｔが上流側所定温度Ｔ1 以上でない時には
ステップＳ６１４へ進み開閉弁５３を閉弁し、ステップ
Ｓ６１６へ進む。次にステップＳ６１６ではＮＯX 触媒
１７の下流端２４の温度Ｔ’が下流側所定温度Ｔ2 以下
であるか否かが判別される。ＮＯX 触媒１７の下流端２
４の温度Ｔ’が下流側所定温度Ｔ2 以下である時にはス
テップＳ６１８へ進み加熱装置２６を作動（ＯＮ）し、
処理サイクルを終了する。ＮＯX 触媒１７の下流端２４
の温度Ｔ’が下流側所定温度Ｔ2 以下でない時にはステ
ップＳ６２０へ進み加熱装置２６の作動を停止（ＯＦ
Ｆ）し、処理サイクルを終了する。本実施形態によれ
ば、第一実施形態の効果に加えて、機関冷却用に通常用
いられる冷却液を共用できるため、低いコストでＮＯX
触媒の上流端を冷却可能であるという効果が得られる。
排気ガス浄化装置を示す。本実施形態では、ＮＯX 触媒
１７の上流端２０の基材内に形成された冷却液通路５１
に例えば冷却水のような冷却液を通すことによりＮＯX
触媒１７の上流端２０を冷却する。機関冷却用に通常利
用されている冷却水の一部を本実施形態の冷却水として
も用いるのが有利である。上記冷却液通路５１には冷却
液導管５２が接続され、冷却液通路５１より上流側の冷
却液導管５２に冷却液通路５１への冷却液の導入の有無
を制御する冷却液制御用の開閉弁５３が取り付けられ
る。開閉弁５３はＥＣＵ４０の出力ポートに接続され、
ＮＯX 触媒１７の上流端の温度に基づき開閉制御され
る。尚、冷却装置として冷却液通路、冷却液導管、およ
び開閉弁を用いたこと以外の構成は本発明の第一実施形
態と同様である。図６は本発明の第二実施形態に従った
触媒温度制御のフローチャートを示す。ステップＳ６１
０においてＮＯX 触媒１７の上流端２０の温度Ｔが上流
側所定温度Ｔ1 以上であるか否かが判別される。ＮＯX
触媒１７の上流端２０の温度Ｔが上流側所定温度Ｔ1 以
上である時にはステップＳ６１２へ進み開閉弁５３を開
弁し、ステップＳ６１６へ進む。ＮＯX 触媒１７の上流
端２０の温度Ｔが上流側所定温度Ｔ1 以上でない時には
ステップＳ６１４へ進み開閉弁５３を閉弁し、ステップ
Ｓ６１６へ進む。次にステップＳ６１６ではＮＯX 触媒
１７の下流端２４の温度Ｔ’が下流側所定温度Ｔ2 以下
であるか否かが判別される。ＮＯX 触媒１７の下流端２
４の温度Ｔ’が下流側所定温度Ｔ2 以下である時にはス
テップＳ６１８へ進み加熱装置２６を作動（ＯＮ）し、
処理サイクルを終了する。ＮＯX 触媒１７の下流端２４
の温度Ｔ’が下流側所定温度Ｔ2 以下でない時にはステ
ップＳ６２０へ進み加熱装置２６の作動を停止（ＯＦ
Ｆ）し、処理サイクルを終了する。本実施形態によれ
ば、第一実施形態の効果に加えて、機関冷却用に通常用
いられる冷却液を共用できるため、低いコストでＮＯX
触媒の上流端を冷却可能であるという効果が得られる。
【００１２】図７は本発明の第三実施形態の内燃機関の
排気ガス浄化装置を示す。本実施形態では、ＮＯX 触媒
１７より上流側に配置された還元剤添加手段、即ちＨＣ
供給弁１９からのＨＣ添加時間、即ちＨＣ添加量を制御
することによりＮＯX 触媒１７の上流端２０を冷却す
る。本実施形態ではＨＣ供給弁１９が冷却装置として機
能する。尚、冷却装置としてＨＣ供給弁を用いたこと以
外の構成は第一実施形態と同様である。本実施形態では
上流端２０の温度Ｔが上流側所定温度Ｔ1 以上である時
には予め定められた時間ｔ0 ／ｎ1 のＨＣ供給弁１９の
開弁をｎ1 回行う。ここでｔ0 は所定期間の機関運転状
態におけるＮＯX 触媒の浄化反応に必要な量のＨＣを供
給するのに必要なＨＣ供給弁の開弁時間であり、マップ
の形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。また、ｎ1
は所定期間におけるＨＣ供給弁の開弁回数である。従っ
て、ｔ0 ／ｎ1 はＨＣ供給弁を一回当たり開弁する時間
であり、この開弁時間ｔ0 ／ｎ1 は、ＮＯX 触媒１７の
上流端２０へ液状のＨＣを付着させて上流端２０を冷却
し、付着したＨＣの気化や熱分解により上流端２０を更
に冷却するのに十分な量のＨＣを供給できる時間であ
る。また、下流端２４の温度Ｔ’が下流側所定温度Ｔ2
以下である時には予め定められた時間ｔ0 ／ｎ2のＨＣ
供給弁１９の開弁をｎ2 回行う。ｎ2 もｎ1 と同様に所
定期間におけるＨＣ供給弁の開弁回数であり、時間ｔ0
／ｎ2 の開弁によりＨＣ供給弁が開弁一回当たりに供給
するＨＣ量は、所定期間においてＮＯX 触媒１７の浄化
作用を促すのに十分な量のＨＣを供給できる時間であ
る。しかしながら、必ずしも上流端２０を冷却できる量
を１回の開弁で供給する必要はなく、また、できるだけ
多くの回数で少量ずつＨＣを供給するほうが、ＮＯX 触
媒へのＨＣの均一的な供給やそれに伴う浄化性能向上の
観点から望ましい。従って、ｎ2 はｎ1 よりも大きい値
となる。尚、一回当たりにＮＯX 触媒へ供給されるＨＣ
の量が多ければ多いほど冷却効果が高いが、一回当たり
に供給されるＨＣ量が多すぎると、ＮＯX 触媒内におい
て浄化反応や燃焼せずに未燃ＨＣとして下流へ流出して
しまうという問題が生じるため、ｎ1 は供給されたＨＣ
が未燃ＨＣの状態で下流へ流出しない値を上限とすべき
である。加熱装置２６の制御については第一実施形態と
同様である。図８は本発明の第三実施形態に従った触媒
温度制御のフローチャートを示す。ステップＳ８１０に
おいてＮＯX 触媒１７の上流端２０の温度Ｔが上流側所
定温度Ｔ1 以上であるか否かが判別される。ＮＯX 触媒
１７の上流端２０の温度Ｔが上流側所定温度Ｔ1 以上で
ある時にはステップＳ８１２へ進み予め定められた時間
ｔ0 ／ｎ1 のＨＣ供給弁１９の開弁をｎ1 回実行し、ス
テップＳ８１６へ進む。ＮＯX 触媒１７の上流端２０の
温度Ｔが上流側所定温度Ｔ1 以上でない時にはステップ
Ｓ８１４へ進み予め定められた時間ｔ0 ／ｎ2 のＨＣ供
給弁１９の開弁をｎ2 回実行し、ステップＳ８１６へ進
む。次にステップＳ８１６では、ＮＯX触媒１７の下流
端２４の温度Ｔ’が下流側所定温度Ｔ2 以下であるか否
かが判別される。ＮＯX 触媒１７の下流端２４の温度
Ｔ’が下流側所定温度Ｔ2 以下である時にはステップＳ
８１８へ進み加熱装置２６を作動（ＯＮ）し、処理サイ
