DE102017123538A1 - Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor Download PDF

Info

Publication number
DE102017123538A1
DE102017123538A1 DE102017123538.8A DE102017123538A DE102017123538A1 DE 102017123538 A1 DE102017123538 A1 DE 102017123538A1 DE 102017123538 A DE102017123538 A DE 102017123538A DE 102017123538 A1 DE102017123538 A1 DE 102017123538A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cover layer
side cover
cerium
exhaust gas
storage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102017123538.8A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobusuke Kabashima
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of DE102017123538A1 publication Critical patent/DE102017123538A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/105—General auxiliary catalysts, e.g. upstream or downstream of the main catalyst
    • F01N3/108—Auxiliary reduction catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0814—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8621—Removing nitrogen compounds
    • B01D53/8625—Nitrogen oxides
    • B01D53/8628—Processes characterised by a specific catalyst
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/864—Removing carbon monoxide or hydrocarbons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9413—Processes characterised by a specific catalyst
    • B01D53/9422—Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrogen oxides by NOx storage or reduction by cyclic switching between lean and rich exhaust gases (LNT, NSC, NSR)
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/02—Boron or aluminium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/04—Alumina
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/46—Ruthenium, rhodium, osmium or iridium
    • B01J23/464—Rhodium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/54—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/56—Platinum group metals
    • B01J23/63—Platinum group metals with rare earths or actinides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/19—Catalysts containing parts with different compositions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215—Coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/024—Multiple impregnation or coating
    • B01J37/0244—Coatings comprising several layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/024—Multiple impregnation or coating
    • B01J37/0248—Coatings comprising impregnated particles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0842—Nitrogen oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1021—Platinum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1023—Palladium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1025—Rhodium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/202—Alkali metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/204—Alkaline earth metals
    • B01D2255/2042—Barium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/206—Rare earth metals
    • B01D2255/2065—Cerium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/40—Mixed oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/70—Non-metallic catalysts, additives or dopants
    • B01D2255/707—Additives or dopants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/903—Multi-zoned catalysts
    • B01D2255/9032—Two zones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/91—NOx-storage component incorporated in the catalyst
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/92—Dimensions
    • B01D2255/9202—Linear dimensions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/01—Engine exhaust gases
    • B01D2258/012—Diesel engines and lean burn gasoline engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9459—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts
    • B01D53/9477—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts with catalysts positioned on separate bricks, e.g. exhaust systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2510/00—Surface coverings
    • F01N2510/06—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction
    • F01N2510/068—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction characterised by the distribution of the catalytic coatings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2510/00—Surface coverings
    • F01N2510/06—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction
    • F01N2510/068—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction characterised by the distribution of the catalytic coatings
    • F01N2510/0682—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction characterised by the distribution of the catalytic coatings having a discontinuous, uneven or partially overlapping coating of catalytic material, e.g. higher amount of material upstream than downstream or vice versa
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/12—Hydrocarbons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/14—Nitrogen oxides
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

Eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor 100 ist mit einem NOX-Speicher- und Reduktionskatalysator 3 in einem Abgaskanal versehen. Der NOX-Speicher- und Reduktionskatalysator 3 weist ein Grundelement 5 auf, eine stromaufwärtsseitige Deckschicht 61, die auf dem Grundelement 5 angeordnet ist, und eine stromabwärtsseitige Deckschicht 62, die an einer Abströmseite in Richtung der Abgasströmung von der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 aus angeordnet ist. Die stromaufwärtsseitige Deckschicht 61 weist kein Cer-haltiges Oxid 9 auf, sondern einen Edelmetallkatalysator 8. Die stromabwärtsseitige Deckschicht 62 weist ein Cer-haltiges Oxid 9 und einen Edelmetallkatalysator 8 auf. Eine Länge der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 ist eine Länge zwischen 5 bis 62,5 % der gesamten Länge der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 und der stromabwärtsseitigen Deckschicht 62, während der übrige Teil der Deckschicht, abgesehen von der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61, die stromabwärtsseitige Deckschicht 62 ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor.
  • Hintergrund
  • Im Stand der Technik ist ein Verbrennungsmotor bekannt, der mit einem NOX-Speicher- und Reduktionskatalysator versehen ist, welcher Stickoxide (NOX) aus einem Abgas speichert, wenn ein Luft-Kraftstoffverhältnis eines Abgases mager ist, und der gespeichertes NOX freigibt und reduziert, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases fett ist.
  • WO 2014/123232 A offenbart einen solchen NOX - Speicher- und Reduktionskatalysator, der mit einem Grundelement versehen ist, das mit einer Deckschicht auf seiner Oberfläche ausgebildet ist. Die Deckschicht enthält ein Edelmetall, das auf einem Träger getragen wird, und Ceroxid oder ein Komplex-Oxid aus Cer (Ce) und Strontium (St) oder ein anderes Cer-haltiges Oxid. Wenn in diesem NOX-Speicher- und Reduktionskatalysator das Luft-Kraftstoffverhältnis mager ist, wird das NOX im Abgas am Cer-haltigen Oxid adsorbiert, während das adsorbierte NOX vom Cer-haltigen Oxid freigegeben und reduziert wird, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis fett ist.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • In dieser Hinsicht gab es in den letzten Jahren eine Nachfrage nach der Verringerung der Größe und leichterem Gewicht der Fahrzeuge, die für eine verbesserte Kraftstoffeffizienz durch die Verwendung eines einzelnen Katalysators gestaltet sind, um schädliche Substanzen zu entfernen, wie NOX und Kohlenwasserstoffe (HC), die im Abgas enthalten sind. Des Weiteren haben sowohl NOX als auch HC eine ähnlich schädliche Wirkung auf die Umwelt, sodass es wünschenswert ist, die Gesamtmenge der Abgasmenge von NOX und der Abgasmenge von HC zu verringern.
  • Da andererseits der oben erwähnte NOX - Speicher- und Reduktionskatalysator ein Edelmetall enthält, ermöglicht das Edelmetall eine Oxidation und Entfernung des HC. Allerdings versursacht Cer einen Abfall der Edelmetallreaktivität, sodass bei einer Zunahme des Cer-haltigen Oxids die Menge an adsorbiertem NOX zunimmt, aber die Menge des entfernten HC absinkt. Daher gibt es beim oben erwähnten derartigen NOX-Speicher- und Reduktionskatalysator das Problem, dass es schwierig ist, einen einzelnen NOX - Speicher- und Reduktionskatalysator zu verwenden, um die Gesamtmenge der Menge an adsorbiertem NOX und der Menge an entferntem HC zu vergrößern.
  • Um obiges Problem zu lösen, ist eine Abgasreinigungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung mit einem NOX-Speicher- und Reduktionskatalysator in einem Abgaskanal versehen. Der NOX- Speicher- und Reduktionskatalysator weist ein Grundelement auf, das sich in eine Richtung der Abgasströmung erstreckt, und eine Deckschicht oder Beschichtung, die auf dem Grundelement ausgebildet ist. Die Deckschicht weist eine stromaufwärtsseitige Deckschicht auf, die an einer stromaufwärtigen Seite in die Richtung der Abgasströmung angeordnet ist, und eine stromabwärtsseitige Deckschicht, die an einer stromabwärtigen Seite in Richtung der Abgasströmung von der stromaufwärtsseitigen Deckschicht aus angeordnet ist. Die stromaufwärtsseitige Deckschicht weist kein Cer-haltiges Oxid auf, sondern einen Edelmetallkatalysator. Die stromabwärtsseitige Deckschicht weist ein Cer-haltiges Oxid und einen Edelmetallkatalysator auf. Eine Länge der stromaufwärtsseitigen Deckschicht ist eine Länge zwischen 5 bis 62,5 % der gesamten Länge der stromaufwärtsseitigen Deckschicht und der stromabwärtsseitigen Deckschicht, und der übrige Teil der Deckschicht, abgesehen von der stromaufwärtsseitigen Deckschicht, ist die stromabwärtsseitige Deckschicht.
