JP2003010643A - 排ガス浄化方法 - Google Patents
排ガス浄化方法Info
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- JP2003010643A JP2003010643A JP2001200311A JP2001200311A JP2003010643A JP 2003010643 A JP2003010643 A JP 2003010643A JP 2001200311 A JP2001200311 A JP 2001200311A JP 2001200311 A JP2001200311 A JP 2001200311A JP 2003010643 A JP2003010643 A JP 2003010643A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 酸素過剰領域におけるNOX浄化触媒の浄化
効率をさらに向上させることができる排ガス浄化方法を
提供する。 【解決手段】 還元剤に対して酸化剤が多い状態でNO
Xを化学吸着し、吸着したNOXを酸化剤に対して還元
剤が同等以上の状態で接触還元するNOX吸着触媒を内
燃機関からの排気流路に設け、NOX吸着触媒が吸着し
たNOXを接触還元する際のNOX吸着触媒の入口温度
が100〜250℃であるとき、当該NO X吸着触媒の
入口における雰囲気ガスがO2ガスおよび還元ガスを含
むようにする。
効率をさらに向上させることができる排ガス浄化方法を
提供する。 【解決手段】 還元剤に対して酸化剤が多い状態でNO
Xを化学吸着し、吸着したNOXを酸化剤に対して還元
剤が同等以上の状態で接触還元するNOX吸着触媒を内
燃機関からの排気流路に設け、NOX吸着触媒が吸着し
たNOXを接触還元する際のNOX吸着触媒の入口温度
が100〜250℃であるとき、当該NO X吸着触媒の
入口における雰囲気ガスがO2ガスおよび還元ガスを含
むようにする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用内燃機関
(ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン)や、ボイラ
ーなどから排出される排ガス中の炭化水素(HC)、一
酸化炭素(CO)、および窒素酸化物(NOX)を浄化
する排ガス浄化用触媒システムに係わり、特に酸素過剰
領域でのNOX浄化方法に関するものである。
(ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン)や、ボイラ
ーなどから排出される排ガス中の炭化水素(HC)、一
酸化炭素(CO)、および窒素酸化物(NOX)を浄化
する排ガス浄化用触媒システムに係わり、特に酸素過剰
領域でのNOX浄化方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、石油資源の枯渇問題、地球温暖化
問題から、低燃費自動車の要求が高まっており、ガソリ
ン自動車に対しては希薄燃焼自動車の開発が注目されて
いる。希薄燃焼自動車においては、希薄燃焼走行時、排
ガスの空燃比が理論空燃状態に比べ酸素過剰(リーン)
となるが、リーン域で通常の三元触媒を適用させた場
合、過剰な酸素の影響からNOX浄化作用が不十分とな
るという問題があった。このため酸素が過剰となっても
NOXを浄化できる触媒の開発が望まれており、従来か
らリーン域のNOXを浄化する触媒が種々提案されてい
る。例えば特開平5−168860号公報には、Ptと
ランタンを多孔質担体に担持した触媒を用い、リーン域
でNOXを吸収し、ストイキ時にNOXを放出させて浄
化する触媒が提案されている。
問題から、低燃費自動車の要求が高まっており、ガソリ
ン自動車に対しては希薄燃焼自動車の開発が注目されて
いる。希薄燃焼自動車においては、希薄燃焼走行時、排
ガスの空燃比が理論空燃状態に比べ酸素過剰(リーン)
となるが、リーン域で通常の三元触媒を適用させた場
合、過剰な酸素の影響からNOX浄化作用が不十分とな
るという問題があった。このため酸素が過剰となっても
NOXを浄化できる触媒の開発が望まれており、従来か
らリーン域のNOXを浄化する触媒が種々提案されてい
る。例えば特開平5−168860号公報には、Ptと
ランタンを多孔質担体に担持した触媒を用い、リーン域
でNOXを吸収し、ストイキ時にNOXを放出させて浄
化する触媒が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載された触媒を用いてもなおNOX浄化性能が不
十分となる場合があり、触媒性能をさらに向上させるこ
とが課題となっていた。
報に記載された触媒を用いてもなおNOX浄化性能が不
十分となる場合があり、触媒性能をさらに向上させるこ
とが課題となっていた。
【0004】
【発明の目的】本発明は、従来のNOX浄化触媒におけ
