DE60216792T2 - Abgasartikel für brennkraftmaschinen - Google Patents

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Description

  • Die Erfindung betrifft Abgaserzeugnisse und Katalysatoren für die Behandlung von Abgasen sowie Verfahren für deren Verwendung in fahrzeuginternen Diagnosesystemen.
  • TWC-Katalysatoren (three-way conversion TWC, Dreiwegeumwandlung) erweisen sich auf einer Vielzahl von Gebieten als nützlich, darunter bei der Behandlung von Abgasen aus Verbrennungsmotoren, so beispielsweise von Kraftfahrzeugen, und anderen benzinbetriebenen Motoren. Emissionsstandards für Schadstoffe wie unverbrannte Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Stickoxide sind von zahlreichen Regierungen vorgegeben und müssen beispielsweise bei neuen Kraftfahrzeugen eingehalten werden. Um diesen Standards zu genügen, werden Abgaserzeugnisse, die einen TWC-Katalysator enthalten, in der Abgasleitung von Verbrennungsmotoren angeordnet. Die TWC-Katalysatoren fördern die mittels Sauerstoff im Abgas erfolgende Oxidation der unverbrannten Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmonoxids und die Reduzierung der Stickoxide zu Stickstoff.
  • Verschiedene gesetzgebende Behörden geben vor, dass die in ein Fahrzeug eingebauten Emissionsverringerungseinrichtungen kontinuierlich von OBD-Systemen (on-board diagnostic OBD, fahrzeuginterne Diagnose) überwacht werden. Die Funktion dieser OBD-Systeme besteht darin, zu berichten und Fehlercodes und Alarmsignale abzugeben, wenn die Emissionssteuervorrichtungen den geforderten Emissionshöhen nicht mehr genügen. Eines der Systeme, das dieser Überwachung unterliegen soll, ist der TWC-Katalysator, der verwendet wird, um die Mengen von Kohlenmonoxid, Stickoxiden und Kohlenwasserstoffen in den Abgasen gleichzeitig zu verringern.
  • Verbrennungsmotoren erzeugen Abgase mit Zusammensetzungen, die sich mit der Zeit zwischen Luft-Kraftstoff Verhältnissen (A/F-Verhältnissen), die stöchiometrisch leicht fett sind, und Verhältnissen, die stöchiometrisch leicht mager sind, ändern. Zeroxid und andere Sauerstoffspeicherkomponenten sind oftmals in den Kraftfahrzeugkatalysatorzusammensetzungen enthalten, um Sauerstoff zu speichern, wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnisse stöchiometrisch mager sind, damit Sauerstoff abgegeben werden kann, wenn die A/F-Verhältnisse fett werden, um die unverbrannten Kohlenwasserstoffe und das Kohlenmonoxid zu verbrennen. TWC-Katalysatoren zeichnen sich daher gemäß einem Aspekt durch ihre Sauerstoffspeicherkapazität (oxygen storage capacity OSC) aus. Mit steigender Betriebsdauer des TWC-Katalysators nimmt dessen Fähigkeit, Sauerstoff zu speichern, jedoch ab, und die Effizienz des katalytischen Umwandlers sinkt. Gegründet auf dieser Tatsache umfassen derzeit im Einsatz befindliche OBD-Systeme heutzutage einen EGO-Sensor (exhaust gas oxygen EGO), der stromaufwärts des Katalysators befindlich ist, und einen EGO-Sensor, der stromabwärts des Katalysators befindlich ist, um einen Indikator betreffend die Fähigkeit des Katalysators, Sauerstoff zu speichern, zu liefern. Hierdurch wird eine Schätzung einer direkten Messung der Sauerstoffspeicherkapazität des Katalysators geliefert. Mittels einer Kalibrierung kann diese Messung der Schätzung für die Sauerstoffspeicherkapazität des Katalysators mit der Fähigkeit des Katalysators, die geregelten Abgasemissionen umzuwandeln, das heißt mit der Umwandlungseffizienz des Katalysators, in Beziehung gesetzt werden. Damit kann eine Verschlechterung des Katalysators überwacht werden.
  • Bei einem typischen Verfahren kommen insbesondere EGO-Sensoren zum Einsatz, die als elektrochemische Abgassensoren ausgebildet sind, wobei deren Schalteigenschaften die Verschlechterung des Katalysators überwachen. Der EGO-Sensor erfasst, ob das Abgas stöchiometrisch fett oder mager ist. Das Verfahren beruht auf der Messung des Verhältnisses der Anzahl von Spannungspegelübergängen (Schaltvorgänge, beispielsweise bei 0,5 V) zweier EGO-Sensoren, von denen der eine stromaufwärts des Katalysators und der andere stromabwärts des Katalysators befindlich ist. Gegenwärtig im Einsatz befindliche katalytische Umwandler weisen eine beträchtliche Sauerstoffspeicherkapazität (oxygen storage capacity OSC) auf, die die normale Luft-/Kraftstoffzyklusbildung, die bei Motorsteuerungsstrategien auftritt, dämpft. Daher zeichnet der stromaufwärts des Katalysators befindliche EGO-Sensor (der das unbehandelte Abgas aus dem Motor misst) immer dann einen Schaltvorgang auf, wenn sich das Abgas entweder von mager nach fett oder von fett nach mager ändert. Der stromabwärts des Katalysators angeordnete EGO-Sensor zeichnet demgegenüber immer dann keinen Schaltvorgang auf, wenn der stromaufwärts befindliche EGO-Sensor schaltet, da die Sauerstoffspeicherkapazität des Katalysators als Integrator wirkt, durch den die Luft-/Kraftstoffschwankungen geglättet werden. Verschlechtert sich der Katalysator mit zunehmender Betriebsdauer, so nimmt die Sauerstoffspeicherkapazität des Katalysators ab, weshalb der stromabwärts befindliche EGO-Sensor mehr Schaltvorgänge aufzeichnet. Durch für einen langen Zeitraum erfolgende Überwachung der Schaltvorgänge des stromabwärts befindlichen EGO-Sensors und des stromaufwärts befindlichen EGO-Sensors und durch Bildung des Verhältnisses der Anzahl der Schaltübergänge gewinnt man einen Parameter, der als Schaltverhältnis (switch ratio) bezeichnet wird. Das Schaltver hältnis ist ein Indikator für die Sauerstoffspeicherkapazität des Katalysators. Das Schaltverhältnis wird dann als Diagnoseparameter eingesetzt, um die Schadstoffumwandlungseffizienz des Katalysators zu bestimmen.
  • Die Größe der Sauerstoffspeicherkapazität, die verschiedene Kraftfahrzeughersteller (original equipment manufacturers OEMs, Hersteller von Originalteilen) für verschiedene Abgasplattformen benötigen, hängt von einer Mehrzahl von Faktoren ab, darunter der örtlichen Anordnung des Motors, dem Fahrzeugtyp, dem Volumen des Katalysators, der örtlichen Anordnung des Katalysators und der Steuerung des Motors, und kann sich mit bestimmten Eigenschaften des Fahrzeuges und der damit verbundenen Abgasplattform stark ändern. Eine Änderung der Sauerstoffspeicherkapazität typischer Katalysatoren kann jedoch Eigenschaften der Katalysatoren ändern, darunter deren Umwandlungseffizienz. Eine Zunahme oder Abnahme der Sauerstoffspeicherkapazität zum Zwecke des Erfüllens einer OBD-Überwachungsanforderung kann daher einen aufwändigen Prozess darstellen, bei dem eine Vielzahl von Versuchen von Nöten ist, um schließlich für ein gegebenes Abgassystem zu einer optimalen Sauerstoffspeicherkapazität zu gelangen, ohne die Katalysatoreffizienz oder Leistung aufzugeben oder zu ändern.
  • Zusätzlich zum Erfüllen der OBD-Überwachungsanforderungen genügen Katalysatoren vorzugsweise Anforderungen bezüglich einer effizienten Verwendung von Metallen aus der Platingruppe als katalytische Mittel, was von den hohen Kosten dieser Metalle herrührt. Strategien, die zur Optimierung der Umwandlungseffizienz bei minimaler Verwendung von Metallen aus der Platingruppe zum Einsatz kommen, umfassen die Verwendung von in Zonen gegliederten, übergangsartig in Zonen gegliederten und geschichteten Katalysatorzusammensetzungen. Beispiele für die Verwendung von Schichten sind in dem US-Patent mit der Nummer 5,597,771 offenbart, wohingegen der Einsatz der Zonen in der mitanhängigen US-Anmeldung mit der Nummer 09/067,820 sowie der Druckschrift WO92109848 beschrieben ist. Die Aufbringung von Edelmetallen, so beispielsweise von Metallen aus der Platingruppe, in den Schichten und Zonen ermöglicht eine stärkere Einflussnahme auf die physikalische und chemische Umgebung, in der die einzelnen Edelmetallkomponenten wirken. Die katalytische Tätigkeit von Edelmetallkomponenten ist beispielsweise oftmals dann effektiver, wenn diese in der Nähe bestimmter Aktivatoren (promoters) oder anderer Zusatzstoffe befindlich sind. In anderen Fällen wird zur Verbesserung der Kohlenwasserstoffverbrennungseffizienz bei Kaltstartvorgängen vorgezogen, hohe Konzentrationen bestimmter katalytischer Mittel, so beispielsweise von Palladium, in den frontalen oder stromaufwärts befindlichen Zonen des Katalysators derart einzusetzen, dass die Abgase mit diesen katalytischen Mitteln unmittelbar in Berührung kommen und eine Verbrennung dieser Schadstoffe bei niedrigen Temperaturen beginnen kann, was in dem US-Patent mit der Nummer 6,087,298 sowie in dem US-Patent mit der Nummer 6,026,639 offenbart ist.
  • Die katalytischen Schichten und Zonen werden aus Zwischenschichtzusammensetzungen gebildet, die üblicherweise wenigstens einen feuerfesten Oxidzusatz, so beispielsweise aktiviertes Aluminiumoxid, sowie eine oder mehrere Metallkomponenten aus der Platingruppe (beispielsweise Platin oder Palladium, Rhodium, Ruthenium und Iridium) enthalten. Andere Zusätze, darunter Aktivatoren und Zwischenschichtstabilisatoren, werden oftmals zugesetzt. Die Zwischenschichtzusammensetzungen werden auf einen geeigneten Träger oder ein Substrat aufgebracht, so beispielsweise einen monolithischen Träger mit einer feuerfesten Keramikwaben- oder Metallwabenstruktur, oder man verwendet feuerfeste Teilchen, so beispielsweise Kugeln oder kurze extrudierte Segmente, eines geeigneten feuerfesten Materials.
  • Die Optimierung des Katalysators derart, dass er den seitens des Gesetzgebers vorgegebenen Anforderungen mit Blick auf die Minimierung von Schadstoffen und die Lebensdauer wie auch den Anforderungen der Kraftfahrzeughersteller bezüglich der Verwendung von Edelmetallen und der Sauerstoffspeicherkapazität für eine gegebene Fahrzeug-/Abgasplattform entspricht, erfordert oftmals einen extensiven experimentellen Aufwand. Der experimentelle Aufwand kann die wiederholte Neuformulierung der Katalysatorzusammensetzungen und der verschiedenen Kombinationen aus Schichten oder Zonen mit nachfolgendem Testen der Leistung umfassen. Es tritt oftmals der Fall ein, dass die letztendlich optimierte Formulierung eines Katalysators, die die Anforderungen einer Abgasplattform mit einer bestimmten OSC-Anforderung erfüllt, bei einer anderen Abgasplattform mit einer anderen OBD-Anforderung nicht effizient eingesetzt werden kann, ohne dass ein extensives Neuformulieren oder Testen der Leistung erfolgen müsste. Es wäre daher vom Standpunkt sowohl der Zeit wie auch des Aufwandes vorzuziehen, einen besser anpassbaren Katalysator zu entwickeln. Sobald ein Katalysator für eine Katalysatorleistung und die Verwendung eines Edelmetalls optimiert ist, wäre insbesondere wünschenswert, in der Lage zu sein, nur die Sauerstoffspeicherkapazität des Katalysators zu ändern, ohne dass sich hiermit einhergehend die Leistungsanforderungen ändern, damit der Katalysator für verschiedene Abgasplattformen, die alle verschiedene OSC-Anforderungen aufweisen, verwendet werden kann.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel betrifft die Erfindung ein Abgaserzeugnis mit einem Katalysator, einem stromaufwärts befindlichen EGO-Sensor und einem stromabwärts befindlichen EGO-Sensor gemäß Definition in Anspruch 1. Der Katalysator umfasst eine Basismetallgrundschicht mit einer Sauerstoffspeicherkomponente in einer Konzentration, die eine vorbestimmte Sauerstoffspeicherkapazität bereitstellt. Die vorbestimmte Sauerstoffspeicherkapazität steht vorzugsweise mit der TWC-Leistung des Katalysators in Beziehung. Der Katalysator umfasst darüber hinaus wenigstens eine katalytische Schicht.
  • Die Basismetallgrundschicht ist auf einem Träger aufgebracht, wobei die wenigstens eine katalytische Schicht auf der Basismetallgrundschicht in Gegenüberlage zu dem Träger, vorzugsweise einem Wabenträger, angeordnet ist. Die Sauerstoffspeicherkomponente ist vorzugsweise aus einer Gruppe ausgewählt, die Zeroxid, Praseodymoxid und Gemische hieraus umfasst. Vorzugsweise ist die Sauerstoffspeicherkomponente Zeroxid. Die Basismetallgrundschicht ist frei von Metallkomponenten aus der Platingruppe.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst der Katalysator des Abgaserzeugnisses wenigstens zwei katalytische Schichten, die auf der Basismetallgrundschicht angeordnet sind. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst der Katalysator wenigstens zwei katalytische Zonen. Bei dem Ausführungsbeispiel eines in Zonen gegliederten Katalysators kann der stromabwärts befindliche EGO-Sensor entweder zwischen den katalytischen Zonen oder stromabwärts sämtlicher katalytischen Zonen angeordnet sein.
  • Das Abgaserzeugnis wird vorzugsweise zum Behandeln von Abgasen aus einem Benzinmotor mit einem zu dem Katalysator führenden Abgasauslass eingesetzt. Der Abgasauslass kann stromaufwärts und stromabwärts befindliche Rohrleitungen aufweisen. Bei diesen Ausführungsbeispielen ist der Katalysator zwischen den stromaufwärts und den stromabwärts befindlichen Rohrleitungen und in Reihe mit diesen angeordnet.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen des Abgaserzeugnisses ist der Katalysator in einer fest gekoppelten Position angeordnet, während er bei anderen Ausführungsbeispielen stromabwärts in einer Position am Unterboden angeordnet ist.
