JP2003245552A - 排気ガス浄化用触媒、及びディーゼルエンジンの排気浄化装置 - Google Patents
排気ガス浄化用触媒、及びディーゼルエンジンの排気浄化装置Info
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- JP2003245552A JP2003245552A JP2002046732A JP2002046732A JP2003245552A JP 2003245552 A JP2003245552 A JP 2003245552A JP 2002046732 A JP2002046732 A JP 2002046732A JP 2002046732 A JP2002046732 A JP 2002046732A JP 2003245552 A JP2003245552 A JP 2003245552A
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- Japan
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- exhaust gas
- nox
- oxygen concentration
- oxygen
- catalyst
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- Catalysts (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ディーゼルエンジン５の排気ガス中のＮＯｘを
浄化する。 【解決手段】ＮＯｘ吸収材及び貴金属を含む排気ガス浄
化用触媒１において、ＮＯｘ吸収材としてＬｉとＳｒと
を組み合わせ、又はＫとＳｒとを組み合わせ、排気制御
手段１２によって、排気ガスの酸素濃度が高い第１期間
と、該酸素濃度が低い第２期間とが交互に繰り返される
ようにする。
浄化する。 【解決手段】ＮＯｘ吸収材及び貴金属を含む排気ガス浄
化用触媒１において、ＮＯｘ吸収材としてＬｉとＳｒと
を組み合わせ、又はＫとＳｒとを組み合わせ、排気制御
手段１２によって、排気ガスの酸素濃度が高い第１期間
と、該酸素濃度が低い第２期間とが交互に繰り返される
ようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガス浄化用触
媒及びディーゼルエンジンの排気浄化装置に関する。
媒及びディーゼルエンジンの排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジンの排気ガスを浄化するための触
媒として、排気ガスの酸素濃度が高い酸素過剰雰囲気で
は排気ガス中のＮＯｘをＢａ等のＮＯｘ吸収材に吸収
し、排気ガスの酸素濃度が低下したとき（理論空燃比近
傍になったとき又は理論空燃比よりもリッチになったと
き）に吸収していたＮＯｘ（窒素酸化物）を放出して貴
金属上に移動させ、これを排気ガス中の還元ガス（ＨＣ
（炭化水素）、ＣＯ等）と反応させてＮ2に還元浄化す
るＮＯｘ吸収触媒が知られている。
媒として、排気ガスの酸素濃度が高い酸素過剰雰囲気で
は排気ガス中のＮＯｘをＢａ等のＮＯｘ吸収材に吸収
し、排気ガスの酸素濃度が低下したとき（理論空燃比近
傍になったとき又は理論空燃比よりもリッチになったと
き）に吸収していたＮＯｘ（窒素酸化物）を放出して貴
金属上に移動させ、これを排気ガス中の還元ガス（ＨＣ
（炭化水素）、ＣＯ等）と反応させてＮ2に還元浄化す
るＮＯｘ吸収触媒が知られている。
【０００３】例えば、特開２００１−５００３６号公報
には、リーンバーンガソリンエンジンの排気ガス浄化用
触媒において、貴金属としてＰｔ及びＲｈを採用し、Ｎ
Ｏｘ吸収材としてＫ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｓｒ及びＣａから選
ばれる１種以上の元素を採用することが記載されてい
る。
には、リーンバーンガソリンエンジンの排気ガス浄化用
触媒において、貴金属としてＰｔ及びＲｈを採用し、Ｎ
Ｏｘ吸収材としてＫ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｓｒ及びＣａから選
ばれる１種以上の元素を採用することが記載されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ディーゼル
エンジンの場合、一般には車両走行速度５０ｋｍ／ｈ以
下の低速走行での排気ガス温度は１５０〜２００℃程度
であって低い。これに対して、ＮＯｘ吸収材として代表
的なＢａを用いると、排気ガス温度が３００〜４００℃
程度の高温である場合は比較的高いＮＯｘ浄化性能が得
られるものの、上記低温時のＮＯｘ浄化性能は低い。
エンジンの場合、一般には車両走行速度５０ｋｍ／ｈ以
下の低速走行での排気ガス温度は１５０〜２００℃程度
であって低い。これに対して、ＮＯｘ吸収材として代表
的なＢａを用いると、排気ガス温度が３００〜４００℃
程度の高温である場合は比較的高いＮＯｘ浄化性能が得
られるものの、上記低温時のＮＯｘ浄化性能は低い。
【０００５】そこで、本発明は、ディーゼルエンジンの
ように排気ガス温度が低い場合でもＮＯｘを吸収し、浄
化することができる排気ガス浄化用触媒及び排気浄化装
置を提供するものである。
