JPH04141219A

JPH04141219A - エンジンの排気ガス浄化装置

Info

Publication number: JPH04141219A
Application number: JP2261100A
Authority: JP
Inventors: Takashi Takemoto; 崇竹本
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1990-09-28
Filing date: 1990-09-28
Publication date: 1992-05-14
Anticipated expiration: 2015-05-29
Also published as: JP3046051B2

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】（産業上の利用分野）本発明はエンジンの排気ガス浄化装置に関する。

（従来の技術）近年、環境問題かクローズアップされてきており、酸性
雨の原因となるＮＯｘが規制化される兆しが高まりつつ
ある。その場合、特に、ディーゼルエンジン搭載車は、
酸素過剰雰囲気下で運転されているため、ＮＯｘの還元
除去が難しく、このＮＯｘの規制強化が大きな命題とし
て与えられている。

そして、このような状況下で、ＮＯｘを直接Ｎ２および
０２などに分解する銅イオン交換ゼオライトが発表され
、大きな話題を呼んでいる。この銅イオン交換ゼオライ
トは、ゼオライトに遷移金属をイオン交換担持してなり
ＮＯｘ分解性能を白−する還元触媒として利用され、こ
の還元触媒と、アルミナに触媒成分を担持した酸化触媒
又は三元触媒とを排気流入側において上流側および下流
側に順に配置して、エンジンの排気ガス浄化装置として
用いられている（特開平０１−１３９’１４５号公報参
照）。

（発明が解決しようとする課題）ところが、上記の如きエンジンの排気ガス浄化装置では
、銅イオン交換ゼオライト（還元触媒）によりＮＯを分
解する活性温度が、第４図のＡに示すように、３５０℃
付近と高いため、この温度に達するまでは還元触媒とし
ての浄化能力（ＮＯｘ分解能力）が発揮されず、低温時
（３５０℃以下）にＮＯｘが浄化（分解）されないまま
排出されて、排気ガス浄化装置出口のＮＯｘ濃度が高い
ものとなる。その場合、銅イオン交換ゼオライトは、活
性浄化能力自体を活発化させることはできても、活性温
度を低温側に移行させることが技術的に困難なものとな
る。

そこで、第３図に示すように、公知の複合酸化物ＢａＯ
−ＣｕＯが特異的に３５０℃以下の低温側の温度域まで
ＮＯｘを吸着することに着目し、このＢａＯ−ＣｕＯな
る吸着材を有するＮＯｘ吸着部材と、上述の銅イオン交
換ゼオライトとを併用、つまりＮＯｘ吸着部材と、還元
触媒とを上流側および下流側に順に配置した排気ガス浄
化装置を構成してＮｏを効果的に浄化することが考えら
れる。尚、第３図はＣｕ−アルカリ土類金属系複合酸化
物のＮｏ除去態を示す図である。

しかしながら、排気流入側における排気ガス浄化装置内
では、その上流側と下流側とで温度格差が生じているた
め、上流側のＮＯｘ吸着部材が低温域から３５０℃以上
の温度域（高温域）に達してＮＯｘが離脱し始めても、
下流側の銅イオン交換ゼオライトが未だ３５０℃付近の
温度域に達しないで還元触媒としての浄化能力が発揮さ
れず、低温時における排気ガス浄化装置出口のＮＯｘ濃
度を効果的に低減させることができない。

本発明はかかる諸点に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、上記排気ガス浄化装置内において低温
時における温度路Ｘが小さくなるよう、ＮＯｘ吸着部材
および還元触媒に改良を加えて配置し、排気ガス浄化装
置出口のＮＯｘ８度を効果的に低減させようとするもの
である。

（課題を解決するための手段及びその作用）上記目的を
達成するため、本発明の解決手段は、エンジンの排気ガ
ス浄化装置として、エンジンの排気系に、所定温度以下
でＮＯｘを吸着する吸着材ををするＮｏｘｅ着部材と、
ゼオライトに遷移金属をイオン交換担持してなり上記所
定温度付近でＮＯｘ分解性能を有する還元触媒とを上流
側からＮＯｘ吸着部材および還元触媒の順に交互に複数
組設ける構成としたものである。

この場合、吸着材（ＮＯｘ吸着部材）としては、ＢａＯ
−ＣｕＯに代表される複合酸化物を用いるのが適切であ
る。

また、還元触媒としては、銅イオンに代表される遷移金
属をイオン交換したゼオライト（銅イオン交換ゼオライ
ト）を用いるのが適切である。このイオン交換する遷移
金属は、Ｃｕをはじめ、ｃｏ、ＮＥ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｎ
、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ。

Ｒｕ、Ｉｒ等も単一または複合の形で使用可能である。

したがって、エンジンの吸気系に設けられた複数組のＮ
ｏｘｅ着部材および還元触媒は、該Ｎ。

Ｘ吸着部材および還元触媒が層状体に分割されて１組当
りのＮＯｘ吸着部材および還元触媒の厚みが薄いものと
なり、上流側から順に交互に配した複数組のＮＯｘ吸着
部材および還元触媒には、ＮＯｘ吸着部材を介した還元
触媒への排気ガス温度の伝達が順次迅速になされる。

