BR112015017327B1

BR112015017327B1 - conversor catalítico

Info

Publication number: BR112015017327B1
Application number: BR112015017327-6A
Authority: BR
Inventors: Yuki Aoki; Hiromasa Suzuki; Hiroyuki Matsubara
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2013-01-23
Filing date: 2013-11-26
Publication date: 2021-05-11
Also published as: JP5757297B2; WO2014115419A1; CN104936694A; DE112013006490B4; ZA201505289B; US10071365B2; DE112013006490T5; BR112015017327A2; JP2014140811A; CN104936694B; US20150352524A1

Abstract

CONVERSOR CATALÍTICO. A presente invenção refere-se a um conversor catalítico, que usa efetivamente todo o catalisador constituinte, resultando em alto desempenho de purificação de gás de descarga. O dito conversor catalítico (10) compreende camadas catalíticas de metais nobres (2A, 2B), formadas na direção longitudinal de um substrato de estrutura celular (1), pela qual um gás circula, nas paredes celulares do dito substrato (1). O substrato (1) compreende uma região central (1A), que tem uma densidade de células relativamente alta, e uma região periférica (1B), que tem uma densidade de células relativamente baixa, e a camada catalítica (2B), na região periférica (1B), é maior na direção longitudinal do que a camada catalítica (2A) na região central (1A).

Description

Campo Técnico

[0001] A presente invenção refere-se a um conversor catalítico acomodado firmemente em um tubo, que constitui um sistema de descarga para um gás de descarga.

Antecedentes

[0002] Em vários campos industriais, vários esforços estão em curso em uma escala mundial para reduzir os impactos e as cargas ambientais. Especialmente no campo da indústria automobilística, o uso disseminado não apenas de veículo de motores a gasolina com desempenho de alta eficiência de combustível, mas também os chamados veículos ecologicamente compatíveis, tais como os veículos híbridos e os automóveis elétricos, é promovido, e o desenvolvimento focado em melhoria adicional do desempenho desses veículos está avançado dia a dia.

[0003] Um sistema de descarga para gás de descarga, que liga um motor veicular a um silencioso, é dotado usualmente com um conversor catalítico para purificação do gás de descarga.

[0004] Um motor pode emitir substâncias nocivas ao meio ambiente, tais como CO, NOx, e HC e VOC não queimados. Para converter essas substâncias tóxicas em substâncias aceitáveis, uma camada catalítica, constituída de um catalisador de metal nobre, tal como paládio ou platina, é formada em cada uma das superfícies das paredes celulares de um grande número de células incluídas em um substrato. Mais especificamente, em cada uma das superfícies das paredes celulares de um grande número de células, a camada catalítica é formada para se estender ao longo de uma direção longitudinal do substrato, que é uma direção ao longo da qual o gás de descarga escoa. Na medida em que o gás de descarga passa por um conversor catalítico, incluindo essa substância, configurado como descrito acima, CO é convertido em CO2, NOx é convertido em N2 e O2, e VOC é queimado para produzir CO2 e H2O.

[0005] Em conversores catalíticos usuais, a densidade de células em um substrato, tendo, por exemplo, uma estrutura alveolar, é uniforme. Esses conversores catalíticos apresentam um problema, que é a dificuldade de promover o uso total de camadas catalíticas de todo o substrato, porque a velocidade de escoamento do gás de descarga é maior em uma região central, em uma seção transversal do substrato, do que em uma região periférica na seção transversal do substrato. Se um conversor catalítico, no qual a densidade de células é maior em uma região central de um substrato do que em uma região periférica do substrato, for proporcionado considerando a distribuição de velocidades de escoamento do gás de descarga descrita acima, é possível minimizar uma variação diferença na distribuição de velocidades de escoamento dentro de uma seção transversal do substrato. Isso possibilita utilizar efetivamente camadas catalíticas de todo o conversor catalítico para purificação do gás de descarga.

