JP2017200675A - 内燃機関の排ガス浄化触媒 - Google Patents
内燃機関の排ガス浄化触媒 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017200675A JP2017200675A JP2016092554A JP2016092554A JP2017200675A JP 2017200675 A JP2017200675 A JP 2017200675A JP 2016092554 A JP2016092554 A JP 2016092554A JP 2016092554 A JP2016092554 A JP 2016092554A JP 2017200675 A JP2017200675 A JP 2017200675A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- catalyst
- layer
- exhaust gas
- upstream
- length
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 400
- 238000000746 purification Methods 0.000 title claims abstract description 100
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 150
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 87
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 85
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 claims abstract description 54
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims abstract description 10
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 52
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 126
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 72
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 25
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 25
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 25
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 22
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 16
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 16
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 16
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 14
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 6
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 239000011232 storage material Substances 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 2
- 238000013316 zoning Methods 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 description 1
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 229930195734 saturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/024—Multiple impregnation or coating
- B01J37/0244—Coatings comprising several layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
- B01D53/945—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific catalyst
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
- B01D53/9454—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific device
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/10—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of rare earths
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
- B01J23/44—Palladium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
- B01J23/46—Ruthenium, rhodium, osmium or iridium
- B01J23/464—Rhodium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/54—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/56—Platinum group metals
