JPH0579320A - 内燃機関とその運転方法および自動車 - Google Patents

内燃機関とその運転方法および自動車

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Abstract

(57)【要約】 【目的】エンジン排気ガスを触媒により浄化する内燃機
関において、特に起動直後に排出される排気ガスの浄化
を効果的に行う。 【構成】エンジン近くに設けた前触媒２、その後流に設
けた主触媒３の順に排ガスを流通させるとともに、エン
ジン起動時から主触媒がその機能を十分に発揮する温度
に昇温するまでの間は理論空燃比より燃料過剰の状態で
エンジンを操作する。 【効果】燃料過剰の状態で生成した排気ガスを前触媒で
燃焼することにより前触媒を低い温度で機能させること
ができ、その燃焼熱を利用して主触媒を加熱することが
でき、排ガス浄化性能を高めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関に係り、特にエ
ンジンから排出される排気ガスの浄化手段を備えた内燃
機関に関する。本発明はまた排気ガス浄化性能を高める
ことができる内燃機関の運転方法及び排気ガス浄化手段
を備えた自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関から排出される排気ガスに含ま
れる一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）及び窒素酸
化物（ＮＯｘ）等は大気汚染物質として人体に悪影響を
及ぼすほかに植物の発育を妨げる等の問題をもたらす。
【０００３】そこで、従来より、これらの排出量低減に
は多大の努力が払われ、内燃機関の構造や燃焼条件など
の改良を通じて生成量を低減する方法、或は内燃機関か
ら排出された排気ガスを触媒等で浄化する後処理方法の
両面から技術開発が進められてきた。
【０００４】このうち触媒方式は、エンジン排気ガスの
流路に排気ガス浄化触媒を設けて一酸化炭素（ＣＯ）、
炭化水素（ＨＣ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害ガ
スを酸化或は還元するものである。触媒方式の従来技術
の一例として特開昭48−58215 号公報には、エンジン排
気ガス流路のエンジンになるべく近い位置に第１触媒を
設けその後段に第２触媒を設けてエンジン起動当初の触
媒温度が低いときの排気ガス浄化性能を高めることが示
されている。
【０００５】触媒は所定値以上の温度に高められてはじ
めて高い活性を示すようになる。この温度は通常２５０
〜４００℃といわれており、例えば特開昭54−16018 号
公報に記載されている。エンジンの起動当初は排気ガス
の温度が低く、低温の排気ガスが触媒に導かれることに
なり、触媒の機能を十分に引き出すことができない。前
記従来技術は、エンジン起動当初の触媒温度が低いとき
の排気ガス浄化性能を高める方法を開示している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】内燃機関のエンジンを
排気ガスの温度は、エンジン起動後次第に上昇していく
が、触媒が有効に機能する温度に上昇するまでには、お
よそ２分或はそれ以上かかる。一説には３〜５分かかる
という説もあり、特開昭54−79319 号公報に示されてい
る。エンジン起動時から触媒が活性を示す温度に高まる
までの間の排気ガスの浄化性能をいかに高めるかが、触
媒方式の成否を決することになる。
【０００７】本発明の目的は、エンジン起動直後に排出
される燃料未燃分及び部分燃焼成分の触媒による浄化性
能を高めた内燃機関及びエンジン起動方法を提供するに
