JPH06264732A - 内燃機関の排気ガス浄化用触媒過熱防止装置 - Google Patents
内燃機関の排気ガス浄化用触媒過熱防止装置Info
- Publication number
- JPH06264732A JPH06264732A JP5085893A JP5085893A JPH06264732A JP H06264732 A JPH06264732 A JP H06264732A JP 5085893 A JP5085893 A JP 5085893A JP 5085893 A JP5085893 A JP 5085893A JP H06264732 A JPH06264732 A JP H06264732A
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- Japan
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- catalyst
- exhaust gas
- reforming
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 燃費の悪化をもたらすことなく浄化用触媒の
過熱を防止する装置を提供することを目的としている。 【構成】 吸熱反応をする改質用触媒を有する改質器を
浄化用触媒と一体的に構成し、浄化用触媒で発生した熱
が改質器側の触媒に直接に伝わるようにして、逆にいえ
ば、改質器側の触媒が直接に浄化用触媒で発生した熱を
吸熱するようにして、その改質器側の反応量を変えて、
改質器の吸熱量を制御し、浄化用触媒が過熱することを
防止するようにしたものである。
過熱を防止する装置を提供することを目的としている。 【構成】 吸熱反応をする改質用触媒を有する改質器を
浄化用触媒と一体的に構成し、浄化用触媒で発生した熱
が改質器側の触媒に直接に伝わるようにして、逆にいえ
ば、改質器側の触媒が直接に浄化用触媒で発生した熱を
吸熱するようにして、その改質器側の反応量を変えて、
改質器の吸熱量を制御し、浄化用触媒が過熱することを
防止するようにしたものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排気ガス浄
化用触媒装置の過熱を防止する装置に関する。
化用触媒装置の過熱を防止する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、浄化用触媒の過熱を防止する方法
としては、該浄化用触媒の入口のガス温度が高い時に、
触媒の発熱反応でさらに温度が上昇しないように排気ガ
ス中の酸素濃度がゼロになるように過濃混合比で運転す
るようにし触媒の発熱反応をおさえて過熱を防止するの
が一般的である。一方、改質ガスを生成することを主目
的として浄化用触媒の反応熱を熱媒体を介して利用しよ
うとする試みもある。（実開昭５７−４７７５７号公報
参照）
としては、該浄化用触媒の入口のガス温度が高い時に、
触媒の発熱反応でさらに温度が上昇しないように排気ガ
ス中の酸素濃度がゼロになるように過濃混合比で運転す
るようにし触媒の発熱反応をおさえて過熱を防止するの
が一般的である。一方、改質ガスを生成することを主目
的として浄化用触媒の反応熱を熱媒体を介して利用しよ
うとする試みもある。（実開昭５７−４７７５７号公報
参照）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、過濃混合比
で運転するようにした場合には燃費が悪化するという問
題点があり、また熱媒体を用いて改質ガスを生成する場
合には構造が複雑になるという問題点がある他、熱を伝
達する途中での損失によって改質ガス生成の効率も必ず
しも良くない。本発明は上記問題点に鑑み、浄化用触媒
の反応熱を直接的に改質用触媒に伝えることによって、
燃費を悪化させることなく、構造を複雑にしないで効率
よく改質ガスを生成させながら浄化用触媒の過熱を防止
しようとするものである。
で運転するようにした場合には燃費が悪化するという問
題点があり、また熱媒体を用いて改質ガスを生成する場
合には構造が複雑になるという問題点がある他、熱を伝
達する途中での損失によって改質ガス生成の効率も必ず
