JPH0615016B2 - 自動車排気ガス浄化装置 - Google Patents

自動車排気ガス浄化装置

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JPH0615016B2
JPH0615016B2 JP63226070A JP22607088A JPH0615016B2 JP H0615016 B2 JPH0615016 B2 JP H0615016B2 JP 63226070 A JP63226070 A JP 63226070A JP 22607088 A JP22607088 A JP 22607088A JP H0615016 B2 JPH0615016 B2 JP H0615016B2
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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、自動車排気ガス浄化装置に関する。
（従来の技術） 自動車の排気ガス浄化のため、ペレットあるいはモノリ
ス型の触媒が使われている。排気ガス中の有害成分（Ｈ
Ｃ、ＣＯ、ＮＯｘ）のうち、特にＨＣの触媒による浄化
は、排気ガス温度の影響が強く、貴金属触媒を使用する
場合でも、一般に300℃以上の温度を必要とする。従っ
て、エンジン始動直後等、排気ガス温度の低い時にはＨ
Ｃは触媒によって浄化され難い。しかも、エンジン始動
直後には大量のＨＣが排出されるため、この排気ガスの
温度が低い時のＨＣ（以下、コールドＨＣという）のエ
ミッション全体に占める割合は大きい。従って、コール
ドＨＣの排出を抑制することが課題となっていた。エン
ジンからのＨＣ排出量を低減するためにエンジン制御を
行う方法も採られているが、これはエンジン本来の性能
が以下することになり好ましくはない。
上記の問題を解決するためのものとして、実開昭62−58
20号公報、及び特開昭57−159908号公報には、低温時に
排気ガス中のＨＣを吸着する排気ガス浄化装置が提案さ
れている。このうち、実開昭62−5820号は、吸着材と触
媒とを併用し、低温時に排出されるＨＣ吸着材に吸着さ
せ、高温時に吸着材から離脱したＨＣ及びエンジンから
排出されるＨＣを触媒により浄化するものである。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来の排気ガス浄化装置において吸
着材として提案されている材料は、γアルミナ、多孔質
ガラス、活性炭、シリカゲル等であり、これらの材料で
は充分な吸着性能が得られていなかった。特に、これら
の吸着材は高温時においては吸着性能が著しく低下する
ため、吸着性能が低下し始める温度と触媒による浄化が
可能になる温度との間に排気ガス温度があるときには、
ＨＣは吸着材による吸着も触媒による浄化もされずに排
出されてしまうことになる。このため、目的とするＨＣ
浄化性能が得られないという問題がある。
従って、本発明は、低温時に排出されるＨＣを吸着材に
吸着させ、高温時に吸着材から離脱したＨＣ及びエンジ
ンから排出されるＨＣを触媒により浄化する排気ガス浄
化装置において、触媒による浄化が可能になる温度に至
るまでの吸着材のＨＣ吸着性能を大幅に改善し、自動車
のエンジン性能を低減することなく、優れたＨＣ浄化性
能が得られる排気ガスの浄化装置を提供することを目的
とする。
本発明者は、ＨＣ吸着性能の高い吸着材について鋭意研
究を重ねた結果、ゼオライトが比較的高い温度まで高い
ＨＣ吸着性能を有することを見出した。さらに、ゼオラ
イトの中でも、特にモルデナイト及びＹ型ゼオライトが
ＨＣ吸着性能が良好であり、耐久後にも優れた吸着性能
を有することを確認した。
（課題を解決するための手段） 本発明の触媒の手段によって排気ガスを浄化するための
自動車排気ガス浄化装置は、排気ガス中の有害成分の浄
化触媒を収納している触媒コンバータ、 前記触媒コンバータの上流側に接続され、排気ガス中の
有害成分を吸着するためにＹ型ゼオライト吸着材または
モルデナイト吸着材の何れを収納している吸着材トラッ
パー、 活性炭を収納しており、且つ前記吸着材トラッパーの上
