BR102020013975A2

BR102020013975A2 - aparelho de controle de gás de exaustão, sistema de controle de gás de exaustão e método para a produção de aparelho de controle de gás de exaustão

Info

Publication number: BR102020013975A2
Application number: BR102020013975-4A
Authority: BR
Inventors: Koji Sugiura; Hiromasa Nishioka; Naoto Miyoshi; Akemi Sato; Masatoshi IKEBE; Ryota Nakashima; Yasutaka NOMURA; Hirotaka Ori
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2019-08-01
Filing date: 2020-07-08
Publication date: 2021-02-17
Also published as: JP2021023853A; EP3771807A1; KR20210015631A; CN112295403A; US20210033009A1; RU2744954C1

Abstract

A presente invenção refere-se a um aparelho de controle de gás de exaustão que inclui: um substrato alveolar (10) incluindo uma célula de influxo e uma célula de vazão adjacente uma à outra com uma parede de partição imprensada entre a célula de influxo e a célula de vazão; uma primeira parte de vedação (20) fornecida em uma extremidade do lado de vazão (16Ab) da célula de influxo e uma segunda parte de vedação (20) fornecida em uma extremidade do lado de influxo (16Ba) da célula de vazão; e uma camada de catalisador (30) fornecida na parede de partição (14), e pelo menos uma da primeira parte de vedação e da segunda parte de vedação é uma parte de vedação que contém o material de OSC contendo um material de OSC e um vedante, e a concentração do material de OSC na parte de vedação que contém o material de OSC é uniforme em uma direção de extensão.

Description

APARELHO DE CONTROLE DE GÁS DE EXAUSTÃO, SISTEMA DE CONTROLE DE GÁS DE EXAUSTÃO E MÉTODO PARA A PRODUÇÃO DE APARELHO DE CONTROLE DE GÁS DE EXAUSTÃO

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO 1. Campo da invenção

[001] A invenção refere-se a um aparelho de controle de gás de exaustão, incluindo um catalisador fornecido em um filtro que possui uma estrutura de fluxo de parede, um sistema de controle de gás de exaustão usando o aparelho de controle de gás de exaustão e um método para produzir o aparelho de controle de gás de exaustão.

2. Descrição da técnica relacionada

[002] Um gás de exaustão descarregado de um motor de combustão interna de um carro ou similar contém uma matéria particular (daqui em diante, às vezes abreviada como “PM”) contendo principalmente carbono que pode ser uma causa de poluição do ar, e cinzas e similares correspondentes a um componente incombustível. Como um filtro para coletar e remover uma PM de um gás de exaustão, é amplamente utilizado um filtro com a seguinte estrutura de fluxo de parede. A estrutura de fluxo de parede inclui um substrato alveolar com uma parede de partição porosa demarcando uma pluralidade de células que se estendem de uma superfície de extremidade do lado de influxo para uma superfície de extremidade do lado de vazão e a pluralidade de células inclui uma célula de influxo e uma célula de vazão adjacentes uma à outra com a parede de partição imprensada entre a célula de influxo e a célula de vazão. A célula de influxo é aberta em uma extremidade do lado de influxo e selada com uma parte vedante em uma extremidade do lado de vazão, e a célula de vazão é selada com uma parte vedante em uma extremidade do lado de influxo e aberta em uma extremidade do lado de vazão.

[003] No filtro tendo a estrutura de parede de fluxo, um gás de exaustão que flui para a célula de influxo através da extremidade do lado de influxo passa através da parede de partição para fluir para a célula de vazão, e flui para fora através da extremidade do lado de vazão da célula de vazão. Quando o gás de exaustão passa através da parede de partição, uma PM é coletada nos poros da parede de partição. Exemplos conhecidos do filtro que possui uma estrutura de fluxo de parede incluem um filtro de partículas de diesel (DPF) para um motor a diesel e um filtro de partículas de gasolina (daqui em diante algumas vezes abreviado como “GPF”) para um motor a gasolina.

[004] Por outro lado, um gás de exaustão contém, além de uma PM, componentes nocivos, tais como monóxido de carbono (CO), carbonato de hidrogênio (HC) e óxidos de nitrogênio (NOx). Tais componentes nocivos podem ser removidos usando um filtro fornecido com um catalisador. Portanto, nos últimos anos, um aparelho de controle de gás de exaustão, incluindo um catalisador fornecido em um filtro que possui uma estrutura de fluxo de parede, é usado como um aparelho capaz não apenas de remover uma PM, mas também de remover componentes nocivos.

[005] Em um tal aparelho de controle de gás de exaustão fornecido com um catalisador, de forma a eficientemente remover os componentes nocivos contidos em um gás de exaustão, uma relação de ar e combustível (A / F) entre o ar e combustível em uma mistura de ar fornecida para um motor de combustão interna fica de preferência nas proximidades de uma razão estequiométrica de ar e combustível (razão estequiométrica). No entanto, uma proporção real de ar e combustível é rica (A / F < 14,7) ou pobre (A / F > 14,7) sobre uma razão estequiométrica dependendo das condições de condução de um carro e similares e, portanto, um gás de exaustão é rico ou pobre correspondentemente. Portanto, a fim de absorver ou reduzir a variação da relação de ar e combustível em um gás de exaustão para manter a relação de ar e combustível na proximidade da relação estequiométrica de ar e combustível para melhorar o desempenho de controle do gás de exaustão, um material de OSC que tem uma capacidade de armazenamento de oxigênio (OSC) e capaz de absorver / liberar oxigênio é usado como o catalisador em alguns casos. Como um aparelho de controle do gás de exaustão utilizando um material de OSC como o catalisador, é conhecido um aparelho produzido através do fornecimento de um material de OSC para uma superfície de ou para uma parede de partição de um substrato alveolar ou para uma parte de vedação para a vedação de uma célula como descrito em, por exemplo, a Tradução Japonesa Publicada do pedido PCT 2017-527437.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[006] Em um aparelho de controle de gás de exaustão usando um material de OSC como um catalisador, a proporção de ar e combustível de um gás de exaustão no lado a montante é alterada de uma proporção rica para uma proporção pobre ou de uma proporção pobre para uma proporção rica, uma quantidade de armazenamento de oxigênio (quantidade de OSC) é detectada ao mudar a proporção e a deterioração do catalisador é detectada com base na quantidade de armazenamento de oxigênio assim detectada. Pelo contrário, quando o aparelho de controle do gás de exaustão é instalado em um local onde a concentração dos gases de exaustão é baixa em uma passagem do gás de exaustão, é difícil detectar a quantidade de armazenamento de oxigênio em alguns casos.

[007] A presente invenção fornece um aparelho de controle de gás de exaustão, um sistema de controle de gás de exaustão e um método para produzir um aparelho de controle de gás de exaustão no qual uma quantidade de armazenamento de oxigênio pode ser facilmente detectada.

[008] Um aspecto da presente invenção refere-se a um aparelho de controle de gás de exaustão, incluindo: um substrato alveolar com uma parede de partição porosa demarcando uma pluralidade de células que se estendem de uma superfície de extremidade do lado de influxo para uma superfície de extremidade do lado de vazão, a pluralidade de células incluindo uma célula de influxo e uma célula de vazão adjacentes uma à outra com a parede de partição imprensada entre a célula de influxo e a célula de vazão; uma primeira parte de vedação fornecida em uma extremidade do lado de vazão da célula de influxo e uma segunda parte de vedação fornecida em uma extremidade do lado de influxo da célula de vazão e uma camada de catalisador fornecida na parede de partição. A célula de influxo é aberta em uma extremidade do lado de influxo e selada com a primeira parte de vedação na extremidade do lado de vazão, e a célula de vazão é selada com a segunda parte de vedação na extremidade do lado de influxo e aberta em uma extremidade do lado de vazão. Pelo menos uma da primeira parte de vedação e da segunda parte de vedação é uma parte de vedação que contém o material de OSC contendo um material de OSC e um vedante, e uma concentração do material de OSC na parte de vedação que contém o material de OSC é uniforme em uma direção de extensão.

[009] De acordo com a presente invenção, uma quantidade de armazenamento de oxigênio pode ser facilmente detectada.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[010] Características, vantagens e significados técnico e industrial de modalidades exemplares da invenção serão descritos abaixo com referência aos desenhos anexos, nos quais números iguais indicam elementos semelhantes e em que:

[011] A figura 1A é uma vista em perspectiva esquemática que ilustra um exemplo de uma modalidade de um aparelho de controle de gás de exaustão de acordo com a invenção;

[012] A figura 1B é um diagrama esquemático que ilustra uma parte de uma seção transversal paralela a uma direção axial do aparelho de controle de gás de exaustão da figura 1A;

[013] A figura 2 é um diagrama esquemático que ilustra um exemplo de uma modalidade de um sistema de controle de gás de exaustão de acordo com a invenção;

[014] A figura 3 é um fluxograma que ilustra um exemplo de uma modalidade de um método para produzir um aparelho de controle de gás de exaustão de acordo com a invenção;

[015] A figura 4A é uma vista esquemática em corte que ilustra uma etapa do exemplo da modalidade do método para produzir um aparelho de controle de gás de exaustão de acordo com a invenção;

[016] A figura 4B é uma vista esquemática em corte que ilustra outra etapa do exemplo da modalidade do método para produzir um aparelho de controle de gás de exaustão de acordo com a invenção;

[017] A figura 5A é uma vista em corte esquemática que ilustra outra etapa do exemplo da modalidade do método para produzir um aparelho de controle de gás de exaustão de acordo com a invenção;

[018] A figura 5B é uma vista esquemática em corte que ilustra outra etapa do exemplo da modalidade do método para produzir um aparelho de controle de gás de exaustão de acordo com a invenção;

[019] A figura 6 é um gráfico que ilustra os resultados da medição das quantidades de armazenamento de oxigênio de amostras de teste criadas nos Exemplos 1 e 2 e Exemplo Comparativo;

[020] A figura 7 é um gráfico que ilustra as médias de intensidades de raio-X de Ce medidas em três posições de uma posição de extremidade externa, uma posição central e uma posição de extremidade interna em uma direção de extensão de uma parte de vedação que contém o material de OSC em cada uma das amostras de teste dos Exemplos 1 e 2 e Exemplo comparativo; e

[021] A figura 8 é um gráfico de espectros de H2 -TPR (sinais de TCD) de materiais de OSC obtidos nos Exemplos de Referência 1 e 2.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES

[022] Agora, um aparelho de controle de gás de exaustão, um sistema de controle de gás de exaustão e um método para produzir um aparelho de controle de gás de exaustão de acordo com a presente invenção serão descritos em detalhes.

