JP2004122122A - 排気ガス浄化用触媒及び排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】　リッチ状態においてセリア材が放出する酸素の影響によりＮＯｘ浄化性能が大きく損なわれることのない排気ガス浄化用触媒を提供する。
【解決手段】　排気ガス浄化用触媒は、担体と、その担体を被覆する単一触媒層と、を備える。単一触媒層は、排気ガス中のＮＯｘを酸素の存在下で吸収する一方、排気ガスの酸素濃度が低下するとそのＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収材と、担体１Ｌ当たりの担持量が８０〜２８０ｇであるセリア材としてのＣｅ−Ｚｒ系複酸化物を含むセリア材、又は、担体１Ｌ当たりの担持量が３０〜５０ｇであるセリア材としてのＣｅ−Ｐｒ系複酸化物を含むセリア材と、を有する。
【選択図】なし

Description

　本発明は、排気ガス浄化用触媒及び排気ガス浄化装置に関する。

　エンジンの排気通路に設けられる排気ガス用浄化触媒として、ＮＯｘ吸収材を有するものが広く知られている。ＮＯｘ吸収材は、混合気の空燃比がリーン状態（酸素の存在下）のときに排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を吸収する一方、排気ガスの酸素濃度が低下してリッチ状態となったときにＮＯｘを放出して還元浄化するものである。

　ところで、このようなＮＯｘ吸収材は、排気ガス中にＮＯｘと共に含まれるＳＯｘ（硫黄酸化物）やＨ₂Ｓといった硫黄化合物をも吸収し易いという性質をも有している。そして、ＮＯｘ吸収材には、硫黄化合物を一旦吸収すると、ＮＯｘの吸収性能が著しく低下してしまうという問題がある。

　このような硫黄化合物による被毒の問題に対し、特許文献１には、ＮＯｘ吸収材が担体に担持されている排気ガス浄化材と、排気ガスの酸素濃度を変更する手段とを備えている排気ガス浄化装置において、排気ガス浄化材が、ＮＯｘ吸収材を含有する層と、排気ガス中の硫黄化合物を酸素の存在下で吸収し排気ガス中の酸素濃度が低下するとその硫黄化合物を放出する硫黄化合物吸収材を含有する層とを、前者が内側になり後者が外側になるように層状に備え、その硫黄化合物吸収材としてセリア材を用いたものが開示されている。そして、これによれば、排気ガス中のＮＯｘを吸収するＮＯｘ吸収材が排気ガス中の硫黄化合物によって被毒するのを防止することができると記載されている。
特開平１１−１５６１５９号公報

　上記特許文献１に開示された排気ガス浄化材のセリア材は、硫黄化合物吸収能力とともに酸素吸収能力をも有する。そして、セリア材は、空燃比がリーン状態であって排気ガスの酸素濃度が高いときには、酸素を吸収すると共に排気ガス中のＮＯをＮＯ₂に酸化させ、それによってＮＯｘのＮＯｘ吸収材への吸収を促進させる一方、空燃比がリッチ状態であって排気ガスの酸素濃度が低いときには、酸素を放出して排気ガス中のＨＣを部分酸化により活性化させ、その活性化したＨＣとＮＯｘ吸収材から放出されたＮＯｘとの酸化還元反応を促進させる機能を有する。

　ところが、上記のように、セリア材はリッチ状態のときに排気ガス中に酸素を放出するため、触媒中でのセリア材の担持量が多すぎると、リッチ状態のときの排気ガスの酸素濃度が高くなり過ぎ、排気ガスが酸化雰囲気となってしまう。そうなると、ＨＣやＣＯがセリア材から放出されたＯ₂との酸化還元反応を起こすため、ＨＣ及びＣＯとＮＯｘとの酸化還元反応が抑制されてＮＯｘの浄化性能が低くなるという問題がある。特に、ディーゼルエンジンでは、排気ガス温度が比較的低いために触媒による高い浄化性能を得ることができず、このことと相まって、この問題が特に顕著である。

　本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、リッチ状態においてセリア材が放出する酸素の影響によりＮＯｘ浄化性能が大きく損なわれることのない排気ガス浄化用触媒及び排気ガス浄化装置を提供することにある。

