JPH1071324A - Engine exhaust gas cleaner - Google Patents
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- JPH1071324A JPH1071324A JP8265010A JP26501096A JPH1071324A JP H1071324 A JPH1071324 A JP H1071324A JP 8265010 A JP8265010 A JP 8265010A JP 26501096 A JP26501096 A JP 26501096A JP H1071324 A JPH1071324 A JP H1071324A
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- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン、特に車
両用エンジンから排出される排ガスの浄化装置に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for purifying exhaust gas discharged from an engine, especially a vehicle engine.
【0002】[0002]
【従来の技術】エンジン、特に自動車等車両用エンジン
から排出される排ガス中の有害成分である窒素酸化物
(NOx)、一酸化炭素(CO)及び炭化水素(HC)
を同時に効率的に浄化する触媒として、コージェライト
等の耐熱多孔質担体に、白金(Pt)、パラジウム(P
d)、ロジウム(Rh)等の貴金属の一種又は二種をベ
ースとし、必要に応じニッケル(Ni)、コバルト(C
o)等の酸化物を添加したものを触媒成分として担持さ
せた三元触媒が広く使用されている。しかし、この種の
三元触媒は、一般に300℃未満の低温領域では活性が
低く、エンジンの始動直後に排出される低温の排ガス中
の有害成分を十分に浄化することは困難である。2. Description of the Related Art Nitrogen oxides (NOx), carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC), which are harmful components in exhaust gas discharged from engines, particularly engines for vehicles such as automobiles.
Platinum (Pt), palladium (P) on a heat-resistant porous carrier such as cordierite
d), one or two noble metals such as rhodium (Rh), and nickel (Ni), cobalt (C
A three-way catalyst in which an oxide such as o) is supported as a catalyst component is widely used. However, this type of three-way catalyst generally has low activity in a low-temperature region of less than 300 ° C., and it is difficult to sufficiently purify harmful components in low-temperature exhaust gas discharged immediately after the start of the engine.
【0003】また、上記三元触媒は、排ガス中の酸素濃
度が略1%以下の所謂理論空燃比運転領域では、効率的
に有害成分の浄化を行なうことができるが、排ガス中の
酸素濃度が数%以上の場合、即ちオットーサイクルエン
ジンのリーン燃焼領域及び本質的に酸素過剰状態で運転
されるディーゼルエンジンから排出される排ガスでは、
有害成分の浄化効率が著しく低い。一方、各種の天然ゼ
オライト又は合成ゼオライト等の分子篩構造を有する物
質に、遷移金属を担持させることによって、排ガス中の
酸素濃度が高い上記リーン燃焼領域でも、NOx及びH
Cを浄化することができるようにした触媒が開発されて
いる。しかしながら、この種の分子篩構造の物質に遷移
金属を担持させた触媒は、通常300℃〜500℃程度
の温度領域で優れた活性を示すが、エンジンの始動直後
に排出される300℃未満の温度の排ガス中の有害成分
を効率良く浄化することは、現状の技術では十分の成果
が得られていない。[0003] The three-way catalyst can efficiently purify harmful components in a so-called stoichiometric air-fuel ratio operation region in which the oxygen concentration in the exhaust gas is approximately 1% or less. In the case of more than a few percent, i.e. in the lean-burn region of the Otto cycle engine and in the exhaust gas emitted from a diesel engine operated essentially in excess of oxygen,
The purification efficiency of harmful components is extremely low. On the other hand, by supporting a transition metal on a substance having a molecular sieve structure such as various natural zeolites or synthetic zeolites, NOx and Hx can be obtained even in the lean combustion region where the oxygen concentration in the exhaust gas is high.
A catalyst capable of purifying C has been developed. However, this type of catalyst in which a transition metal is supported on a substance having a molecular sieve structure usually shows excellent activity in a temperature range of about 300 ° C. to 500 ° C., but a temperature of less than 300 ° C. discharged immediately after the engine is started. Efficient purification of harmful components in flue gas has not been achieved with the current technology.
【0004】そこで、エンジンの始動直後等排ガス温度
が低い運転領域で、上記三元触媒又は分子篩構造の物質
に遷移金属を担持させた触媒による排ガス浄化効率を向
上する手段として、これらの触媒を電熱により加熱して
活性化の向上を図る手法が、既に提案されている。この
既提案の排ガス浄化装置の概念的構成を、図2について
説明する。In order to improve the exhaust gas purification efficiency of the three-way catalyst or a catalyst in which a transition metal is supported on a substance having a molecular sieve structure in an operating region where the exhaust gas temperature is low, for example, immediately after the start of the engine, these catalysts are used as an electrothermal catalyst. A method of improving the activation by heating by using a method has already been proposed. The conceptual configuration of the proposed exhaust gas purifying apparatus will be described with reference to FIG.