る上記課題に鑑みてなされたものであって、NOX浄化
触媒における浄化効率をさらに向上させることができる
排ガス浄化方法を提供することを目的としている。
る上記課題に鑑みてなされたものであって、NOX浄化
触媒における浄化効率をさらに向上させることができる
排ガス浄化方法を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】発明者らは、上記目的の
達成に向けて、100〜250℃の温度範囲で、酸化剤
に対して還元剤が同等以上の状態における吸着NOXの
N2への反応を詳細に検討した結果、この反応を最も効
率良く進める条件として、ガス雰囲気中にO2ガスと還
元ガスを含めることが極めて有効であることを見出すに
至った。すなわち触媒入口の還元剤濃度を確保しつつ、
同時にO2濃度をも保持することによってNOXの浄化
効率が上がることを見出した。
達成に向けて、100〜250℃の温度範囲で、酸化剤
に対して還元剤が同等以上の状態における吸着NOXの
N2への反応を詳細に検討した結果、この反応を最も効
率良く進める条件として、ガス雰囲気中にO2ガスと還
元ガスを含めることが極めて有効であることを見出すに
至った。すなわち触媒入口の還元剤濃度を確保しつつ、
同時にO2濃度をも保持することによってNOXの浄化
効率が上がることを見出した。
【0006】本発明はこのような知見に基づくものであ
って、本発明に係わる排ガス浄化方法は、各成分間の酸
化還元化学量論関係において還元剤に対して酸化剤が多
い状態でNOXを化学吸着し、吸着したNOXを酸化剤
に対して還元剤が同等以上の状態で接触還元するNOX
吸着触媒を内燃機関からの排気流路に設け、NOX吸着
触媒が吸着したNOXを接触還元する際のNOX吸着触
媒の入口温度が100〜250℃であるとき、120〜
230℃であるとき、あるいは150〜200℃である
とき、当該NOX吸着触媒の入口における雰囲気がO2
ガスおよび還元ガスを含むようにする構成としており、
排ガス浄化方法におけるこのような構成を上記課題を解
決するための手段としたことを特徴としている。
って、本発明に係わる排ガス浄化方法は、各成分間の酸
化還元化学量論関係において還元剤に対して酸化剤が多
い状態でNOXを化学吸着し、吸着したNOXを酸化剤
に対して還元剤が同等以上の状態で接触還元するNOX
吸着触媒を内燃機関からの排気流路に設け、NOX吸着
触媒が吸着したNOXを接触還元する際のNOX吸着触
媒の入口温度が100〜250℃であるとき、120〜
230℃であるとき、あるいは150〜200℃である
とき、当該NOX吸着触媒の入口における雰囲気がO2
ガスおよび還元ガスを含むようにする構成としており、
排ガス浄化方法におけるこのような構成を上記課題を解
決するための手段としたことを特徴としている。
【0007】本発明に係わる排ガス浄化方法の好適形態
としては、上記O2濃度を0.05%以上、さらには
0.1%以上とすることが好ましく、また、O2に対す
る還元ガスとしてのCOの比、すなわちCO/O2比を
100以下、さらには50以下に維持することが望まし
い。
としては、上記O2濃度を0.05%以上、さらには
0.1%以上とすることが好ましく、また、O2に対す
る還元ガスとしてのCOの比、すなわちCO/O2比を
100以下、さらには50以下に維持することが望まし
い。
【0008】本発明に係わる排ガス浄化方法の他の好適
形態としては、NOX吸着触媒が少なくともPtと、R
hと、Ca,Mg,Ba,Na,K,Csから選ばれた
少なくとも1種を含み、前記PtとRhの含有量の合計
が触媒1Lあたり0.5〜3gである構成としたことを
特徴としている。
形態としては、NOX吸着触媒が少なくともPtと、R
hと、Ca,Mg,Ba,Na,K,Csから選ばれた
少なくとも1種を含み、前記PtとRhの含有量の合計
が触媒1Lあたり0.5〜3gである構成としたことを
特徴としている。
【0009】
【発明の作用】本発明に係わる排ガス浄化方法において
は、上記したように、NOX吸着触媒による吸着NOX
のN2への還元反応がガス雰囲気中にO2ガスと還元ガ
スが含まれている時に最も効率良く進行するという知見
に基づいて、内燃機関からの排気流路にNOX吸着触媒
を設け、該触媒が還元剤に対して酸化剤が多い状態で化
学吸着したNOXを還元剤が酸化剤に対して同等以上の
状態で接触還元するときの触媒温度が100〜250℃
である場合に、当該NOX吸着触媒の入口における雰囲
気がO2ガスおよび還元ガスを含むようにしている。
は、上記したように、NOX吸着触媒による吸着NOX
のN2への還元反応がガス雰囲気中にO2ガスと還元ガ
スが含まれている時に最も効率良く進行するという知見
に基づいて、内燃機関からの排気流路にNOX吸着触媒
を設け、該触媒が還元剤に対して酸化剤が多い状態で化
学吸着したNOXを還元剤が酸化剤に対して同等以上の
