JP2001193447A - 過給式内燃機関の排気ガス中のｎｏ、ｃｏ、炭化水素及び炭素粒子を酸化する方法 - Google Patents
過給式内燃機関の排気ガス中のｎｏ、ｃｏ、炭化水素及び炭素粒子を酸化する方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＮＯ２の生成及び炭素粒子、ＣＯ及びＨＣの
酸化のために必要な部材群の空間必要量及び抵抗圧を低
減させること 【解決手段】 排気ガスと接触する表面がエキゾースト
バルブと排気ガスタービン（８）の出口との間の範囲内
に触媒活性被覆を備えており、この被覆が少なくとも白
金及び／又はパラジウムを含有することを特徴とする、
過給式内燃機関の排気ガス中のＮＯ、ＣＯ、炭化水素及
び炭素粒子を触媒被覆された表面の脈動負荷により酸化
する方法
酸化のために必要な部材群の空間必要量及び抵抗圧を低
減させること 【解決手段】 排気ガスと接触する表面がエキゾースト
バルブと排気ガスタービン（８）の出口との間の範囲内
に触媒活性被覆を備えており、この被覆が少なくとも白
金及び／又はパラジウムを含有することを特徴とする、
過給式内燃機関の排気ガス中のＮＯ、ＣＯ、炭化水素及
び炭素粒子を触媒被覆された表面の脈動負荷により酸化
する方法
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１記載の前
提部の概念に基づく方法、つまり過給式内燃機関の排気
ガス中のＮＯ、ＣＯ、炭化水素及び炭素粒子を触媒被覆
された表面の脈動負荷により酸化する方法に関する。
提部の概念に基づく方法、つまり過給式内燃機関の排気
ガス中のＮＯ、ＣＯ、炭化水素及び炭素粒子を触媒被覆
された表面の脈動負荷により酸化する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジンの燃焼の際に、不所望な反応生
成物、例えばＮＯｘの排出及び不完全燃焼に基づく炭化
水素含有粒子、ＣＯ及び炭化水素の生成が生じる。先行
技術はこのような物質を排気ガスタービンの下流に設置
された少なくとも白金及び／又はパラジウム含有触媒に
より接触酸化させ、この場合、３５００００ｈ-１の空
間速度（体積流を触媒体積により割る）及び１００ｍ／
ｈの面積速度（体積流を触媒面積により割る）が、使用
された触媒の一般的値である。ＮＯからＮＯ２への接触
酸化により支援され、炭素含有粒子の酸化及びＣＯから
ＣＯ２への酸化は容易となり、粒子の排出は減少する。
さらに、後接される還元触媒の活性はＮＯ ２の割合の向
上及びＮＯ２の高い反応性により明らかに改善される。
ＣＯからＣＯ２への酸化並びに炭化水素からＣＯ２及び
Ｈ２Ｏへの酸化により、この限られた排気ガス成分の排
出は減少し、かつＮＯ２の場合のように、後接された触
媒の活性は改善される。
成物、例えばＮＯｘの排出及び不完全燃焼に基づく炭化
水素含有粒子、ＣＯ及び炭化水素の生成が生じる。先行
技術はこのような物質を排気ガスタービンの下流に設置
された少なくとも白金及び／又はパラジウム含有触媒に
より接触酸化させ、この場合、３５００００ｈ-１の空
間速度（体積流を触媒体積により割る）及び１００ｍ／
ｈの面積速度（体積流を触媒面積により割る）が、使用
された触媒の一般的値である。ＮＯからＮＯ２への接触
酸化により支援され、炭素含有粒子の酸化及びＣＯから
ＣＯ２への酸化は容易となり、粒子の排出は減少する。
さらに、後接される還元触媒の活性はＮＯ ２の割合の向
上及びＮＯ２の高い反応性により明らかに改善される。
ＣＯからＣＯ２への酸化並びに炭化水素からＣＯ２及び
Ｈ２Ｏへの酸化により、この限られた排気ガス成分の排
出は減少し、かつＮＯ２の場合のように、後接された触
媒の活性は改善される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ＮＯ
２の生成及び炭素粒子、ＣＯ及びＨＣの酸化のために必
要な部材群の空間必要量及び排気ガス抵抗圧を明らかに
低減することであった。
