(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、この内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒とを備えた内燃機関の排気浄化装置であり、
排気流入口と排気流出口が形成された筐体と、前記筐体に内装された触媒担体と、前記触媒担体に担持された触媒物質とを備え、前記排気浄化触媒の触媒担体の一部には、切り欠き部を形成することにより他の部位に比して通気抵抗が低くなるように構成した低抵抗部を設け、この低抵抗部を触媒担体に流入する排気の流速が高い部位に配設したものであり、
前記触媒担体の排気流入側端面は排気の流れに垂直な面であり、前記切り欠き部の形状は円筒形状であることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記排気通路には、前記排気浄化触媒に流入する排気が偏流するように排気偏流路が形成されており、
前記低抵抗部を前記排気偏流路から触媒担体に流入する排気の流速が高い部位に対向するように配設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。
【請求項３】
前記切り欠き部は、前記触媒担体における排気の流入側端面に設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記触媒担体における前記切り欠き部より排気の流れ方向下流に位置する部位には、他の部位に比して多量の触媒物質が担持されていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記切り欠き部は、前記触媒担体における排気の流出側端面に設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記切り欠き部より排気の流れ方向上流に位置する部位には、他の部位に比して多量の触媒物質が担持されている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。
【請求項７】
前記切り欠き部は、複数形成されていることを特徴とする請求項３から６のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記切り欠き部は、環状であることを特徴とする請求項３から７のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
前記切り欠き部の深さは、前記触媒担体の全長の１／１０〜２／１０であることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
前記切り欠き部の直径は、前記触媒担体の直径の略１／７であることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【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触媒に係り、特に早期昇温のための触媒構造に関
【０００２】
【従来の技術】
例えば、希薄燃焼可能な内燃機関より排出される排気からＮＯxを浄化する排気浄化装置として、吸蔵還元型ＮＯx触媒に代表されるＮＯx吸収剤がある。ＮＯx吸収剤は、流入排気の空燃比がリーン（即ち、酸素過剰雰囲気下）のときにＮＯxを吸収し、流入排気の酸素濃度が低下したときに吸収したＮＯxを放出するものであり、このＮＯx吸収剤の一種である吸蔵還元型ＮＯx触媒は、流入排気の空燃比がリーン（即ち、酸素過剰雰囲気下）のときにＮＯxを吸収し、流入排気の酸素濃度が低下したときに吸収したＮＯxを放出しＮ2に還元する触媒である。
【０００３】
この吸蔵還元型ＮＯx触媒（以下、単に触媒あるいはＮＯx触媒ということもある）を希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に配置すると、リーン空燃比の排気が流れたときには排気中のＮＯxが触媒に吸収され、ストイキ（理論空燃比）あるいはリッチ空燃比の排気が流れたときに触媒に吸収されていたＮＯxがＮＯ2として放出され、さらに排気中のＨＣやＣＯなどの還元成分によってＮ2に還元され、即ちＮＯxが浄化される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような触媒を含め、一般に排気浄化をするには、触媒温度が所定の温度領域まで昇温されなければならない。
