JPH10159541A - 排ガスの汚染物質除去系及びその方法 - Google Patents

排ガスの汚染物質除去系及びその方法

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JPH10159541A
JPH10159541A JP9318259A JP31825997A JPH10159541A JP H10159541 A JPH10159541 A JP H10159541A JP 9318259 A JP9318259 A JP 9318259A JP 31825997 A JP31825997 A JP 31825997A JP H10159541 A JPH10159541 A JP H10159541A
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removal system
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alkynes
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JP9318259A
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Franck Castagna
カスターニャ フランク
Pascal Hayrault
エイロウ パスカル
Eric Jeudy
ジュティ エリク
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IFP Energies Nouvelles IFPEN
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 公知の種々の系よりもより早期に作動開始さ
せるような、スパーク点火式内燃機関（１）からの排ガ
スのための汚染物質除去系の提供。 【解決手段】 排ガスライン（２）に設けられた少なく
とも第１の、スリーウエイ触媒のようなガス処理手段
（４）を含む汚染物質除去系において、更に、その排ガ
スライン（２）の中のガスの流れ方向について上記第１
手段（４）の上流に配置された第２の、上記第１手段に
より行なわれる触媒化学反応のインヒビター、特にアセ
チレンを除去するための手段（３）を含むようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、排ガス、中でもス
パーク点火エンジンを備えた車輌により放出される排ガ
スの汚染物質除去の分野に関する、
【０００２】
【従来の技術】殆どの工業化された国々においては、エ
ンジン車輌による大気中への汚染物質の放出に関して益
々厳格な基準が適用されるようになってきている。これ
らの規制の対象となる汚染物質は中でも一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）、窒素酸化物（ＮＯx ）及び種々の未燃焼炭化水素
類である。
【０００３】よく知られた各種汚染物質除去系は、車輌
の排気ガスラインの中に設けられた３段触媒のような酸
化還元触媒を用いるものであることができる。これらの
系によって生ずる問題は、それらが一般に３００℃程度
のオーダーの排気ガス温度からしか効果を示さないとい
うことである。
【０００４】低い温度の条件においては殆どの周知の触
媒では汚染物質、中でも完全に未燃焼の、又は部分的に
燃焼した炭化水素類の全ては除去されず、従ってこれら
は大量に大気の中へ放出される。実際に、未燃焼の炭化
水素類の８０％を超える量が標準的な排気ガス放出評価
サイクルの最初の２分間の間に放出されることがよく知
られている。
【０００５】このように、低い温度条件、すなわちその
車輌の発進時から通常の触媒の作用が発現される約３０
０℃の温度に達するまでの温度条件のもとで各種汚染物
質を除去するために種々の手段が検討されている。
【０００６】ヨーロッパ特許出願ＥＰ−Ａ１−０，６９
１，４５９は、上流に配置された炭化水素重合触媒と下
流に配置された炭化水素吸着材との間に挿入されたスリ
ーウエイ触媒を含む汚染物質除去系を開示している。こ
の系は低分子量、すなわち小さな炭化水素類を高分子量
の炭化水素に変えることを許容する。この後者はその炭
化水素吸着材の段階においてより容易に捕集される。
【０００７】ドイツ特許ＤＥ４，３２６，１２１におい
て、その全触媒活性にわたりその排出ガスからの各種汚
染物質を「清浄化」するための吸着材が提供される。
【０００８】このような系による問題は、それらがスリ
ーウエイ触媒の作動開始になんらの影響を及ぼさないこ
とである。それらはある与えられた時間の間に捕集され
