JPS5848745A - 内燃機関の排気ガス浄化方法 - Google Patents

内燃機関の排気ガス浄化方法

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JPS5848745A
JPS5848745A JP56140791A JP14079181A JPS5848745A JP S5848745 A JPS5848745 A JP S5848745A JP 56140791 A JP56140791 A JP 56140791A JP 14079181 A JP14079181 A JP 14079181A JP S5848745 A JPS5848745 A JP S5848745A
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JP
Japan
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exhaust gas
catalyst
atmosphere
combustion engine
engine
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JP56140791A
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English (en)
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Kazuhiko Shiratani
和彦 白谷
Shigenori Sakurai
桜井 茂徳
Yoshihiro Suzuki
鈴木 喜博
Satoru Sugawara
悟 菅原
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9445Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
    • B01D53/945Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific catalyst
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、閉ループ制御装置を備えた自動車内燃機関か
ら排出されるに、 Co、 Nowの有害成分を効率良
く浄化することのできる方法に関する。
一般に、内燃機関から排出される排気ガス中に含まれる
窒素酸化物(NOx)及び可燃性炭素化合物である一酸
化炭素(CO)、炭化水素(HC)を触媒を用いて除去
しようとする場合、排出ガス中に酸化性成分が多い条件
下ではCo、 ICVr除去するKt!好適であるが、
このような雰囲気条件下では逆にNOxの還元能力が著
しく減少し、ま良排気ガス中に還元性成分が多い条件下
ではNOx 1に除去するには好適であるがCo、 I
Cの酸化能力は著しく減少する。
従うて、同一の触媒管用いてCo、 HC,NOx等を
同時に効率良〈処理する九めの方法として、従来よ)5
成分を同時に処理することのできる触媒(以下、1ウエ
イ触媒という)を使用する等、数多くの方法が提案され
ている。
これらの従来よに提案されている方法に共通して−る点
は、触媒を通過する排気ガスの酸化性成分と還元性成分
との割合を制御する丸めの ゛複雑な機構を有する装置
を用いて、排気ガス雰囲気を精密K111節することで
ある。
この排気ガス中に含まれる酸化性成分と還元性成分との
割合を示す化学量論的尺度として、1h鯖なるものが用
いられている。この1h値は次のように定義される(以
下、本明細書中では1Aは下記の定義に従う)。
17/′R−ろ、 (上記式中、 O1=還元性成分が全てn、o、ωmKなるために必要
な酸素量 00二酸化性成分中の供給可能な酸素量を表わす。)態
をリッチと呼び、逆に1/4IL値が1−0未満の場合
、すなわち酸化性成分が還元性成分に比べて過剰に存在
する状態をリーンと呼んでいる。
周知の5ウエイ触媒を用い九排気ガス浄化方法において
は%  ’At値をto付近に制御する丸めに、排気ガ
スの通る通路に酸素センナを配置し、内燃機関の作動状
況の変化に応じて生ずる1h値の変化を酸素センナで検
知し、得られた信号を吸気系(例えば気化器)tたは排
気系にフィードバック1て内燃機関に供給する混合気の
空燃比・を制御するか、あるいは機関より排出される排
気ガスへ空気を導入し、排気空燃比を所定の範1!IK
制御している。
より具体的には、例えば排気ガスの1h値力五基準籠(
10)より小となれば吸気空燃比を大きくさせるか、あ
るいは排気ガスへの空気導入−量を増加させることによ
りIAを増加させる。逆に、’h値が基準値より大とな
れば、吸気の空燃比を小とするか、あるいは排気ガスへ
の空気導入量を減少させることにより、1/R値を減少
させている。
前述05ウエイ触媒を有効に作用させるには1/11が