【０００５】
したがって、効果的な排気浄化の観点からは内燃機関の始動からできるだけ早く触媒が昇温されることが望まれる。すなわち、昇温されない状態で排気が触媒通過すると、未浄化の排気がそのまま大気中に放出される虞がある。
【０００６】
このため、内燃機関の始動時における排気の浄化を行うために、スタートキャットと呼ばれる触媒を内燃機関の排気口直近に設け、排気管の上流段階で早期に排気による昇温が行われるようにすることもある。
【０００７】
しかし、スタートキャットを設けた場合であっても、より早く触媒温度が所定の活性領域に達することが望ましいことには変わりはない。
一方、内燃機関から触媒までの排気通路を曲げることなく直線状に形成することは車両の設計上困難であることが多く、触媒上流側の排気通路の形状によっては排気が偏流し、触媒に流入する排気の流速が変化したり、排気が触媒に当たる位置が偏る等の現象が生じる。
【０００８】
そのため、例えば実開平１−１１９８２０号公報では、触媒担体の各通路の圧力損失を中心部で小さくし、排気の流れを中心部に向けることで、排気の速度方向が外周部を向いていても、触媒担体の各通路に流入する排気の流速を均一にすることが開示されている。
【０００９】
ところが本件発明者等は、種々検討した結果、排気の流速を均一にして触媒全体を暖めるよりもヒートスポットを設け、その部分を集中的に昇温させて、その熱を触媒の他の部分に伝達するようにすれば、触媒全体のより早い昇温が可能であることを見出した。
【００１０】
本発明は、かかる観点に基づいてなされたものであり、内燃機関始動後の触媒の昇温速度を早めることを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
すなわち本発明では、内燃機関と、この内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒とを備えた内燃機関の排気浄化装置であり、
排気流入口と排気流出口が形成された筐体と、前記筐体に内装された触媒担体と、前記触媒担体に担持された触媒物質とを備え、前記排気浄化触媒の触媒担体の一部には、他の部位に比して通気抵抗が低くなるように構成した低抵抗部を設け、この低抵抗部は触媒担体に流入する排気の流速が高い部位に配設したことを特徴とする。
【００１２】
排気浄化触媒の触媒担体に設けた低抵抗部では通気抵抗が低下するので、その部分では排気が触媒担体中を流れやすくなり、排気の流速が速められる。よって低抵抗部における所定時間当たりの排気流量が増加して、低抵抗部では排気から触媒への熱の伝達量を増大させることができる。するとこの低抵抗部にはヒートスポットが生じ、このヒートスポットは他の部分に比べて早く昇温するので、ヒートスポットが火種となって周囲に昇温領域が広がる。このようにすれば、均一に排気が流入する場合に比較して触媒全体の昇温時間が早まる。
【００１３】
この場合、前記低抵抗部は、前記触媒担体において該触媒担体を流入する排気の流速が高い部位に形成されるので、排気が高速で触媒に流入する低抵抗部においては、昇温作用が早く生じるため、触媒全体の温度上昇速度が早くなる。
【００１４】
また前記排気通路に、触媒に流入する排気が偏流するように排気偏流路を形成し、この排気偏流路から流入する最も速い排気の流れに対し、低抵抗部が対向するように配置することが可能である。
【００１５】
前記低抵抗部は、前記触媒担体に切り欠き部を形成することにより通気抵抗を低くした部位とすることができる。このような切り欠き部を形成することで、前記触媒担体の一部の排気の流入側から流出側までの距離が短くなり、その部分の通気抵抗が小さくなる。
【００１６】
前記切り欠き部は、前記触媒担体における上流側端面に形成することができる。切り欠き部の深さは、触媒の全長の１／１０〜２／１０程度が適当であるが、特に限定されない。
【００１７】
また、前記切欠き部は、排気の流れ方向下流側に向けて徐々に断面径小とした形状とするとよい。このようにすると円錐状の凹部が形成され、その円錐の先端に向かって排気が集中し、その部分が他の部分に比べて急速に昇温される。
【００１８】
