JPH0463907A - エンジン排ガスの浄化方法 - Google Patents
エンジン排ガスの浄化方法Info
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- JPH0463907A JPH0463907A JP2172642A JP17264290A JPH0463907A JP H0463907 A JPH0463907 A JP H0463907A JP 2172642 A JP2172642 A JP 2172642A JP 17264290 A JP17264290 A JP 17264290A JP H0463907 A JPH0463907 A JP H0463907A
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- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
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- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はエンジン排ガスの浄化方法に関し、特にエンジ
ン排ガス中のＮＯｘ、有機物及びＣＯを同時に除去して
エンジン排ガスを浄化する方法に関する。
ン排ガス中のＮＯｘ、有機物及びＣＯを同時に除去して
エンジン排ガスを浄化する方法に関する。
自動車等の排ガス処理において排ガス中のＮＯＸ、有機
物及びＣＤを三島触媒で浄化をするのが一般的であった
。しかし、三元触媒は理論空燃比付近の極く狭い範囲で
しかＮ［ｌＸを浄化できなかった。
物及びＣＤを三島触媒で浄化をするのが一般的であった
。しかし、三元触媒は理論空燃比付近の極く狭い範囲で
しかＮ［ｌＸを浄化できなかった。
近年、自動車の低燃費への要求は非常に強くなってきて
おり、理論空燃比以上にて燃焼させるリーンバーンエン
ジンがそのキーチクロッジ−として復活してきているが
、す、−ンバーンエンジンはＮＯＸの排出が多く、リー
ン領域でＮＯＸの浄化できる実用的な触媒として分子篩
構造をもち銅等にてイオン交換された触媒が開発された
。
おり、理論空燃比以上にて燃焼させるリーンバーンエン
ジンがそのキーチクロッジ−として復活してきているが
、す、−ンバーンエンジンはＮＯＸの排出が多く、リー
ン領域でＮＯＸの浄化できる実用的な触媒として分子篩
構造をもち銅等にてイオン交換された触媒が開発された
。
リーンバーンエンジンは実走行においてはリーンとリッ
チの領域を頻繁に行き来しているため、単独の触媒では
ＮＯｘの浄化効率が十分でないため、これらの触媒を組
み合わせる技術も提案されている。
チの領域を頻繁に行き来しているため、単独の触媒では
ＮＯｘの浄化効率が十分でないため、これらの触媒を組
み合わせる技術も提案されている。
例えば特開平１−１３９１４５では、排気流入側にゼオ
ライトに遷移金属をイオン交換担持した還元触媒（分子
篩構造をもつ触媒の一種）を配置し、排気流入側にアル
ミナに触媒成分を担持した酸化触媒又は三次触媒を配置
したことを特徴とする排気浄化触媒に関する技術が」べ
られている。
ライトに遷移金属をイオン交換担持した還元触媒（分子
篩構造をもつ触媒の一種）を配置し、排気流入側にアル
ミナに触媒成分を担持した酸化触媒又は三次触媒を配置
したことを特徴とする排気浄化触媒に関する技術が」べ
られている。
又、ゼオライトでＮＯＸを除去させるには有機−物が必
要なこと及び残留する有機物を浄化するために排気流出
側に三元触媒又は酸化触媒を配置することも延べられて
いる。
要なこと及び残留する有機物を浄化するために排気流出
側に三元触媒又は酸化触媒を配置することも延べられて
いる。
しかし、前段のゼオライト触媒（分子篩構造をもつ触媒
の一種）にて有機物、ＣＤ等の還元剤が大部分除去され
てしまうため、後段三元触媒又は酸化触媒ではＮＯｘの
除去は全くか、又は、はとんどできないことが問題とな
る。
の一種）にて有機物、ＣＤ等の還元剤が大部分除去され
てしまうため、後段三元触媒又は酸化触媒ではＮＯｘの
除去は全くか、又は、はとんどできないことが問題とな
る。
また、分子篩構造をもつ触媒を単独にて用いる場合には
理論空燃比またはリッチ状態では還元剤である有機物が
活性化せず、排ガスの浄化ができないことが問題となる
。特にリーンからリッチに移行するＪ［Ｊにおいては分
子篩構造をもつ触媒中に吸着した酸素により、還元剤と
してのオレフィン、ＣＤ等が分解してしまうことと酸素
がリークし、酸素濃度が高くなり三元諷媒にて十分に脱