【0005】図2において、符号1は触媒コンバータを
総括的に示し、同コンバータは、その内部に、上記三元
触媒又は分子篩構造の物質に遷移金属を担持させた触媒
2が収容され、同触媒2の外周には、電熱装置3が設け
られている。また、同コンバータ1の上流側は、図示し
ない車両用エンジンの排気マニホールドを含む排気通路
に入口通路4を介し接続され、かつ下流側は、図示しな
いマフラ及びテールパイプ等を介して大気に連通する排
出通路5に接続されている。In FIG. 2, reference numeral 1 generally indicates a catalytic converter, which contains therein a catalyst 2 in which a transition metal is supported on a substance having a three-way catalyst or a molecular sieve structure. An electric heating device 3 is provided on the outer periphery of 2. The upstream side of the converter 1 is connected to an exhaust passage including an exhaust manifold for a vehicle engine (not shown) via an inlet passage 4, and the downstream side communicates with the atmosphere via a muffler and a tail pipe (not shown). It is connected to the discharge passage 5.
【0006】上記入口通路4には排ガスの温度を検知す
る温度センサ6が設けられ、同温度センサ6によって検
知された排ガス温度情報はコントロールユニット7に供
給される。同コントロールユニット7は、上記温度セン
サ6により検知された排ガス温度Teと予め設定された
設定温度Toとを比較し、排ガス温度Teが設定温度T
oより低いときは、リレーコイル等のアクチュエータ8
を付勢してスイッチ9を閉成し、電源例えば車載バッテ
リ10から上記電熱装置3に電力を供給する。The inlet passage 4 is provided with a temperature sensor 6 for detecting the temperature of the exhaust gas, and the exhaust gas temperature information detected by the temperature sensor 6 is supplied to a control unit 7. The control unit 7 compares the exhaust gas temperature Te detected by the temperature sensor 6 with a preset set temperature To, and compares the exhaust gas temperature Te with the set temperature T.
If it is lower than o, the actuator 8 such as a relay coil
Is turned on to close the switch 9, and power is supplied to the electric heating device 3 from a power source, for example, a vehicle-mounted battery 10.
【0007】電熱装置3により触媒2を加熱して昇温さ
せることによって、触媒2の活性を高め、エンジンの始
動直後に排出される低温の排ガス中の有害成分の浄化効
率を改善することができる。しかしながら、上記電熱装
置3は、多大の電力を消費する不具合があり、特に電力
容量に限界がある車両用エンジンの排ガス浄化装置に
は、好適とは謂えず、またエンジンの燃費が悪化する不
具合があり、また電熱装置は屡々断線又はショート等の
電気的故障が発生し易いので、耐久性及び信頼性に不安
がある。By heating the catalyst 2 by the electric heating device 3 to raise the temperature, the activity of the catalyst 2 can be increased, and the purification efficiency of harmful components in low-temperature exhaust gas discharged immediately after the start of the engine can be improved. . However, the electric heating device 3 has a problem that a large amount of electric power is consumed. In particular, the electric heating device 3 is not suitable for an exhaust gas purifying device for a vehicle engine having a limited electric power capacity, and the fuel efficiency of the engine is deteriorated. In addition, the electric heating device often has an electrical failure such as disconnection or short-circuit, so that the durability and reliability are uneasy.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑み創案されたもので、電力等の外部エネルギを用いる
ことなく、触媒コンバータ内に収容されている三元触媒
又は分子篩構造の物質に遷移金属を担持させた触媒を昇
温させることによって活性を向上させ、始動直後のエン
ジンから排出される低温の排ガス中の有害成分を効果的
に浄化することができ、かつ耐久性及び信頼性が優れた
排ガス浄化装置を提供することを目的とするものであ
る。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and is directed to a three-way catalyst or a substance having a molecular sieve structure housed in a catalytic converter without using external energy such as electric power. By raising the temperature of the catalyst supporting the transition metal, the activity is improved, harmful components in low-temperature exhaust gas discharged from the engine immediately after starting can be effectively purified, and durability and reliability are improved. It is an object of the present invention to provide an excellent exhaust gas purifying apparatus.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、分子篩構造を有する物質に遷移金属を担
持させた触媒又は三元触媒を内側に配置し、その外側に
酸化触媒を配置した触媒コンバータを、エンジンの排気
通路内に介装し、上記分子篩構造を有する物質に遷移金
属を担持させた触媒又は三元触媒を通過した排ガスを、
上記酸化触媒に導くように構成したことを特徴とするエ
ンジンの排ガス浄化装置を提案するものである。In order to achieve the above object, the present invention provides a catalyst or a three-way catalyst in which a transition metal is supported on a substance having a molecular sieve structure, and an oxidation catalyst is disposed outside the catalyst or the three-way catalyst. Exhaust gas that has passed through a catalyst or a three-way catalyst in which a transition metal is supported on a substance having the molecular sieve structure, interposed in the exhaust passage of the engine,
The present invention proposes an exhaust gas purifying apparatus for an engine, which is configured to be guided to the oxidation catalyst.