る炭化水素の量を上昇させることを許容するか、又は触
媒の寿命を延長するのみである。この従来技術において
は、それら排出ガスが触媒活性を発現させる程に充分に
高温度でないときに、その低い温度での触媒作用開始の
問題を解決するものはなんら提供されていない。
【０００９】エンジンの出口のところの排気ガスの最初
の温度において作動開始される、その排気ガスラインの
中にエンジンにできるだけ近く配置されたライトオフマ
フラ（ｌｉｇｈｔ−ｏｆｆ ｍｕｆｆｌｅｒ）として知
られている第１の触媒マフラを備えた排気ガスラインも
同様に公知である。第２触媒マフラが第１触媒マフラの
背後に配置されていて、上記第１温度以上の第２の温度
において作動開始される。
【００１０】ライトオフ触媒に伴う摩耗の問題は一般に
そのような排気ガスラインで非常に速やかに起こる。
【００１１】なお、炭化水素吸着材を用いる周知の系に
おいてはこの吸着材は、その排出ガスが通常の酸化触媒
の作動開始のために充分に高温になるまでの間炭化水素
類を捕集するためのものである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明は公知の種々の
系よりもより早期にスリーウエイ触媒を作動開始させる
ことを目的としているので異なった方法で機能する。言
い換えれば、本発明は特に低い温度におけるスリーウエ
イ触媒の性能を改善しようとするものである。その対象
は永続的な長期間の効果ではなくて、より限定された或
る特定の排気ガス温度の閾値以下でのみ存在する効果で
ある。
【００１３】この効果及びその他の効果は排気ガスライ
ンの中に配置されたスリーウエイ触媒のような、少なく
とも第１のガス処理手段を含むスパーク点火式内燃機関
の排気ガスのための汚染物質除去系によって達成され
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、この汚
染物質除去系は、その排気ガスラインの中のガスの流れ
方向について上記第１手段の上流に配置された第２の、
上記第１手段により行なわれる触媒化学反応のインヒビ
ターを除去するための手段をも含み、これが第１手段に
よる汚染物質の除去開始温度を低下させることを許容す
る。
【００１５】より特別には、この第２手段はその排気ガ
スの中に存在するアルキン類を除去するためのものであ
る。より特別には、アセチレンがこれらのアルキン類の
中で最も多く存在するので本発明はこの化合物を対象と
する。
【００１６】有利には、この第２のアルキン除去手段は
２００℃と３００℃との間の排気ガス温度の範囲におい
て作動する。本発明は以下の発明及び実施態様を包含す
る。
【００１７】（ａ） スパーク点火式内燃機関（１）か
らの排ガスのための、排ガスライン（２）に設けられた
少なくとも第１の、スリーウエイ触媒のようなガス処理
手段（４）を含む汚染物質除去系において、更に、その
排ガスライン（２）の中のガスの流れ方向について上記
第１手段（４）の上流に配置された第２の、上記第１手
段により行なわれる触媒化学反応のインヒビターを除去
するための手段（３）を含み、これが第１手段による汚
染物質の除去開始温度を低下させることを許容する、上
記汚染物質除去系。
【００１８】（ｂ） 上記第２の手段（３）がその排ガ
スの中に存在するアルキン類を除去するためのものであ
る、（ａ）の汚染物質除去系。
【００１９】（ｃ） 上記第２の手段（３）がその排ガ
スの中に存在するアセチレンを除去するためのものであ
る、（ｂ）の汚染物質除去系。
【００２０】（ｄ） 上記第２の手段（３）の作動温度
範囲が２００℃と３００℃との間である、（ａ）〜
（ｃ）のいずれか１つの汚染物質除去系。
【００２１】（ｅ） 上記第２の手段（３）がその排ガ
スの中に存在するアルキン類、中でもアセチレンの水素
化を許容する、（ａ）〜（ｄ）のいずれか１つの汚染物
質除去系。
【００２２】（ｆ） 上記第２の手段（３）が、主にパ
ラジウムを含む触媒をである、（ｅ）の汚染物質除去
系。
【００２３】（ｇ） 上記第２の手段（３）が、上記第
１手段によって行なわれる触媒反応のインヒビターの少
なくとも１つのための吸着材を含む、（ａ）〜（ｄ）の
いずれか１つの汚染物質除去系。
【００２４】（ｈ） 上記第２の手段（３）がアルキン
類吸着材を含む、（ｇ）の汚染物質除去系。
【００２５】（ｉ） 上記第２の手段（３）がアセチレ
ン類吸着材を含む、（ｈ）の汚染物質除去系。
【００２６】（ｊ） 上記第２の手段（３）がパラジウ
ムをドープさせたゼオライトを含む、（ｈ）又は（ｉ）
の汚染物質除去系。
【００２７】（ｋ） スパーク点火式内燃機関（１）か
らの排ガスのための、排ガスライン（２）の中で行なわ