前記触媒担体における前記切り欠き部より排気の流れ方向下流に位置する部位、すなわち低抵抗部には、他の部位に比して多量の触媒物質を担持するようにしてもよい。
【００１９】
このように、触媒物質の担持量を他の部分の担持量よりも多い高密度担持部を形成すると、その部分における排気中のＨＣの燃焼が促進されて昇温がさらに早くなるので、前記「火種」としての機能がより効果的となる。
【００２０】
また前記切り欠き部は、前記触媒担体における下流側端面に形成するようにしてもよい。
前記触媒担体における前記切り欠き部より排気の流れ方向上流に位置する部位には、他の部位に比して多量の触媒物質を担持することができる。
【００２１】
排気浄化触媒は、触媒担体として、アルミナを例示することができる。
また、このような触媒担体上に担持される触媒物質としては、例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類、白金Ｐｔ、パラジウム、ロジウム、イリジウムのような貴金属を例示することができる。
【００２２】
なお、前記切り欠き部は複数設けてもよい。例えば、複数の切り欠き部を触媒の排気流入面に分散して設け、またこの場合には、単に切り欠き部を一つ設ける場合に比較して、一つ当たりの開口面積を小さくするとよい。このようにすると、急速に昇温する箇所が複数となり、いわゆる火種が多点化し、全体としての加熱の広がりが早くなる。
【００２３】
また前記切り欠き部を触媒の端面において環状に形成しても同様の効果が得られる。
さらに前記触媒担体における前記切り欠き部の周囲には、この切り欠き部に向かって傾斜する排気誘導路を含むように形成することができる。このようにすれば排気の流れが切り欠き部の中心に向かって集中し、排気の流速が加速される。この場合は、例えば、前記切り欠き部を円錐形に形成することができる。
【００２４】
本発明に係る排気浄化触媒は、内燃機関の排気口にできるだけ近い部位に配置するのが好ましい。例えば、排気マニホールドの後段に配置し、また、その位置にあるスタートキャットの構造として本件発明を適用することが好ましい。
【００２５】
なお、上記のような切り欠き部を設けると、触媒を通過する排気の圧力損失が低減し、触媒自体の全体圧損の低減による排気浄化性能の向上が期待できる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の実施の形態を図面に基いて説明する。
＜装置概要＞
図１は、本発明を希薄燃焼可能な車両用ガソリンエンジンに適用した場合の概略構成を示す図である。この図において、符号１は機関本体、符号２はピストン、符号３は燃焼室、符号４は点火栓、符号５は吸気弁、符号６は吸気ポート、符号７は排気弁、符号８は排気ポートを夫々示す。
【００２７】
吸気ポート６は対応する枝管９を介してサージタンク１０に連結され、各枝管９には夫々吸気ポート６内に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁１１が取り付けられている。サージタンク１０は、吸気ダクト１２およびエアフロメータ１３を介してエアクリーナ１４に連結され、吸気ダクト１２内にはスロットル弁１５が配置されている。
【００２８】
一方、排気ポート８は、排気マニホルド１６を介してスタートキャットとしての三元触媒１７を内蔵したケーシング１８に連結され、ケーシング１８の出口部は排気管１９を介して吸蔵還元型ＮＯx触媒２０を内蔵したケーシング２１に連結されている。このケーシング２１は、排気管２２を介して図示しないマフラーに接続されている。
【００２９】
ケーシング２１の入口部２１ａと排気管２２は、ＮＯx触媒２０を迂回するバイパス管（バイパス通路）２６によって連結されており、バイパス管２６の分岐部であるケーシング２１の入口部２１ａには、アクチュエータ２７によって弁体が作動される排気切替弁（排気経路切替手段）２８が設けられている。この排気切替弁２８はアクチュエータ２７によって、図１の実線で示されるようにバイパス管２６の入口部を閉鎖し且つＮＯx触媒２０への入口部を全開にするバイパス閉位置と、図１の破線で示されるようにＮＯx触媒２０への入口部を閉鎖し且つバイパス管２６の入口部を全開にするバイパス開位置のいずれか一方の位置を選択して作動せしめられる。
【００３０】
