JPH01203609A - 排気浄化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、銅−ゼオライド触媒における触媒性能の劣化
を防止することができる排気浄化方法に関する。

〔従来技術〕

内燃機関から排出される排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）
、−酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）を同時に浄化
する方法については種々の提案がなされている。

しかして、上記浄化に用いる触媒として１ｗ４とゼオラ
イトとを触媒成分とする触媒（後に詳述する）が提案さ
れている（特願昭６２−２９１２５８）、この銅−ゼオ
ライド触媒は、酸素過剰下（リーンバーン下）において
も、上記３成分を浄化し、その中でも特に窒素酸化物の
浄化に優れた能力を有している。

〔解決すべき問題点〕

しかしながら、上記銅−ゼオライド触媒は、還元雰囲気
の排気中に長期間置かれると、上記浄化能力が低下して
しまう、これは、上記還元雰囲気に曝されることにより
、上記触媒成分中の銅がシンタリングを起こすためと考
えられる。

しかして、上記還元雰囲気は、内燃機関の燃焼状態が燃
料過剰側にあるときに発生するものである。また、かか
る燃料過剰側の運転は、一般に自動車の加速成いはアト
リング時に行なわれるものである。

本発明は、かかる問題点に鑑み、上記のごとき銅−ゼオ
ライド触媒の長所を維持し、前記ＮＯｘ。

Ｃｏ、ＨＣに対して優れた浄化能力を発揮する排気浄化
方法を提供しようとするものである。

〔問題点の解決手段〕

本発明は、排気中の窒素酸化物、一酸化炭素及び炭化水
素を浄化する方法において、排気通路に銅とゼオライト
とからなる触媒を充填した触媒層を配設すると共に、内
燃機関の燃焼状態が燃料過剰側に移行したときには、上
記触媒層に空気を導入するようにしたことを特徴とする
排気浄化方法にある。

本発明において、触媒層に充填する銅−ゼオライド触媒
とは、　ｓｐｔ　＜ｃｕ＞とゼオライトを触媒成分とす
るものをいう、ここに、Ｃｕは、金属Ｃｕ又は酸化銅（
Ｃｕｂ）の状態いずれでも良い、また、Ｃｕと共に用い
るゼオライトは、沸石とも呼ばれ、化学組成は長石類ま
たは准長石頻に類似し。

一般式ＷｍＺｎ０ｇｍ・ｓＨｘ　Ｏ（ここに、ＷはＮａ
、　Ｃａ、　Ｋ、　Ｂａ又はＳｒ、ＺはＳｉ＋Ａｌ（Ｓ
ｉ：Ａｆｆｉ＞１）、ｓは一定しない〕で示される含水
珪酸塩である。しかして、該触媒成分は。

ゼオライトとＣｕとを混合すること或いはぜオライドに
Ｃｕをイオン交換担持すること等により調製する。この
イオン交換担持は、酢酸銅、硝酸銅等の銅水溶液中にゼ
オライト層を浸漬、乾燥することなどにより行う、これ
により、ゼオライト中のＮａ、或いはアルカリなどの元
素がＣｕとイオン交換する。また、このときのイオン交
換率は５０ないし１００％とすることが好ましい、５０
％未満では、充分な浄化効果が得られ難いからである。

ここに、Ｃｕのイオン交換率とは、Ｃｕを一価とした場
合にＣｕがゼオライト中のＮａ或いはアルカリ等の元素
と交換した量をいう。

次に、上記銅−ゼオライド触媒はゼオライトの多孔質体
を担体とし、これに銅を担持して構成すること、或いは
この両者を別の担体に担持して構成することもできる。

かかる担体としては、コーディエライトアルミナ、シリ
カ・アルミナ、スポジェメン等の多孔質焼結体等がある
。また、担体の形状としては２粒状、ハニカム状体等任
意である。

次に、触媒層への空気導入は、内燃機関の燃焼状態が燃
料過剰側となっているときに行う、この燃料過剰側とは
、前記のごとく、排気が還元雰囲気となる状態をいう、
かかる状態は、内燃機関に送入する空気と燃料との混合
比（空燃比）をエキゾーストマニホールド中で酸素セン
サー等により排気中の酸素含有量を測定することにより
検出する。

