JPH0576771A - 排気ガス浄化用触媒装置 - Google Patents
排気ガス浄化用触媒装置Info
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- nox purification
- purification catalyst
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- Treating Waste Gases (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 排気ガスを浄化する排気ガス浄化用触媒装置
において、広い温度域の排気ガスに対してＮＯｘの浄化
率を高くし、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内に、ゼオライトに少な
くとも銅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、排気ガスの低温時には排気ガス中のＳＯ２を吸着
し、排気ガスの高温時にはＳＯ２を脱離するＳＯ２吸着
材３を配設する。
において、広い温度域の排気ガスに対してＮＯｘの浄化
率を高くし、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内に、ゼオライトに少な
くとも銅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、排気ガスの低温時には排気ガス中のＳＯ２を吸着
し、排気ガスの高温時にはＳＯ２を脱離するＳＯ２吸着
材３を配設する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車の排気ガス中の
ＮＯｘを除去する排気ガス浄化用触媒装置に関する。
ＮＯｘを除去する排気ガス浄化用触媒装置に関する。
【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。
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、そして各
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。
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、そして各
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Ｎ２およびＯ２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。
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。
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。
【０００６】その理由としては、銅イオン交換ゼオライ
トはＮＯｘを分解（浄化）する活性温度のピークが、３
５０℃付近〜４００℃付近であり、この温度域以外では
ＮＯｘ浄化率が急激に低下するため、広い温度域の排気
ガスに対して万遍なくＮＯｘが浄化されないからという
ことが考えられる。
トはＮＯｘを分解（浄化）する活性温度のピークが、３
５０℃付近〜４００℃付近であり、この温度域以外では
ＮＯｘ浄化率が急激に低下するため、広い温度域の排気
ガスに対して万遍なくＮＯｘが浄化されないからという
ことが考えられる。
【０００７】本願発明者らは、銅イオン交換ゼオライト
のＮＯｘ浄化特性をさらに調査するため、実際に、銅イ
オン交換ゼオライトを還元触媒として排気系に設置し走
行条件下で排気ガスのＮＯ浄化率の測定を行った。この
測定は、ＮＯを１４００ppmと、Ｏ２を８％と、ＨＣを
２０００ppm ・Ｃと、Ｎ２バランスとで合成した排気ガ
スに対して、ＳＯ２を添加しない場合Ａと、ＳＯ２を２
０ppm 添加した場合Ｂと、Ｈ２ＳおよびＳＯ４をそれぞ
れ２０ppm 添加した場合Ｃとで行った。その結果、図１
