JPH0985054A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

排気ガス浄化装置

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JPH0985054A
JPH0985054A JP7243003A JP24300395A JPH0985054A JP H0985054 A JPH0985054 A JP H0985054A JP 7243003 A JP7243003 A JP 7243003A JP 24300395 A JP24300395 A JP 24300395A JP H0985054 A JPH0985054 A JP H0985054A
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exhaust gas
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purifying apparatus
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啓司 山田
Takashi Takemoto
崇 竹本
Ichiro Kitayama
一郎 北山
Masayuki Koishi
正幸 小石
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Abstract

(57)【要約】 【課題】電気ヒータ付き触媒の電気ヒータを作動させる
と、エンジン回転数が上昇して排気ガス量が増大するの
で、該排気ガス量の増大に伴う触媒のHC浄化率の低下
を少なくする。 【解決手段】エンジンの排気通路に電気ヒータ付き第1
触媒を設けるとともに、該第1触媒よりも下流側の排気
通路に第2触媒を設け、該第2触媒の活性種の主成分を
SV値の変動に伴う浄化特性の変動が小さいPdとし、
副成分をRhとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はエンジンの排気ガス
浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】エンジンの排気ガス浄化装置として、該
エンジンの排気通路に排気ガス中のHC(炭化水素)、
NOx(窒素酸化物)及びCO(一酸化炭素)を同時に
浄化する三元触媒を設けたものは一般に知られている。
例えば、特開平4−22707号公報には、メタル担体
上にPt、Pd及びRhを担持させるとともに、該メタ
ル担体の前側においてPt、Pd及びRhの上にCu/
ゼオライト構造のウォッシュコート層を形成したものが
記載されている。このものはPt、Pd及びRhによっ
て三元触媒機能を得るとともに、前側のCu/ゼオライ
ト層によって空燃比リーン時のNOxの浄化率を高めよ
うとするものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のPtを
主成分とする三元触媒は、空間速度(以下、必要に応じ
て、これをSV値という)が100000h-1以下であ
るときは排気ガス温度が低くとも比較的高いHC浄化率
を示すが、該SV値がそれよりも高くなると、期待する
低温活性が得られず、HC浄化率が低くなるという問題
がある。従って、エンジン冷間時のHC浄化率を高める
べく、電気ヒータ付きの触媒を別途設け、該電気ヒータ
をエンジンによって駆動される発電機で作動させるよう
にした場合、該電気ヒータの作動に必要な電力の確保の
ためにエンジン回転数が高くなって排気ガス量が増大
し、期待するほどにはHC浄化率が高くならない。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記問題に
対して種々の実験・研究を行なった結果、活性種Ptは
上記SV値の高低によって浄化特性が大きく変化するも
のの、活性種Pdは上記SV値の高低にあまり影響され
ないこと、従って、活性種の主成分をPdとする触媒と
上記電気ヒータ付き触媒とを組み合わせれば、この電気
ヒータの作動によって排気ガス流量が多くなっても、つ
まりはSV値が高くなってもHC浄化率が大きく低下す
ることがないことを見出だし、本発明を完成するに至っ
たものである。以下、特許請求の範囲の各請求項に係る
発明について具体的に説明する。
【0005】<請求項1に係る発明>この発明は、エン
ジンの排気通路に該エンジンによって駆動される発電機
から電気の供給を受ける電気ヒータ付きの第1触媒が設
けられているとともに、該第1触媒よりも下流側の排気
