BRPI0921875A2 - aparelho de purificacao de exaustão para motor de combustão interna - Google Patents

Abstract

"aparelho de purificação de exaustão para motor de combustão interna". a presente invenção refere-se a um aparelho de purificação de exaustão para um motor de combustão interna capaz de reduzir a quantidade de um metal nobre catalítico usado em um conversor catalítico sem reduzir o desempenho de purificação. uma unidade de conversor catalítico (3) contém um material de osc em adição a um metal nobre catalítico, e inclui um conversor catalítico a montante (31) e um conversor catalítico a jusante (32) provido no lado a jusante do conversor catalítico a montante (31). 0 conversor catalítico a montante 31 contém mais material de osc do que o conversor catalítico a jusante (32), e o conversor catalítico a jusante contém mais metal nobre catalítico do que o conversor catalítico a montante (31). 0 aparelho de purificação de exaustão (2) é equipado com um sensor de laf (61), um sensor de concentração de oxigênio (62), e uma ecu (5) que ajusta a razão de ar-combustível do motor (1) com base nos sinais (kact, v02) emitidos do sensor de concentração de oxigênio (62) e do sensor de laf (61) de tal modo que a razão de ar-combustível do gás de escape que flui no conversor catalítico a jusante (32) ajusta-se a um valor-alvo estabelecido na vizinhança de uma razão de ar-combustível teórica.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para APARELHO DE PURIFICAÇÃO DE EXAUSTÃO PARA MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA.

Campo Técnico [001] A presente invenção refere-se a um aparelho de purificação de exaustão para um motor de combustão interna. Em particular, refere-se a um aparelho provido com um conversor catalítico que purifica o gás de exaustão que flui em uma passagem de exaustão. Antecedentes da Técnica [002] Convencionalmente, um conversor catalítico tem sido provido no sistema de exaustão. Este conversor catalítico é configurado para carregar um catalisador de três vias com um metal nobre tal como platina, paládio e ródio como espécies ativas em um substrato. O catalisador de três vias purifica o gás de exaustão levando as três espécies de monóxido de carbono (a seguir referido como CO), gás orgânico não metano (a seguir referido como NMOG) e óxidos de nitrogênio (a seguir referido como NOx) a mudarem em componentes inócuos.

[003] Incidentalmente, nos recentes anos, um aparelho de purificação de gás de exaustão em que o conversor catalítico é configurado para dois estágios tem sido proposto a fim de aperfeiçoar o desempenho de purificação do gás de exaustão (referido no Documento de Patente 1). Com este aparelho de purificação de gás de exaustão, o conversor catalítico é configurado em dois estágios, com a quantidade de cério contido no conversor catalítico que fica no lado a montante maior do que no conversor catalítico no lado a jusante. É deste modo possível suprimir a formação de sulfeto de hidrogênio, que é uma das causas de um odor desagradável.

[004] Documento de Patente 1: Publicação de Pedido de Patente Não Examinado Japonês N^Q 2007/111650

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DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

Problemas a Serem Solucionados pela Invenção [005] Incidental mente, há uma característica de gás de exaustão sendo efetivamente purificado em um catalisador de três vias, quando levar uma combustão dentro de uma extensão da razão de arcombustível em torno de uma razão de ar-combustível teórica denominada uma janela. Todavia, na prática, a razão de ar-combustível desvia-se da janela dependendo das condições de operação do automóvel e o desempenho de purificação pode declinar-se grandemente.

[006] Portanto, uma técnica para prevenir um declínio no desempenho de purificação pelo catalisador de três vias tem sido proposta em que a faixa da janela é alargada por adicionar grandemente um componente de capacidade de armazenagem de oxigênio tal como cério e aumentando a quantidade de metal nobre catalítico. Todavia, os metais nobres catalíticos tais como platina, paládio e ródio usados nos conversores catalíticos são extremamente de alto valor; portanto, é preferível que suas quantidades usadas sejam decrescidas tanto quanto possível a fim de reduzir o custo.

[007] A presente invenção tem sido realizada levando os problemas acima mencionados em consideração e tem um objetivo de prover um aparelho de purificação de gás de exaustão para um motor de combustão interna que pode reduzir a quantidade de metal nobre catalítico usado no conversor catalítico, sem decrescer o desempenho de purificação.

Meios para Solucionar Problemas [008] A fim de atingir o objetivo acima mencionado, a presente invenção provê um aparelho de purificação de gás de exaustão (2) para um motor de combustão interna (1), incluindo um conversor catalítico (3) que é provido em uma passagem de gás de exaustão do motor de combustão interna e purifica o gás de exaustão que flui através da

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3/32 passagem de gás de exaustão, o conversor catalítico contendo um componente tendo capacidade de armazenamento de oxigênio em adição a um metal nobre catalítico tendo capacidade de purificação de NOx e incluindo um conversor catalítico a montante (31) e um conversor catalítico a jusante (32) provido em um lado mais a jusante do que o conversor catalítico a montante. O conversor catalítico a montante contém a maioria do componente tendo capacidade de armazenamento de oxigênio do que o conversor catalítico a jusante e o conversor catalítico a jusante contém a maioria do metal nobre catalítico tendo capacidade de purificação de Nox do que o conversor catalítico a montante. O aparelho de purificação de gás de exaustão ainda inclui: um sensor de gás de exaustão a montante (61) que emite um sinal (KACT) de acordo com um componente do gás de exaustão que flui para o conversor catalítico a montante; um sensor de gás de exaustão a jusante (62) que emite um sinal (VO2) de acordo com um componente do gás de exaustão que flui para o conversor catalítico a jusante; e um meio de controle de razão de ar-combustível (5, 51, 52) para controlar uma razão de ar-combustível do motor de combustão interna com base nos sinais emitidos do sensor de exaustão a montante e do sensor de exaustão a jusante, de modo que uma razão de arcombustível de exaustão que flui para o conversor catalítico a jusante iguale a um valor-alvo ajustado na vizinhança de uma razão de arcombustível teórica.

[009] De acordo com a presente invenção, o conversor catalítico que purifica o gás de exaustão foi configurado nos dois estágios do conversor catalítico a montante e conversor catalítico a jusante, ainda, o teor do componente tendo capacidade de armazenamento de oxigênio no conversor catalítico a montante era maior do que o teor do componente tendo capacidade de armazenamento de oxigênio no conversor catalítico a jusante. Deste modo, mesmo em um caso da

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4/32 razão de ar-combustivel do gás de exaustão que flui para o conversor catalítico a montante sendo instável, a razão de ar-combustível do gás de exaustão em um seu lado a jusante, isto é, do gás de exaustão que flui para o conversor catalítico a jusante pode ser estabilizada. Além do mais, em adição a isto, a capacidade térmica do conversor catalítico a jusante é menor e assim o desempenho de aumento do calor do conversor catalítico a jusante pode ser melhorado.

[0010] Em adição, de acordo com a presente invenção, o sensor de exaustão a montante e o sensor de exaustão a jusante são providos e assim a razão de ar-combustível do motor de combustão interna é controlada de modo que a razão de ar-combustível do gás de exaustão que flui para o conversor catalítico a jusante iguale ao valor-alvo ajustado na vizinhança da razão de ar-combustível teórica, com base nos sinais emitidos destes sensores. A razão de ar-combustível do gás de exaustão que flui para o conversor catalítico a jusante pode deste modo ser ainda estabilizada na vizinhança da razão de ar-combustível teórica.