また、第２図に示すように、最上流側に位置するＮＯｘ
吸着部材の温度が３５０℃になると、このＮＯｘ吸着部
材に吸着されていたＮＯｘの離脱が始まり、そのＮＯｘ
Ｏｘ吸材部材後Ｏｘ１１度か図中αで示すような特性と
なるが、層状体に分割されたＮＯｘ吸着部材下流側の還
元触媒の温度が直ちに３５０℃になり、ＮＯｘをＮ２お
よび０２などに分解する。しかも、最上流側に位置する
ＮＯｘ吸着部材下流側の還元触媒によりＮ、および０２
などに分解し切れなかったＮＯｘは、その下流側におけ
るＮＯｘ吸着部材によって３５０℃まで吸着され、同様
に３５０℃になると下流側の還元触媒でＮ２およびＯ，
などに分解されることを繰り返す。これにより、排気ガ
ス浄化装置出口側のＮＯｘ濃度が図中βで示すような特
性となり、ＮＯｘ吸着部材と還元触媒とが３５０℃に到
達するまでの温度差によりＮ２および０２など分解し切
れなかったＮＯｘの濃度は可及的に小さな値となる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例に係るディーゼルエンジンの排
気ガス浄化装置Ｓを示し、この排気ガス浄化装置Ｓは、
図示しないエンジンの排気流出側となる排気管１の途中
に設けられている。該排気ガス浄化装置Ｓは、排気管１
に一体的に形成されたケーシング２と、該ケーシング２
内に設けられ、３５０℃以下の低温域で排気ガス中に含
有されているＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着部材３と、上
記ケーシング２内に設けられ、３５０℃付近からの高温
域で排気ガス中に含ＨされているＮＯｘをＮ２および０
２などに分解するＮＯｘ分解性能を白゛する還元触媒４
とを備えている。

上記ＮＯｘ吸着部材３の製造方法としては、例えば１３
．６ｇ秤量したＣｕＯ粉末と、例えば３４．６ｇ秤量し
たＢａＣＯ３粉末とをボールミルに混合した後、１００
０℃（６００℃〜１０００℃）で焼成して結晶化（酸化
物の形にする）する。

その後、粉砕し、バインダー（アルミナスラリー）をＬ
ｏｇ加えて８５０℃で５時間焼成してＮＯｘ吸着材３ａ
を有するＮＯｘ＠着部材着色材３れる。

この場合１完成品の複合酸化物ＣｕＯ：　ＢａＯの比率
は１：１となるように調整する。

一方、還元触媒４の製造方法としては、Ｓｉ／Ａｌ比が
４０となるように混合されたシリカゾルとアルミナゾル
との混合物６０部に、ゼオライト（Ｓｉ／Ａｌ比は４０
）粉末１００部及び水６０部を加えて充分撹拌し、硝酸
アルミニウム溶液でｐＨを３〜６とし、ウォッシュコー
ト用スラリーをバインダーとして調整しておく。そして
、コージェライト製モノリス状ハニカム担体を水に浸消
し、余分な水を吹き払った後、上記ウォッシュコート用
スラリー（バインダー）に浸漬し、取出した後余分なス
ラリーを圧縮空気で吹き払い、８０℃で２０分乾燥させ
、さらにこれを６００℃で１時間電気炉中で焼成する。

これにより得られた焼成体を０．０２ｍｏｌ／１程度の
低濃度酢酸調水溶液中に２４時間浸漬し、イオン交換操
作を数回繰返して行って担持した後、１５０℃で２時間
乾燥してイオン交換率１４３％の銅イオン交換ゼオライ
ト（還元触媒４）が作られる。この場合、第４図に示す
ように、イオン交換率１４３％の銅イオン交換ゼオライ
トにより分解された図中Ａで示すＮｏは、温度変化に応
じて、図中Ｂで示すＮ２、図中Ｃで示す０２および図中
Ｃで示すＮ２０にそれぞれ分解される。また、イオン交
換操作を数回繰返して行うことにより浄化率が高められ
る。尚、第４図は１４３％交換Ｃｕ−Ｚ触媒上でのＮＯ
の接触分解を示す図である。

そして、上記ＮＯｘ吸着部材３および還元触媒４は、該
両者３，４が１対で１組となるよう、それぞれ層状体に
分割形成されている。また、上記ＮＯｘ吸着部材３およ
び還元触媒４は、上流側からＮＯｘ吸着部材３および還
元触媒４の順に交互に密接状態で３組設けられている。

上記ＮＯｘ吸着部材３（ＮＯｘ吸着材３ａ）と還元触媒
４との比率は、１対１とし、５０ｃｃのＮＯｘ＠着部材着色材３０ｃｃの還元触媒４
とで総計１００ｃｃを２ｃｍ〜４ｃｍの層状にして配置
する。

