JP2004089881A

JP2004089881A - 排ガス浄化装置

Info

Publication number: JP2004089881A
Application number: JP2002255656A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tanada; 棚田　浩; Keisuke Tashiro; 田代　圭介; Hirokuni Seto; 瀬戸　博邦; Kenji Morimoto; 守本　健児
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】エンジンからの排ガスを浄化する装置に関し、簡素な構成により、耐熱性を向上できるとともに、エンジンの冷態始動時における排ガス中のＨＣを効率良く浄化できるようにする。
【解決手段】エンジン３０の排気通路３１上流部３１ａに、Ｐｄ−Ｒｈ系の触媒成分を主体として形成された三元触媒層１と、ＳｉとＡｌとからなるβ型ゼオライトを含むＨＣ吸着層２とをそなえ、β型ゼオライト中のＡｌの量を増加させるとＡｌによるＨＣの吸着性能が向上する特性と、β型ゼオライトが昇温されるとＡｌが多いほどβ型ゼオライトの組成が崩れて吸着性能が低下する特性とに着目して、昇温されてもβ型ゼオライトの組成の崩れが少なくＨＣ吸着層２の吸着性能が高くなる領域内に上記のＳｉ／Ａｌの組成比を設定する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンからの排ガスを浄化する装置に関し、特に、冷態始動時における排ガス中のＨＣを浄化するのに用いて好適の、排ガス浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８に示すように、従来、ＭＰＩ（Ｍｕｌｔｉ　Ｐｏｉｎｔ　Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）エンジン等のガソリンエンジンにおいて、エンジンから排出される有害物質（一酸化炭素ＣＯ，炭化水素ＨＣ，窒素酸化物ＮＯｘ等）を酸化又は還元して、より無害な物質に変換する三元触媒（ＴＷＣ：Ｔｈｒｅｅ　Ｗａｙ　Ｃａｔａｌｙｓｔ）１が、エンジン３０の排気通路３１の上流部（例えば、排気マニホールド）３１ａにフロント触媒（ＭＣＣ：Ｍａｎｉｆｏｌｄ　Ｃａｔａｌｙｔｉｃ
Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）として設けられているものがある。
【０００３】
また、上記の有害物質のうち、特に、冷態始動時に多量に排出されるＨＣ（炭化水素）を低減するために、ＨＣを吸着して浄化するＨＣトラップ触媒２が、床下触媒（ＵＣＣ：Ｕｎｄｅｒ−ｆｌｏｏｒ　Ｃａｔａｌｙｔｉｃ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）として三元触媒１の後段に設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図８に示す従来の排気ガス浄化装置において、ＨＣトラップ触媒２を用いてＨＣの浄化を行なう場合には、ＨＣが、ＨＣトラップ触媒２によりトラップ（吸着）された後、ＨＣトラップ触媒から脱離する時の浄化性能が重要である。
【０００５】
通常、ＨＣトラップ触媒２の雰囲気を酸素存在下にすれば、ＨＣトラップ触媒２から脱離した後のＨＣの浄化性能を高めることができるため、図９に示すように、エンジンの燃焼モードをストイキオモードからリーンモードにして空燃比（Ａ／Ｆ）を上げ（図９中に示す符号ｄ）、雰囲気中の酸素量を増加させることにより（図９中に示す符号ａ）、ＨＣを浄化すること（ＨＣ排出量を低減すること）ができる（図９中に示す符号ｃ）。