  • Gemäß der Abgasreinigungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor gemäß eines solchen Aspektes der vorliegenden Offenbarung wird der Abfall des HC-Oxidationsvorganges des Edelmetallkatalysators an der der stromaufwärtsseitigen Deckschicht durch die Elimination von Cer aus der stromaufwärtsseitigen Deckschicht unterdrückt. Andererseits ist die Länge des übrigen Teils der Deckschicht, abgesehen von der stromaufwärtsseitigen Deckschicht, das heißt, die Länge der stromabwärtsseitigen Deckschicht, eine ausreichende Länge von 37,5 % bis 95 % mit Bezug auf die gesamte Länge der stromaufwärtsseitigen Deckschicht und der stromabwärtsseitigen Deckschicht, sodass es möglich ist, das NO2 durch das Cer in der stromabwärtsseitigen Deckschicht ausreichend zu adsorbieren. Als Folge ist es möglich, einen einzelnen NOX- Speicher- und Reduktionskatalysator zu verwenden, um die Gesamtmenge der NOX-Speichermenge und der HC - Entfernungsmenge zu vergrößern.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Systemansicht, die eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt.
    • 2A ist eine Vorderansicht eines NOX - Speicher- und Reduktionskatalysators.
    • 2B ist eine Querschnittsansicht eines NOX - Speicher- und Reduktionskatalysators.
    • 3 ist eine Ansicht, die in einem Diagramm einen NOX - Absorptionsvorgang eines Cer-haltigen Oxids an der Oberfläche des Grundelements zeigt.
    • 4 ist eine Ansicht, die in einem Diagramm eine Änderung eines Luft-Kraftstoffverhältnisses (A/F) des Abgases mit der Zeit und eine Änderung einer Menge an NOx mit der Zeit zeigt, wobei das NOX in einem NOX - Speicher- und Reduktionskatalysator gespeichert wird.
    • 5 ist eine Ansicht, die in einem Diagramm einen Vorgang zeigt, bei dem die Aktivität eines Edelmetalls durch ein Cer-haltiges Oxid verringert wird.
    • 6A ist eine Vorderansicht eines NOX - Speicher- und Reduktionskatalysators gemäß eines Arbeitsbeispiels der vorliegenden Offenbarung.
    • 6B ist eine Querschnittsansicht eines NOX - Speicher- und Reduktionskatalysators gemäß Beispielen der vorliegenden Offenbarung.
    • 7 ist eine Ansicht, die in einem Diagramm einen NOX - Speichervorgang zeigt.
    • 8 ist eine Tabelle, die die Anteile von Cer usw. für die Beispiele 1 bis 7, die Referenzbeispiele 1 und 2 und die Vergleichsbeispiele 1 bis 5 zeigt.
    • 9 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einem Cergehalt und der HC-Entfernungsrate zeigt.
    • 10 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einem Cergehalt und einer NOX - Speicherrate zeigt.
    • 11 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer Zunahme einer gesamten Menge einer NOX - Speichermenge und einer HC-Entfernungsrate und einem Verhältnis einer stromaufwärtsseitigen Deckschicht zeigt.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • 1 ist eine schematische Systemansicht, die eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor 100 gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt.
  • Der Verbrennungsmotor 100 ist mit einem Dieselmotor 1, einem Abgaskrümmer 2, einem NOX - Speicher- und Reduktionskatalysator (NSR) 3, der mit dem Abgaskrümmer 2 verbunden ist, und einem selektiven Reduktionskatalysator (SCR) 4 versehen. Abgas, das aus dem Dieselmotor 1 ausgestoßen wird, wird durch den Abgaskrümmer 2 nacheinander dem NOX - Speicher- und Reduktionskatalysator 3 und dem selektiven Reduktionskatalysator 4 zugeführt. Auf diese Weise ist die Abgasreinigungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit dem NOX-Speicher- und Reduktionskatalysator in einem Abgaskanal versehen.
  • Mit Bezug auf 2A und 2B wird als Nächstes ein Aufbau des NOX - Speicher- und Reduktionskatalysators 3 erklärt. 2A ist eine Vorderansicht des NOX - Speicher- und Reduktionskatalysators 3, betrachtet vom Abgaseinströmende, während 2B eine Seitenquerschnittsansicht des NOX - Speicher- und Reduktionskatalysators 3 ist, wobei der Schnitt entlang der Richtung des Abgaskanals durchgeführt wurde.
  • Der NOX - Speicher- und Reduktionskatalysator 3 bildet eine zylindrische Form mit einem einheitlichen Querschnitt über seine gesamte Länge und erstreckt sich in eine Richtung der Abgasströmung (Richtung des Pfeils W in 2B). Das Innere des NOX-Speicher- und Reduktionskatalysators 3 ist mit einer Vielzahl von Abgasströmungspfaden gebildet, die von Zwischenwänden umgeben sind. Diese Abgasströmungspfade sind so gebildet, dass sie rechteckige Querschnitte aufweisen und sich gerade erstrecken, während sie bestimmte Breiten beibehalten. Das Grundelement 5, das diese Abgasströmungspfade bildet, besteht aus Keramik, die beispielsweise aus Kordierit, Mullit oder α-Aluminiumoxid gebildet wird. In diesem Fall wird das Grundelement 5 besonders bevorzugt aus Kordierit gebildet. Des Weiteren sind die Oberflächen der Zwischenwände mit einer Deckschicht 6 ausgebildet.
  • 3 ist eine Ansicht, die in einem Diagramm die Oberfläche eines Katalysatorträgers 7 zeigt, der in einem Teil der Deckschicht 6 auf den Zwischenwänden des NOX - Speicher- und Reduktionskatalysators 3 gebildet ist. Wie in 3 gezeigt ist, werden beispielsweise ein Edelmetallkatalysator 8 und ein Cer-haltiges Oxid 9 zur Adsorption von NOx auf einem Katalysatorträger 7 getragen, der aus Aluminiumoxid (Al2O3) besteht.
  • Der Edelmetallkatalysator 8 oxidiert NO, sodass NO2 produziert wird, und reduziert NOx. Dieser Edelmetallkatalysator 8 besteht aus zumindest einem der Edelmetalle Platin (Pt), Palladium (Pd) und Rhodium (Rh).
  • Als Cer-haltiges Oxid 9 wird ein Ceroxid und/oder ein Komplex-Oxid aus Cer und Strontium (St) verwendet. In diesem Fall ist Ceroxid als das Cer-haltige Oxid 9 vorzuziehen. Dieses Cer-haltige Oxid hat eine exzellente NOX - Adsorptionsfähigkeit in einer Umgebung mit relativ geringer Temperatur (weniger als 300 °C).
  • Als Nächstes wird mit Bezug auf 3 und 4 der Entfernungsvorgang von NOX am NOX - Speicher- und Reduktionskatalysator 3 kurz erklärt. 4 ist ein Graph, der eine zeitliche Änderung des Luft-Kraftstoffverhältnisses (A/F) des Abgases zeigt, das in den NOX - Speicher- und Reduktionskatalysator 3 strömt, und eine zeitliche Änderung einer Menge an NOX, die im NOX - Speicher- und Reduktionskatalysator 3 gespeichert wird (NOX - Speichermenge).
  • Wie sich aus 4 ergibt, wird das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, das in den NOX - Speicher- und Reduktionskatalysator 3 strömt, üblicherweise mager gehalten, sodass das Abgas, das in den NOX - Speicher- und Reduktionskatalysator 3 strömt, üblicherweise in einem Zustand von Sauerstoffüberschuss ist. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Teil des NO, das im Abgas enthalten ist, an der Oberfläche des Edelmetallkatalysators 8 oxidiert und wird zu NO2. Als Nächstes wird angenommen, dass dieses NO2 am Cer-haltigen Oxid 9, das O, das NO2 bildet, und durch das Cer, das die chemische Bindung des Cer-haltigen Oxids 9 bildet, adsorbiert wird.