- B01J23/63—Platinum group metals with rare earths or actinides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/19—Catalysts containing parts with different compositions
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/101—Three-way catalysts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
- B01D2255/102—Platinum group metals
- B01D2255/1021—Platinum
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
- B01D2255/102—Platinum group metals
- B01D2255/1023—Palladium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
- B01D2255/102—Platinum group metals
- B01D2255/1025—Rhodium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
- B01D2255/902—Multilayered catalyst
- B01D2255/9022—Two layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
- B01D2255/902—Multilayered catalyst
- B01D2255/9025—Three layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
- B01D2255/903—Multi-zoned catalysts
- B01D2255/9032—Two zones
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
- B01D2255/903—Multi-zoned catalysts
- B01D2255/9035—Three zones
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
- B01D2255/908—O2-storage component incorporated in the catalyst
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/40—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
Description
この三元触媒は、主に白金(Pt)、パラジウム(Pd)及びロジウム(Rh)を触媒金属として含み、一層の触媒層内に上記3種の触媒金属が混合された触媒、又は触媒層を上層と下層とに分けて、それぞれに触媒金属が分離担持された触媒、又は排ガス流れ方向に対して上流側と下流側とに分けて、それぞれに触媒金属が分離担持された触媒等の種々のタイプの触媒が提案されている。
この課題への対応として、触媒の早期昇温を狙って、三元触媒をエンジン近接位置に搭載したシステムが検討されている。しかしながら、このようなエンジンの近接位置に触媒を搭載したシステムでは、排気圧力の上昇によって、エンジン性能が低下してしまうという問題もある。したがって、より厳しい排ガス規制に対応し、触媒の圧力損失を抑制するためにも、さらなる触媒性能の向上が求められている。
一般に、図13に示すように、貴金属担持量を増大するほど、また、触媒温度が高いほど、排ガス浄化性能は優れる。このため、触媒の昇温過程において、排ガス浄化効率を高めるには、触媒活性成分である貴金属の担持量を増大する手法が用いられるが、コストが極めて高価になるという問題がある。
とくに、高担持量のRhを上流部分の上層に配置することで、低温時の排ガス浄化性能を向上できる。
また、第2の触媒層及び第1の触媒層のそれぞれの層における触媒成分の総担持量を均一に担持する場合よりも効率の高い浄化性能が得られるため、結果的に貴金属の母材(サポート材)を含む触媒ウォッシュコート量や貴金属担持量の低減が可能となり、排気圧力の低下と触媒コストの削減が図れる。
さらに、触媒の排圧低下は、エンジン近接位置への触媒搭載が可能になるため、冷態時のさらなる排ガス低減をもたらす。
しかし、基材の長さが短すぎる場合、高負荷時の高排ガス流量時に、第2の触媒層へのガス拡散性が悪化し、触媒の酸素吸蔵能力が大幅に低下する。一般に、三元触媒の酸素吸蔵能力は、雰囲気変動時における排ガス浄化性能(とくに、NOx浄化性能)の悪化を抑制するために重要である。酸素吸蔵能力が低すぎると、排ガス浄化性能のロバスト性が低下してしまう。
また、触媒の酸素吸蔵能力は酸素吸蔵材の種類や担持重量だけでなく、貴金属の共存作用に基づく貴金属担持量の依存性も強いことがわかっている。
従って、第2の触媒層は、Pdの担持密度と、酸素吸蔵能力に基づいて、最適な長さを設定するとよい(図5、6参照)。
また、第1の触媒層(上触媒層)及び第2の触媒層(下触媒層)に一定の担持量を均一に担持する場合よりも効率よい浄化性能が得られるため、結果的に貴金属担持量を低減可能となり、触媒コストを安価にできる。また、排ガス浄化性能の向上によって、触媒ウォッシュコート量を削減した設定や、触媒容量を小さくした設定が可能になるので、排気圧力の上昇抑制によるエンジン性能の向上も図れる。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
図1に示すように、内燃機関(例えばガソリンエンジン)1の燃焼室(不図示)と連通する排気ポート3が気筒毎に形成されている。そして、エンジン1には夫々の排気ポート3と連通するように排気管(排気通路)5が接続されている。
排気管5の排ガス流れ方向下流には、排気過給機7が設けられている。排気過給機7ではタービンハウジング9と排気管5とが連通し、エンジン1から排出される排ガスeのエネルギを利用して吸入された吸気を圧縮し、エンジン1の燃焼室に供給する。