に示すように、ＳＯ２を添加した場合Ｂでは、ＳＯ２を
添加しない場合Ａに比べて、排気ガスのＮＯ浄化率のピ
ークの温度域が約１００℃高温側に移動するとともに、
ＮＯ浄化率自体も約３０％低下することが分かった。ま
た、この現象は、銅イオン交換ゼオライトが低温時の排
気ガス中のＳＯ２を一時的に被毒することにより発生す
るのであり、ＳＯ２が高温の排気ガスに加熱されて自然
に脱着することにより、銅イオン交換ゼオライトはＮＯ
ｘ浄化特性を回復し、継続的な使用に支障がないことも
分かった。なお、ＳＯ２とおなじ硫黄化合物であるＨ２
ＳやＳＯ４を添加した場合Ｃでは、図１に示すように、
被毒現象がほとんど見られないことが分かった。
のＮＯｘ浄化特性をさらに調査するため、実際に、銅イ
オン交換ゼオライトを還元触媒として排気系に設置し走
行条件下で排気ガスのＮＯ浄化率の測定を行った。この
測定は、ＮＯを１４００ppmと、Ｏ２を８％と、ＨＣを
２０００ppm ・Ｃと、Ｎ２バランスとで合成した排気ガ
スに対して、ＳＯ２を添加しない場合Ａと、ＳＯ２を２
０ppm 添加した場合Ｂと、Ｈ２ＳおよびＳＯ４をそれぞ
れ２０ppm 添加した場合Ｃとで行った。その結果、図１
に示すように、ＳＯ２を添加した場合Ｂでは、ＳＯ２を
添加しない場合Ａに比べて、排気ガスのＮＯ浄化率のピ
ークの温度域が約１００℃高温側に移動するとともに、
ＮＯ浄化率自体も約３０％低下することが分かった。ま
た、この現象は、銅イオン交換ゼオライトが低温時の排
気ガス中のＳＯ２を一時的に被毒することにより発生す
るのであり、ＳＯ２が高温の排気ガスに加熱されて自然
に脱着することにより、銅イオン交換ゼオライトはＮＯ
ｘ浄化特性を回復し、継続的な使用に支障がないことも
分かった。なお、ＳＯ２とおなじ硫黄化合物であるＨ２
ＳやＳＯ４を添加した場合Ｃでは、図１に示すように、
被毒現象がほとんど見られないことが分かった。
【０００８】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、排気ガスの広い温度
域でＮＯｘの浄化率を高くし、酸素過剰雰囲気下の自動
車のエンジンに実用化させ得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。
もので、その目的とするところは、排気ガスの広い温度
域でＮＯｘの浄化率を高くし、酸素過剰雰囲気下の自動
車のエンジンに実用化させ得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。
【０００９】
【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、排気ガス浄化用触媒装置と
して、排気ガスの排気路内に設けられ、ゼオライトに少
なくとも銅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、排気ガ
スの低温時に排気ガス中のＳＯ２を吸着し、排気ガスの
高温時にＳＯ２を脱離するＳＯ２吸着材とを備える構成
とするものである。
め、請求項１記載の発明は、排気ガス浄化用触媒装置と
して、排気ガスの排気路内に設けられ、ゼオライトに少
なくとも銅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、排気ガ
スの低温時に排気ガス中のＳＯ２を吸着し、排気ガスの
高温時にＳＯ２を脱離するＳＯ２吸着材とを備える構成
とするものである。
【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明の構成要件に加え、さらに、ＮＯｘ浄化用触媒に吸着
したＳＯ２を脱離させる触媒再生手段を備える構成とす
るものである。
明の構成要件に加え、さらに、ＮＯｘ浄化用触媒に吸着
したＳＯ２を脱離させる触媒再生手段を備える構成とす
るものである。
【００１１】
【作用】上記の構成により、請求項１記載の発明では、
排気ガスの低温時には、排気ガス中のＳＯ２がＮＯｘ浄
化用触媒より上流側でＳＯ２吸着材に吸着されることに