  • In dieser Hinsicht wird dieses NO2 am Cer-haltigen Oxid 9 adsorbiert, während die Temperatur des Abgases, das in den NOX - Speicher- und Reduktionskatalysator 3 strömt, relativ niedrig ist (weniger als 300 °C). Wenn andererseits die Temperatur des Abgases, das in den NOX - Speicher- und Reduktionskatalysator 3 strömt, relativ hoch wird (über 300 °C oder mehr) wird die thermische Bewegung von NO2 größer und das NO2 wird vom Cer-haltigen Oxid 9 freigegeben. Es ist zu beachten, dass NO, das eine kleinere Anzahl an O als NO2 hat, kaum am Cer-haltigen Oxid 9 adsorbiert wird. Das heißt, dass NO2 am Cer-haltigen Oxid 9 adsorbiert wird, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, das in den NOX - Speicher- und Reduktionskatalysator 3 strömt, mager ist und die Temperatur des NOX - Speicher- und Reduktionskatalysators 3 relativ niedrig ist.
  • Wenn andererseits das NO2 am Cer-haltigen Oxid 9 adsorbiert wird, wie es in 4 gezeigt ist, sinkt eine Sauerstoffkonzentration im Abgas, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, das in den NOX - Speicher- und Reduktionskatalysator 3 strömt, fett ist. Zu diesem Zeitpunkt werden die chemischen Bindungen von Cer und O gebrochen und das NO2, das am Cer-haltigen Oxid 9 adsorbiert wird, wird freigegeben. Als Nächstes wird das freigegebene NO2 am Edelmetallkatalysator 8 durch das HC und CO reduziert, die im Abgas enthalten sind.
  • Wie in 3 gezeigt ist, trägt nun also der Katalysatorträger 7 das Cer-haltige Oxid 9 und den Edelmetallkatalysator 8. Wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases mager ist, reagiert das HC, das im Abgas enthalten ist, mit Sauerstoff an der Oberfläche des Edelmetallkatalysators 8 und wird oxidiert. Wenn andererseits, wie es in 4 gezeigt ist, das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases fett ist, reagiert das HC mit dem NO2, das an der Oberfläche des Edelmetallkatalysators 8 adsorbiert ist, und das NO2 wird dadurch reduziert.
  • Auf diese Weise wird durch den Edelmetallkatalysator 8 NO zu NO2 oxidiert und das oxidierte NO2 wird am Cer-haltigen Oxid 9 adsorbiert, sodass sowohl der Edelmetallkatalysator 8 als auch das Cer-haltige Oxid 9 wesentliche Bestandteile im NOX-Speicher- und Reduktionskatalysator 3 sind. Wenn allerdings in diesem Fall der Edelmetallkatalysator 8 und das Cer-haltige Oxid 9 nahe nebeneinander positioniert sind, wird die HC-Oxidationsfähigkeit des Edelmetallkatalysators 8 schließlich unterdrückt. Als Grund dafür wird Folgendes angenommen:
  • Das heißt, dass, wenn die Oberfläche des Edelmetallkatalysators 8 durch Sauerstoffatome oder Sauerstoffmoleküle bedeckt wird, die Aktivität des Edelmetallkatalysators 8 sinkt. Dieses Phänomen wird als „Sauerstoffvergiftung“ bezeichnet und ist allgemein bekannt. Wenn wie in 5 gezeigt ist, nun Cer und der Edelmetallkatalysator 8 nahe nebeneinander positioniert sind, werden das Cer und der Edelmetallkatalysator 8 durch den Sauerstoff chemisch gebunden. Als Folge gerät der Edelmetallkatalysator 8 in einen Zustand der Sauerstoffvergiftung. Aufgrund dessen ist die Oxidationsfähigkeit des Edelmetallkatalysators 8 verringert. Wenn daher das Cer-haltige Oxid 9 und der Edelmetallkatalysator 8 über den gesamten NOx - Speicher- und Reduktionskatalysator 3 vom Katalysatorträger 7 getragen werden, wird die HC-Oxidationsfähigkeit des Edelmetallkatalysators 8 unterdrückt, sodass die HC-Entfernungsmenge abnimmt und es schwierig wird, die Gesamtmenge der NOX-Adsorptionsmenge und der HC - Entfernungsmenge zu erhöhen.
  • Daher wird in den Beispielen der vorliegenden Offenbarung, wie es in 6A und 6B gezeigt ist, die Deckschicht 6 in eine stromaufwärtsseitige Deckschicht 61, die an der stromaufwärtigen Seite in Richtung der Abgasströmung angeordnet ist, und in eine stromabwärtsseitige Deckschicht 62 unterteilt, die an der stromabwärtigen Seite in Richtung der Abgasströmung angeordnet ist. Des Weiteren ist die stromaufwärtsseitige Deckschicht 61 so konfiguriert, dass diese den Edelmetallkatalysator 8 enthält, nicht aber das Cer-haltige Oxid 9, während die stromabwärtsseitige Deckschicht 62 konfiguriert ist, dass diese den Edelmetallkatalysator 8 und das Cer-haltige Oxid 9 enthält.
  • Dadurch liegen an der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 der Edelmetallkatalysator 8 und das Cer-haltige Oxid 9 nicht beide vor, sodass die Aktivität des Edelmetallkatalysators 8 niemals durch das Cer-haltige Oxid 9 verringert wird und die Aktivität des Edelmetallkatalysators 8 erhalten bleibt. Als Folge nimmt die HC-Entfernungsmenge durch den Edelmetallkatalysator 8 zu.
  • Wenn die Aktivität des Edelmetallkatalysators 8 an der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 auf diese Weise erhalten bleibt, wird NO an der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 gut zu NO2 oxidiert. Andererseits nimmt zu diesem Zeitpunkt die HC-Entfernungsmenge zu, sodass die Menge an HC abnimmt, die mit dem erzeugten NO2 und dem NO2 im Abgas in Kontakt steht. Als Folge nimmt die Menge an NO2 ab, das durch HC zu NO reduziert wird, und daher erhöht sich die NO2 - Konzentration im Abgas, das über die stromabwärtsseitige Deckschicht 62 strömt. Wenn des Weiteren die HC-Entfernungsmenge der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 zunimmt, nimmt die Menge an HC ab, das über die stromabwärtsseitige Deckschicht 62 strömt, sodass auch das NO im Abgas am Edelmetallkatalysator 8 an der stromabwärtsseitigen Deckschicht 62 zu NO2 oxidiert wird, und daher die NO2 - Konzentration im Abgas ausreichend zunimmt, das über die stromabwärtsseitige Deckschicht 62 strömt. Aufgrund der derartigen Zunahme der NO2 - Konzentration an der stromabwärtsseitigen Deckschicht 62 nehmen die Möglichkeiten zur chemischen Bindung für das Cer-haltigen Oxid 9 und NO2 zu und wird eine größere Menge an NO2 am Cer-haltigen Oxid 9 adsorbiert.
  • Durch derartiges Bilden der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 und der stromabwärtsseitigen Deckschicht 62, dass die stromaufwärtsseitige Deckschicht 61 den Edelmetallkatalysator 8 enthält, nicht aber das Cer-haltige Oxid 9, und die stromabwärtsseitige Deckschicht 62 den Edelmetallkatalysator 8 und das Cer-haltige Oxid 9 enthält, ist es möglich, die HC - Entfernungsmenge an der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 zu erhöhen und die NOX - Adsorptionsmenge an der stromabwärtsseitigen Deckschicht 62 zu erhöhen. Als Folge wird es möglich, den gesamten Wert der NOX-Adsorptionsmenge und der HC - Entfernungsmenge zu erhöhen.
  • Damit die Deckschicht 6 des Weiteren NOX absorbiert, kann andererseits die Deckschicht 6 des Weiteren ein Alkalimetall und/oder ein Erdalkalimetall enthalten. In diesem Fall können als das Alkalimetall Kalium (K), Rubidium (RB), Cäsium (CS) etc. erwähnt werden. Als das Erdalkalimetall können Calcium (Ca), Strontium (St), Barium (Ba) etc. erwähnt werden. Diese Alkali- und Erdalkalimetalle haben exzellente Fähigkeiten zur NOX- Absorption in einer Umgebung mit einer relativ hohen Temperatur (300 °C oder mehr). Nachfolgend werden die NOX - absorbierenden Alkali- und Erdalkalimetalle als „NOX - absorbierende Metalle 10“ bezeichnet.
  • Als Nächstes wird der Absorptionsvorgang von NOX unter Verwendung von Ba als ein solches NOX - absorbierendes Metall 10 erklärt. 7 ist eine Ansicht, die in einem Diagramm den Vorgang der NOX - Absorption an einem NOX - absorbierenden Metall zeigt.