２の生成及び炭素粒子、ＣＯ及びＨＣの酸化のために必
要な部材群の空間必要量及び排気ガス抵抗圧を明らかに
低減することであった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記の課題は、請求項１
記載の特徴部により、つまり排気ガスと接触する表面が
エキゾーストバルブと排気ガスタービン（８）の出口と
の間の範囲内に触媒活性被覆を備えており、この被覆が
少なくとも白金及び／又はパラジウムを含有することを
特徴とする過給式内燃機関の排気ガス中のＮＯ、ＣＯ、
炭化水素及び炭素粒子を酸化する方法により解決され
る。
記載の特徴部により、つまり排気ガスと接触する表面が
エキゾーストバルブと排気ガスタービン（８）の出口と
の間の範囲内に触媒活性被覆を備えており、この被覆が
少なくとも白金及び／又はパラジウムを含有することを
特徴とする過給式内燃機関の排気ガス中のＮＯ、ＣＯ、
炭化水素及び炭素粒子を酸化する方法により解決され
る。
【０００５】本発明による方法は、空間速度を１５００
００００ｈ-１以上及び面積速度を５０００ｍ／ｈ以上
に向上することが可能である。このような高い空間速度
及び面積速度の原因はシリンダヘッドと排気ガスタービ
ンとの間の著しい圧力変動による。この圧力変動によ
り、触媒被覆表面上での物質輸送が改善され、この物質
輸送により制限される反応の場合、反応速度が明らかに
向上する。さらに、この反応は高い温度−及び圧力−割
合によっても促進される。この作用により部材群を著し
く縮小される。一般に、エンジン構成部材の表面及びエ
ンジン周辺部材の排気ガスと接触する表面、例えばエキ
ゾーストマニホールド、エキゾーストバルブ及び排気ガ
スタービンの表面で十分で、付加的部材群、例えば触媒
担体を必要としない。このことは排気ガス路中にエンジ
ン以外の、高い燃焼及び効率の損失につながる顕著な抵
抗圧を生じさせる部材を組み込む必要がないという利点
を有する。
００００ｈ-１以上及び面積速度を５０００ｍ／ｈ以上
に向上することが可能である。このような高い空間速度
及び面積速度の原因はシリンダヘッドと排気ガスタービ
ンとの間の著しい圧力変動による。この圧力変動によ
り、触媒被覆表面上での物質輸送が改善され、この物質
輸送により制限される反応の場合、反応速度が明らかに
向上する。さらに、この反応は高い温度−及び圧力−割
合によっても促進される。この作用により部材群を著し
く縮小される。一般に、エンジン構成部材の表面及びエ
ンジン周辺部材の排気ガスと接触する表面、例えばエキ
ゾーストマニホールド、エキゾーストバルブ及び排気ガ
スタービンの表面で十分で、付加的部材群、例えば触媒
担体を必要としない。このことは排気ガス路中にエンジ
ン以外の、高い燃焼及び効率の損失につながる顕著な抵
抗圧を生じさせる部材を組み込む必要がないという利点
を有する。
【０００６】有利な実施態様は請求項２に記載されてい
る。
る。
【０００７】特に乱流の区域、例えばエキゾーストバル
ブ、タービンブレードホイール及びタービンハウジング
を触媒で被覆する場合、物質輸送はさらに改善されるた
め活性表面積の十分な減少が達成される。活性表面の有
利な形状及び触媒作用する被覆の適用は請求項３〜１１
に記載されている。
ブ、タービンブレードホイール及びタービンハウジング
を触媒で被覆する場合、物質輸送はさらに改善されるた
め活性表面積の十分な減少が達成される。活性表面の有
利な形状及び触媒作用する被覆の適用は請求項３〜１１
に記載されている。
【０００８】活性表面の拡大は、エキゾーストマニホー
ルド中での担体構造体により達成することができる。
ルド中での担体構造体により達成することができる。
【０００９】排気ガス後処理のためのさらに有利な手法
は請求項１３及び１４に記載されている。
は請求項１３及び１４に記載されている。
【００１０】本発明による方法は図面により詳説され
る。
る。
【００１１】触媒作用する表面積の減少のための一般的
な発明思想は、高い乱流及び振動度、並びにエキゾース
