JP4946658B2 - Exhaust gas purification catalyst device - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンの排気ガス浄化触媒装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification catalyst device for an engine.
エンジンの排気ガス浄化触媒装置に関しては、エンジン冷間始動時のような排気ガス温度が低いときの低温浄化性能の確保が求められるとともに、エンジンの加速運転時のような排気ガス温度が高いときの触媒の劣化を抑えることが求められる。低温浄化性能に関しては、触媒が十分に活性化していない排気ガス低温時に、未浄化排気ガスの排出を如何に抑えるか、また、触媒を如何に早く活性化させるかが課題となる。一方、触媒の熱劣化に関しては、触媒金属のシンタリングを抑制すること、触媒金属を担持する酸素吸蔵放出材、その他の金属酸化物系サポート材の結晶構造の変化による比表面積の低下を抑制することが課題となる。 Regarding engine exhaust gas purification catalyst devices, it is required to ensure low temperature purification performance when the exhaust gas temperature is low, such as when the engine is cold start, and when the exhaust gas temperature is high such as during engine acceleration operation. It is required to suppress deterioration of the catalyst. With regard to the low-temperature purification performance, the problem is how to suppress the emission of unpurified exhaust gas and how quickly the catalyst is activated at a low temperature of the exhaust gas where the catalyst is not sufficiently activated. On the other hand, regarding thermal degradation of the catalyst, it suppresses the sintering of the catalyst metal, and suppresses the decrease in the specific surface area due to the change in the crystal structure of the oxygen storage / release material supporting the catalyst metal and other metal oxide-based support materials. Is a problem.
これまでの触媒金属の高分散担持技術やサポート材の複合化技術の開発・進歩により、上記触媒の熱劣化の課題に関しては解決されつつある。しかし、低温時の未浄化排気ガスの排出問題に関しては、HC吸着材の利用が図られている程度であり、また、触媒の早期活性化に関しても、触媒をエンジンに近付けて配置すること等により、触媒の早期昇温が図られている程度に過ぎない。 Due to the development and advancement of the high-dispersion support technology of catalyst metal and the composite technology of support materials, the problem of thermal degradation of the catalyst is being solved. However, with regard to the problem of emission of unpurified exhaust gas at low temperatures, the use of HC adsorbents has only been attempted, and for early activation of the catalyst, the catalyst is placed close to the engine, etc. The catalyst is only heated to an early temperature.
例えば、特許文献1には、エンジンの排気通路に、三元触媒とHCトラップ触媒とNOxトラップ触媒とを上流側から順に配置することが記載されている。これは、エンジン冷間始動時には排気空燃比がリッチとなるリッチ運転を行なうことにより、NOx排出量の低減と触媒の早期昇温を図り、そのときにエンジンから比較的多量に排出されるHCはHCトラップ触媒にトラップするというものである。
For example,
特許文献2には、エンジンの排気通路の上流側に配置した三元触媒と下流側に配置したHCトラップ触媒との間に二次エア管を接続し、HCトラップ触媒がHCを脱離する温度になったら、上記触媒間に二次エアを供給することが記載されている。これは、二次エアの供給によってHCトラップ触媒を酸素過剰雰囲気にし、脱離するHCの浄化を促進するというものである。
特許文献3には、エンジンの排気通路に、その上流側から順に、HC吸着材、NOx吸着材及びNOx触媒又は三元触媒を設けることが記載されている。これは、エンジンの冷間始動時などの触媒が活性温度域に達していない低温時には、HC吸着材及びNOx吸着材にて排気ガス中のHC及びNOxを吸着し、触媒が活性温度域に達した後に、HC吸着材及びNOx吸着材から脱離するHCやNOxを触媒にて浄化するというものである。
ところで、エンジンには、低燃費で高出力が得られることが要求される。この相反する要求のために、燃料噴射制御、空燃比制御、点火制御等のエンジン制御技術、動弁系部品の低摩擦化技術、エンジン本体の構造に関する技術の開発が進められている。例えば、燃料を気筒内燃焼室に直接噴射供給する直噴エンジンとし、エンジン本体の構造の面からは高圧縮比エンジンとすることが行なわれている。 By the way, the engine is required to obtain high output with low fuel consumption. In order to meet these conflicting demands, engine control technologies such as fuel injection control, air-fuel ratio control, ignition control, etc., technology for reducing friction of valve system components, and technology related to the structure of the engine body are being developed. For example, a direct injection engine that directly injects fuel into an in-cylinder combustion chamber is used, and a high compression ratio engine is used in terms of the structure of the engine body.
しかし、直噴エンジンとした場合、エンジン冷間時には気筒内での燃料の気化が不十分になり易く、HCの排出量が増大する。また、高圧縮比とすると、燃料の気化が不十分になりやすく、また、燃料が気筒内の未燃焼領域(シリンダブロックの上面とシリンダヘッドの下面の間に画成されるクレビス等)に押し込まれ易くなり、HCの排出量が増大する。 However, in the case of a direct injection engine, when the engine is cold, fuel vaporization in the cylinder tends to be insufficient, and the amount of HC emission increases. Also, if the compression ratio is high, fuel vaporization tends to be insufficient, and the fuel is pushed into an unburned area in the cylinder (such as a clevis defined between the upper surface of the cylinder block and the lower surface of the cylinder head). This increases the amount of HC emission.
また、エンジン出力には排気系の構造も関係する。すなわち、排気ガス浄化触媒は排気ガスの流れを妨げてエンジンの背圧を増大させる一因となる。また、各気筒毎に排出された排気ガスの圧力が他気筒の排気の邪魔をする排気干渉が排気マニホールドで生ずるという問題がある。従って、エンジン出力向上のために背圧(排気抵抗)を小さくすることが求められる。 The engine output is also related to the structure of the exhaust system. That is, the exhaust gas purification catalyst is a factor that increases the back pressure of the engine by hindering the flow of exhaust gas. In addition, there is a problem that exhaust interference occurs in the exhaust manifold where the pressure of the exhaust gas discharged for each cylinder interferes with the exhaust of other cylinders. Therefore, it is required to reduce the back pressure (exhaust resistance) in order to improve engine output.
そのためには、例えば4気筒エンジンであれば、排気マニホールドの4本の分岐管を2本にまとめ、さらにその2本を1本にまとめるというように、段階的に集合させていくことにより排気干渉を抑えるとともに、エンジン本体から排気マニホールドの集合部までの距離を長くし(例えば65cm以上)、その下流側に触媒を設けることが背圧増加を抑える上で有効になる。 For that purpose, for example, in the case of a four-cylinder engine, exhaust interference is obtained by collecting the four branch pipes of the exhaust manifold into two, and then combining the two into one. It is effective to increase the back pressure by increasing the distance from the engine body to the exhaust manifold assembly (for example, 65 cm or more) and providing a catalyst downstream thereof.
しかし、エンジン本体から触媒までの距離が長くなると、触媒金属のシンタリング抑制及びサポート材の結晶構造の破壊抑制には有利になるものの、触媒に達するまでの排気ガス温度の低下が大きくなるため、低温浄化性能の向上(触媒の早期活性化及び未浄化排気ガスの排出抑制)の面からは極めて不利になる。 However, when the distance from the engine body to the catalyst is increased, it is advantageous for suppressing the sintering of the catalyst metal and the crystal structure of the support material, but the exhaust gas temperature decreases until reaching the catalyst. This is extremely disadvantageous from the viewpoint of improving the low-temperature purification performance (early catalyst activation and suppression of emission of unpurified exhaust gas).
これに対し、従来は上述の如きHCトラップ触媒による未浄化HCの排出抑制、CO酸化触媒による三元触媒の早期活性化など、各課題に対して個別的に対応されているが、十分な対応がなされているとは言い難い。未浄化排気ガスの排出抑制に関しても、触媒材料技術の観点からの大きな進展はみらず、触媒の早期活性化に関しても、さらなる技術進歩が求められている。 On the other hand, in the past, each problem has been individually addressed, such as suppression of unpurified HC emissions by the HC trap catalyst as described above, and early activation of the three-way catalyst by the CO oxidation catalyst. It is hard to say that has been made. Regarding the suppression of the emission of unpurified exhaust gas, no significant progress has been made from the viewpoint of catalyst material technology, and further technical progress is required for the early activation of the catalyst.
そこで、本発明は、未浄化排気ガスの排出を抑制しつつ、触媒の早期活性化を図ることができるようにする、すなわち、触媒の低温浄化性能の問題を統轄的に解決することを課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to enable early activation of the catalyst while suppressing the emission of unpurified exhaust gas, that is, to solve the problem of the low-temperature purification performance of the catalyst in a unified manner. To do.
本発明は、このような課題に対して、未浄化排気ガスの排出を抑制する排気ガス成分吸着材を利用して、三元触媒の早期活性化を図るようにした。 In the present invention, the three-way catalyst is activated at an early stage by using an exhaust gas component adsorbent that suppresses the discharge of unpurified exhaust gas.
請求項1に係る発明は、エンジンから排出されるHC、CO及びNOxを含む排気ガスが流れる排気通路に三元触媒が設けられている排気ガス浄化触媒装置において、
上記三元触媒よりも排気ガス流れの上流側に、上記排気ガスが接触したときにHCを優先的に吸着するHC吸着材と、上記排気ガスが接触したときにCOを優先的に吸着するCO吸着材と、上記排気ガスが接触したときにNOxを優先的に吸着するNOx吸着材とが配置されていて、
上記HC吸着材、CO吸着材及びNOx吸着材は、一つのハニカム担体のセル壁にコーティングされており、且つ当該3種の吸着材のうちの1種が排気ガス流れの上流部に、残る2種のうちの一方が排気ガス流れの下流部に、他方が中流部に配置されており、
上記HC吸着材、CO吸着材及びNOx吸着材各々の当該排気ガス成分の脱離量がピークになる温度の差は最大でも20℃であることを特徴とする。
The invention according to
An HC adsorbent that preferentially adsorbs HC when the exhaust gas contacts the upstream side of the exhaust gas flow with respect to the three-way catalyst, and CO that preferentially adsorbs CO when the exhaust gas contacts. An adsorbent and a NOx adsorbent that preferentially adsorbs NOx when the exhaust gas comes into contact therewith are arranged ,
The HC adsorbent, the CO adsorbent and the NOx adsorbent are coated on the cell wall of one honeycomb carrier, and one of the three adsorbents remains in the upstream portion of the exhaust gas flow. One of the seeds is located in the downstream part of the exhaust gas flow and the other in the middle part,
The temperature difference at which the desorption amount of the exhaust gas component of each of the HC adsorbent, the CO adsorbent and the NOx adsorbent reaches a peak is 20 ° C. at the maximum .