[0011] De acordo com a presente invenção, uma vez que a razão de ar-combustível do gás de exaustão que segue para o conversor catalítico pode ser estabilizada na vizinhança da razão de ar-combustível no modo acima, é possível purificar eficientemente o gás de exaustão pelo conversor catalítico a jusante em particular. Especificamente, o desempenho de purificação do gás de exaustão pode ser mantido sem adição de metal nobre catalítico em excesso da perspectiva do conversor catalítico a montante e conversor catalítico a jusante total. Em outras palavras, em comparação com o aparelho de purificação de gás de exaustão convencional acima mencionado, a quantidade de metal nobre catalítico usado pode ser reduzida sem decréscimo do desempenho de purificação de gás de exaustão.

[0012] Em adição, de acordo com a presente invenção, o teor de

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5/32 metal nobre catalítico tendo capacidade de purificação de NOx no conversor catalítico a jusante era maior do que o teor no conversor catalítico a montante. Como acima descrito, a razão de ar-combustível do gás de exaustão que flui para o conversor catalítico a jusante pode ser estabilizada na vizinhança da razão de ar-combustível teórica na presente invenção. Portanto, o metal nobre catalítico pode ser eficientemente usado como um todo fazendo com que o teor do metal nobre catalítico no conversor catalítico a jusante, para o qual a razão de arcombustível tenha sido estabilizada, seja grande. Consequentemente, a quantidade de metal nobre catalítico usado pode ser ainda reduzida. Em adição, uma vez que o conversor catalítico a montante fica mais próximo do motor de combustão interna do que o conversor catalítico a jusante, a influência da degradação térmica no mesmo é grande. Portanto, a influência da degradação térmica no metal nobre catalítico como um todo pode ser reduzida por tornar o teor de metal nobre catalítico no conversor catalítico a montante menor do que o conversor catalítico a jusante. Consequentemente, o desempenho de purificação pelo conversor catalítico pode ser mantido mais longo.

[0013] Neste caso, é preferível para o metal catalítico tendo a capacidade de purificação de NOx incluir pelo menos um selecionado do grupo consistindo em ródio, paládio e platina.

[0014] De acordo com a presente invenção, pelo menos um selecionado do grupo consistindo em ródio, paládio e platina é usado como metal nobre catalítico. O desempenho de purificação de NOx pelo conversor catalítico pode deste modo ser assegurado.

[0015] Neste caso, é preferível que o componente tendo capacidade de armazenagem inclua pelo menos um selecionado do grupo consistindo em cério e zircônio.

[0016] De acordo com a presente invenção, pelo menos um selecionado do grupo consistindo em cério e zircônio é usado como com

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6/32 ponente tendo capacidade de armazenamento de oxigênio. A capacidade de armazenamento de oxigênio pela unidade de conversor catalítico pode deste modo ser assegurada.

[0017] Neste caso, é preferível para o conversor catalítico a montante incluir um substrato (311) e uma camada de catalisador (31L) de três camadas carregadas para serem estratificadas no substrato e a camada de catalisador de três camadas do conversor catalítico a montante que seja configurada para incluir uma primeira camada (312) contendo paládio, uma segunda camada (313) contendo ródio e uma terceira camada (314) contendo paládio, nesta ordem, do lado do substrato para um lado da superfície.

[0018] De acordo com a presente invenção, as camadas de catalisador do conversor catalítico a montante são configuradas por três camadas, com paládio sendo contido na primeira camada, ródio sendo contido na segunda camada e paládio sendo contido na terceira camada, em ordem, do lado do substrato para o lado da superfície. Incidental mente, entre os metais nobres catalíticos tendo capacidade de purificação de NOx, ródio é particularmente de alto preço e o desempenho de purificação é alto. Como um resultado, para o ródio, é necessário evitar o envenenamento pelo fósforo e enxofre tanto quanto possível, enquanto reduzindo sua quantidade usada tanto quanto possível. Na presente invenção, a toxicidade do ródio pelo fósforo e enxofre pode ser suprimida pela provisão de ródio a uma segunda camada que não seja a superfície mais lateral. Portanto, o desempenho da purificação de NOx do conversor catalítico todo pode ser estabilizado.

[0019] Neste caso, é preferível para o conversor catalítico a jusante incluir um substrato (321) e uma camada de catalisador (32L) de duas camadas carregadas para serem estratificadas no substrato e a camada de catalisador de duas camadas do conversor catalítico a jusante para ser configurada para incluir uma primeira camada (322)

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7/32 contendo paládio e uma segunda camada (323) contendo ródio, nessa ordem, de um lado do substrato para um lado da superfície.

[0020] De acordo com a presente invenção, as camadas catalíticas do conversor catalítico a jusante são configuradas por duas camadas, com paládio sendo contido na primeira camada e ródio sendo contido na segunda camada, na ordem do lado do substrato para o lado da superfície. A capacidade térmica pode ser reduzida relativa ao conversor catalítico a montante pela configuração das camadas de catalisador como duas camadas neste modo. O conversor catalítico a jusante pode deste modo ser rapidamente aquecido e ativado. Em adição, NOx pode ser eficientemente purificado pela provisão do ródio para o qual o desempenho de purificação é particularmente alto para a segunda camada, que se torna a superfície mais lateral.

[0021] Incidentalmente, a influência da toxicidade de ródio pelo fósforo e enxofre é uma preocupação devido a provisão de ródio a uma segunda camada, que se torna a superfície mais lateral. Todavia, uma vez que o gás de exaustão tendo passado através do conversor catalítico a montante flui para o conversor catalítico a jusante, a influência da toxicidade pelos fósforos e enxofre é pequena em comparação ao conversor catalítico a montante. Portanto, o gás de exaustão pode ser eficientemente purificado ao longo de um período de tempo estendido.

[0022] Neste caso, é preferível para o conversor catalítico a montante e para o conversor catalítico a jusante cada qual incluir um substrato (311, 321) e uma pluralidade de camadas de catalisador (31L, 32L) carregadas para serem estratificadas no substrato, ródio que não seja contido em uma camada (314) em uma superfície mais lateral entre a pluralidade de camadas de catalisador do conversor catalítico a montante e o ródio a ser contido em uma camada (323) em uma superfície mais lateral entre a pluralidade de camadas de catalisador do

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8/32 conversor catalítico a jusante.

[0023] De acordo com a presente invenção, o conversor catalítico a montante é configurado pelo substrato e a pluralidade de camadas de catalisador carregadas neste substrato, com ródio não sendo contido na camada na superfície mais do lado. A toxicidade do ródio, que é particularmente de alto preço e tem alto desempenho de purificação como um metal nobre catalítico, pelos fósforos e enxofre pode, deste modo, ser suprimida.

[0024] Em adição, de acordo com a presente invenção, o conversor catalítico a jusante é configurado pelo substrato e pluralidade de camadas catalíticas carregadas neste substrato, com ródio sendo contido na camada na superfície mais lateral. O gás de exaustão pode deste modo ser eficientemente purificado pelo ródio tendo alto desempenho de purificação. Aqui, embora a influência da toxicidade do ródio pelo fósforo e enxofre seja uma preocupação devido a provisão de ródio na superfície mais lateral, uma vez que o gás de exaustão que tem passado através do conversor catalítico flui para o conversor catalítico a jusante, a influência da toxicidade pelo fósforo e enxofre é pequena em comparação com o conversor catalítico a montante. Portanto, o gás de exaustão pode ser eficientemente purificado ao longo de um período de tempo estendido.

[0025] Neste caso, é preferível que o conversor catalítico a montante e o conversor catalítico a jusante ambos sejam providos imediatamente após o motor de combustão interna.

