JPH10205326A - 内燃機関の排気浄化用触媒装置 - Google Patents
内燃機関の排気浄化用触媒装置Info
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- JPH10205326A JPH10205326A JP9010272A JP1027297A JPH10205326A JP H10205326 A JPH10205326 A JP H10205326A JP 9010272 A JP9010272 A JP 9010272A JP 1027297 A JP1027297 A JP 1027297A JP H10205326 A JPH10205326 A JP H10205326A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】リーン雰囲気でのＮＯｘ活性温度範囲の異なる
複数の触媒を備える内燃機関の排気浄化装置において、
２次燃料供給装置の不要化を実現する上から、ＮＯｘ浄
化率の向上を図るため、ＳＶ（空間速度）の影響を考慮
して各触媒の容量配分を適正化する。 【解決手段】ディーゼルエンジン１の排気通路２にリー
ン雰囲気でのＮＯｘ活性温度範囲の異なる複数の触媒３
ａ〜３ｃを直列に近接配置し、これら触媒容量の配分を
ＮＯｘ活性温度範囲の高いものほど大きく設定する。複
数の触媒３ａ〜３ｃをＮＯｘ活性温度範囲の高いものほ
ど上流側に配置する。
複数の触媒を備える内燃機関の排気浄化装置において、
２次燃料供給装置の不要化を実現する上から、ＮＯｘ浄
化率の向上を図るため、ＳＶ（空間速度）の影響を考慮
して各触媒の容量配分を適正化する。 【解決手段】ディーゼルエンジン１の排気通路２にリー
ン雰囲気でのＮＯｘ活性温度範囲の異なる複数の触媒３
ａ〜３ｃを直列に近接配置し、これら触媒容量の配分を
ＮＯｘ活性温度範囲の高いものほど大きく設定する。複
数の触媒３ａ〜３ｃをＮＯｘ活性温度範囲の高いものほ
ど上流側に配置する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ディーゼルエン
ジンの排気浄化用触媒装置に関する。詳しくは、ＮＯｘ
触媒に還元剤としてのＨＣを効率よく供給し、高いＮＯ
ｘ浄化率を確保できるＮＯｘ触媒装置に関する。
ジンの排気浄化用触媒装置に関する。詳しくは、ＮＯｘ
触媒に還元剤としてのＨＣを効率よく供給し、高いＮＯ
ｘ浄化率を確保できるＮＯｘ触媒装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジンは、酸素過剰状態で
燃焼が行われ、ＨＣやＣＯの濃度が低い。このような酸
素過剰な排気条件においても、触媒でＮＯｘを還元して
除去しようとする試みが行われている。そのひとつとし
て、２次燃料の供給量を節減するため、ＮＯｘ触媒の上
流にＨＣ吸着材を設け、低温域でＨＣを吸着材に吸着
し、高温域で吸着材から離脱するＨＣを、還元剤として
ＮＯｘ触媒に供給するようにしたものがある（特開平７
ー１９０３１号公報）。
燃焼が行われ、ＨＣやＣＯの濃度が低い。このような酸
素過剰な排気条件においても、触媒でＮＯｘを還元して
除去しようとする試みが行われている。そのひとつとし
て、２次燃料の供給量を節減するため、ＮＯｘ触媒の上
流にＨＣ吸着材を設け、低温域でＨＣを吸着材に吸着
し、高温域で吸着材から離脱するＨＣを、還元剤として
ＮＯｘ触媒に供給するようにしたものがある（特開平７
ー１９０３１号公報）。
【０００３】また、空燃比をリーン側の酸素過剰雰囲気
に設定する（リーンバーン）エンジンにおいては、リー
ン雰囲気でＮＯｘの還元処理を行うリーンＮＯｘ触媒と
して、金属をイオン交換によりゼオライトに担持した金
属ーゼオライト触媒がよく用いられる。ゼオライトは細
孔（スーパケージ）を備える結晶構造を形成する。その
細孔中にはイオン交換により導入される金属の活性サイ
トが存在するため、ＨＣは細孔に吸着され、そのＨＣが
ＮＯｘと反応し、ＮＯｘを還元して除去する。つまり、
金属ーゼオライト触媒は、それ自身が高いＨＣ吸着能力
を備える。
に設定する（リーンバーン）エンジンにおいては、リー
ン雰囲気でＮＯｘの還元処理を行うリーンＮＯｘ触媒と
して、金属をイオン交換によりゼオライトに担持した金
属ーゼオライト触媒がよく用いられる。ゼオライトは細
孔（スーパケージ）を備える結晶構造を形成する。その
細孔中にはイオン交換により導入される金属の活性サイ
トが存在するため、ＨＣは細孔に吸着され、そのＨＣが
ＮＯｘと反応し、ＮＯｘを還元して除去する。つまり、
金属ーゼオライト触媒は、それ自身が高いＨＣ吸着能力
を備える。
【０００４】ＨＣには諸種の分子サイズがあり、ガソリ
ンエンジンの場合、細孔のもたらす分子篩い効果によっ
てＨＣは選択的に吸着される。そのため、Ｃｕでイオン
交換したゼオライトを用いたリーンＮＯｘ触媒につい
て、細孔径の異なる２種以上のリーンＮＯｘ触媒を使用
し、これらを細孔径の小さい触媒ほどに下流側に配置し
たり、その逆に配置したりすることにより、触媒全体の
ＨＣ吸着分布を制御し、ＮＯｘ浄化率を高めるようとす
る試みも見られる（特開平２ー１３９０４０号公報，特
開平４ー２７７０６号公報）。
ンエンジンの場合、細孔のもたらす分子篩い効果によっ
てＨＣは選択的に吸着される。そのため、Ｃｕでイオン
交換したゼオライトを用いたリーンＮＯｘ触媒につい
て、細孔径の異なる２種以上のリーンＮＯｘ触媒を使用
し、これらを細孔径の小さい触媒ほどに下流側に配置し
