JPH112114A - 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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- JPH112114A JPH112114A JP9154035A JP15403597A JPH112114A JP H112114 A JPH112114 A JP H112114A JP 9154035 A JP9154035 A JP 9154035A JP 15403597 A JP15403597 A JP 15403597A JP H112114 A JPH112114 A JP H112114A
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- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
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- Combustion & Propulsion (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ＮＯｘ吸収触媒に対してリーン燃焼中に吸収さ
れたＮＯｘを、空燃比が理論空燃比又はリッチに切り換
えられたときに効率良く還元処理させる。 【解決手段】ＮＯｘ吸収触媒の上流側及び下流側にそれ
ぞれ三元触媒を配置する。そして、前記ＮＯｘ吸収触媒
が担持するセリアの量をＢ、上流側の三元触媒が担持す
るセリアの量をＡ、下流側の三元触媒が担持するセリア
の量をＣとしたときに、（Ａ＋Ｂ）／Ｃが略0.2 〜1.2
の範囲、より好ましくは、略0.2 〜0.6 の範囲になるよ
うに、ＮＯｘ吸収触媒及び上流側の三元触媒における単
位体積当たりのセリア量を調整する。前記（Ａ＋Ｂ）／
Ｃの最大値を制限することで、酸素ストレージ能力が制
限され、ＮＯｘ脱離時に同時に脱離する酸素量が減少
し、ＮＯｘが効率良く還元処理される。また、前記（Ａ
＋Ｂ）／Ｃの最小値を制限することで、理論空燃比での
ＮＯｘ浄化能力の低下を回避できる。
れたＮＯｘを、空燃比が理論空燃比又はリッチに切り換
えられたときに効率良く還元処理させる。 【解決手段】ＮＯｘ吸収触媒の上流側及び下流側にそれ
ぞれ三元触媒を配置する。そして、前記ＮＯｘ吸収触媒
が担持するセリアの量をＢ、上流側の三元触媒が担持す
るセリアの量をＡ、下流側の三元触媒が担持するセリア
の量をＣとしたときに、（Ａ＋Ｂ）／Ｃが略0.2 〜1.2
の範囲、より好ましくは、略0.2 〜0.6 の範囲になるよ
うに、ＮＯｘ吸収触媒及び上流側の三元触媒における単
位体積当たりのセリア量を調整する。前記（Ａ＋Ｂ）／
Ｃの最大値を制限することで、酸素ストレージ能力が制
限され、ＮＯｘ脱離時に同時に脱離する酸素量が減少
し、ＮＯｘが効率良く還元処理される。また、前記（Ａ
＋Ｂ）／Ｃの最小値を制限することで、理論空燃比での
ＮＯｘ浄化能力の低下を回避できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置に関し、詳しくは、排気通路にＮＯｘ吸収触媒を
備えた内燃機関において、ＮＯｘの浄化率を向上させる
ための技術に関する。
化装置に関し、詳しくは、排気通路にＮＯｘ吸収触媒を
備えた内燃機関において、ＮＯｘの浄化率を向上させる
ための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、排気空燃比がリーンであると
きに排気中のＮＯｘを吸収し、排気空燃比が理論空燃比
（ストイキ）又はリッチであるときに前記吸収したＮＯ
ｘを放出して還元処理するＮＯｘ吸収触媒（ＮＯｘ吸収
還元型三元触媒）を備えた機関が知られている。
きに排気中のＮＯｘを吸収し、排気空燃比が理論空燃比
（ストイキ）又はリッチであるときに前記吸収したＮＯ
ｘを放出して還元処理するＮＯｘ吸収触媒（ＮＯｘ吸収
還元型三元触媒）を備えた機関が知られている。
【０００３】また、上記ＮＯｘ吸収触媒を備える排気浄
化装置において、ＮＯｘ吸収触媒の上流側及び下流側に
三元触媒をそれぞれ備えるようにした構成も知られてい
る（特開平８−２７０４４０号公報等参照）。
化装置において、ＮＯｘ吸収触媒の上流側及び下流側に
三元触媒をそれぞれ備えるようにした構成も知られてい
る（特開平８−２７０４４０号公報等参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記ＮＯｘ吸収触媒で
は、燃焼混合気の空燃比がリーンからストイキ又はリッ
チに切り換えられ、排気空燃比がリッチ化し始めると、
それまでのリーン燃焼中に吸収していたＮＯｘを脱離す
ることになり、この脱離したＮＯｘはＮＯｘ吸収触媒の
三元層や後方の三元触媒で還元処理されることになる。
は、燃焼混合気の空燃比がリーンからストイキ又はリッ
チに切り換えられ、排気空燃比がリッチ化し始めると、
それまでのリーン燃焼中に吸収していたＮＯｘを脱離す
ることになり、この脱離したＮＯｘはＮＯｘ吸収触媒の
三元層や後方の三元触媒で還元処理されることになる。
【０００５】しかし、ＮＯｘ吸収触媒やＮＯｘ吸収触媒
の上流側に配置される三元触媒には、触媒の酸素ストレ
ージ能力によってリーン燃焼中に多量の酸素が蓄積して
おり、この蓄積していた酸素の脱離によって空燃比が切