しも良くない。本発明は上記問題点に鑑み、浄化用触媒
の反応熱を直接的に改質用触媒に伝えることによって、
燃費を悪化させることなく、構造を複雑にしないで効率
よく改質ガスを生成させながら浄化用触媒の過熱を防止
しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、吸熱反
応をする改質用触媒の改質ガスの通路を浄化用触媒の排
気ガスの通路とを交互に隣接するように、かつ別方向と
なるように一体的に構成し、浄化用触媒で発生した熱が
改質用の触媒に直接に伝わるようにして、逆にいえば、
改質用の触媒が直接に浄化用触媒で発生した熱を吸熱す
るようにし、改質用触媒を通る燃料の改質に浄化用触媒
で発生した熱を利用できるようにし、その改質用触媒で
の反応量を制御して浄化用触媒の温度を制御するように
してある。
応をする改質用触媒の改質ガスの通路を浄化用触媒の排
気ガスの通路とを交互に隣接するように、かつ別方向と
なるように一体的に構成し、浄化用触媒で発生した熱が
改質用の触媒に直接に伝わるようにして、逆にいえば、
改質用の触媒が直接に浄化用触媒で発生した熱を吸熱す
るようにし、改質用触媒を通る燃料の改質に浄化用触媒
で発生した熱を利用できるようにし、その改質用触媒で
の反応量を制御して浄化用触媒の温度を制御するように
してある。
【０００５】
【作用】浄化用触媒で発生した熱は改質器側の触媒に直
接に伝わり、逆に言えば改質器側の触媒は直接に浄化用
触媒で発生した熱を吸熱し、浄化用触媒の温度は降下せ
しめられ、一方では改質器によって燃料の改質がおこな
われる。
接に伝わり、逆に言えば改質器側の触媒は直接に浄化用
触媒で発生した熱を吸熱し、浄化用触媒の温度は降下せ
しめられ、一方では改質器によって燃料の改質がおこな
われる。
【０００６】
【実施例】以下、添付図面を用いて本発明の実施例を説
明する。図１は、本発明の一体化された触媒を組み込ん
だシステム全体の実施例を示す図である。１は機関本
体、２は排気マニフォールド、３は一体化された触媒で
ある。一体化された触媒３は、排気ガス入口Ｅ１，排気
ガス出口Ｅ２，改質ガス入口Ｒ１，改質ガス出口Ｒ２を
有する。また、４は排気マニフォールド２と一体化され
た触媒３の排気ガス入口Ｅ１とを結ぶ排気管、５は一体
化された触媒３の排気ガス出口Ｅ２から排出された排気
ガスを排出するための排気管である。排気管５の壁面に
は枝管６が取り付けられ触媒の改質ガス入口Ｒ１に連通
している。また分岐管６の途中にはチェックバルブ７と
改質用の燃料を必要量だけ注入するための燃料噴射弁８
が配設されている。９は一体化された触媒３の改質ガス
出口Ｒ２と吸入管１１を連結する連結管である。連結管
９の途中には制御弁１０が配設されている。
明する。図１は、本発明の一体化された触媒を組み込ん
だシステム全体の実施例を示す図である。１は機関本
体、２は排気マニフォールド、３は一体化された触媒で
ある。一体化された触媒３は、排気ガス入口Ｅ１，排気
ガス出口Ｅ２，改質ガス入口Ｒ１，改質ガス出口Ｒ２を
有する。また、４は排気マニフォールド２と一体化され
た触媒３の排気ガス入口Ｅ１とを結ぶ排気管、５は一体
化された触媒３の排気ガス出口Ｅ２から排出された排気
ガスを排出するための排気管である。排気管５の壁面に
は枝管６が取り付けられ触媒の改質ガス入口Ｒ１に連通
している。また分岐管６の途中にはチェックバルブ７と
改質用の燃料を必要量だけ注入するための燃料噴射弁８
が配設されている。９は一体化された触媒３の改質ガス
出口Ｒ２と吸入管１１を連結する連結管である。連結管
９の途中には制御弁１０が配設されている。
【０００７】図２は、浄化用触媒と改質用触媒とが一体
化された触媒３の構造を概略的に示すものである。該一
体化された触媒３の担体は浄化用触媒と改質用触媒との
間の熱交換が効率よくおこなわれるように熱伝達率がよ
く、かつ薄く作れることが重要であって、本実施例にお
いては金属箔を用いている。この金属箔でできた担体
は、所定の間隔をあけて積み重ねられ、一層毎に別方向
に、本実施例においては直角方向に、流路を構成するよ
うに交互に両側端部を閉じた構造に一体的に成形され
る。排気ガスの入口、出口および改質ガス入口、出口は
