JP2008215277A

JP2008215277A - Exhaust emission control catalyst system

Info

Publication number: JP2008215277A
Application number: JP2007056569A
Authority: JP
Inventors: Masanori Sasaki; 政典佐々木
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2007-03-07
Filing date: 2007-03-07
Publication date: 2008-09-18

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control catalyst system capable of avoiding the delay of secondary catalyst activation by enabling purification of desorbed HC from adsorbed HC with a simple structure. <P>SOLUTION: The exhaust emission control catalyst system provided in an exhaust pipe 2 in which exhaust gas of an internal combustion engine 1 flows and provided with an adsorbing body containing HC adsorbing material and a catalyst body containing a catalyst purifying the exhaust gas, is provided with an exhaust emission control converter 4 constructed to connect the adsorbing body and the catalyst body to make the exhaust gas continuously pass through the same, and a drive part 7 rotating the exhaust emission control converter 4 around a rotary shaft vertical to a flow direction of exhaust gas flowing in the exhaust pipe 2. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、排気浄化触媒システムに関する。 The present invention relates to an exhaust purification catalyst system.

従来より、自動車排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等を浄化するための排気ガス浄化装置については、種々の提案がなされている。このような排気ガス浄化装置において、近年では排気ガス規制の強化に伴い、特にエンジン冷態始動時における排気ガスの浄化に重点がおかれている。 Conventionally, various proposals have been made on exhaust gas purification apparatuses for purifying nitrogen oxides (NOx), carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), etc. in automobile exhaust gas. In recent years, in such an exhaust gas purifying apparatus, with the tightening of exhaust gas regulations, an emphasis is placed on purifying exhaust gas particularly at the time of engine cold start.

また、このような排気ガス浄化装置において、触媒の活性化前に排出されるＨＣの浄化性能を向上させるため、触媒にＨＣを吸着するゼオライト層を設け一時的に吸着し、触媒が活性化する過程でその一部を浄化させる技術が提案されていた。しかし、触媒の完全活性化よりゼオライト層からのＨＣ脱離温度が低いため、その一部が浄化せずに、そのまま脱離してしまう問題がある。 Further, in such an exhaust gas purification device, in order to improve the purification performance of HC discharged before the activation of the catalyst, a zeolite layer that adsorbs HC is provided on the catalyst to temporarily adsorb and the catalyst is activated. A technique for purifying a part of the process was proposed. However, since the HC desorption temperature from the zeolite layer is lower than the complete activation of the catalyst, there is a problem that a part of the catalyst is desorbed without being purified.

この問題に対して、特許文献１の排気浄化装置では、第一触媒を円柱の軸を中心に回転させて、後段のＨＣ吸着触媒の更に後段に、活性化した触媒を回転させて配置するという構造をとり、吸着触媒からの脱離ＨＣを浄化するというものが提案されている。
特開平７−２０８１５６号公報 With respect to this problem, in the exhaust purification device of Patent Document 1, the first catalyst is rotated around the axis of the cylinder, and the activated catalyst is rotated and arranged further downstream of the HC adsorption catalyst at the subsequent stage. There has been proposed a structure that purifies the desorbed HC from the adsorption catalyst.
JP-A-7-208156

しかしながら、第一触媒は円柱の軸を中心に回転し、第三触媒を兼ねるため、触媒を大きくする必要があり、第一触媒としての活性化が遅れるという問題がある。また、第一触媒が回転した際に、第一触媒の温度低下がガス温度低下を招き、活性化した触媒の温度の再低下が起こってしまい、浄化性能が低下するという問題がある。 However, since the first catalyst rotates around the axis of the cylinder and serves also as the third catalyst, it is necessary to enlarge the catalyst and there is a problem that activation as the first catalyst is delayed. Further, when the first catalyst rotates, the temperature decrease of the first catalyst causes the gas temperature to decrease, causing the temperature of the activated catalyst to decrease again, resulting in a problem that the purification performance decreases.