  • Die stromaufwärts und stromabwärts befindlichen EGO-Sensoren, die in dem Abgaserzeugnis verwendet werden, können universelle EGO-Sensoren oder beheizte EGO-Sensoren sein. Vorzugsweise sind die EGO-Sensoren in dem Abgaserzeugnis beheizte EGO-Sensoren.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Abgasbehandlungskatalysator, der zwei katalytische Schichten zusätzlich zu einer Basismetallgrundschicht enthält. Dieser geschichtete zusammengesetzte Katalysator ist mit einer Basismetallgrundschicht ausgebildet, die auf dem Träger angeordnet ist und an diesem haftet. Die Grundschicht enthält eine Grundschichtsauerstoffspeicherkomponente und einen Grundschichtzusatz. Die erste Schicht ist auf der Basismetallgrundschicht gegenüber dem Träger angeordnet und enthält eine Platinkomponente und einen ersten Zusatz. Die zweite Schicht ist auf der ersten Schicht gegenüber der Basismetallgrundschicht angeordnet und enthält eine Rhodiumkomponente und einen zweiten Zusatz. Dieser geschichtete Katalysator enthält optional Zwischenschichtstabilisatoren, Aktivatoren wie auch weitere Zusatzstoffe. Der Träger ist vorzugsweise als Wabenträger ausgebildet.
  • Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel betrifft die Erfindung einen zusammengesetzten in mehrere Zonen und Schichten gegliederten Abgasbehandlungskatalysator. Der Katalysator enthält eine Grundschicht in einer Anordnung auf einem Träger mit einer Grundschichtsauerstoffspeicherkomponente und einem Grundschichtzusatz. Vorzugsweise ist der Träger als Wabenträger ausgebildet. Eine erste katalytische Schicht ist auf der Basismetallgrundschicht angeordnet, während eine zweite katalytische Schicht auf der ersten Schicht angeordnet ist. Jede der ersten und zweiten katalytischen Schichten enthält zwei Zonen, die als stromaufwärts und als stromabwärts befindliche Zone bezeichnet werden. Jede der vier katalytischen Zonen enthält verschiedene Formulierungen von Metallen aus der Platingruppe. Die erste stromaufwärts befindliche Zone enthält Palladium- und Platinkomponenten sowie einen feuerfesten Oxidzusatz. Die erste stromabwärts befindliche Zone enthält eine Platinkomponente und einen feuerfesten Oxidzusatz. Die zweite stromaufwärts befindliche Zone enthält Platin-, Palladium- und Rhodiumkomponenten sowie einen feuerfesten Oxidzusatz. Die zweite stromabwärts befindliche Zone enthält eine Rhodiumkomponente und einen feuerfesten Oxidzusatz. In Abgaserzeugnissen gemäß der Erfindung ist der in mehrere Zonen und Schichten gegliederte Katalysator vorzugsweise in einer fest gekoppelten Position befindlich.
  • Entsprechend einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysators mit einer Basismetallgrundschicht mit einer Sauerstoffspeicherkomponente gemäß Definition in Anspruch 12. Das Verfahren umfasst den Schritt des Bestimmens einer Konzentration der Sauerstoffspeicherkomponente in einer Basismetallzwischenschichtzusammensetzung, durch die eine vorbestimmte Sauerstoffspeicherkapazität bereitgestellt ist. Die vorbestimmte Sauerstoffspeicherkapazität steht mit der TWC-Leistung des Katalysators in Beziehung. Das Verfahren umfasst darüber hinaus das Aufbringen eines Trägers mit der Basismetallzwischenschichtzusammensetzung und wenigstens einer katalytischen Zwischenschichtzusammensetzung.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren des Überwachens der Sauerstoffspeicherkapazität eines Abgaserzeugnisses mit einem Katalysator mit einer Basismetallgrundschicht und wenigstens einer katalytischen Schicht gemäß Definition in Anspruch 13. Das Abgaserzeugnis weist zudem einen stromaufwärts befindlichen HEGO-Sensor (heated exhaust gas oxygen sensor, HEGO sensor, beheizter Abgassauerstoffsensor) und einen stromabwärts befindlichen HEGO-Sensor auf. Das Verfahren umfasst das Durchleiten eines Abgases mit unverbrannten Kohlenwasserstoffen, Stickoxiden, Sauerstoff und Kohlenmonoxid durch das Abgaserzeugnis; das Aufzeichnen einer Frequenz von Spannungsänderungen für jeden von den stromaufwärts befindlichen und den stromabwärts befindlichen HEGO-Sensoren; das Vergleichen der aufgezeichneten Frequenzen; sowie das Senden eines Fehlersignals, wenn die aufgezeichneten Frequenzen ein vorbestimmtes Verhältnis erreichen. Vorzugsweise steht das vorbestimmte Verhältnis mit der TWC-Leistung des Katalysators in Beziehung.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnung
  • 1 ist eine schematische Darstellung einer Kraftfahrzeugabgasleitung, die Abgassauerstoffsensoren, einen fest gekoppelten Katalysator und einen Unterbodenkatalysator enthält.
  • 2 und 3 sind schematische Diagramme, die verschiedene als Beispiel angegebene Ausgestaltungen eines Substrates entsprechend der vorliegenden Erfindung angeben.
  • 4 ist ein Graph, der Nichtmethan-Kohlenwasserstoffemissionen (non-methane hydrocarbon NMHC) und Stickoxidemissionen (NOx) aus einem der Erfindung und einem einem Vergleichsbeispiel entsprechenden Abgassystem darstellt.
  • Detailbeschreibung der Erfindung
  • Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Abgaserzeugnis, das sich zur Behandlung von Abgasen im Abgassystem eines Verbrennungsmotors eignet. Insbesondere umfasst die Erfindung Abgaserzeugnisse mit einem TWC-Katalysator, der eine Basismetallgrundschicht mit Sauerstoffspeicherkomponenten, wenigstens eine katalytische Schicht sowie Abgassauerstoffsensoren umfasst, die stromaufwärts und stromabwärts des Katalysators angeordnet sind. Die Erfindung stellt darüber hinaus einen Katalysator bereit, der auf eine Vielzahl verschiedener Abgasplattformen einstellbar ist.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 1 dargestellt. Eine Kraftfahrzeugabgasleitung (10) umfasst einen fest gekoppelten Katalysator (11), einen Unterbodenkatalysator (12), einen stromaufwärts befindlichen Abgassauerstoffsensor (13) und einen stromabwärts befindlichen Abgassauerstoffsensor (14). Das erfindungsgemäße Erzeugnis kann darüber hinaus einen Benzinmotor (15) umfassen. Ein Motorabgasrohrverzweiger (15A) ist über eine stromaufwärts befindliche Rohrleitung (16) mit dem fest gekoppelten Katalysator verbunden. Eine stromabwärts befindliche Rohrleitung (17), die mit dem fest gekoppelten Katalysator verbunden ist, führt zu dem Unterbodenkatalysator (12). Der Unterbodenkatalysator ist üblicherweise und vorzugsweise über ein Unterbodenabgasrohr (18) mit einem Geräuschdämpfer (19) verbunden. Der Geräuschdämpfer ist mit einem Ausgangsrohr (19A) verbunden, das einen Ausgangsrohrauslass aufweist, der in die Umgebung führt.
  • Typische TWC-Katalysatoren sind oftmals mit Schichten oder Zonen ausgebildet, die Sauerstoffspeicherkomponenten in Beimischung zu katalytisch effektiven Mengen katalytischer Mittel, üblicherweise von Metallen aus der Platingruppe, enthalten. Man hat im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass durch Bereitstellen eines Katalysators mit (i) einer diskreten Basismetallschicht mit Sauerstoffspeicherkomponenten, die wenige oder gar keine Metallkomponenten aus der Platingruppe enthalten, was hier als Basismetallgrundschicht bezeichnet wird, und (ii) Bereitstellen wenigstens einer separaten katalytischen Schicht ein Katalysator hergestellt wird, der verringerte Raten der Sauerstoffspeicherung und -freigabe im Vergleich zu Katalysatoren aufweist, die Sauerstoffspeicherkomponenten lediglich in katalytischen Schichten enthalten. Als ein Ergebnis der verringerten Raten der Sauerstoffspeicherung und -freigabe kann die Sauerstoffspeicherkapazität (OSC) des Katalysators eingestellt werden, ohne dass dies negative Auswirkungen auf die katalytischen Funktionen bei den Metalle aus der Platingruppe enthaltenden katalytischen Schichten hätte, so beispielsweise auf ihre Kohlenwasserstoffoxidation und ihre Tätigkeit beim Anspringen des Motors. Darüber hinaus sind auf ähnliche Weise die Umwandlung von Kohlenmonoxid und Stickoxiden ebenso wenig betroffen. Die Katalysatoren entsprechend der vorliegenden Erfindung werden vorteilhafterweise in eine Vielzahl von Abgasplattformen integriert, die verschiedene OSC-Anforderungen aufweisen. Das Abgaserzeugnis enthält einen Katalysator, der eine einstellbare Sauerstoffspeicherkapazität in Form einer diskreten Basismetallgrundschicht enthält.
  • Obwohl mit theoretischen Überlegungen keine Beschränkung einher gehen sollte, wird davon ausgegangen, dass die geringere Rate der Sauerstoffspeicherung und -freigabe in der Basismetallgrundschicht minimale Auswirkungen auf die Rate der Oxidierung des Kohlenmonoxids hat. Die Konzentration von Kohlenmonoxid wird daher im gesamten Katalysator aufrechterhalten, wo es als Reduziermittel für die Stickoxide dienen kann. Die Stickoxidumwandlungseffizienz bleibt daher erhalten. Gleichzeitig ist die geringere Rate immer noch ausreichend groß, um ein effektives Funktionieren der fahrzeuginternen Diagnose zu ermöglichen.
  • Die Abgaserzeugnisse der Erfindung sind vorteilhafterweise in beliebigen Abgassystemen einsetzbar, darunter denjenigen, bei denen die Messung der Sauerstoffspeicherkapazität des Katalysators zur Überwachung der Umwandlungseffizienz des Katalysators verwendet wird. Es stellt dies üblicherweise ein gängiges Verfahren zur Überwachung der Effizienz eines Katalysators beispielsweise in einem Kraftfahrzeug dar. Vorzugsweise stammt das überwachte Abgas aus einem Verbrennungsmotor und besonders bevorzugt aus einem Benzinmotor.
  • Ein vorteilhaftes Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Größe der Sauerstoffspeicherkapazität in dem Katalysator der Erfindung auf einfache Weise variiert werden kann, um der Spezifikation eines Herstellers von Originalteilen (OEM) für eine gegebene Abgasplattform und ein gegebenes fahrzeuginternes Diagnosesystem (OBD-System) zu genügen. Oftmals tritt der Fall auf, dass verschiedene Fahrzeughersteller unterschiedliche OSC-Anforderungen für unterschiedliche Abgasplattformen und unter schiedliche OBD-Systeme spezifizieren. Die Größe der Sauerstoffspeicherkomponente in der Basismetallgrundschicht hat, wenn überhaupt, nur minimale Auswirkungen auf die Leistungseigenschaften des Katalysators, so beispielsweise auf dessen Dreiwegeumwandlungseffizienz, auf die Lebensdauer und das katalytische Wirken des Metalls aus der Platingruppe. Damit erfordert das Vergrößern oder Verkleinern der Menge der Sauerstoffspeicherkomponente der Basismetallgrundschicht zum Zwecke der Erfüllung einer Anforderung an die Speicherkapazität des Herstellers von Originalteilen kein Verstellen anderer Parameter, die die Leistungseigenschaften des Katalysators beeinflussen würden.
  • Das Abgaserzeugnis der Erfindung umfasst Abgassauerstoffsensoren (EGOs), die verwendet werden, um die Größe der Sauerstoffspeicherkapazität des Katalysators zu bestimmen. Ein stromaufwärts befindlicher EGO-Sensor wird stromaufwärts des Katalysators angeordnet, um die Sauerstoffkonzentration im Abgasfluss aus dem Motor zu messen, bevor der Strom mit dem Katalysator in Berührung kommt. Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist der zu überwachende Katalysator stets der erste (oder stromaufwärts befindliche) Katalysator im Abgassystem (gemäß Erfassung durch einen Abgasstrom), wenn mehr als ein Katalysator verwendet werden. Ein zweiter oder stromabwärts befindlicher EGO-Sensor ist nachfolgend stromabwärts dieses Katalysators angeordnet, um die Sauerstoffkonzentration des Abgasstromes zu messen, nachdem das Abgas mit dem Katalysator in Berührung gekommen ist.
  • Bei bestimmten Ausführungsbeispielen der Erfindung kann der Katalysator zwei oder mehr katalytische Zonen umfassen. Der Katalysator kann beispielsweise eine stromaufwärts befindliche katalytische Schicht und eine stromabwärts befindliche katalytische Schicht umfassen. Bei diesen Ausführungsbeispielen kann der stromabwärts befindliche EGO-Sensor zwischen zwei Zonen angeordnet werden, solange nur der stromaufwärts befindliche EGO-Sensor vor dem Katalysator angeordnet ist, um die Sauerstoffkonzentration aus dem Motor zu messen, bevor der Kontakt mit dem Katalysator erfolgt.
  • Es kann ein beliebiger Abgassauerstoffsensor bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden, darunter ein beheizter EGO-Sensor (HEGO) oder ein universeller EGO-Sensor (UEGO). Beide Arten von Sensoren umfassen eine platinbasierte Beschichtung, die verbliebene Reduziermittel und Oxidiermittel, die in dem Gasstrom vorhanden sind, verbrennt. Die verbliebene Sauerstoffkonzentration wird bestimmt, nachdem im Wesentlichen sämtliche verbliebenen Gase verbrannt sind. Bei fetten Gemischen erfasst der Sensor keinen verbliebenen Sauerstoff. Bei mageren Gemischen wird derjenige Sauerstoff, der durch die Verbrennung nicht verbraucht worden ist, an der Oberfläche der Platinelektrode erfasst.
  • Obwohl die Verwendung von EGOs bei der Erfindung die Messung der OSC-Kapazität des Katalysators betrifft, ist einem Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet einsichtig, dass EGO-Sensoren auch zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr des Motors verwendet werden können.
  • Die Basismetallgrundschicht kann ohne Einschränkung in geschichteten Zusammensetzungen enthalten sein, die wenigstens eine katalytische Schicht aufweisen. Es kann mehr als eine katalytische Schicht vorhanden sein, wobei jede katalytische Schicht mehr als eine Zone enthalten kann. Darüber hinaus kann die Basismetallgrundschicht bei Katalysatoren verwendet werden, die zudem Schadstoffeinfangzonen oder -schichten enthalten, so beispielsweise Einfangzonen oder -schichten für Kohlenwasserstoffe oder Stickoxide (NOx).
  • Die die Basismetallgrundschicht enthaltenden Katalysatoren der Erfindung werden auf Substraten oder Trägern getragen. Vorzugsweise haftet die Basismetallgrundschicht an dem Substrat und wird direkt von diesem getragen. Mit anderen Worten, die Basismetallgrundschicht dient als am weitesten unten befindliche Schicht. Die katalytischen Schichten sind auf der Basismetallgrundschicht angeordnet. Ein beliebiger geeigneter Träger, so beispielsweise ein monolithischer Träger eines Typs mit einer Mehrzahl feiner paralleler Gasdurchlässe, die sich von einer Einlassfläche oder einer Auslassfläche des Trägers derart wegerstrecken, dass die Durchlässe offen sind, damit eine Fluidströmung hierdurch erfolgen kann (auch als Wabenträger bekannt), kann eingesetzt werden. Die Durchlässe, die im Wesentlichen geradlinig von ihren Fluideinlässen zu ihren Fluidauslässen reichen, sind durch Wände begrenzt. Die Strömungsdurchlässe des monolithischen Trägers sind dünnwandige Kanäle, die von einer beliebigen Querschnittsform und Größe sein können, so beispielsweise trapezförmig, rechteckig, viereckig, sinusförmig, sechseckig, oval oder kreisförmig. Derartige Strukturen können zwischen ungefähr 60 und ungefähr 600 oder mehr Gaseinlassöffnungen („Zellen") pro Quadratinch des Querschnittes enthalten. Die Träger können vom keramischen oder metallischen Typ sein.