状態で接触還元するときの触媒温度が100〜250℃
である場合に、当該NOX吸着触媒の入口における雰囲
気がO2ガスおよび還元ガスを含むようにしている。
【0010】NOX吸着触媒入口の雰囲気中にO2ガス
と還元ガスを含むことによって吸着されたNOXのN2
への還元反応が効率良く進む作用原理については、必ず
しもその詳細は明らかになっていない。しかしながら概
ね次の理由によるものと考えられる。
と還元ガスを含むことによって吸着されたNOXのN2
への還元反応が効率良く進む作用原理については、必ず
しもその詳細は明らかになっていない。しかしながら概
ね次の理由によるものと考えられる。
【0011】すなわち、通常運転時に、吸着したNOX
を酸化剤に対して還元剤が同等以上の状態で接触還元す
る際、排気中にはCO、HCが含まれる。また触媒貴金
属表面上には還元剤が触媒入口に流入することにより吸
着材から脱離してきたNOXも存在している。この還元
剤によるNOX脱離時の触媒貴金属付近のNOX濃度は
非常に高くなることがわかっている。その結果脱離によ
り貴金属表面上に存在するNOXは100〜250℃の
温度域で貴金属表面上に付着し、Pt表面を覆い、NO
X吸着触媒のNOXを接触還元する活性サイトやNOX
を酸化して吸着材に吸着しやすい状態にするサイトがつ
ぶれ、NOXの吸着脱離還元反応がうまく行かなくな
り、その結果NOXの還元効率が低下しNOXが還元浄
化されずにそのまま排出されることになる。
を酸化剤に対して還元剤が同等以上の状態で接触還元す
る際、排気中にはCO、HCが含まれる。また触媒貴金
属表面上には還元剤が触媒入口に流入することにより吸
着材から脱離してきたNOXも存在している。この還元
剤によるNOX脱離時の触媒貴金属付近のNOX濃度は
非常に高くなることがわかっている。その結果脱離によ
り貴金属表面上に存在するNOXは100〜250℃の
温度域で貴金属表面上に付着し、Pt表面を覆い、NO
X吸着触媒のNOXを接触還元する活性サイトやNOX
を酸化して吸着材に吸着しやすい状態にするサイトがつ
ぶれ、NOXの吸着脱離還元反応がうまく行かなくな
り、その結果NOXの還元効率が低下しNOXが還元浄
化されずにそのまま排出されることになる。
【0012】一方、NOX吸着触媒からNOXを放出す
べく各気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比が酸化剤
に対して還元剤が同等以上の状態にされたときにNOX
吸着触媒内に酸素が存在すると、貴金属例えばPtの周
りに吸着したNOXは反応しやすいラジカル状態にな
り、排気から触媒に流入してきた還元剤HCやCOと反
応しやすくなり、貴金属表面から除去されやすくなる。
べく各気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比が酸化剤
に対して還元剤が同等以上の状態にされたときにNOX
吸着触媒内に酸素が存在すると、貴金属例えばPtの周
りに吸着したNOXは反応しやすいラジカル状態にな
り、排気から触媒に流入してきた還元剤HCやCOと反
応しやすくなり、貴金属表面から除去されやすくなる。
【0013】その結果、NOXを接触還元する活性サイ
トやNOXを酸化して吸着材に吸着しやすい状態にする
サイトが復活し、NOX浄化特性が向上する。このよう
にしてNOX吸着触媒から放出された高濃度のNOXを
還元剤により確実に還元浄化することが可能となる。
トやNOXを酸化して吸着材に吸着しやすい状態にする
サイトが復活し、NOX浄化特性が向上する。このよう
にしてNOX吸着触媒から放出された高濃度のNOXを
還元剤により確実に還元浄化することが可能となる。
【0014】ところが、250℃を超えた温度域では、
NOX吸着触媒からNOXを放出すべく各気筒で燃焼せ
しめられる混合気の空燃比が酸化剤に対し還元剤が同等
以上の状態にされたときに脱離したNOXは、還元剤C
OやHCとの反応性が高く排気中にO2を共存させても
あまり効果がない。これはNOX吸着触媒が高温域では
NOXを貴金属表面上に長時間付着しにくく、NOXと
還元剤の反応速度が速いこと、および流入排気中の酸素
と還元剤としてのHCやCOとの反応が進み、還元剤と
してのHCやCOがNOXの還元に使われる量が減少
し、NOX還元浄化性能に悪影響が及ぶものと考えられ
る。
NOX吸着触媒からNOXを放出すべく各気筒で燃焼せ
しめられる混合気の空燃比が酸化剤に対し還元剤が同等
以上の状態にされたときに脱離したNOXは、還元剤C
OやHCとの反応性が高く排気中にO2を共存させても
あまり効果がない。これはNOX吸着触媒が高温域では
NOXを貴金属表面上に長時間付着しにくく、NOXと
還元剤の反応速度が速いこと、および流入排気中の酸素
と還元剤としてのHCやCOとの反応が進み、還元剤と
してのHCやCOがNOXの還元に使われる量が減少
し、NOX還元浄化性能に悪影響が及ぶものと考えられ