  • Wenn, wie in 7 gezeigt ist, das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, das in den NOX - Speicher- und Reduktionskatalysator 3 strömt, mager ist, wird NO2 weiter an der Oberfläche des Edelmetallkatalysators 8 oxidiert und wird zu Salpetersäureionen (NO3 -), die dann mit dem NOX - absorbierenden Metall 10 reagieren und in Form eines Nitrates absorbiert werden. Wenn andererseits das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, das in den NOX - Speicher- und Reduktionskatalysator 3 strömt, fett ist, fällt die Sauerstoffkonzentration im Abgas, sodass die Reaktion in die entgegengesetzte Richtung abläuft und das NO3 -, das als Nitrat absorbiert wurde, wieder als NO2 entladen wird. Als Nächstes wird das entladene NO2 durch das im Abgas enthaltene HC und CO reduziert.
  • Auf diese Weise gibt es zwei Vorgänge mit NOX: der Vorgang der NOX - Adsorption durch das Cer-haltige Oxid 9 und der Vorgang der NOX- Absorption durch das NOX-absorbierende Metall 10. Diese zwei Vorgänge werden kombiniert und als „Speicherung“ bezeichnet.
  • Es ist zu beachten, dass im Vergleich zum Adsorptionsvorgang die NOX - Haltekraft beim NOX- Absorptionsvorgang durch Ba stärker ist und es schwieriger ist, das NO2 freizugeben. Aus diesem Grund hat ein NOX - Speicher- und Reduktionskatalysator 3, der sowohl ein NOX-absorbierendes Metall 10 und ein Cer-haltiges Oxid 9 enthält, eine exzellente NOX - Speicherfähigkeit mit Bezug auf einen breiten Temperaturbereich des Abgases.
  • Es ist zu beachten, dass in den Beispielen gemäß der vorliegenden Offenbarung, wie es in 1 gezeigt ist, der NOX - Speicher- und Reduktionskatalysator 3 direkt mit dem Abgaskrümmer 2 verbunden ist, um die Größe des Abgassystems zu verringern und das Aufwärmen des NOX - Speicher- und Reduktionskatalysators 3 zu fördern. Zwischen dem Abgaskrümmer 2 und dem NOX - Speicher- und Reduktionskatalysator 3 ist kein Oxidationskatalysator angeordnet. Allerdings wird in den Beispielen gemäß der vorliegenden Ausführungsform auf diese Weise, selbst wenn kein Oxidationskatalysator zwischen dem Abgaskrümmer 2 und dem NOx - Speicher- und Reduktionskatalysator 3 angeordnet ist, zum Zeitpunkt der Motoraufwärmbetätigung eine große Wärmemenge der Oxidationsreaktion an der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 erzeugt, wenn die stromaufwärtsseitige Deckschicht 61 des NOx - Speicher- und Reduktionskatalysators 3 eine leistungsfähige Oxidationsfunktion hat. Als Folge kann der NOx - Speicher- und Reduktionskatalysator 3 früher aufgewärmt werden.
  • Als Nächstes wird die Herstellungsmethode des Beispiels 1 des NOx - Speicher- und Reduktionskatalysators 3 gemäß der vorliegenden Offenbarung erklärt. Zunächst wird als Erstes eine Suspension A zur Bildung der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 erklärt. Zuerst werden eine Palladiumnitratlösung, eine Platin - Dinitrodiaminlösung und eine Rhodiumnitratlösung in Aluminumoxid (Al2O3) getränkt, um ein edelmetalltragendes Pulver herzustellen, in dem Palladium mit 0,6 Massenprozent, Platin mit 3,5 Massenprozent und Rhodium mit 0,2 Massenprozent auf dem Aluminiumoxid getragen werden. Dieses edelmetalltragende Pulver wird mit Wasser, einem Aluminiumoxid - Binder und einem Verdickungsmittel gemischt, um die Suspension A herzustellen. Diese Suspension A hat eine Menge von 100g/Liter an edelmetalltragendem Pulver pro Liter.
  • Als Nächstes wird eine Suspension B zur Bildung der stromabwärtsseitigen Deckschicht 62 erklärt. Zuerst wird auf dieselbe Weise, wie bei der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61, ein edelmetalltragendes Pulver hergestellt. Dieses edelmetalltragende Pulver wird mit Ceroxid (CeO2), Wasser, einem Aluminiumoxid-Binder und einem Verdickungsmittel zur Herstellung der Suspension B gemischt. Diese Suspension B hat eine Menge von 100g/Liter an edelmetalltragendem Pulver pro Liter. Die Menge von Ceroxid beträgt 200 g/Liter.
  • Als Nächstes wird ein Grundelement 5 mit der Suspension A und der Suspension B bedeckt oder beschichtet. Der in Richtung der Abgasströmung stromaufwärtsseitige Teil dieses Grundelementes 5 wird in die Suspension A eingetaucht und die Suspension A wird vom in Richtung der Abgasströmung stromabwärtsseitigen Ende aufgesogen, um so die Zwischenwände des Grundelementes 5 mit der Suspension A zur Bildung der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 zu beschichten. Als Nächstes wird der stromabwärtsseitige Teil des Grundelementes 5 in die Richtung der Abgasströmung in die Suspension B eingetaucht und die Suspension B wird vom in Richtung der Abgasströmung stromaufwärtsseitigen Ende aufgesogen, um so den Bereich mit der Suspension B zu beschichten, in dem die Zwischenwände des Grundelementes 5 nicht mit der Suspension A beschichtet sind.
  • In den Beispielen gemäß der vorliegenden Offenbarung werden die Suspension A und die Suspension B so aufgetragen, dass die Gesamtlänge der gesamten Länge Lf des Bereiches, der mit der Suspension A beschichtet ist, und der Länge Lr des Bereiches, der mit der Suspension B beschichtet ist, die Länge L des Grundelementes 5 in die Richtung der Abgasströmung wird. In Beispiel 1 beträgt die Länge Lf des Bereiches, der mit der Suspension A beschichtet ist, 5 % mit Bezug auf die Länge L des Grundelementes 5 in die Richtung der Abgasströmung, und die Länge Lr des Bereiches, der mit der Suspension B beschichtet ist, beträgt 95 % der Länge L des Grundelementes 5. Es ist zu beachten, dass das Volumen des Grundelementes 5 in diesem Beispiel 1 2 Liter beträgt, die Länge L in die Richtung der Abgasströmung 390 mm beträgt und der Durchmesser R des Querschnittes des Grundelementes 5 129 mm beträgt.
  • Als Nächstes wird das Grundelement 5 getrocknet und dann mit Bariumacetat imprägniert. Es wird weiter getrocknet und dann gebrannt, damit die Zwischenwände, die das Grundelement 5 einteilen, Barium Ba tragen. In diesem Beispiel beträgt die Menge des stützenden Bariums Ba 0,1 mol/Liter. Aufgrund des obigen Prozesses wird der Bereich, der mit der Suspension A beschichtet ist, die stromaufwärtsseitige Deckschicht 61 und der Bereich, der mit der Suspension B beschichtet ist, wird die stromabwärtsseitige Deckschicht 62 und man erhält den NOx - Speicher- und Reduktionskatalysator 3 aus Beispiel 1.
  • Als Nächstes werden die Herstellungsmethoden des NOx - Speicher- und Reduktionskatalysators 3 aus den Beispielen 2 bis 7 und der Referenzbeispiele 1 und 2 gemäß der vorliegenden Offenbarung erklärt. Die Beispiele 2 bis 7 und die Referenzbeispiele 1 und 2 und das Beispiel 1 unterscheiden sich nur in der Länge des Bereiches, der mit der Suspension A beschichtet ist, das heißt, die Länge Lf der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61, und in der Länge des Bereiches, der mit der Suspension B beschichtet ist, das heißt, die Länge Lr der stromabwärtsseitigen Deckschicht 62. Die Herstellungsmethoden sind dieselben. Daher entfällt die Erklärung der Herstellungsmethoden.
