JP2002361048A - 排気ガス浄化装置及びｈｃ吸着浄化型触媒 - Google Patents
排気ガス浄化装置及びｈｃ吸着浄化型触媒Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 内燃機関の始動時のような排気ガス温度が低
い条件下で、ＨＣの浄化性能を向上させると同時にＮＯ
xの排出を抑制する。 【解決手段】 ＨＣ吸着材、ＮＯx保持材、及び触媒成
分を含有し、前記ＮＯx保持材としてリチウムを排気ガ
ス浄化装置１リットルあたり０.０５〜１.０モル含むこ
とを特徴とする排気ガス浄化装置である。また、ＨＣ吸
着材と三元触媒が、それぞれ担体上に層状に担持され、
さらにＮＯx保持材が、前記ＨＣ吸着材と前記三元触媒
の少なくとも一方の層に担持されてなるＨＣ吸着浄化型
触媒であって、前記ＨＣ吸着材の層が、前記三元触媒成
分の層の下側に配置され、前記ＮＯx保持材としてリチ
ウムをＨＣ吸着浄化型触媒１リットルあたり０.０５〜
１.０モル含むことを特徴とするＨＣ吸着浄化型触媒で
ある。さらに、前記排気ガス浄化装置又はＨＣ吸着浄化
型触媒を用いて排気ガスを浄化する方法である。
い条件下で、ＨＣの浄化性能を向上させると同時にＮＯ
xの排出を抑制する。 【解決手段】 ＨＣ吸着材、ＮＯx保持材、及び触媒成
分を含有し、前記ＮＯx保持材としてリチウムを排気ガ
ス浄化装置１リットルあたり０.０５〜１.０モル含むこ
とを特徴とする排気ガス浄化装置である。また、ＨＣ吸
着材と三元触媒が、それぞれ担体上に層状に担持され、
さらにＮＯx保持材が、前記ＨＣ吸着材と前記三元触媒
の少なくとも一方の層に担持されてなるＨＣ吸着浄化型
触媒であって、前記ＨＣ吸着材の層が、前記三元触媒成
分の層の下側に配置され、前記ＮＯx保持材としてリチ
ウムをＨＣ吸着浄化型触媒１リットルあたり０.０５〜
１.０モル含むことを特徴とするＨＣ吸着浄化型触媒で
ある。さらに、前記排気ガス浄化装置又はＨＣ吸着浄化
型触媒を用いて排気ガスを浄化する方法である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用エンジン
等の内燃機関から排出される排気ガスを浄化するための
装置と触媒に関し、より詳しくは、低温でのＨＣの浄化
性能を向上させた排気ガス浄化装置、ＨＣ吸着浄化型触
媒、及び排気ガス浄化方法に関する。
等の内燃機関から排出される排気ガスを浄化するための
装置と触媒に関し、より詳しくは、低温でのＨＣの浄化
性能を向上させた排気ガス浄化装置、ＨＣ吸着浄化型触
媒、及び排気ガス浄化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車用エンジン等の内燃機関から排出
される排気ガスには、窒素酸化物（ＮＯx）、一酸化炭
素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）のような有害物質が含ま
れ、これらは、一般に、アルミナ等の触媒担体に白金等
の触媒成分が担持された三元触媒等の排気ガス浄化用触
媒、あるいは、三元触媒に一時的にＮＯxを保持するア
ルカリ金属又はアルカリ土類金属を付加してＮＯx浄化
性能を高めた吸蔵還元型ＮＯｘ浄化用触媒によって浄化
される。
される排気ガスには、窒素酸化物（ＮＯx）、一酸化炭
素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）のような有害物質が含ま
れ、これらは、一般に、アルミナ等の触媒担体に白金等
の触媒成分が担持された三元触媒等の排気ガス浄化用触
媒、あるいは、三元触媒に一時的にＮＯxを保持するア
ルカリ金属又はアルカリ土類金属を付加してＮＯx浄化
性能を高めた吸蔵還元型ＮＯｘ浄化用触媒によって浄化
される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、かかる三元
触媒等は、一般に、排気ガス温度が約３００℃以上の温
度から触媒性能を発揮するため、内燃機関の始動時のよ
うな排気ガス温度が低い条件下でのＨＣ浄化性能を高め
る必要があった。ここで、約３００℃を下回るような低
温の排気ガス中のＨＣを浄化するには、低温下でＨＣを
一時的に吸着し、排気ガス温度が高くなるとＨＣを脱離
するＨＣ吸着材を使用し、脱離したＨＣを三元触媒等の
作用を利用して燃焼浄化する仕方が考えられる。
触媒等は、一般に、排気ガス温度が約３００℃以上の温
度から触媒性能を発揮するため、内燃機関の始動時のよ
うな排気ガス温度が低い条件下でのＨＣ浄化性能を高め
る必要があった。ここで、約３００℃を下回るような低
温の排気ガス中のＨＣを浄化するには、低温下でＨＣを
一時的に吸着し、排気ガス温度が高くなるとＨＣを脱離
するＨＣ吸着材を使用し、脱離したＨＣを三元触媒等の
作用を利用して燃焼浄化する仕方が考えられる。
【０００４】しかしながら、脱離したＨＣを排気ガス雰