それぞれ集合され連結部分Ｅ１，Ｅ２，Ｒ１，Ｒ２によ
り、それぞれ前後の管４、５および６、９に連結され
る。
化された触媒３の構造を概略的に示すものである。該一
体化された触媒３の担体は浄化用触媒と改質用触媒との
間の熱交換が効率よくおこなわれるように熱伝達率がよ
く、かつ薄く作れることが重要であって、本実施例にお
いては金属箔を用いている。この金属箔でできた担体
は、所定の間隔をあけて積み重ねられ、一層毎に別方向
に、本実施例においては直角方向に、流路を構成するよ
うに交互に両側端部を閉じた構造に一体的に成形され
る。排気ガスの入口、出口および改質ガス入口、出口は
それぞれ集合され連結部分Ｅ１，Ｅ２，Ｒ１，Ｒ２によ
り、それぞれ前後の管４、５および６、９に連結され
る。
【０００８】図３は、触媒部分の断面を、模式的に示し
たものである。金属箔からなる担体２０の一方の面には
浄化用触媒として作用する活性成分及び添加成分２１を
担持するようにし、他方の面（裏側の面）には改質用触
媒として作用する活性成分及び添加成分２２を担持する
ようにして、同じ活性化成分及び添加成分が担持された
面同士が向かい合う様に所定の間隔をあけて積み重ねら
れる。そして、浄化用触媒として作用する活性成分及び
添加成分２１が担持された面を向かい合わせた通路Ａ1,
Ａ2,─Ａn には排気ガスを、改質用触媒として作用する
活性成分及び添加成分２２が担持された面を向かい合わ
せた通路Ｂ1,Ｂ2,─Ｂn には改質ガスを流すようにす
る。
たものである。金属箔からなる担体２０の一方の面には
浄化用触媒として作用する活性成分及び添加成分２１を
担持するようにし、他方の面（裏側の面）には改質用触
媒として作用する活性成分及び添加成分２２を担持する
ようにして、同じ活性化成分及び添加成分が担持された
面同士が向かい合う様に所定の間隔をあけて積み重ねら
れる。そして、浄化用触媒として作用する活性成分及び
添加成分２１が担持された面を向かい合わせた通路Ａ1,
Ａ2,─Ａn には排気ガスを、改質用触媒として作用する
活性成分及び添加成分２２が担持された面を向かい合わ
せた通路Ｂ1,Ｂ2,─Ｂn には改質ガスを流すようにす
る。
【０００９】機関本体１で発生した排気ガスは排気マニ
フォールド２および排気管４を通って一体化された触媒
３の排気ガス入口集合部Ｅ１に入り浄化用触媒として作
用する活性成分及び添加成分２１が担持された面を向か
い合わせた通路Ａ1,Ａ2,─Ａ n に導かれ、そこで浄化さ
れる。浄化用触媒による反応については詳しく述べない
が、良く知られているように一般的に発熱反応であり、
排気ガスの温度は触媒に入る前よりも触媒内部での方が
高くなり、浄化用触媒は排気ガス及び反応熱によって加
熱される。しかしながら、浄化反応に必要な温度以上に
高い温度となることは触媒の熱劣化の観点から好ましく
ない。
フォールド２および排気管４を通って一体化された触媒
３の排気ガス入口集合部Ｅ１に入り浄化用触媒として作
用する活性成分及び添加成分２１が担持された面を向か
い合わせた通路Ａ1,Ａ2,─Ａ n に導かれ、そこで浄化さ
れる。浄化用触媒による反応については詳しく述べない
が、良く知られているように一般的に発熱反応であり、
排気ガスの温度は触媒に入る前よりも触媒内部での方が
高くなり、浄化用触媒は排気ガス及び反応熱によって加
熱される。しかしながら、浄化反応に必要な温度以上に
高い温度となることは触媒の熱劣化の観点から好ましく
ない。
【００１０】つづいて浄化用触媒で浄化された排気ガス
は一体化された触媒３の排気ガス出口集合部Ｅ２から排
気管５に排出される。排気管５に排出された排気ガスの
一部は枝管６に分流される。枝管６に分流された排気ガ
スの一部は燃料噴射弁８から注入された改質用燃料とと
もに一体化された触媒の改質用触媒の入口集合部Ｒ１に
導かれる。なお枝管６には排気管５からの分岐点と燃料
噴射弁８との間にチェックバルブが配設されているので
燃料噴射弁８から注入された改質用の燃料が排気管５に
逆流することはない。
は一体化された触媒３の排気ガス出口集合部Ｅ２から排
気管５に排出される。排気管５に排出された排気ガスの
一部は枝管６に分流される。枝管６に分流された排気ガ
スの一部は燃料噴射弁８から注入された改質用燃料とと
