JPH10252455A - 内燃機関の排ガス浄化触媒装置および排ガス浄化方法 - Google Patents
内燃機関の排ガス浄化触媒装置および排ガス浄化方法Info
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- JPH10252455A JPH10252455A JP9079046A JP7904697A JPH10252455A JP H10252455 A JPH10252455 A JP H10252455A JP 9079046 A JP9079046 A JP 9079046A JP 7904697 A JP7904697 A JP 7904697A JP H10252455 A JPH10252455 A JP H10252455A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 広い浄化温度域を有し、そのほぼ全域で一定
以上の高いＮＯｘ浄化率を示す内燃機関の排ガス浄化触
媒装置および浄化方法を提供する。 【解決手段】 排気流路の上流側より、窒素酸化物を浄
化する浄化温度域が高い高温型触媒２と、高温型触媒２
に比し浄化温度域が低い低温型触媒３を直列に配置し、
高温型触媒２と低温型触媒３の距離Ｌを、高温型触媒２
の入ガス温度に対する低温型触媒３の浄化温度域の上限
温度が、高温型触媒２の炭化水素浄化率が１０％を示す
温度以上、８０％を示す温度以下となるように設定す
る。高温型触媒２は、この温度範囲で出ガス中の炭素数
１０以下の炭化水素の割合が増加し、低温型触媒３は、
炭素数１０以下の炭化水素の存在下で良好なＮＯｘ浄化
性能を示すため、触媒間距離Ｌを適切に設定すれば、両
触媒の浄化域の谷間をなくし、ＮＯｘ浄化率を大きく向
上することができる。
以上の高いＮＯｘ浄化率を示す内燃機関の排ガス浄化触
媒装置および浄化方法を提供する。 【解決手段】 排気流路の上流側より、窒素酸化物を浄
化する浄化温度域が高い高温型触媒２と、高温型触媒２
に比し浄化温度域が低い低温型触媒３を直列に配置し、
高温型触媒２と低温型触媒３の距離Ｌを、高温型触媒２
の入ガス温度に対する低温型触媒３の浄化温度域の上限
温度が、高温型触媒２の炭化水素浄化率が１０％を示す
温度以上、８０％を示す温度以下となるように設定す
る。高温型触媒２は、この温度範囲で出ガス中の炭素数
１０以下の炭化水素の割合が増加し、低温型触媒３は、
炭素数１０以下の炭化水素の存在下で良好なＮＯｘ浄化
性能を示すため、触媒間距離Ｌを適切に設定すれば、両
触媒の浄化域の谷間をなくし、ＮＯｘ浄化率を大きく向
上することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関からの排
ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を触媒を用いて浄
化する触媒装置、特に浄化温度域の異なる複数の触媒体
を組み合わせた構成の触媒装置および排ガス浄化方法に
関するものである。
ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を触媒を用いて浄
化する触媒装置、特に浄化温度域の異なる複数の触媒体
を組み合わせた構成の触媒装置および排ガス浄化方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジン等の内燃機関より排
出されるＮＯｘを低減するために、排気管途中に触媒を
設置してＮＯｘを浄化することが行われている。ＮＯｘ
浄化触媒としては、ゼオライト系触媒やアルミナ系触媒
等、種々のものが知られるが、いずれもＮＯｘ浄化作用
を示す温度域が限られている。このため、浄化温度域の
異なる複数の触媒を組み合わせて、ＮＯｘ浄化温度域を
拡大させたものがあり、例えば、特開平６−１３４２５
８号公報には、モルデナイトに担持するコバルトの量を
変えて、最高活性が得られる反応温度を変えた複数の触
媒を有する触媒装置が開示されている。複数の触媒は、
通常、反応温度の高い触媒が排気流路の上流側に、反応
温度の低い触媒が排気流路の下流側となるように配置さ
れる。また、特開平６−３０７２３１号公報には、複数
のＮＯｘ浄化触媒を、排気ガスの流れ方向に直列に、か
つ炭化水素に対する酸化活性能力が下流側に向かって順
次大きくなるように配置した触媒装置が記載されてい
る。
出されるＮＯｘを低減するために、排気管途中に触媒を
設置してＮＯｘを浄化することが行われている。ＮＯｘ
浄化触媒としては、ゼオライト系触媒やアルミナ系触媒
等、種々のものが知られるが、いずれもＮＯｘ浄化作用
を示す温度域が限られている。このため、浄化温度域の
異なる複数の触媒を組み合わせて、ＮＯｘ浄化温度域を
拡大させたものがあり、例えば、特開平６−１３４２５
８号公報には、モルデナイトに担持するコバルトの量を
変えて、最高活性が得られる反応温度を変えた複数の触
媒を有する触媒装置が開示されている。複数の触媒は、
通常、反応温度の高い触媒が排気流路の上流側に、反応
温度の低い触媒が排気流路の下流側となるように配置さ
れる。また、特開平６−３０７２３１号公報には、複数
のＮＯｘ浄化触媒を、排気ガスの流れ方向に直列に、か
つ炭化水素に対する酸化活性能力が下流側に向かって順