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、エンジンの吸
気系に燃料と空気の量を制御する燃料・空気制御部を有
し排気系に燃焼触媒よりなる前触媒と排気ガス浄化主触
媒とを有する内燃機関において、前記エンジンを始動し
てから前記排気ガス浄化触媒の温度が活性を示す温度に
昇温するまでの間理論空燃比よりも燃料過剰となるよう
に前記燃料・空気制御部を操作する手段を備えたもので
ある。
【０００９】エンジン排気ガスの成分はエンジンの操作
条件、特に空燃比により変化し、エンジンを理論空燃比
よりも燃料過剰の状態で操作すると、一酸化炭素が多く
発生し、炭化水素も比較的多量に発生するようになる。
ここで注目すべきことは、空燃比が理論値より小さい場
合すなわち燃料過剰の場合には、排ガス中にＨＣの濃度
をはるかにしのぐ数％から１０数％の多量のＣＯが含ま
れることである。ＣＯはＨＣよりかなり低い温度で触媒
燃焼させることができる。
【００１０】本発明においては、ＣＯの触媒燃焼による
発熱を触媒及び排気ガスの昇温に利用する。しかしＨＣ
の濃度はＣＯに比べて低いもののＨＣの単位重量当りの
発熱量はＣＯの５倍程度と大きい。従って、ＣＯの低温
触媒燃焼に引き続きＨＣの触媒燃焼が加われば、触媒及
び排気ガスを急速に昇温することができる。エンジンを
理論空燃比よりも燃料過剰の状態で操作することは、理
論空燃比で操作する場合に較べてＣＯとＨＣを多量に発
生することになるので触媒及び排気ガスを急速に昇温す
るのに望ましい。
【００１１】エンジンを理論空燃比よりも燃料過剰の状
態で操作しつづけることは、燃費の面からすると好まし
くない。また、触媒の温度が高くなりすぎ耐熱性の面か
らも問題がある。そこで、触媒の温度が上昇したならば
理論空燃比でのエンジン操作に切り替えることが望まし
い。
【００１２】本発明において、内燃機関とはシリンダ内
で燃料を爆発燃焼させ、そのエネルギーによって流体エ
ネルギーを機械的エネルギーに変換する装置を意味す
る。本発明は、内燃機関を動力源として運転される内燃
動車例えばガソリンカー、ディ−ゼルカーなどに適用す
るのに好適である。
【００１３】本発明は、以下の各構成を採ることにより
達成することができる。
【００１４】（ｉ）エンジンの吸気系に燃料と空気の量
を制御する燃料・空気制御部を有し排気系に燃焼触媒よ
りなる前触媒と排気ガス浄化主触媒とを有する内燃機関
において、前記排気ガス浄化主触媒の温度を検出する手
段と、前記エンジンを始動してから該排気ガス浄化主触
媒の検出温度が活性を示す温度になるまでの間理論空燃
比よりも燃料過剰となるように前記燃料・空気制御部を
操作する手段を備える。前記排気ガス浄化主触媒の温度
を検出する手段を設け、該温度検出手段の検出値に基づ
いて理論空燃比よりも燃料過剰の状態でエンジンを駆動
する時間を制御することが望ましい。
【００１５】エンジンを始動してから前記排気ガス浄化
主触媒の温度が活性を示す温度になるまでの間は理論空
燃比よりも燃料過剰とし、前記排気ガス浄化主触媒の温
度が活性を示す温度になったならば理論空燃比となるよ
うに前記燃料・空気制御部を切り替え操作することが望
ましい。
【００１６】燃料過剰状態での空燃比Ａ／Ｆ（Ａは空気
重量、Ｆは燃料重量）は１３以下，１０以上とすること
が望ましい。また、エンジン排ガスのＣＯ濃度が３％以
上,１４％以下となる条件で燃料を過剰供給することが
望ましい。
【００１７】理論空燃比は、触媒上で効果的にＨＣとＣ
Ｏの酸化とＮＯの還元を行わせるため空燃比のことであ
り、一般にはＡ／Ｆ＝１４.７ 或はそれに近い値が選定
される。
【００１８】（ii）エンジンの排気ガス流路に燃焼触媒
よりなる前触媒及び排気ガス浄化主触媒を有する内燃機
関において、前記エンジンを理論空燃比よりも燃料過剰
の状態で起動し該燃料過剰の状態を前記排気ガス浄化主