エンジンコントロール用の電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０はデジタルコンピュータからなり、双方向バス３１によって相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（セントラルプロセッサユニット）３４、入力ポート３５、出力ポート３６を具備する。エアフロメータ１３は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、この出力電圧がＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。
【００３１】
一方、三元触媒コンバータ１７の下流の排気管１９には、三元触媒コンバータ１７を通過した排気温度に比例した出力電圧を発生する温度センサ２３が取り付けられており、この温度センサ２３の出力電圧がＡＤ変換器３８を介して入力ポート３５に入力される。
【００３２】
また、入力ポート３５には機関回転数を表す出力パルスを発生する回転数センサ４１が接続されている。出力ポート３６は対応する駆動回路３９を介して夫々点火栓４および燃料噴射弁１１、アクチュエータ２７に接続されている。
【００３３】
このようなガソリンエンジンでは、例えば次式に基づいて燃料噴射時間ＴＡＵが算出される。
ＴＡＵ＝ＴＰ・Ｋ
ここで、ＴＰは基本燃料噴射時間を示しており、Ｋは補正係数を示している。基本燃料噴射時間ＴＰは機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比を理論空燃比とするのに必要な燃料噴射時間を示している。この基本燃料噴射時間ＴＰは予め実験により求められ、機関負荷Ｑ／Ｎ（吸入空気量Ｑ／機関回転数Ｎ）および機関回転数Ｎの関数として図２に示すようなマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。補正係数Ｋは機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比を制御するための係数であって、Ｋ＝１．０であれば機関シリンダ内に供給される混合気は理論空燃比となる。これに対してＫ＜１．０になれば機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比は理論空燃比よりも大きくなり、即ちリーンとなり、Ｋ＞１．０になれば機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比は理論空燃比よりも小さくなり、即ちリッチとなる。
【００３４】
そして、この実施形態のガソリンエンジンでは、機関低中負荷運転領域では補正係数Ｋの値が１．０よりも小さい値とされてリーン空燃比制御が行われ、機関高負荷運転領域、エンジン始動時の暖機運転時、加速時、及び１２０ｋｍ／ｈ以上の定速運転時には補正係数Ｋの値が１．０とされてストイキ制御が行われ、機関全負荷運転領域では補正係数Ｋの値は１．０よりも大きな値とされてリッチ空燃比制御が行われるように設定してある。
【００３５】
内燃機関では通常、低中負荷運転される頻度が最も高く、したがって運転期間中の大部分において補正係数Ｋの値が１．０よりも小さくされて、リーン混合気が燃焼せしめられることになる。
【００３６】
図３は、燃焼室３から排出される排気中の代表的な成分の濃度を概略的に示している。この図から理解されるように、燃焼室３から排出される排気中の未燃ＨＣ，ＣＯの濃度は燃焼室３内に供給される混合気の空燃比がリッチになるほど増大し、燃焼室３から排出される排気中の酸素Ｏ2の濃度は燃焼室３内に供給される混合気の空燃比がリーンになるほど増大する。
＜触媒の構造と作用＞
三元触媒コンバータ１７は、コージュライトやフェライト系ステンレスなどからなるハニカム状あるいは格子状のセル５１にアルミナをコーティングし、さらにこのアルミナに触媒作用をする触媒物質を付着させたモノリス型で、触媒物質として、白金（Ｐｔ）＋ロジウム（Ｒｈ）や、白金（Ｐｔ）＋ロジウム（Ｒｈ）＋パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属をアルミナに担持させたものである。三元触媒コンバータ１７は、排気中の三成分ＣＯ、ＨＣ、ＮＯx を次のような反応で同時に低減させる。
