JPH03101813A

JPH03101813A - 触媒コンバータ装置

Info

Publication number: JPH03101813A
Application number: JP1236860A
Authority: JP
Inventors: Eiichi Shiraishi; 英市白石; Kazuo Tsuchiya; 一雄土谷; Tomohisa Ohata; 知久大幡
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date: 1989-09-14
Filing date: 1989-09-14
Publication date: 1991-04-26

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、自動車の排気ガス浄化を行うた〈従来の技術
〉自動車の排気ガス浄化において用いられる触媒は、通常
、炭化水素く目Ｃ〉、一酸化炭素（Ｃｏ）および窒素酸
化物（ＮＯｘ　）を同時に除去する（以下「三元性能」
という）三元触媒が用いられている。

近年、省燃費化等により排気ガス温度が低下する状況下
において、浄化性能にすぐれた触媒が強く求められてい
る。また、現行よりさらに強化された排気ガス規制、特
に臼Ｃ規制が施行ざれつつある。このような状況下にお
いて従来の三元触媒では性能而で十分とは言い難い。従
っ・て、排気温度低下に対応して触媒の低温着火性が必
要とされている。

通常、自動車は理論空燃比近傍で運転されるが、加減速
時には、燃料リッチな雰囲気（以下「リッチ側」又は「
リッチ時」という）となり、多量の口Ｃが排出される問
題がある。そのため低温着火性に加え、リッチ側の空燃
比で目Ｃ浄化能を向上させることが必要となる。

口ＣＳＣＯをより完全に燃焼させる触媒として、流入側
に酸化用触媒、流出側に還元用触媒を設け、さらにこの
流出側の前部に白金（Ｐｔ）、後部にロジウム（Ｒｈ）
を分けて用いた触媒コンバータ装置が示されているが（
特開昭５５−１６４７１５号）、前段の触媒にはＲｈを
含まず、後段のみに含むものであり、かつ前後段の触媒
間に拡敗室を有するもので、本発明とは範ちゅうが異な
るものである。

その他、触媒を前後段に分割したものとして、高温活性
型触媒（チタン、クロム等〉を流入側に、低温活性型触
媒（貴金属）を流出側に担持した触媒コンバータ装置（
特開昭４９−４１　７７２号）、三元触媒において前段
後段の触媒のウオツシュコート邑、貴金属量、セリウム
含有量、セル密度を規定した触媒コンバータ装置（特開
昭６４７９３５号）が示されているが、これらの触媒に
は具体的記載が少なく実施するには、さらに検討を必要
とするものである。また、熱容量の異なる複数の触媒を
用いた触媒コンバータ装置（実開昭５６−５０７１６号
）が示されているが、具体的な値がなく、またその目的
は単にスタートアップ用に小さな触媒を設けたものであ
るために、ＨＣ，Ｇｏの燃焼に対しての効果は不十分で
ある。

〈発明が解決しようとする課題〉本発明の目的は、排気ガス温度が低下する状況下におい
て、低温着火性を有し、さらに排気ガス規制が高まるな
かで燃料リッチな雰囲気において排出される口Ｃの多い
排気ガスを浄化する性能が高く、かつ安価な触媒コンバ
ータ装置を提供することにある。

〈課題を解決するための手段〉本発明は１つの触媒コンバータ装置内に複数涸の排気ガ
ス浄化用触媒を収納してなる触媒コンバータ装圓におい
て、排気ガス流入側の触媒（Ａ）がパラジウムのみを含
有してなり、排気ガス流出測の触ｆｉ　（Ｂ）が（ａ）
ロジウムおよび白金、若しくは（ｂＪロジウム、白金お
よびパラジウムを含有してなり、かつ排気ガス流入側の
触媒（Ａ）と排ガス流出側の触媒（Ｂ）の体積比（　　
（Ａ）：　（Ｂ）　）が１二８〜３：１であることを特
徴とする触媒コンバータ装置である。

本発明者らの知見によると、パラジウム（Ｐｄ）のＣＯ
、口Ｃ浄化能は、ｐｔより低温着火性がすぐれているが
、着火後の到達浄化能は、ＰｄよりＰｔの方がすぐれて
いることがわかった。また、口Ｃ酸化能においてＰｄは
不飽相目ｃ，ｐｔは飽和日Ｃの浄化能がすぐれている。