る。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明は、上記したように、内燃
機関からの排気流路にNOX吸着触媒を設け、該触媒が
還元剤に対して酸化剤が多い状態で化学吸着したNOX
を還元剤が同等以上の状態で接触還元する際の当該触媒
の入口温度が100〜250℃であるときに、当該入口
におけるガス雰囲気中にO2ガスおよび還元ガスを含む
ようにし、もって吸着されたNOXのN2への還元反応
が効率的に進行するようにしたものであるが、このとき
の触媒入口における雰囲気中のO2ガスについては、そ
の濃度が0.05%以上、特に0.1%以上とすること
が望ましく、CO/O2比については、100以下、特
に50以下にすることが好ましく、これによって上記反
応がより効率的なものとなる。
機関からの排気流路にNOX吸着触媒を設け、該触媒が
還元剤に対して酸化剤が多い状態で化学吸着したNOX
を還元剤が同等以上の状態で接触還元する際の当該触媒
の入口温度が100〜250℃であるときに、当該入口
におけるガス雰囲気中にO2ガスおよび還元ガスを含む
ようにし、もって吸着されたNOXのN2への還元反応
が効率的に進行するようにしたものであるが、このとき
の触媒入口における雰囲気中のO2ガスについては、そ
の濃度が0.05%以上、特に0.1%以上とすること
が望ましく、CO/O2比については、100以下、特
に50以下にすることが好ましく、これによって上記反
応がより効率的なものとなる。
【0016】また、NOX吸着触媒については、Pt,
Pd,Rhから選ばれた少なくとも一種の貴金属と、こ
れを担持するアルミナ等の多孔質担体と、Na,K,R
b,Cs,Mg,Ca,Sr,Baといったアルカリ金
属、アルカリ土類金属から選ばれた少なくとも一種とを
含むものが用いられる。
Pd,Rhから選ばれた少なくとも一種の貴金属と、こ
れを担持するアルミナ等の多孔質担体と、Na,K,R
b,Cs,Mg,Ca,Sr,Baといったアルカリ金
属、アルカリ土類金属から選ばれた少なくとも一種とを
含むものが用いられる。
【0017】また、加速時などの高負荷運転においては
ストイキに制御される状態が存在し得るため、この触媒
はストイキ時の通常の三元触媒としての機能も同時に持
つことが好ましく、三元触媒で通常用いられるセリア、
ジルコニア、ランタン等を同時に含んでもよい。
ストイキに制御される状態が存在し得るため、この触媒
はストイキ時の通常の三元触媒としての機能も同時に持
つことが好ましく、三元触媒で通常用いられるセリア、
ジルコニア、ランタン等を同時に含んでもよい。
【0018】特に、NOX吸着触媒が少なくともPt
と、Rhと、Ca,Mg,Ba,Na,K,Csから選
ばれた少なくとも1種を含み、前記PtとRhの含有量
の合計が触媒1Lあたり0.5〜3gであるものを用い
ることによってさらに高い効果が得られる。このとき、
PtとRhの含有量の合計が触媒1Lあたり0.5gに
満たない場合には、このような効果が得難く、また、P
tとRh量が多くて触媒1Lあたり3gを越える範囲で
は、酸素共存によるPtやRhの酸化作用が強すぎ、O
2が還元剤の酸化に優先的に使われてしまいNOX還元
への効果が小さくなる傾向があるためと考えられる。
と、Rhと、Ca,Mg,Ba,Na,K,Csから選
ばれた少なくとも1種を含み、前記PtとRhの含有量
の合計が触媒1Lあたり0.5〜3gであるものを用い
ることによってさらに高い効果が得られる。このとき、
PtとRhの含有量の合計が触媒1Lあたり0.5gに
満たない場合には、このような効果が得難く、また、P
tとRh量が多くて触媒1Lあたり3gを越える範囲で
は、酸素共存によるPtやRhの酸化作用が強すぎ、O
2が還元剤の酸化に優先的に使われてしまいNOX還元
への効果が小さくなる傾向があるためと考えられる。
【0019】一般に、自動車エンジンから排出される還
元剤とO2の濃度は、燃料噴射量と空気吸入量によって
決定される。多気筒式の内燃機関において、NOX吸着
触媒が吸着したNOXをN2に還元する際における当該
NOX吸着触媒の入口条件として、入口における雰囲気
がO2および還元ガスを含むようにする手段としては、
例えば内燃機関の各気筒のうち、一部気筒を酸化剤に対
して還元剤がかなり多い状態にし、他の気筒については
酸化剤に対して還元剤が同等な状態にするようになすこ
とができる。
元剤とO2の濃度は、燃料噴射量と空気吸入量によって
決定される。多気筒式の内燃機関において、NOX吸着
触媒が吸着したNOXをN2に還元する際における当該
NOX吸着触媒の入口条件として、入口における雰囲気
がO2および還元ガスを含むようにする手段としては、
例えば内燃機関の各気筒のうち、一部気筒を酸化剤に対
して還元剤がかなり多い状態にし、他の気筒については
酸化剤に対して還元剤が同等な状態にするようになすこ
とができる。