【０００６】
しかしながら、燃焼モードをリーンモードにして酸素量を増加させると、ＮＯｘ還元反応が低下するため、ＮＯｘ排出量が増大してしまう（図９中に示す符号ｂ）。
つまり、図１０に示すように、酸素を供給していくと、ＭＣＣの三元触媒１では、ＨＣの浄化に限界が生じる一方（図１０では、ＨＣ量の４０％しか浄化できないことを示している）、ＵＣＣのＨＣトラップ触媒２では、ＨＣ排出量は低減するが、ＮＯｘ排出量が増大してしまう。このため、ＮＯｘ排出量を許容できる程度にしか酸素を供給することができなく、多量なＨＣの浄化が困難であった。
【０００７】
また、特開平９−８５０５６号公報には、排気系の上流側に、ゼオライトからなるＨＣ吸着剤と、白金Ｐｔ−ロジウムＲｈ系の触媒成分を主体とする三元触媒とを有する触媒前段部を配設するとともに、排気系の下流側にＨＣ吸着剤とＨＣ浄化触媒とを有する触媒後段部を配設し、エンジンの始動直後に排出された排気ガス中のＨＣ成分が触媒前段部に設けられたＨＣ吸着剤または触媒後段部に設けられたＨＣ吸着剤に吸着された後、これらのＨＣ吸着剤が所定温度に加熱された時点で脱離したＨＣ成分が触媒前段部の三元触媒または触媒後段部のＨＣ浄化触媒により浄化される技術が開示されている。
【０００８】
しかしながら、ＨＣ吸着剤を排気系の上流側に設ける場合、ＨＣ吸着剤の耐熱性が重要となる。
また、ＨＣ浄化のためには、ＨＣ吸着剤を、どのような材料をどのように組み合わせるか、また、触媒コンバータの容量に対してＨＣ吸着剤をどの程度の量担持させればよいか、等に着目すれば、浄化性能の向上を期待できる。
【０００９】
本発明は、上述のような課題に鑑み創案されたもので、簡素な構成により、耐熱性を向上できるとともに、エンジンの冷態始動時における排ガス中のＨＣを効率良く浄化できるようにした、排ガス浄化装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の排ガス浄化装置（請求項１）は、該エンジンの排気通路上流部に介装され、複数のセル孔が形成された担体と、該セル孔に担持され、パラジウム−ロジウム系の触媒成分を主体として形成された三元触媒層と、該セル孔に担持され、シリカとアルミナとからなるβ型ゼオライトを含み、該排ガス中のＨＣを吸着するＨＣ吸着層とをそなえ、該β型ゼオライト中の該アルミナの量を増加させると該アルミナによる該ＨＣの吸着性能が向上する特性と、該β型ゼオライトが昇温されると該アルミナが多いほど該β型ゼオライトの組成が崩れて該吸着性能が低下する特性とに着目して、昇温されても該β型ゼオライトの組成の崩れが少なく該ＨＣ吸着層の該吸着性能が高くなる領域内に上記のシリカ／アルミナの組成比を設定することを特徴としている。なお、上記担体を、例えば、排気マニホールドに介装するのが好ましい。
【００１１】
このとき、該ＨＣ吸着層が、該セル孔の内周面に形成され、該三元触媒層が、該ＨＣ吸着層表面に積層されていることが好ましい（請求項２）。
また、上記のシリカ／アルミナの組成比が、１００〜１５００程度に設定されていることが好ましく（請求項３）、より好ましくは、１０００程度であるのが良い。
【００１２】
さらに、該β型ゼオライトの量が多いと脱離速度が遅くなりＨＣ浄化性能が向上する一方、熱容量が増加するため昇温が遅くなり該浄化性能の低下を招くという相反する特性に着目して、該浄化性能が高くなる領域に該β型ゼオライトの量を設定することが好ましい（請求項４）