次大きくなるように配置した触媒装置が記載されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように複数の触媒
を組み合わせることで、浄化温度域は広がるが、複数の
触媒の浄化曲線が重なり合う部分では、いずれのＮＯｘ
浄化率も低いため、これらを足し合わせても実用上、十
分なＮＯｘ浄化率が得られず、ＮＯｘ浄化率の低い谷間
の温度域が存在するという問題があった。これは、総容
積一定の条件で単独の触媒と比較した場合、複数の触媒
の組み合わせでは、個々の触媒容積が小さくなるため、
単独の触媒に比べてＮＯｘ浄化率が大幅に低下してしま
うからで、広い範囲で一定以上のＮＯｘ浄化率を示す触
媒装置が望まれている。
を組み合わせることで、浄化温度域は広がるが、複数の
触媒の浄化曲線が重なり合う部分では、いずれのＮＯｘ
浄化率も低いため、これらを足し合わせても実用上、十
分なＮＯｘ浄化率が得られず、ＮＯｘ浄化率の低い谷間
の温度域が存在するという問題があった。これは、総容
積一定の条件で単独の触媒と比較した場合、複数の触媒
の組み合わせでは、個々の触媒容積が小さくなるため、
単独の触媒に比べてＮＯｘ浄化率が大幅に低下してしま
うからで、広い範囲で一定以上のＮＯｘ浄化率を示す触
媒装置が望まれている。
【０００４】しかして、本発明は、広い浄化温度域を有
し、そのほぼ全域で一定以上の高いＮＯｘ浄化率を示す
内燃機関の排ガス浄化触媒装置および浄化方法を提供す
ることにある。
し、そのほぼ全域で一定以上の高いＮＯｘ浄化率を示す
内燃機関の排ガス浄化触媒装置および浄化方法を提供す
ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の構成における
内燃機関の排ガス浄化触媒装置は、排気流路途中に設け
られ、排ガス中に含まれる窒素酸化物を炭化水素の存在
下で浄化する触媒を備えており、該触媒は、上記排気流
路の上流側より、窒素酸化物を浄化する浄化温度域が高
い高温型触媒と、上記高温型触媒に比し浄化温度域が低
い低温型触媒とを、間隔をおいて直列に配置してなる。
上記高温型触媒と上記低温型触媒の対向端間の距離は、
上記高温型触媒の入ガス温度に対する上記低温型触媒の
浄化温度域の上限温度が、上記高温型触媒の炭化水素浄
化率が１０％を示す温度以上でかつ８０％を示す温度以
下となるように設定してある。
内燃機関の排ガス浄化触媒装置は、排気流路途中に設け
られ、排ガス中に含まれる窒素酸化物を炭化水素の存在
下で浄化する触媒を備えており、該触媒は、上記排気流
路の上流側より、窒素酸化物を浄化する浄化温度域が高
い高温型触媒と、上記高温型触媒に比し浄化温度域が低
い低温型触媒とを、間隔をおいて直列に配置してなる。
上記高温型触媒と上記低温型触媒の対向端間の距離は、
上記高温型触媒の入ガス温度に対する上記低温型触媒の
浄化温度域の上限温度が、上記高温型触媒の炭化水素浄
化率が１０％を示す温度以上でかつ８０％を示す温度以
下となるように設定してある。
【０００６】上記低温型触媒は、炭素数１０以下の炭化
水素の存在下で良好なＮＯｘ浄化性能を示し、一方、上
記高温型触媒は、その入ガス温度が特定の温度範囲にあ
る時、すなわち炭化水素浄化率が１０％を示す温度から
炭化水素浄化率が８０％を示す温度までの範囲にある時
に、出ガス中の、炭素数１０以下の炭化水素成分の割合
が増加する。また、上記高温型触媒と上記低温型触媒の
対向端間の距離を大きくすると、流路壁からの放熱で、
上記低温型触媒に入るガスの温度は実質的に低下し、上
記低温型触媒の上記高温型触媒の入ガス温度に対する浄
化温度特性は、高温側にシフトする。逆に、上記距離を
小さくすると、浄化温度特性は低温側にシフトする。す
なわち、上記距離を変えることで、上記高温型触媒の入
ガス温度に対する、上記低温型触媒の浄化温度特性を変
更することができる。
水素の存在下で良好なＮＯｘ浄化性能を示し、一方、上
記高温型触媒は、その入ガス温度が特定の温度範囲にあ
る時、すなわち炭化水素浄化率が１０％を示す温度から
炭化水素浄化率が８０％を示す温度までの範囲にある時
に、出ガス中の、炭素数１０以下の炭化水素成分の割合
が増加する。また、上記高温型触媒と上記低温型触媒の
対向端間の距離を大きくすると、流路壁からの放熱で、
上記低温型触媒に入るガスの温度は実質的に低下し、上
記低温型触媒の上記高温型触媒の入ガス温度に対する浄
化温度特性は、高温側にシフトする。逆に、上記距離を
小さくすると、浄化温度特性は低温側にシフトする。す
なわち、上記距離を変えることで、上記高温型触媒の入
ガス温度に対する、上記低温型触媒の浄化温度特性を変
更することができる。
【０００７】従って、上記低温型触媒の浄化温度域の上
限温度が、炭素数１０以下の炭化水素成分の割合が増加
する温度域に入るように、上記距離を調整すれば、上限
温度付近での上記低温型触媒のＮＯｘ浄化率を向上させ
ることができる。よって、単なる組み合わせ以上の効果
が得られ、広い温度域で、高い浄化性能を示す触媒挿置
を得ることができる。
限温度が、炭素数１０以下の炭化水素成分の割合が増加
する温度域に入るように、上記距離を調整すれば、上限
温度付近での上記低温型触媒のＮＯｘ浄化率を向上させ
ることができる。よって、単なる組み合わせ以上の効果