  • Die Tabelle, die in 8 gezeigt ist, zeigt die Verhältnisse der Länge Lf der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 und der Länge Lr der stromabwärtsseitigen Deckschicht 62 in der Summe der Länge Lf der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 und der Länge Lr der stromabwärtsseitigen Deckschicht 62 der Beispiele 1 bis 7 und der Referenzbeispiele 1 und 2. In den Beispielen 1 bis 7 und den Referenzbeispielen 1 und 2 sind die Cerkonzentrationen in der Suspension B zur Bildung der stromabwärtsseitigen Deckschicht 62 dieselben, sodass die Länge Lr der stromabwärtsseitigen Deckschicht 62 und die Menge an Cer, das im NOx - Speicher- und Reduktionskatalysator 3 enthalten ist, proportional sind.
  • Wie oben in den Beispielen 1 bis 7 erklärt wurde, enthalten die stromaufwärtsseitige Deckschicht 61 und die stromabwärtsseitige Deckschicht 62 jeweils Pt, Pd und Rh als Edelmetallkatalysator 8. Des Weiteren enthalten die stromaufwärtsseitige Deckschicht 61 und die stromabwärtsseitige Deckschicht 62 Ba als eines der Erdalkalimetalle. Des Weiteren enthält die stromabwärtsseitige Deckschicht 62 das Cer-haltige Oxid 9.
  • Als Nächstes wird die Herstellungsmethode des Vergleichsbeispiels 1 erklärt. Im Vergleichsbeispiel 1 beschichtet die Suspension B mit derselben Zusammensetzung wie in Beispiel 1 die Zwischenwände über den gesamten Bereich des Grundelementes 5 und damit wird das Cer-haltige Oxid 9 über den gesamten Bereich des Grundelementes 5 getragen. Auch wenn dies anders als in Beispiel 1 ist, ist die Methode dieselbe, sodass eine Erklärung entfällt.
  • Schließlich werden die Herstellungsmethoden der Vergleichsbeispiele 2 bis 5 erklärt. Die Vergleichsbeispiele 2 bis 4 und das Vergleichsbeispiel 1 unterscheiden sich nur im Punkt der unterschiedlichen Konzentration des Cer-haltigen Oxids 9 der Suspension B. Bezüglich der übrigen Punkte sind die Vergleichsbeispiele 2 bis 4 gleich dem Vergleichsbeispiel 1.
  • Das heißt, dass in jedem Vergleichsbeispiel 2 bis 4 die Suspension B hergestellt wird, um einen nachfolgend erwähnten Gehalt an Cer-haltigem Oxid 9 zu erhalten und die Zwischenwände werden über den gesamten Bereich des Grundelementes 5 mit der Suspension B beschichtet. Die Suspension B wird insbesondere so hergestellt, dass der Ceroxidgehalt im Vergleichsbeispiel 2 150g/Liter wird im Vergleichsbeispiel 3 100g/Liter wird und im Vergleichsbeispiel 4 50 g/Liter wird. Im Vergleichsbeispiel 5 werden die Zwischenwände über den gesamten Bereich des Grundelementes 5 mit der Suspension A beschichtet, das heißt mit einer Suspension, in der kein Cer enthalten ist.
  • Die Tabelle, die in 8 gezeigt ist, zeigt die Gehalte von Cer in den Vergleichsbeispielen 1 bis 5. Die Vergleichsbeispiele 1 bis 5 haben Deckschichten, die über den gesamten Katalysatorbereich gebildet sind, aber wie oben erklärt ist, unterscheiden sich die Gehalte an Cer, das in der Suspension enthalten ist, die die Deckschicht bildet, sodass sich in den Vergleichsbeispielen die Cergehalte unterscheiden.
  • Als Nächstes werden Tests erklärt, die für die Beispiele 1 bis 7, die Referenzbeispiele 1 und 2 und für die Vergleichsbeispiele 1 bis 5 durchgeführt werden. Das heißt, dass zuerst jeder NOX - Speicher- und Reduktionskatalysator 3 im Abgasrohr des Dieselmotors 1 angeordnet wird, um die Leistung eines tatsächlichen Fahrzeuges zu erreichen. Das Abgas, das durch Betätigung des Dieselmotors 1 erzeugt wird, wird dazu verwendet, den NOX - Speicher- und Reduktionskatalysator 3 in Originalgröße für 50 Stunden auf 750 °C zu halten, um einen Abbau des NOX - Speicher- und Reduktionskatalysators 3 zu veranlassen. Danach wird der Dieselmotor 1 so betätigt, dass die Temperatur des NOX - Speicher- und Reduktionskatalysators 3 150 °C wird. Der Dieselmotor 1 wird so lange weiterbetrieben, bis die kumulierte Menge an NOx, das den NOX - Speicher- und Reduktionskatalysator 3 passiert, 500 mg erreicht. Es ist zu beachten, dass zu diesem Zeitpunkt die kumulierte Menge an HC, das den NOX-Speicher- und Reduktionskatalysator 3 passiert, 390 mg beträgt.
  • Durch diesen Test werden jeweils die NOX - Speicherrate und die HC-Entfernungsrate bewertet. Die NOX - Speicherrate wird durch die Subtraktion der Menge an NOX, das an der stromabwärtigen Seite des NOX - Speicher- und Reduktionskatalysators 3 detektiert wird, von der Menge an NOX, das an der stromaufwärtigen Seite des NOX - Speicher- und Reduktionskatalysators 3 detektiert wird, berechnet, um somit die NOX - Speichermenge des NOX - Speicher- und Reduktionskatalysators 3 zu erhalten, und dann wird diese NOX - Speichermenge durch die Menge an NOX, das an der stromaufwärtigen Seite des NOX - Speicher- und Reduktionskatalysators 3 detektiert wird, dividiert.
  • Gleichermaßen wird die HC - Entfernungsrate durch die Subtraktion der Menge an HC, das an der stromabwärtigen Seite des NOX - Speicher- und Reduktionskatalysators 3 detektiert wird, von der Menge an HC, das an der stromaufwärtigen Seite des NOX-Speicher- und Reduktionskatalysators 3 detektiert wird, berechnet, um somit die HC-Entfernungsmenge des NOX - Speicher- und Reduktionskatalysators 3 zu erhalten, und dann wird diese HC - Entfernungsmenge durch die Menge an HC, das an der stromaufwärtigen Seite des NOX - Speicher- und Reduktionskatalysators 3 detektiert wird, dividiert.
  • 9 zeigt die Beziehung zwischen dem Cergehalt und der HC - Entfernungsrate. Die Punkte e1 bis e7 in 9 entsprechen den Beispielen 1 bis 7, die Punkte r1 und r2 entsprechen den Referenzbeispielen 1 und 2 und die Punkte c1 bis c5 entsprechen den Vergleichsbeispielen 1 bis 5.
  • Zuerst werden die Beispiele 1 bis 7 erklärt, die durch die Punkte e1 bis e7 angezeigt werden, und die Referenzbeispiele 1 und 2, die durch die Punkte r1 und r2 angezeigt werden. Als Gesamttrend ergibt sich, dass die HC - Entfernungsrate sich mit einem Abfall im Cergehalt verbessert. Genauer gesagt steigt im Bereich eines Cergehaltes von 75 % oder mehr (Beispiele 1 bis 4) die Entfernungsrate von HC mit einer Abnahme des Cergehaltes stark an, während in dem Bereich mit einem Cergehalt von weniger als 75 % (Beispiele 5 bis 7 und Referenzbeispiele 1 und 2) die Entfernungsrate von HC langsam mit einer Abnahme des Cergehaltes zunimmt. Ein solches Phänomen tritt wahrscheinlich folgendermaßen auf:
  • Das heißt, dass die Suspension A, die die stromaufwärtsseitige Deckschicht 61 bildet, kein Cer enthält, sodass der Edelmetallkatalysator 8, der in der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 enthalten ist, den Aktivitätsabfall aufgrund von Cer unterdrückt. Andererseits enthält die Suspension B, die die stromabwärtsseitige Deckschicht 62 bildet, gleichzeitig Cer und den Edelmetallkatalysator 8, sodass Cer manchmal nahe dem Edelmetallkatalysator 8 positioniert ist. Daher fällt die Aktivität eines Teils des Edelmetallkatalysators 8 aufgrund von Cer.