たり、その逆に配置したりすることにより、触媒全体の
ＨＣ吸着分布を制御し、ＮＯｘ浄化率を高めるようとす
る試みも見られる（特開平２ー１３９０４０号公報，特
開平４ー２７７０６号公報）。
【０００５】金属ーゼオライト触媒はＮＯｘ活性温度範
囲が一般的に狭く、その活性温度範囲はイオン交換に用
いる金属によって各種に異なる。例えば、Ｃｕーゼオラ
イト触媒は高温活性型（約４００℃以上で活性が高
い）、Ｐｄ−ゼオライト触媒は中高温活性型（約３００
〜４５０℃で活性が高い）、Ｐｔーゼオライト触媒は低
温活性型（約２００〜２５０℃で活性が高い）、に区分
される。そして、ＮＯｘ活性温度範囲を広げる上から、
低温活性型の触媒と高温活性型の触媒を１対として２対
以上を直列の組み合状態に配置したり、１つの触媒内に
異なる金属の触媒層を設けたりする試みも行われている
（特開平１ー３１０７４２号公報，特開平６ー１８５３
４２号公報）。
囲が一般的に狭く、その活性温度範囲はイオン交換に用
いる金属によって各種に異なる。例えば、Ｃｕーゼオラ
イト触媒は高温活性型（約４００℃以上で活性が高
い）、Ｐｄ−ゼオライト触媒は中高温活性型（約３００
〜４５０℃で活性が高い）、Ｐｔーゼオライト触媒は低
温活性型（約２００〜２５０℃で活性が高い）、に区分
される。そして、ＮＯｘ活性温度範囲を広げる上から、
低温活性型の触媒と高温活性型の触媒を１対として２対
以上を直列の組み合状態に配置したり、１つの触媒内に
異なる金属の触媒層を設けたりする試みも行われている
（特開平１ー３１０７４２号公報，特開平６ー１８５３
４２号公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ディーゼル
エンジンにおいて、ＨＣ吸着材をＮＯｘ触媒の上流に配
置する従来例では、ＨＣ吸着材の効果が十分に引き出せ
ない場合、２次燃料供給装置が必要となる。そのため、
コストアップを招くばかりでなく、ＨＣ吸着材に加え
て、２次燃料供給装置を搭載するためのスペースが要求
され、ＮＯｘ浄化システムの搭載性を悪くする。
エンジンにおいて、ＨＣ吸着材をＮＯｘ触媒の上流に配
置する従来例では、ＨＣ吸着材の効果が十分に引き出せ
ない場合、２次燃料供給装置が必要となる。そのため、
コストアップを招くばかりでなく、ＨＣ吸着材に加え
て、２次燃料供給装置を搭載するためのスペースが要求
され、ＮＯｘ浄化システムの搭載性を悪くする。
【０００７】ＮＯｘ活性温度範囲を広げるため、ＮＯｘ
活性温度の異なる数種の触媒を組み合わせる場合でも、
低温活性型の触媒と高温活性型の触媒を１対にして２対
以上を直列に配置する方法では、ＮＯｘの浄化性能を広
い温度範囲で高める効果が低い。高温条件においては、
最上流の１段目の触媒（高中温活性型）でＮＯｘの還元
が行われても、２段目の触媒（低温活性型）でＨＣは酸
化処理されるため、これらの下流部に還元剤としてのＨ
Ｃが殆ど存在ぜず、ＮＯｘの浄化処理が行われない場合
も考えられる。
活性温度の異なる数種の触媒を組み合わせる場合でも、
低温活性型の触媒と高温活性型の触媒を１対にして２対
以上を直列に配置する方法では、ＮＯｘの浄化性能を広
い温度範囲で高める効果が低い。高温条件においては、
最上流の１段目の触媒（高中温活性型）でＮＯｘの還元
が行われても、２段目の触媒（低温活性型）でＨＣは酸
化処理されるため、これらの下流部に還元剤としてのＨ
Ｃが殆ど存在ぜず、ＮＯｘの浄化処理が行われない場合
も考えられる。
【０００８】このため、触媒は低温活性型と高温活性型
を交互に配置するのではなく、排気の流れにしたがって
上流側から下流側へ全体としてＮＯｘ活性温度範囲が下
がるよう複数を配置するのが望ましい。エンジンから排
出される排気は、エンジン回転速度や負荷が低いときは
低温であり、エンジン回転や負荷が上昇すると高温にな
る。つまり、低温活性型の触媒が効果を発揮する条件の
ときは排気流量が比較的少なく、高温活性型の触媒が効
果を発揮する条件のときは排気流量が多くなる。
を交互に配置するのではなく、排気の流れにしたがって
上流側から下流側へ全体としてＮＯｘ活性温度範囲が下
がるよう複数を配置するのが望ましい。エンジンから排
出される排気は、エンジン回転速度や負荷が低いときは
低温であり、エンジン回転や負荷が上昇すると高温にな
る。つまり、低温活性型の触媒が効果を発揮する条件の
ときは排気流量が比較的少なく、高温活性型の触媒が効
果を発揮する条件のときは排気流量が多くなる。
【０００９】リーンＮＯｘ触媒の浄化率は、図２のよう
にＳＶ（空間速度）によって大きく影響され、ＳＶが小
さいほど（触媒容量が大きいほど）、ＮＯｘ浄化率が高
くなる。そのため、ＮＯｘ活性温度範囲の異なる複数の
触媒をＮＯｘ活性温度の高いものほど上流側に配置する
場合、これらの触媒容量を均等に配分すると、高温活性
型の有効な条件で排気流量の増加に伴ってＳＶが大きく
なり、図３の△を結ぶ太線のようにＮＯｘ浄化率が大き
く低下する。極端にはＳＶが大きくなり過ぎて、ＮＯｘ
浄化が殆ど行われないという可能性もあった。
にＳＶ（空間速度）によって大きく影響され、ＳＶが小
さいほど（触媒容量が大きいほど）、ＮＯｘ浄化率が高
くなる。そのため、ＮＯｘ活性温度範囲の異なる複数の
触媒をＮＯｘ活性温度の高いものほど上流側に配置する
場合、これらの触媒容量を均等に配分すると、高温活性
型の有効な条件で排気流量の増加に伴ってＳＶが大きく
なり、図３の△を結ぶ太線のようにＮＯｘ浄化率が大き
く低下する。極端にはＳＶが大きくなり過ぎて、ＮＯｘ
