JPS6197031A - 触媒付燃焼室部品 - Google Patents
触媒付燃焼室部品Info
- Publication number
- JPS6197031A JPS6197031A JP59220667A JP22066784A JPS6197031A JP S6197031 A JPS6197031 A JP S6197031A JP 59220667 A JP59220667 A JP 59220667A JP 22066784 A JP22066784 A JP 22066784A JP S6197031 A JPS6197031 A JP S6197031A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- catalyst
- support layer
- combustion chamber
- powder
- catalyst support
- Prior art date
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- Pending
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-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、デーイゼルエンジ等の内燃機関に用いられる
触媒付燃焼室部品に関するものである。
触媒付燃焼室部品に関するものである。
［従来技術］
従来よりグロープラグの外周面に触媒担持層を形成し、
酸化触媒による酸化発熱を一部の熱源として利用するグ
ロープラグとか、カーボンのＭｌｆＩＮするスパークプ
ラグの部分に触媒担持層を形成し、カーボン等の堆積物
を触ｉｓで除去する触媒付燃焼室部品が使用されている
。
酸化触媒による酸化発熱を一部の熱源として利用するグ
ロープラグとか、カーボンのＭｌｆＩＮするスパークプ
ラグの部分に触媒担持層を形成し、カーボン等の堆積物
を触ｉｓで除去する触媒付燃焼室部品が使用されている
。
［発明が解決する問題点］
従来の触媒付燃焼室部品では酸素濃度の低い燃焼室内で
は充分な触媒活性がなく、より一層高い触ＩｊＸ活性を
持つ触媒付燃焼室部品がもとめられている。
は充分な触媒活性がなく、より一層高い触ＩｊＸ活性を
持つ触媒付燃焼室部品がもとめられている。
［問題点を解決するための手段］
本発明の触媒付燃焼室部品は、部品本体と、該部品本体
の少なくとも一部表面に形成された触媒担持層と、該触
媒担持層に担持された触媒とで構成される触媒付燃焼室
部品において 該触媒担持層は鉄、コバルト、ニッケル等の遷移元素の
少なくとも１種を含むジルコニア、アルミナ等の主とし
て耐火性酸化物で構成されていることを特徴とするもの
である。
の少なくとも一部表面に形成された触媒担持層と、該触
媒担持層に担持された触媒とで構成される触媒付燃焼室
部品において 該触媒担持層は鉄、コバルト、ニッケル等の遷移元素の
少なくとも１種を含むジルコニア、アルミナ等の主とし
て耐火性酸化物で構成されていることを特徴とするもの
である。
本発明の触媒付燃焼室部品ではその触媒担持層の構成成
分として遷移元素を含む。この遷移元素が酸素貯蔵能力
を有し、燃焼室内の酸素１１度が低いときに保持してい
る酸素を放出し、酸化作用を維持し、触媒活性を高める
ものである。
分として遷移元素を含む。この遷移元素が酸素貯蔵能力
を有し、燃焼室内の酸素１１度が低いときに保持してい
る酸素を放出し、酸化作用を維持し、触媒活性を高める
ものである。
本発明で、部品本体とは、従来の触媒付燃焼室部品の主
要部を意味する。即ち、スパークプラグ、グロープラグ
、副室部材、ピストン、パルプ、シリンダヘッド等の内
