JPH1089056A - ディーゼルエンジン用排ガス浄化用触媒 - Google Patents

ディーゼルエンジン用排ガス浄化用触媒

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JPH1089056A
JPH1089056A JP8244799A JP24479996A JPH1089056A JP H1089056 A JPH1089056 A JP H1089056A JP 8244799 A JP8244799 A JP 8244799A JP 24479996 A JP24479996 A JP 24479996A JP H1089056 A JPH1089056 A JP H1089056A
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JP
Japan
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exhaust gas
catalyst
linear velocity
honeycomb
temperature range
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Application number
JP8244799A
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English (en)
Inventor
Michio Taguchi
教夫 田口
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Publication of JPH1089056A publication Critical patent/JPH1089056A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】排ガスの低温域においてHC及びSOFを十分
に浄化でき、高温域においてはサルフェートの生成を大
きく抑制できる排ガス浄化用触媒を提供する。 【解決手段】排ガス入り側の排ガスの線速度より排ガス
出側の排ガスの線速度を大きくする。排ガス出側では排
ガスの線速度が大きいため、排ガスと触媒との接触時間
が短くなり、排ガスの高温域におけるSO2 の酸化反応
が生じにくくなって、サルフェートの生成が抑制され
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、ディーゼルエンジ
ン(以下DEという)の排ガス中に含まれるHC(炭化
水素)及びSOF(Soluble Organic Fraction)を酸化
浄化するとともに、ディーゼルパティキュレートの排出
量を低減するDE用排ガス浄化用触媒に関する。
【0002】
【従来の技術】ガソリンエンジンについては、排ガスの
厳しい規制とそれに対処できる技術の進歩により、排ガ
ス中の有害物質は確実に減少している。しかしDEにつ
いては、有害成分が主としてパティキュレートとして排
出されるという特異な事情から、規制も技術の開発もガ
ソリンエンジンに比べて遅れており、確実に浄化できる
排ガス浄化触媒の開発が望まれている。
【0003】現在までに開発されているDE排気ガス浄
化装置としては、大きく分けてトラップを用いる方法
(触媒無しと触媒付き)と、オープン型SOF分解触媒
とが知られている。このうちトラップを用いる方法は、
ディーゼルパティキュレートを捕捉してその排出を規制
するものであり、特にドライスーツの比率の高い排気ガ
スに有効である。しかしながらトラップを用いる方法で
は、捕捉されたディーゼルパティキュレートを焼却する
ための再生処理装置が必要となり、再生時の触媒構造体
の割れ、アッシュによる閉塞あるいはシステムが複雑に
なるなど、実用上多くの課題を残している。
【0004】一方オープン型SOF分解触媒は、例えば
特開平3−38255号公報に示されるように、ガソリ
ンエンジンと同様に活性アルミナなどの担持層に白金族
金属などの触媒金属を担持した触媒が利用され、COや
HCとともにSOFを酸化分解して浄化している。この
オープン型SOF分解触媒は、ドライスーツの除去率が
低いという欠点があるが、ドライスーツの量はDEや燃
料自体の改良によって低減することが可能であり、かつ
再生処理装置が不要という大きなメリットがあるため、
今後の一段の技術の向上が期待されている。
【0005】ところがオープン型SOF分解触媒におい
ては、高温域で排ガス中のSO2 までも酸化されてSO
3 やSO4 が生成し、サルフェートとなって逆にパティ