ように排気ガス温度が低い場合でもＮＯｘを吸収し、浄
化することができる排気ガス浄化用触媒及び排気浄化装
置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、このような
課題に対して、ＮＯｘ吸収触媒として、特定のアルカリ
金属とアルカリ土類金属とを組み合わせると、低温でも
高いＮＯｘ浄化性能が得られることを見出し、本発明を
完成した。
課題に対して、ＮＯｘ吸収触媒として、特定のアルカリ
金属とアルカリ土類金属とを組み合わせると、低温でも
高いＮＯｘ浄化性能が得られることを見出し、本発明を
完成した。
【０００７】すなわち、請求項１に係る発明は、排気ガ
スの酸素濃度が高い酸素過剰雰囲気では該排気ガス中の
ＮＯｘを吸収し該酸素濃度が低下するとその吸収してい
たＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収材と貴金属とを含む排気
ガス浄化用触媒において、上記ＮＯｘ吸収材は、Ｌｉ又
はＫと、Ｓｒとを含むことを特徴とする。
スの酸素濃度が高い酸素過剰雰囲気では該排気ガス中の
ＮＯｘを吸収し該酸素濃度が低下するとその吸収してい
たＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収材と貴金属とを含む排気
ガス浄化用触媒において、上記ＮＯｘ吸収材は、Ｌｉ又
はＫと、Ｓｒとを含むことを特徴とする。
【０００８】このような触媒であれば、排気ガス温度が
２５０℃以下の低温時でも、排気ガスが高酸素濃度状態
と低酸素濃度状態とに交互に変化するときに高いＮＯｘ
浄化性能が得られる。
２５０℃以下の低温時でも、排気ガスが高酸素濃度状態
と低酸素濃度状態とに交互に変化するときに高いＮＯｘ
浄化性能が得られる。
【０００９】上記酸素過剰雰囲気とは、例えば酸素濃度
４〜５％（なお、本明細書において、「〜」はその両側
に記載した数値を含む範囲を表す。）から２０％程度の
雰囲気（空燃比ではＡ／Ｆ＝１６〜２２あるいはＡ／Ｆ
＝１８〜８０）であり、排気ガスの酸素濃度が低下した
ときとは、例えば２％以下、あるいは０．５％以下とな
ったときをいう。また、上記貴金属としては、例えばＰ
ｔ、Ｒｈ、Ｉｒ等を採用することができる。この点は以
下に述べる他の発明も同じである。
４〜５％（なお、本明細書において、「〜」はその両側
に記載した数値を含む範囲を表す。）から２０％程度の
雰囲気（空燃比ではＡ／Ｆ＝１６〜２２あるいはＡ／Ｆ
＝１８〜８０）であり、排気ガスの酸素濃度が低下した
ときとは、例えば２％以下、あるいは０．５％以下とな
ったときをいう。また、上記貴金属としては、例えばＰ
ｔ、Ｒｈ、Ｉｒ等を採用することができる。この点は以
下に述べる他の発明も同じである。
【００１０】請求項２に係る発明は、請求項１に記載さ
れている排気ガス浄化用触媒において、上記貴金属とし
てＰｔを含むことを特徴とする。
れている排気ガス浄化用触媒において、上記貴金属とし
てＰｔを含むことを特徴とする。
【００１１】この触媒であれば、ＮＯｘ吸収材から放出
されたＮＯｘがＰｔの存在下排気ガス中の還元剤（Ｈ
Ｃ、ＣＯ等）と反応して還元されることになり、ＮＯｘ
浄化に関する低温活性が高いものになる。
されたＮＯｘがＰｔの存在下排気ガス中の還元剤（Ｈ
Ｃ、ＣＯ等）と反応して還元されることになり、ＮＯｘ
浄化に関する低温活性が高いものになる。
【００１２】請求項３に係る発明は、請求項１に記載さ
れている排気ガス浄化用触媒において、さらに、Ｃｅ−
Ｐｒ複酸化物（ＣｅイオンとＰｒイオンとを含む複酸化
物のこと。以下、同じ。）を含むことを特徴とする。
れている排気ガス浄化用触媒において、さらに、Ｃｅ−
Ｐｒ複酸化物（ＣｅイオンとＰｒイオンとを含む複酸化
物のこと。以下、同じ。）を含むことを特徴とする。
【００１３】このような触媒であれば、排気ガス中の酸
素濃度が低下したときにＣｅ−Ｐｒ複酸化物から酸素が
活性酸素として活発に放出され、この活性酸素によって
排気ガス中のＨＣが部分酸化されて活性化され、ＮＯｘ
の還元反応が進み易くなる。そうして、ＮＯｘ吸収材は
上述の如く酸素濃度が低くなったときにＮＯｘが効率良
く消費されるため、ＮＯｘ吸収能が回復し、酸素過剰雰
囲気になったときのＮＯｘ吸収性能が良くなる。また、
排気ガス中のＮＯは貴金属上で酸化されて反応中間体Ｎ
Ｏ2 δ-を生じるが、Ｃｅ−Ｐｒ複酸化物がＮＯｘ吸収材
のイオン化ポテンシャルを高める働きをし、そのため、
反応中間体ＮＯ2 δ-がＮＯｘ吸収材上にスピルオーバー
し易くなり、ＮＯｘ吸収性能が高くなる。
素濃度が低下したときにＣｅ−Ｐｒ複酸化物から酸素が
活性酸素として活発に放出され、この活性酸素によって
排気ガス中のＨＣが部分酸化されて活性化され、ＮＯｘ
の還元反応が進み易くなる。そうして、ＮＯｘ吸収材は
上述の如く酸素濃度が低くなったときにＮＯｘが効率良
く消費されるため、ＮＯｘ吸収能が回復し、酸素過剰雰
囲気になったときのＮＯｘ吸収性能が良くなる。また、
排気ガス中のＮＯは貴金属上で酸化されて反応中間体Ｎ
Ｏ2 δ-を生じるが、Ｃｅ−Ｐｒ複酸化物がＮＯｘ吸収材
のイオン化ポテンシャルを高める働きをし、そのため、
反応中間体ＮＯ2 δ-がＮＯｘ吸収材上にスピルオーバー
し易くなり、ＮＯｘ吸収性能が高くなる。
【００１４】請求項４に係る発明は、排気ガスの酸素濃
度が高い酸素過剰雰囲気では該排気ガス中のＮＯｘを吸
