JP6431051B2 - 三元触媒コンバータ - Google Patents

Description

本発明は、ガソリンで駆動する内燃機関の有害な排出成分を低減するための、三元触媒コンバータ（ＴＷＣ）、及び対応する排気ガス浄化方法に関する。触媒コンバータは特に、存在する酸素貯蔵物質の不均一な分配を特徴とする。

内燃機関の排気ガスは典型的には、有害な一酸化炭素（ＣＯ）、及び炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）、並びに場合によっては硫黄酸化物（ＳＯ_ｘ）、加えて、すす残留物、及び場合により粘着性の有機凝集物から主になる粒子を含有する。ＣＯ、ＨＣ、及び粒子は、エンジンの内燃チャンバ内の燃料の不完全燃焼により生じる。窒素酸化物は、シリンダー内において、燃焼温度が部分的に１０００℃を超えたときに、吸気の窒素及び酸素により、生じる。硫黄酸化物は、有機硫黄化合物の燃焼から生じ、これは非合成燃料中に常に少量存在する。自動車の排気ガスから、健康及び環境にとって有害なこれらの排出物を除去するため、排気ガスを浄化するための多数の触媒技術が開発されており、その基本原理は通常、浄化すべき排気ガスを、触媒活性コーティングによりコーティングされた蜂の巣状本体からなる触媒コンバータを通じて案内することに基づいている。この触媒コンバータは、異なる排気ガス成分の化学反応を促進する一方で、二酸化炭素（ＣＯ_２）及び水などの、無害な生成物を形成する。

使用される触媒コンバータの動作モード、及び組成は、浄化される排気ガスの組成、及び予測される排気ガス温度レベルによって、大きく異なる場合がある。触媒活性コーティングとして使用される多くの組成物は、一定の動作条件において、１つ以上の排気ガス成分が、一時的に結合し、動作条件の適切な変化が生じた場合に、再び意図的に分離され得る、成分を含む。このような能力を備える成分は、一般的に、以下において、貯蔵材料と称される。

例えば、三元触媒コンバータにおける酸素貯蔵材料は、平均して化学量論的である、空気／燃料混合物により動作する、ガソリンエンジン（オットーエンジン）の排気ガスから、ＣＯ、ＨＣ、及びＮＯ_ｘを除去するために使用される。酸素を貯蔵するための最も良く知られた材料は、更に酸化物（特に希土類金属酸化物、例えば、ランタン酸化物、プラセオジミウム酸化物、ネオジウム酸化物、又はイットリウム酸化物（Ａｕｔｏａｂｇａｓｋａｔａｌｙｓａｔｏｒｅｎ，Ｇｒｕｎｄｌａｇｅｎ−Ｈｅｒｓｔｅｌｌｕｎｇ−Ｅｎｔｗｉｃｋｌｕｎｇ−Ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ−Ｏｋｏｌｏｇｉｅ，Ｃｈｒｉｓｔｉａｎ Ｈａｇｅｌｕｋｅｎ，２ｎｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ，２００５，ｐ．４９；Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ａｉｒ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｒ．Ｈｅｃｋ ｅｔ ａｌ．，１９９５，ｐ．７３〜１１２））によりドーピングされ得る、セリウム及びジルコニウムの混合酸化物である。

酸素貯蔵材料を含む、三元触媒コンバータは、最新型ガソリンエンジンにおいて、空燃比λの連続的な増加を伴う条件下で、作用する。これらは、既定の様式による、空燃比λの定期的な変化、及びしたがって、酸化及び還元排気ガス条件の定期的な変化を伴う。空燃比λのこの変化は、両方の場合において、排気ガスの浄化の結果の鍵となる。この目的のため、排気ガスのλ値は、非常に短い周期時間（約０．５〜５ヘルツ）、及び０．００５≦Δλ≦０．０５の振幅（λ＝１）に調整される（排出成分の還元及び排出成分の酸化は、互いに化学量論的関係にある）。車両における動的なエンジン動作により、この条件からのずれが生じる。排気ガスが三元触媒コンバータを通過するときに、これらのずれが排気ガスの浄化の結果に悪影響をもたらさないように、排気ガスから酸素を吸収し、必要に応じてこれを排気ガス中に放出することによって、触媒コンバータに含まれる酸素貯蔵材料がこれらのずれを一定レベルに収束させる（Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ａｉｒ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｒ．Ｈｅｃｋ ｅｔ ａｌ．，１９９５，ｐ．９０）。