が得られ、広い温度域で、高い浄化性能を示す触媒挿置
を得ることができる。
【０００８】請求項２の構成では、内燃機関の排気流路
途中に設けられ、排ガス中に含まれる窒素酸化物を炭化
水素の存在下で触媒を用いて浄化する排ガス浄化方法に
おいて、上記排気流路の上流側より、窒素酸化物を浄化
する浄化温度域が高い高温型触媒と、上記高温型触媒に
比し浄化温度域が低い低温型触媒とを直列に配置し、上
記高温型触媒と上記低温型触媒の対向端間の距離を、上
記高温型触媒の入ガス温度に対する上記低温型触媒の浄
化温度域の上限温度が、上記高温型触媒の炭化水素浄化
率が１０％を示す温度以上でかつ８０％を示す温度以下
となるようにする。この場合も、上記距離を適正値に設
定することにより、上述したのと同様の効果が得られ
る。
途中に設けられ、排ガス中に含まれる窒素酸化物を炭化
水素の存在下で触媒を用いて浄化する排ガス浄化方法に
おいて、上記排気流路の上流側より、窒素酸化物を浄化
する浄化温度域が高い高温型触媒と、上記高温型触媒に
比し浄化温度域が低い低温型触媒とを直列に配置し、上
記高温型触媒と上記低温型触媒の対向端間の距離を、上
記高温型触媒の入ガス温度に対する上記低温型触媒の浄
化温度域の上限温度が、上記高温型触媒の炭化水素浄化
率が１０％を示す温度以上でかつ８０％を示す温度以下
となるようにする。この場合も、上記距離を適正値に設
定することにより、上述したのと同様の効果が得られ
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施の形態を
図面を参照して説明する。図１は車両エンジンの排気流
路に設置される排ガス浄化触媒装置の全体構成を示すも
ので、排気流路１内には、エンジンからの排気の流れに
対し上流側から、高温型ＮＯｘ触媒２、低温型ＮＯｘ触
媒３（以下、それぞれ高温型触媒、低温型触媒と称す
る）の２つの触媒が、所定の距離をおいて直列に配設し
てある。上記高温型触媒２と低温型触媒３との間には接
続配管４が配設され、これら触媒２、３間の距離は、こ
の接続配管４の長さＬで調整される。
図面を参照して説明する。図１は車両エンジンの排気流
路に設置される排ガス浄化触媒装置の全体構成を示すも
ので、排気流路１内には、エンジンからの排気の流れに
対し上流側から、高温型ＮＯｘ触媒２、低温型ＮＯｘ触
媒３（以下、それぞれ高温型触媒、低温型触媒と称す
る）の２つの触媒が、所定の距離をおいて直列に配設し
てある。上記高温型触媒２と低温型触媒３との間には接
続配管４が配設され、これら触媒２、３間の距離は、こ
の接続配管４の長さＬで調整される。
【００１０】高温型触媒２は、通常、約３００℃以上の
高温域でＮＯｘ浄化作用を示す触媒で、例えば、ゼオラ
イト、アルミナ等の多孔質体に銅、銀またはニッケル等
を担持してなる触媒が挙げられる。好ましくは、ゼオラ
イトに銅を担持させた触媒が好適に用いられる。
高温域でＮＯｘ浄化作用を示す触媒で、例えば、ゼオラ
イト、アルミナ等の多孔質体に銅、銀またはニッケル等
を担持してなる触媒が挙げられる。好ましくは、ゼオラ
イトに銅を担持させた触媒が好適に用いられる。
【００１１】低温型触媒３は、ＮＯｘを浄化する浄化温
度域が、高温型触媒２より低温域にある触媒で、例え
ば、ゼオライト、アルミナ等の多孔質体に白金、または
パラジウム等を担持してなる触媒が挙げられる。好まし
くは、ゼオライトの一種であるモルデナイトに白金を担
持させた触媒が好適に用いられる。
度域が、高温型触媒２より低温域にある触媒で、例え
ば、ゼオライト、アルミナ等の多孔質体に白金、または
パラジウム等を担持してなる触媒が挙げられる。好まし
くは、ゼオライトの一種であるモルデナイトに白金を担
持させた触媒が好適に用いられる。
【００１２】なお、高温型触媒２、低温型触媒３におい
て、ＮＯｘを浄化する温度域は、触媒の種類、担持量等
によって異なり、その使用条件において最適な触媒を、
適宜選択すればよい。また、触媒材料は、必ずしも上記
したものに限定されるものではなく、通常公知の種々の
触媒材料が使用可能である。
て、ＮＯｘを浄化する温度域は、触媒の種類、担持量等
によって異なり、その使用条件において最適な触媒を、
適宜選択すればよい。また、触媒材料は、必ずしも上記
したものに限定されるものではなく、通常公知の種々の
触媒材料が使用可能である。
【００１３】これら高温型触媒２または低温型触媒３の
触媒形状は、特に制限されないが、通常、セラミックス
等よりなるハニカム構造の担体に上記触媒成分を担持さ
せて装置内に設置する。また、ＮＯｘを浄化するための
還元剤としては、通常、排ガス中に含まれる炭化水素が
使用されるが、触媒の浄化性能を高めるために、高温型
触媒２の上流に、軽油等の炭化水素燃料を供給すること
もできる。
触媒形状は、特に制限されないが、通常、セラミックス
等よりなるハニカム構造の担体に上記触媒成分を担持さ
せて装置内に設置する。また、ＮＯｘを浄化するための
還元剤としては、通常、排ガス中に含まれる炭化水素が
使用されるが、触媒の浄化性能を高めるために、高温型
触媒２の上流に、軽油等の炭化水素燃料を供給すること
もできる。
【００１４】本発明では、高温型触媒２と低温型触媒３
の距離Ｌを適切に設定し、上記高温型触媒２によって改
