JPH0568887A - 排気ガス浄化用触媒装置 - Google Patents

排気ガス浄化用触媒装置

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JPH0568887A
JPH0568887A JP3234678A JP23467891A JPH0568887A JP H0568887 A JPH0568887 A JP H0568887A JP 3234678 A JP3234678 A JP 3234678A JP 23467891 A JP23467891 A JP 23467891A JP H0568887 A JPH0568887 A JP H0568887A
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JP
Japan
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catalyst
exhaust gas
nox
purification rate
nox purification
Prior art date
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Pending
Application number
JP3234678A
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English (en)
Inventor
Kazuya Komatsu
一也 小松
Masahiko Shigetsu
雅彦 重津
Takashi Takemoto
崇 竹本
Makoto Kyogoku
誠 京極
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動車の排気ガスを浄化する排気ガス浄化用
触媒装置において、排気ガス中のHCおよびCOを充分
に浄化させるとともに、NOx浄化率を高め、酸素過剰
雰囲気下の自動車のエンジンに実用化させる。 【構成】 排気ガスの排気路1に、ゼオライトに遷移金
属をイオン交換担持してなるNOx浄化用触媒2を設け
る。このNOx浄化用触媒2の上流側の排気路1に、C
Oを浄化しかつHCを浄化する能力が抑制された第2触
媒3を配設する。第2触媒は、例えば、酸化触媒もしく
は三元触媒に鉛を含浸させてなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車の排気ガスを浄
化する排気ガス浄化用触媒装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、燃料消費率の低いリーン燃焼エン
ジンの開発が進められている。このリーン燃焼エンジン
を搭載した自動車は、従来のディーゼルエンジンと同
様、エンジン燃焼室を酸素過剰雰囲気下(リーン)に置
いて運転されている。その際、有毒ガスであるNOxが
エンジンから多量に排出されるため、このNOxを除去
し大気中への放出を防がねばならない。
【0003】従来、排気ガス中のNOxを除去する技術
としては、主に、Pt−Rh系等の三元触媒を用いる方
法、アンモニア,尿素等による選択的還元法、および各
種吸着剤でNOxを吸着するNOx吸収法がある。とこ
ろが、上記選択的還元法では、装置が大型であるという
問題があり、さらにアンモニアが大気中に排出されて2
次公害を起こすという問題があった。また、上記NOx
吸収法では、吸着剤に吸着したNOxを水洗い等で後処
理しなければならないという問題があった。しかも、上
記3つの従来方法では、酸素過剰雰囲気下においては効
果を発揮できず、NOxを充分に除去できないという問
題があった。
【0004】そこで、NOxを直接NおよびO等に
接触分解する銅イオン交換ゼオライトが発明され、実験
室段階で90%を越えるNOx浄化率を得ることができ
た。この銅イオン交換ゼオライトは、ゼオライトに銅を
イオン交換担持してなるもので、酸素過剰雰囲気下でN
Oxを浄化し得る還元触媒として注目されており、この
銅イオン交換ゼオライトをエンジンの排気系に設置した
排気ガス浄化用触媒装置が既に公知である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
排気ガス浄化用触媒装置は、走行中の自動車における酸
素過剰雰囲気下では未だ適用されておらず、実用化でき
