CN1648424A - 内燃机的排气净化装置 - Google Patents

内燃机的排气净化装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1648424A
CN1648424A CNA2005100040809A CN200510004080A CN1648424A CN 1648424 A CN1648424 A CN 1648424A CN A2005100040809 A CNA2005100040809 A CN A2005100040809A CN 200510004080 A CN200510004080 A CN 200510004080A CN 1648424 A CN1648424 A CN 1648424A
Authority
CN
China
Prior art keywords
catalyst element
pore
exhaust
big
little
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2005100040809A
Other languages
English (en)
Other versions
CN100410503C (zh
Inventor
田村保树
田代圭介
奥村显久
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beauty catalyst USA Ltd.
ICT Co Ltd
Mitsubishi Motors Corp
Umicore Shokubai Japan Co Ltd
Original Assignee
ICT Co Ltd
Mitsubishi Motors Corp
International Catalyst Technology Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ICT Co Ltd, Mitsubishi Motors Corp, International Catalyst Technology Inc filed Critical ICT Co Ltd
Publication of CN1648424A publication Critical patent/CN1648424A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100410503C publication Critical patent/CN100410503C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
    • B01D53/945—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific catalyst
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0835—Hydrocarbons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0857—Carbon oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2430/00—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics
    • F01N2430/06—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics by varying fuel-air ratio, e.g. by enriching fuel-air mixture
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2510/00—Surface coverings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

三效催化剂(30)由，涂层上有平均开口尺寸比HC的分子尺寸小的小细孔群的小细孔催化剂要素(30a)和涂层上有平均开口尺寸比该HC的分子尺寸大的大细孔群的大细孔催化剂要素(30b)组成。

