JPH1026014A - 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
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- JPH1026014A JPH1026014A JP18073396A JP18073396A JPH1026014A JP H1026014 A JPH1026014 A JP H1026014A JP 18073396 A JP18073396 A JP 18073396A JP 18073396 A JP18073396 A JP 18073396A JP H1026014 A JPH1026014 A JP H1026014A
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Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 リーンＮＯx 触媒の温度を常に浄化温度ウィ
ンドウ内に維持することができるようにすることによ
り、ＮＯx 浄化率の向上を図る。 【解決手段】 排気系にリーンＮＯx 触媒を配置すると
ともにリーンＮＯx 触媒の上流側にＨＣ添加手段を設け
た内燃機関の排気浄化装置において、ＨＣ添加手段の上
流側にリーンＮＯx 触媒の担体より大きな熱容量を有す
る第２の触媒担体を設ける。そして、第２の触媒担体を
酸化触媒とするとともに、第２の触媒担体の上流側に第
２のＨＣ添加手段を備え、リーンＮＯx 触媒に流入する
排気ガスの温度が低いときに第２のＨＣ添加手段を作動
せしめることにより第２の触媒担体を加熱する。あるい
は、第２の触媒担体を高温型リーンＮＯx 触媒とすると
ともに、下流側のリーンＮＯx 触媒を低温型リーンＮＯ
x 触媒としてもよい。
ンドウ内に維持することができるようにすることによ
り、ＮＯx 浄化率の向上を図る。 【解決手段】 排気系にリーンＮＯx 触媒を配置すると
ともにリーンＮＯx 触媒の上流側にＨＣ添加手段を設け
た内燃機関の排気浄化装置において、ＨＣ添加手段の上
流側にリーンＮＯx 触媒の担体より大きな熱容量を有す
る第２の触媒担体を設ける。そして、第２の触媒担体を
酸化触媒とするとともに、第２の触媒担体の上流側に第
２のＨＣ添加手段を備え、リーンＮＯx 触媒に流入する
排気ガスの温度が低いときに第２のＨＣ添加手段を作動
せしめることにより第２の触媒担体を加熱する。あるい
は、第２の触媒担体を高温型リーンＮＯx 触媒とすると
ともに、下流側のリーンＮＯx 触媒を低温型リーンＮＯ
x 触媒としてもよい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、排気系にリーンＮ
Ｏx 触媒を配置するとともにそのリーンＮＯx 触媒の上
流側にＨＣ添加手段を設けた内燃機関の排気浄化装置に
関する。
Ｏx 触媒を配置するとともにそのリーンＮＯx 触媒の上
流側にＨＣ添加手段を設けた内燃機関の排気浄化装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車の排気ガス浄化技術の進歩
が著しい。排気ガス中の有害成分としては、ＨＣ（炭化
水素）、ＣＯ（一酸化炭素）及びＮＯx （窒素酸化物）
が挙げられる。多くのエンジンでは、Ｏ2 センサによる
フィードバック制御にて理論空燃比での燃焼を達成する
とともに三元触媒を使用することにより、排気ガスの浄
化率の向上を図っている。三元触媒は、排気ガス中のＨ
Ｃ，ＣＯの酸化とＮＯxの還元とを同時に促進するもの
であり、燃焼せしめられる混合気の空燃比が理論空燃比
近傍にあるときに高い浄化率を示す。
が著しい。排気ガス中の有害成分としては、ＨＣ（炭化
水素）、ＣＯ（一酸化炭素）及びＮＯx （窒素酸化物）
が挙げられる。多くのエンジンでは、Ｏ2 センサによる
フィードバック制御にて理論空燃比での燃焼を達成する
とともに三元触媒を使用することにより、排気ガスの浄
化率の向上を図っている。三元触媒は、排気ガス中のＨ
Ｃ，ＣＯの酸化とＮＯxの還元とを同時に促進するもの
であり、燃焼せしめられる混合気の空燃比が理論空燃比
近傍にあるときに高い浄化率を示す。
【０００３】しかし、理論空燃比の混合気を燃焼せしめ
ることは、燃料の経済性という観点からみると必ずしも
最良であるとは言えない。そのため、ガソリンエンジン
においてリーンバーン（希薄燃焼）エンジンが開発され
るとともに、ディーゼルエンジンの適用範囲が拡大され
つつある。ディーゼルエンジンやリーンバーンエンジン
では、リーン混合気が燃焼せしめられるため、排気ガス
における未反応Ｏ2 の量が多く、通常の三元触媒の作用
ではＮＯx の還元が不充分となる。
ることは、燃料の経済性という観点からみると必ずしも
最良であるとは言えない。そのため、ガソリンエンジン
においてリーンバーン（希薄燃焼）エンジンが開発され
るとともに、ディーゼルエンジンの適用範囲が拡大され
つつある。ディーゼルエンジンやリーンバーンエンジン