ta付近が好ましいが、実際にFi排気ガスを雷K ’
A■10に制御することは不可能であり、幾分リッチ1
1九はリーンO状態て使用されることに1にる。し九が
って、リッチの条件下でもco、 ncの浄化率ができ
るだけ大きく、またリーンの状態で−Nowの浄化率が
できるだけ大きい触媒が望ましい、このような5ウエイ
触媒におiて1/′Rの値の許容範囲を示す特性として
ウィンドウ(Wtadow )と呼ばれるものがある。
命、仮りに排気ガス中のN0TE、 Co、 HCがと
もに70X以上の浄化率を必要とするならば第1図のよ
うな浄化特性を持つ5ウエイ触媒に供給される排気ガス
の1hの値は、図中の線分abの範囲で変動してもよい
ことになり、この−分鳳すで示されるIALの範囲が、
Co、 IC,Hogの浄化率がと4に70X以上であ
る九めのウィンドウと呼ばれるものである。従って触媒
のウィンドウは広いほど望ましく、これが狭い場合には
排気ガスの1h値の制御をより厳1!KL1kffれに
ならず、更に狭い場合KFi事実上使用不可能になる。
実用化されて−るウェイ触媒の’/RIll H1to
±1O5の範囲と言われており、1/′R値が上記間−
を外れると咎成分の浄化率が著しく低下して好ましくな
い。従って、1h値が基準値の範囲内になるように排気
ガスの雰囲気を厳密に制御しなければならず、し力λも
上記方法では長期間耐久後に触媒性能の劣化が生じやす
く、浄化率が低下してしまうという欠点を有してい良。
本発明は、従来の排気ガスの1h値を一定の範囲内に−
御し、Co、 IC,NOx f Aウェイ触媒で同時
に浄化しようとする技術と異なり、排気ガスの1.り値
を適宜変動させて特定触媒を活性化し、もって有害成分
の浄化率向上を図るものである。
すなわち、本発明方法は、/(ラジウムと、少なくとも
1種以上の)(ラジウム以外の白金族元素と、1種以上
の0−トレージ効果を有する卑金属成分とを含有する触
媒を使用し、 前記触II&に通ずる排気ガスの雰囲気を1必要時には
一定時間リーン状態に保持し、通常時には5秒に少なく
とも1回1Jツテ側と1」−ン儒との間で変動さダるこ
とtI!!f黴とするものである。
本発明で用いる特定触媒としては、無機多孔性担体に、
パラジウム、パラジウム以外の白金族元素少なくとも1
種及び08ストレージ効果を有する卑金属成分を担持さ
せてなるもので、パラジウム以外の白金族元素は、例え
ば白金、ロジウム等である。卑金属成分としては、セリ
ウム、鉄、モリブデン等である。無機多孔性担体は、α
−アルミナ、r−アルミナ等である。
ベレッ)1を当りの各成分は、例えば白金a ト45 
P/l、  aジ17Aα05〜CL2.511/l、
パラジウムa5〜tsy7t、セリウムα05〜α5モ
ルμ、モリブデン1lL05〜α5モs、/lのような
組合せの触媒を用iることかできる。
上記触媒を用いて排気ガスを浄化するには、排気ガスの
’ALI[を短時間の周期でリッチ側とり一ン儒に変動
させるとともに、必要時には一定時間以上り一ン状態に
保持するように排気ガス雰囲気を制御する。一定時間以
上り一ン側に保持する場合とは、エンジンに高負荷がか
かる例えば加速時等てあり、少なくとも5秒以上、好ま
しくは5〜8秒関リーす偶に保持する。ま)た、1AL
値はt10以上、好ましく11tos〜t1である。
通常の定速運転時には、排気ガスの’/Rfi&を −
適度の間隔でリッチ側(’h<tO)とり一ン側(’、
4>tO)との間で変動させる。1h値は、す、−儒で
はα85〜a?5、IJ−ン儒ではtOS〜t15の範
囲が好ましく、この変動は短期間の周期で規則正しく行
なわれる。具体的には、5秒に少なくとも1回、好まし
くは15秒に1回行なわれる。上記変動を5秒以上行な
わないと、触謙再活法の点で好ましくない、排気ガスは
、リッチ側とり一ン儒に変動させる以外はおおむね1h
vx t (I K制御される。また、本発明方法を実
施する排気ガス温度は500℃以上、好ましくは550
℃以上とする。
排気ガスの雰囲気を上記のように制御する装置は、5A
E(5oelety of Autsmotlve E
ngimee−rs Incorporated Pi
per )の論文第7503!8号(「閉ループ制御に
よるポッシ為電子燃料噴射」)に開示されている。
閉ループ制御装置は、排気ガス中の酸素製置、車速、吸
気負圧及び排気ガス温度を検知するセンサによる論理回
路を具備し、これらのセンナにより検出された信号をフ
ィードバックして排気ガス状態を制御するものであり、
この装置を作動させることによ)排気ガス中の1/′R
値を適宜変動させることができる。
本発明排気ガス浄化方法は、特定触媒に排気ガスを通過
させる際、排気ガス雰囲気をり一/儒に保持もしくはり
一ン側とリッチ側に周期的に変動させることにより、触
媒を長期間活性にし、耐久性を向上する。
以下、本発明方法を従来法と比較しながら試験例を用い
て説明する。
試験例 閉ルー1制御装置を具備した内燃機関において、本発明