Description

内燃机的排气净化装置
                              技术领域
本发明涉及一种内燃机的排气净化装置，尤其涉及一种提高三效催化剂净化效率的技术。
                              背景技术
作为车辆用内燃机的排气净化催化剂，一般三效催化剂被广泛地使用。三效催化剂是通过将排气空燃比控制在理论空燃比(理想配比)的附近，试图达到HC(碳化氢)、CO(一氧化碳)的氧化和NOX的还原最佳化，能促进排气净化。
还有，最近开发有这样一种排气净化装置，将催化剂例如做成多孔性结构，将NOX、氧气(O2)、HC和CO捕捉到细孔中，在还原气氛中将HC和CO捕捉到细孔中，且用捕捉到的NOX和O2氧化，另一方面，在氧化气氛中将NOX和O2捕捉到细孔中，且用捕捉到的HC和CO还原NOX。
甚至也开发这样一种技术，在多孔质结构中，使细孔变小来阻碍还原剂HC向氧化催化剂接近，这样能促进只发生其对NOX的净化有用的反应(例如：参照日本国特开2001-525241号公报)。
然而，在通常的三效催化剂中，比起HC与NOX的氧化还原反应，CO与NOX的氧化还原反应的反应速度快，若能将HC和CO分离，优先实施CO与NOX的氧化还原反应，则能使NOX的净化性能提高。
然而，因为在还原气氛中，排气中的HC和CO是混合的，以前的多孔质结构包含所述公报所揭示的技术不能分离捕捉HC和CO，所以存在大分子HC的存在妨碍小分子CO和NOX的氧化还原反应，不能促进反应速度快的CO和NOX的氧化还原反应的问题。还存在若像这样不能促进CO和NOX的氧化还原反应，则一部分CO与O2反应，导致用来氧化HC的O2不足的问题。
                              发明内容
本发明是为解决上述的问题而做成的，目的在于提供一种内燃机的排气净化装置，积极地分离HC和CO，在催化剂上优先发生CO和NOX的氧化还原反应，提高排气净化性能。
为达到所述目的，本发明的内燃机的排气净化装置，其特征在于，在内燃机的排气通道上具有三效催化剂，所述三效催化剂由一种或两种以上催化剂要素组成，涂层上有两种以上平均开口尺寸不同的细孔群。
据此，能够根据分子的大小筛选排气中的多个成分(例如氧化剂及还原剂)捕捉到各催化剂要素中，能够无其他成分的妨碍分别良好地实施氧化反应和还原反应，提高排气净化性能。
理想的是，所述三效催化剂由，涂层上有平均开口尺寸比规定尺寸小的小细孔群的小细孔催化剂要素、涂层上有平均开口尺寸比规定尺寸大的大细孔群的大细孔催化剂要素组成为宜。
据此，在排气中的多个成分(例如氧化剂及还原剂)中，能将分子小的成分捕捉到小细孔催化剂要素中，将分子大的成分捕捉到大细孔催化剂要素中，也就是能将分子小的成分和分子大的成分分离捕捉，能够无其他成分的妨碍分别良好地实施氧化反应和还原反应，提高排气净化性能。
该场合，理想的是，所述三效催化剂由，涂层上有平均开口尺寸比HC的分子尺寸小的小细孔群的小细孔催化剂要素、涂层上有平均开口尺寸比该HC的分子尺寸大的大细孔群的大细孔催化剂要素组成。
据此，在排气中的多个成分(例如O2、NOX、HC、CO、H2)中，尤其是能将分子小的CO、O2、NOX和H2分离捕捉到小细孔催化剂要素中，将分子大的HC分离捕捉到大细孔催化剂要素中，主要在氧化气氛中，使CO与NOX的氧化还原反应优先于HC与NOX的氧化还原反应，无HC的妨碍，能良好地促进反应，能够使NOX的净化性能提高。再有，因促进CO与NOX的氧化还原反应，可将O2充分地使用在与HC的氧化反应上，也能使HC的净化性能提高。所以，能全面提高排气净化性能。
还有，理想的是，所述小细孔催化剂要素和所述大细孔催化剂要素在排气流方向上看是串联配置为宜。
据此，能够将小分子CO和大分子HC依次可靠地分离捕捉到小细孔催化剂要素及大细孔催化剂要素中。
这时，理想的是所述小细孔催化剂要素配设在排气上游侧，所述大细孔催化剂要素配设在排气下游侧。
据此，能分别将小分子CO分离捕捉到排气上游侧的小细孔催化剂要素中，将大分子HC分离捕捉到排气下游侧的大细孔催化剂要素中，在排气上游侧能可靠地使反应速度快的CO与NOX的氧化还原反应比HC与NOX的氧化还原反应优先实施，能够使NOX的净化性能提高。再有，因优先实施CO与NOX的氧化还原反应，在排气下游侧可将O2充分地使用在与HC的氧化反应上，也能使HC的净化性能提高。所以，能全面提高排气净化性能。
还有，理想的是，所述小细孔催化剂要素和所述大细孔催化剂要素层状配置为宜。
据此，能将小分子CO和大分子HC分离捕捉到小细孔催化剂要素及大细孔催化剂要素中，且在冷态起动时等使小细孔催化剂要素和大细孔催化剂要素大致同时升温、使其有活性。
这时，理想的是，所述小细孔催化剂要素配置在表层侧，所述大细孔催化剂要素配置在内层侧。
据此，可分别将小分子CO分离捕捉到表层侧的小细孔催化剂要素中，将大分子HC分离捕捉到内层侧的大细孔催化剂要素中，在表层侧能可靠地实施反应速度快的CO与NOX的氧化还原反应而优先于HC与NOX的氧化还原反应，能够使NOX的净化性能提高。再有，因优先实施CO与NOX的氧化还原反应，在内层侧可将O2充分地使用在与HC的氧化反应上，也能使HC的净化性能提高。由此，能全面提高排气净化性能。