り換わっても触媒内及び触媒下流の排気空燃比はなかな
かリッチにならず、更に、ＮＯｘの還元に必要なＨＣ，
ＣＯが前記リーン燃焼中に蓄積されていた酸素によって
酸化処理されてしまうため、ＮＯｘ吸収触媒やＮＯｘ吸
収触媒の下流側に配置される三元触媒において効率良く
ＮＯｘを還元処理することができないという問題があっ
た。
の上流側に配置される三元触媒には、触媒の酸素ストレ
ージ能力によってリーン燃焼中に多量の酸素が蓄積して
おり、この蓄積していた酸素の脱離によって空燃比が切
り換わっても触媒内及び触媒下流の排気空燃比はなかな
かリッチにならず、更に、ＮＯｘの還元に必要なＨＣ，
ＣＯが前記リーン燃焼中に蓄積されていた酸素によって
酸化処理されてしまうため、ＮＯｘ吸収触媒やＮＯｘ吸
収触媒の下流側に配置される三元触媒において効率良く
ＮＯｘを還元処理することができないという問題があっ
た。
【０００６】ここで、触媒内を早期にリッチ化させてＮ
Ｏｘ浄化率を向上させるには、大きなリッチスパイクを
与える必要があるが、この場合、燃費が悪化し、また、
ＨＣ，ＣＯの排出量を増大せさてしまうという問題が生
じる。触媒の酸素ストレージ能力は、触媒に担持される
主にセリアＣｅの量によって変化するが、従来、単位体
積当たりのセリア担持量は各触媒で略同等であって、要
求浄化性能に基づく触媒容量の設定によって各触媒のセ
リア担持量が決定されることになっており、上記のＮＯ
ｘ脱離時に同時に脱離される酸素の影響を考慮した設定
にはなっていなかった。
Ｏｘ浄化率を向上させるには、大きなリッチスパイクを
与える必要があるが、この場合、燃費が悪化し、また、
ＨＣ，ＣＯの排出量を増大せさてしまうという問題が生
じる。触媒の酸素ストレージ能力は、触媒に担持される
主にセリアＣｅの量によって変化するが、従来、単位体
積当たりのセリア担持量は各触媒で略同等であって、要
求浄化性能に基づく触媒容量の設定によって各触媒のセ
リア担持量が決定されることになっており、上記のＮＯ
ｘ脱離時に同時に脱離される酸素の影響を考慮した設定
にはなっていなかった。
【０００７】本発明は上記実情に鑑みなされたものであ
り、少なくともＮＯｘ吸収触媒とその下流に配置される
三元触媒とを備えてなる排気浄化装置において、空燃比
がリーンからストイキ又はリッチに切り換わってＮＯｘ
が脱離されるときのＮＯｘの処理能力を向上させること
を目的とする。
り、少なくともＮＯｘ吸収触媒とその下流に配置される
三元触媒とを備えてなる排気浄化装置において、空燃比
がリーンからストイキ又はリッチに切り換わってＮＯｘ
が脱離されるときのＮＯｘの処理能力を向上させること
を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】そのため請求項１記載の
発明は、排気空燃比がリーンであるときに排気中のＮＯ
ｘを吸収し、排気空燃比が理論空燃比又はリッチである
ときに前記吸収したＮＯｘを放出して還元処理するＮＯ
ｘ吸収触媒と、該ＮＯｘ吸収触媒の下流側に配置された
三元触媒とを少なくとも備えてなる内燃機関の排気浄化
装置において、前記三元触媒が担持する酸素ストレージ
能力に寄与する成分の量に対して、前記三元触媒よりも
上流側の触媒が担持する前記成分の総量を略1.2 倍以下
に設定したことを特徴とする。
発明は、排気空燃比がリーンであるときに排気中のＮＯ
ｘを吸収し、排気空燃比が理論空燃比又はリッチである
ときに前記吸収したＮＯｘを放出して還元処理するＮＯ
ｘ吸収触媒と、該ＮＯｘ吸収触媒の下流側に配置された
三元触媒とを少なくとも備えてなる内燃機関の排気浄化
装置において、前記三元触媒が担持する酸素ストレージ
能力に寄与する成分の量に対して、前記三元触媒よりも
上流側の触媒が担持する前記成分の総量を略1.2 倍以下
に設定したことを特徴とする。
【０００９】かかる構成によると、ＮＯｘ吸収触媒の上
流側に触媒が配置されない場合には、該ＮＯｘ吸収触媒
が担持する酸素ストレージ能力に寄与する成分の量が、
ＮＯｘ吸収触媒の下流側に配置される三元触媒が担持し
ている量の略1.2 倍以下になるように設定され、また、
ＮＯｘ吸収触媒の上流側に触媒が配置される場合には、
該ＮＯｘ吸収触媒における担持量とＮＯｘ吸収触媒の上
流側に配置された触媒における担持量との総量が、ＮＯ
ｘ吸収触媒の下流側に配置される三元触媒が担持してい
る量の略1.2 倍以下になるように設定される。
流側に触媒が配置されない場合には、該ＮＯｘ吸収触媒
が担持する酸素ストレージ能力に寄与する成分の量が、
ＮＯｘ吸収触媒の下流側に配置される三元触媒が担持し
ている量の略1.2 倍以下になるように設定され、また、
ＮＯｘ吸収触媒の上流側に触媒が配置される場合には、
該ＮＯｘ吸収触媒における担持量とＮＯｘ吸収触媒の上
流側に配置された触媒における担持量との総量が、ＮＯ
ｘ吸収触媒の下流側に配置される三元触媒が担持してい
る量の略1.2 倍以下になるように設定される。
【００１０】一方、請求項２記載の発明は、排気空燃比
がリーンであるときに排気中のＮＯｘを吸収し、排気空
燃比が理論空燃比又はリッチであるときに前記吸収した
ＮＯｘを放出して還元処理するＮＯｘ吸収触媒と、該Ｎ
Ｏｘ吸収触媒の下流側に配置された三元触媒とを少なく
とも備えてなる内燃機関の排気浄化装置において、前記
三元触媒が有する酸素ストレージ能力よりも、前記三元
触媒よりも上流側の触媒が有する酸素ストレージ能力を
低く設定したことを特徴とする。
がリーンであるときに排気中のＮＯｘを吸収し、排気空