A. aparelho de controle de gás de exaustão

[023] Uma modalidade do aparelho de controle de gás de exaustão da invenção será agora descrita.

[024] O aparelho de controle de gás de exaustão da presente modalidade inclui um substrato alveolar tendo uma parede de partição porosa demarcando uma pluralidade de células que se estendem de uma superfície de extremidade do lado de influxo para uma superfície de extremidade do lado de vazão, a pluralidade de células incluindo uma célula de influxo e uma célula de vazão adjacentes uma à outra com a parede de partição imprensada entre a célula de influxo e a célula de vazão; partes de vedação fornecidas em uma extremidade do lado de vazão da célula de influxo e uma extremidade do lado de influxo da célula de vazão, respectivamente e uma camada de catalisador fornecida na parede de partição. A célula de influxo é aberta em uma extremidade do lado de influxo e selada com a parte de vedação na extremidade do lado de vazão, e a célula de vazão é selada com a parte de vedação na extremidade do lado de influxo e aberta em uma extremidade do lado de vazão. Pelo menos uma da parte de vedação proporcionada na extremidade do lado de vazão da célula de influxo e da parte de vedação proporcionada na extremidade do lado de influxo da célula de vazão é uma parte de vedação que contém um material de OSC contendo um material de OSC e um vedante, e uma concentração do material de OSC na parte de vedação que contém o material de OSC é uniforme em uma direção de extensão. Aqui, o termo “lado de influxo” refere-se a um lado em que um gás de exaustão flui para o aparelho de controle de gás de exaustão, e o termo “lado de vazão” refere-se a um lado em que o gás de exaustão flui para fora do aparelho de controle de gás de exaustão. Além disso, o termo “direção de extensão” refere-se a uma direção de extensão das células e uma direção de extensão das partes de vedação de acordo com a direção de extensão das células.

[025] Na presente modalidade, a direção de extensão das células não é especialmente limitada e é no geral substancialmente a mesma que uma direção de extensão da parede de partição. A direção de extensão da parede de partição não é especialmente limitada e no geral é substancialmente a mesma que uma direção axial do substrato alveolar. Na descrição da presente modalidade, o termo “direção axial” se refere à direção axial do substrato alveolar, e o termo “direção de extensão” referese à direção de extensão das células e à direção de extensão da parede de partição, e é substancialmente o mesmo que a direção axial do substrato alveolar.

[026] Primeiro, o aparelho de controle de gás de exaustão da presente modalidade será exemplarmente descrito. Aqui, a figura 1A é uma vista em perspectiva esquemática que ilustra um exemplo da modalidade do aparelho de controle de gás de exaustão da presente invenção, e a figura 1B é um diagrama esquemático que ilustra uma parte de uma seção transversal paralela à direção axial do aparelho de controle de gás de exaustão da figura 1A.

[027] O aparelho de controle de gás de exaustão 1 deste exemplo inclui, tal como ilustrado nas figuras 1A e 1B, um substrato alveolar, uma parte de vedação 20 e uma camada de catalisador 30. No substrato alveolar, uma parte de armação cilíndrica 12 e uma parede de partição 14 que particionam um espaço dentro da parte de armação 12 em uma forma alveolar são formadas integralmente. A parede de partição 14 é um componente poroso que delimita uma pluralidade de células 16 que se prolongam a partir de uma superfície de extremidade do lado do influxo 10Sa para uma superfície da extremidade do lado de vazão 10Sb. A parede de partição 14 inclui uma pluralidade de partes de parede 14L espaçadas e dispostas em paralelo uma à outra e uma pluralidade de partes de parede 14S perpendiculares à pluralidade de partes de parede 14L e espaçadas e dispostas em paralelo uma à outra, de modo que a seção transversal vertical à direção de extensão de cada uma da pluralidade de células 16 pode ter uma forma quadrada. Assim, uma seção transversal da parede de partição 14 vertical à direção de extensão tem uma forma de grade.

[028] A pluralidade de células 16 inclui uma célula de influxo 16A e uma célula de vazão 16B adjacentes uma à outra com a parede de partição 14 imprensada entre elas. A camada de catalisador 30 é fornecida em uma superfície lateral da célula de influxo 14SA e uma superfície lateral da célula de vazão 14SB da parede de partição 14. A célula de influxo 16A é aberta em uma extremidade do lado do influxo 16Aa na direção de extensão e é selada com a parte de vedação 20 em uma extremidade do lado de vazão 16Ab na direção de extensão. A célula de vazão 16B é vedada com a parte de vedação 20 em uma extremidade do lado de influxo 16Ba na direção de extensão e é aberta em uma extremidade do lado de vazão 16Bb na direção de extensão.

[029] A parte de vedação 20 fornecida na extremidade do lado de vazão 16Ab da célula de influxo 16A e a parte de vedação 20 fornecida na extremidade do lado de influxo 16Ba da célula de vazão 16B são ambas partes de vedação que contém material de OSC 22 contendo um material de OSC. A concentração do material de OSC na parte de vedação que contém material de OSC 22 é uniforme na direção de extensão. No consumo de H2 obtido por aquecimento do material de OSC a uma taxa de aumento da temperatura de 10° C / min em uma atmosfera de mistura de gás de 5% em volume de gás de H2 e 95% em volume de gás de N2, o material de OSC tem um pico de consumo de H2 em uma faixa de 500° C ou mais e 650 ° C ou menos.

[030] No aparelho de controle de gás de exaustão 1 deste exemplo, a parte de vedação 20 fornecida na extremidade do lado de vazão 16Ab da célula de influxo 16A e a parte de vedação 20 fornecida na extremidade do lado de influxo 16Ba da célula de vazão 16B são ambas as partes de vedação contendo o material de OSC 22 nas quais a concentração do material de OSC é uniforme na direção de extensão. Cada uma dessas partes de vedação contendo o material de OSC 22 pode ser formada pela preparação de uma pasta contendo o material de OSC misturando o material de OSC, uma partícula de metal catalítico, um vedante e um solvente, preenchendo ambas a extremidade do lado de vazão 16Ab da célula de influxo 16A e a extremidade do lado de influxo 16Ba da célula de vazão 16B com a pasta contendo o material de OSC e queimando o substrato resultante alveolar 10 preenchido com a pasta contendo o material de OSC. Portanto, nas partes de vedação que contêm material de OSC 22, o conteúdo do material de OSC pode ser aumentado sem aumentar a porosidade diferentemente de uma parte de vedação convencional contendo o material de OSC formada por penetração, com uma pasta contendo um material de OSC, um componente poroso obtido preenchendo uma porção de extremidade de cada célula com uma pasta vedante, e queimando o resultante. Por conseguinte, sem prejudicar a resistência da parte de vedação que contém o material de OSC 22, a detectabilidade de uma quantidade de armazenamento de oxigênio pode ser melhorada.

[031] O material de OSC contido na parte de vedação que contém o material de OSC 22 tem um pico de consumo de H2, no consumo de H2 obtido por aquecimento do material de OSC a uma taxa de aumento da temperatura de 10° C / min em uma atmosfera de mistura de gás de 5% em volume de gás de H2 e 95% em volume de gás de N2, em uma região de baixa temperatura de 500° C ou mais e 650° C ou menos. Portanto, a detectabilidade da quantidade de armazenamento de oxigênio, particularmente em uma região de baixa temperatura, pode ser aumentada.

[032] Além disso, uma vez que o material de OSC está contido na parte de vedação que contém material de OSC 22, não há necessidade de fazer com que o material de OSC fique contido na camada de catalisador 30 fornecida na parede de partição 14 para conferir a capacidade de armazenamento de oxigênio. Portanto, uma partícula de metal nobre e similares podem ficar contidos na camada de catalisador 30 em uma quantidade maior, de modo que o desempenho da remoção de componentes nocivos, tal como NOx, pode ser melhorado. Além disso, o calor é gerado por meio de uma reação de libertação de oxigênio que ocorre no material de OSC contido na parte de vedação que contém o material de OSC 22 na partida de um motor de combustão interna, e, por conseguinte, a deterioração que ocorre no momento de aquecimento pode ser reduzida.

[033] De acordo com a presente modalidade, como nesse exemplo, em pelo menos uma parte de vedação que contém material de OSC da parte de vedação fornecida na extremidade do lado de vazão da célula de influxo e a parte de vedação fornecida na extremidade do lado de influxo da célula de vazão, o conteúdo do material de OSC pode ser aumentado sem aumentar a porosidade. Portanto, a detectabilidade da quantidade de armazenamento de oxigênio pode ser aumentada sem prejudicar a resistência da parte de vedação que contém o material de OSC. Como resultado, a quantidade de armazenamento de oxigênio pode ser facilmente detectada.

[034] Além disso, uma vez que o material de OSC está contido na parte de vedação que contém material de OSC, não há necessidade de fazer com que o material de OSC fique contido na camada de catalisador fornecida na parede de partição para conferir a capacidade de armazenamento de oxigênio. Portanto, uma partícula de metal nobre e similares podem ficar contidos na camada de catalisador em uma quantidade maior, de modo que o desempenho da remoção de componentes nocivos, tal como NOx, pode ser melhorado. Além disso, o calor é gerado por meio da reação de liberação do oxigênio que ocorre no material de OSC contido na parte de vedação que contém material de OSC na partida do motor de combustão interna, e, por conseguinte, a degradação que ocorre no tempo de aquecimento pode ser reduzida.

[035] Posteriormente, cada componente do aparelho de controle de gás de exaustão da presente modalidade será descrito em detalhes.

1. Parte de vedação

[036] A parte de vedação é fornecida na extremidade do lado de vazão da célula de influxo e na extremidade do lado de influxo da célula de vazão. Pelo menos uma da parte da vedação fornecida na extremidade do lado de vazão da célula de influxo e da parte de vedação fornecida na extremidade do lado de influxo da célula de vazão é a parte de vedação que contém o material de OSC contendo o material de OSC e o vedante.

(1) Parte de vedação que contém o material de OSC

[037] A parte de vedação que contém material de OSC é uma parte de vedação que contém o material de OSC e o vedante, e a concentração do material de OSC na parte de vedação que contém o material de OSC é uniforme na direção de extensão.

