JPH11343840A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置

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JPH11343840A
JPH11343840A JP10150274A JP15027498A JPH11343840A JP H11343840 A JPH11343840 A JP H11343840A JP 10150274 A JP10150274 A JP 10150274A JP 15027498 A JP15027498 A JP 15027498A JP H11343840 A JPH11343840 A JP H11343840A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 炭化水素の吸着剤層を有する触媒装置の炭化
水素浄化性能の向上を図る。 【解決手段】 排気管路3中の排気脈動のある位置に、
触媒装置5と炭化水素の吸着機能を有する触媒装置6と
を、上流側からこの順に近接配置してあるから、触媒装
置6で放出された炭化水素を排気脈動で上流側に近接し
た触媒装置6へ吹き戻して燃焼浄化させることができ
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の中には、例え
ば特開平7−144119号公報に示されているよう
に、前段に3元触媒を、後段に炭化水素の吸着剤と3元
触媒との複合触媒を一体的に組付けたものや、特開平7
−174017号公報に示されているように、排気マニ
ホルドの直後に3元触媒を、その後流の排気管路に、前
段の3元触媒と後段の吸着触媒とを一体的に組付けた触
媒を介装したもの等が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前述の排気浄化装置
は、何れもエンジンの暖気完了前の運転状態のように排
気系の3元触媒が十分に活性化する温度に至っていない
温度条件では、排気系に流出する炭化水素を吸着剤又は
吸着触媒で吸着して、かかる運転状態での炭化水素の大
気への排出を抑制しようとするものであるが、吸着剤又
は吸着触媒から離脱して3元触媒で浄化しきれない炭化
水素はそのまま大気へ排出される可能性がある。
【0004】そこで、本発明は吸着剤から離脱して3元
触媒で浄化しきれなかった炭化水素を付加装置を用いる
ことなく燃焼浄化させることができて排気浄化性能を向
上することができる内燃機関の排気浄化装置を提供する
ものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明にあって
は、排気管路中の排気脈動のある位置に触媒装置と、炭
化水素の吸着装置とを、上流側からこの順に近接配置し
たことを特徴としている。
【0006】請求項2の発明にあっては、請求項1に記
載の吸着装置が、触媒成分と炭化水素の吸着剤とが混合
されたコート層又は触媒層と炭化水素の吸着剤コート層
との積層構造を有する吸着触媒装置であることを特徴と
している。
【0007】請求項3の発明にあっては、請求項1に記
載の排気管路が2系統以上から1系統に合流する排気管
路であって、その合流部の上流側に、触媒装置と、炭化
水素の吸着装置とを、上流側からこの順に近接配置した
ことを特徴としている。
【0008】請求項4の発明にあっては、請求項1〜3
の何れかに記載の触媒装置と、炭化水素の吸着装置と
を、排気マニホルドの直後に配置したことを特徴として
いる。
【0009】請求項5の発明にあっては、排気管路中の
排気脈動のある位置に、触媒成分と炭化水素の吸着剤と
が混合されたコート層又は触媒層と炭化水素の吸着剤コ
ート層との積層構造を有する触媒装置を設けたことを特
徴としている。
【0010】請求項6の発明にあっては、請求項5に記
載の排気管路が、2系統以上から1系統に合流する排気
管路であって、その合流部の上流側に、前記触媒装置を
配置したことを特徴としている。
【0011】請求項7の発明にあっては、請求項5,6
に記載の触媒装置を、排気マニホルドの直後に配置した
ことを特徴としている。
【0012】
【発明の効果】機関始動後の排気系の温度は、排気ガス
の熱を受けて上流側から温度が上昇するので、請求項1
に記載の発明の構成では、上流側の触媒装置が下流側の
吸着装置よりも早く昇温することになる。ここで、吸着
装置が炭化水素吸着可能温度以上に上昇し、吸着装置か
ら炭化水素が放出されると、放出された炭化水素の一部
は排気脈動によって上流側の触媒装置へ逆流することに
なり、吸着装置よりも高い温度となっている触媒装置に
よって良好に燃焼浄化される。
【0013】なお、触媒装置と吸着装置は、単一担体上
の上流側と下流側に構成しても、別々の担体を用いて構
成しても良い。特に、触媒装置と吸着装置とを別体とす
れば、触媒装置と吸着装置の昇温速度をある程度別々に
調節することも可能となる。例えば、各装置の担体とし
てハニカム担体を使用し、触媒装置の担体の壁厚さを吸
着装置の壁厚さより薄く、また、触媒装置のセル数を吸
着装置のセル数より多くする等して触媒装置と吸着装置
との温度差を大きくすれば、吸着装置が炭化水素吸着可