トバルブと排気ガスタービンの出口との間の排気ガス路
中の高い圧力−及び温度水準を利用することにある。
な発明思想は、高い乱流及び振動度、並びにエキゾース
トバルブと排気ガスタービンの出口との間の排気ガス路
中の高い圧力−及び温度水準を利用することにある。
【００１２】図１中ではエキゾーストターボチャジャー
の前のエキゾーストマニホールド中の著しい圧力変動及
び高い最高圧力水準を表す。
の前のエキゾーストマニホールド中の著しい圧力変動及
び高い最高圧力水準を表す。
【００１３】触媒の反応速度、ひいては変換率は温度上
昇及び圧力上昇と共に、並びに高い圧力変動及び高い乱
流度によって引き起こされる物質運搬抵抗の低下と共に
明らかに上昇するため、必要な触媒面積を明らかに減少
させることができる。
昇及び圧力上昇と共に、並びに高い圧力変動及び高い乱
流度によって引き起こされる物質運搬抵抗の低下と共に
明らかに上昇するため、必要な触媒面積を明らかに減少
させることができる。
【００１４】触媒被覆した表面として、排気ガスを通す
全ての、エキゾーストダクト、エキゾーストマニホール
ド１及び排気ガスタービンの内部表面、同様に排気ガス
タービンのタービンブレードホイール並びにエキゾース
トバルブの表面を用いることができる。表面積を拡大す
るために、リブ、突起等を備えた構造化された表面がで
ある。
全ての、エキゾーストダクト、エキゾーストマニホール
ド１及び排気ガスタービンの内部表面、同様に排気ガス
タービンのタービンブレードホイール並びにエキゾース
トバルブの表面を用いることができる。表面積を拡大す
るために、リブ、突起等を備えた構造化された表面がで
ある。
【００１５】触媒表面積が足りない場合、触媒活性層を
備えたハニカム状、モノリス状又は織物状の担体構造体
を排気ガス路中に導入することもできる。この担体は図
２では差込ブシュ中で排気ガス路の２つの部材間に組み
込まれている。このブシュは本来複数の個々の部材から
なる領域、例えばシリンダヘッドからエキゾーストマニ
ホールドへの移行部又はエキゾーストマニホールドから
排気ガスタービンの入り口までの移行部中に組み込まれ
ることを想定している。
備えたハニカム状、モノリス状又は織物状の担体構造体
を排気ガス路中に導入することもできる。この担体は図
２では差込ブシュ中で排気ガス路の２つの部材間に組み
込まれている。このブシュは本来複数の個々の部材から
なる領域、例えばシリンダヘッドからエキゾーストマニ
ホールドへの移行部又はエキゾーストマニホールドから
排気ガスタービンの入り口までの移行部中に組み込まれ
ることを想定している。
【００１６】図２は実施例を示す。エキゾーストマニホ
ールド１の図示された領域は、２つの別個の部材２及び
３からなり、これらは差込ブシュ４により相互に結合さ
れている。このブシュ中に触媒５が埋め込まれている。
ールド１の図示された領域は、２つの別個の部材２及び
３からなり、これらは差込ブシュ４により相互に結合さ
れている。このブシュ中に触媒５が埋め込まれている。
【００１７】エキゾーストバルブの後方のシリンダヘッ
ド中に、又は排気ガスタービンの入り口に直接、担体構
造体を挿入することができる。
ド中に、又は排気ガスタービンの入り口に直接、担体構
造体を挿入することができる。
【００１８】図３では後者の例が図示されている。エン
ジン６から排気ガスを排出するエキゾーストマニホール
ド１と排気ガスタービン８との間に、白金及び／又はパ
ラジウムで被覆された触媒５が挿入されている。このよ
うな系で達成可能なＣＯ転化率及び炭化水素転化率を図
４及び図５に示した。この配置は特に例えば市街バス走
行における低負荷型エンジンの場合に有効である、それ
というのも、低圧側に設置された酸化触媒の始動温度は
しばしば達成されないためである。高圧側の酸化触媒は
約２００℃高い温度水準であり、約３５０℃で触媒の始
動温度を明らかに上回る。
ジン６から排気ガスを排出するエキゾーストマニホール
ド１と排気ガスタービン８との間に、白金及び／又はパ
