JPH11285624A - 自動車の排出物削減のための白金/アルミナ・窒素酸化物ト ラップの使用 - Google Patents

自動車の排出物削減のための白金/アルミナ・窒素酸化物ト ラップの使用

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JPH11285624A
JPH11285624A JP10337789A JP33778998A JPH11285624A JP H11285624 A JPH11285624 A JP H11285624A JP 10337789 A JP10337789 A JP 10337789A JP 33778998 A JP33778998 A JP 33778998A JP H11285624 A JPH11285624 A JP H11285624A
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ロバート、ジェイ、クドラ
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クリフォード、ノーマン、モントロイル
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Abstract

(57)【要約】 【課題】Pt−BaO/アルミナ触媒の様なNOxトラ
ップ物質よりも安価であり、更にまた耐久性がある、理
想的なNOxトラップ物質を提供する。 【解決手段】本発明は、窒素酸化物トラップを排気通路
中に配置し、リーン運転中にトラップが窒素酸化物を吸
収し、リッチ運転中に窒素酸化物を脱離する様に、トラ
ップに入る排気の空燃比をリーンとリッチとの間で周期
変化することによって、内燃機関が発生した排気を処理
する方法である。トラップは本質的に、(a)殆どがγ
アルミナである多孔質担体及び、(b)担体に担持さ
れ、担体の重量に基づいて0.5から4重量%の白金か
らなる。脱離された窒素酸化物は、排気中に存在する炭
化水素の様な還元物質により貴金属上でN2及びO2へ
と変換され得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、リーンバーン作動
中に窒素酸化物を吸着し、排気中の酸素濃度が低い場合
には窒素酸化物を放出するために、ガソリン内燃機関の
排気通路に、アルミナ多孔質担体物質上に担持された少
なくとも白金を有する貴金属のみから本質的に形成され
た窒素酸化物トラップを用いる方法に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車の排気システムには、エンジン作
動中に発生した一酸化炭素、炭化水素及び窒素酸化物
(NOx)をより望ましい気体へと変換するために、触
媒が用いられる。理論空燃比又はわずかにリッチな空燃
比つまり、14.7と14.4の間でエンジンが運転さ
れる場合には、白金及びロジウムのような貴金属を含む
触媒は3つの気体全てを同時に効率的に変換することが
可能である。それで、その様な触媒はしばしば「三元」
触媒と呼ばれる。
【0003】しかしながら、燃料経済性を高めるため
に、空燃比が14.7より大きい(一般的には19と2
7との間)「リーンバーン」状態のもとでガソリン・エ
ンジンを運転することが望ましい。その様な三元触媒は
一酸化炭素及び炭化水素を変換することは可能である
が、リーンバーン(酸素過剰)運転中のNOxの削減に
関しては効率的ではない。そこで近年、リーンバーン触
媒の開発に注力されている。従来のいくつかのリーンバ
ーン触媒の欠陥の一つは、排気システムの効率的な触媒
作用に必要な昇温状態において耐久性が劣るゼオライト
材料をベースにしているということである。リーンバー
ン触媒は、触媒上で炭化水素及び一酸化炭素を用いるこ
とを通じてNOxを削減する様に機能し、それにより、
炭化水素及び一酸化炭素が酸化される。
【0004】リーンバーン・システムにおけるNOxの
問題を解決しようとする最近の取り組みは、NOxトラ
ップに焦点が絞られている。つまり、リーンバーン作動