囲気下で燃焼させるには、内燃機関の燃焼条件を空気過
剰のリーンにする必要があるが、かかるリーン条件下で
はＮＯxが比較的多く発生するため、単にＨＣ吸着材を
使用して燃焼条件を空気過剰にしたのでは、ＮＯx排出
量が増加するという問題がある。
囲気下で燃焼させるには、内燃機関の燃焼条件を空気過
剰のリーンにする必要があるが、かかるリーン条件下で
はＮＯxが比較的多く発生するため、単にＨＣ吸着材を
使用して燃焼条件を空気過剰にしたのでは、ＮＯx排出
量が増加するという問題がある。
【０００５】ところで、ＨＣ吸着材を利用した排気ガス
浄化に関する先行技術は、例えば、特開２０００−２９
７６２７号公報に記載されている。この公報では、ＮＯ
x吸着還元触媒の上流側にＨＣ吸着剤を設け、ＮＯx吸着
還元触媒の含まれるＮＯx吸着剤は、ナトリウムやマグ
ネシウム等のアルカリ金属やアルカリ土類金属が好適で
あるとしている。本発明は、これら先行技術とは全く異
なる構成の排気ガス浄化装置等により、排気ガス温度が
低い条件下で、ＨＣの浄化性能を向上させると同時にＮ
Ｏxの排出を抑制することを目的とする。
浄化に関する先行技術は、例えば、特開２０００−２９
７６２７号公報に記載されている。この公報では、ＮＯ
x吸着還元触媒の上流側にＨＣ吸着剤を設け、ＮＯx吸着
還元触媒の含まれるＮＯx吸着剤は、ナトリウムやマグ
ネシウム等のアルカリ金属やアルカリ土類金属が好適で
あるとしている。本発明は、これら先行技術とは全く異
なる構成の排気ガス浄化装置等により、排気ガス温度が
低い条件下で、ＨＣの浄化性能を向上させると同時にＮ
Ｏxの排出を抑制することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的は、ＨＣ吸着
材、ＮＯx保持材、及び触媒成分を含有してなることを
特徴とする排気ガス浄化装置によって達成され、また、
ＨＣ吸着材と三元触媒がそれぞれ担体上に層状に、ＨＣ
吸着材の層が三元触媒の層の下側にして配置され、さら
にＮＯx保持材が、ＨＣ吸着材と三元触媒の少なくとも
一方の層に担持されてなることを特徴とするＨＣ吸着浄
化型触媒によって達成される。かかる排気ガス浄化装置
又はＨＣ吸着浄化型触媒では、ＨＣ吸着材、ＮＯx保持
材、及び触媒成分が共存し、又は特定の構成で一体に配
置されることが、効率的なＨＣとＮＯxの浄化をもたら
すものと考えられる。
材、ＮＯx保持材、及び触媒成分を含有してなることを
特徴とする排気ガス浄化装置によって達成され、また、
ＨＣ吸着材と三元触媒がそれぞれ担体上に層状に、ＨＣ
吸着材の層が三元触媒の層の下側にして配置され、さら
にＮＯx保持材が、ＨＣ吸着材と三元触媒の少なくとも
一方の層に担持されてなることを特徴とするＨＣ吸着浄
化型触媒によって達成される。かかる排気ガス浄化装置
又はＨＣ吸着浄化型触媒では、ＨＣ吸着材、ＮＯx保持
材、及び触媒成分が共存し、又は特定の構成で一体に配
置されることが、効率的なＨＣとＮＯxの浄化をもたら
すものと考えられる。
【０００７】好ましい態様において、ＮＯx保持材はリ
チウムであり、これにより、ＮＯxの排出量を抑えなが
ら低温でのＨＣの浄化性能を一層向上させることができ
る。この理由は、以下のように考えられる。ＨＣ吸着材
は、内燃機関の始動時のような排気ガスが約３００℃を
下回る低温の時にＨＣを一時的に吸着し、排気ガス温度
が高くなるとその吸着されたＨＣを脱離し、この脱離し
たＨＣは、内燃機関の空燃比がリーンの条件下で、触媒
成分の作用により燃焼浄化される。ＨＣ吸着材には、例
えば、特定のゼオライトのような常温からでもＨＣを吸
着し、約３００℃の温度でその吸着したＨＣを実質的に
全て脱離する材料が使用されることができる。
チウムであり、これにより、ＮＯxの排出量を抑えなが
ら低温でのＨＣの浄化性能を一層向上させることができ
る。この理由は、以下のように考えられる。ＨＣ吸着材
は、内燃機関の始動時のような排気ガスが約３００℃を
下回る低温の時にＨＣを一時的に吸着し、排気ガス温度
が高くなるとその吸着されたＨＣを脱離し、この脱離し
たＨＣは、内燃機関の空燃比がリーンの条件下で、触媒
成分の作用により燃焼浄化される。ＨＣ吸着材には、例
えば、特定のゼオライトのような常温からでもＨＣを吸
着し、約３００℃の温度でその吸着したＨＣを実質的に
全て脱離する材料が使用されることができる。
【０００８】一方、リーン条件下で発生したＮＯxは、
少なくとも一部はその脱離したＨＣの存在下で触媒成分
の作用により還元浄化され、還元浄化されずに残存した
ＮＯxは、リチウムによって一時的に保持され、その後
のリッチ（燃焼過剰）〜ストイキ（理論空燃比）の燃焼
条件下で、触媒成分の作用によって還元浄化される。
少なくとも一部はその脱離したＨＣの存在下で触媒成分
の作用により還元浄化され、還元浄化されずに残存した
ＮＯxは、リチウムによって一時的に保持され、その後
のリッチ（燃焼過剰）〜ストイキ（理論空燃比）の燃焼
