JP2001115832A - 排気浄化装置 - Google Patents
排気浄化装置Info
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Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 特に運転開始当初の浄化性能を向上させた排
気浄化装置を提供する。 【解決手段】 上流側にＨＣ吸着部１０、下流側に三元
触媒部２０を配置した直列構成の排気浄化装置１であっ
て、下流側に設置する三元触媒部２０の断面積を上流側
に設置するＨＣ吸着材部１０の断面積より小さく設定し
ている。
気浄化装置を提供する。 【解決手段】 上流側にＨＣ吸着部１０、下流側に三元
触媒部２０を配置した直列構成の排気浄化装置１であっ
て、下流側に設置する三元触媒部２０の断面積を上流側
に設置するＨＣ吸着材部１０の断面積より小さく設定し
ている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関等の排気
浄化装置に関する。
浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の排気通路に排気浄化触媒を配
置して、排気中の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害成分を浄化する排
気浄化装置が知られている。排気浄化触媒は通常、特定
の活性化温度以上にならないと機能せず、その活性化温
度も比較的高温であるため、排気浄化触媒の温度が低い
ときには有害成分を充分に浄化できず、大気中に放出し
てしまうおそれがある。
置して、排気中の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害成分を浄化する排
気浄化装置が知られている。排気浄化触媒は通常、特定
の活性化温度以上にならないと機能せず、その活性化温
度も比較的高温であるため、排気浄化触媒の温度が低い
ときには有害成分を充分に浄化できず、大気中に放出し
てしまうおそれがある。
【０００３】そこで、触媒の温度が低いときには、低温
で排気中の有害成分を吸着し、高温になると吸着した有
害成分を放出する吸着材を併用することで、排気浄化触
媒の温度が低いときの有害成分の大気中への放出を防止
する技術が知られている。具体的には、吸着材と浄化触
媒を２層化する技術や浄化触媒の上流側に吸着材を配置
する技術が知られている。
で排気中の有害成分を吸着し、高温になると吸着した有
害成分を放出する吸着材を併用することで、排気浄化触
媒の温度が低いときの有害成分の大気中への放出を防止
する技術が知られている。具体的には、吸着材と浄化触
媒を２層化する技術や浄化触媒の上流側に吸着材を配置
する技術が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たように吸着材による反応は低温で進行するため、熱容
量を大きくとることが有効である一方、浄化触媒は早期
に活性化する必要がある。さらに、低温では、ＨＣが浄
化触媒の活性を阻害することから、従来技術では、浄化
触媒が活性化するのが遅れ、運転開始当初の浄化性能が
十分ではなかった。
たように吸着材による反応は低温で進行するため、熱容
量を大きくとることが有効である一方、浄化触媒は早期
に活性化する必要がある。さらに、低温では、ＨＣが浄
化触媒の活性を阻害することから、従来技術では、浄化
触媒が活性化するのが遅れ、運転開始当初の浄化性能が
十分ではなかった。
【０００５】本発明は係る問題点に鑑みて、特に運転開
始当初の浄化性能を向上させた排気浄化装置を提供する
ことを課題とする。
始当初の浄化性能を向上させた排気浄化装置を提供する
ことを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る排気浄化装置は、排気中の炭化水素を
吸着するＨＣ吸着材と、排気中の少なくとも炭化水素を
反応除去する浄化触媒とを組み合わせた排気浄化装置に
おいて、ＨＣ吸着材を上流側、浄化触媒を下流側に配置
し、排気ガス流路における浄化触媒の断面積をＨＣ吸着
材の断面積より小さく設定していることを特徴とする。
め、本発明に係る排気浄化装置は、排気中の炭化水素を
吸着するＨＣ吸着材と、排気中の少なくとも炭化水素を
反応除去する浄化触媒とを組み合わせた排気浄化装置に
おいて、ＨＣ吸着材を上流側、浄化触媒を下流側に配置
し、排気ガス流路における浄化触媒の断面積をＨＣ吸着
材の断面積より小さく設定していることを特徴とする。
【０００７】本発明によれば、浄化触媒の断面積をＨＣ