浄化が殆ど行われないという可能性もあった。
【００１０】この発明はこのような問題点に着目してな
されたものであり、リーン雰囲気でのＮＯｘ活性温度範
囲の異なる複数の触媒を備える内燃機関の排気浄化装置
において、２次燃料供給装置などの不要化を実現する上
から、ＮＯｘ浄化率の向上を図るため、ＳＶ（空間速
度）の影響を考慮して各触媒の容量配分を適正化するこ
とを目的とする。
されたものであり、リーン雰囲気でのＮＯｘ活性温度範
囲の異なる複数の触媒を備える内燃機関の排気浄化装置
において、２次燃料供給装置などの不要化を実現する上
から、ＮＯｘ浄化率の向上を図るため、ＳＶ（空間速
度）の影響を考慮して各触媒の容量配分を適正化するこ
とを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】第１の発明では、内燃機
関の排気系において、リーン雰囲気でのＮＯｘ活性温度
範囲の異なる複数の触媒を直列に配置し、これら触媒容
量の配分をＮＯｘ活性温度範囲の高いものほど大きく設
定する。
関の排気系において、リーン雰囲気でのＮＯｘ活性温度
範囲の異なる複数の触媒を直列に配置し、これら触媒容
量の配分をＮＯｘ活性温度範囲の高いものほど大きく設
定する。
【００１２】第２の発明では、第１の発明において、複
数の触媒をＮＯｘ活性温度範囲の高いものほど上流側に
配置する。
数の触媒をＮＯｘ活性温度範囲の高いものほど上流側に
配置する。
【００１３】第３の発明では、内燃機関の排気系におい
て、リーン雰囲気でのＮＯｘ活性温度範囲の異なる複数
の触媒をＮＯｘ活性温度範囲の高いものから順に上流側
から下流側へ直列に配置し、各触媒の容量配分をＮＯｘ
活性温度範囲の高いものほど大きく設定する一方、これ
ら触媒の最上流部に低温活性型のリーンＮＯｘ触媒を配
置する。
て、リーン雰囲気でのＮＯｘ活性温度範囲の異なる複数
の触媒をＮＯｘ活性温度範囲の高いものから順に上流側
から下流側へ直列に配置し、各触媒の容量配分をＮＯｘ
活性温度範囲の高いものほど大きく設定する一方、これ
ら触媒の最上流部に低温活性型のリーンＮＯｘ触媒を配
置する。
【００１４】第４の発明では、内燃機関の排気系におい
て、リーン雰囲気でのＮＯｘ活性温度範囲の異なる複数
の触媒をＮＯｘ活性温度範囲の高いものから順に上流側
から下流側へ直列に配置し、各触媒の容量配分をＮＯｘ
活性温度範囲の高いものほど大きく設定する一方、これ
ら触媒の最上流部および少なくとも一部触媒間に低温活
性型のリーンＮＯｘ触媒を配置する。
て、リーン雰囲気でのＮＯｘ活性温度範囲の異なる複数
の触媒をＮＯｘ活性温度範囲の高いものから順に上流側
から下流側へ直列に配置し、各触媒の容量配分をＮＯｘ
活性温度範囲の高いものほど大きく設定する一方、これ
ら触媒の最上流部および少なくとも一部触媒間に低温活
性型のリーンＮＯｘ触媒を配置する。
【００１５】第５の発明では、第３の発明または第４の
発明において、低温活性型のリーンＮＯｘ触媒は、最下
流の触媒よりも容量を小さく設定する。
発明において、低温活性型のリーンＮＯｘ触媒は、最下
流の触媒よりも容量を小さく設定する。
【００１６】第６の発明では、第３の発明〜第５の発明
のいずれかにおいて、最下流の触媒は低温活性型のリー
ンＮＯｘ触媒と同じ組成のものを使用し、これら触媒の
総容量をＮＯｘ活性温度範囲の異なる触媒の容量よりも
小さく設定する。
のいずれかにおいて、最下流の触媒は低温活性型のリー
ンＮＯｘ触媒と同じ組成のものを使用し、これら触媒の
総容量をＮＯｘ活性温度範囲の異なる触媒の容量よりも
小さく設定する。
【００１７】
【発明の効果】第１の発明では、ＮＯｘ活性温度範囲の
高い触媒ほど容量配分が大きいため、高温条件に移行し
て排気流量が増加しても、ＮＯｘ活性温度範囲の高い触
媒におけるＳＶ（空間速度）は大きく上昇するようなこ
とはなく、ＮＯｘ浄化率の低下は小さく抑えられる。低
温条件で有効に働く触媒の容量配分は小さいが、低温条
件に移行すると排気流量が少くなるため、ＳＶは適正に
保持され、ＮＯｘの発生量も比較的少ないから、実用上
のＮＯｘ浄化性能は高く保持される。
高い触媒ほど容量配分が大きいため、高温条件に移行し
て排気流量が増加しても、ＮＯｘ活性温度範囲の高い触
媒におけるＳＶ（空間速度）は大きく上昇するようなこ
とはなく、ＮＯｘ浄化率の低下は小さく抑えられる。低
温条件で有効に働く触媒の容量配分は小さいが、低温条
件に移行すると排気流量が少くなるため、ＳＶは適正に
保持され、ＮＯｘの発生量も比較的少ないから、実用上
のＮＯｘ浄化性能は高く保持される。
【００１８】第２の発明では、エンジン排気の流れの下
流側ほど排気温度が低下するから、ＮＯｘ活性温度範囲
の低いものほど下流側に配置することにより、各触媒の
ＮＯｘ活性を効果的に引き出せる。
流側ほど排気温度が低下するから、ＮＯｘ活性温度範囲
の低いものほど下流側に配置することにより、各触媒の
ＮＯｘ活性を効果的に引き出せる。
【００１９】第３の発明では、各触媒の容量配分および
配置順序の適正化により、広い温度範囲でＮＯｘ浄化率
の向上が得られる。また、低温活性型のリーンＮＯｘ触
媒に吸着されるＨＣは、触媒温度がＮＯｘ活性温度に達
すると離脱し、ＳＶが大きければ酸化されず、その下流
側の触媒において、ＮＯｘ還元剤として利用されるた
め、ＮＯｘ活性温度範囲の高い触媒のＮＯｘ浄化率をさ
らに向上させる。
配置順序の適正化により、広い温度範囲でＮＯｘ浄化率
の向上が得られる。また、低温活性型のリーンＮＯｘ触
