JP6604323B2 - 内燃機関の排ガス浄化システム及び排ガス浄化用触媒の使用方法 - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化システム及び排ガス浄化用触媒の使用方法に関する。
例えば自動車用エンジンなどの内燃機関から排出される排ガスには、HC、CO、NOxなどの排ガス成分が含まれており、これらの排ガス成分を浄化するために、排気管の通路途中に排ガス浄化用触媒が取り付けられている。特許文献１には、担体としてCeO2を含むOSC材に、貴金属触媒としてRhとPdが坦持された排ガス浄化用触媒の技術が記載されている。
排ガス浄化用触媒は、流入する排ガスの温度が低い場合に、リーン（酸素過剰雰囲気下）でもHCやCOの酸化活性が不足する。特許文献１の技術は、ガソリンエンジンのストイキ（理論空燃比）での浄化を対象として使用しており、低温リーンにおける浄化性能は低い。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、排ガス浄化用触媒の酸化による浄化性能について低温での活性を向上させる排ガス浄化システム及び排ガス浄化用触媒の使用方法を提供することである。
上記課題を解決する本発明は、CeO2を含む担体に、RhとPdとPtの少なくとも一つが坦持された構成を有する排ガス浄化用触媒を用いた内燃機関の排ガス浄化システムであって、前記排ガス浄化用触媒に流入する排ガスの温度である入ガス温が基準温度よりも高温の状態となった場合に還元処理必要フラグをＯＮに設定するフラグＯＮ設定手段と、該フラグＯＮ設定手段により前記還元処理必要フラグがＯＮに設定されており、かつ、前記入ガス温が低下して前記基準温度以下の予め設定された温度範囲に入っていること、という還元処理実行条件が成立しているか否かを判断する条件成立判断手段と、該条件成立判断手段により前記還元処理実行条件が成立していると判断された場合に、前記内燃機関に供給される吸気の空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に調整する還元処理を実行する還元処理実行手段と、該還元処理実行手段により前記還元処理が実行された場合に前記還元処理必要フラグをＯＦＦに設定するフラグＯＦＦ設定手段と、を有することを特徴とする。
また、本発明は、CeO2を含む担体に、RhとPdとPtの少なくとも一つが坦持された構成を有する排ガス浄化用触媒の使用方法であって、前記排ガス浄化用触媒に流入する排ガスの温度である入ガス温が基準温度よりも高温の状態となった場合に還元処理必要フラグをＯＮに設定する工程と、前記還元処理必要フラグがＯＮでかつ前記入ガス温が低下して前記基準温度以下の予め設定された温度範囲に入っている場合に、内燃機関に供給される吸気の空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に調整する還元処理を実行する工程と、該還元処理を実行した後に前記還元処理必要フラグをＯＦＦに設定する工程と、を含むことを特徴とする。
本発明によれば、還元処理を実行しなかった場合と比較して、入ガス温が基準温度以下の温度状態における排ガス浄化用触媒の酸化活性を向上させることができる。
次に、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、内燃機関の排ガス浄化システムの概念図である。
本実施の形態における内燃機関の排ガス浄化システム１は、自動車に搭載されており、内燃機関であるエンジン２から排出される排ガスを浄化するものである。排ガス浄化システム１は、エンジン２と、排ガス浄化用触媒３と、入ガス温センサ４と、Ａ／Ｆセンサ５と、ＥＣＵ６を有している。
図１は、内燃機関の排ガス浄化システムの概念図である。