燃機関の燃焼室を形成する部品の自触媒担持層、触媒等
を除く他の大部分をいう。
要部を意味する。即ち、スパークプラグ、グロープラグ
、副室部材、ピストン、パルプ、シリンダヘッド等の内
燃機関の燃焼室を形成する部品の自触媒担持層、触媒等
を除く他の大部分をいう。
触媒担持層は、部品本体の燃焼室を形成する少なくとも
一部表面に形成されている。この触媒担持層は、鉄、ニ
ッケル、コバルト等の遷移金属元素を含むジルコニア、
アルミナ等の主として耐火性酸化物の多孔質体で構成さ
れている。遷移金属元素の配合割合は耐火性酸化物１ｇ
に対して１Ｘ１０−ｓｉｏ＋以上、より好ましくは１Ｘ
１０’″侮ａｎａ１以上である。なお、配合割合がＩＸ
ｌｏ−４ｍｏｌを越えると配合割合を増大させても触媒
活性の向上効果は少ない。
一部表面に形成されている。この触媒担持層は、鉄、ニ
ッケル、コバルト等の遷移金属元素を含むジルコニア、
アルミナ等の主として耐火性酸化物の多孔質体で構成さ
れている。遷移金属元素の配合割合は耐火性酸化物１ｇ
に対して１Ｘ１０−ｓｉｏ＋以上、より好ましくは１Ｘ
１０’″侮ａｎａ１以上である。なお、配合割合がＩＸ
ｌｏ−４ｍｏｌを越えると配合割合を増大させても触媒
活性の向上効果は少ない。
耐火性酸化物としてはアルミナ、ジルコニア、コージラ
イト、シリカ、イツトリア等が使用できる。耐火性酸化
物と供にステンレス、クロム合金等の対熱性金属粉末を
混合して使用することができる。対熱性金属粉末は、触
媒担持層と部品本体との間の熱膨張の差を小さくし、触
媒担持層が部品本体の表面より剥離するのを防ぐ効果が
ある。
イト、シリカ、イツトリア等が使用できる。耐火性酸化
物と供にステンレス、クロム合金等の対熱性金属粉末を
混合して使用することができる。対熱性金属粉末は、触
媒担持層と部品本体との間の熱膨張の差を小さくし、触
媒担持層が部品本体の表面より剥離するのを防ぐ効果が
ある。
触媒担持層の形成方法は従来と基本的には同一でよく、
遷移元素を配合することが異る。、具体的には、遷移元
素を含む水溶液等を耐火性酸化物の表面に付着させ、こ
れを通常の溶剤法等で部品本体の表面に溶射して形成す
る。これにより、遷移元素を含む多孔質の触媒担持層が
得られる。
遷移元素を配合することが異る。、具体的には、遷移元
素を含む水溶液等を耐火性酸化物の表面に付着させ、こ
れを通常の溶剤法等で部品本体の表面に溶射して形成す
る。これにより、遷移元素を含む多孔質の触媒担持層が
得られる。
触媒は、主として一酸化炭ｍ （Ｇｏ）を炭酸ガス（Ｃ
ｏｔ）に酸化したり、有機物を酸化分解する役割を果す
ものである。この触媒は、白金族貴金族並びにそれらの
合金を主体とするのが好ましい。触媒としては白金属金
属以外に、同じ作用をするものであれば、他の金属でも
よい。
ｏｔ）に酸化したり、有機物を酸化分解する役割を果す
ものである。この触媒は、白金族貴金族並びにそれらの
合金を主体とするのが好ましい。触媒としては白金属金
属以外に、同じ作用をするものであれば、他の金属でも
よい。
触媒担持間への触媒の担持方法も１．従来と同一の方法
を採用できる。具体的には、触媒金属を含む溶液中に触
媒担持層を浸漬し担持層表面に触媒金属を析出させて担
持させる。
を採用できる。具体的には、触媒金属を含む溶液中に触
媒担持層を浸漬し担持層表面に触媒金属を析出させて担
持させる。
また、本発明の触媒付燃焼室部品は、触媒担持層の表面
に触媒の波涛を防止する多孔質セラミックス層が形成さ
れていてもよい。多孔質セラミックス層は、煤、石膏等
の微粒子を多孔質セラミックス層の表面で捕捉し、触媒
担持層に到達させない役割を持つものである。そして、
−酸化炭素等の気体、掻く微細な有機物等を多孔質セラ
ミックスの気孔を通して触媒担持層に導びき、触媒担持
層で酸化させるものである。