質された排ガスを、低温型触媒３で浄化することによ
り、高い浄化率を実現する。具体的には、距離Ｌを、高
温型触媒２の入ガス温度に対する低温型触媒３の浄化温
度域の上限温度が、高温型触媒２の炭化水素浄化率が１
０％を示す温度以上でかつ８０％を示す温度以下、好ま
しくは、炭化水素浄化率が３０％を示す温度以上でかつ
７０％を示す温度以下となるように設定するのがよい。
その理由を、以下に説明する。
の距離Ｌを適切に設定し、上記高温型触媒２によって改
質された排ガスを、低温型触媒３で浄化することによ
り、高い浄化率を実現する。具体的には、距離Ｌを、高
温型触媒２の入ガス温度に対する低温型触媒３の浄化温
度域の上限温度が、高温型触媒２の炭化水素浄化率が１
０％を示す温度以上でかつ８０％を示す温度以下、好ま
しくは、炭化水素浄化率が３０％を示す温度以上でかつ
７０％を示す温度以下となるように設定するのがよい。
その理由を、以下に説明する。
【００１５】（接続配管長Ｌと低温型触媒３のＮＯｘ浄
化特性）本発明の触媒構成では、内燃機関からの排ガス
は、まず高温型触媒２を通過し、次に長さＬの接続配管
４を経て、低温型触媒３を通過する。ここで、高温型触
媒２に一定温度の排ガスが流入する場合を考える。高温
型触媒２における反応を考えないとすると、高温型触媒
２に入ったガスは、高温型触媒２および接続配管４での
放熱により温度が低下する。高温型触媒２での放熱量は
変更できないが、接続配管４での放熱は接続配管長Ｌに
より変更可能である。
化特性）本発明の触媒構成では、内燃機関からの排ガス
は、まず高温型触媒２を通過し、次に長さＬの接続配管
４を経て、低温型触媒３を通過する。ここで、高温型触
媒２に一定温度の排ガスが流入する場合を考える。高温
型触媒２における反応を考えないとすると、高温型触媒
２に入ったガスは、高温型触媒２および接続配管４での
放熱により温度が低下する。高温型触媒２での放熱量は
変更できないが、接続配管４での放熱は接続配管長Ｌに
より変更可能である。
【００１６】そこで、長さＬを大きくしていった時の、
高温型触媒２の入ガス温度に対する低温型触媒３のＮＯ
ｘ浄化特性を考える。長さＬを増加させると、それにつ
れて接続配管４からの放熱量が増加するため、低温型触
媒３の入ガス温度は低下する。長さＬを増加させ、しか
も低温型触媒３の入ガス温度を一定に保持するには、高
温型触媒２の入ガス温度を上昇させる必要がある。従っ
て、図２に示すように、長さＬを大きくすると、触媒
２、３の距離が０の場合（Ｌ＝０）に対して、高温型触
媒２の入ガス温度に対する低温型触媒３のＮＯｘ浄化曲
線は高温側にシフトする。
高温型触媒２の入ガス温度に対する低温型触媒３のＮＯ
ｘ浄化特性を考える。長さＬを増加させると、それにつ
れて接続配管４からの放熱量が増加するため、低温型触
媒３の入ガス温度は低下する。長さＬを増加させ、しか
も低温型触媒３の入ガス温度を一定に保持するには、高
温型触媒２の入ガス温度を上昇させる必要がある。従っ
て、図２に示すように、長さＬを大きくすると、触媒
２、３の距離が０の場合（Ｌ＝０）に対して、高温型触
媒２の入ガス温度に対する低温型触媒３のＮＯｘ浄化曲
線は高温側にシフトする。
【００１７】これを接続配管長Ｌを横軸とするグラフで
表したのが図３であり、高温型触媒２の入ガス温度から
見た時、低温型触媒３においてＮＯｘ浄化が起こる下限
温度をＴｂ1 、上限温度をＴｂ2 とすると、接続配管長
Ｌに対して、これら下限温度Ｔｂ1 、上限温度Ｔｂ2 は
図３のように変化する。ここで、下限温度Ｔｂ1 、上限
温度Ｔｂ2 の間の温度差は、Ｌによらず一定となる。
表したのが図３であり、高温型触媒２の入ガス温度から
見た時、低温型触媒３においてＮＯｘ浄化が起こる下限
温度をＴｂ1 、上限温度をＴｂ2 とすると、接続配管長
Ｌに対して、これら下限温度Ｔｂ1 、上限温度Ｔｂ2 は
図３のように変化する。ここで、下限温度Ｔｂ1 、上限
温度Ｔｂ2 の間の温度差は、Ｌによらず一定となる。
【００１８】（高温型触媒２による軽油の改質効果）図
４には典型的な高温型触媒２の炭化水素浄化特性を示
す。最高浄化率を示す温度が４００℃を越える高温型触
媒２では、触媒に入った軽油はその温度に応じた触媒作
用を受け、その一部が反応する。銅、銀、ニッケル等を
アルミナに担持させて複数の高温型触媒２を作製し、そ
のそれぞれについて炭化水素の浄化特性を調べた結果、
いずれの高温型触媒２においても、炭化水素浄化率が１
０％から８０％の時に、排ガス中に軽油が軽質化された
結果として得られる炭素数１０以下の炭化水素成分の割
合が増加していることがわかった。
４には典型的な高温型触媒２の炭化水素浄化特性を示
す。最高浄化率を示す温度が４００℃を越える高温型触
媒２では、触媒に入った軽油はその温度に応じた触媒作
用を受け、その一部が反応する。銅、銀、ニッケル等を
アルミナに担持させて複数の高温型触媒２を作製し、そ
のそれぞれについて炭化水素の浄化特性を調べた結果、
いずれの高温型触媒２においても、炭化水素浄化率が１
０％から８０％の時に、排ガス中に軽油が軽質化された
結果として得られる炭素数１０以下の炭化水素成分の割
合が増加していることがわかった。
【００１９】図４には、炭化水素浄化率が１０％となる
高温型触媒２の入ガス温度をＴah10、８０％となる入ガ