燃比が理論空燃比又はリッチであるときに前記吸収した
ＮＯｘを放出して還元処理するＮＯｘ吸収触媒と、該Ｎ
Ｏｘ吸収触媒の下流側に配置された三元触媒とを少なく
とも備えてなる内燃機関の排気浄化装置において、前記
三元触媒が有する酸素ストレージ能力よりも、前記三元
触媒よりも上流側の触媒が有する酸素ストレージ能力を
低く設定したことを特徴とする。
【００１１】かかる構成によると、ＮＯｘ吸収触媒の上
流側に触媒が配置されない場合には、該ＮＯｘ吸収触媒
が担持する酸素ストレージ能力が、ＮＯｘ吸収触媒の下
流側に配置される三元触媒よりも低く設定され、また、
ＮＯｘ吸収触媒の上流側に触媒が配置される場合には、
該ＮＯｘ吸収触媒及びＮＯｘ吸収触媒の上流側に配置さ
れた触媒における酸素ストレージ能力の総和が、ＮＯｘ
吸収触媒の下流側に配置される三元触媒よりも低く設定
される。
流側に触媒が配置されない場合には、該ＮＯｘ吸収触媒
が担持する酸素ストレージ能力が、ＮＯｘ吸収触媒の下
流側に配置される三元触媒よりも低く設定され、また、
ＮＯｘ吸収触媒の上流側に触媒が配置される場合には、
該ＮＯｘ吸収触媒及びＮＯｘ吸収触媒の上流側に配置さ
れた触媒における酸素ストレージ能力の総和が、ＮＯｘ
吸収触媒の下流側に配置される三元触媒よりも低く設定
される。
【００１２】請求項３記載の発明では、前記請求項２記
載の構成において、前記三元触媒が担持する酸素ストレ
ージ能力に寄与する成分の量に対して、前記三元触媒よ
りも上流側の触媒が担持する前記成分の総量を略0.6 倍
以下に設定する構成とした。かかる構成によると、前記
三元触媒が有する酸素ストレージ能力よりも前記三元触
媒よりも上流側の触媒が有する酸素ストレージ能力を低
くする設定を、酸素ストレージ能力に寄与する成分量の
比率で規定するものであって、かつ、特に好ましい範囲
を略0.6 倍以下として特定する。
載の構成において、前記三元触媒が担持する酸素ストレ
ージ能力に寄与する成分の量に対して、前記三元触媒よ
りも上流側の触媒が担持する前記成分の総量を略0.6 倍
以下に設定する構成とした。かかる構成によると、前記
三元触媒が有する酸素ストレージ能力よりも前記三元触
媒よりも上流側の触媒が有する酸素ストレージ能力を低
くする設定を、酸素ストレージ能力に寄与する成分量の
比率で規定するものであって、かつ、特に好ましい範囲
を略0.6 倍以下として特定する。
【００１３】請求項４記載の発明では、請求項１又は３
において、前記三元触媒が担持する酸素ストレージ能力
に寄与する成分の量に対して、前記三元触媒よりも上流
側の触媒が担持する前記成分の総量を略0.2 倍以上に設
定する構成とした。かかる構成によると、酸素ストレー
ジ能力に寄与する成分量の比率の最大値を規制する構成
において最小比率を略0.2 倍以上として、ＮＯｘ吸収触
媒及び該ＮＯｘ吸収触媒の上流側の触媒における酸素ス
トレージ能力の最低必要レベルの規定する。
において、前記三元触媒が担持する酸素ストレージ能力
に寄与する成分の量に対して、前記三元触媒よりも上流
側の触媒が担持する前記成分の総量を略0.2 倍以上に設
定する構成とした。かかる構成によると、酸素ストレー
ジ能力に寄与する成分量の比率の最大値を規制する構成
において最小比率を略0.2 倍以上として、ＮＯｘ吸収触
媒及び該ＮＯｘ吸収触媒の上流側の触媒における酸素ス
トレージ能力の最低必要レベルの規定する。
【００１４】請求項５記載の発明では、前記酸素ストレ
ージ能力に寄与する成分としてセリアＣｅの量を設定す
る構成とした。かかる構成によると、ＮＯｘ吸収触媒及
び該ＮＯｘ吸収触媒の上流側の触媒が担持するセリアＣ
ｅの量が、ＮＯｘ吸収触媒の下流側の三元触媒が担持す
るセリアＣｅの量を基準として規制されることになる。
ージ能力に寄与する成分としてセリアＣｅの量を設定す
る構成とした。かかる構成によると、ＮＯｘ吸収触媒及
び該ＮＯｘ吸収触媒の上流側の触媒が担持するセリアＣ
ｅの量が、ＮＯｘ吸収触媒の下流側の三元触媒が担持す
るセリアＣｅの量を基準として規制されることになる。
【００１５】請求項６記載の発明では、前記ＮＯｘ吸収
触媒の上流側にも三元触媒が配置される構成とした。か
かる構成によると、上流側から三元触媒，ＮＯｘ吸収触
媒，三元触媒の順で触媒が配置され、下流側の三元触媒
を基準として、上流側の三元触媒及びＮＯｘ吸収触媒に
おける酸素ストレージ能力（酸素ストレージ能力に寄与
する成分（セリア）の量）が制限される。
触媒の上流側にも三元触媒が配置される構成とした。か
かる構成によると、上流側から三元触媒，ＮＯｘ吸収触
媒，三元触媒の順で触媒が配置され、下流側の三元触媒
を基準として、上流側の三元触媒及びＮＯｘ吸収触媒に
おける酸素ストレージ能力（酸素ストレージ能力に寄与
する成分（セリア）の量）が制限される。
【００１６】請求項７記載の発明では、前記ＮＯｘ吸収
触媒が、前記三元触媒よりもバリウムＢａを多く含むこ
とで、バリウムＢａをＮＯｘ吸収剤としてＮＯｘの吸収
を行う構成とした。かかる構成によると、ＮＯｘ吸収触
媒と下流側の三元触媒とが共にバリウムＢａを担持する
構成であっても、ＮＯｘ吸収触媒の方がＮＯｘ吸収を目
的としてより多くのバリウムＢａを担持することで通常
の三元触媒とは区別されることになり、かかる区別に基
づいて各触媒の酸素ストレージ能力（酸素ストレージ能
力に寄与する成分（セリア）の量）が決定される。
触媒が、前記三元触媒よりもバリウムＢａを多く含むこ