【0010】また、本発明は、エンジンの排気通路に接
続され、その内部に分子篩構造を有する物質に遷移金属
を担持させた触媒又は三元触媒を収容した第1の排ガス
通路と、上記第1排ガス通路内の触媒を囲繞してその外
側に配置されその内部に酸化触媒を収容した第2の排ガ
ス通路と、上記第1及び第2排ガス通路間に介装され、
その第1位置では上記第1排ガス通路を上記第2排ガス
通路を介して排ガス排出通路に連通させると共に、第2
位置では上記第1排ガス通路を直接排ガス排出通路に連
通させる弁装置と、上記エンジンの排気通路又は第1の
排ガス通路に設けられ排ガス温度を検知する温度センサ
と、同温度センサにより検知された排ガス温度が設定値
未満のときに上記弁装置を第1位置に位置させ、かつ設
定値以上のときに同弁装置を上記第2位置に位置させる
弁制御装置とを具備していることを特徴とするエンジン
の排ガス浄化装置を提案するものである。The present invention also provides a first exhaust gas passage which is connected to an exhaust passage of an engine and contains therein a catalyst or a three-way catalyst in which a transition metal is supported on a substance having a molecular sieve structure. A second exhaust gas passage surrounding and surrounding the catalyst in the exhaust gas passage and containing an oxidation catalyst therein, and interposed between the first and second exhaust gas passages;
In the first position, the first exhaust gas passage communicates with the exhaust gas discharge passage via the second exhaust gas passage,
A valve device for connecting the first exhaust gas passage directly to the exhaust gas discharge passage at the position, a temperature sensor provided in the exhaust passage or the first exhaust gas passage of the engine for detecting an exhaust gas temperature, and an exhaust gas detected by the temperature sensor. A valve control device that positions the valve device at the first position when the temperature is lower than the set value, and positions the valve device at the second position when the temperature is higher than the set value. The present invention proposes an exhaust gas purifying apparatus for an engine.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】以下本発明の好ましい実施形態
を、図1の概略構成図を参照して説明する。図中符号1
0は概念的に示したエンジン、例えば自動車等車両用の
エンジンであって、同エンジン10は、図示しないエア
クリーナを介して外気を取入れる吸気マニホールド1
2、及び同エンジン10内で発生した燃焼ガスを外気に
排出する排気マニホールド14を具え、同排気マニホー
ルド14はその排出端に連結された排気管と共に、エン
ジン10の排気通路16を形成する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the schematic diagram of FIG. Symbol 1 in the figure
Reference numeral 0 denotes a conceptually illustrated engine, for example, an engine for a vehicle such as an automobile. The engine 10 includes an intake manifold 1 that takes in outside air via an air cleaner (not shown).
2, and an exhaust manifold 14 for exhausting combustion gas generated in the engine 10 to the outside air. The exhaust manifold 14 forms an exhaust passage 16 of the engine 10 together with an exhaust pipe connected to an exhaust end thereof.
【0012】上記排気通路16の下流に、総括的に符号
18で示した触媒コンバータが接続され、同触媒コンバ
ータ18は、その内部に三元触媒又は分子篩構造を有す
る物質に遷移金属を担持させた触媒20(以下場合によ
り、第1触媒という)を収容した第1排ガス通路22を
具えている。同第1排ガス通路22の外周に第2の排ガ
ス通路24が形成され、同第2排ガス通路24内には、
上記第1触媒20を囲繞するように酸化触媒又は燃焼触
媒26(以下場合により、第2触媒という)が環状をな
して収容されている。Downstream of the exhaust passage 16, a catalytic converter indicated generally by reference numeral 18 is connected. The catalytic converter 18 has a three-way catalyst or a substance having a molecular sieve structure in which a transition metal is carried. A first exhaust gas passage 22 containing a catalyst 20 (hereinafter, sometimes referred to as a first catalyst) is provided. A second exhaust gas passage 24 is formed on the outer periphery of the first exhaust gas passage 22, and inside the second exhaust gas passage 24,
An oxidation catalyst or a combustion catalyst 26 (hereinafter, sometimes referred to as a second catalyst) is housed in an annular shape so as to surround the first catalyst 20.
【0013】上記第2排ガス通路24の外周に第3の排
ガス通路28が形成され、同第3排ガス通路28は、図
示を省略されているマフラ及びテールパイプを介して大
気に連通する排ガス排出通路を形成している。上記第1
排ガス通路22、第2排ガス通路24及び第3排ガス通
路又は排ガス排出通路28は、通常、耐熱性を有しかつ
耐食性を有する薄鋼板によって作られている。A third exhaust gas passage 28 is formed on the outer periphery of the second exhaust gas passage 24. The third exhaust gas passage 28 communicates with the atmosphere via a muffler and a tail pipe (not shown). Is formed. The first
The exhaust gas passage 22, the second exhaust gas passage 24, and the third exhaust gas passage or the exhaust gas discharge passage 28 are usually made of a heat-resistant and corrosion-resistant thin steel plate.