従って、エンジンの冷間始動時など三元触媒がライトオフしていないような低温時には、HC吸着材、CO吸着材及びNOx吸着材によって排気ガス中のHC、CO及びNOxが吸着され、それらが未浄化のまま排出されることが防止される。しかも、本発明によれば、三元触媒が活性ピークになる前の活性が比較的低い段階にあるときでも、HC、CO及びNOxを効率良く浄化することができ、三元触媒の早期活性化に有利になる。 Therefore, at low temperatures where the three-way catalyst is not lighted off, such as when the engine is cold started, HC, CO, and NOx in the exhaust gas are adsorbed by the HC adsorbent, CO adsorbent, and NOx adsorbent. It is prevented that it is discharged without being purified. Moreover, according to the present invention, HC, CO, and NOx can be efficiently purified even when the activity before the three-way catalyst reaches its active peak is relatively low, and the three-way catalyst can be activated early. To be advantageous.
すなわち、三元触媒の活性が未だ低いときは、触媒活性点に排気ガス成分が吸着し、触媒反応(吸着→表面反応→生成物の脱離)は円滑には進まない。そのため、三元触媒に流入する排気ガス成分の量が多い場合には、該排気ガス成分の吸着によって活性点が少なくなり、未浄化のまま排出される量が多くなる。特にHC、CO及びNOxの3成分が同時に多量に流入すると、これら3成分間で触媒の活性点の奪い合いになり、それらの浄化を期待することができない。 That is, when the activity of the three-way catalyst is still low, the exhaust gas component is adsorbed on the catalyst active point, and the catalytic reaction (adsorption → surface reaction → desorption of product) does not proceed smoothly. Therefore, when the amount of the exhaust gas component flowing into the three-way catalyst is large, the number of active points decreases due to the adsorption of the exhaust gas component, and the amount discharged without purification is increased. In particular, if a large amount of three components of HC, CO, and NOx flows at the same time, the active points of the catalyst compete with each other among these three components, and purification of them cannot be expected.
これに対して、本発明の場合は、排気ガス中のHC、CO及びNOxの各排気ガス成分の殆どが上記3種の吸着材によって吸着され、三元触媒の活性が低い段階(従って、排気ガス温度が低く吸着材温度も低い)では、該三元触媒に流入するHC、CO及びNOxの量は少なくなる。このため、それら排気ガス成分間では触媒活性点の奪い合いにならず、これら排気ガス成分を三元触媒において比較的効率良く浄化することができ、未浄化のまま排出されてしまう量は少なくなる。 On the other hand, in the case of the present invention, most of the exhaust gas components of HC, CO and NOx in the exhaust gas are adsorbed by the three adsorbents, and the activity of the three-way catalyst is low (accordingly, the exhaust gas). When the gas temperature is low and the adsorbent temperature is low), the amount of HC, CO and NOx flowing into the three-way catalyst is small. For this reason, the exhaust gas components are not competing for catalyst active points, and these exhaust gas components can be purified relatively efficiently in the three-way catalyst, and the amount that is exhausted without purification is reduced.
そうして、三元触媒において上記HC、CO及びNOxの浄化が効率良く進むことにより、その触媒反応熱によって該三元触媒の温度が上昇してその活性が高くなっていく。よって、その後に上記3種の吸着材からHC等が比較的多量に脱離してきても、それらは三元触媒で浄化され、この浄化によって三元触媒の温度がさらに上昇してその活性が高くなっていく。 Thus, when the purification of HC, CO, and NOx proceeds efficiently in the three-way catalyst, the temperature of the three-way catalyst rises due to the heat of catalytic reaction, and its activity increases. Therefore, even if a relatively large amount of HC is subsequently desorbed from the three adsorbents, they are purified by the three-way catalyst, and this purification further increases the temperature of the three-way catalyst and increases its activity. It will become.
ここに、エンジンの排気通路に設けられたハニカム担体は、排気ガスの熱により、その上流側から時間の経過と共に下流側へ向かって漸次温度が高くなっていく。従って、ハニカム担体の3種の吸着材に吸着されたHC、CO及びNOxは、ハニカム担体の上流部に吸着されている排気ガス成分が先に脱離し、次いで中流部に吸着されている排気ガス成分が脱離し、最後に下流部に吸着されている排気ガス成分が脱離する。換言すれば、HC、CO及びNOxは、各々の脱離量がピークになる時期がずれ、上流部→中流部→下流部の順番で脱離して三元触媒に流入する。 Here, the honeycomb carrier provided in the exhaust passage of the engine gradually increases in temperature from the upstream side toward the downstream side with the passage of time due to the heat of the exhaust gas. Therefore, HC, CO, and NOx adsorbed on the three types of adsorbents of the honeycomb carrier are separated from the exhaust gas components adsorbed on the upstream portion of the honeycomb carrier first, and then are adsorbed on the midstream portion. The components are desorbed, and finally the exhaust gas components adsorbed in the downstream portion are desorbed. In other words, HC, CO, and NOx are desorbed in the order of the upstream portion, the midstream portion, and the downstream portion, and flow into the three-way catalyst when the amount of each desorption amount reaches a peak.
よって、3種の吸着材からHC、CO及びNOxが同時に脱離して三元触媒に流入することが避けられ、つまり、これら3成分間で触媒の活性点の奪い合い状態になることが避けられる。 Therefore, it is avoided that HC, CO, and NOx are simultaneously desorbed from the three kinds of adsorbents and flow into the three-way catalyst, that is, the active point of the catalyst is not competed between these three components.
例えば、HC→CO→NOxの順で脱離が進む場合、HCが脱離するとき、三元触媒に流入するHC量は多くなるが、CO及びNOxは、吸着材に吸着されるから、三元触媒に流入する量はエンジンから排出される量よりも少なくなる。このため、三元触媒によるHCの浄化がCO及びNOxによって妨げられることが避けられる。続いてCOが脱離するとき、NOxが脱離するときも、同じく他の排気ガス成分によって各々の浄化が妨げられることが避けられる。HC、CO及びNOxの脱離が他の順番で進む場合も同じである。 For example, when desorption proceeds in the order of HC → CO → NOx, when HC desorbs, the amount of HC flowing into the three-way catalyst increases, but CO and NOx are adsorbed by the adsorbent. The amount flowing into the original catalyst is less than the amount discharged from the engine. For this reason, it is avoided that the purification of HC by the three-way catalyst is hindered by CO and NOx. Subsequently, when CO is desorbed, and when NOx is desorbed, it is also possible to prevent the respective purification from being hindered by other exhaust gas components. The same applies when HC, CO and NOx desorption proceeds in other orders.
従って、各吸着材から脱離する排気ガス成分を三元触媒によって効率良く浄化することができ、三元触媒は自身の触媒反応熱によって活性が高くなっていく。 Therefore, exhaust gas components desorbed from each adsorbent can be efficiently purified by the three-way catalyst, and the three-way catalyst becomes highly active due to its own catalytic reaction heat.
また、上記3種の吸着材の脱離ピーク温度差が最大でも20℃である、ということは、それらは略同程度の脱離ピーク温度特性をもつということである。従って、ハニカム担体の上流部の吸着材から下流側の吸着材へと順に、且つ脱離量がピークになる時期が確実にずれて、各排気ガス成分が脱離していくことになり、各吸着材から脱離する排気ガス成分を三元触媒によって効率良く浄化することができる。 The difference in desorption peak temperature between the three adsorbents is 20 ° C. at the maximum, which means that they have approximately the same desorption peak temperature characteristics. Therefore, the exhaust gas components are desorbed in order from the adsorbent at the upstream portion of the honeycomb carrier to the adsorbent at the downstream side, and the time when the desorption amount peaks is surely shifted. The exhaust gas component desorbed from the material can be efficiently purified by the three-way catalyst.
上記HC吸着材としては、ゼオライトが好ましく、特にβゼオライトが好ましい。上記CO吸着材としては、SrTiO3のようなペロブスカイト型酸化物にPdを担持させたもの、アルミナやセリア等にCuを担持させたCu担持材、或いはアルミナにFe、CO、Ni、W及びMoのうちの少なくとも一種を担持させたものが好ましい。上記NOx吸着材としては、セリア、ゼオライト、アルカリ金属、アルカリ土類金属、或いはMn系複合酸化物(特にMn−Ce複合酸化物)、シリカにMnを担持させたMn/SiO2、ジルコニアにMnを担持させたMn/ZrO2、BaCuO2にPdを担持させたPd/BaCuO2等が好ましい。
As the HC adsorbent, zeolite is preferable, and β zeolite is particularly preferable. Examples of the CO adsorbent include a Pb supported on a perovskite oxide such as SrTiO 3 , a Cu supported material in which Cu is supported on alumina, ceria, or the like, or Fe, CO, Ni, W and Mo on alumina. Those carrying at least one of them are preferred. Examples of the NOx adsorbent include ceria, zeolite, alkali metal, alkaline earth metal, or Mn-based composite oxide (particularly Mn-Ce composite oxide), Mn / SiO 2 in which Mn is supported on silica, and Mn in zirconia. the Mn /
脱離ピーク温度差が最大でも20℃となる当該3種の吸着材の好ましい組み合わせは次の通りである。 A preferable combination of the three adsorbents having a maximum desorption peak temperature difference of 20 ° C. is as follows.