硝できなくなるという問題がある。
理論空燃比またはリッチ状態では還元剤である有機物が
活性化せず、排ガスの浄化ができないことが問題となる
。特にリーンからリッチに移行するＪ［Ｊにおいては分
子篩構造をもつ触媒中に吸着した酸素により、還元剤と
してのオレフィン、ＣＤ等が分解してしまうことと酸素
がリークし、酸素濃度が高くなり三元諷媒にて十分に脱
硝できなくなるという問題がある。
なお、こ−でいう分子篩構造をもつ触媒とは、−船釣に
ゼオライトと称されるもので、主成分がシリカ、アルミ
ナでＳｉ／Ａｌ比５〜１００程度、結晶構造がＸ型、Ｙ
型及びＺＳＭ型等のもの、主成分がシリカ、アルミナ及
び鉄などの金属でＳｉ／金属比５〜１００程度、結晶構
造がＸ型。
ゼオライトと称されるもので、主成分がシリカ、アルミ
ナでＳｉ／Ａｌ比５〜１００程度、結晶構造がＸ型、Ｙ
型及びＺＳＭ型等のもの、主成分がシリカ、アルミナ及
び鉄などの金属でＳｉ／金属比５〜１００程度、結晶構
造がＸ型。
Ｙ型、ＺＳＭ型等のメタロシリケート等及びこれらのゼ
オライト、メタロシリケートを遷移金属でイオン交換し
たものを意味する。
オライト、メタロシリケートを遷移金属でイオン交換し
たものを意味する。
また、三元触媒とは理論空燃比付近で有機物。
ＣＤ、 ＮＯＸの三成分を同時に効率よく処理できる触
媒であって、＾ＩＪｓ、 コージェライトに触媒成分
としてのＲｈ （及びＰｔ、 Ｐｄ）をベースとしＮｌ
。
媒であって、＾ＩＪｓ、 コージェライトに触媒成分
としてのＲｈ （及びＰｔ、 Ｐｄ）をベースとしＮｌ
。
Ｆｅ、 Ｃｏ、 Ｍｎ、 Ｃｅ、 Ｚｒ酸化物が必要に
応じて添加されたものを担持した触媒を意味する。
応じて添加されたものを担持した触媒を意味する。
更に、また酸化触媒とは、排ガス中の酸素と反応させ有
機物、ＣＯを酸化によりＣＤ２．８．０に分解する触媒
であって、＾１２０３．コージェライトに触媒成分とし
てＰｔ、 Ｐｄ、 Ｐｔ−Ｐｄあるいはこれらに微量の
Ｒｈを加えた貴金属を担持したものが代表的なものであ
るが、卑金属系のものもあり、それらを総称する意味で
用いられているものである。
機物、ＣＯを酸化によりＣＤ２．８．０に分解する触媒
であって、＾１２０３．コージェライトに触媒成分とし
てＰｔ、 Ｐｄ、 Ｐｔ−Ｐｄあるいはこれらに微量の
Ｒｈを加えた貴金属を担持したものが代表的なものであ
るが、卑金属系のものもあり、それらを総称する意味で
用いられているものである。
例えばＮＯｘの主要成分であるＮＯはぜオライド触媒を
用いれば還元剤がなくても下記の反応にて窒素に分解す
ることは広く知られている。
用いれば還元剤がなくても下記の反応にて窒素に分解す
ることは広く知られている。
２ＮＯ→ Ｎ２ ＋ Ｏ。
しかし、この反応は遅く大量の触媒を使用するため実用
的ではない。分子篩構造をもつ触媒を用い、排気中に存
在する又は外部より注入したオレフィン類等を還元剤と
して利用するとＮＯｘの分解反応は非常に速くなり小量
の触媒にて済む。
的ではない。分子篩構造をもつ触媒を用い、排気中に存
在する又は外部より注入したオレフィン類等を還元剤と
して利用するとＮＯｘの分解反応は非常に速くなり小量
の触媒にて済む。
ところが酸素がないかまたは低い状態ではオレフィン等
の有機物をＣ）１．０等のＮ［）ｘに活性な物質に変え
ることが十分にできないため、排ガス中の酸素濃度が変
動したり、低い場合には理論空燃比およびリッチ領域に
て活性がある三元触媒と組み合わせる必要があった。
の有機物をＣ）１．０等のＮ［）ｘに活性な物質に変え
ることが十分にできないため、排ガス中の酸素濃度が変
動したり、低い場合には理論空燃比およびリッチ領域に
て活性がある三元触媒と組み合わせる必要があった。
その場合でも、両触媒の活性が働かなくなる酸素濃度が
０．７％程度の領域の脱硝率は低く、全体としての浄化
効率は高くなく総合的な脱硝率が向上しないという問題
がある。
０．７％程度の領域の脱硝率は低く、全体としての浄化
効率は高くなく総合的な脱硝率が向上しないという問題
がある。
また、分子篩構造をもつ触媒と三元触媒を組み合わせた
場合には前段に設置した触媒にて還元剤がかなり除去さ
れてしまうので、後段の触媒ではＮＯｘがほとんど除去
できないだけでなく、アンモニア等の窒素化合物が酸化
されてＮ［ｌｘが増加するという問題もある。
場合には前段に設置した触媒にて還元剤がかなり除去さ
れてしまうので、後段の触媒ではＮＯｘがほとんど除去
できないだけでなく、アンモニア等の窒素化合物が酸化
されてＮ［ｌｘが増加するという問題もある。
従って、ＮＯｘを効率よく浄化し、排出される有機物を