れる触媒反応を含む汚染物質除去方法において、更に、
触媒による汚染物質除去の発現温度を低下させるために
その触媒反応のインヒビターを除去することを含む、汚
染物質除去方法。
【００２８】（ｌ） その触媒反応の上流においてその
排ガスの中に存在するアルキン類を除去する、（ｋ）の
汚染物質除去方法。
【００２９】（ｍ） その触媒反応の上流においてその
排ガスの中に存在するアルキン類、中でもアセチレンを
水素化する、（ｋ）又は（ｌ）の汚染物質除去方法。
【００３０】（ｎ） アルキン類、中でもアセチレン
の水素化のために主にパラジウムの触媒を用いる、
（ｍ）の汚染物質除去方法。
【００３１】（ｏ） その触媒反応を阻害する各種成分
を３００℃以下の温度において処理する、（ｋ）の汚染
物質除去方法。
【００３２】（ｐ） 汚染物質除去がその排ガスの中に
存在するアルキン類、中でもアセチレンの吸着よりな
る、（ｋ）又は（ｌ）の汚染物質除去方法。
【００３３】（ｑ） パラジウムがドープされたゼオラ
イトを使用する、（ｏ）又は（ｐ）の汚染物質除去方
法。
【００３４】
【発明の実施の形態】本発明の具体例の１つによれば、
その第２手段はその排気ガスの中に存在するアルキン
類、中でもアセチレンの水素化を許容する。
【００３５】この第２手段は例えば、主としてパラジウ
ムの触媒を含むことができる。
【００３６】本発明のもう１つの具体例によれば、その
第２手段は上記第１手段により行なわれる触媒反応の少
なくとも１つのインヒビターのための吸着材を含む。
【００３７】特に、この第２手段はアセチレンのような
アルキンのための吸着材を含むことができる。この吸着
材はパラジウムをドープさせたゼオライトであることが
できる。
【００３８】本発明は更に、スパーク点火式内燃エンジ
ンの排気ガスを対象とした排ガスの汚染物質除去方法に
も関し、これはその排気ガスラインの中で行なわれる触
媒反応を含む。
【００３９】本発明によれば、この方法は更に、その触
媒反応による汚染物質の除去の開始温度を低下させるた
めに触媒反応のインヒビターを除去することよりなる。
【００４０】有利には、その排ガスの中に存在するアル
キン類は触媒反応の上流で除去される。
【００４１】本発明の具体例の１つによれば、この方法
はその触媒反応の上流においてその排気ガスの中に存在
するアルキン類、中でもアセチレンを水素添加すること
よりなる。
【００４２】例示のために、アルキン類、中でもアセチ
レンを水素化するために主としてパラジウム含有触媒が
用いられる。
【００４３】特に、その第１手段によって行なわれる触
媒反応に３００℃以下の温度において阻害効果を有する
種々の排ガス成分を除去しようとするものである。
【００４４】本発明のもう１つの具体例によれば、この
触媒反応によるインヒビターの除去は排気ガスの中に存
在するアルキン類、中でもアセチレンを吸着させること
よりなる。
【００４５】この目的のために、パラジウムをドープさ
せたゼオライトを使用することができる。
【００４６】
【実施例】本発明の他の細目、特徴及び利点は、添付の
図面を参照してあげる以下の記述より明らかとなるであ
ろう。
【００４７】図１に本発明に従う汚染物質除去系を含む
排気ガスラインを特に単純な形で示してある。
【００４８】エンジン、好ましくはスパーク点火式エン
ジンは参照数字１で示してある。排ガスライン２は主と
してこの技術分野において公知のスリーウエイ触媒のよ
うな第１のガス処理手段４を含む。
【００４９】本発明によれば、第２手段３が排ガスライ
ン２の中のガスの流れ方向について上記第１手段の上流
側に配置されている。矢印がこの流れの方向を示す。
【００５０】この第２手段の目的は、第１手段４におい
て行なわれた触媒反応のインヒビターを除去することで
ある。すなわち、図２のいくつかの曲線によって示され
ているように、第１手段の反応の開始温度は従来技術に
おけるよりも低い。言い換えれば、各種汚染物質は第１
手段によってその排ガスが通常のライトオフ以下の温度
に達したならば直ちに除去（この場合は酸化）される。
後に説明する図の各曲線はそのような予想される利点を
示す。
【００５１】より詳細には、本発明によれば、さもなけ
ればその第１手段４に達するであろうアルキン類、そし
て中でもアセチレンを第２手段３により除去しようとす
るものである。実際に例えば、１９９５年刊行の、“Ｃ
ａｔａｌｙｓｉｓ ａｎｄＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｐｏ
ｌｌｕｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ＩＩＩ”、第９６巻
の、Ｇ．Ｍａｂｉｌｏｎ、Ｄ．Ｄｕｒａｎｄ及びＰ．Ｃ