触媒が活性を示す温度になるまで持続する手段を備え
る。
【００１９】本発明においては、例えば自動車の床下に
排気ガス浄化主触媒を設け、エンジンになるべく近い位
置に燃焼触媒よりなる前触媒を設けることが望ましい。
エンジン排気ガスの温度は排気ガス流路を流れる過程で
低下する。エンジンになるべく近い位置に前触媒を備え
ることにより排気ガス温度が低下しないうちに触媒に導
くことができる。また、前触媒を燃焼触媒とすることに
より、ＣＯ及びＨＣの酸化活性を高めることができる。
【００２０】前触媒の上流側排気ガス流路には酸化剤例
えば空気を添加する手段を設けることが望ましい。
【００２１】燃料過剰条件で燃焼し生成した排気ガス中
の酸素は一般に低濃度である。そこで、前触媒の前段に
空気等の酸素含有ガスを添加することにより前触媒にお
けるＣＯ，ＨＣの燃焼を効果的に行わせる。
【００２２】空気（酸素）の添加量としては排気ガスの
理論酸素消費量と当量か当量より過剰とすることが望ま
しい。この場合、前触媒における燃焼と主触媒における
排ガス浄化をともに良好に行うことができる。
【００２３】前触媒には、ＣＯの酸化とＨＣの酸化に共
に活性を有する燃焼触媒を用いることが望ましい。具体
的には、触媒活性成分として、周期律表の第VIII族，Ib
族，希土類金属，亜鉛及び錫から選ばれた金属あるいは
酸化物の少なくとも１種をもちいることが望ましい。
【００２４】排気ガス浄化主触媒としては、ＣＯとＨＣ
酸化とＮＯｘの還元に共に活性を示す三元触媒を用いる
ことが望ましい。
【００２５】前触媒の支持体としてコージェライト，ム
ライト，アルミニウムチタネイト等のいわゆるセラミッ
クスハニカムを用い、これに前述の触媒活性成分を担持
するか、或は支持体としてのセラミックスハニカムにシ
リカ，アルミナ，チタニア等の多孔質坦体を添着し、さ
らに前述の触媒活性成分を担持することが望ましい。本
発明においては、前触媒の触媒燃焼により発生した熱を
有効に利用して前触媒自身を急速に加熱し活性化するこ
とが肝要である。これは触媒担体や支持体の熱伝達率を
小さくして触媒と担体あるいは支持体との間の温度勾配
を大きくすることにより達成できる。上記したセラミッ
クスの熱伝達率は小さく触媒の温度を急速に上昇させる
のに有効に機能する。
【００２６】前触媒の支持体としては、ステンレス等の
導電性の金属あるいは合金のハニカムを用いることがで
きる。
【００２７】触媒を急速に加熱することは触媒担体ある
いは支持体の比熱を小さくすることによってもまた達成
できる。ステンレス等の金属からなるハニカムを触媒の
支持体として使用することにより材料そのものの比熱が
小さくなるに加え材料の薄板化が可能となり、その結
果、熱容量を小さくでき、急速な昇温が可能となる。
【００２８】前触媒に通電し触媒を加熱することも望ま
しいことである。
【００２９】金属の触媒担体あるいは支持体に通電しジ
ュール熱により加熱することにより前触媒の昇温を早め
ることができる。また、前触媒の昇温開始時に通電して
ＣＯの着火を促進することにより昇温を早めることがで
きる。
【００３０】（iii)内燃機関エンジンの吸気系に理論空
燃比よりも過剰の燃料を供給する手段を備え、前記エン
ジンの排気系に該燃料過剰供給によって生成した排気ガ
ス中の可燃成分を接触燃焼する燃焼触媒を備える。
【００３１】これによって、エンジン排気ガスとしてＣ
Ｏ及びＨＣを主として排出する内燃機関とすることがで
きる。
【００３２】（iv）理論空燃比の燃料と空気をエンジン
に供給して駆動し排気ガスを排気ガス浄化触媒によって
浄化するようにした内燃機関の運転方法において、前記
エンジンの起動時から少なくとも前記排気ガス浄化触媒
が活性を示す温度に昇温するまでの間前記エンジンを理
論空燃比よりも燃料過剰の状態で駆動し、生成した排気