条件下で、触媒成分の作用によって還元浄化される。
【０００９】したがって、ＨＣ吸着材から脱離したＨＣ
が効率よく燃焼浄化されるためには、ＨＣが脱離する温
度域で、触媒成分がＨＣを燃焼させる高い活性を有し、
活性温度はできるだけ低いことが望ましい。しかるに、
ＮＯx保持機能を有するアルカリ金属又はアルカリ土類
金属等の元素は、触媒成分との組み合わせにおいて、一
般に、このＨＣ燃焼の触媒活性を抑えて活性温度を高め
るといった望ましくない作用を触媒成分に与える。しか
しながら、リチウムは、触媒成分の活性に及ぼす影響が
少なく、リチウムと組み合わされた触媒成分は、比較的
低温からでも高い活性でＨＣの燃焼を促進すること可能
である。この理由は、リチウムは電子供与性が比較的低
いためと推定される。
が効率よく燃焼浄化されるためには、ＨＣが脱離する温
度域で、触媒成分がＨＣを燃焼させる高い活性を有し、
活性温度はできるだけ低いことが望ましい。しかるに、
ＮＯx保持機能を有するアルカリ金属又はアルカリ土類
金属等の元素は、触媒成分との組み合わせにおいて、一
般に、このＨＣ燃焼の触媒活性を抑えて活性温度を高め
るといった望ましくない作用を触媒成分に与える。しか
しながら、リチウムは、触媒成分の活性に及ぼす影響が
少なく、リチウムと組み合わされた触媒成分は、比較的
低温からでも高い活性でＨＣの燃焼を促進すること可能
である。この理由は、リチウムは電子供与性が比較的低
いためと推定される。
【００１０】一方、排気ガス温度が低いリーン条件下で
発生したＮＯxが、脱離したＨＣの存在下で、又はリチ
ウムによって一時的に保持された後にリッチ〜ストイキ
の燃焼条件下で、触媒成分の作用により効率よく還元浄
化されるためには、同様に、触媒成分が出来るだけ低い
温度から高い還元浄化の活性を有する必要がある。しか
るに、ＨＣの燃焼作用と同様に、ＮＯx保持機能を有す
る元素は、触媒成分との組み合わせにおいて、一般に、
還元浄化の触媒活性を抑える作用を触媒成分に与える
が、リチウムはこの触媒活性に及ぼす影響が少なく、リ
チウムと組み合わされた触媒成分は、比較的低温からで
も高い活性でＮＯxの還元浄化を促進することが可能で
ある。この理由も、同様に、リチウムは電子供与性が比
較的低いためと推定される。
発生したＮＯxが、脱離したＨＣの存在下で、又はリチ
ウムによって一時的に保持された後にリッチ〜ストイキ
の燃焼条件下で、触媒成分の作用により効率よく還元浄
化されるためには、同様に、触媒成分が出来るだけ低い
温度から高い還元浄化の活性を有する必要がある。しか
るに、ＨＣの燃焼作用と同様に、ＮＯx保持機能を有す
る元素は、触媒成分との組み合わせにおいて、一般に、
還元浄化の触媒活性を抑える作用を触媒成分に与える
が、リチウムはこの触媒活性に及ぼす影響が少なく、リ
チウムと組み合わされた触媒成分は、比較的低温からで
も高い活性でＮＯxの還元浄化を促進することが可能で
ある。この理由も、同様に、リチウムは電子供与性が比
較的低いためと推定される。
【００１１】また、リチウムと組み合わせられた触媒成
分のこれらの高いＨＣ燃焼浄化とＮＯx還元浄化の触媒
作用は、リチウムが排気ガス浄化装置又はＨＣ吸着浄化
型触媒の中に１リットルあたり０.０５〜１.０の特定の
モル量で含まれるときに最適化されるものと考えられ
る。
分のこれらの高いＨＣ燃焼浄化とＮＯx還元浄化の触媒
作用は、リチウムが排気ガス浄化装置又はＨＣ吸着浄化
型触媒の中に１リットルあたり０.０５〜１.０の特定の
モル量で含まれるときに最適化されるものと考えられ
る。
【００１２】なお、リチウムは、燃焼中に含まれる硫黄
による被毒が少なく、ＮＯx保持材としての機能を耐久
性よく維持することが見出されている。この理由は、リ
チウムはＮＯx保持機能を有する元素の中では、硫黄と
の結合力が比較的小さいためと考えられる。
による被毒が少なく、ＮＯx保持材としての機能を耐久
性よく維持することが見出されている。この理由は、リ
チウムはＮＯx保持機能を有する元素の中では、硫黄と
の結合力が比較的小さいためと考えられる。
【００１３】
【発明の実施の形態】こうした比較的低温からでも発揮
されるＨＣ燃焼浄化とＮＯx還元浄化は、下記の態様の
発明により、内燃機関の排気ガス浄化に結びつけること
ができる。第１の態様として、本発明は、ＨＣ吸着材、
ＮＯx保持材、及び触媒成分を含有してなる排気ガス浄
化装置であり、好ましくは、そのＮＯx保持材がリチウ
ムを含んでなり、リチウムが排気ガス浄化装置１リット
ルあたり０.０５〜１.０モル含まれる。
されるＨＣ燃焼浄化とＮＯx還元浄化は、下記の態様の
発明により、内燃機関の排気ガス浄化に結びつけること
ができる。第１の態様として、本発明は、ＨＣ吸着材、
ＮＯx保持材、及び触媒成分を含有してなる排気ガス浄
化装置であり、好ましくは、そのＮＯx保持材がリチウ
ムを含んでなり、リチウムが排気ガス浄化装置１リット