ｏｕｒｔｙによる「燃焼後触媒のアルキン類による阻
害」と題する報文には、アセチレン（中でも）が種々の
種々の触媒反応を阻害することが示されている。
【００５２】従って、本発明に従うアセチレンの除去
は、従来よりもより早期にそのスリーウエイ触媒の活性
を発現させることを許容する。
【００５３】標準的な条件のもとではアセチレンの除去
は好ましくは手段３によって２００℃と３００℃との間
で行なわれるが、但しこの範囲は例示のためにあげるも
のである。
【００５４】言い換えれば、本発明による目的は、アセ
チレン（中でも）が約３００℃の温度まではそのスリー
ウエイ触媒４を通過するのを防いで上述した阻害現象を
防止することである。アセチレンは手段４を通過するガ
スから除去されるが、この手段はより低い温度、すなわ
ち約２２０−２５０℃において作動開始し、それにより
著しい利点が得られる。本発明により得られる効果はこ
のように、有利には或る温度範囲に限定される効果の化
学的な性質のものである。
【００５５】手段３によるアセチレンの除去は種々の態
様で行なうことができる。
【００５６】本発明の具体例の１つによれば、手段３は
その排ガスの中にエンジン１の出口のところで存在する
アセチレンを水素化することを許容する。スパーク点火
式エンジンの排気ガスは水素を含んでいるので手段３は
この水素化の機能を満たすことができる。
【００５７】この効果のために主としてパラジウム含有
触媒を使用することができる。その周知の触媒の上流に
配置されるそのような触媒が良好な酸化触媒である必要
はないことを指摘する。これは、中でも３００℃以下に
おいてアセチレンを水素化できる必要がある。
【００５８】例示として、本出願人の名前によるフラン
ス特許第２，７２０，９５６号、同第２，７２０，９５
７号、又は同第２，７２１，０１９号の１つに記述され
ているような触媒をここで使用することができる。
【００５９】アセチレンが手段４を通過するのを防ぐも
う１つの方法は、その排ガスが（手段４の上流側で）３
００℃以下の温度においてその存在するアセチレンを吸
着する性質のある吸着材を通過させることよりなる。
【００６０】従来技術と異なって、ここでの目的はその
スリーウエイ触媒４の上に汚染物質が到着するのを遅延
させるために長時間にわたって吸着させるものではな
い。本発明によれば、通常のスリーウエイ触媒のライト
オフである例えば３００℃以下の温度の間の初期のアセ
チレンを吸着させるためのものである。すなわち、これ
はスリーウエイ触媒がより早期に作動開始することを許
容する。
【００６１】例えば、パラジウムをドープさせたゼオラ
イトを使用することができる。
【００６２】図２の各曲線が本発明によりもたらされる
改善を明らかに示している。これらの曲線はその排気ガ
スの温度θの関数として排気ガスの種々の構成成分の転
化係数Ｔを示す。
【００６３】この図は、２連の曲線を示すが、その１
つ、点線のそれは従来技術のものに関し、そしてもう一
方の実線のものは本発明のそれに関する。各しりーずに
おいて、含まれる３角印で示される曲線は、ＣＯ放出に
関し、４角印のものは炭化水素放出に関し、そして黒丸
印のものは窒素酸化物（ＮＯx ）放出に関する。
【００６４】点線で示した各曲線は３００℃以上の温度
についての５０％以上の総合的転化率を示す。すなわち
触媒４はこの温度から作動開始する。実質的に同じ態様
で反応する各構成成分についてのそれら曲線において触
媒の作動開始は或る与えられた温度から起こる。これら
の曲線によればこの作動開始は約３００℃において起こ
る。
【００６５】本発明によれば転化率は約２３０℃におい
て上昇し、ＣＯについて２１０℃、炭化水素類について
２３０℃、そして窒素酸化物について２５０℃において
上昇している。このことは触媒４が２３０℃から活性と
なることを意味する。
【００６６】すなわち本発明は従来技術に比して触媒の
ライトオフを低下させることを許容する。
【００６７】
【発明の効果】通常の酸化還元触媒がなお活性を持たな
いときに低い温度の条件のもとでは汚染物質の放出量が
高くなることが知られているので、本発明は非常に好適
な第１の解決策である。これは未来の許容可能な放出限
度に到達することを意味する。更に、このような未来の
基準のために考えられている提案は新しい放出低下基準
に対応する。
【００６８】以下にあげる表は、スパーク点火式車輌に
ついての２０００年及び２００５年のためのこの意味に
おけるヨーロッパ委員会の提案を示す。すなわち、ＨＣ
及びＮＯx の放出量は２分の１にしなければならない。
【００６９】
【表１】 本発明は考えられる最低の水準に達することを許容す