では、リーン混合気が燃焼せしめられるため、排気ガス
における未反応Ｏ2 の量が多く、通常の三元触媒の作用
ではＮＯx の還元が不充分となる。
【０００４】そこで、リーン状態すなわちＯ2 が過剰に
存在する状態にある排気ガス中のＮＯx を還元・浄化す
ることが可能なリーンＮＯx 触媒が使用されている。リ
ーンＮＯx 触媒としては、遷移金属又は貴金属を担持せ
しめたゼオライト系の触媒が使われることが多い。リー
ンＮＯx 触媒によるＮＯx 浄化においてはＨＣ等の還元
剤の存在が必要であるが、排気ガス中に存在する還元剤
の量では不充分であるため、リーンＮＯx 触媒の上流側
に還元剤を添加する装置が設けられることが多い。特開
平４−２１４９１９号公報は、排気系にリーンＮＯx 触
媒を配置するとともにそのリーンＮＯx 触媒の上流側に
ＨＣ添加手段を設けた排気浄化装置に関するものであ
り、特に、リーンＮＯx 触媒とＨＣ添加手段とからなる
ユニットを複数直列に配置し、所定温度範囲にあるリー
ンＮＯx 触媒にＨＣを供給するようにして、ＮＯx 浄化
率を向上させる技術を開示している。
存在する状態にある排気ガス中のＮＯx を還元・浄化す
ることが可能なリーンＮＯx 触媒が使用されている。リ
ーンＮＯx 触媒としては、遷移金属又は貴金属を担持せ
しめたゼオライト系の触媒が使われることが多い。リー
ンＮＯx 触媒によるＮＯx 浄化においてはＨＣ等の還元
剤の存在が必要であるが、排気ガス中に存在する還元剤
の量では不充分であるため、リーンＮＯx 触媒の上流側
に還元剤を添加する装置が設けられることが多い。特開
平４−２１４９１９号公報は、排気系にリーンＮＯx 触
媒を配置するとともにそのリーンＮＯx 触媒の上流側に
ＨＣ添加手段を設けた排気浄化装置に関するものであ
り、特に、リーンＮＯx 触媒とＨＣ添加手段とからなる
ユニットを複数直列に配置し、所定温度範囲にあるリー
ンＮＯx 触媒にＨＣを供給するようにして、ＮＯx 浄化
率を向上させる技術を開示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】リーンＮＯx 触媒がＮ
Ｏx を還元・浄化することができる温度範囲すなわちリ
ーンＮＯx 触媒の温度ウィンドウは、図１に示されるよ
うに狭い範囲（ａ°Ｃからｂ°Ｃまで）である。従っ
て、実際の車両走行時のように、触媒に流入する排気ガ
スの温度が、図２（Ａ）に示されるように急激に変化す
る状況下では、リーンＮＯx 触媒の温度ウィンドウ内に
入っている時間が短く、その結果、図２（Ｂ）に示され
るように、ＮＯx 浄化率は低くなる。
Ｏx を還元・浄化することができる温度範囲すなわちリ
ーンＮＯx 触媒の温度ウィンドウは、図１に示されるよ
うに狭い範囲（ａ°Ｃからｂ°Ｃまで）である。従っ
て、実際の車両走行時のように、触媒に流入する排気ガ
スの温度が、図２（Ａ）に示されるように急激に変化す
る状況下では、リーンＮＯx 触媒の温度ウィンドウ内に
入っている時間が短く、その結果、図２（Ｂ）に示され
るように、ＮＯx 浄化率は低くなる。
【０００６】前記した特開平４−２１４９１９号公報に
開示される技術は、リーンＮＯx 触媒とＨＣ添加手段と
からなるユニットを複数設け、そのうち温度が上述のウ
ィンドウ内にある触媒に対応するＨＣ添加手段を作動せ
しめようというものであるが、全てのユニットの触媒温
度がウィンドウ内にないという場合も当然に起こり得る
ため、常時、高い浄化率を維持することは必ずしも可能
ではない。
開示される技術は、リーンＮＯx 触媒とＨＣ添加手段と
からなるユニットを複数設け、そのうち温度が上述のウ
ィンドウ内にある触媒に対応するＨＣ添加手段を作動せ
しめようというものであるが、全てのユニットの触媒温
度がウィンドウ内にないという場合も当然に起こり得る
ため、常時、高い浄化率を維持することは必ずしも可能
ではない。
【０００７】かかる実情に鑑み、本発明の目的は、排気
系にリーンＮＯx 触媒を配置するとともにそのリーンＮ
Ｏx 触媒の上流側にＨＣ添加手段を設けた内燃機関の排
気浄化装置において、リーンＮＯx 触媒の温度を常に浄
化温度ウィンドウ内に維持することができるようにする
ことにより、ＮＯx 浄化率の向上を図ることにある。ひ
いては、本発明は、大気汚染防止に寄与することを目的
とする。
系にリーンＮＯx 触媒を配置するとともにそのリーンＮ
Ｏx 触媒の上流側にＨＣ添加手段を設けた内燃機関の排
気浄化装置において、リーンＮＯx 触媒の温度を常に浄
化温度ウィンドウ内に維持することができるようにする
ことにより、ＮＯx 浄化率の向上を図ることにある。ひ
いては、本発明は、大気汚染防止に寄与することを目的
とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく案
出された、本発明の第１の態様に係る、内燃機関の排気
浄化装置は、排気系にリーンＮＯx 触媒を配置するとと
もに該リーンＮＯx 触媒の上流側にＨＣ添加手段を設け