ルあたり０.０５〜１.０モル含まれる。
【００１４】この態様において、ＨＣ吸着材は、βゼオ
ライト、ＺＳＭ−５ゼオライト、ＵＳＹゼオライトのよ
うな各種ゼオライトが好適に使用可能であり、触媒成分
は、白金、パラジウム、ロジウム、金、及びイリジウム
のような貴金属の少なくとも１種が好適に使用可能であ
る。ここで、リチウムは、好ましくは、排気ガス浄化装
置１リットルあたり０.０５〜１.０モル含まれるが、こ
の排気ガス浄化装置の体積は、ＨＣ吸着材、ＮＯx保持
材、及び触媒成分を包含する空間領域の見掛け体積であ
り、これらのＨＣ吸着材、ＮＯx保持材、及び触媒成分
がモノリス担体のような担体の内部壁に担持された場合
は、その担体の見掛け体積である。なお、ＨＣ吸着材と
触媒成分の量は、排気ガス浄化装置１リットルあたり、
それぞれ５０〜３００ｇと１〜１０ｇが一応の目安であ
る。
ライト、ＺＳＭ−５ゼオライト、ＵＳＹゼオライトのよ
うな各種ゼオライトが好適に使用可能であり、触媒成分
は、白金、パラジウム、ロジウム、金、及びイリジウム
のような貴金属の少なくとも１種が好適に使用可能であ
る。ここで、リチウムは、好ましくは、排気ガス浄化装
置１リットルあたり０.０５〜１.０モル含まれるが、こ
の排気ガス浄化装置の体積は、ＨＣ吸着材、ＮＯx保持
材、及び触媒成分を包含する空間領域の見掛け体積であ
り、これらのＨＣ吸着材、ＮＯx保持材、及び触媒成分
がモノリス担体のような担体の内部壁に担持された場合
は、その担体の見掛け体積である。なお、ＨＣ吸着材と
触媒成分の量は、排気ガス浄化装置１リットルあたり、
それぞれ５０〜３００ｇと１〜１０ｇが一応の目安であ
る。
【００１５】第２の態様として、本発明は、ＨＣ吸着材
と三元触媒がそれぞれ担体上に層状に、ＨＣ吸着材の層
が三元触媒の層の下側にして配置され、さらにＮＯx保
持材が、ＨＣ吸着材と三元触媒の少なくとも一方の層に
担持されてなるＨＣ吸着浄化型触媒であり、好ましく
は、ＮＯx保持材がリチウムを含んでなり、リチウムが
ＨＣ吸着浄化型触媒１リットルあたり０.０５〜１.０モ
ル含まれる。
と三元触媒がそれぞれ担体上に層状に、ＨＣ吸着材の層
が三元触媒の層の下側にして配置され、さらにＮＯx保
持材が、ＨＣ吸着材と三元触媒の少なくとも一方の層に
担持されてなるＨＣ吸着浄化型触媒であり、好ましく
は、ＮＯx保持材がリチウムを含んでなり、リチウムが
ＨＣ吸着浄化型触媒１リットルあたり０.０５〜１.０モ
ル含まれる。
【００１６】この態様において、ＨＣ吸着材は、第１の
態様と同様に、βゼオライト等の各種ゼオライトが好適
に使用可能であり、三元触媒は、白金、パラジウム、ロ
ジウム、金、及びイリジウムのような貴金属をγ−アル
ミナ等の金属酸化物に担持したものが好適に使用可能で
ある。
態様と同様に、βゼオライト等の各種ゼオライトが好適
に使用可能であり、三元触媒は、白金、パラジウム、ロ
ジウム、金、及びイリジウムのような貴金属をγ−アル
ミナ等の金属酸化物に担持したものが好適に使用可能で
ある。
【００１７】この態様の触媒構成は、図１に模式的に示
しており、ＨＣ吸着材と三元触媒は、モノリス担体のよ
うな担体に層状に、ＨＣ吸着材の層を下側にして配置さ
れ、リチウムは、図１(a)〜(c)に示すように、ＨＣ吸着
材と三元触媒のいずれかの層又は双方の層に存在するこ
とができる。これらのＨＣ吸着材と三元触媒の層の厚さ
は、それぞれ２０〜１５０μｍが一応の目安である。な
お、図１は、あくまで本発明の排気ガス浄化装置を模式
的に例示したものであり、本発明はこれらの図に限定さ
れるものではない。
しており、ＨＣ吸着材と三元触媒は、モノリス担体のよ
うな担体に層状に、ＨＣ吸着材の層を下側にして配置さ
れ、リチウムは、図１(a)〜(c)に示すように、ＨＣ吸着
材と三元触媒のいずれかの層又は双方の層に存在するこ
とができる。これらのＨＣ吸着材と三元触媒の層の厚さ
は、それぞれ２０〜１５０μｍが一応の目安である。な
お、図１は、あくまで本発明の排気ガス浄化装置を模式
的に例示したものであり、本発明はこれらの図に限定さ
れるものではない。
【００１８】ここで、リチウムは、好ましくは、ＨＣ吸
着浄化型触媒１リットルあたり０.０５〜１.０モル含ま
れるが、このＨＣ吸着浄化型触媒の体積は、第１の態様
と同様に、ＨＣ吸着材、ＮＯx保持材、及び触媒成分を
包含する空間領域の見掛け体積であり、これらのＨＣ吸
着材、ＮＯx保持材、及び触媒成分がモノリス担体のよ
うな担体の内部壁に担持された場合は、その担体の見掛
け体積である。また、ＨＣ吸着材と触媒成分の量は、Ｈ
Ｃ吸着浄化型触媒１リットルあたり、それぞれ５０〜３
００ｇと１〜１０ｇが一応の目安である。
着浄化型触媒１リットルあたり０.０５〜１.０モル含ま
れるが、このＨＣ吸着浄化型触媒の体積は、第１の態様
と同様に、ＨＣ吸着材、ＮＯx保持材、及び触媒成分を
包含する空間領域の見掛け体積であり、これらのＨＣ吸
着材、ＮＯx保持材、及び触媒成分がモノリス担体のよ