ガス中の可燃成分を燃焼触媒により接触燃焼してから前
記排気ガス浄化触媒に送るようにする。
【００３３】（ｖ）理論空燃比よりも燃料過剰の状態で
エンジンを駆動し、生成した排気ガスを燃焼触媒によっ
て接触燃焼してから系外に排出するように内燃機関を運
転する。
【００３４】（vi）理論空燃比よりも燃料過剰の状態で
エンジンを始動してその排気ガスを燃焼触媒よって接触
燃焼してから排気ガス浄化触媒に送り、該排気ガス浄化
触媒の温度が活性を示す温度まで昇温したならば燃料過
剰供給を停止しその排気ガスを直接前記排気ガス浄化触
媒に送るように内燃機関を運転する。
【００３５】（vii)内燃機関を動力源として運転する内
燃動車において、前記内燃機関エンジンの排気ガス流路
に排気ガス浄化触媒を備え、前記エンジンを始動してか
ら排気ガスの温度が該排気ガス浄化触媒が活性を示す温
度に昇温するまでの間前記エンジンに理論空燃比よりも
過剰の燃料を供給する手段を備え、該燃料過剰状態での
エンジン駆動によって排出された排気ガスを接触燃焼す
る燃焼触媒を前記排気ガス流路の前記排気ガス浄化触媒
の上流側に備える。
【００３６】この具体例は自動車であり、例えばガソリ
ンカー或はディーゼルカーがある。 （viii）エンジンから排気ガス浄化主触媒に至る排気ガ
スの流路にバイパス流路を備え、該バイパス流路に燃焼
触媒よりなる前触媒を備える。
【００３７】前触媒は起動直後の短時間（大略２分程
度）機能すればあとは本質的には不要となる。不要とな
った後も、排ガスを流通することはいたずらに圧力損失
を増加させることになる。また、前触媒を長時間高温に
さらすことは触媒劣化の原因を持ち込むこととなる。エ
ンジンから主触媒に至る排ガスの流路にバイパスを設
け、バイパス内に前触媒を設け、エンジン起動直後で主
触媒が作動温度に達していない間のみ燃料過剰の燃焼を
行い、その排気ガスをバイパスの前触媒を経て主触媒に
導くことによりこれらの問題を排除することができる。
【００３８】また、エンジンと前触媒の間の排ガス流路
に除湿手段好ましくは冷却除湿器を備えることは望まし
いことである。前触媒の温度が排ガスの露点以下の場
合、該除湿手段で排ガスを除湿し、例えば前触媒温度と
同等かもしくはそれ以下に冷却除湿し、その後、前触媒
に供給することが望ましい。
【００３９】エンジン排気ガスには通常多量の水蒸気が
含まれる。水蒸気を含む排ガスが前触媒に供給され前触
媒温度が低い場合、正確には前触媒の温度が排ガスの露
点以下の場合には、排気ガス中の水分は触媒上もしくは
触媒細孔内に凝縮する。この現象は触媒の性能を低下さ
せるのみならず触媒劣化の原因となり、また圧力損失を
増加させることにもなる。更に、一度凝縮が起こるとこ
れを蒸発させるには蒸発潜熱が必要となるため１００℃
以上に昇温するには多量の熱量が必要となり、したがっ
て時間を要することともなる。排気ガスを除湿し、例え
ば前触媒温度と同等かもしくはそれ以下に冷却除湿し、
その後に前触媒に供給することにより、前触媒部での水
蒸気の凝縮を防止でき、それに伴う障害を回避すること
ができる。（vii）前記（iii）において、エンジンから
主触媒に至る排気ガスの流路にバイパスを流路設け、バ
イパス流路に排ガス除湿手段を設け、前触媒の温度が燃
焼排ガスの露点以下の場合にバイパスの除湿手段により
排気ガスを除湿した後主触媒に導き、前触媒の温度が排
ガスの露点以上の場合に排気ガスを直接前触媒へ導く。
【００４０】前触媒温度が排気ガスの露点以上となれば
水凝縮の可能性は無くなる。この状態で排ガスを除湿す
ることは不要な操作である。そこで、エンジンから主触
媒に至る排気ガスの流路にバイパスを設け、バイパス内
に排ガス除湿手段を設け、前触媒の温度が排ガスの露点
以下のときバイパスの除湿手段により排気ガスを除湿し
