JPH11148346A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number
JPH11148346A
JPH11148346A JP9316791A JP31679197A JPH11148346A JP H11148346 A JPH11148346 A JP H11148346A JP 9316791 A JP9316791 A JP 9316791A JP 31679197 A JP31679197 A JP 31679197A JP H11148346 A JPH11148346 A JP H11148346A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust passage
catalyst
nox
cell density
way catalyst
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP9316791A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3716585B2 (ja
Inventor
Katsuhiro Shibata
勝弘 柴田
Hidetoshi Ito
秀俊 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP31679197A priority Critical patent/JP3716585B2/ja
Publication of JPH11148346A publication Critical patent/JPH11148346A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3716585B2 publication Critical patent/JP3716585B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排気通路2の上流側に三元触媒3を備え、下
流側にNOx吸蔵触媒4を備える場合に、ストイキ運転
時にNOx吸蔵触媒4からNOxを放出する際に、十分
なNOx還元処理性能を確保する。 【解決手段】 三元触媒3のメタル担体の排気通路中心
側(ストイキ運転時のように排気流量が大となるときに
排気が多く流れる部分)のセル密度を排気通路周辺側の
セル密度に比べ小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、三元触媒とNOx
吸蔵触媒とを備える内燃機関の排気浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関の排気浄化装置として、排気通
路に、ストイキ運転時に効率良くHC、CO及びNOx
を処理可能な三元触媒と、リーン運転時にNOxを吸収
し、ストイキ又はリッチ運転時にNOxを放出してHC
と反応させることにより還元処理するNOx吸蔵触媒と
を備えるものがある(例えば特開平8−270440号
公報参照)。
【0003】ところで、三元触媒は、内燃機関のコール
ドスタート対策のため(コールドスタート時にも触媒転
化効率を確保してHC低減を図るため)、排気温度の低
下の少ない排気通路の比較的上流側(例えば排気マニホ
ールド出口部)に配置するのがよく、特に燃焼室内に直
接ガソリン燃料を噴射する直噴ガソリンエンジンでは、
熱効率が良く排気温度が低くなるため、このように配置
する必要がある。
【0004】その一方、NOx吸蔵触媒は、高負荷時な
どに吸収材の熱劣化が問題となるなど、耐熱性に乏しい
ことから、排気通路の比較的下流側にいわゆる床下触媒
として配置する必要がある。従って、排気通路の上流側
に三元触媒を配置し、下流側にNOx吸蔵触媒を配置す
る必要がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに排気通路の上流側に三元触媒を配置し、下流側にN
Ox吸蔵触媒を配置すると、ストイキ又はリッチ運転時
にNOx吸蔵触媒からNOxを放出する際、この放出し
たNOxを還元するのに必要なHCが上流側の三元触媒
によって浄化処理されてしまい、NOx吸蔵触媒による
NOxの還元処理が不十分となるという問題点があっ
た。
【0006】本発明は、このような従来の問題点に鑑
み、ストイキ又はリッチ運転時に三元触媒下流側のNO
x吸蔵触媒からNOxを放出する際に、十分なNOx還
元処理性能を確保できるようにすることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】このため、請求項1に係
る発明では、排気通路に三元触媒を備え、その下流側
に、リーン運転時にNOxを吸収し、ストイキ又はリッ
チ運転時にNOxを放出するNOx吸蔵触媒を備える内
燃機関において、前記三元触媒の触媒担体の排気通路中
心側のセル密度を、排気通路周辺側(外周側)のセル密
度に比べて小さくしたことを特徴とする。
【0008】このようにすることで、次のような作用が
得られる。三元触媒の触媒担体の中心側のセル密度を周
辺側のセル密度に比べて小さくすれば、中心側での触媒
表面積を小さくして、中心側での転化効率を低下させる
ことができる。一方、リーン運転とストイキ又はリッチ
運転とを切換可能な内燃機関において、ストイキ又はリ
ッチ運転に切換えるのは、加速時などで、比較的空気流
量(従って排気流量)が多いときである。
【0009】そして、排気流量が小さい時は、触媒の中
心側と周辺側との流速差は小さく、排気が均一に流れる
が、排気流量が大きい時は、触媒の中心側の流速が周辺
側の流速に比べ極めて大きくなり、中心側を流れる割合
が多くなる。よって、三元触媒の中心側のセル密度を小
さくして、中心側での転化効率を低下させておくことに
より、排気流量が大となって、三元触媒の中心側を流れ
る割合が多くなるストイキ又はリッチ運転時に、三元触
媒の転化効率を実質的に低下させることが可能となる。
【0010】このため、ストイキ又はリッチ運転時に、
NOx吸蔵触媒からNOxを放出した際に、上流側の転
化効率が低下した三元触媒からある程度のHCが供給さ
れ、NOx還元処理性能を確保することが可能となる。
また、加速時などに、排気の多くが流れる触媒中心側の
セル密度が小さいため、排気系の圧力損失も減少し、出
力向上も図れる。
【0011】請求項2に係る発明では、前記三元触媒の
触媒担体は、平板と波板とを交互に積層してなり、波板
の波のピッチを排気通路中心側のものについて排気通路
周辺側のものより小さくして、セル密度を変化させたこ
とを特徴とする。請求項3に係る発明では、セル密度を
