JPH0487625A

JPH0487625A - エンジンの排ガス浄化装置

Info

Publication number: JPH0487625A
Application number: JP2204593A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Shigetsu; 雅彦重津; Kazunori Ihara; 井原　和則; Hiroshi Murakami; 浩村上
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1990-07-31
Filing date: 1990-07-31
Publication date: 1992-03-19

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）本発明はエンジンの排ガス浄化装置、特に、触媒の浄化
作用により排気ガス中の有害成分を除去するエンジンの
排ガス浄化装置に関する。

（従来の技術）エンジンより排出される排気ガスの浄化装置として、例
えば、特開昭６１−４６２５２号公報に開示されている
ように、触媒の浄化作用により排気ガス中の有害成分を
除去するようにした浄化装置がある。また、この種の触
媒を用いた排気ガス浄化装置の一つとして、排気ガス中
の有害成分のうち特にＨＣ，Ｃ○、ＮＯｘの３成分を同
時に浄化し得る三元触媒を用いた所謂キャタリストが知
られている。

（発明が解決しようとする課Ｍ）ところで、上記キャタリストにより浄化される排気ガス
中の有害成分のうちＨＣは、第５図に実線で示すように
、エンジン始動直後の冷間期において特に多く排出され
る傾向にある。一方、上記キャタリストは、排気ガスに
より暖められて所定の反応温度以上に達した場合に良好
に浄化性能を発揮する。即ち、第５図に細線で示すよう
に、キャタリストが２００°Ｃ以上の反応温度以上に達
した場合に、該キャタリストによりＨＣが良好に浄化さ
ることになるのであるが、図示のように、上記キャタリ
ストの温度が２００°Ｃ以下の未反応温度領域では、Ｈ
Ｃを浄化することができず、その殆どすべてが外部に排
出されることになって問題となっていた。また、排気ガ
ス中のＣＯについても同様の問題があった。このため、
冷開期における排気ガスの浄化性能をいかに向上させる
かが課題とされていた。

そこで本発明は、触媒の浄化作用により排気ガス中の有
害成分を除去するエンジンの排ガス浄化装置において、
特に、エンジン始動直後の冷開期、即ち、上記触媒の未
反応温度領域における浄化性能を向上させることを目的
とする。

（課題を解決するための手段）上記の課題を解決するために、本発明は次のように構成
したことを特徴とする。

まず、本願の第１請求項に係る発明（以下、第１発明と
いう）は、触媒の浄化作用により排気ガス中の有害成分
を除去するエンジンの排ガス浄化装置において、上記触
媒を担持する触媒担体の表面にγ−アルミナと赤外線放
射物質と触媒成分とを含有するコート層を設けたことを
特徴とする。

また、本願の第２請求項に係る発明（以下、第２発明と
いう）は、上記第１発明と同様構成とされたエンジンの
排ガス浄化装置において、コート層に含有される赤外線
放射物質としてチタン酸アルミニュウムを用いたことを
特徴とする。

更に、本願の第３請求項に係る発明（以下、第３発明と
いう）は、上記第２発明と同様構成とされたエンジンの
排ガス浄化装置において、上記コート層に含有される赤
外線放射物質としてのチタン酸アルミニュウムの添加量
をγ−アルミナに対して１０〜４０重量％とじたことを
特徴とする。

なお、上記赤外線放射物質としてのチタン酸アルミニュ
ウムは、波長５〜ｌＯμの赤外線の放射率が特に高い特
性を有する。

跋た、排気ガス中の有害成分のうちＣＯ，ＨＣは赤外線
の吸収率が高く、このうち特に、ＨＣは、波長２〜２０
μの赤外線の吸収率が高いことが知られている。

（作　　用）第１発明によれば、触媒担体の表面に設けられたコート
層に含有される赤外線放射物質より赤外線が放射され、
この赤外線が排気ガス中の有害成分、特に、Ｃｏ、ＨＣ
に効率良く吸収され、これらＣｏ、ＨＣ自体が効果的に
加熱されて活性化し、触媒反応がより促進されることに
なる。これにより、上記コート層に含有される触媒成分
が浄化作用を発揮する所定の反応温度以下であっても、
排気ガス中のＣｏ、ＨＣが良好に浄化されることになっ
て、エンジン始動直後の冷間期における浄化性能が向上
することになる。