通路に、Pdを主成分として含有しRhを副成分として
含有する第2触媒が設けられていることを特徴とする排
気ガス浄化装置である。
【0006】当該発明において、第2触媒の活性種Pd
は触媒低温時における排気ガス中の主としてHC及びC
Oの浄化に寄与し、活性種Rhは排気ガス中のNOxの
分解及び触媒の耐熱性向上に寄与する。しかして、エン
ジン始動時や外気温が低い時のように触媒温度が低いと
きに、第1触媒の電気ヒータを作動させると、エンジン
回転数が上昇して排気ガス量が増大しSV値が高くな
る。しかし、上記第2触媒の活性種PdはSV値の高低
の影響をそれほど受けないから、電気ヒータを作動させ
たにも拘らずHC浄化率が大きく低下してしまうことが
ない。
【0007】<請求項2に係る発明>この発明は、上記
請求項1に記載されている排気ガス浄化装置において、
上記第2触媒がさらにPtを副成分として含有すること
を特徴とする。
【0008】当該発明においては、Ptを活性種として
含むから触媒温度が高いときのHC浄化率の向上に有利
になる。
【0009】<請求項3に係る発明>この発明は、上記
請求項1に記載されている排気ガス浄化装置において、
上記第2触媒のPd担持量とRh担持量との重量比Pd
/Rhが5≦Pd/Rh≦30であることを特徴とす
る。
【0010】上記Pdは活性種の主成分であり、その量
が相対的に少なければ高SV値時に高いHC浄化率を確
保することが難しくなり、また、その量が高くなり過ぎ
てもHC浄化率の大きな向上は望めない。そのために、
当該発明では上記重量比Pd/Rhを上記範囲に定めて
いるものである。
【0011】<請求項4に係る発明>この発明は、上記
請求項2に記載されている排気ガス浄化装置において、
上記第2触媒のPt担持量及びRh担持量の合計とPd
担持量との重量比Pd/(Pt+Rh)が15/4≦P
d/(Pt+Rh)≧51/4であることを特徴とす
る。
【0012】当該発明は、活性種としてPd、Pt及び
Rhの3種を含む場合のこれら活性種の重量比を規定し
たものであり、上記請求項3に係る発明と同様の趣旨か
らPd/(Pt+Rh)を上記範囲に定めているもので
ある。
【0013】<請求項5に係る発明>この発明は、上記
請求項1乃至請求項4のいずれか一に記載されている排
気ガス浄化装置において、上記第2触媒における空間速
度が200000h-1以下であることを特徴とする。
【0014】上記請求項1乃至請求項4の各発明におい
ては、200000h-1という高いSV値であっても所
期の効果を奏する。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、電気ヒータ付きの第1
触媒の下流側に第2触媒を設けた排気ガス浄化装置にお
いて、該第2触媒の活性種の主成分をPdとしたから、
エンジン冷間時など触媒温度が低いときに電気ヒータの
作動によってエンジン回転数が上昇し、排気ガス量が増
大してSV値が高くなっても、所期の高いHC浄化率を
確保することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
<排気ガス浄化装置の構成>図1に示す自動車エンジン
の排気ガス浄化装置において、1はエンジンの排気管、
2は自動車のアンダーフロア(車室床下)において排気
管1に接続された触媒コンバータであり、該触媒コンバ
ータ2に電気ヒータ付きの第1触媒3、電気ヒータを備
えない第2触媒4及び第3触媒5,5が上流側から順に
収容されている。
【0017】上記第1触媒3の触媒本体は、ハニカム状
担体(メタル担体)に、Pt及びRhを担持したアルミ
ナ層が形成されてなるものであり、この触媒本体にエン
ジンによって駆動される発電機から電気の供給を受ける
電気ヒータが付設されている。上記触媒本体は、担体の
容量が0.04L、活性種Pt及びRhの担持量の重量
比がPt:Rh=5:1であり、PtとRhとを合わせ
た担持量が1.6g/L(担体1Lあたり1.6g)で
ある。
【0018】上記第2触媒4は、コージェライト製のハ
ニカム状モノリス担体に、Pd、Pt及びRhを担持し
たアルミナ層が形成されてなるものである。この担体の
容量は0.4L、活性種Pd、Pt及びRhの担持量の
重量比がPd:Pt:Rh=26:3:1であり、これ
らの活性種を合わせた担持量が8.0g/Lである。
【0019】上記第3触媒5,5は、コージェライト製
のハニカム状モノリス担体に、Pt及びRhを担持した
アルミナ層が形成されてなるものである。この担体の容
量は当該2つの触媒5,5を合わせて2.3L、活性種
Pt及びRhの担持量の重量比がPt:Rh=5:1で