[0026] De acordo com a presente invenção, pela provisão do conversor catalítico a montante e conversor catalítico a jusante imediatamente após o motor de combustão interna, o conversor catalítico a jusante, que é um estágio mais baixo que não se aquece facilmente, pode ser rapidamente aquecido. Um declínio no desempenho de purificação durante as baixas temperaturas tais como imediatamente após

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9/32 a partida do automóvel pode deste modo ser prevenido.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0027] A figura 1 é um diagrama esquemático mostrando uma configuração de um motor e um aparelho do mesmo de purificação de gás de exaustão de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0028] a figura 2 é uma vista lateral mostrando uma configuração de uma unidade de conversor catalítico de acordo com a modalidade;

[0029] a figura 3 é uma vista em corte transversal mostrando uma configuração de um conversor catalítico a montante de acordo com as modalidades;

[0030] a figura 4 é uma vista em corte transversal mostrando uma configuração de um conversor catalítico a jusante de acordo com a modalidade;

[0031] a figura 5 é uma ilustração mostrando esquematicamente uma reação associada com a purificação de gás de exaustão de acordo com a modalidade;

[0032] a figura 6 é uma ilustração mostrando esquematicamente uma reação associada com a purificação de gás de exaustão de acordo com a modalidade;

[0033] a figura 7 é um gráfico mostrando a flutuação na temperatura do conversor catalítico a montante de acordo com a modalidade;

[0034] a figura 8 é um gráfico mostrando a flutuação na temperatura do conversor catalítico a jusante de acordo com a modalidade;

[0035] a figura 9 é um gráfico mostrando a quantidade emitida de NOx por unidade de tempo;

[0036] a figura 10 é um gráfico mostrando a dependência da temperatura da taxa de purificação de NMOG de cada metal nobre catalítico;

[0037] a figura 11 é um gráfico mostrando a dependência da temperatura da taxa de purificação de NOx de cada metal nobre catalítico;

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10/32 e

[0038] a figura 12 é um gráfico mostrando a dependência da razão de ar-combustível do desempenho de purificação de NOx de ródio. MODALIDADE PREFERIDA PARA REALIZAR A INVENÇÃO [0039] Uma modalidade da presente invenção será explicada a seguir enquanto referindo-se aos desenhos.

[0040] A figura 1 é um diagrama esquemático mostrando uma configuração de um motor de combustão interna 1 (a seguir simplesmente referido como motor) e um aparelho de purificação de gás de exaustão 2 de acordo com a presente modalidade.

[0041] O motor 1 inclui uma pluralidade de cilindros que não são ilustrados e canalização de admissão 11 e canalização de exaustão 12 que estão em comunicação com estes cilindros. Uma válvula reguladora que não é ilustrada, válvulas de injeção de combustível 13, e válvulas de admissão são providas na canalização de admissão 11.

[0042] A válvula de injeção de combustível 13 é provida em cada cilindro entre a válvula reguladora e a válvula de admissão de cada cilindro. As válvulas de injeção de combustível 13 são conectadas a uma bomba de combustível que não é ilustrada, bem como sendo eletricamente conectadas a uma unidade de controle eletrônico (a seguir referidas como ECU) 5, e os momentos de abertura destas válvulas de injeção de combustível 13 são controladas pela ECU 5.

[0043] O aparelho de purificação de gás de exaustão 2 é configurado para incluir uma unidade de conversor catalítico 3 provida na canalização de gás de exaustão 12 imediatamente após o motor 1, e a ECU 5 que controla as válvulas de injeção de combustível 13.

[0044] A unidade de conversor catalítico 3 é configurada para incluir um conversor catalítico de dois estágios de um conversor catalítico a montante 31 e um conversor catalítico a jusante 32 provido mais no lado a jusante do que este conversor catalítico a montante 31. Este

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11/32 conversor catalítico a montante 31 e conversor catalítico a jusante 32 cada qual é configurado pelo carregamento de um catalisador de três vias, que oxida NMOG e CO reduz NOx em uma estrutura de colmeia e purifica o gás de exaustão descarregado do motor 1.

[0045] A figura 2 é uma vista lateral mostrando a configuração da unidade de conversor catalítico 3.

[0046] A unidade de conversor catalítico 3 é configurada para incluir o conversor catalítico a montante e conversor catalítico a jusante 32, um invólucro que aloja estes conversores 31 e 32 e um coletor do lado a montante 34 e coletor do lado a jusante 35, respectivamente, providos em um lado a montante e lado a jusante deste invólucro. Deverá ser notado que a figura 2 mostra uma vista em que uma porção do invólucro 33 é cortada.

[0047] O invólucro 33 é de um formato substancialmente cilíndrico e inclui uma primeira câmara de alojamento 331 que aloja o conversor catalítico a montante 31 de formato substancialmente colunar e uma segunda câmara de alojamento 332 que aloja o conversor catalítico a jusante 32 de formato substancialmente colunar. Em adição, a porção de diâmetro reduzido 333 que é mais reduzido em diâmetro do que o diâmetro interno destas câmaras de alojamento 331 e 332 é formada entre a primeira câmara de alojamento 331 e segunda câmara de alojamento 332.

[0048] Uma extremidade do coletor do lado a montante 34 no lado a jusante é conectada ao invólucro 33 e uma extremidade no lado a montante é conectada a cada cilindro do motor via um coletor de exaustão provido com rolos corredores.

[0049] Uma extremidade do coletor do lado a jusante 35 no lado a montante é conectado ao invólucro 33 e uma extremidade no lado a jusante é conectada à canalização de exaustão que se estende abaixo do piso do automóvel.

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12/32 [0050] O gás de exaustão flui como abaixo descrito na unidade de conversor catalítico 3 configurada no modo acima.

[0051] O gás de exaustão descarregado de cada cilindro do motor é fundido via a tubulação de exaustão e retificado pelo coletor do lado a montante 34 e é então introduzido no invólucro 33. O gás de exaustão introduzido no invólucro 33 é purificado pelo conversor catalítico a montante 31 dentro da primeira câmara de alojamento 331, então passa através da porção de diâmetro reduzido 333, é purificado pelo conversor catalítico a jusante 32 dentro da segunda câmara de alojamento 332 e é descarregado do invólucro 33. O gás de exaustão descarregado do invólucro 33 passa através do coletor do lado a jusante 35 e é então descarregado para fora do automóvel, através da canalização de exaustão.

[0052] Aqui em particular, a unidade de conversor catalítico 3 é provida imediatamente após o motor 1 como acima descrito. Em outras palavras, a unidade de conversor catalítico 3 não é provida sob o piso do automóvel. Portanto, o conversor catalítico a montante 31 e o conversor catalítico a jusante 32 são ambos providos imediatamente após o motor e assim o gás de exaustão de relativamente alta temperatura é fornecido aos mesmos. Pela configuração no modo acima, a unidade de conversor catalítica 3 torna-se uma parte da passagem de gás de exaustão do motor 1 para purificar o gás de exaustão que flui através da dita passagem de exaustão.

[0053] Em adição, um sensor de LAF 61 e um sensor de concentração de oxigênio 62 são providos na unidade de conversor catalítico

3. O sensor de LAF 61 é fixado no coletor 34 do lado a montante 34 de tal modo que a sua porção de detecção é posicionada dentro do coletor do lado a montante 34. O sensor de concentração de oxigênio 62 é fixado no invólucro 33 de tal modo que a sua porção de detecção fica posicionada dentro da porção de diâmetro reduzido 333. Deverá ser

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13/32 notado que a operação destes sensores 61 e 62 será explicada em detalhes mais adiante.

[0054] Em seguida, as configurações específicas do conversor catalítico a montante 31 e do conversor catalítico a jusante 32 serão explicadas em detalhes.