能上限温度まで昇温した時点で触媒装置の温度が触媒活
性温度以上に昇温しているようにすることもできる。
【0014】請求項2に記載の発明によれば、吸着装置
の吸着剤から脱離した炭化水素が周囲の触媒成分によっ
て燃焼浄化される。このとき、吸着剤周囲の触媒成分の
温度は吸着剤と同程度までしか昇温しておらず脱離する
炭化水素の全てを燃焼浄化することは困難であるが、浄
化されないまま放出された炭化水素の一部は排気脈動に
よって上流側の触媒装置へ逆流することになり、吸着剤
よりも高い温度となっている触媒装置によって良好に燃
焼浄化される。
【0015】請求項3に記載の発明によれば、請求項1
の発明の効果に加えて、2系統から1系統に合流する排
気管路では、その合流部の上流側に前記触媒装置と吸着
装置とを配置してあるため、排気干渉による脈動減衰の
少ない排気脈動を作用させることができて、炭化水素の
上流側触媒装置への吹き戻し作用を活発に行わせること
ができる。
【0016】請求項4に記載の発明によれば、請求項1
〜3の発明の効果に加えて、排気マニホルドでは大きな
排気脈動が得られるため、炭化水素の上流側触媒装置へ
の吹き戻し作用をより積極的に行わせることができる。
【0017】請求項5に記載の発明の構成では、吸着触
媒装置の上流側が早く昇温することになる。このため、
吸着剤から脱離した炭化水素の一部は周囲の触媒成分に
よって燃焼浄化されるとともに、浄化されないまま放出
された炭化水素の一部は排気脈動によって上流側へ逆流
することになり、現在炭化水素の脱離放出が起こってい
る部分の吸着剤よりも高い温度となっている触媒成分に
よって良好に燃焼浄化される。
【0018】請求項6に記載の発明によれば、請求項5
の発明の効果に加えて、2系統以上から1系統に合流す
る排気管路では、その合流部の上流側に吸着剤層を有す
る触媒装置を配置してあるため、排気干渉による脈動減
衰の少ない排気脈動を作用させることができて、炭化水
素の吹き戻し作用を活発に行わせることができる。
【0019】請求項7に記載の発明によれば、請求項
5,6の発明の効果に加えて、排気マニホルドでは大き
な排気脈動が得られるため、炭化水素の吹き戻し作用を
より積極的に行わせることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面と
共に詳述する。
【0021】図1において、1はエンジン本体、2は排
気管路3の基部となる排気マニホルド、4は排気マニホ
ルド4に設けられたO2 センサ,A/Fセンサ等の排気
状態検出センサを示し、前記排気管路3中の排気脈動の
ある位置に、触媒装置としての3元触媒装置5と、炭化
水素の吸着装置6とを、上流側からこの順に近接配置し
てある。
【0022】この吸着装置6として、本実施形態では触
媒成分と炭化水素の吸着剤とが混合されたコート層又は
触媒層と炭化水素の吸着剤コート層との積層構造を有す
る触媒装置や、触媒担体の表面に吸着剤層と3元触媒層
とをこの順にコーティングした触媒装置、あるいは、前
記各公報に開示されたように1つの触媒担体の前、後段
に吸着剤層と3元触媒層とをコーティングしたものを用
いている。
【0023】本実施形態では前述の3元触媒装置5およ
び吸着装置6とを、大きな排気脈動が得られる排気マニ
ホルド2の直後に配置してある。
【0024】また、本実施形態では前記各触媒装置5お
よび吸着装置6を排気マニホルド2と一体のユニットと
して構成している。
【0025】従って、この実施形態の構成によれば、機
関始動後の排気系の温度は、排気ガスの熱を受けて上流
側から温度が上昇するので、上流側の触媒装置5が下流
側の吸着装置6よりも早く昇温することになる。ここ
で、吸着装置6が炭化水素吸着可能温度以上に上昇し、
吸着装置6から炭化水素が放出されると、放出された炭
化水素の一部は排気脈動によって上流側の触媒装置5へ
逆流することになり、吸着装置6よりも高い温度となっ
ている触媒装置5によって良好に燃焼浄化される。
【0026】なお、触媒装置5と吸着装置6は、単一担
体上の上流側と下流側に構成しても、別々の担体を用い
て構成しても良い。特に、触媒装置5と吸着装置6とを
別体とすれば、触媒装置5と吸着装置6の昇温速度をあ
る程度別々に調節することも可能となる。例えば、各装
置の担体としてハニカム担体を使用し、触媒装置5の担
体の壁厚さを吸着装置の壁厚さより薄く、また、触媒装
置5のセル数を吸着装置6のセル数より多くする等して
触媒装置5と吸着装置6との温度差を大きくすれば、吸
着装置6が炭化水素吸着可能上限温度まで昇温した時点
で触媒装置5の温度が触媒活性温度以上に昇温している
ようにすることもできる。
【0027】特に本実施形態では吸着装置6として炭化
水素の吸着機能を有する前述の触媒装置を用いているた
め、吸着装置6の吸着剤から脱離した炭化水素が周囲の
触媒成分によって燃焼浄化される。このとき、吸着剤周
囲の触媒成分の温度は吸着剤と同程度までしか昇温して
おらず脱離する炭化水素の全てを燃焼浄化することは困
難であるが、浄化されないまま放出された炭化水素の一
部は排気脈動によって上流側の触媒装置5へ逆流するこ
とになり、吸着剤よりも高い温度となっている触媒装置
5によって良好に燃焼浄化される。
【0028】また、本実施形態では3元触媒装置5と吸
