JP2001062294A - 排気浄化用触媒 - Google Patents
排気浄化用触媒Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
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- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＳＯX がＮＯX 捕捉層に到達して捕捉される
のを阻止する。 【解決手段】 機関排気通路内に配置される排気浄化用
触媒５は触媒基材１０と、排気中のＮＯX を少なくとも
一時的に捕捉するために触媒基材１０をコートする多孔
性のＮＯX 捕捉層１１と、排気中のＳＯX を少なくとも
一時的に捕捉するためにＮＯX 捕捉層１１をコートする
多孔性のＳＯX 捕捉層１２とを具備する。触媒基材１０
の排気上流側部分における単位触媒容積当たりのＳＯX
捕捉層１２のコート量を触媒基材１０の排気下流側部分
におけるよりも多くして排気上流側に厚肉部１２ａを形
成し、排気下流側に薄肉部１２ｂを形成する。
のを阻止する。 【解決手段】 機関排気通路内に配置される排気浄化用
触媒５は触媒基材１０と、排気中のＮＯX を少なくとも
一時的に捕捉するために触媒基材１０をコートする多孔
性のＮＯX 捕捉層１１と、排気中のＳＯX を少なくとも
一時的に捕捉するためにＮＯX 捕捉層１１をコートする
多孔性のＳＯX 捕捉層１２とを具備する。触媒基材１０
の排気上流側部分における単位触媒容積当たりのＳＯX
捕捉層１２のコート量を触媒基材１０の排気下流側部分
におけるよりも多くして排気上流側に厚肉部１２ａを形
成し、排気下流側に薄肉部１２ｂを形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は排気浄化用触媒に関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、排気中の窒素酸化物ＮＯX を
一時的に捕捉するための多孔性のＮＯ X 捕捉層でもって
触媒基材をコートした排気浄化用触媒を機関排気通路内
に配置し、大気中に排出されるＮＯX 量を低減するよう
にした内燃機関が知られている。
一時的に捕捉するための多孔性のＮＯ X 捕捉層でもって
触媒基材をコートした排気浄化用触媒を機関排気通路内
に配置し、大気中に排出されるＮＯX 量を低減するよう
にした内燃機関が知られている。
【０００３】しかしながら、燃料及び内燃機関の潤滑油
内にはイオウ分が含まれているので排気中にはイオウ分
例えばイオウ酸化物ＳＯX が含まれており、このＳＯX
もＮＯX と共にＮＯX 捕捉層に捕捉される。その結果、
ＮＯX 捕捉層のＮＯX 捕捉能が低下し、斯くして排気浄
化用触媒から排出されるＮＯX 量が増大することにな
る。
内にはイオウ分が含まれているので排気中にはイオウ分
例えばイオウ酸化物ＳＯX が含まれており、このＳＯX
もＮＯX と共にＮＯX 捕捉層に捕捉される。その結果、
ＮＯX 捕捉層のＮＯX 捕捉能が低下し、斯くして排気浄
化用触媒から排出されるＮＯX 量が増大することにな
る。
【０００４】この問題を解決するためには、排気中のＳ
ＯX がＮＯX 捕捉層に到達しないようにすればよい。そ
こで、排気中のＳＯX を一時的に捕捉するための多孔性
のＳＯX 捕捉層でもってＮＯX 捕捉層をコートした排気
浄化用触媒が公知である（特開平９−２５３４５４号公
報参照）。
ＯX がＮＯX 捕捉層に到達しないようにすればよい。そ
こで、排気中のＳＯX を一時的に捕捉するための多孔性
のＳＯX 捕捉層でもってＮＯX 捕捉層をコートした排気
浄化用触媒が公知である（特開平９−２５３４５４号公
報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この排気浄化用触媒で
はＳＯX 捕捉層での目詰まりを阻止するために、ＳＯX
捕捉層の細孔径を比較的大きくしている。ところが、Ｓ
ＯX 捕捉層の細孔径を大きくすると、ＳＯX がＳＯX 捕
捉層を通過してＮＯX 捕捉層に到達する恐れがあるとい
う問題点がある。
はＳＯX 捕捉層での目詰まりを阻止するために、ＳＯX
捕捉層の細孔径を比較的大きくしている。ところが、Ｓ
ＯX 捕捉層の細孔径を大きくすると、ＳＯX がＳＯX 捕
捉層を通過してＮＯX 捕捉層に到達する恐れがあるとい
う問題点がある。
【０００６】従って本発明の目的はＳＯX がＮＯX 捕捉
層に到達するのを阻止することができる排気浄化用触媒
を提供することにある。
層に到達するのを阻止することができる排気浄化用触媒
を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に１番目の発明によれば、排気中のＮＯX を少なくとも
一時的に捕捉するための多孔性のＮＯX 捕捉層でもって
触媒基材をコートし、排気中のＳＯX を少なくとも一時
的に捕捉するための多孔性のＳＯX 捕捉層でもってＮＯ
X 捕捉層をコートした排気浄化用触媒において、触媒基
材の排気上流側部分における単位触媒容積当たりのＳＯ
X 捕捉層のコート量を触媒基材の排気下流側部分におけ
るよりも多くしている。即ち本願発明者によれば、触媒
の排気上流側部分におけるＳＯX 捕捉量は触媒の排気上
流側部分におけるよりも多いことが確認されており、従
って排気上流側部分のＳＯX 捕捉能を高くすれば少なく
とも排気下流側部分のＮＯX 捕捉層にＳＯX が到達する
のが阻止される。そこで１番目の発明では、排気上流側
部分におけるＳＯX 捕捉層のコート量を多くして排気上
流側部分のＳＯX 捕捉能が高くなるようにしている。
に１番目の発明によれば、排気中のＮＯX を少なくとも
一時的に捕捉するための多孔性のＮＯX 捕捉層でもって
触媒基材をコートし、排気中のＳＯX を少なくとも一時
的に捕捉するための多孔性のＳＯX 捕捉層でもってＮＯ
X 捕捉層をコートした排気浄化用触媒において、触媒基
材の排気上流側部分における単位触媒容積当たりのＳＯ
X 捕捉層のコート量を触媒基材の排気下流側部分におけ
るよりも多くしている。即ち本願発明者によれば、触媒
の排気上流側部分におけるＳＯX 捕捉量は触媒の排気上
流側部分におけるよりも多いことが確認されており、従
って排気上流側部分のＳＯX 捕捉能を高くすれば少なく
とも排気下流側部分のＮＯX 捕捉層にＳＯX が到達する
のが阻止される。そこで１番目の発明では、排気上流側
部分におけるＳＯX 捕捉層のコート量を多くして排気上
流側部分のＳＯX 捕捉能が高くなるようにしている。
【０００８】また、２番目の発明によれば、排気中のＳ
ＯX を少なくとも一時的に捕捉するための多孔性のＳＯ
X 捕捉層でもって触媒基材の排気上流側部分をコート
し、排気中のＮＯX を少なくとも一時的に捕捉するため
の多孔性のＮＯX 捕捉層でもって触媒基材の排気下流側
部分をコートすると共に、ＳＯX 捕捉層の細孔径をＮＯ
X 捕捉層の細孔径よりも大きく定めている。即ち２番目
の発明では、触媒の排気上流側部分にＳＯX 捕捉層が配
置され、排気下流側部分にＮＯX 捕捉層が配置されるの
で、ＮＯX 捕捉層にＳＯX が到達するのが阻止される。
ＯX を少なくとも一時的に捕捉するための多孔性のＳＯ