[0006] A literatura de patente 1 descreve uma técnica para aperfeiçoar o desempenho de purificação do gás de descarga. De acordo com essa técnica, em um substrato de um conversor catalítico (nesse caso, um corpo de catalisador), tendo, por exemplo, uma estrutura alveolar, na qual a densidade de células é uniforme como um todo, a quantidade de catalisadores de metais nobres é diferenciada da quantidade de catalisadores de metais nobres suportados em uma região periférica (nesse caso, uma parte periférica externa) dela. Mais especificamente, no corpo do catalisador, a quantidade de catalisadores por unidade de volume, suportada na parte central na qual uma grande quantidade de gás escoa, é pelo menos 1,1 vez maior do que a quantidade de catalisadores por unidade de volume, suporta da na parte periférica externa. No entanto, nessa técnica, a densidade de células é uniforme em todo o catalisador, e, desse modo, não se pode esperar um alto desempenho de purificação do gás de descarga.

Lista de Citações Literatura de Patente

[0007] Literatura de patente 1: Publicação do Pedido de Patente Japonesa de n° 2002-177794

Sumário da Invenção Problema Técnico

[0008] A presente invenção foi desenvolvida considerando o problema descrito acima, e um objeto da presente invenção é proporcionar um conversor catalítico que ofereça um alto desempenho de purificação de gás de descarga utilizando efetivamente um catalisador integral, que constitui o conversor catalítico.

Solução Para o Problema

[0009] Para atingir o objetivo descrito acima, um conversor catalítico, de acordo com a presente invenção, é um conversor catalítico no qual camadas catalíticas, feitas de um catalisador de metal nobre, são formadas nas superfícies das paredes celulares de um substrato, tendo uma estrutura celular, as camadas catalíticas se estendendo em uma direção longitudinal do substrato, ao longo do qual o gás escoa, em que o substrato tem uma região central, tendo uma densidade de células relativamente alta, e uma região periférica, tendo uma densidade de células relativamente baixa, e o comprimento de cada uma das camadas catalíticas, na direção longitudinal na região periférica, é maior do que o comprimento de cada uma das camadas catalíticas, na direção longitudinal na região central.

[0010] Em um conversor catalítico, de acordo com a presente invenção, o substrato, tendo um maior número de células na região central e na região periférica, tendo diferentes densidades de células entre si, e a densidade de células na região central é estabelecida relativamente alta. Desse modo, a diferença na distribuição de velocidades de escoamento do gás de descarga, entre a região central e a região periférica, é menor do que em um substrato, tendo uma densidade de células uniforme. Isso possibilita utilizar efetivamente o catalisador integral, que constitui o conversor catalítico, para purificar o gás de descarga. Além do mais, o comprimento (comprimento em uma direção ao longo do qual o gás de descarga escoa dentro do substrato) de cada camada catalítica, na direção longitudinal na região periférica, é estabelecido maior do que o comprimento de cada camada catalítica, na direção longitudinal na região central. Desse modo, o conversor catalítico é esperado oferecer um desempenho de purificação de gás de descarga favorável.

[0011] A razão para isso vai ser descrita abaixo. Isto é, no substrato, no qual a densidade de células na região central é relativamente alta, em uma vista seccional vertical, obtida por corte do substrato com uma seção ao longo da direção longitudinal do substrato, a quantidade de gás de descarga escoando para a região periférica, tendo uma densidade de células relativamente baixa, é maior do que no substrato, tendo uma densidade de células uniforme por unidade de volume. Com relação ao comprimento das camadas catalíticas, formadas nas superfícies das paredes celulares na direção longitudinal do substrato (a relação do comprimento da camada catalítica na direção longitudinal para o comprimento da camada catalítica na direção longitudinal é estabelecida em vários valores), se as camadas catalíticas do substrato convencional, tendo uma densidade de células uniforme em todo o substrato, forem usadas como as camadas catalíticas do substrato, nas quais a densidade de células é variada, um desempenho de purificação não pode ser obtido porque a quantidade de gás de descarga (gás de descarga que deve ser purificado) escoando para a região periférica, tendo uma densidade de células mais baixa, é maior do que aquela no substrato tendo uma densidade de células uniforme. Em vista disso, a densidade de células na região central e a densidade de células na região periférica são estabelecidas diferentes entre si, e, além disso, o comprimento de cada camada catalítica, na direção longitudinal na região periférica, é estabelecido maior do que o comprimento de cada camada catalítica, na direção longitudinal na região central. Desse modo, a área de contato entre as camadas catalíticas e o gás de descarga na região periférica é aumentada. Desse modo, a área de contato entre as camadas catalíticas e o gás de descarga na região periférica é aumentada. Por conseguinte, o desempenho de purificação do gás de descarga é aumentado.