  • Der keramische Träger kann aus einem beliebigen feuerfesten Material hergestellt sein, so beispielsweise Kordierit, Kordierit-α-Aluminiumoxid, Siliziumnitrid, Zirkonmullit, Spodumen, Aluminiumoxid-Siliziumoxid-Magnesiumoxid, Zirkonsilikat, Sillimanit, Magnesiumsilikate, Zirkon, Petalit, α-Aluminiumoxid und Aluminiumsilikate. Die Metallwabe kann aus einem feuerfesten Metall hergestellt sein, so beispielsweise aus rostfreiem Stahl oder anderen geeigneten eisenbasierten rostbeständigen Legierungen.
  • Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung betrifft die Bereitstellung einer verbesserten Beschichtungsarchitektur für bestimmte üblicherweise verwendete Monolithe. Bei Monolithen, die Kanäle mit rechteckiger oder viereckiger Form aufweisen, rundet die Basismetallgrundschicht effektiv die Ecken ab, wodurch eine effektive Beschichtungsoberfläche für die nachfolgenden Schichten geschaffen wird, so beispielsweise für katalytische Schichten, die Metalle aus der Platingruppe als katalytische Mittel enthalten, die auf der Basismetallgrundschicht aufgeschichtet sind. Eine katalytische Schicht, die ein Metall aus der Platingruppe als katalytisches Mittel enthält, kann beispielsweise direkt an der Basismetallgrundschicht anhaften. Die abgerundeten Ecken verhindern, dass sich die Katalysatorzwischenschicht in den Ecken ablagert, wo sie weniger zugänglich für den Kontakt mit dem Abgas ist. Aufgrund der verbesserten Zugänglichkeit der katalytischen Schicht für das Abgas kann eine dünnere Zwischenschicht der katalytischen Schicht bei dem Katalysator verwendet werden, ohne dass dies für die Leistung des TWC-Katalysators von Nachteil wäre. Die dünnere katalytische Schicht ist aus Zwischenschichtzusammensetzungen mit geringerem Feststoffgehalt gebildet, als dies bei Katalysatorzwischenschichtzusammensetzungen der Fall ist, die bei der Herstellung herkömmlicher TWC-Katalysatoren zum Einsatz kommen. Dieses Merkmal verringert den Einsatz von Metallen aus der Platingruppe und die Kosten merklich, ohne dass die TWC-Effizienz darunter leiden würde.
  • Die diskreten Beschichtungen des katalytischen Materials, die üblicherweise als „Zwischenschichten" (washcoats) bezeichnet werden, werden auf die Basismetallgrundschicht aufgeschichtet. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein erfindungsgemäßer Katalysator mit zwei katalytischen Schichten beispielsweise aus zwei diskreten Zwischenschichten eines katalytischen Materials gebildet, was in 2 durch einen Kanal (20) der geschichteten Katalysatorzusammensetzung dargestellt ist. Die Basismetallgrundschicht (22) wird auf die Trägerwand (21) aufgeschichtet. Die erste Beschichtung (23) haftet an der Basismetallgrundschicht (22) an, während die zweite Beschichtung (24), die über der ersten Beschichtung liegt und an dieser anhaftet, in dieser Zone vorgesehen ist. Bei dieser Anordnung tritt das Gas, das mit dem Katalysator in Berührung tritt, beispielsweise beim Fließen durch die Durchlässe des katalytischen mate rialbeschichteten Trägers, zunächst mit der zweiten oder oberen Beschichtung in Kontakt, tritt dann durch diese hindurch, um mit der ersten Beschichtung in Kontakt zu kommen, und tritt schließlich mit der Basismetallgrundschicht in Kontakt. Bei einer alternativen Ausgestaltung muss die zweite Beschichtung nicht über der ersten Beschichtung liegen, sondern kann in einem stromaufwärts befindlichen ersten Zonenabschnitt (gesehen in Richtung der Gasströmung durch die Katalysatorzusammensetzung) des Trägers vorgesehen sein, wobei die erste Beschichtung in dem stromabwärts befindlichen zweiten Zonenabschnitt vorgesehen ist und beide Zonen auf der Basismetallgrundschicht getragen werden. Um die Zwischenschicht bei dieser Anordnung anzuwenden, wird ein stromaufwärts befindliches erstes Zonenlängssegment lediglich des Trägers (das vorab mit einer Basismetallgrundschicht beschichtet worden ist) in eine Aufschlämmung eines zweiten katalytischen Beschichtungsmaterials getaucht und getrocknet, während das stromabwärts befindliche zweite Zonenlängssegment des Trägers anschließend in eine Aufschlämmung des ersten katalytischen Beschichtungsmaterials getaucht und sodann getrocknet wird.
  • Basismetallgrundschicht
  • Wie vorstehend bereits erwähnt worden ist, haftet die Basismetallgrundschicht vorzugsweise direkt an dem Substrat mit dem auf der Grundschicht aufgebrachten katalytischen Schichten an. Die Basismetallgrundschicht ist aus einer Basismetallzwischenschichtzusammensetzung gebildet. Die Zusammensetzung enthält typischerweise wenigstens eine Sauerstoffspeicherkomponente und einen feuerfesten Oxidzusatz. Andere Zusatzstoffe, so beispielsweise Stabilisatoren und Sulfidunterdrückmittel, können optional in der Basismetallzwischenschichtzusammensetzung enthalten sein.
  • Die Sauerstoffspeicherkomponente in der Grundschicht enthält vorzugsweise wenigstens ein Oxid eines Metalls, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Seltene-Erden-Metallen besteht und insbesondere ein Gemisch aus Zer und Praseodym ist, wobei die am meisten bevorzugte Sauerstoffspeicherkomponente Zeroxid ist. Vorzugsweise liegt die Sauerstoffspeicherkomponente in schüttbarer Form vor. Die schüttbare Form bezeichnet eine Zusammensetzung, die in einem festen Zustand, vorzugsweise in Form feiner Teilchen, vorliegt, die einen kleinen Durchmesser von 1 bis 15 µm oder weniger aufweisen, was im Gegensatz zu einer Verteilung in Lösung in der Basismetallzwischenschicht steht. Vorzugsweise liegt die Sauerstoffspeicherkomponente mit wenigstens 10 Gew.-%, besonders bevorzugt mit wenigstens 20 Gew.-% der Basismetallgrund schichtzusammensetzung vor. Vorzugsweise dient Zerdioxid als Basismetallgrundschichtsauerstoffspeicherkomponente und enthält zwischen ungefähr 70 und 100 Gew.-% der gesamten Grundschichtsauerstoffspeicherkomponente. Wird Praseodymoxid verwendet, so wird es vorzugsweise in Kombination mit Zeroxid eingesetzt und kann bis zu 20 Gew.-% der Sauerstoffspeicherkomponente der Basismetallgrundschicht ausmachen.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen ist von Vorteil, ein schüttbares in feinen Teilchen vorliegendes Material einer gemeinsam gebildeten Zeroxid-Zirkonoxid-Zusammensetzung in der Basismetallgrundschicht als Sauerstoffspeicherkomponente einzubauen, was in dem US-Patent mit der Nummer 5,057,483 beschrieben ist. Diese Teilchen reagieren nicht mit der Zwischenschicht aus stabilisiertem Aluminiumoxid und behalten einen BET-Oberflächenbereich von ungefähr 40 m2/g bei, wenn sie für einen längeren Zeitraum einer Temperatur von 900 °C ausgesetzt sind. Das Zeroxid wird vorzugsweise homogen in der Zirkonoxidmatrix von ungefähr 15 bis ungefähr 85 Gew.-% des Gesamtgewichtes der Zeroxid-Zirkonoxid-Zusammensetzung verteilt, um eine feste Lösung zu bilden. Die gemeinsam gebildete (beispielsweise gemeinsam niedergeschlagene) Zeroxid-Zirkonoxid-Teilchenzusammensetzung kann die Nutzbarkeit des Zeroxids in Teilchen mit einem Zeroxid-Zirkonoxid-Gemisch verbessern. Das Zeroxid wirkt als Sauerstoffspeicherkomponente und ermöglicht die Zirkonoxidstabilisierung. Das Patent mit der Nummer 5,057,483 offenbart, dass Neodym und/oder Yttrium der Zeroxid-Zirkonoxid-Zusammensetzung zugesetzt werden können, um je nach Bedarf die Eigenschaften des sich ergebenden Oxids zu ändern. Die Seltene-Erden-Oxid-Zirkonoxid-Zusammensetzung liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0,3 g/in3 bis 1,5 g/in3 in der fertigen Basismetallgrundschichtzusammensetzung vor.
  • Die Menge der Sauerstoffspeicherkomponente in der Basismetallgrundschicht stellt vorzugsweise eine Menge dar, die derart ausreichend ist, dass die Verschlechterung des Katalysators mit Blick auf dessen Sauerstoffspeicherkapazität mit der Verschlechterung der TWC-Leistung des Katalysators in Beziehung gesetzt werden kann. Fällt beispielsweise die Fähigkeit des Katalysators, Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid oder Stickoxide in dem Abgasstrom zu reduzieren, unter eine bestimmte Grenze, so tritt auch eine Zunahme des Schaltverhältnisses (beispielsweise stromabwärts befindlicher EGO-Sensor zu stromaufwärts befindlichem EGO-Sensor) aus der Erfassung durch das OBD-System bedingt durch die verschlechterte Sauerstoffspeicherkapazität auf. Diese Korrelation kann daher durch Kalibrierung der Verschlechterung der Sauerstoffspeicherkapazität des Katalysators mit der Verschlechterung der TWC-Leistung erreicht werden. Das OBD-System kann daher ein Signal für den Fahrzeugbediener bereitstellen, das anzeigt, dass eine Wartung des Abgassystems von Nöten ist.
  • Vorzugsweise ist die Basismetallgrundschicht im Wesentlichen frei von Metallkomponenten aus der Platingruppe. Geringfügige Mengen an Metallkomponenten aus der Platingruppe können als Verunreinigungen oder Spurenmengen vorhanden sein.
  • Die Basismetallgrundschichtzusammensetzung enthält einen Grundschichtzusatz, der aus einem einen großen Oberflächenbereich aufweisenden feuerfesten Oxidzusatz gebildet ist. Von Nutzen seiende einen großen Oberflächenbereich aufweisende Zusätze enthalten ein oder mehrere feuerfeste Oxide. Zu diesen feuerfesten Oxiden zählen beispielsweise Siliziumoxide und Metalloxide, so beispielsweise Aluminiumoxid, darunter Mischoxidformen, so beispielsweise Siliziumoxid-Aluminiumoxid, Aluminiumsilikate, die amorph oder kristallin vorliegen können, Aluminiumoxid-Zirkonoxid, Aluminiumoxid-Chromoxid, Aluminiumoxid-Zeroxid und dergleichen mehr. Der Zusatz besteht im Wesentlichen aus Aluminiumoxid, das vorzugsweise Stoffe aus der Familie der γ- oder aktivierten Aluminiumoxide enthält, so beispielsweise γ- und η-Aluminiumoxide, und gegebenenfalls eine kleine Menge weiterer feuerfester Oxide, so beispielsweise mit ungefähr bis zu 20 Gew.-%. Vorzugsweise weist das aktivierte Aluminiumoxid einen spezifischen Oberflächenbereich von 60 bis 300 m2/g auf.
  • Die Basismetallgrundzusammensetzung kann optional Grundschicht-Alkali-Erdmetallkomponenten zur Stabilisierung der Grundschicht enthalten. Die Grundschicht-Alkali-Erdmetallkomponenten können aus einer Gruppe ausgewählt sein, die aus Magnesium, Barium, Kalzium und Strontium besteht. Vorzugsweise benutzt man Strontium- und Bariumkomponenten. Die Grundschicht-Alkali-Erdmetallkomponenten sind vorzugsweise Alkali-Erdmetalloxide. Besonders bevorzugt wird, wenn die Grundschicht-Alkali-Erdmetallkomponente ein Oxid des Bariums enthält. Stabilisierung bedeutet hierbei, dass die Sauerstoffspeicher/-abgabeeffizienz der Katalysatorzusammensetzung der Grundschicht bei erhöhten Temperaturen länger vorhält. Das Vorhandensein eines oder mehrerer Metalloxidthermostabilisatoren verzögert tendenziell den Phasenübergang der einen großen Oberflächenbereich aufweisenden Aluminiumoxide, so beispielsweise der γ- und η-Aluminiumoxide, zu α-Aluminiumoxid, das ein einen niedrigen Oberflächenbereich aufweisendes Aluminiumoxid darstellt. Das Alkali-Erdmetall kann in lösbarer Form aufgebracht weiden, die nach Kalzinierung zum Oxid wird. Lösbares Barium kann beispielsweise als Bariumnitrat, Bariumacetat oder Bariumhydroxid auftreten, während lös bares Strontium als Strontiumnitrat oder Strontiumacetat vorliegt, wobei aus all diesen Substanzen nach Kalzinierung die Oxide werden.
  • Eine Grundschichtzirkonkomponente kann in der Basismetallgrundschicht enthalten sein, um als Zwischenschichtstabilisator zu wirken. Vorzugsweise ist die Grundschichtzirkonkomponente Zirkonoxid. Das Zirkongemisch kann als wasserunlösliches Gemisch vorgesehen sein, so beispielsweise als Zirkonacetat oder als vergleichsweise unlösliches Gemisch, so beispielsweise Zirkonhydroxid, wobei diese beiden Substanzen nach Kalzinierung zum Oxid umgewandelt werden. Die Menge sollte ausreichend bemessen sein, um die Stabilisierung der Basismetallgrundschichtzusammensetzung zu fördern.
  • Bei bestimmten Ausführungsbeispielen enthält die Basismetallgrundschicht des Weiteren Sulfidunterdrückmittel, so beispielsweise Grundschichtnickel- oder Eisenkomponenten, die zur Entfernung von Sulfiden aus dem Abgas, so beispielsweise Schwefelwasserstoffemissionen, verwendbar sind. Nickeloxid ist beispielsweise ein bevorzugtes Sulfidunterdrückmittel. Wird Nickeloxid verwendet, so liegt es vorzugsweise in der Zwischenschicht in einer Menge zwischen ungefähr 1 und 25 Gew.-% in der Basismetallgrundschicht vor. Das Nickeloxid ist vorzugsweise in schüttbarer Form in der Zwischenschicht vorgesehen.
  • Die Basismetallgrundschichtzusammensetzung kann optional Grundschicht-Seltene-Erden-Metallkomponenten enthalten, von denen man glaubt, dass sie als Stabilisatoren wirken. Diese Seltene-Erden-Metallkomponenten stellen Metalle dar, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Lanthan oder Neodym umfasst. Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel ist die erste Seltene-Erden-Metallkomponente im Wesentlichen Lanthanoxid, während die zweite Seltene-Erden-Komponente im Wesentlichen Neodymoxid ist.