X 捕捉層でもって触媒基材の排気上流側部分をコート
し、排気中のＮＯX を少なくとも一時的に捕捉するため
の多孔性のＮＯX 捕捉層でもって触媒基材の排気下流側
部分をコートすると共に、ＳＯX 捕捉層の細孔径をＮＯ
X 捕捉層の細孔径よりも大きく定めている。即ち２番目
の発明では、触媒の排気上流側部分にＳＯX 捕捉層が配
置され、排気下流側部分にＮＯX 捕捉層が配置されるの
で、ＮＯX 捕捉層にＳＯX が到達するのが阻止される。
【０００９】また、３番目の発明によれば、アルカリ金
属、アルカリ土類、又は希土類からなる塩基性成分と、
貴金属成分とを含む排気浄化用触媒において、触媒の排
気上流側部分における単位触媒容積当たりの塩基性成分
量を触媒の排気下流側部分におけるよりも多くしてい
る。即ち、詳細な説明は後述するが、触媒内に塩基性成
分が含まれていると、排気中のＮＯX 又はＳＯX が触媒
内に捕捉される。そこで３番目の発明では、触媒の排気
上流側部分における塩基性成分量を多くして排気上流側
部分のＳＯX 捕捉能が高くなるようにしている。
属、アルカリ土類、又は希土類からなる塩基性成分と、
貴金属成分とを含む排気浄化用触媒において、触媒の排
気上流側部分における単位触媒容積当たりの塩基性成分
量を触媒の排気下流側部分におけるよりも多くしてい
る。即ち、詳細な説明は後述するが、触媒内に塩基性成
分が含まれていると、排気中のＮＯX 又はＳＯX が触媒
内に捕捉される。そこで３番目の発明では、触媒の排気
上流側部分における塩基性成分量を多くして排気上流側
部分のＳＯX 捕捉能が高くなるようにしている。
【００１０】また、４番目の発明によれば、排気中のＳ
ＯX を少なくとも一時的に捕捉するＳＯX 捕捉能を有す
る排気浄化用触媒において、触媒の排気上流側部分にお
けるＳＯX 捕捉能を排気下流側部分におけるよりも高く
している。
ＯX を少なくとも一時的に捕捉するＳＯX 捕捉能を有す
る排気浄化用触媒において、触媒の排気上流側部分にお
けるＳＯX 捕捉能を排気下流側部分におけるよりも高く
している。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は本発明による排気浄化用触
媒を火花点火式内燃機関に適用した場合を示している。
しかしながら本発明による排気浄化用触媒をディーゼル
機関に適用することもできる。図１を参照すると、機関
本体１は第１の気筒群１ａ及び第２の気筒群１ｂに分割
された例えば４つの気筒を具備する。１番気筒＃１及び
４番気筒＃４は第１の気筒群１ａを構成し、第１の気筒
群１ａは第１の排気マニホルド２ａを介して例えば三元
触媒を具備した第１の始動時用触媒コンバータ３ａに接
続される。一方、２番気筒＃２及び３番気筒＃３は第２
の気筒群１ｂを構成し、第２の気筒群１ｂは第２の排気
マニホルド２ｂを介して第２の始動時用触媒コンバータ
３ｂに接続される。これら始動時用触媒コンバータ３
ａ，３ｂは共通の排気合流管４を介し排気浄化用触媒５
を具備した触媒コンバータ６に接続される。なお、７は
各気筒に設けられた燃料噴射弁、８は吸気通路をそれぞ
れ示している。
媒を火花点火式内燃機関に適用した場合を示している。
しかしながら本発明による排気浄化用触媒をディーゼル
機関に適用することもできる。図１を参照すると、機関
本体１は第１の気筒群１ａ及び第２の気筒群１ｂに分割
された例えば４つの気筒を具備する。１番気筒＃１及び
４番気筒＃４は第１の気筒群１ａを構成し、第１の気筒
群１ａは第１の排気マニホルド２ａを介して例えば三元
触媒を具備した第１の始動時用触媒コンバータ３ａに接
続される。一方、２番気筒＃２及び３番気筒＃３は第２
の気筒群１ｂを構成し、第２の気筒群１ｂは第２の排気
マニホルド２ｂを介して第２の始動時用触媒コンバータ
３ｂに接続される。これら始動時用触媒コンバータ３
ａ，３ｂは共通の排気合流管４を介し排気浄化用触媒５
を具備した触媒コンバータ６に接続される。なお、７は
各気筒に設けられた燃料噴射弁、８は吸気通路をそれぞ
れ示している。
【００１２】図２は触媒５の部分拡大断面図である。図
２を参照すると、触媒５は例えばコージェライトのよう
な耐熱性セラミックからなるハニカム状触媒基材１０を
具備する。触媒基材１０の表面はＮＯX 捕捉層１１によ
りコートされ、ＮＯX 捕捉層１１の表面はＳＯX 捕捉層
１２によりコートされる。なお、図２において１３は触
媒５の排気流入端、１４は排気流出端をそれぞれ示して
いる。
２を参照すると、触媒５は例えばコージェライトのよう
な耐熱性セラミックからなるハニカム状触媒基材１０を
具備する。触媒基材１０の表面はＮＯX 捕捉層１１によ
りコートされ、ＮＯX 捕捉層１１の表面はＳＯX 捕捉層
１２によりコートされる。なお、図２において１３は触
媒５の排気流入端、１４は排気流出端をそれぞれ示して
いる。
【００１３】さらに、ＳＯX 捕捉層１２の排気上流側部
分の厚さは排気下流側部分におけるよりも大きくされて
いる。従って、この部分を厚肉部１２ａと称し、相対的
に薄肉の排気下流側部分を薄肉部１２ｂと称することに
する。また、厚肉部１２ａは排気流入端１３から軸線方
向距離ＬＡ１だけ延びており、触媒５又は触媒基材１０
の軸線方向全長Ｌに対するＬＡ１の比（ＬＡ１／Ｌ）を
長さ比Ｒと称することにする。
分の厚さは排気下流側部分におけるよりも大きくされて
いる。従って、この部分を厚肉部１２ａと称し、相対的
に薄肉の排気下流側部分を薄肉部１２ｂと称することに
する。また、厚肉部１２ａは排気流入端１３から軸線方
向距離ＬＡ１だけ延びており、触媒５又は触媒基材１０
の軸線方向全長Ｌに対するＬＡ１の比（ＬＡ１／Ｌ）を
長さ比Ｒと称することにする。
【００１４】この場合、一般的にいうと、触媒基材１０
の排気上流側部分における単位触媒容積当たりのＳＯX
捕捉層１２のコート量を触媒基材１０の排気下流側部分
におけるよりも多くしているということになる。厚肉部
１２ａの厚さＴａは２０から１４０μｍが好ましく、５
０から１４０μｍがさらに好ましい。薄肉部１２ｂの厚
さＴｂは０から２０μｍが好ましく、５から２０μｍが
さらに好ましい。ここでＴｂ＝０は薄肉部１２ｂが形成
されていないことを表しており、即ち排気下流側部分に
はＳＯX 捕捉層１２を設けなくてもよい。
の排気上流側部分における単位触媒容積当たりのＳＯX
捕捉層１２のコート量を触媒基材１０の排気下流側部分
におけるよりも多くしているということになる。厚肉部
１２ａの厚さＴａは２０から１４０μｍが好ましく、５
０から１４０μｍがさらに好ましい。薄肉部１２ｂの厚
さＴｂは０から２０μｍが好ましく、５から２０μｍが
さらに好ましい。ここでＴｂ＝０は薄肉部１２ｂが形成
されていないことを表しており、即ち排気下流側部分に
はＳＯX 捕捉層１２を設けなくてもよい。
【００１５】さらに、長さ比Ｒは０．４以下が好まし
い。ＮＯX 捕捉層１１は排気中のＮＯX を少なくとも一
時的に捕捉するためのものである。このＮＯX 捕捉層１
１は例えばモルデナイト、アルミナＡｌ2 Ｏ3 のような
多孔性材料を担体とし、この担体上に例えばカリウム
Ｋ，ナトリウムＮａ，リチウムＬｉ，セシウムＣｓのよ
うなアルカリ金属、バリウムＢａ，カルシウムＣａのよ
うなアルカリ土類、ランタンＬａ，イットリウムＹのよ