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のに従う汚染物質除去系を含む排気ガス
ラインの簡単な説明図。
【図２】スリーウエイ触媒の作動開始についてのアセチ
レン水素化の効果を示すグラフ。
【符号の説明】
１ スパーク点火式エンジン ２ 排気ガスライン ３ 第２手段 ４ 第１ガス処理手段 Ｔ 転化率 θ 温度
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 パスカル エイロウ フランス国 92500 リュエーユ−マルメ ゾン リュ シャルル フロケ 35 (72)発明者 エリク ジュティ フランス国 78260 アシュール スクワ ール バセ ４

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 スパーク点火式内燃機関（１）からの排
    ガスのための、排ガスライン（２）に設けられた少なく
    とも第１の、スリーウエイ触媒のようなガス処理手段
    （４）を含む汚染物質除去系において、更に、その排ガ
    スライン（２）の中のガスの流れ方向について上記第１
    手段（４）の上流に配置された第２の、上記第１手段に
    より行なわれる触媒化学反応のインヒビターを除去する
    ための手段（３）を含み、これが第１手段による汚染物
    質の除去開始温度を低下させることを許容する、上記汚
    染物質除去系。
  2. 【請求項２】 上記第２の手段（３）がその排ガスの中
    に存在するアルキン類を除去するためのものである、請
    求項１の汚染物質除去系。
  3. 【請求項３】 上記第２の手段（３）がその排ガスの中
    に存在するアセチレンを除去するためのものである、請
    求項２の汚染物質除去系。
  4. 【請求項４】 上記第２の手段（３）の作動温度範囲が
    ２００℃と３００℃との間である、先行の各請求項のい
    ずれか１つの汚染物質除去系。
  5. 【請求項５】 上記第２の手段（３）がその排ガスの中
    に存在するアルキン類、中でもアセチレンの水素化を許
    容する、先行の各請求項のいずれか１つの汚染物質除去
    系。
  6. 【請求項６】 上記第２の手段（３）が、主にパラジウ
    ムを含む触媒をである、請求項５の汚染物質除去系。
  7. 【請求項７】 上記第２の手段（３）が、上記第１手段
    によって行なわれる触媒反応のインヒビターの少なくと
    も１つのための吸着材を含む、請求項１ないし４のいず
    れか１つの汚染物質除去系。
  8. 【請求項８】 上記第２の手段（３）がアルキン類吸着
    材を含む、請求項７の汚染物質除去系。
  9. 【請求項９】 上記第２の手段（３）がアセチレン類吸
    着材を含む、請求項８の汚染物質除去系。
  10. 【請求項１０】 上記第２の手段（３）がパラジウムを
    ドープさせたゼオライトを含む、請求項８又は９の汚染
    物質除去系。
  11. 【請求項１１】 スパーク点火式内燃機関（１）からの
    排ガスのための、排ガスライン（２）の中で行なわれる
    触媒反応を含む汚染物質除去方法において、更に、触媒
    による汚染物質除去の発現温度を低下させるためにその
    触媒反応のインヒビターを除去することを含む、汚染物
    質除去方法。
  12. 【請求項１２】 その触媒反応の上流においてその排ガ
    スの中に存在するアルキン類を除去する、請求項１１の
    汚染物質除去方法。
  13. 【請求項１３】 その触媒反応の上流においてその排ガ
    スの中に存在するアルキン類、中でもアセチレンを水素
    化する、請求項１１又は１２の汚染物質除去方法。
  14. 【請求項１４】 アルキン類、中でもアセチレンの水素
    化のために主にパラジウムの触媒を用いる、請求項１３
    の汚染物質除去方法。
  15. 【請求項１５】 その触媒反応を阻害する各種成分を３
    ００℃以下の温度において処理する、請求項１１の汚染
    物質除去方法。
  16. 【請求項１６】 汚染物質除去がその排ガスの中に存在
    するアルキン類、中でもアセチレンの吸着よりなる、請
    求項１１又は１２の汚染物質除去方法。
  17. 【請求項１７】 パラジウムがドープされたゼオライト
    を使用する、請求項１５又は１６の汚染物質除去方法。
JP9318259A 1996-11-19 1997-11-19 排ガスの汚染物質除去系及びその方法 Pending JPH10159541A (ja)

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