[0012] Como uma concretização da camada catalítica, formada na superfície de parede de célula, pode-se empregar uma na qual a camada catalítica tem uma estrutura de camada dupla, formada de uma camada inferior, disposta na superfície da parede de célula, e uma camada superior, disposta sobre a camada inferior, e ambas as camadas são constituídas de um ou dois ou mais de Pd, Pt e Rh, que são catalisadores de metais nobres.

[0013] Como o substrato, tendo uma estrutura celular usada nesse caso, os substrato feitos de materiais cerâmicos, tal como cordierita, que é produzida de um óxido composto formado de óxido de magnésio, óxido de alumínio e dióxido de silício, e carboneto de silício, e substrato feitos de materiais diferentes de cerâmicos, tais como materiais metálicos, podem ser usados. O substrato pode ser formado de um corpo de estrutura alveolar, tendo um grande número de célula com um contorno de uma rede quadrangular, uma rede hexagonal, uma rede octogonal ou semelhantes.

[0014] No conversor catalítico, em relação a uma relação de cada uma das camadas catalíticas, uma relação do comprimento de cada uma das camadas catalíticas, na direção longitudinal na região central, para o comprimento do substrato, na direção longitudinal, é, de preferência, igual ou superior a 65%.

[0015] Os presentes inventores confirmaram que, quando a relação de comprimentos de cada uma das camadas catalíticas, na direção longitudinal na região central, para o comprimento do substrato, na direção longitudinal, é igual ou superior a 65%, um alto desempenho é oferecido.

[0016] No conversor catalítico, uma relação de comprimentos de cada uma das camadas catalíticas, na direção longitudinal na região central, para o comprimento do substrato, na direção longitudinal, é, de preferência, 80%, e uma relação de comprimentos de cada uma das camadas catalíticas, na direção longitudinal na região periférica, para o comprimento do substrato, na direção longitudinal, é, de preferência, 85% a 100%.

[0017] Os presentes inventores confirmaram que, quando a relação descrita acima de comprimentos de cada uma das camadas catalíticas, na direção longitudinal na região central, e a relação de comprimentos de cada uma das camadas catalíticas, na direção longitudinal na região periférica, são empregadas, um alto desempenho é oferecido.

[0018] Além disso, uma relação da densidade de células na região central para a densidade de células na região periférica é, de preferência, dentro de uma faixa de 1:1 a 2:1, 1:1 sendo excluído da faixa e 2:1 sendo incluído na faixa.

[0019] Os presentes inventores confirmaram que, quando a relação de densidades de células está dentro da faixa de 1:1 a 2:1, 1:1 sendo excluído da faixa e 2:1 sendo incluído na faixa, o desempenho é superior do que em um exemplo no qual o comprimento de cada camada catalítica é fixado em 80%, em ambas a região central e a região periférica, e a densidade de células não é variada. Desse modo, no conversor catalítico na concretização preferível, a relação da densidade de células na região central para a densidade de células na região periférica é estabelecida como estando dentro da faixa de 1:1 a 2:1, 1:1 sendo excluído da faixa e 2:1 sendo incluído na faixa.

[0020] Se a relação de densidades de células for igual ou inferior a 1:1, o controle da quantidade de gás de descarga escoando para cada região, que é executado com base na diferença em densidade de células, entre a região central e a região periférica, pode não ser suficientemente efetivo. Por outro lado, se a relação de densidades de células exceder 2:1, a quantidade de gás de descarga, escoando para a região periférica, pode ser excessivamente grande, e, desse modo, o desempenho de purificação pode ser diminuído. Tudo isso serve de base para estabelecer os limites inferior e superior da faixa numérica mencionada acima.