HC吸着材として脱離ピーク温度180℃〜220℃のβゼオライトを採用する場合、CO吸着材としてCeO When β zeolite with a desorption peak temperature of 180 ° C. to 220 ° C. is used as the HC adsorbent, CeO is used as the CO adsorbent. 22 にCuを担持させたCu/CeOCu / CeO with Cu supported on 22 (脱離ピーク温度200℃付近)又はアルミナにFe、CO、Ni、W及びMoのうちの少なくとも一種を担持させたもの(脱離ピーク温度180℃付近)を採用し、NOx吸着材としてMn−Ce複合酸化物(脱離ピーク温度200℃付近)を採用する。(Desorption peak temperature around 200 ° C.) or alumina carrying at least one of Fe, CO, Ni, W, and Mo (desorption peak temperature around 180 ° C.) is employed, and NOx adsorbent is Mn− Ce composite oxide (desorption peak temperature around 200 ° C.) is employed.
HC吸着材として脱離ピーク温度200℃〜220℃のβゼオライトを採用する場合、CO吸着材として上記Cu/CeO When β zeolite having a desorption peak temperature of 200 ° C. to 220 ° C. is used as the HC adsorbent, the Cu / CeO is used as the CO adsorbent. 22 (脱離ピーク温度200℃付近)を採用し、NOx吸着材としてシリカにMnを担持させたMn/SiO(Desorption peak temperature around 200 ° C.) and Mn / SiO with Mn supported on silica as NOx adsorbent 22 (脱離ピーク温度220℃付近)、ジルコニアにMnを担持させたMn/ZrO(Desorption peak temperature around 220 ° C.), Mn / ZrO with Mn supported on zirconia 22 (脱離ピーク温度220℃付近)を採用する。(Desorption peak temperature around 220 ° C.) is employed.
要するに、βゼオライトはその組成によってHC脱離温度が異なることが知られており(特開2007−76989号公報参照)、使用するHC吸着材の脱離ピーク温度に応じて、脱離ピーク温度差が最大でも20℃となるようにCO吸着材及びNOx吸着材を選択すればよい。 In short, it is known that β zeolite has different HC desorption temperatures depending on its composition (see JP 2007-76989 A), and the desorption peak temperature difference depends on the desorption peak temperature of the HC adsorbent used. The CO adsorbent and the NOx adsorbent may be selected so that the maximum is 20 ° C.
なお、本明細書、特許請求の範囲等においては、温度が低いときに排気ガス成分を化学的又は物理的に吸着ないしは捕捉し、温度が上昇すると、吸着ないしは捕捉していた当該排気ガス成分を脱離する材を「吸着材」と称しているが、当業者間では「吸蔵材」又は「トラップ材」と称されることもある。 In the present specification, claims, etc., the exhaust gas component is chemically or physically adsorbed or captured when the temperature is low, and the adsorbed or captured exhaust gas component is removed when the temperature rises. The material to be detached is referred to as “adsorbent”, but may be referred to as “occlusion material” or “trap material” by those skilled in the art.
請求項2に係る発明は、請求項1において、
上記三元触媒、HC吸着材、CO吸着材及びNOx吸着材は1つのコンバータに収容されていることを特徴とする。
The invention according to
The three-way catalyst, the HC adsorbent, the CO adsorbent, and the NOx adsorbent are housed in one converter.
従って、各吸着材から脱離するHC、CO及びNOxは温度の大きな低下を招くことなく三元触媒に流入することになり、該三元触媒によるそれら排気ガス成分の浄化に有利になる。 Therefore, HC desorbed from the adsorbent, CO and NOx will be flowing into the three-way catalyst without causing a large drop in temperature, advantageously ing to purify their exhaust gas components by the three-way catalyst.
請求項3に係る発明は、請求項1又は請求項2において、
上記三元触媒は、アルミナ粒子にPdを担持させてなるPd/アルミナと、アルミナ粒子表面にZrとLaとを含む複合酸化物が担持されている複合材にRhを担持させてなるRh/ZrLaO−アルミナと、酸素吸蔵放出材粒子にRhを担持させてなるRh/OSCとを含有することを特徴とする。
The invention according to
The three-way catalyst comprises Rh / ZrLaO obtained by carrying Rh on a composite material in which Pd / alumina obtained by carrying Pd on alumina particles and a composite oxide containing Zr and La on the alumina particle surface. -Alumina and Rh / OSC formed by supporting Rh on oxygen storage / release material particles.
すなわち、Pd/アルミナはHCの酸化浄化に対する活性が高く、Rh/ZrLaO−アルミナはCOの酸化浄化に対する活性が高く、Rh/OSCはNOxの還元浄化に対する活性が高い。よって、本発明によれば、上記3種の吸着材からHC、CO及びNOxがそれぞれ脱離してくるとき、これらを効率良く浄化することができる。 That is, Pd / alumina has a high activity for HC oxidation purification, Rh / ZrLaO-alumina has a high activity for CO oxidation purification, and Rh / OSC has a high activity for NOx reduction purification. Therefore, according to the present invention, when HC, CO, and NOx are desorbed from the three kinds of adsorbents, they can be purified efficiently.
請求項4に係る発明は、請求項1乃至請求項3のいずれか一において、
エンジンの冷間始動時に上記三元触媒に流入する排気ガスが、該排気ガス中の還元性成分を酸化するのに必要な化学量論比を超える酸素過剰状態とされることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects,
The exhaust gas flowing into the three-way catalyst when the engine is cold started is in an oxygen-excess state exceeding the stoichiometric ratio necessary for oxidizing the reducing component in the exhaust gas.
これにより、エンジン冷間始動時における三元触媒でのHC及びCOの酸化浄化に有利になる。ここに、上記排気ガスは、エンジンをリーン空燃比で始動させることにより、或いは理論空燃比又はリッチ空燃比で始動させる場合には上記三元触媒よりも上流側の排気通路に二次エアを供給することにより、上記酸素過剰状態とすることができる。後者の二次エアを供給するケースでは、上記三元触媒の温度が所定値以上に上昇したときに、特にライトオフ温度以上に上昇したときに、その二次エアの供給を実行することが排気ガス温度の低下を抑える点から好ましい。ライトオフ温度以下のときに二次エアを供給してもよいが、この場合には、例えばエンジン点火時期をリタードさせることにより、エンジンから出る排気ガスの温度を高める等の手段を講ずることが好ましい。 This is advantageous for HC and CO oxidation purification by the three-way catalyst at the time of engine cold start. Here, the exhaust gas supplies secondary air to the exhaust passage upstream of the three-way catalyst when the engine is started at a lean air-fuel ratio or when the engine is started at a stoichiometric or rich air-fuel ratio. By doing so, the oxygen-excess state can be obtained. In the latter case where secondary air is supplied, when the temperature of the three-way catalyst rises above a predetermined value, particularly when the temperature rises above the light-off temperature, the supply of the secondary air may be exhausted. It is preferable from the viewpoint of suppressing a decrease in gas temperature. Secondary air may be supplied when the temperature is lower than the light-off temperature, but in this case, it is preferable to take measures such as increasing the temperature of exhaust gas emitted from the engine by retarding the ignition timing of the engine, for example. .
また、二次エアを吸着材の配設位置よりも排気ガス流れの上流側に供給する場合は、全ての吸着材から排気ガス成分が脱離した後に二次エアの供給を行なうことが好ましい。脱離前に二次エアを供給すると、それによって吸着材が冷却され、排気ガス成分が脱離し難くなるためである。 In addition, when the secondary air is supplied to the upstream side of the exhaust gas flow from the position where the adsorbent is disposed, it is preferable to supply the secondary air after exhaust gas components are desorbed from all the adsorbent. This is because if the secondary air is supplied before desorption, the adsorbent is thereby cooled, making it difficult for the exhaust gas component to desorb.
以上のように、請求項1に係る発明によれば、三元触媒よりも排気ガス流れの上流側に、HC吸着材とCO吸着材とNOx吸着材とが配置され、このHC吸着材、CO吸着材及びNOx吸着材は、一つのハニカム担体のセル壁にコーティングされており、且つ当該3種の吸着材が排気ガス流れの上流部、中流部及び下流部に配置され、この3種の吸着材各々の当該排気ガス成分の脱離量がピークになる温度の差は最大でも20℃であるから、排気ガス中のHC、CO及びNOxが未浄化のまま排出されることを防止しながら、これら吸着材から脱離する排気ガス成分を利用して三元触媒の活性を早期に高めることができ、しかも、それら3種の吸着材からHC、CO及びNOxが同時に脱離して三元触媒に流入することが避けられ、つまり、ハニカム担体の上流部→中流部→下流部の順で且つ時間的に確実にずれて、各排気ガス成分の脱離が進むことになり、これら排気ガス成分間で触媒の活性点の奪い合い状態になることが避けられ、各吸着材から脱離する排気ガス成分を三元触媒によって効率良く浄化することができるとともに、三元触媒のさらなる活性化に有利になる。
As described above, according to the invention according to
請求項2に係る発明によれば、上記三元触媒、HC吸着材、CO吸着材及びNOx吸着材は1つのコンバータに収容されているから、各吸着材から脱離するHC、CO及びNOxは温度の大きな低下を招くことなく三元触媒に流入することになり、それら排気ガス成分の浄化に有利になる。
According to the invention according to
請求項3に係る発明によれば、上記三元触媒は、Pd/アルミナ、Rh/ZrLaO−アルミナ及びRh/OSCを含有するから、上記3種の吸着材からHC、CO及びNOxがそれぞれ脱離してくるとき、これらを効率良く浄化することができる。
According to the invention of
請求項4に係る発明によれば、エンジンの冷間始動時に上記三元触媒に流入する排気ガスが酸素過剰状態とされるから、三元触媒でのHC及びCOの酸化浄化に有利になる。
According to the invention of
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the following description of the preferred embodiment is merely illustrative in nature, and is not intended to limit the present invention, its application, or its use.