うな担体の内部壁に担持された場合は、その担体の見掛
け体積である。また、ＨＣ吸着材と触媒成分の量は、Ｈ
Ｃ吸着浄化型触媒１リットルあたり、それぞれ５０〜３
００ｇと１〜１０ｇが一応の目安である。
【００１９】第３の態様として、本発明は、前記の排気
ガス浄化装置又はＨＣ吸着浄化型触媒を用いて内燃機関
の排気ガスを浄化する方法であって、ＨＣ吸着材のＨＣ
脱離時に内燃機関の空燃比を理論空燃比よりもリーン化
することを特徴とする排気ガス浄化方法である。この態
様では、内燃機関の始動時のような排気ガスが低温の時
に一時的に吸着されたＨＣが、排気ガス温度が昇温して
ＨＣ吸着材から脱離するときに、この脱離したＨＣを燃
焼浄化させるために、内燃機関の空燃比をリーンにす
る。
ガス浄化装置又はＨＣ吸着浄化型触媒を用いて内燃機関
の排気ガスを浄化する方法であって、ＨＣ吸着材のＨＣ
脱離時に内燃機関の空燃比を理論空燃比よりもリーン化
することを特徴とする排気ガス浄化方法である。この態
様では、内燃機関の始動時のような排気ガスが低温の時
に一時的に吸着されたＨＣが、排気ガス温度が昇温して
ＨＣ吸着材から脱離するときに、この脱離したＨＣを燃
焼浄化させるために、内燃機関の空燃比をリーンにす
る。
【００２０】脱離したＨＣは、リーン雰囲気と、排気ガ
ス浄化装置又はＨＣ吸着浄化型触媒に含まれる触媒成分
の作用で、効率よく燃焼浄化される。また、リーン条件
下で発生するＮＯxは、脱離したＨＣと触媒成分の作用
で少なくとも一部は還元浄化され、還元浄化されない部
分のＮＯxは、リチウムと結合して吸蔵され、次いで内
燃機関の空燃比がストイキ〜リッチの還元性成分を含む
条件にされると、ＮＯxはリチウムから脱離し、その還
元性成分と触媒成分の作用により、還元浄化される。
ス浄化装置又はＨＣ吸着浄化型触媒に含まれる触媒成分
の作用で、効率よく燃焼浄化される。また、リーン条件
下で発生するＮＯxは、脱離したＨＣと触媒成分の作用
で少なくとも一部は還元浄化され、還元浄化されない部
分のＮＯxは、リチウムと結合して吸蔵され、次いで内
燃機関の空燃比がストイキ〜リッチの還元性成分を含む
条件にされると、ＮＯxはリチウムから脱離し、その還
元性成分と触媒成分の作用により、還元浄化される。
【００２１】触媒成分は、上述のように、リチウムとの
組み合わせにおいて、これらのＨＣ燃焼とＮＯx還元の
触媒活性が高く、比較的低温からでもこれらの触媒作用
を奏することができ、したがって、内燃機関の始動時に
発生するＨＣを、ＮＯxの排出量を抑制しながら効率よ
く浄化することができる。
組み合わせにおいて、これらのＨＣ燃焼とＮＯx還元の
触媒活性が高く、比較的低温からでもこれらの触媒作用
を奏することができ、したがって、内燃機関の始動時に
発生するＨＣを、ＮＯxの排出量を抑制しながら効率よ
く浄化することができる。
【００２２】このＨＣ吸着材からＨＣが脱離する時点の
判断、及び内燃機関の空燃比をリーンにする期間は、空
燃比、排気ガス量、排気ガス温度等に基づいてプログラ
ム化された制御等により決定されることができる。な
お、第３の態様の方法は、内燃機関が主としてストイキ
条件下で運転される内燃機関である場合、図２に示すよ
うに、排気ガスの上流側に三元触媒を設け、下流側に第
１の態様の排気ガス浄化装置又は第２の態様のＨＣ吸着
浄化触媒を設けた設備系で行うのが好ましい態様であ
る。
判断、及び内燃機関の空燃比をリーンにする期間は、空
燃比、排気ガス量、排気ガス温度等に基づいてプログラ
ム化された制御等により決定されることができる。な
お、第３の態様の方法は、内燃機関が主としてストイキ
条件下で運転される内燃機関である場合、図２に示すよ
うに、排気ガスの上流側に三元触媒を設け、下流側に第
１の態様の排気ガス浄化装置又は第２の態様のＨＣ吸着
浄化触媒を設けた設備系で行うのが好ましい態様であ
る。
【００２３】三元触媒は、その活性温度に達すれば、ス
トイキ条件下では排気ガス中の有害成分を全体として浄
化させることができる。このため、三元触媒をより早期
に昇温する燃焼室出口に近い位置に配置し、昇温するま
での間に三元触媒で浄化されないＨＣを、下流の排気ガ
ス浄化装置又はＨＣ吸着浄化型触媒を用いて第３の態様
の方法により浄化させることにより、実質的に全温度域
で、排気ガス中の有害成分を全体として浄化させること
ができる。以下、実施例によって本発明をより具体的に
説明する。
トイキ条件下では排気ガス中の有害成分を全体として浄
化させることができる。このため、三元触媒をより早期
に昇温する燃焼室出口に近い位置に配置し、昇温するま
での間に三元触媒で浄化されないＨＣを、下流の排気ガ
ス浄化装置又はＨＣ吸着浄化型触媒を用いて第３の態様
の方法により浄化させることにより、実質的に全温度域
で、排気ガス中の有害成分を全体として浄化させること
ができる。以下、実施例によって本発明をより具体的に
説明する。
【００２４】