排気管5には、排ガス浄化触媒11をケーシング13内に内蔵した触媒装置15が設けられている。
また、触媒層23は、排ガスの流れに接する第1の触媒層27と、第1の触媒層27の担持基材21側表面に形成され、担持基材21の表面に近い第2の触媒層25とから構成され、第2の触媒層25に担持された触媒成分はパラジウム(Pd)を含み、第1の触媒層27に担持される触媒成分はロジウム(Rh)を含んで構成される。なお、第2の触媒層25に担持された触媒成分は酸素吸蔵材(OSC材)を含んでも良く、パラジウム(Pd)の一部、もしくは全部をPtにかえてもよい。さらに、第1の触媒層27に担持された触媒成分はOSC材を含んでもよい。
第2の触媒層25に担持された触媒成分はPd及びOSC材及び、第1の触媒層27に担持される触媒成分はRhを含んで構成されることで、いわゆる三元触媒としての機能を有し、排ガス中のHC及びCOを酸化し、かつNOxを還元して無害なN2、CO2及びH2Oに変換する。
なお、各貴金属の触媒浄化性能を図12に示し、Rhは担持量当たりの浄化性能がPdに比べて高いことがわかっている。
また、図12からも示されるように高担持密度のRhを上流部分の上層に配置することで、低温時の排ガス浄化性能を向上できる。また、低担持密度のRhを下流部分の上層に配置することで、高負荷時の高排ガス流量時における排ガス浄化性能を確保できる。すなわち、高排ガス流量時であっても上層のRhと排ガスとの接触性のよさを利用して、排ガス浄化性能を確保する。
また、触媒の酸素吸蔵能力はOSC材の種類や担持重量だけでなく、貴金属の共存作用に基づく貴金属担持量の依存性も強いことがわかっている。
従って、第2の触媒層25は、Pdの担持密度と、OSC材の酸素吸蔵能力に基づいて、最適な長さを設定するとよい(図5、6参照)。
このような実施形態によれば、第2の触媒下流層25b、55bの部分はPd及びOSC材の担持量が共にゼロであるので、Pd及びOSC材は、第2の触媒上流層25a、55aにのみ担持されており、排ガス温度が高い上流側にPdを集中的に配置し、担持することで、とくに、低温時において効率よい排ガス浄化が可能になる。
第2の触媒層25のPd(OSC材含む)、及び第1の触媒層27のRhのそれぞれの担持量の総量を一定として、すなわち、総貴金属担持量を一定にして、分割領域(ゾーン)を変更したものについて、所定の試験運転パターンによって、冷態始動後の一定時間、及び高負荷運転時のそれぞれについて、排ガス中のNOx、CO、HCの排出量及び浄化特性を評価した。
比較例2は、第2の触媒層135の触媒成分のPdを担持基材21の長さの1/2とした場合である。第1の触媒層137は、比較例1と同様に、Rhを担持基材21の全長に亘って担持した場合である。
そして、比較例1、比較例2、実施例1、実施例2、実施例3の夫々におけるPd、Rhの担持密度は、図7に示した夫々の模式図の下部に、分割領域毎に(ゾーン毎に)記載した。
図8は、比較例1、2と実施例1とのエンジン冷態始動の一定時間(数十秒)の排ガス浄化性能の比較を示す。横軸にエンジン冷態始動後の経過時間を示し、縦軸上部にNOx濃度、縦軸中部にTHC濃度、縦軸下部に車速をそれぞれ示す。実線が実施例1、点線が比較例2、一点鎖線が比較例1を示す。これら試験結果より明らかなように実線で示す実施例1が比較例1、2に比較して、NOx濃度及びHC濃度が低減したことが見られた。このように、第2の触媒層25のPdのゾーン化、及び第1の触媒層27のRhのゾーン化によって、触媒昇温時のNOx、HCともに大幅に低減したことが確認できた。
5 排気管(排ガス通路)
11 排ガス浄化触媒
15 触媒装置
21 担持基材(基材)
23 触媒層
25、55、65 第2の触媒層
27、57、67 第1の触媒層
25a、55a、65a 第2の触媒上流層
27a、57a、67a 第1の触媒上流層
25b、55b、65b 第2の触媒下流層
27b、57b、67b 第1の触媒下流層
Pd、Rh、OSC 触媒成分
Claims (7)
- 内燃機関の排ガス通路に配設され、基材と、該基材の表面に形成された触媒層と、該触媒層に担持された触媒成分とを備える内燃機関の排ガス浄化触媒において、
前記触媒層は、排ガス流れに接する第1の触媒層と、
前記第1の触媒層の基材側表面に形成される第2の触媒層と、から形成され、
前記第1の触媒層に担持される触媒成分はロジウム(Rh)を含み、
前記第2の触媒層に担持される触媒成分はパラジウム(Pd)と白金(Pt)の少なくとも一方を含み、
前記第1の触媒層の前記Rhの担持量は、前記基材の上流端から下流端にわたり基材を複数領域に分割した長さ毎に段階的に減少するように形成され、
前記第2の触媒層の前記PdまたはPtの担持量は、前記基材の上流端から下流端にわたり基材を複数領域に分割した長さ毎に段階的にゼロも含み減少するように形成されたことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化触媒。 - 前記第2の触媒層における前記排ガス流れに対し上流端側の分割領域である第2の触媒上流層の長さは、前記第1の触媒層における前記上流端側の分割領域である第1の触媒上流層の長さ以上であることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の排ガス浄化触媒。
- 前記第2の触媒層は、前記第2の触媒上流層と該第2の触媒上流層の前記排ガス流れに対し下流側の第2の触媒下流層とから形成され、前記第2の触媒下流層は、前記PdまたはPtの担持量がゼロであることを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の排ガス浄化触媒。
- 前記第2の触媒上流層の長さは、前記第1の触媒上流層の長さを超え、前記第2の触媒上流層は、前記基材の上流端から下流側に基材全長の65〜85%の範囲に至るまで形成されることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の排ガス浄化触媒。
- 前記第1の触媒上流層の長さは、前記基材の上流端から下流側に基材全長の30〜50%の範囲に至るまで形成されることを特徴とする請求項4に記載の内燃機関の排ガス浄化触媒。