図1は自動車のエンジン及び排気系を示す。同図において、1はエンジンルーム2と車室とを仕切るダッシュパネル(車室前板)、3はエンジンルーム2のフード、4は車室のフロアパネル中央を車体前後方向に延びるフロアトンネル部である。エンジンルーム2において、5は横置き型の多気筒エンジン本体、6はラジエータ、7は吸気マニホールド、8は排気マニホールドである。
FIG. 1 shows an automobile engine and an exhaust system. In the figure, 1 is a dash panel (cabinet front plate) that partitions the
エンジン本体5において、11は気筒、12はピストン、13は点火プラグであり、当該エンジンは低燃費で高出力を得るべくサイドインジェクタ14を有する高圧縮比の直噴ガソリンエンジンとされている。排気マニホールド8は、エンジン本体5より後方へ延び、その集合部15に触媒コンバータ16が結合されている。触媒コンバータ16より排気管17が後方へ延びている。
In the engine
<排気マニホールド構造>
本実施形態では、排気マニホールド8の集合部15はエンジン本体5から後方へ遠く(例えば、最短管長部分で60cm以上100cm以下)離されて、ダッシュパネル1の下方位置に配置されている。従って、触媒コンバータ16は、排気マニホールド8に直結されているものの、エンジン本体5から遠く離れてダッシュパネル1の下方ないしは該ダッシュパネル1よりも後方に配置されている。また、触媒コンバータ16及び排気管17はフロアトンネル部4の中に配設され、排気管17はフロアトンネル部4を通して後方へ延びている。
<Exhaust manifold structure>
In the present embodiment, the collecting
上述の如く、エンジン本体5からマニホールド集合部15までの距離を長くとっているのは、エンジンの気筒間の排気干渉を抑えるためである。すなわち、図2に4気筒エンジンの例で示すように、排気マニホールド8は、各気筒(図2では図示省略)から延びる4本の分岐管21〜24のうちの両端2本の分岐管21,24を途中で1本の集合管25に集合させる一方、中央2本の分岐管22,23を途中で1本の集合管26に集合させ、その2本の集合管25,26を集合させて上記集合部15としている。
As described above, the reason why the distance from the
このような排気マニホールド構造であれば、分岐管21→分岐管23→分岐管24→分岐管22の順で排気が行なわれるように、4気筒の点火順を定めることにより、点火順が相隣る気筒間で生ずる排気干渉を小さく抑えることができる。
With such an exhaust manifold structure, the ignition order of the four cylinders is determined so that exhaust is performed in the order of the
また、上記排気マニホールド構造を採用することにより、エンジン本体5から触媒コンバータ16に至るまでの排気通路が長く(例えば65cm以上に)なるので、該コンバータ16に収容されている後述の触媒が排気流れの抵抗になることが軽減され、エンジンの低燃費高出力化に有利になる。本実施形態では、触媒コンバータ16は、運転者が当該自動車の運転のために操作するアクセル、ブレーキ等のペダルの下方位置に配置されている。
Further, by adopting the exhaust manifold structure, the exhaust passage from the
<触媒及び吸着材>
触媒コンバータ16には、排気ガス成分の吸着部材31と三元触媒32とが、前者が排気ガス流れの上流側に、後者がその下流側に位置するように収容されている。また、排気マニホールド8の集合部15には二次エア供給管34が接続されている。
<Catalyst and adsorbent>
The
吸着部材31は、ハニカム担体のセル壁に吸着材層を形成してなるハニカム吸着体であり、三元触媒32が不活性ないしは低活性であるときに排気ガス成分を吸着し、三元触媒32の活性が高くなると、吸着していた排気ガス成分を脱離し始める3種の吸着材を備えている。すなわち、吸着材温度が低いときに排気ガス中のHCを優先的に吸着し、吸着材温度が高くなると吸着していたHCを脱離し始めるHC吸着材、吸着材温度が低いときに排気ガス中のCOを優先的に吸着し、吸着材温度が高くなると吸着していたCOを脱離し始めるCO吸着材、並びに吸着材温度が低いときに排気ガス中のNOxを優先的に吸着し、吸着材温度が高くなると吸着していたNOxを脱離し始めるNOx吸着材の3種類である。
The adsorbing
上記3種の吸着材各々の排気ガス成分の脱離量がピークとなる温度が略同じである場合(最大でも20℃しかピーク温度に差がない場合)、当該3種の吸着材は、図3に示すように、排気ガス流れの上流部41、中流部42及び下流部43に分かれて配置することが好ましい。吸着部材31は、排気ガスの熱を受けて、上流部41→中流部42→下流部43の順で温度が高くなっていくから、当該順序で各吸着材の排気ガス成分が脱離していくことになり、HC、CO及びNOxが同時にそれぞれの吸着材から脱離して三元触媒32に多量の排気ガス成分が流入することを避けることができる。
When the temperatures at which the exhaust gas component desorption amounts of the three adsorbents peak are substantially the same (when there is a difference in peak temperature of only 20 ° C. at the maximum), the three adsorbents are As shown in FIG. 3, it is preferable that the exhaust gas flow is divided into an
ハニカム担体の上流部41、中流部42及び下流部43への各吸着材の担持は、例えば、次のようにして行なうことができる。すなわち、上流部41を第1の吸着材のスラリーに浸漬して該上流部41に第1の吸着材を付着させる。次に中流部42及び下流部43を第2の吸着材のスラリーに浸漬して該中流部42及び下流部43に第2の吸着材を付着させる。次いで、下流部43に付着している第2の吸着材を超音波洗浄等によって除去する。そうして、下流部43を第3の吸着材のスラリーに浸漬して該下流部43に第3の吸着材を付着させ、しかる後、乾燥・焼成を行なう。
Each adsorbent can be supported on the
三元触媒32は、排気ガス中のHC、CO及びNOxを同時に浄化する浄化率が理論空燃比付近で高い触媒であって、ハニカム担体のセル壁に触媒層が形成され、その触媒層はPd、Rh等の触媒金属と、該触媒金属を担持するアルミナ及び酸素吸蔵放出材(OSC)とを少なくとも含有する。好ましいのは、HCの酸化浄化に関する活性が高いPd/アルミナ(アルミナ粒子にPdを担持させてなる触媒粉)と、COの酸化浄化に関する活性が高いRh/ZrLaO−アルミナ(アルミナ粒子表面にZrとLaとを含む複合酸化物が担持されている複合材にRhを担持させてなる触媒粉)と、NOxの還元浄化に関する活性が高いRh/OSC(酸素吸蔵放出材粒子にRhを担持させてなる触媒粉)とを三元触媒32の触媒層が含有することである。さらに好ましいのは、アルカンの酸化浄化に関する活性が高いPt/アルミナ(アルミナ粒子にPtを担持させてなる触媒粉)を上記触媒層に含有させることである。
The three-
三元触媒32は、上記Pd/アルミナ、Rh/ZrLaO−アルミナ及びRh/OSCの各触媒粉を混合してハニカム担体のセル壁に単一の触媒層を形成するように担持させた混合型としても、3種の触媒粉のうちの2種類を含有する触媒層と、残り1種類の触媒粉を含有する触媒層とがハニカム担体のセル壁に積層されてなる二層積層型としてもよい。もちろん、3種の触媒粉各々が別個の触媒層を形成してハニカム担体のセル壁に積層されてなる三層積層型とすることもできる。
The three-
二層積層型とする場合は、上流部41から脱離する排気ガス成分の浄化に活性が高い触媒粉と、中流部42から脱離する排気ガス成分の浄化に活性が高い触媒粉とを上層に配置し、下流部43から脱離する排気ガス成分の浄化に活性が高い触媒粉を下層に配置することが好ましい。
In the case of the two-layer stacked type, an upper layer of catalyst powder having high activity for purifying exhaust gas components desorbed from the
すなわち、吸着部材31は、排気ガス温度が上昇することに伴って上流部41→中流部42→下流部43の順で暖まり、この順序で各吸着材から排気ガス成分が脱離する。従って、上流部41及び中流部42から脱離を生ずるときは、下流部43から脱離を生ずるときに比べて排気ガス温度が低く、それだけ三元触媒32での排気ガス浄化に不利になる。そこで、上流部41及び中流部42から脱離する各排気ガス成分のための触媒粉は、上下二層のうち排気ガスによって加熱され易い上層に配置してその浄化効率を高め、下流部43から脱離する排気ガス成分のための触媒粉は、先の両成分に比べて浄化に有利な条件になっていることから、下層に配置するものである。
That is, the adsorbing
なお、中流部42から脱離する排気ガス成分のための触媒粉を下層に配置することもできる。
The catalyst powder for the exhaust gas component desorbed from the
三層積層型とする場合は、上流部41から脱離する各排気ガス成分のための触媒粉を上層に、中流部42から脱離する排気ガス成分のための触媒粉を中間層に、下流部43から脱離する排気ガス成分のための触媒粉を下層に配置すればよい。
In the case of a three-layer stacked type, the catalyst powder for each exhaust gas component desorbed from the
また、二層積層型又は三層積層型とする場合、各層にOSC成分(OSC単体又はOSCに貴金属を担持させたもの)を配置することが好ましい。 In addition, in the case of a two-layer stacked type or a three-layer stacked type, it is preferable that an OSC component (OSC alone or one in which a noble metal is supported on OSC) is disposed in each layer.
二次エア供給管34から排気マニホールド集合部15への二次エアの供給は、下流部43の吸着材から排気ガス成分が脱離した後に行なう。脱離前に二次エアを供給すると、それによって吸着材が冷却され、排気ガス成分が脱離し難くなるためである。そうして、上記二次エアの供給により、三元触媒32に流入する排気ガスが酸素過剰状態となり、三元触媒32でのHC及びCOの酸化浄化に有利になる。また、この二次エアの供給は、三元触媒32の温度が所定値以上に上昇したときに、特にライトオフ温度以上に上昇したときに実行する。ライトオフ温度以下のときに二次エアを供給する場合には、エンジン点火時期をリタードさせることにより、エンジンから出る排気ガスの温度を高める。
The secondary air is supplied from the secondary
<昇温シミュレーションの予備実験>
後述する昇温シミュレーションのために、三元触媒のライトオフ温度が模擬排気ガスの組成によってどのように異なるかを調べる予備実験を行なった。
<Preliminary experiment for temperature rise simulation>
A preliminary experiment was conducted to investigate how the light-off temperature of the three-way catalyst differs depending on the composition of the simulated exhaust gas for the temperature rise simulation described later.