【0020】すなわち、前記NOX吸着触媒が吸着した
NOXをN2に還元する場合、内燃機関の一部の気筒に
関しては、深いリッチ運転が行われる一方、他の気筒に
ついてはストイキ運転が行われる。このとき、深いリッ
チ燃焼運転の気筒から排出される還元ガスとストイキ燃
焼運転の気筒から排出される残存酸素を含む空気とが、
同時にNOX吸着触媒に供給され、必要とされる条件を
作り出すことができる。
NOXをN2に還元する場合、内燃機関の一部の気筒に
関しては、深いリッチ運転が行われる一方、他の気筒に
ついてはストイキ運転が行われる。このとき、深いリッ
チ燃焼運転の気筒から排出される還元ガスとストイキ燃
焼運転の気筒から排出される残存酸素を含む空気とが、
同時にNOX吸着触媒に供給され、必要とされる条件を
作り出すことができる。
【0021】また、NOX吸着触媒が吸着したNOXを
N2に還元する際の当該NOX吸着触媒の入口条件に酸
素と還元剤が含むようにする手段として、エンジンへの
吸入空気量を多くし、かつ燃料供給量を多い状態で燃焼
させるようになすことによって、NOX吸着触媒に流入
する排気中に上記範囲の酸素が含まれるようにしてもよ
い。さらには、排気空燃比がたとえばリッチ空燃比(1
3.5)で酸素を共存させるために、NOX吸着触媒の
上流で2次エアを噴くようにすることもできる。
N2に還元する際の当該NOX吸着触媒の入口条件に酸
素と還元剤が含むようにする手段として、エンジンへの
吸入空気量を多くし、かつ燃料供給量を多い状態で燃焼
させるようになすことによって、NOX吸着触媒に流入
する排気中に上記範囲の酸素が含まれるようにしてもよ
い。さらには、排気空燃比がたとえばリッチ空燃比(1
3.5)で酸素を共存させるために、NOX吸着触媒の
上流で2次エアを噴くようにすることもできる。
【0022】
【実施例】以下、本発明の効果を実施例に基づいて具体
的に説明する。
的に説明する。
【0023】硝酸セリウム溶液を活性アルミナ粉末に含
浸し、乾燥後、空気中600℃で1時間焼成して、セリ
ウム担持アルミナ粉末(粉末A)を得た。さらに、ジニ
トロジアンミンPt溶液を上記粉末Aに含浸し、乾燥
後、空気中400℃で1時間焼成して、Pt−セリウム
担持アルミナ粉末(粉末B)を得た。この粉末のセリウム
濃度は5.0質量%、Pt濃度は2.0質量%であっ
た。
浸し、乾燥後、空気中600℃で1時間焼成して、セリ
ウム担持アルミナ粉末(粉末A)を得た。さらに、ジニ
トロジアンミンPt溶液を上記粉末Aに含浸し、乾燥
後、空気中400℃で1時間焼成して、Pt−セリウム
担持アルミナ粉末(粉末B)を得た。この粉末のセリウム
濃度は5.0質量%、Pt濃度は2.0質量%であっ
た。
【0024】一方、硝酸ロジウム水溶液を上記粉末Aに
含浸し、乾燥後、空気中400℃で1時間焼成して、R
h−セリウム担持アルミナ粉末(粉末C)を得た。この粉
末のセリウム濃度は5.0質量%、Rh濃度は1.0質
量%であった。
含浸し、乾燥後、空気中400℃で1時間焼成して、R
h−セリウム担持アルミナ粉末(粉末C)を得た。この粉
末のセリウム濃度は5.0質量%、Rh濃度は1.0質
量%であった。
【0025】次に、粉末Bを576g、粉末Cを86
g、活性アルミナ粉末を238g、水900gを磁性ボ
ールミルに投入し、混合粉砕してスラリ液を得た。この
スラリ液をコーディライト質モノリス担体(1.3L,
400セル)に付着させ、空気流にてセル内の余剰スラ
リを取り除いて、130℃で乾燥した後、400℃で1
時間焼成し、コート層重量200g/Lの触媒を得た。
g、活性アルミナ粉末を238g、水900gを磁性ボ
ールミルに投入し、混合粉砕してスラリ液を得た。この
スラリ液をコーディライト質モノリス担体(1.3L,
400セル)に付着させ、空気流にてセル内の余剰スラ
リを取り除いて、130℃で乾燥した後、400℃で1
時間焼成し、コート層重量200g/Lの触媒を得た。
【0026】この触媒に、酢酸バリウム水溶液を含浸
し、乾燥後、空気中400℃で1時間焼成して、コート
層重量230g/Lの触媒Aを得た。当該触媒AのPt
含有量は2.56g/L、Rh含有量は0.19g/L
であった。
し、乾燥後、空気中400℃で1時間焼成して、コート
層重量230g/Lの触媒Aを得た。当該触媒AのPt
含有量は2.56g/L、Rh含有量は0.19g/L
であった。
【0027】このようにして得られた触媒Aを用いて、
あらかじめ燃料噴射量と空気吸入量によって決められる
O2濃度とCO濃度から、各温度におけるのNOX浄化
性能を下記の条件のもとに、モデルガス評価装置を用い
て測定した。
あらかじめ燃料噴射量と空気吸入量によって決められる
O2濃度とCO濃度から、各温度におけるのNOX浄化
性能を下記の条件のもとに、モデルガス評価装置を用い
て測定した。
【0028】〈耐久方法〉排気量4400ccのエンジ
ンの排気系に触媒Aを装着し、国内レギュラーガソリン