[038] Aqui, “a concentração do material de OSC na parte de vedação que contém material de OSC sendo uniforme na direção de extensão” significa o seguinte: Supondo que uma média de concentrações do material de OSC em diferentes posições na direção de extensão da parte de vedação que contém o material de OSC seja 1, as concentrações do material de OSC nas diferentes posições na direção de extensão da parte de vedação que contém o material de OSC caem na faixa de 0,5 ou mais e 1,5 ou menos. Assumindo que a média das concentrações do material de OSC nas diferentes posições na direção de extensão da parte de vedação que contém o material de OSC seja 1, as concentrações do material de OSC nas diferentes posições caem particularmente de preferência, na faixa de 0,75 ou mais e 1,25 ou menos.

[039] É observado que a “concentração do material de OSC na parte de vedação que contém material de OSC” refere-se a uma concentração em massa do material de OSC na parte de vedação que contém material de OSC e é medida, por exemplo, pela análise dos elementos constituintes do material de OSC com um EPMA (microanalisador com sonda eletrônica). Cada componente da parte de vedação que contém material de OSC será agora descrito em detalhes.

a. Material de OSC

[040] O material de OSC é um material inorgânico com capacidade de armazenamento de oxigênio que absorve oxigênio quando é fornecido um gás de exaustão com uma relação de ar e combustível pobre e libera o oxigênio quando é fornecido um gás de exaustão com uma relação de ar e combustível rica.

[041] Como no exemplo ilustrado nas figuras 1A e 1B, o material de OSC tem preferencialmente um pico de consumo de H2, no consumo de H2 obtido por aquecimento do material de OSC a uma taxa de aumento de temperatura de 10° C / min em uma atmosfera de mistura de gás de 5% em volume de gás de H2 e 95% em volume de gás de N2, na faixa de 500° C ou mais e 650° C ou menos. Assim, a detectabilidade da quantidade de armazenamento de oxigênio, particularmente em uma região de baixa temperatura, pode ser aumentada. Desta maneira, quando o aparelho de controle de gás de exaustão é usado como, por exemplo, um catalisador no piso (UF / C), um efeito capaz de detectar facilmente a quantidade de armazenamento de oxigênio pode ser notavelmente exibido.

[042] Incidentemente, no consumo de H2 obtido por aquecimento do material de OSC a uma taxa de aumento da temperatura de 10° C / min em uma atmosfera de mistura de gás de 5% em volume de gás de H2 e 95% em volume de gás de N2, o material de OSC tem um pico de consumo de H2 na faixa de 500° C ou mais e 650° C ou menos, porque o material de OSC exibe uma elevada capacidade de armazenamento de oxigênio, mesmo em uma região de temperatura baixa, devido a um fator de, por exemplo, uma estrutura de cristal regular.

[043] Um método de avaliação do consumo de H2 é um método conhecido como um método de redução com temperatura programada, geralmente usando H2 como um gás de reação (H2 -TPR). Um aparelho de medição usado no método de avaliação do consumo de H2 é, por exemplo, um analisador de catalisador BELCAT-A fabricado pela Microtracbel Corp.

[044] Um material do material de OSC não é especialmente limitado e pode ser, por exemplo, céria ou um óxido composto contendo céria. Um exemplo do óxido composto contendo céria inclui um óxido composto à base de céria e bióxido de zircônio.

[045] Uma forma do material de OSC não é especialmente limitada, pode ser qualquer uma das formas gerais e é preferencialmente uma forma em pó. Assim, uma área de superfície específica maior pode ser garantida. Um tamanho médio de partícula do material de OSC em forma de pó não está especialmente limitado, pode ser um tamanho médio de partícula em geral, e fica, de preferência em uma faixa de, por exemplo, 0,01 µm ou mais e 20 µm ou menos. Quando o tamanho médio de partícula é igual ou maior que o limite inferior dessa faixa, pode ser assegurada uma propriedade resistente ao calor adequada e, quando o tamanho médio de partícula é igual ou menor que o limite superior da faixa, uma área de superfície específica adequada pode ser garantida. Aqui, o termo “forma do material de OSC” se refere à forma do material de OSC usado como a matéria-prima para produzir a parte de vedação, e o termo “tamanho médio de partícula do material de OSC na forma de pó” refere-se a um tamanho médio de partícula do material de OSC na forma de pó usado como a matéria-prima para produzir a parte de vedação, e o tamanho médio de partícula pode ser obtido por, por exemplo, um método de espalhamento por difração a laser.

b. Vedante

[046] Um material do vedante não é especialmente limitado e qualquer um dos materiais gerais de um vedante pode ser usado. Os exemplos incluem materiais inorgânicos, tais como cerâmicos e metais, e os cerâmicos são preferidos. Exemplos de cerâmicos incluem cordierita, sílica, alumina, mulita, carbonato de silício, nitreto de silício e titanato de alumínio. Em particular, cordierite, Sumicerum (fabricado por Sumica Chemtex Co., Ltd.) e similares são os preferidos como os cerâmicos. Isso ocorre porque tais cerâmicos têm estabilidade da resistência ao calor.

[047] Uma forma do vedante não é especialmente limitada, pode ser qualquer uma das formas gerais e é preferencialmente uma forma em pó. Um tamanho médio de partícula do vedante em forma de pó não é especialmente limitado, pode ser um tamanho médio de partícula em geral, e fica, de preferência, em uma faixa de, por exemplo, 0,01 µm ou mais e 20 µm ou menos. Aqui, o termo “forma do vedante” referese à forma do vedante usado como uma matéria-prima para produzir a parte de vedação, e o termo “tamanho médio de partícula do vedante em forma de pó” referese a um tamanho médio de partícula do vedante na forma de pó usado como a matéria-prima para produzir a parte de vedação, e o tamanho médio das partículas pode ser obtido por, por exemplo, um método de espalhamento por difração a laser.

c. Partícula de metal catalítico

[048] A parte de vedação que contém material de OSC não é especialmente limitada, desde que o material de OSC e o vedante estejam contidos e, de preferência, contenha uma partícula de metal catalítico além do material de OSC e do vedante. Portanto, a detectabilidade da quantidade de armazenamento de oxigênio pode ser efetivamente aumentada.

[049] Um material da partícula de metal catalítico não é especialmente limitado, qualquer um dos materiais gerais pode ser usado, e exemplos incluem metais nobres, tais como ródio (Rh), paládio (Pd) e platina (Pt). O material da partícula de metal catalítico pode ser um único metal, dois ou mais metais ou uma liga contendo dois ou mais metais.

[050] Um tamanho médio de partícula da partícula de metal catalítico não é especialmente limitado, pode ser um tamanho médio geral de partícula e fica preferencialmente em uma faixa de, por exemplo, 0,1 nm ou mais e 20 nm ou menos. Quando o tamanho médio das partículas é igual ou menor que o limite superior dessa faixa, uma área de contato com um gás de exaustão pode ser aumentada. Aqui, o termo " tamanho médio de partícula da partícula de metal catalítico " refere-se a uma média obtida com base nos tamanhos de partícula medidos com, por exemplo, um microscópio eletrônico de transmissão (TEM).

d. Parte de vedação que contém material de OSC

[051] A parte de vedação que contém material de OSC pode conter um componente arbitrário, tal como um aglutinante ou um aditivo, além do material de OSC e do vedante, ou do material de OSC, do vedante e da partícula de metal catalítico.

[052] Um conteúdo do material de OSC na parte de vedação que contém material de OSC não é especialmente limitado e, por exemplo, fica preferencialmente na faixa de 0,5% em massa ou mais e 80% em massa ou menos, e particularmente de preferência em uma faixa de 10% em massa ou mais e 50% em massa ou menos. Quando o conteúdo é igual ou superior aos limites inferiores dessas faixas, a detectabilidade da quantidade de armazenamento de oxigênio pode ser efetivamente aumentada. Quando o conteúdo é igual ou inferior aos limites superiores dessas faixas, a resistência pode ser garantida.

[053] A razão de massa da partícula de metal catalítico em relação a uma massa total do material de OSC e a partícula de metal catalítico na parte de vedação que contém o material de OSC não é especialmente limitada e, por exemplo, fica preferencialmente na faixa de 5% por massa ou menos, e particularmente, de preferência, 1% em massa ou menos. Quando a razão de massa é igual ou inferior aos limites superiores dessas faixas, a partícula de metal catalítico pode ser impedida de agregar.

[054] O conteúdo total do vedante e do componente arbitrário, tal como um aglutinante ou um aditivo na parte de vedação que contém material de OSC, pode ser considerado como um conteúdo de equilíbrio, excluindo o material de OSC ou excluindo o material de OSC e a partícula de metal catalítico. A razão de massa do vedante em relação ao conteúdo do equilíbrio não é especialmente limitada e pode ficar em uma faixa geral.

[055] O comprimento da parte de vedação que contém material de OSC na direção de extensão não é especialmente limitado, pode ser um comprimento de uma parte de vedação geral e fica preferencialmente em uma faixa de, por exemplo, 2 mm ou mais e 20 mm ou menos.

(2) Parte de vedação

[056] A parte de vedação não é especialmente limitada, desde que pelo menos uma da parte de vedação fornecida na extremidade do lado de vazão da célula de influxo e da parte de vedação fornecida na extremidade do lado de influxo da célula de vazão seja a parte de vedação que contém o material de OSC. Como no exemplo ilustrado nas figuras 1A e 1B, a parte de vedação fornecida na extremidade do lado de influxo da célula de vazão é de preferência a parte de vedação que contém material de OSC. Assim, a parte de vedação disposta em um lado em que a concentração de um gás de exaustão é maior é a parte de vedação que contém material de OSC e, portanto, o efeito capaz de detectar facilmente a quantidade de armazenamento de oxigênio pode ser notavelmente exibido. A parte de vedação fornecida na extremidade do lado de vazão da célula de influxo pode ser a parte de vedação que contém o material de OSC.

[057] Incidentemente, quando apenas uma da parte de vedação fornecida na extremidade do lado de vazão da célula de influxo e da parte de vedação fornecida na extremidade do lado de influxo da célula de vazão é a parte de vedação que contém material de OSC, a outra parte de vedação não contém o material de OSC. O vedante usado na parte de vedação que não contém o material de OSC é o mesmo que esse descrito acima em "(1) Parte de vedação que contém material de OSC" e, portanto, não é descrito aqui.