吸着材の断面積より小さくしているので、浄化触媒の単
位体積あたりの排気ガスとの接触面積を増大させること
が可能であり、その結果、排気ガスによって浄化触媒の
昇温と活性化を促進し得る。ここで、浄化触媒、ＨＣ吸
着材の断面積とは、例えば浄化触媒、ＨＣ吸着材がハニ
カム担体に担持されている場合は、ハニカム担体の流路
における断面積を指している。このようにすると、浄化
触媒をＨＣ吸着材と分離して配置するので、二層配置の
場合に比較して浄化触媒の耐久性を確保できる。
吸着材の断面積より小さくしているので、浄化触媒の単
位体積あたりの排気ガスとの接触面積を増大させること
が可能であり、その結果、排気ガスによって浄化触媒の
昇温と活性化を促進し得る。ここで、浄化触媒、ＨＣ吸
着材の断面積とは、例えば浄化触媒、ＨＣ吸着材がハニ
カム担体に担持されている場合は、ハニカム担体の流路
における断面積を指している。このようにすると、浄化
触媒をＨＣ吸着材と分離して配置するので、二層配置の
場合に比較して浄化触媒の耐久性を確保できる。
【０００８】この浄化触媒の単位体積当たりの熱容量を
ＨＣ吸着材の単位体積あたりの熱容量より小さく設定し
ていることが好ましい。これにより、下流側の浄化触媒
を排ガスで確実に昇温するとともに、浄化触媒が活性化
するまでＨＣ吸着材を有害物質の吸着モードに保持でき
る。
ＨＣ吸着材の単位体積あたりの熱容量より小さく設定し
ていることが好ましい。これにより、下流側の浄化触媒
を排ガスで確実に昇温するとともに、浄化触媒が活性化
するまでＨＣ吸着材を有害物質の吸着モードに保持でき
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理
解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に
対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説
明は省略する。
の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理
解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に
対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説
明は省略する。
【００１０】図１は、本発明に係る排気浄化装置１の概
略構成図である。内燃機関に接続される上流側にＨＣ吸
着部１０を、その下流に三元触媒部２０を有する直列構
成となっている。
略構成図である。内燃機関に接続される上流側にＨＣ吸
着部１０を、その下流に三元触媒部２０を有する直列構
成となっている。
【００１１】図２、図３は、ＨＣ吸着部１０、三元触媒
部２０それぞれの内部構成を示す拡大断面図である。図
２に示されるように、ＨＣ吸着部１０は、ハニカム担体
１１の各内壁部分にＨＣ吸着材１２がコーティングされ
ている。ＨＣ吸着材１２としては、ＺＳＭ−５型、Ｙ
型、β型等のゼオライト系ＨＣ吸着材を好適に用いるこ
とができる。ＨＣ吸着材１２としてはＨ2Ｏ吸着性能を
有しているとさらに好ましい。
部２０それぞれの内部構成を示す拡大断面図である。図
２に示されるように、ＨＣ吸着部１０は、ハニカム担体
１１の各内壁部分にＨＣ吸着材１２がコーティングされ
ている。ＨＣ吸着材１２としては、ＺＳＭ−５型、Ｙ
型、β型等のゼオライト系ＨＣ吸着材を好適に用いるこ
とができる。ＨＣ吸着材１２としてはＨ2Ｏ吸着性能を
有しているとさらに好ましい。
【００１２】図３に示されるように、三元触媒部２０も
ＨＣ吸着部１０とほぼ同様の構成を有しており、ハニカ
ム担体２１の各内壁部分に三元触媒２２がコーティング
されている。三元触媒２２は、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄのうち
の少なくとも一種の貴金属と多孔質アルミナ、チタニ
ア、ジルコニアのうちの少なくとも一種の酸化物と酸化
セリウムから構成されていることが好ましい。
ＨＣ吸着部１０とほぼ同様の構成を有しており、ハニカ
ム担体２１の各内壁部分に三元触媒２２がコーティング
されている。三元触媒２２は、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄのうち
の少なくとも一種の貴金属と多孔質アルミナ、チタニ
ア、ジルコニアのうちの少なくとも一種の酸化物と酸化
セリウムから構成されていることが好ましい。
【００１３】この排気浄化装置１では、三元触媒部２０
の排気ガス流路中に占める断面積Ｓ２、つまり、排気ガ
ス流路におけるハニカム担体２１と三元触媒２２の断面