　本発明者らは、セリア材の種類とその用い方によっては上記目的を達することを見出して本発明に想到したものである。

　請求項１に係る発明は、担体と、該担体を被覆する単一触媒層と、を備えたディーゼルエンジンの排気ガス浄化用触媒であって、
　上記単一触媒層は、
排気ガス中のＮＯｘを酸素の存在下で吸収する一方、排気ガスの酸素濃度が低下するとそのＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収材と、
Ｃｅ−Ｚｒ系複酸化物を含み、上記担体１Ｌ当たりの担持量が８０ｇ以上２８０ｇ以下であるセリア材と、
を有することを特徴とする。

　上記構成では、セリア材としてＣｅ−Ｚｒ系複酸化物を含むものが選択され、その担持量が担体１Ｌ当たり８０ｇ以上２８０ｇ以下であるので、後に実施例で明らかにするように、排気ガス温度が比較的低いディーゼルエンジンであっても、リッチ状態において、セリア材が放出する酸素の影響によりＮＯｘ浄化性能が大きく損なわれることなく、高いＮＯｘ浄化率を呈する。

　請求項２に係る発明は、請求項１に記載されているディーゼルエンジンの排気ガス浄化用触媒において、
　上記セリア材は、上記担体１Ｌ当たりの担持量が１１０ｇ以上２４０ｇ以下であることを特徴とする。

　上記構成では、セリア材の担持量が１１０ｇ以上２４０ｇ以下であるので、請求項１に係る発明の作用効果がより顕著に営まれる。

　請求項３に係る発明は、請求項１に記載されているディーゼルエンジンの排気ガス浄化用触媒において、
　上記セリア材は、ＣｅＯ₂が５０質量％以上を占めていることを特徴とする。

　上記構成では、セリア材の５０質量％以上がＣｅＯ₂であるので、請求項１に係る発明の作用効果が適正に営まれる。

　請求項４に係る発明は、担体と、該担体を被覆する単一触媒層と、を備えた排気ガス浄化用触媒であって、
　上記単一触媒層は、
排気ガス中のＮＯｘを酸素の存在下で吸収する一方、排気ガスの酸素濃度が低下するとそのＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収材と、
Ｃｅ−Ｐｒ系複酸化物を含み、上記担体１Ｌ当たりの担持量が３０ｇ以上５０ｇ以下であるセリア材と、
を有することを特徴とする。

　上記構成では、セリア材としてＣｅ−Ｐｒ系複酸化物を含むものが選択され、その担持量が担体１Ｌ当たり３０ｇ以上５０ｇ以下であるので、後に実施例で明らかにするように、リッチ状態において、セリア材が放出する酸素の影響によりＮＯｘ浄化性能が大きく損なわれることなく、高いＮＯｘ浄化率を呈する。

　請求項５に係る発明は、担体と、該担体を被覆する単一触媒層と、からなる排気ガス浄化用触媒を備えた排気ガス浄化装置であって、
　上記単一触媒層は、
排気ガス中のＮＯｘを酸素の存在下で吸収する一方、排気ガスの酸素濃度が低下するとそのＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収材と、
Ｃｅ−Ｐｒ系複酸化物を含み、上記担体１Ｌ当たりの担持量が排気ガスの流動方向の下流側よりも上流側の方が多いセリア材と、
を有することを特徴とする。

　リッチ状態でのＮＯｘ浄化率とセリア材の担持量との関係は、排気ガス温度によって変化する。具体的には、排気ガス温度が高いときには、上記したようにセリア材が酸素を放出するため、セリア材の担持量の増加に伴ってＮＯｘ浄化率は低下する。これに対し、排気ガス温度が比較的低いときには、セリア材の放出する酸素の影響は小さく、一定の範囲ではセリア材の担持量の増加に伴ってＮＯｘ浄化率も増加する。また、ディーゼルエンジンでは、排気ガス温度が低いために触媒活性を得られないので、触媒における排気ガスの流動方向の上流側でＨＣを燃焼させる等して排気ガス温度を上昇させる。このため、排気ガス温度は、触媒における排気ガスの流動方向の上流側を通過するときよりも下流側を通過するときの方が高くなる。上記構成では、排気ガス温度が低温であるその流動方向の上流側で相対的にセリア材の担持量が多く、且つ、排気ガス温度が高温であるその流動方向の下流側で相対的にセリア材の担持量が少ないので、リッチ状態において、上流側及び下流側のそれぞれで、セリア材が放出する酸素の影響によりＮＯｘ浄化性能が大きく損なわれることなく、その結果、全体として高いＮＯｘ浄化率を呈する。

