JPH06229236A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置

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JPH06229236A
JPH06229236A JP1641493A JP1641493A JPH06229236A JP H06229236 A JPH06229236 A JP H06229236A JP 1641493 A JP1641493 A JP 1641493A JP 1641493 A JP1641493 A JP 1641493A JP H06229236 A JPH06229236 A JP H06229236A
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JP
Japan
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catalyst
internal combustion
combustion engine
based catalyst
base catalyst
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Pending
Application number
JP1641493A
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English (en)
Inventor
Satoshi Kaneko
聡志 金子
Toshiaki Tanaka
俊明 田中
Mitsumasa Yamada
光正 山田
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 Pt系触媒をもつディーゼル機関における走
行後アイドル運転時の酸臭発生を低減すること。 【構成】 排気系3にPt系触媒1を装着したディーゼ
ル機関の、前記Pt系触媒1のすぐ下流にPd系触媒2
を配設した。NOxのうちNOはPt系触媒1でNO2
になるが、その下流のPd系触媒2で分解されて再びN
Oになるので、NO2 による酸臭が低減する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、走行後アイドルにおけ
る排気ガスのNO2 による酸臭を抑制する、酸素過剰混
合気にて燃焼可能な内燃機関の排気浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ディーゼル機関の排気系には、オイル
分、未燃燃料分等の可溶性有機物(SOF、ソルブル・
オーガニック・フラクション)、すす、サルフェートな
どからなるパティキュレートを燃焼して低減するため
に、酸化触媒が装着される。ディーゼル酸化触媒には白
金(Pt)触媒やパラジウム(Pd)触媒が考えられる
が、Pd触媒は長期使用中にSOFがたまりパティキュ
レートの吸着率が低減していくので、従来、ディーゼル
酸化触媒には、低温活性が高く、SOFに対する耐久性
能がよい白金(Pt)系触媒が用いられている(たとえ
ば、特開平3−135417号公報、実開平3−685
16号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、Pt系ディー
ゼル酸化触媒は、触媒の活性が強いため、走行後など触
媒が高温(400℃以上)になった状態からアイドル
(空間速度が低い)にすると、HC、COが酸化される
のみならず、NOx中のNOもNO2 に酸化される。こ
のNO2 は、排気ガス中の水分と反応して硝酸となり、
酸臭を生じる。本発明の目的は、ディーゼル機関など、
酸素過剰混合気にて燃焼可能な内燃機関において、走行
後のアイドルで生じる酸臭を低減することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明に係
る次の内燃機関の排気浄化装置によって達成される。す
なわち、酸素過剰混合気にて燃焼可能な内燃機関の排気
系と、前記排気系に配設された酸化触媒と、前記排気系
の前記酸化触媒の下流に配設されたパラジウム系触媒
と、から成る内燃機関の排気浄化装置。
【0005】
【作用】内燃機関の排気ガスは、炭化水素(HC)、一
酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)、およびパテ
ィキュレートを含んでおり、パティキュレートには黒鉛
(すす、すなわちC)、SOF、サルフェート(H2