に触媒の波涛を防止する多孔質セラミックス層が形成さ
れていてもよい。多孔質セラミックス層は、煤、石膏等
の微粒子を多孔質セラミックス層の表面で捕捉し、触媒
担持層に到達させない役割を持つものである。そして、
−酸化炭素等の気体、掻く微細な有機物等を多孔質セラ
ミックスの気孔を通して触媒担持層に導びき、触媒担持
層で酸化させるものである。
［発明の効果］
本発明の触媒付き燃焼室部品はその触媒担持層の成分と
して遷移金属元素を含む。この遷移金属元素が酸化物等
の形態で酸素を保持する。そして、燃焼室内の酸素濃度
が低い場合に、酸素を放出し、触媒に必要な酸素を供給
する。内燃機関の燃焼室で説明すれば、層焼杢内での燃
料の爆発燃焼により、燃焼室内の酸素濃度は大きく変動
する。触媒担持層に含まれている遷移全屈が酸素濃度が
高い場合には酸素を吸着保持し、酸素濃度が低い場合に
は酸素を放出し、触媒に必要な酸素を供給し、その触媒
能力を常に働かせる。このため、触媒の触媒活性が高く
なる。なお、遷移金属元素は、触媒担持層形成時あるい
は使用時に酸化され、酸化物の形態で存在すると考えら
れる。
して遷移金属元素を含む。この遷移金属元素が酸化物等
の形態で酸素を保持する。そして、燃焼室内の酸素濃度
が低い場合に、酸素を放出し、触媒に必要な酸素を供給
する。内燃機関の燃焼室で説明すれば、層焼杢内での燃
料の爆発燃焼により、燃焼室内の酸素濃度は大きく変動
する。触媒担持層に含まれている遷移全屈が酸素濃度が
高い場合には酸素を吸着保持し、酸素濃度が低い場合に
は酸素を放出し、触媒に必要な酸素を供給し、その触媒
能力を常に働かせる。このため、触媒の触媒活性が高く
なる。なお、遷移金属元素は、触媒担持層形成時あるい
は使用時に酸化され、酸化物の形態で存在すると考えら
れる。
以下、実施例により本発明を説明する。
［実施例１］
本発明の第１実施例の酸化触媒付燃焼室部品であるグロ
ープラグの一部欠損立面因を第１図に、その先端部の拡
大図を第２図に示す。
ープラグの一部欠損立面因を第１図に、その先端部の拡
大図を第２図に示す。
このグロープラグの本体１は、従来のグロープラグと同
様に、コイル状のヒーター１１がセラミックス粉末１２
中に充填され、それらを耐熱金属製のシース管１３が取
り囲む１！！３造となっている。
様に、コイル状のヒーター１１がセラミックス粉末１２
中に充填され、それらを耐熱金属製のシース管１３が取
り囲む１！！３造となっている。
そしてヒーター１１の一端は、プラグの中心電極１４と
結線し、ヒーター１１の他端は、プラグハウジング１５
に結線されている。なお、中心電極１４と、プラグハウ
ジング１５の間は、耐熱性セラミックスが介在して両者
を絶縁している。シース管１３の外表面には、白金およ
びロジウムが担持された触媒担持層２が形成されている
。この触媒担持層２は、粒径４５〜１２０ミクロンのＮ
１−Ｑｒ−Ａ１合金粉末、粒径１０〜５３ミクロンのジ
ルコニア粉末を硝酸鉄水溶液に接触させ、ジルコニラ粉
末の表面に鉄を付着させたものを通常の溶射法で溶射し
て形成したものである。この触媒担持層に、その後、ジ
ニトロジアミン白金溶液および硝酸ロジウム溶液に接触
し、乾燥させて触媒を担持させている。鉄の付ｌｌ量は
、上記合金粉末およびジルコニア粉末の混合粉末１ｇに
対して１Ｘ１０−４モルとした。
結線し、ヒーター１１の他端は、プラグハウジング１５
に結線されている。なお、中心電極１４と、プラグハウ
ジング１５の間は、耐熱性セラミックスが介在して両者
を絶縁している。シース管１３の外表面には、白金およ
びロジウムが担持された触媒担持層２が形成されている
。この触媒担持層２は、粒径４５〜１２０ミクロンのＮ
１−Ｑｒ−Ａ１合金粉末、粒径１０〜５３ミクロンのジ
ルコニア粉末を硝酸鉄水溶液に接触させ、ジルコニラ粉