収し該酸素濃度が低下するとその吸収していたＮＯｘを
放出するＮＯｘ吸収材と貴金属とを含む排気ガス浄化用
触媒において、上記ＮＯｘ吸収材及び貴金属の他に酸素
吸蔵材を含み、上記ＮＯｘ吸収材はＮａとＭｇとを含
み、上記酸素吸蔵材はＰｒを含むことを特徴とする。
度が高い酸素過剰雰囲気では該排気ガス中のＮＯｘを吸
収し該酸素濃度が低下するとその吸収していたＮＯｘを
放出するＮＯｘ吸収材と貴金属とを含む排気ガス浄化用
触媒において、上記ＮＯｘ吸収材及び貴金属の他に酸素
吸蔵材を含み、上記ＮＯｘ吸収材はＮａとＭｇとを含
み、上記酸素吸蔵材はＰｒを含むことを特徴とする。
【００１５】このような触媒であれば、低温での酸素吸
蔵放出性能に優れるＰｒを含む酸素吸蔵材と、低温での
ＮＯｘ吸収放出性能に優れるＮＯｘ吸収材（ＮａとＭｇ
との組み合わせ）とにより、排気ガス温度が２５０℃以
下の低温時でも、排気ガスが高酸素濃度状態と低酸素濃
度状態とに交互に変化するときに高いＮＯｘ浄化性能が
得られる。
蔵放出性能に優れるＰｒを含む酸素吸蔵材と、低温での
ＮＯｘ吸収放出性能に優れるＮＯｘ吸収材（ＮａとＭｇ
との組み合わせ）とにより、排気ガス温度が２５０℃以
下の低温時でも、排気ガスが高酸素濃度状態と低酸素濃
度状態とに交互に変化するときに高いＮＯｘ浄化性能が
得られる。
【００１６】すなわち、排気ガス中の酸素濃度が低下し
たときに酸素吸蔵材から酸素が活性酸素として活発に放
出され、この活性酸素によって排気ガス中のＨＣが部分
酸化されて活性化され、ＮＯｘの還元反応が進み易くな
る。そうして、ＮＯｘ吸収材は上述の如く酸素濃度が低
くなったときにＮＯｘが効率良く消費されるため、ＮＯ
ｘ吸収能が回復し、酸素過剰雰囲気になったときのＮＯ
ｘ吸収性能が良くなる。また、排気ガス中のＮＯは貴金
属上で酸化されて反応中間体ＮＯ2 δ-を生じるが、酸素
吸蔵材のＰｒがＮＯｘ吸収材のイオン化ポテンシャルを
高める働きをし、そのため、反応中間体ＮＯ2 δ-がＮＯ
ｘ吸収材上にスピルオーバーし易くなり、ＮＯｘ吸収性
能が高くなる。
たときに酸素吸蔵材から酸素が活性酸素として活発に放
出され、この活性酸素によって排気ガス中のＨＣが部分
酸化されて活性化され、ＮＯｘの還元反応が進み易くな
る。そうして、ＮＯｘ吸収材は上述の如く酸素濃度が低
くなったときにＮＯｘが効率良く消費されるため、ＮＯ
ｘ吸収能が回復し、酸素過剰雰囲気になったときのＮＯ
ｘ吸収性能が良くなる。また、排気ガス中のＮＯは貴金
属上で酸化されて反応中間体ＮＯ2 δ-を生じるが、酸素
吸蔵材のＰｒがＮＯｘ吸収材のイオン化ポテンシャルを
高める働きをし、そのため、反応中間体ＮＯ2 δ-がＮＯ
ｘ吸収材上にスピルオーバーし易くなり、ＮＯｘ吸収性
能が高くなる。
【００１７】請求項５に係る発明は、排気ガスの酸素濃
度が高い酸素過剰雰囲気では該排気ガス中のＮＯｘを吸
収し該酸素濃度が低下するとその吸収していたＮＯｘを
放出するＮＯｘ吸収材と貴金属とを含む排気ガス浄化用
触媒と、上記排気ガスの酸素濃度が高くなって上記ＮＯ
ｘ吸収材が上記ＮＯｘを吸収する第１期間と、該酸素濃
度が低くなって該ＮＯｘ吸収材からＮＯｘが放出される
第２期間とが交互に繰り返されるように上記排気ガスの
酸素濃度を変化させる排気制御手段とを備えたディーゼ
ルエンジンの排気浄化装置において、上記排気ガス浄化
用触媒は、上記ＮＯｘ吸収材及び貴金属の他に酸素吸蔵
材を含み、上記ＮＯｘ吸収材は、Ｌｉ、Ｋ及びＮａのう
ちから選ばれるアルカリ金属と、アルカリ土類金属であ
るＭｇ又はＳｒとを含み、アルカリ金属がＬｉ又はＫで
あるときアルカリ土類金属がＳｒであり、アルカリ金属
がＮａであるときアルカリ土類金属がＭｇであり、上記
酸素吸蔵材はＰｒを含むことを特徴とする。
度が高い酸素過剰雰囲気では該排気ガス中のＮＯｘを吸
収し該酸素濃度が低下するとその吸収していたＮＯｘを
放出するＮＯｘ吸収材と貴金属とを含む排気ガス浄化用
触媒と、上記排気ガスの酸素濃度が高くなって上記ＮＯ
ｘ吸収材が上記ＮＯｘを吸収する第１期間と、該酸素濃
度が低くなって該ＮＯｘ吸収材からＮＯｘが放出される
第２期間とが交互に繰り返されるように上記排気ガスの
酸素濃度を変化させる排気制御手段とを備えたディーゼ
ルエンジンの排気浄化装置において、上記排気ガス浄化
用触媒は、上記ＮＯｘ吸収材及び貴金属の他に酸素吸蔵
材を含み、上記ＮＯｘ吸収材は、Ｌｉ、Ｋ及びＮａのう
ちから選ばれるアルカリ金属と、アルカリ土類金属であ
るＭｇ又はＳｒとを含み、アルカリ金属がＬｉ又はＫで
あるときアルカリ土類金属がＳｒであり、アルカリ金属
がＮａであるときアルカリ土類金属がＭｇであり、上記
酸素吸蔵材はＰｒを含むことを特徴とする。
【００１８】従って、排気制御手段によって排気ガスが
高酸素濃度の第１期間と低酸素濃度の第２期間とを交互
に繰り返すようにすることにより、ＮＯｘの浄化を効率
良く進めることができる。
高酸素濃度の第１期間と低酸素濃度の第２期間とを交互
に繰り返すようにすることにより、ＮＯｘの浄化を効率
良く進めることができる。
【００１９】上記第１期間としては例えば１〜１０分間
とし、その期間の上記酸素濃度は例えば４％以上になる
ようにし、上記第２期間としては例えば０．５〜１０秒
間とし、その期間の上記酸素濃度は例えば２％以下にな
るようにすればよい。また、上記貴金属としては、例え