キュレート量が増大するという問題がある。これは、S
2 はパティキュレートとして測定されないが、サルフ
ェートはパティキュレートとして測定されるためであ
る。特にDEにおいては排ガス中に酸素ガスが多く存在
し、SO2 の酸化反応が生じやすい。
【0006】そこで特開平5−302510号公報に
は、排ガス温度に基づいて触媒の排ガス流入面積を制御
する排ガス浄化装置が開示されている。この排ガス浄化
装置によれば、排ガス温度が所定温度を超えた場合に、
触媒の排ガス流入面積が小さくなるように制御する。こ
れにより触媒を通過する排ガスの流速が増大するため、
排ガスと触媒との接触時間が短くなり、SO2 の酸化が
抑制される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、HCやSO
Fの酸化反応は比較的低温域から高温域まで生じるが、
SO2 の酸化反応は低温域では生じず高温域でのみ生じ
る。また、排ガス中の被酸化成分の酸化反応速度は被酸
化成分の種類によって異なり、SO2 の酸化反応速度よ
りHC及びSOFの酸化反応速度の方が大きい。
【0008】したがって排ガスの高温域において、HC
及びSOFの濃度が高い場合には、HC及びSOFが優
先的に酸化され、SO2 の酸化反応は生じにくいため、
サルフェートの生成は抑制される。しかしHC及びSO
Fの濃度が低くなると、SO 2 の酸化が生じサルフェー
トが生成してしまう。そのため排ガスの高温域において
は、触媒の排ガス入り側ではHC及びSOFの濃度が高
いのでSO2 の酸化が生じにくいが、排ガス出側ではH
C及びSOFの濃度が低くなっているためにSO2 の酸
化が生じ、サルフェートが生成するという問題がある。
【0009】したがって、特開平5−302510号公
報に開示された方法を用いて排ガスの流速を増大させた
としても、排ガスの高温域では触媒の排ガス出側におい
てSO2 の酸化が生じ、サルフェートの生成を大きく抑
制することは困難である。また、触媒の全長を短くすれ
ば、HC及びSOFが酸化された後SO2 の酸化が生じ
る前に排ガスを排出することができる。しかし触媒の全
長を短くすると、排ガス温度が低温域の場合に、HC及
びSOFの酸化が十分に生じないうちに排ガスが排出さ
れることとなり、HC及びSOFの浄化性能に不足する
ようになる。
【0010】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、排ガスの低温域においてHC及びSOFを
十分に浄化でき、高温域においてはサルフェートの生成
を大きく抑制できる排ガス浄化用触媒を提供することを
目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項1に記載のDE用排ガス浄化用触媒の特徴は、排ガス
入り側の排ガスの線速度より排ガス出側の排ガスの線速
度を大きくしたことにある。また請求項2に記載のDE
用排ガス浄化用触媒の特徴は、請求項1に記載の排ガス
浄化用触媒において、排ガス入り側に対し排ガス出側の
断面積を小さくし、{100×(入り側断面積−出側断
面積)/入り側断面積}で表される断面積減少率を20
〜50%としたことにある。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の排ガス浄化用触媒では、
排ガス入り側の排ガスの線速度より排ガス出側の排ガス
の線速度を大きくしている。したがって、排ガス入り側
では排ガスの線速度が小さいので、排ガスと触媒との接
触時間を確保でき、排ガスの低温域から高温域までHC
及びSOFが浄化される。
【0013】一方、排ガス出側では、排ガスの線速度が
大きいため、排ガスと触媒との接触時間が短くなる。し
たがって、排ガスの高温域におけるSO2 の酸化反応が
生じにくくなり、サルフェートの生成が大きく抑制され
る。なお、線速度とは、触媒断面の単位面積を通過する
排ガスの流速をいう。排ガス入り側の排ガスの線速度よ
り排ガス出側の排ガスの線速度を大きくするには、一つ
の手段として、排ガス入り側に対し排ガス出側の断面積
を小さくすることが挙げられる。このようにすれば、排
ガス入り側では触媒の断面積が大きいため排ガスの線速
度が小さい。しかし排ガス出側では、断面積が小さいと
ころに排ガス入り側と同じ体積の排ガスが流入し、また
その体積の排ガスが入りガス側と同じ速度で排出される
ため、排ガスの線速度が増大する。
【0014】このように排ガス入り側と排ガス出側とで
断面積を異ならせるには、触媒を入りガス側から徐々に
連続的に断面積が小さくなるテーパー形状としてもよい
し、段階状に断面積が小さくなるようにすることもでき