中に窒素酸化物を吸収し、排気中の酸素濃度が低い場合
には窒素酸化物を放出することが可能な材料である。そ
れで、これらのトラップは、リーン及びリッチ運転の間
周期変化するエンジン・システムと共に用いられる。従
来のトラップにおける材料の組み合わせで代表的なの
は、白金の様な貴金属触媒と共に用いるバリウムの様な
アルカリ土類金属である。1994年9月7日公開のヨ
ーロッパ公開特許公報0613714A2は、白金又は
パラジウムと、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移
金属又は希土類金属との種々の組み合わせが、過剰酸素
状態の排気のもとで窒素酸化物を吸蔵又は吸収し、理論
空燃比又は燃料リッチ雰囲気中にNOxを放出すること
が可能であることを開示している。
【0005】この吸収現象について広く行われる機構
は、リーンバーン運転中に白金が最初にNOをNO2へ
と酸化し、そのNO2がその後で例えばバリウムなどの
他の物質と硝酸化合物を形成するというものである。理
論空燃比又はリッチ雰囲気における様な再生モードにお
いて、硝酸塩は熱力学的に不安定であり、そして吸蔵さ
れたNOxが放出される。そしてNOxが、HC及びC
Oの様な排気中の還元物質と白金を介して触媒反応し
て、O2及びN2を形成する。それで、リーンNOxト
ラップを用いるために、ハイブリッド・モードのエンジ
ン制御が用いられる。空燃比は、トラップがNOx排出
物を収着する長い期間のリーン運転状態と、吸着された
NOxを脱離しリーンNOxトラップを再生する短い期
間の燃料リッチ状態との間で、周期変化する様にされ
る。米国特許5473887号はこの種の排気浄化装置
を開示しており、その中のその様な装置の作動及び使用
についての示唆は、本明細書において参照され組み込ま
れている。
【0006】NOx収着に用いられるのが一般的なアル
カリ金属及びアルカリ土類金属は、しかしながら、排気
中の硫黄により容易に被毒し、アルカリ金属が最も大き
く影響を受けるという、欠点を持つ。自動車様燃料は大
抵、硫黄を含み、それが燃焼すると、SO2の様な硫黄
化合物に変化する。時間が経過すると、硫黄化合物は、
吸収物質に戻ることはない硫酸エステルを形成するこれ
らのトラップ物質と反応する。これらの硫酸エステルは
NOx収着に対して不活性である。結果として、貴金属
及びバリウムの様なアルカリ土類金属に対して一般のN
Oxは、燃料中の硫黄により強く不活性となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ここで、我々が予期せ
ず発見したのは、触媒の本質部分であると報告されてい
るBaO又はSrOの様な塩基性酸化物を含むことのな
い、白金/アルミナ触媒が、リーン/リッチ排気状態の
もとで、窒素酸化物の捕捉/脱離について、等しく良好
に機能するということである。フレッシュの場合にはP
t−BaO/アルミナが、NOx処理について、Pt/
アルミナに対して少し優れているにもかかわらず、Pt
−BaO/アルミナ触媒は硫黄被毒に対しての感度が高
く、時効によりこの利点を失うことが判っている。本発
明は、その様なNOxトラップ物質よりも安価であり、
更にまた耐久性がある、理想的なNOxトラップ物質を
提供する。本発明の材料のNOxトラップ物質に要求さ
れるNOx吸収/脱離能力は発明者にとって完璧に予期
せぬものであった。というのはアルミナは一般的な塩基
性酸化物ではないからである。現時点で、発明者はPt
/アルミナ触媒による窒素酸化物脱離機構を理解してい
ないが、ウォッシュコートの塩基性度だけに基づくもの
には見えない。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、特定の窒素酸
化物トラップ物質を用いることによる排気の処理方法に
対してなされている。その方法は、(a)殆どがγアル
ミナである多孔質担体及び、(b)担体に担持され、担
体の重量に基づいて0.5から4重量%の白金及び、パ
ラジウム、ロジウム又はそれらの混合物を有する貴金属
から本質的に成る窒素酸化物トラップ物質を内燃機関の