2. Substrato alveolar

[058] O substrato alveolar inclui uma parede de partição porosa demarcando uma pluralidade de células que se prolongam a partir de uma superfície de extremidade do lado de influxo para uma superfície de extremidade do lado de vazão. A pluralidade de células inclui uma célula de influxo e uma célula de vazão adjacentes uma à outra com a parede de partição imprensada entre a célula de influxo e a célula de vazão, a célula de influxo é aberta em uma extremidade do lado de influxo e uma extremidade do lado de vazão e a célula de vazão é aberta na extremidade do lado de influxo e na extremidade do lado de vazão. A célula de influxo é para ser vedada com uma parte de vedação na extremidade do lado de vazão, e a célula de vazão é para ser vedada com uma parte de vedação na extremidade do lado de influxo.

[059] No substrato alveolar, por exemplo, uma parte de armação e a parede de partição que particiona um espaço dentro da parte de armação em uma forma alveolar são integralmente formadas.

[060] O comprimento na direção axial do substrato alveolar não é especialmente limitado, pode ser um comprimento geral e fica, por exemplo, preferencialmente na faixa de 10 mm ou mais e 500 mm ou menos, e particularmente de preferência em uma faixa de 50 mm ou mais e 300 mm ou menos. O volume do substrato alveolar, ou seja, o volume total das células, não é especialmente limitado, pode ser um volume geral e fica preferencialmente em uma faixa de, por exemplo, 0,1 L ou mais e 5 L ou menos.

[061] O material do substrato alveolar não é especialmente limitado e pode ser um material geral, e exemplos incluem cerâmicos, tais como cordierita, carbonato de silício (SiC) e titanato de alumínio e uma liga, tal como aço inoxidável.

[062] A forma da parte de armação não é especialmente limitada e pode ser uma forma geral, e os exemplos incluem não apenas uma forma cilíndrica, mas também uma forma tubular, como uma forma cilíndrica elíptica ou uma forma cilíndrica poligonal. O restante da estrutura da parte de armação não é especialmente limitado e pode ser uma estrutura geral.

[063] A forma da parede de partição não é especialmente limitada e pode ser uma forma geral. O comprimento na direção de extensão da parede de partição não é especialmente limitado e, geralmente, é substancialmente o mesmo que o comprimento na direção axial do substrato alveolar. A espessura da parede de divisão não é especialmente limitada, pode ser uma espessura geral, e fica, por exemplo, de preferência em uma faixa de 50 µm ou mais e 2000 µm ou menos, e de um modo particularmente preferido em uma faixa de 100 µm ou mais e 1000 µm ou menos. Quando a espessura da parede de partição cai em tal faixa, um desempenho de coleta de PM adequado pode ser obtido, e a perda de pressão pode ser adequadamente restringida, assegurando ao mesmo tempo a resistência do substrato.

[064] A parede de partição tem uma estrutura porosa permeável a um gás de exaustão. A porosidade da parede de partição não é especialmente limitada, pode ser uma porosidade geral e fica, por exemplo, preferencialmente na faixa de 40% ou mais e 70% ou menos, e particularmente, de preferência, na faixa de 50% ou mais e 70% ou menos. Quando a porosidade é igual a ou maior do que os limites inferiores destas faixas, a perda de pressão pode ser eficazmente restringida. Quando a porosidade é igual a ou menor do que os limites superiores destas faixas, uma resistência mecânica adequada pode ser assegurada. O tamanho de poro médio de poros da parede de partição não é especialmente limitado, pode ser um tamanho de poro médio geral, e fica, por exemplo, de preferência em uma faixa de 1 µm ou mais e 60 µm ou menos, e de modo particularmente preferido em uma faixa de 5 µm ou mais e 30 µm ou menos. Quando o tamanho médio dos poros cai nessas faixas, é possível obter um desempenho adequado de coleta de PM e a perda de pressão pode ser adequadamente restringida. Incidentemente, o termo “tamanho médio de poro dos poros da parede de partição” refere-se a um tamanho médio de poro medido por, por exemplo, um método de ponto de bolha usando um porômetro permanente.

[065] A célula de influxo e a célula de vazão são formadas particionando o espaço dentro da parte de armação pela parede de partição e são adjacentes uma à outra com a parede de partição imprensada entre elas. A célula de influxo e a célula de vazão geralmente são cercadas pela parede de partição em uma direção vertical à direção de extensão.

[066] A forma da seção transversal vertical à direção de extensão de cada uma da célula de influxo e da célula de vazão não é especialmente limitada, pode ser uma forma geral e pode ser ajustada adequadamente em consideração a uma taxa de fluxo, e componentes e similares de um gás de exaustão passando através do aparelho de controle de gás de exaustão. Exemplos da forma de seção transversal incluem uma forma retangular, tal como um quadrado, uma forma poligonal, tal como uma forma hexagonal e uma forma circular. A área da seção transversal vertical à direção de extensão de cada uma da célula de influxo e da célula de vazão não é especialmente limitada, pode ser uma área de seção transversal geral e fica, por exemplo, na faixa de 1 mm2 ou mais e 7 mm2 ou menos. O comprimento na direção de extensão da célula de influxo e da célula de vazão não é especialmente limitado e, geralmente, é substancialmente o mesmo que o comprimento na direção axial do substrato alveolar. A célula de influxo e a célula de vazão são dispostas em, por exemplo, um arranjo como um padrão de tabuleiro de xadrez em que a célula de influxo e a célula de vazão são dispostas alternadamente.

3. Camada de catalisador

[067] A camada de catalisador é fornecida na parede de partição do substrato alveolar. A camada de catalisador inclui, por exemplo, pelo menos uma de uma camada de catalisador no lado da célula de influxo fornecida em ou dentro de uma superfície lateral da célula de influxo da parede de partição e uma camada de catalisador no lado da célula de vazão fornecida em ou dentro de uma superfície lateral da célula de vazão da parede de partição. Aqui, uma camada de catalisador fornecida em uma superfície lateral da célula da parede de partição refere-se a uma camada de catalisador fornecida em contato com a superfície lateral da célula da parede de partição fora da parede de partição e uma camada de catalisador fornecida dentro de uma superfície lateral da célula da parede de partição refere-se a uma camada de catalisador fornecida em uma região voltada para a célula dentro da parede de partição.

[068] A espessura da camada de catalisador não é especialmente limitada e pode ser uma espessura geral. A camada de catalisador geralmente contém uma partícula de metal catalítico e um suporte de apoio da partícula de metal catalítico, e é, por exemplo, um compacto poroso sinterizado de um suporte de apoio de catalisador em que uma partícula de metal catalítico é suportada.

[069] O material da partícula de metal catalítico não é especialmente limitado e pode ser um material geral, e exemplos incluem metais nobres, tais como ródio (Rh), paládio ( Pd ) e platina (Pt). O material da partícula de metal catalítico pode ser um único metal, dois ou mais metais ou uma liga contendo dois ou mais metais. O tamanho médio de partícula da partícula de metal catalítico não é especialmente limitado e pode ser um tamanho médio geral de partícula.

[070] O material do suporte não é especialmente limitado e pode ser um material geral, e exemplos incluem óxidos metálicos, tais como alumina (Al2O3), bióxido de zircônio (ZrO2) e céria (CeO2). O material do suporte pode ser um único material, ou dois ou mais materiais. A forma do suporte não é especialmente limitada, pode ser uma forma geral e é preferencialmente uma forma de pó. Assim, uma grande área de superfície específica pode ser assegurada. O tamanho médio de partícula do suporte na forma de pó não é especialmente limitado e pode ser um tamanho médio geral de partícula.

[071] O conteúdo da partícula de metal catalítico não é especialmente limitado, pode ser um conteúdo geral e é variado dependendo do material da partícula de metal catalítico. Quando o material é, por exemplo, Pd, Pt ou Rh, o conteúdo da partícula de metal catalítico fica preferencialmente na faixa de 0,05 g ou mais e 5 g ou menos por L do substrato alveolar. Aqui, o conteúdo da partícula de metal catalítico por L do volume do substrato refere-se a um valor obtido pela divisão de uma massa da partícula de metal catalítico contida na camada de catalisador por um volume parcial na direção axial do substrato alveolar que possui o mesmo comprimento na direção axial que o comprimento na direção de extensão da camada de catalisador. A razão de massa da partícula de metal catalítico em relação a uma massa total da partícula de metal catalítico e o suporte não é especialmente limitada, pode ser uma razão de massa geral e fica preferencialmente em uma faixa de, por exemplo, 0,01% em massa ou mais e 10% em massa ou menos.

[072] A camada de catalisador pode conter um material de OSC além da partícula de metal catalítico e do suporte, mas preferencialmente não contém um material de OSC tanto quanto a parte de vedação contendo material de OSC contém o material de OSC. Além disso, a camada de catalisador pode conter adequadamente um componente arbitrário, tal como um aglutinante ou um aditivo.

4. Aparelho de controle de gás de exaustão

[073] O aparelho de controle de gás de exaustão é, por exemplo, produzido empregando um método de produção descrito abaixo em "C. Método para a produção de aparelho de controle de gás de exaustão". Em particular, o aparelho de controle de gás de exaustão é produzido pelo método de produção que, de um modo preferido, inclui uma etapa de queima para queimar um substrato alveolar preenchido com uma pasta que contém o material de OSC a uma temperatura em uma faixa de 500° C ou mais e 800° C ou menos por 0,5 horas ou mais e 2 horas ou menos.

B. Sistema de controle de gás de exaustão

[074] Uma modalidade do sistema de controle de gás de exaustão de acordo com a presente invenção será agora descrita.

[075] O sistema de controle de gás de exaustão da presente modalidade inclui um aparelho de controle a montante e um aparelho de controle a jusante dispostos no lado a montante e no lado a jusante, respectivamente, em uma passagem de gás de exaustão. O aparelho de controle a montante é um aparelho de catalisador de três vias, e o aparelho de controle a jusante é o aparelho de controle de gás de exaustão descrito acima em "A. Aparelho de controle de gás de exaustão".

[076] Primeiro, o sistema de controle de gás de exaustão da presente modalidade será exemplarmente descrito. Aqui, a figura 2 é um diagrama esquemático que ilustra um exemplo da modalidade do sistema de controle de gás de exaustão da invenção.

[077] Um sistema de controle de gás de exaustão 100 deste exemplo inclui, em um tubo de exaustão 110 (passagem de gás de exaustão), um catalisador de partida (S / C, sendo também chamado de um aparelho de controle a montante) 130a disposto diretamente abaixo (em um lado a montante de ) um motor 120 e um catalisador no piso (UF / C, correspondente ao aparelho de controle a jusante) 130b disposto a jusante do catalisador de partida 130a. O catalisador de partida 130a é um aparelho de catalisador de três vias 3 e o catalisador de piso 130b é o aparelho de controle de gás de exaustão 1 ilustrado nas figuras 1A e 1B descritas acima.