【0014】図示のように、上記第1排ガス通路22の
下流端は、直接、第2排ガス通路24の上流端に連通
し、同第2排ガス通路24の下流端は、直接、第3排ガ
ス通路又は排ガス排出通路28の上流端に連通する。上
記第1排ガス通路22の下流開口端30に隣接する第2
排ガス通路24の上流端付近の通路壁に、弁開口32が
設けられ、同弁開口32はバタフライ弁34によって開
閉される。As shown, the downstream end of the first exhaust gas passage 22 communicates directly with the upstream end of the second exhaust gas passage 24, and the downstream end of the second exhaust gas passage 24 directly communicates with the third exhaust gas passage. Alternatively, it communicates with the upstream end of the exhaust gas discharge passage 28. The second exhaust port 22 adjacent to the downstream open end 30 of the first exhaust gas passage 22
A valve opening 32 is provided in a passage wall near the upstream end of the exhaust gas passage 24, and the valve opening 32 is opened and closed by a butterfly valve 34.
【0015】上記触媒コンバータ18のケーシング1
8′の外部に突出したバタフライ弁34の弁軸36に、
弁制御腕38の一端が固着され、同弁制御腕38の他端
自由端部にはアクチュエータ40の作動ロッド42が枢
着されている。同アクチュエータ40には、電磁式アク
チュエータ、圧縮空気を作動媒体とするエアシリンダ、
その他任意のアクチュエータを適宜採用することができ
る。The casing 1 of the catalytic converter 18
The valve shaft 36 of the butterfly valve 34 protruding to the outside of the 8 '
One end of the valve control arm 38 is fixed, and an operating rod 42 of an actuator 40 is pivotally attached to the other free end of the valve control arm 38. The actuator 40 includes an electromagnetic actuator, an air cylinder using compressed air as a working medium,
Other arbitrary actuators can be appropriately adopted.
【0016】上記第1排ガス通路22の第1触媒20よ
り上流側の部分、又はエンジンの排気通路16の適所、
好ましくは第1排ガス通路22に隣接した排気通路部分
に、第1触媒20に流入する排ガス温度Teを検知する
ための温度センサ44が設けられ、同温度センサ44に
より検知された排ガス温度情報は、コントロールユニッ
ト46に供給される。A portion of the first exhaust gas passage 22 on the upstream side of the first catalyst 20 or an appropriate position of the exhaust passage 16 of the engine;
Preferably, a temperature sensor 44 for detecting the temperature Te of the exhaust gas flowing into the first catalyst 20 is provided in an exhaust passage portion adjacent to the first exhaust gas passage 22, and the exhaust gas temperature information detected by the temperature sensor 44 includes: It is supplied to the control unit 46.
【0017】同コントロールユニット46は、上記排ガ
ス温度Teを予め設定された設定温度To、例えば30
0℃と比較し、排ガス温度Teが設定温度Toより低い
ときは、アクチュエータ40を消勢させて、図示のよう
に、バタフライ弁34を閉弁位置に保持し、排ガス温度
Teが設定温度To以上になると上記アクチュエータ4
0を付勢して、作動ロッド42を図において下方に変位
させ、弁制御腕34を点線で示されているように時計方
向に廻動させ、バタフライ弁34を開く。バタフライ弁
34の開弁により、上記第1排ガス通路22の下流開口
端30が弁開口32を介して直接第3排ガス通路又は排
ガス排出通路28に連通される。なお、上記コントロー
ルユニット46、アクチュエータ40、作動ロッド42
及び弁制御腕38によって弁制御装置が構成される。The control unit 46 changes the exhaust gas temperature Te to a preset temperature To, for example, 30
When the exhaust gas temperature Te is lower than the set temperature To as compared with 0 ° C., the actuator 40 is deenergized, and the butterfly valve 34 is held at the valve closing position as shown in the figure, and the exhaust gas temperature Te is higher than the set temperature To. And the actuator 4
By urging 0, the operating rod 42 is displaced downward in the figure, and the valve control arm 34 is rotated clockwise as shown by the dotted line to open the butterfly valve 34. By opening the butterfly valve 34, the downstream open end 30 of the first exhaust gas passage 22 is directly connected to the third exhaust gas passage or the exhaust gas discharge passage 28 via the valve opening 32. The control unit 46, the actuator 40, the operating rod 42
And the valve control arm 38 constitute a valve control device.