あり、これらの活性種を合わせた担持量が1.6g/L
である。
【0020】<上記排気ガス浄化装置の評価>排気量2
500ccのV型6気筒エンジンの排気通路に上記排気
ガス浄化装置を接続し、自動車をY1モードで運転し、
SV=100000h-1のときのHC浄化率と、SV=
200000h-1(上記第2触媒4として容量0.2L
のものを用いることによって、SV=200000h-1
とした)のときのHC浄化率とを測定した。また、比較
のために、上記第2触媒4の活性種をPt及びRhと
し、その重量比をPt:Rh=5:1、Pt及びRhを
合わせた担持量を1.6g/Lとする他は上記実施例と
同じ構成とした排気ガス浄化装置について、同様の測定
を行なった。結果は表1に示されている。
【0021】
【表1】
【0022】実施例の場合はSV=100000h-1
ときとSV=200000h-1のときのHC浄化率の差
が小さいのに対し、比較例ではその差が大きい。これか
ら、第2触媒4においてPdを主活性種として採用する
と、SV値の影響をあまり受けず、高いHC浄化率が得
られることがわかる。
【0023】<第2触媒の種類についての検討>上記第
2触媒4の最適な活性種の組み合わせを検討するため
に、次の例1〜例3の触媒を準備し、SV=50000
〜300000h-1の範囲でのT50(浄化率が50%
に達するようになる触媒温度)を測定することによっ
て、触媒の低温度域におけるHC浄化特性を評価した。
結果は表2及び図2に示されている。同表において、低
下率はSV=53000h-1でのT50を基準として他
のSV値でのT50がどれほど低くなったかを表わす。
【0024】−例1− 活性種;Pd及びRh 重量比;Pd:Rh=10:1 担持量;Pd+Rh=2.0g/L −例2− 活性種;Pd、Pt及びRh 重量比;Pd:Pt:Rh=26:3:1 担持量;Pd+Pt+Rh=8.0g/L −例3− 活性種;Pt及びRh 重量比;Pt:Rh=5:1 担持量;Pt+Rh=1.6g/L
【0025】
【表2】
【0026】表2によれば、例1及び例2の各触媒は例
3の触媒に比べてT50の低下率が小さい。また、T5
0は例2の触媒が最も低く、これに例1及び例3の各触
媒が続いている。この点は図2をみればさらに明らかで
あり、例3の触媒ではSV値の上昇に従ってT50が比
例的に上昇しているのに対し、例1及び例2の各触媒で
はSV=203000h-1まではT50の上昇が緩やか
であり、その後にT50が大きく上昇している。この結
果から、Pdを主活性種とするとSVの高低によるT5
0の変動が小さくなること、Pdを活性種とし且つPd
−Pt−Rhの3成分系とするとSV値が相当高い領域
まで低いT50を実現することができることがわかる。
【0027】<例2及び例3のC200,C300,C
400について>上記例2触媒(Pd-Pt-Rh系)につい
て、C200、C300及びC400(それぞれ触媒温
度200℃、300℃及び400℃のときのHC浄化
率)を測定し、上記例3触媒についてC300及びC4
00を測定した。結果は図3に示されている。
【0028】同図によれば、例2触媒は、C300では
低SV値から高SV値の全範囲にわたって例3触媒より
もHC浄化率が高く、且つ高SVになるほど両者の差が
大きくなっている。また、C400という高温において
も、SV値が高くなると、例2触媒のHC浄化率と例3
触媒のHC浄化率とに差が出ている。この結果から、例
2触媒のように活性種の主成分をPdとすると、高SV
値において高いHC浄化率が得られること、特に触媒温
度が低いときのHC浄化率の向上に有効であることがわ
かる。
【0029】<例1の触媒における貴金属比の検討>上
記第2触媒として上記例1の触媒を用いる場合のPd担
持量とRh担持量との好ましい重量比を検討した。すな
わち、PdとRhとを合わせた担持量を2.0g/Lに
固定し、その重量比を種々に変えてSV=50000〜
300000h-1の範囲でのT50を測定した。結果は
図4に示されている。
【0030】同図によれば、重量比Pd/Rhが大きく
なるに従ってT50が低くなり、また、SV値の上昇に
伴うT50の上昇度が緩やかになっている。そして、同
図から、当該重量比の範囲を2≦Pd/Rh≦30とす
ることが高SV値でのHCの浄化に有効であること、5
≦Pd/Rh≦30がさらに好適であることがわかる。
【0031】<例2の触媒における貴金属比の検討>上
記第2触媒として上記例2の触媒を用いる場合のPd、
Pt及びRhの各担持量の好ましい重量比を検討した。
すなわち、これら3種の活性種を合わせた担持量を8.