　請求項６に係る発明は、請求項５に記載されている排気ガス浄化装置において、
　上記セリア材は、排気ガスの流動方向の下流側において、上記担体１Ｌ当たりの担持量が０ｇ以上１２０ｇ以下であることを特徴とする。

　上記構成では、セリア材の担体１Ｌ当たりの担持量が０ｇ以上１２０ｇ以下であり、後に実施例で示すように、排気ガス温度が高温である場合に高いＮＯｘ浄化率を呈するので、請求項５に係る発明の作用効果が適正に営まれる。

　請求項７に係る発明は、請求項５に記載されている排気ガス浄化装置において、
　上記セリア材は、排気ガスの流動方向の上流側において、上記担体１Ｌ当たりの担持量が１６０ｇ以上２４０ｇ以下であることを特徴とする。

　上記構成では、セリア材の担体１Ｌ当たりの担持量が１６０ｇ以上２４０ｇ以下であり、後に実施例で示すように、排気ガス温度が低温である場合に高いＮＯｘ浄化率を呈するので、請求項５に係る発明の作用効果が適正に営まれる。

　以上説明したように、本発明によれば、適切なセリア材を適量含むことにより、リッチ状態において、セリア材が放出する酸素の影響によりＮＯｘ浄化性能が大きく損なわれることなく、高いＮＯｘ浄化率を得ることができる。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

　＜全体構成＞
　図１は、車両に搭載された多気筒のディーゼルエンジン５の１つの気筒の部分を示す。

　このエンジン５において、燃焼室６に燃料噴射弁７が燃料を直接噴射して供給し、吸気は吸気通路８及び排気は排気通路９をそれぞれ介して行われる。排気通路９には、排気ガス浄化装置１が配置されている。排気ガス浄化装置１には、担体に触媒貴金属、ＮＯｘ吸収材、セリア材を含む単一触媒層を担持した排気ガス浄化用触媒が設けられている。また、排気ガス浄化装置１よりも上流側の排気通路９から吸気通路８に向かってＥＧＲ（排気還流のこと。以下、同じ。）通路１０が延び、そのＥＧＲ通路１０にＥＧＲ弁１１が設けられている。燃料噴射弁７及びＥＧＲ弁１１はエンジンの運転状態等に応じてＥＣＵ（排気制御手段）１２により制御される。

　この制御では、エンジンが空燃比リーン（Ａ／Ｆ＝１８〜８０）で運転されたとき、通常は排気ガスの酸素濃度が４〜５％から２０％である酸素過剰雰囲気が形成されるが、間欠的に排気ガスの酸素濃度を２．０％以下、あるいは０．５％以下に低減する。この酸素濃度低減制御は、ＥＧＲ率を高めるとともに、燃料噴射弁７により圧縮行程上死点付近で主燃料噴射を行った後、膨張行程又は排気行程において後燃料噴射を行なう、というものである。そして、これにより、排気ガスの酸素濃度を低減すると共に、排気ガス中のＨＣ量を増やし、排気ガス浄化用触媒のＮＯｘ吸収材が空燃比リッチで運転されたときに吸収していたＮＯｘのそのＮＯｘ吸収材からの放出を促すことになる。

　すなわち、リーン運転が長時間続くと排気ガス浄化用触媒のＮＯｘ吸収材のＮＯｘ吸収量が飽和状態となってＮＯｘ浄化性能の低下を招くこととなるため、この制御により、第１期間は上記リーン運転を行なって排気ガスの酸素濃度を高くし、第１期間よりも短い第２期間は上記酸素濃度低減制御を行なう、というようにＥＣＵ１２によって高酸素濃度状態と低酸素濃度状態とを交互に繰り返すようにして、適宜ＮＯｘの放出を促すようにしている。

　＜排気ガス浄化用触媒Ａを備えた排気ガス浄化装置＞
　図２は、排気ガス浄化用触媒Ａを備えた排気ガス浄化装置１を示す。

　この排気ガス浄化装置１は、上流側にエンジン５の排気通路９から通じる流入口１８と、下流側のマフラへ通じる流出口１９が形成された円筒状のケーシング１６を有する。ケーシング１６内には、排気ガス浄化用触媒Ａ１７が装填されている。この排気ガス浄化用触媒Ａ１７は、その長手方向の中央からやや下流寄りを境にして、上流側触媒１７ａと下流側触媒１７ｂとに分けることができる。