再有，理想的是，有使流入所述三效催化剂的排气空燃比周期性地在稀空燃比及浓空燃比间转换的空燃比调节手段。
据此，能周期性产生氧化气氛和还原气氛，例如将在还原气氛中捕捉到的小分子CO和大分子HC使用于氧化气氛中的氧化还原反应，则在还原气氛中反复地对这些小分子CO和大分子HC进行连续捕捉，能高效地维持好的排气净化性能。
该场合，在还原气氛中小分子CO的捕捉量达到破过量之前切换到氧化气氛，在氧化气氛中大分子NOX的捕捉量达到破过量之前切换到还原气氛为宜，由此能更高效地始终维持好的排气净化性能。
                              附图说明
这项发明的特征，包括其它目的和优点，将会在下面的附图说明中予以解释。附图中，相同的参考字符在所有附图中表示同一或类同的部件，其中：：
图1是搭载在车辆上的本发明第1实施例的内燃机排气净化装置的结构示意图；
图2是表示小细孔催化剂要素的单位格子的四分之一部(a)，涂在该四分之一部的催化剂的扩大图(b)及载体涂料(w/c)上的一个粒子的扩大图(c)；
图3是表示大细孔催化剂要素的单位格子的四分之一部(a)，涂在该四分之一部的催化剂的扩大图(b)及载体涂料(w/c)上的一个粒子的扩大图(c)；
图4是表示在小细孔催化剂要素上的细孔开口尺寸(实线)和大细孔催化剂要素上的细孔开口尺寸(虚线)的频数分布及各个平均开口尺寸X及平均开口尺寸Y；
图5是表示第1实施例的O2F/B控制的控制程序的流程图；
图6是表示第1实施例的其他实施例的三效催化剂的图；
图7是表示第2实施例三效催化剂的图；
图8是表示第2实施例的其他实施例的三效催化剂的图；
图9是表示第3实施例三效催化剂单位格子的四分之一部的图；
图10是表示第4实施例三效催化剂单位格子的四分之一部的图；
图11是第5实施例的A/F变换控制的控制程序的流程图。
                              具体实施方式
下面，根据附图对本发明的实施形态进行说明。
首先，对第1实施例进行说明。
参照图1，是搭载在车辆上的本发明的内燃机排气净化装置的结构示意图，下面，对该排气净化装置的结构进行说明。
如该图所示，在内燃机发动机本体(例如是汽油发动机，下面，简称为发动机)1的气缸盖2上，在每个气缸上安装有火花塞4，火花塞4与输出高电压的点火线圈8连接。
在气缸盖2上，在每个气缸上形成有进气口，为了与各进气口连通，进气歧管10的一端分别与其连接。进气歧管10上安装有电磁式燃料喷射阀6，燃料喷射阀6通过燃料管7与有燃料箱的燃料供给装置(图未示)连接。
在进气歧管10上的燃料喷射阀6的上游侧，设置有调节吸入空气量的电磁式节流阀14，同时设置有检测节流阀14的阀开度的节流开度传感器(TPS)16。再有，在节流阀14的上游夹装有测量稀入空气量的空气流量传感器18。
又，气缸盖2上，每个气缸上形成有排气口，为了与各排气口连通，排气歧管12的一端分别与其连接。
排气歧管12的另一端与排气管(排气通道)20连接，该排气管20上夹装有作为排气净化催化剂装置的做成单体型、载体截面为格子状的三效催化剂30。
该三效催化剂30的载体表面的涂层上作为活性金属有铜(Cu)、钴(Co)、银(Ag)、铂(Pt)、铑(Rh)、钯(Pd)中的任何一个。
再有，三效催化剂30除了有活性金属，在涂层上形成有大量的细孔。详细地说，三效催化剂30是由，有细孔平均开口尺寸比HC的分子尺寸(规定尺寸)小的小细孔群的小细孔催化剂要素30a和有平均开口尺寸比HC的分子尺寸大的大细孔群的大细孔催化剂要素30b组成。将小细孔催化剂要素30a配置在排气上游侧，将大细孔催化剂要素30b与小细孔催化剂要素30a串联地配置在排气下游侧。
也就是，参照图2，表示小细孔催化剂要素30a单位格子的四分之一部(a)，并表示涂在该四分之一部的催化剂的扩大图(b)和涂层(w/c)上的一个粒子的扩大图(c)，如该图所示，在小细孔催化剂要素30a的涂层上大量形成有开口尺寸比HC的分子尺寸小的小细孔S。
还有，参照图3，表示大细孔催化剂要素30b单位格子的四分之一部(a)，并表示涂在该四分之一部的催化剂的扩大图(b)和涂层(w/c)上的一个粒子的扩大图(c)，如该图所示，在大细孔催化剂要素30b的涂层上大量形成有开口尺寸比HC的分子尺寸大的大细孔L。
即，参照图4，表示在小细孔催化剂要素30a上的细孔开口尺寸(实线)和大细孔催化剂要素30b上的细孔开口尺寸(虚线)的频数分布，分别表示平均开口尺寸X及平均开口尺寸Y，在小细孔催化剂要素30a和大细孔催化剂要素30b上，像这样在细孔的平均开口尺寸间设置差别。所以，三效催化剂30，能将在排气上游侧的小细孔催化剂要素30a上、比HC的分子尺寸小的CO、O2、NOX、H2捕捉在小细孔S里，能将在排气下游侧的大细孔催化剂要素30b上、分子尺寸大的HC捕捉在大细孔L里。