【実施例】実施例１ βゼオライトを４４５質量部、シリカゾルを４５質量
部、及び純水を２１０質量部の割合で混合してスラリー
を調製し、このスラリーを見掛け容積１.３リットルで
セル数４００のモノリス担体に、モノリス担体１リット
ルあたり、βゼオライトが２００ｇとなる量でウォッシ
ュコートし、大気雰囲気中で５００℃×１時間の焼成を
行った。次に、γ−アルミナを１００質量部、ＣｅＯ2-
ＺｒＯ2複合酸化物を５０質量部、濃度４０質量％の硝
酸アルミニウムを６０質量部、アルミナゾルを２質量
部、及び純水を１２０質量部の割合で混合してスラリー
を調製し、上記のコートされた層の上に、モノリス担体
１リットルあたり、アルミナが１００ｇ、ＣｅＯ2-Ｚｒ
Ｏ2複合酸化物が５０ｇとなる量でウォッシュコートコ
ートし、大気雰囲気中で５００℃×１時間の焼成を行っ
た。
部、及び純水を２１０質量部の割合で混合してスラリー
を調製し、このスラリーを見掛け容積１.３リットルで
セル数４００のモノリス担体に、モノリス担体１リット
ルあたり、βゼオライトが２００ｇとなる量でウォッシ
ュコートし、大気雰囲気中で５００℃×１時間の焼成を
行った。次に、γ−アルミナを１００質量部、ＣｅＯ2-
ＺｒＯ2複合酸化物を５０質量部、濃度４０質量％の硝
酸アルミニウムを６０質量部、アルミナゾルを２質量
部、及び純水を１２０質量部の割合で混合してスラリー
を調製し、上記のコートされた層の上に、モノリス担体
１リットルあたり、アルミナが１００ｇ、ＣｅＯ2-Ｚｒ
Ｏ2複合酸化物が５０ｇとなる量でウォッシュコートコ
ートし、大気雰囲気中で５００℃×１時間の焼成を行っ
た。
【００２５】次に、貴金属として白金ジニトロジアンミ
ン水溶液と硝酸ロジウム水溶液を用い、モノリス担体１
リットルあたり、白金２ｇ、ロジウム０.５ｇの量で担
持し、さらに、硝酸リチウム水溶液を用い、モノリス担
体１リットルあたり、リチウムを０.１モルの量で担持
し、本発明の排気ガス浄化装置を調製した。
ン水溶液と硝酸ロジウム水溶液を用い、モノリス担体１
リットルあたり、白金２ｇ、ロジウム０.５ｇの量で担
持し、さらに、硝酸リチウム水溶液を用い、モノリス担
体１リットルあたり、リチウムを０.１モルの量で担持
し、本発明の排気ガス浄化装置を調製した。
【００２６】実施例２ リチウムを、モノリス担体１リットルあたり０.３モル
の量で担持した以外は実施例１と同様にして、本発明の
排気ガス浄化装置を調製した。
の量で担持した以外は実施例１と同様にして、本発明の
排気ガス浄化装置を調製した。
【００２７】実施例３ リチウムを、モノリス担体１リットルあたり０.７モル
の量で担持した以外は実施例１と同様にして、本発明の
排気ガス浄化装置を調製した。
の量で担持した以外は実施例１と同様にして、本発明の
排気ガス浄化装置を調製した。
【００２８】実施例４ リチウムを、モノリス担体１リットルあたり１.０モル
の量で担持した以外は実施例１と同様にして、本発明の
排気ガス浄化装置を調製した。
の量で担持した以外は実施例１と同様にして、本発明の
排気ガス浄化装置を調製した。
【００２９】実施例５ リチウムを、モノリス担体１リットルあたり０.０５モ
ルの量で担持した以外は実施例１と同様にして、本発明
の排気ガス浄化装置を調製した。
ルの量で担持した以外は実施例１と同様にして、本発明
の排気ガス浄化装置を調製した。
【００３０】実施例６ リチウムを、モノリス担体１リットルあたり０.２モル
の量で担持し、モノリス担体１リットルあたり２００ｇ
のβゼオライトに代えて、モノリス担体１リットルあた
り１００ｇのＺＳＭ−５ゼオライトと１００ｇのＵＳＹ
ゼオライトをコートした以外は実施例１と同様にして、
本発明の排気ガス浄化装置を調製した。
の量で担持し、モノリス担体１リットルあたり２００ｇ
のβゼオライトに代えて、モノリス担体１リットルあた
り１００ｇのＺＳＭ−５ゼオライトと１００ｇのＵＳＹ
ゼオライトをコートした以外は実施例１と同様にして、
本発明の排気ガス浄化装置を調製した。
【００３１】実施例７ リチウムを、モノリス担体１リットルあたり０.２モル
の量で担持し、貴金属として硝酸パラジウム水溶液を用
いて、モノリス担体１リットルあたり、パラジウム３ｇ
をさらに担持した以外は実施例１と同様にして、本発明
の排気ガス浄化装置を調製した。
の量で担持し、貴金属として硝酸パラジウム水溶液を用
いて、モノリス担体１リットルあたり、パラジウム３ｇ
をさらに担持した以外は実施例１と同様にして、本発明
の排気ガス浄化装置を調製した。
【００３２】比較例１ リチウムを、モノリス担体１リットルあたり０.０３モ
ルの量で担持した以外は実施例１と同様にして、本発明
の排気ガス浄化装置を調製した。
ルの量で担持した以外は実施例１と同様にして、本発明
の排気ガス浄化装置を調製した。
【００３３】比較例２ リチウムを、モノリス担体１リットルあたり０.０１モ
ルの量で担持した以外は実施例１と同様にして、本発明