る。また一つの触媒でこのような形状としてもよいし、
径の異なる複数の触媒を連結してこのような形状とする
こともできる。
【0015】また、排ガス入り側の排ガスの線速度より
排ガス出側の排ガスの線速度を大きくする手段として
は、遠心力など他の力を援用して機械的に排ガス出側の
線速度を入り側より大きくすることもできる。しかし装
置が大がかりなものとなってスペース面やコスト面で不
具合が生じるので、上記のように触媒の断面積を異なら
せる手段が特に望ましい。
【0016】排ガス入り側に対し排ガス出側の断面積を
小さくする手段を採用する場合には、{100×(入り
側断面積−出側断面積)/入り側断面積}で表される断
面積減少率を20〜50%とすることが望ましい。断面
積減少率が20%より低いと線速度の増加率が25%以
下となり、形状をこのようにした効果が小さく、排ガス
の高温域においてSO2 の酸化が生じサルフェートの生
成を抑制することが困難となる。また断面積減少率が5
0%より高くなると、排ガス入り側で酸化されずに残っ
たHC及びSOFを排ガス出側で酸化することが困難と
なり、HC及びSOFの浄化率が低下する。
【0017】触媒の種類としては、コーディエライトな
どの耐熱性セラミックスあるいは金属箔などから形成さ
れたハニカム担体基材にアルミナなどの担持層を形成
し、それに白金、ロジウム、パラジウムなどの触媒貴金
属を担持したハニカム触媒、あるいはアルミナなどのペ
レットに触媒貴金属を担持したペレット触媒が例示され
る。
【0018】排ガス入り側と排ガス出側で断面積を異な
らせるには、ハニカム触媒の場合にはハニカム担体基材
の形状をそのように形成すればよいし、ペレット触媒の
場合にはそのような形状のケースにペレット触媒を充填
すればよい。
【0019】
【実施例】以下、実施例及び比較例により本発明を具体
的に説明する。 (実施例1)図1に本実施例の排ガス浄化用触媒を示
す。この触媒は円錐台形状をなし、軸方向に延びる多数
のハニカム通路1を有している。そして、排ガス入り側
の端面2の直径が117mm、排ガス出側の端面3の直
径が82mmとなっている。
【0020】以下、この触媒の製造方法を説明して、構
成の詳細な説明に代える。先ず押出成形により、コーデ
ィエライトから円柱状のハニカム体を形成した。そして
乾燥前にハニカム体をプレス成形して円錐台形状とし、
それを乾燥焼成して一端面の直径が117mm、他端面
の直径が82mm、長さが122mm、容積898cc
の円錐台形状のハニカム担体基材を形成した。
【0021】次に、α−アルミナにアルミナゾルを混合
したスラリーを用意し、ハニカム担体基材を浸漬後引き
上げて余分なスラリーを拭き払い、120℃で60時間
乾燥後500℃で1時間焼成して、アルミナコート層を
形成した。アルミナコート層のコート量は、ハニカム担
体基材1リットルあたり100gである。さらに、アル
ミナコート層をもつハニカム担体基材を所定濃度のジニ
トロジアンミン白金水溶液中に浸漬し、引き上げて余分
な水滴を吹き払った後、250℃で1時間熱処理して白
金を担持して本実施例の触媒とした。白金の担持量は、
ハニカム担体基材1リットルあたり2gである。
【0022】この触媒を直径117mmの大きい方の端
面が排ガス入り側端面となるように2.6Lのディーゼ
ルエンジンの排気系に装着し、エンジンベンチでの評価
を行った。評価は、エンジン回転数2000rpmにて
触媒に500℃の排ガスを1時間流通させた後、排ガス
の温度を下げ、400℃、300℃及び200℃におい
てHCの浄化率とSO2 の転化率を測定した。各温度に
おける測定は、それぞれ10分間かかってその温度まで
低下させ、さらにその温度で1時間保持した後に測定し
た。結果を図3に示す。なおSO2 転化率とは、入りガ
スに対して触媒上で減少したSO2 の割合をいい、サル
フェートの生成量に相当する。
【0023】(実施例2)図2に本実施例の触媒を示
す。この触媒は、直径117mm、長さ61mmの円柱
状の第1ハニカム触媒4と、直径82mm、長さ61m
mの円柱状の第2ハニカム触媒5からなり、第1ハニカ
ム触媒4と第2ハニカム触媒5とはステンレス製のケー
ス6内に直列に配置されている。なお第1ハニカム触媒
4と第2ハニカム触媒5は、それぞれ実施例1の触媒と
同様に製造された。
【0024】この触媒を第1ハニカム触媒4側が排ガス
入り側となるように2.6Lのディーゼルエンジンの排
気系に装着し、実施例1と同様にしてHCの浄化率とS
2の転化率を測定した。結果を図3及び図4に示す。 (実施例3)本実施例の触媒は、直径111mm、長さ
61mmの第2ハニカム触媒5を用いたこと以外は実施
例2と同様である。この触媒についても実施例1と同様