た内燃機関の排気浄化装置において、前記ＨＣ添加手段
の上流側に前記リーンＮＯx 触媒の担体（触媒の働きを
する物質を分散させ、保持する物質）より大きな熱容量
を有する第２の触媒担体を設けたことを特徴とする。
出された、本発明の第１の態様に係る、内燃機関の排気
浄化装置は、排気系にリーンＮＯx 触媒を配置するとと
もに該リーンＮＯx 触媒の上流側にＨＣ添加手段を設け
た内燃機関の排気浄化装置において、前記ＨＣ添加手段
の上流側に前記リーンＮＯx 触媒の担体（触媒の働きを
する物質を分散させ、保持する物質）より大きな熱容量
を有する第２の触媒担体を設けたことを特徴とする。
【０００９】また、本発明の第２の態様に係る排気浄化
装置は、前記第１の態様に係る排気浄化装置において、
前記第２の触媒担体を酸化触媒とするとともに前記第２
の触媒担体の上流側に第２のＨＣ添加手段を備え、前記
リーンＮＯx 触媒に流入する排気ガスの温度が低いとき
に前記第２のＨＣ添加手段を作動せしめることにより前
記第２の触媒担体を加熱することを特徴とする。
装置は、前記第１の態様に係る排気浄化装置において、
前記第２の触媒担体を酸化触媒とするとともに前記第２
の触媒担体の上流側に第２のＨＣ添加手段を備え、前記
リーンＮＯx 触媒に流入する排気ガスの温度が低いとき
に前記第２のＨＣ添加手段を作動せしめることにより前
記第２の触媒担体を加熱することを特徴とする。
【００１０】また、本発明の第３の態様に係る排気浄化
装置は、前記第１の態様に係る排気浄化装置において、
前記第２の触媒担体を高温の広い範囲で浄化率が高い高
温型リーンＮＯx 触媒とするとともに、下流側の前記リ
ーンＮＯx 触媒を低温の狭い範囲で浄化率が高い低温型
リーンＮＯx 触媒としたことを特徴とする。
装置は、前記第１の態様に係る排気浄化装置において、
前記第２の触媒担体を高温の広い範囲で浄化率が高い高
温型リーンＮＯx 触媒とするとともに、下流側の前記リ
ーンＮＯx 触媒を低温の狭い範囲で浄化率が高い低温型
リーンＮＯx 触媒としたことを特徴とする。
【００１１】上述の如く構成された、本発明の第１の態
様に係る、内燃機関の排気浄化装置においては、過渡運
転時に排気ガスの温度が急激に変化する場合にも、第２
の触媒担体の熱容量により下流側のリーンＮＯx 触媒の
温度を常に浄化率の高い温度範囲内に収めることができ
る。また、本発明の第２の態様に係る排気浄化装置にお
いては、冷間始動時にてリーンＮＯx 触媒の活性化が遅
れるおそれがある場合にも、第２の触媒担体の上流側に
ＨＣを添加して第２の触媒担体内で酸化反応熱を発生さ
せることができるため、かかる活性化の遅れを防止する
ことができる。また、本発明の第３の態様に係る排気浄
化装置においては、下流側の低温型リーンＮＯx 触媒の
浄化温度範囲が狭いという欠点が、高温の広い範囲で高
い浄化率を達成する上流側の高温型リーンＮＯx 触媒と
組み合わされることによって解消され、その結果、低温
から高温までの広い温度範囲でＮＯx 浄化率を向上させ
ることができる。
様に係る、内燃機関の排気浄化装置においては、過渡運
転時に排気ガスの温度が急激に変化する場合にも、第２
の触媒担体の熱容量により下流側のリーンＮＯx 触媒の
温度を常に浄化率の高い温度範囲内に収めることができ
る。また、本発明の第２の態様に係る排気浄化装置にお
いては、冷間始動時にてリーンＮＯx 触媒の活性化が遅
れるおそれがある場合にも、第２の触媒担体の上流側に
ＨＣを添加して第２の触媒担体内で酸化反応熱を発生さ
せることができるため、かかる活性化の遅れを防止する
ことができる。また、本発明の第３の態様に係る排気浄
化装置においては、下流側の低温型リーンＮＯx 触媒の
浄化温度範囲が狭いという欠点が、高温の広い範囲で高
い浄化率を達成する上流側の高温型リーンＮＯx 触媒と
組み合わされることによって解消され、その結果、低温
から高温までの広い温度範囲でＮＯx 浄化率を向上させ
ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明する。
の実施形態について説明する。
【００１３】図３は、本発明の第１実施形態に係る内燃
機関の排気浄化装置の構成図である。符号１はディーゼ
ルエンジン、符号２は分配型燃料噴射ポンプを示し、ま
た、符号３ａ、３ｂ及び３ｃは排気通路３を構成する各
部分を示している。排気通路３の途中には、２つの触媒
コンバータ４及び５が配置されている。上流側触媒コン
バータ４は、酸化触媒（例えば、貴金属触媒）を収容し
ており、その酸化触媒を担持する担体として、コージェ
ライト等の熱容量の大きなものが使用されている。一
方、下流側触媒コンバータ５は、リーンＮＯx 触媒を収
容しており、そのリーンＮＯx 触媒は、メタル等の熱容
量の小さな担体に担持されている。
機関の排気浄化装置の構成図である。符号１はディーゼ
ルエンジン、符号２は分配型燃料噴射ポンプを示し、ま
た、符号３ａ、３ｂ及び３ｃは排気通路３を構成する各
部分を示している。排気通路３の途中には、２つの触媒