この場合、該ＨＣ吸着層が、９０ｇ／ｌ〜１３０ｇ／ｌ程度の該β型ゼオライトで構成されていることが好ましく（請求項５）、より好ましくは、１００ｇ／ｌ程度含んでいるのが良い。
【００１３】
そして、該担体が、前段部と後段部との２つに分割されるとともに、該前段部のセル密度が、該後段部のセル密度よりも高く構成されていることが好ましい（請求項６）。
また、該エンジンの冷態時に、点火時期のリタード又は触媒昇温用の燃料噴射を行なうことが好ましい（請求項７）。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図７は本発明の一実施形態としての排ガス浄化装置を示すもので、図１はその模式的な構成図、図２はその三元触媒層及びＨＣ吸着層の積層構造を示す断面図、図３はその温度とＨＣ脱離量又はＨＣ浄化率との関係を示すグラフ、図４はＭＣＣ温度，Ｏ_２量，ＮＯｘ量，ＨＣ量，Ａ／Ｆ（空燃比）と時間との関係を示すグラフ、図５はそのＨＣ吸着層のＳｉ／Ａｌ組成比とＦＴＰ（Ｃ／Ｔ）におけるＮＭＨＣ排出低減率との関係を示すグラフ、図６はそのＨＣ吸着剤量とＦＴＰ（Ｃ／Ｔ）におけるＮＭＨＣ排出低減率との関係を示すグラフ、図７はそのＭＣＣを前段部と後段部とに分割した場合の模式的な構成図である。
【００１５】
図１に示すように、本排ガス浄化装置は、エンジン本体３０に接続された排気通路３１の上流部（ここでは、排気マニホールド）３１ａに介装された近接触媒（ＭＣＣ）１０と、排気通路３１の下流部３１ｂに介装された床下触媒（ＵＣＣ）２０とをそなえて構成されている。
ＭＣＣ１０のキャタリストケース内部には、多数のセル孔を有する担体が装備され、この担体内には、パラジウムＰｄ−ロジウムＲｈ系の触媒成分を主体とする三元触媒（ＴＷＣ）と、シリカＳｉとアルミナＡｌとからなるβ型ゼオライトを含み、排ガス中のＨＣを吸着するＨＣ吸着剤とが担持されている。β型ゼオライトを採用した理由は後述する。
【００１６】
図２に示すように、ＨＣ吸着剤は、ＨＣ吸着層２として担体３の各セル孔３ａの内周面に形成されており、このＨＣ吸着層２の表面には、三元触媒が三元触媒層１として積層形成されている。
なお、ＵＣＣ２０は、三元触媒又はＨＣトラップ触媒として構成され、エンジンの冷態時にはＭＣＣ１０により浄化し、エンジンの暖気が完了したら主としてＵＣＣ２０により浄化するようになっているが、本発明においては、このＵＣＣ２０は省略してもよい。
【００１７】
ところで、図３に示すように、ＨＣ吸着層２からＨＣが脱離を開始する温度は約７０℃〜１５０℃と低いのに比べ、三元触媒層１の活性化温度（ライトオフ）は約２５０℃〜３５０℃と高いため、ＨＣ吸着層２から脱離したＨＣは、三元触媒層１が活性化するまでは浄化（酸化）されないので、そのまま排出されてしまうことになる。
【００１８】
ＨＣ吸着層２から脱離したＨＣをできるだけ多く浄化するためには、ＨＣ吸着層２からのＨＣ脱離開始温度と三元触媒層１の活性化温度との差を小さくすることが有効であるが、これには限度がある。
そこで、ＨＣ吸着層２からＨＣが脱離を開始する温度から、三元触媒層１が脱離したＨＣを浄化する温度までをできるだけ短時間に昇温させれば、即ち、三元触媒層１の昇温速度を高速化すれば、ＨＣの浄化を促進させることができる。なお、三元触媒層１の活性化温度は、三元触媒層１の固有の特性であり、昇温速度に影響を受けないため、三元触媒層１の昇温速度を高速化しても三元触媒層１に悪影響はない。
【００１９】