これらの特性を最高に発揮させるため、上記触媒の組み
合せを行った結果、触媒体積比が排気ガス流入側と流出
側で１＝８〜３：１の範囲の場合、低温着火性及び空燃
比がリッチ側時の浄化能の著しい向上化が可能となった
。低温着火能の向上化は、流入側のＰｄを含有する触媒
の低温着火性により生成する反応熱で流出側の触媒層温
度が高くなるため流出側の触媒浄化能が向上するもので
ある。

また、目Ｃ浄化能の向上は上記組み合せにより、排ガス
流入部で不飽和口Ｃを流出部で飽和臼Ｃを選択的に浄化
することによるものと考えられる。

本発明の他の効果として、従来のＰｔおよびＲｈを含有
する触ｔｊＸ１個を触媒コンバータに収納する場合に比
べ、その流入部のＰｔ，ＲｈをＰｄに置換しうるちので
ある。ＰｄはＰｔ，Ｒｈより非常に安価であるため大幅
なコスト低下につながる。さらに、排気流出側の触媒の
Ｐｔの一部をＰｄに置換したトリメタル（Ｐｔ，Ｐｄ，
Ｒｈ）触媒でも上記性能向上が示され、さらにコスト低
下となる。

また、この排気流入側の触媒と排気流出側の触媒の体積
比が１：８〜３：１である。

この体積比が３：１より流入側が大になると低温着火性
には優れるが、高温下での浄化性能に劣り、また、体積
比が１二８より流入側が小になると低温着火性が劣り、
複数の触媒を装着する効果が少なくなるものである。

上記、パラジウム、ロジウムまたは白金は金属酸化物に
担持されてなりこの金属酸化物には、活性アルミナ、α
一Ｚルミナ、シリカ、チタニア、シリカーアルミナ、酸
化鉄、酸化ニッケル、アルカリ金属酸化物、アルカリ土
類金属酸化物、希土類酸化物等があげられる。

〈実　施　例〉以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明するが
、本発明の趣旨に反しない限り、これらのものに限定さ
れることはないことはいうまでもない。

実施例　１硝酸パラジウム水溶液（Ｐｄ含量：・ＩＯＯＣＩ／リッ
トル）５０ｄを純水で５００一に希釈した水溶液に活性
アルミナ５００ｇを入れ、混合した後、１５０℃で３時
間乾燥し、４００℃で２時間焼成を行ないパラジウム担
持アルミナを得た。ついでパラジウム担持アルミナ５０
０Ｑとセリア２５０Ｑを湿式粉砕しスラリーを得た。

このスラリーに０．　８　５　Ｊのモノリス担休（コー
ジエライト質のハニカムモノリス担体（日本碍子株式会
社製）、横断面が１インチ平方当り約４００個のガス流
通セルを有する。）を浸し、余分のスラリーを吹き飛ば
した後、１５０℃で３時間乾燥し、４００℃で２時間焼
成し、流入側用の完成触媒を得た。

この得られた触媒には１リットル当りＰｄが１．００（
］担持されていたく以下、触媒１リットル当りの重量を
ｒｇ／ＩＪと記述する）。

次いで、ジニトロジアンミン白金の硝酸水溶液（Ｐｔ含
量：１００Ｑ／リットル）４１．７ｍと硝酸ロジウム水
溶液（Ｒｈ含ｍ：５ｃｌ／リットル〉１６．７−を純水
で５０Ｃ）＋ｊ！に希釈した水溶液に活性アルミナ５０
０Ｑを入れ、混合した後、１５０℃で３時間乾燥し、４
００℃で２時間焼成を行い、白金、ロジウム担持アルミ
ナを得た。ついで白金、ロジウム担持アルミナ５００Ｑ
とセリア２５０Ｑを湿式粉砕しスラリーを得た。このス
ラリーに前記同様０．　８　５　ｊ！のモノリス担体を
浸し、余分のスラリーを吹き飛ばした後１５０℃で３時
間乾燥し、４００℃で２時間焼成し、流出側用の完或触
媒を得た。