媒に吸着されるＨＣは、触媒温度がＮＯｘ活性温度に達
すると離脱し、ＳＶが大きければ酸化されず、その下流
側の触媒において、ＮＯｘ還元剤として利用されるた
め、ＮＯｘ活性温度範囲の高い触媒のＮＯｘ浄化率をさ
らに向上させる。
【００２０】第４の発明では、最上流部のみでなく、後
段側の少なくとも一部触媒間にも、低温活性型のリーン
ＮＯｘ触媒を配置することにより、これら下流側の触媒
はそれぞれリーンＮＯｘ触媒から離脱するＨＣを略均等
に受けるため、広い温度範囲でＮＯｘ浄化率が向上す
る。
段側の少なくとも一部触媒間にも、低温活性型のリーン
ＮＯｘ触媒を配置することにより、これら下流側の触媒
はそれぞれリーンＮＯｘ触媒から離脱するＨＣを略均等
に受けるため、広い温度範囲でＮＯｘ浄化率が向上す
る。
【００２１】第５の発明では、低温活性型のリーンＮＯ
ｘ触媒を最小容量に設定することにより、ＳＶの非常に
大きな触媒になり、還元剤としてのＨＣのラジカル化が
促進される。
ｘ触媒を最小容量に設定することにより、ＳＶの非常に
大きな触媒になり、還元剤としてのＨＣのラジカル化が
促進される。
【００２２】第６の発明では、低温活性型のリーンＮＯ
ｘ触媒の個数が増えても、これらの総容量はＮＯｘ活性
温度範囲の異なる各触媒の容量よりも小さいから、ＮＯ
ｘ活性温度範囲の高い触媒の容量配分を適正に確保でき
る。
ｘ触媒の個数が増えても、これらの総容量はＮＯｘ活性
温度範囲の異なる各触媒の容量よりも小さいから、ＮＯ
ｘ活性温度範囲の高い触媒の容量配分を適正に確保でき
る。
【００２３】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の実施形態を表す
構成図であり、１はディーゼルエンジン、その排気通路
２に排気浄化用触媒装置３が配設される。排気浄化用触
媒装置３はこの場合、３種類の触媒３ａ〜３ｃを直列に
配置したもので、これら触媒３ａ〜３ｃは同じケーシン
グ４内に収装される。これらの触媒３ａ〜３ｃはＨＣ吸
着効果が高く、リーン雰囲気でのＮＯｘ活性を備える触
媒材料を塗布したものが使われる。
構成図であり、１はディーゼルエンジン、その排気通路
２に排気浄化用触媒装置３が配設される。排気浄化用触
媒装置３はこの場合、３種類の触媒３ａ〜３ｃを直列に
配置したもので、これら触媒３ａ〜３ｃは同じケーシン
グ４内に収装される。これらの触媒３ａ〜３ｃはＨＣ吸
着効果が高く、リーン雰囲気でのＮＯｘ活性を備える触
媒材料を塗布したものが使われる。
【００２４】各触媒３ａ〜３ｃのＮＯｘ活性温度範囲は
異なり、ＮＯｘ活性温度範囲の高いものほどエンジン排
気の流れの上流側に配置される。この場合、１段目の触
媒３ａに高温活性型のものが、２段目の触媒３ｂに中温
活性型のものが、３段目の触媒３ｃに低温活性型のもの
が使われる。これらの触媒容量はＮＯｘ活性温度範囲の
高いものほど相対的に大きく設定される。
異なり、ＮＯｘ活性温度範囲の高いものほどエンジン排
気の流れの上流側に配置される。この場合、１段目の触
媒３ａに高温活性型のものが、２段目の触媒３ｂに中温
活性型のものが、３段目の触媒３ｃに低温活性型のもの
が使われる。これらの触媒容量はＮＯｘ活性温度範囲の
高いものほど相対的に大きく設定される。
【００２５】触媒３ａ〜３ｃは、リーンＮＯｘ触媒とし
て、Ｃｕ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｚ
ｎ，Ｐｄ，Ｐｔ、などの金属でイオン交換した触媒が利
用できる。これらの中でとくにＣｕ−ゼオライト触媒，
Ｐｄーゼオライト触媒，Ｐｔーゼオライト触媒が好まし
い。
て、Ｃｕ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｚ
ｎ，Ｐｄ，Ｐｔ、などの金属でイオン交換した触媒が利
用できる。これらの中でとくにＣｕ−ゼオライト触媒，
Ｐｄーゼオライト触媒，Ｐｔーゼオライト触媒が好まし
い。
【００２６】ＰｄやＰｔを担持した活性アルミナも、金
属ーゼオライトに較べてＨＣ吸着能力やＮＯｘ活性の面
でやや劣るものの、リーンＮＯｘ触媒材料として利用で
きる。ゼオライトとしては、β型，ＺＳＭ−５，フェリ
ライト，モルデナイトなどがあるが、結晶構造の細孔径
の大きめなβ型，ＺＳＭ−５が好ましい。
属ーゼオライトに較べてＨＣ吸着能力やＮＯｘ活性の面
でやや劣るものの、リーンＮＯｘ触媒材料として利用で
きる。ゼオライトとしては、β型，ＺＳＭ−５，フェリ
ライト，モルデナイトなどがあるが、結晶構造の細孔径
の大きめなβ型，ＺＳＭ−５が好ましい。
【００２７】このような構成により、ディーゼルエンジ
ン１から排出され、エンジン排気通路２を流れる排気
は、その通路途中の排気浄化用触媒装置３を通して放出
される。この触媒装置３において、触媒３ａ〜３ｃはＮ
Ｏｘ活性温度範囲の高いものほど上流側（排気通路の高
温側）に位置するため、各触媒３ａ〜３ｃのＮＯｘ活性
を広い運転領域で効果的に引き出せる。
ン１から排出され、エンジン排気通路２を流れる排気
は、その通路途中の排気浄化用触媒装置３を通して放出
される。この触媒装置３において、触媒３ａ〜３ｃはＮ
Ｏｘ活性温度範囲の高いものほど上流側（排気通路の高
温側）に位置するため、各触媒３ａ〜３ｃのＮＯｘ活性
を広い運転領域で効果的に引き出せる。
【００２８】触媒３ａ〜３ｃの容量配分については、従
来と同じように均等に設定すると、高温活性型の触媒３
ａが有効な条件のときは、触媒３ａのＳＶ（空間速度）