排気通路中心側と排気通路周辺側とで2段階に変化させ
たことを特徴とする。
【0012】請求項4に係る発明では、セル密度を排気
通路中心側から排気通路周辺側へ連続的に変化させたこ
とを特徴とする。
【0013】
【発明の効果】請求項1に係る発明によれば、ストイキ
又はリッチ運転時に三元触媒下流側のNOx吸蔵触媒か
らNOxを放出する際に、三元触媒の転化効率を低下さ
せて、NOxの還元に必要なHCを供給することがで
き、十分なNOx還元処理性能を確保できるという効果
が得られる。また、排気系の圧力損失を低減して、出力
向上を図ることができるという効果も得られる。
【0014】請求項2に係る発明によれば、セル密度を
変化させる際に、波板の波のピッチを変えることで、簡
単に実施できるという効果が得られる。請求項3に係る
発明によれば、セル密度を2段階に変化させることで、
簡単に実施できるという効果が得られる。請求項4に係
る発明によれば、セル密度を連続的に変化させること
で、NOx還元処理性能等を更に向上させることができ
るという効果が得られる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は本発明を適用する自動車用
内燃機関の排気系のシステム図である。内燃機関1は、
例えば燃焼室内に直接ガソリン燃料を噴射する直噴ガソ
リンエンジンであり、空燃比の制御により、少なくとも
リーン運転とストイキ運転とに切換可能である。具体的
には、図4に走行パターン例を示すように、定常及び減
速時にリーン運転を行い、加速時にストイキ運転に切換
える。
【0016】内燃機関1の排気通路2には、その比較的
上流側(例えば排気マニホールド出口部)に三元触媒3
が配置されている。三元触媒3は、ストイキ運転時に効
率良くHC、CO及びNOxを処理可能である。そし
て、排気通路2の比較的下流側(床下位置)にNOx吸
蔵触媒4が配置されている。
【0017】NOx吸蔵触媒4は、リーン運転時にNO
xを吸収し、ストイキ運転時にNOxを放出してHCと
反応させることにより還元処理するもので、特性上、N
Oxを吸収するときはHCが少ないほどよく、放出する
ときはHCが多いほど転化率が向上する。すなわち、図
5はある一定の流量、HC,NOx濃度である排気ガス
の下で、NOx吸蔵触媒にNOxを吸収させたときの飽
和吸収量を示した図であり、HC/NOxが小さい程、
すなわちHCが少ない程、吸収量が向上することを示し
ている。また、図6は上記の吸収したNOxをある一定
時間転化できるNOx転化率について流入させるHC濃
度を変化させたときの傾向を示した図であり、HC濃度
が大きい程、NOx転化率が向上することを示してい
る。
【0018】ここにおいて、三元触媒3の触媒担持用の
メタル担体は、例えば図2又は図3に示すように、共に
一定の厚さ(例えば30〜50μm)のメタル箔材から
なる平板11と波板12とを交互に積層して、同心円状
に巻いたものであり、隣り合う平板11,11間で波板
12の波のピッチ毎に、セル(小空間)が形成される。
【0019】そして、波板12の波のピッチを排気通路
中心側のものについて排気通路周辺側のものより小さく
して、セル密度を変化させ、三元触媒3のメタル担体の
中心側のセル密度を周辺側のセル密度に比べて小さく
(粗く)してある。この場合、図2に示すように、セル
密度を中心側と周辺側とで2段階に変化させるようにし
てもよいし、図3に示すように、セル密度を中心側から
周辺側へ連続的に変化させるようにしてもよい。
【0020】また、中心側のセル密度は、50〜200
cpsi、周辺側のセル密度は、400〜1000cp
si程度が適当である(cpsi=セル・パー・スクエ
ア・インチ)。尚、メタル担体には、この例のように同
心円状に巻くものと、S字状に巻くものとがあり、S字
状に巻くものに適用してもよい。
【0021】次に作用を説明する。三元触媒3のメタル
担体の中心側のセル密度を周辺側のセル密度に比べて小
さくすれば、中心側での触媒表面積を小さくして、中心
側での転化効率を低下させることができる。一方、スト
イキ運転に切換えるのは、加速時などで、比較的空気流
量(従って排気流量)が多いときである。
【0022】そして、図7に触媒での流速分布を示すよ
うに、排気流量が小さい時は、触媒の中心側と周辺側と
の流速差は小さく、排気が均一に流れるが、排気流量が
大きい時は、触媒の中心側の流速が周辺側の流速に比べ
極めて大きくなり、中心側を流れる割合が多くなる。よ
って、三元触媒3の中心側のセル密度を小さくして、中
心側での転化効率を低下させておくことにより、排気流
量が大となって、三元触媒3の中心側を流れる割合が多
くなるストイキ運転時に、三元触媒3の転化効率を実質
的に低下させることが可能となる。
【0023】このため、ストイキ運転時に、NOx吸蔵
触媒4からNOxを放出した際に、三元触媒3からある
程度のHCが供給され、NOx還元処理性能を確保する
ことが可能となる。すなわち、リーン運転時のように比
較的排気流量が少なく触媒中の流速分布が均一な時は、
三元触媒3でなるべくHCを転化して、下流側のNOx
吸蔵触媒4での吸収性能を向上させ、ストイキ運転時の
ように比較的排気流量が多く触媒の中心流速が速い時に
は、三元触媒3でなるべくHCを転化せずに、下流側の
NOx吸蔵触媒4へHCを供給し、NOx還元反応を促
進させるのである。
【0024】また、ストイキ運転を行う加速時などに、
排気の多くが流れる触媒中心側のセル密度が小さいた
め、排気系の圧力損失も減少し、出力向上も図れる。
尚、セル密度を変化させる際に、平板11の間隔を変
え、この間に入る波板12の波の高さを変化させるよう
にすることもできるが、波板12の波のピッチを変える
方が比較的容易に実施できる。
【0025】また、メタル担体を用いる場合、通電が可
能であるので、ヒータ付き触媒(EHC)として構成す
ることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態を示す内燃機関の排気系
のシステム図
【図2】 三元触媒のセル構造の一例を示す図1のA−
A断面図
【図3】 三元触媒のセル構造の他の例を示す図1のA
−A断面図
【図4】 走行パターン例を示す図
【図5】 NOx吸蔵触媒のNOx吸収特性を示す図
【図6】 NOx吸蔵触媒のNOx還元特性を示す図
【図7】 触媒での流速分布を示す図
【符号の説明】
1 内燃機関 2 排気通路 3 三元触媒 4 NOx吸蔵触媒 11 平板 12 波板
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F01N 3/08 F01N 3/24 B 3/24 ZABR ZAB B01D 53/36 101A