  • Bei einer typischen Ausgestaltung der Basismetallzwischenschichtzusammensetzung werden eine Mischung des Grundschichtzusatzes (beispielsweise aktiviertes Aluminiumoxid) und ein geeigneter Trägerstoff, vorzugsweise Wasser, für eine ausreichende Zeit in einer Kugelmühle gemahlen, sodass sich Teilchen ergeben, die zu 90% eine Teilchengröße von weniger als ungefähr 20 µm, vorzugsweise von weniger als 10 µm aufweisen. Die in der Kugelmühle gemahlene Zusammensetzung kann mit dem geeigneten Trägerstoff in einer Menge von 30 bis 50% Feststoff, vorzugsweise von 35 bis 45% Feststoff kombiniert werden. Die Mischung ist vorzugsweise geringfügig sauer und weist ei nen pH-Wert von zwischen 3 und ungefähr 5 auf. Die schüttbaren Sauerstoffspeicherkomponenten und Zirkonkomponenten können anschließend in die Kugelmühle gegeben werden, woraufhin das Mahlen fortgesetzt wird, um die Teilchengröße der Aufschlämmung weiter derart zu verringern, dass sie bei etwa 5 bis etwa 7 µm liegt. Optional kann eine vorab gemahlene Sulfidunterdrückkomponente, so beispielsweise Nickeloxid, an diesem Punkt beim Mischen zugesetzt werden, um die Sulfidunterdrückkomponente innerhalb der Basismetallzwischenschicht vollständig zu verteilen.
  • Die Basismetallgrundschicht kann auf dem Träger aufgebracht werden, wobei die Basismetallgrundschicht durch ein beliebiges einem Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet bekanntes Verfahren hergestellt werden kann. So kann die Basismetallzwischenschicht beispielsweise hergestellt und auf ein geeignetes Substrat, vorzugsweise einen metallischen oder keramischen Wabenträger, aufgebracht werden. Die Basismetallzwischenschichtzusammensetzung kann auf dem Träger in einer beliebigen geeigneten Weise aufgebracht werden. Die Menge der Basismetallgrundschicht kann beispielsweise durch Einstellen der prozentualen Feststoffanteile der Beschichtungsaufschlämmung kontrolliert werden. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel führt eine Zwischenschicht mit ungefähr 32 bis 35% Feststoff zu einer Konzentration zwischen ungefähr 0,8 bis ungefähr 0,9 g/in3 der Basismetallgrundschicht, wenn diese auf dem monolithischen Träger aufgebracht wird.
  • Die auf den Träger aufgebrachte Grundschicht ist im Allgemeinen als Beschichtung über den meisten oder auch allen Oberflächen des kontaktierten Trägers ausgebildet. Die kombinierte Struktur kann getrocknet und kalziniert werden, und zwar vorzugsweise bei einer Temperatur von wenigstens ungefähr 250 °C, um lösbare Zusatzstoffe, so beispielsweise eine Zirkonkomponente, in der Basismetallgrundschicht zu fixieren.
  • Katalytische Schichten oder Zonen
  • Die Basismetallgrundschicht, die die Sauerstoffspeicherkomponente enthält, kann mit einer beliebigen katalytischen Schicht verwendet werden, um einen Katalysator herzustellen, der Sauerstoffspeicheranforderungen für eine bestimmte Abgasplattform erfüllt. Bei einigen Ausführungsbeispielen liegen wenigstens zwei katalytische Schichten vor. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann eine einzelne katalytische Schicht mehr als eine katalytische Zone aufweisen, wobei jede katalytische Zone aus einer diskreten katalytischen Zwischenschichtzusammensetzung gebildet ist. So kann eine katalytische Schicht beispielsweise eine stromaufwärts befindliche katalytische Zone und eine stromabwärts befindliche katalytische Zone aufweisen. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann eine Mehrzahl katalytischer Schichten vorliegen, wobei jede Schicht mehrere katalytische Zonen, so beispielsweise eine stromaufwärts befindliche, ein stromabwärts befindliche und eine zwischenliegende Zone, aufweist.
  • Katalytische Schichten werden aus katalytischen Zwischenschichtzusammensetzungen gebildet. Bevorzugte katalytische Zwischenschichtzusammensetzungen enthalten Metallkomponenten aus der Platingruppe als katalytische Mittel und einen Zusatz eines feuerfesten Metalloxids, so beispielsweise aktiviertes Aluminiumoxid. Bevorzugte katalytischen Zwischenschichtzusammensetzungen enthalten Sauerstoffspeicherkomponenten und Zirkonoxidkomponenten. Darüber hinaus kann jede katalytische Zusammensetzung optional ein Alkali-Erdmetall als Stabilisator, eine Eisen- oder Nickelkomponente als Sulfidunterdrückmittel und eine Seltene-Erden-Metallkomponente als Aktivator enthalten, die aus einer Lanthan- oder Neodymkomponenten umfassenden Gruppe ausgewählt ist.
  • Verwendbare katalytische Mittel umfassen wenigstens eine der Metallkomponenten aus der Platingruppe, das heißt Palladium-, Platin-, Rhodium-, Ruthenium- und Iridiumkomponenten, wobei Platin, Palladium und/oder Rhodium bevorzugt werden. Katalytische Mittel werden typischerweise in Mengen von bis zu 300 g/ft3 und vorzugsweise von zwischen 3 und 250 g/ft3 eingesetzt, was von dem Metall abhängt. Die Mengen der Metallkomponenten aus der Platingruppe beruhen auf dem Gewicht, dividiert durch das Trägervolumen und werden üblicherweise in Gramm des Materials pro Kubikfuß angegeben.
  • Wie sich einem Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet erschließt, können Metallkomponenten aus der Platingruppe, die als katalytische Mittel wirken, in dem Katalysator bei Verwendung in mehreren Oxidationszuständen vorhanden sein. Eine Palladiumkomponente kann beispielsweise als Palladiummetall, nämlich Pd (II) und Pd (IV), in dem Katalysator vorhanden sein. Bei einem bevorzugten Verfahren zur Herstellung des Katalysators kann eine Metallkomponente aus der Platingruppe, so beispielsweise ein geeignetes Gemisch und/oder ein Komplex der Metalle aus der Platingruppe, verwendet werden, um eine Dispersion der katalytischen Komponente auf einem Träger zu erreichen, so beispielsweise Trägerteilchen aus aktiviertem Aluminiumoxid. Im Sinne der vorliegenden Beschreibung bezeichnet der Begriff „Metallkomponente aus der Platingruppe" ein beliebiges Metallgemisch aus der Platingruppe, einen entsprechenden Komplex oder dergleichen, die nach einer Kalzinierung oder nach Verwendung des Katalysators einer Zersetzung unterliegen oder auf andere Weise in die katalytisch aktive Form, üblicherweise das Metall oder das Metalloxid, umgewandelt werden. Wasserlösliche Gemische oder wasserdispersible Gemische oder Komplexe von Metallen aus der Platingruppe können verwendet werden, wenn nur die zur Imprägnierung oder Aufbringung der katalytischen Metallgemische auf den Trägerteilchen verwendete Flüssigkeit nicht auf nachteilige Weise mit dem katalytischen Metall oder dessen Gemisch oder Komplex oder den anderen Komponenten der Katalysatorzusammensetzung wechselwirkt und man diese aus dem Katalysator mittels einer Verflüchtigung oder Zersetzung bei Erwärmung und/oder Anwendung eines Vakuums entfernen kann. In einigen Fällen kann die vollständige Entfernung der Flüssigkeit nicht stattfinden, bis der Katalysator in Betrieb genommen wird und hohen Temperaturen, die während seines Betriebes auftreten, ausgesetzt ist. Im Allgemeinen bevorzugt man – sowohl vom Standpunkt einer ökonomischen Verhaltensweise wie auch mit Blick auf die Umwelt – wässrige Lösungen aus lösbaren Gemischen von Metallen aus der Platingruppe. Geeignete Gemische sind beispielsweise Chlorplatinsäure, aminaufgeschlossenes Platinhydroxid, Palladiumnitrat oder Palladiumchlorid, Rhodiumchlorid, Rhodiumnitrat, Hexaminrhodiumchlorid und dergleichen mehr. Während des Schrittes der Kalzinierung oder wenigstens während der Anfangsphase der Verwendung des Katalysators werden derartige Gemische in die katalytisch aktive Form des Metalls aus der Platingruppe oder ein Gemisch hieraus umgewandelt.
  • Verwendbare katalytische Zusätze können aus einen großen Oberflächenbereich aufweisenden feuerfesten Oxidzusätzen hergestellt werden. Geeignete einen großen Oberflächenbereich aufweisende Zusätze enthalten ein oder mehrere feuerfeste Oxide, die unter Aluminiumoxid, Titanoxid, Siliziumoxid und Zirkonoxid ausgewählt werden. Diese Oxide enthalten beispielsweise Siliziumoxid und Metalloxide, so beispielsweise Aluminiumoxid, darunter Mischoxidformen, so beispielsweise Siliziumoxid-Aluminiumoxid, Aluminiumsilikate, die in amorpher oder kristalliner Form vorliegen können, Aluminiumoxid-Zirkonoxid, Aluminiumoxid-Chromoxid, Aluminiumoxid-Zeroxid und dergleichen mehr. Der Zusatz besteht im Wesentlichen aus Aluminiumoxid, das vorzugsweise Stoffe der Familie der γ- oder aktivierten Aluminiumoxide enthält, so beispielsweise γ- und η-Aluminiumoxide, und gegebenenfalls eine geringe Menge eines anderen feuerfesten Oxides, so beispielsweise mit bis etwa 20 Gew.-%. Vorzugsweise weist das aktivierte Aluminiumoxid einen spezifischen Oberflächenbereich von 60 bis 300 m2/g auf.
  • Bevorzugte Sauerstoffspeicherkomponenten in der katalytischen Zusammensetzung weisen Eigenschaften der Sauerstoffspeicherung und -freigabe auf. Diese Sauerstoffspeicherkomponente ist ein beliebiges aus dem Stand der Technik bekanntes Material, vorzugsweise wenigstens ein Oxid eines Metalls, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Seltene-Erden-Metalle umfasst, und besonders bevorzugt ein Gemisch aus Zer und Praseodym. Zeroxid und Praseodymoxid sind bevorzugte Sauerstoffspeicherkomponenten, wobei Zeroxid am meisten bevorzugt wird. Die Sauerstoffspeicherkomponente kann mit wenigstens 5 Gew.-% und vorzugsweise mit wenigstens 10 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt mit wenigstens 15 Gew.-% der Katalysatorzusammensetzung vorhanden sein.
  • Die Sauerstoffspeicherkomponente kann in die katalytischen Zwischenschichten eingebaut werden, indem bekannte Dispergierverfahren aus dem Stand der Technik eingesetzt werden. Ein Verfahren umfasst das Imprägnieren auf der Zusammensetzung durch Imprägnieren der Sauerstoffspeicherkomponente auf dem Zusatz, so beispielsweise ein Metall aus der Platingruppe, mit einem Zusatz in Form einer wässrigen Lösung, sowie das Trocknen und Kalzinieren der sich ergebenden Mischung an Luft, um eine katalytische Schicht zu erhalten, die ein Oxid der Sauerstoffspeicherkomponente in engem Kontakt mit dem katalytischen Metall aufweist. Beispiele für wasserlösliche oder dispersible, zersetzbare Sauerstoffspeicherkomponenten, die zum Einsatz kommen können, enthalten beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich wasserlösliche Salze und/oder kolloide Dispersionen von Zeracetat, Praseodymacetat, Zernitrat, Praseodymnitrat und dergleichen mehr. Das US-Patent mit der Nummer 4,189,404 offenbart die Imprägnierung einer aluminiumbasierten Zusatzzusammensetzung mit Zernitrat.
  • Bei einem weiteren Verfahren kann die Sauerstoffspeicherkomponente in der katalytischen Zwischenschichtzusammensetzung eine schüttbare Sauerstoffspeicherzusammensetzung mit einer Sauerstoffspeicherkomponente sein, die vorzugsweise Zeroxid und/oder Praseodymoxid in schüttbarer Form ist. Am meisten wird Zeroxid bevorzugt. Eine Beschreibung der Verwendung derartiger schüttbarer Komponenten ist in dem US-Patent mit der Nummer 4,714,694 angegeben, das hiermit durch Bezugnahme in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Druckschrift mitaufgenommen wird. Wie in dem US-Patent mit der Nummer 4,727,052 ausgeführt ist, das ebenfalls durch Bezugnahme in die vorliegende Druckschrift mitaufgenommen wird, bedeutet „schüttbare Form", dass die Teilchen des Zeroxids mit Teilchen aktivierten Aluminiumoxids derart vermengt werden, dass das Zeroxid in fester oder schüttbarer Form im Gegensatz beispielsweise zum Imprägnieren der Aluminiumoxidteilchen mit einer Lösung des Zeroxidgemisches vorliegt, das bei Kalzinierung in Zeroxid umgewandelt wird, das innerhalb der Aluminiumoxidteilchen vorhanden ist.
  • Eine bevorzugte schüttbare Sauerstoffspeicherkomponente enthält eine gemeinsam ausgefällte Zeroxid-Zirkonoxid-Zusammensetzung. Die Vorteile einer in Teilchenform vorliegenden Zeroxid-Zirkonoxid-Zusammensetzung sind vorstehend bei der Erläuterung der Zusammensetzung in der Basismetallgrundschichtzusammensetzung ausführlich beschrieben worden. Es liegen vorzugsweise bis zu 30 Gew.-% Zeroxid und wenigstens 70 Gew.-% Zirkonoxid in der Sauerstoffspeicherkomponente der Basismetallgrundschicht vor.
  • Zusätzlich kann die katalytische Zwischenschichtzusammensetzung ein Gemisch enthalten, das aus Zirkon hergestellt wird, vorzugsweise Zirkonoxid. Das Zirkongemisch kann als wasserlösliches Gemisch, so beispielsweise Zirkonacetat, oder als vergleichsweise unlösliches Gemisch, so beispielsweise Zirkonhydroxid, vorliegen, die beide nach einer Kalzinierung in das Oxid umgewandelt werden. Es sollte eine Menge vorliegen, die ausreichend ist, um die Stabilisierung und Aktivierung der katalytischen Zwischenschichtzusammensetzungen zu fördern.
  • Es können Stabilisatoren in den katalytischen Zwischenschichtzusammensetzungen enthalten sein. Die Stabilisatoren können aus wenigstens einer Alkali-Erdmetall-Komponente ausgewählt werden, die aus einem Metall hergestellt ist, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die vorzugsweise Magnesium, Barium, Kalzium und Strontium umfasst, wobei vorzugsweise Strontium und Barium verwendet werden. Das Alkali-Erdmetall kann in unlöslicher Form vorliegen, woraus bei Kalzinierung das Oxid wird. Man bevorzugt, wenn das lösbare Barium in Form von Bariumnitrat, Bariumacetat oder Bariumhydroxid vorliegt und das lösbare Strontium als Strontiumnitrat oder Strontiumacetat vorliegt, wobei all diese Substanzen bei Kalzinierung zu Oxiden werden. In den katalytischen Schichtzusammensetzungen kann die Menge des Stabilisators bei Kombination mit dem Aluminiumoxid zwischen 0,05 und 30 Gew.-%, vorzugsweise zwischen ungefähr 0,1 und 25 Gew.-% liegen, was auf dem Gesamtgewicht der Kombination aus Aluminiumoxid, Stabilisator und der Metallkomponente aus der Platingruppe beruht.