本実施の形態における内燃機関の排ガス浄化システム１は、自動車に搭載されており、内燃機関であるエンジン２から排出される排ガスを浄化するものである。排ガス浄化システム１は、エンジン２と、排ガス浄化用触媒３と、入ガス温センサ４と、Ａ／Ｆセンサ５と、ＥＣＵ６を有している。
エンジン２は、リーンバーンエンジンやディーゼルエンジンを用いることができる。排ガス浄化用触媒３は、排気管７の途中位置に取り付けられている。排気管７のエンジン２と排ガス浄化用触媒３との間の位置には、排ガス浄化用触媒３に流入する排ガスの温度である入ガス温ＴＩＮを測定するための入ガス温センサ４と、排ガス浄化用触媒３に流入する排ガスのＡ／Ｆ（空燃比）を測定するＡ／Ｆセンサ５が取り付けられている。
ＥＣＵ６は、入ガス温センサ４やＡ／Ｆセンサ５の検出信号を用いて、エンジン２に吸入される吸気ガスの空燃比を制御する。空燃比は、例えば理論空燃比に対して酸素過剰のリーン側あるいは燃料過剰のリッチ側に制御される。なお、Ａ／Ｆセンサ５の代わりにＯ２センサを用いてＡ／Ｆを認識してもよく、また、Ａ／Ｆセンサ５を省略して吸入空気量と燃料噴射量からＡ／Ｆを算出してもよい。
排ガス浄化用触媒３は、三元触媒や酸化触媒など酸化機能を持つ触媒であり、CeO2を含む担体に、ＰＧＭ（白金族元素）が坦持された構成を有している。ＰＧＭは、RhとPdとPtの少なくとも一つを含む。例えば、排ガス浄化用触媒３は、基材と、基材の表面に形成された触媒コート層とを備え、触媒コート層は、基材の表面に近い方を下層とし相対的に遠い方を上層とする上下層を有する積層構造に形成されている。触媒コート層は、貴金属触媒としてRhとPdとを備えており、担体として酸素吸蔵能を有するＯＳＣ材を備えている。Rhは、触媒コート層の上層に配置されており、Pdは、触媒コート層の上層と下層の双方に配置されている。上層および下層において、Pdの少なくとも一部はＯＳＣ材に坦持されている。
次に、排ガス浄化システム１の排ガス浄化用触媒３を使用した排ガス浄化方法について説明する。図２は、排ガス浄化用触媒の使用方法を説明する制御フロー図、図３は、還元処理の要否を判定する方法を説明するフロー図、図４は、還元処理の内容を説明するフロー図である。
本実施の形態における排ガス浄化方法では、入ガス温ＴＩＮが還元処理の要否を判定する基準温度Ｔ３よりも高温の状態から温度が低下して、基準温度Ｔ３以下の予め設定された温度範囲に入った場合に、排ガス浄化用触媒３に対して所定時間だけ還元処理を行う。この還元処理を行うことによって、入ガス温ＴＩＮが基準温度Ｔ３以下の温度状態における排ガス浄化用触媒３の酸化活性が向上し、低温活性化が図られる。そのため、例えば走行中の入ガス温ＴＩＮの低下時に還元処理を行うことで、次に昇温されるときの活性を促進でき、少ないＰＧＭでも高い浄化性能を得ることができる。
本方法では、まず、排ガス浄化用触媒３に流入する排ガスの入ガス温ＴＩＮを測定し（Ｓ１０１）、入ガス温ＴＩＮが下限温度Ｔ１よりも高い（ＴＩＮ＞Ｔ１）か否かを判定する（Ｓ１０２）。下限温度Ｔ１は、還元処理を実行した場合に還元の効果が得られる下限の温度として予め設定されている閾値である。入ガス温ＴＩＮが、下限温度Ｔ１以下の場合（Ｓ１０２でＮＯ）は、還元の効果（排ガス浄化用触媒３の低温活性化の効果）が得られないので還元処理を行わない。
一方、入ガス温ＴＩＮが下限温度Ｔ１よりも高い場合（Ｓ１０２でＹＥＳ）は、還元処理の要否を判定する処理を行う（Ｓ１０３）。Ｓ１０３の還元処理の要否判定では、図３の還元処理要否判定フローに示すように、入ガス温ＴＩＮを確認し（Ｓ２０１）、入ガス温ＴＩＮが基準温度Ｔ３よりも高温の状態となっているか（ＴＩＮ＞Ｔ３）否かを判断する（Ｓ２０２）。基準温度Ｔ３は、排ガス成分のCO、HCを十分に燃やして浄化することができる温度であり、本実施の形態では、排ガス浄化用触媒３の酸化活性率が５０％以上となる温度として設定されている。