た後主触媒に導き、前触媒の温度が排気ガスの露点以上
のとき排気ガスを直接前触媒へ導くことにより、不要な
除湿をを行うこと無く前触媒における水の凝縮とそれに
伴う障害を取り除くことができる。
【００４１】なお、エンジンに理論空燃比よりも過剰の
燃料を供給した例が、特開昭61−58912号公報に示され
ている。しかし、エンジン始動当初の排気ガス対策につ
いては全く考慮していない。
【００４２】
【実施例】以下、具体的実施例を挙げて本発明を詳細に
説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定されるも
のではない。
【００４３】図１は、本発明の一実施例による内燃機関
の概略図である。エンジン１の排気ガス流路１１に前触
媒２と主触媒３が設けられている。エンジン１の吸気管
４に空気量調整弁８と燃料供給弁９が取り付けられてい
る。空気量調整弁８と燃料供給弁９は空燃比制御部（Ａ
／Ｆ制御部）１０にて開閉度が制御されるようになって
いる。排気ガス流路１１の前触媒２の前段には酸化剤
（空気）を供給する二次空気供給管６が設けられ、該二
次空気供給管６には空気ポンプが設けられている。主触
媒３の後段には温度センサー７が設けられ、排気ガスの
温度を検出するようにしている。ここで検出された温度
は空燃比制御部（Ａ／Ｆ制御部）１０に連絡され、空燃
比制御部１０ではかかる温度に基づいて燃料過剰操作を
継続するか停止するかを判断するようになっている。
【００４４】図２は、ガソリンエンジンにおける空燃比
と排気ガスの組成との関係を示している。
【００４５】図３は本発明による内燃機関の他の例を示
す概略図である。エンジン排気ガス流路１１にバイパス
流路２０を設け、このバイパス流路に前触媒２を設け
る。また、排気ガスの流れの切り替えを行うために弁１
２および弁２１を設ける。温度センサー７で主触媒出口
の排気ガス温度を検出して温度信号をＡ／Ｆ制御部１０
に送り、その温度が主触媒の作動温度以下の場合に弁２
１を閉、弁１２を開として排気ガスをバイパス流路２０
の前触媒２に導き、同時に空気量調制弁８および燃料供
給弁９を制御して燃料過剰の燃焼を行う。また、その温
度が主触媒の作動温度以上の場合に弁２１を開，弁１２
を閉として排気ガスを直接主触媒３に導き、同時に空気
量調制弁８および燃料供給弁９を制御して理論空燃比に
近い条件で燃焼を行わせる。
【００４６】図４は本発明の更に他の実施例による内燃
機関の概略図を示したものである。エンジン排気ガス流
路１１にバイパス流路２０を設け、このバイパス流路２
０に除湿器１５を設けている。また、排気ガスの流れの
切り替えを行うため弁１３および１４を設けている。前
触媒２内には温度センサー１６を設けた。前触媒の温度
が燃焼排ガスの露点以下の場合にバイパス流路２０の除
湿器１５により排気ガスを除湿した後主触媒に導き、前
触媒の温度が燃焼排ガスの露点以上の場合に排気ガスを
直接前触媒へ導く。
【００４７】実施例１ 前触媒２に容積１リットル、開口比７６％のセラミック
（コージェライト）ハニカムにアルミナをコーティング
し、これにパラジウム（Ｐｄ）を０.５ 重量％（以下ｗ
ｔ％という。）を担持した触媒を用い、主触媒３に容積
２リツトルの同一材料かつ同一構造のセラミックハニカ
ムにＰｄを担持した触媒を用い、これらにシリーズにガ
ソリンエンジン排ガスを流通させた。空燃比（Ａ／Ｆ）
を１２として燃焼させて得たＣＯ ７体積％（以下vol％
という。）、ＨＣ ０.３５vol％の排気ガスを１０００
リットル／分の流速で前触媒２に導いたところ、前触媒
出口温度は６３秒後に３００℃に達し、主触媒７の出口
温度は１３５秒後に３００℃に達した。
【００４８】比較例１ 理論空燃比に近い空燃比１４.５で燃焼させて得たＣＯ
０.９vol％、ＨＣ 0.2vol％ の排気ガスを１０００リッ