クルを終了する。ＮＯX 触媒１７の下流端２４の温度
Ｔ’が下流側所定温度Ｔ2 以下でない時にはステップＳ
８２０へ進み加熱装置２６の作動を停止（ＯＦＦ）し、
処理サイクルを終了する。本実施形態によれば、第一実
施形態に加えて、ＮＯX 触媒の浄化作用を促すために既
に設置されているＨＣ供給弁をＮＯX 触媒の上流端を冷
却する冷却装置として共用するため、更に冷却装置を追
加する必要がなく、低コストで構造が簡便な排気ガス浄
化装置を提供できるという効果が得られる。
排気ガス浄化装置を示す。本実施形態では、ＮＯX 触媒
１７より上流側に配置された還元剤添加手段、即ちＨＣ
供給弁１９からのＨＣ添加時間、即ちＨＣ添加量を制御
することによりＮＯX 触媒１７の上流端２０を冷却す
る。本実施形態ではＨＣ供給弁１９が冷却装置として機
能する。尚、冷却装置としてＨＣ供給弁を用いたこと以
外の構成は第一実施形態と同様である。本実施形態では
上流端２０の温度Ｔが上流側所定温度Ｔ1 以上である時
には予め定められた時間ｔ0 ／ｎ1 のＨＣ供給弁１９の
開弁をｎ1 回行う。ここでｔ0 は所定期間の機関運転状
態におけるＮＯX 触媒の浄化反応に必要な量のＨＣを供
給するのに必要なＨＣ供給弁の開弁時間であり、マップ
の形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。また、ｎ1
は所定期間におけるＨＣ供給弁の開弁回数である。従っ
て、ｔ0 ／ｎ1 はＨＣ供給弁を一回当たり開弁する時間
であり、この開弁時間ｔ0 ／ｎ1 は、ＮＯX 触媒１７の
上流端２０へ液状のＨＣを付着させて上流端２０を冷却
し、付着したＨＣの気化や熱分解により上流端２０を更
に冷却するのに十分な量のＨＣを供給できる時間であ
る。また、下流端２４の温度Ｔ’が下流側所定温度Ｔ2
以下である時には予め定められた時間ｔ0 ／ｎ2のＨＣ
供給弁１９の開弁をｎ2 回行う。ｎ2 もｎ1 と同様に所
定期間におけるＨＣ供給弁の開弁回数であり、時間ｔ0
／ｎ2 の開弁によりＨＣ供給弁が開弁一回当たりに供給
するＨＣ量は、所定期間においてＮＯX 触媒１７の浄化
作用を促すのに十分な量のＨＣを供給できる時間であ
る。しかしながら、必ずしも上流端２０を冷却できる量
を１回の開弁で供給する必要はなく、また、できるだけ
多くの回数で少量ずつＨＣを供給するほうが、ＮＯX 触
媒へのＨＣの均一的な供給やそれに伴う浄化性能向上の
観点から望ましい。従って、ｎ2 はｎ1 よりも大きい値
となる。尚、一回当たりにＮＯX 触媒へ供給されるＨＣ
の量が多ければ多いほど冷却効果が高いが、一回当たり
に供給されるＨＣ量が多すぎると、ＮＯX 触媒内におい
て浄化反応や燃焼せずに未燃ＨＣとして下流へ流出して
しまうという問題が生じるため、ｎ1 は供給されたＨＣ
が未燃ＨＣの状態で下流へ流出しない値を上限とすべき
である。加熱装置２６の制御については第一実施形態と
同様である。図８は本発明の第三実施形態に従った触媒
温度制御のフローチャートを示す。ステップＳ８１０に
おいてＮＯX 触媒１７の上流端２０の温度Ｔが上流側所
定温度Ｔ1 以上であるか否かが判別される。ＮＯX 触媒
１７の上流端２０の温度Ｔが上流側所定温度Ｔ1 以上で
ある時にはステップＳ８１２へ進み予め定められた時間
ｔ0 ／ｎ1 のＨＣ供給弁１９の開弁をｎ1 回実行し、ス
テップＳ８１６へ進む。ＮＯX 触媒１７の上流端２０の
温度Ｔが上流側所定温度Ｔ1 以上でない時にはステップ
Ｓ８１４へ進み予め定められた時間ｔ0 ／ｎ2 のＨＣ供
給弁１９の開弁をｎ2 回実行し、ステップＳ８１６へ進
む。次にステップＳ８１６では、ＮＯX触媒１７の下流
端２４の温度Ｔ’が下流側所定温度Ｔ2 以下であるか否
かが判別される。ＮＯX 触媒１７の下流端２４の温度
Ｔ’が下流側所定温度Ｔ2 以下である時にはステップＳ
８１８へ進み加熱装置２６を作動（ＯＮ）し、処理サイ
クルを終了する。ＮＯX 触媒１７の下流端２４の温度
Ｔ’が下流側所定温度Ｔ2 以下でない時にはステップＳ
８２０へ進み加熱装置２６の作動を停止（ＯＦＦ）し、
処理サイクルを終了する。本実施形態によれば、第一実
施形態に加えて、ＮＯX 触媒の浄化作用を促すために既
に設置されているＨＣ供給弁をＮＯX 触媒の上流端を冷
却する冷却装置として共用するため、更に冷却装置を追
加する必要がなく、低コストで構造が簡便な排気ガス浄
化装置を提供できるという効果が得られる。
【００１３】図９は本発明の第四実施形態の内燃機関の
排気ガス浄化装置を示す。本実施形態のＮＯX 触媒１７
の断面積は下流側ほど小さい。ＮＯX 触媒１７内ではＮ
ＯXの浄化反応により熱が生成され、この反応熱は排気
ガス流に乗って下流へと伝達されてＮＯX 触媒１７の下
流端２４に集まる。従って、通常、ＮＯX 触媒１７では
上流端２０よりも下流端２４の方が温度が高くなる。本
実施形態では、ＮＯX触媒１７の断面積を下流側ほど小
さくし、下流側の熱容量を小さくしたため、ＮＯX 触媒
１７の下流端２４の温度を常に高く維持することができ
る。従って、下流端２４の温度を下流側所定温度Ｔ2 以
上に維持するために加熱装置２６を作動させる頻度が低
減され、加熱装置の寿命が延びる。尚、本実施形態は、
上述したＮＯX 触媒の形状以外の構成は第一実施形態と
同様である。
排気ガス浄化装置を示す。本実施形態のＮＯX 触媒１７
の断面積は下流側ほど小さい。ＮＯX 触媒１７内ではＮ
ＯXの浄化反応により熱が生成され、この反応熱は排気
ガス流に乗って下流へと伝達されてＮＯX 触媒１７の下
流端２４に集まる。従って、通常、ＮＯX 触媒１７では
上流端２０よりも下流端２４の方が温度が高くなる。本
実施形態では、ＮＯX触媒１７の断面積を下流側ほど小
さくし、下流側の熱容量を小さくしたため、ＮＯX 触媒
１７の下流端２４の温度を常に高く維持することができ
る。従って、下流端２４の温度を下流側所定温度Ｔ2 以
上に維持するために加熱装置２６を作動させる頻度が低
減され、加熱装置の寿命が延びる。尚、本実施形態は、
上述したＮＯX 触媒の形状以外の構成は第一実施形態と
同様である。
【００１４】図１０は本発明の第五実施形態の内燃機関
の排気ガス浄化装置を示す。本実施形態では、ＮＯX 触
媒１７の上流端２０を包囲するケーシング１８の外周壁
