JPH06190246A - 自動車排気浄化装置 - Google Patents

自動車排気浄化装置

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JPH06190246A
JPH06190246A JP4347050A JP34705092A JPH06190246A JP H06190246 A JPH06190246 A JP H06190246A JP 4347050 A JP4347050 A JP 4347050A JP 34705092 A JP34705092 A JP 34705092A JP H06190246 A JPH06190246 A JP H06190246A
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JP
Japan
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catalyst
inorganic material
zeolite
rhodium
group
Prior art date
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Pending
Application number
JP4347050A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiaki Hayasaka
俊明 早坂
Yasuhide Kano
保英 狩野
Goji Masuda
剛司 増田
Hiroshi Akama
弘 赤間
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Idemitsu Kosan Co Ltd
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Idemitsu Kosan Co Ltd
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動車の内燃機関から排出される排気ガスの
ストイキ近傍からリーン雰囲気までの広範囲の領域で排
気ガスを浄化し得る自動車排気浄化装置を得る。 【構成】 リーンバーンエンジンの排気通路において、
上流側にハニカム担体に、銅およびリンを含有した結晶
性アルミノケイ酸塩(ゼオライト)を主成分とする無機
物あるいは該無機物にさらに他の金属としてカルシウ
ム、マグネシウム、リチウム、ストロンチウム、コバル
ト、ニッケル、銀、鉄、亜鉛、白金およびロジウムから
なる群から選ばれた1種以上の金属を含有させた無機物
からなるコート層を備えてなる触媒1と、下流側にハニ
カム担体に白金、パラジウムおよびロジウムから成る群
から選ばれた1種以上の貴金属を含む活性アルミナを主
成分とする無機物からなるコートを備えてなる理論空燃
比近傍で炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物を同時に分
解する触媒2を配設して構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、自動車の内燃機関か
ら排出される排気ガス中の炭化水素(HC)、一酸化炭
素(CO)および窒素酸化物(NOX )を浄化する自動
車排気浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の理論空燃比よりも低燃料比率の混
合気体を使用するリーンバーンエンジン用自動車排気浄
化装置としては排気通路において、上流側にCu−ZS
M−5等を用いたいわゆるリーンNOX 触媒1と、下流
側にHC、COを低減するPd−アルミナ等を用いたい
わゆる酸化触媒2を配設したものがある(特開昭63−
100919号公報等)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなリ
ーンバーンエンジンの排気通路において上流側にCu−
ZSM−5等を用いたいわゆるリーンNOX 触媒1、下
流側に酸化触媒2を用いた自動車排気浄化装置では、空
燃比(A/F)が理論空燃比(ストイキ)近傍での触媒
活性が十分でなく、空燃比がストイキからリーンバーン
状態まで効率よくNOX 、CO、HCを浄化することが
できない。さらには高温に長時間さらされるとリーン雰
囲気での触媒活性も低下してしまうという解決すべき課
題が残されている。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような従
来のリーンバーンエンジン用自動車排気浄化装置に対し
て、排気通路の上流側に銅(Cu)およびリン(P)を
含有した結晶性アルミノケイ酸塩(ゼオライト)を主成
分とする触媒1と、下流側に理論空燃比近傍で炭化水素