ラジウムで被覆された触媒５が挿入されている。このよ
うな系で達成可能なＣＯ転化率及び炭化水素転化率を図
４及び図５に示した。この配置は特に例えば市街バス走
行における低負荷型エンジンの場合に有効である、それ
というのも、低圧側に設置された酸化触媒の始動温度は
しばしば達成されないためである。高圧側の酸化触媒は
約２００℃高い温度水準であり、約３５０℃で触媒の始
動温度を明らかに上回る。
【００１９】高い排気ガス温度を有する高負荷型エンジ
ンの場合、この系の後に第２の触媒９を設置することが
でき、この触媒は付加的にＮＯをＮＯ２へ酸化させ、後
続するＮＯｘ−還元触媒１０、例えばＳＣＲ−触媒の反
応速度を明らかに向上させる。高温でのＮＯ２含有量は
熱力学的理由に基づくため、エンジンから遠く離れかつ
低圧側に設置されたために冷たい触媒９は主にＮＯ２生
産を受け継がない。ＣＯ及び炭化水素は既にターボチャ
ージャーの前で酸化されているので、酸化触媒９はこれ
らを酸化する必要がないため、ＮＯ２の生成が促進さ
れ、触媒９は比較的小さく設計することができる。
ンの場合、この系の後に第２の触媒９を設置することが
でき、この触媒は付加的にＮＯをＮＯ２へ酸化させ、後
続するＮＯｘ−還元触媒１０、例えばＳＣＲ−触媒の反
応速度を明らかに向上させる。高温でのＮＯ２含有量は
熱力学的理由に基づくため、エンジンから遠く離れかつ
低圧側に設置されたために冷たい触媒９は主にＮＯ２生
産を受け継がない。ＣＯ及び炭化水素は既にターボチャ
ージャーの前で酸化されているので、酸化触媒９はこれ
らを酸化する必要がないため、ＮＯ２の生成が促進さ
れ、触媒９は比較的小さく設計することができる。
【００２０】触媒担体は、通常の排気ガス装置の前記し
た被覆とは反対に、明らかに広い幾何学的表面積を有す
るが、顕著な圧力損失の原因となり、このことが排気ガ
スタービン８に提供されるエネルギーを低下させ、従っ
て過給を阻害する。さらに消費量の上昇が生じる。
た被覆とは反対に、明らかに広い幾何学的表面積を有す
るが、顕著な圧力損失の原因となり、このことが排気ガ
スタービン８に提供されるエネルギーを低下させ、従っ
て過給を阻害する。さらに消費量の上昇が生じる。
【００２１】ターボチャージャーの前では、ターボチャ
ージャーの後と比べて明らかに小さい粒径が観察され
る、それというのもターボチャージャーの前には不完全
燃焼から直接生じる主に最小の一次粒子が存在するため
である。この一次粒子は主に排気ガスタービン中及びそ
の後でより大きな二次粒子に凝集する。この比較的嵩張
る二次粒子は酸化触媒だけでは酸化するのが困難であ
る。、それというのもこの酸化触媒の比表面積が比較的
小さいためである。それに対して小さな一次粒子は触媒
被覆表面で容易に酸化される。
ージャーの後と比べて明らかに小さい粒径が観察され
る、それというのもターボチャージャーの前には不完全
燃焼から直接生じる主に最小の一次粒子が存在するため
である。この一次粒子は主に排気ガスタービン中及びそ
の後でより大きな二次粒子に凝集する。この比較的嵩張
る二次粒子は酸化触媒だけでは酸化するのが困難であ
る。、それというのもこの酸化触媒の比表面積が比較的
小さいためである。それに対して小さな一次粒子は触媒
被覆表面で容易に酸化される。
【００２２】本発明の場合、このような表面はエキゾー
ストバルブの後及び排気ガスタービン８の出口の前に設
置される。この場合、白金及び／又はパラジウムを含有
する、極端に微細なハニカム構造を有する触媒、織物上
の触媒、スタティックミキサー上の触媒、燒結金属又は
セラミックフィルターからなる触媒である。
ストバルブの後及び排気ガスタービン８の出口の前に設
置される。この場合、白金及び／又はパラジウムを含有
する、極端に微細なハニカム構造を有する触媒、織物上
の触媒、スタティックミキサー上の触媒、燒結金属又は
セラミックフィルターからなる触媒である。
【００２３】排気ガスタービン８の前に存在する高い温
度の場合、反応の進行は物質輸送プロセスによって著し