  • Die katalytischen Zwischenschichtzusammensetzungen enthalten optional wenigstens einen Aktivator, der aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Lanthanmetallkomponenten und Neodymmetallkomponenten umfasst, wobei die bevorzugten Komponenten Lanthanoxid und Neodymoxid sind. Während von diesen Komponenten bekannt ist, dass sie als Stabilisatoren für den Aluminiumoxidzusatz wirken, besteht ihr Hauptzweck bei den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung darin, dass sie als Reaktionsaktivatoren wirken. Ein Aktivator wird als Material angesehen, das die Umwandlung einer gewünschten chemischen Substanz in eine andere fördert. In einem TWC-Katalysator fördert der Aktivator die katalytische Umwandlung des Kohlenmonoxids und der Kohlenwasserstoffe in Wasser und Kohlendioxid und der Stickoxide in Stickstoff und Sauerstoff.
  • Die Lanthan- und/oder Neodymkomponenten sind vorzugsweise aus Vorgängern gebildet, so beispielsweise lösbaren Salzen, darunter Acetaten, Haliden, Nitraten, Sulfaten und dergleichen mehr. Die Lösung der lösbaren Aktivatoren wird vorzugsweise verwendet, um die festen Komponenten zum Zwecke ihrer Umwandlung in Oxide nach der Kalzinierung zu imprägnieren. Vorzugsweise ist der Aktivator in engem Kontakt mit anderen Komponenten in der Zusammensetzung, darunter insbesondere Metallkomponenten aus der Platingruppe.
  • Die katalytischen Schichtzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können weitere herkömmliche Zusatzstoffe enthalten, so beispielsweise Sulfidunterdrückmittel, so beispielsweise Nickel- oder Eisenkomponenten. Nickeloxid ist ein bevorzugtes Sulfidunterdrückmittel und wird gegebenenfalls in einer Menge von ungefähr 1 bis 25 Gew.-% der Basismetallgrundschicht verwendet.
  • Die katalytischen Zwischenschichten der vorliegenden Erfindung können mittels eines beliebigen geeigneten Verfahrens hergestellt werden. Ein bevorzugtes Verfahren umfasst das Herstellen einer Mischung aus wenigstens einer wasserlöslichen oder dispersiblen Metallkomponente aus der Platingruppe und ein feingeteiltes einen großen Oberflächenbereich aufweisendes feuerfestes Oxid, das ausreichend ist, um im Wesentlichen die gesamte Lösung zu absorbieren, um eine gestützte Metallkomponente aus der Platingruppe zu bilden. Werden mehr als eine Metallkomponente aus der Platingruppe in der katalytischen Zwischenschichtzusammensetzung verwendet, so kann die zusätzliche Metallkomponente aus der Platingruppe beziehungsweise so können die zusätzlichen Metallkomponenten aus der Platingruppe auf demselben oder auf verschiedenen feuerfesten Oxidteilchen als erste Metallkomponente aus der Platingruppe getragen werden.
  • Die gestützte Metallkomponente aus der Platingruppe wird beziehungsweise eine Mehrzahl derartiger gestützter Metallkomponenten aus der Platingruppe wird anschließend zusammen mit anderen Zusatzstoffen Wasser zugesetzt und in einer Kugelmühle oder einer anderen geeigneten Einrichtung derart gemahlen, dass sich eine Aufschlämmung bildet. Vorzugsweise ist die Aufschlämmung sauer und weist einen pH-Wert von weniger als 7 und vorzugsweise von zwischen 3 und 7 auf. Der pH-Wert wird vorzugsweise durch die Zugabe einer Säure in die Aufschlämmung, vorzugsweise durch die Zugabe von Essigsäure, gesenkt. Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen wird die katalytische Zwischenschichtaufschlämmung derart feingemahlen, dass im Wesentlichen sämtliche Feststoffe eine Teilchengröße mit einem Durchschnittsdurchmesser von weniger als 10 oder 15 µm aufweisen. An diesem Punkt können Stabilisatorkomponenten, so beispielsweise Barium- und Strontiumacetat, und Aktivatorkomponenten, darunter Lanthanacetat, hinzugegeben werden, woraufhin die Zusammensetzung weiter gemahlen wird. Die katalytische Zwischenschichtaufschlämmung kann in einer katalytischen Schicht auf der Basismetallgrundschicht ausgebildet werden, die vorher auf einem Träger (oder auf einer vorab aufgetragenen katalytischen Schicht) aufgeschichtet ist, woraufhin eine Trocknung erfolgt. Die Komponenten aus der Platingruppe wie auch die in lösbarer Form vorliegenden Zusatzstoffe, so beispielsweise Sauerstoffspeicherkomponenten, Zirkonkomponenten und Aktivatoren, in der katalytischen Schicht werden auf chemische Weise oder durch Kalzinieren in eine wasserunlösliche Form umgewandelt. Die katalytischen Schichten werden vorzugsweise kalziniert, und zwar vorzugsweise bei Temperaturen von wenigstens 250 °C.
  • Alternativ kann jede stromaufwärts befindliche Schicht der erfindungsgemäßen Zusammensetzung auch mittels eines Verfahrens hergestellt werden, das in dem US-Patent mit der Nummer 4,134,860 (Einbeziehung durch Bezugnahme) offenbart ist, was folgendermaßen wiedergegeben wird.
  • Ein feingeteilter einen großen Oberflächenbereich aufweisender feuerfester Oxidzusatz wird mit einer Lösung einer wasserlöslichen Metallkomponente aus der Platingruppe in Kontakt gebracht, um eine Mischung herzustellen, die im Wesentlichen frei oder entleert von nicht absorbierter Flüssigkeit ist. Die Metallkomponenten aus der Platingruppe des feingeteilten Gemisches können an diesem Punkt des Prozesses in eine im Wesentlichen wasserunlösliche Form umgewandelt werden, während die Mischung im Wesentlichen frei von nichtabsorbierter Flüssigkeit bleibt. Dieser Prozess kann durch Einsetzen eines feuerfesten Oxidzusatzes geändert werden, so beispielsweise von Aluminiumoxid, darunter stabilisierendes Aluminiumoxid, das ausreichend trocken ist, um im Wesentlichen die gesamte Lösung, die die Metallkomponenten aus der Platingruppe enthält, zu trocknen, das heißt, die Mengen der Lösung und des Zusatzes wie auch der Feuchtigkeitsgehalt von letzterem sind derart, dass sich ihre Mischung im Wesentlichen durch das Nichtvorhandensein freier oder nichtabsorbierter Lösung auszeichnet, wenn die Zugabe der Metallkomponente aus der Platingruppe beendet ist. Während der letztgenannten Umwandlung oder Fixierung der katalytisch aktivierten Metallkomponente auf dem Zusatz bleibt die Zusammensetzung im Wesentlichen trocken, das heißt, es bleibt im Wesentlichen keine eigene oder freie flüssige Phase übrig.
  • Die Mischung, die die fixierte Metallkomponente aus der Platingruppe enthält, kann als Aufschlämmung weiter feingemahlen werden, die vorzugsweise sauer ist, um feste Teilchen bereitzustellen, die im Wesentlichen eine Größe von zwischen ungefähr 5 und 15 µm aufweisen. Die sich ergebende Zwischenschichtaufschlämmung kann vorzugsweise auf einer Basismetallgrundschicht aufgebracht werden, die auf einem Träger oder einer vorab aufgebrachten katalytischen Schicht aufgeschichtet worden ist. Die Zusammensetzung wird anschließend getrocknet und kann kalziniert werden. Wird mehr als eine katalytische Zwischenschicht aufgetragen, so kann jede Zwischenschicht nacheinander aufgetragen und kalziniert werden, um die geschichteten Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung zu erhalten. Um eine Mehrzahl katalytischer Zwischenschichtaufschlämmungen auf einem Zusatz mit Makrogröße aufzubringen, werden eine oder mehrere feingemahlene Aufschlämmungen auf die Basismetallgrundschicht auf gewünschte Weise aufgebracht. Damit kann der basismetallbeschichtete Zusatz ein oder mehrmals in die katalytische Zwischenschichtaufschlämmung getaucht werden, gegebenenfalls mit einer Trocknung dazwischen, bis die geeignete Menge der Aufschlämmung auf dem Zusatz vorhanden ist. Die bei der Aufbringung der gestützten Metallkomponente aus der Platingruppe beziehungsweise der Stützzusammensetzung mit großer Oberfläche auf dem Träger verwendete Aufschlämmung enthält oftmals zwischen ungefähr 20 und 60 Gew.-% feingeteilter Feststoffe, vorzugsweise zwischen 25 und 55 Gew.-% hiervon. Bevorzugte Verfahren zum Herstellen zonenbeschichteter Träger werden in der mitanhängigen US-Anmeldung mit der Nummer 09/067,820 beschrieben, die am 28. April 1998 eingereicht worden ist, wobei die Offenbarung dieser Schrift durch Bezugnahme in die vorliegende Schrift mitaufgenommen wird.
  • Katalysatoren mit geschichteten Zusammensetzungen mit zwei katalytischen Schichten
  • Ein besonders bevorzugter erfindungsgemäßer Katalysator enthält eine erste geschichtete Zusammensetzung mit einer ersten und einer zweiten katalytischen Schicht, die auf einer Basismetallgrundschicht aufgebracht sind. Wie in einem Kanal (20) des in 2 dargestellten Katalysators zu sehen ist, umfasst dieser Katalysator eine Basismetallgrundschicht (22), die an der Trägerwand (21) anhaftet, vorzugsweise ein monolithischer Träger, eine erste Schicht (23), auf der die Basismetallgrundschicht (gegenüber der Trägerwand) angeordnet ist und an der diese anhaftet, sowie eine zweite Schicht (24), die über der ersten Schicht angeordnet ist und an dieser anhaftet. Der bevorzugte Katalysator kann in einer fest gekoppelten Position oder alternativ in einer Unterbodenposition angeordnet sein.
  • Der geschichtete Katalysator enthält einen Träger, vorzugsweise einen Wabenträger, der mit einer Basismetallgrundschicht mit einer Grundschichtsauerstoffspeicherkomponente und einem Grundschichtzusatz beschichtet ist. Die Grundschichtsauerstoffspeicherkomponente ist vorzugsweise wenigstens teilweise aus Zeroxid gebildet. Die erste Schicht enthält eine Platinkomponente, während die zweite Schicht eine Rhodiumkomponente enthält. Die katalytischen Schichten enthalten zudem erste beziehungsweise zweite Zusätze.
  • Bei diesem geschichteten Katalysator enthält die Basismetallgrundschicht vorzugsweise zwischen ungefähr 0,2 g/in3 bis ungefähr 2,0 g/in3 eines Grundschichtzusatzes mit aktiviertem Aluminiumoxid; und zwischen ungefähr 0,1 g/in3 und ungefähr 2,0 g/in3 einer Grundschicht-Zeroxid-Zirkonoxid-Zusammensetzung. Die Basismetallgrundschicht enthält optional zwischen ungefähr 0,01 g/in3 und ungefähr 0,20 g/in3 einer Grundschicht-Zirkonkomponente; und zwischen ungefähr 0,025 g/in3 und ungefähr 0,7 g/in3 einer Grundschicht-Nickelkomponente.
  • Die erste Schicht enthält vorzugsweise zwischen 1 und ungefähr 100 g/ft3 einer ersten Platinkomponente; und zwischen ungefähr 0,2 g/in3 und ungefähr 2,0 g/in3 eines ersten Zusatzes mit aktiviertem Aluminiumoxid.
  • Die erste Schicht enthält optional zwischen ungefähr 0,025 und ungefähr 2,0 g/in3 einer ersten Zeroxid-Zirkonoxid-Zusammensetzung; zwischen ungefähr 0,01 und ungefähr 0,2 g/in3 einer ersten Zirkonkomponente; und zwischen ungefähr 0,025 und ungefähr 0,3 g/in3 wenigstens einer ersten Alkali-Erdmetall-Komponente mit einer ersten Bariumkomponente.
  • Die zweite Schicht enthält vorzugsweise zwischen ungefähr 2 g/ft3 und ungefähr 20 g/ft3 einer zweiten Rhodiumkomponente und zwischen ungefähr 0,2 g/in3 und ungefähr 2,0 g/in3 einer zweiten Zusatzes mit aktiviertem Aluminiumoxid.
  • Die zweite Schicht enthält optional zwischen ungefähr 0,025 und ungefähr 1,5 g/in3 einer zweiten Zeroxid-Zirkonoxid-Zusammensetzung; und zwischen ungefähr 0,01 und ungefähr 0,29 g/in3 einer zweiten Zirkonkomponente.
  • In mehrere Zonen gegliederte geschichtete Zusammensetzung
  • Ein weiterer bevorzugter erfindungsgemäßer Katalysator ist eine in mehrere Zonen gegliederte geschichtete Zusammensetzung. Wie in einem Kanal (30) des in 3 dargestellten Katalysators gezeigt ist, enthält der Katalysator eine Basismetallgrundschicht (32), die an der Trägerwand (31), vorzugsweise einem Wabenträger, anhaftet und über dieser liegt, eine erste Schicht auf der Basismetallgrundschicht und anhaftend an dieser, eine zweite Schicht, die über der ersten Schicht (gegenüber der Basismetallgrundschicht) liegt und an der ersten Schicht anhaftet. Jede erste und zweite katalytische Schicht enthält zwei Zonen, nämlich eine stromaufwärts befindliche Zone und eine stromabwärts befindliche Zone. Die zweite stromaufwärts befindliche Zone (35) liegt über der ersten stromaufwärts befindlichen Zone (33) (gegenüber der Basismetallgrundschicht) und haftet an dieser an, während die zweite stromabwärts befindliche Zone (36) über der ersten stromabwärts befindlichen Zone (34) liegt und an dieser anhaftet. Sowohl die erste stromaufwärts befindliche Zone wie auch die zweite stromaufwärts befindliche Zone wie auch die erste stromabwärts befindliche Zone und die zweite stromabwärts befindliche Zone sind katalytische Zonen.
  • Die Basismetallgrundschicht des in mehrere Zonen gegliederten geschichteten Katalysators weist eine Grundschichtsauerstoffspeicherkomponente und einen Grundschichtzusatz auf. Die erste stromaufwärts befindliche Zone enthält eine erste stromaufwärts befindliche Platinkomponente, eine erste stromaufwärts befindliche Palladiumkomponente und einen ersten stromaufwärts befindlichen Zusatz. Die erste stromabwärts befindliche Zone weist eine erste stromabwärts befindliche Platinkomponente und einen ersten stromabwärts befindlichen Zusatz auf. Die zweite stromaufwärts befindliche Zone enthält eine zweite stromaufwärts befindliche Platinkomponente, eine zweite stromaufwärts befindliche Palladiumkomponente, eine zweite stromaufwärts befindliche Rhodiumkomponente und einen zweiten stromaufwärts befindlichen Zusatz. Die zweite stromabwärts befindliche Zone weist eine zweite stromabwärts befindliche Rhodiumkomponente und einen zweiten stromabwärts befindlichen Zusatz auf.