うな希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐｔ、
パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ、イリジウムＩｒのよう
な貴金属とが担持されている。排気通路内の或る位置よ
りも上流の排気通路内、燃焼室内、及び吸気通路内に供
給された全燃料量に対する全空気量の比をその位置を流
通する排気の空燃比と称すると、このＮＯX 捕捉層１１
は流入排気の平均空燃比がリーンのときにはＮＯX を捕
捉し、流入する排気中の酸素濃度が低下すると捕捉した
ＮＯX を放出するＮＯX の捕捉・放出作用を行う。
い。ＮＯX 捕捉層１１は排気中のＮＯX を少なくとも一
時的に捕捉するためのものである。このＮＯX 捕捉層１
１は例えばモルデナイト、アルミナＡｌ2 Ｏ3 のような
多孔性材料を担体とし、この担体上に例えばカリウム
Ｋ，ナトリウムＮａ，リチウムＬｉ，セシウムＣｓのよ
うなアルカリ金属、バリウムＢａ，カルシウムＣａのよ
うなアルカリ土類、ランタンＬａ，イットリウムＹのよ
うな希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐｔ、
パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ、イリジウムＩｒのよう
な貴金属とが担持されている。排気通路内の或る位置よ
りも上流の排気通路内、燃焼室内、及び吸気通路内に供
給された全燃料量に対する全空気量の比をその位置を流
通する排気の空燃比と称すると、このＮＯX 捕捉層１１
は流入排気の平均空燃比がリーンのときにはＮＯX を捕
捉し、流入する排気中の酸素濃度が低下すると捕捉した
ＮＯX を放出するＮＯX の捕捉・放出作用を行う。
【００１６】このＮＯX 捕捉層１１を機関排気通路内に
配置すればこのＮＯX 捕捉層１１は実際にＮＯX の捕捉
・放出作用を行うがこの捕捉・放出作用の詳細なメカニ
ズムについては明らかでない部分もある。しかしながら
この捕捉・放出作用は図３（Ａ），３（Ｂ）に示すよう
なメカニズムで行われているものと考えられる。次にこ
のメカニズムについて担体上に白金Ｐｔ及びバリウムＢ
ａを担持させた場合を例にとって説明するが他の貴金
属、アルカリ金属、アルカリ土類、希土類を用いても同
様なメカニズムとなる。
配置すればこのＮＯX 捕捉層１１は実際にＮＯX の捕捉
・放出作用を行うがこの捕捉・放出作用の詳細なメカニ
ズムについては明らかでない部分もある。しかしながら
この捕捉・放出作用は図３（Ａ），３（Ｂ）に示すよう
なメカニズムで行われているものと考えられる。次にこ
のメカニズムについて担体上に白金Ｐｔ及びバリウムＢ
ａを担持させた場合を例にとって説明するが他の貴金
属、アルカリ金属、アルカリ土類、希土類を用いても同
様なメカニズムとなる。
【００１７】すなわち、流入排気の平均空燃比が理論空
燃比よりもかなりリーンになると流入する排気中の酸素
濃度が大巾に増大し、図３（Ａ）に示されるようにこれ
ら酸素Ｏ2 がＯ2 - 又はＯ2-の形で白金Ｐｔの表面に付
着する。一方、流入する排気中のＮＯは白金Ｐｔの表面
上でＯ2 - 又はＯ2-と反応し、ＮＯ2 となる（２ＮＯ＋
Ｏ2 →２ＮＯ2 ）。次いで生成されたＮＯ2 の一部は白
金Ｐｔ上でさらにに酸化されつつ捕捉層内に吸収されて
酸化バリウムＢａＯと結合しながら、図３（Ａ）に示さ
れるように硝酸イオンＮＯ3 - の形で捕捉層内に拡散す
る。このようにしてＮＯX がＮＯX 捕捉層１１内に捕捉
される。
燃比よりもかなりリーンになると流入する排気中の酸素
濃度が大巾に増大し、図３（Ａ）に示されるようにこれ
ら酸素Ｏ2 がＯ2 - 又はＯ2-の形で白金Ｐｔの表面に付
着する。一方、流入する排気中のＮＯは白金Ｐｔの表面
上でＯ2 - 又はＯ2-と反応し、ＮＯ2 となる（２ＮＯ＋
Ｏ2 →２ＮＯ2 ）。次いで生成されたＮＯ2 の一部は白
金Ｐｔ上でさらにに酸化されつつ捕捉層内に吸収されて
酸化バリウムＢａＯと結合しながら、図３（Ａ）に示さ
れるように硝酸イオンＮＯ3 - の形で捕捉層内に拡散す
る。このようにしてＮＯX がＮＯX 捕捉層１１内に捕捉
される。
【００１８】流入する排気中の酸素濃度が高い限り白金
Ｐｔの表面でＮＯ2 が生成され、捕捉層のＮＯX 捕捉容
量が飽和しない限りＮＯ2 が捕捉層内に吸収されて硝酸
イオンＮＯ3 - が生成される。これに対して流入する排
気中の酸素濃度が低下してＮＯ2 の生成量が低下すると
反応が逆方向（ＮＯ3 - →ＮＯ2 ）に進み、斯くして捕
捉層内の硝酸イオンＮＯ3 - がＮＯ2 の形で捕捉層から
放出される。すなわち、流入する排気中の酸素濃度が低
下するとＮＯX 捕捉層１１からＮＯX が放出されること
になる。流入する排気のリーンの度合が低くなれば流入
する排気中の酸素濃度が低下し、従って流入する排気の
リーンの度合を低くすればＮＯX 捕捉層１１からＮＯX
が放出されることになる。
Ｐｔの表面でＮＯ2 が生成され、捕捉層のＮＯX 捕捉容
量が飽和しない限りＮＯ2 が捕捉層内に吸収されて硝酸
イオンＮＯ3 - が生成される。これに対して流入する排
気中の酸素濃度が低下してＮＯ2 の生成量が低下すると
反応が逆方向（ＮＯ3 - →ＮＯ2 ）に進み、斯くして捕
捉層内の硝酸イオンＮＯ3 - がＮＯ2 の形で捕捉層から
放出される。すなわち、流入する排気中の酸素濃度が低
下するとＮＯX 捕捉層１１からＮＯX が放出されること
になる。流入する排気のリーンの度合が低くなれば流入
する排気中の酸素濃度が低下し、従って流入する排気の
リーンの度合を低くすればＮＯX 捕捉層１１からＮＯX
が放出されることになる。
【００１９】一方、このとき流入排気平均空燃比をリッ
チ側に移行せしめると、特に理論空燃比よりもリッチに
すると排気中には多量のＨＣ，ＣＯが含まれ、これらＨ
Ｃ，ＣＯは白金Ｐｔ上の酸素Ｏ2 - 又はＯ2-と反応して
酸化せしめられる。また、流入排気平均空燃比をリッチ
側に移行せしめると、特に理論空燃比よりもリッチにす
ると流入する排気中の酸素濃度が極度に低下するために
捕捉層からＮＯ2 が放出され、このＮＯ2 は図３（Ｂ）
に示されるようにＨＣ，ＣＯと反応して還元せしめられ
る。このようにして白金Ｐｔの表面上にＮＯ2 が存在し
なくなると捕捉層から次から次へとＮＯ2 が放出され
る。従って流入排気平均空燃比を理論空燃比よりもリッ
チにすると短時間のうちにＮＯX 捕捉層１１からＮＯX
が放出されることになる。なお、流入排気平均空燃比が
リーンであってもＮＯX 捕捉層１１からＮＯX が放出さ
れ、放出されたＮＯX が還元されうる。
チ側に移行せしめると、特に理論空燃比よりもリッチに
すると排気中には多量のＨＣ，ＣＯが含まれ、これらＨ
Ｃ，ＣＯは白金Ｐｔ上の酸素Ｏ2 - 又はＯ2-と反応して
酸化せしめられる。また、流入排気平均空燃比をリッチ
側に移行せしめると、特に理論空燃比よりもリッチにす
ると流入する排気中の酸素濃度が極度に低下するために
捕捉層からＮＯ2 が放出され、このＮＯ2 は図３（Ｂ）
に示されるようにＨＣ，ＣＯと反応して還元せしめられ
る。このようにして白金Ｐｔの表面上にＮＯ2 が存在し
なくなると捕捉層から次から次へとＮＯ2 が放出され
る。従って流入排気平均空燃比を理論空燃比よりもリッ