とで、バリウムＢａをＮＯｘ吸収剤としてＮＯｘの吸収
を行う構成とした。かかる構成によると、ＮＯｘ吸収触
媒と下流側の三元触媒とが共にバリウムＢａを担持する
構成であっても、ＮＯｘ吸収触媒の方がＮＯｘ吸収を目
的としてより多くのバリウムＢａを担持することで通常
の三元触媒とは区別されることになり、かかる区別に基
づいて各触媒の酸素ストレージ能力（酸素ストレージ能
力に寄与する成分（セリア）の量）が決定される。
【００１７】
【発明の効果】請求項１記載の発明によると、リーン燃
焼状態からストイキ或いはリッチに切り換えられたとき
に、ＮＯｘ吸収触媒及び該ＮＯｘ吸収触媒の上流側に配
置される触媒から脱離される酸素の量を必要充分に制限
でき、ＮＯｘ吸収触媒及び下流側の三元触媒を早期にリ
ッチ化させて、ＮＯｘ還元処理を効率良く行わせること
ができるという効果がある。
焼状態からストイキ或いはリッチに切り換えられたとき
に、ＮＯｘ吸収触媒及び該ＮＯｘ吸収触媒の上流側に配
置される触媒から脱離される酸素の量を必要充分に制限
でき、ＮＯｘ吸収触媒及び下流側の三元触媒を早期にリ
ッチ化させて、ＮＯｘ還元処理を効率良く行わせること
ができるという効果がある。
【００１８】請求項２記載の発明によると、ＮＯｘ吸収
触媒の下流側の三元触媒における酸素ストレージ能力よ
りも、上流側のＮＯｘ還元触媒を含む触媒における酸素
ストレージ能力を低くすることで、リーン燃焼状態から
ストイキ或いはリッチに切り換えられてＮＯｘが脱離さ
れるときに、同時に脱離される酸素の量を確実に制限で
き、以て、ＮＯｘの還元処理を効率的に行わせることが
できるという効果がある。
触媒の下流側の三元触媒における酸素ストレージ能力よ
りも、上流側のＮＯｘ還元触媒を含む触媒における酸素
ストレージ能力を低くすることで、リーン燃焼状態から
ストイキ或いはリッチに切り換えられてＮＯｘが脱離さ
れるときに、同時に脱離される酸素の量を確実に制限で
き、以て、ＮＯｘの還元処理を効率的に行わせることが
できるという効果がある。
【００１９】請求項３記載の発明によると、リーン燃焼
状態からストイキ或いはリッチに切り換えられたとき
に、ＮＯｘ吸収触媒及び該ＮＯｘ吸収触媒の上流側に配
置される触媒から脱離される酸素の量を最も効果的に減
少させて、ＮＯｘ還元処理を最も効率良く行わせること
ができるという効果がある。請求項４記載の発明による
と、ＮＯｘの脱離時に同時に脱離される酸素の量を制限
しつつ、通常のストイキ時における排気浄化性能を確保
できるという効果がある。
状態からストイキ或いはリッチに切り換えられたとき
に、ＮＯｘ吸収触媒及び該ＮＯｘ吸収触媒の上流側に配
置される触媒から脱離される酸素の量を最も効果的に減
少させて、ＮＯｘ還元処理を最も効率良く行わせること
ができるという効果がある。請求項４記載の発明による
と、ＮＯｘの脱離時に同時に脱離される酸素の量を制限
しつつ、通常のストイキ時における排気浄化性能を確保
できるという効果がある。
【００２０】請求項５記載の発明によると、触媒に担持
されるセリアの量を調整することで、ＮＯｘ還元処理を
効率良く行わせることができる酸素ストレージ能力の設
定が行えるという効果がある。請求項６記載の発明によ
ると、ＮＯｘ還元触媒の上流側にも三元触媒を備えるこ
とで、始動時における排気浄化の促進を図りつつ、ＮＯ
ｘ吸収触媒に吸収されたＮＯｘの還元処理を効率良く行
わせることができるという効果がある。
されるセリアの量を調整することで、ＮＯｘ還元処理を
効率良く行わせることができる酸素ストレージ能力の設
定が行えるという効果がある。請求項６記載の発明によ
ると、ＮＯｘ還元触媒の上流側にも三元触媒を備えるこ
とで、始動時における排気浄化の促進を図りつつ、ＮＯ
ｘ吸収触媒に吸収されたＮＯｘの還元処理を効率良く行
わせることができるという効果がある。
【００２１】請求項７記載の発明によると、バリウムを
通常の三元触媒よりも多く含むことで、前記バリウムを
ＮＯｘ吸収剤として用いてリーン燃焼時にＮＯｘを吸収
するＮＯｘ吸収触媒を備える構成において、前記ＮＯｘ
吸収触媒に吸収されたＮＯｘの還元処理を効率良く行わ
せることができるという効果がある。
通常の三元触媒よりも多く含むことで、前記バリウムを
ＮＯｘ吸収剤として用いてリーン燃焼時にＮＯｘを吸収
するＮＯｘ吸収触媒を備える構成において、前記ＮＯｘ
吸収触媒に吸収されたＮＯｘの還元処理を効率良く行わ
せることができるという効果がある。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図１は、実施の形態における内燃機関のシステム
構成を示す図であり、機関１には、スロットル弁２で計
量された空気が吸引され、燃料噴射弁３から噴射される
燃料と前記吸入空気とが混合して混合気が形成される。
する。図１は、実施の形態における内燃機関のシステム
構成を示す図であり、機関１には、スロットル弁２で計
量された空気が吸引され、燃料噴射弁３から噴射される
燃料と前記吸入空気とが混合して混合気が形成される。
【００２３】前記燃料噴射弁３は、吸気ポート部分に燃
料を噴射するものであっても良いし、また、燃焼室内に
直接燃料を噴射するものであっても良い。前記混合気
は、点火栓４による火花点火によって着火燃焼し、燃焼
排気は、排気通路５に介装された三元触媒（ライトオフ
触媒）６，ＮＯｘ吸収触媒７，三元触媒８で浄化されて
大気中に排出される。
料を噴射するものであっても良いし、また、燃焼室内に