　排気ガス浄化用触媒Ａ１７は、コージェライト製のハニカム状モノリス担体（１インチ当たりのセル数４００，相隣るセルを隔てる壁厚さ６ｍｉｌ）の表面に単一触媒層を担持させたものである。単一触媒層には、触媒貴金属としてＰｔ及びＲｈ、ＮＯｘ吸収材としてＢａ、Ｍｇ、Ｓｒ及びＫ、セリア材、これらのサポート材（担持母材）としてアルミナ、並びに、バインダとして水和アルミナを含有している。

　ここで、セリア材とは、セリウムを含有する酸化物をいう。排気ガス浄化用触媒Ａ１７においては、セリア材としてＣｅ−Ｚｒ系複酸化物を含むものが使用される。セリア材の担体１Ｌ当たりの担持量は８０〜２８０ｇであり、好ましくは１１０〜２４０ｇである。また、セリア材は、ＣｅＯ₂が５０質量％以上を占めている。

　この排気ガス浄化用触媒Ａ１７では、セリア材としてＣｅ−Ｚｒ系複酸化物を含むものが用いられ、その担持量が担体１Ｌ当たり８０〜２８０ｇ（好ましくは１１０〜２４０ｇ）であるので、排気ガス温度が比較的低いディーゼルエンジンであっても、リッチ状態において、セリア材が放出する酸素の影響によりＮＯｘ浄化性能が大きく損なわれることなく、高いＮＯｘ浄化率を呈する。

以上の本実施形態に係る排気ガス浄化用触媒Ａ１７は次のようにして調製することができる。

　まず、アルミナ、セリア材及び水和アルミナを所定の重量比で混合し、これに水及びｐＨ調整用の硝酸を加えてスラリーとする。

　次いで、このスラリーに担体を浸漬して引上げ、余分なスラリーをエアブローによって除いた後、これに乾燥（１５０℃で２時間）及び焼成（５００℃で２時間）を施す。これにより担体上に多孔質層が形成される。

　続いて、担体表面に形成された多孔質層に触媒貴金属、及びＮＯｘ吸収材成分を含有する溶液を含浸させ、再び乾燥及び焼成を施すことで単一触媒層を形成する。

　そして、このようにして得られた排気ガス浄化用触媒Ａ１７をケーシング１６内に装着して排気ガス浄化装置１を構成する。

　＜排気ガス浄化用触媒Ｂを備えた排気ガス浄化装置＞
　排気ガス浄化用触媒Ｂを備えた排気ガス浄化装置の構成は排気ガス浄化用触媒Ａを備えたものと同一であるので、図２を用いて説明する。

　この排気ガス浄化装置１は、上流側にエンジン５の排気通路９から通じる流入口１８と、下流側のマフラへ通じる流出口１９が形成された円筒状のケーシング１６を有する。ケーシング１６内には、排気ガス浄化用触媒Ｂ１７が装填されている。この排気ガス浄化用触媒Ｂ１７は、その長手方向の中央からやや下流寄りを境にして、上流側触媒１７ａと下流側触媒１７ｂとに分けられている。

　排気ガス浄化用触媒Ｂ１７を構成する上流側触媒１７ａ及び下流側触媒１７ｂのそれぞれは、コージェライト製のハニカム状モノリス担体（１インチ当たりのセル数４００，相隣るセルを隔てる壁厚さ６ｍｉｌ）の表面に単一触媒層を担持させたものである。単一触媒層には、触媒貴金属としてＰｔ及びＲｈ、ＮＯｘ吸収材としてＢａ、Ｍｇ、Ｓｒ及びＫ、セリア材、これらのサポート材（担持母材）としてアルミナ、並びに、バインダとして水和アルミナを含有している。

　ここで、排気ガス浄化用触媒Ｂ１７においては、セリア材としてＣｅ−Ｐｒ系複酸化物を含むものが使用される。

　セリア材の担体１Ｌ当たりの担持量は３０〜５０ｇとするのがよい。この場合、セリア材としてＣｅ−Ｐｒ系複酸化物を含むものが用いられ、その担持量が担体１Ｌ当たり３０〜５０ｇであるので、リッチ状態において、セリア材が放出する酸素の影響によりＮＯｘ浄化性能が大きく損なわれることなく、高いＮＯｘ浄化率を呈する。