面に冷却用のフィン１０１を設け、この冷却用のフィン
１０１によりＮＯX 触媒１７の上流端２０を冷却する。
即ち、本実施形態では、第一実施形態の冷却装置として
冷却用のフィン１０１を用いる。冷却用のフィン１０１
により、ＮＯX 触媒１７の上流端２０の温度は、上流側
所定温度Ｔ1 以下に維持される。尚、本実施形態は、冷
却装置として冷却用のフィンを用いたこと以外の構成は
第一実施形態と同様である。図１１は本発明の第五実施
形態に従った触媒温度制御のフローチャートを示してお
り、ステップＳ１１１６において、ＮＯX 触媒１７の下
流端２４の温度Ｔ’が下流側所定温度Ｔ2 以下であるか
否かが判別される。ＮＯX 触媒１７の下流端２４の温度
Ｔ’が下流側所定温度Ｔ2 以下である時にはステップＳ
１１１８へ進み加熱装置を作動（ＯＮ）し、処理サイク
ルを終了する。ＮＯX 触媒１７の下流端２４の温度Ｔ’
が下流側所定温度Ｔ2 以下でない時にはステップＳ１１
２０へ進み加熱装置の作動を停止（ＯＦＦ）し、処理サ
イクルを終了する。本実施形態では、第一実施形態の効
果に加え、冷却用のフィンを用いたことにより低コスト
で冷却装置を構成することが可能であるという効果があ
る。
の排気ガス浄化装置を示す。本実施形態では、ＮＯX 触
媒１７の上流端２０を包囲するケーシング１８の外周壁
面に冷却用のフィン１０１を設け、この冷却用のフィン
１０１によりＮＯX 触媒１７の上流端２０を冷却する。
即ち、本実施形態では、第一実施形態の冷却装置として
冷却用のフィン１０１を用いる。冷却用のフィン１０１
により、ＮＯX 触媒１７の上流端２０の温度は、上流側
所定温度Ｔ1 以下に維持される。尚、本実施形態は、冷
却装置として冷却用のフィンを用いたこと以外の構成は
第一実施形態と同様である。図１１は本発明の第五実施
形態に従った触媒温度制御のフローチャートを示してお
り、ステップＳ１１１６において、ＮＯX 触媒１７の下
流端２４の温度Ｔ’が下流側所定温度Ｔ2 以下であるか
否かが判別される。ＮＯX 触媒１７の下流端２４の温度
Ｔ’が下流側所定温度Ｔ2 以下である時にはステップＳ
１１１８へ進み加熱装置を作動（ＯＮ）し、処理サイク
ルを終了する。ＮＯX 触媒１７の下流端２４の温度Ｔ’
が下流側所定温度Ｔ2 以下でない時にはステップＳ１１
２０へ進み加熱装置の作動を停止（ＯＦＦ）し、処理サ
イクルを終了する。本実施形態では、第一実施形態の効
果に加え、冷却用のフィンを用いたことにより低コスト
で冷却装置を構成することが可能であるという効果があ
る。
【００１５】図１２は本発明の第六実施形態の内燃機関
の排気ガス浄化装置を示し、図１３は図１２の線Ａ−Ａ
に沿った側面図である。本実施形態では、ＮＯX 触媒１
７より上流側の上流側排気管１６’をＮＯX 触媒１７の
下流端２４に接触させる。上流側排気管１６’内を流れ
る排気ガスの温度は下流側所定温度Ｔ2 よりも高い。こ
の高温の排気ガスの熱は、上流側排気管１６’の管壁を
介してＮＯX 触媒１７の下流端２４に伝達される。従っ
て、下流端２４の温度が下流側所定温度Ｔ2 以上にまで
上昇せしめられる。また、ＮＯX 触媒１７の上流端２０
へ流入する排気ガスの温度は、ＮＯX 触媒１７の下流端
２４への熱伝達と、排気ガスがＮＯX 触媒１７へ到達す
るまでの熱放出とにより、上流側所定温度Ｔ1 よりも低
い。従って、上流端２０の温度は上流側所定温度Ｔ1 以
下に維持される。言い換えれば、ＮＯX 触媒１７の下流
端２４と、ＮＯX 触媒１７より上流側において下流端２
４と接触する上流側排気管１６’の管壁とにより熱交換
器が構成される。本実施形態では、加熱装置や冷却装置
を用いずともＮＯX 触媒の上流端と下流端との間に温度
勾配をつけることが可能である。
の排気ガス浄化装置を示し、図１３は図１２の線Ａ−Ａ
に沿った側面図である。本実施形態では、ＮＯX 触媒１
７より上流側の上流側排気管１６’をＮＯX 触媒１７の
下流端２４に接触させる。上流側排気管１６’内を流れ
る排気ガスの温度は下流側所定温度Ｔ2 よりも高い。こ
の高温の排気ガスの熱は、上流側排気管１６’の管壁を
介してＮＯX 触媒１７の下流端２４に伝達される。従っ
て、下流端２４の温度が下流側所定温度Ｔ2 以上にまで
上昇せしめられる。また、ＮＯX 触媒１７の上流端２０
へ流入する排気ガスの温度は、ＮＯX 触媒１７の下流端
２４への熱伝達と、排気ガスがＮＯX 触媒１７へ到達す
るまでの熱放出とにより、上流側所定温度Ｔ1 よりも低
い。従って、上流端２０の温度は上流側所定温度Ｔ1 以
下に維持される。言い換えれば、ＮＯX 触媒１７の下流
端２４と、ＮＯX 触媒１７より上流側において下流端２
４と接触する上流側排気管１６’の管壁とにより熱交換
器が構成される。本実施形態では、加熱装置や冷却装置
を用いずともＮＯX 触媒の上流端と下流端との間に温度
勾配をつけることが可能である。
【００１６】図１４は本発明の第七実施形態の内燃機関
の排気ガス浄化装置を示す。本実施形態では、第六実施
形態の排気ガス浄化装置において、ＮＯX 触媒１７の下
流端２４に接触された排気管部分とＮＯX 触媒１７との
間において、更なる熱交換器、例えばマフラー１４１を
上流側排気管１６’に取り付ける。排気ガスはマフラー
１４１を通過する際に熱が放出されるため、ＮＯX 触媒
１７の上流端２０へ到達した排気ガスの温度は第六実施
形態に比べて低い。本実施形態では、第六実施形態の効
果に加え、ＮＯX 触媒の上流端の温度を上流側所定温度
以下に確実に維持することが可能であるという効果があ
る。
の排気ガス浄化装置を示す。本実施形態では、第六実施
形態の排気ガス浄化装置において、ＮＯX 触媒１７の下
流端２４に接触された排気管部分とＮＯX 触媒１７との
間において、更なる熱交換器、例えばマフラー１４１を
上流側排気管１６’に取り付ける。排気ガスはマフラー
１４１を通過する際に熱が放出されるため、ＮＯX 触媒
１７の上流端２０へ到達した排気ガスの温度は第六実施
形態に比べて低い。本実施形態では、第六実施形態の効
果に加え、ＮＯX 触媒の上流端の温度を上流側所定温度
以下に確実に維持することが可能であるという効果があ
る。
【００１７】図１５は本発明の第八実施形態の内燃機関
の排気ガス浄化装置を示す。図１６は図１５の線Ｂ−Ｂ
に沿った側面図である。本実施形態では、排気管１６の