ないという問題がある。その理由は、銅イオン交換ゼオ
ライトは触媒の酸化能力が弱いため、HCおよびCOに
ついては浄化性能が不十分であるからである。
【0006】すなわち、図1は、排気中のHC濃度が銅
イオン交換ゼオライトのNO浄化率に及ぼす影響を測定
した結果を示し、この測定は、NOを2100ppm と、
を7.5%と、COを0.18%と、Hを650
ppm と、COを9.4%と、Nバランスとで合成し
た排気ガスを、SV(空間速度)25,000hr-1で表
面温度400℃の銅イオン交換ゼオライトへ流し、HC
濃度を変えて行った。この結果、銅イオン交換ゼオライ
トは、酸素過剰雰囲気下では、排気ガス中にNOと共存
するHCの濃度と比例してNO浄化率が向上することが
分かった。したがって、酸素過剰雰囲気下の排気ガスに
対してNO浄化率を高めるためには、銅イオン交換ゼオ
ライトへHC濃度の高い排気ガスを流すことが考えられ
る。
【0007】ところが、銅イオン交換ゼオライトを排気
系に配置した実験車両を使用し、USAの排気ガス規制
であるLA−IVモードで走行したところ、NOx浄化率
は36%で規制に適合したが、HC浄化率は88%、C
O浄化率は38%で共に規制をクリアできなかった。な
お、実験車両は、定常走行時、空燃比約22程度のリー
ン燃焼エンジンを搭載した。このように、銅イオン交換
ゼオライトは、HCおよびCOについては浄化性能が不
十分である。
【0008】そこで、銅イオン交換ゼオライトの下流側
に、HCおよびCOに対する浄化率が高い三元触媒を配
設することが考えられる。しかしながら、三元触媒は低
温時の活性が悪いため、下流側に設けられた場合には温
度が上がらず、HCおよびCOに対する浄化性能を充分
に発揮できないという問題がある。
【0009】一方、銅イオン交換ゼオライトの上流側に
白金・ロジューム系の三元触媒を配設し、かつ上記と同
じリーン燃焼エンジンを搭載した実験車両を使用し、上
記LA−IVモードで走行したところ、HC浄化率は98
%、CO浄化率は94%で共に規制に適合したが、NO
x浄化率は12%で規制をクリアできなかった。すなわ
ち、この場合には、三元触媒がHCを浄化してしまうた
め、銅イオン交換ゼオライトのNOx浄化率が低下して
しまうという問題が発生する。
【0010】本発明はこのような諸点に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、排気ガス中のHCお
よびCOを充分に浄化させるとともに、NOx浄化率を
も高め、酸素過剰雰囲気下の自動車のエンジンに実用化
させうる排気ガス浄化用触媒装置を提供しようとするも
のである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項1記載の発明は、排気ガスの排気路に設けら
れ、ゼオライトに遷移金属をイオン交換担持してなるN
Ox浄化用触媒と、このNOx浄化用触媒の上流側に配
設され、COを浄化しかつHCを浄化する能力を抑制さ
せた第2触媒とを備える構成とするものである。
【0012】請求項2記載の発明は、第2触媒を、酸化
触媒もしくは三元触媒に鉛を含浸させてなる構成とする
ものである。
【0013】請求項3記載の発明は、NOx浄化用触媒
を、ゼオライトにコバルトもしくは銅をイオン交換担持
してなるものとし、第2触媒を、金担持フェライトとす
る構成とするものである。
【0014】
【作用】上記の構成により、請求項1記載の発明では、
排気ガス中のCOと一部のHCとが排気路上流側の第2
触媒により浄化されるとともに、排気路下流側へはHC
濃度の高い排気ガスが流れるので、NOxとHCとがN
Ox浄化用触媒により高い浄化率で浄化される。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
【0016】図2は、本発明の第1実施例に係る排気ガ
ス浄化用触媒装置を示す。この排気ガス浄化用触媒装置
は、車両の排気ガスの排気路1に設けられたNOx浄化
用触媒2と、排気路1の上記NOx浄化用触媒2より上
流側に配設された第2触媒3とを備えている。
【0017】上記NOx浄化用触媒2は、ゼオライトに
銅をイオン交換担持してなる銅イオン交換ゼオライトか
らなる。
【0018】上記第2触媒3は、白金およびロジューム
がイオン交換によりモノリス担持された白金・ロジュー
ム三元触媒に、鉛が含浸されてなる。その鉛の含浸処理
と後処理とは次のようにして行われる。すなわち、上記