[078] No sistema de controle de gás de exaustão 100 deste exemplo, o aparelho de controle de gás de exaustão 1 é disposto no tubo de exaustão 110 como o catalisador de piso 130b no lado a jusante do catalisador de partida 130a usado como o aparelho de catalisador de três vias 3. No lado a jusante do catalisador de partida 130a no tubo de exaustão 110, a concentração e a temperatura de um gás de exaustão são mais baixas em comparação com aquelas no lado a montante diretamente abaixo do motor 120. Por outro lado, o aparelho de controle de gás de exaustão 1 exibe o efeito de aumentar a detectabilidade da quantidade de armazenamento de oxigênio como descrito acima em "A. Aparelho de controle de gás de exaustão". Portanto, embora o aparelho de controle de gás de exaustão 1 seja usado como o catalisador de piso (UF / C) no sistema de controle de gás de exaustão 100, a quantidade de armazenamento de oxigênio do aparelho de controle de gás de exaustão 1 pode ser facilmente detectada.

[079] De acordo com a presente modalidade, embora o aparelho de controle de gás de exaustão seja disposto no lado a jusante na passagem do gás de exaustão, como neste exemplo, a quantidade de armazenamento de oxigênio do aparelho de controle de gás de exaustão pode ser facilmente detectada. Além disso, uma vez que o aparelho de controle de gás de exaustão é disposto no lado a jusante com uma temperatura baixa na passagem do gás de exaustão, o aparelho de controle de gás de exaustão pode ser produzido queimando um substrato alveolar preenchido com uma pasta contendo o material de OSC a uma temperatura baixa em uma faixa de, por exemplo, 500° C ou mais e 800° C ou menos, por exemplo, no método de produção descrito abaixo em "C. Método para a produção de aparelho de controle de gás de exaustão".

[080] Posteriormente, cada componente do sistema de controle de gás de exaustão da presente modalidade será descrito em detalhes.

[081] O aparelho de controle a montante é um aparelho de catalisador de três vias disposto no lado a montante na passagem do gás de exaustão. O lado a montante na passagem do gás de exaustão refere-se ao lado a montante do aparelho de controle a jusante e é uma porção imediatamente abaixo de um motor de combustão interna, tal como um motor. O aparelho de catalisador de três vias não é especialmente limitado e um exemplo inclui um aparelho de catalisador de três vias geral ou similar usado em uma passagem de gás de exaustão de um carro ou similar.

[082] O aparelho de controle a jusante é o aparelho de controle do gás de exaustão disposto no lado a jusante na passagem do gás de exaustão e é o aparelho de controle do gás de exaustão descrito acima em "A. Aparelho de controle do gás de exaustão". O lado a jusante na passagem do gás de exaustão refere-se ao lado a jusante do aparelho de controle a montante. O aparelho de controle a jusante é, por exemplo, um catalisador de piso (UF / C). O aparelho de controle de gás de exaustão é o mesmo que esse descrito acima em "A. Aparelho de controle de gás de exaustão" e, portanto, não é descrito aqui.

[083] No sistema de controle de gás de exaustão, o aparelho de controle de gás de exaustão é preferencialmente disposto com a parte de vedação que contém o material de OSC posicionada no lado a montante, como no exemplo ilustrado na figura 2. Assim, o efeito capaz de detectar facilmente a quantidade de armazenamento de oxigênio pode ser notavelmente exibido.

C. Método para a produção de aparelho de controle de gás de exaustão

[084] Agora, uma modalidade do método para a produção de um aparelho de controle de gás de exaustão da invenção será descrito.

[085] O método para produzir um aparelho de controle de gás de exaustão de acordo com a presente modalidade é um método para produzir um aparelho de controle de gás de exaustão, que inclui: um substrato alveolar com uma parede de partição porosa demarcando uma pluralidade de células que se estendem de uma superfície de extremidade do lado de influxo para uma superfície de extremidade do lado de vazão, a pluralidade de células incluindo uma célula de influxo e uma célula de vazão adjacentes uma à outra com a parede de partição imprensada entre a célula de influxo e a célula de vazão; partes de vedação fornecidas em uma extremidade do lado de vazão da célula de influxo e uma extremidade do lado de influxo da célula de vazão, respectivamente; e uma camada de catalisador fornecida na parede de partição, em que a célula de influxo é aberta em uma extremidade do lado de influxo, e selada com uma primeira parte de vedação na extremidade do lado de vazão, e a célula de vazão é selada com uma segunda parte de vedação na extremidade do lado de influxo e aberta em uma extremidade do lado de vazão. O método inclui uma etapa de preparação da pasta para preparar uma pasta contendo o material de OSC misturando um material de OSC, um vedante e um solvente; uma etapa de preenchimento de pasta para preencher pelo menos uma da extremidade do lado de vazão da célula de influxo e da extremidade do lado de influxo da célula de vazão do substrato alveolar com a pasta contendo o material de OSC e uma etapa de queima para queimar o substrato alveolar preenchido com a pasta contendo o material de OSC para formar, como a parte de vedação, uma parte de vedação que contém o material de OSC contendo o material de OSC em pelo menos uma da extremidade do lado de vazão da célula de influxo e da extremidade do lado de influxo da célula de vazão.

[086] Aqui, os termos “lado de influxo”, “lado de vazão” e “direção de extensão” são definidos da mesma maneira como descrito acima em "A. Aparelho de controle de gás de exaustão". Na presente modalidade, uma direção de extensão das células e uma direção de extensão da parede de partição são as mesmas que aquelas descritas acima em "A. Aparelho de controle de gás de exaustão". Na descrição da presente modalidade, os termos “direção axial” e “direção de extensão” referem-se aos mesmos conteúdos que aqueles descritos na modalidade acima em "A. Aparelho de controle de gás de exaustão".

[087] Primeiro, o método para a produção de um aparelho de controle de gás de exaustão da modalidade será descrito exemplarmente. Aqui, a figura 3 é um fluxograma que ilustra um exemplo da modalidade do método para produzir um aparelho de controle de gás de exaustão da presente invenção. As figuras 4A a 5B são vistas esquemáticas em corte que ilustram as etapas do exemplo da modalidade do método para produzir um aparelho de controle de gás de exaustão da invenção.

[088] No método para produzir um aparelho de controle de gás de exaustão deste exemplo, um substrato alveolar 10 é primeiro preparado como ilustrado na figura 4A (etapa de preparação do substrato). O substrato alveolar 10 é o substrato alveolar 10 ilustrado nas figuras 1A e 1B descritas acima. No substrato alveolar 10, uma célula de influxo 16A é aberta em uma extremidade do lado de influxo 16Aa e uma extremidade do lado de vazão 16Ab e uma célula de vazão 16B é aberta em uma extremidade do lado de influxo 16Ba e uma extremidade do lado de vazão 16Bb.

[089] Em seguida, um material de OSC S1 tendo um pico de consumo de H2 em uma faixa de 500° C ou mais e 650° C ou menos em consumo de H2 obtido por aquecimento do material de OSC S1 em uma taxa de aumento da temperatura de 10° C / min em uma atmosfera de mistura de gás de 5% em volume de gás de H2 e 95% em volume de gás de N2, uma partícula de metal catalítico S2, um vedante S3 e um solvente S4 são misturados para preparar uma pasta contendo o material de OSC S (etapa de preparação da pasta).

[090] Posteriormente, como ilustrado na figura 4B, tanto a extremidade do lado de saída 16Ab da célula de influxo 16A como a extremidade do lado de influxo 16Ba da célula de vazão 16B do substrato alveolar são preenchidas com a pasta contendo o material de OSC S (etapa de enchimento da pasta).

[091] A seguir, como ilustrado na figura 5A, o substrato alveolar 10 preenchido com a pasta contendo o material de OSC S é seco, e então queimado a uma temperatura em uma faixa de 500° C ou mais e 800° C ou menos durante 0,5 horas ou mais e 2 horas ou menos (etapa de secagem e etapa de queima). Desta maneira, uma parte de vedação que contém o material de OSC 22 contendo o material de OSC é formada como a parte de vedação 20 na extremidade do lado de vazão 16Ab da célula de influxo 16A e na extremidade do lado de influxo 16Ba da célula de vazão 16B.

[092] Então, como ilustrado na figura 5B, uma camada de catalisador 30 é formada em uma superfície do lado da célula de influxo 14SA e uma superfície do lado da célula de vazão 14SB de uma parede de partição 14 (etapa de formação da camada de catalisador). Desta maneira, o aparelho de controle de gás de exaustão 1 é produzido. O aparelho de controle de gás de exaustão 1 assim produzido é o mesmo aparelho que o aparelho de controle de gás de exaustão 1 ilustrado nas figuras 1A e 1B descritas acima.

[093] No método para a produção de um aparelho de controle de gás de exaustão deste exemplo, tanto a extremidade do lado de vazão 16Ab da célula de influxo 16A como a extremidade do lado de influxo 16Ba da célula de vazão 16B são preenchidas com a pasta contendo o material de OSC S obtida misturando o material de OSC S1, a partícula de metal catalítico S2, o vedante S3 e o solvente S4, e o substrato alveolar 10 preenchido com a pasta S contendo o material de OSC é queimado para formar as partes de vedação que contém o material de OSC 22 como as partes de vedação 20. Portanto, diferentemente de uma parte de vedação convencional que contém material de OSC formada por penetração, com uma pasta contendo um material de OSC, um componente poroso obtido preenchendo uma porção de extremidade de cada célula com uma pasta vedante e queimando o resultante, o conteúdo do material de OSC pode ser aumentado sem aumentar a porosidade na parte de vedação que contém material de OSC 22. Como resultado, o aparelho de controle de gás de exaustão 1 com maior detectabilidade da quantidade de armazenamento de oxigênio sem prejudicar a resistência da parte de vedação que contém material de OSC 22 pode ser produzido.