−三元触媒の構成−
ハニカム担体として、セル壁厚さ3.5mil(88.9×10−3mm)、1平方インチ(635.16mm2)当たりのセル数600のものを採用した。そのセル壁に二層積層型の触媒層を形成した。上層は、Pt/アルミナ(アルミナ量;25g/L)、Rh/OSC(OSC量;56g/L)及びZrバインダ(9g/L)よりなる構成とし、下層は、Pd/アルミナ(アルミナ量;60g/L)、OSC(6g/L)及びZrバインダ(7g/L)よりなる構成とした。触媒貴金属の比率はPd:Pt:Rh=30:1:2(質量比)とし、その総量が7.0g/Lとなるようにした。
-Configuration of three-way catalyst-
A honeycomb carrier having a cell wall thickness of 3.5 mil (88.9 × 10 −3 mm) and 600 cells per square inch (635.16 mm 2 ) was employed. A two-layered catalyst layer was formed on the cell wall. The upper layer is composed of Pt / alumina (alumina amount; 25 g / L), Rh / OSC (OSC amount; 56 g / L) and Zr binder (9 g / L), and the lower layer is Pd / alumina (alumina amount; 60 g). / L), OSC (6 g / L), and Zr binder (7 g / L). The ratio of the catalyst noble metal was Pd: Pt: Rh = 30: 1: 2 (mass ratio), and the total amount was 7.0 g / L.
−模擬排気ガスの組成−
ベースガス組成(ストイキ時のガス組成)を表1に示す7種類の模擬排気ガスについてライトオフ温度の測定を行なった。表中の「通常ガス」とは、HC、CO及びNOx(NO)の全てのガス成分を含むものである。
-Composition of simulated exhaust gas-
The light-off temperature was measured for seven types of simulated exhaust gases whose base gas composition (gas composition during stoichiometry) is shown in Table 1. “Normal gas” in the table includes all gas components of HC, CO and NOx (NO).
各模擬排気ガスについては、そのA/Fを1.0Hzの周波数でリーン(A/F=15.6)とリッチ(A/F=13.8)に変動させるようにした。リーンにするときはO2を上記ベースガスに導入し、リッチにするときはCO及びH2を上記ベースガスに導入するようにした。例えば、表1の通常ガスの場合、リーン時及びリッチ時のガス組成は表2のようになる。 For each simulated exhaust gas, the A / F was varied between lean (A / F = 15.6) and rich (A / F = 13.8) at a frequency of 1.0 Hz. When leaning, O 2 was introduced into the base gas, and when rich, CO and H 2 were introduced into the base gas. For example, in the case of the normal gas in Table 1, the gas composition at the time of lean and rich is as shown in Table 2.
−ライトオフ温度の測定−
各模擬排気ガスによるライトオフ温度の測定にあたっては、上記三元触媒に大気雰囲気で540℃の温度に1時間保持する熱エージングを施した。そして、その三元触媒を固定床流通式反応評価装置に取り付け、模擬排気ガスの触媒への流入量を25L/分としてそのガス温度を30℃/分の速度で漸次上昇させていった。なお、ライトオフ温度は、触媒下流で検出されるガスの各成分(HC、CO及びNOx)濃度が触媒に流入するガスの各成分(HC、CO及びNOx)濃度の半分になった時点(すなわち浄化率が50%になった時点)の触媒入口ガス温度である。
-Measurement of light-off temperature-
In measuring the light-off temperature with each simulated exhaust gas, the above three-way catalyst was subjected to thermal aging that was held at a temperature of 540 ° C. for 1 hour in an air atmosphere. Then, the three-way catalyst was attached to a fixed bed flow type reaction evaluation apparatus, the amount of simulated exhaust gas flowing into the catalyst was 25 L / min, and the gas temperature was gradually increased at a rate of 30 ° C./min. The light-off temperature is the time when the concentration of each component (HC, CO, and NOx) detected in the downstream of the catalyst becomes half the concentration of each component (HC, CO, and NOx) in the gas flowing into the catalyst (that is, It is the catalyst inlet gas temperature when the purification rate reaches 50%.
−結果−
各模擬排気ガスでのライトオフ温度を図4及び表3に示す。
-Result-
The light-off temperature for each simulated exhaust gas is shown in FIG.
すなわち、HC浄化のライトオフ温度は、通常ガスからCOを除くと25℃低下し、NOを除くと12℃低下し、CO及びNOを除くと43℃低下している。CO浄化のライトオフ温度は、通常ガスからHCを除くと2℃低下し、NOを除くと8℃低下し、NO及びHCを除くと20℃低下している。NOx浄化のライトオフ温度は、通常ガスからCOを抜いた場合及びHCを抜いた場合のいずれも高くなっているものの、HC及びCOを除くと10℃低下している。 That is, the light-off temperature for HC purification decreases by 25 ° C. when CO is removed from normal gas, decreases by 12 ° C. when NO is excluded, and decreases by 43 ° C. when CO and NO are excluded. The light-off temperature for CO purification usually decreases by 2 ° C. when HC is removed from the gas, decreases by 8 ° C. when NO is excluded, and decreases by 20 ° C. when NO and HC are excluded. The light-off temperature for NOx purification is usually high when CO is removed from the gas and when HC is removed, but it is reduced by 10 ° C. when HC and CO are excluded.
この結果は、通常ガスの場合、HCの浄化はCO及びNO各々によって妨げられ、COの浄化はHC及びNO各々によって妨げられ、NOxの浄化も、HC及びCOによって浄化が妨げられていることを意味する。換言すれば、HC、CO及びNOxが互いに触媒の活性点を奪い合い、そのために各々の浄化効率が低くなっているということである。 This result shows that in the case of normal gas, HC purification is prevented by CO and NO, CO purification is inhibited by HC and NO, respectively, and NOx purification is also prevented by HC and CO. means. In other words, HC, CO, and NOx rob each other of the active points of the catalyst, so that the purification efficiency of each is lowered.
従って、以上から、HC、CO及びNOxの3成分は同時に浄化するのではなく、各々は単独で(他の成分が少ない状態で)三元触媒に流入させる方が浄化効率が高くなることがわかる。 Therefore, from the above, it is understood that the three components of HC, CO, and NOx are not simultaneously purified, but the purification efficiency is higher when each of them is flown into the three-way catalyst alone (with few other components). .
<昇温シミュレーション>
吸着部材31の上流部41、中流部42及び下流部43への上記3種の吸着材の配置が異なる後述の実施形態1〜6、並びに比較例について、昇温シミュレーションを行なった。すなわち、触媒コンバータ16に流入する排気ガスの温度(図2に示す吸着部材31の前の温度A、以下「触媒前温度A」という。)が漸次上昇していくとき、触媒コンバータ16の出口温度(図2に示す三元触媒32の後の温度B、以下「触媒後温度B」という。)がどのように上昇していくかをシミュレートした。
<Temperature increase simulation>
A temperature rise simulation was performed for
いずれの実施形態に関しても、HC吸着材、CO吸着材及びNOx吸着材としては、各々の当該排気ガス成分の脱離量がピークになる温度の差が最大でも20℃であるものを組み合わせて用いた。すなわち、HC吸着材としてはβゼオライト(脱離ピーク温度180℃)を採用し、CO吸着材としてはCu/CeO2(CeO2にCuを担持させたもの,脱離ピーク温度200℃)を採用し、NOx吸着材としてはMn−Ce複合酸化物(脱離ピーク温度200℃)を採用した。
In any embodiment, the HC adsorbent, the CO adsorbent, and the NOx adsorbent are used in combination with a maximum temperature difference of 20 ° C. at which the desorption amount of each exhaust gas component reaches a peak. It was. That is, β zeolite (desorption peak temperature of 180 ° C) is used as the HC adsorbent, and Cu / CeO 2 (Cu with CeO 2 supported, desorption peak temperature of 200 ° C) is used as the CO adsorbent. As the NOx adsorbent, a Mn—Ce composite oxide (
シミュレーションにあたっては、エンジンから排出される排気ガス中のHC濃度及びNOx濃度は同じとし、CO濃度はHC濃度やNOx濃度の10倍と仮定した。実施形態1〜6の場合、HC、CO及びNOxの脱離間隔は20℃とした。すなわち、上流部41の吸着材が脱離ピークになったときから、触媒前温度Aが20℃上昇すると、中流部42の吸着材が脱離ピークとなり、当該温度がさらに20℃上昇すると、下流部43の吸着材が脱離ピークとなると仮定した。また、吸着材から脱離したガスの浄化反応も生ずるものとし、その脱離分を通常ガス濃度に加算して反応熱を求めた。
In the simulation, it is assumed that the HC concentration and the NOx concentration in the exhaust gas discharged from the engine are the same, and the CO concentration is 10 times the HC concentration and the NOx concentration. In
そうして、下記の熱化学方程式により、時間の経過と共に発生する熱量を計算し、後述する昇温特性を求めた。反応熱としては、三元触媒に流入して浄化される成分に関する反応式を使用した。また、式(1)及び(6)に関しては、上記CO濃度に関する仮定(CO濃度はHC濃度やNOx濃度の10倍)を基に反応熱を換算した。すなわち、式(1)には「−2835kJ/mol」の換算反応熱、式(6)には「−397kJ/mol」の換算反応熱を与えてシミュレーションした。
227℃−t=(ΔH227℃−ΔHt)/C
t;温度,ΔH227℃;反応熱,C;熱容量
CO+1/2O2=CO2 ΔH227℃=−283.5kJ/mol ……(1)
C3H6+9/2O2=3CO2+3H2O ΔH227℃=−1924kJ/mol ……(2)
NO+CO=CO2+1/2N2 ΔH227℃=−1924kJ/mol ……(3)
C3H6+6NO=3CO+3H2O+3N2 ΔH227℃=−1615kJ/mol ……(4)
NO+H2=1/2N2+H2O ΔH227℃=−334.1kJ/mol ……(5)
CO+H2O=CO2+H2 ΔH227℃=−39.7kJ/mol ……(6)
C3H6+6H2O=3CO2+9H2 ΔH227℃=+270kJ/mol ……(7)
H2+1/2O2=H2O ΔH227℃=−243.8kJ/mol ……(8)
Then, the amount of heat generated with the passage of time was calculated by the following thermochemical equation, and the temperature rise characteristics described later were obtained. As the reaction heat, the reaction formula relating to the component that flows into the three-way catalyst and is purified is used. For formulas (1) and (6), the heat of reaction was converted based on the assumption regarding the CO concentration (CO concentration is 10 times the HC concentration or NOx concentration). That is, the simulation was performed by applying the converted reaction heat of “−2835 kJ / mol” to the equation (1) and the converted reaction heat of “−397 kJ / mol” to the equation (6).