内燃機関による排出物の低減に対する継続的な受容の増加は、触媒コンバータを引き続き更に開発することを必要としている。ここで、汚染物質を変換するための触媒コンバータの開始温度に加えて、触媒コンバータ温度の安定性、及び当然ながら、炭化水素、一酸化炭素、及び窒素酸化物などの、ガソリンエンジンの主要な排出成分が低減される度合いが、特に重要である。

三元触媒コンバータの酸素貯蔵能力の最適化は、三元触媒コンバータの長さにわたってこの能力を不均一に分配するための、概念の提案に通じる。この文脈において、上流端部（排気管の上流）において、下流端部（排気管の下流）におけるよりも、酸素貯蔵能力が低い（国際公開第９６１７６７１（Ａ１）号；ドイツ特許出願第１０２０１００５５１４７（Ａ１）号）、及びその逆の設計（米国特許出願第７７８５５４５（Ｂ２）号；欧州特許出願第２４３１０９４（Ａ１）号；米国特許出願第８３２３５９９（Ｂ２）号）が提案されている。

欧州特許出願第２４３１０９４（Ａ１）号は特に、酸素貯蔵材料、及び区分けされた設計を備える、支持体上の、三元触媒コンバータについて記載している。ここで、二層の触媒活性コーティングが三元触媒コンバータの第１区分に提示され、これは、触媒活性コーティングの１つの層のみを有する、提示される触媒コンバータの下流端部におけるものよりも多い、一定量の酸素貯蔵材料を含む。本明細書において提示される三元触媒コンバータは、より有害でないＨ_２Ｓを生成するのに特に適している。しかしながら、上流端部に存在する貯蔵能力の、下流端部に存在するものに対する比率が、一定値を下回る場合に有害であることが明らかとなる。

既に示唆されたように、三元触媒コンバータの、主要な有害ガスＨＣ、ＣＯ、及びＮＯｘの低減に関する改善は、未だに化学的な課題を提示している。本発明の目的はしたがって、少なくとも本明細書に関わる分野において、先行技術の触媒コンバータよりも優れている、三元触媒コンバータを提示することであった。加えて、その製造コストは同等であり、可能であれば、製造コストは他の三元触媒コンバータよりも低いべきである。

従来技術において、当業者に対し明らかに生じる、これらの及び他の目的は、本明細書の請求項１による、三元触媒コンバータにより満たされる。本発明による、触媒コンバータの好ましい設計は、請求項１に従属する従属請求項に記載されている。請求項７は、本発明による触媒コンバータが使用されるプロセスを指す。

触媒活性コーティングと、隣接し、好ましくは接続された様式で配置された、１つ以上の支持体を有する、ガソリンで動作する内燃機関における有害な排出成分を低減するための、三元触媒コンバータを使用することにより（触媒活性コーティングは、流れ方向における酸素貯蔵能力の不均一な分配を有し、触媒コンバータの下流側に酸素貯蔵材料が存在せず、この領域において、三元触媒コンバータ全体の５〜５０％の相対体積を含む）、提示される目的が驚くほど簡単でありながら、なおかつ非常に好ましい方法で達成され得る。本発明による触媒コンバータにより、同等の活性で原材料費を節約することが可能であるか、又は原材料費が変わらなければ、触媒コンバータのより高い有効性を達成することが可能である。