また、第２発明によれば、上記赤外線放射物質として、
特に５〜１０μの波長の赤外線の放射率が高いチタン酸
アルミニュウムが使用され、該チタン酸アルミニュウム
より放射される５〜１０μの波長の赤外線が、排気ガス
中のＨＣに特に効率良く吸収され、このＨＣ自体が加熱
されて活性化し、触媒反応がより促進されることになる
。これにより、触媒成分が浄化作用を発揮する所定の反
応温度以下であっても、排気ガス中のＨＣが良好に浄化
されることになって、冷開期におけるＨＣの浄化性能が
向上することになる。

なお、上記コート層に含有されるγ−アルミナは排気ガ
ス中の有害成分に対する浄化作用を有すると共に、単位
重量当たりの表面積が大きく触媒活性化を図るうえで重
要な成分である。従って、上記コート層中のγ−アルミ
ナおよびチタン酸アルミニュウムの含有量が浄化性能を
向上させるうえで極めて重要となる。例えば、γ−アル
ミナの添加量に対してチタン酸アルミニュウムの添加量
が多すぎる場合には、触媒活性化を図るための所要の表
面積を確保することができず浄化性能が低下すると共に
、コート層の脆弱化を招き該コート層が剥離し易くなっ
て耐久性が低下することになる。また、γ−アルミナの
添加量に対してチタン酸アルミニュウムの添加量が少な
すぎる場合には、赤外線放射量が低下して冷間期におけ
る浄化性能を向上させることができないのであるが、第
３発明によれば、上記チタン酸アルミニュウムの添加量
がγ−アルミナに対して１０〜４０重量％されているこ
とにより、コート層の剥離が防止されて耐久性を低下さ
せることなく、しかも触媒活性化を図るための所要の表
面積および所要の赤外線放射量が確保されることになっ
て、冷開期におけるＨＣの浄化性能が向上することにな
る。

（実　施　例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

まず、第１図により、本発明に係る排ガス浄化装置を構
成する触媒担体の表面にコート層を形成する一連の工程
を説明すると、第１図（Ｉ）に示すように、触媒担体１
は、金属もしくはコージライト等により成形され、図示
のような格子状（もしくはハニカム状）の排気ガスが導
入される多数の排気通路２・・・２が形成されている。

そして、第１図（ｎ）に示すように、γ−アルミナ中に
赤外線放射物質としてのチタン酸アルミニュウムを分散
させた懸濁液を、例えばスプレィガン等の適宜装置もし
くは適宜の方法により上記排気通路２の内壁面に均一に
コーティングするコーティング処理Ａが施される。次い
で、第１図（ＩＩＩ）に示すように、上記懸濁液がコー
ティングされた触媒担体１を、例えば乾燥炉内において
乾燥させることにより懸濁液中の水分を除去してγ−ア
ルミナおよびチタン酸アルミニュウムを焼結させる乾燥
処理Ｂが行われる。その後、第１図（］Ｖ）に示すよう
に、γ−アルミナおよびチタン酸アルミニュウムが焼結
された触媒担体１に、白金およびロジウム等の触媒が溶
解された溶液を含浸させる触媒含浸処理Ｃを施したのち
、第１図（Ｖ）に示すように、触媒担体１を再び乾燥さ
せる乾燥処理りが施され、これにより、第２図に拡大し
て示すように、触媒担体１における多数の排気通路２・
・・２の内壁面に、γ−アルミナとチタン酸アルミニュ
ウムと触媒成分としての白金およびロジウム等が含有さ
れたコート層３・・・３が形成されることになる。

なお、第２図に示すように、触媒担体１における各排気
通路２を構成する内壁面間の距離、即ち、壁厚Ｔが１０
０〜３００μ程度とされ、これに対して各コート層３の
厚みｔは、１０〜５０μ程度とされている。