このような点に着目して、本排ガス浄化装置では、従来ＵＣＣで用いられていたＨＣ吸着剤を、三元触媒が配設されているＭＣＣ１０に併合することで、三元触媒層１の昇温速度が高速になるようにしている。
つまり、三元触媒層１をＵＣＣ２０位置に配設した場合、図３中ラインＡで示すように、三元触媒層１はゆっくりと昇温するため、三元触媒層１が活性化した時点で、既に約９０％のＨＣがＨＣ吸着層２から脱離して排出されてしまうが、三元触媒層１をＭＣＣ１０位置に配設した場合、図３中ラインＢで示すように、三元触媒層１は速やかに昇温するため、三元触媒層１が活性化した時点でも、約２０％のＨＣしかＨＣ吸着層２から脱離していない。即ち、三元触媒層１を排気通路３０の上流部３１ａに配置して、三元触媒層１を速やかに昇温させれば、三元触媒層１で処理されずに排出されるＨＣを大幅に削減できる。
【００２０】
したがって、本排ガス浄化装置では、三元触媒層１をＨＣ吸着層２とともにＭＣＣ１０に配設して、三元触媒層１の昇温速度を上げることができ、三元触媒層１を速やかに活性化させて、ＨＣ吸着層２から脱離したＨＣの多くを三元触媒層１により浄化処理するようになっている。
また、ＨＣはゼオライト構造中のＡｌに吸着し易いという特性から、ＨＣ吸着層２を形成するβ型ゼオライトのＡｌの量を増加させるほど（Ｓｉ／Ａｌの組成比を小さくするほど）、ＨＣ吸着層２の吸着性能が向上することがわかった。
【００２１】
さらに、ＨＣ吸着層２がエンジン排ガスにより高温にさらされた場合、ＨＣ吸着層２に含まれるＡｌの量が多いほど（Ｓｉ／Ａｌの組成比が小さいほど）、ＨＣ吸着層２（即ち、β型ゼオライト）の組成が崩れて、ＨＣに対するＨＣ吸着層２の吸着性能が低下することもわかった。
このように、ＨＣ吸着層２の吸着性能が向上すれば、より多くのＨＣを吸着できるため、ＨＣの排出量を低減することができるが、多量のＡｌが含まれた状態でＨＣ吸着層２がエンジン排ガス中で高温にさらされた場合には、ＨＣ吸着層２の吸着性能が低下してしまう。
【００２２】
そこで、本排ガス浄化装置にかかるＨＣ吸着層２ではエンジン排ガス中で高温で使用されてもＨＣ吸着層２の組成の崩れが少なく、ＨＣ吸着層２の吸着性能が高くなる領域内に上記のＳｉ／Ａｌの組成比を設定している。なお、後述する実施例で説明するが、Ｓｉ／Ａｌの組成比が１００〜１５００程度に設定されることが好ましいことが実験結果からわかった。
【００２３】
また、ＨＣの吸着量はβ型ゼオライトの量に比例するが、β型ゼオライトの量が少ないと、ＨＣ吸着層２から脱離するＨＣの脱離速度が速くなるという特性、及び、β型ゼオライトの量が多いと、ＨＣ吸着層２から脱離するＨＣの脱離速度が遅くなるとともに熱容量が増加して昇温作用が低下するという特性が実験結果からわかった。
【００２４】
ところで、ＨＣの脱離速度が速いと、三元触媒層１が活性化する前にＨＣがＨＣ吸着層２から脱離するため、多量のＨＣが浄化されずに排出されてしまうことになる。一方、ＨＣの脱離速度が遅いと、三元触媒層１が活性化する前にＨＣはＨＣ吸着層２から少量しか脱離しなく、三元触媒層１が活性化した後に多量のＨＣがＨＣ吸着層２から脱離しはじめるため、浄化効率が上がるがゼオライト量が多いと、熱容量が増加して昇温速度が遅くなってしまう。
【００２５】
そこで、上記のＳｉ／Ａｌの組成比の最適化に加えて、本排ガス浄化装置にかかるＨＣ吸着層２では、熱容量が許容範囲を超えない程度にβ型ゼオライトの量を設定している。なお、後述する実施例で説明するが、ＨＣ吸着層２を、９０ｇ／ｌ〜１３０ｇ／ｌ程度のβ型ゼオライトで構成するのが好ましいことが実験結果からわかった。
【００２６】