[094] O material de OSC misturado na pasta contendo o material de OSC S tem um pico de consumo de H2, no consumo de H2 obtido por aquecimento do material de OSC a uma taxa de aumento da temperatura de 10° C / min em uma atmosfera de mistura de gás de 5% em volume de gás de H2 e 95% em volume de gás de N2, em uma faixa de baixa temperatura de 500° C ou mais e 650° C ou menos. Além disso, o substrato alveolar 10 preenchido com a pasta S contendo o material de OSC é queimado a uma temperatura baixa de 500° C ou mais e 800° C ou menos para formar a parte de vedação que contém o material de OSC 22. Assim, a capacidade de armazenamento de oxigênio do material de OSC pode ser impedida de se deteriorar devido ao motivo, por exemplo, que o material de OSC fica exposto a uma temperatura alta deteriorando na estrutura do cristal ou reduzindo na área de superfície específica. Por conseguinte, o aparelho de controle de gás de exaustão 1 com maior detectabilidade da quantidade de armazenamento de oxigênio, particularmente em uma região de baixa temperatura, pode ser produzido.

[095] De acordo com a presente modalidade, a parte de vedação que contém o material de OSC aumentada no conteúdo do material de OSC sem aumentar a porosidade pode ser formada como pelo menos uma da parte da vedação fornecida na extremidade do lado de vazão da célula de influxo e da parte de vedação fornecida na extremidade do lado de influxo da célula de vazão, como neste exemplo. Como resultado, um aparelho de controle de gás de exaustão com maior detectabilidade da quantidade de armazenamento de oxigênio sem prejudicar a resistência da parte de vedação que contém material de OSC pode ser produzido. Por conseguinte, um aparelho de controle de gás de exaustão capaz de detectar facilmente a quantidade de armazenamento de oxigênio pode ser produzido.

[096] Posteriormente, o método para a produção de um aparelho de controle de gás de exaustão de acordo com a presente modalidade será descrito em detalhes principalmente em relação às condições a serem utilizadas no mesmo.

1. Etapa de preparação da pasta

[097] Na etapa de preparação da pasta, o material de OSC, o vedante e o solvente são misturados para preparar a pasta contendo o material de OSC.

[098] O material de OSC tem preferencialmente um pico de consumo de H2, no consumo de H2 obtido por aquecimento do material de OSC a uma taxa de aumento da temperatura de 10° C / min em uma atmosfera de mistura de gás de 5% em volume de gás de H2 e 95% em volume de gás de N2, na faixa de 500° C ou mais e 650° C ou menos, como no exemplo ilustrado nas figuras 4A, 4B, 5A e 5B. Assim, a parte de vedação que contém o material de OSC contendo o material de OSC tendo um pico de consumo de H2, no consumo de H2, na faixa de temperatura baixa de 500° C ou mais e 650° C ou menos pode ser formada, e, portanto, um aparelho de controle de gás de exaustão com maior detectabilidade da quantidade de armazenamento de oxigênio particularmente na região de temperatura baixa pode ser produzido. Como resultado, quando usado como, por exemplo, um catalisador de piso (UF / C), o aparelho de controle de gás de exaustão assim produzido pode exibir notavelmente o efeito capaz de detectar facilmente a quantidade de armazenamento de oxigênio. O material de OSC é o mesmo que esse descrito acima em "A. Aparelho de controle de gás de exaustão, 1. Parte de vedação, (1) Parte de vedação que contém material de OSC" e, portanto, não é descrito aqui.

[099] O vedante é o mesmo que o descrito acima em "A. Aparelho de controle de gás de exaustão, 1. Parte de vedação, (1) Parte de vedação que contém material de OSC" e, portanto, não é descrito aqui.

[0100] O solvente não é especialmente limitado, um solvente geral pode ser usado e exemplos incluem água, tal como água de íons trocados, álcool e uma mistura de água e um álcool.

[0101] Na preparação da pasta contendo o material de OSC, a pasta que contém material de OSC é preparada preferencialmente misturando uma partícula de metal catalítico além do material de OSC, do vedante e do solvente. Quando a parte de vedação que contém material de OSC contendo a partícula de metal catalítico é assim formada, um aparelho de controle de gás de exaustão efetivamente com maior detectabilidade da quantidade de armazenamento de oxigênio pode ser produzido. A partícula de metal catalítico é a mesma que essa descrita acima em "A. Aparelho de controle de gás de exaustão, 1. Parte de vedação, (1) Parte de vedação que contém material de OSC" e, portanto, não é descrita aqui. Além disso, a pasta que contém material de OSC pode ser preparada misturando um componente arbitrário, tais como um aglutinante e um aditivo, além do material de OSC, do vedante e do solvente, ou do material de OSC, do vedante, da partícula de metal catalítico e do solvente.

[0102] O conteúdo do solvente na pasta contendo o material de OSC não é especialmente limitado, desde que uma consistência desejada da pasta contendo o material de OSC possa ser obtida e, por exemplo, fique preferencialmente na faixa de 5% em massa ou mais e 40% em massa ou menos, e particularmente de preferência em uma faixa de 10% em massa ou mais e 35% em massa ou menos.

[0103] O conteúdo do material de OSC em um componente sólido da pasta contendo o material de OSC é o mesmo que o conteúdo do material de OSC na parte de vedação que contém o material de OSC descrita acima em "A. Aparelho de controle de gás de exaustão, 1. Parte de vedação, (1) Parte de vedação que contém material de OSC" e, portanto, não é descrito aqui. A proporção de massa da partícula de metal catalítico em relação a uma massa total do material de OSC e a partícula de metal catalítico no conteúdo sólido da pasta contendo o material de OSC é a mesma que a proporção de massa da partícula de metal catalítico em relação à massa total do material de OSC e à partícula de metal catalítico na parte de vedação que contém material de OSC descrita acima na seção e, portanto, não é descrita aqui. O conteúdo total do vedante e do componente arbitrário, tais como um aglutinante e um aditivo no conteúdo sólido da pasta contendo o material de OSC, pode ser considerado como um conteúdo de equilíbrio, excluindo o material de OSC ou excluindo o material de OSC e a partícula de metal catalítico. A proporção de massa do vedante em relação ao conteúdo do equilíbrio no teor de sólidos da pasta contendo o material de OSC é a mesma que a proporção de massa do vedante em relação ao conteúdo do equilíbrio, excluindo o material de OSC ou excluindo o material de OSC e a partícula de metal catalítico na parte de vedação que contém o material de OSC descrita acima na seção e, portanto, não é descrita aqui.

[0104] Um método de mistura empregado na preparação da pasta contendo o material de OSC não é especialmente limitado desde que uma pasta desejada contendo o material de OSC possa ser preparada e um método geral possa ser empregado.

2. Etapa de preenchimento da pasta

[0105] Na etapa de preenchimento da pasta, pelo menos uma da extremidade do lado de vazão da célula de influxo e da extremidade do lado de influxo da célula de vazão do substrato alveolar é preenchida com a pasta contendo o material de OSC.

[0106] O substrato alveolar é o mesmo que esse descrito acima em "A. Aparelho de controle de gás de exaustão, 2. Substrato alveolar" e, portanto, não é descrito aqui.

[0107] Um método para preencher pelo menos uma da extremidade do lado de vazão da célula de influxo e da extremidade do lado de influxo da célula de vazão com a pasta contendo o material de OSC não é especialmente limitado e um método geral pode ser empregado. O comprimento da extremidade do lado de vazão da célula de influxo ou da extremidade do lado de influxo da célula de vazão a ser preenchido com a pasta contendo o material de OSC não é especialmente limitado e pode ser um comprimento geral e é, por exemplo, de preferência um comprimento com o qual a parte de vedação que contém o material de OSC a ser formada tem um comprimento que cai em uma faixa preferível.

3. Etapa de queima

[0108] Na etapa de queima, o substrato alveolar preenchido com a pasta contendo o material de OSC é queimado para formar, como a parte de vedação, a parte de vedação que contém o material de OSC contendo o material de OSC em pelo menos uma da extremidade do lado de vazão da célula de influxo e da extremidade do lado de influxo da célula de vazão.

[0109] As condições de queima a serem utilizadas na etapa de queima não são especialmente limitadas, desde que uma parte de vedação desejada contendo o material de OSC possa ser formada. Por exemplo, como no exemplo ilustrado nas figuras 4A a 5B, são preferidas condições para queimar o substrato alveolar preenchido com a pasta contendo o material de OSC a uma temperatura na faixa de 500° C ou mais e 800° C ou menos por 0,5 horas ou mais e 2 horas ou menos, e condições de queima a uma temperatura em uma faixa de 500° C ou mais e 600° C ou menos durante 0,5 horas ou mais e 1 hora ou menos, são particularmente preferidas. Quando a temperatura de queima ou o tempo de queima é igual ou superior ao limite inferior de tal faixa, um componente orgânico pode ser adequadamente removido pela queima. Além disso, quando a temperatura de queima ou o tempo de queima é igual ou inferior ao limite superior de tal faixa, a capacidade de armazenamento de oxigênio do material de OSC pode ser impedida de se deteriorar devido ao motivo, por exemplo, de que o material de OSC fica exposto a uma temperatura alta sendo deteriorado na estrutura do cristal ou reduzido na área de superfície específica.

[0110] Um método para queimar o substrato alveolar preenchido com a pasta contendo o material de OSC não é especialmente limitado, desde que a parte de vedação que contém o material de OSC possa ser formada, um método geral possa ser empregado e, por exemplo, o substrato alveolar seja queimado em um forno de queima.

[0111] A atmosfera para queimar o substrato alveolar preenchido com a pasta contendo o material de OSC não é especialmente limitada e pode ser uma atmosfera geral, e um exemplo inclui a atmosfera do ar.

[0112] O método para produzir um aparelho de controle de gás de exaustão inclui, de preferência, após a etapa de preenchimento da pasta e antes da etapa de queima, uma etapa de secagem para a secagem do substrato alveolar preenchido com a pasta contendo o material de OSC, de modo que o substrato alveolar seco preenchido com a pasta contendo o material de OSC possa ser queimado na etapa de queima. As condições de secagem a serem empregadas na etapa de secagem não são especialmente limitadas, desde que o solvente possa ser removido adequadamente para formar uma parte de vedação que contém material de OSC desejada e, por exemplo, o substrato alveolar seja seco a uma temperatura na faixa de 60° C ou mais e 300° C ou menos por 0,5 horas ou mais e 5 horas ou menos.

4. Etapa de formação da camada de catalisador

[0113] O método para a produção de um aparelho de controle de gás de exaustão inclui geralmente a etapa de formação da camada de catalisador para formar uma camada de catalisador sobre a parede de partição. A etapa de formação da camada de catalisador é realizada geralmente após a etapa de queima e inclui, por exemplo, pelo menos uma de uma etapa de formação de uma camada de catalisador no lado da célula de influxo em ou dentro de uma superfície lateral da célula de influxo da parede de partição e uma etapa de formação de uma camada de catalisador no lado da célula de vazão em ou dentro de uma superfície lateral da célula de vazão da parede de partição.