そして、入ガス温ＴＩＮが基準温度Ｔ３よりも高い場合には（Ｓ２０２でＹＥＳ）、還元処理必要フラグをＯＮ（Ｆ＝１）に設定する（Ｓ２０３）。そして、入ガス温ＴＩＮが基準温度Ｔ３以下の場合には（Ｓ２０２でＮＯ）、還元処理必要フラグをＯＮに設定せず、ＯＦＦのままとする。Ｓ２０３の処理は、排ガス浄化用触媒３に流入する入ガス温ＴＩＮが基準温度Ｔ３よりも高温の状態となった場合に還元処理必要フラグをＯＮに設定する工程に相当する。また、Ｓ２０１からＳ２０３の処理は、排ガス浄化用触媒３に流入する入ガス温ＴＩＮが基準温度Ｔ３よりも高温の状態となった場合に還元処理必要フラグをＯＮに設定するフラグＯＮ設定手段に相当する。
そして、図２の制御フローに戻り、還元処理必要フラグがＯＮに設定されているか否かを判断し（Ｓ１０４）、ＯＮに設定されている場合には、還元処理を実行する必要がある（Ｓ１０４でＹＥＳ）と判断してＳ１０５以降に移行する。そして、入ガス温ＴＩＮの低下を判定し（Ｓ１０５）、入ガス温ＴＩＮが低下して上限温度Ｔ２（ＴＩＮ＜Ｔ２）よりも低い温度となっているか否かを判定する（Ｓ１０６）。上限温度Ｔ２は、還元処理を実行した場合に還元の効果が得られる上限の温度として予め設定されている還元温度の閾値である。Ｓ１０４からＳ１０６の処理は、還元処理必要フラグがＯＮに設定されており、かつ、入ガス温ＴＩＮが低下して基準温度Ｔ３以下の予め設定された温度範囲（Ｔ１＜ＴＩＮ＜Ｔ２）に入っていること、という還元処理実行条件が成立しているか否かを判断する条件成立判断手段に相当する。
そして、入ガス温ＴＩＮが上限温度（ＴＩＮ＜Ｔ２）よりも低い温度である（Ｓ１０６でＹＥＳ）場合には、還元処理を実行する（Ｓ１０７）。すなわち、還元処理必要フラグがＯＮ（Ｆ＝１）でかつ入ガス温ＴＩＮが下限温度Ｔ１と上限温度Ｔ２の間に入っている場合に、還元処理が実行される。このＳ１０７の処理は、条件成立判断手段により還元処理実行条件が成立していると判断された場合に、エンジン２に供給される吸気の空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に調整する還元処理を実行する還元処理実行手段に相当する。そして、Ｓ１０４からＳ１０７の処理は、還元処理必要フラグがＯＮでかつ入ガス温ＴＩＮが低下して基準温度Ｔ３以下の予め設定された温度範囲に入っている場合に、エンジン２に供給される吸気の空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に調整する還元処理を実行する工程に相当する。
Ｓ１０７の還元処理では、空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に調整する処理が行われる。例えば、図４の還元処理制御フローに示すように、エンジン２の吸気量と目標Ａ／Ｆから追加燃料量を設定する（Ｓ３０１）。そして、エンジン運転により吸気ガスをリッチ燃焼させる(Ｓ３０２)。そして、リッチ燃焼の継続時間ｔが予め設定された規定値ｔRichよりも長くなったか（ｔ＞ｔRich）否かを判定する（Ｓ３０３）。継続時間ｔが規定値ｔRichよりも長い場合には、リッチ燃焼の継続時間ｔは十分であるとして、還元処理必要フラグをＯＦＦ（Ｆ＝０）に設定する（Ｓ３０４）。このＳ３０４の処理は、還元処理実行手段により還元処理が実行された場合に還元処理必要フラグをＯＦＦに設定するフラグＯＦＦ設定手段に相当する。
上記した排ガス浄化用触媒３を使用した排ガス浄化方法では、排ガス浄化用触媒３に流入する排ガスの入ガス温ＴＩＮが基準温度Ｔ３よりも高温の状態となった場合に還元処理必要フラグをＯＮ（Ｆ＝１）に設定する工程と、還元処理必要フラグがＯＮ（Ｆ＝１）でかつ入ガス温ＴＩＮが基準温度Ｔ３よりも低温の予め設定された温度範囲（下限温度Ｔ１と上限温度Ｔ２の間）に入っている場合に、エンジン２に供給される吸気の空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に調整する還元処理を実行する工程と、還元処理を実行した後に還元処理必要フラグをＯＦＦ（Ｆ＝０）に設定する工程とを含む。