も大きく上昇する。この高温条件ではエンジン回転速度
や負荷が高く、ＮＯｘの発生量も多いため、図３の△を
結ぶ太線のようにＮＯｘ浄化率は大きく低下してしま
う。
来と同じように均等に設定すると、高温活性型の触媒３
ａが有効な条件のときは、触媒３ａのＳＶ（空間速度）
も大きく上昇する。この高温条件ではエンジン回転速度
や負荷が高く、ＮＯｘの発生量も多いため、図３の△を
結ぶ太線のようにＮＯｘ浄化率は大きく低下してしま
う。
【００２９】これに対して、触媒３ａ〜３ｃの容量配分
をＮＯｘ活性温度範囲の高いものものほど大きく設定す
ると、高温条件への移行に伴って排気流量が増加して
も、触媒３ａおよび触媒３ｂにおけるＳＶの上昇は小さ
く止どまるから、図３の○を結ぶ太線のように従来と較
べてＮＯｘ浄化率の低下は少なくなる。低温活性型の触
媒３ｃの容量は小さくなるが、この触媒３ｃが有効に働
く低温条件のときは排気流量が減少するため、ＳＶは適
正に保持され、ＮＯｘの発生量も比較的少ないから、実
用上のＮＯｘ浄化性能は高く保持される。
をＮＯｘ活性温度範囲の高いものものほど大きく設定す
ると、高温条件への移行に伴って排気流量が増加して
も、触媒３ａおよび触媒３ｂにおけるＳＶの上昇は小さ
く止どまるから、図３の○を結ぶ太線のように従来と較
べてＮＯｘ浄化率の低下は少なくなる。低温活性型の触
媒３ｃの容量は小さくなるが、この触媒３ｃが有効に働
く低温条件のときは排気流量が減少するため、ＳＶは適
正に保持され、ＮＯｘの発生量も比較的少ないから、実
用上のＮＯｘ浄化性能は高く保持される。
【００３０】その結果、触媒装置３全体の容量を従来と
変えずにＮＯｘ浄化率を安定的に向上させることができ
る。言い換えると、ＮＯｘ浄化率の向上に触媒全体を大
型化しなくて済むため、エンジンへの搭載性やコストな
どの面でも有利となるのである。
変えずにＮＯｘ浄化率を安定的に向上させることができ
る。言い換えると、ＮＯｘ浄化率の向上に触媒全体を大
型化しなくて済むため、エンジンへの搭載性やコストな
どの面でも有利となるのである。
【００３１】図４は別の実施形態を表すものであり、排
気浄化用触媒装置４においては、リーン雰囲気でのＮＯ
ｘ活性温度範囲の異なる複数の触媒４ｂ〜４ｄがＮＯｘ
活性温度範囲の高いものから順に上流側から下流側へ直
列に配置される。４ｂは高温活性型の触媒、４ｃは中温
活性型の触媒、４ｄは低温活性型の触媒である。これら
触媒４ｂ〜４ｄの容量配分は、ＮＯｘ活性温度範囲の高
いものほど大きく設定される。そして、触媒４ｂ〜４ｄ
の最上流部に１段目の触媒４ａとして低温活性型のリー
ンＮＯｘ触媒が配置される。
気浄化用触媒装置４においては、リーン雰囲気でのＮＯ
ｘ活性温度範囲の異なる複数の触媒４ｂ〜４ｄがＮＯｘ
活性温度範囲の高いものから順に上流側から下流側へ直
列に配置される。４ｂは高温活性型の触媒、４ｃは中温
活性型の触媒、４ｄは低温活性型の触媒である。これら
触媒４ｂ〜４ｄの容量配分は、ＮＯｘ活性温度範囲の高
いものほど大きく設定される。そして、触媒４ｂ〜４ｄ
の最上流部に１段目の触媒４ａとして低温活性型のリー
ンＮＯｘ触媒が配置される。
【００３２】リーンＮＯｘ触媒４ａは、最下流部の触媒
４ｄと同じ組成のものを使用され、リーンＮＯｘ触媒を
触媒４ｂおよび触媒４ｃとの関係から所定の容量配分に
調製し、これを大小２つ（触媒４ｄ分と触媒４ａ分）に
分割することにより作られる。触媒４ａと触媒４ｄの総
容量は触媒４ａおよび触媒４ｃに較べて小さく、触媒４
ａは触媒４ｄよりも容量が格段に小さく設定される。
４ｄと同じ組成のものを使用され、リーンＮＯｘ触媒を
触媒４ｂおよび触媒４ｃとの関係から所定の容量配分に
調製し、これを大小２つ（触媒４ｄ分と触媒４ａ分）に
分割することにより作られる。触媒４ａと触媒４ｄの総
容量は触媒４ａおよび触媒４ｃに較べて小さく、触媒４
ａは触媒４ｄよりも容量が格段に小さく設定される。
【００３３】これによると、触媒４ａ〜４ｄの容量配分
および配置順序の適正化により、前記の実施形態と同じ
く広い温度範囲で安定的に高いＮＯｘ浄化率が得られ
る。各触媒４ａ〜４ｄに吸着されるＨＣは、触媒温度が
ＮＯｘ活性温度に達すると触媒から離脱するが、１段目
の触媒４ａは容量が最小でＳＶが非常に大きいから、触
媒４ａから離脱するＨＣは酸化処理されず、後段側へＮ
Ｏｘ還元剤として供給されるため、後段側のＮＯｘ浄化
率をさらに高められる。低温活性型の触媒容量（触媒４
ａと触媒４ｄとの総容量）は全体として前記の実施形態
と変わらず、低温時のＮＯｘ浄化率は同等に得られる。
および配置順序の適正化により、前記の実施形態と同じ
く広い温度範囲で安定的に高いＮＯｘ浄化率が得られ
る。各触媒４ａ〜４ｄに吸着されるＨＣは、触媒温度が
ＮＯｘ活性温度に達すると触媒から離脱するが、１段目
の触媒４ａは容量が最小でＳＶが非常に大きいから、触
媒４ａから離脱するＨＣは酸化処理されず、後段側へＮ
Ｏｘ還元剤として供給されるため、後段側のＮＯｘ浄化
率をさらに高められる。低温活性型の触媒容量（触媒４
ａと触媒４ｄとの総容量）は全体として前記の実施形態
と変わらず、低温時のＮＯｘ浄化率は同等に得られる。
【００３４】図５はさらに別の実施形態を表すものであ
り、排気浄化用触媒装置５においては、最上流部のリー
ンＮＯｘ触媒５ａに加えて、高温活性型の触媒５ｂと中
温活性型の触媒５ｄとの間にも低温活性型でＳＶが非常
に大きなリーンＮＯｘ触媒５ｃが配置される。これら触
媒５ａ，５ｂは最下流部の触媒５ｅと同じ組成に形成さ
れ、低温活性型のリーンＮＯｘ触媒を触媒５ｂおよび触