ス温度をＴah80として示してあり、高温型触媒２の入ガ
ス温度がＴah10からＴah80の範囲にある時に、排ガス中
の炭素数１０以下の軽質な炭化水素成分の割合が最も多
くなる。炭化水素浄化率が１０％未満の時は、排ガス中
の炭化水素組成は軽油と変わりがなく、また炭化水素浄
化率が８０％を越える時は、炭化水素成分の絶対量が少
なくなっている。
高温型触媒２の入ガス温度をＴah10、８０％となる入ガ
ス温度をＴah80として示してあり、高温型触媒２の入ガ
ス温度がＴah10からＴah80の範囲にある時に、排ガス中
の炭素数１０以下の軽質な炭化水素成分の割合が最も多
くなる。炭化水素浄化率が１０％未満の時は、排ガス中
の炭化水素組成は軽油と変わりがなく、また炭化水素浄
化率が８０％を越える時は、炭化水素成分の絶対量が少
なくなっている。
【００２０】（低温型触媒３の供給炭化水素組成に対す
るＮＯｘ浄化性能）一方、白金、パラジウム等をアルミ
ナに担持させて複数の低温型触媒３を作製し、その供給
炭化水素組成に対するＮＯｘ浄化性能を調べた。図５に
示されるように、いずれも炭素数１０以下の軽質な炭化
水素成分の場合に最も高いＮＯｘ浄化性能を示すことが
わかる。
るＮＯｘ浄化性能）一方、白金、パラジウム等をアルミ
ナに担持させて複数の低温型触媒３を作製し、その供給
炭化水素組成に対するＮＯｘ浄化性能を調べた。図５に
示されるように、いずれも炭素数１０以下の軽質な炭化
水素成分の場合に最も高いＮＯｘ浄化性能を示すことが
わかる。
【００２１】（接続配管長Ｌの最適値の設定）以上の結
果より、高温型触媒２と低温型触媒３の距離Ｌを調整し
て、ＮＯｘ浄化率が低下する低温型触媒３の上限温度Ｔ
ｂ2 付近の温度域が（図２参照）、高温型触媒２による
炭化水素の改質効果の高い温度域Ｔah10からＴah80の範
囲と重なるようにすれば（図４参照）、高温型触媒２に
よって改質された排ガスを、低温型触媒３で浄化するこ
とにより、浄化率を向上できることがわかる。上限温度
Ｔｂ2 がＴah10より低い時は、低温型触媒３に供給され
る軽油の改質効果が期待できず、Ｔｂ2 がＴah80より高
いと、還元剤である炭化水素成分の絶対量が少なくなる
ため、低温型触媒３の浄化率を向上する効果が得られな
い。
果より、高温型触媒２と低温型触媒３の距離Ｌを調整し
て、ＮＯｘ浄化率が低下する低温型触媒３の上限温度Ｔ
ｂ2 付近の温度域が（図２参照）、高温型触媒２による
炭化水素の改質効果の高い温度域Ｔah10からＴah80の範
囲と重なるようにすれば（図４参照）、高温型触媒２に
よって改質された排ガスを、低温型触媒３で浄化するこ
とにより、浄化率を向上できることがわかる。上限温度
Ｔｂ2 がＴah10より低い時は、低温型触媒３に供給され
る軽油の改質効果が期待できず、Ｔｂ2 がＴah80より高
いと、還元剤である炭化水素成分の絶対量が少なくなる
ため、低温型触媒３の浄化率を向上する効果が得られな
い。
【００２２】すなわち、本発明の要点は、高温型触媒２
で軽油が改質されて生成した炭素数１０以下の炭化水素
成分を、効率よく低温型触媒３に供給することにあり、
接続配管長Ｌを変化させることにより、これを実現する
ものである。長さＬの設定方法について図６を用いて説
明する。図中、（ａ）は高温型触媒２の入ガス温度に対
する高温型触媒２および低温型触媒３のＮＯｘ浄化特性
を示し、高温型触媒２におけるＮＯｘ浄化の上限温度お
よび下限温度をそれぞれＴａ2 、Ｔａ1 とし、低温型触
媒３におけるＮＯｘ浄化の上限温度および下限温度はそ
れぞれＴｂ2 、Ｔｂ1 としてある。（ｂ）は高温型触媒
２の炭化水素浄化特性を示し、炭化水素浄化率が１０％
となる入ガス温度をＴah10、８０％となる入ガス温度を
Ｔah80としてある。（ｃ）は図３の横軸と縦軸を入れ替
えたもので、Ｔｂ1 、Ｔｂ2 と長さＬの関係を示してい
る。
で軽油が改質されて生成した炭素数１０以下の炭化水素
成分を、効率よく低温型触媒３に供給することにあり、
接続配管長Ｌを変化させることにより、これを実現する
ものである。長さＬの設定方法について図６を用いて説
明する。図中、（ａ）は高温型触媒２の入ガス温度に対
する高温型触媒２および低温型触媒３のＮＯｘ浄化特性
を示し、高温型触媒２におけるＮＯｘ浄化の上限温度お
よび下限温度をそれぞれＴａ2 、Ｔａ1 とし、低温型触
媒３におけるＮＯｘ浄化の上限温度および下限温度はそ
れぞれＴｂ2 、Ｔｂ1 としてある。（ｂ）は高温型触媒
２の炭化水素浄化特性を示し、炭化水素浄化率が１０％
となる入ガス温度をＴah10、８０％となる入ガス温度を
Ｔah80としてある。（ｃ）は図３の横軸と縦軸を入れ替
えたもので、Ｔｂ1 、Ｔｂ2 と長さＬの関係を示してい
る。
【００２３】図６中、（ａ）において、上述したように
長さＬを増加させると低温型触媒３のＮＯｘ浄化上限温
度Ｔｂ2 は高温側にシフトする。そこで、上限温度Ｔｂ
2 が、（ｂ）における炭化水素浄化率が１０％となる入
ガス温度Ｔah10と、８０％となる入ガス温度Ｔah80の間
に入るように、接続配管長Ｌを設定する。（ｃ）より、
上限温度Ｔｂ2 ＝Ｔah10の時、Ｌ＝Ｌ1 であり、上限温
度Ｔｂ2 ＝Ｔah80の時、Ｌ＝Ｌ2 となるので、Ｌ1 ≦Ｌ
≦Ｌ2 となるようにＬを設定すればよい。