チにすると短時間のうちにＮＯX 捕捉層１１からＮＯX
が放出されることになる。なお、流入排気平均空燃比が
リーンであってもＮＯX 捕捉層１１からＮＯX が放出さ
れ、放出されたＮＯX が還元されうる。
【００２０】通常運転時、第１の気筒群１ａ及び第２の
気筒群１ｂで燃焼せしめられる混合気の空燃比はリーン
に維持されており、したがってこのとき触媒５に流入す
る排気の空燃比はリーンとなる。その結果、排気中のＮ
ＯX がＮＯX 捕捉層１１内に捕捉され、大気中に排出さ
れるのが阻止される。ところが、ＮＯX 捕捉層１１のＮ
ＯX 捕捉容量には限界があるのでＮＯX 捕捉層１１のＮ
ＯX 捕捉容量が飽和する前にＮＯX 捕捉層１１からＮＯ
X を放出させる必要がある。そこで図１の内燃機関で
は、両気筒群１ａ，１ｂで燃焼せしめられる混合気の空
燃比を一時的に理論空燃比よりもリッチにしてＮＯX 捕
捉層１１から捕捉されているＮＯX を放出せしめると共
に、還元するようにしている。
気筒群１ｂで燃焼せしめられる混合気の空燃比はリーン
に維持されており、したがってこのとき触媒５に流入す
る排気の空燃比はリーンとなる。その結果、排気中のＮ
ＯX がＮＯX 捕捉層１１内に捕捉され、大気中に排出さ
れるのが阻止される。ところが、ＮＯX 捕捉層１１のＮ
ＯX 捕捉容量には限界があるのでＮＯX 捕捉層１１のＮ
ＯX 捕捉容量が飽和する前にＮＯX 捕捉層１１からＮＯ
X を放出させる必要がある。そこで図１の内燃機関で
は、両気筒群１ａ，１ｂで燃焼せしめられる混合気の空
燃比を一時的に理論空燃比よりもリッチにしてＮＯX 捕
捉層１１から捕捉されているＮＯX を放出せしめると共
に、還元するようにしている。
【００２１】ところが、冒頭で述べたように排気中には
イオウ分例えばＳＯX が含まれており、ＮＯX 捕捉層１
１にはＮＯX ばかりでなくＳＯX も捕捉されうる。この
ＮＯ X 捕捉層１１へのＳＯX の捕捉メカニズムはＮＯX
の捕捉メカニズムと同じであると考えられる。即ち、Ｎ
ＯX の捕捉メカニズムを説明したときと同様に担体上に
白金Ｐｔ及びバリウムＢａを担持させた場合を例にとっ
て説明すると、前述したように流入排気平均空燃比が理
論空燃比よりもリーンのときには酸素Ｏ2 がＯ2 - 又は
Ｏ2-の形で白金Ｐｔの表面に付着しており、流入する排
気中のＳＯX 例えばＳＯ2 は白金Ｐｔの表面でＯ2 - 又
はＯ2-と反応してＳＯ3 となる。次いで生成されたＳＯ
3 は白金Ｐｔ上で更に酸化されつつ捕捉層内に吸収され
て酸化バリウムＢａＯと結合しながら、硫酸イオンＳＯ
4 2- の形で捕捉層内に拡散する。次いでこの硫酸イオン
ＳＯ4 2- はバリウムイオンＢａ2+と結合して硫酸塩Ｂａ
ＳＯ4 を生成する。
イオウ分例えばＳＯX が含まれており、ＮＯX 捕捉層１
１にはＮＯX ばかりでなくＳＯX も捕捉されうる。この
ＮＯ X 捕捉層１１へのＳＯX の捕捉メカニズムはＮＯX
の捕捉メカニズムと同じであると考えられる。即ち、Ｎ
ＯX の捕捉メカニズムを説明したときと同様に担体上に
白金Ｐｔ及びバリウムＢａを担持させた場合を例にとっ
て説明すると、前述したように流入排気平均空燃比が理
論空燃比よりもリーンのときには酸素Ｏ2 がＯ2 - 又は
Ｏ2-の形で白金Ｐｔの表面に付着しており、流入する排
気中のＳＯX 例えばＳＯ2 は白金Ｐｔの表面でＯ2 - 又
はＯ2-と反応してＳＯ3 となる。次いで生成されたＳＯ
3 は白金Ｐｔ上で更に酸化されつつ捕捉層内に吸収され
て酸化バリウムＢａＯと結合しながら、硫酸イオンＳＯ
4 2- の形で捕捉層内に拡散する。次いでこの硫酸イオン
ＳＯ4 2- はバリウムイオンＢａ2+と結合して硫酸塩Ｂａ
ＳＯ4 を生成する。
【００２２】しかしながらこの硫酸塩ＢａＳＯ4 は分解
しずらく、流入排気平均空燃比を単にリッチにしても硫
酸塩ＢａＳＯ4 は分解されずにそのまま残る。従ってＮ
ＯX捕捉層１１内には時間が経過するにつれて硫酸塩Ｂ
ａＳＯ4 が増大することになり、斯くして時間が経過す
るにつれてＮＯX 捕捉層１１が捕捉しうるＮＯX 量が低
下することになる。
しずらく、流入排気平均空燃比を単にリッチにしても硫
酸塩ＢａＳＯ4 は分解されずにそのまま残る。従ってＮ
ＯX捕捉層１１内には時間が経過するにつれて硫酸塩Ｂ
ａＳＯ4 が増大することになり、斯くして時間が経過す
るにつれてＮＯX 捕捉層１１が捕捉しうるＮＯX 量が低
下することになる。
【００２３】この問題を解決するためには、排気中のＳ
ＯX がＮＯX 捕捉層１１に到達しないようにすればよ
い。そこで、排気中のＳＯX を一時的に捕捉するための
多孔性のＳＯX 捕捉層１２でもってＮＯX 捕捉層１１を
コートしている。この場合、ＳＯX 捕捉層１２全体のコ
ート量を多くしてＳＯX 捕捉層１２全体を厚くすると、
ＮＯX がＮＯX 捕捉層１１に到達しにくくなって捕捉さ
れにくくなる。また、コストも増大する。これに対し、
ＳＯX 捕捉層１２全体のコート量を少なくしてＳＯX 捕
捉層１２全体を薄くすると、ＳＯX がＳＯX 捕捉層１２
を通過してＮＯX 捕捉層１１に到る恐れがある。
ＯX がＮＯX 捕捉層１１に到達しないようにすればよ
い。そこで、排気中のＳＯX を一時的に捕捉するための
多孔性のＳＯX 捕捉層１２でもってＮＯX 捕捉層１１を
コートしている。この場合、ＳＯX 捕捉層１２全体のコ
ート量を多くしてＳＯX 捕捉層１２全体を厚くすると、
ＮＯX がＮＯX 捕捉層１１に到達しにくくなって捕捉さ
れにくくなる。また、コストも増大する。これに対し、
ＳＯX 捕捉層１２全体のコート量を少なくしてＳＯX 捕
捉層１２全体を薄くすると、ＳＯX がＳＯX 捕捉層１２
を通過してＮＯX 捕捉層１１に到る恐れがある。
【００２４】一方、図４はＳＯX 捕捉層１２を設けない
ときにＮＯX 捕捉層１１に捕捉される触媒基材１リット
ル当たりのＮＯX 量及びＳＯX 量（ｍｏｌ／Ｌ）を示す
実験結果であり、図４においてｘは排気流入端１３から
の軸線方向距離を表している。図４から明らかなよう
に、触媒５の排気上流側部分におけるＳＯX 捕捉量は触
媒の排気上流側部分におけるよりも多い。そこで、排気
上流側部分のＳＯX 捕捉能を高くすれば少なくとも排気
下流側部分のＮＯX 捕捉層１１にＳＯX が到達するのが
阻止される。そこで本実施態様では、排気上流側に厚肉
部１２ａを設けて排気上流側部分のＳＯX 捕捉能が高く
なるようにしている。
ときにＮＯX 捕捉層１１に捕捉される触媒基材１リット
ル当たりのＮＯX 量及びＳＯX 量（ｍｏｌ／Ｌ）を示す
実験結果であり、図４においてｘは排気流入端１３から
の軸線方向距離を表している。図４から明らかなよう
に、触媒５の排気上流側部分におけるＳＯX 捕捉量は触
媒の排気上流側部分におけるよりも多い。そこで、排気
上流側部分のＳＯX 捕捉能を高くすれば少なくとも排気
下流側部分のＮＯX 捕捉層１１にＳＯX が到達するのが
阻止される。そこで本実施態様では、排気上流側に厚肉
部１２ａを設けて排気上流側部分のＳＯX 捕捉能が高く
なるようにしている。
【００２５】ところでＳＯX 捕捉層１２のＳＯX 捕捉容
量にも限界があるのでＳＯX 捕捉層１２のＳＯX 捕捉容
量が飽和する前にＳＯX 捕捉層１２からＳＯX を放出さ
せる必要がある。この場合、ＳＯX 捕捉層１２からＳＯ