流側に接続された活性炭トラッパー、 前記活性炭トラッパーの上流側に接続された第１上流排
気管と、前記活性炭トラッパーの下流側に前記吸着材ト
ラッパーの上流側とを接続している第２排気管との間の
設けられたバイパス、及び 前記バイパスと前記第１上流排気管との交差に設けら
れ、排気ガス温度が１００℃ないし３００℃の範囲内に
ある場合に、排気ガス温度感知センサからの信号に対応
して開かれ及び閉じられる電磁弁の操作に対応して開か
れ及び閉じられる切り替え弁、 からなることを特徴とする。
ゼオライトは、天然及び合成のものを合わせて数十種類
が発見または調製されており、それぞれ性質が大きく異
なる。本発明においては、常温ないし比較的高い温度ま
でＣＨ吸着性能が充分高いこと、及び高温下で長期間使
用した後にもＨＣ吸着性能が低下せず、充分な耐久性を
有することが要求されることから、これらの観点から研
究を進めた結果、モルデナイト及びＹ型ゼオライトが最
適であることを見出した。
このようなモルデナイト及びＹ型ゼオライトの特徴を示
すために、下記の試験を行った。
ＨＣ吸着性能試験 モルデナイト、Ｙ型ゼオライト、Ｘ型ゼオライト及びア
ルミナ・シリカ及び活性炭のＨＣ吸着性能を比較するた
めに、各々吸着材にC3H61000ppm/N2バランスのガスを通
過させ、吸着率を求めた。結果を第４図のブラフに示
す。グラフより明らかなように、モルデナイト及びＹ型
ゼオライトはアルミナ・シリカ、活性炭に比べてC3H6吸
着性能が高く、特に高温側での吸着性能は非常に優れて
いる。
耐久後のC3H6吸着性能試験 モルデナイト、Ｙ型ゼオライト及びＸ型ゼオライトにつ
いて、800℃で５時間耐久した後のC3H6吸着性能を測定
した。結果を第５図のグラフに示す。グラフより明らか
なように、モルデナイト及びＹ型ゼオライトの耐久後の
C3H6吸着性能は、Ｘ型ゼオライトに比べて非常に高い。
これらの試験により、モルデナイト及びＹ型ゼオライト
が自動車の排気ガス浄化装置における吸着材として優れ
た材料であることがわかる。
本発明の排気ガス浄化装置において、浄化触媒として
は、酸化触媒または三元触媒等、従来排気ガスの浄化に
使用されている触媒を使用することができる。三元触媒
を使用するのが好ましい。
浄化触媒及び吸着材は、モノリス型、ペレット型、フォ
ーム型、メッシュ型等、いずれの形態としても良い。
本発明の装置においては前記の如く、吸着材の上流側に
活性炭を設け、且つ、活性炭の上流側の排気管と下流側
の排気管とを連絡するバイパスを設け、排気ガスが所定
の温度となるまでは、排気ガスが活性炭及び吸着材を経
て触媒コンバータに導入されるようにし、排気ガスが所
定の温度を超えると、排気ガスがバイパスを通って吸着
材に入り、その後触媒コンバータに導入されるような構
成となっている。このような構成とすることにより、活
性炭が高温に曝されて破壊されるのを防ぐことができ、
また、排気系に圧力損失が生じるのを防ぐことができ
る。この場合、所定の温度は、100〜300℃の範囲内の適
当な温度とする。さらに、圧力損失を低減するために、
吸着材の位置にもバイアスを設け、排気ガス温度が300
℃以上となったとき、排気ガスが直接触媒コンバータに
導入されるようにしてもよい。
（作用） 本発明の自動車排気ガス浄化装置によれば、吸着材が常
温ないし比較的高い温度に到るまで優れた吸着能を示す
ため、排気ガスの温度が約300℃未満である時には排気
ガス中のＨＣが吸着材に良好に吸着され、約300℃以上
になると、吸着材から離脱したＨＣ及びエンジンから排
出されたＨＣが触媒により浄化される。
（実施例） 以下、参考例、実施例及び比較例により本発明をさらに
詳細に説明する。
参考例１ 第１図は、本発明の一参考例の排気ガス浄化装置１を示
す図である。
該排気ガス浄化装置１は、排気系にモノリス型触媒コン
バータ２が設けられ、該触媒コンバータ２の上流側にペ
レット状の吸着材３を充填したトラッパー４が設けられ
ている。
該排気ガス浄化装置１において、排気ガス５の温度が30
0℃未満のときにはＨＣがトラッパー４内の吸着材３に
吸着され、300℃以上となると吸着材３から離脱して触
媒コンバータ２内へ流入し、触媒２′により浄化され
