JP2002266634A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents
排気ガス浄化装置Info
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Abstract
Ox触媒のNOx浄化におけるHC種への依存性とが適
切に組み合わさるように、HC吸着材とNOx触媒を選
択することにより、軽油を還元剤とした場合においても
浄化性能の優れている排気ガス浄化装置を提供する。 【解決手段】内燃機関の排気通路2に上流側から、排気
ガス中のHCを吸着及び脱離するHC吸着材3と、該H
C吸着材から脱離したHCを還元剤として排気ガス中の
NOxを浄化するNOx触媒4を配置する排気ガス浄化
装置1において、前記HC吸着材3をβ型ゼオライトと
ZSM−5型ゼオライトを組み合わせて形成すると共
に、前記NOx触媒4をゼオライトに白金を担持させて
形成する。
Description
置等の排気ガスに還元剤を添加して、触媒作用を利用し
て排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置に関するもので
ある。
利用して、炭化水素及びNOxを効率良く浄化する排気
ガス浄化装置に関する。
の排気ガスから、未燃のHC(炭化水素)やNOx(窒
素酸化物)を酸化及び還元して除去するための触媒型の
排ガス浄化装置について種々の研究や提案がなされてお
り、特に、自動車等の排気ガスを浄化するために、NO
x還元触媒や酸化触媒、或いは三元触媒が使用されてい
る。
ゼオライト等のゼオライト系触媒や、Pt等の貴金属を
アルミナ、シリカ、チタニア等に担持した貴金属系触媒
等が使用されており、COとHCの酸化反応を促進する
酸化触媒としての貴金属は、白金(Pt)、パラジウム
(Pd)やPt−Pdの混合が多用されている。
に、所定の活性開始温度以上に、昇温することが必要で
あるため、エンジンの低温始動(コールドスタート)時
等のように、触媒温度が十分に昇温されていない場合に
は、触媒の浄化性能が十分に発揮されず、排気ガス中の
有害成分(HC,NOx,CO等)が十分に浄化されな
いまま排出されることになる。この触媒の活性開始温度
は、例えば、NOx還元触媒のPt系触媒の場合には1
50℃〜200℃である。
大量に排出され、しかも、光化学スモッグの原因となる
ため、このHCの浄化が大きな課題となっている。
排気通路2において主触媒(排ガス浄化用触媒)4の上
流側に、HC吸着材3を配設し、低温時に排出されるH
Cを吸着し、外部に排出しないような試みがなされてい
る。
暖機が終了して排気温度が上昇し、HC放出温度以上に
なるとHC吸着材から脱離するが、その時には主触媒が
活性状態になっているので、この主触媒により脱離した
HCは酸化されたり、NOx浄化のための還元剤として
使用されたりして浄化される。
チタニア等も使用できるが、吸着性能の関係からZSM
−5等のゼオライト系が多く使用されている。このゼオ
ライトは、結晶性アルミノケイ酸塩とも呼ばれ、三次元
的網目構造に縮合したケイ酸アルミニウム塩の構造をし
ており、分子と同程度の大きさの均一な細孔入口を有す
る多孔性物質である。
型、モルデナイト、β型、L型等多くの種類があり、そ
れぞれ、細孔径即ち有効入口孔径が異なり、混合物の中
からこの細孔入口を通過できる大きさの分子だけを選択
して細孔内に吸着する「形状選択的吸着」という性質を
有して、分子ふるい作用と大きな吸着能力を有してい
る。
一つのハニカムに二層にコーティングされている場合も
ある。また、HC放出開始温度の例を示すとZSM−5
型ゼオライトやβ型ゼオライトでは約100〜150
℃、Y型ゼオライトでは約200℃である。
害成分(NOx,HC,CO)の浄化触媒についても種
々な検討がなされているが、ディーゼルエンジンの排ガ
ス中にはNOxを還元除去するのに十分なHCが含まれ
ておらず、そのため、排ガス中に軽油やアンモニア等の
還元剤を添加する必要がある。
としてディーゼルエンジンの燃料である軽油以外のもの
を用いる場合には、それらを触媒に供給するために、自
動車の場合には車両内に燃料タンク以外に還元剤用の貯
蔵容器を設置したり、排気通路にその還元剤を供給する
ための装置や配管等を設ける必要があるという問題があ
る。
ンジンの燃料である軽油を用いることが多くの点で望ま