直接燃料を噴射するものであっても良い。前記混合気
は、点火栓４による火花点火によって着火燃焼し、燃焼
排気は、排気通路５に介装された三元触媒（ライトオフ
触媒）６，ＮＯｘ吸収触媒７，三元触媒８で浄化されて
大気中に排出される。
【００２４】前記三元触媒６，８は共にストイキ（理論
空燃比）雰囲気においてＮＯｘ，ＣＯ，ＨＣを同時に浄
化する触媒であり、三元触媒６は始動時の排気浄化を目
的として排気マニホールドの直下に配置され、三元触媒
８は、ＮＯｘ吸収触媒７と共に車両の床下部分に配置さ
れる。前記ＮＯｘ吸収触媒７は、排気空燃比がリーンで
あるときに排気中のＮＯｘを吸収し、排気空燃比が理論
空燃比又はリッチであるときに前記吸収したＮＯｘを放
出して三元触媒層で還元処理する触媒（ＮＯｘ吸収還元
型三元触媒）である。
空燃比）雰囲気においてＮＯｘ，ＣＯ，ＨＣを同時に浄
化する触媒であり、三元触媒６は始動時の排気浄化を目
的として排気マニホールドの直下に配置され、三元触媒
８は、ＮＯｘ吸収触媒７と共に車両の床下部分に配置さ
れる。前記ＮＯｘ吸収触媒７は、排気空燃比がリーンで
あるときに排気中のＮＯｘを吸収し、排気空燃比が理論
空燃比又はリッチであるときに前記吸収したＮＯｘを放
出して三元触媒層で還元処理する触媒（ＮＯｘ吸収還元
型三元触媒）である。
【００２５】前記ＮＯｘ吸収触媒７及び三元触媒６，８
は、全てバリウムＢａを担持するが、ＮＯｘ吸収触媒７
は、バリウムＢａをＮＯｘ吸収剤として用いるべく、三
元触媒８に担持されているバリウムＢａの量に対して単
位体積当たり略２倍のバリウムＢａを担持するものであ
り、前記バリウムＢａの担持量によってＮＯｘ吸収触媒
と通常の三元触媒とに区別される。但し、ＮＯｘ吸収剤
をバリウムＢａに限定するものではない。
は、全てバリウムＢａを担持するが、ＮＯｘ吸収触媒７
は、バリウムＢａをＮＯｘ吸収剤として用いるべく、三
元触媒８に担持されているバリウムＢａの量に対して単
位体積当たり略２倍のバリウムＢａを担持するものであ
り、前記バリウムＢａの担持量によってＮＯｘ吸収触媒
と通常の三元触媒とに区別される。但し、ＮＯｘ吸収剤
をバリウムＢａに限定するものではない。
【００２６】前記燃料噴射弁３による噴射時期・噴射
量、及び、点火栓４による点火時期等を制御するコント
ロールユニット９はマイクロコンピュータを含んで構成
され、各種センサからの検出信号に基づく演算処理によ
って、前記燃料噴射弁３に対して燃料噴射信号（噴射パ
ルス信号）を出力し、点火栓４（パワートランジスタ）
に対しては点火信号を出力する。
量、及び、点火栓４による点火時期等を制御するコント
ロールユニット９はマイクロコンピュータを含んで構成
され、各種センサからの検出信号に基づく演算処理によ
って、前記燃料噴射弁３に対して燃料噴射信号（噴射パ
ルス信号）を出力し、点火栓４（パワートランジスタ）
に対しては点火信号を出力する。
【００２７】前記燃料噴射信号の演算においては、運転
条件に応じて目標空燃比を決定し、該目標空燃比の混合
気が形成されるように燃料噴射量（噴射パルス幅）が演
算されるが、前記目標空燃比として理論空燃比（ストイ
キ）及びリッチ空燃比の他、リーン空燃比が設定される
構成となっている。尚、本願において、リッチ・リーン
はいずれも理論空燃比を基準とするものとする。
条件に応じて目標空燃比を決定し、該目標空燃比の混合
気が形成されるように燃料噴射量（噴射パルス幅）が演
算されるが、前記目標空燃比として理論空燃比（ストイ
キ）及びリッチ空燃比の他、リーン空燃比が設定される
構成となっている。尚、本願において、リッチ・リーン
はいずれも理論空燃比を基準とするものとする。
【００２８】前記各種センサとしては、機関１の吸入空
気流量を検出するエアフローメータ10、前記スロットル
弁２の開度を検出するスロットルセンサ11などが設けら
れる他、コントロールユニット９には図示しないクラン
ク角センサからの回転信号等が入力される。前記ＮＯｘ
吸収触媒７は、リーン燃焼時においてＮＯｘを吸収し、
目標空燃比が理論空燃比（ストイキ）又はリッチに切り
換えられると、それまでに吸収していたＮＯｘを脱離
し、該脱離されたＮＯｘは、ＮＯｘ吸収触媒７の三元触
媒層及び下流側の三元触媒８で還元処理される。
気流量を検出するエアフローメータ10、前記スロットル
弁２の開度を検出するスロットルセンサ11などが設けら
れる他、コントロールユニット９には図示しないクラン
ク角センサからの回転信号等が入力される。前記ＮＯｘ
吸収触媒７は、リーン燃焼時においてＮＯｘを吸収し、
目標空燃比が理論空燃比（ストイキ）又はリッチに切り
換えられると、それまでに吸収していたＮＯｘを脱離
し、該脱離されたＮＯｘは、ＮＯｘ吸収触媒７の三元触
媒層及び下流側の三元触媒８で還元処理される。
【００２９】ここで、リーン燃焼状態が継続すると、Ｎ
Ｏｘ吸収触媒７に対するＮＯｘの吸収量が限界に達して
ＮＯｘをそれ以上に吸収できなくなり、機関１から排出
されたＮＯｘがそのまま排出されるようになってしまう
ので、負荷，回転，空燃比などからＮＯｘの吸収量を推
定し、限界に達しているものと推定されるときには強制
的に空燃比を一時的に理論空燃比又はリッチに制御する
ようになっている。
Ｏｘ吸収触媒７に対するＮＯｘの吸収量が限界に達して
ＮＯｘをそれ以上に吸収できなくなり、機関１から排出
されたＮＯｘがそのまま排出されるようになってしまう
ので、負荷，回転，空燃比などからＮＯｘの吸収量を推