る。
触媒コンバータ２に充填する触媒２′は特に限定されな
いが、本例の場合、次の方法により製造したものを用い
た。
まず、アルミナ100部、アルミナゾル(10wt％)140部と市
販の硝酸アルミニウム水溶液14部とを水及び硝酸と共に
ボールミリングすることによりウォッシュコートスラリ
ーを作り、そして断面積１in2当たり約400の流露を含む
１．３のコーディエライトのモノリス型担体を該ウォ
ッシュコートスラリー中に浸漬した。該スラリーより引
き上げたのち、圧縮空気でモノリス型担体のセル内の過
剰液を吹き去り、このモノリス型担体を乾燥して遊離の
水を除去し、そして500℃で１時間焼成してモノリス型
担体上にアルミナをコートした担体を得た。
次に、この担体をジニトロジアミン白金の硝酸酸性水溶
液に浸漬し、乾燥後、200℃で１時間焼成して１．０g/
の白金を担持した。続いて該白金触媒を塩化ロジウム
水溶液に浸漬し、乾燥後、200℃で１時間焼成し、該担
体状にロジウム０．１g/担持して白金−ロジウム触媒
２′を調製した。
次に、吸着材３の製造方法を説明する。
Ｈ＋イオン置換型モルデナイト（東ソ−製）と粘度鉱物
を混ぜ、成形、乾燥して、直径３mm×長さ３mmのペレッ
トを得た。得られたペレット１を、トラッパー４に充
填する。
参考例２ モルデナイトの代わりにＹ型ゼオライト（Cu+イオン置
換型）を使用する以外は、参考例１と同様の方法によ
り、排気ガス浄化装置を製造した。
実施例１ 第２図は、本発明の一実施例の排気ガス浄化装置１′を
示す断面図である。
該排気ガス浄化装置１′は、排気系にモノリス型触媒コ
ンバータ２を設け、その上流側にモルデナイトをコーテ
ィングしたモノリス型吸着材６を収納したトラッパー７
を設け、さらにその上流側に活性炭８を充填したトラッ
パー９を設けてなる。
触媒コンバータ２及びトラッパー７及び９は排気管17に
より連絡されており、トラッパー９の入口近傍及び出口
近傍の排気管17に開口するバイパス10が、該排気管17に
並列に設けられている。排気管17内のトラッパー９の入
口近傍には、温度感知センサ11が取り付けられている。
トラッパー９の入口とバイパス10の入口の会合部には切
り替え弁15が設けられ、連結棒16でダイヤフラム14と連
結されている。
本実施例の排気ガス浄化装置１′の触媒コンバータ２の
触媒２′は、参考例１と同様のものを用いた。モノリス
型吸着材６は、コーディエライトのモノリス型担体を該
モルデナイトを含むスラリーに浸漬することにより、モ
ルデナイト120g/コートさせたモノリス型吸着材を
得、これをトラッパー７内に収納することにより製造さ
れる。
本実施例の排気ガス浄化装置１′においては、排気ガス
温度が150℃未満のときは、電気弁13は閉じており、連
結棒16が押し出され、切り替え弁15がバイパス10の入口
を閉じて排気ガスをトラッパー９に流す状態となってい
る。温度感知センサ11が150℃を検出すると、この温度
感知センサ11の信号を受けた制御装置12は、電磁弁13を
開き、これにより吸気負圧がダイヤフラム14に通じて連
結棒16が引き上げられ、切り替え弁15が回転してトラッ
パー９の入口が閉じられる。従って、排気ガスは、排気
ガス温度150℃未満で活性炭８を充填したトラッパー
９、モノリス型吸着材６を充填したトラッパー７を経て
触媒コンバータ２に導入され、150℃以上ではバイパス1
0を通って直接トラッパー７へ入った後、触媒コンバー
タ２に導入される。このため、活性炭８が高温に曝され
て破壊されることなく、且つ排気系の圧力損失が低い状
態で、ＨＣを活性炭または吸着材に吸着させ、触媒２′
により浄化することができる。また、低温時のＨＣ吸着
性能は、モルデナイトより活性炭の方法が良好であるた
め、本実施例の装置のＨＣ浄化性能は、モルデナイトと
触媒コンバータのみを含む装置のＨＣ浄化性能に比べ
て、さらに良好である。
比較例１ 吸着材としてモルデナイトの代わりにＸ型ゼオライト
（Na+イオン置換型）を使用する以外は、参考例１と同
様の方法により、排気ガス浄化装置を製造した。
比較例２ モルデナイトの代わりにアルミナを使用する以外は、参
考例１と同様の方法により、排気ガス浄化装置を製造し
