(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＨＣ吸着材の上層に三元触媒層を備えた部分と、該部分の直下流の三元触媒層部分と、を含んで構成されるＨＣ吸着触媒を、排気通路に介装すると共に、
前記三元触媒層部分を、ＨＣ吸着材上層の三元触媒層を、ＨＣ吸着材の下流端部から更に下流方向に伸びた位置まで延設することにより形成し、
かつ、前記三元触媒層部分の上層に該三元触媒層と比較して触媒が高密度で担持された高担持三元触媒層を、前記ＨＣ吸着材の上層に三元触媒層を備えた部分との段差がなくなるようにコーティングしたことを特徴とする内燃機関における排気浄化用触媒装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関における排気浄化用触媒装置に関し、特に、ＨＣ吸着触媒による冷間時のＨＣの転化性能を高める技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の排気通路にＨＣ吸着材を介装し、冷間時に排気中のＨＣをＨＣ吸着材に吸着させ、暖機完了後にＨＣ吸着材からＨＣを脱離させ、この脱離されたＨＣを、ＨＣ吸着材の排気下流部に配設された三元触媒或いは酸化触媒により浄化するようにした排気浄化装置が知られている（特開平５−５９９４２号公報等参照）。
【０００３】
即ち、この排気浄化装置では、ＨＣ吸着材が有する、低温時にＨＣを吸着し、一定温度以上でＨＣを脱離するという性質を利用して、コールドＨＣをＨＣ吸着材に吸着させ、排気温度が一定値以上になって活性化した三元触媒によって、ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを浄化する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来のＨＣ吸着材を有する排気浄化装置にあっては、次のような問題点がある。
【０００５】
即ち、排気通路の上流側に位置するＨＣ吸着材は、下流側に位置する三元触媒よりも温度上昇が早い。
【０００６】
このため、ＨＣ吸着材からＨＣの脱離が始まったときに、後部の三元触媒或いは酸化触媒が活性温度に達していない場合には、脱離したＨＣが転化されずに放出されてしまう虞があり、冷間時のＨＣの排出を抑制できない。
【０００７】
ところで、ＨＣ吸着材の上層に三元触媒層を備えて構成されるＨＣ吸着触媒が考えられているが、こうしたＨＣ吸着触媒にあっては、次のような問題点がある。
【０００８】
即ち、機関の冷間始動後、ＨＣ吸着触媒の温度が低いときには、ＨＣ吸着材１全体にＨＣが吸着され、暖機が進んで、排気温度が高くなると、三元触媒層２は活性を開始する。三元触媒層２の温度は排気流れの上流側に位置する部分から高くなり、ＨＣ吸着材１に吸着されていたＨＣは脱離を始め、一旦脱離したＨＣのうち三元触媒層で転化されなかったＨＣは、三元触媒層２の温度が低温である後流部分のＨＣ吸着材１に再吸着される。この後流部分の三元触媒層２の温度が高くなると、このＨＣ吸着材１に再吸着されたＨＣは脱離を始め、一部は三元触媒層で転化され、残りの脱離したＨＣは、同様に三元触媒層２の温度が低温である更に後流部分のＨＣ吸着材１に再吸着される。
【０００９】
このように、ＨＣはＨＣ吸着触媒の排気流れの下流側に位置する部分にかけて、脱離・再吸着、脱離・再吸着・・・を繰り返し、最終的にＨＣ吸着触媒の下流端に達して放出されてしまい、冷間時のＨＣの排出を抑制することができない。
【００１０】
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、三元触媒層をＨＣ吸着材の上層にコーティング等したＨＣ吸着触媒を用いると共に、このＨＣ吸着触媒の構成の改良により、冷間時のＨＣの転化性能を高めて、ＨＣの排出の抑制を効果的に図ることができる内燃機関における排気浄化用触媒装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明の内燃機関における排気浄化用触媒装置は、ＨＣ吸着材の上層に三元触媒層を備えた部分と、該部分の直下流の三元触媒層部分と、を含んで構成されるＨＣ吸着触媒を、排気通路に介装すると共に、前記三元触媒層部分を、ＨＣ吸着材上層の三元触媒層を、ＨＣ吸着材の下流端部から更に下流方向に伸びた位置まで延設することにより形成し、かつ、前記三元触媒層部分の上層に該三元触媒層と比較して触媒が高密度で担持された高担持三元触媒層を、前記ＨＣ吸着材の上層に三元触媒層を備えた部分との段差がなくなるようにコーティングしたことを特徴とする。
【００１９】
かかる本発明の作用について説明する。
【００２０】
請求項１に係る発明の内燃機関における排気浄化用触媒装置において、機関の冷間始動後、ＨＣ吸着触媒の温度が低いときには、ＨＣ吸着材全体にＨＣが吸着され、暖機が進んで、排気温度が高くなると、三元触媒層は活性を開始する。三元触媒層の温度は、排気流れの上流側に位置する部分から高くなり、ＨＣ吸着材に吸着されていたＨＣは脱離を始め、一旦脱離したＨＣは、三元触媒層の温度が低温である後流部分のＨＣ吸着材に再吸着される。この後流部分の三元触媒層の温度が高くなると、このＨＣ吸着材に吸着されたＨＣは脱離を始め、同様に、脱離したＨＣは、三元触媒層の温度が低温である更に後流部分のＨＣ吸着材に再吸着される。
【００２１】