ばＰｔ、Ｒｈ、Ｉｒ等を採用することができる。
とし、その期間の上記酸素濃度は例えば４％以上になる
ようにし、上記第２期間としては例えば０．５〜１０秒
間とし、その期間の上記酸素濃度は例えば２％以下にな
るようにすればよい。また、上記貴金属としては、例え
ばＰｔ、Ｒｈ、Ｉｒ等を採用することができる。
【００２０】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、ＮＯｘ吸
収材と貴金属とを含む排気ガス浄化用触媒において、上
記ＮＯｘ吸収材がＬｉ又はＫと、Ｓｒとを含むから、排
気ガス温度が２５０℃以下の低温時でも高いＮＯｘ浄化
性能が得られ、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン
の排気ガスの浄化に有利になる。
収材と貴金属とを含む排気ガス浄化用触媒において、上
記ＮＯｘ吸収材がＬｉ又はＫと、Ｓｒとを含むから、排
気ガス温度が２５０℃以下の低温時でも高いＮＯｘ浄化
性能が得られ、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン
の排気ガスの浄化に有利になる。
【００２１】請求項２に係る発明によれば、請求項１に
記載されている排気ガス浄化用触媒において、上記貴金
属としてＰｔを含むから、ＮＯｘ浄化に関する低温活性
を高める上で有利になる。
記載されている排気ガス浄化用触媒において、上記貴金
属としてＰｔを含むから、ＮＯｘ浄化に関する低温活性
を高める上で有利になる。
【００２２】請求項３に係る発明によれば、請求項１に
記載されている排気ガス浄化用触媒において、さらに、
Ｃｅ−Ｐｒ複酸化物を含むから、ＮＯｘ吸収性の向上及
びＮＯｘの還元浄化性能の向上に有利になる。
記載されている排気ガス浄化用触媒において、さらに、
Ｃｅ−Ｐｒ複酸化物を含むから、ＮＯｘ吸収性の向上及
びＮＯｘの還元浄化性能の向上に有利になる。
【００２３】請求項４に係る発明によれば、ＮＯｘ吸収
材と貴金属とを含む排気ガス浄化用触媒において、さら
に酸素吸蔵材を含み、上記ＮＯｘ吸収材はＮａとＭｇと
を含み、上記酸素吸蔵材はＰｒを含むから、排気ガス温
度が２５０℃以下の低温時でも高いＮＯｘ浄化性能が得
られ、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンの排気ガ
スの浄化に有利になり、また、ＮＯｘ吸収性の向上及び
ＮＯｘの還元浄化性能の向上に有利になる。
材と貴金属とを含む排気ガス浄化用触媒において、さら
に酸素吸蔵材を含み、上記ＮＯｘ吸収材はＮａとＭｇと
を含み、上記酸素吸蔵材はＰｒを含むから、排気ガス温
度が２５０℃以下の低温時でも高いＮＯｘ浄化性能が得
られ、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンの排気ガ
スの浄化に有利になり、また、ＮＯｘ吸収性の向上及び
ＮＯｘの還元浄化性能の向上に有利になる。
【００２４】請求項５に係る発明によれば、ＮＯｘ吸収
材、貴金属及び酸素吸蔵材を含む排気ガス浄化用触媒を
備え、上記ＮＯｘ吸収材は、アルカリ金属とアルカリ土
類金属とを含み、アルカリ金属がＬｉ又はＫであるとき
アルカリ土類金属がＳｒであり、アルカリ金属がＮａで
あるときアルカリ土類金属がＭｇであり、上記酸素吸蔵
材はＰｒを含み、排気制御手段によって、排気ガスの酸
素濃度が高い第１期間と、該酸素濃度が低い第２期間と
が交互に繰り返されるようにしたから、排気ガス温度が
２５０℃以下の低温時のＮＯｘの浄化に有利になる。
材、貴金属及び酸素吸蔵材を含む排気ガス浄化用触媒を
備え、上記ＮＯｘ吸収材は、アルカリ金属とアルカリ土
類金属とを含み、アルカリ金属がＬｉ又はＫであるとき
アルカリ土類金属がＳｒであり、アルカリ金属がＮａで
あるときアルカリ土類金属がＭｇであり、上記酸素吸蔵
材はＰｒを含み、排気制御手段によって、排気ガスの酸
素濃度が高い第１期間と、該酸素濃度が低い第２期間と
が交互に繰り返されるようにしたから、排気ガス温度が
２５０℃以下の低温時のＮＯｘの浄化に有利になる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００２６】（触媒の構成）図１は本発明の実施形態に
係る排気ガス浄化用触媒１の構造を示す。すなわち、耐
熱性に優れた担体材料であるコージェライトからなるモ
ノリス状のハニカム担体２の表面（孔壁面）に触媒層３
が形成されている。
係る排気ガス浄化用触媒１の構造を示す。すなわち、耐
熱性に優れた担体材料であるコージェライトからなるモ
ノリス状のハニカム担体２の表面（孔壁面）に触媒層３
が形成されている。
【００２７】触媒層３は、貴金属と、ＮＯｘ吸収材と、
該貴金属及びＮＯｘ吸収材を担持する母材と、この母材
粉末を結合し担体１に保持するバインダとを備えてい
る。母材は、活性アルミナと酸素吸蔵材としてのＣｅ−
Ｐｒ複酸化物との混合物で形成されている。触媒層３の
不純物量は１％以下である。
該貴金属及びＮＯｘ吸収材を担持する母材と、この母材
粉末を結合し担体１に保持するバインダとを備えてい
る。母材は、活性アルミナと酸素吸蔵材としてのＣｅ−
Ｐｒ複酸化物との混合物で形成されている。触媒層３の
不純物量は１％以下である。
【００２８】上記触媒１は、排気ガスの酸素濃度が高い
酸素過剰雰囲気では排気ガスに含まれるＮＯｘをＮＯｘ