例如，细孔的开口尺寸，通过浸透法或CVD(Chemical Vapor Deposition：化学汽相淀积)法等控制。
小细孔催化剂要素30a例如是沸石3A、Ca-丝沸石等，其直径是3～3.8左右。又，大细孔催化剂要素30b例如是沸石5A、ZSM-5、β等，其直径是5～6左右。另外，大细孔催化剂要素30b也可以是此外的一般的催化剂(例如，以Al2O3等为主成分的催化剂)。
作为实施了有效细孔径控制的物质，有沸石、SAPO(磷酸硅铝)、ALPO(磷酸铝)，不限于此，若是有不同细孔径的物质，也可以使用除上述以外的任何物质，若是能筛选HC与CO、NOX、H2等的物质，也可以使用除上述以外的任何尺寸、形状的物质。
在排气管20的三效催化剂30的上游侧，配设有依据排气中的氧浓度来检测排气空燃比(排气A/F)的空燃比传感器22。空燃比传感器22使用O2传感器，也可以使用线性A/F传感器(LAFS)等。
ECU(电子控制装置)40具有：输入输出装置、存储装置(ROM、RAM、不挥发性RAM等)、中央处理装置(CPU)、定时计时器等，通过该ECU40对包含发动机1在内的排气净化装置进行综合控制。
ECU40的输入侧除了连接有所述TPS16、空气流量传感器18、空燃比传感器22以外，还连接有检测发动机1的曲轴转角的曲轴转角传感器42等各种传感器，输入来自这些传感器的检测信息。另外，依据来自曲轴转角传感器42的曲轴转角信息检测出发动机旋转速度Ne。
另一方面，ECU的输出侧连接有所述的燃料喷射阀6、点火线圈8、节流阀14等各种输出装置，依据来自各种传感器的检测信息计算出的燃料喷射量、燃料喷射时间、点火时间等分别向这些输出装置输出。
详细地说，依据来自各种传感器检测信息将空燃比设定为合适的目标空燃比(目标A/F)，将符合该目标A/F量的燃料适时从燃量喷射阀6喷射，再将节流阀14调整到恰当的开度，利用火花塞4适时实施火花点火。
更详细地说，依据来自空燃比传感器22的信息，排气A/F为了达到目标A/F(例如，理想配比)进行O2反馈(O2F/B)控制，相应地燃料喷射量也变化，实际上排气A/F围绕着目标A/F在浓空燃比(浓A/F)侧与稀空燃比(稀A/F)侧周期性地变化(空燃比调节手段)。
下面，对上述构成的本发明排气净化装置的作用进行说明。
参照图5，O2F/B控制的控制程序用流程图表示，下面沿该流程图进行说明。
首先，在步骤S10中，依据来自空燃比传感器22即O2传感器的信息，对排气A/F现在是稀A/F还是浓A/F进行判断。根据判断，是稀A/F的场合，则在步骤S12中进行浓运转。具体地说增量修正燃料喷射量。
若像这样进行浓运转，则排气A/F成为浓A/F，排气中含有大量的HC和CO，则三效催化剂30为还原气氛。
如后述，因为在三效催化剂30成为还原气氛之前，小细孔催化剂要素30a的小细孔S内捕捉有分子尺寸比HC小的NOX和O2，所以一旦三效催化剂30成为还原气氛，则这些NOX和O2被释放，与排气中的CO、HC发生氧化还原反应。这时，因为CO与NOX的氧化还原反应的反应速度比HC与NOX的氧化还原反应快，所以被释放的NOX与CO优先反应，另一方面被释放的O2就与HC良好地反应。
并且，若NOX和O2充分释放，则排气上流侧的小细孔催化剂要素30a的小细孔S良好地捕捉分子尺寸比HC小的CO、H2，另一方面，排气下游侧的大细孔催化剂要素30b的大细孔L良好地捕捉分子尺寸大的HC。就是说，在三效催化剂30中，将CO和HC分别积极地分离捕捉到小细孔催化剂要素30a和大细孔催化剂要素30b中。
其后，根据步骤S10的判断，判断为浓A/F的场合，则这次在步骤S14中进行稀运转。具体地说减量修正燃料喷射量。
若像这样进行稀运转，则排气A/F成为稀A/F，排气中含有大量的O2和NOX，则三效催化剂30为氧化气氛。
如上所述，被捕捉的CO、H2、HC释放出来，与排气中O2和NOX的发生氧化还原反应。这时，因为如上所述，CO和HC分别被分离捕捉在小细孔催化剂要素30a和大细孔催化剂要素30b内，在排气上游侧的小细孔催化剂要素30a内释放CO、H2，同时，CO与NOX的氧化还原反应的反应速度比HC与NOX的氧化还原反应快，所以在排气上游侧的小细孔催化剂要素30a中释放的CO与排气中的NOX优先且可靠地反应。并且，通过这样将CO使用在与NOX的反应中，在排气下游侧的大细孔催化剂要素30b上释放的HC与排气中的O2充分地反应。
也就是，该第1实施例的排气净化装置，通过O2F/B控制使排气A/F在稀A/F和浓A/F之间变换从而良好地产生氧化气氛和还原气氛，在还原气氛中，以CO与HC分离的状态反复地良好连续捕捉到三效催化剂30上，在氧化气氛中，释放的CO、H2不受释放的HC的妨碍地与排气中的NOX优先可靠地反应，提高NOX的净化性能。还有，因为这样CO、H2使用在与NOX的反应上，所以释放的HC与排气中的O2充分地反应也提高HC的净化性能。由此，全面提高且高度维持三效催化剂30的排气净化性能。