このように、ＨＣはＨＣ吸着触媒の排気流れの上流側に位置する部分から脱離・再吸着、脱離・再吸着・・・を繰り返し、最終的にＨＣ吸着材の上層に三元触媒層を備えた部分の下流端に達するが、この部分の下流端には、三元触媒層部分が設けられているため、この部分の三元触媒層でＨＣが転化される。
以上の作用により、ＨＣ吸着材の上層に三元触媒層を備えた部分にて転化しきれないＨＣを、前記部分の直下流の三元触媒層部分にて効果的に転化することができ、冷間時のＨＣの排出を抑制することができる。
また、三元触媒層部分は、ＨＣ吸着材上層の三元触媒層の延設部分によって容易に形成され、さらに、該三元触媒層部分の上層に該三元触媒層と比較して触媒が高密度で担持された高担持三元触媒層を、前記ＨＣ吸着材の上層に三元触媒層を備えた部分との段差がなくなるようにコーティングしたことにより、コストアップを抑えつつ、高いＨＣ転化性能を得ることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
【００３４】
図３は、排気浄化用触媒装置の参考例１におけるＨＣ吸着触媒１０の全体構造を示す斜視図であり、ハニカム担体１１における各セル１２には触媒層がコーティングされている。
【００３５】
図１及び図２は、夫々ハニカム担体１１のセル１２における触媒層の構造を示す図で、図１は、セル１２の排気流れ方向に沿った断面図、図２は、セル１２の排気流れ方向と直交する方向に沿った断面図で、図１中Ｉ−Ｉ矢視断面図である。
【００３６】
これらの図において、ハニカム担体１１のセル１２内面には、その排気流れ方向の下流端を残してゼオライト等のＨＣ吸着材１３がコーティングされ、ＨＣ吸着材１３がコーティングされたセル１２内面の全体に貴金属触媒であるパラジウム、ロジウム等の三元触媒層１４がコーティングされる。
【００３７】
このようなＨＣ吸着材１３と三元触媒層１４のコーティング方法によって、三元触媒層１４は、ＨＣ吸着材１３の下流端部から更に下流に伸びた位置まで延設され、ハニカム担体１１のセル１２内面には、排気流れの上流側に位置する、ＨＣ吸着材１３の上層に三元触媒層１４を備えた部分Ｘと、排気流れの下流側に位置する三元触媒層部分Ｙと、が形成される。
【００３８】
次に、かかる構成のＨＣ吸着触媒１０の作用について説明する。
【００３９】
機関の冷間始動後、ＨＣ吸着触媒１０の温度が低いときには、ＨＣ吸着材全体にＨＣが吸着され、暖機が進んで、排気温度が高くなると、三元触媒層１４は活性を開始する。三元触媒層１４の温度は、排気流れの上流側に位置する部分から高くなり、ＨＣ吸着材１３に吸着されていたＨＣは脱離を始め、一旦脱離したＨＣのうち一部は三元触媒層１４で転化され、残りのＨＣは、三元触媒層１４の温度が低温である後流部分のＨＣ吸着材１３に再吸着される。この後流部分の三元触媒層１４の温度が高くなると、このＨＣ吸着材１３に吸着されたＨＣは脱離を始め、同様に、三元触媒層１４で転化されずに脱離したＨＣは、三元触媒層１４の温度が低温である更に後流部分のＨＣ吸着材１３に再吸着される。
【００４０】
このように、ＨＣはＨＣ吸着触媒１０の排気流れの上流側に位置する部分から脱離・再吸着、脱離・再吸着・・・を繰り返し、最終的にＨＣ吸着材１３の上層に三元触媒層１４を備えた部分Ｘの下流端に達するが、この部分Ｘの下流端には、三元触媒層部分Ｙが設けられているため、この部分Ｙの三元触媒層１４でＨＣが転化される。
【００４１】
従って、ＨＣ吸着触媒１０の下流端からのＨＣの放出が抑制され、冷間時のＨＣの排出を抑制することができる。
【００４２】
尚、三元触媒層部分Ｙは、三元触媒層１４にて転化しきれなかった分のＨＣを転化できれば良いため、小容量で良い。
【００４３】
又、三元触媒層部分Ｙを、ＨＣ吸着材１３の上層の三元触媒層１４と比較して触媒が高密度で担持された高担持三元触媒層から構成するのが好ましい。
そこで、本発明の実施形態では、図４に示すように、三元触媒層部分Ｙの上層に三元触媒層１４と比較して触媒が高密度で担持された高担持三元触媒層１５を、ＨＣ吸着材１３の上層に三元触媒層１４を備えた部分との段差がなくなるようにコーティングする。
【００４４】
これにより、コストアップを抑えつつ、高いＨＣ転化性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】排気浄化用触媒装置の参考例におけるＨＣ吸着触媒の構造を示す図で、ＨＣ吸着触媒の１セルの排気流れ方向に沿った断面図
【図２】 １セルの排気流れ方向と直交する方向に沿った断面図で、図１中Ｉ−Ｉ矢視断面図
【図３】 同上のＨＣ吸着触媒の全体構造を示す斜視図
【図４】 他の実施形態を示すＨＣ吸着触媒の１セルの排気流れ方向に沿った断面図
流れ方向に沿った断面図
【図５】 ＨＣ吸着触媒の１セルの排気流れ方向に沿った断面図
【符号の説明】
１０   ＨＣ吸着触媒
１１Ａ   上流側ハニカム担体
１１Ｂ   下流側ハニカム担体
１２ａ，１２ｂ   セル
１３   ＨＣ吸着材
１４   三元触媒層
１５   高担持三元触媒層
Ｘ   ＨＣ吸着材の上層に三元触媒層を備えた部分
Ｙ   三元触媒層部分
【図１】
0004019523.tif 000002
【図２】
0004019523.tif 000003
【図３】
0004019523.tif 000004
【図４】
0004019523.tif 000005
【図５】
0004019523.tif 000006