吸収材に吸収し、該酸素濃度が低下すると、ＮＯｘ吸収
材からＮＯｘを放出し、このＮＯｘとＨＣ、ＣＯ及びＨ
2とを貴金属の存在下で反応させ、ＮＯｘを還元浄化す
る。
酸素過剰雰囲気では排気ガスに含まれるＮＯｘをＮＯｘ
吸収材に吸収し、該酸素濃度が低下すると、ＮＯｘ吸収
材からＮＯｘを放出し、このＮＯｘとＨＣ、ＣＯ及びＨ
2とを貴金属の存在下で反応させ、ＮＯｘを還元浄化す
る。
【００２９】そうして、本発明では、上記ＮＯｘ吸収材
としてアルカリ金属とアルカリ土類金属とを含み、その
アルカリ金属としてはＬｉ又はＫ又はＮａを採用し、ア
ルカリ土類金属としてはＳｒを採用している。
としてアルカリ金属とアルカリ土類金属とを含み、その
アルカリ金属としてはＬｉ又はＫ又はＮａを採用し、ア
ルカリ土類金属としてはＳｒを採用している。
【００３０】このような排気ガス浄化用触媒１は、活性
アルミナ、Ｃｅ−Ｐｒ複酸化物及びバインダを混合し、
これに水を加えてスラリーを形成し、担体１にコーティ
ングして乾燥及び焼成を行ない、しかる後に貴金属及び
ＮＯｘ吸収材の金属成分の溶液を担体１のコーティング
層に含浸させ、乾燥及び焼成を行なうことにより形成す
ることができる。
アルミナ、Ｃｅ−Ｐｒ複酸化物及びバインダを混合し、
これに水を加えてスラリーを形成し、担体１にコーティ
ングして乾燥及び焼成を行ない、しかる後に貴金属及び
ＮＯｘ吸収材の金属成分の溶液を担体１のコーティング
層に含浸させ、乾燥及び焼成を行なうことにより形成す
ることができる。
【００３１】（触媒の使用形態）図２は車両に搭載され
た多気筒のディーゼルエンジン５の１つの気筒の部分を
示す。該エンジン５において、６は燃焼室、７は燃料を
燃焼室６に直接噴射して供給する燃料噴射弁、８は吸気
通路、９は排気通路である。排気通路９には、触媒１が
配置されている。また、触媒１よりも上流側の排気通路
９から吸気通路８に向かってＥＧＲ（排気還流のこと。
以下、同じ。）通路１０が延び、該通路１０にＥＧＲ弁
１１が設けられている。燃料噴射弁７及びＥＧＲ弁１１
はエンジンの運転状態等に応じてＥＣＵ（排気制御手
段）１２により制御される。
た多気筒のディーゼルエンジン５の１つの気筒の部分を
示す。該エンジン５において、６は燃焼室、７は燃料を
燃焼室６に直接噴射して供給する燃料噴射弁、８は吸気
通路、９は排気通路である。排気通路９には、触媒１が
配置されている。また、触媒１よりも上流側の排気通路
９から吸気通路８に向かってＥＧＲ（排気還流のこと。
以下、同じ。）通路１０が延び、該通路１０にＥＧＲ弁
１１が設けられている。燃料噴射弁７及びＥＧＲ弁１１
はエンジンの運転状態等に応じてＥＣＵ（排気制御手
段）１２により制御される。
【００３２】この制御により、エンジンが空燃比リーン
（Ａ／Ｆ＝１８〜８０）で運転されることにより、通常
は排気ガスの酸素濃度が４〜５％から２０％である酸素
過剰雰囲気が形成されるが、間欠的に排気ガスの酸素濃
度が２．０％以下、あるいは０．５％以下に低減するよ
うにされる。この酸素濃度低減制御は、ＥＧＲ率を高め
るとともに、燃料噴射弁７により圧縮行程上死点付近で
主燃料噴射を行った後、膨張行程又は排気行程において
後燃料噴射を行なう、というものであり、それにより、
排気ガスの酸素濃度を低減させるとともに、排気ガス中
のＨＣ量を増やして、ＮＯｘ吸収材からのＮＯｘの放出
を促すことになる。
（Ａ／Ｆ＝１８〜８０）で運転されることにより、通常
は排気ガスの酸素濃度が４〜５％から２０％である酸素
過剰雰囲気が形成されるが、間欠的に排気ガスの酸素濃
度が２．０％以下、あるいは０．５％以下に低減するよ
うにされる。この酸素濃度低減制御は、ＥＧＲ率を高め
るとともに、燃料噴射弁７により圧縮行程上死点付近で
主燃料噴射を行った後、膨張行程又は排気行程において
後燃料噴射を行なう、というものであり、それにより、
排気ガスの酸素濃度を低減させるとともに、排気ガス中
のＨＣ量を増やして、ＮＯｘ吸収材からのＮＯｘの放出
を促すことになる。
【００３３】すなわち、触媒１は、リーン運転が長時間
続くとＮＯｘ吸収材のＮＯｘ吸収量が飽和状態となって
ＮＯｘ浄化性能の低下を招くこととなる。そのため、本
実施形態は、第１期間は上記リーン運転を行なって排気
ガスの酸素濃度を高くし、該第１期間よりも短い第２期
間は上記酸素濃度低減制御を行なう、というようにＥＣ
Ｕ１２によって高酸素濃度状態と低酸素濃度状態とを交
互に繰り返すようにして、適宜ＮＯｘの放出を促すよう
にしている。
続くとＮＯｘ吸収材のＮＯｘ吸収量が飽和状態となって
ＮＯｘ浄化性能の低下を招くこととなる。そのため、本
実施形態は、第１期間は上記リーン運転を行なって排気
ガスの酸素濃度を高くし、該第１期間よりも短い第２期
間は上記酸素濃度低減制御を行なう、というようにＥＣ
Ｕ１２によって高酸素濃度状態と低酸素濃度状態とを交
互に繰り返すようにして、適宜ＮＯｘの放出を促すよう
にしている。
【００３４】すなわち、排気制御の第１の形態は、触媒
１のＮＯｘ吸収量を推定して排気ガスの酸素濃度を変更
する、というものである。すなわち、最後にそのＮＯｘ
放出制御を行なってからの走行距離とその間に消費した
燃料の総量等とに基づいて触媒１におけるＮＯｘ吸収量
を推定し、その推定したＮＯｘ吸収量が予め設定した所
定値以上になったかどうか（ＮＯｘの吸収過剰状態か否
か）を判定する。換言すれば、上記第１期間の経過を判