トル／分の流速で前触媒２に導いたところ、前触媒出口
温度は８７秒後に３００℃に達し、主触媒３の出口温度
は１７０秒後に３００℃に達した。
【００４９】実施例２ 実施例１と同じ前触媒および主触媒さらには同じ燃焼条
件（Ａ／Ｆ＝１２）において生成した排気ガスに前触媒
の前で空気を３８０リットル／分添加したところ、前触
媒出口温度は４０秒後に３００℃に達し、主触媒出口温
度は８７秒後に３００℃に達した。
【００５０】実施例３ 実施例２と同一条件で、各種触媒を用いて前触媒出口温
度３００℃に達するのに要する時間を測定し表１の結果
を得た。前触媒及び主触媒の支持体としてはセラミック
ハニカムを用い、これにアルミナをコーティングして表
１に示す触媒活性成分を担持した。
【００５１】
【表１】
【００５２】実施例４ 実施例２と同一条件で、ＰｄおよびＰｔを各種多孔質担
体および支持体に担持したものについて、前触媒出口温
度３００℃に達するのに要する時間を測定し表２の結果
を得た。
【００５３】
【表２】
【００５４】実施例５ 前触媒として、厚さ０.０５mm のフェライト系ステンレ
ス板からなる開孔率９０％のハニカムにＰｄを０.５wt
％ 担持した触媒を用い、実施例２と同一条件で触媒昇
温速度を測定したところ、前触媒出口温度は３６秒で３
００℃に達し、主触媒出口温度は８３秒で３００℃に達
した。
【００５５】実施例６ 実施例５と同一触媒，同一条件下において、触媒に３ｋ
Ｗの直流電力を通じたところ、前触媒出口温度は２８秒
で３００℃に達し、主触媒出口温度は６２秒で３００℃
に達した。
【００５６】
【発明の効果】以上の本発明によれば、内燃機関のエン
ジン起動直後に排出される燃料未燃分及び部分燃焼成分
を浄化することができる。特に前触媒を設けて理論空燃
比よりも燃料過剰の状態で操作したエンジンの排気ガス
を酸化することにより前触媒を速やかに昇温し、前触媒
の後流に設けた主触媒を急速に活性化温度まで高めるこ
とができる。これにより内燃機関のエンジン起動当初の
排気時の排気ガス浄化性能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の内燃機関の一実施例を示す概略図。
【図２】ガソリンエンジンにおける空燃比と排気ガス組
成の関係を示すグラフ。
【図３】本発明の内燃機関の他の実施例を示す概略図。
【図４】本発明の内燃機関の他の実施態様を示す概略
図。
【符号の説明】
１…エンジン、２…前触媒、３…主触媒、４…吸気管、
５…空気ポンプ、６…二次空気供給管、７，１６…温度
センサー、８…空気量調整弁、９…燃料調整弁、１０…
空燃比制御部（Ａ／Ｆ制御部）、１１，１３，１４，２
１…弁、１２…バイパス流路、１５…除湿器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 41/14 ３１０ Ｊ 9039−3Ｇ (72)発明者 渡辺 紀子 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 小川 敏男 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 宮寺 博 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 阿田子 武士 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】エンジンの吸気系に燃料と空気の量を制御
    する燃料・空気制御部を有し排気系に燃焼触媒よりなる
    前触媒と排気ガス浄化主触媒とを有する内燃機関におい
    て、前記エンジンを始動してから前記排気ガス浄化触媒
    の温度が活性を示す温度に昇温するまでの間理論空燃比