最小限に押さえるためにはＮＯｘ還元に必要な適量の還
元剤を注入する必要があるが、燃費の悪化の原因となり
当初の目的に反する場合もある。
最小限に押さえるためにはＮＯｘ還元に必要な適量の還
元剤を注入する必要があるが、燃費の悪化の原因となり
当初の目的に反する場合もある。
本発明は上記技術水準に鑑み、リーンバーン領域で作動
するエンジン排ガス中のＮＯｘ有機物及びＣＯを同時に
効率よく除去する方法を提供しようとするものである。
するエンジン排ガス中のＮＯｘ有機物及びＣＯを同時に
効率よく除去する方法を提供しようとするものである。
本発明はエンジンが理論空燃比又はそれ以上の空燃比で
運転される場合、エンジンから排出−される排ガスが分
子篩構造をもつ触媒と接触する直前に、該排ガス中に酸
素濃度が１〜１３％になるように空気を注入することを
特徴とするエンジン排ガスの浄化方法である。
運転される場合、エンジンから排出−される排ガスが分
子篩構造をもつ触媒と接触する直前に、該排ガス中に酸
素濃度が１〜１３％になるように空気を注入することを
特徴とするエンジン排ガスの浄化方法である。
本発明において、分子篩構造をもつ触媒の後流に更に三
元触媒を設置する態様を妨げるものではない。
元触媒を設置する態様を妨げるものではない。
本発明を更に具体的に説明する。
（１）分子篩構造をもつ触媒の前に空気、排ガス等の酸
素を含むガスを空気圧縮機等を用いて注入し、排ガス中
の酸素濃度を浄化に十分な濃度に保つ。（望ましくは２
％程度） （２） 自動車のエンジンはリーンとリッチ状態を頻繁
に行き来するため、全体として高い脱硝率を得る場合に
は三元触媒と組み合わせることもある。三元触媒と組み
合わせる場合には三元触媒および分子篩構造をもつ触媒
の活性が高くない領域において、空気等の酸素を含むガ
スを分子篩構造をもつ触媒の前に注入し、分子篩構造を
もつ触媒の活性を向上させ、排ガスの浄化効率を向上さ
せる。
素を含むガスを空気圧縮機等を用いて注入し、排ガス中
の酸素濃度を浄化に十分な濃度に保つ。（望ましくは２
％程度） （２） 自動車のエンジンはリーンとリッチ状態を頻繁
に行き来するため、全体として高い脱硝率を得る場合に
は三元触媒と組み合わせることもある。三元触媒と組み
合わせる場合には三元触媒および分子篩構造をもつ触媒
の活性が高くない領域において、空気等の酸素を含むガ
スを分子篩構造をもつ触媒の前に注入し、分子篩構造を
もつ触媒の活性を向上させ、排ガスの浄化効率を向上さ
せる。
（３）最適な酸素濃度があるので、その酸素濃度になる
ように空気等の酸素を含むガスの量を制御する。−例と
しては酸素センサーを分子篩構造をもつ触媒の前または
後に設置し、コンピューター等の制御機器により酸素濃
度を制御する。
ように空気等の酸素を含むガスの量を制御する。−例と
しては酸素センサーを分子篩構造をもつ触媒の前または
後に設置し、コンピューター等の制御機器により酸素濃
度を制御する。
（４）上記の手段により生成または残存する還元剤を排
ガスの後流におかれたＣＨ，ＣＤ等の検出装置により測
定し、排出される Ｎ［］Ｘ量、 ＣＨ量または還元剤
量が最小又は一定量となるように制御する。
ガスの後流におかれたＣＨ，ＣＤ等の検出装置により測
定し、排出される Ｎ［］Ｘ量、 ＣＨ量または還元剤
量が最小又は一定量となるように制御する。
分子篩構造をもつものに銅等の遷移金属の元素を担持し
た触媒を前段におき、後段に三元触媒を並べた例にて説
明する。三元触媒はかならずしも必要ではない。
た触媒を前段におき、後段に三元触媒を並べた例にて説
明する。三元触媒はかならずしも必要ではない。
自動車等より排出された排ガス中にはＮＯｘ 。
有機物、 Ｃ’［］、 ８２等が含まれているが、リー
ン領域では分子篩構造をもつ触媒でＮＯｘがオレフィン
系の有機物により分解され、同時にＣＤも分解される。
ン領域では分子篩構造をもつ触媒でＮＯｘがオレフィン
系の有機物により分解され、同時にＣＤも分解される。
後段の三 触媒ではＮＯＸは分解されず、残留した有機
物とＣＤが分解され排出される。
物とＣＤが分解され排出される。
一方リッチ領域では分子篩構造をもつ触媒ではＮＯＸは
ほとんど浄化されず、有機物およびＣＯのみが一部また
は大部分分解される。従って、三元触媒に流入する排ガ
ス中には還元剤としての有機物およびＣＯは少なくなる
が、ＮＯｘは三元触媒にて分解される。
ほとんど浄化されず、有機物およびＣＯのみが一部また
は大部分分解される。従って、三元触媒に流入する排ガ
ス中には還元剤としての有機物およびＣＯは少なくなる
が、ＮＯｘは三元触媒にて分解される。
しかし、理論空燃比よりやや高く、あまりリーンでない