定する。そして、ＮＯｘ吸収量がその所定値以上である
場合には、エンジンに供給する燃料を増量することによ
り上記酸素濃度低減制御を０．５〜１０秒（第２期間）
行なって、ＮＯｘ吸収材に吸収されていたＮＯｘを放出
させて還元浄化する。
１のＮＯｘ吸収量を推定して排気ガスの酸素濃度を変更
する、というものである。すなわち、最後にそのＮＯｘ
放出制御を行なってからの走行距離とその間に消費した
燃料の総量等とに基づいて触媒１におけるＮＯｘ吸収量
を推定し、その推定したＮＯｘ吸収量が予め設定した所
定値以上になったかどうか（ＮＯｘの吸収過剰状態か否
か）を判定する。換言すれば、上記第１期間の経過を判
定する。そして、ＮＯｘ吸収量がその所定値以上である
場合には、エンジンに供給する燃料を増量することによ
り上記酸素濃度低減制御を０．５〜１０秒（第２期間）
行なって、ＮＯｘ吸収材に吸収されていたＮＯｘを放出
させて還元浄化する。
【００３５】また、排気制御の第２の形態は、エンジン
の定常運転時において、上記リーン運転を行なう第１期
間と上記酸素濃度低減制御を行なう第２期間とを周期的
に繰り返す、というものである。その場合、例えば第１
期間を１〜１０分とし、第２期間を０．５〜１０秒とす
ればよい。
の定常運転時において、上記リーン運転を行なう第１期
間と上記酸素濃度低減制御を行なう第２期間とを周期的
に繰り返す、というものである。その場合、例えば第１
期間を１〜１０分とし、第２期間を０．５〜１０秒とす
ればよい。
【００３６】
【実施例】以下、本発明の効果を実施例と比較例との比
較試験に基づいて裏付ける。
較試験に基づいて裏付ける。
【００３７】＜実施例１＞γーアルミナとＣｅ−Ｐｒ複
酸化物（質量組成比はＣｅＯ2：Ｐｒ6Ｏ11＝９０：１
０）とアルミナバインダとを、担体１Ｌ当たりのγ−ア
ルミナ担持量が１６０ｇ、Ｃｅ−Ｐｒ複酸化物担持量が
１６０ｇ及びアルミナバインダ担持量が３２ｇとなるよ
うに秤量して混合し、これにイオン交換水を添加するこ
とによってスラリーを調製した。
酸化物（質量組成比はＣｅＯ2：Ｐｒ6Ｏ11＝９０：１
０）とアルミナバインダとを、担体１Ｌ当たりのγ−ア
ルミナ担持量が１６０ｇ、Ｃｅ−Ｐｒ複酸化物担持量が
１６０ｇ及びアルミナバインダ担持量が３２ｇとなるよ
うに秤量して混合し、これにイオン交換水を添加するこ
とによってスラリーを調製した。
【００３８】上記スラリーにコージェライト製モノリス
担体（２．５４2ｃｍ2当たりのセル数４００，相隣るセ
ルを隔てる壁厚６×２．５４×１０-3ｃｍ）を浸漬して
引き上げ、余分なスラリーを吹き飛ばす、という方法に
より、担体にスラリーをウォッシュコートした。次い
で、これを１５０℃の温度で１時間乾燥し、５００℃の
温度で２時間焼成することによってコート層を形成し
た。なお、この乾燥条件及び焼成条件は以下の説明にお
ける「乾燥」及び「焼成」も同じである。
担体（２．５４2ｃｍ2当たりのセル数４００，相隣るセ
ルを隔てる壁厚６×２．５４×１０-3ｃｍ）を浸漬して
引き上げ、余分なスラリーを吹き飛ばす、という方法に
より、担体にスラリーをウォッシュコートした。次い
で、これを１５０℃の温度で１時間乾燥し、５００℃の
温度で２時間焼成することによってコート層を形成し
た。なお、この乾燥条件及び焼成条件は以下の説明にお
ける「乾燥」及び「焼成」も同じである。
【００３９】一方、ジニトロジアミン白金硝酸溶液と、
酢酸リチウム水溶液と、酢酸ストロンチウム水溶液と
を、担体１Ｌ当たりのＰｔ担持量が４．０ｇ、Ｌｉ担持
量が０．２mol、Ｓｒ担持量が０．２molとなるように秤
量し混合してなる混合溶液を調製した。
酢酸リチウム水溶液と、酢酸ストロンチウム水溶液と
を、担体１Ｌ当たりのＰｔ担持量が４．０ｇ、Ｌｉ担持
量が０．２mol、Ｓｒ担持量が０．２molとなるように秤
量し混合してなる混合溶液を調製した。
【００４０】上記混合溶液を上記担体のコート層に含浸
させ、乾燥及び焼成を行なった。
させ、乾燥及び焼成を行なった。
【００４１】得られた触媒の不純物量は１％未満であっ
た。この点は以下に述べる他の例の触媒も同じであっ
た。
た。この点は以下に述べる他の例の触媒も同じであっ
た。
【００４２】＜実施例２＞上記実施例１の酢酸リチウム
水溶液に代えて酢酸カリウム水溶液を採用することによ
り、ＮＯｘ吸収材の金属成分をＫ及びＳｒとし、担体１
Ｌ当たりのＫ担持量が０．２mol、Ｓｒ担持量が０．２m
olとなるようにする他は実施例１と同じ条件及び方法に
よって実施例２の触媒を調製した。
水溶液に代えて酢酸カリウム水溶液を採用することによ
り、ＮＯｘ吸収材の金属成分をＫ及びＳｒとし、担体１
Ｌ当たりのＫ担持量が０．２mol、Ｓｒ担持量が０．２m
olとなるようにする他は実施例１と同じ条件及び方法に
よって実施例２の触媒を調製した。
【００４３】＜実施例３＞上記実施例１の酢酸リチウム
水溶液及び酢酸ストロンチウム水溶液に代えて酢酸ナト
リウム水溶液及び酢酸マグネシウム水溶液を採用するこ
とにより、ＮＯｘ吸収材の金属成分をＮａ及びＭｇと
し、担体１Ｌ当たりのＮａ担持量が０．２mol、Ｍｇ担
持量が０．２molとなるようにする他は実施例１と同じ
条件及び方法によって実施例３の触媒を調製した。
水溶液及び酢酸ストロンチウム水溶液に代えて酢酸ナト
リウム水溶液及び酢酸マグネシウム水溶液を採用するこ