[0021] O conversor catalítico, de acordo com a presente invenção, inclui, de preferência, um suporte alveolar de cordierita tendo alta resistência a calor e impacto. Alternativamente, o conversor catalítico pode ser um conversor catalítico aquecido eletricamente (EHC). O conversor catalítico aquecido eletricamente é obtido, por exemplo, por colocação de um par de eletrodos em um catalisador alveolar. Quando os eletrodos são energizados, o catalisador alveolar é aquecido, a atividade do catalisador alveolar é aquecido, a atividade do catalisador alveolar é aumentada, e, desse modo, o gás de descarga, que passa pelo conversor catalítico, se transforma em um gás nocivo. Quando esse conversor catalítico é aplicado a um sistema de descarga para gás de descarga, que conecta um motor veicular a um silencioso, o gás de descarga é purificado à temperatura ambiente, e é purificado por ativação do catalisador por meio de aquecimento elétrico, quando o gás de descarga está frio.

Efeitos Vantajosos da Invenção

[0022] Como é possível entender da descrição apresentada acima, no conversor catalítico, de acordo com a presente invenção, o substrato, que é um componente do conversor catalítico, tem a região central tendo uma densidade de células relativamente alta e a região periférica tendo uma densidade de células relativamente baixa, e o comprimento de cada uma das camadas catalíticas, na direção longitudinal na região periférica, é maior do que o comprimento de cada uma das camadas catalíticas, na direção longitudinal na região central. Desse modo, o conversor catalítico, tendo um alto desempenho de purificação de gás de descarga, é proporcionado.

Breve Descrição dos Desenhos

[0023] A Figura 1 é uma vista esquemática ilustrando um conversor catalítico, de acordo com uma concretização da presente invenção.

[0024] A Figura 2(a) é uma vista esquemática ilustrando o comprimento de uma superfície de parede celular, na direção longitudinal, e os comprimentos de uma camada superior e de uma camada inferior de uma camada catalítica, tendo uma estrutura de camada dupla na direção longitudinal em uma região periférica de um substrato, e a Figura 2(b) é uma vista esquemática ilustrando o comprimento de uma superfície de parede celular, na direção longitudinal, e os comprimentos de uma camada superior e de uma camada inferior de uma camada catalítica, tendo uma estrutura de camada dupla na direção longitudinal em uma região central do substrato.

[0025] A Figura 3 é um gráfico ilustrando uma distribuição de velocidades de escoamento do gás de descarga em um substrato, tendo uma densidade de células uniforme, e uma distribuição de velocidades de escoamento do gás de descarga em um substrato, no qual uma região central e uma região periférica são diferentes em densidade de células entre si.

[0026] A Figura 4 é um gráfico ilustrando resultados experimentais relativos à temperatura na qual a taxa de remoção de NOx atinge 50%, em exemplos e exemplos comparativos.

[0027] A Figura 5 é um gráfico obtido por conversão dos resultados experimentais relativos à temperatura na qual a taxa de remoção de NOx atinge 50%, em exemplos e exemplos comparativos, ilustrados na Figura 4, em resultados experimentais relativos ao comprimento de uma camada catalítica em uma região periférica (uma relação relativa ao comprimento de um substrato) e à temperatura na qual a taxa de remoção de NOx atinge 50%.

Descrição das Concretizações

[0028] A seguir, um conversor catalítico de acordo com uma concretização da presente invenção, vai ser descrito com referência aos desenhos.

Sistema de Descarga Para Gás de Descarga

[0029] Primeiramente, um sistema de descarga para gás de descarga, que inclui o conversor catalítico de acordo com a presente invenção, vai ser descrito. No sistema de descarga para gás de descarga, ao qual o conversor catalítico, de acordo com a presente invenção, é aplicado, um motor, o conversor catalítico, um conversor catalítico de três vias, um subsilencioso e um silencioso principal são dispostos e conectados entre si por um sistema de tubos. O gás de descarga, gerado pelo motor, escoa por esses componentes por meio dos tubos do sistema e é depois descarregado. A seguir, o conversor catalítico, de acordo com a concretização, vai ser descrito abaixo.