長さＬを増加させると低温型触媒３のＮＯｘ浄化上限温
度Ｔｂ2 は高温側にシフトする。そこで、上限温度Ｔｂ
2 が、（ｂ）における炭化水素浄化率が１０％となる入
ガス温度Ｔah10と、８０％となる入ガス温度Ｔah80の間
に入るように、接続配管長Ｌを設定する。（ｃ）より、
上限温度Ｔｂ2 ＝Ｔah10の時、Ｌ＝Ｌ1 であり、上限温
度Ｔｂ2 ＝Ｔah80の時、Ｌ＝Ｌ2 となるので、Ｌ1 ≦Ｌ
≦Ｌ2 となるようにＬを設定すればよい。
【００２４】
（実施例１）高温型触媒２としてＣｕ／ゼオライトβ、
低温型触媒３としてＰｔ／モルデナイトを使用して上記
図１に示す構成の触媒装置を作製し、そのＮＯｘ浄化特
性を調べて図７に示した。各触媒２、３はいずれもハニ
カム状の担体に担持させた状態で触媒装置内に収容し、
高温型触媒２の上流には還元剤としての軽油が供給され
るようにした。ここで、高温型触媒２であるＣｕ／ゼオ
ライトβのＴＨＣ浄化特性、および触媒間距離Ｌと低温
型触媒３であるＰｔ／モルデナイトのＮＯｘ浄化上限温
度Ｔｂ2 の関係は図７に示す通りであり、（ａ）よりＣ
ｕ／ゼオライトβにおいて炭化水素浄化率が１０％とな
る温度Ｔah10は３１０℃、８０％となる温度Ｔah80は４
００℃であった。また、（ｂ）より３１０℃および４０
０℃に対応する触媒間距離Ｌはそれぞれ３５２mm、３７
０mmであった。
低温型触媒３としてＰｔ／モルデナイトを使用して上記
図１に示す構成の触媒装置を作製し、そのＮＯｘ浄化特
性を調べて図７に示した。各触媒２、３はいずれもハニ
カム状の担体に担持させた状態で触媒装置内に収容し、
高温型触媒２の上流には還元剤としての軽油が供給され
るようにした。ここで、高温型触媒２であるＣｕ／ゼオ
ライトβのＴＨＣ浄化特性、および触媒間距離Ｌと低温
型触媒３であるＰｔ／モルデナイトのＮＯｘ浄化上限温
度Ｔｂ2 の関係は図７に示す通りであり、（ａ）よりＣ
ｕ／ゼオライトβにおいて炭化水素浄化率が１０％とな
る温度Ｔah10は３１０℃、８０％となる温度Ｔah80は４
００℃であった。また、（ｂ）より３１０℃および４０
０℃に対応する触媒間距離Ｌはそれぞれ３５２mm、３７
０mmであった。
【００２５】そこで、高温型触媒２と低温型触媒３の距
離Ｌを３６５mmに設定し、低温型触媒３のＮＯｘ浄化上
限温度Ｔｂ2 が、Ｔah10とＴah80の間となるようにし
た。この触媒装置に排ガスを導入してＮＯｘ浄化率を測
定し、結果を図７の（ｃ）に示した。また、（ｃ）に
は、Ｃｕ／ゼオライトβまたはＰｔ／モルデナイトを単
独で使用した場合の、ＮＯｘ浄化特性を併せて示した。
この時、これらＣｕ／ゼオライトβまたはＰｔ／モルデ
ナイトの容積は、高温型触媒２と低温型触媒３を組み合
わせた組み合わせ触媒の総容積と同じ容積とした。
離Ｌを３６５mmに設定し、低温型触媒３のＮＯｘ浄化上
限温度Ｔｂ2 が、Ｔah10とＴah80の間となるようにし
た。この触媒装置に排ガスを導入してＮＯｘ浄化率を測
定し、結果を図７の（ｃ）に示した。また、（ｃ）に
は、Ｃｕ／ゼオライトβまたはＰｔ／モルデナイトを単
独で使用した場合の、ＮＯｘ浄化特性を併せて示した。
この時、これらＣｕ／ゼオライトβまたはＰｔ／モルデ
ナイトの容積は、高温型触媒２と低温型触媒３を組み合
わせた組み合わせ触媒の総容積と同じ容積とした。
【００２６】図７の（ｃ）に示されるように、高温型触
媒２と低温型触媒３を組み合わせた組み合わせ触媒で
は、各触媒の容積が低減しているために、その最大浄化
率は単独触媒に比べて低下しているが、高温型触媒２と
低温型触媒３の浄化曲線が重なる部分においては、ＮＯ
ｘ浄化率が約１５％と、単独触媒の組み合わせ以上の高
い浄化率が得られている。これは、高温型触媒２と低温
型触媒３の距離Ｌを適正値とすることで、高温型触媒２
による炭化水素の改質効果により低温型触媒３のＮＯｘ
浄化率が大きく向上することを示しており、供給される
炭化水素をより有効に利用することができる。このよう
に、本発明によれば、浄化温度範囲が広く、しかもその
ほぼ全域で一定以上の優れた浄化性能を示す触媒装置を
実現できる。
媒２と低温型触媒３を組み合わせた組み合わせ触媒で
は、各触媒の容積が低減しているために、その最大浄化
率は単独触媒に比べて低下しているが、高温型触媒２と
低温型触媒３の浄化曲線が重なる部分においては、ＮＯ
ｘ浄化率が約１５％と、単独触媒の組み合わせ以上の高
い浄化率が得られている。これは、高温型触媒２と低温
型触媒３の距離Ｌを適正値とすることで、高温型触媒２
による炭化水素の改質効果により低温型触媒３のＮＯｘ
浄化率が大きく向上することを示しており、供給される
炭化水素をより有効に利用することができる。このよう
に、本発明によれば、浄化温度範囲が広く、しかもその
ほぼ全域で一定以上の優れた浄化性能を示す触媒装置を
実現できる。
【００２７】（比較例１）上記実施例１と同じＣｕ／ゼ
オライトβおよびＰｔ／モルデナイトを用い、触媒間距
離Ｌを３５０mmとした以外は同様にして触媒装置を作製
し、そのＮＯｘ浄化特性を調べて図８に示した。図に明
らかなように、高温型触媒２と低温型触媒３の谷間の部
分において、ＮＯｘ浄化率が１５％を大きく下回ってお
り、実用上、十分なＮＯｘ浄化性能が得られていない。
オライトβおよびＰｔ／モルデナイトを用い、触媒間距