しいが、軽油を還元剤とする場合においては、性能の良
いHC吸着材とNOx触媒(NOx浄化触媒,NOx還
元触媒)が得られていないという問題がある。
は一般に炭素数10〜20程度の鎖状炭化水素と芳香族
炭化水素からなるが、表1に示すように、ZSM−5型
ゼオライトは、ZSM−5型ゼオライトは細孔径が約
0.5nm(5オングストローム)程度と小さいため、
軽油成分中の側鎖を持つイソパラフィンや芳香族炭化水
素等のサイズの大きい炭化水素を吸着することができ
ず、軽油の吸着率は48%程度である。一方、Y型、モ
ルデナイト、β型、L型等のゼオライトは細孔径が約
0.7nm(7オングストローム)以上と大きいため、
軽油を構成する炭化水素成分をほぼ100%吸着できる
ことが分かっている。
オライトの組み合わせである「β型+ZSM−5型」,
「ZSM−5型+β型」も、軽油を構成する炭化水素成
分をほぼ100%吸着できる。
り、オレフィン分はほとんど含まれていない(試験に使
用した軽油ではオレフィンは0.1%程度)が、軽油が
一度ゼオライトに吸着されると改質され、脱離成分中に
は低級オレフィンを含むようになる。
のC6以下の低級オレフィンの生成量を調べたところ、
ゼオライトに吸着した軽油を昇温脱離させた場合のHC
種の割合を示す表2の結果が得られた。この表2はPt
触媒の一般的な活性温度域である200℃〜300℃に
おける脱離成分を示す。
場合に比べて、「β型+ZSM−5型」,「ZSM−5
型+β型」のどちらもC6以下のオレフィン生成量が2
倍程度に増加していることが分かる。
還元剤種による浄化性能の違いを調べたところ、表3に
示すように、パラフィン系炭化水素に比べて、オレフィ
ン系炭化水素の浄化性能が高いという結果が得られた。
問題を解決するためになされたものであり、その目的
は、HC吸着材に使用するZSM−5型ゼオライトとβ
型ゼオライトの組み合わせが持つ軽油に対する吸着脱離
特性と、NOx触媒に使用する「Pt/ゼオライト」触
媒のNOx浄化におけるHC種への依存性を適切に組み
合わせることにより、軽油を還元剤とした場合において
も浄化性能の優れている排気ガス浄化装置を提供するこ
とにある。
するための排気ガス浄化装置は、内燃機関の排気通路に
上流側から、排気ガス中のHCを低温時に吸着し、高温
時に脱離するHC吸着材と、該HC吸着材から脱離した
HCを還元剤として排気ガス中のNOxを浄化するNO
x触媒を配置する排気ガス浄化装置において、前記HC
吸着材をβ型ゼオライトとZSM−5型ゼオライトを組
み合わせて形成すると共に、前記NOx触媒をゼオライ
トに白金を担持させて形成して構成される。
は、低温時ではHCを吸着し、高温時にはHCを脱離す
るHC吸着材をβ型ゼオライトとZSM−5型ゼオライ
トを組み合わせて形成することにより、軽油成分中の炭
化水素を、オレフィン系炭化水素に改質すると共に、N
Ox触媒をこのオレフィン系炭化水素に対するNOx還
元性能が良い「Pt/ゼオライト」触媒で形成すること
により、酸素過剰雰囲気で、排気ガス中のHC及びNO
xを効率良く浄化する。
ゼオライトを組み合わせたHC吸着材のHC主脱離温度
域は、200℃〜300℃程度であり、Pt/ゼオライ
ト触媒の活性温度域とよく合致している。
型、Y型、モルデナイト、ZSM−5型等のゼオライト
に白金(Pt)を担持させて形成したNOx触媒であ
る。
る排気ガス浄化装置の実施の形態について説明する。
1は、排気ガス中のHC(炭化水素)を酸化し、NOx
(窒素酸化物)を還元して排気ガスを浄化する装置であ
り、内燃機関の排気通路2に上流側から、HC吸着材3
と主触媒であるNOx触媒4を配置して構成され、必要
に応じて、図示しないがHC吸着材3の上流側に軽油が
還元剤として供給される。
SM−5型ゼオライトを組み合わせて形成し、排気ガス
中のHCを低温時に吸着し、高温時に脱離する。ここで
は、ZSM−5型ゼオライトを前段に、β型ゼオライト
を後段にした場合を「ZSM−5+β」とし、β型ゼオ
ライトを前段に、ZSM−5型ゼオライトを後段にした
場合を「β+ZSM−5」とする。
デナイト、ZSM−5型等のゼオライトに白金(Pt)
を担持させて「Pt/ゼオライト」触媒として形成し、
HC吸着材3から脱離したHCや排気ガス中のHCや還
元剤噴射装置等から供給される軽油成分であるHC等を
還元剤として使用し、排気ガス中のNOxを還元して浄
化する。
それぞれを有するハニカム構造の部材の流通セル内側に