末の表面に鉄を付着させたものを通常の溶射法で溶射し
て形成したものである。この触媒担持層に、その後、ジ
ニトロジアミン白金溶液および硝酸ロジウム溶液に接触
し、乾燥させて触媒を担持させている。鉄の付ｌｌ量は
、上記合金粉末およびジルコニア粉末の混合粉末１ｇに
対して１Ｘ１０−４モルとした。
得られたグロープラグの触媒活性をみるため、このグロ
ープラグを一定の温度に加熱し、大気雰囲気中で、この
グロープラグの触媒担持層２にＪＩｓ−２号軽油を１マ
イク、ロリットルふきつけ、かく加熱温度における触媒
によって酸化分解されて発生する炭酸ガス□□□をガス
クロマトグラフィーで定量した。この結果を第３図に符
号Ａを付した縮図で示す。
ープラグを一定の温度に加熱し、大気雰囲気中で、この
グロープラグの触媒担持層２にＪＩｓ−２号軽油を１マ
イク、ロリットルふきつけ、かく加熱温度における触媒
によって酸化分解されて発生する炭酸ガス□□□をガス
クロマトグラフィーで定量した。この結果を第３図に符
号Ａを付した縮図で示す。
参考までに実施例１において、触媒担持層として鉄を付
着させず、その他は実施例１とまったく同一としたグロ
ープラグおよび触媒担持層に触媒を担持させずその他は
実施例１のグロープラグとまったく同一としたグロープ
ラグを作り、これらの触媒活性を同一の方法で測定した
。結果を第３図に合せて示す。鉄が付着していないグロ
ープラグの結果を符号Ｔの線図で、触媒の付着してぃな
゛いグロープラグの結果を符号Ｓの線図で示す。
着させず、その他は実施例１とまったく同一としたグロ
ープラグおよび触媒担持層に触媒を担持させずその他は
実施例１のグロープラグとまったく同一としたグロープ
ラグを作り、これらの触媒活性を同一の方法で測定した
。結果を第３図に合せて示す。鉄が付着していないグロ
ープラグの結果を符号Ｔの線図で、触媒の付着してぃな
゛いグロープラグの結果を符号Ｓの線図で示す。
本発明のグロープラグは符号Ａの線図で示すように２３
０℃程度で炭酸ガスのは発生が見られ、４００℃程度で
急激に炭酸ガスの発生が増大している。これに比較して
、符号Ｔで示す遷移金属元素を含まない通常の触媒担持
層に触媒を担持しただけのグロープラグは、４００℃程
度でようやく炭酸ガスの発生がみとめられ、６００℃程
度で酸化が盛んになっている。また、触媒を持たないグ
ロープラグは符号Ｓの線図で示すように、炭酸ガスの発
生温度、急激な酸化温度も約５８０℃、８００℃と高い
。このように符号Ａ１符号Ｔおよび符号Ｓの線図より、
本発明のグロープラグの触媒活性がすぐれていることが
理解できる。
０℃程度で炭酸ガスのは発生が見られ、４００℃程度で
急激に炭酸ガスの発生が増大している。これに比較して
、符号Ｔで示す遷移金属元素を含まない通常の触媒担持
層に触媒を担持しただけのグロープラグは、４００℃程
度でようやく炭酸ガスの発生がみとめられ、６００℃程
度で酸化が盛んになっている。また、触媒を持たないグ
ロープラグは符号Ｓの線図で示すように、炭酸ガスの発
生温度、急激な酸化温度も約５８０℃、８００℃と高い
。このように符号Ａ１符号Ｔおよび符号Ｓの線図より、
本発明のグロープラグの触媒活性がすぐれていることが
理解できる。
〔実施例２］
実施例１の触媒担持層に代えて、粒径約１０〜５３ミク
ロンのジルコニア粉末を硝酸コバルト水溶液に接触させ
、ジルコニア粉末の表面にジルコニア粉末＆Ｎｉ −Ｃ
ｒ −ＡＩ １ｇあたり１Ｘ１０−４モルのコバルトを
付着させた。このジルコニア粉末を使用し、実施例１と
同じ方法でグロープラグ本体の表面に容赦し、触媒担持
層を形成した。
ロンのジルコニア粉末を硝酸コバルト水溶液に接触させ
、ジルコニア粉末の表面にジルコニア粉末＆Ｎｉ −Ｃ
ｒ −ＡＩ １ｇあたり１Ｘ１０−４モルのコバルトを