白金・ロジューム三元触媒に、酢酸鉛水溶液を含浸さ
せ、これを大気中で約3時間放置した後、電気炉内で4
00℃で2時間焼成する。
【0019】次に、本実施例の作用について説明する。
排気ガス中のCOと一部のHCとが排気路1の上流側の
第2触媒3により浄化されるとともに、排気路1の下流
側へはHC濃度の高い排気ガスが流れるので、NOxと
HCとがNOx浄化用触媒2により高い浄化率で浄化さ
れる。すなわち、排気ガス中のHCおよびCOが充分に
浄化されるとともに、NOx浄化率を向上させることが
できるので、酸素過剰雰囲気下の自動車のエンジンに実
用化できる。
【0020】また、本実施例の排気ガス浄化用触媒装置
は、排気路1にNOx浄化用触媒2と第2触媒3とが配
設された簡単な構造であるため、装置全体を小型化する
ことができ、しかも安価に製造することができる。さら
に、NOxを浄化するに当たり、触媒による接触分解作
用を利用するので、NOxが排気路中に残ることはな
く、定期的に触媒を取り出してNOx除去のための後処
理を行うという手間を省くことができる。しかも、NO
x浄化のために有害物質を使用しておらず、有害物質が
大気中に放出されることがないので、2次公害を発生さ
せることがない。
【0021】上記第2触媒3の排気ガスに対する浄化性
能を測定したところ、図3に示す結果を得た。同図にみ
るように、上記白金・ロジューム三元触媒に適度な鉛の
含浸処理を施すことによって、酸素過剰雰囲気下(リー
ン)の排気ガスに対して、COおよびNOxの浄化率を
高率に維持したままで、HCの浄化率のみを抑制するこ
とができた。しかも、図3に示すように、空燃比λ=1
運転時(加速域)のCOおよびNOxの浄化率も向上さ
せることができた。ここで、COの浄化率が向上する理
由は、低温時の活性が悪い三元触媒からなる第2触媒3
が、NOx浄化用触媒2より上流側に配設されており、
そのさらに上流側に排気ガスの温度を低下させるものが
存在しないので、温度が上昇しやすく、COに対する浄
化性能を発揮するのに温度的に有利であるからである。
【0022】そこで、上記第2触媒3を上記NOx浄化
用触媒2の排気路上流側に配設し、かつリーン燃焼エン
ジンを搭載した実験車両を使用してLA−IVモードで走
行したところ、HC浄化率は95%、CO浄化率は98
%、NOx浄化率は42%であり、全て規制に適合し
た。
【0023】図4は、本発明の第2実施例に係る排気ガ
ス浄化用触媒装置を示す。この排気ガス浄化用触媒装置
は、車両の排気ガスの排気路1に設けられたコバルトイ
オン交換ゼオライトからなるNOx浄化用触媒4と、排
気路1の上記NOx浄化用触媒4より上流側に配設され
た金担持フェライトからなる第2触媒5とを備えてい
る。
【0024】上記コバルトイオン交換ゼオライトは、ゼ
オライトにコバルトをイオン交換担持してなる触媒であ
り、上記金担持フェライトは、フェライトに金を担持し
てなる触媒である。
【0025】次に、本実施例の作用について説明する。
排気ガス中のCOと一部のHCとが排気路1の上流側の
第2触媒5により浄化されるとともに、排気路1の下流
側へはHC濃度の高い排気ガスが流れるので、NOxと
HCとがNOx浄化用触媒4により高い浄化率で浄化さ
れる。すなわち、排気ガス中のHCおよびCOが充分に
浄化されるとともに、NOx浄化率を向上させることが
できるので、酸素過剰雰囲気下の自動車のエンジンに実
用化できる。
【0026】また、本実施例の排気ガス浄化用触媒装置
についても、第1実施例と同様、装置全体を小型化する
ことができ、しかも安価に製造することができる。さら
に、NOx除去のための後処理を行う手間を省くことが
できる。しかも、2次公害を発生させることがない。
【0027】そこで、上記第2触媒5を上記NOx浄化
用触媒4の排気路上流側に配設し、かつリーン燃焼エン
ジンを搭載した実験車両を使用してLA−IVモードで走
行したところ、HC浄化率は93%、CO浄化率は96
%、NOx浄化率は39%であり、全て規制に適合し
た。
【0028】このように、本実施例の排気ガス浄化用触
媒装置によって、排気ガス中のHC、COおよびNOx
の全ての規制に適合できる理由は次のとおりである。
【0029】すなわち、金担持フェライト(第2触媒
5)が優先的にCO−NO反応を起こしてCOを選択的
に酸化脱離することにより、図5に示すように、COに
対して高い浄化率を示すが、HCに対しては浄化率が低
い。また、コバルトイオン交換ゼオライト(NOx浄化