特定触媒(/(ラジウム”、abp7t−a金0−5F
/2−0ジウA(LO7F/l)を用い、SAE第75
0548号に開示された方法に従って排気オス雰囲気を
制御しながら、耐久so、ooob相当を実施した( 
’/Rの中心点を常にα90〜t10となるように制御
した)。
耐久前及び耐久後の触媒におけるCO,HC,NOxの
浄化率を測定し、結果を第2図に示す。図中、alla
llamは−それぞれ、耐久前触媒におけるCO,IC
,NOx浄化率と排気ガス雰囲気との関係を示し、b、
、b、b、は、それぞれ、耐久後の触媒におけるCo、
 HC,N0w浄化率と排気ガス雰囲気との関係を示す
グラフである。
第2図から明らかなように、耐久後の触媒の浄化率は、
耐久前の触媒に比べ浄化率が低下し、ま九つィンドウ巾
も狭くなっていることがわかる。ここでウィンド9巾は
、51!i、分を同時に75N以上浄化する範囲のもの
である。
試験例2 次の条件に処理された触媒A−Cについて、それぞれ1
/R−tQの条件下の排気カス中で浄化性能を測定し九
触媒A:5へ000−耐久後 触媒B : 5(4000&l耐久後、1,711 =
 1.15の排気ガス(入口温度550℃)で1分間 処理 触媒C:5へ000h耐久後、’At =185の排気
ガス(入口温[550℃)で1分間 処理 結果を第5図に示す。
第5図から明らかなように、触媒Bの浄化性能の向上が
著しく、リーン雰囲気に放置することによりCO,IC
,NOxの5成分同時浄化率が向上する。
試験例5 試験例1の触媒を用い−て、簡単な閉ループ制御装置に
より、各1/11毎に、1/R= L 10の雰囲気の
排気ガスを5秒間触媒に供給する方法でso、oooム
耐久試験を行なった。
耐久後の触媒について浄化率を測足し、試験例1のもの
と比較する。各耐久後の触媒の浄化率を嬉4図に示す。
図中% cl、、 C1e Cmは、それぞれ−試験例
3の耐久を行なり九触媒におするCO,HC,NOxの
浄化率を示す。
図から明らかなように、本発明方法により排気ガスを流
した触媒は、理論空燃比点でのco。
HC,及びNowの各浄化率が向上し、かっ5成分同時
滲化本75$にお妙るA/Fウィンドウの拡大効果が得
られる。
試験例4 第1表に示す0意ストレージ効果を有する卑金属成分を
含有する触媒を用いて、それぞれ本発明方法及び従来法
に従って排気ガスを浄化する。
各触媒の布置成分(HC)浄化率を第1表に示す。
第1表 (他の触媒成分は、パラジウムa 4171+白金a 
5 F/A + OジウムCL07p/l)上記表から
明らかなように、本発明方法を用いることによシ無添加
触媒に比べ0鵞ストレージ効果を有する成分を含有し九
触媒の浄化効率は向上した。特に、セリウムが好ましい
ことがわかる。
以上の記載から明らかなように、本発明方法によれば、
特定触媒に通ずる排気ガスの算囲畏を必要に応じリーン
側に少なくとも5秒以上保持し、かつ断続的に短かい周
期でリーン側とリッチ側との間を変動させることにより
特定触媒の長期活性化が維持され、耐久性能の低下を防
ぐとともにん↑ウィンドウ及び理論空燃比におけるCO
,HC,NOxの浄化性能を改善することができる。ま
え、排気ガス雰囲気を平均してり一/側にすることがで
きるので、内燃機関の燃費が向上するという利点を有す
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、5ウエイ触媒におけるHC,Co。 NOxの浄化特性を示すグラフ、 第2#Aは試験例1における耐久前及び耐久後の触媒の
各有害成分浄化率を示すグラフ、第S図は試験例2にお
ける各触媒の浄化率を示すグラフ、 第4図は試験例Sにおける各触媒の耐久後の有害成分浄
化率を示すグラフ、 を表わす。 図中、 al、bl、cl−・・CO浄化率を示す線、”me 
bIn CI ””HC浄化率を示す線、” l * 
bl * Cs =・NO1浄化率を示す纏

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1]  パラジウムと、少なくとも1種以上のノ(ラ
    ジウム以外の白金族元素と、1種以上の03ストレージ
    効果を有する卑金属成分とを含有する触媒を使用し、 前記触媒に通ずる排気ガスの雰囲気を、必要時には一定
    時間す−/状口に保持し、通常時には5秒に少なくとも
    1回リッチ側とり一ン儒との開で変動させるとtを特徴
    とする内燃機関の排気ガス浄化方法。 (2)  触媒中に含有する0■ストレージ効果を有す
    る卑金属成分が、セリウム、鉄及びモリプデ/からなる
    評から選択される特許請求の範囲第1項記載の内燃機関
    の排気ガス浄化方法。
JP56140791A 1981-09-07 1981-09-07 内燃機関の排気ガス浄化方法 Pending JPS5848745A (ja)

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