另外，在这里，如图1所示，以小细孔催化剂要素30a与大细孔催化剂要素30b完全在排气流方向上连结成一体的三效催化剂30为例作了说明，但小细孔催化剂要素30a和大细孔催化剂要素30b未必要连结的，作为其他的实施例，如图6所示，小细孔催化剂要素30a和大细孔催化剂要素30b可以在排气流方向上隔开。
下面，对第2实施例进行说明。
在第2实施例中，只有用三效催化剂301代替三效催化剂30这一点与所述第1实施例不同。
如图7所示，三效催化剂301由，细孔平均开口尺寸比HC的分子尺寸大的大细孔催化剂要素301a和平均开口尺寸比HC的分子尺寸小的小细孔催化剂要素301b组成，大细孔催化剂要素301a配置在排气上游侧，小细孔催化剂要素301b配置在排气下游侧。也就是，在三效催化剂301中，小细孔催化剂要素和大细孔催化剂要素的配置与上述三效催化剂30是相反的。
下面，对象这样将大细孔催化剂要素301a配置在排气上游侧，小细孔催化剂要素301b配置在排气下游侧的场合的作用进行说明。
在O2F/B控制中进行浓运转，三效催化剂301为还原气氛，与上述相同，捕捉的NOX和O2被释放，与排气中的CO、HC发生氧化还原反应。这时，因为CO与NOX的氧化还原反应的反应速度比HC与NOX的氧化还原反应快，所以还是释放的NOX与CO优先反应，另一方面，释放的O2与HC良好地反应。
这样，NOX和O2被充分地释放后，则排气上游侧的大细孔催化剂要素301a的大细孔L良好地捕捉分子尺寸大的HC，另一方面，排气下游侧的小细孔催化剂要素301b的小细孔S良好地捕捉分子尺寸比HC小的CO、H2，与上述相同，在三效催化剂301中，HC和CO分别被积极地分离捕捉在大细孔催化剂要素301a和小细孔催化剂要素301b中。
另一方面，进行稀运转，三效催化剂301为氧化气氛，所述捕捉的HC、CO和H2被释放，与排气中的O2、NOX发生氧化还原反应。这时，如上所述HC和CO分别被分离捕捉到大细孔催化剂要素301a和小细孔催化剂要素301b中，所以，在排气上游侧的大细孔催化剂要素301a中，释放的HC与排气中的O2良好地反应，在排气下游侧的小细孔催化剂要素301b中，释放的CO、H2不受释放的HC的妨碍地与排气中的NOX良好地反应。
由此，将NOX的净化性能与HC的净化性能同时提高，全面提高三效催化剂301的排气净化性能。
另外，该场合也是，大细孔催化剂要素301a和小细孔催化剂要素301b未必要连结成一体，作为其他的实施例，如图8所示，大细孔催化剂要素301a和小细孔催化剂要素301b可以在排气流方向上隔开。
下面，对第3实施例进行说明。
在第3实施例中，只有用三效催化剂302代替三效催化剂30这一点与所述第1实施例不同。
参照图9，其表示三效催化剂302单位格子的四分之一部，该三效催化剂302由，细孔平均开口尺寸比HC的分子尺寸小的小细孔催化剂要素302a和细孔平均开口尺寸比HC的分子尺寸大的大细孔催化剂要素302b组成层状，小细孔催化剂要素302a配置在表层侧，大细孔催化剂要素302b配置在内层侧。
下面，对象这样将小细孔催化剂要素302a配置在表层侧，大细孔催化剂要素302b配置在内层侧的场合的作用进行说明。
在O2F/B控制中进行浓运转，三效催化剂302为还原气氛，与上述相同，捕捉的NOX和O2被释放，与排气中的CO、HC发生氧化还原反应。这时，因为CO与NOX的氧化还原反应的反应速度比HC与NOX的氧化还原反应快，所以还是释放的NOX与CO优先反应，另一方面，释放的O2与HC良好地反应。
这样，NOX和O2被充分地释放后，则表层侧的小细孔催化剂要素302a的小细孔S良好地捕捉分子尺寸比HC小的CO、H2，另一方面，内层侧的大细孔催化剂要素302b的大细孔L通过小细孔催化剂要素302a内的间隙良好地捕捉分子尺寸大的HC，与上述相同，在三效催化剂302中，HC和CO分别被积极地分离捕捉在小细孔催化剂要素302a和大细孔催化剂要素302b中。
另一方面，进行稀运转，三效催化剂302为氧化气氛，所述捕捉的HC、CO和H2被释放，与排气中的O2、NOX发生氧化还原反应。这时，如上所述HC和CO分别被分离捕捉到小细孔催化剂要素302a和大细孔催化剂要素302b中，在表层侧的小细孔催化剂要素302a中释放CO、H2，同时，CO与NOX的氧化还原反应的反应速度比HC与NOX的氧化还原反应快，所以在表层侧的小细孔催化剂要素302a中释放的CO、H2与排气中的NOX优先且可靠地反应。并且，通过像这样将CO使用在与NOX的反应上，在内层侧的大细孔催化剂要素302b中释放的HC与排气中的O2充分地反应。
由此，将NOX的净化性能与HC的净化性能同时提高，全面提高三效催化剂302的排气净化性能。
还有，若要像这样将小细孔催化剂要素302a和大细孔催化剂要素302b形成层状，则在发动机1冷态启动时等，小细孔催化剂要素302a和大细孔催化剂要素302b大致同时升温，获得良好的活性。
下面，对第4实施例进行说明。
在第4实施例中，只有用三效催化剂303代替三效催化剂302这一点与所述第3实施不同。
