JP2007090254A - 二層構造排ガス浄化触媒及び内燃機関の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 基材上に配置されている内側触媒層12、及びこの内側触媒層12上に配置されている外側触媒層13を有する二層構造排ガス浄化触媒10であって、外側触媒層13が、ロジウム担持ジルコニア粒子を有し、且つ白金を有さず、且つ内側触媒層12が、パラジウム、白金等の貴金属を担持している貴金属担持金属酸化物粒子を有する、二層構造排ガス浄化触媒10とする。またこのような二層構造排ガス浄化触媒10を、上流側触媒コンバータにおいて用い、且つこの上流側触媒コンバータにおける空燃比が14.00〜14.60未満になるようにして内燃機関を運転させる、内燃機関の制御方法とする。
【選択図】 図1
Description
図1に示すように、本発明の二層構造排ガス浄化触媒10では、基材11上に配置されている内側触媒層12、及びこの内側触媒層12上に配置されている外側触媒層13を有する。ここでこの外側触媒層13は、ロジウム担持ジルコニア粒子を有し、且つ白金を有さない。また内側触媒層12は、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム及び白金からなる群より選択される貴金属を担持している貴金属担持金属酸化物粒子を有する。
本発明の二層構造排ガス浄化触媒の外側触媒層のロジウム担持ジルコニア粒子は、ジルコニアに対して任意の量でロジウムを有することができ、例えばジルコニア担体に対して0.5〜2質量%の量でロジウムを有することができる。また外側触媒層はロジウム担持ジルコニア粒子以外に更に、貴金属を担持している又は担持していないアルミナ粒子、白金を担持していないセリア粒子、特に貴金属を担持していないセリア粒子等の他の金属酸化物粒子を有することもでき、これらの粒子はロジウム担持ジルコニア粒子に対して任意の割合、例えばロジウム担持ジルコニア粒子:他の金属酸化物粒子が質量比で1:9〜9:1になる割合で混合することができる。
本発明の二層構造排ガス浄化触媒の内側触媒層の貴金属担持金属酸化物粒子は、金属酸化物粒子に対して任意の量でルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム及び白金からなる群より選択される貴金属、特に白金及び/又はパラジウムを有することができる。これらの貴金属は例えば、金属酸化物粒子に対して0.5〜2質量%の量で担持させることができる。
本発明の内燃機関の制御方法では、図3に示すような上流側触媒コンバータ21及びこの上流側触媒コンバータ21の排ガス流れ下流側に配置されている下流側触媒コンバータ22を有する排ガス浄化装置20を用いる。本発明の内燃機関の制御方法では、この上流側触媒コンバータにおいて本発明の二層構造排ガス浄化触媒を用い、且つこの上流側触媒コンバータに流入する排ガスがスライトリッチになるようにして、内燃機関を制御する。尚、下流側触媒コンバータにおいては、三元触媒、NOx触媒等の任意の触媒を用いることができる。
ジニトロジアンミン白金硝酸水溶液をセリア担体粉末に含浸させ、これを120℃で2時間にわたって乾燥し、400℃で1時間にわたって焼成して、白金担持セリア粒子を得た。その後、この白金担持セリア粒子を高比表面積アルミナ粒子と1:1の質量比で混合し、白金担持セリア粒子−アルミナ粒子の混合粉末を得た。また、硝酸ロジウム水溶液をジルコニア担体粉末に含浸させ、これを120℃で2時間にわたって乾燥し、400℃で1時間にわたって焼成して、ロジウム担持ジルコニア粒子を得た。
実施例1の場合と同様にして実施例2の触媒担持ハニカムを得た。但しここでは、内側触媒層のにおいて、アルミナ粒子の代わりに、白金担持アルミナ粒子(質量比1:1)を用いた。外側及び内側触媒層の詳細については下記の表1に示している。