媒５ｄとの関係から所定の容量配分に調製し、これを大
小３つ（触媒５ａ分と触媒５ｃ分と触媒５ｅ分）に分割
することにより作られる。１段目の触媒５ａと３段目の
触媒５ｃは５段目の触媒５ｄよりも容量が格段に小さく
設定される。
り、排気浄化用触媒装置５においては、最上流部のリー
ンＮＯｘ触媒５ａに加えて、高温活性型の触媒５ｂと中
温活性型の触媒５ｄとの間にも低温活性型でＳＶが非常
に大きなリーンＮＯｘ触媒５ｃが配置される。これら触
媒５ａ，５ｂは最下流部の触媒５ｅと同じ組成に形成さ
れ、低温活性型のリーンＮＯｘ触媒を触媒５ｂおよび触
媒５ｄとの関係から所定の容量配分に調製し、これを大
小３つ（触媒５ａ分と触媒５ｃ分と触媒５ｅ分）に分割
することにより作られる。１段目の触媒５ａと３段目の
触媒５ｃは５段目の触媒５ｄよりも容量が格段に小さく
設定される。
【００３５】これによると、触媒５ａ，５ｃから離脱す
るＨＣは、ＳＶが非常に大きいため、高温条件のときに
も酸化処理されず、２段目の触媒５ｂと４段目の触媒５
ｄへ略均等に供給され、ＮＯｘ還元剤として利用される
ため、高温側のＮＯｘ浄化率を効率よく高められる。
るＨＣは、ＳＶが非常に大きいため、高温条件のときに
も酸化処理されず、２段目の触媒５ｂと４段目の触媒５
ｄへ略均等に供給され、ＮＯｘ還元剤として利用される
ため、高温側のＮＯｘ浄化率を効率よく高められる。
【００３６】表１に触媒装置３の具体的な構成例を表
す。実施例１は図１の実施形態に対応するもの、実施例
２は図４の実施形態に対応するもの、実施例３は図５の
実施形態に対応するものである。
す。実施例１は図１の実施形態に対応するもの、実施例
２は図４の実施形態に対応するもの、実施例３は図５の
実施形態に対応するものである。
【００３７】
【表１】
【００３８】表１の実施例１〜実施例３について、各触
媒の調製を説明する。
媒の調製を説明する。
【００３９】
【図１に対応する実施例１】 １段目の触媒３ａ（Ｃｕ／ＺＳＭ−５触媒）；Ｃｕをイ
オン交換したＨ型ＺＳＭ−５ゼオライト粉末１８９０
ｇ、シリカゾル（固形分２０％）１１５０ｇ、水１１０
０ｇ、を磁性ボールミルに入れて粉砕し、このようにし
て得られたＣｕ／ＺＳＭ−５スラリ（イ）を、容量２．
２８Ｌ（直径１９０．５ｍｍ×長さ８０ｍｍ）のモノリ
スハニカム担体に焼成後の塗布量が２５０ｇ／Ｌになる
ように塗布し、乾燥してから４００℃で２時間空気中で
焼成したものであり、高温活性型のリーンＮＯｘ触媒を
形成する。
オン交換したＨ型ＺＳＭ−５ゼオライト粉末１８９０
ｇ、シリカゾル（固形分２０％）１１５０ｇ、水１１０
０ｇ、を磁性ボールミルに入れて粉砕し、このようにし
て得られたＣｕ／ＺＳＭ−５スラリ（イ）を、容量２．
２８Ｌ（直径１９０．５ｍｍ×長さ８０ｍｍ）のモノリ
スハニカム担体に焼成後の塗布量が２５０ｇ／Ｌになる
ように塗布し、乾燥してから４００℃で２時間空気中で
焼成したものであり、高温活性型のリーンＮＯｘ触媒を
形成する。
【００４０】２段目の触媒３ｂ（Ｐｄ／ＺＳＭ−５触
媒）；Ｐｄをイオン交換したＨ型ＺＳＭー５ゼオライト
粉末１８９０ｇ、シリカゾル（固形分２０％）１１５０
ｇ、水１１００ｇ、を磁性ボールミルに入れて粉砕し、
このようにして得られたＰｄ／ＺＳＭ−５スラリ（ロ）
を、容量２．００Ｌ（直径１９０．５ｍｍ×長さ７０ｍ
ｍ）のモノリスハニカム担体に焼成後の塗布量が２５０
ｇ／Ｌになるように塗布し、乾燥してから４００℃で２
時間空気中で焼成したものであり、中温活性型のリーン
ＮＯｘ触媒を形成する。
媒）；Ｐｄをイオン交換したＨ型ＺＳＭー５ゼオライト
粉末１８９０ｇ、シリカゾル（固形分２０％）１１５０
ｇ、水１１００ｇ、を磁性ボールミルに入れて粉砕し、
このようにして得られたＰｄ／ＺＳＭ−５スラリ（ロ）
を、容量２．００Ｌ（直径１９０．５ｍｍ×長さ７０ｍ
ｍ）のモノリスハニカム担体に焼成後の塗布量が２５０
ｇ／Ｌになるように塗布し、乾燥してから４００℃で２
時間空気中で焼成したものであり、中温活性型のリーン
ＮＯｘ触媒を形成する。
【００４１】３段目の触媒３ｃ（Ｐｔ／ＺＳＭ−５触
媒）；Ｐｔをイオン交換したＨ型ＺＳＭー５ゼオライト
粉末１８９０ｇ、シリカゾル（固形分２０％）１１５０
ｇ、水１１００ｇ、を磁性ボールミルに入れて粉砕し、
このようにして得られたＰｔ／ＺＳＭ−５スラリ（ハ）
を、容量１．７１Ｌ（直径１９０．５ｍｍ×長さ６０ｍ
ｍ）のモノリスハニカム担体に焼成後の塗布量が２５０
ｇ／Ｌになるように塗布し、乾燥してから４００℃で２
時間空気中で焼成したものであり、低温活性型のリーン
ＮＯｘ触媒を形成する。
媒）；Ｐｔをイオン交換したＨ型ＺＳＭー５ゼオライト
粉末１８９０ｇ、シリカゾル（固形分２０％）１１５０
ｇ、水１１００ｇ、を磁性ボールミルに入れて粉砕し、
このようにして得られたＰｔ／ＺＳＭ−５スラリ（ハ）
を、容量１．７１Ｌ（直径１９０．５ｍｍ×長さ６０ｍ
ｍ）のモノリスハニカム担体に焼成後の塗布量が２５０
ｇ／Ｌになるように塗布し、乾燥してから４００℃で２
時間空気中で焼成したものであり、低温活性型のリーン
ＮＯｘ触媒を形成する。
【００４２】
【図４に対応する実施例２】 １段目の触媒４ａ（Ｐｔ／ＺＳＭ−５触媒）；実施例１
における３段目の触媒３ｃと同じリーンＮＯｘ触媒を容
量０．４３Ｌ（直径１９０．５ｍｍ×長さ１５ｍｍ）に
分割したもの。
における３段目の触媒３ｃと同じリーンＮＯｘ触媒を容
量０．４３Ｌ（直径１９０．５ｍｍ×長さ１５ｍｍ）に
分割したもの。