　また、セリア材の担体１Ｌ当たりの担持量は、上流側触媒１７ａが多く且つ下流側触媒１７ｂが少ない、つまり、排気ガスの流動方向の下流側よりも上流側の方が多いものであってもよい。リッチ状態でのＮＯｘ浄化率とセリア材の担持量との関係は、排気ガス温度が高いときには、セリア材の担持量の増加に伴ってＮＯｘ浄化率は低下するのに対し、排気ガス温度が比較的低いときには、セリア材の放出する酸素の影響は小さく、一定の範囲ではセリア材の担持量の増加に伴ってＮＯｘ浄化率も増加するものである。また、ディーゼルエンジンでは、排気ガス温度が低いために触媒活性を得られないので、触媒における排気ガスの流動方向の上流側でＨＣを燃焼させる等して排気ガス温度を上昇させるため、排気ガス温度は、触媒における排気ガスの流動方向の上流側を通過するときよりも下流側を通過するときの方が高くなる。従って、この場合、排気ガス温度が低温であるその流動方向の上流側で相対的にセリア材の担持量が多く、且つ、排気ガス温度が高温であるその流動方向の下流側で相対的にセリア材の担持量が少ないので、リッチ状態において、上流側及び下流側のそれぞれで、セリア材が放出する酸素の影響によりＮＯｘ浄化性能が大きく損なわれることなく、その結果、全体として高いＮＯｘ浄化率を呈する。ここで、上流側触媒１７ａにおけるセリア材の担体１Ｌ当たりの担持量は１６０〜２４０ｇであるのがよい。下流側触媒１７ｂにおけるセリア材の担体１Ｌ当たりの担持量は０〜１２０ｇであるのがよい。

以上の本実施形態に係る排気ガス浄化用触媒Ｂ１７は次のようにして調製することができる。

　まず、アルミナ、セリア材及び水和アルミナを所定の重量比で混合し、これに水及びｐＨ調整用の硝酸を加えてスラリーとする。上流側触媒１７ａ及び下流側触媒１７ｂでセリア材の担持量を変更する場合には、それぞれのための２種類のスラリーを準備する。

　次いで、このスラリーに担体を浸漬して引上げ、余分なスラリーをエアブローによって除いた後、これに乾燥（１５０℃で２時間）及び焼成（５００℃で２時間）を施す。これにより担体上に多孔質層が形成される。上流側触媒１７ａ及び下流側触媒１７ｂでセリア材の担持量を変更する場合には、上流側触媒用担体をセリア材濃度の高いスラリーに及び下流側触媒用担体をセリア材濃度の低いスラリーにそれぞれ浸漬して引上げる。

　続いて、担体表面に形成された多孔質層に触媒貴金属、及びＮＯｘ吸収材成分を含有する溶液を含浸させ、再び乾燥及び焼成を施すことで単一触媒層を形成する。

　そして、このようにして得られた排気ガス浄化用触媒Ｂ１７をケーシング１６内に装着して排気ガス浄化装置１を構成する。

　なお、上記実施形態では、上流側触媒１７ａ及び下流側触媒１７ｂを１つのケーシング１６に収容した構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、上流側触媒１７ａ及び下流側触媒１７ｂをそれぞれ別のケーシングに収容し、それらを排気通路９に直列に配置するようにしてもよい。

　担体を単一触媒層で被覆した排気ガス浄化用触媒であって、セリア材としてＣｅ−Ｐｒ系複酸化物又はＣｅ−Ｚｒ系複酸化物を含有したものについて、リッチ状態でのＮＯｘ浄化率とセリア材の担持量との関係を調べる試験評価を行った。

　（試験評価１）
　＜試験評価用触媒＞
　セリア材としてＣｅ−Ｐｒ系複酸化物を用いた上記実施形態の排気ガス浄化用触媒Ｂと同様の構成の排気ガス浄化用触媒を準備した。表１に、各排気ガス浄化用触媒におけるバインダとしてのＡｌ₂Ｏ₃及びセリア材としてのＣｅ−Ｐｒ系複酸化物の担持量を示す。

　また、触媒貴金属及びＮＯｘ吸収材の担持量は以下の通りとした。

　触媒貴金属　　；Ｐｔ＝３．５ｇ／Ｌ、Ｒｈ＝０．３ｇ／Ｌ
　ＮＯｘ吸収材　；Ｂａ＝３０ｇ／Ｌ、Ｍｇ＝１０ｇ／Ｌ、Ｓｒ＝１０ｇ／Ｌ
　　　　　　　　　Ｋ＝６ｇ／Ｌ
　なお、（ｇ／Ｌ）は、担体１Ｌ当たりの触媒の担持量を表わす。