排気通路に配置する工程を、有する。パラジウム又はロ
ジウム、好ましくは後者である様な他の貴金属を、白金
と共に担体上に担持しても良い。この方法は更に、窒素
酸化物トラップ物質を理論空燃比よりもリーンなエンジ
ン排気に晒し、それにより上記トラップ物質が排気から
窒素酸化物を吸着する工程、トラップ物質により吸着さ
れた窒素酸化物の量を監視する工程及び、窒素酸化物ト
ラップをその空燃比が理論空燃比又はそれよりリッチで
ある排気に晒すことにより、トラップ物質をパージする
工程を有する。担体物質は好ましくは、ガンマ・アルミ
ナである。
【0009】
【発明の効果】従来技術の窒素酸化物トラップ物質にお
いて一般的に用いられているアルカリ金属、より具体的
には、アルカリ土類金属を含まずに、少なくとも白金金
属を有する貴金属のみを用いることによって、その物質
のNOx変換効率は排気中の硫黄が存在する場合でさえ
も保たれることが判った。これは、硫黄により容易に被
毒するバリウムの様なアルカリ土類酸化物を白金と共に
含む従来の吸収物質とは対照的に、本発明のトラップ物
質の硫黄形成に対する抵抗に基づくものであることが判
る。これは、従来の一般的なトラップと比較して向上し
た本発明のトラップの動作を可能と可能とする。脱離し
たNOxは、白金上で窒素と酸素に変換されると予測さ
れる。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明は、上述の様に、アルミナ
物質上に塗布された少なくとも白金を有する貴金属のN
Oxトラップ物質を内燃機関の排気通路に配置し、それ
により、その材料がリーン運転中にNOxを吸収し、理
論空燃比又はリッチ運転中にその吸収したNOxを解放
する。つまり空燃比がリーンとリッチの間を行き来す
る。
【0011】窒素酸化物トラップ物質は、本質的に、殆
どγアルミナである担体物質(ここではγアルミナ担体
物質と呼ぶ)に担持された少なくとも白金を有する貴金
属からなる。一般的なトラップ物質とは対照的に、本発
明においては、アルカリ金属(例えばカリウム)やアル
カリ土類金属(例えば酸化バリウムや酸化ストロンチウ
ム)の様な一般的に白金と共にアルミナ担体に担持され
る別の物質は、白金と共に担体上に配されることはな
い。つまり、本発明の方法においては、殆どγアルミナ
の担体には、貴金属だけが載せられる。
【0012】本発明において「殆どγアルミナ」とは、
担体物質が50重量%以上のγアルミナを有することを
意味する。80%以上であればより好ましく、実質的に
全てγアルミナであれば最も好ましい。しかしながら、
もし望ましいのであれば、γアルミナに加えて、γアル
ミナ担体物質は、安定化のため又は酸素吸蔵特性を得る
ために担体にしばしば加えられる、酸化セリウム、酸化
バリウム、酸化ジルコニウム、酸化ランタニウム、酸化
チタン、けい素及びアルファ・アルミナなどの材料を少
量有しても良い。殆どがγアルミナであるこの担体物質
は、表面積が大きいこと、接着性が良好なこと及び、そ
こに担持される白金との化学相互作用が少ないことか
ら、望ましいものである。
【0013】必要とされる、少なくとも白金を有する貴
金属は、いかなる方法によってγアルミナ担体物質に載
せられても良く、担体物質に貴金属を設ける方法のいく
つかは、この分野では良く知られている。特に有用な方
法の一つは、可溶性金属化合物を有する水溶液又は有機
溶媒溶液をγアルミナ担体物質に含浸させることによ
る。化合物を含む可溶性白金で典型的であるのは、塩化
第三白金酸、テトラミン硝酸白金の様なアミノ−Pt−
硝酸塩及びPt−カルボン酸エステルの様な化合物であ
る。その様な溶媒として典型的なのは、水、水酸化ナト
リウムの様なアルカリ溶液、エタノール、トルエン、イ
ソプロピル・アルコール、アセトン、メチルエチルケト
ン、酢酸ブチル及びジメチルホルムアルデヒドであり、
特に好ましいのは水及び水/メタノールである。水溶液
又は有機溶媒中において可溶性であり、その官能基が熱
分解されると担体上に貴金属又はその酸化物のみを残す
いかなる白金化合物も、この含浸法において用いること
が可能である。それで、その様な化合物は白金前駆体化