本発明は、上記問題点に鑑みて成されたものであり、簡単な構成で、ＨＣ吸着層からの脱離ＨＣの浄化を可能にし、２次的な触媒活性化の遅れを回避できる排気ガス浄化触媒システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and with a simple configuration, exhaust gas that enables purification of desorbed HC from the HC adsorption layer and avoids delay in secondary catalyst activation. An object is to provide a purification catalyst system.

上記課題を解決するために、本発明は、内燃機関の排気ガスが流通する排気管に配設され、ＨＣ吸着材料を含有する吸着体と前記排気ガスを浄化する触媒を含有する触媒体とを備えた排気ガス浄化触媒システムにおいて、前記排気ガスが連続して通過するように前記吸着体と前記触媒体とを連結して構成した排気浄化コンバータと、前記排気管内を流通する排気ガスの流通方向に対して垂直方向の回転軸を中心として前記排気浄化コンバータを回転させる駆動部と、を備える。本発明によれば、吸着体と触媒体の位置を適宜変更することができ、簡単な構成によりＨＣ吸着層からの脱離ＨＣの浄化を可能にできると共に、２次的な触媒活性化の遅れを回避できる。 In order to solve the above problems, the present invention provides an adsorbent containing an HC adsorbing material and a catalyst containing a catalyst for purifying the exhaust gas, which is disposed in an exhaust pipe through which exhaust gas from an internal combustion engine flows. In the exhaust gas purification catalyst system provided, an exhaust purification converter configured by connecting the adsorbent and the catalyst body so that the exhaust gas continuously passes, and a flow direction of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe And a drive unit that rotates the exhaust purification converter about a rotation axis in a vertical direction. According to the present invention, the positions of the adsorbent and the catalyst body can be changed as appropriate, the HC desorbed from the HC adsorption layer can be purified with a simple configuration, and the secondary catalyst activation delay can be achieved. Can be avoided.

また、本発明の排気浄化触媒システムは、さらに、前記排気浄化コンバータの温度を推定する温度推定手段と、前記温度推定手段で推定した排気浄化コンバータの温度に基づいて前記駆動部を制御する制御部とを備える。本発明によれば、排気浄化コンバータの温度に応じて自動的に吸着体と触媒体の位置を変更することができる。 The exhaust purification catalyst system according to the present invention further includes a temperature estimation unit that estimates a temperature of the exhaust purification converter, and a control unit that controls the drive unit based on the temperature of the exhaust purification converter estimated by the temperature estimation unit. With. According to the present invention, the positions of the adsorbent and the catalyst body can be automatically changed according to the temperature of the exhaust purification converter.

前記制御部は、前記排気浄化コンバータの温度が所定値以下のとき、前記排気ガス流通方向上流側に触媒体が位置するように前記駆動部を制御し、前記排気浄化コンバータの温度が所定値以上のとき、前記排気ガス流通方向上流側に前記吸着体が位置するように前記駆動部を制御する構成を採用できる。 When the temperature of the exhaust purification converter is equal to or lower than a predetermined value, the control unit controls the drive unit so that the catalyst body is located upstream in the exhaust gas flow direction, and the temperature of the exhaust purification converter is equal to or higher than the predetermined value. In this case, it is possible to adopt a configuration in which the drive unit is controlled so that the adsorbent is positioned upstream in the exhaust gas flow direction.