    よりも燃料過剰となるように前記燃料・空気制御部を操
    作する手段を備えたことを特徴とする内燃機関。
  2. 【請求項２】エンジンの吸気系に燃料と空気の量を制御
    する燃料・空気制御部を有し排気系に燃焼触媒よりなる
    前触媒と排気ガス浄化主触媒とを有する内燃機関におい
    て、前記排気ガス浄化主触媒の温度を検出する手段と、
    前記エンジンを始動してから該排気ガス浄化主触媒の検
    出温度が活性を示す温度になるまでの間理論空燃比より
    も燃料過剰となるように前記燃料・空気制御部を操作す
    る手段を備えたことを特徴とする内燃機関。
  3. 【請求項３】エンジンの吸気系に燃料と空気の量を制御
    する燃料・空気制御部を有し排気系に燃焼触媒よりなる
    前触媒と排気ガス浄化主触媒とを有する内燃機関におい
    て、前記エンジンを始動してから前記排気ガス浄化主触
    媒の温度が活性を示す温度になるまでの間は理論空燃比
    よりも燃料過剰とし前記排気ガス浄化主触媒の温度が活
    性を示す温度になったならば理論空燃比となるように前
    記燃料・空気制御部を切り替え操作する手段を備えたこ
    とを特徴とする内燃機関。
  4. 【請求項４】エンジンの排気系に燃焼触媒よりなる前触
    媒と排気ガス浄化主触媒とを有する内燃機関において、
    前記エンジンに理論空燃比よりも過剰の燃料を供給する
    手段と、前記排気ガス浄化主触媒の温度が活性を示す温
    度に昇温するまで前記燃料過剰の状態を持続する燃料過
    剰時間制御手段とを備えたことを特徴とする内燃機関。
  5. 【請求項５】エンジンの排気系に燃焼触媒よりなる前触
    媒と排気ガス浄化主触媒とを有する内燃機関において、
    前記排気ガス浄化主触媒が活性を示す温度に昇温するま
    で前記エンジンを理論空燃比よりも燃料過剰の状態で駆
    動する燃料過剰運転手段を備えたことを特徴とする内燃
    機関。
  6. 【請求項６】請求項１〜５において、前記理論空燃比よ
    りも燃料過剰の状態における空燃比Ａ／Ｆ（Ａは空気重
    量，Ｆは燃料重量）が１３以下，１０以上であることを
    特徴とする内燃機関。
  7. 【請求項７】請求項１〜５において、前記理論空燃比よ
    りも燃料過剰の状態でエンジンを駆動したときに排気ガ
    ス中のＣＯ濃度が３％以上，１４％以下となるように前
    記燃料過剰量を設定することを特徴とする内燃機関。
  8. 【請求項８】エンジンの吸気系に理論空燃比よりも過剰
    の燃料を供給する手段を有し、前記エンジンの排気系に
    該燃料過剰供給によって生成した排気ガス中の可燃成分
    を接触燃焼する燃焼触媒を有することを特徴とする内燃
    機関。
  9. 【請求項９】請求項１〜５において、前記エンジンから
    前記排気ガス浄化主触媒に至る排気ガス流路にバイパス
    路を備え該バイパス路に前記前触媒を備えたことを特徴
    とする内燃機関。
  10. 【請求項１０】請求項９において、前記エンジンに理論
    空燃比よりも過剰の燃料が供給されている間は前記バイ
    パス路を経て前記排気ガス浄化主触媒に排気ガスを流し
    該過剰燃料供給が停止されたならば排気ガスを直接前記
    排気ガス浄化主触媒に流すように排気ガス流路を切り替
    える手段を有することを特徴とする内燃機関。
  11. 【請求項１１】請求項１〜５，９及び１０において、前
    記排気系の前記前触媒の前段に酸化剤を供給する手段を
    備えたことを特徴とする内燃機関。
  12. 【請求項１２】請求項１１において、前記排気系の前記
    前触媒の前段に排気ガスの理論酸素消費量と等量かそれ