もに一体化された触媒の改質用触媒の入口集合部Ｒ１に
導かれる。なお枝管６には排気管５からの分岐点と燃料
噴射弁８との間にチェックバルブが配設されているので
燃料噴射弁８から注入された改質用の燃料が排気管５に
逆流することはない。
【００１１】つづいて一体化された改質用触媒の入口集
合部Ｒ１に入った改質用燃料と分流された排気ガスが混
合したガスは改質用の活性物質及び添加物質２２を担持
した面を向かい合わせた通路Ｂ1,Ｂ2,─Ｂn に導かれ
る。ここで排気ガス中の水分（Ｈ2 Ｏ）と添加された改
質用燃料が改質反応あるいは分解反応によって改質ガス
となる。この反応の例を以下に示す。 ＜ガソリンの場合（ヘプタンで代表させる）＞ Ｃ7 Ｈ16 ＋ ７Ｈ2 Ｏ → ７ＣＯ ＋ １５Ｈ
2 （水蒸気改質） ＜メタノールの場合＞ ＣＨ3 ＯＨ → ＣＯ ＋ ２Ｈ2 （分解反応） ＣＨ3 ＯＨ ＋ Ｈ2 Ｏ → ３Ｈ2 ＋ ＣＯ2 （水蒸
気改質） これらの反応はいずれも吸熱反応であるので改質用触媒
自身とその裏側に配設されている浄化用触媒から熱を奪
うことになる。したがって、浄化用触媒が浄化反応に必
要な温度以上に加熱された時にも、改質用触媒の吸熱反
応によってその熱を奪って温度を降下させることができ
る。
合部Ｒ１に入った改質用燃料と分流された排気ガスが混
合したガスは改質用の活性物質及び添加物質２２を担持
した面を向かい合わせた通路Ｂ1,Ｂ2,─Ｂn に導かれ
る。ここで排気ガス中の水分（Ｈ2 Ｏ）と添加された改
質用燃料が改質反応あるいは分解反応によって改質ガス
となる。この反応の例を以下に示す。 ＜ガソリンの場合（ヘプタンで代表させる）＞ Ｃ7 Ｈ16 ＋ ７Ｈ2 Ｏ → ７ＣＯ ＋ １５Ｈ
2 （水蒸気改質） ＜メタノールの場合＞ ＣＨ3 ＯＨ → ＣＯ ＋ ２Ｈ2 （分解反応） ＣＨ3 ＯＨ ＋ Ｈ2 Ｏ → ３Ｈ2 ＋ ＣＯ2 （水蒸
気改質） これらの反応はいずれも吸熱反応であるので改質用触媒
自身とその裏側に配設されている浄化用触媒から熱を奪
うことになる。したがって、浄化用触媒が浄化反応に必
要な温度以上に加熱された時にも、改質用触媒の吸熱反
応によってその熱を奪って温度を降下させることができ
る。
【００１２】改質されたガスは一体化された触媒装置３
の改質ガス出口Ｒ２から連結管９を通って吸入管１１へ
導かれ主系統の空気あるいは混合気と一緒にされて機関
本体１で燃焼される。浄化用触媒の温度をどの位下げら
れるかは改質用触媒における吸熱反応の量により決めら
れるものである、したがってそれを制御するには燃料噴
射弁８から注入する改質用燃料の量と分流させる排気ガ
スの量とを制御することが必要である。例えば、浄化用
触媒内部に温度センサー３１を設置してその検知された
温度信号等を制御器３２に送りそこで必要な改質用燃料
の量と分流させる排気ガスの量とを演算して改質用燃料
の燃料噴射弁８と制御弁１０に制御信号を送って制御す
るということも考えられるがここではその詳細について
は言及しない。なお、本実施例においては分流させる排
気ガスの量を制御する制御弁１０は連結管９の途中に配
設してあるがこれを分岐管６の途中に配設することも可
能である。
の改質ガス出口Ｒ２から連結管９を通って吸入管１１へ
導かれ主系統の空気あるいは混合気と一緒にされて機関
本体１で燃焼される。浄化用触媒の温度をどの位下げら
れるかは改質用触媒における吸熱反応の量により決めら
れるものである、したがってそれを制御するには燃料噴
射弁８から注入する改質用燃料の量と分流させる排気ガ
スの量とを制御することが必要である。例えば、浄化用
触媒内部に温度センサー３１を設置してその検知された
温度信号等を制御器３２に送りそこで必要な改質用燃料
の量と分流させる排気ガスの量とを演算して改質用燃料
の燃料噴射弁８と制御弁１０に制御信号を送って制御す
るということも考えられるがここではその詳細について
は言及しない。なお、本実施例においては分流させる排
気ガスの量を制御する制御弁１０は連結管９の途中に配
設してあるがこれを分岐管６の途中に配設することも可
能である。
【００１３】なお、本実施例において燃料噴射弁８から
注入される燃料は吸熱反応を発生させて浄化用触媒の過
熱を防止するためのものであって、機関本来の目的であ