しかして、空燃比により検出する場合には、触媒層への
空気導入は、空燃比が化学量論量比（１４，６）以下の
場合に行うことが好ましい。

また、この空気の導入は燃焼状態が燃料過剰側となって
いる間中行う、燃料過剰側でない場合には、ｔＲ−ゼオ
ライト触媒には障害とならないので。

強いて空気を導入する必要はない、また、空気の導入は
、触媒層の直前、排気パイプ或いはエキゾーストマニホ
ールド中へ行う、また、空気の導入手段としては、実施
例に示すごとくリードパルプ。

或いは、空気ポンプなどを用いる。

また、かかる空気導入の制御は１例えば、実施例の図に
示すごとく、酸素センサーによりエキゾーストマニホー
ルド中において、排気中の酸素含有量を検出し、マイク
ロコンピュータ等を利用して、その信号に応じて空気導
入バルブ等を作動させる。

〔作用及び効果〕

本発明においては、燃料過剰側となったときには空気を
触媒層に導入する。そのため、触媒層は殆ど酸化雰囲気
中に置かれて排気浄化を行い、常時ＮＯｘ、Ｃｏ、ＨＣ
を高能率で浄化する。

それ故、銅−ゼオライド触媒は燃料過剰側の排気、つま
り還元雰囲気の排気に曝されることがない。

したがって１本発明によれば、ＮＯｘ、Ｃｏ。

ＨＣに対して優れた浄化能力を発揮する排気浄化方法を
提供することができる。また、リーンバーン（希薄燃焼
）時において特に優れたＮＯｘ浄化能力を存する銅−ゼ
オライド触媒を長期に渡うて使用することができる。

また、上記銅−ゼオライド触媒は、上記のごと＜、ＮＯ
ｘ浄化能力に優れているが、このことは本発明の方法に
おいて特に重要な意味を有する。

即ち１周知のごと＜、ＮＯｘの浄化は還元反応であるた
め９通常は酸素過剰下においては、困難な反応である。

しかるに、該触媒は酸素過剰下においても、優れたＮＯ
ｘ浄化能力を有する。しかして、エンジンの燃焼と排気
に関しては、一般にエンジンを高速回転成いはアイドリ
ング回転させると、燃料が多い燃焼域（リッチバーン）
、つまり燃料過剰側の燃焼となり、排気は還元雰囲気と
なる。一方、定常走行回転の場合は燃料が希薄な燃焼域
（リーンバーン）となり、排気は酸化雰囲気となる。

しかして２本発明においては、燃料過剰側の燃焼状態に
おいては触媒層中に空気を導入するのみで、ｖＡ−ゼオ
ライト触媒の保護を図ることができ。

かつこれと共に該触媒の特性である酸化雰囲気中でのＮ
Ｏｘ浄化を行わせることができるのである。

このように９本発明においては、銅−ゼオライド触媒の
特性である酸化雰囲気中でのＮＯｘ浄化を最大限に利用
しながら、該触媒の保護を行い、優れた浄化方法を行う
ことができるのである。

〔実施例〕

第１実施例 本発明を自動車エンジンの排気浄化方法に適用した場合
の例につき９図を用いて説明する。

まず２本方法を適用する浄化装置は、同図に示すごとく
、エンジンｌと、エキゾーストマニホールド２と、ｔｉ
４−ゼオライト触媒を充填した触媒層。

３と、空気パイプ４と、ＥＦＩ（電子燃料噴射装置）コ
ンビエータ５とよりなる。しかして、上記エキゾースト
マニホールド２には、排気中の酸素量を検出するための
酸素センサー２０を配設する。

また、該エキゾーストマニホールド２の下流側は排気パ
イプ３１を介して上記触媒層３に連結する。

また、エキゾーストマニホールド２の出口付近には、前
記空気パイプ４に連結した空気注入パルプ４２のノズル
を開口させる。また、該空気パイプ４の他端は、エアク
リーナ６に、リードパルプ４２を介して開口させる。

また、エンジン１の上流側にはインテークマニホールド
６４を設けると共に燃料供給用のインジェクタ６５を設
ける。また、エアクリーナ６とインテークマニホールド
６４との間にはエアフローメータ６１．スロットルバル
ブ６２を設ける。上記ＥＦＩコンピュータ５は、酸素セ
ンサ２０．エアフローメータ６１などの各種センサから
の情報を入手し、エンジン等の状態が最適となるよう。