コンバータ４及び５が配置されている。上流側触媒コン
バータ４は、酸化触媒（例えば、貴金属触媒）を収容し
ており、その酸化触媒を担持する担体として、コージェ
ライト等の熱容量の大きなものが使用されている。一
方、下流側触媒コンバータ５は、リーンＮＯx 触媒を収
容しており、そのリーンＮＯx 触媒は、メタル等の熱容
量の小さな担体に担持されている。
【００１４】また、排気ガスに還元剤として燃料すなわ
ち軽油（ＨＣ）を添加するために、リーンＮＯx 触媒を
収容する下流側触媒コンバータ５の上流側の排気通路３
ｂと燃料噴射ポンプ２とがＨＣ供給通路６ａ、６ｂ及び
６ｃによって連通されるとともに、そのＨＣ供給通路６
ｂと６ｃとの間に下流側ＨＣ添加制御弁７が設けられて
いる。同様に、酸化触媒を収容する上流側触媒コンバー
タ４の上流側の排気通路３ａにもＨＣを添加することが
できるように、排気通路３ａと燃料噴射ポンプ２とがＨ
Ｃ供給通路６ａ、６ｄ及び６ｅによって連通されるとと
もに、そのＨＣ供給通路６ｄと６ｅとの間に上流側ＨＣ
添加制御弁８が設けられている。
ち軽油（ＨＣ）を添加するために、リーンＮＯx 触媒を
収容する下流側触媒コンバータ５の上流側の排気通路３
ｂと燃料噴射ポンプ２とがＨＣ供給通路６ａ、６ｂ及び
６ｃによって連通されるとともに、そのＨＣ供給通路６
ｂと６ｃとの間に下流側ＨＣ添加制御弁７が設けられて
いる。同様に、酸化触媒を収容する上流側触媒コンバー
タ４の上流側の排気通路３ａにもＨＣを添加することが
できるように、排気通路３ａと燃料噴射ポンプ２とがＨ
Ｃ供給通路６ａ、６ｄ及び６ｅによって連通されるとと
もに、そのＨＣ供給通路６ｄと６ｅとの間に上流側ＨＣ
添加制御弁８が設けられている。
【００１５】また、排気通路３ｂに２次空気を導入する
ことができるように、２次空気導入通路９及び２次空気
導入ポンプ１０が設けられている。さらに、下流側触媒
コンバータ５に流入する排気ガスの温度を検出するため
に、排気温センサ１１が設けられている。排気浄化装置
のコントロールユニット１２は、後述するように、排気
温センサ１１の出力信号（触媒流入排気ガス温度）に応
じて下流側ＨＣ添加制御弁７、上流側ＨＣ添加制御弁
８、及び２次空気導入ポンプ１０を制御するための信号
を出力するものである。
ことができるように、２次空気導入通路９及び２次空気
導入ポンプ１０が設けられている。さらに、下流側触媒
コンバータ５に流入する排気ガスの温度を検出するため
に、排気温センサ１１が設けられている。排気浄化装置
のコントロールユニット１２は、後述するように、排気
温センサ１１の出力信号（触媒流入排気ガス温度）に応
じて下流側ＨＣ添加制御弁７、上流側ＨＣ添加制御弁
８、及び２次空気導入ポンプ１０を制御するための信号
を出力するものである。
【００１６】上述のように、上流側の触媒担体がコージ
ェライト等の熱容量の大きなものであるため、図４に示
されるように、その上流側触媒担体に流入する排気ガス
の温度の変動幅が大きくとも、それから流出する排気ガ
スの温度の変動幅は、小さくなる。すなわち、上流側触
媒担体から流出する排気ガスの温度の変動幅を所望の範
囲内にすることが可能となり、本実施形態では、下流側
のリーンＮＯx 触媒のＮＯx 浄化温度ウィンドウ内に排
気ガス温度が入るように、担体の大きさを変えるなどし
てその熱容量が調節されている。
ェライト等の熱容量の大きなものであるため、図４に示
されるように、その上流側触媒担体に流入する排気ガス
の温度の変動幅が大きくとも、それから流出する排気ガ
スの温度の変動幅は、小さくなる。すなわち、上流側触
媒担体から流出する排気ガスの温度の変動幅を所望の範
囲内にすることが可能となり、本実施形態では、下流側
のリーンＮＯx 触媒のＮＯx 浄化温度ウィンドウ内に排
気ガス温度が入るように、担体の大きさを変えるなどし
てその熱容量が調節されている。
【００１７】ところで、エンジン始動時等、上流側触媒
担体が冷えているときには、担体の熱容量が大きいた
め、流出ガス温度がＮＯx 浄化温度ウィンドウに達する
まで時間を要することとなる。その場合には、上流側Ｈ
Ｃ添加制御弁８を開き、ＨＣ供給通路６ａ、６ｄ及び６
ｅを介して排気通路３ａにＨＣを添加するよう制御す
る。そうすると、酸化触媒４内においてＨＣが燃焼し、
その燃焼熱により早期に触媒担体が温められるため、上
述の冷間始動の問題は容易に解決される。このように、
上流側のＨＣ添加手段と触媒担体に担持されている酸化
触媒とは、加熱手段として設けられたものであり、かか
る冷間始動の問題を考慮する必要がないときには、それ
らを省略することができ、すなわち、そのときには、上
流側触媒コンバータ４の触媒担体上に被担持物質が存在
しなくてもよい。
担体が冷えているときには、担体の熱容量が大きいた
め、流出ガス温度がＮＯx 浄化温度ウィンドウに達する
まで時間を要することとなる。その場合には、上流側Ｈ
Ｃ添加制御弁８を開き、ＨＣ供給通路６ａ、６ｄ及び６
ｅを介して排気通路３ａにＨＣを添加するよう制御す