本発明によれば、冷態始動時には、排気ガス流通方向上流側に排気ガスを浄化する触媒を含有する触媒体が位置するようにすることで、触媒を昇温させて活性化させることができる。また、出口側のＨＣ吸着材を含有する吸着体がＨＣの脱離温度に到達した時点で、排気ガス流通方向上流側に吸着体が位置するように触媒を回転することによりＨＣ吸着体が更に昇温されるため、ＨＣが脱離する。この時、出口側に回転させた触媒体は既に活性化した状態となっているため、脱離ＨＣの大部分を浄化可能となり、飛躍的に高いＨＣ浄化性能を得ることができる。 According to the present invention, at the time of cold start, a catalyst body containing a catalyst for purifying exhaust gas is positioned upstream of the exhaust gas flow direction, so that the catalyst can be heated and activated. . Further, when the adsorbent containing the HC adsorbent on the outlet side reaches the desorption temperature of HC, the HC adsorbent is further rotated by rotating the catalyst so that the adsorbent is located upstream in the exhaust gas flow direction. Since the temperature is raised, HC is desorbed. At this time, since the catalyst body rotated to the outlet side has already been activated, most of the desorbed HC can be purified, and dramatically improved HC purification performance can be obtained.

本発明によれば、簡単な構成で、ＨＣ吸着層からの脱離ＨＣの浄化を可能にし、２次的な触媒活性化の遅れを回避できる排気ガス浄化触媒システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an exhaust gas purification catalyst system capable of purifying desorbed HC from the HC adsorption layer with a simple configuration and avoiding secondary catalyst activation delay.

以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。図１は、エンジン及びその排気系の説明図である。図２は、排気浄化コンバータ４の外筒の概観斜視図である。エンジン１には不図示の排気マニホルドを介して排気管２が連通され、排気管２の中途には、排気浄化装置３が配設されている。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram of an engine and its exhaust system. FIG. 2 is a schematic perspective view of the outer cylinder of the exhaust purification converter 4. An exhaust pipe 2 communicates with the engine 1 via an exhaust manifold (not shown), and an exhaust purification device 3 is disposed in the middle of the exhaust pipe 2.

この排気浄化装置３は、排気浄化コンバータ４、外筒５により構成されている。排気浄化コンバータ４は、ステンレス製の円筒形状の外筒５により外周が覆われている。この外筒５は、図２に示すように、内部にセラミック担体５１を保持している。回転軸５２は、外筒５に取り付けられ、後述する駆動部７にて駆動される。これにより排気浄化コンバータ４は、排気管２の中で、触媒部分の向きを変えられるように回転できる。 The exhaust purification device 3 includes an exhaust purification converter 4 and an outer cylinder 5. The exhaust purification converter 4 is covered with a cylindrical outer cylinder 5 made of stainless steel. As shown in FIG. 2, the outer cylinder 5 holds a ceramic carrier 51 therein. The rotating shaft 52 is attached to the outer cylinder 5 and is driven by a driving unit 7 described later. As a result, the exhaust purification converter 4 can rotate in the exhaust pipe 2 so that the direction of the catalyst portion can be changed.

排気浄化コンバータ４とセラミック担体５１を保持した外筒５との間の摺動部は、金属メッシュ等のシール部材でシールされている。これにより、外筒５を回転している途中でも排ガスがセラミック担体５１内をバイパスして下流へ流れないようにしている。 A sliding portion between the exhaust purification converter 4 and the outer cylinder 5 holding the ceramic carrier 51 is sealed with a sealing member such as a metal mesh. Thereby, even when the outer cylinder 5 is rotating, the exhaust gas bypasses the ceramic carrier 51 and does not flow downstream.