また、上記コート層３に含有されるチタン酸アルミニュ
ウムの添加量は、γ−アルミナの重量に対して１０〜４
０重量％程度とされている。

ところで、上記チタン酸アルミニュウムおよびγ−アル
ミナは共に赤外線放射物質であって、それぞれより種々
の波長の赤外線が放射されることが知られているが、上
記チタン酸アルミニュウムの赤外線放射状態は、第３図
に実線（Ｉ）で示す状態となっている。これに対して、
上記γ−アルミナの赤外線放射状態は、第３図に点線（
ＩＩ）で示す状態となっており、チタン酸アルミニュウ
ムは、γ−アルミナに比べて波長５〜１０μの赤外線の
放射率が特に高い特性を有する。

また、排気ガス中の含有される有害成分のうちＣｏ、Ｈ
Ｃは赤外線の吸収率が高く、このうち特に、ＨＣは波長
２〜２０μの赤外線の吸収率が高いことが知られている
。

上記の構成によれば、触媒担体１における多数の排気通
路２・・・２の内壁面にそれぞれ形成された各コート層
３に含有されるγ−アルミナおよび赤外線放射物質とし
てのチタン酸アルミニュウムより赤外線が放射され、こ
の赤外線が排気ガス中の有害成分、特に、Ｃｏ、ＨＣに
効率良く吸収され、これらのＣｏ、ＨＣ自体が効果的に
加熱されて活性化し、触媒反応がより促進されることに
なる。これにより、上記コート層３に含有される触謀成
分が浄化作用を発揮する反応温度以下であっても、排気
ガス中のＣＯ，ＨＣが良好に浄化されることになって、
エンジン始動直後の冷間期における浄化性能が向上する
ことになる。

また、上記コート層３に含有される赤外線放射物質とし
てのチタン酸アルミニュウムは、波長５〜１０μの赤外
縁の放射率が特に高く、このチタン酸アルミニュウムよ
り放射される波長５〜１０μの赤外線が、排気ガス中の
有害成分のうちＨＣに特に効率良く吸収され、このＨＣ
自体が効果的に加熱されて活性化し、触媒反応がより促
進されることになり、これにより、上記コート層３に含
有される触媒成分が反応温度以下であっても、排気ガス
中のＨＣが良好に浄化されることになる。

即ち、第４図に一点鎖線で示される予め設定された所定
の走行パターンＭで車両を走行させた場合には、ＨＣの
排出状態が実線（イ）で示す状態となる。この場合、上
記触媒担体１のコート層３に赤外線放射物質が含有され
ていない従来の浄化装置によれば、図中、細線（ロ）で
示すように、ＨＣが浄化されてその排出量が低下するこ
とになるのであるが、上記触媒担体１のコート層３に赤
外線放射物質としてのチタン酸アルミニュウムが含有さ
れた本実施例の浄化装置によれば、図中、点線（ハ）で
示すように、従来の浄化装置に比べて斜線で示す量だけ
更にＨＣが浄化されることになる。特に、従来の浄化装
置に比べてエンジン始動直後の冷開期におけるＨＣの浄
化性能が一段と向上することが確認された。

ところで、上記コート層３に含有されるγ−アルミナは
、排気ガス中の有害成分に対する浄化作用を有すると共
に、単位重量当たりの表面積が大きく触媒活性化を図る
うえで重要な成分である。

従って、上記コート層３中のγ−アルミナおよびチタン
酸アルミニュウムの含有量が浄化性能を向上させるうえ
で極めて重要となる。例えば、γ−アルミナの添加量に
対してチタン酸アルミニュウムの添加量が多すぎる場合
には、触媒活性化を図るための所要の表面積を確保する
ことができず浄化性能が低下すると共に、コート層３の
脆弱化を招き該コート層３が剥離し易くなって耐久性が
低下することになる。また、γ−アルミナの添加量に対
してチタン酸アルミニュウムの添加量が少なすぎる場合
には、赤外線放射量が低下して冷間期における浄化性能
を向上させることができないのであるが、本実施例によ
れば、上記チタン酸アルミニュウムの添加量がγ−アル
ミナに対して１０〜４０重量％されていることにより、
コート層３の剥離が防止されて耐久性を低下させること
なく、しかも触媒活性化を図るための所要の表面積およ
び所要の赤外線放射量が確保されることになって、冷間
期におけるＨＣの浄化性能を向上させることができる。