    以上の酸化剤を供給する前記酸化剤供給手段を備えたこ
    とを特徴とする内燃機関。
  13. 【請求項１３】請求項１〜５，９，１０及び１１におい
    て、前記前触媒が周期律表の第VIII族，Ib族，希土類金
    属，亜鉛および錫から選ばれた金属あるいは酸化物の少
    なくとも１種よりなる触媒活性成分を有することを特徴
    とする内燃機関。
  14. 【請求項１４】請求項１〜１３において、前記エンジン
    に供給する燃料がガソリン或はガソリンを含む燃料から
    なることを特徴とする内燃機関。
  15. 【請求項１５】理論空燃比の燃料と空気をエンジンに供
    給して駆動し排気ガスを排気ガス浄化触媒によって浄化
    するようにした内燃機関の運転方法において、前記エン
    ジンの起動時から少なくとも前記排気ガス浄化触媒が活
    性を示す温度に昇温するまでの間前記エンジンを理論空
    燃比よりも燃料過剰の状態で駆動し、生成した排気ガス
    中の可燃成分を燃焼触媒により接触燃焼してから前記排
    気ガス浄化触媒に送るようにしたことを特徴とする内燃
    機関の運転方法。
  16. 【請求項１６】理論空燃比よりも燃料過剰の状態でエン
    ジンを駆動し、生成した排気ガスを燃焼触媒によって接
    触燃焼してから系外に排出するようにしたことを特徴と
    する内燃機関の運転方法。
  17. 【請求項１７】理論空燃比よりも燃料過剰の状態でエン
    ジンを始動してその排気ガスを燃焼触媒によって接触燃
    焼してから排気ガス浄化触媒に送り、該排気ガス浄化触
    媒の温度が活性を示す温度まで昇温したならば燃料過剰
    供給を停止しその排気ガスを直接前記排気ガス浄化触媒
    に送るようにしたことを特徴とする内燃機関の運転方
    法。
  18. 【請求項１８】内燃機関を動力源として運転する内燃動
    車において、前記内燃機関エンジンの排気ガス流路に排
    気ガス浄化触媒を備え、前記エンジンを始動してから排
    気ガスの温度が該排気ガス浄化触媒が活性を示す温度に
    昇温するまでの間前記エンジンに理論空燃比よりも過剰
    の燃料を供給する手段を備え、該燃料過剰状態でのエン
    ジン駆動によって排出された排気ガスを接触燃焼する燃
    焼触媒を前記排気ガス流路の前記排気ガス浄化触媒の上
    流側に備えたことを特徴とする内燃動車。
  19. 【請求項１９】内燃機関エンジンの排気ガス流路に排気
    ガス浄化触媒を備えた自動車において、前記エンジンを
    始動してから排気ガスの温度が前記排気ガス浄化触媒が
    活性を示す温度に昇温するまでの間前記エンジンに理論
    空燃比よりも過剰の燃料を供給する手段を備え、該燃料
    過剰状態でのエンジン駆動によって排出された排気ガス
    を接触燃焼する燃焼触媒を前記排気ガス流路の前記排気
    ガス浄化触媒の上流側に備えたことを特徴とする自動
    車。
  20. 【請求項２０】請求項１〜１４において、前記前触媒を
    加熱する加熱手段を備えたことを特徴とする内燃機関。
  21. 【請求項２１】請求項１〜１４及び２０において、前記
    エンジンから前記前触媒に至る排気ガス流路に除湿手段
    を備えたことを特徴とする内燃機関。
  22. 【請求項２２】請求項９及び１０において、前記バイパ
    ス流路の前記前触媒の後段に排気ガス除湿手段を備え、
    該前触媒の温度が排気ガスの露点以下のときに該除湿手
    段により排気ガスを除湿して前記排気ガス浄化主触媒に
    導くようにしたことを特徴とする内燃機関。
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