[0055] Os catalisadores de três vias carregados nestes conversores catalíticos 31 e 32 contêm um material de OSC tendo capacidade de armazenamento de oxigênio, em adição a um metal nobre catalítico tendo capacidade de purificação de NOx. Mais especificamente, é preferível conter pelo menos um selecionado do grupo consistindo de ródio, paládio e platina como metal nobre catalítico tendo capacidade de purificação de NOx. Entre estes metais nobres catalíticos, o desempenho de purificação de NOx do ródio é particularmente alto. Em adição, mais especificamente, é preferível conter pelo menos um selecionado do grupo consistindo de cério e zircônio como material de OSC tendo capacidade de armazenamento de oxigênio.

[0056] A figura 3 é uma vista em corte transversal mostrando a configuração do conversor catalítico a montante 31.

[0057] O conversor catalítico a montante 31 inclui um substrato 311 da estrutura de colmeia e uma camada de catalisador de três camadas 31L carregada neste substrato 311. Esta camada de catalisador de três camadas 31L é configurada para incluir uma primeira camada 312, uma segunda camada 313 e uma terceira camada 314, nesta ordem, do lado do substrato 311 para o lado da superfície.

[0058] A primeira camada 312 contém paládio (Pd) como metal nobre catalítico tendo capacidade de purificação de NOx, e principalmente reduz NOx pela ação deste paládio. Quando este processo avança, a oxidação do paládio avança e a capacidade de redução de NOx declinará logo; portanto, o paládio é de preferência carregado em um suporte feito de um material de OSC. O oxigênio é deste modo ar

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14/32 mazenado no material de OSC e a oxidação do paládio é inibida; portanto, a quantidade de paládio usada pode ser reduzida enquanto mantendo a capacidade de redução de NOx (vide figura 5).

[0059] A segunda camada 313 contém ródio (Rh) como um metal nobre catalítico tendo capacidade de purificação de NOx e principalmente purifica NMOG e NOx pela ação deste ródio. Quando este processo avança, há uma tendência para a oxidação de ródio avançar e formar uma solução sólida (assentada) em um suporte tal como de alumina e o desempenho de purificação para NMOG e NOx declinar. Portanto, é preferível para o ródio ser suportado no óxido de metal irredutível revestido no suporte. A oxidação de ródio e formação de uma solução sólida no suporte são deste modo suprimidos; portanto, a quantidade de ródio requerida para ser usada pode ser reduzida enquanto mantendo o desempenho de purificação para NMOG e NOx. Embora o óxido de metal irredutível não esteja particularmente limitado, é preferível que seja um óxido de pelo menos um metal selecionado do grupo consistindo em bário, cálcio, magnésio e estrôncio. Em adição, similarmente à primeira camada 312, é preferível para ródio ser carregado em um suporte feito de um material de OSC na segunda camada 313.

[0060] A terceira camada 314 contém paládio (Pd) como um metal nobre catalítico tendo capacidade de purificação de NOx, e principalmente oxida NMOG pela ação deste paládio. Em adição, é preferível que ródio, que tem um desempenho de purificação de NOx particularmente alto, não seja contido na terceira camada 314, que é, no máximo, lado da superfície do conversor catalítico a montante 31. Aqui, é preferível que a terceira camada 314 contenha ainda um óxido de metal de base (BMO). Uma vez que óxido de metal de base deste modo une o paládio, oxidação de paládio (conversão de PdO) é promovida e o desempenho de purificação para NMOG e CO pode ser ainda me

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Ihorado (vide figura 6). Similarmente às outras camadas, é preferível que paládio seja carregado em um suporte bem-conhecido tal como de alumina para a terceira camada 314 também. Embora particularmente não limitado, óxidos tais como de bário, cálcio, magnésio e estrôncio podem ser exemplificados como óxido de metal de base.

[0061] A figura 4 é uma vista em corte transversal mostrando a configuração do conversor catalítico a jusante 32.

[0062] O conversor catalítico a jusante 32 inclui um substrato 321 de estrutura de colmeia e uma camada de catalisador de duas camadas 32L carregada nesse substrato 321. Esta camada de catalisador de duas camadas 32L é configurada para incluir uma primeira camada 322 e uma segunda camada 323, nesta ordem, do substrato 321 para o lado da superfície.

[0063] A primeira camada 322 contém paládio (Pd) como um catalisador de metal nobre tendo capacidade de purificação de NOx e principalmente reduz NOx pela ação deste paládio. Em geral, a compatibilidade de paládio com platina e ródio é pobre, e há uma tendência em ligar com estes, levando à declinação do desempenho do catalisador; todavia, na presente modalidade, uma vez que a primeira camada 322 e a segunda camada 323 são divididas para serem separadas, um declínio no desempenho do catalisador pode ser suprimido. Em adição, se o paládio for exposto a gás de alta temperatura, há uma tendência a cobrir a superfície de catalisador pela granulação, levando ao declínio do desempenho; todavia, na presente modalidade, uma vez que incidência direta de gás de alta temperatura é evitada pelo revestimento com a segunda camada 323, um declínio no desempenho de purificação pode ser suprimido.

[0064] Além do mais, se a oxidação de paládio estiver avançando pelo processo de redução de NOx na primeira camada 322, a capacidade de redução de NOx declinará logo; portanto, é preferível que o

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16/32 paládio seja carregado em um suporte feito de um material de OSC. A oxidação de paládio é deste modo suprimida pelo oxigênio sendo armazenado no material de OSC; portanto, a quantidade de paládio usada pode ser reduzida enquanto mantendo a capacidade de redução de Nox.

[0065] A segunda camada 323 contém ródio como um catalisador de metal nobre tendo capacidade de purificação de NOx e principalmente purifica NMOG e NOx pela ação deste ródio. Uma vez que a segunda camada 323 ainda contém platina na presente modalidade, a oxidação de NOx pode ser ainda melhorada pela reação reformadora de vapor (SR) sendo promovida. Deverá ser notado que, geralmente, se platina for exposta a um gás de alta temperatura, embora haja uma tendência para outras superfícies de catalisador serem cobertas pela granulação, levando o desempenho a um declínio, na presente modalidade, uma vez que o gás abaixado em temperatura a alguma extensão, pela passagem através do conversor catalítico a montante 31 e a porção de diâmetro reduzido 333 contata a segunda camada 323 , um declínio no desempenho de purificação de NOx pela segunda camada 323 pode ser suprimido.

[0066] Os conversores catalíticos 31 e 32 tendo tais estruturas em camada acima são ajustados na seguinte sequência. Primeiramente, o pó de base do suporte e o componente de metal nobre são dispersos em um solvente (por exemplo, água ) para preparar uma pasta fluída. Um material de base em colmeia como substrato é imerso nesta pasta fluida, extraído daí e seco e então calcinado, formando deste modo uma camada de revestimento de lavagem (primeira camada) no substrato. Deverá ser notado que a concentração da pasta fluida é apropriadamente ajustada de modo a conseguir uma predeterminada espessura de revestimento de lavagem (a segunda camada) e após ser formada na camada de revestimento de lavagem já formada por repetir

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17/32 em sequência tal processo.

[0067] Em seguida, o teor do material de OSC será comparado entre o conversor catalítico a montante 31 e o conversor catalítico a jusante 32. A seguir a tabela mostra uma conformação preferida para teor de material de OSC no conversor catalítico a jusante em um caso do teor do material de OSC no conversor catalítico a montante ser ajustado para 1.