より、ＮＯｘ浄化用触媒はＳＯ２の影響を受けず、排気
ガスの温度に対応する低温域をＮＯｘ浄化率のピーク温
度域とするため、高いＮＯｘ浄化率でＮＯｘが浄化され
る。また、排気ガスの高温時には、ＳＯ２吸着材から脱
離したＳＯ２が排気ガス中に混入してＮＯｘ浄化用触媒
のＮＯｘ浄化特性を変え、ＮＯｘ浄化率のピークの温度
域を排気ガスの温度に対応する高温側へ移動させること
により、その変化したピーク温度域において高いＮＯｘ
浄化率でＮＯｘが浄化される。
排気ガスの低温時には、排気ガス中のＳＯ２がＮＯｘ浄
化用触媒より上流側でＳＯ２吸着材に吸着されることに
より、ＮＯｘ浄化用触媒はＳＯ２の影響を受けず、排気
ガスの温度に対応する低温域をＮＯｘ浄化率のピーク温
度域とするため、高いＮＯｘ浄化率でＮＯｘが浄化され
る。また、排気ガスの高温時には、ＳＯ２吸着材から脱
離したＳＯ２が排気ガス中に混入してＮＯｘ浄化用触媒
のＮＯｘ浄化特性を変え、ＮＯｘ浄化率のピークの温度
域を排気ガスの温度に対応する高温側へ移動させること
により、その変化したピーク温度域において高いＮＯｘ
浄化率でＮＯｘが浄化される。
【００１２】請求項２記載の発明では、触媒再生手段
が、排気ガスの高温時にＮＯｘ浄化用触媒に微量ながら
吸着したＳＯ２を強制的に脱離させることにより、ＮＯ
ｘ浄化用触媒のＮＯｘ浄化率がピークの状態に回復す
る。
が、排気ガスの高温時にＮＯｘ浄化用触媒に微量ながら
吸着したＳＯ２を強制的に脱離させることにより、ＮＯ
ｘ浄化用触媒のＮＯｘ浄化率がピークの状態に回復す
る。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
【００１４】図２は本発明の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、排
気ガスの排気路１内に設けられたＮＯｘ浄化用触媒２
と、このＮＯｘ浄化用触媒２の上流側に配設され、排気
ガスの低温時には排気ガス中のＳＯ２を吸着し、排気ガ
スの高温時にはＳＯ２を脱離するＳＯ２吸着材３と、Ｎ
Ｏｘ浄化用触媒２に微量に吸着したＳＯ２を脱離させる
触媒再生手段４とを備えている。
用触媒装置を示す。この排気ガス浄化用触媒装置は、排
気ガスの排気路１内に設けられたＮＯｘ浄化用触媒２
と、このＮＯｘ浄化用触媒２の上流側に配設され、排気
ガスの低温時には排気ガス中のＳＯ２を吸着し、排気ガ
スの高温時にはＳＯ２を脱離するＳＯ２吸着材３と、Ｎ
Ｏｘ浄化用触媒２に微量に吸着したＳＯ２を脱離させる
触媒再生手段４とを備えている。
【００１５】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で
あり、次のようにして製造される。まず、触媒材料とし
て、合成ゼオライト、具体的には、ＺＳＭ−５（商品
名）を使用し、この合成ゼオライトに対して湿式イオン
交換方法により、銅イオン交換処理を行う。イオン交換
率は１２０〜１４０％とする。その後、バインダーおよ
び水を加えて混練した後、これを担体上にウオッシュコ
ートし、乾燥、焼成して上記ＮＯｘ浄化用触媒２が得ら
れる。
銅をイオン交換担持してなる銅イオン交換ゼオライトで
あり、次のようにして製造される。まず、触媒材料とし
て、合成ゼオライト、具体的には、ＺＳＭ−５（商品
名）を使用し、この合成ゼオライトに対して湿式イオン
交換方法により、銅イオン交換処理を行う。イオン交換
率は１２０〜１４０％とする。その後、バインダーおよ
び水を加えて混練した後、これを担体上にウオッシュコ
ートし、乾燥、焼成して上記ＮＯｘ浄化用触媒２が得ら
れる。
【００１６】上記ＳＯ２吸着材３は、γ−アルミナもし
くは活性炭と、アルミナとの混合物が担体にウオッシュ
コートされたものであり、次のようにして製造される。
まず、表面積３００ m2 ／ｇのγ−アルミナに、バイン
ダーおよび水和アルミナ１０重量％を加え、さらに水を
加えて充分に混練した後、これを担体上にウオッシュコ
ートし、乾燥、焼成して上記ＳＯ２吸着材３が得られ
る。もしくは、活性炭にバインダーおよび水和アルミナ