く緩慢化される、つまり触媒表面への原料の輸送及び／
又は触媒表面からの生成物の輸送は反応を制限するファ
クターである。従って、乱流の程度が高い領域内の表面
が被覆されていることが有利である。高温での物質輸送
のために大きな抵抗がある層流の境界層の厚さは乱流に
よって減少し、物質輸送が改善される。高い乱流の領域
は、例えばエキゾーストバルブ、シリンダヘッド中のエ
キゾーストダクト、排気ガスタービンのブレードホイー
ルであるため、これらに少なくとも白金及び／又はパラ
ジウムを含有する層を設置するのが有利である。この場
合、特にタービンブレードホイールがすばらしく、それ
というのもブレードホイールでは１５００００ｒｐｍ以
上での物質輸送を改善する高い乱流の他に、多数の粒子
が衝突により堆積するためである。ブレードホイールを
触媒により被覆した場合、前記ブレードホイールに堆積
する炭素粒子はＣＯ及びＣＯ２に酸化する、つまり触媒
により燃焼する。それによりエンジンの粒子排出を明ら
かに改善することになる。ターボチャージャーにターボ
チャージャーの最適な運転点を調節する装置、例えば調
節可能なブレード、可変なタービン形状−ＶＴＧ又はレ
ジスター過給機（Registeraufladung）が設置されてい
る場合、これらの部材群を被覆するのも有利である。
度の場合、反応の進行は物質輸送プロセスによって著し
く緩慢化される、つまり触媒表面への原料の輸送及び／
又は触媒表面からの生成物の輸送は反応を制限するファ
クターである。従って、乱流の程度が高い領域内の表面
が被覆されていることが有利である。高温での物質輸送
のために大きな抵抗がある層流の境界層の厚さは乱流に
よって減少し、物質輸送が改善される。高い乱流の領域
は、例えばエキゾーストバルブ、シリンダヘッド中のエ
キゾーストダクト、排気ガスタービンのブレードホイー
ルであるため、これらに少なくとも白金及び／又はパラ
ジウムを含有する層を設置するのが有利である。この場
合、特にタービンブレードホイールがすばらしく、それ
というのもブレードホイールでは１５００００ｒｐｍ以
上での物質輸送を改善する高い乱流の他に、多数の粒子
が衝突により堆積するためである。ブレードホイールを
触媒により被覆した場合、前記ブレードホイールに堆積
する炭素粒子はＣＯ及びＣＯ２に酸化する、つまり触媒
により燃焼する。それによりエンジンの粒子排出を明ら
かに改善することになる。ターボチャージャーにターボ
チャージャーの最適な運転点を調節する装置、例えば調
節可能なブレード、可変なタービン形状−ＶＴＧ又はレ
ジスター過給機（Registeraufladung）が設置されてい
る場合、これらの部材群を被覆するのも有利である。
【００２４】排気ガスと接触する表面の白金含有被覆
は、有利に例えば材料の熱的前処理により成長させた多
孔性酸化物層上に白金金属塩溶液での含浸により塗布す
る。これは触媒表面層の構築のための表面の通常の「ウ
ォッシュコート」とは反対に層の剥離を懸念することは
ないという利点を有するため、タービンの浸食及び損傷
を回避することができる。このことは約５μｍの含浸さ
れた酸化物層のわずかな厚さにも起因し、この酸化物層
の厚さは存在する高温で酸化のために十分である。
は、有利に例えば材料の熱的前処理により成長させた多
孔性酸化物層上に白金金属塩溶液での含浸により塗布す
る。これは触媒表面層の構築のための表面の通常の「ウ
ォッシュコート」とは反対に層の剥離を懸念することは
ないという利点を有するため、タービンの浸食及び損傷
を回避することができる。このことは約５μｍの含浸さ
れた酸化物層のわずかな厚さにも起因し、この酸化物層
の厚さは存在する高温で酸化のために十分である。
【００２５】それにもかかわらず、通常の「ウォッシュ
コート」−被覆を使用すべき場合、表面上での付着の改
善及びわずかな層厚に留意しなければならない、それと
いうのも高い遠心力及び圧力脈動により被覆が剥離する
危険性が高まるためである。
コート」−被覆を使用すべき場合、表面上での付着の改