着装置6は、排気マニホルド2の直後に配置してあり、
該排気マニホルド2では図3のa線で示すように、平均
排圧に対してプラス側排圧とマイナス側排圧とが反復す
る大きな排気脈動Aが得られ、排気ガスを吹き戻し作用
するマイナス側排圧も大きくなるため、前記炭化水素の
上流側3元触媒装置5への吹き戻し作用をより積極的に
行わせることができて、該炭化水素の燃焼浄化を徹底さ
せることができる。
【0029】従って、このように吸着装置6で放出され
た炭化水素を、特別に付加装置を用いることなく確実に
燃焼浄化させることができて排気浄化性能を一段と向上
することができる。
【0030】図2は本発明を2系統から1系統に合流す
る排気管路3Aに適用した第2実施形態を示している。
【0031】排気マニホルド2Aは2系統に分岐したデ
ュアルタイプに構成されて、前記排気管路3Aを接続す
るようにしてあり、従って、3元触媒装置5と吸着装置
6は、上流側からこの順で排気管路3Aの中でも排気干
渉による脈動減衰の少ない合流部の上流側に近接配置す
ることが好ましいが、特に本実施形態では大きな排気脈
動が得られる排気マニホルド2Aの直後に配置してあ
る。
【0032】この第2実施形態の場合も、前記第1実施
形態と同様に前記触媒装置5と吸着装置6を2系統に分
岐した排気マニホルド2Aのそれぞれに一体に組付けて
ユニットとして構成してある。
【0033】従って、この第2実施形態の構成でも前記
第1実施形態と略同様の作用効果が得られるが、特にデ
ュアルタイプの排気マニホルド2Aでは図3のb線で示
すような波形の排圧波形となって、第1実施形態におけ
るシングルタイプの排気マニホルド2の排気脈動よりも
大きな排気脈動Bが得られ、排気ガスを吹き戻し作用す
るマイナス側排圧も同図で符号Psで示す差分だけシン
グルタイプに較べて大きくなるため、吸着装置6,6で
放出された炭化水素の上流側3元触媒装置5,5への吹
き戻し作用を更に積極的に行わせることができる。
【0034】前記各実施形態では吸着装置6として前述
の炭化水素吸着機能を有する触媒装置を用いているが、
単にハニカム担体に吸着剤コート層を設けたものを用い
ても同様の効果を得ることができる。
【0035】また、前記各実施例では3元触媒装置と前
述の吸着装置としての触媒装置の2つを上流側からこの
順で近接配置した場合を例示しているが、この吸着装置
としての触媒装置のみを用いても前述の排気脈動による
炭化水素の吹き戻し作用が得られるため、本発明の所期
の目的を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態を示す模式的説明図。
【図2】本発明の第2実施形態を示す模式的説明図。
【図3】本発明の各実施形態における排気マニホルドの
排圧特性図。
【符号の説明】
2,2A 排気マニホルド 3,3A 排気管路 5 触媒装置 6 吸着剤を有する触媒装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F01N 3/08 B01D 53/36 B

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排気管路中の排気脈動のある位置に触媒
    装置と、炭化水素の吸着装置とを、上流側からこの順に
    近接配置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】 吸着装置が、触媒成分と炭化水素の吸着
    剤とが混合されたコート層又は触媒層と炭化水素の吸着
    剤コート層との積層構造を有する触媒装置であることを
    特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  3. 【請求項3】 2系統以上から1系統に合流する排気管
    路であって、その合流部の上流側に、触媒装置と、炭化
    水素の吸着装置とを、上流側からこの順に近接配置した
    ことを特徴とする請求項1,2に記載の内燃機関の排気
    浄化装置。
  4. 【請求項4】 触媒装置と、炭化水素の吸着装置とを、
    排気マニホルドの直後に配置したことを特徴とする請求
    項1〜3の何れかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
  5. 【請求項5】 排気管路中の排気脈動のある位置に、触
    媒成分と炭化水素の吸着剤とが混合されたコート層又は
    触媒層と炭化水素の吸着剤コート層との積層構造を有す
    る触媒装置を設けたことを特徴とする内燃機関の排気浄
    化装置。
  6. 【請求項6】 2系統以上から1系統に合流する排気管
    路であって、その合流部の上流側に、前記触媒装置を配
    置したことを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の排
    気浄化装置。
  7. 【請求項7】 前記触媒装置を、排気マニホルドの直後
    に配置したことを特徴とする請求項5,6に記載の内燃
    機関の排気浄化装置。
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