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】排気通路に三元触媒を備え、その下流側
    に、リーン運転時にNOxを吸収し、ストイキ又はリッ
    チ運転時にNOxを放出するNOx吸蔵触媒を備える内
    燃機関の排気浄化装置において、 前記三元触媒の触媒担体の排気通路中心側のセル密度を
    排気通路周辺側のセル密度に比べて小さくしたことを特
    徴とする内燃機関の排気浄化装置。
  2. 【請求項2】前記三元触媒の触媒担体は、平板と波板と
    を交互に積層してなり、波板の波のピッチを排気通路中
    心側のものについて排気通路周辺側のものより小さくし
    て、セル密度を変化させたことを特徴とする請求項1記
    載の内燃機関の排気浄化装置。
  3. 【請求項3】セル密度を排気通路中心側と排気通路周辺
    側とで2段階に変化させたことを特徴とする請求項1又
    は請求項2記載の内燃機関の排気浄化装置。
  4. 【請求項4】セル密度を排気通路中心側から排気通路周
    辺側へ連続的に変化させたことを特徴とする請求項1又
    は請求項2記載の内燃機関の排気浄化装置。
JP31679197A 1997-11-18 1997-11-18 内燃機関の排気浄化装置 Expired - Lifetime JP3716585B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31679197A JP3716585B2 (ja) 1997-11-18 1997-11-18 内燃機関の排気浄化装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31679197A JP3716585B2 (ja) 1997-11-18 1997-11-18 内燃機関の排気浄化装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11148346A true JPH11148346A (ja) 1999-06-02
JP3716585B2 JP3716585B2 (ja) 2005-11-16