合物と呼ばれる。先に挙げたものに加えて本発明に有用
な白金前駆体化合物の別のものは、本明細書を参照すれ
ば当業者には明白であろう。
【0014】上述の含浸法によれば、白金前駆体化合物
は、触媒前駆体溶液を作るために、単に化合物を水溶液
又は有機溶媒に混合することで溶けるのが一般的であ
る。触媒化合物の溶液は担体の含浸のために更に薄めら
れるのが一般的である。触媒前駆体溶液はまた、相溶性
の有機溶剤及び/又は白金前駆体化合物の混合物をなし
ても良い。
【0015】排気システムへの現実の応用においては、
ウォッシュコートが、例えばキン青石、ムライトの様な
高温安定で電気絶縁物質の基体(物理的担体)に担持さ
れることになろう。物理的担体は、モノリシック・マグ
ネシウム珪酸アルミニウム組織(つまりキン青石)で構
成されるのが好ましいが、本発明の触媒にこの構成は重
要ではない。モノリシック組織の表面積は、N2の吸着
により計測された結果によれば、1リットルの組織あた
り50−1000平方メートルであるのが好ましい。セ
ル密度は圧力降下の制約のもとでの一定値まで最大化さ
れるべきで、組織の断面積1平方インチあたり200−
800セルの範囲が好ましい。基体は、適切な構成であ
ればいかなるものでも良く、しばしば用いられるのは、
モノリシック・ハニカム構造、紡糸、波形フォイル又は
層状物質である。本発明に有用で排気システムに適した
更に別の物質及び構成は、この明細書の内容から当業者
には明らかであろう。
【0016】担体物質のウォッシュコートを基体に塗布
し、前駆体触媒溶液で含浸しても良い。代わりに、含浸
したウォッシュコートを基体に塗布させても良い。一般
的に、ウォッシュコート(担体物質)は最初に基体に設
けられる。ウォッシュコートは基体(例えばモノリス)
の重量の約25%と約35%の間であるのが理想的であ
る。本明細書の内容からこの分野の当業者には触媒生成
物を提供する更に別の方法は明らかであろうが、生成方
法が本発明に重要なのではない。白金が含浸されたウォ
ッシュコートをスラリーとし、それをモノリスに塗布す
るのが好ましい。一般的に、排気システムにおける使用
に際して、この含浸ウォッシュコートは、触媒前駆体の
官能基を分解し消滅するために、昇温状態に晒される。
それは更に焼成の対象となる。
【0017】加熱が空気中で行われると、一般的に高温
において白金と酸素に分解する酸化白金化合物として白
金化合物が存在し得る。それで、それは白金及びその酸
化物の混合物として存在することがしばしばである。
【0018】担持物質は、担体の重量の0.5−4%の
範囲に白金の重量がなる様に、載せられる。白金は約
1.5−2.5%を構成するのが好ましく、最も好まし
いのは約2重量%である。パラジウム、ロジウム又はそ
れらの混合物の様な別の貴金属が白金と共に含まれても
良い。ロジウムは特に、パージ中に脱離する窒素酸化物
を変換するのに有用である。
【0019】上述の様に、NOx吸着剤としてバリウム
又はカリウムを用いる一般的なNOxトラップは、排気
中に存在する硫黄化合物による被毒を受けやすいことが
良く知られている。本質的に貴金属を持ち本質的にアル
カリ土類金属を持たない物質を用いることによって、硫
黄被毒を避けられることが判った。担体と反応する酸化
硫黄の量を減らして、その物質があまり硫黄被毒しない
様にし得るのである。
【0020】本発明による窒素酸化物トラップ物質を用
いる方法は更に別の観点を持ち得る。例えば、排気通路
に別の触媒装置例えば、パラジウムなどを含む一般的な
三元触媒を用いる触媒コンバーターや、銀、銅などの遷
移金属を含む様なリーンバーン触媒を配置しても良い。
例えば三元触媒であるこれらの触媒は、NOxトラップ
の上流側すなわちエンジンのより近くに配置することが
出来る。その様な配置において、エンジンの近くに配置
されるのが好ましい三元触媒は迅速に暖まり、より効率
的にエンジン冷間始動排出物を抑制することになろう。
NOxトラップは、低い排気温度がNOxトラップの効
率を最大とし得る場所である三元触媒の下流側に配置す
るのが理想的であろう。また、NOxトラップが三元触