る。そうすると、酸化触媒４内においてＨＣが燃焼し、
その燃焼熱により早期に触媒担体が温められるため、上
述の冷間始動の問題は容易に解決される。このように、
上流側のＨＣ添加手段と触媒担体に担持されている酸化
触媒とは、加熱手段として設けられたものであり、かか
る冷間始動の問題を考慮する必要がないときには、それ
らを省略することができ、すなわち、そのときには、上
流側触媒コンバータ４の触媒担体上に被担持物質が存在
しなくてもよい。
【００１８】一方、登坂走行等の高負荷運転が継続した
ときには、熱容量大の上流側触媒担体から流出する排気
ガスの温度が下流側リーンＮＯx 触媒におけるＮＯx 浄
化温度ウィンドウよりも高温で安定してしまうおそれが
ある。その場合には、２次空気導入ポンプ１０をオンす
ることにより、２次空気が通路９を通って排気通路３ｂ
に導入されるように制御する。このように、２次空気導
入通路９及び２次空気導入ポンプ１０は、冷却手段とし
ての働きをするものであり、かかる高温状態の問題がな
いときには、それらを省略することができる。
ときには、熱容量大の上流側触媒担体から流出する排気
ガスの温度が下流側リーンＮＯx 触媒におけるＮＯx 浄
化温度ウィンドウよりも高温で安定してしまうおそれが
ある。その場合には、２次空気導入ポンプ１０をオンす
ることにより、２次空気が通路９を通って排気通路３ｂ
に導入されるように制御する。このように、２次空気導
入通路９及び２次空気導入ポンプ１０は、冷却手段とし
ての働きをするものであり、かかる高温状態の問題がな
いときには、それらを省略することができる。
【００１９】以上の制御を具体化すべく、排気浄化装置
のコントロールユニット１２は、排気温センサ１１の出
力から得られるリーンＮＯx 触媒流入排気ガス温度Ｔに
応じて、下流側ＨＣ添加制御弁７、上流側ＨＣ添加制御
弁８、及び２次空気導入ポンプ１０を次のように制御す
る。すなわち、温度ＴがＮＯx 浄化温度ウィンドウ（図
１参照）内にあるとき、すなわちａ≦Ｔ≦ｂのときに
は、下流側ＨＣ添加制御弁７を開いて、排気ガスの還元
・浄化を達成する。また、温度ＴがＮＯx 浄化温度ウィ
ンドウより低温であるとき、すなわちＴ＜ａのときに
は、上流側ＨＣ添加制御弁８を開いて、酸化触媒におけ
るＨＣ酸化を促進し、その燃焼熱による早期暖機を図
る。また、温度ＴがＮＯx 浄化温度ウィンドウより高温
であるとき、すなわちｂ＜Ｔのときには、２次空気導入
ポンプ１０をオンして、排気ガスを冷却する。
のコントロールユニット１２は、排気温センサ１１の出
力から得られるリーンＮＯx 触媒流入排気ガス温度Ｔに
応じて、下流側ＨＣ添加制御弁７、上流側ＨＣ添加制御
弁８、及び２次空気導入ポンプ１０を次のように制御す
る。すなわち、温度ＴがＮＯx 浄化温度ウィンドウ（図
１参照）内にあるとき、すなわちａ≦Ｔ≦ｂのときに
は、下流側ＨＣ添加制御弁７を開いて、排気ガスの還元
・浄化を達成する。また、温度ＴがＮＯx 浄化温度ウィ
ンドウより低温であるとき、すなわちＴ＜ａのときに
は、上流側ＨＣ添加制御弁８を開いて、酸化触媒におけ
るＨＣ酸化を促進し、その燃焼熱による早期暖機を図
る。また、温度ＴがＮＯx 浄化温度ウィンドウより高温
であるとき、すなわちｂ＜Ｔのときには、２次空気導入
ポンプ１０をオンして、排気ガスを冷却する。
【００２０】このように、リーンＮＯx 触媒の上流に熱
容量体を配置することにより、最初に排気通路３ａに流
入する排気ガスの温度が大幅に変動するような運転領域
においても、リーンＮＯx 触媒に流入する排気ガスの温
度をＮＯx 浄化ウィンドウ内に抑えることができ、安定
した高いＮＯx 浄化率を常に維持することができる。な
お、本実施形態のように、リーンＮＯx 触媒は、全体の
温度が均一となるように、メタル等の熱容量の小さな担
体に担持されていることが好ましい。
容量体を配置することにより、最初に排気通路３ａに流
入する排気ガスの温度が大幅に変動するような運転領域
においても、リーンＮＯx 触媒に流入する排気ガスの温
度をＮＯx 浄化ウィンドウ内に抑えることができ、安定
した高いＮＯx 浄化率を常に維持することができる。な
お、本実施形態のように、リーンＮＯx 触媒は、全体の
温度が均一となるように、メタル等の熱容量の小さな担
体に担持されていることが好ましい。
【００２１】次に、本発明の第２実施形態について説明
する。図５は、第２実施形態に係る内燃機関の排気浄化
装置の構成図である。図３の構成要素と同一の構成要素
に関しては、同一の符号を付すことにより、その説明を
省略する。図５に示されるように、第２実施形態は、第
１実施形態のうち、上流側触媒コンバータ４を改造した
ものである。すなわち、上流側触媒コンバータ４が２つ
の構成部分よりなり、その下流側構成部分４ｂは、第１
実施形態と同様にコージェライトからなる担体に酸化触
媒が担持されたものであるが、その上流側構成部分４ａ
は、電気ヒータ付三元触媒となっている。バッテリ１３
からその電気ヒータへの通電は、コントロールユニット