また、担体３を、前段部と後段部との２つに分割し、前段部のセル密度を後段部のセル密度よりも高く設定することにより、三元触媒層１の昇温を高速にして浄化性能を向上できることがわかった。
【００２７】
本発明の一実施形態としての排ガス浄化装置は、上述のように構成されているので、三元触媒層１をＨＣ吸着層２とともにＭＣＣ１０位置に配設することにより、三元触媒層１の昇温速度を高速化し、図４に示すように、ＨＣの吸着と脱離とを短時間で完結させることができる。
【００２８】
また、ＭＣＣ１０にＨＣ吸着剤を配設することで、従来ＭＣＣの三元触媒により消費されていた酸素を、ＨＣ吸着剤から脱離したＨＣにも十分に供給することが可能となり、効率良くＨＣを浄化することができる。
また、ＭＣＣ１０の三元触媒層１を排除しても、ＵＣＣ又はＦＣＣ（ＭＣＣとＵＣＣとの間に介装される触媒）の位置ではエンジン排ガスによる触媒の昇温はエンジンからの距離に相関して遅くなり、エンジン水温の上昇とともに、エンジンのＡ／Ｆ制御は安定域（Ｆ／Ｂゾーン）に移行し、ＨＣの脱離開始時期に強制的なリーン化が必要となり、ＮＯｘ量低減に制限される。
【００２９】
以下、本排ガス浄化装置にかかるＨＣ吸着層及び三元触媒層の作製方法及びその評価結果について説明する。
１．ＨＣ吸着層の作製
水中に、目的の吸着剤（ここでは、ＦＥＲ型，ＭＦＩ型，β型の３種類のゼオライトを用いる）と、ＳｉＯ_２ゾルとして吸着剤重量の１０ｗｔ％のＳｉＯ_２とを混合して、５０ｗｔ％の水中分散水溶液をボールミルにより分散混合を実施し、ＨＣ吸着層のスラリーを調製した。
その後、このスラリーをコージライト製ハニカム（１Ｌ）に目的重量を付着させて乾燥した後、空気中にて５００℃で焼成してＨＣ吸着層２を形成した。
【００３０】
２．三元触媒層の作製
目的の貴金属の塩をγ−アルミナとともに、ボールミルにより粉砕混合を実施し、固形分として５０ｗｔ％のスラリーを調製した。
その後、ＨＣ吸着層２を被覆したコージライト製ハニカムに目的重量を付着させて乾燥した後、ＨＣ吸着層２と同様に、空気中にて５００℃で焼成して三元触媒層１を形成した。
【００３１】
３．熱処理
ＨＣ吸着層２及び三元触媒１を形成した後、エンジン３０にて、リーン（Ａ／Ｆ＝２３）及びリッチ（Ａ／Ｆ＝１３）の雰囲気中において触媒中心温度９５０℃で４０時間処理を行なった。
【００３２】
４．評価
排気量２４００ｃｃのエンジン搭載車を用いてＦＴＰ（ＬＡ−４）モードを走行し、ＭＭＣ位置にＨＣ吸着剤を有していない三元触媒とＨＣ吸着剤を有する触媒を同じＵＣＣを用いてＣ／Ｔ（ｂａｇ１）のＮＭＨＣの排出量を相対比較し、改良触媒の効果を示した。
【００３３】
次に、本排ガス浄化装置の比較例について説明する。
ここでは、三元触媒層１及びＨＣ吸着層２とを有するＭＣＣの下流側に、白金Ｐｔ−ロジウムＲｈ系の触媒成分を主体とする床下触媒（ＵＣＣ）が設けられた場合について説明するが、特に、このＵＣＣを設けなくとも、本排ガス浄化装置の効果は十分に得られるものである。なお、このＵＣＣの仕様は、担体容量１Ｌ，セル密度４ｍｉｌ／６００ｃｅｌｌ，Ｐｔ／Ｒｈ＝１．５／０．５である。
【００３４】
表１は、ＭＣＣにＨＣ吸着層２を用いない場合のＮＭＨＣ排出量を基準０として、ＦＥＲ型，ＭＦＩ型，β型のそれぞれのゼオライトからなるＨＣ吸着剤を用いた場合におけるＮＭＨＣ排出低減率（又は、ＨＣ浄化率）を示すものである。なお、ここでは、点火リタードによる昇温制御を行なっていない。
【００３５】
【表１】

【００３６】