上記の排ガス浄化方法によれば、入ガス温ＴＩＮが基準温度Ｔ３よりも低下した後に還元処理を行っておくことにより、還元処理を行っていない場合と比較して、入ガス温ＴＩＮが基準温度Ｔ３以下の低温状態における酸化活性率を向上させることができ、低温活性化を図ることができる。
特に、近年は、エンジンの冷間始動時だけでなく、ハイブリッド自動車のモータ走行制御やアイドルストップ制御によりエンジンが停止して排ガス温度が低下する状況が増えてきている。また、環境保護を目的としたCO2排出量の削減の要請から、燃料量を減らして、排気熱によるエネルギーロスを少なくすることが行われており、排ガス温度のさらなる低温化が進んでいる。
このような課題に対して、本実施の形態の排ガス浄化システムによれば、排ガスの温度が低下した場合に、短時間の還元処理を入れることにより、酸化活性の低下を抑制し、次に昇温されるときの活性化を促進でき、少ないＰＧＭでも高い浄化性能を得ることができる。
上記の排ガス浄化方法は、CeO2を含む担体にＰＧＭを坦持した触媒に対して、所定の温度条件で還元処理を行うと、低温リーンでの酸化活性が向上する現象を活用したものである。
還元処理後に基準温度Ｔ３よりも高温の酸化雰囲気下で使用する（酸化処理する）と時間経過に伴い、還元処理による低温時の活性化向上効果は消失する。また、下限閾値Ｔ１以下で還元処理を実行しても低温時の活性化向上効果は得られない。したがって、本現象の原理は、ＰＧＭとCeO2との間で相互作用が生じ、ＰＧＭの状態に何らかの変化をもたらしたものと推定される。
また、６００℃でＡ／Ｆ＝２５のガス条件を模擬した雰囲気下で酸化処理した場合や、Ｏ２が７％（残Ｎ２）の雰囲気下で酸化処理した場合も、上記の還元処理による低温時の活性化向上効果が消失することを確認しており、高温で酸素過剰な状態であれば本効果が消失するものと考えられる。さらにその後に還元処理を行うことで、酸化前処理の違いによらず、同じ低温時活性化向上効果が得られることも確認している。
次に、本実施の形態の実験結果について説明する。
＜実験１＞
［実施例１］
300ccの蒸留水に9.85gのCeO2粉末を分散し、撹拌しながらPt量で0.3g分のジニトロジアンミンPt硝酸溶液を混合した。続けて撹拌しながら加熱し、水分がなくなるまで蒸発させ、得られた粉末を500℃で2時間、電気炉で焼成した。この粉末に9.85gのAl2O3粉末を乳鉢で混合し、Pt濃度が1.5wt.%となるPt/CeO2+Al2O3の粉末を得た。この粉末を圧縮成型し、0.5〜1.7mmのペレット触媒を調製した。
［実施例１］
300ccの蒸留水に9.85gのCeO2粉末を分散し、撹拌しながらPt量で0.3g分のジニトロジアンミンPt硝酸溶液を混合した。続けて撹拌しながら加熱し、水分がなくなるまで蒸発させ、得られた粉末を500℃で2時間、電気炉で焼成した。この粉末に9.85gのAl2O3粉末を乳鉢で混合し、Pt濃度が1.5wt.%となるPt/CeO2+Al2O3の粉末を得た。この粉末を圧縮成型し、0.5〜1.7mmのペレット触媒を調製した。
図６は、実施例１における入ガス温の変化と還元処理のタイミングを示すグラフである。リーンバーンエンジンをA/F=25で運転した時のガス条件を模擬した酸化雰囲気で600℃の酸化処理を行った後に降温する過程の200℃（Ｔ１（100℃）＜ＴＩＮ（200℃）＜Ｔ２（400℃））で20秒間の還元処理（A/F=13.5のガス条件を模擬）を行い、100℃以下になってから50℃/分で400℃まで昇温した際の一酸化炭素（CO）とプロピレン（C3H6）の酸化活性を評価した。本実施例では、基準温度Ｔ３及び上限温度Ｔ２を400℃に設定し、下限温度Ｔ１を100℃に設定している。