善及びわずかな層厚に留意しなければならない、それと
いうのも高い遠心力及び圧力脈動により被覆が剥離する
危険性が高まるためである。
【００２６】
【実施例】例１ 主に合金成分比Ｃｒ＞１０％、Ｍｏ＞１％及びＡｌ＞２
％を有するニッケルベースの鋳造合金からなるタービン
ブレードホイールの表面上に白金含有触媒被覆を製造す
るために、空気中で８００℃で熱処理することによりブ
レードホイール上に有利に５〜１０μｍの厚さの多孔性
酸化物層を製造する。
％を有するニッケルベースの鋳造合金からなるタービン
ブレードホイールの表面上に白金含有触媒被覆を製造す
るために、空気中で８００℃で熱処理することによりブ
レードホイール上に有利に５〜１０μｍの厚さの多孔性
酸化物層を製造する。
【００２７】引き続き、このブレードホイールを［Ｐｔ
（ＮＨ３）４］（ＮＯ３）２−溶液もしくはＰｄ（ＮＯ
３）２−溶液中に浸漬し、１１０℃で乾燥させ、５００
℃で１時間焼成した。この貴金属溶液の濃度は、ターボ
チャージャーブレードホイールの表面酸化物層中で約
０．５〜２％となるように選択される。
（ＮＨ３）４］（ＮＯ３）２−溶液もしくはＰｄ（ＮＯ
３）２−溶液中に浸漬し、１１０℃で乾燥させ、５００
℃で１時間焼成した。この貴金属溶液の濃度は、ターボ
チャージャーブレードホイールの表面酸化物層中で約
０．５〜２％となるように選択される。
【００２８】こうして被覆されたタービンブレードホイ
ールを用いてＭＡＮ直列６気筒Ｄ２８６６ １２ｌ Ｅ
ｕｒｏ ＩＩ−ディーゼルエンジンでの試験は、高動力
学的テストベンチで３０％の粒子の減少が生じ、Europa
eischen-Transienten-Zykulus (ETC)で３００％のＮＯ
２濃度の向上が生じた。
ールを用いてＭＡＮ直列６気筒Ｄ２８６６ １２ｌ Ｅ
ｕｒｏ ＩＩ−ディーゼルエンジンでの試験は、高動力
学的テストベンチで３０％の粒子の減少が生じ、Europa
eischen-Transienten-Zykulus (ETC)で３００％のＮＯ
２濃度の向上が生じた。
【００２９】例２ 例１において試験したエンジンから、ターボチャージャ
ーの前に２００ｃｐｓｉのセル密度を有しかつ１７０ｃ
ｍ３の体積の金属製触媒担体を設置した。この被覆は９
０ｇ／ｆｔ３の白金金属含有量を有する白金金属被覆を
備えたケイ酸アルミニウムからなる。達成されたＣＯ及
び炭化水素転化率を図４及び図５に示した。ＮＯ２含有
量は最大８％から２０％に上昇した。
ーの前に２００ｃｐｓｉのセル密度を有しかつ１７０ｃ
ｍ３の体積の金属製触媒担体を設置した。この被覆は９
０ｇ／ｆｔ３の白金金属含有量を有する白金金属被覆を
備えたケイ酸アルミニウムからなる。達成されたＣＯ及
び炭化水素転化率を図４及び図５に示した。ＮＯ２含有
量は最大８％から２０％に上昇した。
【００３０】例３ 例２中に記載した系の後に、後続する尿素−ＳＣＲ系の
ためのＮＯ２製造装置として用いられる酸化触媒９（図
３）を設置した。全−ＮＯｘ排出量に関して５０％のＮ
Ｏ２含有量は有利であり、このような含有量はこの系を
用いて達成される。排気ガスタービンのブレードホイー
ルの前に小さな触媒を取り付けることにより、ＮＯ２含
有量の著しい減少を生じさせずに、本来の酸化物触媒を
５ｌから２．５ｌに小さくすることが可能となった。後
に設置された酸化物触媒のセル密度は４００ｃｐｓｉで
あり、被覆の白金含有量は３０ｇ／ｆｔ３であった。
ためのＮＯ２製造装置として用いられる酸化触媒９（図
３）を設置した。全−ＮＯｘ排出量に関して５０％のＮ
Ｏ２含有量は有利であり、このような含有量はこの系を
用いて達成される。排気ガスタービンのブレードホイー
ルの前に小さな触媒を取り付けることにより、ＮＯ２含
有量の著しい減少を生じさせずに、本来の酸化物触媒を
５ｌから２．５ｌに小さくすることが可能となった。後
に設置された酸化物触媒のセル密度は４００ｃｐｓｉで
あり、被覆の白金含有量は３０ｇ／ｆｔ３であった。
【００３１】例４ フェライト又はオーステナイトの鋳造されたエキゾース