一部を内管１５１と外管１５２とからなる二重管構造と
し、内管１５１内にＮＯX 触媒１７を取り付ける。上流
側排気管１６’は図１５で見て二重管構造の左側領域に
おいて外管１５２の上流端に接続され、内管１５１と外
管１５２との間に形成される空間１５４へ連通される。
空間１５４は図１５で見て二重管構造の右側領域におい
て内管１５１へ連通される。更に、内管１５１は図１５
で見て二重管構造の左側領域において下流側排気管１
６’’へ連通される。従って、排気ガスは上流側排気管
１６’から空間１５４を経由して内管１５１、即ちＮＯ
X 触媒１７へと流入し、下流側排気管１６’’から排出
される。本実施形態では、空間１５４を流れる排気ガス
の流通方向と、内管１５１内を流れる排気ガスの流通方
向とは互いに逆方向である。本実施形態では、上流側排
気管１６’から空間１５４へ流入する高温の排気ガスが
内管１５１の下流端壁１５３に接触するため、第六実施
形態と同様に、ＮＯ X 触媒１７の下流端２４の温度が下
流側所定温度Ｔ2 以上に上昇せしめられる。また、ＮＯ
X 触媒１７の上流端２０へ流入する排気ガスの温度は、
第六実施形態と同様に、下流端壁１５３における熱交換
と、排気ガスがＮＯX 触媒１７へ到達するまでの熱放出
とにより低くなっているため、上流端２０の温度は上流
側所定温度Ｔ1 以下に維持される。また、本実施形態に
は、第六実施形態のように配管するのに必要なスペース
が小さいため、全体が小型化可能である。
の排気ガス浄化装置を示す。図１６は図１５の線Ｂ−Ｂ
に沿った側面図である。本実施形態では、排気管１６の
一部を内管１５１と外管１５２とからなる二重管構造と
し、内管１５１内にＮＯX 触媒１７を取り付ける。上流
側排気管１６’は図１５で見て二重管構造の左側領域に
おいて外管１５２の上流端に接続され、内管１５１と外
管１５２との間に形成される空間１５４へ連通される。
空間１５４は図１５で見て二重管構造の右側領域におい
て内管１５１へ連通される。更に、内管１５１は図１５
で見て二重管構造の左側領域において下流側排気管１
６’’へ連通される。従って、排気ガスは上流側排気管
１６’から空間１５４を経由して内管１５１、即ちＮＯ
X 触媒１７へと流入し、下流側排気管１６’’から排出
される。本実施形態では、空間１５４を流れる排気ガス
の流通方向と、内管１５１内を流れる排気ガスの流通方
向とは互いに逆方向である。本実施形態では、上流側排
気管１６’から空間１５４へ流入する高温の排気ガスが
内管１５１の下流端壁１５３に接触するため、第六実施
形態と同様に、ＮＯ X 触媒１７の下流端２４の温度が下
流側所定温度Ｔ2 以上に上昇せしめられる。また、ＮＯ
X 触媒１７の上流端２０へ流入する排気ガスの温度は、
第六実施形態と同様に、下流端壁１５３における熱交換
と、排気ガスがＮＯX 触媒１７へ到達するまでの熱放出
とにより低くなっているため、上流端２０の温度は上流
側所定温度Ｔ1 以下に維持される。また、本実施形態に
は、第六実施形態のように配管するのに必要なスペース
が小さいため、全体が小型化可能である。
【００１８】図１７は本発明の第九実施形態の内燃機関
の排気ガス浄化装置を示し、図１８は図１７の線Ｃ−Ｃ
に沿った側面図である。本実施形態では、第八実施形態
において、ＮＯX 触媒１７の断面積を下流側ほど小さく
している。これにより、第八実施形態の効果に加えて、
第四実施形態と同様の効果が得られる。
の排気ガス浄化装置を示し、図１８は図１７の線Ｃ−Ｃ
に沿った側面図である。本実施形態では、第八実施形態
において、ＮＯX 触媒１７の断面積を下流側ほど小さく
している。これにより、第八実施形態の効果に加えて、
第四実施形態と同様の効果が得られる。
【００１９】図１９は本発明の第十実施形態の内燃機関
の排気ガス浄化装置を示す。また、図２０は図１９の線
Ｄ−Ｄに沿った断面図であり、図２１は図１９の線Ｅ−
Ｅに沿った断面図である。本実施形態の排気ガス浄化装
置は、内管、即ち上流側排気管１６’を包囲する外管１
９１を備えた二重管構造となっており、上流側排気管１
６’と外管１９１との間に空間１９２が形成される。上
流側排気管１６’は図２０で見て二重管構造の上側領域
において空間１９１へ接続される。空間１９１は図２１
で見て中央領域において下流側排気管１６’’へ接続さ
れる。空間１９１には上流側排気管１６’を包囲するよ
うに一対の半円筒状のＮＯX 触媒１７が配置される。排
気ガスは、図２０および図２１を参照すると、排気ガス
は上流側排気管１６’から空間１９１およびＮＯX 触媒
１７を経由して下流側排気管１６’’へと流れる。図１
９を参照して排気ガスの流れを説明すると、排気ガスは
ＮＯX 触媒１７の外側の円筒面からＮＯX 触媒１７へ流
入し、ＮＯX 触媒１７の内側の平坦面から下流側排気管
１６’’へ放出される。本実施形態では、第六実施形態
と同様に、上流側排気管１６’内を流れる高温の排気ガ
スの熱がＮＯX 触媒１７の下流端２４へ伝達されるた
め、下流端２４の温度が下流側所定温度Ｔ2 以上に上昇
せしめられると共に、ＮＯX 触媒１７の下流端２４への
熱伝達と下流端２４へ流入するまでの熱放出により温度
が低下した排気ガスがＮＯX 触媒１７へ流入するため、
ＮＯX 触媒１７の上流端２０の温度が上流側所定温度Ｔ
1 以下に維持される。
の排気ガス浄化装置を示す。また、図２０は図１９の線
Ｄ−Ｄに沿った断面図であり、図２１は図１９の線Ｅ−
Ｅに沿った断面図である。本実施形態の排気ガス浄化装
置は、内管、即ち上流側排気管１６’を包囲する外管１
９１を備えた二重管構造となっており、上流側排気管１
６’と外管１９１との間に空間１９２が形成される。上
流側排気管１６’は図２０で見て二重管構造の上側領域
において空間１９１へ接続される。空間１９１は図２１
で見て中央領域において下流側排気管１６’’へ接続さ
れる。空間１９１には上流側排気管１６’を包囲するよ
うに一対の半円筒状のＮＯX 触媒１７が配置される。排
気ガスは、図２０および図２１を参照すると、排気ガス
は上流側排気管１６’から空間１９１およびＮＯX 触媒
１７を経由して下流側排気管１６’’へと流れる。図１
９を参照して排気ガスの流れを説明すると、排気ガスは
ＮＯX 触媒１７の外側の円筒面からＮＯX 触媒１７へ流