この得られた触媒には、Ｐｔが０．　８　３　ＣＩ　／
　１、Ｒｈが０．１７Ｃｌ／ｊ！担持されていた。

実施例　２実施例１において排気ガス流出側の触媒の白金およびロ
ジウムに替え、白金、パラジウムおよびロジウムを各々
０．４　２　Ｑ／ｉ、０．４　２　Ｑ／１および０．１
７ｃ＋／ｊ！にした以外は実施例１と同様にして排気ガ
ス流出側の触媒を得た。

また、排気ガス流入側の触媒は、実施例１と同様にして
得た。

実施例　３〜５実施例１において排気ガス流入側および流出側の触媒体
積を種々変えた以外は、実施例１と同様にして触媒を得
た。結果を表１に示した。

但し、触媒１リットル当りのパラジウム、ロジウムおよ
び白金の量は実施例１と同一量である。

比較例　１実施例１において、排気ガス流入側の触媒のパラジウム
を白金およびロジウムに替え、各々０．８３　（Ｊ／１
　、０．１　７　（］／．ｆ！担持した以外は実施例１
と同様にして触媒を得た。

比較例　２実施例１において、排気ガス流出側の白金およびロジウ
ムをパラジウムおよびロジウムに替え、各々０．８　３
　ＣＩ／ｊ！　、０．１　７　Ｑ／１担持した以外は実
施例１と同様にして触媒を得た。

比較例３および４実施例１において、排気ガス流入側および流出側の触媒
体積を種々変えた以外は、実施例１と同様にして触媒を
得た。結果は表１に示した。

但し、触媒１リットル当りのパラジウム、ロジウムおよ
び白金の堡は実施例１と同一里である。

実施例　６実施例１〜５および比較例１〜４で得られた触媒につい
て、エンジン耐久走行後の低滝における触媒性能ならび
に高温下で空燃比がリッチ側時の触媒性能を調べた。

（耐久条件〉耐久走行は、市販の電子制御方式のエンジンを使用し、
各触媒コンバータを装着し行った。

入口温度が８５０℃、耐久時間は１ｏｏ口「で行った。

（低温着火性能）耐久走行後の低温における触媒性能は平均空燃比（Ａｉ
ｒ／Ｆｕｅｌ又はＡ／Ｆｌ１４．６−ｒ触媒入口排気温
度を２００℃から４５０℃まで連続的に昇濡させ、その
時の触媒入口ガス組成と出口ガス組成を各々の触媒につ
いて分析し｝−１０，ＧＯおよびＮＯｘの浄化率を求め
た。浄化率５０％および８０％を示す触媒入口温度の結
果を表２に示した。

（高温下での空燃比がリッチ時の性能）次に高温で空燃
比がリッチ時の触媒性能は触媒入口温度を４００℃にて
以下の条件で行った。

エンジンの空燃比を１５から１４まで連続的に変化させ
たく外部発振機でＩＨｚのサイン波型シグナルをエンジ
ンのコントロール部に導入し、空燃比を±１．ＯＡ／Ｆ
、１｝ＩＺで振動させた）。そして、空燃比がリッチ時
であるＡ／Ｆが１４．４の浄化率を表３に示した。

〈発明の効果〉表２および３より本発明の実施例１〜５の触媒は、比較
例１〜４に比べて低温着火能の向上化および高温での空
燃比がリッチ時の浄化能、特に｝ＩＣ浄化能に顕著な効
果がある。

また高価なＰｔ，Ｒｈを安価なＰｄに代替しても性能向
上が示され、大幅なコスト低減を図ることができる。

表２耐久走行後の低温着火性能表３耐久走行後の空燃比リッチの性能（Ａ／Ｆ＝１４．４’）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）１つの触媒コンバータ装置内に複数個の排気ガス
浄化用触媒を収納してなる触媒コンバータ装置において
、排気ガス流入側の触媒（Ａ）がパラジウムのみを含有
してなり、排気ガス流出側の触媒（Ｂ）が、（ａ）ロジ
ウムおよび白金、若しくは（ｂ）ロジウム、白金および
パラジウムを含有してなり、かつ排気ガス流入側の触媒
（Ａ）と排気ガス流出側の触媒（Ｂ）の体積比（（Ａ）
：（Ｂ））が１：８〜３：１であることを特徴とする触
媒コンバータ装置。