にしてHCの浄化率とSO2 の転化率を測定し、結果を
図4に示す。
【0025】(実施例4)本実施例の触媒は、直径10
5mm、長さ61mmの第2ハニカム触媒5を用いたこ
と以外は実施例2と同様である。この触媒についても実
施例1と同様にしてHCの浄化率とSO2 の転化率を測
定し、結果を図4に示す。 (実施例5)本実施例の触媒は、直径74mm、長さ6
1mmの第2ハニカム触媒5を用いたこと以外は実施例
2と同様である。この触媒についても実施例1と同様に
してHCの浄化率とSO2 の転化率を測定し、結果を図
4に示す。
【0026】(実施例6)本実施例の触媒は、直径95
mm、長さ61mmの第2ハニカム触媒5を用いたこと
以外は実施例2と同様である。この触媒についても実施
例1と同様にしてHCの浄化率とSO2 の転化率を測定
し、結果を図4に示す。 (比較例1)直径117mm、長さ122mmの円柱状
のハニカム担体基材を用い、実施例1と同様にしてハニ
カム触媒を形成した。この触媒についても実施例1と同
様にしてHCの浄化率とSO2 の転化率を測定し、結果
を図3及び図4に示す。
【0027】(比較例2)直径82mm、長さ122m
mの円柱状のハニカム担体基材を用い、実施例1と同様
にしてハニカム触媒を形成した。この触媒についても実
施例1と同様にしてHCの浄化率とSO2 の転化率を測
定し、結果を図3に示す。 (評価)図3より、比較例1の触媒は特に高温域におけ
るSO2 転化率が他より高いが、これは排ガス入り側か
ら排ガス出側まで排ガスの線速度が小さいために、特に
HC濃度の少ない排ガス出側でSO2 の酸化が生じたた
めである。また比較例2の触媒は特に低温域におけるH
C浄化率が他より低いが、これは排ガス入り側から排ガ
ス出側まで排ガスの線速度が大きいために、酸化されな
かったHCが排出されたためである。
【0028】一方、実施例1及び実施例2の触媒は、比
較例1及び比較例2に比べて高いHC浄化率と低いSO
2 転化率を示している。これは排ガス入り側の断面積を
大きくするとともに、排ガス出側の断面積を小さくした
効果であることが明らかである。また図4から、各触媒
の300℃におけるHC浄化率とSO2 転化率を読み取
り、それを各触媒の断面積減少率で整理した結果を図5
に示す。
【0029】図5より、断面積減少率が20%より低い
とSO2 転化率が増大し、50%より高くなるとHC浄
化率が減少することがわかる。したがって断面積減少率
は、20〜50%の範囲が望ましいことが明らかであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の排ガス浄化用触媒の斜視図
である。
【図2】本発明の第2の実施例の排ガス浄化用触媒の断
面図である。
【図3】入りガス温度とHC浄化率及びSO2 転化率と
の関係を示すグラフである。
【図4】入りガス温度とHC浄化率及びSO2 転化率と
の関係を示すグラフである。
【図5】断面積減少率とHC浄化率及びSO2 転化率と
の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1:ハニカム通路 2:排ガス入り側端面 3:
排ガス出側端面 4:第1ハニカム触媒 5:第2ハニカム触媒 6:
ケース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B01J 35/04 ZAB B01D 53/36 ZABD 301 103C

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排ガス入り側の排ガスの線速度より排ガ
    ス出側の排ガスの線速度を大きくしたことを特徴とする
    ディーゼルエンジン用排ガス浄化用触媒。
  2. 【請求項2】 排ガス入り側に対し排ガス出側の断面積
    を小さくし、{100×(入り側断面積−出側断面積)
    /入り側断面積}で表される断面積減少率を20〜50
    %としたことを特徴とする請求項1記載のディーゼルエ
    ンジン用排ガス浄化用触媒。
JP8244799A 1996-09-17 1996-09-17 ディーゼルエンジン用排ガス浄化用触媒 Pending JPH1089056A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008215337A (ja) * 2007-02-09 2008-09-18 Ibiden Co Ltd ハニカム構造体および排気ガス処理装置
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