Tabela 1

	Teor de Material de OSC
Conversor Catalítico a Montante	1
Conversor Catalítico a Jusante	0,35 (0,3 a 1)

[0068] Como mostrado nesta tabela, quando comparar estes conversores catalíticos 31 e 32, o teor do material de OSC no conversor catalítico a montante 31 é de preferência maior do que o teor do material de OSC no conversor catalítico a jusante 32. Mais especificamente, em um caso do teor do material de OSC no conversor catalítico a montante 31 ser ajustado para 1, o teor do material de OSC no conversor catalítico a jusante 32 é de preferência ajustado para ser não mais que 1 e pelo menos 0,3. Na presente modalidade, a proporção do teor de material de OSC no conversor catalítico a jusante 32 em relação ao teor de material de OSC no conversor catalítico a montante 31 é ajustada para 0,35.

[0069] Aqui, um processo para determinar o teor do material de OSC no conversor catalítico a montante 31 e conversor catalítico a jusante 32 serão explicados. O teor do material de OSC é requerido que seja ajustado de modo a ser capaz de compensar a sua capacidade de armazenamento de oxigênio mesmo após a degradação do material de OSC. Em adição, a degradação devido ao calor é a maior causa de degradação do material de OSC. Portanto, o teor do material de OSC deve ser apropriadamente ajustado de acordo com a carga térmica no conversor catalítico a montante 31 e no conversor catalítico a

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18/32 jusante 32 na passagem de exaustão.

[0070] A figura 7 é um gráfico mostrando a flutuação na temperatura do conversor catalítico a montante 31.

[0071] A figura 8 é um gráfico mostrando a flutuação na temperatura do conversor catalítico a jusante 32. Nestas figuras 7 e 8, as linhas tracejadas indicam velocidade de veículo e as linhas sólidas indicam a flutuação na temperatura dos conversores catalíticos 31 e 32 para um layout predeterminado.

[0072] Como mostrado nestas figuras 7 e 8, a temperatura dos respectivos conversores catalíticos 31 e 32 flutuam dependendo da velocidade de veículo dentro de uma predeterminada faixa. Como mostrado na figura 7 a temperatura do conversor catalítico a montante flutua entre cerca de 400^QC e cerca de 750^QC. Em adição, como mostrado na figura 8, a temperatura do conversor catalítico a jusante é mais baixa do que a temperatura do conversor catalítico a montante 31 e flutua entre cerca de 250^QC e cerca de 550^QC.

[0073] Nesta maneira, mesmo em um caso de realizar o acionamento do mesmo, uma carga térmica maior atua no conversor catalítico a montante 31 do que do conversor catalítico a jusante 32. Portanto, estes teores do material de OSC no conversor catalítico a montante 31 e o conversor catalítico a jusante 32 são ajustados para uma proporção apropriada levando a carga térmica em consideração, de modo a ser capaz de compensar a capacidade de armazenamento de oxigênio mesmo após a degradação devido ao calor.

[0074] Em seguida, o teor de metal nobre catalítico será com- parado entre o conversor catalítico a montante 31 e o conversor catalítico a jusante 32. Quando comparar estes dois conversores catalíticos 31 e 32, o teor do metal nobre catalítico no conversor catalítico a jusante 32 é de preferência maior do que o teor de metal nobre catalítico no conversor catalítico a montante 31. Como descrito acima, na presente

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19/32 modalidade, ródio, paládio e platina são usados como metal nobre catalítico. Portanto, o teor de ródio, que tem o desempenho de purificação mais alto entre estes metais nobres catalíticos, será comparado para os dois conversores catalíticos 31 e 32. A tabela seguinte mostra uma conformação preferida para o teor de ródio no conversor catalítico a jusante em um caso do teor de ródio no conversor catalítico a montante ser ajustado para 1.

Tabela 2

	Teor de Ródio
Conversor catalítico a montante	1
Conversor catalítico a jusante	1,5 (1 a1,5)

[0075] Como mostrado nesta tabela, quando comparar estes conversores 31 e 32, o teor de ródio no conversor catalítico a jusante 32 é de preferência maior do que o teor de ródio no conversor catalítica a montante 31. Mais especificamente, em um caso do teor de ródio no conversor catalítico a montante 31 sendo ajustado para 1, o teor de ródio no conversor catalítico a jusante 32 é de preferência ajustado para ser não mais que 1,5 e pelo menos 1. Na presente modalidade, a proporção de teor de ródio no conversor catalítico a jusante 32 em relação ao teor no conversor catalítico a montante 31 é ajustada para 1,5.

[0076] Com referência de volta à figura 1, o acima mencionado sensor de LAF 61 e o sensor de concentração de oxigênio 62 são conectados a ECU 5.

[0077] O sensor de LAF 61 emite, para ECU 5, um sinal dependendo de um componente do gás de exaustão na passagem de exaustão que flui para o conversor catalítico a montante 31. Mais especificamente, o sensor de LAF 61 detecta a razão de ar-combustível do gás de exaustão que flui para o conversor catalítico a montante 31, e emite um sinal KACT de acordo com a razão de ar-combustível detectada à ECU 5.

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20/32 [0078] O sensor de concentração de oxigênio 62 emite, para ECU 5, um sinal dependendo de um componente do gás de exaustão na passagem de exaustão que flui para o conversor catalítico a jusante 32. Mais especificamente, o sensor de concentração de oxigênio 62 detecta a concentração de oxigênio (razão de ar-combustível) do gás de exaustão descarregado do conversor catalítico a montante 31 e que flui para o conversor catalítico a jusante 32, e emite um sinal VO2 de acordo com a concentração de oxigênio assim detectada para a ECU 5.

[0079] Aqui, as características de saída do sensor de LAF 61 e o sensor de concentração de oxigênio 62 serão comparadas. O sensor de LAF 61 gera uma saída KACT, ao longo de uma faixa mais ampla da razão de ar-combustível do que do sensor de concentração de oxigênio 62, de um nível substancialmente proporcional a mesma. Especificamente, o sensor de LAF 61 é capaz de detectar a razão de arcombustível ao longo de uma faixa mais ampla do que o sensor de concentração de oxigênio 62. O sensor de concentração de oxigênio 62 gera a saída VO2 de um alto nível de sensitividade que é substancialmente proporcional à concentração de oxigênio do gás de exaustão, quando a concentração de oxigênio do gás de exaustão está dentro de uma faixa Δ no vizinho da razão de ar-combustível teórica. Em adição, o sensor de concentração de oxigênio 62 gera uma saída VO2 de um nível substancial mente constante nas concentrações de oxigênio fora da faixa acima mencionada Δ.

[0080] A ECU 5 inclui um circuito de entrada tendo funções tais como de nivelar as formas de onda do sinal de entrada dos vários sensores, corrigindo os níveis de voltagem para níveis predeterminados, e convertendo valores do sinal analógico para valores de sinal digital, e uma unidade de processamento computacional central (a seguir referido como CPU). Em adição, a ECU 5 inclui um circuito de

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21/32 armazenamento que armazena os vários programas operacionais executados pela CPU, resultados computacionais, etc., e um circuito de saída que emite um sinal de controle aos atuadores que acionam as válvulas de injeção de combustível 13.

[0081] Entre os módulos configurados pela ECU 5 incluindo tal hardware acima mencionado, apenas a configuração relacionada ao controle das válvulas de injeção de combustível 13 é ilustrada na figura 1. O módulo ilustrado na figura 1 inclui uma porção de cálculo da razão de ar-combustível 51 que calcula uma razão de ar-combustível de alvo KCMD do motor 1 e uma porção de cálculo da quantidade de injeção de combustível 52 que calcula a quantidade de injeção de combustível de acordo com a razão de ar-combustível-alvo KCMD. Aqui, a razão de ar-combustível KCMD é um valor-alvo da saída KACT do sensor de LAF 61.

[0082] Após ter calculado um valor de referência para a quantidade de injeção de combustível do motor 1 com base na velocidade de revolução e pressão absoluta na canalização de admissão do motor 1 obtidas dos vários sensores que não são ilustrados, a porção de cálculo da quantidade de injeção de combustível 52 corrige o valor de referência levando em conta várias condições do motor 1 e determina esta como a quantidade de injeção de combustível.