評価はモデルガス評価によって行い、評価のガス組成は表１に示すガス組成を用いて、サンプル量は３gとして評価を行った。
表１は、還元雰囲気と酸化雰囲気のガス組成をそれぞれ示すものである。
［比較例１］
実施例１の触媒を用いて600℃で酸化処理を行い、その後の降温過程で還元処理を行わず、100℃以下になってから実施例１と同様の評価を行った。
実施例１の触媒を用いて600℃で酸化処理を行い、その後の降温過程で還元処理を行わず、100℃以下になってから実施例１と同様の評価を行った。
［比較例２］
実施例１の触媒を用い、600℃で酸化処理した後に降温する過程の100℃（下限温度Ｔ１）で20秒間の還元処理を行ってから実施例１と同様の評価を行った。
実施例１の触媒を用い、600℃で酸化処理した後に降温する過程の100℃（下限温度Ｔ１）で20秒間の還元処理を行ってから実施例１と同様の評価を行った。
［比較例３］
実施例１の触媒を用い、600℃で酸化処理した後に降温する過程の400℃（上限温度Ｔ２）で20秒間の還元処理を行い、100℃以下になってから実施例１と同様の評価を行った。
実施例１の触媒を用い、600℃で酸化処理した後に降温する過程の400℃（上限温度Ｔ２）で20秒間の還元処理を行い、100℃以下になってから実施例１と同様の評価を行った。
図５は、還元処理を実行する温度と酸化温度との関係を示すグラフであり、表２に示す実験１の結果をプロットしたものである。
実施例１と比較例１〜３に加えて、その他、80、150、250、300、350、450℃で、それぞれ20秒還元処理を行った場合の活性についても実験を行った。図５及び表２には、これら全ての実験結果が載せてある。
還元処理を実行していない比較例１では、活性度合いを示す50％酸化温度は一酸化炭素（CO）が257.8℃、プロピレン（C3H6）が287.1℃であった。100℃（下限温度Ｔ１）で還元処理を実行した比較例２では、一酸化炭素（CO）が252.2℃、プロピレン（C3H6）が282.7℃であった。400℃（上限温度Ｔ２）で還元処理を実行した比較例３では、一酸化炭素（CO）が252.8℃、プロピレン（C3H6）が287.3℃であった。
一方、200℃で還元処理を実行した実施例１では、同じ50％酸化温度は、一酸化炭素（CO）が179℃、プロピレン（C3H6）が231.7℃であった。したがって、実施例１は、比較例１〜３と比較して、触媒が酸化活性する温度が低くなっており、より低温で活性化していることがわかる。
そして、図５に示すように、還元処理を還元温度の範囲内（下限温度Ｔ１と上限温度Ｔ２の間）で行うことによって、下限温度Ｔ１以下で還元処理を行った場合、及び、上限温度Ｔ２以上で還元処理を行った場合よりも、より低い温度で排ガス浄化用触媒２が酸化活性していることがわかる。この排ガス浄化用触媒２は、100℃（下限温度Ｔ１）から400℃（上限温度Ｔ２）の間で還元処理を行った場合に、還元処理を行わない従来のものよりも明らかに酸化活性が向上した。
＜実験２＞
［実施例２］
300ccの蒸留水に19.7gのCeO2粉末を分散し、撹拌しながらPt量で0.3g分のジニトロジアンミンPt硝酸溶液を混合した。続けて撹拌しながら加熱し、水分がなくなるまで蒸発させ、得られた粉末を500℃で2時間、電気炉で焼成した。Pt濃度が1.5wt.%となるPt/CeO2の粉末を得た。この粉末を圧縮成型し、0.5〜1.7mmのペレット触媒を調製した。
［実施例２］
300ccの蒸留水に19.7gのCeO2粉末を分散し、撹拌しながらPt量で0.3g分のジニトロジアンミンPt硝酸溶液を混合した。続けて撹拌しながら加熱し、水分がなくなるまで蒸発させ、得られた粉末を500℃で2時間、電気炉で焼成した。Pt濃度が1.5wt.%となるPt/CeO2の粉末を得た。この粉末を圧縮成型し、0.5〜1.7mmのペレット触媒を調製した。
