説明

内燃機関の排気浄化装置

【課題】この発明は、内燃機関の排気ガス浄化用の触媒上流側の排気通路に被毒成分を捕集する担体を設置し、この担体によって排気ガス中のPb、Mn等の被毒成分を捕集することで、触媒金属の被毒劣化を抑制し、触媒の耐久性を向上させることを目的とする。
【解決手段】この発明は、内燃機関の排気通路に、触媒と、この触媒の上流側に前記内燃機関から排出された排気ガスが流入し、かつ触媒金属の被毒成分を捕集する担体とを備えていることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は内燃機関の排気浄化装置に係り、特に、排気ガス中のPb、Mn等の被毒成分を捕集することで、ハニカム担体の目詰まりや触媒金属の被毒劣化を抑制し、触媒の耐久性を向上させることができる内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【0002】
内燃機関の排気ガス中の有害成分を除去する排気浄化装置は、排気通路に触媒を備えている。触媒は、基材のウォッシュコート層に担持させた触媒金属(Pt:白金、Pd:パラジウム、Rh:ロジウム)の働きにより、排気ガス中の有害成分であるHC(未燃焼炭化水素)、CO(一酸化炭素)及びNOx(窒素酸化物)を浄化することができる。
しかし、有鉛や添加剤等でPb(鉛)、Mn(マンガン)等を含んだ燃料を使用した場合には、Pb、Mnを含む化合物粒子が被毒成分として触媒金属上に付着・堆積し、その働きを妨げ、触媒の浄化性能を著しく低下させる不具合が生じる。
【0003】
このような不都合に対処する内燃機関の排気浄化装置には、触媒の排ガス流入側端面から一定長さの上流側範囲の触媒金属担持量を、ゼロまたは下流側範囲の触媒金属担持量よりも少なくし、この上流側範囲の部分に被毒成分を付着させることで、下流側範囲の触媒金属の被毒劣化を抑制する技術がある。
【特許文献1】特開2005−131551号公報
【0004】
また、内燃機関の排気浄化装置には、表面に触媒を担持させたセラミック担体の排気ガス流れの上流側に、排気ガス中の触媒金属被毒成分を吸着するトラップ成分を担持させたトラップ層を設け、このトラップ層に触媒金属被毒成分を捕集させることで、トラップ層よりも下流側の触媒金属の被毒劣化を抑制する技術がある。
【特許文献2】特開2002−172329号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、前記特許文献1に開示される内燃機関の排気浄化装置においては、触媒の上流側範囲の触媒金属担持量をゼロまたは下流側範囲よりも少なくした部分に被毒成分を付着させ、下流側範囲の触媒金属の被毒劣化を抑制している。この排気浄化装置は、触媒の上流側範囲に被毒成分が堆積した場合に、堆積量が所定量になると排気ガス流速が大きくなった時に、排気ガスと共に被毒成分が自然に外部に放出されるとしている。
しかしながら、この排気浄化装置は、排気ガスの流速によって触媒に堆積した被毒物質を自然に外部に放出させているので、被毒成分の堆積物が放出所定量に達する過程で起こり得る、堆積量の増加による触媒の開口部面積の減少(目詰まり)に対して、十分な解決方法とならない問題がある。また、この排気浄化装置は、被毒成分の堆積量が所定量に達しても、堆積物が放出されずに堆積し続け、触媒の開口部が閉塞状態に至った場合に、最終的に触媒自体を交換しなければならないという問題がある。
【0006】
この発明の目的は、排気ガス浄化用の触媒の上流側に設置した担体により、排気ガス中のPb、Mn等の被毒成分を捕集することで、ハニカム担体の目詰まりや触媒金属の被毒劣化を抑制し、触媒の耐久性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
この発明は、内燃機関の排気通路に、触媒と、この触媒の上流側に前記内燃機関から排出された排気ガスが流入し、かつ触媒金属の被毒成分を捕集する担体とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
この発明の内燃機関の排気浄化装置は、触媒よりも上流側に、排気ガス中に含まれる触媒金属が被毒するような物質を捕集する専用の担体を設けたので、簡単な構造により触媒金属が被毒するのを防ぐことが可能であり、ハニカム担体の目詰まりや触媒金属の被毒劣化を抑制し、触媒の耐久性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