定し、限界に達しているものと推定されるときには強制
的に空燃比を一時的に理論空燃比又はリッチに制御する
ようになっている。
【００３０】ところで、前記ＮＯｘ吸収触媒７及び三元
触媒６，８は、いずれも酸素ストレージ能力に寄与する
成分としてセリアＣｅを担持し、リーン燃焼時には多く
の酸素を蓄積する。但し、酸素ストレージ能力に寄与す
る成分としてセリアＣｅを担持する構成に限定するもの
ではない。そして、空燃比がリーンから理論空燃比（ス
トイキ）又はリッチに切り換えられると、前記蓄積して
いた酸素が脱離することになり、ＮＯｘ吸収触媒７及び
三元触媒８内で脱離した酸素の存在、及び、三元触媒６
及びＮＯｘ吸収触媒７から脱離して下流に流れる酸素の
存在によって、前記脱離されたＮＯｘを還元処理するＮ
Ｏｘ吸収触媒７及び三元触媒８の雰囲気がなかなかリッ
チ化せず、ＮＯｘを効率良く還元処理できない。
触媒６，８は、いずれも酸素ストレージ能力に寄与する
成分としてセリアＣｅを担持し、リーン燃焼時には多く
の酸素を蓄積する。但し、酸素ストレージ能力に寄与す
る成分としてセリアＣｅを担持する構成に限定するもの
ではない。そして、空燃比がリーンから理論空燃比（ス
トイキ）又はリッチに切り換えられると、前記蓄積して
いた酸素が脱離することになり、ＮＯｘ吸収触媒７及び
三元触媒８内で脱離した酸素の存在、及び、三元触媒６
及びＮＯｘ吸収触媒７から脱離して下流に流れる酸素の
存在によって、前記脱離されたＮＯｘを還元処理するＮ
Ｏｘ吸収触媒７及び三元触媒８の雰囲気がなかなかリッ
チ化せず、ＮＯｘを効率良く還元処理できない。
【００３１】そこで、本実施の形態では、各触媒６〜８
の酸素ストレージ能力に寄与する成分であるセリアＣｅ
の単位体積当たりの量を以下のようにして設定してあ
る。従来のセリアＣｅの単位体積当たりの量は各触媒６
〜８共に略同程度であり、各触媒６〜８におけるセリア
の量は触媒容量によって決定されており、三元触媒６の
セリア量ＡとＮＯｘ吸収触媒７のセリア量Ｂとの合計
は、三元触媒８のセリアの量Ｃの略2.4 倍になってい
た。
の酸素ストレージ能力に寄与する成分であるセリアＣｅ
の単位体積当たりの量を以下のようにして設定してあ
る。従来のセリアＣｅの単位体積当たりの量は各触媒６
〜８共に略同程度であり、各触媒６〜８におけるセリア
の量は触媒容量によって決定されており、三元触媒６の
セリア量ＡとＮＯｘ吸収触媒７のセリア量Ｂとの合計
は、三元触媒８のセリアの量Ｃの略2.4 倍になってい
た。
【００３２】上記設定に対し、三元触媒８のセリア量Ｃ
をそのままとした状態で、三元触媒６及びＮＯｘ吸収触
媒７におけるセリアの総量Ａ＋Ｂを減少させていき、三
元触媒８のセリア量Ｃに対する三元触媒６及びＮＯｘ吸
収触媒７におけるセリア総量Ａ＋Ｂの割合（（Ａ＋Ｂ）
／Ｃ）を減少させていくと、図２に示すように、リーン
燃焼からストイキ（又はリッチ）に切り換えられたとき
のＮＯｘ排出量が減少することが実験的に確認された。
をそのままとした状態で、三元触媒６及びＮＯｘ吸収触
媒７におけるセリアの総量Ａ＋Ｂを減少させていき、三
元触媒８のセリア量Ｃに対する三元触媒６及びＮＯｘ吸
収触媒７におけるセリア総量Ａ＋Ｂの割合（（Ａ＋Ｂ）
／Ｃ）を減少させていくと、図２に示すように、リーン
燃焼からストイキ（又はリッチ）に切り換えられたとき
のＮＯｘ排出量が減少することが実験的に確認された。
【００３３】尚、セリア量Ａ＋Ｂの減少は、単位体積当
たりのセリア量を減少させることで実現させる。これ
は、セリア量Ａ＋Ｂの減少によって、三元触媒６及びＮ
Ｏｘ吸収触媒７における酸素ストレージ能力が低下し、
リーン燃焼からストイキ（又はリッチ）に切り換えられ
ても、脱離する酸素量が少ないため、ＮＯｘ吸収触媒７
及び三元触媒８内の雰囲気が比較的早くリッチ化して還
元雰囲気となり、ＮＯｘの還元が効率良く行われるため
である。
たりのセリア量を減少させることで実現させる。これ
は、セリア量Ａ＋Ｂの減少によって、三元触媒６及びＮ
Ｏｘ吸収触媒７における酸素ストレージ能力が低下し、
リーン燃焼からストイキ（又はリッチ）に切り換えられ
ても、脱離する酸素量が少ないため、ＮＯｘ吸収触媒７
及び三元触媒８内の雰囲気が比較的早くリッチ化して還
元雰囲気となり、ＮＯｘの還元が効率良く行われるため
である。
【００３４】リーン燃焼からストイキ（又はリッチ）に
切り換えられたときのＮＯｘ排出量は、上記割合（Ａ＋
Ｂ）／Ｃが小さいほど減少するが（図２参照）、図３に
示すように、セリア量Ａ＋Ｂを減少させ過ぎると、通常
のストイキ燃焼状態におけるＮＯｘ浄化率が低下してＮ
Ｏｘ排出量を増大させてしまうことになり、前記ストイ
キでのＮＯｘ排出量を許容値内に抑制するためには、前
記割合の（Ａ＋Ｂ）／Ｃの下限を、略0.2 とする必要が
ある。
切り換えられたときのＮＯｘ排出量は、上記割合（Ａ＋
Ｂ）／Ｃが小さいほど減少するが（図２参照）、図３に
示すように、セリア量Ａ＋Ｂを減少させ過ぎると、通常
のストイキ燃焼状態におけるＮＯｘ浄化率が低下してＮ
Ｏｘ排出量を増大させてしまうことになり、前記ストイ
キでのＮＯｘ排出量を許容値内に抑制するためには、前
記割合の（Ａ＋Ｂ）／Ｃの下限を、略0.2 とする必要が
ある。
【００３５】一方、図４に示すように、所定の走行モー
ド時（例えば10−15モード時）において、リーン→スト
イキ切り換え時に排出されるＮＯｘ量と、ストイキ状態
で排出されるＮＯｘ量とを含むＮＯｘ排出量の総量は、
前記割合（Ａ＋Ｂ）／Ｃを従来の略2.4 から略1.2 まで