227 ° C.-t = (ΔH 227 ° C.- ΔH t ) / C
t; temperature, ΔH 227 ° C .; heat of reaction, C; heat capacity CO + 1 / 2O 2 = CO 2 ΔH 227 ° C. = − 283.5 kJ / mol (1)
C 3 H 6 + 9 / 2O 2 = 3CO 2 + 3H 2 O ΔH 227 ° C. = − 1924 kJ / mol (2)
NO + CO = CO 2 + 1 / 2N 2 ΔH 227 ° C. = − 1924 kJ / mol (3)
C 3 H 6 + 6NO = 3CO + 3H 2 O + 3N 2 ΔH 227 ° C. = − 1615 kJ / mol (4)
NO + H 2 = 1 / 2N 2 + H 2 O ΔH 227 ° C. = − 334.1 kJ / mol (5)
CO + H 2 O = CO 2 + H 2 ΔH 227 ° C. = − 39.7 kJ / mol (6)
C 3 H 6 + 6H 2 O = 3CO 2 + 9H 2 ΔH 227 ° C. = + 270 kJ / mol (7)
H 2 + 1 / 2O 2 = H 2 O ΔH 227 ° C. = − 243.8 kJ / mol (8)
[実施形態1]
この実施形態は、吸着部材31からCO→NOx→HCの順でそれら排気ガス成分を脱離させるケースである。
[Embodiment 1]
In this embodiment, these exhaust gas components are desorbed from the adsorbing
−実施例1−
吸着部材31については、上流部41にCO吸着材を配置し、中流部42にNOx吸着材を配置し、下流部43にHC吸着材を配置した。吸着部材31の容量は0.3Lであり、CO吸着材、NOx吸着材及びHC吸着材各々のハニカム担体に対する担持量は同じにした。触媒金属となる成分は担持していない。この吸着部材31のハニカム担体はセル壁厚さ3.5mil、セル数600/平方インチのものである。
Example 1
As for the adsorbing
三元触媒32については、上層にRh/ZrLaO−アルミナ及びRh/OSCを配置し、下層にPd/アルミナ及びOSCを配置した二層積層型とした。すなわち、上記予備実験の三元触媒と同じ構成のものであって、ハニカム担体はセル壁厚さ3.5mil、セル数600/平方インチであり、上層はRh/ZrLaO−アルミナ(アルミナ量;25g/L)、Rh/OSC(OSC量;56g/L)及びZrバインダ(9g/L)よりなる構成であり、下層はPd/アルミナ(アルミナ量;60g/L)、OSC(6g/L)及びZrバインダ(7g/L)よりなる構成であり、触媒貴金属の総量は7.0g/L(Pd:Pt:Rh=30:1:2)である。この三元触媒32の容量は0.7Lである。
About the three-
−実施例2−
吸着部材31の構成は実施例1と同じである。三元触媒32については、Rh/ZrLaO−アルミナ、Rh/OSC、Pd/アルミナ及びOSCを混合して単一触媒層を形成した混合型とした。他の構成は実施例1と同じである。
-Example 2-
The configuration of the
−比較例1−
吸着部材をなくし、容量1.0Lの三元触媒のみとした。その三元触媒は容量を除いて実施例2の三元触媒と同じ構成の混合型である。
-Comparative Example 1-
The adsorbing member was removed and only a three-way catalyst having a capacity of 1.0 L was used. The three-way catalyst is a mixed type having the same structure as the three-way catalyst of Example 2 except for the capacity.
−比較例2−
吸着部材として、容量0.3Lのハニカム担体全体にHC吸着材のみをコーティングしたものを採用する他は、実施例2と同じ構成とした。
-Comparative Example 2-
As the adsorbing member, the same configuration as in Example 2 was adopted except that the entire honeycomb carrier having a capacity of 0.3 L was coated with only the HC adsorbing material.
−比較例3−
吸着部材として、容量0.3Lのハニカム担体全体にCO吸着材のみをコーティングしたものを採用する他は、実施例2と同じ構成とした。
-Comparative Example 3-
As the adsorbing member, the same configuration as in Example 2 was adopted except that the entire honeycomb carrier having a capacity of 0.3 L was coated with only the CO adsorbing material.
−比較例4−
吸着部材として、容量0.3Lのハニカム担体全体にNOx吸着材のみをコーティングしたものを採用する他は、実施例2と同じ構成とした。
-Comparative Example 4-
As the adsorbing member, the same configuration as in Example 2 was adopted except that the entire honeycomb carrier having a capacity of 0.3 L was coated with only the NOx adsorbent.
(昇温シミュレーション結果)
図5にシミュレーション結果を示す。比較例1(三元触媒のみ)をみると、触媒後温度Bは、当初は三元触媒及びコンバータ容器によって排気ガスの熱が奪われるため触媒前温度Aより低い。そして、三元触媒で排気ガスの浄化が始まり、その反応熱で排気ガスが加熱されていくことにより、当該温度Bは触媒前温度Aを超えて漸次上昇していく。
(Temperature increase simulation result)
FIG. 5 shows the simulation results. Looking at Comparative Example 1 (only the three-way catalyst), the post-catalyst temperature B is initially lower than the pre-catalyst temperature A because the heat of the exhaust gas is taken away by the three-way catalyst and the converter vessel. Then, purification of the exhaust gas starts with the three-way catalyst, and the exhaust gas is heated by the reaction heat, so that the temperature B gradually rises above the pre-catalyst temperature A.
比較例2(HCのみ吸着)の場合は、HCが排気ガス中から少なくなることから、COの浄化開始が早くなり(浄化開始温度が下がり)、その反応熱により、比較例1(三元触媒のみ)よりも、触媒後温度Bが早めに立ち上がり、且つ昇温勾配も大きくなる。比較例3(COのみ吸着)及び比較例4(NOxのみ吸着)も、比較例2(HCのみ吸着)と同様に、比較例1(三元触媒のみ)よりも、触媒後温度Bが早めに立ち上がり、昇温勾配も大きい。 In the case of Comparative Example 2 (only HC adsorbed), since HC is reduced from the exhaust gas, CO purification start is accelerated (the purification start temperature is lowered), and the reaction heat causes Comparative Example 1 (three-way catalyst). ), The post-catalyst temperature B rises earlier and the temperature rising gradient becomes larger. In Comparative Example 3 (CO only adsorption) and Comparative Example 4 (NOx only adsorption), similar to Comparative Example 2 (HC only adsorption), the post-catalyst temperature B is earlier than Comparative Example 1 (three-way catalyst only). The rise and temperature rise gradient are large.
比較例4(NOxのみ吸着)の方が比較例2(HCのみ吸着)よりも触媒後温度Bの立上りが早いのは、NOxが無い場合のCOのライトオフ温度が、HCが無い場合のCOのライトオフ温度よりも低く、反応が早く始まるためである。すなわち、COの浄化反応熱により、触媒後温度Bの立上りが早くなる。また、比較例4よりも比較例3(COのみ吸着)の方がさらに立上りが早いのは、COが無い場合のHC、NOxのライトオフ温度がさらに低いためである。 The rise of the post-catalyst temperature B is faster in Comparative Example 4 (NOx only adsorption) than in Comparative Example 2 (HC only adsorption). The CO light-off temperature in the absence of NOx is the same as that in the absence of HC. This is because the reaction starts earlier than the light-off temperature. That is, the rise of the post-catalyst temperature B is accelerated by the CO purification reaction heat. Moreover, the rise of Comparative Example 3 (CO only adsorption) is faster than Comparative Example 4 because the light-off temperatures of HC and NOx in the absence of CO are even lower.
上記比較例1〜4に対して、実施例1(吸着材+積層型三元触媒)では、触媒前温度Aが比較的低い時点では排気ガス成分が吸着材に吸着され、HC及びNOxの三元触媒32への流入が殆どないため、COのライトオフ温度が低くなり、また、脱離CO及び排気ガス中のCOが式(1)及び(6)の反応をすることにより、触媒後温度Bが比較例1〜4に比べて速やかに立ち上がる。すなわち、COと他の排気ガス成分との間では三元触媒32の活性点の奪い合いは少なく、しかも、COの酸化に活性が高いRh/ZrLaO−アルミナが三元触媒32の上層に配置されているから、三元触媒32の温度が低い場合でも、COの浄化が効率良く進む。
In contrast to Comparative Examples 1 to 4, in Example 1 (adsorbent + stacked three-way catalyst), the exhaust gas component is adsorbed on the adsorbent when the pre-catalyst temperature A is relatively low, and three of HC and NOx. Since there is almost no inflow to the
次いで中流部42からNOxが脱離すると、脱離NOx及び排気ガス中のNOxの浄化反応熱(式(3)及び(5))が生じ、触媒後温度Bがさらに上昇していく。
Next, when NOx is desorbed from the
NOx脱離時の触媒後温度Bの昇温勾配がCO脱離時よりも小さくなっているのは、NOx脱離時はCO脱離時に比べて排気ガス温度及び三元触媒温度が高くなっているものの、NOxとCOのガス濃度の違い、並びに各ガスの反応熱の違いによるものである。 The temperature increase gradient of the post-catalyst temperature B during NOx desorption is smaller than that during CO desorption. The exhaust gas temperature and the three-way catalyst temperature are higher during NOx desorption than when CO desorption. However, this is due to the difference in gas concentration between NOx and CO and the difference in reaction heat between the gases.