媒の下流側で離間した位置に配置されることにより、N
Oxトラップに損傷を与える可能性のある非常に高い排
気温度から保護されることになる。三元触媒が有効では
なく、NOxが三元触媒を通り抜けるリーンバーン運転
中において、NOxはトラップに吸蔵される。
【0021】本発明によれば、この方法がトラップ物質
に吸収された窒素酸化物の量、つまり吸収された窒素酸
化物に対するトラップの充満度を監視する工程を含む。
これは、いくつかの方法により為し得るであろうが、そ
れらには、車載コンピューターによるエンジン負荷及び
時間情報に対する発生窒素酸化物量を予測すること、又
は、例えば窒素酸化物センサーを用いて通路中の窒素酸
化物トラップの前後位置における窒素酸化物濃度を計測
することが含まれる。吸収された窒素酸化物の量を監視
する更に別の方法は、本明細書からこの分野の当業者に
は明らかであろう。この監視結果から、トラップが窒素
酸化物のパージをされ再生されるべきであることが判っ
た場合には、トラップ物質はその空燃比が理論空燃比又
はリッチであるエンジン排気中に晒される。これは、短
期間ややリッチなエンジン作動を行なうことによりなさ
れ得る。リッチ空燃比を発生する別の方法はトラップの
中に炭化水素を送り空燃比を小さくするものである。空
燃比を小さくしてトラップへよりリッチな排気を送る更
に別の方法は、本明細書よりこの分野の当業者には明ら
かであろう。トラップ中の窒素酸化物の量を予測する方
法や、トラップをパージするために排気をリッチにする
方法をどの様なものにするかについては、重要ではな
い。パージ動作は、トラップとエンジン・システムの理
想的な動作のために選択された、エンジン運転状態と互
換可能な時期において、吸収された窒素酸化物のいくら
か又は全てをパージするのに必要な期間、実行されるの
が一般的である。パージ動作に役立つものであれば、こ
れらのパラメーターを変化させトラップ温度に適合させ
たりすることが望ましいかもしれない。
【0022】吸蔵されたNOxはトラップ物質から解放
され、過剰な炭化水素及びCO及びH2の様な排気中に
存在する別の還元体により、トラップ中の白金上で還元
触媒反応する。一般的に、解放されたNOxは効率的に
N2とO2に変換され、その効率はロジウムがNOxト
ラップのウォッシュコートに含まれる場合には向上す
る。しかしながら、本発明によれば、この点に関し更に
向上させるために、第2三元触媒をNOxトラップの下
流側に配置しても良い。本発明のトラップは、リーンバ
ーン運転中に空燃比が通常19−27の範囲にあるガソ
リン・エンジンに用いるのが特に有用である。
【0023】本発明を試験するために、粒状の担体が触
媒前駆物質溶液と混合され、溶媒を蒸発させる為に約7
5−120℃の範囲の昇温状態でかき混ぜられる。含浸
された担体物質は、例えば320℃において1時間そし
てその後で600℃で4時間加熱する等により、官能基
を分解し消滅させるために加熱される。白金を、複数回
の含浸によりウォッシュコート基体へ含浸しても良い。
触媒の実験室での評価のために、それは水晶グラスウー
ルで密封されたガラス・チューブに詰められる。
【0024】例1 35重量%のガンマ・アルミナ・ウォッシュコートを含
むキン青石ハニカム・モノリスが、2%の白金(ウォッ
シュコートの重量による)を沈積させるために塩化第三
白金酸溶液により含浸される。このモノリスは100℃
で5時間乾燥される。そしてモノリスは2部分へ切断さ
れ、試料へウォッシュコートBaOを12重量%沈殿さ
せるために、試料の一つが硝酸バリウム溶液へ漬けられ
る。それが100℃で5時間乾燥させられそして、試料
は両方共500℃で4時間焼成される。
【0025】試料は両方ともNOx変換効率について、
流通反応装置で評価される。供給ガスは以下の様に与え
られる。 空間速度=25000/時間 HC=40ppm CO=2400ppm H2=800ppm NOx=600ppm O2=1400ppm CO2=10.0% H2=10.0%
【0026】供給ガスはO2(6%)を1分間加えるこ
とにより燃料リッチ状態を保たれ、そして、CO(1