[0114] Um método para formar a camada de catalisador não é particularmente limitado e um método geral pode ser utilizado, e por exemplo, a pasta é fornecida sobre ou dentro de uma superfície lateral da célula da parede de partição, e, em seguida, o substrato alveolar tendo sido fornecido com a pasta é seco e queimado.

[0115] A pasta geralmente contém uma partícula do metal catalítico, e um suporte sustentando a partícula do metal catalítico. Um método para fazer com que a partícula de metal catalítico seja suportada no suporte não é especialmente limitado e um método geral pode ser empregado. Por exemplo, o suporte é impregnado com uma solução aquosa contendo um sal de metal catalítico (tal como nitrato) ou um complexo de metal catalítico (tal como complexo de tetramina), e o suporte resultante é seco e queimado. A pasta pode conter um material de OSC além da partícula de metal catalítico e do suporte, mas preferencialmente não contém um material de OSC tanto quanto a parte de vedação contendo material de OSC contém o material de OSC. A pasta pode conter adequadamente um componente arbitrário, tais como um aglutinante e um aditivo. A partícula de metal catalítico, o suporte, o material de OSC e o componente arbitrário são os mesmos que aqueles descritos acima em "A. Aparelho de controle de gás de exaustão, 3. Camada de catalisador" e, portanto, não são descritos aqui.

[0116] Um método para fornecer a pasta em ou dentro da superfície lateral da célula da parede de partição não é especialmente limitado e um método geral pode ser empregado e, por exemplo, o substrato alveolar é imerso na pasta a partir da superfície da extremidade do lado de influxo ou da superfície da extremidade do lado de vazão e é removido da pasta após um período de tempo prescrito. Neste método, o tamanho médio de partícula do suporte contido na pasta e as propriedades da pasta, tais como uma concentração de conteúdo sólido e uma viscosidade, podem ser adequadamente ajustados para que a pasta não possa permear ou possa permear na parede de partição. Alternativamente, a diferença de pressão pode ser causada entre a célula de vazão e a célula de influxo, para que a pasta não possa permear na parede de partição.

[0117] As condições de secagem para secar o substrato alveolar fornecido com a pasta não são especialmente limitadas, e são variadas, dependendo da forma e do tamanho do substrato alveolar ou do suporte. Por exemplo, o substrato alveolar é seco de um modo preferido em uma temperatura em uma faixa de 80° C ou mais e 300° C ou menos durante 1 hora ou mais e 10 horas ou menos. As condições para queima do substrato alveolar após a secagem não são especialmente limitadas e, por exemplo, o substrato alveolar é queimado preferencialmente a uma temperatura em uma faixa de 400° C ou mais e 1000° C ou menos por 1 hora ou mais e 4 horas ou menos. Note-se que a espessura e as propriedades, tal como porosidade da camada de catalisador, podem ser ajustadas dependendo das propriedades da pasta, da quantidade de fornecimento da pasta, das condições de secagem, das condições de queima e similares.

5. Método para a produção de aparelho de controle de gás de exaustão

[0118] No método para produzir um aparelho de controle de gás de exaustão, é preferível que a extremidade do lado de influxo da célula de vazão seja preenchida com a pasta contendo o material de OSC na etapa de preenchimento de pasta e que a parte de vedação que contém o material de OSC seja formada como a parte de vedação na extremidade do lado de influxo da célula de vazão na etapa de queima. Assim, a parte de vedação disposta em um lado onde a concentração de um gás de exaustão é maior é a parte de vedação que contém o material de OSC e, portanto, o efeito capaz de detectar facilmente a quantidade de armazenamento de oxigênio pode ser notavelmente exibido.

[0119] No método para produzir um aparelho de controle de gás de exaustão, quando apenas uma da extremidade do lado de vazão da célula de influxo e da extremidade do lado de influxo da célula de vazão é preenchida com a pasta contendo o material de OSC na etapa de preenchimento da pasta, e a parte de vedação que contém o material de OSC é formada apenas em uma da extremidade do lado de vazão da célula de influxo e da extremidade do lado de influxo da célula de vazão na etapa de queima, a outra da extremidade do lado de vazão da célula de influxo e da extremidade do lado de influxo da célula de vazão em que a parte de vedação que contém o material de OSC não deve ser formada é preenchida com uma pasta que não contém o material de OSC na etapa de preenchimento de pasta, e uma parte de vedação que não contém o material de OSC é formada nesta extremidade do lado onde a parte de vedação que contém o material de OSC não é formada na etapa de queima. Uma pasta que não contém o material de OSC é preparada misturando um vedante e um solvente, e o vedante e o solvente usados nessa pasta, e o conteúdo do solvente na pasta que não contém o material de OSC são os mesmos que aqueles descritos acima em "1. Etapa de preparação da pasta" e, portanto, não são descritos aqui.

[0120] Agora, a presente modalidade será descrita mais especificamente com referência a exemplos, exemplos comparativos e exemplos de referência.

1. Quantidade de armazenamento de oxigênio obtida pela parte de vedação que contém o material de OSC

[0121] A quantidade de armazenamento de oxigênio (quantidade de SOC) obtida por uma parte de vedação que contém o material de OSC formada por queima de um substrato alveolar preenchido com uma pasta contendo o material de OSC foi avaliada.

Exemplo 1

[0122] Em primeiro lugar, uma pasta foi preparada por mistura de 1,5 g de um material de OSC (proporção de céria: 60% em massa), sob a forma de um pó contendo 1% em massa de Pt suportado nele, 3,0 g de um vedante em forma de um pó (Sumicerum fabricado por Sumica Chemtex Co., Ltd.) e 0,8 g de água com íons trocados.

[0123] Em seguida, tanto a extremidade do lado de vazão de uma célula de influxo como a extremidade do lado de influxo de uma célula de vazão de um substrato alveolar (feito de cordierita, tamanho: diâmetro externo de 30 mm x comprimento axial de 50 mm, densidade celular: 300 / 0,645 x 10-3 m2 (300 / polegada2)) em que uma parte da armação cilíndrica e uma parede de partição (espessura: 200 µm) particionando um espaço no interior da parte da armação em forma alveolar foram integralmente formadas foram preenchidas com a pasta.

[0124] Em seguida, o substrato alveolar preenchido com a pasta foi seco a 120° C durante 2 horas, e em seguida queimado a 600° C durante 1 hora, e, assim, uma parte de vedação contendo o material de OSC tendo um comprimento na direção de extensão de 5 mm foi formada tanto na extremidade do lado de vazão da célula de influxo como na extremidade do lado de influxo da célula de vazão. Assim, uma amostra de teste foi criada.

Exemplo 2

[0125] Uma amostra de teste foi criada da mesma maneira que no Exemplo 1, exceto que uma pasta foi preparada misturando 0,5 g do material de OSC na forma de um pó contendo 1% em massa de Pt suportado nele, 4,0 g do vedante na forma de pó e 0,4 g de água com íons trocados.

Exemplo Comparativo

[0126] Uma amostra de teste foi criada do mesmo modo como no Exemplo 1, exceto que uma pasta foi preparada por mistura do vedante na forma de um pó e de água com íons trocados somente.

Avaliação

[0127] As amostras de teste criadas nos Exemplos 1 e 2 e Exemplo Comparativo foram medidas para a quantidade de armazenamento de oxigênio. Especificamente, cada amostra de teste foi fixada em um gerador de modelo de gás, e uma mistura de gás a 600° C, contendo 1% em volume de O2 e 99% em volume de N2 foi possibilitada de fluir a uma taxa de fluxo de 20 L / min por 2 minutos para fornecer oxigênio em uma quantidade que satura adequadamente o material de OSC. Depois disso, uma mistura de gás a 600° C contendo 2% em volume de CO e 98% em volume de N2 foi possibilitada de fluir a uma taxa de fluxo de 20 L / min. Dessa maneira, com base em uma quantidade de CO2 assim gerada a partir de CO, uma quantidade de armazenamento de oxigênio foi calculada. Tal procedimento foi repetido três vezes, e uma média de quantidades de armazenamento de oxigênio calculadas nestes tempos foi obtida como a quantidade de armazenamento de oxigênio a 600° C da amostra de teste. Além disso, um procedimento similar foi repetido três vezes, com a temperatura da mistura de gás alterada para 400° C, e uma média de quantidades de armazenamento de oxigênio calculadas nestes tempos foi obtida como a quantidade de armazenamento de oxigênio a 400° C da amostra de teste. Os resultados assim medidos são mostrados na Tabela 1, junto com um valor medido obtido em uma amostra em branco, onde a medição foi realizada em condições semelhantes sem colocar uma amostra de teste no tubo de exaustão. Além disso, a figura 6 é um gráfico que ilustra os resultados da medição das quantidades de armazenamento de oxigênio das amostras de teste criadas nos Exemplos 1 e 2 e no Exemplo Comparativo.

[0128] Como mostrado na Tabela 1 e figura 6, as amostras de teste dos exemplos 1 e 2 têm grandes quantidades de armazenamento de oxigênio em qualquer uma das temperaturas de 400° C e 600° C do que a amostra de teste do Exemplo Comparativo. Presume-se que uma capacidade de armazenamento de oxigênio seja atingida em um aparelho de controle de gás de exaustão, mesmo quando um material de OSC está contido em uma parte de vedação onde um gás de exaustão não flui. Além disso, a amostra de teste do Exemplo 1 tem uma quantidade de armazenamento de oxigênio maior em qualquer uma das temperaturas de 400° C e 600° C do que a amostra de teste do Exemplo 2. Presume-se que a quantidade de armazenamento de oxigênio aumentou porque o conteúdo do material de OSC na parte de vedação que contém material de OSC era maior.

2. Concentração de material de OSC em diferentes posições na direção de extensão na parte de vedação que contém material de OSC

[0129] As concentrações de um material de OSC em diferentes posições na direção de extensão em uma parte de vedação que contém o material de OSC formada pela queima de um substrato alveolar preenchido com uma pasta contendo o material de OSC foram avaliadas.