を使用して、触媒入口温度750℃で50時間運転し
た。このように耐久を行った触媒Aを下記方法で評価し
た。 評価装置:常圧固定床流通式反応装置 触媒容量:0.04L ガス空間速度:約80,000 排気モデルガス組成:リーン(30秒)−リッチ(3
秒)の繰り返し評価を行い、この区間における排気浄化
率を求めた。 リーン時の組成:全炭化水素=100ppm NO=500ppm CO=100ppm O2=5% CO2=14% H2O=10% N2=残部 リッチ時の組成:全炭化水素=2500ppm NO=500ppm CO=任意% O2=任意% CO2=14% H2O=10% N2=残部
ンの排気系に触媒Aを装着し、国内レギュラーガソリン
を使用して、触媒入口温度750℃で50時間運転し
た。このように耐久を行った触媒Aを下記方法で評価し
た。 評価装置:常圧固定床流通式反応装置 触媒容量:0.04L ガス空間速度:約80,000 排気モデルガス組成:リーン(30秒)−リッチ(3
秒)の繰り返し評価を行い、この区間における排気浄化
率を求めた。 リーン時の組成:全炭化水素=100ppm NO=500ppm CO=100ppm O2=5% CO2=14% H2O=10% N2=残部 リッチ時の組成:全炭化水素=2500ppm NO=500ppm CO=任意% O2=任意% CO2=14% H2O=10% N2=残部
【0029】なお、各排気ガス浄化用触媒の耐久後の触
媒活性評価値は、以下の式により決定した。 NOX転化率(%)=(触媒層入口NOX濃度−触媒層
出口NOX濃度)/(触媒層入口NOX濃度)
媒活性評価値は、以下の式により決定した。 NOX転化率(%)=(触媒層入口NOX濃度−触媒層
出口NOX濃度)/(触媒層入口NOX濃度)
【0030】(試験1)触媒入口温度を100〜300
℃の間で変動させリッチ時のCO濃度を1%とし、O2
濃度を0%および0.3%の各濃度に設定した場合のN
OX転化率をそれぞれ測定した。そして、O2濃度が
0.3%の場合のNOX転化率からO2濃度が0%の場
合のNOX転化率を差し引いた値をO2添加の効果とし
て縦軸にとり、横軸の触媒入口温度に対して整理した。
この結果を図1に示す。
℃の間で変動させリッチ時のCO濃度を1%とし、O2
濃度を0%および0.3%の各濃度に設定した場合のN
OX転化率をそれぞれ測定した。そして、O2濃度が
0.3%の場合のNOX転化率からO2濃度が0%の場
合のNOX転化率を差し引いた値をO2添加の効果とし
て縦軸にとり、横軸の触媒入口温度に対して整理した。
この結果を図1に示す。
【0031】図1の結果から明らかなように、NOX転
化率向上に及ぼすO2添加の効果は、触媒入口温度が1
00〜250℃の範囲のときに確認され、150〜20
0℃の範囲でピーク値に達し、触媒入口温度が250℃
を超えるとほとんど効果がなくなり、約280℃を超え
るとマイナス(O2添加しないほうがよい)に転ずるこ
とが判明した。
化率向上に及ぼすO2添加の効果は、触媒入口温度が1
00〜250℃の範囲のときに確認され、150〜20
0℃の範囲でピーク値に達し、触媒入口温度が250℃
を超えるとほとんど効果がなくなり、約280℃を超え
るとマイナス(O2添加しないほうがよい)に転ずるこ
とが判明した。
【0032】(試験2)触媒入口温度を200℃とする
と共に、リッチ時のCO濃度を1%に固定して、O2濃
度を0〜1.5%の濃度域で変動させた場合のNOX転
化率をそれぞれ測定し、この結果を図2に示す。
と共に、リッチ時のCO濃度を1%に固定して、O2濃
度を0〜1.5%の濃度域で変動させた場合のNOX転
化率をそれぞれ測定し、この結果を図2に示す。
【0033】この結果、触媒入口温度が200℃の場
合、O2の添加に伴ってNOX転化率が向上し、0.0
5%、特に01%の添加によってその効果が顕著なもの
となり、0.3〜0.5%においてピーク値を示したの
ち、O2濃度の上昇に伴って徐々に添加率が低下する傾
向が確認された。
合、O2の添加に伴ってNOX転化率が向上し、0.0
5%、特に01%の添加によってその効果が顕著なもの
となり、0.3〜0.5%においてピーク値を示したの
ち、O2濃度の上昇に伴って徐々に添加率が低下する傾
向が確認された。
【0034】(試験3)触媒入口温度を200℃とする
と共に、リッチ時のCO濃度を0.5%に固定して、C
O/O2比を125〜10の間で変動させた場合のNO
X転化率をそれぞれ測定した。この結果を図3に示す。
と共に、リッチ時のCO濃度を0.5%に固定して、C
O/O2比を125〜10の間で変動させた場合のNO
X転化率をそれぞれ測定した。この結果を図3に示す。
【0035】図3の結果から明らかなように、リッチ時
における排気ガス中のCO/O2比の増加に伴って、N
OX転化率が緩やかに低下する傾向が確認され、CO/
O2比が100以下、さらに望ましくはCO/O2比が