  • Der Großteil des HC, das im Abgas enthalten ist, wird nun also innerhalb eines Bereichs von 25 % des NOX - Speicher- und Reduktionskatalysators 3 an der stromaufwärtigen Seite in Richtung der Abgasströmung oxidiert. Daher trägt der stromaufwärtsseitige 25 % - Bereich des Edelmetallkatalysators 8 stark zur HC-Entfernungsrate bei. Wenn es kein Cer im stromaufwärtsseitigen 25 % - Bereich gibt, wird daher die HC - Entfernungsrate stark verbessert. Im Gegensatz dazu trägt der stromabwärtsseitige 75 % - Bereich des Edelmetallkatalysators 8 nicht stark zur HC-Reinigung bei, sodass, selbst wenn kein Cer im stromabwärtsseitigen 75 % - Bereich ist, die HC - Entfernungsrate nicht so stark zunimmt. Aus diesem Grund wird die Beziehung zwischen dem Cergehalt und der HC - Entfernungsrate wahrscheinlich so wie die Beziehung in 9.
  • Als Nächstes werden die Vergleichsbeispiele 1 bis 5 erklärt. In den Vergleichsbeispielen 1 bis 5 nimmt die HC - Entfernungsrate mit einem Abfall des Cergehaltes zu. In diesem Fall kann in den Vergleichsbeispielen 1 bis 5 der Zusammenhang zwischen dem Cergehalt und der HC - Entfernungsrate durch eine Linie genähert werden (siehe die gestrichelte Linie in 9). Der Vergleich der Näherungslinie, die durch die Vergleichsbeispiele und die Beispiele 1 bis 7 und die Referenzbeispiele 1 und 2 gebildet wird, entspricht dem Vergleich des Falls, bei dem die Cerkonzentration des NOX - Speicher- und Reduktionskatalysators 3 gleichmäßig verringert wird (Vergleichsbeispiele), und des Falls, bei dem Cer von der stromaufwärtigen Seite stufenweise entfernt wird (Beispiele und Referenzbeispiele). Die Beispiele 1 bis 7 und die Referenzbeispiele 1 und 2 liegen oberhalb der Näherungslinie. Daher ergibt sich, dass sich die HC - Entfernungsleistung durch die stufenweise Entfernung von Cer von der stromaufwärtigen Seite verbessert wird.
  • Als Nächstes wird die NOX - Speicherrate erklärt. 10 zeigt die Beziehung zwischen dem Cergehalt und der NOX - Speicherrate. Zuerst werden die Beispiele 1 bis 7 (Punkte e1 bis e7) und die Referenzbeispiele 1 und 2 (Punkte r1 und r2) erklärt. Mit Bezug auf 10 nimmt in dem Bereich, in dem der Cergehalt 87,5 % oder mehr ist (Beispiele 1 bis 3), die NOx - Speicherrate mit einer Abnahme des Cergehaltes stark zu. Dieses Phänomen ergibt sich, wie folgt.
  • Das heißt, dass aufgrund der Entfernung von Cer an der stromaufwärtigen Seite des NOx - Speicher- und Reduktionskatalysators 3 der Aktivitätsabfall des Edelmetallkatalysators 8 an der stromaufwärtigen Seite des NOx - Speicher- und Reduktionskatalysators 3 unterdrückt wird. Als Folge wird die Oxidation von HC durch den Edelmetallkatalysator 8 gefördert. Wenn eine stromaufwärtsseitige Deckschicht 61 ohne Cer gebildet wird, wird des Weiteren NO an der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 gut zu NO2 oxidiert. Zu diesem Zeitpunkt nimmt andererseits die HC - Entfernungsrate der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 zu, sodass die Menge an HC abnimmt, das mit dem erzeugten NO2 und dem NO2 im Abgas in Kontakt steht. Als Folge nimmt die Menge an durch HC zu NO reduziertem NO2 ab und daher nimmt die Konzentration von NO2 im Abgas zu, das über die stromabwärtsseitige Deckschicht 62 strömt. Wenn die HC-Entfernungsmenge der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 zunimmt, nimmt des Weiteren die Menge an HC ab, das in die stromabwärtsseitige Deckschicht 62 strömt, sodass auch das NO im Abgas am Edelmetallkatalysator 8 an der stromabwärtsseitigen Deckschicht 62 zu NO2 oxidiert wird und daher die NO2 - Konzentration im Abgas, das über die stromabwärtsseitige Deckschicht 62 strömt, ausreichend zunimmt.
  • Aufgrund der Zunahme der NO2 - Konzentration an der stromabwärtsseitigen Deckschicht 62, nehmen auf diese Weise die Möglichkeiten für eine chemische Bindung des Cer-haltigen Oxids 9 und NO2 zu und eine größere Menge an NO2 wird am Cer-haltigen Oxid 9 adsorbiert. Aufgrund der Beseitigung von Cer an der stromaufwärtigen Seite des NOx - Speicher- und Reduktionskatalysators 3 kann Cer mehr NO2 adsorbieren. Als Folge nimmt die NOx - Speicherrate stark zu.
  • Andererseits sinkt in dem Bereich, in dem der Cergehalt kleiner als 87,5 % ist (Beispiele 4 bis 7 und Referenzbeispiele 1 und 2), die NOx - Speicherrate mit der Abnahme des Cergehaltes. Das heißt, dass, wenn die Länge der stromabwärtsseitigen Deckschicht 62 kürzer wird, die Möglichkeiten der NO2 - Adsorption durch Cer abnehmen. Wenn der Cergehalt abnimmt, das heißt, wenn die Länge der stromabwärtsseitigen Deckschicht 62 kürzer wird, nimmt daher die NOx - Speicherrate ab.
  • Auf eine andere Weise erklärt, wird in dem Bereich, mit einem Cergehalt kleiner als 87,5 %, die Wirkung, dass sich die NOX - Speicherrate aufgrund der verringerten Menge an Cer, das das NO2 aufnehmen kann, verringert, größer als die Wirkung, dass die Menge an NO2 zunimmt und sich die NOX - Speicherrate aufgrund der Unterdrückung des Aktivitätsabfalls des Edelmetallkatalysators 8 verbessert, sodass mit einer verringerten Menge an Cer die NOX - Speicherrate sinkt.
  • Als Nächstes werden die Vergleichsbeispiele 1 bis 5 (c1 bis c5) erklärt. In den Vergleichsbeispielen 1 bis 5 fällt die NOX - Speicherrate mit der Abnahme des Cergehaltes. In den Vergleichsbeispielen 1 bis 5 sinkt die NOX - Speicherrate mit der Abnahme des Cergehaltes. In diesem Fall kann in den Vergleichsbeispielen 1 bis 5 der Zusammenhang zwischen dem Cergehalt und der HC - Entfernungsrate durch eine Näherungslinie genähert werden (siehe die gestrichelte Linie in 9). Wie in 10 gezeigt ist, sind bei einem Cergehalt von 50 bis 95 % die NOX - Speicherraten der Beispiele 1 bis 6 höhere Werte als die NOX - Speicherraten der Vergleichsbeispiele, die durch die Näherungslinie erhalten werden. Daher ergibt sich, dass die NOX - Speicherrate verbessert wird.
  • Es ist zu beachten, dass trotz eines 0 % - igen Cergehaltes die NOX - Speicherrate einen Wert nahe 40 % hat, aber dies wahrscheinlich aufgrund der Wirkung der NOX-Absorption durch Ba ist.
  • Aus 9 und 10 ergibt sich, dass, wenn die Länge Lf der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 eine Länge zwischen 5 bis 50 % mit Bezug auf die Gesamtlänge Lf + Lr der Gesamtheit der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 und der stromabwärtsseitigen Deckschicht 62 ist, sowohl die Entfernungsrate von HC als auch die Speicherrate von NOX verbessert werden.