Conversor Catalítico de Acordo Com a Concretização

[0030] A Figura 1 é uma vista esquemática ilustrando o conversor catalítico, de acordo com a concretização da presente invenção. A Figura 2(a) é uma vista esquemática ilustrando o comprimento de uma superfície de parede celular na direção longitudinal e os comprimentos de uma camada superior e de uma camada inferior de uma camada catalítica, tendo uma estrutura de camada dupla na direção longitudinal em uma região periférica de um substrato, e a Figura 2(b) é uma vista esquemática ilustrando o comprimento de uma superfície de parede celular na direção longitudinal e os comprimentos de uma camada superior e de uma camada inferior de uma camada catalítica, tendo uma estrutura de camada dupla na direção longitudinal em uma região central do substrato. A Figura 3 é um gráfico ilustrando uma distribuição de velocidades de escoamento do gás de descarga em um substrato, tendo uma densidade de células uniforme, e uma distribuição de velocidades de escoamento do gás de descarga em um substrato, no qual uma região central e uma região periférica são diferentes em densidade de células entre si.

[0031] Um conversor catalítico 10, ilustrado na Figura 1, inclui basicamente um substrato tubular 1, tendo um grande número de células, e as camadas catalíticas formadas nas superfícies de paredes celulares que definem as células, as camadas catalíticas tendo uma estrutura de camada dupla.

[0032] Os exemplos de material do substrato 1 incluem materiais cerâmicos, tal como cordierita, que é produzida de um óxido composto formado de óxido de magnésio, óxido de alumínio e dióxido de silício, e carboneto de silício, e substrato feitos de materiais diferentes de cerâmicos, tais como materiais metálicos, podem ser usados. Os exemplos de um suporte, constituindo a camada catalítica, formada em cada uma das superfícies de paredes celulares do substrato, incluem um óxido que contém, como um componente principal, pelo menos um de CeO2, ZrO2 e Al2O3, que são óxidos porosos. Os exemplos do suporte incluem um óxido, produzido de qualquer um céria (CeO2), zircônia (ZrO2) e alumina (Al2O3), e um óxido composto produzido de dois ou mais dos óxidos mencionados acima (um composto de CeO2 - ZrO2, que é um material denominado CZ, um óxido composto de três vias, tal como Al2O3 - CeO2 - ZrO2 (um material ACZ), no qual Al2O3 foi introduzido como uma barreira de difusão, e semelhantes).

[0033] O substrato 1 é formado de um corpo estrutural alveolar, tendo um grande número de células com um contorno de uma rede quadrangular, uma rede hexagonal, uma rede octogonal ou semelhantes, e o gás de descarga escoa em cada uma das células (em uma direção X1).

[0034] O substrato 1 tem duas regiões, isto é, uma região central 1A, tendo uma densidade de células relativamente alta, e uma região periférica 1B, tendo uma densidade de células relativamente baixa.

[0035] A distribuição de velocidades de escoamento do gás de descarga vai ser descrita com referência à Figura 3. A distribuição de velocidades de escoamento, ilustrada na Figura 3, é obtida da seguinte maneira. Em cada substrato tendo uma seção transversal circular, o centro é expresso por 0, os dois pontos terminais de um diâmetro, passando pelo centro, são expressos 1 e -1, e uma posição entre os dois pontos terminais é expressa por uma relação da distância, entre a posição e o centro do substrato, para o raio do substrato. Depois, para obter a distribuição de velocidades de escoamento do gás de descarga, a velocidade de escoamento do gás de descarga, em cada uma das posições descritas acima, é expressa por uma relação da velocidade de escoamento, na posição, para a velocidade de escoamento, no centro de um substrato de um conversor catalítico, em que o substrato tem uma densidade de células uniforme.