基本的に、本明細書において請求される排気ガス触媒コンバータは、その上、又はその中（例えば、多孔性壁部構造）に活性触媒コーティングが適用される、１つ又はいくつかの隣接される支持体からなる。この場合における可能な支持体は、当業者には明らかである。意図されるものは、いわゆるフロースルー型モノリス又は微粒子フィルタである（Ｃｈｒｉｓｔｉａｎ Ｈａｇｅｌｕｋｅｎ，「Ａｕｔｏａｂｇａｓｋａｔａｌｙｓａｔｏｒｅｎ」［「Ｅｘｈａｕｓｔ ｇａｓ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ ｆｏｒ ｖｅｈｉｃｌｅｓ」］，２００５，２ｎｄ ｅｄｉｔｉｏｎ，ｐ．２７〜４６）。このようなユニット（フィルタ、並びにフロースルー型モノリス）は、ＴＷＣ活性コーティングによるコーティング（例えば、ドイツ特許出願第１０２０１００５５１４７（Ａ１）号；米国特許出願第２０１００２９３９２９号；同第２０１１０２５２７７３号；同第２０１１０１５８８７１号のフィルタのための）の場合と同様に当業者には既知である。

従来技術で既知の、一般的なフィルタ体は、金属及び／又はセラミック材料で作製することができる。これらは、例えば、金属織物及びメッシュフィルタ体、燒結金属体、並びにセラミック材料製の発泡構造体を含む。好ましくは、コーディエライト、炭化ケイ素、又はチタン酸アルミニウム製の、多孔質ウォールフロー型フィルタ基材が使用される。これらのウォールフロー型フィルタ基材は、入口チャネル及び出口チャネルを有し、流入チャネルの下流端部及び流出チャネルの上流端部はそれぞれ、互いにオフセットされ、気密「プラグ」により閉鎖されている。この場合、このフィルタ基材を通って流れる、浄化されるべき排気ガスは、優れた微粒子フィルタ効果を誘導する、入口チャネルと出口チャネルとの間の多孔質壁部を強制的に通過させられる。微粒子に関する濾過特性は、多孔度、孔／半径分布、及び壁部の厚さによって設計することができる。触媒活性コーティングは、入口と出口チャネルとの間の、多孔質壁部内、及び／又は多孔質壁部上に存在している。好ましくは、使用されるフィルタ基材は、欧州特許出願第１２１６４１４２．７号、同第２０４２２２５（Ａ１）号、同第２０４２２２６（Ａ２）号から収集され得る。

従来技術では、フロースルー型モノリスは、金属又はセラミック材料からなるものとすることができる、一般的な触媒コンバータ担体である。好ましくは、コーディエライトなどの、耐火性セラミックが使用される。セラミックから作製されるモノリスは、殆どが、連続的チャネルからなる蜂の巣状構造を有しており、そのため、チャネルフローモノリス、又はフォロースルーモノリスとも称される。排気ガスは、それらのチャネルを通って流れることができ、その際に触媒活性コーティングが提供されているチャネル壁と接触する。面積当たりのチャネルの数は、セル密度によって特徴付けられ、これは典型的には、６．４５ｃｍ^２ごと（セル／平方インチ、ｃｐｓｉ）に、３００〜９００セルである。セラミックのチャネル壁部の壁厚さは、０．５〜０．０５ｍｍである。

本明細書において使用される三元触媒コンバータは、１つの支持体、又は流れ方向で互いに隣接するように配置された、多数の個別の三元触媒コンバータのいずれかからなり得ることに留意すべきである。本発明における「隣接する」とは、三元触媒コンバータを構成する支持体が、互いに一定の距離を空け、好ましくは底部にあり、エンジンに近くなるように配置された構成を意味し、最も好ましくは支持体の間に、更なる触媒ユニットが存在しない。しかしながら、三元触媒コンバータを構成する支持体が、接続された様式で配置され、よって連続的に配置される（突き合わせ）ような、構成が好ましい。個別の触媒コーティングが、支持部又は支持体の上又は内部に存在するような方法で、個別の支持体が調製される（壁部上をコーティングするための欧州特許出願第１９７４８０９号又は同第２３０８５９２号、及び壁部内をコーティングするための同第２０４２２２６（Ａ２）号）。