１０重量％を加え、混練した後、これを担体上にウオッ
シュコートし、乾燥、焼成して上記ＳＯ２吸着材３が得
られる。
くは活性炭と、アルミナとの混合物が担体にウオッシュ
コートされたものであり、次のようにして製造される。
まず、表面積３００ m2 ／ｇのγ−アルミナに、バイン
ダーおよび水和アルミナ１０重量％を加え、さらに水を
加えて充分に混練した後、これを担体上にウオッシュコ
ートし、乾燥、焼成して上記ＳＯ２吸着材３が得られ
る。もしくは、活性炭にバインダーおよび水和アルミナ
１０重量％を加え、混練した後、これを担体上にウオッ
シュコートし、乾燥、焼成して上記ＳＯ２吸着材３が得
られる。
【００１７】このようにして得られたＮＯｘ浄化用触媒
２およびＳＯ２吸着材３を２：１の容積比で本実施例の
排気ガス浄化用触媒装置の下流側と上流側にそれぞれ配
設し、ＮＯｘ浄化率を測定した。この測定は、Ｏ２が
７．５％と、ＣＯが０．２％と、ＣＯ２が１０％と、Ｈ
Ｃが５０００ppm と、ＮＯが２１００ppm と、ＳＯ２が
３０ppm とで合成された排気ガスを、ＳＶ（空間速度）
２５，０００hr-1で排気路１に流すようにして行った。
その結果、図３に示す測定結果を得た。この図に見るよ
うに、排気ガスの低温側（約３５０℃〜約４５０℃）で
は、ＮＯｘ浄化率は、ＮＯｘ浄化用触媒２がＳＯ２の被
毒を受けない場合の高いピーク温度域の値を示し、ま
た、排気ガスの高温側（約４５０℃〜約６００℃）で
は、ＮＯｘ浄化率は、ＮＯｘ浄化用触媒２がＳＯ２の被
毒を受ける場合の高温側へ移動したピーク温度域の値を
示した。すなわち、排気ガスの広い温度域で高いＮＯｘ
浄化率を得た。
２およびＳＯ２吸着材３を２：１の容積比で本実施例の
排気ガス浄化用触媒装置の下流側と上流側にそれぞれ配
設し、ＮＯｘ浄化率を測定した。この測定は、Ｏ２が
７．５％と、ＣＯが０．２％と、ＣＯ２が１０％と、Ｈ
Ｃが５０００ppm と、ＮＯが２１００ppm と、ＳＯ２が
３０ppm とで合成された排気ガスを、ＳＶ（空間速度）
２５，０００hr-1で排気路１に流すようにして行った。
その結果、図３に示す測定結果を得た。この図に見るよ
うに、排気ガスの低温側（約３５０℃〜約４５０℃）で
は、ＮＯｘ浄化率は、ＮＯｘ浄化用触媒２がＳＯ２の被
毒を受けない場合の高いピーク温度域の値を示し、ま
た、排気ガスの高温側（約４５０℃〜約６００℃）で
は、ＮＯｘ浄化率は、ＮＯｘ浄化用触媒２がＳＯ２の被
毒を受ける場合の高温側へ移動したピーク温度域の値を
示した。すなわち、排気ガスの広い温度域で高いＮＯｘ
浄化率を得た。
【００１８】このように、本発明によって排気ガスの広
い温度域で高いＮＯｘ浄化率を得る理由は次のとおりで
ある。
い温度域で高いＮＯｘ浄化率を得る理由は次のとおりで
ある。
【００１９】すなわち、排気ガスの低温時には、排気ガ
ス中のＳＯ２がＮＯｘ浄化用触媒より上流側でＳＯ２吸
着材に吸着されることにより、ＮＯｘ浄化用触媒はＳＯ
２の影響を受けず、排気ガスの温度に対応する低温域を
ＮＯｘ浄化率のピーク温度域とするため、高いＮＯｘ浄
化率でＮＯｘが浄化される。また、排気ガスの高温時に
は、排気ガスの熱によりＳＯ２吸着材から脱離したＳＯ
２が排気ガス中に混入されてＮＯｘ浄化用触媒のＮＯｘ
浄化特性を変え、ＮＯｘ浄化率のピークの温度域を排気
ガスの温度に対応する高温側へ移動させることにより、
その変化したピーク温度域において高いＮＯｘ浄化率で
ＮＯｘが浄化される。
ス中のＳＯ２がＮＯｘ浄化用触媒より上流側でＳＯ２吸
着材に吸着されることにより、ＮＯｘ浄化用触媒はＳＯ
２の影響を受けず、排気ガスの温度に対応する低温域を
ＮＯｘ浄化率のピーク温度域とするため、高いＮＯｘ浄
化率でＮＯｘが浄化される。また、排気ガスの高温時に
は、排気ガスの熱によりＳＯ２吸着材から脱離したＳＯ
２が排気ガス中に混入されてＮＯｘ浄化用触媒のＮＯｘ
浄化特性を変え、ＮＯｘ浄化率のピークの温度域を排気
ガスの温度に対応する高温側へ移動させることにより、
その変化したピーク温度域において高いＮＯｘ浄化率で
ＮＯｘが浄化される。
【００２０】また、本実施例の排気ガス浄化用触媒装置