１２により制御される。この構成によれば、温度ＴがＮ
Ｏx 浄化温度ウィンドウより低温であるときの暖機を前
記第１実施形態より迅速に行うことができる。
する。図５は、第２実施形態に係る内燃機関の排気浄化
装置の構成図である。図３の構成要素と同一の構成要素
に関しては、同一の符号を付すことにより、その説明を
省略する。図５に示されるように、第２実施形態は、第
１実施形態のうち、上流側触媒コンバータ４を改造した
ものである。すなわち、上流側触媒コンバータ４が２つ
の構成部分よりなり、その下流側構成部分４ｂは、第１
実施形態と同様にコージェライトからなる担体に酸化触
媒が担持されたものであるが、その上流側構成部分４ａ
は、電気ヒータ付三元触媒となっている。バッテリ１３
からその電気ヒータへの通電は、コントロールユニット
１２により制御される。この構成によれば、温度ＴがＮ
Ｏx 浄化温度ウィンドウより低温であるときの暖機を前
記第１実施形態より迅速に行うことができる。
【００２２】図６は、上述の第１実施形態及び第２実施
形態による制御を行った場合に、排気通路流入直後の排
気ガス温度変化（Ａ）が、リーンＮＯx 触媒直前ではど
のような温度変化へと調節されているか（Ｂ1 ，Ｂ2 ）
ということと、結果として得られるＮＯx 浄化率の変化
（Ｃ1 ，Ｃ2 ）とを、リーンＮＯx 触媒及びＨＣ添加手
段のみを備えた従来構成による制御を行った場合
（Ｂ0 ，Ｃ0 ）と比較して示す図である。この図に示さ
れるように、本発明によれば、常に安定した高いＮＯ x
浄化率が達成される。なお、第２実施形態では、電気ヒ
ータ付三元触媒の使用により、浄化の立ち上がりが迅速
になっている。
形態による制御を行った場合に、排気通路流入直後の排
気ガス温度変化（Ａ）が、リーンＮＯx 触媒直前ではど
のような温度変化へと調節されているか（Ｂ1 ，Ｂ2 ）
ということと、結果として得られるＮＯx 浄化率の変化
（Ｃ1 ，Ｃ2 ）とを、リーンＮＯx 触媒及びＨＣ添加手
段のみを備えた従来構成による制御を行った場合
（Ｂ0 ，Ｃ0 ）と比較して示す図である。この図に示さ
れるように、本発明によれば、常に安定した高いＮＯ x
浄化率が達成される。なお、第２実施形態では、電気ヒ
ータ付三元触媒の使用により、浄化の立ち上がりが迅速
になっている。
【００２３】最後に、本発明の第３実施形態について説
明する。図７は、第３実施形態に係る内燃機関の排気浄
化装置の構成図である。図３の構成要素と同一の構成要
素に関しては、同一の符号を付すことにより、その説明
を省略する。第３実施形態においても、第１及び第２実
施形態と同様に、上流側触媒コンバータ４の触媒担体に
はコージェライト等の熱容量の大きなものが使用される
とともに、下流側触媒コンバータ５の触媒担体にはメタ
ル等の熱容量の小さなものが使用されている。そのた
め、第１及び第２実施形態と同様に、下流側触媒に流入
する排気ガスの温度を浄化率の高い温度範囲に維持する
ことができる。
明する。図７は、第３実施形態に係る内燃機関の排気浄
化装置の構成図である。図３の構成要素と同一の構成要
素に関しては、同一の符号を付すことにより、その説明
を省略する。第３実施形態においても、第１及び第２実
施形態と同様に、上流側触媒コンバータ４の触媒担体に
はコージェライト等の熱容量の大きなものが使用される
とともに、下流側触媒コンバータ５の触媒担体にはメタ
ル等の熱容量の小さなものが使用されている。そのた
め、第１及び第２実施形態と同様に、下流側触媒に流入
する排気ガスの温度を浄化率の高い温度範囲に維持する
ことができる。
【００２４】一方、第３実施形態においては、上流側触
媒担体には高温型リーンＮＯx 触媒が担持されるととも
に、下流側触媒担体には低温型リーンＮＯx 触媒が担持
されている。ここで、低温型リーンＮＯx 触媒の例とし
ては、Ｐｔなどの貴金属触媒があり、図８に示されるよ
うに、低温の狭い範囲（ｃ°Ｃからｄ°Ｃまで）でＮＯ
x を浄化する。一方、高温型リーンＮＯx 触媒の例とし
ては、Ｃｕ，Ｃｏ，Ａｇなどの卑金属触媒があり、同図
に示されるように、高温の広い範囲（ｄ°Ｃからｅ°Ｃ
まで）でＮＯx を浄化する。
媒担体には高温型リーンＮＯx 触媒が担持されるととも
に、下流側触媒担体には低温型リーンＮＯx 触媒が担持
されている。ここで、低温型リーンＮＯx 触媒の例とし
ては、Ｐｔなどの貴金属触媒があり、図８に示されるよ
うに、低温の狭い範囲（ｃ°Ｃからｄ°Ｃまで）でＮＯ
x を浄化する。一方、高温型リーンＮＯx 触媒の例とし
ては、Ｃｕ，Ｃｏ，Ａｇなどの卑金属触媒があり、同図
に示されるように、高温の広い範囲（ｄ°Ｃからｅ°Ｃ
まで）でＮＯx を浄化する。
【００２５】従って、この構成では、第１及び第２実施
形態と異なり、上流側触媒コンバータもＮＯx 浄化に寄
与することができる。図９は、触媒流入排気ガス温度の
変化を上流側の高温型リーンＮＯx 触媒（実線）及び下
流側の低温型リーンＮＯx 触媒（破線）について例示す
る図である。この図に示されるように、下流側の低温型