この場合に使用される触媒活性コーティングは、この目的のために当業者に既知である材料からなる（Ｍ．Ｖ．Ｔｗｉｇｇ，Ｃａｔａｌｙｓｉｓ Ｔｏｄａｙ ２０１１，１６３，３３〜４１；欧州特許出願第１１５８１４６（Ａ２）号；同第０８７０５３１（Ａ１）号；同第０６０１３１４（Ａ１）号；同第０６６２８６２（Ａ１）号；同第０５８２９７１（Ａ１）号；同第０３１４０５８（Ａ１）号；同第０３１４０５７（Ａ１）号）。多くの場合、三元触媒コンバータの触媒活性コーティングが、異なる組成の金属プラチナ、パラジウム、及びロジウムを含み、これらは、比較的耐熱性である金属酸化物（例えば、酸化アルミニウム、又はセリウムジルコニウム酸化物）上に大面積で堆積される。本発明による触媒コーティングは場合により、支持体（単数／複数）上で、様々な組成で区分けされ、及び／又は、１つ以上の場合により異なる様式で設計された触媒コーティングで積み重ねて存在することができる（国際公開第０８１１３４４５（Ａ１）号；同第０８０００４４９（Ａ２）号；同第０８１１３４５７（Ａ１）号；米国特許出願第８３２３５９９（Ｂ２）号）。

加えて、一般的に既知の三元コーティングは多くの場合、炭化水素、又は窒素酸化物（四元触媒コンバータ）などの更なる特徴を有する。本発明の三元触媒コンバータ（これらの引用された特徴を有し得る）は、いずれの場合においても、排気ガス中に酸素を保存する材料を含み、酸素を希薄な範囲（λ＞１）で保存し、豊富な範囲（λ＜１）で環境中に放出することができる。このような材料は、当業者には既知である（Ｅ：Ｒｏｈａｒｔ，Ｏ．Ｌａｒｃｈｅｒ，Ｓ．Ｄｅｕｔｓｃｈ，Ｃ．Ｈｅｄｏｕｉｎ，Ｈ．Ａｉｍｉｎ，Ｆ．Ｆａｊａｒｄｉｅ，Ｍ．Ａｌｌａｉｎ，Ｐ．Ｍａｃａｕｄｉｅｒｅ，Ｔｏｐ．Ｃａｔａｌ．２００４，３０／３１，４１７〜４２３、又は Ｒ．Ｄｉ Ｍｏｎｔｅ，Ｊ．Ｋａｓｐａｒ，Ｔｏｐ．Ｃａｔａｌ．２００４，２８，４７〜５７）。好ましくは、使用される、酸素貯蔵能力を備える材料は、セリウム酸化物、又はセリウム−ジルコニウム酸化物、及び双方の混合物からなる群から選択され、セリウムの多い混合酸化物と、セリウムの少ない混合酸化物とは、区別される。本発明により、この材料は、支持体の下流端部に酸素貯蔵材料が存在しないようにして、三元触媒コンバータの長さにわたって分配される。酸素貯蔵材料の有無は、飛躍試験（leap test）によって判定され得る。２つのλセンサーの間に配置される触媒コンバータ又はシステムの酸素貯蔵能力はしたがって、空燃比の飛躍において生じる、２つのセンサー信号の遅延によって算出され得る（Ａｕｔｏａｂｇａｓｋａｔａｌｙｓａｔｏｒｅｎ，Ｇｒｕｎｄｌａｇｅｎ−Ｈｅｒｓｔｅｌｌｕｎｇ−Ｅｎｔｗｉｃｋｌｕｎｇ−Ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ−Ｏｋｏｌｏｇｉｅ，Ｃｈｒｉｓｔｉａｎ Ｈａｇｅｌｕｋｅｎ，２ｎｄ ｅｄｉｔｉｏｎ，２００５，ｐ．６２）。

酸素貯蔵材料の分配は、上記の条件に関し、触媒コンバータの酸素貯蔵能力が、下流端部から上流端部へと連続的に又は段階的に（例えば、ウォッシュコートの量を増加させることにより）上昇するような形で、構成され得る。段階的な増加は、例えば、異なる保存材料、又は異なる含有量の保存材料が、コーティングの異なる区画に存在するような形で、区分けされたコーティング構成を適用することによって達成され得る。複数の支持体が存在するとき、本発明による概念が実現されるように、区分けした設計に従ってそれぞれを別様にコーティングし、これらを直接連続的に配置することが、最も適切である。