参照图10，其表示三效催化剂303单位格子的四分之一部，该三效催化剂303由，细孔平均开口尺寸比HC的分子尺寸大的大细孔催化剂要素303a和平均开口尺寸比HC的分子尺寸小的小细孔催化剂要素303b组成层状，大细孔催化剂要素303a配置在表层侧，小细孔催化剂要素303b配置在内层侧。也就是，在三效催化剂303中，小细孔催化剂要素和大细孔催化剂要素的配置与所述三效催化剂302是相反的。
下面，对象这样将大细孔催化剂要素303a配置在表层侧，小细孔催化剂要素303b配置在内层侧的场合的作用进行说明。
在O2F/B控制中进行浓运转，三效催化剂303为还原气氛，与上述相同，捕捉的NOX和O2被释放，与排气中的CO、HC发生氧化还原反应。这时，因为CO与NOX的氧化还原反应的反应速度比HC与NOX的氧化还原反应快，所以还是释放的NOX与CO优先反应，另一方面，释放的O2与HC良好地反应。
这样，NOX和O2被充分地释放后，则表层侧的大细孔催化剂要素303a的大细孔L良好地捕捉分子尺寸大的HC，另一方面，内层侧的小细孔催化剂要素303b的小细孔S良好地捕捉分子尺寸比HC小的CO，与上述相同，在三效催化剂303中，HC和CO分别被积极地分离捕捉在大细孔催化剂要素303a和小细孔催化剂要素303b中。
另一方面，进行稀运转，三效催化剂303为氧化气氛，所述捕捉的HC、CO被释放，与排气中的O2、NOX发生氧化还原反应。这时，因为如上所述HC和CO分别被分离捕捉到大细孔催化剂要素303a和小细孔催化剂要素303b中，所以在表层侧的大细孔催化剂要素303a内释放的HC与排气中的O2良好地反应。在内层侧的小细孔催化剂要素303b内释放的CO没有受到释放的HC多大妨碍地与排气中的NOX比较良好地反应。
由此，将NOX的净化性能与HC的净化性能同时提高，全面提高三效催化剂303的排气净化性能。
还有，该场合也是，若要像这样将大细孔催化剂要素303a和小细孔催化剂要素303b形成层状，在发动机1冷态启动时等，大细孔催化剂要素303a和小细孔催化剂要素303b大致同时升温，获得良好的活性。
接着，对第5实施例进行说明。
在第5实施例中，只有强制地进行A/F转换(空燃比调节手段)来代替O2F/B控制这一点与所述第1实施例不同。
参照图11，A/F变换控制的控制程序用流程图表示，下面沿该流程图进行说明。
首先，在步骤20中判断定时计时器是否计时了规定时间t1。将规定时间t1设置在例如通过预先的实验等预测三效催化剂30的小细孔催化剂30a的CO捕捉量达到饱和状态即破过量的时间内。也就是，在步骤S20中，判断CO的捕捉量是否是即将达到破过量的状态。
步骤20判断的结果是否定(No)，断定还没经过规定时间t1的场合，能判断可充分捕捉CO，进入步骤S22，进行或继续浓运转。另一方面，判断结果为肯定(Yes)，断定经过了规定时间t1的场合，进入步骤S24。
在步骤S24中，判断定时计时器是否计时了规定时间t2，将规定时间t2-t1设置在例如通过预先的实验等预测三效催化剂30的小细孔催化剂30a的NOX捕捉量达到饱和状态即破过量的时间内。也就是，在步骤S24中，判断NOX的捕捉量是否是即将达到破过量的状态。
步骤24判断的结果是否定(No)，断定还没经过规定时间t2的场合，能判断可充分捕捉NOX，进入步骤S26，进行或继续稀运转。另一方面，判断结果为肯定(Yes)，断定经过了规定时间t2的场合，进入步骤S28，定时计时器复位为0。这样，以后，反复实施浓运转和稀运转。
也就是，在该第5实施例中，在三效催化剂30的CO和NOX的捕捉量没达到破过量的范围内，使排气A/F高效率地在浓A/F和稀A/F间转换。
因而，在该第5实施例的排气净化装置中，通过A/F转换控制使排气A/F高效率地在稀A/F和浓A/F之间变换从而良好地产生氧化气氛和还原气氛，在还原气氛中，以CO与HC分离的状态反复地良好连续捕捉到三效催化剂30内，在氧化气氛中，释放的CO不受释放的HC的妨碍地与排气中的NOX优先可靠地反应，提高NOX的净化性能。还有，因为这样将CO使用在与NOX的反应上，所以释放的HC与排气中的O2充分地反应也提高HC的净化性能。由此，最终全面提高并始终很好地维持三效催化剂30的排气净化性能。
另外，在这里，用所述第1实施例的三效催化剂30进行了说明，但不限于此，所述第2至第4实施例的三效催化剂301、302、303也能适用于该第5实施例。
另外，在所述实施形态中，在三效催化剂上设置细孔的平均开口尺寸不同的小细孔催化剂要素和大细孔催化剂要素，将CO和HC即排气中的两个成分进行分离，但也可以根据捕捉成分更细化细孔的平均开口尺寸，配置三个以上的催化剂要素(细孔群)，分离排气中的三个以上的成分。还有，分离排气中的成分不限于CO和HC，关于该分离成分可根据需要恰当选择。
还有，在所述实施形态中，发动机1采用了汽油发动机，但发动机1也可以是柴油发动机。
以上对本发明作了描述，显而易见，本发明可以各种方式加以变化。这些变化不会被看作脱离本发明的宗旨和范围，而且对本技术领域中技术人员而言显而易见的所有这些修改都将包含在后述的权利要求书的范围内。