の排気ガス浄化装置を調製した。
ルの量で担持した以外は実施例１と同様にして、本発明
の排気ガス浄化装置を調製した。
【００３４】比較例３ リチウムを、モノリス担体１リットルあたり１.２モル
の量で担持した以外は実施例１と同様にして、本発明の
排気ガス浄化装置を調製した。
の量で担持した以外は実施例１と同様にして、本発明の
排気ガス浄化装置を調製した。
【００３５】比較例４ リチウムを、モノリス担体１リットルあたり１.５モル
の量で担持した以外は実施例１と同様にして、本発明の
排気ガス浄化装置を調製した。
の量で担持した以外は実施例１と同様にして、本発明の
排気ガス浄化装置を調製した。
【００３６】比較例５ 硝酸リチウム水溶液に代えて酢酸カリウム水溶液を用
い、カリウムをモノリス担体１リットルあたり０.３モ
ルの量で担持した以外は実施例１と同様にして、比較用
の排気ガス浄化装置を調製した。
い、カリウムをモノリス担体１リットルあたり０.３モ
ルの量で担持した以外は実施例１と同様にして、比較用
の排気ガス浄化装置を調製した。
【００３７】比較例６ 硝酸リチウム水溶液に代えて酢酸ナトリウム水溶液を用
い、ナトリウムをモノリス担体１リットルあたり０.３
モルの量で担持した以外は実施例１と同様にして、比較
用の排気ガス浄化装置を調製した。
い、ナトリウムをモノリス担体１リットルあたり０.３
モルの量で担持した以外は実施例１と同様にして、比較
用の排気ガス浄化装置を調製した。
【００３８】比較例７ 硝酸リチウム水溶液に代えて酢酸バリウム水溶液を用
い、バリウムをモノリス担体１リットルあたり０.３モ
ルの量で担持した以外は実施例１と同様にして、比較用
の排気ガス浄化装置を調製した。
い、バリウムをモノリス担体１リットルあたり０.３モ
ルの量で担持した以外は実施例１と同様にして、比較用
の排気ガス浄化装置を調製した。
【００３９】比較例８ 硝酸リチウム水溶液に代えて硝酸カルシウム水溶液を用
い、カルシウムをモノリス担体１リットルあたり０.３
モルの量で担持した以外は実施例１と同様にして、比較
用の排気ガス浄化装置を調製した。
い、カルシウムをモノリス担体１リットルあたり０.３
モルの量で担持した以外は実施例１と同様にして、比較
用の排気ガス浄化装置を調製した。
【００４０】比較例９ 硝酸リチウム水溶液に代えて硝酸マグネシウム水溶液を
用い、マグネシウムをモノリス担体１リットルあたり
０.３モルの量で担持した以外は実施例１と同様にし
て、比較用の排気ガス浄化装置を調製した。
用い、マグネシウムをモノリス担体１リットルあたり
０.３モルの量で担持した以外は実施例１と同様にし
て、比較用の排気ガス浄化装置を調製した。
【００４１】−排気ガス浄化性能の評価− これらの実施例と比較例の排気ガス浄化装置を、実機に
て触媒床温度７５０℃×５０時間の耐久処理に供した。
次に、排気量２.２リットルのエンジンを搭載し、燃焼
室出口に通常の三元触媒を備えた車両の床下位置に、こ
れらの耐久処理後の排気ガス浄化装置をそれぞれ図２の
ように装着し、ＦＴＰモードを走行してエミッションを
評価した。
て触媒床温度７５０℃×５０時間の耐久処理に供した。
次に、排気量２.２リットルのエンジンを搭載し、燃焼
室出口に通常の三元触媒を備えた車両の床下位置に、こ
れらの耐久処理後の排気ガス浄化装置をそれぞれ図２の
ように装着し、ＦＴＰモードを走行してエミッションを
評価した。
【００４２】図３は、モノリス担体１リットルあたりに
担持されたリチウムの量と、エミッションの関係を示
す。この結果より、リチウムの担持量には最適な範囲が
あり、担持量が少ない領域では、ＮＯxエミッションが
増加し、担持量が多い領域ではＮＭＨＣ(Non-Methane H
ydrocarbon)のエミッションが増加することが分かる。
図４は、ＮＯx吸蔵性の元素についてＮＯxエミッション
とＮＭＨＣエミッションの双方を比較したものである。
この結果より、リチウムは、双方のエミッションを最も
バランスよく低減させることが分かる。
担持されたリチウムの量と、エミッションの関係を示
す。この結果より、リチウムの担持量には最適な範囲が
あり、担持量が少ない領域では、ＮＯxエミッションが
増加し、担持量が多い領域ではＮＭＨＣ(Non-Methane H
ydrocarbon)のエミッションが増加することが分かる。
図４は、ＮＯx吸蔵性の元素についてＮＯxエミッション
とＮＭＨＣエミッションの双方を比較したものである。
この結果より、リチウムは、双方のエミッションを最も
バランスよく低減させることが分かる。
【００４３】
【発明の効果】排気ガス温度が低い条件下で、ＨＣを効
率よく燃焼浄化させると同時にＮＯxの排出量を抑制す
ることができる。
率よく燃焼浄化させると同時にＮＯxの排出量を抑制す
ることができる。
【図１】本発明の排気ガス浄化装置又はＨＣ吸着浄化型
触媒の構成を例示する概略図である。
触媒の構成を例示する概略図である。