離Ｌを３５０mmとした以外は同様にして触媒装置を作製
し、そのＮＯｘ浄化特性を調べて図８に示した。図に明
らかなように、高温型触媒２と低温型触媒３の谷間の部
分において、ＮＯｘ浄化率が１５％を大きく下回ってお
り、実用上、十分なＮＯｘ浄化性能が得られていない。
【００２８】（比較例２）上記実施例１と同じＣｕ／ゼ
オライトβおよびＰｔ／モルデナイトを用い、触媒間距
離Ｌを３７７mmとした以外は同様にして触媒装置を作製
し、そのＮＯｘ浄化特性を調べて図９に示した。図に明
らかなように、高温型触媒２と低温型触媒３の谷間の部
分において、ＮＯｘ浄化率が１５％を下回っており、Ｃ
ｕ／ゼオライトβとＰｔ／モルデナイトの浄化率から推
定される浄化率の総和よりも低くなっている。これは、
上流側のＣｕ／ゼオライトβで還元剤である炭化水素が
消費された結果、下流側のＰｔ／モルデナイトで十分な
量の炭化水素が存在せず、浄化性能が低下したものと考
えられ、触媒の組み合わせによる十分な効果が得られて
いない。
オライトβおよびＰｔ／モルデナイトを用い、触媒間距
離Ｌを３７７mmとした以外は同様にして触媒装置を作製
し、そのＮＯｘ浄化特性を調べて図９に示した。図に明
らかなように、高温型触媒２と低温型触媒３の谷間の部
分において、ＮＯｘ浄化率が１５％を下回っており、Ｃ
ｕ／ゼオライトβとＰｔ／モルデナイトの浄化率から推
定される浄化率の総和よりも低くなっている。これは、
上流側のＣｕ／ゼオライトβで還元剤である炭化水素が
消費された結果、下流側のＰｔ／モルデナイトで十分な
量の炭化水素が存在せず、浄化性能が低下したものと考
えられ、触媒の組み合わせによる十分な効果が得られて
いない。
【図１】本発明の触媒装置の構成を示す全体概略断面図
である。
である。
【図２】触媒間距離と低温型触媒のＮＯｘ浄化特性の関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図３】触媒間距離と低温型触媒の浄化上限または下限
温度の関係を示す図である。
温度の関係を示す図である。
【図４】高温型触媒の炭化水素浄化特性を示す図であ
る。
る。
【図５】低温型触媒の炭化水素組成に対するＮＯｘ浄化
特性を示す図である。
特性を示す図である。
【図６】触媒間距離と設定方法を説明するための図であ
る。
る。
【図７】実施例１の触媒装置におけるＮＯｘ浄化特性を
示す図である。
示す図である。
【図８】比較例１の触媒装置におけるＮＯｘ浄化特性を
示す図である。
示す図である。
【図９】比較例２の触媒装置におけるＮＯｘ浄化特性を
示す図である。
示す図である。
１ 排気流路 ２ 高温型触媒 ３ 低温型触媒 ４ 接続配管 Ｌ 触媒間距離
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｎ 3/10 ＺＡＢ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０１Ａ (72)発明者 古谷 寿伸 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 内燃機関の排気流路途中に設けられ、排
ガス中に含まれる窒素酸化物を炭化水素の存在下で触媒
を用いて浄化する排ガス浄化触媒装置であって、上記排
気流路の上流側より、窒素酸化物を浄化する浄化温度域
が高い高温型触媒と、上記高温型触媒に比し浄化温度域
が低い低温型触媒とを直列に配置し、上記高温型触媒と
上記低温型触媒の対向端間の距離を、上記高温型触媒の
入ガス温度に対する上記低温型触媒の浄化温度域の上限
温度が、上記高温型触媒の炭化水素浄化率が１０％を示
す温度以上でかつ８０％を示す温度以下となるように設
定したことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化触媒装
置。 - 【請求項２】 内燃機関の排気流路途中に設けられ、排
ガス中に含まれる窒素酸化物を炭化水素の存在下で触媒
を用いて浄化する排ガス浄化方法において、上記排気流
路の上流側より、窒素酸化物を浄化する浄化温度域が高
い高温型触媒と、上記高温型触媒に比し浄化温度域が低
い低温型触媒とを直列に配置し、上記高温型触媒と上記
低温型触媒の対向端間の距離を、上記高温型触媒の入ガ
ス温度に対する上記低温型触媒の浄化温度域の上限温度
が、上記高温型触媒の炭化水素浄化率が１０％を示す温
度以上でかつ８０％を示す温度以下となるように設定す
ることを特徴とする内燃機関の排ガス浄化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07904697A JP3302900B2 (ja) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | 内燃機関の排ガス浄化触媒装置および排ガス浄化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07904697A JP3302900B2 (ja) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | 内燃機関の排ガス浄化触媒装置および排ガス浄化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10252455A true JPH10252455A (ja) | 1998-09-22 |