0g/Lに固定し、且つPt担持量とRh担持量との重
量比をPt/Rh=3に固定し、Pd担持量とPt及び
Rhを合わせた担持量との重量比Pd/(Pt+Rh)
を種々に変えてSV=50000〜300000h-1
範囲でのT50を測定した。結果は図5に示されてい
る。
【0032】同図によれば、重量比Pd/(Pt+R
h)が大きくなるに従ってT50が低くなり、また、S
V値200000h-1強までは該SV値の上昇に伴うT
50の上昇度が緩やかになっている。そして、同図か
ら、当該重量比の範囲を8/4≦Pd/(Pt+Rh)
≦51/4とすることが高SV値でのHCの浄化に有効
であること、15/4≦Pd/(Pt+Rh)≦51/
4がさらに好適であることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の触媒構造を示す断面図
【図2】活性種が互いに異なる各触媒のHC浄化性能
(T50)のSV特性を示すグラフ図
【図3】活性種が互いに異なる各触媒のHC浄化性能
(C200,C300,C400)のSV特性を示すグ
ラフ図
【図4】Pd/Rh比が互いに異なる各Pd−Rh系触
媒のHC浄化性能のSV特性を示すグラフ図
【図5】Pd/(Pt+Rh)比が互いに異なる各Pd
−Pt−Rh系触媒のHC浄化性能のSV特性を示すグ
ラフ図
【符号の説明】
1 エンジンの排気管 2 触媒コンバータ 3 電気ヒータ付きの第1触媒 4 第2触媒 5 第3触媒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F01N 3/20 B01D 53/36 ZAB (72)発明者 小石 正幸 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンの排気通路に該エンジンによっ
    て駆動される発電機から電気の供給を受ける電気ヒータ
    付きの第1触媒が設けられているとともに、該第1触媒
    よりも下流側の排気通路に、Pdを主成分として含有し
    Rhを副成分として含有する第2触媒が設けられている
    ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載されている排気ガス浄化
    装置において、 上記第2触媒がさらにPtを副成分として含有すること
    を特徴とする排気ガス浄化装置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載されている排気ガス浄化
    装置において、 上記第2触媒のPd担持量とRh担持量との重量比Pd
    /Rhが5≦Pd/Rh≦30であることを特徴とする
    排気ガス浄化装置。
  4. 【請求項4】 請求項2に記載されている排気ガス浄化
    装置において、 上記第2触媒のPt担持量及びRh担持量の合計とPd
    担持量との重量比Pd/(Pt+Rh)が15/4≦P
    d/(Pt+Rh)≧51/4であることを特徴とする
    排気ガス浄化装置。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至請求項4のいずれか一に記
    載されている排気ガス浄化装置において、 上記第2触媒における空間速度が200000h-1以下
    であることを特徴とする排気ガス浄化装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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