【0018】上記第1触媒20は、既に説明したよう
に、三元触媒又は分子篩構造を有する物質に遷移金属を
担持させた触媒であるが、ここに三元触媒は、アルミ
ナ、コージェライト等の耐熱性が優れた粒状又はモノリ
ス担体に、触媒成分としての白金(Pt)、ロジウム
(Rh)、パラジウム(Pd)等の貴金属の一種又は二
種をベースとし、必要に応じて、ニッケル(Ni)、鉄
(Fe)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、セリ
ウム(Ce)等の酸化物を添加したものを、担持させた
触媒を意味するものである。As described above, the first catalyst 20 is a three-way catalyst or a catalyst having a transition metal supported on a substance having a molecular sieve structure. Here, the three-way catalyst may be alumina, cordierite or the like. A granular or monolithic carrier having excellent heat resistance, based on one or two kinds of noble metals such as platinum (Pt), rhodium (Rh), and palladium (Pd) as a catalyst component, and optionally nickel (Ni) , Iron (Fe), cobalt (Co), manganese (Mn), cerium (Ce), and the like.
【0019】また、上記分子篩構造を有する物質に遷移
金属を担持させた触媒とは、一般にゼオライトと称せら
れ、主成分がシリカ及びアルミナで、Si/A1比が5
〜100程度であり、結晶構造がX型、Y型、ZSM型
等のメタロシリケート等、及びこれらのゼオライト、メ
タロシリケートを遷移金属でイオン交換したものを意味
する。A catalyst in which a transition metal is supported on a substance having a molecular sieve structure is generally called zeolite, whose main components are silica and alumina, and whose Si / A1 ratio is 5%.
About 100, which means a metallosilicate having a crystal structure of X-type, Y-type, ZSM-type, or the like, and those obtained by ion-exchanging these zeolites and metallosilicates with a transition metal.
【0020】さらに、上記第2触媒26は、上述したよ
うに、酸化触媒又は燃焼触媒であるが、ここでは、排ガ
ス中の酸素と炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)と
を反応させてHC,COを酸化しCO2,H2Oに分解
する触媒であって、アルミナ、コージェライト等の粒状
又はモノリス担体に、触媒成分として、白金(Pt)、
パラジウム(Pd)、白金−パラジウム合金(Pt−P
d)、あるいはこれらに微量のロジウム(Rh)を加え
た貴金属を担持させたものが典型的であるが、卑金属系
のものも知られており、それらを総称した触媒を意味す
るものである。Further, as described above, the second catalyst 26 is an oxidation catalyst or a combustion catalyst. Here, oxygen in the exhaust gas reacts with hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO). Is a catalyst that oxidizes HC and CO to decompose it into CO 2 and H 2 O. The catalyst component is platinum (Pt), a particulate or monolithic carrier such as alumina or cordierite.
Palladium (Pd), platinum-palladium alloy (Pt-P
d) or those supporting a noble metal to which a small amount of rhodium (Rh) is added are typical, but base metal-based ones are also known, meaning a catalyst generically referring to them.
【0021】さて、上記構成の排ガス浄化装置におい
て、エンジン10の始動直後、特に低温始動時には、同
エンジン10がガソリンを燃料とするオットーサイクル
エンジンであれ、また軽油を燃料とするディーゼルエン
ジンであれ、その排ガスは低温であり、かつ未燃燃料と
してのHC、不完全燃焼に基づくCOを多く含んでいる
のが通常であり、この低温の排ガスは、排気マニホール
ド14を含むエンジンの排気通路16を経て触媒コンバ
ータ18に流入する。In the exhaust gas purifying apparatus having the above structure, immediately after the start of the engine 10, particularly at the time of low temperature start, whether the engine 10 is an Otto cycle engine using gasoline or a diesel engine using light oil as fuel, The exhaust gas is low in temperature and generally contains a large amount of HC as unburned fuel and CO based on incomplete combustion. This low temperature exhaust gas passes through an exhaust passage 16 of an engine including an exhaust manifold 14. It flows into the catalytic converter 18.
【0022】温度センサ44により検知される排ガス温
度Teが、第1触媒20が十分な活性を有する温度を考
慮して予め設定された設定温度To(例えば300℃)
より低いときは、コントロールユニット46によりアク
チュエータ40が消勢されバタフライ弁34が閉止され
ているので、第1排ガス通路221流れ第1触媒20を
通過した排ガスは、第2排ガス通路24に流れて第2触
媒26に接触する。排ガス温度Teが低いため、第1触
媒20との接触によって、排ガス中の有害成分の浄化は
十分には行なわれないが、第2排ガス通路24内の第2
触媒26との接触によって、排ガス中のHC,COが酸
化分解されて発熱する。The exhaust gas temperature Te detected by the temperature sensor 44 is set to a preset temperature To (for example, 300 ° C.) in consideration of a temperature at which the first catalyst 20 has a sufficient activity.
When the pressure is lower, the actuator 40 is deenergized by the control unit 46 and the butterfly valve 34 is closed, so that the exhaust gas flowing through the first exhaust gas passage 221 and passing through the first catalyst 20 flows into the second exhaust gas passage 24 and flows into the second exhaust gas passage 24. 2 Contact the catalyst 26. Since the exhaust gas temperature Te is low, harmful components in the exhaust gas are not sufficiently purified by contact with the first catalyst 20, but the second exhaust gas in the second exhaust gas passage 24
By contact with the catalyst 26, HC and CO in the exhaust gas are oxidized and decomposed to generate heat.