[0083] Em seguida, a porção de cálculo da quantidade de injeção de combustível 52 realiza controles de realimentação da razão de arcombustível do motor 1 pelo ajuste da quantidade de injeção previamente calculada, de modo que a saída KACT do sensor de LAF 61 converge para a razão de ar-combustível KCMD calculada pela porção de cálculo da razão de ar-combustível-alvo 51. A quantidade de injeção de combustível calculada pela porção de cálculo da quantidade de injeção de combustível 52 é transmitida às válvulas de injeção de combustível 13. As válvulas de injeção de combustível 13 injeta o

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22/32 combustível a ângulos predeterminados de manivela do motor 1, pelo que a combustão é realizada no motor 1.

[0084] Deverá ser notado que, uma vez que a técnica de controle específica para controle da razão de ar-combustível tenha sido explicada em detalhes pelos presentes requerentes na Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa N^Q 2001-182528 e similar, uma explicação em maiores detalhes para o mesmo será omitida aqui. [0085] A porção de cálculo da razão de ar-combustível-alvo 51 sucessivamente calcula a razão de ar-combustível-alvo KCMD do motor 1 com base na saída KACT do sensor de LAF 61 e a saída VO2 do sensor de concentração 62.

[0086] Na presente modalidade, a fim de elevar a estabilidade e confiabilidade do controle da convergência do valor-alvo para a saída do sensor de concentração de oxigênio 62, a razão de ar-combustívelalvo KCMD é calculada de modo a levar a saída V2 do sensor de concentração de oxigênio 62 a convergir para o valor-alvo pelo controle de modo deslizante, que é uma técnica de controle de realimentação tendo alta estabilidade a ruído e similar. Este controle de modo deslizante requer um modelo do objeto de controle. Na presente modalidade, o sistema de exaustão configurado pelo sensor de LAF 61, conversor catalítico a montante 31 e sensor de concentração de oxigênio 62 na jusante do motor 1 é ajustado como objeto de controle P do controle de modo deslizante.

[0087] Um controlador de modo deslizante adaptativo 511 supõe este objeto de controle P acima mencionado como o sistema que gera a saída VO2 do sensor de concentração de oxigênio 62 através do componente de tempo inativo e componente de retardo em resposta da saída KACT do sensor de LAF 61 e modela o comportamento deste sistema previamente por um sistema de tempo discreto. Então, o controlador de modelo deslizante adaptativo 511 leva o tempo inativo pos

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23/32 suído por este sistema e o tempo inativo possuído pelo motor 1 e ECU 5 em conta e sucessivamente calcula a razão de ar-combustível-alvo KCMD de modo a levar a saída VO2 do sensor de concentração de oxigênio 62 a igualar ao seu valor-alvo por meio do controle de modo deslizante adaptativo.

[0088] Aqui, o valor-alvo para a saída VO2 do sensor de concentração de oxigênio 62 é ajustado na vizinhança da razão de arcombustível teórica, por exemplo. A razão de ar-combustível do motor 1 é deste modo controlada de modo que a razão de ar-combustível de gás de exaustão que flui para o conversor catalítico as jusante 32 iguala a razão de ar-combustível teórica e o gás de exaustão é eficientemente purificada por este conversor catalítico a jusante 32.

[0089] Um identificador de tempo efetivo 512 sucessivamente identifica os parâmetros incluídos no modelo usando dados da saída KACT do sensor de LAF 61 e saída VO2 do sensor de concentração de oxigênio 62, a fim de compensar a influência das flutuações no comportamento no objeto de controle P modelado.

[0090] Um preditor de estado 513 calcula um valor previsto para a saída VO2 do sensor de concentração de oxigênio 62 a fim de compensar o tempo inativo acima mencionado. Com o controlador de modelo deslizante adaptativo 511, a razão de ar-combustível-alvo KCMD é sucessivamente gerada pelo algoritmo de molde deslizante adaptativo com base no modelo, usando o valor previsto para a saída VO2 do sensor de concentração de oxigênio 62 previsto pelo preditor do estado 513 e parâmetros identificados pelo identificador de tempo efetivo 512.

[0091] Deverá ser notado que, uma vez que o controle de razão de ar-combustível usando este controle de modo deslizante tenha sido explicado na Publicação do Pedido de Patente Não Examinada Japonesa n^Q 2000-230451 em adição a Publicação do Pedido de Patente

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Não Examinada Japonesa n^Q 2001-182528 acima mencionada pelos presentes requerentes, uma explicação em maiores detalhes sobre o mesmo será omitida aqui.

[0092] Em seguida, para exemplos baseados na modalidade configurada no modo acima, a sua quantidade de emissão de NOx será comparada com os exemplos comparativos.

[0093] A figura 9 mostra a quantidade de emissão por tempo unitário de NOx em caso de deslocamento nas velocidades de veículo mostradas nas figuras 7 e 8. Na figura 9, novo artigo indica os resultados do presente exemplo. Em adição, artigo convencional A e artigo convencional B, respectivamente indicam os resultados dos exemplos comparativos configurados com base na tecnologia convencional.

[0094] Aqui, o artigo no qual a quantidade de ródio usado foi reduzida em 50% em relação ao artigo convencional A foi preparado como artigo convencional B. Em adição, um artigo no qual a quantidade de ródio usado foi reduzida em 50% em relação ao artigo convencional A foi também preparado como um novo artigo.

[0095] Como mostrado na figura 9, quando a quantidade de ródio usada foi ajustada para 50% no artigo convencional, o desempenho de purificação declinou e a quantidade de emissão de NOx aumentou drasticamente. Em contraste, com o presente exemplo, a quantidade de emissão de NOx pode ser decrescida mais do que o artigo A convencional, independentemente da quantidade de ródio usada tendo sido reduzida em 50% em relação ao artigo convencional A. Portanto, com o presente exemplo, foi confirmado que alto desempenho de purificação pode ser conseguido por usar eficientemente o ródio de uma pequena quantidade em relação aos artigos convencionais.

[0096] Como descrito em detalhes acima, de acordo com a presente modalidade, a unidade de conversor catalítico 3 que purifica o gás de exaustão foi configurada nos dois estágios de conversor catalí

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25/32 tico a montante 31 e conversor catalítico a jusante 32, ainda, o teor de material de OSC no conversor catalítico a montante 31 era maior do que o teor do material de OSC no conversor catalítico a jusante 32. Neste modo, mesmo em um caso da razão de ar-combustível do gás de exaustão que flui no conversor catalítico a montante 31 ser instável, a razão de ar-combustível do gás de exaustão em um lado a jusante do mesmo, isto é, do gás de exaustão que flui para o conversor catalítico a jusante 32, pode ser estabilizada. Além do mais, em adição a isto, a capacidade térmica do conversor catalítico a jusante 32 é pequena e, assim, o desempenho de elevação de calor do conversor catalítico a jusante 32 pode ser melhorado.

[0097] Em adição, de acordo com a presente modalidade, o sensor de LAF 61 e o sensor de concentração de oxigênio 62 são providos e assim a razão de ar-combustível do motor 1 é controlada de modo que a razão de ar-combustível do gás de exaustão que flui para o conversor catalítico a jusante 32 iguala ao valor alvo ajustado no vizinho da razão de ar-combustível teórica, com base nos sinais de saída KACT e VO2 emitidos destes sensores 61 e 62. A razão de arcombustível do gás de exaustão que flui para o conversor catalítico a jusante 32 pode deste modo ser mais estabilizada na vizinhança da razão de ar-combustível teórica.