4 ・5H2 O)を含む。これらのうちHC、COやS
OFは酸化触媒で酸化され、H2 O、CO2 とされる。
走行後のアイドルでは、空間速度が低く、また触媒温が
高く、排気温もすぐには低下しないため、触媒の活性が
高く、NOx中のNOは酸化触媒で酸化されてNO2
なり、従来酸臭を生じていた。しかし、本発明では、酸
化触媒の下流のパラジウム(Pd)系触媒でNO2 が分
解または還元されてNOとされるので、酸臭が低減され
る。Pt触媒、Pd触媒単独では酸臭やSOF耐久性の
問題が生じるが、Pt、Pdの順で組合せることによ
り、酸臭の問題が解決される。
【0006】一般走行や高速走行後のアイドルにおい
て、酸化触媒無しの場合NOx中のNO2 の割合は15
%程度になるのに対し、上流側に酸化触媒のみ装着した
場合は、NOx中のNO2 の割合は最大60%程度にな
り、酸臭の問題を生じる。しかし、酸化触媒の下流にP
d系触媒を装着すると、NOx中のNO2 の割合は数%
になり、酸臭が低減される。
【0007】
【実施例】以下に、本発明の望ましい実施例を説明す
る。図1および図2に示すように、内燃機関の排気通路
3には、酸化触媒1が配設されており、さらに酸化触媒
1の下流にパラジウム(Pd)系触媒(触媒金属成分の
一つにPdを含む触媒)2が配設されている。酸化触媒
1とPd系触媒2は、図1のように別体のモノリス触媒
とされていてもよいし、図2のように一体のモノリス触
媒に担持されていてもよい。
【0008】内燃機関は、酸素過剰混合気(理論空燃比
における酸化含有割合よりも酸素過剰の混合気)で燃焼
可能な内燃機関から成り、たとえば、ディーゼル機関、
希薄空燃比で燃焼可能なリーンバーンガソリン機関を含
む。以下の説明ではディーゼル機関を例にとる。
【0009】排気系3に配設される酸化触媒は、たとえ
ば低温活性の強い白金(Pt)触媒、Ptにロジウム
(Rh)を加えたPt−Rh触媒(三元触媒)、あるい
はサルフェートを抑制するためにPtにバナジウム
(V)を加えたPt−V触媒からなる。このような、触
媒成分の一つにPtを含んだ触媒を、以下、Pt系触媒
という。触媒成分Ptは、比較的低温域でも強い酸化能
を有し、HC、CO、SOFを酸化するとともに、NO
xのうちNOをNO2 に酸化し、かつ排気ガス中のSO
2 (Sは燃料中に含まれたもの)をSO3 に酸化する。
【0010】燃料の燃焼によって生成されたH2 Oが排
気ガス中に含まれており、H2 OはそのNO2 と反応し
てH2 NO3 となり酸臭の原因となるとともに、SO3
と反応してH2 SO4 とし、H2 SO4 ・5(H2 O)
のサルフェート(パティキュレートの一種)とする。サ
ルフェートはPt系触媒および下流のPd系触媒の表面
にたまって、触媒のパティキュレート吸着能力を低下さ
せ触媒を劣化させるので、サルフェートの生成をできる
だけ抑制する必要がある。この意味で、Pt系触媒1は
バナジウムをさらに担持したPt−V触媒とすることが
望ましい。
【0011】通常のPt触媒の場合は、触媒温度が35
0℃程度以上でサルフェートが急に増えるが、Pt−V
触媒の場合は、触媒温度が450℃程度以上ではじめて
サルフェートが増える。したがって、Pt−V触媒1
を、図3に示すように、4車両の床下に配置しておけ
ば、車速が約120km/h以下だと触媒温度が450
℃以下となるため、実際上サルフェートによる触媒劣化
は生じない。床下配置の場合、車速が約70km/hで
触媒温度が約350℃になるので、Ptのみの触媒の場
合はサルフェートの対策を講じておくことが望まれる。
【0012】上記のようなPt系触媒は、コーディエラ
イトのモノリス基材にアルミナ(Al2 3 )をコート
し、モノリス担体をPtの硝酸アンモニウム溶液に浸漬
し、その後焼成することによって、アルミナにPtを担
持して作製される。また、Pt−V触媒とするときはP
tを担持したモノリス触媒を、五酸化バナジウムを含む
溶液に浸漬し、焼成することによって作製できる。
【0013】Pt系触媒1の下流のPd系触媒2は、た
とえばPdのみを担持させたPd触媒、あるいはPdと
Rhを担持させたPd−Rh触媒から成る。このよう
な、触媒成分の一つにPdを含んだ触媒を、Pd系触媒
と呼ぶことにする。Pdは高温領域においても、酸素過
剰下でNO2 をNOとO2 に分解(還元)する能力をも
ち、NO2 をNOとすることによって酸臭を消す。NO
2 が排気ガス中のH2 Oと反応してH2 NO3 になる前
にNO2 をNOに分解するために、Pd系触媒2はPt
系触媒1のすぐ下流に配置されるか(NO2 がH2 NO