  • Bei dem in mehrere Zonen gegliederten geschichteten Katalysator enthält die Basismetallgrundschicht vorzugsweise zwischen ungefähr 0,1 g/in3 und ungefähr 2,0 g/in3 eines Grundschichtzusatzes; und zwischen ungefähr 0,1 und ungefähr 2,0 g/in3 einer Grundschicht-Zeroxid-Zirkonoxid-Zusammensetzung. Die Basismetallgrundschicht enthält optional zwischen ungefähr 0,01 und ungefähr 0,20 g/in3 der Grundschicht-Zirkonkomponente.
  • Die erste stromaufwärts befindliche Zone enthält zwischen 1 und ungefähr 100 g/ft3 einer ersten stromaufwärts befindlichen Platinkomponente; zwischen 1 und ungefähr 200 g/ft3 einer ersten stromaufwärts befindlichen Palladiumkomponente; und zwischen ungefähr 0,2 g/in3 und ungefähr 2,0 g/in3 eines ersten stromaufwärts befindlichen Zusatzes.
  • Die erste stromaufwärts befindliche Zone enthält optional zwischen ungefähr 0,025 und ungefähr 1,5 g/in3 einer ersten stromaufwärts befindlichen Zeroxid-Zirkonoxid-Zusammensetzung; zwischen 0,01 und ungefähr 0,2 g/in3 einer ersten stromaufwärts befindlichen Zirkonkomponente; zwischen 0,01 und ungefähr 0,3 g/in3 einer ersten stromaufwärts befindlichen Alkali-Erdmetall-Komponente mit einer ersten stromaufwärts befindlichen Bariumkomponente; zwischen 0,025 und ungefähr 0,3 g/in3 einer ersten stromaufwärts befindlichen Strontiumkomponente; und zwischen ungefähr 0,01 und ungefähr 0,3 g/in3 einer ersten stromaufwärts befindlichen Seltene-Erden-Metall-Komponente mit einer Lanthankomponente.
  • Die erste stromabwärts befindliche Zone enthält zwischen ungefähr 1 g/ft3 und ungefähr 100 g/ft3 einer ersten stromabwärts befindlichen Platinkomponente; und zwischen ungefähr 0,2 g/in3 und ungefähr 2,0 g/in3 eines ersten stromabwärts befindlichen Zusatzes.
  • Die erste stromabwärts befindliche Zone enthält optional zwischen ungefähr 0,025 g/in3 und ungefähr 1,5 g/in3 einer ersten stromabwärts befindlichen Zeroxid-Zirkonoxid-Zusammensetzung; zwischen ungefähr 0,01 g/in3 und ungefähr 0,2 g/in3 einer ersten stromabwärts befindlichen Zirkonkomponente; und zwischen ungefähr 0,01 g/in3 und ungefähr 0,3 g/in3 einer ersten stromabwärts befindlichen Alkali-Erdmetall-Komponente mit einer ersten stromabwärts befindlichen Bariumkomponente.
  • Die zweite stromaufwärts befindliche Zone enthält zwischen ungefähr 1,0 g/ft3 und ungefähr 100 g/ft3 einer zweiten stromaufwärts befindlichen Platinkomponente; zwischen ungefähr 1,0 g/ft3 und ungefähr 200 g/ft3 einer zweiten stromaufwärts befindlichen Palladiumkomponente; zwischen ungefähr 1,0 g/ft3 und ungefähr 100 g/ft3 einer zweiten stromaufwärts befindlichen Rhodiumkomponente und zwischen ungefähr 0,2 g/in3 und ungefähr 2,0 g/in3 eines zweiten stromaufwärts befindlichen Zusatzes.
  • Die zweite stromaufwärts befindliche Zone enthält optional zwischen ungefähr 0,025 g/in3 und ungefähr 1,5 g/in3 einer zweiten stromaufwärts befindlichen Zeroxid-Zirkonoxid-Zusammensetzung; zwischen ungefähr 0,01 g/in3 und ungefähr 0,2 g/in3 einer zweiten stromaufwärts befindlichen Zirkonkomponente; und zwischen ungefähr 0,01 g/in3 und ungefähr 0,3 g/in3 einer zweiten stromaufwärts befindlichen Bariumkomponente.
  • Die zweite stromabwärts befindliche Zone enthält zwischen ungefähr 1,0 g/ft3 und ungefähr 20 g/ft3 einer zweiten stromabwärts befindlichen Rhodiumkomponente; und zwischen ungefähr 0,1 g/in3 und ungefähr 2,0 g/in3 eines zweiten stromabwärts befindlichen Zusatzes.
  • Die zweite stromabwärts befindliche Zone enthält optional zwischen ungefähr 0,025 g/in3 und ungefähr 1,5 g/in3 einer zweiten stromabwärts befindlichen Zeroxid-Zirkonoxid-Zusammensetzung; und zwischen ungefähr 0,01 g/in3 und ungefähr 0,2 g/in3 einer zweiten stromabwärts befindlichen Zirkonkomponente.
  • Die vorbeschriebene in mehrere Zonen gegliederte geschichtete Katalysatorzusammensetzung ist gemäß der Erfindung ausreichend effektiv, um eine wesentliche Menge von Schadstoffen bei niedriger Temperatur zu eliminieren, während sie gleichzeitig über lange Zeitspannen des Motorbetriebes stabil ist. Diese Eigenschaften machen den bevorzugten Katalysator besonders als stabilen fest gekoppelten Katalysator einsetzbar. Fest gekoppelte Katalysatoren sind nahe an einem Motor angeordnet, damit sie ihre Arbeitstemperaturen so schnell wie möglich erreichen können. Vorzugsweise ist der fest gekoppelte Katalysator an einem Fuß des Motors, besonders bevorzugt in einem Abstand von weniger als 6 Inch, angeordnet. Fest gekoppelte Katalysatoren sind oftmals direkt am Abgasverteiler angebracht. Fest gekoppelte Katalysatoren sind dafür ausgelegt, die Kohlenwasserstoffemissionen aus Benzinmotoren bei Kaltstartvorgängen zu verringern. Insbesondere sind fest gekoppelte Katalysatoren dafür ausgelegt, Schadstoffe in Kraftfahrzeugmotorabgasströmen bei Temperaturen von weniger als 350 °C, vorzugsweise von weniger als 300 °C und besonders bevorzugt von weniger als 200 °C zu verringern. Aufgrund ihrer großen Nähe zum Motor sind fest gekoppelte Katalysatoren vorzugsweise bei hohen Temperaturen von beispielsweise bis zu 1100 °C während der Betriebsdauer des Motors stabil. Verfahren zum Einsetzen fest gekoppelter Katalysatoren werden in dem US-Patent mit der Nummer 6,044,644 beschrieben, dessen Offenbarung in die vorliegende Offenbarung durch Bezugnahme mitaufgenommen ist.
  • Ein bevorzugtes Abgaserzeugnis der Erfindung weist eine in mehrere Zonen gegliederte drei Schichten enthaltende Katalysatorzusammensetzung vom vorstehend beschriebenen Typ in Form eines fest gekoppelten Katalysators und einen stromabwärts befindlichen Unterbodenkatalysator mit einem Katalysator mit geschichteter Zusammensetzung (Pt/Rh) gemäß vorstehender Beschreibung auf. Der stromaufwärts befindliche EGO-Sensor kann bei dieser speziellen Ausgestaltung stromaufwärts des ersten Katalysators (der in mehrere Zonen gegliederten und drei Schichten enthaltenden Katalysatorzusammensetzung) angeordnet werden, um die Luft-/Kraftstoffstörung aus dem Motorauslass zu messen, während der stromabwärts befindliche EGO-Sensor stromabwärts des ersten Katalysators und stromaufwärts des zweiten Katalysators angeordnet werden kann.
  • Die nachfolgend beschriebenen Beispiele illustrieren die vorliegende Erfindung weiter, sollen deren Schutzbereich jedoch in keiner Weise einschränken.
  • Beispiel 1 – Leistungsvergleich bei der Eliminierung von Nichtmethan-Kohlenwasserstoff und Stickoxid
  • Abgassystem A
  • Ein Abgassystem A, das zwei erfindungsgemäße Katalysatoren mit einem bevorzugten in mehrere Zonen gegliederten geschichteten Katalysator (siehe 3) mit einer Basismetallgrundschicht in Form eines fest gekoppelten Katalysators und einem bevorzugten geschichteten Katalysator (ebenfalls mit einer Basismetallgrundschicht) als stromabwärts befindlichen Unterbodenkatalysator (wie in 2 dargestellt) aufweist.
  • Der fest gekoppelte Katalysator wurde entsprechend den vorstehend beschriebenen Verfahren mittels Beschichtung eines ovalen Kordieritwabenträgers mit einem Gesamtvolumen von 55 in3 [Abmessungen 3,15 in (X) × 4,75 (Y) × 4,3 in (Z)] hergestellt. Der stromaufwärts befindliche Abschnitt des Trägers wies ein Volumen von 19,2 in3 auf. Der stromaufwärts befindliche Abschnitt enthielt eine Formulierung mit einem Verhältnis von Pt/Pd/Rh gleich 1:20:1 mit einer Gesamtplatingruppenmetallbeladung von 110 g/ft3. Die erste stromaufwärts befindliche Zone (auf der Basismetallgrundschicht gestützt) mit einer Zwischenschichtbeladung von 1,27 g/in3 enthielt Platin- und Palladiumkomponenten. Die zweite stromaufwärts befindliche Zone (auf der ersten stromaufwärs befindlichen Zone angeordnet) mit einer Zwischenschichtbeladung von 0,84 g/in3 enthielt Platin-, Palladium- und Rhodiumkomponenten. Der stromabwärts befindliche Abschnitt des Trägers wies ein Volumen von 35,8 in3 auf. Der stromabwärts befindliche Abschnitt enthielt eine Formulierung mit einem Verhältnis von Pt/Pd/Rh gleich 4:0:1 mit einer Gesamtplatingruppenmetallbeladung von 25 g/ft3. Die erste stromabwärts befindliche Zone (auf der Basismetallgrundschicht gestützt) mit einer Zwischenschichtladung von 0,82 g/in3 enthielt eine Platinkomponente. Die zweite stromabwärts befindliche Zone (auf der ersten stromabwärts befindlichen Zone angeordnet) enthielt eine Zwischenschichtladung von 0,43 g/in3 mit einer Rhodiumkomponente.
  • Der geschichtete Unterbodenkatalysator des Abgassystems A enthielt eine Basismetallgrundschicht, eine erste katalytische Schicht (auf der Basismetallgrundschicht angeordnet) und eine zweite katalytische Schicht (auf der ersten Schicht angeordnet). Die Katalysatoren wurden mittels Beschichtung eines ovalen Kordieritwabenträgers mit einem Gesamtvolumen von 100 in3 [Abmessungen 3,15 in (X) × 5,79 (Y) × 3,15 in (Z)] hergestellt. Der geschichtete Katalysator enthält eine Formulierung mit einem Verhältnis von Pt/Pd/Rh gleich 3:0:2 mit einer Gesamtplatingruppenmetallbeladung von 12 g/ft3. Die erste Schicht mit einer Zwischenschichtladung von 1,07 g/in3 enthielt eine Platinkomponente, während die zweite Schicht mit einer Zwischenschichtladung von 0,68 g/in3 eine Rhodiumkomponente enthielt.
  • Abgassystem B
  • Das Vergleichsabgassystem B enthielt einen fest gekoppelten Katalysator mit zwei katalytischen Schichten und einen stromabwärts befindlichen Unterbodenkatalysator, der ebenfalls zwei katalytische Schichten aufwies. Weder der fest gekoppelte Katalysator noch der stromabwärts befindliche Unterbodenkatalysator des Systems B enthielten eine Basismetallgrundschicht.
  • Der fest gekoppelte Katalysator des Systems B wurde mittels Beschichten desselben Kordieritwabenträgers mit 55 g/in3 hergestellt, wie bereits für den fest gekoppelten Katalysator in dem Abgassystem A beschrieben worden ist. Der fest gekoppelte Katalysator enthielt eine Formulierung mit einem Verhältnis von Pt/Pd/Rh gleich 1:28:1 mit einer gesamten Platingruppenmetallbeladung von 212 g/ft3. Die erste Schicht (auf den Träger geschichtet) mit einer Zwischenschichtbeladung von 2,01 g/in3 enthielt Platin- und Palladiumkomponenten, während die zweite Schicht (auf die erste Schicht aufgeschichtet) mit einer Zwischenschichtbeladung von 1,74 g/in3 Platin-, Palladium- und Rhodiumkomponenten enthielt.
  • Der Unterbodenkatalysator des Abgassystems B wurde durch Beschichten desselben ovalen Kordieritwabenträgers mit 100 in3 hergestellt, wie er bereits für den Unterbodenkatalysator in dem Abgassystem A hergestellt wurde. Der Unterbodenkatalysator enthielt eine Formulierung mit einem Verhältnis von Pt/Pd/Rh gleich 5:0:1 mit einer Gesamtplatingruppenmetallbeladung von 34 g/ft3. Die erste Schicht (auf den Träger aufgeschichtet) mit einer Zwischenschichtbeladung von 2,14 g/in3 enthielt eine Platinkomponente, während die zweite Schicht (auf der ersten Schicht aufgeschichtet) mit einer Zwischenschichtbeladung von 1,18 g/in3 eine Rhodiumkomponente enthielt.
  • Leistung
  • Die Leistung des Vergleichskatalysators wurde entsprechend dem Bundestestverfahren (Federal Test Procedure FTP) 1975 nach einer 50K-Betriebsdauer beurteilt. Das Abgassystem mit den Katalysatoren wurde unter Verwendung eines Kraftfahrzeuges mit einem 4,6-I-Motor nach einer äquivalenten 50K-Betriebsdauer entsprechend FTP 1975 bewertet.
  • Wie aus 4 ersichtlich ist, verringerte das Abgassystem B (das die Katalysatoren ohne Basismetallgrundschicht enthielt) die Nichtmethan-Kohlenwasserstoffe (NMHC) auf etwa 0,03 g/mi, während die Stickoxidschadstoffe (NOx) auf 0,036 g/mi verringert wurden. Das Abgassystem A entsprechend der Erfindung zeigt eine vergleichbare oder bessere Leistung bezüglich der NMHC-Mengen von etwa 0,032 g/mi und NOx-Emissionen von ungefähr 0,02 g/mi. Das Abgassystem A erreicht eine Verringerung der NMHC- und NOx-Emissionen mit einer geringeren gesamten Platingruppenmetallbeladung als derjenigen des Abgassystems B. Insbesondere weist der fest gekoppelte Katalysator des Abgassystems A eine gesamte Platingruppenmetallbeladung von 110 + 25 = 135 g/ft3 auf, während der fest gekoppelte Katalysator des Abgassystems B eine merklich größere Platingruppenbeladung von 212 g/ft3 aufwies. Darüber hinaus wies der Unterbodenkatalysator des Abgassystems A eine gesamte Platingruppenmetallbeladung von 12 g/ft3 auf, während der Unterbodenkatalysator des Abgassystems B eine gesamte Beladung von 34 g/ft3 aufwies.