また、排気浄化コンバータ４は、排気ガスが連続して通過するように、ＨＣ吸着材料を含有するＨＣ吸着体（ＨＣ吸着材含有層）４１と、排気ガスを浄化する触媒を含有する触媒体（三元触媒層）４２とが連結して構成されている。この構成により、排気浄化コンバータ４は、ガスの流れ方向に対して片側がＨＣ吸着材含有層、反対側が吸着材を含有しない触媒とすることができる。また、排気浄化コンバータ４は、排気ガスの通路となる多数のセルを形成した金属担体や、ハニカム構造を有する金属担体で構成してもよく、金属担体の表面には、例えば、活性アルミナからなる触媒担持層が形成され、この触媒担持層に白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、等の貴金属からなる触媒が担持されている。触媒浄化装置３には、排気ガスＥＸＧが導入され、この排気ガスＥＸＧは、触媒担体に担持された触媒中を通じてＨＣ，ＮＯｘ，ＣＯ等が浄化されて排出される。 The exhaust purification converter 4 also includes an HC adsorbent (HC adsorbent-containing layer) 41 containing an HC adsorbing material and a catalyst body containing a catalyst that purifies the exhaust gas (exhaust gas passing through the exhaust gas). (Three-way catalyst layer) 42 is connected. With this configuration, the exhaust purification converter 4 can be a catalyst that does not contain an HC adsorbent on one side and an adsorbent on the other side with respect to the gas flow direction. Further, the exhaust purification converter 4 may be constituted by a metal carrier having a large number of cells serving as exhaust gas passages or a metal carrier having a honeycomb structure, and the surface of the metal carrier is made of activated alumina, for example. A catalyst supporting layer is formed, and a catalyst made of a noble metal such as platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh) is supported on the catalyst supporting layer. Exhaust gas EXG is introduced into the catalyst purification device 3, and this exhaust gas EXG is exhausted after purifying HC, NOx, CO, etc. through the catalyst carried on the catalyst carrier.

ＥＣＵ（Electronic Control Unit)６は、温度推定部６１と制御部６２とを備える。このＥＣＵ６は、運転状態等に基づいてエンジン１の燃料噴射制御や点火時期制御、吸排気弁の開閉時期制御等を行うものである。温度推定部６１は、排気浄化コンバータ４の温度を推定する。制御部６２は、温度推定部６１で推定した排気浄化コンバータ２の温度に基づいて駆動部７を制御する。 The ECU (Electronic Control Unit) 6 includes a temperature estimation unit 61 and a control unit 62. The ECU 6 performs fuel injection control, ignition timing control, intake / exhaust valve opening / closing timing control, and the like of the engine 1 based on operating conditions and the like. The temperature estimation unit 61 estimates the temperature of the exhaust purification converter 4. The control unit 62 controls the drive unit 7 based on the temperature of the exhaust purification converter 2 estimated by the temperature estimation unit 61.

駆動部７は、モーターにより構成され、排気管２内を流通する排気ガスの流通方向に対して垂直方向の回転軸５２を中心として外筒５を介して排気浄化コンバータ４を回転させる。尚、排気浄化コンバータ４、温度推定部６１、制御部６２及び駆動部７により排気浄化システムが構成される。 The drive unit 7 is configured by a motor, and rotates the exhaust purification converter 4 via the outer cylinder 5 around a rotation shaft 52 perpendicular to the flow direction of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 2. The exhaust purification converter 4, the temperature estimation unit 61, the control unit 62, and the drive unit 7 constitute an exhaust purification system.

制御部６２は、温度推定部６１による排気浄化コンバータ４の温度が所定値以下のとき、排気ガス流通方向上流側に触媒体４２が位置するように駆動部７を制御し、排気浄化コンバータ４の温度が所定値以上のとき、排気ガス流通方向上流側にＨＣ吸着体４１が位置するように駆動部８を制御する。 When the temperature of the exhaust purification converter 4 by the temperature estimation unit 61 is equal to or lower than a predetermined value, the control unit 62 controls the drive unit 7 so that the catalyst body 42 is located upstream in the exhaust gas flow direction. When the temperature is equal to or higher than a predetermined value, the drive unit 8 is controlled so that the HC adsorbent 41 is located upstream in the exhaust gas flow direction.