領域に於ては三元触媒も分子篩構造をもつ触媒も活性が
なく、全体として脱硝効率が悪い。
領域に於ては三元触媒も分子篩構造をもつ触媒も活性が
なく、全体として脱硝効率が悪い。
また、分子篩構造をもつ触媒を単独にて用いず脱硝が起
こらない。酸素量は１〜１３％必要であるが、望ましく
は２％程度がよい。例えばリッチまたはややり−ンの領
域において分子篩構造をもつ触媒はほとんど脱硝しない
が、空気を小量注入し、排ガスの酸素濃度を２％程度に
すると、脱硝率は有機物濃度にもよるが７０％以上とな
る。
こらない。酸素量は１〜１３％必要であるが、望ましく
は２％程度がよい。例えばリッチまたはややり−ンの領
域において分子篩構造をもつ触媒はほとんど脱硝しない
が、空気を小量注入し、排ガスの酸素濃度を２％程度に
すると、脱硝率は有機物濃度にもよるが７０％以上とな
る。
以下の実施例によ−り本発明をより詳細に説明する。た
りし、本発明は下記の実施例に限定されるものではない
。
りし、本発明は下記の実施例に限定されるものではない
。
〔実施例１〕
第１図に示すように分子篩構造をもつ触媒の脱硝率は酸
素濃度の増加と共に向上し、ある濃度をえると低下し始
める。脱硝率は触媒の製法、排ガス条件により異なるが
、２％程度にて最高の脱硝率を示す場合が多い。酸素濃
度が０％付近ではほとんど脱硝しない。
素濃度の増加と共に向上し、ある濃度をえると低下し始
める。脱硝率は触媒の製法、排ガス条件により異なるが
、２％程度にて最高の脱硝率を示す場合が多い。酸素濃
度が０％付近ではほとんど脱硝しない。
更に酸素濃度が高（なると、脱硝率は徐々に低下する。
第２図に示すように分子篩構造をもつ触媒１の前に空気
等の酸素を含んだガス２を注入し、注入量を３の位置に
て２％程度になるように制御することにより脱硝率を向
上させる。
等の酸素を含んだガス２を注入し、注入量を３の位置に
て２％程度になるように制御することにより脱硝率を向
上させる。
分子篩構造をもつ触媒１の性能および耐熱性は銅イオン
交換率により大きく影響を受けるが、銅イオン交換率が
高くなるほど、低温活性が向上し耐熱性も向上する。し
かし、高温活性はある程度以上となると、有機物がＮＯ
ｘに作用せずに燃焼してしまうため最適点がある。銅イ
オン交換率は最高は１００％に限定されるものではなく
、１００％以上も可能なことが最近分かってきており、
耐熱性は１００％以上の方がよい。
交換率により大きく影響を受けるが、銅イオン交換率が
高くなるほど、低温活性が向上し耐熱性も向上する。し
かし、高温活性はある程度以上となると、有機物がＮＯ
ｘに作用せずに燃焼してしまうため最適点がある。銅イ
オン交換率は最高は１００％に限定されるものではなく
、１００％以上も可能なことが最近分かってきており、
耐熱性は１００％以上の方がよい。
従って、銅イオン交換率は排ガス温度等の条件により適
切に設計する必要がある。
切に設計する必要がある。
〔発明の効果コ
本発明により、下記の効果を奏し得る。
■ ＮＯＸ、有機物、 ＣＯ，８２等の浄化効率を向上
できる。
できる。
■ 広範囲の空燃比の排ガスに適用でき、自動車の排ガ
スのように空燃比、排ガス中のＮＯｘ。
スのように空燃比、排ガス中のＮＯｘ。
有機物、ＣＤ等の量が変動する排ガスに対しても安定し
て浄化ができる。
て浄化ができる。
■ 条件により三元触媒が不用となる。
■ 分子篩構造をもつ触媒の量を減少できる。
■ 窒素化合物の還元によるＮＯｘの増加を防止できる
。
。
第１図は本発明で使用する分子篩構造をもつ触媒の酸素
濃度依存性を示す図表、第２図は本発明の一実施例のフ
ローを示す概略図である。
濃度依存性を示す図表、第２図は本発明の一実施例のフ
ローを示す概略図である。
Claims (1)
- エンジンが理論空燃比又はそれ以上の空燃比で運転さ
れる場合、エンジンから排出される排ガスが分子篩構造
をもつ触媒と接触する直前に、該排ガス中に酸素濃度が
１〜１３％になるように空気を注入することを特徴とす
るエンジン排ガスの浄化方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2172642A JPH0463907A (ja) | 1990-07-02 | 1990-07-02 | エンジン排ガスの浄化方法 |
| DE69107252T DE69107252T2 (de) | 1990-07-02 | 1991-06-28 | Verfahren zur Abgasreinigung von Verbrennungsmotoren. |