とにより、ＮＯｘ吸収材の金属成分をＮａ及びＭｇと
し、担体１Ｌ当たりのＮａ担持量が０．２mol、Ｍｇ担
持量が０．２molとなるようにする他は実施例１と同じ
条件及び方法によって実施例３の触媒を調製した。
【００４４】＜比較例＞上記実施例１の酢酸リチウム水
溶液及び酢酸ストロンチウム水溶液に代えて酢酸バリウ
ム水溶液を採用することにより、ＮＯｘ吸収材の金属製
分をＢａのみとし、担体１Ｌ当たりのＢａ担持量が０．
２molとなるようにする他は実施例１と同じ条件及び方
法によって比較例の触媒を調製した。
溶液及び酢酸ストロンチウム水溶液に代えて酢酸バリウ
ム水溶液を採用することにより、ＮＯｘ吸収材の金属製
分をＢａのみとし、担体１Ｌ当たりのＢａ担持量が０．
２molとなるようにする他は実施例１と同じ条件及び方
法によって比較例の触媒を調製した。
【００４５】＜評価方法＞上記実施例及び比較例の各触
媒について、７００℃で２４時間の加熱処理（エージン
グ処理）を大気雰囲気において行なった。
媒について、７００℃で２４時間の加熱処理（エージン
グ処理）を大気雰囲気において行なった。
【００４６】そして、各触媒を固定床流通式反応評価装
置に取り付け、リーンの模擬排気ガス（ガス組成Ａ）を
６０秒間流し、次にガス組成をリッチの模擬排気ガス
（ガス組成Ｂ）に切り換えてこれを６０秒間流す、とい
うサイクルを５回以上繰り返した後、ガス組成をリッチ
からリーンに切り換えた時点から６０秒間のＮＯｘ浄化
率（リーンＮＯｘ浄化率）を測定した。ガス組成Ａ，Ｂ
は表１に示す通りである。試験は、触媒入口の模擬排気
ガス温度１７５℃、２５０℃及び３５０℃の各々につい
て行ない、空間速度ＳＶは、温度１７５℃のときは３０
０００ｈ-1とし、温度２５０℃及び３５０℃のときは８
００００ｈ-1とした。
置に取り付け、リーンの模擬排気ガス（ガス組成Ａ）を
６０秒間流し、次にガス組成をリッチの模擬排気ガス
（ガス組成Ｂ）に切り換えてこれを６０秒間流す、とい
うサイクルを５回以上繰り返した後、ガス組成をリッチ
からリーンに切り換えた時点から６０秒間のＮＯｘ浄化
率（リーンＮＯｘ浄化率）を測定した。ガス組成Ａ，Ｂ
は表１に示す通りである。試験は、触媒入口の模擬排気
ガス温度１７５℃、２５０℃及び３５０℃の各々につい
て行ない、空間速度ＳＶは、温度１７５℃のときは３０
０００ｈ-1とし、温度２５０℃及び３５０℃のときは８
００００ｈ-1とした。
【００４７】
【表１】
【００４８】結果は図３に示されている。同図によれ
ば、温度３５０℃のときのＮＯｘ浄化率は、実施例２が
最も高く、比較例、実施例３、実施例１の順で低くなっ
ているが、温度２５０℃及び１７５℃では実施例１〜３
は比較例よりもＮＯｘ浄化率がかなり高くなっている。
ば、温度３５０℃のときのＮＯｘ浄化率は、実施例２が
最も高く、比較例、実施例３、実施例１の順で低くなっ
ているが、温度２５０℃及び１７５℃では実施例１〜３
は比較例よりもＮＯｘ浄化率がかなり高くなっている。
【００４９】従って、本発明のようにＮＯｘ吸収材とし
て、ＬｉとＳｒとの組み合わせ、又はＫとＳｒとの組み
合わせ、又はＮａとＭｇとの組み合わせを採用すると、
排気ガス温度（触媒温度）が低い場合でもＮＯｘ浄化率
が高くなり、ディーゼルエンジンのような温度の低い排
気ガスの浄化に有効であることがわかる。
て、ＬｉとＳｒとの組み合わせ、又はＫとＳｒとの組み
合わせ、又はＮａとＭｇとの組み合わせを採用すると、
排気ガス温度（触媒温度）が低い場合でもＮＯｘ浄化率
が高くなり、ディーゼルエンジンのような温度の低い排
気ガスの浄化に有効であることがわかる。
【図１】本発明の実施形態に係る排気ガス浄化用触媒の
一部を示す断面図。
一部を示す断面図。
【図２】本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンの
排気浄化装置の構成図。
排気浄化装置の構成図。
【図３】本発明の実施例と比較例のリーンＮＯｘ浄化特
性を示すグラフ図。
性を示すグラフ図。
１ 排気ガス浄化用触媒
２ 担体
３ 触媒層
５ ディーゼルエンジン
７ 燃料噴射弁
９ 排気通路
１１ ＥＧＲ弁
１２ ＥＣＵ（排気制御手段）
─────────────────────────────────────────────────────
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 Ｂ０１Ｄ 53/36 １０４Ａ
１０２Ｈ
Ｆターム(参考） 3G091 AA11 AA18 AB06 AB08 BA07
BA14 CB03 FB10 FB12 FC07
GB02Y GB03Y GB05W GB06W
GB10X
4D048 AA06 AA13 AA18 AB05 AB07
BA01X BA03X BA10X BA14X
BA15X BA18X BA19X BA30X
BA41X BA42X BB02 CC38
EA04
4G069 BA01A BA01B BA13A BA13B
BB02A BB02B BB06A BB06B
BC01A BC02A BC03B BC04A
BC04B BC08A BC10A BC10B
BC12A BC12B BC43A BC43B
BC44A BC44B BC69A BC75A
BC75B CA08 CA09 CA13
EA19 EB12Y
Claims (5)