図８は、実施例２における入ガス温の変化と還元処理のタイミングを示すグラフである。リーンバーンエンジンをA/F=25で運転した時のガス条件を模擬した酸化雰囲気で600℃の酸化処理をした後に300℃まで降温し、20秒間の還元処理を行った後の安定後の酸化活性を評価した。
評価はモデルガス評価によって行い、評価のガス組成は表３に示すガス組成を用いて、サンプル量は1gとして評価を行った。
表３は、還元雰囲気と酸化雰囲気のガス組成をそれぞれ示すものである。
［比較例４］
実施例１の触媒を用いて600℃で酸化処理を行い、300℃降温後に還元処理を行わず酸化活性を評価した。その他に、それぞれ5、10、20、60秒の還元処理を行った場合の活性も実施した。図７及び表４には、すべての実験結果を載せてある。
実施例１の触媒を用いて600℃で酸化処理を行い、300℃降温後に還元処理を行わず酸化活性を評価した。その他に、それぞれ5、10、20、60秒の還元処理を行った場合の活性も実施した。図７及び表４には、すべての実験結果を載せてある。
比較例４では、プロパン（C3H8）の酸化率が13.9％であるのに対し、実施例２では、プロパン（C3H8）の酸化率が20％となっている。したがって、還元処理を行っている実施例２は、還元処理を行っていない比較例４と比較して、プロパン（C3H8）の酸化率が増加しており、酸化活性が向上していることがわかる。
＜実験３＞
［実施例３］
300ccの蒸留水に19.7gのCeO2粉末を分散し、撹拌しながらPd量で0.3g分の硝酸Pd溶液を混合した。続けて撹拌しながら加熱し、水分がなくなるまで蒸発させ、得られた粉末を500℃で2時間、電気炉で焼成した。そして、Pd濃度が1.5wt.%となるPd/CeO2の粉末を得た。この粉末を圧縮成型し、0.5〜1.7mmのペレット触媒を調製した。
［実施例３］
300ccの蒸留水に19.7gのCeO2粉末を分散し、撹拌しながらPd量で0.3g分の硝酸Pd溶液を混合した。続けて撹拌しながら加熱し、水分がなくなるまで蒸発させ、得られた粉末を500℃で2時間、電気炉で焼成した。そして、Pd濃度が1.5wt.%となるPd/CeO2の粉末を得た。この粉末を圧縮成型し、0.5〜1.7mmのペレット触媒を調製した。
600℃で酸化処理した後に、300℃まで降温し、20秒間の還元処理を行った後の酸化活性を評価した。
［実施例４］
300ccの蒸留水に19.7gのCeO2粉末を分散し、撹拌しながらRh量で0.3g分の硝酸Rh溶液を混合した。続けて撹拌しながら加熱し、水分がなくなるまで蒸発させ、得られた粉末を500℃で2時間、電気炉で焼成し、Rh濃度が1.5wt.%となるRh/CeO2の粉末を得た。この粉末を圧縮成型し、0.5〜1.7mmのペレット触媒を調製した。
300ccの蒸留水に19.7gのCeO2粉末を分散し、撹拌しながらRh量で0.3g分の硝酸Rh溶液を混合した。続けて撹拌しながら加熱し、水分がなくなるまで蒸発させ、得られた粉末を500℃で2時間、電気炉で焼成し、Rh濃度が1.5wt.%となるRh/CeO2の粉末を得た。この粉末を圧縮成型し、0.5〜1.7mmのペレット触媒を調製した。
600℃で酸化処理した後に、300℃まで降温し、20秒間の還元処理を行った後の酸化活性を評価した。
［実施例５］
実施例２の触媒を用いて600℃で酸化処理した後に300℃まで降温し、20秒間の還元処理を行った後の酸化活性を評価した。
実施例２の触媒を用いて600℃で酸化処理した後に300℃まで降温し、20秒間の還元処理を行った後の酸化活性を評価した。
［実施例６］
300ccの蒸留水に19.4gのCeO2粉末を分散し、撹拌しながらPt量で0.6g分の硝酸Pt溶液を混合した。続けて撹拌しながら加熱し、水分がなくなるまで蒸発させ、得られた粉末を500℃で2時間、電気炉で焼成し、Pt濃度が3.0wt.%となるPt/CeO2の粉末を得た。この粉末を圧縮成型し、0.5〜1.7mmのペレット触媒を調製した。