　＜試験評価方法＞
　上記各排気ガス浄化用触媒について、９００℃で２４時間のエージング処理を大気雰囲気において行なった。

　そして、エージング処理を施した排気ガス浄化用触媒を固定床流通式反応評価装置に取り付け、リーンの模擬排気ガス（ガス組成Ａ）を６０秒間流し、次にガス組成をリッチの模擬排気ガス（ガス組成Ｂ）に切り換えてこれを６０秒間流す、というサイクルを５回以上繰り返した後、ガス組成をリッチに切り換えた時点から６０秒間のＮＯｘ浄化率（リッチＮＯｘ浄化率）を測定した。ガス組成Ａ，Ｂは表２に示す通りとした。試験評価は、触媒入口の模擬排気ガス温度３００℃、３５０℃、４００℃及び４５０℃の各々について行なった。

　＜試験評価結果＞
　図３は、各排気ガス温度におけるＣｅ−Ｐｒ系複酸化物の担持量とＮＯｘ浄化率との関係を示す。

　図３によれば、排気ガス温度がＴ＝４５０℃の場合、ＮＯｘ浄化率は、Ｃｅ−Ｐｒ系複酸化物の担持量が０〜１２０ｇ／Ｌでは担持量の増加に伴って漸減してゆき、１２０ｇ／Ｌを越えると急減し、２４０〜３２０ｇ／Ｌでは４０〜５０％となっているのが分かる。従って、この温度では、Ｃｅ−Ｐｒ系複酸化物の担持量を１２０ｇ／Ｌ以下とするのがよい。

　排気ガス温度がＴ＝４００℃の場合、ＮＯｘ浄化率は、Ｃｅ−Ｐｒ系複酸化物の担持量が０〜４０ｇ／Ｌでは担持量の増加に伴って微増し、４０〜１２０ｇ／Ｌでは略一定であり、１２０ｇ／Ｌを越えると担持量の増加に従って急減し、２４０〜３２０ｇ／Ｌでは６０〜７０％となっているのが分かる。従って、この温度では、Ｃｅ−Ｐｒ系複酸化物の担持量を４０〜１２０ｇ／Ｌとするのがよい。

　排気ガス温度がＴ＝３５０℃の場合、ＮＯｘ浄化率は、Ｃｅ−Ｐｒ系複酸化物の担持量が０〜１６０ｇ／Ｌでは担持量の増加に伴ってＮＯｘ浄化率は漸増し、約２０ｇ／Ｌで９０％を越えているものの、１２０ｇ／Ｌを越えて２４０〜３２０ｇ／Ｌでは９０％弱まで漸減しているのが分かる。この温度では、Ｃｅ−Ｐｒ系複酸化物の担持量を２０〜２４０ｇ／Ｌとすることで、９０％以上のＮＯｘ浄化率を得ることができる。また、担持量が２０ｇ／Ｌ以上ではＮＯｘ浄化率に大差はないので、担持量を例えば２０〜５０ｇ／Ｌとすれば、少ないセリア材で高いＮＯｘ浄化率を得ることができる。

　排気ガス温度がＴ＝３００℃の場合、ＮＯｘ浄化率は、Ｃｅ−Ｐｒ系複酸化物の担持量が０〜２４０ｇ／Ｌでは担持量の増加に伴ってＮＯｘ浄化率は漸増し、約３０ｇ／Ｌで９０％を越えているものの、２４０〜３２０ｇ／Ｌでは９０％弱まで漸減しているのが分かる。この温度では、Ｃｅ−Ｐｒ系複酸化物の担持量を３０〜２４０ｇ／Ｌとすることで、９０％以上のＮＯｘ浄化率を得ることができる。また、担持量が３０ｇ／Ｌ以上ではＮＯｘ浄化率に大差はないので、担持量を例えば３０〜５０ｇ／Ｌとすれば、少ないセリア材で高いＮＯｘ浄化率を得ることができる。一方、担持量を例えば１６０〜２４０ｇ／Ｌとすれば、最も高いＮＯｘ浄化率を得ることができる。