次いで下流部43からHCが脱離すると、脱離HC及び排気ガス中のHCの浄化反応熱(式(2)及び(4))が生じ、触媒後温度Bがさらに上昇していく。HCの酸化に活性が高いPd/アルミナは三元触媒32の下層に配置されているものの、HC脱離時には、COやNOxの脱離時よりも排気ガス温度が高くなっており、しかも、三元触媒32の温度が上記脱離CO及び脱離NOxの浄化反応によって高くなっているから、脱離HCの浄化効率は高い。
Next, when HC is desorbed from the
HC脱離時の触媒後温度Bの昇温勾配がCO脱離時及びNOx脱離時よりも大きいのは、脱離HC及び排気ガス中のHCが効率良く浄化されて多量の反応熱が出るためである。 The temperature gradient of the post-catalyst temperature B during HC desorption is greater than that during CO desorption and NOx desorption. The desorbed HC and the HC in the exhaust gas are efficiently purified and a large amount of reaction heat is generated. Because.
次に、実施例2(吸着材+混合型三元触媒)では、実施例1と同じく、順に脱離するCO、NOx及びHCが三元触媒32で浄化されることにより、触媒後温度Bが比較例1〜4よりも早く立上って比較例1〜4よりも高い温度になる。しかし、排気ガス温度が未だ高くないCO脱離時においては、三元触媒32が混合型であって、COの酸化に活性の高いRh/ZrLaO−アルミナは混合型触媒層の全体に分散されているから、Rh/ZrLaO−アルミナを上層に配置した実施例1よりも、昇温勾配が小さくなっている。この点はNOx脱離時も同じである。すなわち、NOxの還元に活性が高いRh/OSCが混合型触媒層の全体に分散されているから、該Rh/OSCを上層に配置した実施例1よりも昇温勾配が小さくなっている。
Next, in Example 2 (adsorbent + mixed three-way catalyst), CO, NOx, and HC that are sequentially desorbed are purified by the three-
一方、HC脱離時には、HCの酸化に活性が高いPd/アルミナが混合型触媒層の全体に分散されている実施例2の方が、Pd/アルミナを下層に配置した実施例1よりもHCの酸化に有利になるはずであるが、昇温勾配は実施例1の方が少し大きい。これは、実施例1の場合は、HC脱離時には三元触媒32の温度が実施例2よりも高くなっており、Pd/アルミナが下層にあっても、触媒温度が高くなっている分、HCの浄化に効率良く働くためである。
On the other hand, at the time of HC desorption, Example 2 in which Pd / alumina having high activity for oxidizing HC is dispersed throughout the mixed catalyst layer is more HC than Example 1 in which Pd / alumina is disposed in the lower layer. However, the temperature rising gradient is slightly larger in Example 1. In the case of Example 1, the temperature of the three-
以上の結果、HCの脱離終了時での実施例2の触媒後温度Bは実施例1よりも低くなっている。 As a result, the post-catalyst temperature B of Example 2 at the end of HC desorption is lower than that of Example 1.
[実施形態2]
この実施形態は、吸着部材31からCO→HC→NOxの順でそれら排気ガス成分を脱離させるケースである。
[Embodiment 2]
In this embodiment, these exhaust gas components are desorbed from the adsorbing
−実施例1−
吸着部材31については、上流部41にCO吸着材を配置し、中流部42にHC吸着材を配置し、下流部43にNOx吸着材を配置した。吸着部材31の他の構成は実施形態1の実施例1と同じである。
Example 1
Regarding the adsorbing
三元触媒32については、上層にRh/ZrLaO−アルミナ、Pd/アルミナ及びOSCを配置し、下層にRh/OSCを配置した二層積層型とした。三元触媒32の他の構成は実施形態1の実施例1と同じである。
About the three-
−実施例2−
吸着部材31の構成は実施例1と同じである。三元触媒32については、Rh/ZrLaO−アルミナ、Rh/OSC、Pd/アルミナ及びOSCを混合して単一触媒層を形成した混合型とした。他の構成は実施例1と同じである。
-Example 2-
The configuration of the
(昇温シミュレーション結果)
図6に実施例1,2のシミュレーション結果を先の比較例1〜4と共に示す。実施例1(吸着材+積層型三元触媒)及び実施例2(吸着材+混合型三元触媒)に関し、中流部42からのHCの脱離時においては、実施形態1のNOxのケースよりも触媒後温度Bの昇温勾配が小さくなっている。これは、本実施形態2の場合のHCに関わる反応(式(2)及び(7))と、実施形態1の場合のNOxに関わる反応(式(3)及び(5))とを比較すると、NOxに関する反応によって生ずる熱量の方が高いからである。
(Temperature increase simulation result)
FIG. 6 shows the simulation results of Examples 1 and 2 together with Comparative Examples 1 to 4 described above. Regarding Example 1 (adsorbent + stacked three-way catalyst) and Example 2 (adsorbent + mixed three-way catalyst), when HC is desorbed from the
同様に、下流部43からのNOxの脱離時においては、NOxの反応熱がHCよりも高いので、実施形態1のHCのケースよりも触媒後温度Bの昇温勾配が大きくなっている。
Similarly, at the time of desorption of NOx from the
そして、本実施形態2では、下流部43からのNOxの脱離時には、脱離NOx及び排気ガス中のNOxの反応によって反応熱を生じ、それは、実施形態1のケースの最後にHCが脱離する場合よりも反応熱が高いので、脱離終了時の触媒後温度Bは高くなる。
In the second embodiment, when NOx is desorbed from the
[実施形態3]
この実施形態は、吸着部材31からHC→CO→NOxの順でそれら排気ガス成分を脱離させるケースである。
[Embodiment 3]
In this embodiment, these exhaust gas components are desorbed from the adsorbing
−実施例1−
吸着部材31については、上流部41にHC吸着材を配置し、中流部42にCO吸着材を配置し、下流部43にNOx吸着材を配置した。吸着部材31の他の構成は実施形態1の実施例1と同じである。
Example 1
As for the adsorbing
三元触媒32については、上層にRh/ZrLaO−アルミナ、Pd/アルミナ及びOSCを配置し、下層にRh/OSCを配置した二層積層型とした。三元触媒32の他の構成は実施形態1の実施例1と同じである。
About the three-
−実施例2−
吸着部材31の構成は実施例1と同じである。三元触媒32については、Rh/ZrLaO−アルミナ、Rh/OSC、Pd/アルミナ及びOSCを混合して単一触媒層を形成した混合型とした。他の構成は実施例1と同じである。
-Example 2-
The configuration of the
(昇温シミュレーション結果)
図7に実施例1,2のシミュレーション結果を先の比較例1〜4と共に示す。実施例1(吸着材+積層型三元触媒)及び実施例2(吸着材+混合型三元触媒)に関し、上流部41からのHCの脱離時においては、実施形態1のCOのケースよりも触媒後温度Bの昇温勾配が小さくなっている。これは、本実施形態3の場合のHCに関わる反応(式(2)及び(7))と、実施形態1の場合のCOに関わる反応(式(1)及び(6))とを比較すると、COに関する反応によって生ずる熱量の方が高いからである。
(Temperature increase simulation result)
FIG. 7 shows the simulation results of Examples 1 and 2 together with Comparative Examples 1 to 4 described above. Regarding Example 1 (adsorbent + stacked three-way catalyst) and Example 2 (adsorbent + mixed three-way catalyst), when HC is desorbed from the
しかし、中流部42からのCOの脱離時においては、CO濃度が高いことから、実施形態1のNOxのケースよりも触媒後温度Bの昇温勾配が大きくなっている。そうして、下流部43からのNOxの脱離が始まると、NOxの濃度が高くなり、NOxに関わる反応(式(3)、(4)及び(5))により高い反応熱が得られるため、触媒後温度Bの昇温勾配が大きくなり、最終的には実施形態1のHCのケースよりも触媒後温度Bが高くなっている。
However, at the time of desorption of CO from the
[実施形態4]
この実施形態は、吸着部材31からHC→NOx→COの順でそれら排気ガス成分を脱離させるケースである。
[Embodiment 4]
In this embodiment, these exhaust gas components are desorbed from the adsorbing
−実施例1−
吸着部材31については、上流部41にHC吸着材を配置し、中流部42にNOx吸着材を配置し、下流部43にCO吸着材を配置した。吸着部材31の他の構成は実施形態1の実施例1と同じである。
Example 1
As for the adsorbing
三元触媒32については、上層にPd/アルミナ及びOSCを配置し、下層にRh/ZrLaO−アルミナ及びRh/OSCを配置した二層積層型とした。三元触媒32の他の構成は実施形態1の実施例1と同じである。
About the three-
−実施例2−
吸着部材31の構成は実施例1と同じである。三元触媒32については、Rh/ZrLaO−アルミナ、Rh/OSC、Pd/アルミナ及びOSCを混合して単一触媒層を形成した混合型とした。他の構成は実施例1と同じである。
-Example 2-
The configuration of the
(昇温シミュレーション結果)
図8に実施例1,2のシミュレーション結果を先の比較例1〜4と共に示す。実施例1(吸着材+積層型三元触媒)及び実施例2(吸着材+混合型三元触媒)に関し、上流部41からのHCの脱離時においては、実施形態3と同じく、実施形態1のCOのケースよりも触媒後温度Bの昇温勾配が小さい。
(Temperature increase simulation result)
FIG. 8 shows the simulation results of Examples 1 and 2 together with Comparative Examples 1 to 4 described above. Regarding Example 1 (adsorbent + stacked three-way catalyst) and Example 2 (adsorbent + mixed three-way catalyst), at the time of desorption of HC from the
中流部42からのNOxの脱離量が多くなってくると、式(5)の反応だけでなく、排気ガス中に存在するHCとの間で式(4)の反応を生ずるから、上流部41からのHC脱離時よりも触媒後温度Bの昇温勾配が大きくなっている。
When the amount of NOx desorbed from the
下流部43からのCOの脱離が始まると、式(1)、(3)及び式(6)の反応を生じ、触媒後温度Bの昇温勾配がさらに大きくなっているが、CO脱離が始まるまでに達している触媒後温度Bが高くないため、最終的に到達する触媒後温度Bもそれほど高くなっていない。
When the desorption of CO from the
[実施形態5]