[0036] No conversor catalítico, no qual o substrato tem uma densidade de células uniforme, como indicado por uma linha tracejada na Figura 3, a velocidade de escoamento do gás de descarga é consideravelmente maior na região central, em uma seção transversal do substrato, do que na região periférica, na seção transversal do substrato. Isso dificulta fazer uso completo das camadas catalíticas de todo o substrato. Em comparação com isso, no conversor catalítico 10, de acordo com a presente invenção, o substrato 1 tem duas regiões, que são diferentes em densidade de células entre silício, e a densidade de células na região periférica 1B é estabelecida relativamente baixa. Desse modo, como indicado por uma linha sólida na Figura 3, a diferença em velocidade de escoamento, entre a região central 1A e a região periférica 1B, do substrato 1 é consideravelmente pequena. Isso possibilita utilizar efetivamente todas as camadas catalíticas do conversor catalítico 10 para purificar o gás de descarga.

[0037] Além disso, no conversor catalítico 10, ilustrado no desenho, o comprimento da camada catalítica, formada em cada uma das superfícies de paredes celulares na região periférica 1B do substrato 1, é diferente daquele na região central 1A do substrato 1.

[0038] Uma camada catalítica 2B, que é formada em uma superfície de parede celular 1Ba, na região periférica 1B ilustrada na Figura 2(a), tem uma estrutura de camada dupla, composta de uma camada inferior 2Ba, disposta na superfície de parede celular 1Ba, e uma camada superior 2Bb, que é disposta na camada inferior 2Ba, e, desse modo, entra em contato direto com o gás de descarga. Cada uma das camadas é formada de um, dois ou mais de Pd, Pt e Rh, que são catalisadores de metais nobres. Igualmente, uma camada catalítica 2A, que é formada em uma superfície de parede celular 1Aa na região central 1A, ilustrada na Figura 2(b), tem uma estrutura de camada dupla, formada de uma camada inferior 2Aa, disposta na superfície de parede celular 1Aa, e uma camada superior 2Ab, disposta na camada inferior 2Aa. Cada uma das camadas é formada de um, dois ou mais de Pd, Pt e Rh, que são catalisadores de metais nobres.

[0039] Se o comprimento do substrato 1 na direção longitudinal (o comprimento em uma direção ao longo da qual escoa o gás de descarga) for expresso por t1, o comprimento de cada uma das superfícies de paredes celulares 1Aa, 1Ba é também expresso por t1. Em comparação com isso, um comprimento t4 da camada superior 2Ab da camada catalítica 2A e um comprimento t2 da camada superior 2Bb da camada catalítica 2B satisfazem uma relação de t1 > t2 > t4, e um comprimento t5 da camada inferior 2Aa da camada catalítica 2A e um comprimento t3 da camada inferior 2Ba da camada catalítica 2B satisfazem uma relação de t1 > t3 > t5.

[0040] Como descrito acima, a densidade de células na região central 1A e a densidade de células na região periférica 1B são diferenciadas entre si, e, além disso, o comprimento (de cada uma da camada superior 2Bb e da camada inferior 2Ba) da camada catalítica 2B, na direção longitudinal na região periférica 1B, é estabelecido maior do que o comprimento (de cada uma da camada superior 2Ab e da camada inferior 2Aa) da camada catalítica 2A, na direção longitudinal na região central 1A. Desse modo, o conversor catalítico 10 é esperado oferecer um desempenho de purifica de gás de descarga favorável.

[0041] Em relação à densidade de células, a relação da densidade de células na região central 1A para a densidade de células na região periférica 1B é estabelecida para estar dentro de uma faixa de 1:1 a 2:1, 1:1 sendo excluído da faixa e 2:1 sendo incluído na faixa. Se a relação de densidades de células for igual ou inferior a 1:1, o controle da quantidade de gás de descarga escoando para cada região, que é executado com base na diferença em densidade de células, entre a região central 1A e a região periférica 1B, pode não ser suficientemente efetivo. Por outro lado, se a relação de densidades de células exceder 2:1, a quantidade de gás de descarga, escoando para a região periférica 1B, pode ser excessivamente grande, e, desse modo, o desempenho de purificação pode ser diminuído. Tudo isso serve de base para estabelecer os limites inferior e superior da faixa numérica mencionada acima.

[0042] Nota-se que a camada catalítica pode ser na forma de uma estrutura de camada única ou na forma de uma estrutura de camada tripla ou superior, em vez de ser na forma de uma estrutura de camada dupla, como no exemplo ilustrado no desenho.