た。
試験例１ 参考例及び２、並びに比較例１及び２の排気ガス浄化装
置のＨＣ浄化性能を比較するために、各々の装置をエン
ジンベンチにて3000rpm、入ガス温度800℃で100時間耐
久したものに、エンジンベンチにてコールドスタート評
価（始動→アイドル→加速→60km/時間走行）を実施し
た。結果を第３図のグラフに示す。グラフ中、ＨＣ浄化
性能の値は、比較例２のＨＣ浄化率を１として、その相
対値として表わしてある。グラフより明らかなように、
吸着材としてモルデナイトＹ型ゼオライトを使用した参
考例１及び２の装置は、Ｘ型ゼオライト及びアルミナを
使用した比較例１及び２の装置に比べてＨＣ浄化性能が
著しく良好である。
試験例２ 実施例の排気ガス浄化装置のＨＣ浄化性能を、モノリス
担体１．７にPt/Rh＝１．５/０．１５g/を担持した
モノリス触媒を収納したコンバータのＨＣ浄化性能と比
較した。
コールドスタート評価（始動→アイドル→加速→60km／
時間走行）を実施したところ、実施例のＨＣ排出量は、
比較例２の排出量に比べて、52％低下した。これより、
実施例の浄化性能が非常に良好であることがわかる。
（発明の効果） 本発明の排気ガス浄化装置は、触媒の上流側に吸着材と
してのＹ型ゼオライト及びモルデナイトが配置されてい
るため、排気ガス温度が低い領域ではＨＣが良好に吸着
され、高温になると触媒により浄化される。Ｙ型ゼオラ
イト及びモルデナイトの吸着性能は従来の吸着材に比べ
て非常に高いため、装置の浄化性能が著しく向上し、し
かもこれまで行われていたエンジン側でのコールドＨＣ
低減対策が不要となるため、エンジン性能も向上する。
また、本発明の排気ガス浄化装置においては、触媒コン
バータ、吸着材トラッパー、活性炭トラッパー、バイパ
ス、及び切り替え弁が前記構成の如く配置されているた
め、高温に曝されることにより活性炭の破壊や排気系に
圧力損失が生じることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一参考例の排気ガス浄化装置を示す断
面図、第２図は本発明の実施例の排気ガス浄化装置を示
す断面図、第３図は参考例及び比較例の排気ガス浄化装
置のＨＣ浄化性能を示すグラフ、第４図は本発明で使用
される吸着材と従来例の吸着材のC3H6吸着性能を示すグ
ラフ、第５図は本発明で使用される吸着材と従来例の吸
着材の耐久後のC3H6吸着性能を示すグラフである。 １，１′……排気ガス浄化槽値、 ２……触媒コンバータ、３……吸着材、 ８……活性炭、10……バイパス、 11……温度感知センサ、15……切り替え弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｎ 3/02 ＺＡＢ ３０１ Ｇ // Ｂ０１Ｊ 23/46 ＺＡＢ 8017−4Ｇ ３１１ Ａ 8017−4Ｇ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】排気ガス中の有害成分の浄化触媒を収納し
    ている触媒コンバータ、 前記触媒コンバータの上流側に接続され、排気ガス中の
    有害成分を吸着するためにＹ型ゼオライト吸着材または
    モルデナイト吸着材の何れかを収納している吸着材トラ
    ッパー、 活性炭を収納しており、且つ前記吸着材トラッパーの上
    流側に接続された活性炭トラッパー、 前記活性炭トラッパーの上流側に接続された第１上流排
    気管と、前記活性炭トラッパーの下流側と前記吸着材ト
    ラッパーの上流側とを接続している第２排気管との間の
    設けられたバイパス、及び 前記バイパスと前記第１上流排気管との交差部に設けら
    れ、排気ガス温度が１００℃ないし３００℃の範囲内に
    ある場合に、排気ガス温度感知センサからの信号に対応
    して開かれ及び閉じられる電磁弁の操作に対応して開か
    れ及び閉じられる切り替え弁、 からなることを特徴とする触媒の手段によって排気ガス
    を浄化するための自動車排気ガス浄化装置。
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