[0098] De acordo com a presente modalidade, uma vez que a razão de ar-combustível do gás de exaustão que flui para o conversor catalítico a jusante 32 pode ser estabilizada na vizinhança da razão de ar-combustível teórica no modo acima, é possível eficientemente purificar o gás de exaustão pelo conversor catalítico a jusante 32 em particular. Especificamente, o desempenho de purificação de gás de exaustão pode ser mantido sem adição de metal nobre catalítico em excesso da perspectiva total do conversor catalítico a montante 31 e conversor catalítico a jusante 32. Em outras palavras, em comparação

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26/32 a um aparelho de purificação de gás de exaustão convencional, a quantidade de metal nobre catalítico usada pode ser reduzida sem redução do desempenho de purificação de gás de exaustão.

[0099] Em adição, de acordo com a presente modalidade, o teor de metal nobre catalítico no conversor catalítico a jusante 32 era maior do que o teor do conversor catalítico a montante 31. Como descrito acima, a razão de ar-combustível do gás de exaustão que flui para o conversor catalítico a jusante 32 pode ser estabilizada na vizinhança da razão de ar-combustível teórica na presente modalidade. Portanto, o metal nobre catalítico pode ser eficientemente usado como um todo por tornar grande o teor de metal nobre catalítico no conversor catalítico a jusante, para o qual a razão de ar-combustível tenha sido estabilizada. Consequentemente, a quantidade de metal nobre catalítico usada pode ser mais reduzida. Em adição, uma vez que conversor catalítico a montante 31 está mais próximo do motor 1 do que o conversor catalítico a jusante 32, a influência da degradação térmica no mesmo é grande. Portanto, a influência da degradação térmica no metal nobre catalítico como um todo pode ser reduzida por tornar o teor do metal nobre catalítico no conversor catalítico a montante 31, menor que o conversor catalítico a jusante 32. Consequentemente, o desempenho de purificação pela unidade de conversor catalítico 3 pode ser mantido maior.

[00100] Em adição, de acordo com a presente modalidade, pelo menos um selecionado do grupo consistindo em ródio, paládio e platina é usado como metal nobre catalítico. O desempenho de purificação de NOx pela unidade de conversor catalítico 3 pode deste modo ser assegurado. Aqui, o desempenho de purificação de ródio, paládio e platina será comparado.

[00101] A figura 10 é um gráfico mostrando a dependência de temperatura da taxa de purificação de NMOG de cada metal nobre catalí

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27/32 tico.

[00102] Como mostrado na figura 10, em comparação ao paládio e platina, o ródio mostra uma taxa de purificação de NMOG mais alta a partir de um estado em que a temperatura de catalisador é baixa.

[00103] A figura 11 é um gráfico mostrando a dependência de temperatura da taxa de purificação de NOx de cada metal nobre catalítico. [00104] Como mostrado na figura 11, em comparação ao paládio e platina, o ródio mostra uma taxa de purificação de NOx mais alta a partir de um estado em que a temperatura de catalisador é baixa. Em adição, o ródio mostra uma taxa de purificação de NOx particularmente alta mesmo após ter atingido a temperatura de ativação. Entre os metais nobres catalíticos, o ródio possui particularmente alto desempenho de purificação, como acima descrito.

[00105] A figura 12 é um gráfico mostrando a dependência da razão de ar-combustível do desempenho de purificação de NOx de ródio. Na figura 12, a linha pontilhada indica a dependência da razão de arcombustível da quantidade de emissão de NOx (ppm) em um caso da quantidade de ródio usado sendo ajustada como A e a linha sólida indica a dependência da razão de ar-combustível da quantidade de emissão de NOx (ppm)_em um caso da quantidade de ródio usado sendo ajustada como B, que é 30% de A.

[00106] Como mostrado na figura 12, o desempenho de purificação de ródio é particularmente alto na vizinhança da razão de arcombustível teórica e decresce quando desviando da razão de arcombustível teórica para o lado fraco e lado rico. Em particular, quando desviar da razão de ar-combustível teórica para o lado fraco, o desempenho de purificação de NOx repentinamente declina-se de modo drástico.

[00107] Aqui, um caso em que a quantidade de ródio usado fica ajustado para A será comparado com um caso de ser ajustado para B.

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Como mostrado na figura 12, quando a quantidade de ródio usado é decrescida, o declínio no desempenho de purificação de NOx para o lado fraco é mais repentino. Em outras palavras, quando a quantidade de ródio usado é reduzida, a largura da janela no lado fraco torna-se repentinamente estreita. Isto indica que o desempenho de purificação de NOx pode ser mantido por manter a razão de ar-combustível dentro da faixa de janela estreita, mesmo que a quantidade de ródio usado fosse reduzida. Na presente modalidade, por levar a razão de arcombustível do gás de exaustão que flui para o conversor catalítico a jusante 32 conter mais ródio como acima descrito, é possível manter um alto desempenho de purificação de NOx a despeito da quantidade de ródio usado ser reduzida deste modo.

[00108] Em adição, de acordo com a presente modalidade, pelo menos um selecionado do grupo que consiste em cério e zircônio é usado como material de OSC. A capacidade de armazenagem de oxigênio pode deste modo ser assegurada pela unidade de conversor catalítica 3.

[00109] Em adição, de acordo com a presente modalidade, as camadas de catalisador 31L do conversor catalítico a montante 31 são configuradas por três camadas, com paládio sendo contido na primeira camada 312, ródio sendo contido na segunda camada 313 e paládio sendo contido na terceira camada 314 na ordem do lado do substrato 311 para o lado da superfície. Incidentalmente, entre os metais nobres catalíticos, ródio é particularmente de alto preço e o desempenho de purificação é alto, como acima descrito. Como um resultado, para o ródio, é necessário evitar a toxicidade pelo fósforo e enxofre tanto quanto possível, enquanto reduzindo a sua quantidade tanto quanto possível. Na presente modalidade, a toxicidade do ródio pelo fósforo e enxofre pode ser suprimida pela provisão de ródio em uma segunda camada 313 que não é a superfície mais lateral. Portanto, o desempe

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29/32 nho de purificação de NOx da unidade de conversor catalítico 3 toda pode ser estabilizado.

[00110] Em adição, de acordo com a presente modalidade, as camadas catalíticas 32L do conversor catalítico a jusante 32 são configuradas pelas duas camadas, com paládio sendo contido na primeira camada 322 e ródio sendo contido na segunda camada 323, em ordem, do lado do substrato 321 para o lado da superfície. A capacidade térmica pode ser reduzida relativa ao conversor catalítico a montante 31 pela configuração das camadas de catalisador 32L como duas camadas neste modo. O conversor catalítico a jusante 32 pode deste modo ser rapidamente aquecido e ativado. Em adição, NOx pode ser eficientemente purificado pela provisão de ródio para o que o desempenho de purificação seja particularmente alto na segunda camada 323, o que torna a superfície mais lateral.

[00111] Incidentalmente, a influência da toxicidade do ródio pelo fósforo e enxofre é uma preocupação devido a provisão de ródio na segunda camada 323, que se torna a superfície mais lateral. Todavia, uma vez que o gás de exaustão tendo passado através do conversor catalítico a montante 31 flui para o conversor catalítico a jusante 32, a influência da toxicidade pelo fósforo e enxofre é pequena em comparação ao conversor catalítico a montante 31. Portanto, o gás de exaustão pode ser eficientemente purificado ao longo de um período de tempo estendido.