　以上の結果より、例えば、市街地走行など低出力運転を行なう状況が多いと予想されるガソリン自動車や、一般的なディーゼルエンジン自動車の排気ガス浄化用触媒に適用する場合、排気ガス温度は触媒の入口温度で約３５０℃程度であり、触媒の下流側の温度は約３００℃程度であるので、上流側触媒及び下流側触媒の両方でＮＯｘ浄化率が高くなるように、いずれもＣｅ−Ｐｒ系複酸化物の担持量を３０〜２４０ｇ／Ｌとすればよく、セリア材の担持量を少なくするとすれば３０〜５０ｇ／Ｌとすればよい。

　また、ディーゼルエンジン自動車において、排気ガスの流動方向の上流側でＨＣを燃焼させて排気ガス温度を上昇させることにより触媒活性を高めるようにしたものの場合、排気ガス温度は、触媒における排気ガスの流動方向の上流側を通過するときよりも下流側を通過するときの方が高くなる。例えば、排気ガス温度は触媒の入口温度で約３００℃程度であり、触媒の下流側の温度が約４５０℃程度であったとすると、上流側触媒で３００℃でのＮＯｘ浄化率が高くなるように、Ｃｅ−Ｐｒ系複酸化物の担持量を１６０〜２４０ｇ／Ｌとし、下流側触媒で４５０℃でのＮＯｘ浄化率が高くなるように、Ｃｅ−Ｐｒ系複酸化物の担持量を０〜１２０ｇ／Ｌとすればよい。

　（試験評価２）
　＜試験評価用触媒＞
　セリア材としてＣｅ−Ｚｒ系複酸化物を用いた上記実施形態の排気ガス浄化用触媒Ａとと同様の構成の排気ガス浄化用触媒を準備した。表３に、各排気ガス浄化用触媒におけるバインダとしてのＡｌ₂Ｏ₃及びセリア材としてのＣｅ−Ｚｒ系複酸化物の担持量を示す。なお、上記セリア材において、Ｃｅ−Ｚｒ系複酸化物は、Ｓｒを含み、
　ＣｅＯ₂：ＺｒＯ₂：ＳｒＯ₂＝７３：２６：１（質量％）であった。

　また、触媒貴金属及びＮＯｘ吸収材の担持量は以下の通りとした。

　触媒貴金属　　；Ｐｔ＝３．５ｇ／Ｌ、Ｒｈ＝０．３ｇ／Ｌ
　ＮＯｘ吸収材　；Ｂａ＝３０ｇ／Ｌ、Ｍｇ＝１０ｇ／Ｌ、Ｓｒ＝１０ｇ／Ｌ
　　　　　　　　　Ｋ＝６ｇ／Ｌ
　＜試験評価方法＞
　試験評価１と同一方法により、各排気ガス浄化用触媒についてのＮＯｘ浄化率を測定した。試験評価は、触媒入口の模擬排気ガス温度３００℃、３５０℃、４００℃及び４５０℃の各々について行なった。

　＜試験評価結果＞
　図４は、各排気ガス温度におけるＣｅ−Ｚｒ系複酸化物の担持量とＮＯｘ浄化率との関係を示す。

　図４によれば、排気ガス温度がＴ＝４５０℃の場合、ＮＯｘ浄化率は、Ｃｅ−Ｚｒ系複酸化物の担持量の増加に伴って低下するのが分かる。

　排気ガス温度がＴ＝４００℃の場合も、ＮＯｘ浄化率は、Ｃｅ−Ｚｒ系複酸化物の担持量の増加に伴って低下するのが分かる。

　排気ガス温度がＴ＝３５０℃の場合、ＮＯｘ浄化率は、Ｃｅ−Ｚｒ系複酸化物の担持量が０〜１６０ｇ／Ｌでは担持量の増加に伴ってＮＯｘ浄化率は漸増し、約２０ｇ／Ｌで９０％を越えており、８０ｇ／Ｌで確実に９０％以上であり、１６０〜２４０ｇ／Ｌでは漸減しているものの、全体として１１０〜２４０ｇ／Ｌの範囲では高い水準であり、２４０ｇ／Ｌを超えて２４０〜３２０ｇ／Ｌでは大きく低下し、２６０ｇ／Ｌより多くなると９０％を下回っているのが分かる。
ているのが分かる。

