JPH0333419A - 触媒コンバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば、自動車のエンジンの排気系に装備さ
れた排気ガス浄化用の触媒コンバータに関する。

（従来の技術） 例えば、自動車には排気ガス中の有害成分を浄化させる
ために触媒コンバータを装備したものがある。すなわち
、この触媒コンバータは、コンバータ容器の内部に触媒
を配置し収納している。

そして、触媒コンバータは、コンバータ容器に流入した
排気ガスを触媒の前面中央部に流入させる。

そして、排気ガスを触媒の軸方向一端側から他端側へ流
通させて触媒に通過させ、この排気ガスをコンバータ容
器から流出させる。

また、触媒コンバータは上記触媒に、白金やロジウム等
の触媒用薬品をローディング（担持）している。そして
、排気ガスの熱エネルギ等を利用して触媒を昇温させ、
活性化させる。そして、触媒コンバータは薬品用薬品と
、排気ガス中の未燃焼炭化水素（ＨＣ）　、−酸化炭素
（Ｃｏ）　、および窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害成分
とを反応させ、排気ガスを浄化する。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述のような従来のものでは、触媒用薬品は
触媒に、全体に亘って略一定の密度で分布していた。そ
して、触媒用薬品の分布密度、すなわちローディング濃
度は、触媒の全体に亘って略均−だった。このため、従
来の触媒コンバータの、冷態始動時等の触媒の温度分布
は第６図に示すようになっていた。

つまり、冷態始動時等の触媒の温度は、矢印■で示す排
気ガスの上流側に位置し且つ軸心の近傍に位置する領域
Ａで最も高くなっていた。さらに、触媒の温度は、この
領域Ａから排気ガスの下流側および触媒の外周側へいく
にしたがって低くなっていた。

そして、上述のものでは、互いに値の異なる温度領域Ａ
−Ｆか多数生じ、さらに、各領域間の温度勾配が大きか
った。そして、最も高温な領域Ａと最も低温な領域Ｆと
の温度差が大だった。そして、これらのことから、従来
の触媒コンバータは、冷態始動時等における触媒の昇温
か遅く、触媒を活性化させるまでに多くの時間を要して
いた。

本発明の目的とするところは、冷態始動時等に、触媒全
体を短時間で十分に活性化させることが可能な触媒コン
バータを堤供することにある。

〔発明の構成〕

（３題を解決するための手段および作用）上記目的を達
成するために本発明は、触媒用薬品をローディングした
触媒の軸方向一端側から軸方向他端側へ排気ガスを通過
させる触媒コンバータにおいて、触媒の外周側から軸心
側に亘る方向と排気ガスの下流側から上流側に亘る方向
とのうちの少なくとも一方向に亘って、上記触媒用薬品
のローディング濃度を連続的に変化させたことにある。

こうすることによって本発明は、触媒を効率よく昇温さ
せ、冷態始動時等に触媒全体を短時間で十分に活性化で
きるようにしたことにある。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図に基づいて説
明する。

第１図は本発明の一実施例を示すものであり、１は触媒
コンバータ、２はコンバータ容器を示している。コンバ
ータ容器２は円筒状に成形されたもので、軸方向に沿っ
た両端部にそれぞれ人口２ａと出口２ｂとを有している
。さらに、コンバータ容器２は、その両端部を先端側へ
細くなる錐体状に成形されている。そして、コンバータ
容器２は入口側端部に、図示しないエンジンの排気側と
連通したフロントパイプ３を接続している。

さらに、コンバータ容器２は、フロントバイブ３から供
給された排気ガスを図中に矢印■で示すように人口側か
ら流入させる。そして、排気ガスを人口側から出口側へ
一方向に流通させ、矢印■で示すように流出させる。

また、図中に４で示すのは触媒である。この触媒４は、
例えばモノリスタイプのもので、略全体を円筒状に成形
されている。そして、触媒４は、コンバータ容器２の内
側中間部に同軸的に配置されている。さらに、触媒４は
、その外周面とコンバータ容器２の内周面との間に、ス
チールウール等からなる保持層５を介在させている。そ
して、触媒４は、保持層５によってコンバータ容器２に
固定されている。ここで、上記保持層５は、触媒５の保
持、および触媒５の振動エネルギの吸収等の機能を有し
ている。

また、触媒４はその前面６の中央部を、コンバータ容器
２の入口２ａに対向させている。また、触媒４はその後
面７の中央部を、コンバータ容器２の出口２ｂに対向さ
せている。そして、触媒４は排気ガスを、その前面６か
ら内部に流入させ、軸心方向に通過させる。