る出力発生の主要部分を得るための燃料は主燃料系統
（図示しない）から供給されている。また、改質ガスを
吸入管１０に還流させた時に主燃料系統から供給される
燃料をどの様にするかについては本発明の主旨から外れ
るのでここでは言及しない。
注入される燃料は吸熱反応を発生させて浄化用触媒の過
熱を防止するためのものであって、機関本来の目的であ
る出力発生の主要部分を得るための燃料は主燃料系統
（図示しない）から供給されている。また、改質ガスを
吸入管１０に還流させた時に主燃料系統から供給される
燃料をどの様にするかについては本発明の主旨から外れ
るのでここでは言及しない。
【００１４】
【発明の効果】本発明は、上述のように構成したことに
より、浄化用触媒の発熱反応をおさえて過熱を防止する
ために過濃混合比で運転する必要はないので、燃費を悪
化させることなく、また熱媒体を用いて構造を複雑にす
ることもなく浄化用触媒の過熱を防止することが可能と
なり、一方で改質ガスの生成をおこなうことができる。
より、浄化用触媒の発熱反応をおさえて過熱を防止する
ために過濃混合比で運転する必要はないので、燃費を悪
化させることなく、また熱媒体を用いて構造を複雑にす
ることもなく浄化用触媒の過熱を防止することが可能と
なり、一方で改質ガスの生成をおこなうことができる。
【図１】本発明による触媒過熱防止装置を組み込んだシ
ステム全体の実施例を示す図である。
ステム全体の実施例を示す図である。
【図２】浄化用触媒と改質用触媒とが一体化された触媒
の構造を概略的に示した図である。
の構造を概略的に示した図である。
【図３】図２の一体化された触媒の断面構造の模式図で
ある。
ある。
１…機関本体 ２…排気マニフォールド ３…一体化された触媒 ４…排気管 ５…排気管 ６…分岐管 ７…チェックバルブ ８…燃料噴射弁 ９…連結管 １０…制御弁 １１…吸入管 ２０…担体 ２１…浄化用活性成分及び添加成分 ２２…改質用活性成分及び添加成分 ３１…温度センサー（浄化用触媒内部） ３２…制御器 Ｅ１…排気ガス入口集合部 Ｅ２…排気ガス出口集合部 Ｒ１…改質ガス入口集合部 Ｒ２…改質ガス出口集合部
Claims (1)
- 【請求項１】 内燃機関の排気ガス浄化用触媒過熱防止
装置において、燃料を改質反応させ改質ガスとして機関
吸気系に供給するための改質用触媒を設け、前記浄化用
触媒の排気ガスの通路と前記改質用触媒の改質ガスの通
路とを交互に隣接させて一体的に形成し、前記改質用触
媒が前記浄化用触媒の反応熱を直接的に受熱するように
したことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化用触媒加
熱防止装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5085893A JPH06264732A (ja) | 1993-03-11 | 1993-03-11 | 内燃機関の排気ガス浄化用触媒過熱防止装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5085893A JPH06264732A (ja) | 1993-03-11 | 1993-03-11 | 内燃機関の排気ガス浄化用触媒過熱防止装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06264732A true JPH06264732A (ja) | 1994-09-20 |
Family
ID=12870430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5085893A Pending JPH06264732A (ja) | 1993-03-11 | 1993-03-11 | 内燃機関の排気ガス浄化用触媒過熱防止装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06264732A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006037879A (ja) * | 2004-07-28 | 2006-02-09 | Toyota Motor Corp | 内燃機関及び内燃機関の運転制御装置 |