%)を加えることによりリッチとされる。この供給ガス
組成の変調は触媒評価中には保たれる。NOx変換が図
1に示されている。この実験において、Pt/Al2O
3組成はPt−Ba触媒よりも少し低いNOx変換効率
を示す。しかしながら別の実験において、Pt/BaO
/Al2O3及びPt/SrO/Al2O3触媒のそれ
に匹敵するNOx変換効率を持つことが判った。
【0027】例2 例1で述べられたPt/Al2O3触媒が、リーン及び
リッチ状態において別々にそしてまた、例1において概
略を述べた様な周期変化状態のもとで評価される。図2
で示される様に、繰り返し状態におけるNOx変換効率
は、リーンとリッチのNOx変換効率の数値平均よりも
はるかに高い。
【0028】例1のPt/BaO/Al2O3触媒はま
た上述の様に評価される。結果が図3に示される。これ
らの結果は全ての試験状態のもとで、性能の面で類似し
ていることを示している。
【0029】リーン及びリッチ状態のもとでの両方の触
媒についてのNOx変換効率が、図4にプロットされて
いる。Pt/Al2O3とPt/BaO/Al2O3
は、この図から判る様にリッチ、リーン及びNOxトラ
ップ状態において非常に類似している。
【0030】例3 2%Pt及び2%PT/6%SrOを含む2つの触媒
が、例1で述べた様に用意された。NOx削減効率が例
1で説明された様に350℃で、リーン工程は60秒間
に固定しながらリッチ工程を15,30,45及び60
秒間に調整することにより評価された。NOx変換率が
図5に示される。
【0031】例4 例3で述べた触媒は、例3で説明した様に500℃で評
価された。種々の周期変化のもとでのNOx削減率が図
6に示されている。
【0032】例5 2.1%Ptを含む触媒が例1で説明された様にアルミ
ナ(95%)及びシリカ(5%)のモノリス上に設けら
れる。触媒は、例1で述べられた様に、周期変化状態
(1分間リーンで1分間リッチ)のもとで、NOx削減
率の評価がされる。最大NOx変換効率は76%であっ
た。
【0033】例6 1.9%Ptを含む触媒が、複合酸化物モノリス(97
%アルミナ、3%チタニア)上に設けられる。触媒は、
繰り返し状態(1分リーンで、1分リッチ)のもとでN
Ox削減の評価がされる。最大NOx削減率は74%で
ある。
【0034】例7 2%Ptを含む触媒が、例1で説明された様に複合酸化
物モノリス(98%アルミナ、2%ジルコニア)上に設
けられる。触媒は、周期変化状態(1分リーンで、45
秒リッチ)のもとでNOx削減の評価がされる。最大N
Ox削減率は59%である。7%BaOを含む基準トラ
ップ触媒は、試験状態においては比較すべきNOx削減
効率を示した。
【0035】例8 セリア(2重量%)が、例1で説明したアルミナ・モノ
リスに載せられ、1.9%Pt及び0.5%Rhを含む
触媒が用意され例1で説明した様に評価される。周期状
態における最大NOx変換効率(1分間リーンで1分間
リッチ)は77%である。
【図面の簡単な説明】
【図1】一方は本発明の実施例によるもので、他方はバ
リウム−白金/アルミナである2つのリーンNOxトラ
ップの窒素酸化物変換効率を示すグラフである。
【図2】本発明の実施例による白金のみのトラップの窒
素酸化物変換効率を示すグラフである。
【図3】本発明の実施例ではない、Pt−Ba/アルミ
ナを用いたNOxトラップの比較例の窒素酸化物変換効
率を示すグラフである。
【図4】本発明によるPt/アルミナの実施例及びPt
−Ba/アルミナの比較例によるリーンNOxトラップ
の周期変化中における窒素酸化物変換効率を示すグラフ
である。
【図5】本発明実施例のNOxトラップ及び比較例のN
Ox変換効率をサイクル時間に対して示すグラフであ
る。
【図6】本発明実施例のNOxトラップ及び比較例のN