表１に示すように、β型ゼオライトからなるＨＣ吸着剤を用いた場合のＮＭＨＣ排出低減率が１０％となり、ＦＥＲ型又はＭＦＩ型のゼオライトからなるＨＣ吸着剤を用いた場合よりも高いことが示された。
次に、ＨＣ吸着層２にβ形ゼオライトからなるＨＣ吸着剤を用い、β型ゼオライト中のＳｉ成分とＡｌ成分との割合を変化させて、ＮＭＨＣ排出低減率を調べた。この結果を表２に示す。なお、表２中のＳｉ／Ａｌの組成比とＮＭＨＣ排出低減率との関係を図５に示す。
【００３７】
【表２】

【００３８】
表２及び図５に示すように、Ｓｉ／Ａｌ＝１０００付近の時のＮＭＨＣ排出低減率が１８％で一番大きいことがわかる。また、Ｓｉ／Ａｌが１０００よりも小さくなると（即ち、Ｓｉ量が減少又はＡｌ量が増加していくと）、ＮＭＨＣ排出低減率が小さくなっていき、Ｓｉ／Ａｌが１０００よりも大きくなると（即ち、Ｓｉ量が増加又はＡｌ量が減少していくと）、ＮＭＨＣ排出低減率が小さくなっていくことが示された。
【００３９】
このように、ＮＭＨＣ排出低減率を大きくするためには（ＨＣ浄化率を高めるためには）、β型ゼオライトのＳｉ／Ａｌの組成比が、１００〜１５００程度であることが好ましい。また、より好ましくは、１０００程度であるのが良い。
次に、Ｓｉ／Ａｌ＝１０００のβ型ゼオライトからなるＨＣ吸着剤を用い、担体に担持させるＨＣ吸着剤の量を、５０ｇ／Ｌ，１００ｇ／Ｌ，１５０ｇ／Ｌと変化させてＮＭＨＣ排出低減率を調べた。この結果を表３に示す。なお、表３中のＨＣ吸着剤量（β型ゼオライトの量）とＮＭＨＣ排出低減率との関係を図６に示す。
【００４０】
【表３】

【００４１】
表３及び図６に示すように、ＨＣ吸着剤量が１００ｇ／Ｌの時のＮＭＨＣ排出低減率が１８％で一番高いことが示された。
ＮＭＨＣ排出低減率を上げるには、ＨＣ吸着剤量を増加し、且つ、熱容量を小さくすることが重要であるため、バランスをとって、ここでは、ＨＣ吸着剤量１００ｇ／Ｌが最適な値であるといえる。
【００４２】
そこで、次に、１００ｇ／ＬのＨＣ吸着剤量を用い、三元触媒１の種類を、パラジウムＰｄ−ロジウムＲｈ系の触媒成分を主体とした場合と、白金Ｐｔ−ロジウムＰｈ系の触媒成分を主体とした場合とにおけるＮＭＨＣ排出低減率を調べた。この結果を表４に示す。なお、Ｒｈに対するＰｄ及びＰｔの混合比がそれぞれ異なるが、これは、Ｐｄ又はＰｔを用いて最適な三元触媒１を作製する場合の代表的な混合比を示している。
【００４３】
【表４】

【００４４】
表４に示すように、Ｐｄ−Ｒｈ系の触媒成分を主体とした三元触媒層１を用いた場合のＮＭＨＣ排出低減率が１８％となり、Ｐｔ−Ｐｈ系の触媒成分を主体とした三元触媒層１を用いた場合よりも大幅にＮＭＨＣ排出低減率が高いことが示された。つまり、ゼオライトの化学吸着特性は、オレフィン等の不飽和炭化水素の吸着が支配的であることより、このオレフィン系の参加に優れるＰｄが吸着・脱離酸化に優れていることがわかる。このように、三元触媒層１には、Ｐｄ−Ｒｈ系の触媒成分を主体とすることが好ましい。
【００４５】
次に、▲１▼担体容量１Ｌで担体セル密度４．３ｍｉｌ／６００ｃｅｌｌとした場合、▲２▼担体容量１Ｌで担体セル密度２．５ｍｉｌ／９００ｃｅｌｌとした場合、また、例えば図７に示すように、▲３▼担体を前段部０．４Ｌと後段部０．６Ｌとに分割し、どちらの担体セル密度も４．３ｍｉｌ／６００ｃｅｌｌにした場合、▲４▼担体を前段部０．４Ｌと後段部０．６Ｌとに分割し、どちらの担体セル密度も２．５ｍｉｌ／９００ｃｅｌｌにした場合、▲５▼担体を前段部０．４Ｌと後段部０．６Ｌとに分割し、前段部を担体セル密度２．５ｍｉｌ／９００ｃｅｌｌとし、後段部を担体セル密度４．３ｍｉｌ／６００ｃｅｌｌとした場合、▲６▼担体を前段部０．４Ｌと後段部０．６Ｌとに分割し、前段部を担体セル密度４．３ｍｉｌ／６００ｃｅｌｌとし、後段部を担体セル密度２．５ｍｉｌ／９００ｃｅｌｌとした場合、におけるＮＭＨＣ排出低減率について調べた。この結果を表５に示す。