| US7296400B2 (en) | 2003-10-21 | 2007-11-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine |
| WO2008016070A1 (fr) | 2006-08-04 | 2008-02-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Moteur à combustion interne |
| JP2009133248A (ja) * | 2007-11-30 | 2009-06-18 | Hitachi Ltd | エンジンシステム |
| JP2009191739A (ja) * | 2008-02-14 | 2009-08-27 | Ngk Insulators Ltd | プラズマ反応器、及びプラズマ反応装置 |
| JP2010151042A (ja) * | 2008-12-25 | 2010-07-08 | Toyota Motor Corp | 燃料改質システム付き内燃機関 |
| JP2011007047A (ja) * | 2009-06-23 | 2011-01-13 | Hitachi Ltd | 水素製造装置を備えた内燃機関および内燃機関システム |
| FR2957383A1 (fr) * | 2010-03-12 | 2011-09-16 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Moteur a combustion interne comprenant un moyen de production d'hydrogene dispose dans le flux principal de gaz d'echappement |
-
1993
- 1993-03-11 JP JP5085893A patent/JPH06264732A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7296400B2 (en) | 2003-10-21 | 2007-11-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine |
| JP2006037879A (ja) * | 2004-07-28 | 2006-02-09 | Toyota Motor Corp | 内燃機関及び内燃機関の運転制御装置 |
| WO2008016070A1 (fr) | 2006-08-04 | 2008-02-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Moteur à combustion interne |
| JP2009133248A (ja) * | 2007-11-30 | 2009-06-18 | Hitachi Ltd | エンジンシステム |
| JP2009191739A (ja) * | 2008-02-14 | 2009-08-27 | Ngk Insulators Ltd | プラズマ反応器、及びプラズマ反応装置 |
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| JP2011007047A (ja) * | 2009-06-23 | 2011-01-13 | Hitachi Ltd | 水素製造装置を備えた内燃機関および内燃機関システム |
| FR2957383A1 (fr) * | 2010-03-12 | 2011-09-16 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Moteur a combustion interne comprenant un moyen de production d'hydrogene dispose dans le flux principal de gaz d'echappement |
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