Ox変換効率をサイクル時間に対して示すグラフであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F01N 3/08 ZAB F01N 3/20 B 3/10 3/24 R 3/20 3/28 301C 3/24 F02D 41/04 305Z 3/28 301 B01D 53/34 129Z F02D 41/04 305 53/36 102A B01J 23/56 301A (72)発明者 ロバート、ジェイ、クドラ アメリカ合衆国ミシガン州ウォーレン、キ ュリー、2 1487 (72)発明者 クリフォード、ノーマン、モントロイル アメリカ合衆国ミシガン州ファーミント ン、ファーミ ントン・ロード、21900

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関からの排気を処理する方法であっ
    て、 (a)殆どがγアルミナである多孔質担体及び、 (b)該担体に担持され、該担体の重量に基づいて0.
    5から4重量%の白金及び、任意にパラジウム、ロジウ
    ム又はそれらの混合物を有する貴金属から本質的に成る
    窒素酸化物トラップ物質を上記内燃機関の排気通路に配
    置する工程、 上記窒素酸化物トラップ物質を理論空燃比よりもリーン
    なエンジン排気に晒し、それにより上記トラップ物質が
    排気から窒素酸化物を吸着する工程、 上記トラップ物質により吸着された窒素酸化物の量を監
    視する工程、及び上記窒素酸化物トラップをその空燃比
    が理論空燃比又はそれよりリッチである排気に晒すこと
    により、上記トラップ物質をパージする工程を有する方
    法。
JP10337789A 1997-12-18 1998-11-27 自動車の排出物削減のための白金/アルミナ・窒素酸化物ト ラップの使用 Pending JPH11285624A (ja)

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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6182443B1 (en) * 1999-02-09 2001-02-06 Ford Global Technologies, Inc. Method for converting exhaust gases from a diesel engine using nitrogen oxide absorbent
US7329629B2 (en) 2002-10-24 2008-02-12 Ford Global Technologies, Llc Catalyst system for lean burn engines

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0613714B1 (en) * 1993-01-11 2001-07-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Process for purifying exhaust gases
US5750082A (en) * 1995-09-21 1998-05-12 Ford Global Technologies, Inc. Nox trap with improved performance
US5727385A (en) * 1995-12-08 1998-03-17 Ford Global Technologies, Inc. Lean-burn nox catalyst/nox trap system
US5939037A (en) * 1997-02-07 1999-08-17 Ford Global Technologies, Inc. Sulfur tolerant NOx traps highly loaded with sodium or potassium

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7399729B2 (en) 2003-12-22 2008-07-15 General Electric Company Catalyst system for the reduction of NOx

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