しかしながら、触媒活性コーティングを分配する際に、段階的な概念を選択することが好ましい。酸素貯蔵能力を有するべきではない、三元触媒コンバータの下流領域は、三元触媒コンバータ全体に対し、５〜５０％、好ましくは１５〜４５％、及び特に好ましくは２５〜４０％の相対体積を有する。

既に示唆されたように、三元触媒コンバータは通常、プラチナ、パラジウム、ロジウム、及びこれらの金属の混合物の群からの金属を含む。しかしながら、好ましい構成において、本発明による三元触媒コンバータは、金属パラジウム及びロジウムのみを含む。これらは好ましくは、２つ以上であるが、好ましくは３種の異なる触媒活性コーティングが２つ以上の領域に適用されるような形で構成される。これらの２つ以上の領域は、支持体上の、２つ以上の別個の区域に位置する（前方区域（単数又は複数）は、１層以上の構造であるか、好ましくは２層構造を示す）か、又は異なる領域が、区分けした構成に従い、連続的に配置された２つ以上の個別の支持体上に分配される（図１、図２）。更に好ましい実施形態において、本発明による三元触媒コンバータは、したがって、２つ以上の、非常に好ましくは３つの、互いに接続された支持体からなる。３つの支持体の場合、最初の２つの支持体（酸素貯蔵能力を備える）は最も好ましくは同一である。特に好ましくは、下流端部支持体（酸素貯蔵能力を備えない）は、バリウム酸化物で安定化され、大きな表面を有する、アルミニウム酸化物上のパラジウム及びロジウムの堆積物を含む、触媒活性コーティングを有する（欧州特許出願第１１８１９７０（Ａ１）号）。同様に特に好ましくは、上流端部上の支持体は、二層構造を示し、下層は触媒活性金属としてパラジウムのみを含み、上層はパラジウム及びロジウムを含む。この触媒二重コーティングは、場合によりランタン酸化物、プラセオジミウム酸化物、バリウム酸化物、又はイットリウム酸化物によって安定化させた、大きな表面を有するアルミニウム酸化物と、大きな表面を有するセリウム酸化物、セリウム−ジルコニウム酸化物、又はランタン酸化物、プラセオジミウム酸化物、ネオジウム酸化物、又はイットリウム酸化物などの希土類酸化物によってドープされた大きな表面を有するセリウム−ジルコニウム酸化物との上に、堆積物として存在する（欧州特許出願第１９７４８０９（Ｂ１）号）。

特に好ましい触媒活性コーティングは、以下が有利である：
上流端部上の１層の区域を備える、触媒活性コーティングにおいて、

下流端部上の触媒活性コーティング、又は区域において、

上流端部上の２層のゾーンを備える、触媒活性コーティングにおいて、
上流端部上の上層

上流端部上の下層

下流端部上の触媒活性コーティング、又は区域において、

好ましい支持体はセラミックの蜂の巣状本体、いわゆるフロースルー基材、及び同様に、例えば、コーディエライトのセラミックフィルター本体、並びに同様の金属支持体（上記）である。この場合、６３．５〜１３２．１ｍｍの直径、及び７６．６〜１５２．４ｍｍの長さを備える、好ましくは円形、又は楕円形の支持体が使用される。本発明による概念を実現するため、２つのコーティング区域を備える１つの触媒コンバータ、又はそれぞれコーティングを備える、直列構成の複数の触媒コンバータ（双方ともエンジンの近くに配置される）が使用され得る。加えて、本発明は同様に、エンジンの近くに配置された酸素貯蔵材料を含む、触媒コンバータと、エンジンに近い触媒コンバータから２０〜１００ｃｍという有利な距離で車両の底部に配置された、ＯＳＭフリー触媒コンバータとを含む、システムによって実現される。酸素貯蔵能力を有するべきではない、三元触媒コンバータの下流領域は、触媒コンバータシステム全体に対し、５〜５０％、好ましくは１５〜４５％、及び特に好ましくは２５〜４０％の相対体積を有する。