  • Beispiel 2 – Leistung eines in mehrere Zonen gegliederten geschichteten erfindungsgemäßen Katalysators mit anderen Konzentrationen der Grundschichtsauerstoffspeicherkomponente
  • Es wurde ein in mehrere Zonen gegliederter geschichteter Katalysator entsprechend vorstehender Beschreibung für den fest gekoppelten Katalysator des Abgassystems A von Beispiel 1 hergestellt. Ein Katalysator A1 enthielt eine Basismetallgrundschicht mit einer Zeroxid-Zirkonoxid-Zusammensetzung von 35 Gew.-% Zeroxid und einer Ladung von 0,5 g/in3. Ein zweiter Katalysator A2 enthielt eine Basismetallgrundschicht mit einer Zeroxid-Zirkonoxid-Zusammensetzung von 45 Gew.-% Zeroxid und einer Ladung von 1,0 g/in3 (das heißt, das Zeroxid wurde in dem Katalysator A2 um 80% vermehrt). Nach einer äquivalenten 50K-Betriebsdauer wurden die Gesamtemissionen von Kohlenwasserstoffen (total hydrocarbon THC) und NOx unter Verwendung des FTP 1975 mit einem Kraftfahrzeug mit einem 4,6-I-Motor verglichen. Die in jedem Schadstofffänger aufgenommenen Mengen von THC und NOx sind in Tabelle 1 dargestellt.
  • Figure 00320001
  • Die für die beiden Katalysatoren mit unterschiedlichen Sauerstoffspeicherkapazitäten in der Grundschicht gewonnenen Daten zeigen ein ähnliches Leistungsvermögen bezüglich der Eliminierung von THC und NOx.
  • Ungeachtet der Tatsache, dass die vorliegende Erfindung unter Heranziehung bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, erschließt sich einem Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet, dass Abwandlungen an den bevorzugten Vorrichtungen und Verfahren vorgenommen werden können, wobei beabsichtigt ist, dass die Erfindung auch auf andere Weise als gemäß Darstellung in vorstehender Beschreibung ausgeführt werden kann. Entsprechend umfasst die vorliegende Erfindung sämtliche Abwandlungen, die im Schutzbereich der Erfindung gemäß Definition in den nachfolgenden Ansprüchen mitumfasst sind.

Claims (14)

  1. Abgaserzeugnis mit einem Katalysator, einem stromaufwärts befindlichen EGO-Sensor (Exhaust Gas Oxygen EGO) und einem stromabwärts befindlichen EGO-Sensor, wobei der Katalysator umfasst: einen Träger (21, 31); eine diskrete Basismetallgrundschicht (22, 32) in Aufbringung auf dem Träger (21, 31) mit einer Sauerstoffspeicherkomponente einer Konzentration, die eine vorbestimmte Sauerstoffspeicherkapazität bereitstellt; und wenigstens eine separate katalytische Schicht (23, 33) in Aufbringung auf der Basismetallgrundschicht (22, 32) gegenüber dem Träger (21, 31), wobei die separate katalytische Schicht eine Platinkomponente und einen Zusatz enthält; dadurch gekennzeichnet, dass die diskrete Basismetallunterschicht (22, 32) frei von Platingruppenmetallkomponenten ist oder geringe Mengen von Platingruppenmetallkomponenten als Verunreinigungen oder Spurenmengen enthält.
  2. Abgaserzeugnis nach Anspruch 1, bei dem die Sauerstoffspeicherkomponente aus der Gruppe mit Ceroxid, Praseodymoxid und Mischungen hieraus ausgewählt ist.
  3. Abgaserzeugnis nach Anspruch 1, bei dem die Basismetallunterschicht des Weiteren eine Komponente enthält, die aus der Gruppe mit einer Zirkonkomponente, einer Nickelkomponente und einer Eisenkomponente ausgewählt ist.
  4. Abgaserzeugnis nach Anspruch 1, bei dem der Katalysator wenigstens zwei katalytische Schichten an der Oberseite der Basismetallgrundschicht enthält.
  5. Abgaserzeugnis nach Anspruch 1, bei dem der Katalysator wenigstens zwei katalytische Zonen enthält.
  6. Abgaserzeugnis nach Anspruch 5, bei dem sich der stromabwärts befindliche EGO-Sensor zwischen den katalytischen Zonen befindet.
  7. Abgaserzeugnis nach Anspruch 1, bei dem die Basismetallgrundschicht (22, 32) eine Grundschicht-Zeroxid-Zirkonoxid-Zusammensetzung und einen Grundschicht zusatz enthält; und der Katalysator enthält: eine erste Schicht in Aufbringung auf der Basismetallgrundschicht gegenüber dem Träger mit einer Platinkomponente und einem ersten Zusatz; und eine zweite Schicht in Aufbringung auf der ersten Schicht gegenüber der Basismetallgrundschicht, wobei die zweite Schicht eine Rhodiumkomponente und einen zweiten Zusatz enthält.
  8. Abgaserzeugnis nach Anspruch 1 oder 7, bei dem sich der Katalysator in einer Unterbodenstellung befindet.
  9. Abgaserzeugnis nach Anspruch 1 oder 7, bei dem sich der Katalysator in einer Festkopplungsstellung befindet.
  10. Abgaserzeugnis nach Anspruch 1, bei dem die Basismetallgrundschicht (22, 32) eine Zeroxid-Zirkonoxid-Zusammensetzung und einen Grundschichtmetallzusatz enthält; und der Katalysator enthält: eine erste stromaufwärts befindliche Zone in Aufbringung auf der Basismetallgrundschicht gegenüber dem Träger mit einer ersten stromaufwärts befindlichen Platinkomponente, einer ersten stromaufwärts befindlichen Palladiumkomponente und einem ersten stromaufwärts befindlichen Zusatz; eine erste stromabwärts befindliche Zone in Angrenzung an die erste stromaufwärts befindliche Zone und in Aufbringung auf der Basismetallgrundschicht gegenüber dem Träger mit einer ersten stromabwärts befindlichen Platinkomponente und einem ersten stromabwärts befindlichen Zusatz; eine zweite stromaufwärts befindliche Zone in Aufbringung auf der ersten stromaufwärts befindlichen Zone und gegenüber der Basismetallgrundschicht mit einer zweiten stromaufwärts befindlichen Platinkomponente, einer zweiten stromaufwärts befindlichen Palladiumkomponente, einer zweiten stromaufwärts befindlichen Rhodiumkomponente und einem zweiten stromaufwärts befindlichen Zusatz; und eine zweite stromabwärts befindliche Zone in Angrenzung an die zweite stromaufwärts befindliche Zone und in Aufbringung auf der ersten stromabwärts befindlichen Zone gegenüber der Basismetallgrundschicht mit einer zweiten stromabwärts befindlichen Rhodiumkomponente und einem zweiten stromabwärts befindlichen Zusatz.
  11. Verfahren zur Herstellung des Katalysators des Erzeugnisses nach Anspruch 1, umfassend: Bestimmen einer Konzentration der Sauerstoffspeicherkomponente in einer Basismetallzwischenschichtzusammensetzung, die eine vorbestimmte Sauerstoffspeicherkapazität bereitstellt, wobei die vorbestimmte Sauerstoffspeicherkapazität mit dem TWC-Leistungsvermögen (Three Way Catalyst TWC) des Katalysators korreliert; Beschichten eines Trägers (21, 31) mit der Basismetallzwischenschichtzusammensetzung, um die Basismetallgrundschicht (22, 32) zu bilden; und Beschichten der Basismetallgrundschicht mit wenigstens einer katalytischen Zwischenschichtzusammensetzung, um die wenigstens eine katalytische Schicht (23, 33) zu bilden.
  12. Verfahren zur Überwachung der Sauerstoffspeicherkapazität des Abgaserzeugnisses nach Anspruch 1, wobei das Verfahren umfasst: Durchleiten von nicht verbrannte Kohlenwasserstoffe, Stickoxide, Sauerstoff und Kohlenmonoxid enthaltendem Abgas durch das Abgaserzeugnis; Aufzeichnen einer Frequenz von Spannungsänderungen für jeden der stromaufwärts und stromabwärts befindlichen HEGO-Sensoren (Heated Exhaust Gas Oxygen HEGO); Vergleichen der aufgezeichneten Frequenzen; und Senden eines Fehlersignals, wenn die aufgezeichneten Frequenzen ein vorbestimmtes Verhältnis erreichen.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem das vorbestimmte Verhältnis mit dem TWC-Leistungsvermögen des Katalysators korreliert.
  14. Verwendung des Abgaserzeugnisses nach Anspruch 1 bei einem Benzinmotor mit einem Abgasauslass, der zu dem Katalysator führt.
DE60216792T 2001-10-01 2002-09-04 Abgasartikel für brennkraftmaschinen Expired - Lifetime DE60216792T2 (de)

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US968192 1978-12-11
US09/968,192 US7276212B2 (en) 2001-10-01 2001-10-01 Exhaust articles for internal combustion engines
PCT/US2002/028052 WO2003028855A1 (en) 2001-10-01 2002-09-04 Exhaust articles for internal combustion engines

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DE60216792D1 DE60216792D1 (de) 2007-01-25
DE60216792T2 true DE60216792T2 (de) 2007-10-04

Family

ID=25513880

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60216792T Expired - Lifetime DE60216792T2 (de) 2001-10-01 2002-09-04 Abgasartikel für brennkraftmaschinen

Country Status (8)

Country Link
US (3) US7276212B2 (de)
EP (1) EP1438122B1 (de)
JP (1) JP2005505403A (de)
KR (1) KR100883483B1 (de)
AT (1) ATE347927T1 (de)
DE (1) DE60216792T2 (de)
WO (1) WO2003028855A1 (de)
ZA (1) ZA200402555B (de)

Families Citing this family (118)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7276212B2 (en) * 2001-10-01 2007-10-02 Engelhard Corporation Exhaust articles for internal combustion engines
JP3795871B2 (ja) * 2003-03-20 2006-07-12 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒システム
EP1640575B1 (de) * 2003-03-20 2015-06-10 Cataler Corporation Katalytisches abgas-reiningungssystem
US7067454B2 (en) * 2003-04-09 2006-06-27 Honeywell International Inc. Low cost quick response catalyst system
DE10319224A1 (de) * 2003-04-29 2004-11-18 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs
JP2005178419A (ja) * 2003-12-16 2005-07-07 Honda Motor Co Ltd 不整地走行用鞍乗り型車両
DE602005005022T2 (de) * 2004-02-11 2009-03-12 Umicore Ag & Co. Kg Abgasreinigungskatalysator mit axial variierender edelmetallkonzentration und herstellungsverfahren dafür
US7374729B2 (en) * 2004-03-30 2008-05-20 Basf Catalysts Llc Exhaust gas treatment catalyst
US7795172B2 (en) * 2004-06-22 2010-09-14 Basf Corporation Layered exhaust treatment catalyst
US7269993B2 (en) * 2004-06-29 2007-09-18 Honda Motor Co., Ltd. Gas detecting apparatus, gas detecting method and fuel cell vehicle
US7585810B2 (en) * 2004-09-01 2009-09-08 Umicore Ag & Co. Kg Method for partial oxidation of hydrocarbons, catalyst member therefor and method of manufacture
DE102004043421A1 (de) * 2004-09-06 2006-03-23 W.C. Heraeus Gmbh Katalysator für 2-Takt-Motoren oder Kleinmotoren
WO2006046316A1 (ja) * 2004-10-28 2006-05-04 Cataler Corporation 排ガス浄化用触媒
JP3852466B2 (ja) * 2004-11-30 2006-11-29 いすゞ自動車株式会社 ＮＯｘ浄化システム
JP4778724B2 (ja) * 2005-05-02 2011-09-21 株式会社キャタラー 硫化水素発生抑制触媒
US7678347B2 (en) * 2005-07-15 2010-03-16 Basf Catalysts Llc High phosphorous poisoning resistant catalysts for treating automobile exhaust
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
US8148290B2 (en) * 2006-06-27 2012-04-03 Basf Corporation Diesel exhaust treatment system catalyst monitoring
JP4935219B2 (ja) * 2006-07-20 2012-05-23 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化用触媒
KR100756025B1 (ko) * 2006-08-28 2007-09-07 희성엥겔하드주식회사 내연기관 배기가스 정화용 삼중층 촉매시스템
US20080072578A1 (en) * 2006-09-21 2008-03-27 Kumar Sanath V Treatment Systems and Methods for Internal Combustion Engine Exhaust Streams
JP2008100152A (ja) * 2006-10-18 2008-05-01 Cataler Corp 排ガス浄化用触媒
JP5173180B2 (ja) * 2006-10-30 2013-03-27 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒
JP5100085B2 (ja) * 2006-10-31 2012-12-19 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒
WO2008075769A1 (ja) * 2006-12-21 2008-06-26 Cataler Corporation 排ガス浄化用触媒
US8496899B2 (en) * 2007-01-26 2013-07-30 Cataler Corporation Exhaust gas purifying catalyst
WO2008093471A1 (ja) * 2007-02-01 2008-08-07 Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd. 自動車用排気ガス浄化装置に用いられる触媒系、それを用いた排気ガス浄化装置、及び排気ガス浄化方法
JP2008188542A (ja) 2007-02-06 2008-08-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 排ガス処理用触媒、その製造方法および排ガス処理方法
EP1974809B1 (de) * 2007-03-19 2010-09-29 Umicore AG & Co. KG Doppelschichtiger Dreiweg-Katalysator
JP4793316B2 (ja) * 2007-04-20 2011-10-12 トヨタ自動車株式会社 硫黄吸蔵触媒
WO2008149777A1 (ja) * 2007-05-30 2008-12-11 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha 排気装置、及び鞍乗型車両
CN101314128B (zh) * 2007-05-31 2013-02-13 中国科学院大连化学物理研究所 一种自热重整制氢催化剂及其制备方法
US8007750B2 (en) * 2007-07-19 2011-08-30 Basf Corporation Multilayered catalyst compositions
JP4849035B2 (ja) * 2007-08-08 2011-12-28 マツダ株式会社 触媒付パティキュレートフィルタ
US7922988B2 (en) * 2007-08-09 2011-04-12 Michel Deeba Multilayered catalyst compositions
US7622096B2 (en) * 2007-08-09 2009-11-24 Basf Catalysts Llc Multilayered catalyst compositions
JP5326251B2 (ja) * 2007-10-02 2013-10-30 マツダ株式会社 排気ガス浄化触媒装置
US20090175773A1 (en) * 2008-01-08 2009-07-09 Chen Shau-Lin F Multilayered Catalyst Compositions
US20090220697A1 (en) * 2008-02-29 2009-09-03 William Peter Addiego Washcoat composition and methods of making and using
CN102076412B (zh) * 2008-07-04 2013-04-24 日产自动车株式会社 废气净化用催化剂
JP5526502B2 (ja) * 2008-07-16 2014-06-18 日産自動車株式会社 排気ガス浄化用触媒及びその製造方法