入し、ＮＯX 触媒１７の内側の平坦面から下流側排気管
１６’’へ放出される。本実施形態では、第六実施形態
と同様に、上流側排気管１６’内を流れる高温の排気ガ
スの熱がＮＯX 触媒１７の下流端２４へ伝達されるた
め、下流端２４の温度が下流側所定温度Ｔ2 以上に上昇
せしめられると共に、ＮＯX 触媒１７の下流端２４への
熱伝達と下流端２４へ流入するまでの熱放出により温度
が低下した排気ガスがＮＯX 触媒１７へ流入するため、
ＮＯX 触媒１７の上流端２０の温度が上流側所定温度Ｔ
1 以下に維持される。
【００２０】図２２は本発明の第十一実施形態の内燃機
関の排気ガス浄化装置を示し、図２３は図２２の線Ｆ−
Ｆに沿った断面図である。本実施形態では、ＮＯX 触媒
１７内に径の小さい多数の細管２２１をＮＯX 触媒１７
の断面において均一に分布するよう形成する。上流側排
気管１６’が図２２で見て触媒の左側領域において細管
２２１に接続される。そして、細管２２１は図２２で見
て触媒の右側領域においてＮＯX 触媒１７の上流端２０
に連通される。更に、ＮＯX 触媒１７の下流端２４は図
２２で見て左側領域において下流側排気管１６’’に接
続される。従って、排気ガスは上流側排気管１６’から
細管２２１を経由してＮＯX 触媒１７へ流入し、下流側
排気管１６’’から排出される。本実施形態では、細管
２２１を流れる排気ガスの流通方向と、ＮＯX 触媒１７
内を流れる排気ガスの流通方向とは互いに逆方向であ
る。本実施形態では、第六実施形態と同様に、上流側排
気管１６’から細管２２１へ排気ガスが流入する際に排
気ガスの熱がＮＯX 触媒１７の下流端２４へ伝達される
ため、下流端２４の温度が下流側所定温度Ｔ2 以上に上
昇せしめられ、上流側での熱交換と熱放出とにより温度
が低くなった排気ガスがＮＯX 触媒１７の上流端２０へ
流入するため、上流端２０は上流側所定温度Ｔ1 以下に
維持される。また、ＮＯX 触媒１７内に細管２２１を均
一に分布させたことにより、ＮＯX 触媒１７の横断面に
おける温度を均一とすることができるため、ＮＯX 触媒
１７の高い浄化作用を安定して確保することができる。
関の排気ガス浄化装置を示し、図２３は図２２の線Ｆ−
Ｆに沿った断面図である。本実施形態では、ＮＯX 触媒
１７内に径の小さい多数の細管２２１をＮＯX 触媒１７
の断面において均一に分布するよう形成する。上流側排
気管１６’が図２２で見て触媒の左側領域において細管
２２１に接続される。そして、細管２２１は図２２で見
て触媒の右側領域においてＮＯX 触媒１７の上流端２０
に連通される。更に、ＮＯX 触媒１７の下流端２４は図
２２で見て左側領域において下流側排気管１６’’に接
続される。従って、排気ガスは上流側排気管１６’から
細管２２１を経由してＮＯX 触媒１７へ流入し、下流側
排気管１６’’から排出される。本実施形態では、細管
２２１を流れる排気ガスの流通方向と、ＮＯX 触媒１７
内を流れる排気ガスの流通方向とは互いに逆方向であ
る。本実施形態では、第六実施形態と同様に、上流側排
気管１６’から細管２２１へ排気ガスが流入する際に排
気ガスの熱がＮＯX 触媒１７の下流端２４へ伝達される
ため、下流端２４の温度が下流側所定温度Ｔ2 以上に上
昇せしめられ、上流側での熱交換と熱放出とにより温度
が低くなった排気ガスがＮＯX 触媒１７の上流端２０へ
流入するため、上流端２０は上流側所定温度Ｔ1 以下に
維持される。また、ＮＯX 触媒１７内に細管２２１を均
一に分布させたことにより、ＮＯX 触媒１７の横断面に
おける温度を均一とすることができるため、ＮＯX 触媒
１７の高い浄化作用を安定して確保することができる。
【００２１】図２４は本発明の第十二実施形態の内燃機
関の排気ガス浄化装置を示した図であり、図２５は本実
施形態のＮＯX 触媒１７の上流端−下流端方向に対する
触媒金属の担持量を示した図であり、図２６はＮＯX 触
媒１７の上流端−下流端方向に対するＮＯ2 生成量を示
した図である。本実施形態においても、ＨＣ供給弁１９
を第三実施形態と同様に制御することにより、ＮＯX 触
媒１７の上流端２０の温度を上流側所定温度Ｔ1 以下に
維持する。また、本実施形態のＮＯX 触媒１７では、第
三実施形態のように加熱装置２６をＮＯX 触媒１７の下
流端２４に設けずに、下流側ほど触媒金属の担持量を増
大させる。即ち、下流側ほど触媒金属の担持密度を増大
する。ＮＯX の浄化反応量はＮＯX 触媒１７に担持され
た触媒金属量に依存する。一般に、担持された触媒金属
量が多ければ多いほど反応量が多く、図２６に示したよ
うに浄化作用途中で生成されるＮＯ2 量も増大する。Ｎ
Ｏ X の浄化作用には発熱反応が伴うため、触媒金属担持
量の多いＮＯX 触媒１７の下流側ほど発熱反応により温
度が高くなる。従って、ＮＯX 触媒１７の下流端２４の
温度が下流側所定温度Ｔ2 以上に維持され、本実施形態
では触媒自体が加熱手段を構成する。
関の排気ガス浄化装置を示した図であり、図２５は本実
施形態のＮＯX 触媒１７の上流端−下流端方向に対する
触媒金属の担持量を示した図であり、図２６はＮＯX 触
媒１７の上流端−下流端方向に対するＮＯ2 生成量を示
した図である。本実施形態においても、ＨＣ供給弁１９
を第三実施形態と同様に制御することにより、ＮＯX 触
媒１７の上流端２０の温度を上流側所定温度Ｔ1 以下に
維持する。また、本実施形態のＮＯX 触媒１７では、第
三実施形態のように加熱装置２６をＮＯX 触媒１７の下
流端２４に設けずに、下流側ほど触媒金属の担持量を増
大させる。即ち、下流側ほど触媒金属の担持密度を増大
する。ＮＯX の浄化反応量はＮＯX 触媒１７に担持され
た触媒金属量に依存する。一般に、担持された触媒金属
量が多ければ多いほど反応量が多く、図２６に示したよ
うに浄化作用途中で生成されるＮＯ2 量も増大する。Ｎ
Ｏ X の浄化作用には発熱反応が伴うため、触媒金属担持
量の多いＮＯX 触媒１７の下流側ほど発熱反応により温
度が高くなる。従って、ＮＯX 触媒１７の下流端２４の
温度が下流側所定温度Ｔ2 以上に維持され、本実施形態
では触媒自体が加熱手段を構成する。
【００２２】図２７は本発明の第十三実施形態の内燃機
関の排気ガス浄化装置のＮＯX 触媒１７の上流端−下流
端方向に対する触媒金属担持体、即ち、触媒金属の担持