X を容易に放出させるためには、比較的安定でない形で
ＳＯX を捕捉する必要がある。これを可能にするＳＯ X
捕捉層１２としてはアルミナＡｌ2 Ｏ3 、ゼオライト、
シリカＳｉＯ2 、シリカアルミナＳｉＯ2 ・Ａｌ
2 Ｏ3 、ＳＡＰＯ、ＦＳＭのような多孔性材料を担体と
し、この担体上に白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウム
Ｒｈ、イリジウムＩｒのような貴金属を担持させたもの
が挙げられる。
量にも限界があるのでＳＯX 捕捉層１２のＳＯX 捕捉容
量が飽和する前にＳＯX 捕捉層１２からＳＯX を放出さ
せる必要がある。この場合、ＳＯX 捕捉層１２からＳＯ
X を容易に放出させるためには、比較的安定でない形で
ＳＯX を捕捉する必要がある。これを可能にするＳＯ X
捕捉層１２としてはアルミナＡｌ2 Ｏ3 、ゼオライト、
シリカＳｉＯ2 、シリカアルミナＳｉＯ2 ・Ａｌ
2 Ｏ3 、ＳＡＰＯ、ＦＳＭのような多孔性材料を担体と
し、この担体上に白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウム
Ｒｈ、イリジウムＩｒのような貴金属を担持させたもの
が挙げられる。
【００２６】このようにして構成されるＳＯX 捕捉層１
２のＳＯX 捕捉・放出メカニズムも明らかではない。し
かしながら、担体の細孔内にＳＯX が吸着されることに
より捕捉されると考えられている。この場合、ＳＯ2 よ
りもＳＯ3 - の形であるとＳＯX は吸着されやすい。そ
こで貴金属を担持させてＳＯ2 をＳＯ3 - に酸化させる
ようにしている。
２のＳＯX 捕捉・放出メカニズムも明らかではない。し
かしながら、担体の細孔内にＳＯX が吸着されることに
より捕捉されると考えられている。この場合、ＳＯ2 よ
りもＳＯ3 - の形であるとＳＯX は吸着されやすい。そ
こで貴金属を担持させてＳＯ2 をＳＯ3 - に酸化させる
ようにしている。
【００２７】これに対し、触媒５に流入する排気の空燃
比をリッチにすると、排気中の酸素濃度が低下するため
に反応が逆向きに進行し（ＳＯ3 - →ＳＯ2 ）、斯くし
てＳＯX 捕捉層１２からＳＯX が放出されると考えられ
ている。なお、触媒５の温度が低いときに流入する排気
の空燃比をリッチにしても、逆向きの反応（ＳＯ3 - →
ＳＯ2 ）が進行しにくいためにＳＯX 捕捉層１２からＳ
ＯX が放出されない恐れがある。一方、触媒５に流入す
る排気中に多量のＨＣと多量の酸素とが含まれている
と、これらＨＣ及び酸素が触媒５において反応し、斯く
して触媒５の温度が高められる。また、気筒群で燃焼せ
しめられる混合気の空燃比をリッチにするとこの気筒群
の排気中に多量のＨＣが含まれ、リーンにすると多量の
酸素が含まれる。
比をリッチにすると、排気中の酸素濃度が低下するため
に反応が逆向きに進行し（ＳＯ3 - →ＳＯ2 ）、斯くし
てＳＯX 捕捉層１２からＳＯX が放出されると考えられ
ている。なお、触媒５の温度が低いときに流入する排気
の空燃比をリッチにしても、逆向きの反応（ＳＯ3 - →
ＳＯ2 ）が進行しにくいためにＳＯX 捕捉層１２からＳ
ＯX が放出されない恐れがある。一方、触媒５に流入す
る排気中に多量のＨＣと多量の酸素とが含まれている
と、これらＨＣ及び酸素が触媒５において反応し、斯く
して触媒５の温度が高められる。また、気筒群で燃焼せ
しめられる混合気の空燃比をリッチにするとこの気筒群
の排気中に多量のＨＣが含まれ、リーンにすると多量の
酸素が含まれる。
【００２８】そこで図１の内燃機関では、ＳＯX 捕捉層
１２からＳＯX を放出させるべきときには第１の気筒群
１ａで燃焼せしめられる混合気の空燃比を一時的に理論
空燃比よりもリッチにし、第２の気筒群１ｂで燃焼せし
められる混合気の空燃比を一時的に理論空燃比よりもリ
ーンにし、さらにこのとき触媒５に流入する排気の平均
空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもわずかばかり
リッチになるようにしている。
１２からＳＯX を放出させるべきときには第１の気筒群
１ａで燃焼せしめられる混合気の空燃比を一時的に理論
空燃比よりもリッチにし、第２の気筒群１ｂで燃焼せし
められる混合気の空燃比を一時的に理論空燃比よりもリ
ーンにし、さらにこのとき触媒５に流入する排気の平均
空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもわずかばかり
リッチになるようにしている。
【００２９】図５に別の実施態様を示す。この実施態様
では、触媒基材１０の排気上流側部分をＳＯX 捕捉層１
２によりコートし、触媒基材１０の排気下流側部分をＮ
ＯX 捕捉層１１によりコートしている。言い換えると、
触媒基材１０の排気上流側部分には実質的にＳＯX 捕捉
層１２のみが設けられ、触媒基材１０の排気下流側部分
には実質的にＮＯX 捕捉層１１のみが設けられる。ま
た、ＳＯX 捕捉層１２の細孔径、正確にいうとＳＯX捕
捉層１２の多孔質担体の細孔径をＮＯX 捕捉層１１の細
孔径よりも大きく定めている。
では、触媒基材１０の排気上流側部分をＳＯX 捕捉層１
２によりコートし、触媒基材１０の排気下流側部分をＮ
ＯX 捕捉層１１によりコートしている。言い換えると、
触媒基材１０の排気上流側部分には実質的にＳＯX 捕捉
層１２のみが設けられ、触媒基材１０の排気下流側部分
には実質的にＮＯX 捕捉層１１のみが設けられる。ま
た、ＳＯX 捕捉層１２の細孔径、正確にいうとＳＯX捕
捉層１２の多孔質担体の細孔径をＮＯX 捕捉層１１の細
孔径よりも大きく定めている。
【００３０】図４を参照して説明したように、排気中の
大部分のＳＯX は触媒５の排気上流側部分に捕捉されう
る。従って、このように排気上流側部分にＳＯX 捕捉層
１２を設けることにより、ＳＯX 捕捉層１２にＳＯX を
確実に捕捉することができ、排気下流側に位置するＮＯ
X 捕捉層１１にＳＯX が到達するのを阻止できる。ま
た、ＳＯX 捕捉層１２の細孔径をＮＯX 捕捉層１１の細
孔径よりも大きく定めているので、排気中のＳＯX がＳ
ＯX 捕捉層１２に捕捉されやすい。さらに、一旦ＳＯX
捕捉層１２内に流入したＮＯX がＳＯX 捕捉層１２を通
過してＮＯX捕捉層１１内に捕捉されるということも可
能となる。
大部分のＳＯX は触媒５の排気上流側部分に捕捉されう
る。従って、このように排気上流側部分にＳＯX 捕捉層
１２を設けることにより、ＳＯX 捕捉層１２にＳＯX を
確実に捕捉することができ、排気下流側に位置するＮＯ
X 捕捉層１１にＳＯX が到達するのを阻止できる。ま
た、ＳＯX 捕捉層１２の細孔径をＮＯX 捕捉層１１の細
孔径よりも大きく定めているので、排気中のＳＯX がＳ
ＯX 捕捉層１２に捕捉されやすい。さらに、一旦ＳＯX
捕捉層１２内に流入したＮＯX がＳＯX 捕捉層１２を通
過してＮＯX捕捉層１１内に捕捉されるということも可
能となる。
【００３１】排気流入端１３からのＳＯX 捕捉層１２の
軸線方向長さをＬＡ２で表すと、この実施態様での長さ
比Ｒ（＝ＬＡ２／Ｌ）も０．４以下が好ましい。図６に
別の実施態様を示す。本実施態様では、触媒基材１０全
体がＮＯX 捕捉層１１によりコートされている。しかし