| JP3302900B2 JP3302900B2 (ja) | 2002-07-15 |
Family
ID=13678973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07904697A Expired - Fee Related JP3302900B2 (ja) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | 内燃機関の排ガス浄化触媒装置および排ガス浄化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3302900B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002126453A (ja) * | 2000-10-25 | 2002-05-08 | Toyota Motor Corp | 排ガス浄化装置 |
| JP2005224669A (ja) * | 2004-02-10 | 2005-08-25 | Toyota Motor Corp | 排ガス浄化用触媒及び排ガス浄化方法 |
| WO2007148821A1 (ja) | 2006-06-22 | 2007-12-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 内燃機関の排気浄化装置 |
| WO2009057536A1 (ja) * | 2007-11-01 | 2009-05-07 | Hino Motors, Ltd. | 選択還元型触媒 |
| WO2011125960A1 (ja) * | 2010-04-01 | 2011-10-13 | トヨタ自動車株式会社 | 排気浄化用触媒 |
| JP2015500935A (ja) * | 2011-12-01 | 2015-01-08 | ユミコア・アクチエンゲゼルシャフト・ウント・コムパニー・コマンディットゲゼルシャフトＵｍｉｃｏｒｅ ＡＧ ＆ Ｃｏ．ＫＧ | 排気ガス浄化システムの運転方法 |
-
1997
- 1997-03-13 JP JP07904697A patent/JP3302900B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002126453A (ja) * | 2000-10-25 | 2002-05-08 | Toyota Motor Corp | 排ガス浄化装置 |
| JP2005224669A (ja) * | 2004-02-10 | 2005-08-25 | Toyota Motor Corp | 排ガス浄化用触媒及び排ガス浄化方法 |
| JP4529463B2 (ja) * | 2004-02-10 | 2010-08-25 | トヨタ自動車株式会社 | 排ガス浄化用触媒及び排ガス浄化方法 |
| WO2007148821A1 (ja) | 2006-06-22 | 2007-12-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 内燃機関の排気浄化装置 |
| US8122706B2 (en) | 2006-06-22 | 2012-02-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust purification system of internal combustion engine |
| WO2009057536A1 (ja) * | 2007-11-01 | 2009-05-07 | Hino Motors, Ltd. | 選択還元型触媒 |
| US8414837B2 (en) | 2007-11-01 | 2013-04-09 | Hino Motors, Ltd. | Selective reduction catalyst |
| WO2011125960A1 (ja) * | 2010-04-01 | 2011-10-13 | トヨタ自動車株式会社 | 排気浄化用触媒 |
| JP2011212625A (ja) * | 2010-04-01 | 2011-10-27 | Toyota Motor Corp | 排気浄化触媒 |
| US9138736B2 (en) | 2010-04-01 | 2015-09-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust purifying catalyst |
| JP2015500935A (ja) * | 2011-12-01 | 2015-01-08 | ユミコア・アクチエンゲゼルシャフト・ウント・コムパニー・コマンディットゲゼルシャフトＵｍｉｃｏｒｅ ＡＧ ＆ Ｃｏ．ＫＧ | 排気ガス浄化システムの運転方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3302900B2 (ja) | 2002-07-15 |
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