WO2010026814A1 (ja) * 2008-09-02 2010-03-11 日産自動車株式会社 排気ガス浄化用触媒及びその製造方法
EP2360361B1 (de) * 2008-11-26 2016-11-30 Honda Motor Co., Ltd. Abgasreinigungsvorrichtung für einen verbrennungsmotor
WO2010077843A2 (en) * 2008-12-29 2010-07-08 Basf Catalysts Llc Oxidation catalyst with low co and hc light-off and systems and methods
US8252258B2 (en) * 2009-01-16 2012-08-28 Basf Corporation Diesel oxidation catalyst with layer structure for improved hydrocarbon conversion
US9440192B2 (en) 2009-01-16 2016-09-13 Basf Corporation Diesel oxidation catalyst and use thereof in diesel and advanced combustion diesel engine systems
US8211392B2 (en) * 2009-01-16 2012-07-03 Basf Corporation Diesel oxidation catalyst composite with layer structure for carbon monoxide and hydrocarbon conversion
US8329607B2 (en) * 2009-01-16 2012-12-11 Basf Corporation Layered diesel oxidation catalyst composites
US8568675B2 (en) * 2009-02-20 2013-10-29 Basf Corporation Palladium-supported catalyst composites
US10773209B2 (en) * 2009-02-20 2020-09-15 Basf Corporation Aging-resistant catalyst article for internal combustion engines
US8920759B2 (en) * 2009-03-02 2014-12-30 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for reducing NOx emissions from a lean burning hydrocarbon fueled power source
JP5492448B2 (ja) 2009-04-28 2014-05-14 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒
CN102802784B (zh) * 2009-06-16 2014-12-03 株式会社科特拉 废气净化用催化剂、粉末材料及废气净化用催化剂的制造方法
WO2011043825A2 (en) * 2009-10-09 2011-04-14 Dsm Ip Assets B.V. D1451 methods for formulating radiation curable supercoatings for optical fiber
US8833064B2 (en) * 2009-11-06 2014-09-16 Basf Corporation Small engine layered catalyst article and method of making
US8329611B2 (en) * 2009-12-16 2012-12-11 Lyondell Chemical Technology, L,P. Titania-containing extrudate
GB0922195D0 (en) * 2009-12-21 2010-02-03 Johnson Matthey Plc Improvements in NOx traps
US8828343B2 (en) * 2010-03-05 2014-09-09 Basf Corporation Carbon monoxide conversion catalyst
JP5515939B2 (ja) * 2010-03-26 2014-06-11 マツダ株式会社 排気ガス浄化用触媒
JP5240275B2 (ja) 2010-10-22 2013-07-17 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化用触媒
US8304366B2 (en) 2010-11-24 2012-11-06 Ford Global Technologies, Llc System for remediating emissions and method of use
US8591820B2 (en) 2011-03-11 2013-11-26 Corning Incorporated Honeycomb filters for reducing NOx and particulate matter in diesel engine exhaust
JP5789126B2 (ja) * 2011-05-25 2015-10-07 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニーＪｏｈｎｓｏｎ Ｍａｔｔｈｅｙ Ｐｕｂｌｉｃｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ 排ガス酸化触媒
CN102852596A (zh) * 2011-07-01 2013-01-02 彭斯干 一种优化内燃机排气背压的方法、装置和系统
JP2014522725A (ja) * 2011-08-10 2014-09-08 クリーン ディーゼル テクノロジーズ インコーポレーテッド パラジウム固溶体触媒および製造方法
US8865084B2 (en) * 2011-11-30 2014-10-21 Corning Incorporated Pass-through catalytic substrate including porous ceramic beveled corner portions and methods
US8449852B1 (en) * 2011-12-01 2013-05-28 Basf Corporation Diesel oxidation catalysts, systems and methods of treatment
EP2802408B1 (de) * 2011-12-22 2017-10-04 Johnson Matthey Public Limited Company Verbesserte nox falle
US9486793B2 (en) 2012-06-06 2016-11-08 Umicore Ag & Co. Kg Start-up catalyst for use upstream of a gasoline particulate filter
WO2013182303A1 (en) * 2012-06-06 2013-12-12 Umicore Ag & Co. Kg Three-way-catalyst system
GB201220912D0 (en) * 2012-11-21 2013-01-02 Johnson Matthey Plc Oxidation catalyst for treating the exhaust gas of a compression ignition engine
KR101483651B1 (ko) * 2012-12-13 2015-01-16 현대자동차 주식회사 내연 기관용 가스 정화 촉매
KR101459436B1 (ko) * 2012-12-17 2014-11-07 현대자동차 주식회사 내연 기관용 가스 정화 촉매
US9266092B2 (en) * 2013-01-24 2016-02-23 Basf Corporation Automotive catalyst composites having a two-metal layer
CN104956048B (zh) * 2013-01-29 2016-10-26 日产自动车株式会社 可变压缩比内燃机的控制装置以及控制方法
DE102014201072A1 (de) * 2013-02-01 2014-08-07 Ford Global Technologies, Llc Bestimmen eines Alterungsgrades eines Oxidationskatalysators
US9283547B2 (en) * 2013-03-14 2016-03-15 Basf Corporation Catalytic article with segregated washcoat and methods of making same
GB2514177A (en) * 2013-05-17 2014-11-19 Johnson Matthey Plc Oxidation catalyst for a compression ignition engine
DE102013210270A1 (de) * 2013-06-03 2014-12-04 Umicore Ag & Co. Kg Dreiwegkatalysator
US20150033709A1 (en) * 2013-07-31 2015-02-05 General Electric Company Sulfur sensor for engine exhaust
EP3038746A1 (de) * 2013-08-28 2016-07-06 Johnson Matthey PLC Co-schlupfkatalysator und verfahren zur verwendung
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
US9833771B2 (en) * 2013-11-28 2017-12-05 Cataler Corporation Exhaust gas purifying catalyst
JP6417333B2 (ja) * 2013-12-13 2018-11-07 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒
US9744529B2 (en) * 2014-03-21 2017-08-29 Basf Corporation Integrated LNT-TWC catalyst
US9707545B2 (en) * 2015-02-05 2017-07-18 Johnson Matthey Public Limited Company Three-way catalyst
GB2538130B (en) * 2015-02-06 2017-08-23 Johnson Matthey Plc Three-way catalyst comprising coated extruded silver-containing molecular sieve and use thereof
US9956526B2 (en) * 2015-03-24 2018-05-01 Tecogen Inc. Poison-resistant catalyst and systems containing same
JP6243371B2 (ja) * 2015-03-27 2017-12-06 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化用触媒
JP6130423B2 (ja) * 2015-03-27 2017-05-17 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化用触媒
JP6219871B2 (ja) 2015-03-27 2017-10-25 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化用触媒
JP6219872B2 (ja) * 2015-03-27 2017-10-25 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化用触媒
JP6130424B2 (ja) 2015-03-27 2017-05-17 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化用触媒
US9895674B1 (en) * 2015-09-14 2018-02-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Multi-functional media for the removal of basic and acidic gases and other toxic vapors
JP6372513B2 (ja) * 2016-04-13 2018-08-15 トヨタ自動車株式会社 触媒コンバーター
JP6724532B2 (ja) * 2016-05-02 2020-07-15 三菱自動車工業株式会社 排ガス浄化触媒の製造方法及び排ガス浄化触媒
DE102016207484A1 (de) 2016-05-02 2017-11-02 Umicore Ag & Co. Kg Dieseloxidationskatalysator
JP6864677B2 (ja) 2016-05-24 2021-04-28 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒
JP6998870B2 (ja) * 2016-07-14 2022-02-04 イビデン株式会社 ハニカム構造体及び該ハニカム構造体の製造方法
JP2018143955A (ja) * 2017-03-06 2018-09-20 イビデン株式会社 ハニカムフィルタ
US11149603B2 (en) 2017-04-28 2021-10-19 Umicore Shokubai Japan Co., Ltd. Exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification method using the same
CN110785231B (zh) 2017-04-28 2022-09-23 优美科触媒日本有限公司 废气净化用催化剂及使用其的废气净化方法
US11141713B2 (en) 2017-04-28 2021-10-12 Umicore Shokubai Japan Co., Ltd. Exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification method using the same
JP6440771B2 (ja) * 2017-05-25 2018-12-19 株式会社キャタラー 排ガス浄化触媒装置
KR101971638B1 (ko) * 2017-08-28 2019-04-23 희성촉매 주식회사 비-백금족 ＮＯｘ 트랩층을 가지는 ＮＯｘ 트랩 촉매
BR112020006209A2 (pt) * 2017-10-12 2020-10-06 Johnson Matthey Public Limited Company artigo catalisador, sistema de tratamento de emissão para tratar um fluxo de um gás de escape de combustão, método de tratamento de um gás de escape de um motor de combustão interna, e, composição
KR102474347B1 (ko) 2017-10-26 2022-12-05 현대자동차 주식회사 배기가스 정화장치
JP7123698B2 (ja) * 2018-08-27 2022-08-23 ダイハツ工業株式会社 排ガス浄化用触媒
JP6781742B2 (ja) * 2018-09-12 2020-11-04 イビデン株式会社 ハニカム構造体
JP2020163342A (ja) * 2019-03-29 2020-10-08 株式会社キャタラー 排ガス浄化触媒装置
EP3986611A1 (de) * 2019-06-20 2022-04-27 BASF Corporation Dreiwegekatalysatorsystem mit auspuffrohrkatalysator für autos
CN112108142A (zh) * 2019-06-21 2020-12-22 四川大学 一种具有较大孔半径的介孔铈锆储氧材料的制备方法
US10865676B1 (en) * 2019-07-08 2020-12-15 Denso International America, Inc. Emission control system
JP2023502225A (ja) * 2019-11-22 2023-01-23 ビーエーエスエフ コーポレーション 富化ｐｇｍゾーンを有する排気浄化触媒物品
US11085386B1 (en) 2020-03-17 2021-08-10 Denso International America, Inc. UHEGO control to mitigate threshold catalyst losses
US11788450B2 (en) * 2020-10-30 2023-10-17 Johnson Matthey Public Limited Company TWC catalysts for gasoline engine exhaust gas treatments
EP4079399A1 (de) * 2021-04-23 2022-10-26 Basf Corporation Platinhaltiger dreiwegekatalysator für eng gekoppelte motoranwendung
WO2024061954A1 (en) 2022-09-20 2024-03-28 Basf Corporation An exhaust aftertreatment system comprising three-way catalysts

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4189404A (en) 1977-01-06 1980-02-19 Engelhard Minerals & Chemicals Corporation Catalyst and process of its preparation
US4134860A (en) 1977-04-29 1979-01-16 Engelhard Minerals & Chemicals Corporation Catalyst manufacture
US4335023A (en) 1980-01-24 1982-06-15 Engelhard Corporation Monolithic catalyst member and support therefor
US4727052A (en) 1986-06-27 1988-02-23 Engelhard Corporation Catalyst compositions and methods of making the same
US4714694A (en) 1986-06-30 1987-12-22 Engelhard Corporation Aluminum-stabilized ceria catalyst compositions, and methods of making the same
JPS63256141A (ja) 1987-04-11 1988-10-24 Mazda Motor Corp 排気ガス浄化用触媒
US5196390A (en) * 1987-11-03 1993-03-23 Engelhard Corporation Hydrogen sulfide-suppressing catalyst system
JPH0291440A (ja) 1988-09-29 1990-03-30 Toyota Motor Corp 内燃機関の触媒劣化判別装置
JPH02198635A (ja) 1989-01-26 1990-08-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 排ガス浄化用触媒
DE69012059T2 (de) * 1989-06-09 1995-03-02 N E Chemcat Corp Abgasreinigungskatalysator mit ausgezeichneter thermischer beständigkeit und verfahren zu seiner herstellung.
US5010051A (en) 1989-11-08 1991-04-23 Engelhard Corporation Staged three-way conversion catalyst and method of using the same
US5057483A (en) 1990-02-22 1991-10-15 Engelhard Corporation Catalyst composition containing segregated platinum and rhodium components
EP0559844B1 (de) 1990-11-26 1999-02-10 Catalytica, Inc. Palladium katalysatoren für unvollständige verbrennung und verfahren zu deren verwendung
US5228335A (en) 1991-02-25 1993-07-20 The United States Of America As Represented By The United States Environmental Protection Agency Method and apparatus for detection of catalyst failure on-board a motor vehicle using a dual oxygen sensor and an algorithm
ATE190241T1 (de) 1991-11-26 2000-03-15 Engelhard Corp Ceroxid-aluminiumoxid enthaltender oxidationskatalysator und verfahren zur anwendung.
EP0705134B1 (de) 1993-06-25 1999-04-14 Engelhard Corporation Zusammengesetzten schichtkatalysator
US5422331A (en) * 1994-02-25 1995-06-06 Engelhard Corporation Layered catalyst composition
JPH0814029A (ja) 1994-06-24 1996-01-16 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気ガス浄化装置
JP3516718B2 (ja) 1994-07-05 2004-04-05 日本碍子株式会社 排ガス浄化用触媒−吸着体及び排ガス浄化方法
US6044644A (en) 1994-12-06 2000-04-04 Engelhard Corporation Close coupled catalyst
JP3719535B2 (ja) 1995-08-02 2005-11-24 本田技研工業株式会社 内燃機関の触媒劣化検出装置
US6087298A (en) 1996-05-14 2000-07-11 Engelhard Corporation Exhaust gas treatment system
US5974788A (en) 1997-08-29 1999-11-02 Ford Global Technologies, Inc. Method and apparatus for desulfating a nox trap
US6026639A (en) * 1997-11-03 2000-02-22 Engelhard Corporation Apparatus and method for diagnosis of catalyst performance
DE19801626B4 (de) 1998-01-17 2010-08-12 Robert Bosch Gmbh Diagnose eines NOx-Speicherkatalysators beim Betrieb von Verbrennungsmotoren
US6052989A (en) * 1998-01-23 2000-04-25 Ford Global Technologies, Inc. Emission control system for internal combustion engines
US6003307A (en) * 1998-02-06 1999-12-21 Engelhard Corporation OBD calorimetric sensor system with offset error correction
US5996337A (en) * 1998-02-06 1999-12-07 Engelhard Corporation Dynamic calorimetric sensor system
EP1897615A3 (de) 1998-04-28 2009-01-07 Basf Catalysts Llc Monolithische Katalysatoren UND VERFAHREN FÜR IHRE HERSTELLUNG
JP3470597B2 (ja) 1998-06-15 2003-11-25 日産自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US6151547A (en) 1999-02-24 2000-11-21 Engelhard Corporation Air/fuel ratio manipulation code for optimizing dynamic emissions
GB9919013D0 (en) 1999-08-13 1999-10-13 Johnson Matthey Plc Reactor
US6782098B1 (en) 2000-04-07 2004-08-24 Uniden Corporation Protection circuit/method for subscriber telephone interface circuit
US7276212B2 (en) * 2001-10-01 2007-10-02 Engelhard Corporation Exhaust articles for internal combustion engines
US6764665B2 (en) 2001-10-26 2004-07-20 Engelhard Corporation Layered catalyst composite

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