リーンＮＯx 触媒においては、排気ガス温度の変化が減
衰せしめられており、図８に示される温度ウィンドウ
（ｃ°Ｃからｄ°Ｃまで）内に維持されている。そし
て、下流側の低温型リーンＮＯx 触媒の浄化温度範囲が
狭いという欠点が、高温の広い範囲（ｄ°Ｃからｅ°Ｃ
まで）で高い浄化率を達成する上流側の高温型リーンＮ
Ｏx 触媒と組み合わされることによって解消され、その
結果、低温から高温までの広い温度範囲（ｃ°Ｃからｅ
°Ｃまで）でＮＯx 浄化率を向上させることができる。
形態と異なり、上流側触媒コンバータもＮＯx 浄化に寄
与することができる。図９は、触媒流入排気ガス温度の
変化を上流側の高温型リーンＮＯx 触媒（実線）及び下
流側の低温型リーンＮＯx 触媒（破線）について例示す
る図である。この図に示されるように、下流側の低温型
リーンＮＯx 触媒においては、排気ガス温度の変化が減
衰せしめられており、図８に示される温度ウィンドウ
（ｃ°Ｃからｄ°Ｃまで）内に維持されている。そし
て、下流側の低温型リーンＮＯx 触媒の浄化温度範囲が
狭いという欠点が、高温の広い範囲（ｄ°Ｃからｅ°Ｃ
まで）で高い浄化率を達成する上流側の高温型リーンＮ
Ｏx 触媒と組み合わされることによって解消され、その
結果、低温から高温までの広い温度範囲（ｃ°Ｃからｅ
°Ｃまで）でＮＯx 浄化率を向上させることができる。
【００２６】以上、本発明の実施形態について述べてき
たが、もちろん本発明はこれに限定されるものではな
く、様々な実施形態を案出することは当業者にとって容
易なことであろう。
たが、もちろん本発明はこれに限定されるものではな
く、様々な実施形態を案出することは当業者にとって容
易なことであろう。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
排気系にリーンＮＯx 触媒を配置するとともにそのリー
ンＮＯx 触媒の上流側にＨＣ添加手段を設けた内燃機関
の排気浄化装置において、リーンＮＯx 触媒の温度が常
に浄化温度ウィンドウ内に維持されることにより、ＮＯ
x 浄化率の大幅な向上が図られる。ひいては、本発明
は、大気汚染防止に寄与するものである。
排気系にリーンＮＯx 触媒を配置するとともにそのリー
ンＮＯx 触媒の上流側にＨＣ添加手段を設けた内燃機関
の排気浄化装置において、リーンＮＯx 触媒の温度が常
に浄化温度ウィンドウ内に維持されることにより、ＮＯ
x 浄化率の大幅な向上が図られる。ひいては、本発明
は、大気汚染防止に寄与するものである。
【図１】リーンＮＯx 触媒によるＮＯx 浄化率の温度特
性を示す図である。
性を示す図である。
【図２】車両走行時において時間の変化に応じて触媒流
入排気ガス温度（Ａ）及びＮＯ x 浄化率（Ｂ）がどのよ
うに変化するかを例示する図である。
入排気ガス温度（Ａ）及びＮＯ x 浄化率（Ｂ）がどのよ
うに変化するかを例示する図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の排気浄
化装置の構成図である。
化装置の構成図である。
【図４】熱容量の大きな触媒担体内を排気ガスが通過す
ることにより、その温度変動が緩和される様子を示す図
である。
ることにより、その温度変動が緩和される様子を示す図
である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る内燃機関の排気浄
化装置の構成図である。
化装置の構成図である。
【図６】第１実施形態及び第２実施形態による制御を行
った場合に、排気通路流入直後の排気ガス温度変化
（Ａ）が、リーンＮＯx 触媒直前ではどのような温度変
化へと調節されているか（Ｂ1 ，Ｂ2 ）ということと、
結果として得られるＮＯx 浄化率の変化（Ｃ1 ，Ｃ2 ）
とを、リーンＮＯx 触媒及びＨＣ添加手段のみを備えた
従来構成による制御を行った場合（Ｂ0 ，Ｃ0 ）と比較
して示す図である。
った場合に、排気通路流入直後の排気ガス温度変化
（Ａ）が、リーンＮＯx 触媒直前ではどのような温度変
化へと調節されているか（Ｂ1 ，Ｂ2 ）ということと、
結果として得られるＮＯx 浄化率の変化（Ｃ1 ，Ｃ2 ）
とを、リーンＮＯx 触媒及びＨＣ添加手段のみを備えた
従来構成による制御を行った場合（Ｂ0 ，Ｃ0 ）と比較
して示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る内燃機関の排気浄
化装置の構成図である。
化装置の構成図である。
【図８】低温型リーンＮＯx 触媒によるＮＯx 浄化率の
温度特性と高温型リーンＮＯx触媒によるＮＯx 浄化率
の温度特性とを示す図である。
温度特性と高温型リーンＮＯx触媒によるＮＯx 浄化率
の温度特性とを示す図である。
【図９】触媒流入排気ガス温度の変化を上流側の高温型
リーンＮＯx 触媒（実線）及び下流側の低温型リーンＮ
Ｏx 触媒（破線）について例示する図である。
リーンＮＯx 触媒（実線）及び下流側の低温型リーンＮ
Ｏx 触媒（破線）について例示する図である。