付着させた。このジルコニア粉末を使用し、実施例１と
同じ方法でグロープラグ本体の表面に容赦し、触媒担持
層を形成した。
さらに実施例１と同じ方法で触媒を触媒担持層に担持さ
往た。このようにして実施例２のグロープラグを得た。
往た。このようにして実施例２のグロープラグを得た。
次に、このグロープラグの触媒活性を見るために、実施
例１で説明したのと同じ方法で炭酸ガスの発生を測定し
た。結果を第３図に合せて符号Ｂの線図で示す。
例１で説明したのと同じ方法で炭酸ガスの発生を測定し
た。結果を第３図に合せて符号Ｂの線図で示す。
符号Ｂの線図より、本実施例のグロープラグの触媒活性
は実施例１のグロープラグとほぼ同しく高い触媒活性を
示すことがあきらがとなった。
は実施例１のグロープラグとほぼ同しく高い触媒活性を
示すことがあきらがとなった。
Ｃ実施例３〕
実施例１の遷移金属元素にかえて、ニッケルを使用して
グロープラグを得た。すなわち、硝酸鉄水溶液に代えて
、硝酸ニッケル水溶液を使用した。
グロープラグを得た。すなわち、硝酸鉄水溶液に代えて
、硝酸ニッケル水溶液を使用した。
その他は実施例１とまったく同様にして本実施例３のグ
ロープラグを得た。なお、触媒担持層を形成する粒子へ
のニッケルの付着量を０〜２００モル／［粒子１！Ｉｔ
］Ｘｌ０−５の範囲で変化させた多数のグロープラグ
を製造した。そして、これらのグロープラグについて実
施例１で説明した触媒活性を見るための炭正ガスの発生
を測定した。
ロープラグを得た。なお、触媒担持層を形成する粒子へ
のニッケルの付着量を０〜２００モル／［粒子１！Ｉｔ
］Ｘｌ０−５の範囲で変化させた多数のグロープラグ
を製造した。そして、これらのグロープラグについて実
施例１で説明した触媒活性を見るための炭正ガスの発生
を測定した。
第３図にはニッケル付ｆｌｆｆｉ１０モル／粒子１９Ｘ
１０−５のグロープラグの結果を線図Ｃで示す。
１０−５のグロープラグの結果を線図Ｃで示す。
また、炭酸ガス１％発生時の温度とニッケル添加吊との
関係線図を第４図に示ず。第３図より、ニッケルを含む
グロープラグは鉄、コバルトと同様にすぐれた触媒活性
をもつことがみとめられた。
関係線図を第４図に示ず。第３図より、ニッケルを含む
グロープラグは鉄、コバルトと同様にすぐれた触媒活性
をもつことがみとめられた。
また、第４図より、ニッケルの添加量は０から１０モル
／担持粒子１ｘ１０−４の間ではニッケルの添加量の増
大とともに炭酸ガス発生温度は低下し、触媒活性が高く
なっているのがみとめられた。しかし、それ以上ニッケ
ルを添加しても触媒活性がさらに高くなることはなかっ
た。このことにより、遷移金属元素の添加量は担持粒子
１ｇあたり１モルＸ１０−４程度が適していることがあ
きらかとなった。
／担持粒子１ｘ１０−４の間ではニッケルの添加量の増
大とともに炭酸ガス発生温度は低下し、触媒活性が高く
なっているのがみとめられた。しかし、それ以上ニッケ
ルを添加しても触媒活性がさらに高くなることはなかっ
た。このことにより、遷移金属元素の添加量は担持粒子
１ｇあたり１モルＸ１０−４程度が適していることがあ
きらかとなった。
第１図、第２図は、本発明の実施例１のグロープラグを
示し、第１図はその一部欠損全体立面図、第２図は、第
１図の先端拡大断面図、第３図は実施例１、実施例２、
実施例３のグロープラグおよび参考として採用した２種
類のグロープラグのプラグ表面温度と炭酸ガス発生濃度
との関係を示す線図、第４図は触媒担持層に含まれてい
るニッケルの添加Ｒと１％濃度の炭酸ガス発生Ｑ度との
関係を示す線図である。 １・・・・・・グロープラグ ２・・・・・・触媒担持層 特許出願人 トヨタ自動車株式会社 代理人 弁理士 大川 定 向 弁理士 藤谷 修 同 弁理士 丸山明夫 第３図
示し、第１図はその一部欠損全体立面図、第２図は、第