HC、一酸化炭素CO、窒素酸化物NOX を同時に分解
するいわゆる三元触媒2を配設することにより高温に長
時間さらされた後もストイキ近傍からリーン雰囲気まで
の幅広い領域で排気ガスの浄化を行うことができること
を知見したことに基づくものである。
【0005】従って本発明の自動車排気浄化装置は、リ
ーンバーンエンジンの排気通路において、上流側にハニ
カム担体に、銅およびリンを含有した結晶性アルミノケ
イ酸塩(ゼオライト)を主成分とする無機物あるいは該
無機物にさらに他の金属としてカルシウム、マグネシウ
ム、リチウム、ストロンチウム、コバルト、ニッケル、
銀、鉄、亜鉛、白金およびロジウムからなる群から選ば
れた1種以上の金属を含有させた無機物からなるコート
層を備えてなる触媒1と、下流側にハニカム担体に白
金、パラジウムおよびロジウムから成る群から選ばれた
1種以上の貴金属を含む活性アルミナを主成分とする無
機物からなるコートを備えてなる理論空燃比近傍で炭化
水素、一酸化炭素、窒素酸化物を同時に分解する触媒2
を配設したことを特徴とする。
【0006】
【作用】次に作用を説明する。本発明の自動車排気浄化
装置においては、リーンバーンエンジンの排気通路にお
いて、上流側にハニカム担体基材にCuおよびPを含有
したゼオライトを主成分とする無機物あるいは該無機物
にさらに前記の他の金属からなる群から選ばれた1種以
上の金属を含有させた無機物からなるコート層を備えた
触媒1と、下流側にハニカム担体に前記の貴金属の群か
ら選ばれた1種以上を含む活性アルミナを主成分とする
無機物からなるコート層を備えてなる、理論空燃比近傍
でHC、CO、NOX を同時に分解するいわゆる三元触
媒2を配設している。この触媒1に銅(Cu)およびリ
ン(P)を含有した結晶性アルミノケイ酸塩(ゼオライ
ト)を主成分とする無機物あるいはその無機物にさらに
カルシウム(Ca)等の金属イオンまたは/かつ化合物
の形態で含有させることにより、ゼオライトの脱アルミ
抑制とCuイオンの安定化をさせ、さらにはカルシウム
(Ca)等はCuとPの適正な配置にさせている。この
触媒1に用いているCu、Pを中心とした金属を含む結
晶性アルミノケイ酸塩は酸素が多量に含まれるエンジン
排気ガスのリーン領域において高温に長時間さらされた
後でもNOX の転化性能を有している。また上記触媒1
において上記ゼオライトを主成分とする無機物に含まれ
る場合のある前記他の金属の含有量は 0.01 〜 5.0重量
%の範囲であるのが好ましく、0.01重量%未満では効果
がなく、 5.0重量%より多くなると触媒表面が添加した
金属に被覆されるようになり触媒の性能が得られない。
また、触媒2に用いているPd、Pt、Rhを中心とし
た貴金属から成り立ついわゆる三元触媒は、ストイキ領
域で優れた触媒の転化性能をもっている。よって高温に
長時間さらされた後もストイキ近傍からリーン雰囲気ま
での幅広い領域で排気ガスの浄化を行うことができる。
【0007】
【実施例】以下、本発明を実施例、比較例および試験例
により説明する。 実施例1 ゼオライト粉末を金属換算でPが1重量%となるように
五酸化リンを含む水溶液に含浸させた後、 120℃で12時
間乾燥し、その粉末に濃度 0.2モル/Lの酢酸銅溶液を
用いて、Cu を約3重量%イオン交換担持した後、 500
℃で2時間、空気中で焼成した。得られた粉末1800g、
シリカゾル(固形分20%)1170gおよび、水1170gを磁
性ボールミルに投入し、粉砕してスラリーを得た。この
スラリーを塗布量 200g/個になるようにコーデェライ
ト製モノリスハニカム担体基材に塗布し乾燥した後、 4
00℃で2時間空気中で焼成し、触媒Aとした。なお、触
媒容量は 1.3Lとした。
【0008】次に、γ−アルミナを主たる成分とする活
性アルミナ粉末1000gに対して硝酸ロジウム溶液をRh
1重量%となるように加えよく攪拌した後、オーブン中
150℃で3時間乾燥し、 400℃で2時間空気気流中で焼
成を行ないロジウム担持アルミナ粉末を作った。次いで
γ−アルミナを主たる成分とする活性アルミナ粉末1000
gに対してジニトロジアンミンパラジウム溶液を用いて
Pd 1.5重量%になるように加え同様に乾燥し、 400℃
で2時間空気気流中で焼成を行った。このPd担持活性
アルミナ1400g、γ−アルミナを主たる成分とする活性
アルミナ 320g、硝酸酸性ベーマイトゾル(ベーマトア
ルミナ10重量%けん濁液に10重量%HNO3 を添加する
ことによって得られるゾル)2221gをボールミルポット
に投入し、8時間粉砕してスラリーを得た。得られたス
ラリーをモノリス担体基材(1.3L、 400セル)に塗布
し乾燥した後、 400℃で2時間、空気雰囲気中で焼成し
た。この時の塗布量は、 160g/個に設定した。さらに