- 前記第2の触媒上流層の長さと、前記第1の触媒上流層の長さとが同一であり、前記第1の触媒上流層は、前記基材の上流端から下流側に基材全長の50〜60%の範囲に至るまで形成されることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の排ガス浄化触媒。
- 前記第2の触媒上流層と前記第1の触媒上流層とは同一長さを有し、前記第2の触媒下流層と前記第1の触媒下流層とは同一長さを有し、前記第1の触媒上流層及び前記第2の触媒上流層は、前記基材の上流端から下流側に基材全長の30〜50%の範囲に至るまで形成されることを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の排ガス浄化触媒。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016092554A JP6724531B2 (ja) | 2016-05-02 | 2016-05-02 | 内燃機関の排ガス浄化触媒 |
US15/471,124 US20170312691A1 (en) | 2016-05-02 | 2017-03-28 | Exhaust gas purification catalyst for internal combustion engine |
EP17163484.3A EP3241614A1 (en) | 2016-05-02 | 2017-03-29 | Exhaust gas purification catalyst for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016092554A JP6724531B2 (ja) | 2016-05-02 | 2016-05-02 | 内燃機関の排ガス浄化触媒 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017200675A true JP2017200675A (ja) | 2017-11-09 |
JP6724531B2 JP6724531B2 (ja) | 2020-07-15 |
Family
ID=58464234
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016092554A Active JP6724531B2 (ja) | 2016-05-02 | 2016-05-02 | 内燃機関の排ガス浄化触媒 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20170312691A1 (ja) |
EP (1) | EP3241614A1 (ja) |
JP (1) | JP6724531B2 (ja) |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019072209A (ja) * | 2017-10-16 | 2019-05-16 | 株式会社三洋物産 | 遊技機 |
JP2019072203A (ja) * | 2017-10-16 | 2019-05-16 | 株式会社三洋物産 | 遊技機 |
JP2019072204A (ja) * | 2017-10-16 | 2019-05-16 | 株式会社三洋物産 | 遊技機 |
JP2019072205A (ja) * | 2017-10-16 | 2019-05-16 | 株式会社三洋物産 | 遊技機 |
JP2019072212A (ja) * | 2017-10-16 | 2019-05-16 | 株式会社三洋物産 | 遊技機 |
JP2019072210A (ja) * | 2017-10-16 | 2019-05-16 | 株式会社三洋物産 | 遊技機 |
JP2019072211A (ja) * | 2017-10-16 | 2019-05-16 | 株式会社三洋物産 | 遊技機 |
JP2019072207A (ja) * | 2017-10-16 | 2019-05-16 | 株式会社三洋物産 | 遊技機 |
JP2019072206A (ja) * | 2017-10-16 | 2019-05-16 | 株式会社三洋物産 | 遊技機 |
WO2019163403A1 (ja) * | 2018-02-21 | 2019-08-29 | 株式会社キャタラー | 排ガス浄化触媒装置 |
WO2020105545A1 (ja) * | 2018-11-21 | 2020-05-28 | 株式会社キャタラー | 排ガス浄化装置及びその製造方法 |
JP2020082070A (ja) * | 2018-11-21 | 2020-06-04 | 株式会社キャタラー | 排ガス浄化装置及びその製造方法 |
CN114109568A (zh) * | 2020-08-28 | 2022-03-01 | 丰田自动车株式会社 | 排气净化装置 |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11161098B2 (en) * | 2018-05-18 | 2021-11-02 | Umicore Ag & Co. Kg | Three-way catalyst |
EP3915680A4 (en) * | 2019-01-22 | 2022-03-09 | Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. | CATALYST FOR PURIFYING AN EXHAUST GAS |
US11788450B2 (en) * | 2020-10-30 | 2023-10-17 | Johnson Matthey Public Limited Company | TWC catalysts for gasoline engine exhaust gas treatments |
KR20230131509A (ko) * | 2022-03-07 | 2023-09-14 | 현대자동차주식회사 | 배기가스 정화용 촉매 및 이의 제조 방법 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007021456A (ja) * | 2005-07-21 | 2007-02-01 | Cataler Corp | 排ガス浄化用触媒 |