50以下において、高い転化率が確保できることが確認
された。
における排気ガス中のCO/O2比の増加に伴って、N
OX転化率が緩やかに低下する傾向が確認され、CO/
O2比が100以下、さらに望ましくはCO/O2比が
50以下において、高い転化率が確保できることが確認
された。
【0036】(試験4)触媒Aを得る際の粉末BのPt
濃度を3.0質量%、粉末CのRh濃度を2.0質量%
とすること以外は、上記同様の要領によって触媒Bを得
た。この触媒BのPt含有量は3.84g/L、Rh含
有量は0.38g/Lであった。この触媒Bを用いて、
試験1と同様の評価を行った結果を図4に示す。
濃度を3.0質量%、粉末CのRh濃度を2.0質量%
とすること以外は、上記同様の要領によって触媒Bを得
た。この触媒BのPt含有量は3.84g/L、Rh含
有量は0.38g/Lであった。この触媒Bを用いて、
試験1と同様の評価を行った結果を図4に示す。
【0037】この結果、触媒BのPtおよびRh含有量
が多くなったことから、図1に示した触媒Aによる試験
1の結果に比べて、O2添加の効果がやや少なくはなっ
たものの、同様に触媒入口温度が100〜250℃の範
囲のときに、NOX転化率向上に及ぼすO2添加の効果
が得られることが確認された。
が多くなったことから、図1に示した触媒Aによる試験
1の結果に比べて、O2添加の効果がやや少なくはなっ
たものの、同様に触媒入口温度が100〜250℃の範
囲のときに、NOX転化率向上に及ぼすO2添加の効果
が得られることが確認された。
【0038】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明に係わ
る排ガス浄化方法においては、還元剤に対して酸化剤が
多い状態でNOXを化学吸着し、吸着したNOXを酸化
剤に対して還元剤が同等以上の状態で接触還元するNO
X吸着触媒を内燃機関からの排気流路に設け、NOX吸
着触媒が吸着したNOXを接触還元する際のNOX吸着
触媒の入口温度が100〜250℃であるとき、当該N
OX吸着触媒の入口における雰囲気がO2ガスおよび還
元ガスを含むようにしているので、NOX吸着触媒によ
るNOX転化率を向上させることができ、リーン状態に
おいても排気ガスの浄化効率を大幅に向上させることが
できるという極めて優れた効果がもたらされる。
る排ガス浄化方法においては、還元剤に対して酸化剤が
多い状態でNOXを化学吸着し、吸着したNOXを酸化
剤に対して還元剤が同等以上の状態で接触還元するNO
X吸着触媒を内燃機関からの排気流路に設け、NOX吸
着触媒が吸着したNOXを接触還元する際のNOX吸着
触媒の入口温度が100〜250℃であるとき、当該N
OX吸着触媒の入口における雰囲気がO2ガスおよび還
元ガスを含むようにしているので、NOX吸着触媒によ
るNOX転化率を向上させることができ、リーン状態に
おいても排気ガスの浄化効率を大幅に向上させることが
できるという極めて優れた効果がもたらされる。
【図1】本発明に係わる排ガス浄化方法において、触媒
によるNOX転化率向上に対する酸素添加の効果と触媒
入口温度の関係を示すグラフである。
によるNOX転化率向上に対する酸素添加の効果と触媒
入口温度の関係を示すグラフである。
【図2】本発明に係わる排ガス浄化方法において、触媒
によるNOX転化率と排気ガス中の酸素濃度の関係を示
すグラフである。
によるNOX転化率と排気ガス中の酸素濃度の関係を示
すグラフである。
【図3】本発明に係わる排ガス浄化方法において、触媒
によるNOX転化率と排気ガス中のCO/O2比の関係
を示すグラフである。
によるNOX転化率と排気ガス中のCO/O2比の関係
を示すグラフである。
【図4】本発明に係わる排ガス浄化方法において、他の
触媒によるNOX転化率向上に対する酸素添加の効果と
触媒入口温度の関係を示すグラフである。
触媒によるNOX転化率向上に対する酸素添加の効果と
触媒入口温度の関係を示すグラフである。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考)
F01N 3/28 301 B01D 53/36 103B
ZAB
102B
102H
Fターム(参考) 3G091 AA02 AB06 BA14 CA18 CA22
EA18 FB10 FB11 FB12 GB02Y
GB03Y GB05W GB06W GB17X
4D048 AA06 AA13 AA18 AB02 AB07
BA01Y BA02Y BA03X BA14Y
BA15X BA19X BA30X BA33X
BA41X BB02 CC50 DA01
DA02 DA03 DA06 DA20 EA04
4G069 AA03 AA08 BA01B BC02A
BC03A BC06A BC09A BC10A
BC13A BC13B BC43B BC71A
BC71B BC75A BC75B CA03
CA08 CA13 CA14 CA15 DA06