減少させれば必要充分に低減されることなり（例えば従
来量に対して半減）、略0.2 〜1.2 倍の範囲内に前記割
合（Ａ＋Ｂ）／Ｃを設定すれば、通常のストイキ燃焼時
のＮＯｘ排出量を増大させることなく、トータルでのＮ
Ｏｘ排出量を効果的に低減できる。
ド時（例えば10−15モード時）において、リーン→スト
イキ切り換え時に排出されるＮＯｘ量と、ストイキ状態
で排出されるＮＯｘ量とを含むＮＯｘ排出量の総量は、
前記割合（Ａ＋Ｂ）／Ｃを従来の略2.4 から略1.2 まで
減少させれば必要充分に低減されることなり（例えば従
来量に対して半減）、略0.2 〜1.2 倍の範囲内に前記割
合（Ａ＋Ｂ）／Ｃを設定すれば、通常のストイキ燃焼時
のＮＯｘ排出量を増大させることなく、トータルでのＮ
Ｏｘ排出量を効果的に低減できる。
【００３６】前記割合（Ａ＋Ｂ）／Ｃを略1.2 から更に
減少させていくと、図２に示すように、略0.6 まではＮ
Ｏｘ脱離時のＮＯｘ排出量の低下が進むが、略0.6 以下
にしてもそれ以上にＮＯｘ量は低下しないので、最も効
率良くＮＯｘを浄化できるのは、前記割合（Ａ＋Ｂ）／
Ｃを略0.2 〜0.6 の範囲内に設定した場合である。上記
のように、前記割合（Ａ＋Ｂ）／Ｃを略0.2 〜0.6 の範
囲内に設定した場合には、三元触媒８の酸素ストレージ
能力よりも、三元触媒６及びＮＯｘ吸収触媒８における
酸素ストレージ能力の総和を低くしたことになる。
減少させていくと、図２に示すように、略0.6 まではＮ
Ｏｘ脱離時のＮＯｘ排出量の低下が進むが、略0.6 以下
にしてもそれ以上にＮＯｘ量は低下しないので、最も効
率良くＮＯｘを浄化できるのは、前記割合（Ａ＋Ｂ）／
Ｃを略0.2 〜0.6 の範囲内に設定した場合である。上記
のように、前記割合（Ａ＋Ｂ）／Ｃを略0.2 〜0.6 の範
囲内に設定した場合には、三元触媒８の酸素ストレージ
能力よりも、三元触媒６及びＮＯｘ吸収触媒８における
酸素ストレージ能力の総和を低くしたことになる。
【００３７】尚、上記実施の形態では、ＮＯｘ吸収触媒
７の上流側に三元触媒６を備える構成としたが、三元触
媒６を備えない構成であっても良く、この場合に、Ｂ／
Ｃの割合が略0.2 〜1.2 の範囲内、好ましくは、略0.2
〜0.6 の範囲内になるように、ＮＯｘ吸収触媒７におけ
る単位体積当たりのセリア量を調整すれば良い。
７の上流側に三元触媒６を備える構成としたが、三元触
媒６を備えない構成であっても良く、この場合に、Ｂ／
Ｃの割合が略0.2 〜1.2 の範囲内、好ましくは、略0.2
〜0.6 の範囲内になるように、ＮＯｘ吸収触媒７におけ
る単位体積当たりのセリア量を調整すれば良い。
【図１】実施の形態の内燃機関を示すシステム構成図。
【図２】リーン→ストイキ切り換え時のＮＯｘ排出量と
セリア量の比率との相関を示す線図。
セリア量の比率との相関を示す線図。
【図３】ストイキ燃焼時のＮＯｘ排出量とセリア量の比
率との相関を示す線図。
率との相関を示す線図。
【図４】所定の走行モード時におけるＮＯｘ排出量とセ
リア量の比率との相関を示す線図。
リア量の比率との相関を示す線図。
１ 内燃機関 ２ スロットル弁 ３ 燃料噴射弁 ４ 点火栓 ５ 排気通路 ６ 三元触媒 ７ ＮＯｘ吸収触媒 ８ 三元触媒 ９ コントロールユニット 10 エアフローメータ 11 スロットルセンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｅ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０１Ｂ １０４Ａ
Claims (7)
- 【請求項１】排気空燃比がリーンであるときに排気中の
ＮＯｘを吸収し、排気空燃比が理論空燃比又はリッチで
あるときに前記吸収したＮＯｘを放出して還元処理する
ＮＯｘ吸収触媒と、該ＮＯｘ吸収触媒の下流側に配置さ
れた三元触媒とを少なくとも備えてなる内燃機関の排気
浄化装置において、 前記三元触媒が担持する酸素ストレージ能力に寄与する
成分の量に対して、前記三元触媒よりも上流側の触媒が
担持する前記成分の総量を略1.2 倍以下に設定したこと
を特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項２】排気空燃比がリーンであるときに排気中の
ＮＯｘを吸収し、排気空燃比が理論空燃比又はリッチで
あるときに前記吸収したＮＯｘを放出して還元処理する
ＮＯｘ吸収触媒と、該ＮＯｘ吸収触媒の下流側に配置さ
れた三元触媒とを少なくとも備えてなる内燃機関の排気
浄化装置において、 前記三元触媒が有する酸素ストレージ能力よりも、前記
三元触媒よりも上流側の触媒が有する酸素ストレージ能
力を低く設定したことを特徴とする内燃機関の排気浄化
装置。 - 【請求項３】前記三元触媒が担持する酸素ストレージ能
力に寄与する成分の量に対して、前記三元触媒よりも上
流側の触媒が担持する前記成分の総量を略0.6 倍以下に
設定したことを特徴とする請求項２記載の内燃機関の排
気浄化装置。 - 【請求項４】前記三元触媒が担持する酸素ストレージ能
力に寄与する成分の量に対して、前記三元触媒よりも上
流側の触媒が担持する前記成分の総量を略0.2 倍以上に
設定したことを特徴とする請求項１又は３に記載の内燃
機関の排気浄化装置。 - 【請求項５】前記酸素ストレージ能力に寄与する成分と
してセリアＣｅの量を設定することを特徴とする請求項