300ccの蒸留水に19.4gのCeO2粉末を分散し、撹拌しながらPt量で0.6g分の硝酸Pt溶液を混合した。続けて撹拌しながら加熱し、水分がなくなるまで蒸発させ、得られた粉末を500℃で2時間、電気炉で焼成し、Pt濃度が3.0wt.%となるPt/CeO2の粉末を得た。この粉末を圧縮成型し、0.5〜1.7mmのペレット触媒を調製した。
600℃で酸化処理した後に、300℃まで降温し、20秒間の還元処理を行った後の酸化活性を評価した。
［実施例７］
300ccの蒸留水に19.0gのCeO2粉末を分散し、撹拌しながらRh量で1.0g分の硝酸Pt溶液を混合した。続けて撹拌しながら加熱し、水分がなくなるまで蒸発させ、得られた粉末を500℃2時間電気炉で焼成し、Pt濃度が5.0wt.%となるPt/CeO2の粉末を得た。この粉末を圧縮成型し、0.5〜1.7mmのペレット触媒を調製した。
300ccの蒸留水に19.0gのCeO2粉末を分散し、撹拌しながらRh量で1.0g分の硝酸Pt溶液を混合した。続けて撹拌しながら加熱し、水分がなくなるまで蒸発させ、得られた粉末を500℃2時間電気炉で焼成し、Pt濃度が5.0wt.%となるPt/CeO2の粉末を得た。この粉末を圧縮成型し、0.5〜1.7mmのペレット触媒を調製した。
600℃で酸化処理した後に、300℃まで降温し、20秒間の還元処理を行った後の酸化活性を評価した。
［比較例５］
実施例３の触媒を用いて600℃で酸化処理を行い、300℃に降温した後に還元処理を行わず酸化活性を評価した。
実施例３の触媒を用いて600℃で酸化処理を行い、300℃に降温した後に還元処理を行わず酸化活性を評価した。
［比較例６］
実施例４の触媒を用いて600℃で酸化処理を行い、300℃に降温した後に還元処理を行わず酸化活性を評価した。
実施例４の触媒を用いて600℃で酸化処理を行い、300℃に降温した後に還元処理を行わず酸化活性を評価した。
［比較例７］
実施例２の触媒を用いて600℃で酸化処理を行い、300℃に降温した後に還元処理を行わず酸化活性を評価した。
実施例２の触媒を用いて600℃で酸化処理を行い、300℃に降温した後に還元処理を行わず酸化活性を評価した。
［比較例８］
実施例６の触媒を用いて600℃で酸化処理を行い、300℃に降温した後に還元処理を行わず酸化活性を評価した。
実施例６の触媒を用いて600℃で酸化処理を行い、300℃に降温した後に還元処理を行わず酸化活性を評価した。
［比較例９］
実施例７の触媒を用いて600℃で酸化処理を行い、300℃に降温した後に還元処理を行わず酸化活性を評価した。
実施例７の触媒を用いて600℃で酸化処理を行い、300℃に降温した後に還元処理を行わず酸化活性を評価した。
評価はモデルガス評価によって行い、評価のガス組成は表２に示すガス組成を用いてサンプル量は3gとして評価を行った。
図９は、実施例３と比較例５の酸化率を示すグラフであり、表５に示す実験結果をグラフ化したものである。
実施例３と比較例５の違いは、還元処理を実行しているか否かである。実施例３では、プロパン（C3H8）の酸化率が6.42％であるのに対し、比較例５では、プロパン（C3H8）の酸化率が0.48％となっている。したがって、還元処理を実行している実施例３は、還元処理を実行していない比較例５と比較して、プロパン（C3H8）の酸化率が増加しており、酸化活性が向上していることがわかる。
図１０は、実施例４と比較例６の酸化率を示すグラフであり、表６に示す実験結果をグラフ化したものである。
実施例４と比較例６の違いは、還元処理を実行しているか否かである。実施例４では、プロパン（C3H8）の酸化率が38.74％であるのに対し、比較例６では、プロパン（C3H8）の酸化率が22.96％となっている。したがって、還元処理を実行している実施例４は、還元処理を実行していない比較例６と比較して、プロパン（C3H8）の酸化率が増加しており、酸化活性が向上していることがわかる。