Avaliação

[0130] Em cada uma das amostras de teste criadas nos Exemplos 1 e 2, as concentrações do material de OSC em três posições de uma posição de extremidade externa, uma posição central e uma posição de extremidade interna na direção de extensão na parte de vedação que contém material de OSC foram avaliadas. Especificamente, a parte de vedação que contém o material de OSC foi cortada verticalmente na direção de extensão nas três posições da posição de extremidade externa, da posição central e da posição de extremidade interna na direção de extensão, e cada seção transversal foi submetida à medição usando EPMA (microanalisador com sonda eletrônica) para se obter uma média de intensidades de raios-X de Ce (cério). A figura 7 é um gráfico que ilustra as médias das intensidades de raios-X de Ce nas três posições da posição de extremidade externa, da posição central e da posição da extremidade interna na direção de extensão na parte de vedação contendo o material de OSC de cada uma das amostras de teste criadas nos exemplos 1 e 2.

[0131] Como ilustrado na figura 7, em ambas as partes de vedação que contêm o material de OSC dos Exemplos 1 e 2, as médias das intensidades de raiosX de Ce nas seções transversais foram substancialmente as mesmas entre as três posições da posição de extremidade externa, da posição central e da posição de extremidade interna na direção de extensão. Portanto, presume-se que a concentração do material de OSC (cério em pó) é uniforme nas partes de vedação que contêm o material de OSC de ambos os Exemplos 1 e 2.

3. Quantidade de Armazenamento de Oxigênio antes e depois do Teste de Resistência do material de OSC

[0132] As quantidades de armazenamento de oxigênio antes e depois de um teste de resistência do material de OSC da presente modalidade foram avaliadas.

Exemplo de Referência 1

[0133] Um material de OSC contendo um óxido compósito de Ce - Zr - aditivo fabricado por Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd. foi obtido.

Exemplo de Referência 2

[0134] O material de OSC do Exemplo de Referência 1 foi submetido a um teste de resistência para aquecer o material de OSC a 1400° C durante 5 horas no ar. Assim, um material de OSC após o teste de resistência foi obtido.

Avaliação

[0135] As quantidades de armazenamento de oxigênio dos materiais de OSC obtidos nos Exemplos de Referência 1 e 2 foram avaliadas por um método de redução com temperatura programada usando H2 como um gás de reação (H2 -TPR). Para o H2 - TPR, foi utilizado um analisador de catalisador BELCAT-A fabricado por Microtracbel Corp.

[0136] No H2 - TPR, um pré-tratamento foi realizado primeiro para fazer com que o material de OSC armazene oxigênio. Especificamente, 1 g do material de OSC foi colocado em um tubo de amostra, e com um gás de oxigênio puro levado a passar através do tubo de amostra em uma taxa de fluxo de 50 mL / min, o material de OSC foi aquecido desde a temperatura ambiente até 600° C ao longo de 30 minutos a uma taxa de aumento de temperatura constante, mantido na temperatura durante 15 minutos, e, naturalmente resfriado para 80° C. Subsequentemente, o fornecimento do gás de oxigênio puro para o tubo de amostra foi parado, e com a temperatura mantida a 80° C, um gás de N2 foi obrigado a passar através do tubo de amostra em uma taxa de fluxo de 50 mL / min durante 10 minutos.

[0137] Subsequentemente, o consumo de H2 do material de OSC causado durante o processo de aumento da temperatura foi medido. Especificamente, com uma mistura de gás contendo 5% em volume de gás de H2 e 95% em volume de gás de N2 forçada a fluir através do tubo de amostra em uma taxa de fluxo de 50 mL / min, o consumo de H2 no aquecimento do material de OSC a partir de 80° C a 800° C a uma taxa de aumento da temperatura de 10° C / min foi medido quantitativamente. Para a medição quantitativa do consumo de H2, foi usado um detector de condutibilidade térmica (TCD), e um dessecante foi disposto em uma fase anterior do TCD para prender a água gerada durante a análise. A figura 8 ilustra os espectros de H2 -TPR (sinais de TCD) dos materiais de OSC obtidos nos Exemplos de Referência 1 e 2.

[0138] Como ilustrado na figura 8, no material de OSC do Exemplo de Referência 1, o consumo de H2 começou a cerca de 350° C no processo de aumento da temperatura, continuamente aumentou até cerca de 580° C correspondente a um pico do consumo de H2, e depois diminuiu. Uma vez que o material de OSC do Exemplo de Referência 1 não tinha sido submetido ao teste de resistência, a capacidade de armazenamento de oxigênio foi retida, e um pico de consumo de H2 ficou em uma faixa de 500° C ou mais e 650° C ou menos. Por outro lado, no material de OSC do Exemplo de Referência 2, o consumo de H2 começou a cerca de 500° C no processo de aumento da temperatura, continuamente aumentou até cerca de 700° C correspondente a um pico do consumo de H2, e, em seguida, diminuiu. Uma vez que o material de OSC do Exemplo de Referência 2 tinha sido exposto a uma temperatura elevada durante o teste de resistência, o óxido compósito de Ce - Zr - aditivo provavelmente se deteriorou na estrutura cristalina, e, consequentemente, a capacidade de armazenamento de oxigênio foi deteriorada.

[0139] As modalidades do aparelho de controle de gás de exaustão, do sistema de controle de gás de exaustão e do método para produzir um aparelho de controle de gás de exaustão da presente invenção foram descritas até agora, e observa-se que a invenção não está limitada a essas modalidades, mas pode ser alterada e modificada de várias formas no projeto.

Claims

Aparelho de controle de gás de exaustão, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:
um substrato alveolar (10) tendo uma parede de partição porosa (14) demarcando uma pluralidade de células que se estendem de uma superfície de extremidade do lado de influxo para uma superfície de extremidade do lado de vazão, a pluralidade de células incluindo uma célula de influxo e uma célula de vazão adjacentes uma à outra com a parede de partição (14) imprensada entre a célula de influxo e a célula de vazão;
uma primeira parte de vedação (20) fornecida em uma extremidade do lado de vazão (16Ab) da célula de influxo e uma segunda parte de vedação (20) fornecida em uma extremidade do lado de influxo (16Ba) da célula de vazão; e
uma camada de catalisador (30) fornecida na parede de partição,
em que a célula de influxo é aberta em uma extremidade do lado de influxo (16Aa),
a célula de influxo é selada com a primeira parte de vedação (20) na extremidade do lado de vazão (16Ab),
a célula de vazão é selada com a segunda parte de vedação (20) na extremidade do lado de influxo (16Ba),
a célula de vazão é aberta em uma extremidade do lado de vazão (16Bb),
pelo menos uma da primeira parte de vedação (20) e da segunda parte de vedação (20) é uma parte de vedação que contém o material de OSC contendo um material de OSC e um vedante, e
uma concentração do material de OSC na parte de vedação que contém o material de OSC é uniforme em uma direção de extensão.
Aparelho de controle de gás de exaustão de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o material de OSC tem um pico de consumo de H2, no consumo de H2 obtido por aquecimento do material de OSC a uma taxa de aumento de temperatura de 10° C / min em uma atmosfera de mistura de gás contendo 5% em volume de gás de H2 e 95% em volume de gás de N2, em uma faixa de 500° C ou mais e 650° C ou menos.
Aparelho de controle de gás de exaustão, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a segunda parte de vedação (20) é a parte de vedação que contém o material de OSC.
Sistema de controle de gás de exaustão CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:
um aparelho de controle a montante (130a) e um aparelho de controle a jusante (130b) dispostos em um lado a montante e um lado a jusante, respectivamente, em uma passagem de gás de exaustão,
em que o aparelho de controle a montante (130a) é um aparelho de catalisador de três vias, e
o aparelho de controle a jusante (130b) é o aparelho de controle de gás de exaustão de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3.
Método para a produção de um aparelho de controle de gás de exaustão, incluindo: um substrato alveolar (10) com uma parede de partição porosa (14) demarcando uma pluralidade de células que se estendem de uma superfície de extremidade do lado de influxo para uma superfície de extremidade do lado de vazão, a pluralidade de células incluindo uma célula de influxo e uma célula de vazão adjacentes uma à outra com a parede de partição (14) imprensada entre a célula de influxo e a célula de vazão; uma primeira parte de vedação (20) fornecida em uma extremidade do lado de vazão (16Ab) da célula de influxo e uma segunda parte de vedação (20) fornecida em uma extremidade do lado de influxo (16Ba) da célula de vazão; e uma camada de catalisador (30) fornecida na parede de partição (14), a célula de influxo sendo aberta em uma extremidade do lado de influxo (16Aa), a célula de influxo sendo selada com a primeira parte de vedação (20) na extremidade do lado de vazão (16Ab), a célula de vazão sendo selada com a segunda parte de vedação (20) na extremidade do lado de influxo (16Ba), a célula de vazão sendo aberta na extremidade do lado de vazão (16Bb), o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:
uma etapa de preparação de pasta para a preparação de uma pasta contendo o material de OSC misturando um material de OSC, um vedante e um solvente;
uma etapa de preenchimento de pasta para o preenchimento de pelo menos uma da extremidade do lado de vazão (16Ab) da célula de influxo e da extremidade do lado de influxo (16Ba) da célula de vazão do substrato alveolar (10) com a pasta contendo o material de OSC; e
uma etapa de queima para a queima do substrato alveolar (10) preenchido com a pasta contendo o material de OSC para formar, em pelo menos uma da extremidade do lado de vazão (16Ab) da célula de influxo e da extremidade do lado de influxo (16Ba) da célula de vazão, uma parte de vedação que contém o material de OSC contendo o material de OSC como pelo menos uma da primeira parte de vedação (20) e da segunda parte de vedação (20).
Método para a produção de um aparelho de controle de gás de exaustão de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o material de OSC tem um pico de consumo de H2, no consumo de H2 obtido por aquecimento do material de OSC a uma taxa de aumento da temperatura de 10° C / min em uma atmosfera de mistura de gás contendo 5% em volume de gás de H2 e 95% em volume de gás de N2, em uma faixa de 500° C ou mais e 650° C ou menos.
Método para a produção de um aparelho de controle de gás de exaustão de acordo com a reivindicação 5 ou 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o substrato alveolar (10) preenchido com a pasta que contém o material de OSC é queimado a uma temperatura em uma faixa de 500° C ou mais e 800° C ou menos durante 0,5 horas ou mais e 2 horas ou menos na etapa de queima.
Método para a produção de um aparelho de controle de gás de exaustão, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a extremidade do lado de influxo (16Ba) da célula de vazão é preenchida com a pasta contendo o material de OSC na etapa de preenchimento da pasta, e
a parte de vedação que contém o material de OSC é formada como a segunda parte de vedação (20) na extremidade do lado de influxo (16Ba) da célula de vazão na etapa de queima.