本発明の更なる構成は、本発明による、三元触媒コンバータにわたり排気ガスを伝播させることにより、ガソリン駆動内燃機関の有害な排気成分を低減させるプロセスに関する。本発明による、三元触媒コンバータの、全ての特定の好ましい実施形態は、必要な変更を加えた上で、本発明のプロセスと同様であることに、まずは留意する。

本発明の枠組み内において、触媒活性コーティングとは、可能な以下の浸漬工程により、表面又は内部の支持体に適用され、基本的には上記の材料を含む、ウォッシュコートを意味する。

本発明の枠組み内において、エンジンに近い、とはエンジン出口と触媒コンバータ入口との間の距離が８０ｃｍ未満、好ましくは６０ｃｍ未満、及び最も好ましくは５０ｃｍ未満であることを意味する。当業者にとって、底部位置とは、運転室下方において、エンジンに近い支持体の出口から、２０〜２００ｃｍ、好ましくは４０〜１５０ｃｍ、及び最も好ましくは６０〜１００ｃｍの距離の位置を示す。

本発明は、三元触媒コンバータのような完全に開発された技術さえも、個別の機能の特殊設計によって更に改善し得るということを、素晴らしい方法で示す。下流端部における酸素貯蔵機能を有さない本発明による三元触媒コンバータは、有害な排気ガスＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘを低減する能力において、酸素貯蔵材料で全体的にコーティングした同じ触媒コンバータに対して明らかに優れている。既知の背景技術において、これは全く予想されないものであった。したがって、本方法は、先行技術に対し、発明によって更に開発を進めるものである。

本発明による、特に好ましい三元触媒コンバータの基本構造を示し、上流端部の層内に、触媒活性成分として金属パラジウム及びロジウムを含んでいる。同様に、酸素貯蔵材料（ＯＳＭ）が存在している。このような構造を有する支持体は、ＣＡＴ−１ａという略記により指定されている。下流端部に配置される単一の層が、酸素支持材料なしに生成され、金属パラジウム及びロジウムを含む。支持体は、ＣＡＴ−２として指定される。 本発明による、特に好ましい三元触媒コンバータの基本構造を示し、本発明による三元触媒コンバータは、上流端部の上層に、触媒活性成分として金属パラジウム及びロジウムを含む。同様に、酸素貯蔵材料（ＯＳＭ）が存在している。上流側の下層もまた、酸素貯蔵材料を有するが、上層とは異なり、金属パラジウムのみを含んでいる。このような構造を有する支持体は、ＣＡＴ−１ｂという略記により指定されている。下流端部に配置される単一の層が、酸素支持材料を含まず、金属パラジウム及びロジウムを含む。上記の支持体は、ＣＡＴ−２として指定される。 概観は、三元触媒コンバータの研究に関する、基本的な実験セットアップを示している。各時点において、支持体の３つのスライス（２インチ幅、及び４インチ直径）が、排気管において連続的に配置されている。一般的な、三元触媒コンバータである。 概観は、三元触媒コンバータの研究に関する、基本的な実験セットアップを示している。各時点において、支持体の３つのスライス（２インチ幅、及び４インチ直径）が、排気管において連続的に配置されている。先行技術（例えば、国際公開第９６１７６７１（Ａ１）号）である。 概観は、三元触媒コンバータの研究に関する、基本的な実験セットアップを示している。各時点において、支持体の３つのスライス（２インチ幅、及び４インチ直径）が、排気管において連続的に配置されている。本発明による実験構成である。 図３の図は、図２、２ａ〜２ｃに示される実験構成の炭化水素（ＴＨＣ）の排出を示している。本発明によるシステム２ｃ（ＣＡＴ−１ｂ／ＣＡＴ−１ｂ／ＣＡＴ−２）、及びシステム２ｂは、全ＯＳＣシステム２ａよりも良好であることが明らかである。 図４の図は、図２、２ａ〜２ｃに示される実験構成のＮＭＨＣの排出を示している。ＴＨＣ（図３）のデータと同様、本発明によるシステム２ｃ（ＣＡＴ−１ｂ／ＣＡＴ−１ｂ／ＣＡＴ−２）、加えてシステム２ｂは、全ＯＳＣシステム２ａに対する利点を示している。 ここで、ＣＯ排出に関する、システム（図２）の研究の結果が示されている。ここで、本発明によるシステム２ｃ（ＣＡＴ−１ｂ／ＣＡＴ−１ｂ／ＣＡＴ−２）の結果は、他よりも遥かによい。 この図は、ＮＯｘ排出に関する、図２に示されるシステムの研究結果を示す。特にこの場合、本発明による設計２ｃは、他のシステム２ａ及び２ｂと比較して驚くほど良い結果を示している。