用触媒4)は、HC−NO−O反応を選択的に起こす
ので、多量のHCが流れ込まれると、図6に示すよう
に、HCおよびNOに対して高い浄化率を示す。なお、
図5および図6において、排気ガスの温度の測定は各触
媒の入り口で行った。
【0030】なお、NOx浄化用触媒は、上記第1およ
び第2実施例のものに限られるものではなく、銅やコバ
ルト以外の遷移金属をゼオライトにイオン交換担持して
なる触媒であっても良い。
【0031】また、上記第1実施例では、第2触媒3
は、白金・ロジューム三元触媒に鉛が含浸されてなるも
のであったが、これに限られるものではなく、上記以外
の三元触媒に鉛が含浸されてなるものや、酸化触媒に鉛
が含浸されてなるものであっても良い。
【0032】
【発明の効果】以上のように、本発明の排気ガス浄化用
触媒装置によれば、排気路の上流側の第2触媒が排気ガ
ス中のCOと一部のHCとを浄化するとともに、下流側
へはHC濃度の高い排気ガスが流れるので、NOx浄化
用触媒が高い浄化率でNOxとHCとを浄化する。すな
わち、排気ガス中のHCおよびCOが充分に浄化される
とともに、NOx浄化率を向上させることができるの
で、酸素過剰雰囲気下の自動車のエンジンに実用化でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】排気ガス中のHC濃度が銅イオン交換ゼオライ
トのNO浄化率に及ぼす影響を示すグラフである。
【図2】本発明の第1実施例を示す排気ガス浄化用触媒
装置の構成図である。
【図3】第1実施例における第2触媒の排気ガスに対す
る浄化率を示すグラフである。
【図4】本発明の第2実施例を示す図2相当図である。
【図5】第2実施例における第2触媒の排気ガスに対す
る浄化率を示すグラフである。
【図6】第2実施例におけるNOx浄化用触媒の排気ガ
スに対する浄化率を示すグラフである。
【符号の説明】
1 排気路 2,4 NOx浄化用触媒 3,5 第2触媒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 京極 誠 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排気ガスの排気路に設けられ、ゼオライ
    トに遷移金属をイオン交換担持してなるNOx浄化用触
    媒と、このNOx浄化用触媒の上流側に配設され、CO
    を浄化しかつHCを浄化する能力が抑制された第2触媒
    とを備えたことを特徴とする排気ガス浄化用触媒装置。
  2. 【請求項2】 第2触媒は、酸化触媒もしくは三元触媒
    に鉛が含浸されてなるものである請求項1記載の排気ガ
    ス浄化用触媒装置。
  3. 【請求項3】 NOx浄化用触媒はゼオライトにコバル
    トもしくは銅をイオン交換担持してなるものであり、第
    2触媒は金担持フェライトである請求項1記載の排気ガ
    ス浄化用触媒装置。
JP3234678A 1991-09-13 1991-09-13 排気ガス浄化用触媒装置 Pending JPH0568887A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999001217A1 (en) * 1997-07-02 1999-01-14 Engelhard Corporation Catalyst for selective oxidation of carbon monoxide and method using the same
US7763214B2 (en) 2005-09-26 2010-07-27 Denso Corporation Reducing agent forming device and exhaust gas control system using the same

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WO1999001217A1 (en) * 1997-07-02 1999-01-14 Engelhard Corporation Catalyst for selective oxidation of carbon monoxide and method using the same
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Effective date: 20020305