層の厚さを示し、図２８はＮＯX 触媒１７の上流端−下
流端方向に対するＨＣ吸着量を示し、図２９はＮＯX 触
媒１７の上流端−下流端方向に対するＮＯ2 生成量を示
す。第十二実施形態では触媒金属担持量を下流側ほど増
大しているのに対し、本実施形態では触媒金属担持層の
厚さを上流側ほど厚くしており、これ以外の構成は第十
二実施形態と同様である。第十二実施形態と同様に、Ｈ
Ｃ供給弁１９からＮＯX 触媒１７へ供給されたＨＣによ
りＮＯX 触媒１７の上流端２０が冷却されて上流側所定
温度Ｔ1 以下に維持される。また、供給されたＨＣは、
一旦、触媒金属担持層へ吸着されてから徐々に下流へと
移動し、ＮＯX の浄化作用に用いられる。ところで、Ｈ
Ｃは熱分解により浄化反応性の高い低沸点ＨＣへと改質
される。一般的には、ＮＯX 触媒の上流側に吸着したＨ
Ｃが下流側へ移動するにつれて改質され、ＨＣの浄化反
応性が高まったところで浄化反応が行われる。従って、
ＮＯX 触媒の上流側に吸着されるＨＣが多いことがＮＯ
X 触媒に浄化反応を行わせる上で有利である。本実施形
態では、触媒金属担持層の厚さを上流側ほど厚くしてい
るため、吸着されるＨＣ量も上流側ほど多い。従って、
下流側で浄化反応に寄与する改質されたＨＣ量が多い。
また、下流側にて浄化反応が多く行われ、この浄化反応
により熱が生成されるため、ＮＯX 触媒１７の下流端２
４の温度が下流側所定温度Ｔ2 以上へ上昇せしめられ
る。従って、本実施形態においても、第十二実施形態と
同様に、触媒自体が加熱手段として機能する。
関の排気ガス浄化装置のＮＯX 触媒１７の上流端−下流
端方向に対する触媒金属担持体、即ち、触媒金属の担持
層の厚さを示し、図２８はＮＯX 触媒１７の上流端−下
流端方向に対するＨＣ吸着量を示し、図２９はＮＯX 触
媒１７の上流端−下流端方向に対するＮＯ2 生成量を示
す。第十二実施形態では触媒金属担持量を下流側ほど増
大しているのに対し、本実施形態では触媒金属担持層の
厚さを上流側ほど厚くしており、これ以外の構成は第十
二実施形態と同様である。第十二実施形態と同様に、Ｈ
Ｃ供給弁１９からＮＯX 触媒１７へ供給されたＨＣによ
りＮＯX 触媒１７の上流端２０が冷却されて上流側所定
温度Ｔ1 以下に維持される。また、供給されたＨＣは、
一旦、触媒金属担持層へ吸着されてから徐々に下流へと
移動し、ＮＯX の浄化作用に用いられる。ところで、Ｈ
Ｃは熱分解により浄化反応性の高い低沸点ＨＣへと改質
される。一般的には、ＮＯX 触媒の上流側に吸着したＨ
Ｃが下流側へ移動するにつれて改質され、ＨＣの浄化反
応性が高まったところで浄化反応が行われる。従って、
ＮＯX 触媒の上流側に吸着されるＨＣが多いことがＮＯ
X 触媒に浄化反応を行わせる上で有利である。本実施形
態では、触媒金属担持層の厚さを上流側ほど厚くしてい
るため、吸着されるＨＣ量も上流側ほど多い。従って、
下流側で浄化反応に寄与する改質されたＨＣ量が多い。
また、下流側にて浄化反応が多く行われ、この浄化反応
により熱が生成されるため、ＮＯX 触媒１７の下流端２
４の温度が下流側所定温度Ｔ2 以上へ上昇せしめられ
る。従って、本実施形態においても、第十二実施形態と
同様に、触媒自体が加熱手段として機能する。
【００２３】本願では特定の実施形態を用いて本発明を
説明したが、これは本発明を制限するものではなく、各
実施形態の冷却手段および加熱手段を適宜組み合わせて
排気ガス浄化装置を構成することが可能である。また、
本発明の第五〜第十三実施形態の各々において冷却手段
または加熱手段として用いた構成が、ＮＯX 触媒の上流
端を上流側所定温度以下に維持し、ＮＯ X 触媒の下流端
を下流端所定温度以上に維持するのに十分でない時に
は、第一〜第四実施形態で用いられる冷却装置または加
熱装置を併用すればよい。この場合、第五〜第十三実施
形態の構成によりＮＯX 触媒に温度勾配がつけられるた
め、追加した冷却装置または加熱装置を作動すべき頻度
は少なく、従って、冷却装置および加熱装置の寿命を長
く確保することができる。
説明したが、これは本発明を制限するものではなく、各
実施形態の冷却手段および加熱手段を適宜組み合わせて
排気ガス浄化装置を構成することが可能である。また、
本発明の第五〜第十三実施形態の各々において冷却手段
または加熱手段として用いた構成が、ＮＯX 触媒の上流
端を上流側所定温度以下に維持し、ＮＯ X 触媒の下流端
を下流端所定温度以上に維持するのに十分でない時に
は、第一〜第四実施形態で用いられる冷却装置または加
熱装置を併用すればよい。この場合、第五〜第十三実施
形態の構成によりＮＯX 触媒に温度勾配がつけられるた
め、追加した冷却装置または加熱装置を作動すべき頻度
は少なく、従って、冷却装置および加熱装置の寿命を長
く確保することができる。
【００２４】
【発明の効果】本発明の請求項１および２によれば、触
媒の上流端と下流端との間に温度勾配をつけられるた
め、触媒温度が排気ガス浄化作用を行う温度領域内にあ
る可能性が従来に比べて高くなり、従ってＮＯX の浄化
率を高く確保することが可能となる。本発明の請求項３
によれば、機関排気通路を二重管構造として熱交換器を
構成したことにより、小空間で熱交換器を構成すること
ができる。本発明の請求項４によれば、触媒の上流端よ
りも下流端のほうが熱容量が小さくなるため、触媒内に
おける浄化反応により発生した熱による下流端の温度上
昇が上流端の温度上昇よりも大きくなるため、触媒の上
流端と下流端との間に温度勾配がよりつき易くなる。本
発明の請求項５によれば、冷却装置として冷却液を用い
たことにより、低コストで冷却装置を構成することがで
きる。本発明の請求項６によれば、還元剤により触媒の
上流端が冷却され、加熱装置により触媒の下流端が加熱
されるため、触媒の上流端と下流端との間に温度勾配を
つけたことにより、触媒温度が排気ガス浄化作用を行う
温度領域にある可能性が従来に比べて高くなり、従って
ＮＯX の浄化率を高く確保することが可能となる。本発
明の請求項７によれば、触媒の上流端に吸着された還元
剤の気化や熱分解により触媒の上流端が冷却され、上流
端にて熱分解されて浄化反応し易くなった還元剤が触媒
の下流端において浄化反応して熱を生成するため、触媒
の上流端と下流端との間に温度勾配がつく。従って、触