  • Schließlich werden die Bewertungsergebnisse auf Grundlage der NOX-Speicherrate und der HC - Entfernungsrate gezeigt. Zuerst werden zur Bewertung der Wirkung der Beispiele 1 bis 7 und der Referenzbeispiele 1 und 2 die Vergleichsbeispiele mit diesen verglichen. Aus diesem Grund finden sich zuerst Punkte auf einer Näherungslinie der Vergleichsbeispiele, die dieselben Cergehalte wie die Arbeitsbeispiel und die Referenzbeispiele haben. Als Nächstes wird die Gesamtmenge der NOX-Speichermenge und der HC - Entfernungsmenge an dem Punkt auf der Näherungslinie, die jedem Arbeitsbeispiel und Referenzbeispiel entspricht, von der gesamten Menge der NOX - Speichermenge und der HC - Entfernungsmenge jedes Arbeitsbeispiels und Referenzbeispiels subtrahiert, um die Zunahme der gesamten Menge der NOX-Speichermenge und der HC - Entfernungsmenge zu finden. 11 zeigt die Beziehung zwischen der Zunahme der gesamten Menge der NOX - Speichermenge und der HC-Entfernungsmenge, die auf diese Weise erhalten wird, und dem Verhältnis (Lf / (Lf + Lr) ) der Länge Lf der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 mit Bezug auf die Länge Lf + Lr der Gesamtheit der Länge Lf der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 und der Länge Lr der stromabwärtsseitigen Deckschicht 62.
  • In 11 entspricht der Bereich, aus dem ein positiver Wert genommen wird, dem Bereich der Zunahme der gesamten Menge der NOX - Speichermenge und der HC-Entfernungsmenge mit Bezug auf die Vergleichsbeispiele. Das heißt, es ergibt sich, dass die Gesamtmenge der NOX - Speichermenge und der HC - Entfernungsmenge mit Bezug auf die Vergleichsbeispiele zunimmt, während das Verhältnis (Lf / (Lf + Lr) ) der Länge Lf der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 mit Bezug auf die Länge Lf + Lr der Gesamtheit der Länge Lf der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 und der Länge Lr der stromabwärtsseitigen Deckschicht 62 zwischen 5 und 62,5 % liegt. Daher soll in den Beispielen gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Länge Lf der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 einer Länge von 5 bis 62,5 % entsprechen, mit Bezug auf die Länge Lf + Lr der Gesamtheit der Länge Lf der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 und der Länge Lr der stromabwärtsseitigen Deckschicht 62.
  • Das heißt, dass der NOx - Speicher- und Reduktionskatalysator 3 gemäß der vorliegenden Offenbarung mit einem Grundelement 5, das sich in die Richtung der Abgasströmung erstreckt, und einer Deckschicht 6, die auf dem Grundelement 5 angeordnet ist, versehen ist. Die Deckschicht 6 ist mit einer stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 versehen, die an der stromaufwärtigen Seite in Richtung der Abgasströmung angeordnet ist, und einer stromabwärtsseitigen Deckschicht 62, die an der stromabwärtigen Seite in Richtung der Abgasströmung von der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 aus angeordnet ist. Die stromaufwärtsseitige Deckschicht 61 enthält kein Cer-haltiges Oxid 9, sondern den Edelmetallkatalysator 8, während die stromabwärtsseitige Deckschicht 62 das Cer-haltige Oxid 9 und den Edelmetallkatalysator 8 enthält. Die Länge Lf der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 ist eine Länge von 5 bis 62,5 % mit Bezug auf die Länge Lf + Lr der Gesamtheit der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 und der stromabwärtsseitigen Deckschicht 62. Der übrige Teil der Deckschicht, abgesehen von der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61, wird die stromabwärtsseitige Deckschicht 62. Das heißt, dass die Länge Lr der stromabwärtsseitigen Deckschicht 62 eine Länge von 37,5 bis 95 % wird, mit Bezug auf die Länge Lf + Lr der Gesamtheit der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 und der stromabwärtsseitigen Deckschicht 62.
  • Wenn ein solcher NOX - Speicher- und Reduktionskatalysator 3 verwendet wird, der mit der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 und der stromabwärtsseitigen Deckschicht 62 versehen ist, ist es möglich, die Gesamtmenge der NOX - Speichermenge und der HC - Entfernungsmenge zu erhöhen. Dies kann durch die Zunahme der gesamten Menge der NOX - Speichermenge und der HC - Entfernungsmenge in 11 bestätigt werden, die 0 ist oder mehr. Es ist zu beachten, dass in diesem Fall, wie sich aus 11 ergibt, die Zunahme der gesamten Menge der NOX - Speichermenge und der HC-Entfernungsmenge 20 mg oder mehr wird und es möglich ist, die Gesamtmenge der NOX - Speichermenge und der HC - Entfernungsmenge stark zu erhöhen, wenn die Länge Lf der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 eine Länge von 10 bis 50 % mit Bezug auf die Länge Lf + Lr der Gesamtheit der Länge Lf der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 und der Länge Lr der stromabwärtsseitigen Deckschicht 62 wird. Daher wird die Länge Lf der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 vorzugsweise eine Länge von 10 bis 50 % der Länge Lf + Lr der Gesamtheit der Länge Lf der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 und der Länge Lr der stromabwärtsseitigen Deckschicht 62.
  • In dieser Hinsicht ist in Rechtsverordnungen, die sich auf das Abgas eines Motors beziehen, der mit einem Dieselmotor 1 versehen ist, die Gesamtmenge der NOX-Speichermenge und der HC - Entfernungsmenge ein Parameter dieser Verordnungen. Daher wird es durch eine derartige Bestimmung der Länge Lf der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 und der Länge Lr der stromabwärtsseitigen Deckschicht 62, dass die Gesamtmenge der NOX - Speichermenge und der HC - Entfernungsmenge maximal wird, möglich, mit den Rechtsverordnungen angemessen umzugehen.
  • Es ist zu beachten, dass sich die relative Beziehung zwischen der NOX - Menge und der HC - Menge, die aus dem Dieselmotor 1 ausgestoßen werden, gemäß dem Betriebszustand des Dieselmotors 1 ändert. Wenn allerdings die NOX - Abgasmenge beispielsweise 500 mg ist, ändert sich die HC - Abgasmenge wahrscheinlich nur in einem Umfang von rund 50 mg mit Bezug auf 390 mg.
  • In diesem Fall verändert sich die Gesamtmenge der NOX - Adsorptionsmenge und der HC - Entfernungsmenge kaum, die in 11 gezeigt ist, selbst wenn sich die HC-Abgasmenge mit Bezug auf die NOX - Abgasmenge in diesem Mengenumfang ändert. Daher kann gesagt werden, dass es praktisch ausreichend ist, die Länge Lf der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 und die Länge Lr der stromabwärtsseitigen Deckschicht 62 auf Grundlage der gesamten Menge der NOX - Speichermenge und der HC - Entfernungsmenge zu bestimmen, die in 11 gezeigt ist.
  • Es ist zu beachten, dass als eine Modifikation separate Deckschichten aus der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 und der stromabwärtsseitigen Deckschicht 62 oberhalb und unterhalb der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 und der stromabwärtsseitigen Deckschicht 62 beschichtet werden können. Selbst wenn eine solche Modifikation verwendet wird, hat die Gesamtmenge der NOX - Adsorptionsmenge und der HC - Entfernungsmenge dieselbe Beziehung, wie die in 11 gezeigte.