また、テスト条件は、ＳＶ（テストガスの空間速度） −５００〜１０００（ｈ−’）ＮＯ−５００ｐｐｍ　　　　　で行う。

したがって、吸気管１の途中に設けられた開気ガス浄化
装置Ｓ内の複数組のＮ　Ｏｘ　＠　ｇ部材３および還元
触媒４は、該ＮＯｘ吸着部材３および還元触媒４が層状
体に分割されて１組当りのＮＯｘ吸着部材３および還元
触媒３の厚みが２ｃｌｌ〜４ｃｍ程度の薄いものとなり
、上流側から順に交互に配した３組のＮＯｘ吸着部材３
および還元触媒４には、ＮＯｘ吸着部材３を介した還元
触媒４への排気ガス温度の伝達が順次迅速になされる。

この結果、排気ガス浄化装置Ｓ内におけるＮＯｘ＠？ｊ
部材３と還元触媒４の温度格差を可及的に小さくするこ
とができる。

また、第２図で説明したように、最上流側に位置、つま
り上流側１粗目のＮＯｘ吸着部材３の温度が３５０℃に
なると、このＮＯｘ吸着部材３に吸着されていたＮＯｘ
の離脱が始まり、その１粗目のＮＯｘ吸着部材３後のＮ
Ｏｘ７１１度が図中αで示すような特性となるが、層状
体に分割されたＮＯｘ吸着部材３下流側における１組目
の還元触媒４の温度が直ちに３５０℃になり、ＮＯｘを
Ｎコ。

０２およびＮ！Ｏに分解する。しかも、１組目の還元触
媒４によりＮ！、０！およびＮ２０に分解し切れなかっ
たＮＯｘは、その下流側における２組目のＮＯｘ吸着部
材３によって３５０℃まで吸着され、同様に３５０℃に
なると下流側の２組目の還元触媒４でＮ、、Ｏ，および
Ｎ、０に分解されることを３組目まで繰り返す。これに
より、排気ガス浄化装置Ｓ出口側のＮＯｘ濃度が図中β
で示すような特性となり、ＮＯｘ＠着部材着色材３触媒
４とが３５０℃に到達するまでの温度差によりＮ、、０
．およびＮ、Ｏに分解し切れなかったＮＯｘの濃度が可
及的に小さな値となり、よって排気ガス浄化装置Ｓの浄
化性能を向上させることができる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、そ
の他種々の変形例を包含するものである。

例えば、上記実施例では、排気ガス浄化装置Ｓのケーシ
ング２内にＮＯｘ吸着部材３および還元触媒４を設けた
が、エンジンの排気系にＮＯｘ吸る゛部材および還元触
媒を設けることによって排気ガス浄化装置が構成される
ようにしても良い。

また、上記実施例では、ディーゼルエンジンの排気管１
に排気ガス浄化装置Ｓを設けたが、ガソリンエンジンの
排気系に排気ガス浄化装置を適用しても良いのは勿論で
ある。

（発明の効果）以上の如く、本発明におけるエンジンの排気ガス浄化装
置によれば、複数組のＮＯｘ＠着部材および還元触媒を
層状体に分割して１組当りのＮ。

Ｘ吸着部材および還元触媒の厚みを薄いものとし、上流
側から順に交互に配した複数組のＮＯｘ吸る一部材を介
した還元触媒への排気ガス温度の伝達が順次迅速になさ
れ、排気ガス浄化装置内におけるＮＯｘ吸着部材と還元
触媒の温度格差を可及的に小さくすることができる。し
かも、最上流側に位置するＮＯｘ吸着部材下流側の還元
触媒によりＮ２および０２などに分解し切れなかったＮ
Ｏｘが、その下流側におけるＮＯｘ吸着部材による吸着
と、還元触媒でＮ２および０２などに分解されることを
繰り返すことによって、ＮＯｘ吸着部材と還元触媒との
温度差によるＮＯｘの濃度が可及的に小さな値となり、
よって排気ガス浄化装置の浄化性能を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す、排気管途中の排気ガス
浄化装置の縦断側面図である。また、第２図ないし第４
図は変形例を示し、第２図はＮ。Ｘ吸着材および還元触媒の所定温度到達時のＮ。Ｘ濃度特性を示す説明図、第３図はＢａＯ−ＣｕＯの温
度に対する吸着特性図、第４図はＮｏの温度に対する分
解特性図である。３・・・ＮＯｘ吸着部材３ａ・・・ＮＯｘ吸着材４・・・還元触媒Ｓ・・・排気ガス浄化装置遍ｓの）第図湿度（”Ｃ）第図３・・・ＮＯｘ吸着部材３ａ・・−ＮＯｘ吸着材４・・・還元触媒Ｓ・・・排気ガス浄化装置３５０℃ 第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）エンジンの排気系に、所定温度以下でＮＯｘを吸
着する吸着材を有するＮＯｘ吸着部材と、ゼオライトに
遷移金属をイオン交換担持してなり上記所定温度付近で
ＮＯｘ分解性能を有する還元触媒とが上流側からＮＯｘ
吸着部材および還元触媒の順に交互に複数組設けられて
いることを特徴とするエンジンの排気ガス浄化装置。