【００４３】２段目の触媒４ｂ（Ｃｕ／ＺＳＭ−５触
媒）；実施例１における１段目の触媒３ａと同じもの。
媒）；実施例１における１段目の触媒３ａと同じもの。
【００４４】３段目の触媒４ｃ（Ｐｄ／ＺＳＭ−５触
媒）；実施例１における２段目の触媒３ｂと同じもの。
媒）；実施例１における２段目の触媒３ｂと同じもの。
【００４５】４段目の触媒４ｄ（Ｐｔ／ＺＳＭ−５触
媒）；１段目の触媒４ａを分割した残りであり、容量
１．２８（直径１９０．５ｍｍ×長さ４５ｍｍ）のも
の。
媒）；１段目の触媒４ａを分割した残りであり、容量
１．２８（直径１９０．５ｍｍ×長さ４５ｍｍ）のも
の。
【００４６】
【図５に対応する実施例３】 １段目の触媒５ａ（Ｐｔ／ＺＳＭ−５触媒）；実施例１
における３段目の触媒３ｄと同じリーンＮＯｘ触媒を容
量０．２９Ｌ（直径１９０．５ｍｍ×長さ１０ｍｍ）に
分割したもの。
における３段目の触媒３ｄと同じリーンＮＯｘ触媒を容
量０．２９Ｌ（直径１９０．５ｍｍ×長さ１０ｍｍ）に
分割したもの。
【００４７】２段目の触媒５ｂ（Ｃｕ／ＺＳＭ−５触
媒）；実施例１における１段目の触媒３ａと同じもの。
媒）；実施例１における１段目の触媒３ａと同じもの。
【００４８】３段目の触媒５ｃ（Ｐｔ／ＺＳＭ−５触
媒）；１段目の触媒５ａを分割した残りを容量０．２９
（直径１９０．５ｍｍ×長さ４０ｍｍ）に分割したも
の。
媒）；１段目の触媒５ａを分割した残りを容量０．２９
（直径１９０．５ｍｍ×長さ４０ｍｍ）に分割したも
の。
【００４９】４段目の触媒５ｄ（Ｐｄ／ＺＳＭ−５触
媒）；実施例１における２段目の触媒３ｂと同じもの。
媒）；実施例１における２段目の触媒３ｂと同じもの。
【００５０】５段目の触媒５ｅ（Ｐｔ／ＺＳＭ−５触
媒）；３段目の触媒５ｃを分割した残りであり、容量
１．１４（直径１９０．５ｍｍ×長さ４０ｍｍ）のも
の。
媒）；３段目の触媒５ｃを分割した残りであり、容量
１．１４（直径１９０．５ｍｍ×長さ４０ｍｍ）のも
の。
【図１】この発明の実施形態を表す構成図である。
【図２】ＮＯｘ浄化率とＳＶとの関係を表す特性図であ
る。
る。
【図３】ＮＯｘ浄化率と排気温度およびＳＶとの関係を
表す特性図である。
表す特性図である。
【図４】別の実施形態を表す触媒の構成図である。
【図５】別の実施形態を表す触媒の構成図である。
１ ディーゼルエンジン ２ エンジン排気通路 ３，４，５ 排気浄化用触媒装置 ３ａ〜３ｃ，４ａ〜４ｄ，５ａ〜５ｅ リーンＮＯｘ触
媒
媒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ０１Ｄ 53/94 Ｂ０１Ｊ 29/42 ＺＡＢＡ Ｂ０１Ｊ 29/064 ＺＡＢ Ｆ０１Ｎ 3/08 ＺＡＢＡ 29/42 ＺＡＢ 3/24 ＺＡＢＥ Ｆ０１Ｎ 3/08 ＺＡＢ Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢ 3/24 ＺＡＢ １０２Ｂ １０２Ｈ
Claims (6)
- 【請求項１】内燃機関の排気系において、リーン雰囲気
でのＮＯｘ活性温度範囲の異なる複数の触媒を直列に配
置し、これら触媒容量の配分をＮＯｘ活性温度範囲の高
いものほど大きく設定したことを特徴とする内燃機関の
排気浄化用触媒装置。 - 【請求項２】複数の触媒をＮＯｘ活性温度範囲の高いも
のほど上流側に配置したことを特徴とする内燃機関の排
気浄化用触媒装置。 - 【請求項３】内燃機関の排気系において、リーン雰囲気
でのＮＯｘ活性温度範囲の異なる複数の触媒をＮＯｘ活
性温度範囲の高いものから順に上流側から下流側へ直列
に配置し、各触媒の容量配分をＮＯｘ活性温度範囲の高
いものほど大きく設定する一方、これら触媒の最上流部
に低温活性型のリーンＮＯｘ触媒を配置したことを特徴
とする内燃機関の排気浄化用触媒装置。 - 【請求項４】内燃機関の排気系において、リーン雰囲気
でのＮＯｘ活性温度範囲の異なる複数の触媒をＮＯｘ活
性温度範囲の高いものから順に上流側から下流側へ直列
に配置し、各触媒の容量配分をＮＯｘ活性温度範囲の高
いものほど大きく設定する一方、これら触媒の最上流部
および少なくとも一部触媒間に低温活性型のリーンＮＯ
ｘ触媒を配置したことを特徴とする内燃機関の排気浄化
用触媒装置。 - 【請求項５】低温活性型のリーンＮＯｘ触媒は、最下流
の触媒よりも容量を小さく設定したことを特徴とする請
求項３または請求項４に記載の排気浄化用触媒装置。 - 【請求項６】最下流の触媒は低温活性型のリーンＮＯｘ
触媒と同じ組成のものを使用し、これら触媒の総容量を
ＮＯｘ活性温度範囲の異なる触媒の容量よりも小さく設
定したことを特徴とする請求項３〜請求項５に記載の排
気浄化用触媒装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01027297A JP3591186B2 (ja) | 1997-01-23 | 1997-01-23 | 内燃機関の排気浄化用触媒装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01027297A JP3591186B2 (ja) | 1997-01-23 | 1997-01-23 | 内燃機関の排気浄化用触媒装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10205326A true JPH10205326A (ja) | 1998-08-04 |
| JP3591186B2 JP3591186B2 (ja) | 2004-11-17 |