[0043] EXPERIMENTOS RELATIVOS AO COMPRIMENTO DE UMA CAMADA CATALÍTICA EM UMA REGIÃO PERIFÉRICA (UMA RELAÇÃO RELATIVA AO COMPRIMENTO DE UM SUBSTRATO) E À TEMPERATURA NA QUAL A TAXA DE Remoção DE NOx ATINGE 50%, E OS RESULTADOS DOS EXPERIMENTOS

[0044] Foram preparados na presente invenção substratos tendo uma estrutura alveolar, usada nos Exemplos 1 a 3 e nos Exemplos Comparativos 1 e 2 descritos abaixo. Esses substratos são diferentes entre si em comprimento de uma camada catalítica em uma região periférica (na relação do comprimento da camada catalítica na região periférica para o comprimento do substrato. Então, foram conduzidos experimentos de medida de temperaturas nas quais a taxa de remoção de NOx atingiu 50% nos substratos dos Exemplos 1 a 3 e nos Exemplos Comparativos 1 e 2.

Exemplo 1

[0045] Um substrato, tendo uma estrutura alveolar feita de cordierita, foi preparado por moldagem por extrusão, e a densidade de células em uma região central e a densidade de células em uma região periférica foram feitas para que fossem diferentes entre si. Em relação ao tamanho do corpo estrutural alveolar: o diâmetro de uma seção transversal circular ortogonal a uma direção, ao longo da qual o gás de descarga escoa, é Φ 103 mm; o comprimento t1 na direção longitudinal é 105 mm; a densidade de células na região periférica, tendo uma densidade de células relativamente pequena, é 62 células/cm2 (400 cpsi - células por polegada quadrada); a densidade de células na região central, tendo uma densidade de células relativamente alta, é 93 células/cm2 (600 cpsi); uma linha de limite entre a região central e a região periférica é em uma posição de Φ 70 mm; e as células têm uma forma de rede quadrangular. Além do mais, cada camada catalítica tem uma estrutura de camada dupla, composta de uma camada inferior, como uma camada de suporte de Pt que suporta Pt em uma concentração de 0,3 g/L, e uma camada superior, como uma camada de suporte de Rh que suporta Rh em uma concentração de 0,1 g/L. O comprimento de cada uma das camadas inferior e superior na região central é 80% do comprimento t1 do substrato, e o comprimento de cada uma das camadas inferior e superior na região periférica é 90% do comprimento t1 do substrato.

Exemplo 2

[0046] As configurações são iguais àquelas no Exemplo 1, exceto que, relativamente ao comprimento de uma camada catalítica, o comprimento de cada uma das camadas inferior e superior em uma região periférica é 85% do comprimento do substrato.

Exemplo 3

[0047] As configurações são iguais àquelas no Exemplo 1, exceto que, relativamente ao comprimento de uma camada catalítica, o comprimento de cada uma das camadas inferior e superior em uma região periférica é 100% do comprimento do substrato.

Exemplo Comparativo 1

[0048] As configurações são iguais àquelas no Exemplo 1, exceto que, relativamente ao comprimento de uma camada catalítica, o comprimento de cada uma das camadas inferior e superior em uma região periférica é 85% do comprimento do substrato (desse modo, o comprimento de (cada uma das camadas inferior e superior de) uma camada catalítica em uma região central é igual ao comprimento de (cada uma das camadas inferior e superior de) uma camada catalítica na região periférica).

Exemplo Comparativo 2

[0049] As configurações são iguais àquelas no Exemplo 1, exceto que, relativamente ao comprimento de uma camada catalítica, o comprimento de uma camada inferior em uma região periférica é 70% do comprimento do substrato.

Método experimental

[0050] Em cada ensaio para avaliar o desempenho de purificação, um motor real foi usado, e uma temperatura, na qual NOx foi removido por 50% a uma relação ar - combustível estequiométrica, foi medida.