【００３７】
（Ｏ2、ＮＯx ）＋（ＣＯ、ＨＣ、Ｈ2）→Ｈ2＋Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2
図４に示すように三元触媒コンバータ１７は、排気管途中に設けられた前記ケーシング１８内に、緩衝材５２を介在させてモノリス型のセル５１を設けて構成されている。
このセル５１の排気流入面には切り欠き部５０が設けられている。この切り欠き部５０は、セル５１の中心から偏心した位置にあるが、排気管１６がセル５１の排気の流れの上流側で曲げられているため、切り欠き部５０が形成された排気流入面が、最も流速の早い排気の流れに対向するようになっている。
【００３８】
このように、三元触媒コンバータ１７の上流側排気管１６が屈曲している場合、排気管１６が、触媒へ流入する排気を偏流させる排気偏流路となる。この場合、図４及び図６に示すように、前記高速流入部としての切り欠き部５０，５３がこの排気偏流路からの偏流排気に対向するようにその位置を偏位させておく。このようにすることで、偏流した排気を正面から受け止めることができ、切り欠き部５３からの排気のスポット的な流入を行うことができる。
【００３９】
切り欠き部５０の形状は、図４に示す例では、直径が均一な凹部であるが、図５、図６に示したように、排気の下流側に向けて徐々に断面径小とした形状（以下、円錐形状という）としてもよい。図５に示す切り欠き部５３は、径の変化の度合いが大きく、図６に示す切り欠き部５３は、径の変化の度合いが小さい。また図５に示す例では、排気の流れがセル５１の直前ではほぼストレートであるので、最も流速の早い排気の流れに対向すべき切り欠き部５３の中心は、セル５１のほぼ中心に位置している。ここでは切り欠き部５０，５３の深さは、触媒セル５１の全長の１／１０〜２／１０の範囲に設定してある。
【００４０】
このような切り欠き部５０，５３がセル５１の流入側端面に設けられると、これらの排気の流れ方向下流には、他の部分に比べて排気の通過距離が切り欠き部５０，５３の深さ分短い低抵抗部５４が生じる。すなわち切り欠き部５０，５３を形成したことによって切り欠き部５０，５３が設けられた部位に対応するセル５１の一部の通路抵抗が低下し、この部分が低抵抗部５４となる。この低抵抗部５４では排気の流速が速くなるので、低抵抗部５４を通過する所定時間当たりの排気の量が増加する。排気の量が増加すると、その分、排気からセル５１への熱伝達量が増え、低抵抗部５４にヒートスポットが形成され、このヒートスポットから周囲に昇温領域が広がるので、均一に排気が流入する場合に比較して、より早くセル５１を昇温させることができる。
【００４１】
また前記低抵抗部５４では、前記した触媒物質の担持量を他のセル５１の部分の担持量よりも多くした高密度担持部５４となっている。
＜流速向上試験＞
次に、切り欠き部５０の形成による流速の向上を確認する試験を実施した。
【００４２】
ここでは三元触媒コンバータとして、図７（ａ）に示すように、セル５１の断面が円形で直径が１４０mmのものを用いた。切り欠き部５０はセル５１のほぼ中心部に設けられ、切り欠き部５０の大きさは直径２０mm、深さは３０mmとした。これを内燃機関の排気通路内に設置し、内燃機関を稼働させてこの三元触媒コンバータ内を通過した排気が流出する後端面における排気の流速を、その中心から周縁にわたって測定した。
【００４３】
また比較対照として切り欠き部５０を設けていないセル５１を排気通路内に設置して、上記と同様に排気の流速を測定した。
その結果を図７（ｂ）に示す。ここでは図７（ａ）のセル５１のＡ−Ａ線断面における流速分布が示され、切り欠き部５０を設けたセル５１の中心部付近ににおいて流速が向上していることがわかる。
【００４４】
比較対照とした切り欠き部５０が形成されていないセルの場合は、中心部付近の流速は１０m/s前後であるが、切り欠き部５０を設けた場合は、この切り欠き部５０付近では流速が１２乃至１３m/sに向上した。よって切り欠き部５０を設けることで、その部位ではセル５１内を通過する排気の流速が上昇することがわかる。
＜暖気向上試験＞
次に、切り欠き部５０の形成による暖気性の向上を確認する試験を実施した。
【００４５】
ここでは前記の流速向上試験と同様の触媒を用いた。