[00112] Em adição, de acordo com a presente modalidade, o conversor catalítico a montante 31 é configurado pelo substrato 311 e pela pluralidade de camadas de catalisador 31L carregadas neste substrato 311, com ródio não sento contido na camada na superfície mais lateral. A toxicidade do ródio, que é particularmente de alto preço e tem alto desempenho de purificação como um metal nobre catalítico, pelo fósforo e enxofre pode deste modo ser suprimida.

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30/32 [00113] Em adição, de acordo com a presente modalidade, o conversor catalítico a jusante 32 é configurado pelo substrato 321 e pluralidade de camadas de catalisador 32L carregadas neste substrato 321, com ródio sendo contido na camada na superfície mais lateral. O gás de exaustão pode, deste modo, ser eficientemente purificado pelo ródio tendo alto desempenho de purificação. Aqui, embora a influência da toxicidade do ródio pelo fósforo e enxofre seja uma preocupação devido a provisão de ródio na superfície mais lateral, como acima descrito, uma vez que o gás de exaustão que tem passado através do conversor catalítico a montante 31 flui para o conversor catalítico a jusante 32, a influência da toxicidade pelo fósforo e enxofre é pequena em comparação com o conversor catalítico a montante 31. Portanto, o gás de exaustão pode ser eficientemente purificado ao longo de um período de tempo estendido.

[00114] De acordo com a presente modalidade, pela provisão do conversor catalítico a montante 31 e conversor catalítico a jusante 32 imediatamente após o motor 1, o conversor catalítico a jusante 32, que é um estágio inferior que não se aquece facilmente, pode ser rapidamente aquecido. Um declínio no desempenho de purificação durante as baixas temperaturas tais como imediatamente após a partida do automóvel pode, deste modo ser prevenido.

[00115] Na presente modalidade, a ECU 5 configura o meio de controle de razão de ar-combustível. Mais especificamente, a porção de calcular a razão de ar-combustível 51 e a porção de calcular a quantidade de injeção de combustível 52 configurada pela ECU 5 constituem um meio de controle de razão de ar-combustível. Em adição, o sensor de LAF 61 constitui um sensor de exaustão a montante e o sensor de concentração de oxigênio 62 constitui um sensor de exaustão a jusante.

[00116] Deverá ser notado que a presente invenção não está limi

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31/32 tada à modalidade acima mencionada e várias modificações da mesma são possíveis.

[00117] Por exemplo, embora o conversor catalítico a montante 31 e o conversor catalítico a jusante 32 estejam alojados em um invólucro simples 33 na modalidade acima mencionada, não está limitada ao mesmo. Por exemplo, o conversor catalítico a montante pode ser provido imediatamente após o motor e o conversor catalítico a jusante pode ser provido sob o piso do automóvel espaçado distante do conversor catalítico a montante. A progressão da degradação do conversor catalítico a jusante pode deste modo ser retarda.

[00118] Em adição, a presente invenção pode também ser aplicada a um aparelho de purificação de gás de exaustão tal como de um motor para propulsão náutica tal como motor de popa em que o eixo de manivela é disposto na direção vertical.

EXPLICAÇÃO DOS NUMERAIS DE REFERÊNCIA motor (motor de combustão interna ) aparelho de purificação de gás de exaustão unidade de conversor catalítico (conversor catalítico) conversor catalítico a montante

311 substrato

31L camada de catalisador

312 primeira camada

313 segunda camada

314 terceira camada conversor catalítico a jusante

321 substrato

32L camada de catalisador

322 primeira camada

323 segunda camada unidade de controle eletrônica (meio de controle de razão

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32/32 de ar-combustível) unidade calculadora de razão de ar-combustível-alvo (meio de controle de razão de ar-combustível) unidade calculadora da quantidade de injeção de combustível (meio de controle de razão de ar-combustível) sensor de LAF (sensor de exaustão a montante) sensor de concentração de oxigênio (sensor de exaustão a jusante)

Claims (7)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Aparelho de purificação de exaustão (2) para um motor de combustão interna (1) incluindo um conversor catalítico (3) que é provido em uma passagem de exaustão do motor de combustão interna (1) e purifica o gás de exaustão que flui através da passagem de exaustão, o conversor catalítico contendo um componente tendo capacidade de armazenamento de oxigênio em adição a um metal nobre catalítico tendo capacidade de purificação de NOx e incluindo um conversor catalítico a montante (31) e um conversor catalítico a jusante (32) provido em um lado mais a jusante que o conversor catalítico a montante (31), caracterizado pelo fato de que o conversor catalítico a montante (31) compreende mais do componente tendo capacidade de armazenamento de oxigênio do que do conversor catalítico a jusante (32) e o conversor catalítico a jusante (32) compreende mais do metal nobre catalítico tendo capacidade de purificação de NOx do que o conversor catalítico a montante (31), e em que o aparelho de purificação de exaustão compreende: um sensor de exaustão a montante (61) que emite um sinal de acordo com um componente do gás de exaustão que flui para o conversor catalítico a montante (31);

   um sensor de exaustão a jusante (62) que emite um sinal de acordo com um componente do gás de exaustão que flui para o conversor catalítico a jusante (32); e um meio de controle de razão de ar-combustível (5) para controlar uma razão de ar-combustível do motor de combustão interna (1) com base nos sinais emitidos do sensor de exaustão a montante (61) e sensor de exaustão a jusante (62), de modo que uma razão de ar-combustível do gás de exaustão que flui para um conversor catalíti

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2. 2/3 co a jusante (32) ajusta-se a um valor-alvo ajustado na vizinhança de uma razão de ar-combustível teórica.

   2. Aparelho de purificação de exaustão (2) para um motor de combustão interna (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o metal nobre catalítico tendo capacidade de purificação de NOx inclui pelo menos um selecionado do grupo consistindo em ródio, paládio e platina.
3. 3. Aparelho de purificação de exaustão (2) para um motor de combustão interna (1) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o componente tendo capacidade de armazenamento de oxigênio inclui pelo menos um selecionado do grupo consistindo em cério e zircônio.
4. 4. Aparelho de purificação de exaustão (2) para um motor de combustão interna (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o conversor catalítico a montante (31) inclui um substrato e uma camada de catalisador de três camadas carregadas para serem estratificadas no substrato (311,321), e em que a camada de catalisador de três camadas do conversor catalítico a montante (31) é configurado para incluir uma primeira camada (312) contendo paládio, uma segunda camada (313) contendo ródio, e uma terceira camada (314) contendo paládio, nesta ordem, de um lado do substrato (311,321), para um lado da superfície.
5. 5. Aparelho de purificação de exaustão (2) para um motor de combustão interna (1) de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o conversor catalítico a jusante (32) inclui um substrato (311,321) e uma camada de catalisador de duas camadas carregadas para serem estratificadas no substrato (311,321); e

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   3/3 em que a camada de catalisador de duas camadas do conversor catalítico a jusante (32) é configurada para incluir uma primeira camada (322) contendo paládio e uma segunda camada (323) contendo ródio, nesta ordem, de um lado do substrato (311,321) para um lado da superfície.
6. 6. Aparelho de purificação de exaustão (2) para um motor de combustão interna (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o conversor catalítico a montante (31) e o conversor catalítico a jusante (32) cada qual inclui um substrato (311,321) e uma pluralidade de camadas de catalisador carregadas para serem estratificadas no substrato (311,321), em que o ródio não é contido em uma camada em uma da superfície mais lateral entre a pluralidade de camadas de catalisador do conversor catalítico a montante (31), e em que o ródio é contido em uma camada em uma superfície mais lateral entre a pluralidade de camadas de catalisador do conversor catalítico a jusante (32).
7. 7. Aparelho de purificação de exaustão (2) para um motor de combustão interna (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o conversor catalítico a montante (31) e o conversor catalítico a jusante (32) são ambos providos imediatamente após o motor de combustão interna (1).