１図の先端拡大断面図、第３図は実施例１、実施例２、
実施例３のグロープラグおよび参考として採用した２種
類のグロープラグのプラグ表面温度と炭酸ガス発生濃度
との関係を示す線図、第４図は触媒担持層に含まれてい
るニッケルの添加Ｒと１％濃度の炭酸ガス発生Ｑ度との
関係を示す線図である。 １・・・・・・グロープラグ ２・・・・・・触媒担持層 特許出願人 トヨタ自動車株式会社 代理人 弁理士 大川 定 向 弁理士 藤谷 修 同 弁理士 丸山明夫 第３図
Claims (3)
- （１）部品本体と、該部品本体の少なくとも一部表面に
形成された触媒担持層と、該触媒担持層に担持された触
媒とで構成される触媒付燃焼室部品において 該触媒担持層は鉄、コバルト、ニッケル等の遷移元素の
少なくとも１種を含むジルコニア、アルミナ等の主とし
て耐火性酸化物で構成されていることを特徴とする触媒
付燃焼室部品。 - （２）部品本体はグロープラグ、副室部材、ピストン、
シリンダの１つであるである特許請求の範囲第１項記載
の触媒付燃焼室部品。 - （３）遷移金属は耐火性酸化物の表面に保持されている
特許請求の範囲第１項記載の触媒付燃焼室部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59220667A JPS6197031A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 触媒付燃焼室部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59220667A JPS6197031A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 触媒付燃焼室部品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6197031A true JPS6197031A (ja) | 1986-05-15 |
Family
ID=16754562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59220667A Pending JPS6197031A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 触媒付燃焼室部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6197031A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04503401A (ja) * | 1989-02-17 | 1992-06-18 | プフェファーレ・ウイリアム・シー | 内燃機関の作動方法とその装置 |
| WO2016093214A1 (ja) * | 2014-12-08 | 2016-06-16 | 株式会社デンソー | 点火装置並びにこれに用いられる超親水膜の製造方法 |
-
1984
- 1984-10-19 JP JP59220667A patent/JPS6197031A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04503401A (ja) * | 1989-02-17 | 1992-06-18 | プフェファーレ・ウイリアム・シー | 内燃機関の作動方法とその装置 |
| WO2016093214A1 (ja) * | 2014-12-08 | 2016-06-16 | 株式会社デンソー | 点火装置並びにこれに用いられる超親水膜の製造方法 |
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