【0023】第2触媒26において発生した熱は、その
半径方向内側に配置された第1触媒20に伝達され、同
第1触媒20が加熱されて迅速に昇温する。第2触媒2
6を通過した排ガスは、その中に含まれた有害成分のう
ちHC,COの相当部分が浄化されて第3排ガス通路又
は排ガス排出通路28からマフラ、テールパイプを経て
大気に排出されるので、第1触媒20の加熱手段として
電熱装置を用いた従前の装置と較べ、第2触媒26によ
って排ガス中の有害成分が除去される分だけ浄化効率が
増大する利点がある。The heat generated in the second catalyst 26 is transmitted to the first catalyst 20 disposed radially inward of the second catalyst 26, and the first catalyst 20 is heated and quickly rises in temperature. Second catalyst 2
Exhaust gas that has passed through 6 is cleaned of a considerable part of the harmful components contained therein, HC and CO, and is discharged from the third exhaust gas passage or exhaust gas discharge passage 28 to the atmosphere via a muffler and a tail pipe. There is an advantage that the purification efficiency is increased by an amount corresponding to the removal of harmful components in the exhaust gas by the second catalyst 26, as compared with a conventional device using an electric heating device as a heating means of the first catalyst 20.
【0024】上記第1触媒20の昇温により、同触媒2
0の活性が効果的に向上するので、同触媒との接触によ
る排ガス中の有害成分の浄化効率が増大し、上記第2触
媒26の酸化反応に基づく排ガス中の有害成分(HC,
CO)の浄化と相俟って、最終的に大気に排出される排
ガス中の有害成分の浄化が促進される。By raising the temperature of the first catalyst 20, the catalyst 2
0 is effectively improved, the efficiency of purifying harmful components in the exhaust gas by contact with the catalyst is increased, and the harmful components (HC, HC) in the exhaust gas based on the oxidation reaction of the second catalyst 26 are increased.
Together with the purification of CO), the purification of harmful components in the exhaust gas finally discharged to the atmosphere is promoted.
【0025】エンジン10の始動後、ウォームアップが
進んで排ガス温度Teが設定温度To以上になると、コ
ントロールユニット46によりアクチュエータ40が付
勢されて作動ロッド42が図において下方に駆動され、
弁制御腕38を介してバタフライ弁34が開かれる。同
バタフライ弁34の開放により、第1排ガス通路22が
弁開口32を介して、直接に第3排ガス通路又は排ガス
排出通路28の下流側に連通することとなる。After the engine 10 is started, when the warm-up progresses and the exhaust gas temperature Te becomes equal to or higher than the set temperature To, the actuator 40 is urged by the control unit 46 and the operating rod 42 is driven downward in the drawing.
The butterfly valve 34 is opened via the valve control arm 38. The opening of the butterfly valve 34 causes the first exhaust gas passage 22 to directly communicate with the downstream side of the third exhaust gas passage or the exhaust gas discharge passage 28 via the valve opening 32.
【0026】この結果、第1触媒20を通過した排ガス
は、第2触媒26の存在により流通抵抗が大きい第2排
ガス通路24側には殆んど流れず、実質的全量が直接第
3排ガス通路又は排ガス排出通路28に流れ、マフラ及
びテールパイプを経て大気に放出される。勿論、排ガス
温度Teが、設定温度Toより高いので、第1触媒20
による排出ガス中の有害成分の浄化は、エンジン10の
始動直後排ガス温度Teが設定温度Toより低いときよ
り、十分効果的に行なわれると共に、第2触媒26に高
温の排ガスが流れないので、その耐久性を確保すること
ができる。As a result, the exhaust gas that has passed through the first catalyst 20 hardly flows into the second exhaust gas passage 24 having a high flow resistance due to the presence of the second catalyst 26, and substantially the entire amount of the exhaust gas directly passes through the third exhaust gas passage. Alternatively, the gas flows into the exhaust gas discharge passage 28 and is discharged to the atmosphere via the muffler and the tail pipe. Of course, since the exhaust gas temperature Te is higher than the set temperature To, the first catalyst 20
The purification of the harmful components in the exhaust gas by the exhaust gas is performed more effectively than when the exhaust gas temperature Te is lower than the set temperature To immediately after the start of the engine 10, and the high-temperature exhaust gas does not flow through the second catalyst 26. Durability can be ensured.
【0027】上記構成によれば、図2に示した従前の排
ガス浄化装置のような電熱による触媒加熱装置を必要と
しないので、エンジン10の電気負荷を増大させること
がなく、電気容量に限界がある車両用エンジンの排ガス
浄化装置に採用されて極めて好適であり、エンジン10
の電気負荷が少ない分だけ、上記従前の排ガス浄化装置
より、エンジン10の燃費を向上することができる。さ
らに、電熱装置の場合、屡々発生する断線やショート等
の故障の発生がなく、耐久性及び信頼性が優れている利
点がある。According to the above-described configuration, since a catalyst heating device using electric heat as in the conventional exhaust gas purifying device shown in FIG. 2 is not required, the electric load of the engine 10 is not increased, and the electric capacity is limited. It is very suitable for use in an exhaust gas purifying apparatus for a certain vehicle engine.