EA19 EE08 FA01 FA02 FA03
FB07 FB14 FB23 FC08
Claims (8)
- 【請求項1】 各成分間の酸化還元化学量論関係におい
て還元剤に対して酸化剤が多い状態でNOXを化学吸着
し、吸着したNOXを酸化剤に対して還元剤が同等以上
の状態で接触還元するNOX吸着触媒を内燃機関からの
排気流路に設け、NOX吸着触媒が吸着したNOXを接
触還元する際のNOX吸着触媒の入口温度が100〜2
50℃であるとき、当該NOX吸着触媒の入口における
雰囲気がO2ガスおよび還元ガスを含むようにすること
を特徴とする排ガス浄化方法。 - 【請求項2】 各成分間の酸化還元化学量論関係におい
て還元剤に対して酸化剤が多い状態でNOXを化学吸着
し、吸着したNOXを酸化剤に対して還元剤が同等以上
の状態で接触還元するNOX吸着触媒を内燃機関からの
排気流路に設け、NOX吸着触媒が吸着したNOXを接
触還元する際のNOX吸着触媒の入口温度が120〜2
30℃であるとき、当該NOX吸着触媒の入口における
雰囲気がO2ガスおよび還元ガスを含むようにすること
を特徴とする排ガス浄化方法。 - 【請求項3】 各成分間の酸化還元化学量論関係におい
て還元剤に対して酸化剤が多い状態でNOXを化学吸着
し、吸着したNOXを酸化剤に対して還元剤が同等以上
の状態で接触還元するNOX吸着触媒を内燃機関からの
排気流路に設け、NOX吸着触媒が吸着したNOXを接
触還元する際のNOX吸着触媒の入口温度が150〜2
00℃であるとき、当該NOX吸着触媒の入口における
雰囲気がO2ガスおよび還元ガスを含むようにすること
を特徴とする排ガス浄化方法。 - 【請求項4】 O2濃度を0.05%以上とすることを
特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の排ガス
浄化方法。 - 【請求項5】 O2濃度を0.1%以上とすることを特
徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の排ガス浄
化方法。 - 【請求項6】 CO/O2比を100以下に維持するこ
とを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の排
ガス浄化方法。 - 【請求項7】 CO/O2比を50以下に維持すること
を特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の排ガ
ス浄化方法。 - 【請求項8】 NOX吸着触媒が少なくともPtと、R
hと、Ca,Mg,Ba,Na,K,Csから選ばれた
少なくとも1種を含み、前記PtとRhの含有量の合計
が触媒1Lあたり0.5〜3gであることを特徴とする
請求項1ないし7のいずれかに記載の排ガス浄化方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001200311A JP2003010643A (ja) | 2001-07-02 | 2001-07-02 | 排ガス浄化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001200311A JP2003010643A (ja) | 2001-07-02 | 2001-07-02 | 排ガス浄化方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003010643A true JP2003010643A (ja) | 2003-01-14 |
Family
ID=19037453
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001200311A Pending JP2003010643A (ja) | 2001-07-02 | 2001-07-02 | 排ガス浄化方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003010643A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008069708A (ja) * | 2006-09-14 | 2008-03-27 | Toyota Motor Corp | 排出ガスの状態推定装置 |
-
2001
- 2001-07-02 JP JP2001200311A patent/JP2003010643A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008069708A (ja) * | 2006-09-14 | 2008-03-27 | Toyota Motor Corp | 排出ガスの状態推定装置 |
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