この実施形態は、吸着部材31からNOx→CO→HCの順でそれら排気ガス成分を脱離させるケースである。
[Embodiment 5]
In this embodiment, these exhaust gas components are desorbed from the adsorbing
−実施例1−
吸着部材31については、上流部41にNOx吸着材を配置し、中流部42にCO吸着材を配置し、下流部43にHC吸着材を配置した。吸着部材31の他の構成は実施形態1の実施例1と同じである。
Example 1
As for the adsorbing
三元触媒32については、上層にRh/OSC及びRh/ZrLaO−アルミナを配置し、下層にPd/アルミナ及びOSCを配置した二層積層型とした。三元触媒32の他の構成は実施形態1の実施例1と同じである。
About the three-
−実施例2−
吸着部材31の構成は実施例1と同じである。三元触媒32については、Rh/ZrLaO−アルミナ、Rh/OSC、Pd/アルミナ及びOSCを混合して単一触媒層を形成した混合型とした。他の構成は実施例1と同じである。
-Example 2-
The configuration of the
(昇温シミュレーション結果)
図9に実施例1,2のシミュレーション結果を先の比較例1〜4と共に示す。実施例1(吸着材+積層型三元触媒)及び実施例2(吸着材+混合型三元触媒)に関し、上流部41からのNOxの脱離時には、実施形態1のCOのケースよりも触媒後温度Bの昇温勾配が小さくなっている。これは、本実施形態4の場合のNOxに関わる反応(式(5))と、実施形態1の場合のCOに関わる反応(式(1)及び(6))とを比較すると、COに関する反応によって生ずる熱量の方が高いからである。
(Temperature increase simulation result)
FIG. 9 shows the simulation results of Examples 1 and 2 together with Comparative Examples 1 to 4 described above. Regarding Example 1 (adsorbent + stacked three-way catalyst) and Example 2 (adsorbent + mixed three-way catalyst), when NOx is desorbed from the
しかし、中流部42からのCOの脱離時においては、CO濃度が高いことから、実施形態1のNOxのケースよりも触媒後温度Bの昇温勾配が大きくなっている。そうして、下流部43からのHCの脱離が始まると、HCの濃度が高くなり、HCに関わる反応(式(2)及び(4))により高い反応熱が得られるため、脱離終了時の触媒後温度Bが高くなっている。
However, at the time of desorption of CO from the
[実施形態6]
この実施形態は、吸着部材31からNOx→HC→COの順でそれら排気ガス成分を脱離させるケースである。
[Embodiment 6]
In this embodiment, these exhaust gas components are desorbed from the adsorbing
−実施例1−
吸着部材31については、上流部41にNOx吸着材を配置し、中流部42にHC吸着材を配置し、下流部43にCO吸着材を配置した。吸着部材31の他の構成は実施形態1の実施例1と同じである。
Example 1
For the adsorbing
三元触媒32については、上層にRh/OSC及びPd/アルミナを配置し、下層にRh/ZrLaO−アルミナ及びOSCを配置した二層積層型とした。三元触媒32の他の構成は実施形態1の実施例1と同じである。
About the three-
−実施例2−
吸着部材31の構成は実施例1と同じである。三元触媒32については、Rh/ZrLaO−アルミナ、Rh/OSC、Pd/アルミナ及びOSCを混合して単一触媒層を形成した混合型とした。他の構成は実施例1と同じである。
-Example 2-
The configuration of the
(昇温シミュレーション結果)
図10に実施例1,2のシミュレーション結果を先の比較例1〜4と共に示す。実施例1(吸着材+積層型三元触媒)及び実施例2(吸着材+混合型三元触媒)に関し、上流部41からのNOxの脱離時は、実施形態5と同じく、触媒後温度Bの勾配が小さい。
(Temperature increase simulation result)
FIG. 10 shows the simulation results of Examples 1 and 2 together with Comparative Examples 1 to 4 described above. Regarding Example 1 (adsorbent + stacked three-way catalyst) and Example 2 (adsorbent + mixed three-way catalyst), when desorbing NOx from the
次いで中流部42からのHCの脱離が始まると、式(2)、(4)及び(7)の反応を生ずるが、実施形態5の中流部42からCOが脱離するケース(式(1)、(3)及び(6))と比較すると、後者の方が発生する熱量が多いため、実施形態5よりも触媒後温度Bの昇温勾配は小さい。しかし、その後、下流部43からCOが多量に脱離することによって、脱離終了時の触媒後温度Bは高くなっている。
Next, when HC desorption from the
[昇温シミュレーションのまとめ]
以上から、実施形態2,3のように、下流部43にNOx吸着材を配置すると、HC吸着材及びCO吸着材のいずれを上流部41に配置しても、全ての排気ガス成分の脱離が終わる頃には、触媒後温度Bが最も高くなること、すなわち、三元触媒32の活性が高くなることがわかる。また、三元触媒32の早期活性化に関して、次に好ましいのは、下流部43にCO吸着材を配置した実施形態4,6のケースである。
[Summary of temperature rise simulation]
From the above, when the NOx adsorbent is disposed in the
<その他>
なお、上記3種の吸着材は、吸着部材31の上流部41、中流部42及び下流部43の各々に完全に区画された状態ではなく、相隣る吸着材同士が一部オーバーラップした状態で担持されていてもよい。
<Others>
The three adsorbents are not completely separated into the
また、各吸着材には触媒金属を担持するようにしてもよい。 Each adsorbent may carry a catalyst metal.
1 ダッシュパネル
4 フロアトンネル部
5 エンジン本体
8 排気マニホールド
15 集合部
16 触媒コンバータ
17 排気管
31 吸着部材
32 三元触媒
34 二次エア供給管
41 上流部
42 中流部
43 下流部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
上記三元触媒よりも排気ガス流れの上流側に、上記排気ガスが接触したときにHCを優先的に吸着するHC吸着材と、上記排気ガスが接触したときにCOを優先的に吸着するCO吸着材と、上記排気ガスが接触したときにNOxを優先的に吸着するNOx吸着材とが配置されていて、
上記HC吸着材、CO吸着材及びNOx吸着材は、一つのハニカム担体のセル壁にコーティングされており、且つ当該3種の吸着材のうちの1種が排気ガス流れの上流部に、残る2種のうちの一方が排気ガス流れの下流部に、他方が中流部に配置されており、
上記HC吸着材、CO吸着材及びNOx吸着材各々の当該排気ガス成分の脱離量がピークになる温度の差は最大でも20℃であることを特徴とする排気ガス浄化触媒装置。 In an exhaust gas purification catalyst device in which a three-way catalyst is provided in an exhaust passage through which exhaust gas containing HC, CO and NOx discharged from an engine flows,
An HC adsorbent that preferentially adsorbs HC when the exhaust gas contacts the upstream side of the exhaust gas flow with respect to the three-way catalyst, and CO that preferentially adsorbs CO when the exhaust gas contacts. An adsorbent and a NOx adsorbent that preferentially adsorbs NOx when the exhaust gas comes into contact therewith are arranged ,
The HC adsorbent, the CO adsorbent and the NOx adsorbent are coated on the cell wall of one honeycomb carrier, and one of the three adsorbents remains in the upstream portion of the exhaust gas flow. One of the seeds is located in the downstream part of the exhaust gas flow and the other in the middle part,
An exhaust gas purification catalyst apparatus, wherein the difference in temperature at which the desorption amount of the exhaust gas component of each of the HC adsorbent, the CO adsorbent and the NOx adsorbent reaches a peak is 20 ° C. at the maximum .
上記三元触媒、HC吸着材、CO吸着材及びNOx吸着材は1つのコンバータに収容されていることを特徴とする排気ガス浄化触媒装置。 In claim 1,
An exhaust gas purification catalyst device, wherein the three-way catalyst, the HC adsorbent, the CO adsorbent and the NOx adsorbent are accommodated in one converter.
上記三元触媒は、アルミナ粒子にPdを担持させてなるPd/アルミナと、アルミナ粒子表面にZrとLaとを含む複合酸化物が担持されている複合材にRhを担持させてなるRh/ZrLaO−アルミナと、酸素吸蔵放出材粒子にRhを担持させてなるRh/OSCとを含有することを特徴とする排気ガス浄化触媒装置。 In claim 1 or claim 2 ,
The three-way catalyst comprises Rh / ZrLaO obtained by carrying Rh on a composite material in which Pd / alumina obtained by carrying Pd on alumina particles and a composite oxide containing Zr and La on the alumina particle surface. An exhaust gas purifying catalyst device comprising alumina and Rh / OSC in which Rh is supported on oxygen storage / release material particles.
エンジンの冷間始動時に上記三元触媒に流入する排気ガスが、該排気ガス中の還元性成分を酸化するのに必要な化学量論比を超える酸素過剰状態とされることを特徴とする排気ガス浄化触媒装置。 In any one of Claim 1 thru | or 3 ,
Exhaust gas characterized in that the exhaust gas flowing into the three-way catalyst at the time of cold start of the engine is in an oxygen excess state exceeding the stoichiometric ratio necessary for oxidizing the reducing component in the exhaust gas Gas purification catalyst device.
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