Claims (8)

1、一种内燃机的排气净化装置，其特征在于，
在内燃机的排气通道上具有三效催化剂(30，301，302，303)，
所述三效催化剂由一种或两种以上的催化剂要素组成，涂层上有两种以上平均开口尺寸不同的细孔群。
2、如权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，
所述三效催化剂由，涂层上有平均开口尺寸比规定尺寸小的小细孔群的小细孔催化剂要素(30a，301b，302a，303b)、涂层上有平均开口尺寸比规定尺寸大的大细孔群的大细孔催化剂要素(30b，301a，302b，303a)组成。
3、如权利要求2所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，
所述三效催化剂由，涂层上有平均开口尺寸比HC的分子尺寸小的小细孔群的小细孔催化剂要素(30a，301b，302a，303b)、涂层上有平均开口尺寸比该HC的分子尺寸大的大细孔群的大细孔催化剂要素(30b，301a，302b，303a)组成。
4、如权利要求2或3所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，
所述小细孔催化剂要素(30a，301b)和所述大细孔催化剂要素(30b，301a)在排气流方向上看是串联配置。
5、如权利要求4所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，
所述小细孔催化剂要素(30a)配设在排气上游侧，所述大细孔催化剂要素(30b)配设在排气下游侧。
6、如权利要求2或3所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，
所述小细孔催化剂要素(302a，303b)和所述大细孔催化剂要素(302b，303a)配置成层状。
7、如权利要求6所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，
所述小细孔催化剂要素(302a)配置在表层侧，所述大细孔催化剂要素(302b)配置在内层侧。
8、如权利要求1～7中任何1项所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，
进一步有使流入所述三效催化剂的排气的空燃比周期性地在稀空燃比及浓空燃比间转换的空燃比调节手段。
CNB2005100040809A 2004-01-08 2005-01-07 内燃机的排气净化装置 Expired - Fee Related CN100410503C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004002999 2004-01-08
JP2004002999A JP2005193171A (ja) 2004-01-08 2004-01-08 内燃機関の排気浄化装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1648424A true CN1648424A (zh) 2005-08-03
CN100410503C CN100410503C (zh) 2008-08-13