Family
ID=11745690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01027297A Expired - Lifetime JP3591186B2 (ja) | 1997-01-23 | 1997-01-23 | 内燃機関の排気浄化用触媒装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3591186B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7891175B2 (en) | 2006-03-23 | 2011-02-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust purification device of compression ignition type internal combustion engine |
| US8058205B2 (en) | 2004-11-30 | 2011-11-15 | Isuzu Motors Limited | Nitrogen oxide purification system |
| JP2012092690A (ja) * | 2010-10-26 | 2012-05-17 | Hino Motors Ltd | 内燃機関の排気処理装置 |
| JP2013124610A (ja) * | 2011-12-15 | 2013-06-24 | Mitsubishi Motors Corp | 内燃機関の排気浄化装置 |
| WO2014050362A1 (ja) | 2012-09-28 | 2014-04-03 | いすゞ自動車株式会社 | 排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法 |
| JP2015025433A (ja) * | 2013-07-29 | 2015-02-05 | 三菱自動車工業株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| JP2017025862A (ja) * | 2015-07-27 | 2017-02-02 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| JP2018021564A (ja) * | 2017-10-26 | 2018-02-08 | 三菱自動車工業株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
-
1997
- 1997-01-23 JP JP01027297A patent/JP3591186B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8058205B2 (en) | 2004-11-30 | 2011-11-15 | Isuzu Motors Limited | Nitrogen oxide purification system |
| US7891175B2 (en) | 2006-03-23 | 2011-02-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust purification device of compression ignition type internal combustion engine |
| JP2012092690A (ja) * | 2010-10-26 | 2012-05-17 | Hino Motors Ltd | 内燃機関の排気処理装置 |
| JP2013124610A (ja) * | 2011-12-15 | 2013-06-24 | Mitsubishi Motors Corp | 内燃機関の排気浄化装置 |
| WO2014050362A1 (ja) | 2012-09-28 | 2014-04-03 | いすゞ自動車株式会社 | 排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法 |
| US9604176B2 (en) | 2012-09-28 | 2017-03-28 | Isuzu Motors Limited | Exhaust gas purification system and exhaust gas purification method |
| JP2015025433A (ja) * | 2013-07-29 | 2015-02-05 | 三菱自動車工業株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| JP2017025862A (ja) * | 2015-07-27 | 2017-02-02 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| JP2018021564A (ja) * | 2017-10-26 | 2018-02-08 | 三菱自動車工業株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3591186B2 (ja) | 2004-11-17 |
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