１）セラミック基材が、先行技術による、図２に示される触媒コンバータの様々なウォッシュコートでコーティングされた。その後、触媒コンバータは、車両の１６００００ｋｍの走行距離をシミュレートするため、エンジン試験ベンチ上で、ＺＤＡＫＷエージングプロセスにより経時変化させた。エージングは、オーバーラン燃料遮断の、規則的フェーズにより特徴付けられ、これはその後、排気ガスの一時的希薄成分により、１０００℃超の床温に達する。この状態は、酸素貯蔵材料及び貴金属の回復不能な損傷につながる。これらの触媒コンバータはその後、エンジン付近の位置における、動的ＦＴＰ−７５駆動サイクルにおける、２．０ ｌ ４気筒用途において、非常に動的なエンジン試験ベンチで試験された。ＦＴＰ−７５の各段階の排気ガスは、３つの異なるバッグ内の、ＣＶＳシステムに回収された。試験完了後、バッグは現在の米国法に従って、分析及び軽量された。結果が図３〜６に示される。システム２ｃは、一酸化炭素、及び窒素酸化物の放出の領域における明らかな利点を示す。

Claims (6)

1. 触媒活性コーティングを備える、１つの支持体又は複数の隣接する支持体を有する、ガソリン駆動内燃機関における、有害な排出成分を低減する三元触媒コンバータであって、前記触媒活性コーティングは、流れ方向において、不均一な分布の酸素貯蔵能力を有し、
   前記三元触媒コンバータの上流側において、前記触媒活性コーティングは二層を有し、前記二層の下層は触媒活性金属としてパラジウムのみを含み、前記二層の上層はパラジウム及びロジウムを含み、
   前記触媒コンバータの下流側において、酸素貯蔵材料が存在せず、この領域は、前記三元触媒コンバータ全体の５〜５０％の相対体積を含み、
   前記三元触媒コンバータは触媒活性金属としてパラジウム及びロジウムのみを含むことを特徴とする、三元触媒コンバータ。
2. 前記支持体上の前記触媒活性コーティングは、区分けされ、及び／又は１つ以上の層で前記支持体に適用されることを特徴とする、請求項１に記載の触媒コンバータ。
3. 使用される、前記酸素貯蔵能力を備える材料は、セリウム酸化物、セリウム−ジルコニウム酸化物、又はドープしたセリウム−ジルコニウム酸化物、及びこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１及び／又は２に記載の触媒コンバータ。
4. 前記触媒コンバータ内の酸素貯蔵能力は、前記下流端部から前記上流端部へと段階的に、又は連続的に上昇していることを特徴とする、請求項１〜３のうちの１つ以上に記載の触媒コンバータ。
5. ２つ以上の接続された支持体からなり、前記下流端部の前記支持体は、大きな表面積を備える、アルミニウム酸化物上に、パラジウム、ロジウム、及びバリウム酸化物の堆積物を含む、触媒活性コーティングを有することを特徴とする、請求項１〜４のうちの１つ以上に記載の触媒コンバータ。
6. 請求項１〜５のうちの１つ以上に記載の、三元触媒コンバータにわたり前記排気ガスを伝播させることにより、ガソリン駆動内燃機関の有害な排気成分を低減させる方法。

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