| EP91110756A EP0464709B1 (en) | 1990-07-02 | 1991-06-28 | Method for cleaning engine exhaust gas |
| CA002045983A CA2045983C (en) | 1990-07-02 | 1991-06-28 | Method for cleaning engine exhaust gas |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2172642A JPH0463907A (ja) | 1990-07-02 | 1990-07-02 | エンジン排ガスの浄化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0463907A true JPH0463907A (ja) | 1992-02-28 |
Family
ID=15945668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2172642A Pending JPH0463907A (ja) | 1990-07-02 | 1990-07-02 | エンジン排ガスの浄化方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0464709B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0463907A (ja) |
| CA (1) | CA2045983C (ja) |
| DE (1) | DE69107252T2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2749195A (en) * | 1994-07-05 | 1996-01-25 | Ford Motor Company Of Canada Limited | Hybrid exhaust gas catalyst |
| US5727385A (en) * | 1995-12-08 | 1998-03-17 | Ford Global Technologies, Inc. | Lean-burn nox catalyst/nox trap system |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2231290A1 (de) * | 1972-06-26 | 1974-01-10 | Edward John Mccrink | Vorrichtung zur behandlung von abgasen |
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| JPS5629013A (en) * | 1979-08-17 | 1981-03-23 | Toyota Motor Corp | Exhaust gas cleaning for internal combustion engine |
| JPH01139145A (ja) | 1987-11-25 | 1989-05-31 | Toyota Motor Corp | 排気浄化用触媒 |
-
1990
- 1990-07-02 JP JP2172642A patent/JPH0463907A/ja active Pending
-
1991
- 1991-06-28 DE DE69107252T patent/DE69107252T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-06-28 CA CA002045983A patent/CA2045983C/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-06-28 EP EP91110756A patent/EP0464709B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2045983A1 (en) | 1992-01-03 |
| EP0464709A1 (en) | 1992-01-08 |
| CA2045983C (en) | 1999-08-31 |
| DE69107252T2 (de) | 1995-09-14 |
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| EP0464709B1 (en) | 1995-02-08 |
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