媒温度が排気ガス浄化作用を行う温度領域にある可能性
が従来に比べて高くなり、従ってＮＯX の浄化率を高く
確保することが可能となる。本発明の請求項８によれ
ば、触媒金属の担持密度が大きい触媒の下流側ほど多く
発熱を伴う浄化反応が行われるため、触媒の下流端の温
度を下流側所定温度以上に維持することが確実となる。
本発明の請求項９によれば、触媒金属担持体の厚さを下
流側ほど減少したため、触媒の下流端よりも上流端のほ
うが還元剤が多く吸着され、上流端では浄化反応に使用
されずに残る還元剤の量が多くなる。従って還元剤の気
化や熱分解により奪われる熱も下流端よりも上流端で大
きくなるため、触媒の上流端の温度を上流側所定温度以
下に維持することが確実となる。
媒の上流端と下流端との間に温度勾配をつけられるた
め、触媒温度が排気ガス浄化作用を行う温度領域内にあ
る可能性が従来に比べて高くなり、従ってＮＯX の浄化
率を高く確保することが可能となる。本発明の請求項３
によれば、機関排気通路を二重管構造として熱交換器を
構成したことにより、小空間で熱交換器を構成すること
ができる。本発明の請求項４によれば、触媒の上流端よ
りも下流端のほうが熱容量が小さくなるため、触媒内に
おける浄化反応により発生した熱による下流端の温度上
昇が上流端の温度上昇よりも大きくなるため、触媒の上
流端と下流端との間に温度勾配がよりつき易くなる。本
発明の請求項５によれば、冷却装置として冷却液を用い
たことにより、低コストで冷却装置を構成することがで
きる。本発明の請求項６によれば、還元剤により触媒の
上流端が冷却され、加熱装置により触媒の下流端が加熱
されるため、触媒の上流端と下流端との間に温度勾配を
つけたことにより、触媒温度が排気ガス浄化作用を行う
温度領域にある可能性が従来に比べて高くなり、従って
ＮＯX の浄化率を高く確保することが可能となる。本発
明の請求項７によれば、触媒の上流端に吸着された還元
剤の気化や熱分解により触媒の上流端が冷却され、上流
端にて熱分解されて浄化反応し易くなった還元剤が触媒
の下流端において浄化反応して熱を生成するため、触媒
の上流端と下流端との間に温度勾配がつく。従って、触
媒温度が排気ガス浄化作用を行う温度領域にある可能性
が従来に比べて高くなり、従ってＮＯX の浄化率を高く
確保することが可能となる。本発明の請求項８によれ
ば、触媒金属の担持密度が大きい触媒の下流側ほど多く
発熱を伴う浄化反応が行われるため、触媒の下流端の温
度を下流側所定温度以上に維持することが確実となる。
本発明の請求項９によれば、触媒金属担持体の厚さを下
流側ほど減少したため、触媒の下流端よりも上流端のほ
うが還元剤が多く吸着され、上流端では浄化反応に使用
されずに残る還元剤の量が多くなる。従って還元剤の気
化や熱分解により奪われる熱も下流端よりも上流端で大
きくなるため、触媒の上流端の温度を上流側所定温度以
下に維持することが確実となる。
【図１】本発明の排気ガス浄化装置を備えた内燃機関を
示す図である。
示す図である。
【図２】機関本体から排出されるＮＯX 量を示す図であ
る。
る。
【図３】機関本体から排出されるＮＯX 量を推定するた
めのマップを示す図である。
めのマップを示す図である。
【図４】本発明の作動を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第二実施形態の内燃機関の排気ガス浄
化装置を示す図である。
化装置を示す図である。
【図６】本発明の第二実施形態に従った触媒温度制御の
フローチャートである。
フローチャートである。
【図７】本発明の第三実施形態の内燃機関の排気ガス浄
化装置を示す図である。
化装置を示す図である。
【図８】本発明の第三実施形態に従った触媒温度制御の
フローチャートである。
フローチャートである。
【図９】本発明の第四実施形態の内燃機関の排気ガス浄
化装置を示す図である。
化装置を示す図である。
【図１０】本発明の第五実施形態の内燃機関の排気ガス
浄化装置を示す図である。
浄化装置を示す図である。
【図１１】本発明の第五実施形態に従った触媒温度制御
のフローチャートである。
のフローチャートである。
【図１２】本発明の第六実施形態の内燃機関の排気ガス
浄化装置を示す図である。
浄化装置を示す図である。
【図１３】図１２の線Ａ−Ａに沿った側面図である。
【図１４】本発明の第七実施形態の内燃機関の排気ガス
浄化装置を示す図である。
浄化装置を示す図である。
【図１５】本発明の第八実施形態の内燃機関の排気ガス
浄化装置を示す図である。
浄化装置を示す図である。
【図１６】図１５の線Ｂ−Ｂに沿った側面図である。
【図１７】本発明の第九実施形態の内燃機関の排気ガス
浄化装置を示す図である。
浄化装置を示す図である。
【図１８】図１７の線Ｃ−Ｃに沿った側面図である。
【図１９】本発明の第十実施形態の内燃機関の排気ガス
浄化装置を示す横断面図である。
浄化装置を示す横断面図である。
【図２０】図１９の線Ｄ−Ｄに沿った断面図である。
【図２１】図１９の線Ｅ−Ｅに沿った断面図である。
【図２２】本発明の第十一実施形態の内燃機関の排気ガ
ス浄化装置を示す図である。
ス浄化装置を示す図である。
【図２３】図２２の線Ｆ−Ｆに沿った側面図である。
【図２４】本発明の第十二実施形態の内燃機関の排気ガ
ス浄化装置を示す図である。
ス浄化装置を示す図である。
【図２５】本発明の第十二実施形態において、触媒の上
流端−下流端方向における触媒金属量を示す図である。
流端−下流端方向における触媒金属量を示す図である。
【図２６】本発明の第十二実施形態において、触媒の上
流端−下流端方向におけるＮＯ2生成量を示す図であ
る。
流端−下流端方向におけるＮＯ2生成量を示す図であ
る。
【図２７】本発明の第十三実施形態において、触媒の上
流端−下流端方向における担持層厚さを示す図である。
流端−下流端方向における担持層厚さを示す図である。
【図２８】本発明の第十二実施形態において、触媒の上
流端−下流端方向におけるＨＣ吸着量を示す図である。
流端−下流端方向におけるＨＣ吸着量を示す図である。
【図２９】本発明の第十二実施形態において、触媒の上
流端−下流端方向におけるＮＯ2生成量を示す図であ
る。
流端−下流端方向におけるＮＯ2生成量を示す図であ
る。
【図３０】触媒温度とＨＣおよびＮＯX の浄化率との関