上記ロジウム担持アルミナ粉末 500g、硝酸酸性ベーマ
イトゾル 637g、γ−アルミナを主成分とする活性アル
ミナ粉末 265gをボールミルポットに投入し、8時間粉
砕して得たスラリーを塗布量40g/個になるように塗布
し乾燥した後、 400℃で2時間、空気雰囲気中で焼成
し、触媒Bを調製した。よって触媒Bは2層のコート層
となった。また、触媒容量は 1.3Lとした。得られたモ
ノリス型触媒A,Bを排気上流側にA、下流側にBを装
填した触媒コンバータ1を得た。したがって触媒容量は
トータル 2.6Lとなった。
【0009】実施例2 触媒2においてPdをPtにした以外は実施例1の触媒
Bと同様にして触媒B1を試作した。この触媒と触媒A
を実施例1と同様に組合せることにより、触媒コンバー
タ2を得た。なお、Pt担持量は 2.1重量%になるよう
にした。
【0010】実施例3 触媒2においてコート層を2層から1層のPd、Rhを
担持した活性アルミナを中心とした層にし、触媒B2を
試作した。この触媒と触媒Aを実施例1と同様に組合せ
ることにより、触媒コンバータ3を得た。なお、Pd担
持量は 1.5重量%、Rh担持量は1重量%になるように
した。
【0011】実施例4 実施例1の触媒AにおいてCu、P以外にさらに含有さ
せる金属としてCaを用いた以外は、同様にして触媒A
1を調製した。触媒Aと同様にCu、Pを含むゼオライ
ト粉末を調製し、その粉末に硝酸カルシウムまたは酢酸
カルシウム溶液を用いてカルシウムを金属換算で2重量
%になるように含浸させ、その粉末1800g、シリカゾル
(固形分20%)1170gおよび水1170gを投入し、粉砕し
てスラリーを得た。このスラリーを塗布量 200g/個に
なるようにモノリス担体基材に塗布乾燥した後、 400℃
で2時間空気中で焼成し、触媒A1を得た。この触媒A
1と触媒Bを実施例1と同様に組合せることにより、触
媒コンバータ4を得た。触媒中のCa担持量は 1.2重量
%であった。
【0012】実施例5,6,7,8,9,10, 11, 12,
13, 14 実施例4の触媒A1においてCu、P以外にさらに含有
させる金属としてMg、Li、Sr、Co、Ni、A
g、Fe、Zn、PtおよびRhを用いた以外は同様に
して触媒A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8,
A9,A10,A11を作製した。これら触媒と触媒Bを実
施例1と同様に組合せることにより、触媒コンバータ
5,6,7,8,9,10, 11, 12, 13, 14を得た。各触
媒中の金属担持量は、Mg、Li、Sr、Co、Ni、
Ag、Feについてはそれぞれ 1.2重量%、Ptについ
ては0.08重量%、Rhについては0.02重量%とした。
【0013】比較例1 比較例として実施例1において触媒Aに触媒Bと同仕様
の触媒(容量 1.3L)を用いた以外は同様に触媒コンバ
ータ イを得た。
【0014】比較例2 実施例1の触媒Aにおいてコート層をCu−ZSM−5
に変えた以外は同様にして触媒コンバータ ロを得た。
【0015】比較例3 比較例2において触媒Bに触媒Aと同仕様の触媒(容量
1.3L)を用いた以外は同様に触媒コンバータ ハを得
た。
【0016】試験例 実施例1〜14、比較例1〜3の触媒について下記条件
で、各触媒の性能評価試験を行い、平均A/F=14.6で
の評価結果を表2に、平均A/F=20.0での評価結果を
表3に示す。
【0017】
【表1】エンジン耐久条件 触媒入口650℃、100時間性能評価条件 触媒入口温度 400℃平均A/F=14.6相当のモデルガス HC=1600 ppm NO=1000 ppm CO=600 ppm O2 =0.6% CO2 =14.0% H2 =0.2% N2 残部 H2 O 約10%平均A/F=20.0相当のモデルガス HC=3600 ppm NO= 200 ppm CO=1200 ppm O2 =4.5% CO2 =14.0% N2 残部 H2 O 約10%
【0018】
【表2】
【0019】
【表3】
【0020】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の自動
車排気浄化装置はリーンバーンエンジンの排気通路にお
いて、上流側にCuおよびPを含有した結晶性アルミノ
ケイ酸塩(ゼオライト)を主成分とする無機物あるいは
該無機物にさらに前記の他の金属を含有させた無機物か
らなるコート層を備えてなる触媒1と、下流側にハニカ
ム担体に理論空燃比近傍でHC、CO、NOX を同時に
分解するいわゆる三元触媒2を配設したことにより、高
温に長時間さらされた後もストイキ近傍からリーン雰囲
気までの幅広い領域で排気ガスの浄化を行うことができ
るという効果が得られた。