Therefore, the fuel efficiency of the engine 10 can be improved as compared with the above-mentioned conventional exhaust gas purifying device by an amount corresponding to the smaller electric load. Further, in the case of the electric heating device, there is an advantage that a failure such as disconnection or short-circuit which often occurs does not occur and durability and reliability are excellent.
【0028】なお、上記構成において、バタフライ弁3
4に代え、スライド弁、ロータリ弁等他の弁装置を採用
することができ、また触媒コンバータ18の下流側に、
1個以上の触媒コンバータを追加して設置することがで
きる。なおまた、第1触媒20には、三元触媒又は分子
篩構造を有する物質に遷移金属を担持させた触媒を、夫
々単体で用いることができ、又は両者の触媒を組み合わ
せて配置することもできる。In the above configuration, the butterfly valve 3
4, other valve devices such as a slide valve and a rotary valve can be adopted.
One or more catalytic converters can be additionally installed. Further, as the first catalyst 20, a three-way catalyst or a catalyst having a transition metal supported on a substance having a molecular sieve structure can be used alone or in combination.
【0029】以上詳細に説明したように、本発明に係る
エンジンの排ガス浄化装置は、分子篩構造を有する物質
に遷移金属を担持させた触媒又は三元触媒を内側に配置
し、その外側に酸化触媒を配置した触媒コンバータを、
エンジンの排気通路内に介装し、上記分子篩構造を有す
る物質に遷移金属を担持させた触媒又は三元触媒を通過
した排ガスを、上記酸化触媒に導くように構成したこと
を特徴とし、エンジンの始動時に排出される低温の排ガ
スを、電熱触媒加熱装置を用いることなく、効果的に浄
化することができるので、電気容量に限界がある車両用
エンジンに特に好適であり、同時に、エンジンの燃費を
向上し得る利点があり、さらに優れた耐久性及び信頼性
を確保し得る利点がある。As described in detail above, the exhaust gas purifying apparatus for an engine according to the present invention has a catalyst in which a transition metal is supported on a material having a molecular sieve structure or a three-way catalyst disposed inside, and an oxidation catalyst disposed outside thereof. The catalytic converter with
An exhaust gas passing through a catalyst or a three-way catalyst in which a transition metal is supported on a substance having the molecular sieve structure, which is interposed in an exhaust passage of the engine, is configured to be guided to the oxidation catalyst. Since low-temperature exhaust gas discharged at the time of starting can be effectively purified without using an electrothermal catalyst heating device, it is particularly suitable for a vehicle engine having a limited electric capacity. There is an advantage that can be improved, and further, there is an advantage that excellent durability and reliability can be ensured.
【0030】また、本発明に係るエンジンの排ガス浄化
装置は、エンジンの排気通路に接続され、その内部に分
子篩構造を有する物質に遷移金属を担持させた触媒又は
三元触媒を収容した第1の排ガス通路と、上記第1排ガ
ス通路内の触媒を囲繞してその外側に配置されその内部
に酸化触媒を収容した第2の排ガス通路と、上記第1及
び第2排ガス通路間に介装され、その第1位置では上記
第1排ガス通路を上記第2排ガス通路を介して排ガス排
出通路に連通させると共に、第2位置では上記第1排ガ
ス通路を直接排ガス排出通路に連通させる弁装置と、上
記エンジンの排気通路又は第1の排ガス通路に設けられ
排ガス温度を検知する温度センサと、同温度センサによ
り検知された排ガス温度が設定値未満のときに上記弁装
置を第1位置に位置させ、かつ設定値以上のときに同弁
装置を上記第2位置に位置させる弁制御装置とを具備し
ていることを特徴とし、電熱装置等の外部エネルギを用
いることなく、エンジンの始動直後における低温排ガス
中の有害成分の浄化を効果的に行ない得ると共に、ウォ
ームアップが進んで排ガス温度が上昇したときに、上記
酸化触媒に高温の排ガスが流れないので、その耐久性を
向上し得る利点がある。Further, the exhaust gas purifying apparatus for an engine according to the present invention is connected to an exhaust passage of the engine and contains therein a first catalyst or a three-way catalyst in which a transition metal is supported by a substance having a molecular sieve structure. An exhaust gas passage, a second exhaust gas passage surrounding and surrounding the catalyst in the first exhaust gas passage and containing an oxidation catalyst therein, and interposed between the first and second exhaust gas passages; A valve device for connecting the first exhaust gas passage to the exhaust gas discharge passage via the second exhaust gas passage at the first position, and a valve device for communicating the first exhaust gas passage directly to the exhaust gas discharge passage at the second position; A temperature sensor provided in the exhaust passage or the first exhaust gas passage for detecting an exhaust gas temperature, and when the exhaust gas temperature detected by the temperature sensor is lower than a set value, the valve device is moved to the first position. And a valve control device for positioning the valve device in the second position when the value is equal to or more than a set value, without using external energy such as an electric heating device, immediately after starting the engine. In addition to being able to effectively purify harmful components in low-temperature exhaust gas, when warm-up progresses and the exhaust gas temperature rises, high-temperature exhaust gas does not flow through the oxidation catalyst, so that its durability can be improved. is there.