【００４６】
【表５】

【００４７】
表５に示すように、▲１▼の場合と▲２▼の場合とを比較すると、担体セル密度を２．５ｍｉｌ／９００ｃｅｌｌにした場合（即ち、担体セル密度を大きくした場合）のＮＭＨＣ排出低減率が２１％で、担体セル密度を４．３ｍｉｌ／６００ｃｅｌｌにした場合よりも高くなることが示された。これは、セル密度が大きくなるほど、ＨＣ吸着層２の表面積が増加するので、ＨＣを吸着し易くなるからである。
【００４８】
このように、担体セル密度を大きくすることでＮＭＨＣ排出の低減率を高めることができる。
また、▲３▼の場合と▲４▼の場合とを比較すると、担体の前段部及び後段部をセル密度４．３ｍｉｌ／６００ｃｅｌｌにするよりも、セル密度２．５ｍｉｌ／９００ｃｅｌｌにした方（▲４▼の場合）が、ＮＭＨＣ排出低減率が高くなることが示された。
【００４９】
また、▲５▼の場合と▲６▼の場合とを比較すると、担体の前段部をセル密度２．５ｍｉｌ／９００ｃｅｌｌとし、後段部をセル密度４．３ｍｉｌ／６００ｃｅｌｌとした方（▲５▼の場合）が、ＮＭＨＣ排出低減率が高くなることが示された。
このように、担体を前段部と後段部とに分割した場合には、後段部よりも前段部のセル密度が大きくなるように構成することで、ＮＭＨＣ排出低減率を高める（浄化を促進する）ことができる。
【００５０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、三元触媒層１を速やかに昇温させるために、エンジン制御を併用することも好ましい。つまり、点火時期をリタードさせることや、筒内噴射エンジンにおいてエンジン出力に影響を及ぼさない膨張行程噴射による燃焼熱によって、三元触媒層１及びＨＣ吸着層２を直接昇温させるようにしても良く、この制御により、ＨＣ吸着層２の昇温をより促進することが可能であり、これにより、ＨＣの浄化性能を向上できる。
【００５１】
また、ＭＣＣ１０のＨＣ吸着層２の温度を計測することによりＨＣの脱離完了を検知した後、昇温制御を停止するようにしても良い。また、このとき、ＨＣ脱離の相関性が高いＭＣＣ出口温度を計測することが好ましい。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の排ガス浄化装置（請求項１〜７）によれば、ＭＣＣ位置に三元触媒層とＨＣ吸着層とをそなえるという簡素な構成により、エンジンの冷態始動時における排ガス（特に、ＨＣ）を効率良く浄化できる。
また、ＨＣ吸着層の耐熱性能を確保しながら、吸着性能を向上できるので、ＮＭＨＣ排出低減率を高めて浄化を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる排ガス浄化装置を示す模式的な構成図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる排ガス浄化装置の三元触媒層及びＨＣ吸着層の積層構造を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる排ガス浄化装置の温度とＨＣ脱離量及びＨＣ浄化率との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の一実施形態にかかる排ガス浄化装置におけるＭＣＣ温度，Ｏ_２量，ＮＯｘ量，ＨＣ量，