ながら、ＮＯX 捕捉層１１の排気上流側部分１１ａにお
ける単位触媒容積当たりの塩基性成分量が排気下流側部
分１１ｂにおけるよりも多くされている。
軸線方向長さをＬＡ２で表すと、この実施態様での長さ
比Ｒ（＝ＬＡ２／Ｌ）も０．４以下が好ましい。図６に
別の実施態様を示す。本実施態様では、触媒基材１０全
体がＮＯX 捕捉層１１によりコートされている。しかし
ながら、ＮＯX 捕捉層１１の排気上流側部分１１ａにお
ける単位触媒容積当たりの塩基性成分量が排気下流側部
分１１ｂにおけるよりも多くされている。
【００３２】図３を参照して上述したように、ＮＯX 捕
捉層１１がアルカリ金属、アルカリ土類、又は希土類か
らなる塩基性成分と貴金属とを含んでいる場合、ＮＯX
又はＳＯX は塩基性成分と塩を形成して捕捉されると考
えられている。とすれば、単位触媒容積当たりの塩基性
成分量を多くすれば、ＳＯX 捕捉能を高めることができ
ることになる。
捉層１１がアルカリ金属、アルカリ土類、又は希土類か
らなる塩基性成分と貴金属とを含んでいる場合、ＮＯX
又はＳＯX は塩基性成分と塩を形成して捕捉されると考
えられている。とすれば、単位触媒容積当たりの塩基性
成分量を多くすれば、ＳＯX 捕捉能を高めることができ
ることになる。
【００３３】そこで本実施態様では、排気上流側部分１
１ａの塩基性成分量を排気下流側部分１１ｂよりも多く
し、排気上流側部分１１ａにおいて排気中のＳＯX の大
部分を捕捉するようにしている。排気流入端１３からの
排気上流側部分１１ａの軸線方向長さをＬＡ３で表す
と、この実施態様での長さ比Ｒ（＝ＬＡ３／Ｌ）も０．
４以下が好ましい。
１ａの塩基性成分量を排気下流側部分１１ｂよりも多く
し、排気上流側部分１１ａにおいて排気中のＳＯX の大
部分を捕捉するようにしている。排気流入端１３からの
排気上流側部分１１ａの軸線方向長さをＬＡ３で表す
と、この実施態様での長さ比Ｒ（＝ＬＡ３／Ｌ）も０．
４以下が好ましい。
【００３４】これまで述べてきた実施態様では、ＮＯX
捕捉層１１は塩を形成してＮＯX 又はＳＯX を捕捉する
という考えに基づき、塩基性成分を含んでいる。しかし
ながら、ＮＯX 捕捉層１１は必ずしも塩基性成分を含ん
でいなくてもよく、例えば吸着によりＮＯX 又はＳＯX
を捕捉するようにしてもよい。これに対し、ＳＯX 捕捉
層１２に塩基性成分を含ませて塩の形でＳＯX を捕捉す
るようにしてもよい。
捕捉層１１は塩を形成してＮＯX 又はＳＯX を捕捉する
という考えに基づき、塩基性成分を含んでいる。しかし
ながら、ＮＯX 捕捉層１１は必ずしも塩基性成分を含ん
でいなくてもよく、例えば吸着によりＮＯX 又はＳＯX
を捕捉するようにしてもよい。これに対し、ＳＯX 捕捉
層１２に塩基性成分を含ませて塩の形でＳＯX を捕捉す
るようにしてもよい。
【００３５】
【実施例】（実施例１）４００セル／ｉｎ2 の触媒基材
１０を用意し、まずこの触媒基材１０に、アルミナＡｌ
2 Ｏ3 とチタニアＴｉＯ2 とを重量比１：１で混合した
ものを触媒基材１リットルに対し２００ｇの割合でウォ
ッシュコートし、次いで乾燥、焼成した。
１０を用意し、まずこの触媒基材１０に、アルミナＡｌ
2 Ｏ3 とチタニアＴｉＯ2 とを重量比１：１で混合した
ものを触媒基材１リットルに対し２００ｇの割合でウォ
ッシュコートし、次いで乾燥、焼成した。
【００３６】次いで、白金Ｐｔ及びロジウムＲｈを触媒
基材１リットルに対しそれぞれ２ｇ、０．５ｇの割合で
担持させ、乾燥した。次いで、バリウムＢａ及びカリウ
ムＫを触媒基材１リットルに対しそれぞれ０．２モルの
割合で担持させ、乾燥、焼成した。次いで、重炭酸アン
モニウムを水１リットルに対し１５ｇ溶解したものに１
０分間浸漬し、乾燥した。このようにして触媒基材１０
上にＮＯX 捕捉層１１をコートした。
基材１リットルに対しそれぞれ２ｇ、０．５ｇの割合で
担持させ、乾燥した。次いで、バリウムＢａ及びカリウ
ムＫを触媒基材１リットルに対しそれぞれ０．２モルの
割合で担持させ、乾燥、焼成した。次いで、重炭酸アン
モニウムを水１リットルに対し１５ｇ溶解したものに１
０分間浸漬し、乾燥した。このようにして触媒基材１０
上にＮＯX 捕捉層１１をコートした。
【００３７】次いで、ＮＯX 捕捉層１１に、モルデナイ
トを触媒基材１リットルに対し２０ｇの割合でウォッシ
ュコートし、次いで乾燥した。次いで、Ｒ＝４０（％）
となるように、モルデナイトを触媒基材１リットルに対
し１８０ｇの割合でウォッシュコートし、次いで乾燥し
た。なお、モルデナイトのウォッシュコートスラリー溶
媒はイソプロピルアルコールを用いた。
トを触媒基材１リットルに対し２０ｇの割合でウォッシ
ュコートし、次いで乾燥した。次いで、Ｒ＝４０（％）
となるように、モルデナイトを触媒基材１リットルに対
し１８０ｇの割合でウォッシュコートし、次いで乾燥し
た。なお、モルデナイトのウォッシュコートスラリー溶
媒はイソプロピルアルコールを用いた。
【００３８】次いで、白金Ｐｔ及びロジウムＲｈを触媒
基材１リットルに対しそれぞれ１０ｇ、０．５ｇの割合
で担持させ、乾燥した。なお、担持薬液の溶媒はイソプ
ロピルアルコールを用いた。 （実施例２）実施例１と同様にして得られたＮＯX 捕捉
層１１に、モルデナイトを触媒基材１リットルに対し２
０ｇの割合でウォッシュコートし、次いで乾燥した。
基材１リットルに対しそれぞれ１０ｇ、０．５ｇの割合
で担持させ、乾燥した。なお、担持薬液の溶媒はイソプ
ロピルアルコールを用いた。 （実施例２）実施例１と同様にして得られたＮＯX 捕捉
層１１に、モルデナイトを触媒基材１リットルに対し２
０ｇの割合でウォッシュコートし、次いで乾燥した。
【００３９】次いで、Ｒ＝２０（％）となるように、モ
ルデナイトを触媒基材１リットルに対し１８０ｇの割合
でウォッシュコートし、次いで乾燥した。なお、モルデ
ナイトのウォッシュコートスラリー溶媒はイソプロピル
アルコールを用いた。次いで、白金Ｐｔ及びロジウムＲ
ｈを触媒基材１リットルに対しそれぞれ１０ｇ、０．５
ｇの割合で担持させ、乾燥した。なお、担持薬液の溶媒
はイソプロピルアルコールを用いた。 （実施例３）実施例１と同様にして得られたＮＯX 捕捉
層１１に、モルデナイトを触媒基材１リットルに対し２
０ｇの割合でウォッシュコートし、次いで乾燥した。
ルデナイトを触媒基材１リットルに対し１８０ｇの割合
でウォッシュコートし、次いで乾燥した。なお、モルデ
ナイトのウォッシュコートスラリー溶媒はイソプロピル
アルコールを用いた。次いで、白金Ｐｔ及びロジウムＲ
ｈを触媒基材１リットルに対しそれぞれ１０ｇ、０．５
ｇの割合で担持させ、乾燥した。なお、担持薬液の溶媒
はイソプロピルアルコールを用いた。 （実施例３）実施例１と同様にして得られたＮＯX 捕捉
層１１に、モルデナイトを触媒基材１リットルに対し２
０ｇの割合でウォッシュコートし、次いで乾燥した。
【００４０】次いで、Ｒ＝４０（％）となるように、モ
ルデナイトを触媒基材１リットルに対し１００ｇの割合
でウォッシュコートし、次いで乾燥した。なお、モルデ
ナイトのウォッシュコートスラリー溶媒はイソプロピル
アルコールを用いた。次いで、白金Ｐｔ及びロジウムＲ
ｈを触媒基材１リットルに対しそれぞれ６ｇ、０．３ｇ
の割合で担持させ、乾燥した。なお、担持薬液の溶媒は