【図２】本発明の排気ガス浄化装置又はＨＣ吸着浄化型
触媒が使用される態様を例示する概略図である。
触媒が使用される態様を例示する概略図である。
【図３】排気ガス浄化性能を示すグラフである。
【図４】排気ガス浄化性能を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── 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 3/10 Ｆ０１Ｎ 3/20 Ｄ 3/20 3/24 Ｅ 3/24 3/28 ３０１Ｃ 3/28 ３０１ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０３Ｂ Ｆターム(参考） 3G091 AA02 AA12 AB03 AB06 AB09 AB10 BA03 BA11 BA14 BA15 BA19 BA39 FA02 FA04 FB02 FB10 FB11 FB12 FC04 FC07 GA06 GB02W GB02Y GB05W GB06W GB07W GB09Y GB10W GB10Y HA03 HA08 HA18 4D048 AA06 AA13 AA18 AB01 AB02 BA03X BA08X BA11X BA14X BA19X BA30X BA31X BA33X BA41X BA42X BB02 CC32 CC36 CC46 CC50 EA04 4G069 AA03 AA08 BA01B BA05B BA07B BA13B BB04B BB06B BC04A BC04B BC43B BC71B BC72B BC75B CA03 CA09 DA06 EA19 EE09 FA02 FA03 FB14 FB23 ZA04B ZA11B ZA19B
Claims (8)
- 【請求項１】 ＨＣ吸着材、ＮＯx保持材、及び触媒成
分を含有してなることを特徴とする排気ガス浄化装置。 - 【請求項２】 前記ＮＯx保持材がリチウムを含んでな
る請求項１に記載の排気ガス浄化装置。 - 【請求項３】 前記リチウムが排気ガス浄化装置１リッ
トルあたり０.０５〜１.０モル含まれる請求項２に記載
の排気ガス浄化装置。 - 【請求項４】 ＨＣ吸着材と三元触媒がそれぞれ担体上
に層状に、前記ＨＣ吸着材の層が前記三元触媒の層の下
側にして配置され、さらにＮＯx保持材が、前記ＨＣ吸
着材と前記三元触媒の少なくとも一方の層に担持されて
なることを特徴とするＨＣ吸着浄化型触媒。 - 【請求項５】 前記ＮＯx保持材がリチウムを含んでな
る請求項４に記載のＨＣ吸着浄化型触媒。 - 【請求項６】 前記リチウムがＨＣ吸着浄化型触媒１リ
ットルあたり０.０５〜１.０モル含まれる請求項５に記
載のＨＣ吸着浄化型触媒。 - 【請求項７】 請求項１〜３のいずれか１項に記載の排
気ガス浄化装置を用いて内燃機関の排気ガスを浄化する
方法であって、前記ＨＣ吸着材のＨＣ脱離時に前記内燃
機関の空燃比を理論空燃比よりもリーン化することを特
徴とする排気ガス浄化方法。 - 【請求項８】 請求項４〜６のいずれか１項に記載のＨ
Ｃ吸着浄化型触媒を用いて内燃機関の排気ガスを浄化す
る方法であって、前記ＨＣ吸着材のＨＣ脱離時に前記内
燃機関の空燃比を理論空燃比よりもリーン化することを
特徴とする排気ガス浄化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001168408A JP2002361048A (ja) | 2001-06-04 | 2001-06-04 | 排気ガス浄化装置及びｈｃ吸着浄化型触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001168408A JP2002361048A (ja) | 2001-06-04 | 2001-06-04 | 排気ガス浄化装置及びｈｃ吸着浄化型触媒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002361048A true JP2002361048A (ja) | 2002-12-17 |
Family
ID=19010642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001168408A Pending JP2002361048A (ja) | 2001-06-04 | 2001-06-04 | 排気ガス浄化装置及びｈｃ吸着浄化型触媒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002361048A (ja) |
-
2001
- 2001-06-04 JP JP2001168408A patent/JP2002361048A/ja active Pending
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