Ａ／Ｆ（空燃比）と時間との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施形態にかかる排ガス浄化装置のＨＣ吸着剤のＳｉ／Ａｌ組成比とＦＴＰ（Ｃ／Ｔ）におけるＮＭＨＣ排出低減率との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の一実施形態にかかる排ガス浄化装置のＨＣ吸着剤量とＦＴＰ（Ｃ／Ｔ）におけるＮＭＨＣ排出低減率との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の一実施形態にかかる排ガス浄化装置のＭＣＣを前段部と後段部とに分割した場合の模式的な構成図である。
【図８】従来の排ガス浄化装置を示す模式的な構成図である。
【図９】従来の排ガス浄化装置におけるＭＣＣ温度，Ｏ_２量，ＮＯｘ量，ＨＣ量，Ａ／Ｆ（空燃比）と時間との関係を示すグラフである。
【図１０】従来の排ガス浄化装置にかかるＮＯｘとＨＣとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１　三元触媒，三元触媒層
２　ＨＣ吸着剤，ＨＣ吸着層
３　担体
４　セル孔
１０　ＭＣＣ
２０　ＵＣＣ
３０　エンジン本体
３１　排気通路
３１ａ　排気通路の上流部
３１ｂ　排気通路の下流部

Claims

該エンジンの排気通路上流部に介装され、複数のセル孔が形成された担体と、
該セル孔に担持され、パラジウム−ロジウム系の触媒成分を主体として形成された三元触媒層と、
該セル孔に担持され、シリカとアルミナとからなるβ型ゼオライトを含み、該排ガス中のＨＣを吸着するＨＣ吸着層とをそなえ、
該β型ゼオライト中の該アルミナの量を増加させると該アルミナによる該ＨＣの吸着性能が向上する特性と、該β型ゼオライトが昇温されると該アルミナが多いほど該β型ゼオライトの組成が崩れて該吸着性能が低下する特性とに着目して、昇温されても該β型ゼオライトの組成の崩れが少なく該ＨＣ吸着層の該吸着性能が高くなる領域内に上記のシリカ／アルミナの組成比を設定する
ことを特徴とする、排ガス浄化装置。
該ＨＣ吸着層が、該セル孔の内周面に形成され、該三元触媒層が、該ＨＣ吸着層表面に積層されている
ことを特徴とする、請求項１記載の排ガス浄化装置。
上記のシリカ／アルミナの組成比が、１００〜１５００程度に設定されている
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の排ガス浄化装置。
該β型ゼオライトの量が多いと脱離速度が遅くなりＨＣ浄化性能が向上する一方、熱容量が増加するため昇温が遅くなり該浄化性能の低下を招くという相反する特性に着目して、該浄化性能が高くなる領域に該β型ゼオライトの量を設定する
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の排ガス浄化装置。
該ＨＣ吸着層が、９０ｇ／ｌ〜１３０ｇ／ｌ程度の該β型ゼオライトで構成されている
ことを特徴とする、請求項４記載の排ガス浄化装置。
該担体が、前段部と後段部との２つに分割されるとともに、該前段部のセル密度が、該後段部のセル密度よりも高く構成されている
ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の排ガス浄化装置。
該エンジンの冷態時に、点火時期のリタード又は触媒昇温用の燃料噴射を行なう
ことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の排ガス浄化装置。