なお、上記コート層３に含有される赤外線放射物質とし
ては、チタン酸アルミニュウムに限定されるものではな
い。

（発明の効果）以上のように、第１発明によれば、触媒担体の表面に設
けられたコート層に含有される赤外線放射物質より赤外
線が放射され、この赤外線が排気ガス中の有害成分、特
に、Ｃｏ、ＨＣに効率良く吸収され、これらＣＯ，ＨＣ
自体が効果的に加熱されて活性化し、触媒反応がより促
進されることになり、これにより、上記コート層に含有
される触媒成分が浄化作用を発揮する所定の反応温度以
下であっても、排気ガス中のＣｏ、ＨＣが良好に浄化さ
れることになって、エンジン始動直後の冷間期における
浄化性能を向上させることができる。

特に、第２発明によれば、赤外線放射物質としてのチタ
ン酸アルミニュウムより放射される５〜１０μの波長の
赤外線が、排気ガス中のＨＣに特に効率良く吸収され、
このＨＣ自体が加熱されて活性化し、触媒反応がより促
進されることになり、これにより、触媒成分が浄化作用
を発揮する所定の反応温度以下であっても、排気ガス中
のＨＣが良好に浄化されることになって、冷開期におけ
るＨＣの浄化性能を向上させることができる。

また、第３発明によれば、上記チタン酸アルミニュウム
の添加量がγ−アルミナに対して１０〜４０重量％され
ていることにより、コート層の剥離が防止されて耐久性
を低下させることなく、しかも触媒活性化を図るための
所要の表面積および所要の赤外線放射量を確保すること
ができ、これにより、冷間期におけるＨＣの浄化性能を
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜第４図は本発明の実施例を示すもので、第１図は
本実施例に係るエンジンの排ガス浄化装置を構成する触
媒担体の表面にコート層を形成する場合における一連の
作業工程を説明する概略工程図、第２図はコート層が形
成された触媒担体の部分拡大断面図、第３図は触媒担体
の表面に形成されるコート層に含イｊされるγ−アルミ
ナおよびチタン酸アルミニュウムの赤外線放射率特性を
示すグラフ、第４図は所定の走行モード時におけるＨＣ
の排出量と従来の浄化装置および本実施例の浄化装置に
よるＨＣの浄化性能を示すグラフである。また、第５図
は従来におけるＨＣの排出量とキャタリストの温度変化
を示すグラフである。 ■１１．触媒担体、２・・・排気通路、３・・・コート
層。（ｎ）第図第図叫間（零ｉ）第図時間（＃ｌ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）触媒の浄化作用により排気ガス中の有害成分を除
去するエンジンの排ガス浄化装置であって、上記触媒を
担持する触媒担体の表面にγ−アルミナと赤外線放射物
質と触媒成分とを含有するコート層が設けられているこ
とを特徴とするエンジンの排ガス浄化装置。
（２）触媒の浄化作用により排気ガス中の有害成分を除
去するエンジンの排ガス浄化装置であって、上記触媒を
担持する触媒担体の表面にγ−アルミナとチタン酸アル
ミニュウムと触媒成分とを含有するコート層が設けられ
ていることを特徴とするエンジンの排ガス浄化装置。
（３）触媒の浄化作用により排気ガス中の有害成分を除
去するエンジンの排ガス浄化装置であって、上記触媒を
担持する触媒担体の表面にγーアルミナとチタン酸アル
ミニュウムと触媒成分とを含有するコート層が設けられ
ていると共に、上記チタン酸アルミニュウムの添加量が
γ−アルミナに対して１０〜４０重量％とされているこ
とを特徴とするエンジンの排ガス浄化装置。