イソプロピルアルコールを用いた。 （実施例４）実施例１と同様にして得られたＮＯX 捕捉
層１１に、シリカ（ＳｉＯ2 ）を触媒基材１リットルに
対し２０ｇの割合でウォッシュコートし、次いで乾燥し
た。
ルデナイトを触媒基材１リットルに対し１００ｇの割合
でウォッシュコートし、次いで乾燥した。なお、モルデ
ナイトのウォッシュコートスラリー溶媒はイソプロピル
アルコールを用いた。次いで、白金Ｐｔ及びロジウムＲ
ｈを触媒基材１リットルに対しそれぞれ６ｇ、０．３ｇ
の割合で担持させ、乾燥した。なお、担持薬液の溶媒は
イソプロピルアルコールを用いた。 （実施例４）実施例１と同様にして得られたＮＯX 捕捉
層１１に、シリカ（ＳｉＯ2 ）を触媒基材１リットルに
対し２０ｇの割合でウォッシュコートし、次いで乾燥し
た。
【００４１】次いで、Ｒ＝２０（％）となるように、シ
リカを触媒基材１リットルに対し１８０ｇの割合でウォ
ッシュコートし、次いで乾燥した。なお、シリカのウォ
ッシュコートスラリー溶媒はイソプロピルアルコールを
用いた。次いで、白金Ｐｔ及びロジウムＲｈを触媒基材
１リットルに対しそれぞれ１０ｇ、０．５ｇの割合で担
持させ、乾燥した。なお、担持薬液の溶媒はイソプロピ
ルアルコールを用いた。 （実施例５）実施例１と同様にして得られたＮＯX 捕捉
層１１に、ＦＳＭを触媒基材１リットルに対し２０ｇの
割合でウォッシュコートし、次いで乾燥した。
リカを触媒基材１リットルに対し１８０ｇの割合でウォ
ッシュコートし、次いで乾燥した。なお、シリカのウォ
ッシュコートスラリー溶媒はイソプロピルアルコールを
用いた。次いで、白金Ｐｔ及びロジウムＲｈを触媒基材
１リットルに対しそれぞれ１０ｇ、０．５ｇの割合で担
持させ、乾燥した。なお、担持薬液の溶媒はイソプロピ
ルアルコールを用いた。 （実施例５）実施例１と同様にして得られたＮＯX 捕捉
層１１に、ＦＳＭを触媒基材１リットルに対し２０ｇの
割合でウォッシュコートし、次いで乾燥した。
【００４２】次いで、Ｒ＝２０（％）となるように、Ｆ
ＳＭを触媒基材１リットルに対し１８０ｇの割合でウォ
ッシュコートし、次いで乾燥した。なお、ＦＳＭのウォ
ッシュコートスラリー溶媒はイソプロピルアルコールを
用いた。次いで、白金Ｐｔ及びロジウムＲｈを触媒基材
１リットルに対しそれぞれ１０ｇ、０．５ｇの割合で担
持させ、乾燥した。なお、担持薬液の溶媒はイソプロピ
ルアルコールを用いた。 （比較例１）実施例１と同様にしてＮＯX 捕捉層１１を
得た。ＳＯX 捕捉層１２をコートしなかった。 （比較例２）実施例１と同様にして得られたＮＯX 捕捉
層１１に、モルデナイトを触媒基材１リットルに対し２
０ｇの割合でウォッシュコートし、次いで乾燥した。
ＳＭを触媒基材１リットルに対し１８０ｇの割合でウォ
ッシュコートし、次いで乾燥した。なお、ＦＳＭのウォ
ッシュコートスラリー溶媒はイソプロピルアルコールを
用いた。次いで、白金Ｐｔ及びロジウムＲｈを触媒基材
１リットルに対しそれぞれ１０ｇ、０．５ｇの割合で担
持させ、乾燥した。なお、担持薬液の溶媒はイソプロピ
ルアルコールを用いた。 （比較例１）実施例１と同様にしてＮＯX 捕捉層１１を
得た。ＳＯX 捕捉層１２をコートしなかった。 （比較例２）実施例１と同様にして得られたＮＯX 捕捉
層１１に、モルデナイトを触媒基材１リットルに対し２
０ｇの割合でウォッシュコートし、次いで乾燥した。
【００４３】次いで、Ｒ＝４０（％）となるように、モ
ルデナイトを触媒基材１リットルに対し１８０ｇの割合
でウォッシュコートし、次いで乾燥した。なお、モルデ
ナイトのウォッシュコートスラリー溶媒は水を用いた。
次いで、白金Ｐｔ及びロジウムＲｈを触媒基材１リット
ルに対しそれぞれ１１ｇ、０．５ｇの割合で担持させ、
乾燥した。なお、担持薬液の溶媒は水を用いた。 （比較例３）実施例１と同様にして得られたＮＯX 捕捉
層１１に、モルデナイトを触媒基材１リットルに対し１
０ｇの割合でウォッシュコートし、次いで乾燥した。な
お、モルデナイトのウォッシュコートスラリー溶媒はイ
ソプロピルアルコールを用いた。
ルデナイトを触媒基材１リットルに対し１８０ｇの割合
でウォッシュコートし、次いで乾燥した。なお、モルデ
ナイトのウォッシュコートスラリー溶媒は水を用いた。
次いで、白金Ｐｔ及びロジウムＲｈを触媒基材１リット
ルに対しそれぞれ１１ｇ、０．５ｇの割合で担持させ、
乾燥した。なお、担持薬液の溶媒は水を用いた。 （比較例３）実施例１と同様にして得られたＮＯX 捕捉
層１１に、モルデナイトを触媒基材１リットルに対し１
０ｇの割合でウォッシュコートし、次いで乾燥した。な
お、モルデナイトのウォッシュコートスラリー溶媒はイ
ソプロピルアルコールを用いた。
【００４４】次いで、白金Ｐｔ及びロジウムＲｈを触媒
基材１リットルに対しそれぞれ０．５ｇ、０．０２５ｇ
の割合で担持させ、乾燥した。なお、担持薬液の溶媒は
イソプロピルアルコールを用いた。 （比較例４）実施例１と同様にして得られたＮＯX 捕捉
層１１に、モルデナイトを触媒基材１リットルに対し２
０ｇの割合でウォッシュコートし、次いで乾燥した。
基材１リットルに対しそれぞれ０．５ｇ、０．０２５ｇ
の割合で担持させ、乾燥した。なお、担持薬液の溶媒は
イソプロピルアルコールを用いた。 （比較例４）実施例１と同様にして得られたＮＯX 捕捉
層１１に、モルデナイトを触媒基材１リットルに対し２
０ｇの割合でウォッシュコートし、次いで乾燥した。
【００４５】次いで、Ｒ＝２０（％）となるように、モ
ルデナイトを触媒基材１リットルに対し１８０ｇの割合
でウォッシュコートし、次いで乾燥した。なお、モルデ
ナイトのウォッシュコートスラリー溶媒はイソプロピル
アルコールを用いた。各例において、触媒５の断面をＥ
ＰＭＡライン分析し、ＳＯX 捕捉層１２の厚肉部１２ａ
の厚さＴａ及び薄肉部１２ｂの厚さＴｂを測定した。測
定結果を表１に示す。
ルデナイトを触媒基材１リットルに対し１８０ｇの割合
でウォッシュコートし、次いで乾燥した。なお、モルデ
ナイトのウォッシュコートスラリー溶媒はイソプロピル
アルコールを用いた。各例において、触媒５の断面をＥ
ＰＭＡライン分析し、ＳＯX 捕捉層１２の厚肉部１２ａ
の厚さＴａ及び薄肉部１２ｂの厚さＴｂを測定した。測
定結果を表１に示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】また、ＮＯX 捕捉層１１の塩基性成分即ち
バリウムＢａ及びカリウムＫの分布を測定した。比較例
２を除く全ての例において、これら塩基性成分はＮＯX
捕捉層１１の表面部分に分布しているのが確認された。
これに対し比較例２では、塩基性成分はＳＯX 捕捉層１
２内にも分布していた。排気量２．０リットルのガソリ
ン機関を用い、台上にて性能評価を行った。即ち、触媒
５に流入する排気の平均空燃比を６０秒間２０に保持し
た後に、排気の平均空燃比を１４に切り換えて１０秒間
保持し、次いで再び２０に戻し、このように排気の空燃
比の切り換え作用を繰り返し行い、新品時（０ｈ）及び
使用後（５０ｈ）のＮＯX 浄化率を測定した。なお、触
媒５に流入する排気の温度を４００℃に維持した。
バリウムＢａ及びカリウムＫの分布を測定した。比較例
２を除く全ての例において、これら塩基性成分はＮＯX