───────────────────────────────────────────────────── 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 F02D 35/00 ZAB 9038−3G 301 G 9038−3G (72)発明者 増田 剛司 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 赤間 弘 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リーンバーンエンジンの排気通路におい
    て、上流側にハニカム担体に、銅およびリンを含有した
    結晶性アルミノケイ酸塩(ゼオライト)を主成分とする
    無機物からなるコート層を備えてなる触媒1と、下流側
    にハニカム担体に白金、パラジウムおよびロジウムから
    成る群から選ばれた1種以上の貴金属を含む活性アルミ
    ナを主成分とする無機物からなるコートを備えてなる理
    論空燃比近傍で炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物を同
    時に分解する触媒2を配設したことを特徴とする自動車
    排気浄化装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の触媒1において、銅
    (Cu)およびリン(P)を含有した結晶性アルミノケ
    イ酸塩(ゼオライト)を主成分とする無機物に、さらに
    他の金属としてカルシウム、マグネシウム、リチウム、
    ストロンチウムから成る群から選ばれた1種以上の金属
    を含有させた無機物からなるコート層を備えることを特
    徴とする自動車排気浄化装置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の触媒1において、銅
    (Cu)およびリン(P)を含有した結晶性アルミノケ
    イ酸塩(ゼオライト)を主成分とする無機物に、さらに
    他の金属としてコバルト、ニッケル、銀、鉄、亜鉛、白
    金およびロジウムから成る群から選ばれた1種以上の金
    属を含有させた無機物からなるコート層を備えることを
    特徴とする自動車排気浄化装置。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の触媒1において、銅
    (Cu)およびリン(P)を含有した結晶性アルミノケ
    イ酸塩(ゼオライト)を主成分とする無機物に、さらに
    他の金属としてカルシウム、マグネシウム、リチウム、
    ストロンチウムから成る群から選ばれた1種以上の金属
    およびコバルト、ニッケル、銀、鉄、亜鉛、白金および
    ロジウムから成る群から選ばれた1種以上の金属を含有
    させた無機物からなるコート層を備えることを特徴とす
    る自動車排気浄化装置。
JP4347050A 1992-12-25 1992-12-25 自動車排気浄化装置 Pending JPH06190246A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0773057A1 (en) * 1995-11-09 1997-05-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purifying catalyst
US5746052A (en) * 1994-09-13 1998-05-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification device for an engine
US5783160A (en) * 1995-01-27 1998-07-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Method for purifying combustion exhaust gas

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5783160A (en) * 1995-01-27 1998-07-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Method for purifying combustion exhaust gas
EP0773057A1 (en) * 1995-11-09 1997-05-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purifying catalyst

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