- 【請求項１】 排気ガスの酸素濃度が高い酸素過剰雰囲
気では該排気ガス中のＮＯｘを吸収し該酸素濃度が低下
するとその吸収していたＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収材
と貴金属とを含む排気ガス浄化用触媒において、上記Ｎ
Ｏｘ吸収材は、Ｌｉ又はＫと、Ｓｒとを含むことを特徴
とする排気ガス浄化用触媒。 - 【請求項２】 請求項１に記載されている排気ガス浄化
用触媒において、 上記貴金属としてＰｔを含むことを特徴とする排気ガス
浄化用触媒。 - 【請求項３】 請求項１に記載されている排気ガス浄化
用触媒において、 さらに、Ｃｅ−Ｐｒ複酸化物を含むことを特徴とする排
気ガス浄化用触媒。 - 【請求項４】 排気ガスの酸素濃度が高い酸素過剰雰囲
気では該排気ガス中のＮＯｘを吸収し該酸素濃度が低下
するとその吸収していたＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収材
と貴金属とを含む排気ガス浄化用触媒において、 上記ＮＯｘ吸収材及び貴金属の他に酸素吸蔵材を含み、 上記ＮＯｘ吸収材はＮａとＭｇとを含み、 上記酸素吸蔵材はＰｒを含むことを特徴とする排気ガス
浄化用触媒。 - 【請求項５】 排気ガスの酸素濃度が高い酸素過剰雰囲
気では該排気ガス中のＮＯｘを吸収し該酸素濃度が低下
するとその吸収していたＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収材
と貴金属とを含む排気ガス浄化用触媒と、 上記排気ガスの酸素濃度が高くなって上記ＮＯｘ吸収材
が上記ＮＯｘを吸収する第１期間と、該酸素濃度が低く
なって該ＮＯｘ吸収材からＮＯｘが放出される第２期間
とが交互に繰り返されるように上記排気ガスの酸素濃度
を変化させる排気制御手段とを備えたディーゼルエンジ
ンの排気浄化装置において、 上記排気ガス浄化用触媒は、上記ＮＯｘ吸収材及び貴金
属の他に酸素吸蔵材を含み、 上記ＮＯｘ吸収材は、Ｌｉ、Ｋ及びＮａのうちから選ば
れるアルカリ金属と、アルカリ土類金属であるＭｇ又は
Ｓｒとを含み、アルカリ金属がＬｉ又はＫであるときア
ルカリ土類金属がＳｒであり、アルカリ金属がＮａであ
るときアルカリ土類金属がＭｇであり、 上記酸素吸蔵材はＰｒを含むことを特徴とするディーゼ
ルエンジンの排気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002046732A JP2003245552A (ja) | 2002-02-22 | 2002-02-22 | 排気ガス浄化用触媒、及びディーゼルエンジンの排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002046732A JP2003245552A (ja) | 2002-02-22 | 2002-02-22 | 排気ガス浄化用触媒、及びディーゼルエンジンの排気浄化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003245552A true JP2003245552A (ja) | 2003-09-02 |
Family
ID=28660029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002046732A Pending JP2003245552A (ja) | 2002-02-22 | 2002-02-22 | 排気ガス浄化用触媒、及びディーゼルエンジンの排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003245552A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006150308A (ja) * | 2004-12-01 | 2006-06-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 窒素酸化物吸収剤 |
| EP2177258A1 (en) | 2008-10-17 | 2010-04-21 | Mazda Motor Corporation | Exhaust gas purification catalyst |
-
2002
- 2002-02-22 JP JP2002046732A patent/JP2003245552A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006150308A (ja) * | 2004-12-01 | 2006-06-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 窒素酸化物吸収剤 |
| JP4570943B2 (ja) * | 2004-12-01 | 2010-10-27 | 三菱重工メカトロシステムズ株式会社 | 窒素酸化物吸収剤 |
| EP2177258A1 (en) | 2008-10-17 | 2010-04-21 | Mazda Motor Corporation | Exhaust gas purification catalyst |
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