１，３又は４に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項６】前記ＮＯｘ吸収触媒の上流側にも三元触媒
が配置されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか
１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項７】前記ＮＯｘ吸収触媒が、前記三元触媒より
もバリウムＢａを多く含むことで、バリウムＢａをＮＯ
ｘ吸収剤としてＮＯｘの吸収を行うことを特徴とする請
求項請求項１〜６のいずれか１つ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 |
|---|---|---|---|
| JP15403597A JP3449174B2 (ja) | 1997-06-11 | 1997-06-11 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15403597A JP3449174B2 (ja) | 1997-06-11 | 1997-06-11 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH112114A true JPH112114A (ja) | 1999-01-06 |
| JP3449174B2 JP3449174B2 (ja) | 2003-09-22 |
Family
ID=15575496
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15403597A Expired - Lifetime JP3449174B2 (ja) | 1997-06-11 | 1997-06-11 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3449174B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2342056A (en) * | 1998-09-18 | 2000-04-05 | Toyota Motor Co Ltd | NOx trap with oxygen storage components for an i.c.e. |
| JP2001276622A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-10-09 | Isuzu Motors Ltd | 窒素酸化物吸蔵還元触媒 |
| US7344684B2 (en) | 2003-07-30 | 2008-03-18 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Exhaust emission purifying catalyst device |
| US11652207B2 (en) | 2009-09-18 | 2023-05-16 | A123 Systems Llc | High power electrode materials |
-
1997
- 1997-06-11 JP JP15403597A patent/JP3449174B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2342056A (en) * | 1998-09-18 | 2000-04-05 | Toyota Motor Co Ltd | NOx trap with oxygen storage components for an i.c.e. |
| GB2342056B (en) * | 1998-09-18 | 2001-04-04 | Toyota Motor Co Ltd | An exhaust gas purification device for an internal combustion engine |
| US6499294B1 (en) | 1998-09-18 | 2002-12-31 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purification device for an internal combustion engine |
| JP2001276622A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-10-09 | Isuzu Motors Ltd | 窒素酸化物吸蔵還元触媒 |
| US7344684B2 (en) | 2003-07-30 | 2008-03-18 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Exhaust emission purifying catalyst device |
| US11652207B2 (en) | 2009-09-18 | 2023-05-16 | A123 Systems Llc | High power electrode materials |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3449174B2 (ja) | 2003-09-22 |
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