係を示した図である。
係を示した図である。
１７…ＮＯX 触媒 １９…ＨＣ供給弁 ２０…ＮＯX 触媒の上流端 ２２…冷却装置 ２４…ＮＯX 触媒の下流端 ２６…加熱装置 ３２…上流側温度センサ ３４…下流側温度センサ ５１…冷却液通路 １５１…内管 １５２…外管
フロントページの続き (72)発明者 水野 達司 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 木部 一哉 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内
Claims (9)
- 【請求項１】 機関排気通路内に排気ガス浄化用触媒を
配置し、該触媒が予め定められた温度領域内において排
気ガス浄化作用を行う内燃機関の排気ガス浄化装置にお
いて、触媒の上流端に冷却装置を設けると共に触媒の下
流端に加熱装置を設け、機関運転時に上記冷却装置およ
び加熱装置を作動させ、触媒の少なくとも一部の温度が
排気ガス浄化作用を行う温度領域内にあるようにしたこ
とを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。 - 【請求項２】 機関排気通路内に排気ガス浄化用触媒を
配置し、該触媒が予め定められた温度領域内において排
気ガス浄化作用を行う内燃機関の排気ガス浄化装置にお
いて、触媒より上流側の機関排気通路内に触媒の下流端
と熱交換を行う熱交換器を設け、該熱交換器が前記加熱
装置および冷却装置を構成することを特徴とする請求項
１に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。 - 【請求項３】 前記熱交換器は内管と外管とからなる二
重管構造を有し、該内管内に触媒を配置し、内管と外管
との間を流通した排気ガスを触媒内に流入させ、内管と
外管との間の排気ガスの流通方向を内管内の排気ガスの
流通方向と逆方向としたことを特徴とする請求項２に記
載の内燃機関の排気ガス浄化装置。 - 【請求項４】 前記触媒において下流側ほど触媒断面積
を小さくしたことを特徴とする請求項１または３に記載
の内燃機関の排気ガス浄化装置。 - 【請求項５】 前記冷却装置は冷却液により触媒の上流
端を冷却することを特徴とする請求項１に記載の内燃機
関の排気ガス浄化装置。 - 【請求項６】 機関排気通路内に排気ガス浄化用触媒を
配置し、該触媒が予め定められた温度領域内において排
気ガス浄化作用を行う内燃機関の排気ガス浄化装置にお
いて、触媒より上流側に還元剤添加手段を設けて添加さ
れた還元剤により触媒が冷却されると共に、触媒の下流
端に加熱装置を設け、触媒の少なくとも一部の温度が排
気ガス浄化作用を行う温度領域内にあるようにしたこと
を特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。 - 【請求項７】 機関排気通路内に排気ガス浄化用触媒を
配置し、該触媒が予め定められた温度領域内において排
気ガス浄化作用を行う内燃機関の排気ガス浄化装置にお
いて、触媒より上流側に還元剤添加手段を設けて添加さ
れた還元剤により触媒が冷却されると共に、触媒が該触
媒の上流端を加熱する加熱手段を構成することを特徴と
する内燃機関の排気ガス浄化装置。 - 【請求項８】 前記加熱手段が下流側ほど担持密度が増
大する触媒金属からなることを特徴とする請求項７に記
載の内燃機関の排気ガス浄化装置。 - 【請求項９】 前記触媒は還元剤を吸着すると共に触媒
金属を担持する触媒金属担持体を具備し、該触媒金属担
持体の厚さを下流側ほど減少し、前記加熱手段が該触媒
金属担持体からなることを特徴とする請求項７に記載の
内燃機関の排気ガス浄化装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28081296A JP3509426B2 (ja) | 1996-05-24 | 1996-10-23 | 内燃機関の排気ガス浄化装置 |
| US08/861,292 US6029443A (en) | 1996-05-24 | 1997-05-21 | Catalyst with upstream cooling and downstream heating |
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| EP97108410A EP0809000B1 (en) | 1996-05-24 | 1997-05-23 | An exhaust gas purification device for an internal combustion engine |
| US09/201,973 US6021640A (en) | 1996-05-24 | 1998-12-01 | Exhaust gas purification device for an engine |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8-130154 | 1996-05-24 | ||
| JP13015496 | 1996-05-24 | ||
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1037742A true JPH1037742A (ja) | 1998-02-10 |
| JP3509426B2 JP3509426B2 (ja) | 2004-03-22 |
Family
ID=26465352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28081296A Expired - Fee Related JP3509426B2 (ja) | 1996-05-24 | 1996-10-23 | 内燃機関の排気ガス浄化装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6029443A (ja) |
| EP (1) | EP0809000B1 (ja) |
| JP (1) | JP3509426B2 (ja) |
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