3 になる前の位置)、あるいは図2のようにPt系触媒
1と一体のモノリス触媒に形成されることが望ましい。
【0014】Pd系触媒2の配設によって酸臭が消える
理由を図4を参照して説明する。図4で破線がPt系触
媒もPd系触媒も無い場合(比較例)を示し、一点鎖線
がPt系触媒のみを設けた場合(従来)を示し、実線が
Pt系触媒1とその下流にPd系触媒2を設けた場合を
示す。排気ガスが触媒部位で400℃が10分続くよう
にエンジンを運転してアイドルに落した時点を0として
そこから時間の経過とともにNO2 とHCがどのように
変化するかを示している。NO2 はNOとNO 2 の割合
で示し、NOxとNOを測定し、NOxとNOの差をN
2 としている。
【0015】アイドルにした後はNOxはほぼ一定量排
出されるが、触媒無しの場合は低温になる程NO2 の方
が安定するため徐々にNO2 の量が増えNOは減少す
る。これに対し、Pt系触媒のみを設けると、NOがN
2 に酸化されるため、アイドルにした直後にNO2
増え、時間の経過と共に触媒温が低下して触媒の酸化能
が低下するので、NO2 の生成量は減少する。一方、H
Cについては、触媒なしの場合は始めから相当な量のH
Cが出、時間の経過と共に燃料の未燃分が増えるので徐
々にHC排出量は増える。しかし、Pt系触媒有りの場
合は、アイドルにした直後はPt系触媒はまだ十分活性
を有しているので、HCはPt系触媒によって酸化さ
れ、HC量は少ない。しかし、触媒温度低下とともにH
Cの酸化が低減し、HC量は徐々に増えていく。
【0016】HCも匂いを有し、触媒無しの場合HCが
多いのでNO2 が増えてもHCのマスキング効果(匂い
消し効果)によってNO2 による酸臭は薄れる。しか
し、Pt系触媒のみを設けた場合は、アイドル切換後1
〜2分では、HCは少ないのに、NO2 が増えるので、
HCのマスキング効果が低減し、酸臭が生じていた(図
4のAの領域)。
【0017】しかし、本発明では、Pd系触媒2がPt
系触媒1の下流に配置されるので、NO2 がNOに分解
され、アイドル切換後1〜2分の領域でのNO2 が減少
し、HCが少ない時でも酸臭が大巾に低減される。ただ
し、NO2 がNOになるので、NOxの量が減少される
わけではない。したがって、本発明はNOx低減装置で
はなく、酸臭低減装置である。
【0018】上記のPd系触媒2は、コーディエライト
基材にアルミナあるいはシリカ・アルミナをコートした
担体をPdの硝酸塩溶液に浸漬することによって、アル
ミナまたはシリカ・アルミナにPdを担持し、焼成する
ことによって作製される。また、続いてRhを担持、焼
成すればPd−Rh触媒となる。
【0019】図2のように単一のモノリス担体の上流側
をPt系触媒とし、下流側をPd系触媒とする場合は、
たとえばモノリス担体の一部のみをPtを担持させるた
めの溶液に浸漬し焼成し、続いて別工程で、モノリス担
体の残りの部分をPdを担持させるための溶液に浸漬し
焼成することによって、作製することができる。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、酸化触媒の下流にPd
系触媒を配置したので、NO2 をPd系触媒によってN
Oに分解することにより、走行後アイドル運転における
NO2による酸臭を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る内燃機関の排気浄化
装置の系統図である。
【図2】本発明の第2実施例に係る内燃機関の排気浄化
装置の系統図である。
【図3】図の装置を車両の床下に配置した場合の系統図
である。
【図4】走行後アイドル切換時点からの時間経過に伴う
NOxに占めるNOとNO2 の割合、HC量の変化図で
ある。
【符号の説明】
1 Pt系触媒(酸化触媒) 2 Pd系触媒 3 排気系 4 車両

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸素過剰混合気にて燃焼可能な内燃機関
    の排気系と、 前記排気系に配設された酸化触媒と、 前記排気系の前記酸化触媒の下流に配設されたパラジウ
    ム系触媒と、から成る内燃機関の排気浄化装置。
JP1641493A 1993-02-03 1993-02-03 内燃機関の排気浄化装置 Pending JPH06229236A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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