積の和、がＨＣ吸着部１０の排気ガス流路中に占める断
面積Ｓ１、つまり、排気ガス流路におけるハニカム担体
１１と吸着材１２の断面積の和、より小さくなるよう設
定されている。ハニカム担体１１とハニカム担体２１の
開口率（流路部１３、２３の全体の面積に占める比率）
が同一であれば、図１に示されるようにＨＣ吸着部１０
の外径が三元触媒２０の外径より大きく設定される。
の排気ガス流路中に占める断面積Ｓ２、つまり、排気ガ
ス流路におけるハニカム担体２１と三元触媒２２の断面
積の和、がＨＣ吸着部１０の排気ガス流路中に占める断
面積Ｓ１、つまり、排気ガス流路におけるハニカム担体
１１と吸着材１２の断面積の和、より小さくなるよう設
定されている。ハニカム担体１１とハニカム担体２１の
開口率（流路部１３、２３の全体の面積に占める比率）
が同一であれば、図１に示されるようにＨＣ吸着部１０
の外径が三元触媒２０の外径より大きく設定される。
【００１４】さらに、三元触媒部２０の流路部２３を除
くハニカム担体２１と三元触媒２２部分の単位体積あた
りの熱容量がＨＣ吸着部１０の流路部１３を除くハニカ
ム担体１１とＨＣ吸着材１２部分の単位体積あたりの熱
容量より小さいことが好ましい。
くハニカム担体２１と三元触媒２２部分の単位体積あた
りの熱容量がＨＣ吸着部１０の流路部１３を除くハニカ
ム担体１１とＨＣ吸着材１２部分の単位体積あたりの熱
容量より小さいことが好ましい。
【００１５】本発明に係る排気浄化装置１においては、
三元触媒部２０が低温で活性化してない間は、排気ガス
中のＨＣ成分は前段のＨＣ吸着部１０のＨＣ吸着材１２
に吸着されるので、大気中への放出が抑制される。そし
て、前述したように、前段のＨＣ吸着部１０の断面積よ
り後段の三元触媒部２０の断面積を小さくすることで、
高温の排気ガスと三元触媒部２０の構成要素との接触面
積を増大させて熱伝達を促進し、三元触媒部２０の昇温
を促進し、早期活性化を実現できる。ＨＣ吸着部１０が
排気ガスによって加熱され、温度が上がると、ＨＣ吸着
材１２は吸着していたＨＣ成分を放出するが、後段の三
元触媒部２０の三元触媒２２が活性化されているので、
ＨＣ成分を酸化反応により分解除去することができる。
したがって、運転開始当初の排出性能を向上させること
ができる。
三元触媒部２０が低温で活性化してない間は、排気ガス
中のＨＣ成分は前段のＨＣ吸着部１０のＨＣ吸着材１２
に吸着されるので、大気中への放出が抑制される。そし
て、前述したように、前段のＨＣ吸着部１０の断面積よ
り後段の三元触媒部２０の断面積を小さくすることで、
高温の排気ガスと三元触媒部２０の構成要素との接触面
積を増大させて熱伝達を促進し、三元触媒部２０の昇温
を促進し、早期活性化を実現できる。ＨＣ吸着部１０が
排気ガスによって加熱され、温度が上がると、ＨＣ吸着
材１２は吸着していたＨＣ成分を放出するが、後段の三
元触媒部２０の三元触媒２２が活性化されているので、
ＨＣ成分を酸化反応により分解除去することができる。
したがって、運転開始当初の排出性能を向上させること
ができる。
【００１６】本願発明者は、本発明に係る排気浄化装置
の排出性能の向上効果を確認する比較実験を行ったの
で、以下、その比較実験結果について説明する。
の排出性能の向上効果を確認する比較実験を行ったの
で、以下、その比較実験結果について説明する。
【００１７】比較実験においては、ハニカム担体１１、
２１としていずれも１ｃｍ2あたり６２セル（１ｉｎ2あ
たり４００セル）のセルを有するハニカム担体を用い
た。そして、上流側のＨＣ吸着部１０と下流側の三元触
媒部２０の容量はそれぞれ１．３リットルと０．９リッ
トルとした。ＨＣ吸着材１２には、ＺＳＭ−５型とＹ型
のゼオライトを重量比３：１で混合した吸着材を用い
た。そして、三元触媒２２には、三元触媒部２０の容量
１リットル当たり５ｇのＰｄと１ｇのＲｈを、アルミナ
とセリアを３：２の重量比で混合したコート材により担
持させた。そして、上流側のＨＣ吸着部１０と下流側の
三元触媒部２０の断面積、容量を変えてその排出性能を
評価した。本発明に係る排気浄化装置に該当する実施例
１〜４と、比較のために下段の断面積を上段の断面積と
同じか大きくした比較例１、２の排気浄化装置の諸元を
表１にまとめて示す。
２１としていずれも１ｃｍ2あたり６２セル（１ｉｎ2あ
たり４００セル）のセルを有するハニカム担体を用い
た。そして、上流側のＨＣ吸着部１０と下流側の三元触
媒部２０の容量はそれぞれ１．３リットルと０．９リッ
トルとした。ＨＣ吸着材１２には、ＺＳＭ−５型とＹ型
のゼオライトを重量比３：１で混合した吸着材を用い
た。そして、三元触媒２２には、三元触媒部２０の容量