捕捉層１１の表面部分に分布しているのが確認された。
これに対し比較例２では、塩基性成分はＳＯX 捕捉層１
２内にも分布していた。排気量２．０リットルのガソリ
ン機関を用い、台上にて性能評価を行った。即ち、触媒
５に流入する排気の平均空燃比を６０秒間２０に保持し
た後に、排気の平均空燃比を１４に切り換えて１０秒間
保持し、次いで再び２０に戻し、このように排気の空燃
比の切り換え作用を繰り返し行い、新品時（０ｈ）及び
使用後（５０ｈ）のＮＯX 浄化率を測定した。なお、触
媒５に流入する排気の温度を４００℃に維持した。
【００４８】結果を図７に示す。図７からわかるよう
に、各実施例では各比較例に比べて、使用後（５０ｈ）
のＮＯX 浄化率が高くなっていることがわかる。
に、各実施例では各比較例に比べて、使用後（５０ｈ）
のＮＯX 浄化率が高くなっていることがわかる。
【００４９】
【発明の効果】ＳＯX がＮＯX 捕捉層に到達して捕捉さ
れるのを阻止することができる。
れるのを阻止することができる。
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】触媒の部分拡大断面図である。
【図３】ＮＯX 捕捉層のＮＯX 捕捉・放出メカニズムを
説明する図である。
説明する図である。
【図４】ＮＯX 捕捉層のＮＯX 及びＳＯX の捕捉量を示
す図である。
す図である。
【図５】別の実施態様を示す触媒の部分拡大断面図であ
る。
る。
【図６】別の実施態様を示す触媒の部分拡大断面図であ
る。
る。
【図７】実験結果を示す図である。
１…機関本体 ５…排気浄化用触媒 １０…触媒基材 １１…ＮＯX 捕捉層 １２…ＳＯX 捕捉層 １２ａ…厚肉部 １２ｂ…薄肉部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｊ 29/12 Ｆ０１Ｎ 3/08 Ａ 29/22 3/10 Ａ 33/00 Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｄ Ｆ０１Ｎ 3/08 １０２Ｂ 3/10 Ｂ０１Ｊ 23/56 ３０１Ａ (72)発明者 田中 比呂志 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 辻 慎二 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 水野 達司 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 小倉 義次 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G091 AA12 AA13 AA17 AA18 AA28 AB03 AB06 AB08 AB09 BA04 BA11 BA14 BA15 BA19 BA33 CB02 EA30 FB10 FB11 FB12 FC02 GA18 GB01X GB02W GB03W GB04W GB05W GB06W GB07W GB10X GB16X HA11 HA12 HA18 HB02 4D048 AA02 AA06 AB05 AB07 BA03X BA06X BA07X BA11X BA14X BA15X BA18Y BA30X BA31Y BA33X BA39Y BA41X BB02 BB16 BB17 BC01 EA04 4G069 AA03 AA08 AA12 BA01A BA01B BA02A BA02B BA03A BA04B BA07A BA07B BA47A BB02A BB02B BB04A BB04B BC01A BC02A BC03A BC03B BC04A BC06A BC08A BC09A BC13A BC13B BC38A BC40A BC42A BC69A BC71A BC71B BC72A BC74A BC75A BC75B BD02A BD05A CA02 CA03 CA09 CA12 CA13 EA18 EB12Y EB15Y EC09X EC28 FA03 FB14 FB23 FB78 ZA06A ZA06B ZA41A ZA43A ZA43B ZF05B
Claims (4)
- 【請求項１】 排気中のＮＯX を少なくとも一時的に捕
捉するための多孔性のＮＯX 捕捉層でもって触媒基材を
コートし、排気中のＳＯX を少なくとも一時的に捕捉す
るための多孔性のＳＯX 捕捉層でもって該ＮＯX 捕捉層
をコートした排気浄化用触媒において、触媒基材の排気
上流側部分における単位触媒容積当たりのＳＯX 捕捉層
のコート量を触媒基材の排気下流側部分におけるよりも
多くした排気浄化用触媒。 - 【請求項２】 排気中のＳＯX を少なくとも一時的に捕
捉するための多孔性のＳＯX 捕捉層でもって触媒基材の
排気上流側部分をコートし、排気中のＮＯXを少なくと
も一時的に捕捉するための多孔性のＮＯX 捕捉層でもっ
て触媒基材の排気下流側部分をコートすると共に、ＳＯ
X 捕捉層の細孔径をＮＯX 捕捉層の細孔径よりも大きく
定めた排気浄化用触媒。 - 【請求項３】 アルカリ金属、アルカリ土類、又は希土
類からなる塩基性成分と、貴金属成分とを含む排気浄化
用触媒において、触媒の排気上流側部分における単位触
媒容積当たりの塩基性成分量を触媒の排気下流側部分に
おけるよりも多くした排気浄化用触媒。 - 【請求項４】 排気中のＳＯX を少なくとも一時的に捕
捉するＳＯX 捕捉能を有する排気浄化用触媒において、
触媒の排気上流側部分におけるＳＯX 捕捉能を排気下流
側部分におけるよりも高くした排気浄化用触媒。
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|---|---|---|---|
| JP23859899A JP4161478B2 (ja) | 1999-08-25 | 1999-08-25 | 排気浄化用触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP23859899A JP4161478B2 (ja) | 1999-08-25 | 1999-08-25 | 排気浄化用触媒 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001062294A true JP2001062294A (ja) | 2001-03-13 |
| JP4161478B2 JP4161478B2 (ja) | 2008-10-08 |
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|---|---|---|---|
| JP23859899A Expired - Lifetime JP4161478B2 (ja) | 1999-08-25 | 1999-08-25 | 排気浄化用触媒 |
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-
1999
- 1999-08-25 JP JP23859899A patent/JP4161478B2/ja not_active Expired - Lifetime
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