JP2009019537A (ja) * | 2007-07-11 | 2009-01-29 | Mazda Motor Corp | 排気ガス浄化装置 |
US20090041643A1 (en) * | 2007-08-09 | 2009-02-12 | Michel Deeba | Multilayered Catalyst Compositions |
WO2010110298A1 (ja) * | 2009-03-26 | 2010-09-30 | 株式会社 キャタラー | 排ガス浄化用触媒 |
JP2010253447A (ja) * | 2009-04-28 | 2010-11-11 | Cataler Corp | 排ガス浄化用触媒 |
JP2012020276A (ja) * | 2010-01-04 | 2012-02-02 | Toyota Motor Corp | 排ガス浄化用触媒 |
US20120128558A1 (en) * | 2010-11-22 | 2012-05-24 | Nunan John G | Three-Way Catalyst Having an Upstream Multi-Layer Catalyst |
JP2013136032A (ja) * | 2011-12-28 | 2013-07-11 | Toyota Motor Corp | 排ガス浄化用触媒 |
WO2015087871A1 (ja) * | 2013-12-13 | 2015-06-18 | 株式会社キャタラー | 排ガス浄化用触媒 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5287884B2 (ja) | 2011-01-27 | 2013-09-11 | トヨタ自動車株式会社 | 排ガス浄化用触媒 |
JP6102608B2 (ja) | 2013-07-26 | 2017-03-29 | マツダ株式会社 | 排気ガス浄化用触媒 |
-
2016
- 2016-05-02 JP JP2016092554A patent/JP6724531B2/ja active Active
-
2017
- 2017-03-28 US US15/471,124 patent/US20170312691A1/en not_active Abandoned
- 2017-03-29 EP EP17163484.3A patent/EP3241614A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007021456A (ja) * | 2005-07-21 | 2007-02-01 | Cataler Corp | 排ガス浄化用触媒 |
JP2009019537A (ja) * | 2007-07-11 | 2009-01-29 | Mazda Motor Corp | 排気ガス浄化装置 |
US20090041643A1 (en) * | 2007-08-09 | 2009-02-12 | Michel Deeba | Multilayered Catalyst Compositions |
WO2010110298A1 (ja) * | 2009-03-26 | 2010-09-30 | 株式会社 キャタラー | 排ガス浄化用触媒 |
JP2010227799A (ja) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Cataler Corp | 排ガス浄化用触媒 |
US20120040824A1 (en) * | 2009-04-28 | 2012-02-16 | Minoru Itou | Exhaust gas-purifying catalyst |
JP2010253447A (ja) * | 2009-04-28 | 2010-11-11 | Cataler Corp | 排ガス浄化用触媒 |
JP2012020276A (ja) * | 2010-01-04 | 2012-02-02 | Toyota Motor Corp | 排ガス浄化用触媒 |
US20120283091A1 (en) * | 2010-01-04 | 2012-11-08 | Sunada Tomoaki | Catalyst for converting exhaust gases |
US20120128558A1 (en) * | 2010-11-22 | 2012-05-24 | Nunan John G | Three-Way Catalyst Having an Upstream Multi-Layer Catalyst |
JP2014509242A (ja) * | 2010-11-22 | 2014-04-17 | ユミコア・アクチエンゲゼルシャフト・ウント・コムパニー・コマンディットゲゼルシャフト | 上流多層触媒を有する三元触媒系 |
JP2013136032A (ja) * | 2011-12-28 | 2013-07-11 | Toyota Motor Corp | 排ガス浄化用触媒 |
US20140357480A1 (en) * | 2011-12-28 | 2014-12-04 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purification catalyst |
WO2015087871A1 (ja) * | 2013-12-13 | 2015-06-18 | 株式会社キャタラー | 排ガス浄化用触媒 |
US20160199815A1 (en) * | 2013-12-13 | 2016-07-14 | Cataler Corporation | Exhaust cleaning catalyst |
Cited By (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019072203A (ja) * | 2017-10-16 | 2019-05-16 | 株式会社三洋物産 | 遊技機 |
JP2019072204A (ja) * | 2017-10-16 | 2019-05-16 | 株式会社三洋物産 | 遊技機 |
JP2019072205A (ja) * | 2017-10-16 | 2019-05-16 | 株式会社三洋物産 | 遊技機 |