１リットル当たり５ｇのＰｄと１ｇのＲｈを、アルミナ
とセリアを３：２の重量比で混合したコート材により担
持させた。そして、上流側のＨＣ吸着部１０と下流側の
三元触媒部２０の断面積、容量を変えてその排出性能を
評価した。本発明に係る排気浄化装置に該当する実施例
１〜４と、比較のために下段の断面積を上段の断面積と
同じか大きくした比較例１、２の排気浄化装置の諸元を
表１にまとめて示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】排出性能の評価には、排気量２．２リット
ルの直列４気筒エンジンに接続し、ＬＡ＃４モード走行
時のＣｏｌｄバック時（走行開始から５０５秒経過時点
まで）の総ＨＣ排出量で評価した。評価結果を図４にま
とめて示す。
ルの直列４気筒エンジンに接続し、ＬＡ＃４モード走行
時のＣｏｌｄバック時（走行開始から５０５秒経過時点
まで）の総ＨＣ排出量で評価した。評価結果を図４にま
とめて示す。
【００２０】運転開始当初である０〜４５秒におけるＨ
Ｃ排出量は、実施例１〜４がいずれも比較例１、２以下
に抑えられた。そして、４５〜５０５秒におけるＨＣ排
出量は、実施例１〜４がいずれも比較例１、２を下回っ
た。
Ｃ排出量は、実施例１〜４がいずれも比較例１、２以下
に抑えられた。そして、４５〜５０５秒におけるＨＣ排
出量は、実施例１〜４がいずれも比較例１、２を下回っ
た。
【００２１】これは、触媒温度が低い運転開始当初にお
いては、ＨＣ吸着材１２へのＨＣ成分の吸着が主として
進行するため、実施例１〜４と比較例１の差は小さい。
比較例２の排出性能が劣っているのは、ＨＣ吸着部１０
の昇温が早く、ＨＣの脱離が早くから始まるためと考え
られる。
いては、ＨＣ吸着材１２へのＨＣ成分の吸着が主として
進行するため、実施例１〜４と比較例１の差は小さい。
比較例２の排出性能が劣っているのは、ＨＣ吸着部１０
の昇温が早く、ＨＣの脱離が早くから始まるためと考え
られる。
【００２２】実施例１〜４では、比較例１、２に比べて
三元触媒部２０の昇温が速いため、活性化するのが早
く、この結果、特に４５〜１２５秒におけるＨＣ排出量
を抑制できたものと考えられる。この効果は、三元触媒
部２０の断面積、熱容量とも最も小さくなる実施例４に
おいて顕著であった。これにより、本発明に係る排気浄
化装置の排出性能の向上が確認された。
三元触媒部２０の昇温が速いため、活性化するのが早
く、この結果、特に４５〜１２５秒におけるＨＣ排出量
を抑制できたものと考えられる。この効果は、三元触媒
部２０の断面積、熱容量とも最も小さくなる実施例４に
おいて顕著であった。これにより、本発明に係る排気浄
化装置の排出性能の向上が確認された。
【００２３】上述の実施形態では、ＨＣ吸着部１０と三
元触媒部２０のそれぞれの断面積が排気ガス流動方向に
一定の実施形態について説明してきたが、図５に示され
るように、下流側にいくにしたがって断面積が小さくな
る形状を採用してもよい。この場合は、それぞれの平均
断面積が上記の関係を満たしていればよい。
元触媒部２０のそれぞれの断面積が排気ガス流動方向に
一定の実施形態について説明してきたが、図５に示され
るように、下流側にいくにしたがって断面積が小さくな
る形状を採用してもよい。この場合は、それぞれの平均
断面積が上記の関係を満たしていればよい。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、下
流側に設置する三元触媒の断面積を上流側に設置するＨ
Ｃ吸着材の断面積より小さくすることで、三元触媒の昇
温促進による早期活性化とＨＣ吸着材の昇温抑制による
脱離の抑制を同時に実現でき、触媒温度が低い運転当初
の排出性能を向上させることができる。
流側に設置する三元触媒の断面積を上流側に設置するＨ
Ｃ吸着材の断面積より小さくすることで、三元触媒の昇
温促進による早期活性化とＨＣ吸着材の昇温抑制による
脱離の抑制を同時に実現でき、触媒温度が低い運転当初
の排出性能を向上させることができる。
【図１】本発明に係る排気浄化装置の概略構成図であ
る。
る。
【図２】図１の装置のＨＣ吸着部の拡大断面図である。
【図３】図１の装置の三元触媒部の拡大断面図である。
【図４】比較実験結果を示す図である。
【図５】本発明に係る排気浄化装置の別の実施形態の概
略構成図である。
略構成図である。
１…排気浄化装置、１０…ＨＣ吸着部、２０…三元触媒
部、１１、２１…ハニカム担体、１２…ＨＣ吸着材、２
２…三元触媒、１３、２３…流路部。
部、１１、２１…ハニカム担体、１２…ＨＣ吸着材、２
２…三元触媒、１３、２３…流路部。