【図1】本発明の好ましい実施形態を示す概略構成図で
ある。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a preferred embodiment of the present invention.
【図2】従来の電熱式触媒加熱装置を具えた排ガス浄化
装置を示す概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an exhaust gas purifying device provided with a conventional electrothermal catalyst heating device.
10…エンジン、14…排気マニホールド、16…排気
通路、18…触媒コンバータ、20…第1触媒、22…
第1排ガス通路、24…第2排ガス通路、26…第2触
媒、28…第3排ガス通路又は排ガス排出通路、34…
バタフライ弁(弁装置)、38…弁制御腕、40…アク
チュエータ、44…温度センサ、46…コントロールユ
ニット。DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Engine, 14 ... Exhaust manifold, 16 ... Exhaust passage, 18 ... Catalytic converter, 20 ... First catalyst, 22 ...
1st exhaust gas passage, 24 ... 2nd exhaust gas passage, 26 ... 2nd catalyst, 28 ... 3rd exhaust gas passage or exhaust gas discharge passage, 34 ...
Butterfly valve (valve device), 38: valve control arm, 40: actuator, 44: temperature sensor, 46: control unit.
Claims (2)
持させた触媒又は三元触媒を内側に配置し、その外側に
酸化触媒を配置した触媒コンバータを、エンジンの排気
通路内に介装し、上記分子篩構造を有する物質に遷移金
属を担持させた触媒又は三元触媒を通過した排ガスを、
上記酸化触媒に導くように構成したことを特徴とするエ
ンジンの排ガス浄化装置。1. A catalytic converter in which a catalyst or a three-way catalyst in which a transition metal is supported on a substance having a molecular sieve structure is disposed inside, and an oxidation catalyst is disposed outside the catalyst converter, which is interposed in an exhaust passage of the engine. Exhaust gas that has passed through a catalyst or a three-way catalyst in which a substance having a molecular sieve structure supports a transition metal,
An exhaust gas purifying apparatus for an engine, wherein the apparatus is configured to be guided to the oxidation catalyst.
部に分子篩構造を有する物質に遷移金属を担持させた触
媒又は三元触媒を収容した第1の排ガス通路と、上記第
1排ガス通路内の触媒を囲繞してその外側に配置されそ
の内部に酸化触媒を収容した第2の排ガス通路と、上記
第1及び第2排ガス通路間に介装され、その第1位置で
は上記第1排ガス通路を上記第2排ガス通路を介して排
ガス排出通路に連通させると共に、第2位置では上記第
1排ガス通路を直接排ガス排出通路に連通させる弁装置
と、上記エンジンの排気通路又は第1の排ガス通路に設
けられ排ガス温度を検知する温度センサと、同温度セン
サにより検知された排ガス温度が設定値未満のときに上
記弁装置を第1位置に位置させ、かつ設定値以上のとき
に同弁装置を上記第2位置に位置させる弁制御装置とを
具備していることを特徴とするエンジンの排ガス浄化装
置。2. A first exhaust gas passage connected to an exhaust passage of an engine and containing a catalyst or a three-way catalyst in which a transition metal is supported on a substance having a molecular sieve structure therein, and a first exhaust gas passage in the first exhaust gas passage. A second exhaust gas passage surrounding and surrounding the catalyst and containing an oxidation catalyst therein; and a first exhaust gas passage interposed between the first and second exhaust gas passages. A valve device for communicating with the exhaust gas discharge passage through the second exhaust gas passage and for communicating the first exhaust gas passage directly with the exhaust gas discharge passage at the second position, and provided in the exhaust passage or the first exhaust gas passage of the engine; A temperature sensor for detecting the temperature of the exhaust gas, the valve device being located at the first position when the temperature of the exhaust gas detected by the temperature sensor is less than a set value, and An exhaust gas purifying apparatus for an engine, comprising: a valve control device positioned at two positions.
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JP26501096A JP3849183B2 (en) | 1996-08-29 | 1996-08-29 | Engine exhaust gas purification device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20030054918A (en) * | 2001-12-26 | 2003-07-02 | 현대자동차주식회사 | Catalyst for automobile |
CN113446091A (en) * | 2020-03-26 | 2021-09-28 | 比亚迪股份有限公司 | Exhaust apparatus, engine and car |
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- 1996-08-29 JP JP26501096A patent/JP3849183B2/en not_active Expired - Fee Related
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