[0051] Os resultados dos ensaios são ilustrados na Tabela 1, indicada abaixo, e nas Figuras 4 e 5. A Figura 4 é um gráfico ilustrando os resultados experimentais relativos à temperatura, na qual a taxa de remoção de NOx atinge 50% nos exemplos e nos exemplos comparativos. A Figura 5 é um gráfico obtido por conversão dos resultados experimentais, relativos à temperatura na qual a taxa de remoção de NOx atinge 50% nos exemplos e nos exemplos comparativos, ilustrados na Figura 4, em resultados experimentais relativos ao comprimento da camada catalítica na região periférica (a relação relativa ao comprimento do substrato) e à temperatura na qual a taxa de remoção de NOx atinge 50%. Tabela 1

[0052] Da Tabela 1 e das Figuras 4 e 5, confirmou-se que, nos Exemplos 1 a 3, a temperatura pode ser reduzida por 2 a 8°C, em comparação com o Exemplo Comparativo 1, e pode ser reduzida por 10 a 16°C, em comparação com o Exemplo Comparativo 2.

[0053] A concretização da presente invenção foi descrita acima em detalhes com referência aos desenhos. No entanto, a configuração específica não é limitada à concretização descrita acima. As modificações de projeto dentro do âmbito da presente invenção são incluídas na presente invenção. LISTA DE SINAIS DE REFERÊNCIA 1 - SUBSTRATO 1A - REGIÃO CENTRAL 1Aa - SUPERFÍCIE DE PAREDE CELULAR 1B - REGIÃO PERIFÉRICA 1Ba - SUPERFÍCIE DE PAREDE CELULAR 2A - CAMADA CATALÍTICA (CAMADA CATALÍTICA NA REGIÃO CENTRAL) 2Aa - CAMADA INFERIOR 2aB - CAMADA SUPERIOR 2B - CAMADA CATALÍTICA (CAMADA CATALÍTICA NA REGIÃO PERIFÉRICA) 2Ba - CAMADA INFERIOR 2Bb - CAMADA SUPERIOR 10 - CONVERSOR CATALÍTICO

Claims

1. Conversor catalítico, que compreende: um substrato (1), que tem uma estrutura celular e é configurado para permitir que o gás flua pelo substrato (1); e uma camada catalítica, que é produzida de um catalisador de metal nobre e é formada em uma superfície de parede celular do substrato (1), a camada catalítica se estendendo em uma direção longitudinal do substrato (1), caracterizado pelo fato de que: o substrato (1) tem uma região central (1A) e uma região periférica (1B), a região central (1A) tendo uma densidade celular maior do que uma densidade celular da região periférica (1B), em que um comprimento do substrato (1) na região central (1A) é igual a um comprimento do substrato (1) na região periférica (1B); a camada catalítica inclui uma primeira camada catalítica (2A), proporcionada na região central (1A), e uma segunda camada catalítica (2B), proporcionada na região periférica (1B); um comprimento da segunda camada catalítica (2B) na direção longitudinal é maior do que um comprimento da primeira camada catalítica (2A), na direção longitudinal; e a primeira camada catalítica (2A) e a segunda camada catalítica (2B) são compostas cada uma por duas ou mais camadas e têm um número de camadas igual, e em que, na direção longitudinal, uma camada das duas ou mais camadas que constituem a segunda camada catalítica (2B) é maior do que uma camada correspondente das duas ou mais camadas que constituem a primeira camada catalítica (2A).

2. Conversor catalítico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma relação do comprimento da primeira camada catalítica (2A), na direção longitudinal, para um comprimento do substrato (1), na direção longitudinal, é igual ou superior a 65%.

3. Conversor catalítico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: uma relação do comprimento da primeira camada catalítica (2A), na direção longitudinal, para um comprimento do substrato (1), na direção longitudinal, é 80%; e uma relação do comprimento da segunda camada catalítica (2B), na direção longitudinal, para o comprimento do substrato (1), na direção longitudinal, é 85% a 100%.

4. Conversor catalítico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a densidade de células da região central (1A) é igual ou inferior a duas vezes a densidade das células da região periférica (1B).

5. Conversor catalítico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de cada uma dentre a primeira camada catalítica (2A) e a segunda camada catalítica (2B) tem uma extremidade que é posicionada em uma extremidade a jusante do substrato (1) ao longo de uma direção na qual o gás de escape flui através do substrato (1).