トマニホールドの表面上に貴金属含有被覆を製造するた
めに鋳肌を酸溶液を用いて腐食させることにより除去し
た。引き続き８００℃で１８時間時効処理し（酸下層の
製造）、上記と同様に貴金属塩溶液で含浸させた。
トマニホールドの表面上に貴金属含有被覆を製造するた
めに鋳肌を酸溶液を用いて腐食させることにより除去し
た。引き続き８００℃で１８時間時効処理し（酸下層の
製造）、上記と同様に貴金属塩溶液で含浸させた。
【００３２】例５ ２〜１５μｍの厚さの白金含有触媒活性層をタービンブ
レードホイールの表面上に製造するために、白金金属−
ケイ酸アルミニウムの２０〜５０％の含有量を有する水
性被覆分散液をスプレー、塗布又は浸漬により塗工し、
空気中で１５０℃で乾燥し、６００℃で焼成した。白金
金属−ケイ酸アルミニウム粉末は公知のように１．５〜
４０％のＳｉＯ２含有量及び１３０〜２５０ｍ２／ｇの
比表面積を有するケイ酸アルミニウム粉末を、［Ｐｔ
（ＮＨ３）４］（ＮＯ３）２又は／及びＰｄ（ＮＯ３）
で含浸することにより製造した。粉末の白金含有量は
０．０２〜３質量％であった。
レードホイールの表面上に製造するために、白金金属−
ケイ酸アルミニウムの２０〜５０％の含有量を有する水
性被覆分散液をスプレー、塗布又は浸漬により塗工し、
空気中で１５０℃で乾燥し、６００℃で焼成した。白金
金属−ケイ酸アルミニウム粉末は公知のように１．５〜
４０％のＳｉＯ２含有量及び１３０〜２５０ｍ２／ｇの
比表面積を有するケイ酸アルミニウム粉末を、［Ｐｔ
（ＮＨ３）４］（ＮＯ３）２又は／及びＰｄ（ＮＯ３）
で含浸することにより製造した。粉末の白金含有量は
０．０２〜３質量％であった。
【００３３】例６ 他の表面（エキゾーストマニホールド、シリンダヘッド
中のエキゾーストバルブ、タービンハウジング）の被覆
のために、例３と同様に処理した。ハニカム状の金属担
体の被覆は、浸漬及び過剰の「ウォッシュコート」の吹
き出しによって行った。ハニカム成形体の体積１ｌあた
りのウォッシュコート量は４０〜１２０ｇであった。
中のエキゾーストバルブ、タービンハウジング）の被覆
のために、例３と同様に処理した。ハニカム状の金属担
体の被覆は、浸漬及び過剰の「ウォッシュコート」の吹
き出しによって行った。ハニカム成形体の体積１ｌあた
りのウォッシュコート量は４０〜１２０ｇであった。
【図１】エキゾーストマニホールド中の圧力変動の推移
をグラフで示す図
をグラフで示す図
【図２】差込ブシュを備えたエキゾーストマニホールド
を示す図
を示す図
【図３】エキゾーストターボチャージャー及び後接され
た触媒系を備えた内燃機関を示す略図
た触媒系を備えた内燃機関を示す略図
【図４】エキゾーストターボチャジャーの前の排気ガス
路中のに設置された触媒被覆を備えた担体構造体につい
てのＣＯ転化率をグラフで示す図
路中のに設置された触媒被覆を備えた担体構造体につい
てのＣＯ転化率をグラフで示す図
【図５】エキゾーストターボチャジャーの前の排気ガス
路中に設置された触媒被覆を備えた担体構造体について
の炭化水素転化率をグラフで示す図
路中に設置された触媒被覆を備えた担体構造体について
の炭化水素転化率をグラフで示す図
５ 担体触媒； ８ 排気ガスタービン
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１ Ｆ０２Ｂ 37/00 ３０２Ｚ Ｆ０２Ｂ 37/00 ３０２ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０２Ｇ １０４Ａ １０４Ｂ (72)発明者 アンドレ ヒュープナー ドイツ連邦共和国 ホーフハイム アム ヴァインベルク ３ (72)発明者 エバーハルト ヤーコプ ドイツ連邦共和国 クライリング カール ヴェンデルシュトラーセ 25
Claims (14)
- 【請求項１】 過給式内燃機関の排気ガス中のＮＯ、Ｃ
Ｏ、炭化水素及び炭素粒子を触媒被覆された表面の脈動
負荷により酸化する方法において、排気ガスと接触する