この発明の内燃機関の排気浄化装置は、触媒よりも上流側に触媒金属の被毒成分を捕集する専用の担体を設けることによって、触媒金属の被毒を防止するものである。
以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。
【実施例】
【0010】
図1・図2は、この発明の実施例を示すものである。図1は排気浄化装置のシステム構成図、図2は担体の交換時期判定のフローチャートである。
図1において、1は車両に搭載された内燃機関、2は吸気通路、3は排気通路、4は排気浄化装置である。排気浄化装置4は、内燃機関1の排気通路3に、触媒5と、この触媒5の上流側に担体6とを備えている。触媒5は、セラミック等の基材の表面に担持させた触媒金属の働きにより、排気ガス中の有害成分であるHC、CO及びNOxを浄化する。担体6は、内燃機関2から排出された排気ガスが流入し、かつ触媒金属の被毒成分を捕集する。
前記担体6は、触媒機能を有さないセラミックハニカム担体から構成されている。担体6のセル密度は、触媒5のセル密度よりも低くする。言い換えると、担体6の開口部面積は、触媒5の開口部面積よりも広くする。
この排気浄化装置4は、担体6の上流側の排気通路3の圧力(上流側圧力)を検出する第1圧力センサ7を設け、担体6の下流側であって触媒5の上流側の排気通路3の圧力(下流側圧力)を検出する第2圧力センサ8を設けている。第1・第2圧力センサ7・8は、制御部9に接続されている。制御部9には、内燃機関1のエンジン回転数、吸気通路2の圧力(吸気負圧)、スロットル弁のスロットル開度、排気ガス中の酸素濃度、排気ガスの温度(排気温度)、車両の速度(車速)等の各種信号を入力する各種センサ10が接続されている。
制御部9は、内部に判定手段11、測定手段12、比較手段13を備え、外部に表示装置である表示灯14を接続している。判定手段11は、各種センサ10から入力する各種信号により担体6の被毒成分堆積量の測定開始条件が成立するか否を判定する。測定手段12は、判定手段11により測定開始条件が成立すると判定された場合に、担体6の被毒成分堆積量を測定する。被毒成分堆積量は、第1・第2圧力センサ7・8から入力する担体6に対して上流側圧力と下流側圧力との差から求められる。
比較手段13は、測定手段12により測定された被毒成分堆積量と、予め設定された堆積量とを比較し、被毒成分堆積量が設定された堆積量を超える場合に表示灯14に担体6を交換する時期がきたことを表示させる信号を出力する。表示灯14は、担体6に捕集された触媒金属の被毒成分の堆積量が設定された堆積量を超えた場合には、担体6を交換する時期がきたことを表示する。この表示灯14は、点灯により担体6の交換時期がきたことを表示し、運転者に通知することができる。
【0011】
次に、この実施例の作用を説明する。
内燃機関1の排気浄化装置4は、排気通路3に、触媒5と、この触媒5の上流側に内燃機関1から排出された排気ガスが流入し、かつ触媒金属の被毒成分を捕集する担体6とを備えている。内燃機関1から排出された排気ガス中の被毒成分は、まず、上流側に設置した被毒成分捕集用の触媒機能を有さないセラミックハニカム担体から構成され担体6を通過し、担体表面に吸着または付着する。その後、排気ガスは、触媒5を通過してHC、CO及びNOxを浄化される。
このため、この排気浄化装置4は、上流側の担体6により排気ガス中の被毒成分を除去してから下流側に設置した触媒5に排気ガスを流入させるので、簡単な構造により触媒金属が被毒するのを防ぐことが可能であり、触媒金属の被毒劣化を抑制することができ、触媒5の耐久性を向上させることができる。また、この排気浄化装置4は、上流側の被毒成分捕集用の担体6に触媒金属を保持させていないため、担体6への被毒成分の吸着および付着量が増加しても、排気ガス浄化性能への影響はない。
また、担体6上の被毒成分堆積量が増加した場合には、担体6の開口部面積が堆積物により減少することになる。この排気浄化装置4は、担体6のセル密度を下流側に設置した触媒5のセル密度よりも低くし、あらかじめ担体6の開口部面積を広くしているので、被毒成分堆積量の増加による開口部面積減少の影響を最小限に抑えることができる。