Family

ID=18080973

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP31679197A Expired - Lifetime JP3716585B2 (ja) 1997-11-18 1997-11-18 内燃機関の排気浄化装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3716585B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004513280A (ja) * 2000-10-31 2004-04-30 エミテク・ゲゼルシャフト・フュール・エミシオーンテクノロギー・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング 小体積Nox吸着体
CN115045737A (zh) * 2022-07-11 2022-09-13 合肥神舟催化净化器股份有限公司 一种汽车尾气净化催化剂载体

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004513280A (ja) * 2000-10-31 2004-04-30 エミテク・ゲゼルシャフト・フュール・エミシオーンテクノロギー・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング 小体積Nox吸着体
JP2008115866A (ja) * 2000-10-31 2008-05-22 Emitec Ges Fuer Emissionstechnologie Mbh 小体積Nox吸着体
CN115045737A (zh) * 2022-07-11 2022-09-13 合肥神舟催化净化器股份有限公司 一种汽车尾气净化催化剂载体

Also Published As

Publication number Publication date
JP3716585B2 (ja) 2005-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7240483B2 (en) Pre-combustors for internal combustion engines and systems and methods therefor
KR100576960B1 (ko) 내연 기관에서 발생되는 배기 가스를 정화시키는 촉매 변환기
JP3709953B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
US6155044A (en) Exhaust gas purifying system for internal combustion engine
JPH08177473A (ja) 排ガス浄化装置
JP2904431B2 (ja) 排ガス浄化装置
US6192679B1 (en) Exhaust purification device and method for internal combustion engine
JP3716585B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JPH086582B2 (ja) エンジンの排気ガス浄化用触媒装置
US6447735B1 (en) Exhaust purifier and manufacturing method of same
JPH11324662A (ja) 触媒コンバータ装置
JP4055475B2 (ja) 排気浄化装置
JP3882670B2 (ja) 触媒コンバータ
JP4239469B2 (ja) 排気浄化装置
JP4239470B2 (ja) 排気浄化装置
JPH0455222Y2 (ja)
JP3900011B2 (ja) 排気浄化装置
JPH03154617A (ja) 排ガス浄化装置
JP3900012B2 (ja) 排気浄化装置
KR0170161B1 (ko) 다단적층식 촉매변환장치
JP4239471B2 (ja) 排気浄化装置
JP2004019446A (ja) 排気浄化装置
JP3899378B2 (ja) 反応効率の良い排ガス浄化用メタル担体及びその製造方法
JP2001115832A (ja) 排気浄化装置
JP4239472B2 (ja) 排気浄化装置

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040625

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040713

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040827

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20050809

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20050822

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090909

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100909

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100909

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110909

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120909

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120909

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130909

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140909

Year of fee payment: 9

EXPY Cancellation because of completion of term