実施例1の場合と同様にして実施例3の触媒担持ハニカムを得た。但しここでは、内側触媒層において、白金担持セリア粒子−アルミナ粒子の混合粉末の代わりに、セリア粒子−白金担持アルミナ粒子の混合粉末(質量比1:1)を用いた。外側及び内側触媒層の詳細については下記の表1に示している。
実施例2の場合と同様にして実施例4の触媒担持ハニカムを得た。但しここでは、外側触媒層において、ロジウム担持ジルコニア粒子の代わりに、ロジウム担持ジルコニア粒子−セリア粒子(質量比1:0.1)の混合粉末を用いた。外側及び内側触媒層の詳細については下記の表1に示している。
実施例1で使用するのと同じ白金担持セリア粒子、ロジウム担持ジルコニア粒子及びアルミナ粒子を、実施例1と同じ量で全て混合して混合粉末を得、この混合粉末をハニカム基材にコートすることによって、比較例の触媒担持ハニカムを得た。触媒層の詳細については下記の表1に示している。
実施例及び比較例の触媒担持ハニカムのそれぞれについて、リーン、ストイキ及びリッチを繰返すモードで制御されている排気量2.4リットルのガソリンエンジンからの排ガスを、触媒床温が約900℃になるようにして300時間にわたって供給して、模擬耐久を行った。その後、実施例及び比較例の触媒担持ハニカムのそれぞれに、排気量2.4リットルのガソリンエンジンからの排ガスを、空燃比がスライトリッチである14.52になるように制御して供給し、触媒担持ハニカムの出口側でのガス組成を求めた。結果は図6〜8で示している。
実施例1及び比較例の触媒担持ハニカムのそれぞれについて、評価1の場合と同様にして耐久を行った。その後、実施例1及び比較例の触媒担持ハニカムのそれぞれに、排気量2.4リットルのガソリンエンジンからの排ガスを、空燃比がスライトリッチである14.4になるように制御して供給し、触媒担持ハニカムの出口側でのNOx濃度ガスを求めた。またこの試験の間には燃料カット(fuel cut)を行った。結果は図9で示している。
実施例1の触媒担持ハニカムについて、評価1の場合と同様にして耐久を行った。その後、この触媒担持ハニカムに、排気量2.4リットルのガソリンエンジンからの排ガスを、空燃比がスライトリッチである14.52になるようにして制御して供給した。この触媒担持ハニカムの入り口側及び出口側での空燃比をO2センサによって評価した。結果は図10に示している。
11 基材
12 下側触媒層
13 上側触媒層
20 本発明の内燃機関制御方法で使用する排ガス浄化装置
21 上流側触媒コンバータ
22 下流側触媒コンバータ
23 フロントO2センサ
24 リアO2センサ
28 内燃機関
29 排ガス流れ方向を示す矢印
Claims (6)
- 基材上に配置されている内側触媒層、及びこの内側触媒層上に配置されている外側触媒層を有する二層構造排ガス浄化触媒であって、
前記外側触媒層が、ロジウム担持ジルコニア粒子を有し、且つ白金を有さず、且つ
前記内側触媒層が、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム及び白金からなる群より選択される貴金属を担持している金属酸化物粒子を有する、
二層構造排ガス浄化触媒。 - 前記外側触媒層が、ロジウム以外の貴金属を有さない、請求項1に記載の二層構造排ガス浄化触媒。
- 前記外側触媒層が更に、白金を担持していないセリア粒子を有する、請求項1又は2に記載の二層構造排ガス浄化触媒。
- 前記内側触媒層が、白金担持セリア粒子を有する、請求項1〜3のいずれかに記載の二層構造排ガス浄化触媒。
- 上流側触媒コンバータ及びこの上流側触媒コンバータの排ガス流れ下流側に配置されている下流側触媒コンバータを有する排ガス浄化装置を用いる、内燃機関の制御方法であって、
請求項1〜4のいずれかに記載の二層構造排ガス浄化触媒を、前記上流側触媒コンバータにおいて用い、且つ前記上流側触媒コンバータにおける空燃比が14.00以上14.60未満になるようにして内燃機関を運転させる、内燃機関の制御方法。 - 空燃比14.00〜14.55で前記内燃機関を運転させる、請求項5に記載の制御方法。
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