　排気ガス温度がＴ＝３００℃の場合、ＮＯｘ浄化率は、Ｃｅ−Ｚｒ系複酸化物の担持量が０〜１６０ｇ／Ｌでは担持量の増加に伴ってＮＯｘ浄化率は漸増し、約４０ｇ／Ｌで９０％を越えており、８０ｇ／Ｌで確実に９０％以上であり、１６０〜２４０ｇ／Ｌではほぼ一定であって、全体として１１０〜２４０ｇ／Ｌの範囲では高い水準であり、２４０ｇ／Ｌを超えて２４０〜３２０ｇ／Ｌでは大きく低下し、２８０ｇ／Ｌより多くなると９０％を下回っているのが分かる。

　以上の結果より、排気ガス温度の触媒の入口温度が３００〜３５０℃程度であるディーゼルエンジン自動車の排気ガス浄化用触媒に適用する場合、上流側触媒及び下流側触媒の両方でＮＯｘ浄化率が高くなるように、いずれもＣｅ−Ｚｒ系複酸化物の担持量を８０〜２８０ｇ／Ｌ、より好ましくは１１０〜２４０ｇ／Ｌとすればよい。

　以上説明したように、本発明は、排気ガス浄化用触媒及び排気ガス浄化装置について有用である。

本発明の実施形態に係るエンジンの排気ガス浄化装置の全体構成図である。 実施の形態に係る排気ガス浄化装置の断面図である。 各排気ガス温度におけるＣｅ−Ｐｒ系複酸化物の担持量とＮＯｘ浄化率との関係を示すグラフである。 各排気ガス温度におけるＣｅ−Ｚｒ系複酸化物の担持量とＮＯｘ浄化率との関係を示すグラフである。

符号の説明

　　　　１ 排気ガス浄化装置
　　　　７　燃料噴射弁
　　　　１３　排気通路
　　　　１４　排気ガス浄化装置
　　　　１７　排気ガス浄化用触媒
　　　　１７ａ　上流側触媒
　　　　１７ｂ　下流側触媒

Claims (7)

1. 　担体と、該担体を被覆する単一触媒層と、を備えたディーゼルエンジンの排気ガス浄化用触媒であって、
   　上記単一触媒層は、
   排気ガス中のＮＯｘを酸素の存在下で吸収する一方、排気ガスの酸素濃度が低下するとそのＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収材と、
   Ｃｅ−Ｚｒ系複酸化物を含み、上記担体１Ｌ当たりの担持量が８０〜２８０ｇであるセリア材と、
   を有することを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
2. 　請求項１に記載されているディーゼルエンジンの排気ガス浄化用触媒において、
   　上記セリア材は、上記担体１Ｌ当たりの担持量が１１０〜２４０ｇであることを特徴とするディーゼルエンジンの排気ガス浄化用触媒。
3. 　請求項１に記載されているディーゼルエンジンの排気ガス浄化用触媒において、
   　上記セリア材は、ＣｅＯ₂が５０質量％以上を占めていることを特徴とするディーゼルエンジンの排気ガス浄化用触媒。
4. 　担体と、該担体を被覆する単一触媒層と、を備えた排気ガス浄化用触媒であって、
   　上記単一触媒層は、
   排気ガス中のＮＯｘを酸素の存在下で吸収する一方、排気ガスの酸素濃度が低下するとそのＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収材と、
   Ｃｅ−Ｐｒ系複酸化物を含み、上記担体１Ｌ当たりの担持量が３０〜５０ｇであるセリア材と、
   を有することを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
5. 　担体と、該担体を被覆する単一触媒層と、からなる排気ガス浄化用触媒を備えた排気ガス浄化装置であって、
   　上記単一触媒層は、
   排気ガス中のＮＯｘを酸素の存在下で吸収する一方、排気ガスの酸素濃度が低下するとそのＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収材と、
   Ｃｅ−Ｐｒ系複酸化物を含み、上記担体１Ｌ当たりの担持量が排気ガスの流動方向の下流側よりも上流側の方が多いセリア材と、
   を有することを特徴とする排気ガス浄化装置。
6. 　請求項５に記載されている排気ガス浄化装置において、
   　上記セリア材は、排気ガスの流動方向の下流側において、上記担体１Ｌ当たりの担持量が０〜１２０ｇであることを特徴とする排気ガス浄化装置。
7. 　請求項５に記載されている排気ガス浄化装置において、
   　上記セリア材は、排気ガスの流動方向の上流側において、上記担体１Ｌ当たりの担持量が１６０〜２４０ｇであることを特徴とする排気ガス浄化装置。

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