これを内燃機関の排気通路内に設置し、内燃機関を稼働させてこの三元触媒コンバータの前後における排気中のＨＣ量を計測した。
【００４６】
また比較対照として、切り欠き部５０を設けていないセル５１を排気通路内に設置して、上記と同様に排気中のＨＣ量を測定した。
その結果を図８に示す。ここでは切り欠き部５０を設けた場合のＨＣ浄化率は、内燃機関の始動から１２０秒程で９０％に達したのに対し、切り欠き部５０が形成されていないセルの場合は、全体にＨＣ浄化率が低く、２００秒以上を経過しないと浄化率９０％には達しない。
【００４７】
したがって切り欠き部５０を設けると、これがない場合に比べて昇温速度が早くなる結果、内燃機関の始動から早期に触媒の温度が浄化領域に達して、ＨＣ浄化率が向上したことがわかる。
＜ＮＯx 触媒コンバータ＞
次に、前記三元触媒コンバータ１７の下流に配置したＮＯx 触媒コンバータ２０は、例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐｔのような貴金属とが担持されてなる。
【００４８】
このＮＯx 触媒２０を機関の排気通路に配置すると、ＮＯx触媒コンバータ２０は、流入排気の空燃比（以下、排気空燃比という）がリーンのときにはＮＯxを吸収し、流入排気中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯxを放出するＮＯxの吸放出作用を行う。ここで、排気空燃比とは、機関吸気通路およびＮＯx触媒コンバータ２０より上流の排気通路内に供給された空気および燃料（炭化水素）の比をいう。
【００４９】
なお、ＮＯx触媒コンバータ２０より上流の排気通路内に燃料（炭化水素）あるいは空気が供給されない場合には、排気空燃比は燃焼室３内に供給される混合気の空燃比に一致し、したがってこの場合には、ＮＯx触媒コンバータ２０は燃焼室３内に供給される混合気の空燃比がリーンのときにはＮＯxを吸収し、燃焼室３内に供給される混合気中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯxを放出することになる。
【００５０】
また、燃料には硫黄（Ｓ）が含まれており、燃料中の硫黄が燃焼するとＳＯ2やＳＯ3などの硫黄酸化物（ＳＯx）が発生する。三元触媒コンバータ１７は排気中のこれらＳＯxも補足する。本例では、エンジンの運転状態の履歴から三元触媒コンバータ１７に吸収されたＳＯx量を推定し、その推定ＳＯx吸収量が所定量に達した時をＳＯx吸収剤１７からＳＯxを放出させるべき時期と判断して、三元触媒コンバータ１７からＳＯxを積極的に放出させる処理（以下、この処理を再生処理という）を実行する。三元触媒コンバータ１７の再生処理を実行するに際し、ＥＣＵ３０は、適宜の手段によって排気温度の温度制御を行い、三元触媒コンバータ１７の温度を前記所定温度（例えば、５５０℃）以上に制御する。
【００５１】
三元触媒コンバータ１７を再生すると、三元触媒コンバータ１７から流出した排気には放出された多量のＳＯxが含まれることとなるため、この再生排気がＮＯx触媒コンバータ２０に流入すると再生排気中のＳＯxがＮＯx触媒コンバータ２０に吸収され、ＮＯx触媒コンバータ２０がＳＯx被毒してしまう。そこで、これを阻止するために、三元触媒コンバータ１７の再生処理時には排気切替弁２８をバイパス開位置に保持して、三元触媒コンバータ１７から流出した再生排気をバイパス管２６内に導くようにしている。尚、三元触媒コンバータ１７から放出されたＳＯxは、排気中の未燃ＨＣ、ＣＯによって還元せしめられ、ＳＯ2となって放出される。
【００５２】
なお、三元触媒コンバータ１７の非再生処理時には、排気切替弁２８をバイパス閉位置に保持して、三元触媒コンバータ１７から流出した排気をＮＯx触媒コンバータ２０に導き、バイパス管２６には流れないようにする。
＜内燃機関始動時における触媒の機能＞
ＮＯx 触媒２０は、所定の温度領域に達しないと、排気浄化機能を十分に発揮しない。これは三元触媒コンバータ１７についても同様であるが、三元触媒コンバータ１７は、内燃機関により近い部位に配置されているので、その昇温が早い。そのため、内燃機関の始動時において三元触媒コンバータ１７が早く昇温されて、ＮＯx 触媒２０が未だ十分に機能する前においても、排気を浄化できる。これが三元触媒コンバータ１７をスタートキャットと称する理由である。