  • Zusammenfassend kann gesagt werden, dass eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor 100 mit einem NOX-Speicher- und Reduktionskatalysator 3 in einem Abgaskanal versehen ist. Der NOX-Speicher- und Reduktionskatalysator 3 weist ein Grundelement 5 auf, eine stromaufwärtsseitige Deckschicht 61, die auf dem Grundelement 5 angeordnet ist, und eine stromabwärtsseitige Deckschicht 62, die an einer Abströmseite in Richtung der Abgasströmung von der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 aus angeordnet ist. Die stromaufwärtsseitige Deckschicht 61 weist kein Cer-haltiges Oxid 9 auf, sondern einen Edelmetallkatalysator 8. Die stromabwärtsseitige Deckschicht 62 weist ein Cer-haltiges Oxid 9 und einen Edelmetallkatalysator 8 auf. Eine Länge der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 ist eine Länge zwischen 5 bis 62,5 % der gesamten Länge der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61 und der stromabwärtsseitigen Deckschicht 62, während der übrige Teil der Deckschicht, abgesehen von der stromaufwärtsseitigen Deckschicht 61, die stromabwärtsseitige Deckschicht 62 ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2014/123232 A [0003]

Claims (4)

  1. Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor (100), die mit einem NOx - Speicher- und Reduktionskatalysator (3) in einem Abgaskanal versehen ist, wobei der NOx - Speicher- und Reduktionskatalysator (3) aufweist: ein Grundelement (5), das sich in Richtung der Abgasströmung erstreckt; und eine Deckschicht, die auf dem Grundelement (5) ausgebildet ist, wobei die Deckschicht eine stromaufwärtsseitige Deckschicht (61) aufweist, die an einer stromaufwärtigen Seite in Richtung der Abgasströmung angeordnet ist; und eine stromabwärtsseitige Deckschicht (62), die an der stromabwärtigen Seite in Richtung der Abgasströmung von der stromaufwärtsseitigen Deckschicht (61) aus angeordnet ist, wobei die stromaufwärtsseitige Deckschicht (61) kein Cer-haltiges Oxid (9), aber einen Edelmetallkatalysator (8) aufweist, die stromabwärtsseitige Deckschicht (62) ein Cer-haltiges Oxid (9) und einen Edelmetallkatalysator (8) enthält, eine Länge der stromaufwärtsseitigen Deckschicht (61) eine Länge von 5 bis 62,5 % der gesamten Länge der stromaufwärtsseitigen Deckschicht (61) und der stromabwärtsseitigen Deckschicht (62) hat und der übrige Teil der Deckschicht, abgesehen von der stromaufwärtsseitigen Deckschicht (61), die stromabwärtsseitige Deckschicht (62) ist.
  2. Abgasreinigungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor (100) gemäß Anspruch 1, wobei die Länge der stromaufwärtsseitigen Deckschicht (61) eine Länge von 10 bis 50 % der gesamten Länge der stromaufwärtsseitigen Deckschicht (61) und der stromabwärtsseitigen Deckschicht (62) hat.
  3. Abgasreinigungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Edelmetallkatalysator (8), der in der stromaufwärtsseitigen Deckschicht (61) enthalten ist, und der Edelmetallkatalysator (8), der in der stromabwärtsseitigen Deckschicht (62) enthalten ist, jeweils zumindest ein Edelmetall aus Pt (Platin), Pd (Palladium) und Rh (Rhodium) enthält.
  4. Abgasreinigungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die stromabwärtsseitige Deckschicht (62) ein Alkalimetall und/oder ein Erdalkalimetall aufweist.
DE102017123538.8A 2016-10-14 2017-10-10 Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor Pending DE102017123538A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-202683 2016-10-14
JP2016202683A JP6569637B2 (ja) 2016-10-14 2016-10-14 内燃機関の排気浄化装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102017123538A1 true DE102017123538A1 (de) 2018-04-19

Family

ID=61764926

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017123538.8A Pending DE102017123538A1 (de) 2016-10-14 2017-10-10 Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10612438B2 (de)
JP (1) JP6569637B2 (de)
CN (1) CN107956556B (de)
DE (1) DE102017123538A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3915680A4 (de) * 2019-01-22 2022-03-09 Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Katalysator zur reinigung von abgas

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014123232A1 (ja) 2013-02-08 2014-08-14 ユミコア日本触媒株式会社 ＮＯｘ吸蔵還元型排ガス浄化用触媒および当該触媒を用いた排ガス浄化方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0970538A (ja) 1995-09-04 1997-03-18 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 脱硝用触媒層、脱硝触媒構造体およびこれによる脱硝方法
JPH0985055A (ja) 1995-09-22 1997-03-31 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 排ガス浄化方法及び排ガス浄化用触媒
JP4413367B2 (ja) * 2000-03-22 2010-02-10 株式会社キャタラー 排気ガス浄化用触媒
US6729125B2 (en) * 2000-09-19 2004-05-04 Nissan Motor Co., Ltd. Exhaust gas purifying system
JP2004074138A (ja) 2002-06-17 2004-03-11 Toyota Motor Corp 排ガス浄化用触媒及び排ガス浄化方法
US20050241296A1 (en) * 2004-05-03 2005-11-03 Mccabe Robert W Exhaust after-treatment system for a lean burn internal combustion engine
JP4833605B2 (ja) * 2005-07-21 2011-12-07 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒
JP2010017693A (ja) * 2008-07-14 2010-01-28 Toyota Motor Corp ＮＯｘ吸蔵触媒
JP5386121B2 (ja) * 2008-07-25 2014-01-15 エヌ・イーケムキャット株式会社 排気ガス浄化触媒装置、並びに排気ガス浄化方法
CN102149467A (zh) * 2008-09-10 2011-08-10 株式会社科特拉 废气净化用催化剂
US8857159B2 (en) * 2009-11-25 2014-10-14 Gm Global Technology Operations, Inc. Systems and methods for reducing NOx breakthrough
CN103477045B (zh) * 2011-04-15 2016-09-07 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置
JP5846137B2 (ja) 2013-02-13 2016-01-20 トヨタ自動車株式会社 触媒コンバーター
JP5870981B2 (ja) * 2013-10-09 2016-03-01 トヨタ自動車株式会社 触媒コンバーター
JP6389420B2 (ja) * 2014-11-12 2018-09-12 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014123232A1 (ja) 2013-02-08 2014-08-14 ユミコア日本触媒株式会社 ＮＯｘ吸蔵還元型排ガス浄化用触媒および当該触媒を用いた排ガス浄化方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018062921A (ja) 2018-04-19
CN107956556B (zh) 2020-11-27
JP6569637B2 (ja) 2019-09-04
CN107956556A (zh) 2018-04-24
US10612438B2 (en) 2020-04-07
US20180106172A1 (en) 2018-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19807646B4 (de) Katalysator für die Abgasreinigung, dessen Verwendung und Verfahren zu dessen Herstellung
DE60121554T2 (de) Mehrzonen-speicherkatalysator und verfahren zu dessen herstellung und dessen verwendung
DE102014110701B4 (de) Oxidationskatalysator zum Behandeln eines Abgases aus einem Dieselmotor, dessen Verwendungen und Verfahren zu dessen Herstellung
DE19813655C2 (de) Speichermaterial für Schwefeloxide, Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendung
DE69730539T2 (de) Abgasreinigungsanlage einer Brennkraftmaschine und Katalysator zum Reinigen des Abgases einer Brennkraftmaschine
DE102014019995B4 (de) Oxidationskatalysator für einen Dieselmotor und dessen Verwendung
EP3103979B1 (de) Katalysator zur entfernung von stickoxiden aus dem abgas von dieselmotoren
DE60316069T2 (de) NOx-Speicherkatalysator
DE112014000481T5 (de) Abgasreinigungskatalysator und Herstellungsverfahren dafür
DE102009051234B4 (de) Abgasreinigungsverfahren
DE60038075T2 (de) Abgasreinigungssystem
DE202007019652U1 (de) Katalysator zur Verminderung Stickstoff-haltiger Schadgase aus dem Abgas von Dieselmotor
DE60120306T2 (de) Abgasreinigungsanlage
DE4004572C2 (de) Trägerkatalysator zur Reinigung von Abgasen
DE102014105697A1 (de) Dreiwege-Katalysator mit einem Gemisch aus Nickel und Kupfer
DE102015120904A1 (de) In Zonen eingeteiltes Katalysatorsystem zum Reduzieren von N2O-Emissionen
EP2640513A1 (de) Katalysator zur entfernung von stickoxiden aus dem abgas von dieselmotoren
DE102012223021A1 (de) Katalytisches automobilnachbehandlungssystem
DE102011012799A1 (de) Katalysator zur Entfernung von Stickoxiden aus dem Abgas von Dieselmotoren
DE102005038547A1 (de) Katalysator zur Verwendung bei einer selektiven NOx-Reduktion in NOx-haltigen Abgasen
DE102013222540A1 (de) Bimetallischer katalysator
DE102013210557A1 (de) Katalysatorzusammensetzung
DE102018216324A1 (de) Oxidationskatalysatorvorrichtung zur Abgasreinigung
DE60129181T2 (de) Katalysator und Verfahren zur Abgasreinigung
DE60125688T2 (de) Abgasreinigungskatalysator und Verfahren zu dessen Herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B01D0053940000

Ipc: F01N0003200000