表面がエキゾーストバルブと排気ガスタービン（８）の
出口との間の範囲内で触媒活性被覆を備えており、前記
触媒活性被覆が少なくとも白金及び／又はパラジウムを
含有することを特徴とする、過給式内燃機関の排気ガス
中のＮＯ、ＣＯ、炭化水素及び炭素粒子を酸化する方
法。 - 【請求項２】 白金及び／又はパラジウムを有する被覆
が、有利に、特に乱流の区域の表面の一部になされてい
る、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 触媒被覆表面が構造化されている、請求
項１又は２記載の方法。 - 【請求項４】 担体材料表面を酸化し及び引き続きこの
多孔性酸化物層を白金及び／又はパラジウム含有溶液で
含浸することにより白金及び／又はパラジウム含有表面
を作成する、請求項１から３までのいずれか１項記載の
方法。 - 【請求項５】 担体材料表面をケイ酸アルミニウムに担
持された白金及び／又はパラジウムで被覆することによ
り触媒活性表面を作成する、請求項１から３までのいず
れか１項記載の方法。 - 【請求項６】 ケイ酸アルミニウムのＳｉＯ２含有量は
１．５％〜４０％である、請求項５記載の方法。 - 【請求項７】 ケイ酸アルミニウム担体の比表面積が３
０〜３００ｍ２／ｇである、請求項５又は６記載の方
法。 - 【請求項８】 炭化水素粒子の酸化の改善のために、排
気ガスタービン（８）及び／又はタービンハウジングが
少なくとも白金及び／又はパラジウム含有層を備え、こ
の表面上での衝突により堆積した粒子を酸化する、請求
項１から７までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項９】 排気ガスタービンの最適な運転点を調節
するための部材の組み込みの際に、前記の部材、例えば
可変のタービン形状の場合に案内羽根は触媒活性層を備
えている、請求項１から７までのいずれか１項記載の方
法。 - 【請求項１０】 少なくとも白金及び／又はパラジウム
を含有する層を備えたハニカム状又は織物状又はモノリ
ス状の触媒担体（５）を、排気ガスタービン（８）のブ
レードホイール中へ入る前の排気ガス路中に導入する、
請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項１１】 粒子を堆積するための少なくとも白金
及び／又はパラジウムで被覆された構造体を、排気ガス
タービン（８）のブレードホイール中に入る前の排気ガ
ス路中に導入する、請求項１から７までのいずれか１項
記載の方法。 - 【請求項１２】 担体構造体を差込ブシュ中に固定し、
前記差込ブシュを排気ガスタービン（８）のブレードホ
イール中に入る前の排気ガス路の２つの部材の間に導入
する、請求項９から１１までのいずれか１項記載の方
法。 - 【請求項１３】 排気ガスタービン（８）の後に、付加
的にＮＯをＮＯ２に酸化する第２の酸化触媒を設置す
る、請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項１４】 系の後にＮＯｘを減少させるためのＳ
ＣＲ触媒が設けられている、請求項１３記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19956671A DE19956671A1 (de) | 1999-11-25 | 1999-11-25 | Verfahren zur Verbesserung von Oxidationsreaktionen im Abgas von aufgeladenen Brennkraftmaschinen durch Pulsbeaufschlagung von Katalysatoren |
| DE19956671.2 | 1999-11-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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