JP6102766B2 - 排気ガス浄化触媒装置及び排気ガス浄化方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1の実施形態に係る排気ガス浄化触媒装置1の構成を示しており、2はエンジンのシリンダヘッド、3はエンジンの排気ポートに接続された排気マニホールド、4は排気マニホールドの排気ガス流れ方向下流端に接続された排気管、10は排気管に設けられた触媒をそれぞれ示している。なお、本実施形態では、触媒10を排気管4に設けているが、これに限られず、例えば排気マニホールド3に設けられていても構わない。また、本実施形態におけるエンジンは、通常の点火プラグによるアシストで燃料を燃焼させる火花点火(Spark Ignition:SI)燃焼のみを行うものに限られない。この他に、例えばエンジンの低負荷側を予混合圧縮自己着火(Homogeneous Charge Compression Ignition:HCCI)燃焼による運転領域とし、高負荷側を上記点火プラグによるアシストで燃料を燃焼させる火花点火(Spark Ignition:SI)燃焼による運転領域として燃焼モードを切り替えるエンジンであってもよいし、低負荷から高負荷までの全域でHCCI燃焼を行うエンジンであってもよい。
本実施形態において、触媒層30は複数の触媒層が積層されて構成されている。本実施形態に係る触媒層構成について図3を参照しながら説明する。
次に、上記の触媒層に含まれる触媒材の調製方法について説明する。
本実施形態では、上記のようにPtを担持するサポート材として、通常の活性アルミナ(γアルミナ)ではなく、シリカ−アルミナを用いている。本実施形態で用いられるシリカ−アルミナは、SiO2とAl2O3とが単に混合されたもの、或いはZSM−5に代表される10Å前後の特定の細孔径を有したゼオライトではなく、Al2O3がSiにより修飾されたものであり、Si原子とAl原子とがO原子を介して結合している複合酸化物の状態である。ここで、本実施形態で用いられるPt担持シリカ−アルミナと、通常のγアルミナにPtが担持されたPt担持γアルミナに対してX線回折(XRD)を行って、それらの結晶構造を解析した結果を図5に示す。
次に、本発明の第2の実施形態に係る排気ガス浄化触媒装置について説明する。なお、本実施形態では、第1の実施形態と同一部材については同一の符号を付けてその説明を省略し、異なる部分について説明する。
次に、本実施形態の第1触媒50及び第2触媒60の触媒層構成について説明する。図9は第1触媒50の触媒層構成を示す断面図であり、図10は第2触媒60の触媒層構成を示す断面図である。
2 シリンダヘッド
3 排気マニホールド
4 排気管
10 触媒
20 ハニカム担体
30,35 触媒層
31 Pd含有触媒層(下層,最下層)
32 Pt/Rh含有触媒層(上層)
36 Rh含有触媒層(中間層)
37 Pt含有触媒層(最上層)
40 排気ガス浄化触媒装置
50 第1触媒
51 Pt含有触媒層
60 第2触媒
61 Pd含有触媒層
62 Rh含有触媒層
70 断熱層
Claims (8)
- エンジンの排気ガス通路内に配置され且つ担体基材上に積層された複数の触媒層が形成されてなる触媒を含み、前記エンジンから排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化触媒装置であって、
前記触媒は、Pt、Pd及びRhを触媒金属として含み、
前記触媒金属としてのPtは、サポート材としてのシリカ−アルミナに担持されており、
前記シリカ−アルミナに前記Ptが担持されてなるPt担持シリカ−アルミナは、前記触媒層のうちの前記排気ガスに最初に接触する最上層に含まれ、
前記触媒層の最上層には、さらに前記Rhが含まれており、
前記触媒層の最上層よりも下層には、前記Pdが含まれていることを特徴とする排気ガス浄化触媒装置。 - エンジンの排気ガス通路内に配置され且つ担体基材上に積層された三層からなる触媒層が形成されてなる触媒を含み、前記エンジンから排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化触媒装置であって、
前記触媒は、Pt、Pd及びRhを触媒金属として含み、
前記触媒金属としてのPtは、サポート材としてのシリカ−アルミナに担持されており、
前記シリカ−アルミナに前記Ptが担持されてなるPt担持シリカ−アルミナは、前記触媒層のうちの前記排気ガスに最初に接触する最上層に含まれ、
前記触媒層の最下層には、前記Pdが含まれており、
前記触媒層の中間層には、前記Rhが含まれていることを特徴とする排気ガス浄化触媒装置。 - 前記Pt担持シリカ−アルミナは、前記触媒層の最上層以外の層にも含まれており、
前記触媒層の最上層における前記Pt担持シリカ−アルミナの含有量は、他の層における前記Pt担持シリカ−アルミナの含有量よりも大きいことを特徴とする請求項1又は2に記載の排気ガス浄化触媒装置。 - エンジンの排気ガス通路内に配置され且つ担体基材上に触媒層が形成されてなる触媒を含み、前記エンジンから排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化触媒装置であって、
前記触媒は、Pt、Pd及びRhを触媒金属として含み、
前記触媒金属としてのPtは、サポート材としてのシリカ−アルミナに担持されており、
前記触媒は、第1触媒と、該第1触媒よりも排気ガス流れ方向下流側に配設された第2触媒とを含み、
前記第1触媒は、前記シリカ−アルミナに前記Ptが担持されてなるPt担持シリカ−アルミナを含み前記排気ガスに最初に接触する触媒層を有し、
前記第1触媒よりも排気ガス流れ方向上流側、及び前記第1触媒と前記第2触媒との間のうちの少なくとも一方の排気ガス通路に断熱手段が設けられていることを特徴とする排気ガス浄化触媒装置。 - 前記第1触媒は、前記Pdをさらに含むことを特徴とする請求項4に記載の排気ガス浄化触媒装置。
- 前記第1触媒と前記第2触媒とは離間していることを特徴とする請求項4又は5に記載の排気ガス浄化触媒装置。
- 前記断熱手段は、二重管構造及び低熱伝導材からなる断熱層のうち少なくとも一方であることを特徴とする請求項4〜6のいずれか1項に記載の排気ガス浄化触媒装置。
- エンジンの排気ガス通路に複数の触媒層を含む触媒を配置して、該エンジンから排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化方法であって、
シリカ−アルミナにPtが担持されてなるPt担持シリカ−アルミナを含む第1触媒層を排気ガスに最初に接触するように配置し、Pd又はRhを含む第2触媒層を前記第1触媒層よりも後に排気ガスに接触するように配置し、
前記第1触媒層により前記排気ガス中の炭素数5以上の飽和炭化水素を酸化浄化し、その酸化浄化による生成熱によって前記第2触媒層に流入する排気ガス温度を高め、
前記排気ガス温度の上昇により活性化された前記第2触媒層によって前記排気ガス中の前記炭素数5以上の飽和炭化水素以外の炭化水素を酸化浄化することを特徴とする排気ガス浄化方法。
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