図１１は、実施例５−７と比較例７−９の酸化率を示すグラフであり、表７に示す実験結果をグラフ化したものである。
実施例５と比較例７の違い、及び、実施例６と比較例８の違い、及び、実施例７と比較例９の違いは、還元処理を実行しているか否かである。実施例５では、プロパン（C3H8）の酸化率が20.09％であるのに対し、比較例７では、プロパン（C3H8）の酸化率が4.13％となっている。実施例６では、プロパン（C3H8）の酸化率が29.79％であるのに対し、比較例８では、プロパン（C3H8）の酸化率が9.55％となっている。実施例７では、プロパン（C3H8）の酸化率が43.12％であるのに対し、比較例９では、プロパン（C3H8）の酸化率が13.64％となっている。
したがって、還元処理を実行している実施例５、６、７は、還元処理を実行していない比較例７、８、９と比較して、プロパン（C3H8）の酸化率が増加しており、酸化活性が向上していることがわかる。
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、上述の実験では、基準温度Ｔ３及び上限温度Ｔ２を同じ温度（400℃）に設定した場合を例に説明したが、基準温度Ｔ３を上限温度Ｔ２よりも高温に設定してもよい。
１ 排ガス浄化システム
２ エンジン（内燃機関）
３ 排ガス浄化用触媒
４ 入ガス温センサ
５ Ａ／Ｆセンサ
６ ＥＣＵ
７ 排気管
２ エンジン（内燃機関）
３ 排ガス浄化用触媒
４ 入ガス温センサ
５ Ａ／Ｆセンサ
６ ＥＣＵ
７ 排気管
Claims (2)
- CeO2を含む担体に、RhとPdとPtの少なくとも一つが坦持された構成を有する排ガス浄化用触媒を用いた内燃機関の排ガス浄化システムであって、
前記排ガス浄化用触媒に流入する排ガスの温度である入ガス温が基準温度よりも高温の状態となった場合に還元処理必要フラグをＯＮに設定するフラグＯＮ設定手段と、
該フラグＯＮ設定手段により前記還元処理必要フラグがＯＮに設定されており、かつ、前記入ガス温が低下して前記基準温度以下の温度範囲である100℃以上400℃以下の温度範囲に入っていること、という還元処理実行条件が成立しているか否かを判断する条件成立判断手段と、
該条件成立判断手段により前記還元処理実行条件が成立していると判断された場合に、前記内燃機関に供給される吸気の空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に調整する還元処理を実行する還元処理実行手段と、
該還元処理実行手段により前記還元処理が実行された場合に前記還元処理必要フラグをＯＦＦに設定するフラグＯＦＦ設定手段と、
を有することを特徴とする内燃機関の排ガス浄化システム。 - CeO2を含む担体に、RhとPdとPtの少なくとも一つが坦持された構成を有する排ガス浄化用触媒の使用方法であって、
前記排ガス浄化用触媒に流入する排ガスの温度である入ガス温が基準温度よりも高温の状態となった場合に還元処理必要フラグをＯＮに設定する工程と、
前記還元処理必要フラグがＯＮでかつ前記入ガス温が低下して前記基準温度以下の温度範囲である100℃以上400℃以下の温度範囲に入っている場合に、内燃機関に供給される吸気の空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に調整する還元処理を実行する工程と、
該還元処理を実行した後に前記還元処理必要フラグをＯＦＦに設定する工程と、
を含むことを特徴とする排ガス浄化用触媒の使用方法。
Priority Applications (7)
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