JP2019072212A (ja) * | 2017-10-16 | 2019-05-16 | 株式会社三洋物産 | 遊技機 |
JP2019072210A (ja) * | 2017-10-16 | 2019-05-16 | 株式会社三洋物産 | 遊技機 |
JP2019072211A (ja) * | 2017-10-16 | 2019-05-16 | 株式会社三洋物産 | 遊技機 |
JP2019072207A (ja) * | 2017-10-16 | 2019-05-16 | 株式会社三洋物産 | 遊技機 |
JP2019072206A (ja) * | 2017-10-16 | 2019-05-16 | 株式会社三洋物産 | 遊技機 |
JP2019072209A (ja) * | 2017-10-16 | 2019-05-16 | 株式会社三洋物産 | 遊技機 |
JPWO2019163403A1 (ja) * | 2018-02-21 | 2021-01-14 | 株式会社キャタラー | 排ガス浄化触媒装置 |
WO2019163403A1 (ja) * | 2018-02-21 | 2019-08-29 | 株式会社キャタラー | 排ガス浄化触媒装置 |
JP7017621B2 (ja) | 2018-02-21 | 2022-02-08 | 株式会社キャタラー | 排ガス浄化触媒装置 |
WO2020105545A1 (ja) * | 2018-11-21 | 2020-05-28 | 株式会社キャタラー | 排ガス浄化装置及びその製造方法 |
CN113056331A (zh) * | 2018-11-21 | 2021-06-29 | 株式会社科特拉 | 排气净化装置及其制造方法 |
JP2020082070A (ja) * | 2018-11-21 | 2020-06-04 | 株式会社キャタラー | 排ガス浄化装置及びその製造方法 |
JP7340954B2 (ja) | 2018-11-21 | 2023-09-08 | 株式会社キャタラー | 排ガス浄化装置及びその製造方法 |
CN113056331B (zh) * | 2018-11-21 | 2023-10-03 | 株式会社科特拉 | 排气净化装置及其制造方法 |
CN114109568A (zh) * | 2020-08-28 | 2022-03-01 | 丰田自动车株式会社 | 排气净化装置 |
JP2022039147A (ja) * | 2020-08-28 | 2022-03-10 | トヨタ自動車株式会社 | 排ガス浄化装置 |
JP7235417B2 (ja) | 2020-08-28 | 2023-03-08 | トヨタ自動車株式会社 | 排ガス浄化装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6724531B2 (ja) | 2020-07-15 |
US20170312691A1 (en) | 2017-11-02 |
EP3241614A1 (en) | 2017-11-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6724531B2 (ja) | 内燃機関の排ガス浄化触媒 | |
JP2017200676A (ja) | 内燃機関の排ガス浄化触媒 | |
JP6353919B2 (ja) | 排ガス浄化用触媒 | |
JP6381663B2 (ja) | 排ガス浄化用触媒 | |
JP6611611B2 (ja) | 排ガス浄化用触媒 | |
JP6724532B2 (ja) | 排ガス浄化触媒の製造方法及び排ガス浄化触媒 | |
JP6353918B2 (ja) | 排ガス浄化用触媒 | |
JP6864677B2 (ja) | 排ガス浄化用触媒 | |
JP6655060B2 (ja) | 排ガス浄化用触媒 | |
JP6487982B1 (ja) | 排ガス浄化用触媒 | |
JP6539666B2 (ja) | 排ガス浄化用触媒 | |
JP6041988B2 (ja) | 排気ガス浄化用触媒 | |
US9694354B2 (en) | Exhaust gas catalyst | |
US20200340383A1 (en) | Exhaust gas purification catalyst | |
KR101483651B1 (ko) | 내연 기관용 가스 정화 촉매 | |
JP2007278100A (ja) | 排気ガス浄化装置 | |
JPWO2019012874A1 (ja) | 排ガス浄化用触媒 | |
JP5232258B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP7130622B2 (ja) | 排ガス浄化用触媒 | |
JP6916624B2 (ja) | 排ガス浄化装置および排ガス浄化用触媒 | |
JP2021126636A (ja) | 排ガス浄化触媒装置 | |
JP7215487B2 (ja) | 排ガス浄化触媒 | |
JP2023060395A (ja) | 排ガス浄化装置 | |
JP2020131060A (ja) | 内燃機関の排気浄化触媒 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190322 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20191121 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20191126 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20200120 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200323 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200526 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200608 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6724531 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |