JPH0454211A - ディーゼルエンジン排ガス浄化装置 - Google Patents

ディーゼルエンジン排ガス浄化装置

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JPH0454211A
JPH0454211A JP2165459A JP16545990A JPH0454211A JP H0454211 A JPH0454211 A JP H0454211A JP 2165459 A JP2165459 A JP 2165459A JP 16545990 A JP16545990 A JP 16545990A JP H0454211 A JPH0454211 A JP H0454211A
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JP
Japan
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exhaust gas
oxidation catalyst
temperature
catalyst
low
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JP2165459A
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English (en)
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Yukari Ito
伊藤 ゆかり
Yoshitsugu Ogura
義次 小倉
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • 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

  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ディーゼルエンジン(以下DEと略称する)
の排気系に設けられて、DEからの排ガスを浄化する排
ガス浄化装置に関し、詳しくはオープン型SOF分解触
媒の改良に関する。
[従来の技術] ガソリンエンジンについては排ガスの厳しい規制と、そ
れに対処できる技術の進歩により、排ガス中の有害物質
は着実に減少している。しかしDEについては、有害成
分が主としてパティキュレートとして排出されるという
特異な事情から、規制も技術の開発もガソリンエンジン
に比べて遅れており、確実に浄化できる排ガス浄化装置
の開発が望まれている。
現在までに開発されているDE排ガス浄化装置としては
、大きく分けてトラップを用いる方法(触媒無しと触媒
付き)とオープン型SOF分解触媒に分かれる。このう
ちトラップを用いる方法は、排ガス中のパティキュレー
トをトラップして排出を規制するものであり、特にトラ
イスーツの比率の高い排ガスに有効である。しかしなが
ら再生処理装置が必要となり、再生時の構造体の割れ、
アッシュによる閉塞あるいはシステムが複雑になるなど
実用上多くの問題を残している。一方オープン型SOF
分解触媒は、ガソリンエンジンと同様に白金族金属を担
持した触媒が利用され、COやl−1cとともにパティ
キュレート中の5OF(S。
1uble Organic Fraction)を酸
化分解して浄化している。このオープン型SOF分解触
媒は、ドライスーツの除去率が低いという欠点があるが
、ドライスーツの量はDEや燃料自体の改良によって低
減することが可能であり、かつ再生処理装置が不要とい
う大きなメリットがあるため、今後の一段の技術の進歩
が期待されている。
[発明が解決しようとする課題] 白金族金属を担持したオープン型SOF分解触媒では、
SOFなどは低温域では効率良く浄化されるが、高温域
では排ガス中の802までも酸化されてSO3が生成し
、逆にパティキュレート量が増大して浄化率が低減する
という不具合がある。
特にDEにおいては排ガス中に酸素ガスが充分存在する
ので、SO2の酸化反応が一層生じやすくこの現象が顕
著であり、触媒を用いた方が無触媒の場合よりもパティ
キュレートの排出量が2倍以上に増大する場合もある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
低温においても高温においても高い浄化率を確保するこ
とを目的とする。
[課題を解決するための手段] 上記課題を解決する本発明のDE排カス浄化装置は、D
Eの排気系に設けられ白金族金属が担持された高酸化触
媒と、DEの排気系に高酸化触媒と並列に設けられ高温
でもSO2の酸化力が低い低酸化触媒と、高酸化触at
および低酸化触媒の上流側に設けられDEからの排ガス
の流れを切替えるバルブと、高酸化触媒および低酸化触
媒の上流側における排ガスの温度に係わる物理量を検出
する検温装置と、検温装置で検出された排ガスの温度に
係わる物理量に基づいてバルブを駆動し排ガスの流れを
高酸化触媒および低酸化触媒の一方に択一的に切替える
制御装置と、よりなることを特徴とする。
高酸化触媒は、触媒担体に白金族金属が担持されたもの
である。触媒担体としては、ペレット形状、ハニカム形
状、フオーム形状などの担体基材に活性アルミナなどか
らなる担持層をもつものなど、従来と同様のものが用い
られる。担体基材としては、セラミックス、金属などが
知られている。
また触媒担体に担持される白金族金属は、白金族元素で
あればいずれも利用できるが、Pt、Rh、Pdなどが
好ましい。例えばγ−アルミナを担持層とし、Ptを担
持した触媒が特に好ましい。白金族金属のうち一種類の
金属だけ担持してもよいし、複数の元素を担持すること
もできる。
低酸化触媒とは高温でもSO2を酸化しにくい触媒であ
り、Ti02−V−Pt系、A52203−V−Pt系
、5iO2−’Pd系、A5! 203−CU系、など
の触媒を利用できる。触媒担体基材としては、上記した
高酸化触媒に用いられるものと同様のものを用いること
ができる。
バルブは排ガスの流れを切替え可能な公知のものが利用
できる。このバルブにより、排ガスは高酸化触媒および
低酸化触媒のいずれか一方に流れるように切替えられる
。
検温装置としては、排ガスの温度を直接検知するバイメ
タル、温度センサ、あるいは排ガスの温度を間接的に検
知するエンジン回転数センサ、トルクセンサ、燃料流量
計などを利用できる。
また制御装置は、検温装置で検出された排ガスの温度に
係る物理量に基づいてバルブを駆動するものであり、マ
イクロコンピュータを利用したディジタル回路などを利
用できる。
[作用] 本発明のDE排ガス浄化装置では、検温装置により直接
的あるいは間接的に検知された現実の排ガスの温度が予
め設定された温度より一低い場合には、制御装置により
バルブが駆動され、排ガスは高酸化触媒側にのみ流れる
。この予め設定された温度とは高酸化触媒でSO2が酸
化される最低温度を意味し、高酸化触媒の種類、DEの
性能などにより異なるので、場合に応じて設定される。
すなわち排ガス温度が予め設定された温度未満の場合に
は、802の酸化反応は生じずそのままの状態で排出さ
れるので、パティキュレートの排出量の増大が防止され
る。またSOFは効率良く分解され、パティキュレート
の量が低減される。したがって排出されるパティキュレ
ート量は極めて少なくなる。
排ガスの温度が予め設定された温度を越えると、制御装
置(よりバルブが駆動され、排ガスは低酸化触媒側にの
み流れる。低酸化触媒はこのような高温ではSOFを分
解し、ざらに302が酸化されにくいため触媒反応によ
り303が生成するのが防止され、パティキュレート排
出量を低く抑えることができる。
[発明の効果] すなわち本発明のDE排ガス浄化装置によれば、低温時
および高温時で触媒の種類が自動的に切替わるため、低
温時にはSOFを効率良く分解するとともに、高温時に
おいては触媒反応によりS03が生成するのが防止され
ている。したがって低温時および高温時のいずれにおい
てもパティキュレートの排出量を低減することができる
。
[実施例] 以下、実施例により具体的に説明する。
(実施例1) 第1図に本実施例のDE排ガス浄化装置の概略構成説明
図を示す。この排ガス浄化装置は、DEの排気系に並列
に設けられた高酸化触媒1および低酸化触媒2と、高酸
化触媒1および低酸化触媒2の上流側分岐部分に設けら
れた三方バルブ3と、三方バルブ3の上流側の排気系に
設けられた温度センサ4と、温度センサ4からの信号に
より三方バルブ3を駆動する制御装置5とから構成され
ている。
高酸化触媒1および低酸化触媒2について、その製造工
程と触媒性能を以下に説明する。
容積1.7Qのコージェライト質モノリス担体基材を用
意し、γ−アルミナ粉末、アルミナゾル、硝酸アルミニ
ウムおよび蒸溜水からなるスラリー中に浸漬後引上げて
余分なスラリーを吹き飛ばし、120℃で2時間乾燥後
700℃で2時間焼成してアルミナからなる触媒担持層
をもつ触媒担体を形成した。この触媒担持層の付着量は
、モノリス担体基材152当たり120CIであった。
次にこの触媒担体をジニトロジアミン白金の水溶液に1
時間浸漬し、乾燥・焼成して触媒担体1Q当たり1qの
Piを担持させた。これにより高酸化触媒1を得た。
また上記と同様のモノリス担体基材を用意し、TiO2
粉末、Ti0zゾルおよび蒸溜水からなるスラリー中に
浸漬後引上げて余分なスラリーを吹き飛ばし、120℃
で2時間乾燥後700℃で2時間焼成してTlO2から
なる触媒担持層をもつ触媒担体を形成した。この触媒担
持層の付着量は、担体基材1Q当たり120Gであった
。次にこの触媒担体をメタバナジン酸アンモニウムの水
ず 溶液に浸漬し、乾燥・焼成して触媒担体152当だす2
0gのV2O5を担持させた。ざらにジニトロジアミン
白金の水溶液に1時間浸漬し、乾燥・焼成して1Q当た
り1qのPtを担持させた。これにより低酸化触媒2を
得た。
得られたそれぞれの触媒を、排気量2400CCの渦流
至式DEの排気系に取付け、300℃から4SO℃の間
で4水準の排気温度条件下にてHC(SOF>の浄化率
を測定した。結果を第1表に示す。なお、温度条件はエ
ンジン回転数200Orpm一定で、トルクを6〜12
kq−f −mで変動させることにより調整した。
また、上記のHC浄化率測定時に、同時にS02のS0
3への転化率(%)を非分散型赤外分析計を用いて次式
により求めた。結果を第2表に示す。
(入ガス濃 −ガス  >X100 人ガス濃度 第1表より、いずれの温度範囲においても高酸化触媒1
が低酸化触媒2よりHC浄化率が高いことがわかる。し
かし高酸化触媒1では3SO℃を越えると303への転
化率が次第に増大するが、第1表 HC浄化率 第2表 S03転化率 低酸化触媒2ではいずれの温度においても302の酸化
反応は生じていない。
この結果より制御装置5の制御温度の境界温度を3SO
℃とし、温度センサ4の検出温度が3SO℃未満の場合
には排ガスは高酸化触媒1を流れるように(第2図図示
)、検出温度が3SO″C以上の場合には低酸化触媒2
を流れるように(第3図図示)、制御装置5がバルブ3
を駆動するように構成した。
次に本実施例の排ガス浄化装置を排気量240Qccの
渦流室式DEの排気系に取付け、第4図に示すモード走
行条件にて1時間運転して排出されるパティキュレート
の合計量を測定した。結果を第5図に示す。なお運転条
件はエンジン回転数200Orpm一定で、トルクを変
動させることにより排気温度を変更した。また、高酸化
触媒1のみの場合、および低酸化触媒2のみの場合につ
いても同様にパティキュレートの排出合計量を測定し、
結果を第5図に示す。ざらに排ガス浄化装置を通さずに
運転した場合のパティキュレートの排出量、すなわち入
ガス中のパティキュレートの総量も測定し、結果を第5
図に示す。
第5図より本実施例の排ガス浄化IIによれば、大ガス
中のパティキュレートの総量に対してパティキュレート
排出量が約SO%低減されていることが明らかである。
一方、高酸化触媒1のみでは、大ガス中のパティキュレ
ートの総量に対してパティキュレート排出量が2倍以上
に増大している。
これはSO2の酸化により303が生成したことに起因
している。また低酸化触12のみの場合では、実施例1
に比べればまだ多いものの、パティキュレート排出量は
大ガス中のパティキュレート総量に比べて減少している
。しかし第1表からも明らかなように、低酸化触媒2の
みでは低温時においてSOFの浄化率が低く、実用には
供し得ない。
(実施例2) 本実施例は低酸化触媒2の構成が異なること以外は実施
例1と同様である。すなわち、実施例1と同様のモノリ
ス担体基材に同様にγ−アルミナを付着させた。付着量
は担体基材1Q当たり75qである。そして実施例1と
同様にして、1Q当たり1qのPtを担持させ、次いで
1g当たり20gのV2O5を担持させて低酸化触媒2
とした。
(実施例3) 本実施例は、市販の触媒(「ベロクリーン」松下重設(
株)製)をそのまま低酸化触媒2としたこと以外は実施
例1と同様である。
(試験) 実施例2および実施例3の排ガス浄化装置について、実
施例1と同様にパティキュレート排出量を測定し、結果
を第6図に示す。第6図より明らかに、それぞれの実施
例の排ガス浄化装置によれば、実施例1と同様にパティ
キュレート排出量が40〜SO%低減している。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図および第3図はそれぞれ本発明の実施例
の排ガス浄化装置の概略構成を示す説明図である。第4
図はモード走行条件を示すグラフ、第5図および第6図
はパティキュレート排出量の棒グラフである。 1・・・高酸化触媒 3・・・バルブ 5・・・制御装置 2・・・低酸化触媒 4・・・温度センサ(検温装置) 特許出願人  トヨタ自動車株式会社 代理人   弁理士   大川 宏

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ディーゼルエンジンの排気系に設けられ白金族金
    属が担持された高酸化触媒と、 該ディーゼルエンジンの排気系に該高酸化触媒と並列に
    設けられ高温でもSO_2の酸化力が低い低酸化触媒と
    、 該高酸化触媒および該低酸化触媒の上流側に設けられデ
    ィーゼルエンジンからの排ガスの流れを切替えるバルブ
    と、 該高酸化触媒および該低酸化触媒の上流側における該排
    ガスの温度に係わる物理量を検出する検温装置と、 該検温装置で検出された該排ガスの温度に係わる物理量
    に基づいて該バルブを駆動し該排ガスの流れを該高酸化
    触媒および該低酸化触媒の一方に択一的に切替える制御
    装置と、よりなることを特徴とするディーゼルエンジン
    排ガス浄化装置。
JP2165459A 1990-06-23 1990-06-23 ディーゼルエンジン排ガス浄化装置 Pending JPH0454211A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002138168A (ja) * 2000-11-06 2002-05-14 Moon Star Co 靴用ゴム組成物とこれを用いた靴用ゴム部品
CN106492822A (zh) * 2016-09-28 2017-03-15 北京科技大学 低温高效脱除NOx、Hg0和VOCs的活性焦基样品的制备方法

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