【００５３】
この例では、三元触媒コンバータ１７において、このセル５１への排気流入面に排気の高速流入部として切り欠き部５３を設けたので、触媒１７に流入する排気の流速が切り欠き部５３の部分で速くなり、その部分での触媒温度が周りの部分に比べて早く昇温する。
【００５４】
なお、大型の触媒の場合には、その中央部に複数の切り欠き部を設けてもよい。
例えば図９に示したように、切りき部５３の数を複数にした場合は、より早く昇温させることができる。
【００５５】
また図１０のように、触媒端面の中央付近に環状の切り欠き部５３を設けても同様に昇温時間が早くなる。
しかも、切り欠き部５３に対応して、触媒物質の担持量が他のセル５１部分の担持量よりも多くした高密度担持部５４となっているので、昇温作用がより効果的となる。
【００５６】
この切り欠き部５３に対応した部分が火種となって、周囲に昇温領域が広がるので、均一に排気が流入する場合に比較して、より早く昇温する。
このように、触媒端面に切り欠き部５３を設けた場合には、設けない場合に比較して、触媒昇温速度が早い。また、高密度担持部５４を設けると、昇温速度がより早くなる。
【００５７】
従って、内燃機関の始動時に、より早く触媒の暖機が可能となり、効果的な排気浄化を行うことができる。とりわけ、触媒の暖機を促進できるので、スタートキャットとしての性能を高めることができる。
【００５８】
また、このように触媒の昇温を早くすることができるので、三元触媒コンバータ１７の再生処理を行う場合も有利である。
＜その他＞
以上の各実施形態では、本発明をスタートキャットとしての三元触媒コンバータ１７に適用したが、図１で示したＮＯx 触媒２０に、切り欠き部５３や、上述した高密度担持部５４を設けてもよい。ＮＯx 触媒２０に、このような切り欠き部５３や高密度担持部５４を設けると、三元触媒コンバータ１７に設けた場合と同様、ＮＯx 触媒２０が活性温度領域に達する時間が短くなり、内燃機関の始動時における排気浄化がより効果的になる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、触媒の担体の低抵抗部を流れる排気の流速を他の部分よりも速くすることができるので単位時間当たりの排気流量が増大して、低抵抗部が周辺に比べて早く昇温する。するとこの部分が火種となって、周囲に昇温領域が広がるので、均一に排気が流入する場合に比較して、触媒をより早く昇温することができ、内燃機関の始動時における排気浄化をより迅速に行うことができる。
【００６０】
また、前記低抵抗部の触媒物質の担持量を、他の部分よりも多くして高密度担持部を形成した場合、その部分の昇温がより早くなるので、前記効果がより一層高められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図
【図２】  基本燃料噴射時間のマップの一例を示す図
【図３】  内燃機関から排出される排気中の未燃ＨＣ，ＣＯおよび酸素の濃度を概略的に示す線図
【図４】  切り欠き部を設けた触媒担体の一例を示す図
【図５】  切り欠き部を設けた触媒担体の他の例を示す図
【図６】  切り欠き部を設けた触媒担体のさらに他の例を示す図
【図７】  切り欠き部を設けた場合の流速向上の試験結果を示す図
【図８】  切り欠き部を設けた場合のＨＣ浄化率と暖気性向上の試験結果を示す図
【図９】  切り欠き部を複数設けた例を示す図
【図１０】  切り欠き部を環状にした例を示す図
【符号の説明】
１・・・・機関本体（内燃機関）
３・・・・燃焼室
４・・・・点火栓
１１・・・燃料噴射弁（還元剤供給手段）
１６・・・排気管（排気偏流路）
１９・・・排気管（排気通路）
１７・・・三元触媒コンバータ
２０・・・ＮＯx触媒コンバータ
２２・・・排気管（排気通路）
２４・・・入りガス温センサ
２５・・・触媒温センサ
２６・・・バイパス管
２８・・・排気切替弁
３０・・・ＥＣＵ
５０、５３・・・切り欠き部
５１・・・セル
５１ａ・・排気入面の端面形状
５２・・・緩衝材
５４・・・高密度担持部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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