これによって、冷態始動時には、排気ガス流通方向上流側に排気ガスを浄化する触媒を含有する触媒体４２が位置するようにすることで、触媒を昇温させて活性化することができる。また、出口側の吸着体ＨＣ４１がＨＣの脱離温度に到達した時点で、排気ガス流通方向上流側にＨＣ吸着体４１が位置するように外筒５を介して排気浄化コンバータ４を回転することによりＨＣ吸着体４１が更に昇温されるため、ＨＣが脱離する。この時、出口側に回転させた触媒体４２は既に活性化した状態となっているため、脱離ＨＣの大部分を浄化可能となり、飛躍的に高いＨＣ浄化性能を得ることができる。 Thus, at the time of cold start, the catalyst body 42 containing the catalyst for purifying the exhaust gas is positioned upstream in the exhaust gas flow direction, so that the catalyst can be heated and activated. Further, when the adsorbent HC41 on the outlet side reaches the HC desorption temperature, the exhaust purification converter 4 is rotated via the outer cylinder 5 so that the HC adsorbent 41 is located upstream in the exhaust gas flow direction. As a result, the temperature of the HC adsorbent 41 is further increased, so that HC is desorbed. At this time, since the catalyst body 42 rotated to the outlet side is already activated, most of the desorbed HC can be purified, and drastically high HC purification performance can be obtained.

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.

エンジン及びその排気系の説明図である。It is explanatory drawing of an engine and its exhaust system. 排気浄化コンバータの外筒の概観斜視図である。It is a general-view perspective view of the outer cylinder of an exhaust gas purification converter.

符号の説明Explanation of symbols

１・・・エンジン
２・・・排気管
３・・・排気浄化装置
４・・・排気浄化コンバータ
５・・・外筒
６・・・ＥＣＵ
６１・・・温度推定部
６２・・・制御部
７・・・駆動部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine 2 ... Exhaust pipe 3 ... Exhaust gas purification device 4 ... Exhaust gas purification converter 5 ... Outer cylinder 6 ... ECU
61 ... Temperature estimation unit 62 ... Control unit 7 ... Drive unit

Claims

内燃機関の排気ガスが流通する排気管に配設され、ＨＣ吸着材料を含有する吸着体と前記排気ガスを浄化する触媒を含有する触媒体とを備えた排気ガス浄化触媒システムにおいて、
前記排気ガスが連続して通過するように前記吸着体と前記触媒体とを連結して構成した排気浄化コンバータと、
前記排気管内を流通する排気ガスの流通方向に対して垂直方向の回転軸を中心として前記排気浄化コンバータを回転させる駆動部と、
を備えたことを特徴とする排気ガス浄化触媒システム。 In an exhaust gas purification catalyst system provided with an adsorbent containing an HC adsorbing material and a catalyst body containing a catalyst for purifying the exhaust gas, disposed in an exhaust pipe through which exhaust gas of an internal combustion engine flows,
An exhaust purification converter configured by connecting the adsorbent and the catalyst so that the exhaust gas continuously passes;
A drive unit that rotates the exhaust purification converter around a rotation axis perpendicular to the flow direction of the exhaust gas flowing in the exhaust pipe;
An exhaust gas purification catalyst system comprising:

前記排気浄化触媒システムはさらに、前記排気浄化コンバータの温度を推定する温度推定手段と、
前記温度推定手段で推定した排気浄化コンバータの温度に基づいて前記駆動部を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする排気ガス浄化触媒システム。 The exhaust purification catalyst system further includes temperature estimation means for estimating the temperature of the exhaust purification converter;
A control unit that controls the drive unit based on the temperature of the exhaust purification converter estimated by the temperature estimation unit;
An exhaust gas purification catalyst system comprising:

前記制御部は、前記排気浄化コンバータの温度が所定値以下のとき、前記排気ガス流通方向上流側に触媒体が位置するように前記駆動部を制御し、前記排気浄化コンバータの温度が所定値以上のとき、前記排気ガス流通方向上流側に前記吸着体が位置するように前記駆動部を制御することを特徴とする排気ガス浄化触媒システム。 When the temperature of the exhaust purification converter is equal to or lower than a predetermined value, the control unit controls the drive unit so that the catalyst body is positioned upstream in the exhaust gas flow direction, and the temperature of the exhaust purification converter is equal to or higher than the predetermined value. In this case, the exhaust gas purification catalyst system is characterized in that the drive unit is controlled so that the adsorbent is positioned upstream in the exhaust gas flow direction.