Family

ID=34805317

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2005100040809A Expired - Fee Related CN100410503C (zh) 2004-01-08 2005-01-07 内燃机的排气净化装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20050172614A1 (zh)
JP (1) JP2005193171A (zh)
CN (1) CN100410503C (zh)
DE (1) DE102005000827B4 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107360714A (zh) * 2015-03-27 2017-11-17 丰田自动车株式会社 废气净化用催化剂

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100326273A1 (en) * 2006-09-29 2010-12-30 Uop Llc Plasticization resistant membranes
US8375701B2 (en) * 2008-07-30 2013-02-19 Ford Global Technologies, Llc Hydrocarbon retaining and purging system
US20230381738A1 (en) * 2020-10-23 2023-11-30 Cataler Corporation Hydrocarbon Adsorption Device

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4220632A (en) * 1974-09-10 1980-09-02 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Reduction of nitrogen oxides with catalytic acid resistant aluminosilicate molecular sieves and ammonia
US4388171A (en) * 1981-10-30 1983-06-14 Beggs James M Administrator Of Supercritical multicomponent solvent coal extraction
US5462905A (en) * 1992-08-21 1995-10-31 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purifying catalyst
JP3311051B2 (ja) * 1992-12-16 2002-08-05 日本碍子株式会社 排気ガス浄化方法及び装置
JP3307502B2 (ja) * 1993-07-06 2002-07-24 株式会社日本自動車部品総合研究所 排気ガス浄化装置
JP3411942B2 (ja) * 1993-09-30 2003-06-03 マツダ株式会社 排気ガス浄化用のｈｃ吸着剤、排気ガス浄化用触媒及び排気ガス浄化装置
JPH0970538A (ja) * 1995-09-04 1997-03-18 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 脱硝用触媒層、脱硝触媒構造体およびこれによる脱硝方法
JP2000516681A (ja) * 1996-08-19 2000-12-12 フォルクスワーゲン・アクチェンゲゼルシャフト ＮＯｘ吸収体を備えた火花点火式内燃機関
JPH10180099A (ja) * 1996-12-20 1998-07-07 Ngk Insulators Ltd 排ガス浄化用触媒及び排ガス浄化システム
US6059560A (en) * 1997-03-04 2000-05-09 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Periodic equivalence ratio modulation method and apparatus for controlling combustion instability
EP1044056B1 (en) * 1997-12-10 2004-06-30 Volvo Car Corporation Porous material, method and arrangement for catalytic conversion of exhaust gases
DE19814132A1 (de) * 1998-03-30 1999-10-14 Emitec Emissionstechnologie Wabenkörper mit Adsorbermaterial, insbesondere für eine Kohlenwasserstoff-Falle
US20010053745A1 (en) * 1999-02-16 2001-12-20 Karl C. Kharas Catalytic converter having catalyst witth noble metal on alumina and molecular sieve crystal surface and methods of making same
JP3426580B2 (ja) * 2000-12-15 2003-07-14 本田技研工業株式会社 内燃機関用ｈｃ吸着剤
JP3915694B2 (ja) * 2002-01-24 2007-05-16 日産自動車株式会社 排気ガス浄化用触媒及びその製造方法
US20040001781A1 (en) * 2002-06-27 2004-01-01 Engelhard Corporation Multi-zone catalytic converter

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107360714A (zh) * 2015-03-27 2017-11-17 丰田自动车株式会社 废气净化用催化剂

Also Published As

Publication number Publication date
CN100410503C (zh) 2008-08-13
JP2005193171A (ja) 2005-07-21
DE102005000827B4 (de) 2006-11-23
DE102005000827A1 (de) 2005-08-18
US20050172614A1 (en) 2005-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8133842B2 (en) Exhaust treatment device facilitating through-wall flow
CN1274949C (zh) 内燃机的排气净化***和方法
CN1294343C (zh) 柴油颗粒过滤器的再生
CN1103856C (zh) 包含硫捕集剂和氮氧化物储存催化剂的废气处理装置的运行方法
CN1261681C (zh) 用于发动机的排气净化设备及其方法
CN1246573C (zh) 内燃机的排气净化装置
RU2651917C2 (ru) Близко размещенная система scr
CN102071992B (zh) 针对汽油发动机的排气颗粒管理
CN1151873C (zh) 颗粒净化催化剂
CN1317498C (zh) 内燃发动机的废气排放控制***
CN1079689C (zh) 内燃机废气净化催化剂和废气净化方法
KR101529416B1 (ko) 배기 가스 정화용 촉매
CN1723340A (zh) 压燃式内燃机的废气净化装置
CN1802491A (zh) 压缩点火式内燃机的废气净化装置
CN1842642A (zh) 用于内燃机的排气净化设备
CN1795320A (zh) 废气净化***
CN1614203A (zh) 除硫的控制方法和废气净化***
US7640732B2 (en) Method and apparatus for filtration of a two-stroke engine exhaust
CN1791736A (zh) 排气净化装置
CN1201070C (zh) 内燃机的废气净化装置
CN101052792A (zh) 内燃机的排气净化***
CN1867757A (zh) 用于内燃机的废气净化装置
CN1365423A (zh) 排气净化装置
CN1648424A (zh) 内燃机的排气净化装置
CN1354320A (zh) 柴油机粒子除去装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: UMICORE ACCELERANT JAPAN CO., LTD. UMICORE CATALYS

Free format text: FORMER OWNER: ICT CO., LTD. UMICORE CATALYST US CO., LTD.

Effective date: 20140103

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
C56 Change in the name or address of the patentee
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Tokyo, Japan

Patentee after: MITSUBISHI JIDOSHA KOGYO Kabushiki Kaisha

Patentee after: ICT Co.,Ltd.

Patentee after: Beauty catalyst USA Ltd.

Address before: Tokyo, Japan

Patentee before: MITSUBISHI JIDOSHA KOGYO Kabushiki Kaisha

Patentee before: ICT Co.,Ltd.

Patentee before: International Catalyst Technology Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20140103

Address after: Tokyo, Japan, Hong Kong port 5 Zhi Ding,, No. 33

Patentee after: MITSUBISHI JIDOSHA KOGYO Kabushiki Kaisha

Patentee after: UMICORE SHOKUBAI JAPAN CO.,LTD.

Patentee after: Beauty catalyst USA Ltd.

Address before: Tokyo, Japan

Patentee before: MITSUBISHI JIDOSHA KOGYO Kabushiki Kaisha

Patentee before: ICT Co.,Ltd.

Patentee before: Beauty catalyst USA Ltd.

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20080813

Termination date: 20150107

EXPY Termination of patent right or utility model