スロットルバルブ６２．インジェクタ６５を制御する。

また９本発明方法に関して、該ＥＦＩコンピュータ５は
、エキゾーストマニホールド２内の排気中の酸素量を上
記酸素センサ２０により検出し。

排気が燃料過剰側、つまり還元雰囲気となった場合には
、前記空気注入バルブ４２を作動させて。

空気が触媒層へ流れるようにする制御も行うものである
。なお、符号１１はエンジンの燃焼室、１２はピストン
、６３はスロットルスイッチ、６６はエンジン側壁水路
中の冷却水の温度を検出するための水温センサである。

本例のシステムは、上記のごとく構成されているので、
エアクリーナ６及びインジェクタ６５から供給された空
気及び燃料はエンジン１内に入り。

燃焼室１１にて燃焼させられ、動力源となる。そして、
燃焼室１１から排出された排気はエキゾーストマニホー
ルド２を経て、触媒層３に流入し。

ここで排気中のＮＯｘ、Ｃｏ、ＨＣが浄化される。

しかして、上記酸素センサ２０により燃焼状態が燃料過
剰側であると検出されたときには、ＥＦＩコンピュータ
５により、空気注入バルブ４２を開く、これによりエキ
ゾーストマニホールド２中に空気が流入し、ｆａ化雰囲
気下において排気中のＮＯｘ、Ｃｏ、ＨＣが浄化される
。

また、燃焼状態が燃料過剰側でなくなったときには、再
び空気注入バルブ４２がＥＦＩコンピュータによって閉
止され、−気導入は停止される。

したがって１本例によ゛れば、銅−ゼオライド触媒を長
期に渡って保護することができ、耐久性と浄化能力に優
れた排気浄化方法を提供することができる。

第２実施例 次に、上記第１実施例に示した排気浄化装置を用いて、
以下の浄化方法を実施した。

即ち、まず触媒層に充填する銅−ゼオライド触媒として
は、コージェライト製モノリスハニカム担体の表面にゼ
オライト粉末の多孔質層を設け。

該ゼオライトに銅をイオン交換担持したものを用いた。

ゼオライトに対する銅のイオン交換率は約８０％であっ
た。

次に、上記触媒を触媒層に充填し、エンジン１をＡ／Ｆ
　（空燃比）１３．５という燃料過剰側の条件で運転し
た。そして、該排気中に空気をエキゾーストマニホール
ド中に注入して酸素過剰の状態（Ａ／Ｆ−１８の排気に
相当する）とした、そして、この状態で５０時間運転し
た。なお、触媒層の温度は５００℃であった。上記は、
１種の耐久テストである。

上記の運転に用いた銅−ゼオライド触媒につき。

その浄化能力を評価した。即ち、Ａ／Ｆ−１８の条件（
酸素過剰側）下で運転したエンジン排気を。

上記テストに用いた触媒を充填した触媒層に流入させ、
該触媒のＮＯｘ、Ｃｏ、ＨＣの浄化率を測定した。なお
、触媒層の温度は５００℃であった。

その結果を第１表に示す。

また、比較のため、上記耐久テストにおいて。

燃料過剰側条件の排気中に全く空気を導入せず５０時間
運転した触媒についても、同様に浄化能力を評価した。

その結果を同表に併記した。

第１表 上表より知られるごとく、比較例（Ｎ［１２）のごとく
、長時間鋼−ゼオライド触媒を燃料過剰側の排気に曝し
た場合には、該触媒の浄化能力が低下してしまうことが
わかる。このことは、該触媒が最も特長とするＮＯｘの
浄化において顕著である。

これに比して１本発明の場合（Ｎａｌ）には、耐久テス
トにおいて前記のごとく、排気を酸素過剰側としている
ので、浄化能力が高く維持されている。

このように１本発明によれば、銅−ゼオライド触媒を保
護して、優れた排気浄化方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

図は２本発明の実施例にかかる排気浄化方法を説明する
図である。 １１１．エンジン。 ２００．エキゾーストマニホールド。 ２０、、、酸素センサ。 ３１６．触媒層。 ４０１．空気パイプ ４２、、、空気注入パルプ。 ５、、、ＥＦＩコンピュータ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）排気中の窒素酸化物、一酸化炭素及び炭化水素を
   浄化する方法において、排気通路に銅とゼオライトとか
   らなる触媒を充填した触媒層を配設すると共に、内燃機
   関の燃焼状態が燃料過剰側に移行したときには、上記触
   媒層に空気を導入するようにしたことを特徴とする排気
   浄化方法。
2. （２）第１請求項に記載の排気浄化方法において、触媒
   層への空気導入は、空燃比１４．６以下において行うこ
   とを特徴とする排気浄化方法。