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G091 AA02 AA28 AB03 AB10 BA03 BA14 BA15 BA19 BA25 FA02 FA04 FA12 FA13 FB02 FC07 GA06 GA19 GB01W GB01X GB04W GB05W GB06W GB07W GB09Y GB10W GB10X GB17X HA20 HA47 HB01
Claims (2)
- 【請求項１】 排気中の炭化水素を吸着するＨＣ吸着材
と、排気中の少なくとも炭化水素を反応除去する浄化触
媒とを組み合わせた排気浄化装置において、 前記ＨＣ吸着材を上流側、前記浄化触媒を下流側に配置
し、排気ガス流路における前記浄化触媒の断面積を前記
ＨＣ吸着材の断面積より小さく設定していることを特徴
とする排気浄化装置。 - 【請求項２】 前記浄化触媒の単位体積当たりの熱容量
を前記ＨＣ吸着材の単位体積あたりの熱容量より小さく
設定していることを特徴とする請求項１記載の排気浄化
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29527599A JP2001115832A (ja) | 1999-10-18 | 1999-10-18 | 排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29527599A JP2001115832A (ja) | 1999-10-18 | 1999-10-18 | 排気浄化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001115832A true JP2001115832A (ja) | 2001-04-24 |
Family
ID=17818500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29527599A Withdrawn JP2001115832A (ja) | 1999-10-18 | 1999-10-18 | 排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001115832A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012013059A (ja) * | 2010-07-05 | 2012-01-19 | Mitsubishi Motors Corp | 排ガス浄化装置 |
| JP2013034985A (ja) * | 2011-01-24 | 2013-02-21 | Nissan Motor Co Ltd | 排気ガス浄化システム |
| WO2015151736A1 (ja) * | 2014-04-04 | 2015-10-08 | 日産自動車株式会社 | エンジンの排気装置 |
| KR20190062706A (ko) * | 2017-11-29 | 2019-06-07 | 에이치에스디엔진 주식회사 | 선택적 촉매 환원 시스템 |
-
1999
- 1999-10-18 JP JP29527599A patent/JP2001115832A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012013059A (ja) * | 2010-07-05 | 2012-01-19 | Mitsubishi Motors Corp | 排ガス浄化装置 |
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| WO2015151736A1 (ja) * | 2014-04-04 | 2015-10-08 | 日産自動車株式会社 | エンジンの排気装置 |
| JPWO2015151736A1 (ja) * | 2014-04-04 | 2017-04-13 | 日産自動車株式会社 | エンジンの排気装置 |
| KR20190062706A (ko) * | 2017-11-29 | 2019-06-07 | 에이치에스디엔진 주식회사 | 선택적 촉매 환원 시스템 |
| KR102402306B1 (ko) | 2017-11-29 | 2022-05-27 | 에이치에스디엔진 주식회사 | 선택적 촉매 환원 시스템 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20040120 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040121 |