さらに、触媒４は、白金やロジウム等の、触媒用薬品と
しての触媒金属９・・・をその略全体にローディング（
担持）している。そして、触媒４は触媒金属９・・・を
、第２図に示すようにその軸心８に沿った部位に高密度
で分布させている。そして、触媒４は軸方向略全長に亘
って、ローディング濃度が大きい高濃度部１０を形成し
ている。

また、触媒４は、軸心８に沿った部位に対して外周側へ
離れた部位のローディング濃度を、上記高濃度部１０の
ローディング濃度よりも小としている。そして、触媒４
は各部のローディング濃度を、軸方向略全長に亘って、
軸心８から外側へいくほど徐々に小としている。そして
、触媒４は、その外周面近傍の部位のローディング濃度
を最小としている。

すなわち、上述の触媒コンバータ１では、冷態始動時等
には、触媒４は、通過する排気ガスの熱エネルギ等によ
り、その前面６の中央部から加熱され昇温する。さらに
、触媒４は、加熱されることにより触媒金属９・・・の
活性化を開始し、触媒金属９・・・と、排気ガス中の未
燃焼炭化水素（ＨＣ）、−酸化炭素（ＣＯ）、および窒
素酸化物（ＮＯｘ　）等の有害成分とを反応させる。

ここで、反応速度定数には次式によって表されることが
知られている。

ｋｍＡｅ　ｅｘｐ　（−Ｅ、／　ＲＡＴ）ｋ：　反応速
度定数 Ａ：　頻度因子 Ｅ、：　活性化エネルギ Ｒ；　気体定数 Ｔ：　温度 そして、触媒４は、通過する排気ガスの熱エネルギや触
媒金属９・・・と上記有害成分との反応熱等を利用し、
高濃度部１０に盛んに反応を生じさせる。さらに、触媒
４は、軸心８に沿った部分に、排気ガス上流側から下流
側へ、反応を急激に進行させる。そして、触媒４は、第
３図に示すように、軸心８に沿い荊面６から後面７に向
って延びる温度領域Ａ−Ｄを形成する。

したがって、上述の触媒コンバータ１は、最も高温にな
りやすい部分に積極的に反応を発生させることができ、
排気ガスの熱エネルギや反応熱等を有効に利用し、触媒
４を効率よく昇温させることができる。そして、触媒４
を、冷態始動時等に、短時間で十分に活性化させること
ができる。

なお、本実施例では、触媒金属のローディング濃度を、
触媒４の外周側から軸心側、即ち径方向に変化させてい
るが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば
、第４図および第５図に示すように、排気ガスの下流側
から上流側、即ち触媒４の軸心方向に変化させてもよい
。ここで、第５図のＡ−Ｄは、温度領域を示している。

そして、これらの温度領域は、触媒４の後面７の側から
前面６の側、即ちＤからＡへいくほど高温になっている
。

また、触媒金属のローディング濃度を、触媒４の経方向
および軸心方向の両方向に亘って変化させてもよい。

また、本実施例ではモノリスタイプの触媒を用いて説明
したが、この他のタイプの触媒を採用してもよい。

〔発明の効果〕 以上説明したように本発明は、触媒用薬品をローディン
グした触媒に排気ガスを通過させる触媒コンバータにお
いて、触媒の外周側から軸心側に亘る方向と排気ガスの
下流側から上流側に亘る方向とのうちの少なくとも一方
向に亘って、触媒用薬品のローディング濃度を連続的に
変化させたものである。

したがって本発明は、触媒を効率よく昇温させることか
でき、冷態始動時等に、触媒全体を短時間で十分に活性
化させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例を示すもので、第１
図は断面図、第２図は触媒の斜視図、第３図は触媒の温
度分布を示す側面図、第４図および第５図は変形例を示
すもので、第４図は触媒の斜視図、第５図は触媒の温度
分布を示す側面図、第６図は従来例を示すもので、触媒
の温度分布を示す側面図である。 １・・・ｊｌ［コンバータ、２・・・コンバータ容器、
４・・・触媒、９・・・触媒金属（触媒用薬品）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 触媒用薬品をローディングした触媒をコンバータ容器内
   に配置してなり、上記触媒の軸方向一端側から軸方向他
   端側へ排気ガスを通過させて排気ガスを浄化する触媒コ
   ンバータにおいて、上記触媒の外周側から軸心側に亘る
   方向と排気ガスの下流側から上流側に亘る方向とのうち
   の少なくとも一方向に亘って、上記触媒用薬品のローデ
   ィング濃度を連続的に変化させたことを特徴とする触媒
   コンバータ。