前記担体6は、触媒機能を有さないセラミックハニカム担体から構成されていることにより、被毒により排気ガス浄化性能に影響を与えることはない。この担体6のセル密度は、触媒5のセル密度と比較して低い(開口部面積が広い)ので、被毒成分の堆積量が増加しても目詰まりを起こす頻度が低く、メンテナンス性の向上に貢献することができる。
【0012】
さらに、この排気浄化装置4は、図2に示すように、制御部9によって運転者に担体5を交換する時期がきたことを通知することができる。
排気浄化装置4は、図2において、プログラムがスタートすると(S1)、各種センサ10からエンジン回転数、吸気負圧、スロットル開度、酸素濃度、排気温度、車速、上流側圧力、下流側圧力等の各種信号を取り込み(S2)、担体6の被毒成分堆積量の測定開始条件が成立するか否を判定する(S3)。
この判断(S3)がNOの場合は、各種信号の取り込み(S2)に戻る。この判断(S3)がYESの場合は、被毒成分堆積量を測定し(S4)、測定された被毒成分堆積量が設定された堆積量を超えて、担体5を交換する時期がきたか否かを判断する(S5)。
この判断(S5)がYESの場合は、表示灯14を点灯して担体6を交換する時期がきたことを表示させ(S6)、プログラムをエンドにする(S7)。この判断(S6)がNOの場合は、プログラムをエンドにする(S7)。
このように、この排気浄化装置4は、担体6の交換時期が来た場合に、速やかに交換を促すための表示装置14を備えているので、担体6上の被毒成分堆積量を検知し、被毒成分が大量に担体6の閉口部に堆積し、閉塞状態に到る前に、担体6の交換時期であることを表示することができる。
このため、この排気浄化装置4は、運転に支障が生ずる前に、確実に運転者に知らせることができる。この際、排気浄化装置4は、担体6の下流側に設置した触媒5の被毒劣化は抑制されているため、担体6のみを交換することで、必要な排気ガス浄化性能を回復することができる。
【産業上の利用可能性】
【0013】
この発明の内燃機関の排気浄化装置は、触媒の上流側の排気通路に被毒成分捕集用の担体を設置し、触媒金属の被毒劣化を抑制して触媒の耐久性を向上させるものであり、石油ファンヒータの燃焼ガス排出経路に、被毒成分捕集用の担体を装着することで、有害物質であるPbの放出を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】実施例を示す内燃機関の排気浄化装置のシステム構成図である。
【図2】排気浄化装置の担体の交換時期判定のフローチャートである。
【符号の説明】
【0015】
1 内燃機関
2 吸気通路
3 排気通路
4 排気浄化装置
5 触媒
6 担体
7 第1圧力センサ
8 第2圧力センサ
9 制御部
10 各種センサ
11 判定手段
12 測定手段
13 比較手段
14 表示灯

【特許請求の範囲】
【請求項1】
内燃機関の排気通路に、触媒と、この触媒の上流側に前記内燃機関から排出された排気ガスが流入し、かつ触媒金属の被毒成分を捕集する担体とを備えていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項2】
前記担体は、触媒機能を有さないセラミックハニカム担体から構成されてい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】
前記担体のセル密度は、前記触媒のセル密度よりも低く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4】
前記担体に捕集された触媒金属の被毒成分の堆積量が設定された堆積量を超えた場合には、前記担体を交換する時期がきたことを表示する表示装置を備えてい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。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2008−25360(P2008−25360A)
【公開日】平成20年2月7日(2008.2.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−195476(P2006−195476)
【出願日】平成18年7月18日(2006.7.18)
【出願人】(000002082)スズキ株式会社 (3,196)
【Fターム(参考)】