１…ディーゼルエンジン ２…分配型燃料噴射ポンプ ３ａ，３ｂ，３ｃ…排気通路 ４…上流側触媒コンバータ ５…下流側触媒コンバータ ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ…ＨＣ供給通路 ７…下流側ＨＣ添加制御弁 ８…上流側ＨＣ添加制御弁 ９…２次空気導入通路 １０…２次空気導入ポンプ １１…排気温センサ １２…コントロールユニット １３…バッテリ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 俊明 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 (3)
- 【請求項１】 排気系にリーンＮＯx 触媒を配置すると
ともに該リーンＮＯ x 触媒の上流側にＨＣ添加手段を設
けた内燃機関の排気浄化装置において、前記ＨＣ添加手
段の上流側に前記リーンＮＯx 触媒の担体より大きな熱
容量を有する第２の触媒担体を設けたことを特徴とする
内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項２】 前記第２の触媒担体を酸化触媒とすると
ともに前記第２の触媒担体の上流側に第２のＨＣ添加手
段を備え、前記リーンＮＯx 触媒に流入する排気ガスの
温度が低いときに前記第２のＨＣ添加手段を作動せしめ
ることにより前記第２の触媒担体を加熱することを特徴
とする、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項３】 前記第２の触媒担体を高温の広い範囲で
浄化率が高い高温型リーンＮＯx 触媒とするとともに、
下流側の前記リーンＮＯx 触媒を低温の狭い範囲で浄化
率が高い低温型リーンＮＯx 触媒としたことを特徴とす
る、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18073396A JP3627388B2 (ja) | 1996-07-10 | 1996-07-10 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18073396A JP3627388B2 (ja) | 1996-07-10 | 1996-07-10 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1026014A true JPH1026014A (ja) | 1998-01-27 |
| JP3627388B2 JP3627388B2 (ja) | 2005-03-09 |
Family
ID=16088364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18073396A Expired - Fee Related JP3627388B2 (ja) | 1996-07-10 | 1996-07-10 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3627388B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007127069A (ja) * | 2005-11-04 | 2007-05-24 | Hino Motors Ltd | 排気浄化装置 |
| WO2009150988A1 (ja) * | 2008-06-13 | 2009-12-17 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
-
1996
- 1996-07-10 JP JP18073396A patent/JP3627388B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007127069A (ja) * | 2005-11-04 | 2007-05-24 | Hino Motors Ltd | 排気浄化装置 |
| WO2009150988A1 (ja) * | 2008-06-13 | 2009-12-17 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| JP2009299580A (ja) * | 2008-06-13 | 2009-12-24 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気浄化装置 |
| CN102066707A (zh) * | 2008-06-13 | 2011-05-18 | 丰田自动车株式会社 | 内燃机的排气净化装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3627388B2 (ja) | 2005-03-09 |
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