コーティングされて形成される。
次の効果を奏することができる。
イトとβ型ゼオライトを組み合わせて「ZSM−5+
β」や「β+ZSM−5」として形成したので、β型ゼ
オライト単独の場合に比べて、C6以下の低級オレフィ
ンの生成量を2倍程度に増加させることができる。この
低級オレフィンは「Pt/ゼオライト」触媒において還
元剤として優れた還元作用を発揮する。
ライトにPtを担持した「Pt/ゼオライト」触媒で形
成したので、HC吸着材3から脱離してくる低級オレフ
ィンのHCを多く含む還元剤で、効率良くNOxを還元
浄化できる。
オライトを組み合わせたHC吸着材3と、「Pt/ゼオ
ライト」触媒によるNOx触媒4とを組み合わせること
により、「Pt/ゼオライト」触媒で還元作用の大きな
低級オレフィンを、HC吸着材3で軽油を吸着すること
により改質させて多量に発生させて、NOxの還元性能
を向上することができる。
を酸化除去できない低温時に、排出されるHCを吸着す
るだけであれば、表1に示すように、細孔径がおよそ
0.7nm(7オングストローム)以上と大きく、軽油
を構成する炭化水素成分をほぼ100%吸着できるβ型
ゼオライトだけを使用すればよい。
5型ゼオライトを組み合わせることにより、表2に示す
ように、「Pt/ゼオライト」触媒において還元剤とし
て優れた還元作用を発揮する低級のオレフィンの生成量
を、β型ゼオライト単独の場合に比べて、2倍程度増加
することができる。
ライト」触媒に対しては還元剤種として低級オレフィン
が有効であるので、非常に効率よく、NOxを浄化でき
ることになる。
ガス浄化装置によれば、次のような効果を奏することが
できる。
型ゼオライトを組み合わせて形成したので、排ガスの低
温時においては排ガス中のHC(炭化水素)を効率よく
吸着して排ガスを浄化できる。
M−5型ゼオライトを組み合わせて形成したので、排ガ
スの高温時には脱離されるHCを、オレフィン系炭化水
素に改質することができる。
炭化水素に対するNOx還元性能が良い「Pt/ゼオラ
イト」触媒で形成したので、排気ガス中のHC及びNO
xを効率良く浄化することができる。
も、NOxに対する触媒性能を向上させることができる
ので、効率よくNOxを還元して、排気ガス中のHC、
NOxを浄化できる。
装置の構成図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 内燃機関の排気通路に上流側から、排気
ガス中のHCを低温時に吸着し、高温時に脱離するHC
吸着材と、該HC吸着材から脱離したHCを還元剤とし
て排気ガス中のNOxを浄化するNOx触媒を配置する
排気ガス浄化装置において、 前記HC吸着材をβ型ゼオライトとZSM−5型ゼオラ
イトを組み合わせて形成すると共に、前記NOx触媒を
ゼオライトに白金を担持させて形成したことを特徴とす
る排気ガス浄化装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2001063006A JP4145019B2 (ja) | 2001-03-07 | 2001-03-07 | 排気ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication Number | Publication Date |
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JP2006291847A (ja) * | 2005-04-11 | 2006-10-26 | Toyota Motor Corp | ディーゼル排ガス浄化装置及びディーゼル排ガス浄化用触媒 |
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WO2022085753A1 (ja) * | 2020-10-23 | 2022-04-28 | 株式会社キャタラー | 炭化水素吸着装置 |
-
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- 2001-03-07 JP JP2001063006A patent/JP4145019B2/ja not_active Expired - Fee Related
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