は、排気路１内にＮＯｘ浄化用触媒２とＳＯ２吸着材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を除去するに当たり、触媒による接
触分解作用を利用するので、ＮＯｘが触媒中に残ること
はなく、定期的に触媒を取り出してＮＯｘ除去のための
後処理を行う手間を省くことができる。
は、排気路１内にＮＯｘ浄化用触媒２とＳＯ２吸着材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を除去するに当たり、触媒による接
触分解作用を利用するので、ＮＯｘが触媒中に残ること
はなく、定期的に触媒を取り出してＮＯｘ除去のための
後処理を行う手間を省くことができる。
【００２１】また、本実施例には、上記触媒再生手段４
が設けられている。この触媒再生手段４は、排気ガスの
低温時に上記ＳＯ２吸着材３が吸着しきれなかったＳＯ
２、または排気ガスの高温時に上記ＮＯｘ浄化用触媒２
内に流れてきたＳＯ２が、ＮＯｘ浄化用触媒２にわずか
に吸着したものを強制的に脱離させるものである。この
結果、ＮＯｘ浄化用触媒のＮＯｘ浄化率がピークの状態
に回復するので、常に高いＮＯｘ浄化率を維持すること
ができる。
が設けられている。この触媒再生手段４は、排気ガスの
低温時に上記ＳＯ２吸着材３が吸着しきれなかったＳＯ
２、または排気ガスの高温時に上記ＮＯｘ浄化用触媒２
内に流れてきたＳＯ２が、ＮＯｘ浄化用触媒２にわずか
に吸着したものを強制的に脱離させるものである。この
結果、ＮＯｘ浄化用触媒のＮＯｘ浄化率がピークの状態
に回復するので、常に高いＮＯｘ浄化率を維持すること
ができる。
【００２２】具体的には、上記触媒再生手段４として
は、ＳＯ２を還元により脱離させる還元式の触媒再生手
段４（図２に破線で図示）と、ＳＯ２を酸化により脱離
させる酸化式の触媒再生手段４（図２に実線で図示）と
の２種類に大別される。還元式の触媒再生手段は、ＮＯ
ｘ浄化用触媒２をリッチ雰囲気にさらし、ＮＯｘ浄化用
触媒２の活性点に吸着されたＳＯ２をＨ２Ｓに変換脱離
させるものであり、さらに、次の２つの場合がある。す
なわち、特定運転条件時に混合気の空燃比をリッチ状態
にする場合と、排気系に過剰燃料を噴射する燃料噴射装
置を設け、ＮＯｘ浄化に必要な量を超える燃料を噴射す
る場合とがある。
は、ＳＯ２を還元により脱離させる還元式の触媒再生手
段４（図２に破線で図示）と、ＳＯ２を酸化により脱離
させる酸化式の触媒再生手段４（図２に実線で図示）と
の２種類に大別される。還元式の触媒再生手段は、ＮＯ
ｘ浄化用触媒２をリッチ雰囲気にさらし、ＮＯｘ浄化用
触媒２の活性点に吸着されたＳＯ２をＨ２Ｓに変換脱離
させるものであり、さらに、次の２つの場合がある。す
なわち、特定運転条件時に混合気の空燃比をリッチ状態
にする場合と、排気系に過剰燃料を噴射する燃料噴射装
置を設け、ＮＯｘ浄化に必要な量を超える燃料を噴射す
る場合とがある。
【００２３】また、上記酸化式の触媒再生手段４とし
て、ＳＯ２吸着材３とＮＯｘ浄化用触媒２との間に２次
エアー導入口が設けられたものがある。触媒を再生する
際は、排気ガスの温度が高温時、すなわちエンジンが高
負荷、かつ高回転時に、多量の２次エアーをＮＯｘ浄化
用触媒２へ流し、ＳＯ２をＳＯ４に変換脱離させるよう
になっている。
て、ＳＯ２吸着材３とＮＯｘ浄化用触媒２との間に２次
エアー導入口が設けられたものがある。触媒を再生する
際は、排気ガスの温度が高温時、すなわちエンジンが高
負荷、かつ高回転時に、多量の２次エアーをＮＯｘ浄化
用触媒２へ流し、ＳＯ２をＳＯ４に変換脱離させるよう
になっている。
【００２４】以下に、図４のフローチャートに基づき、
上記還元式の触媒再生手段４を用いたＮＯｘ浄化用触媒
２の再生処理の工程を説明する。
上記還元式の触媒再生手段４を用いたＮＯｘ浄化用触媒
２の再生処理の工程を説明する。
【００２５】まず、ステップＳ１の空燃比制御メインル
ーチンで混合気の空燃比を制御しておき、ステップＳ２
で走行距離あるいは走行時間を検出し、ＮＯｘ浄化用触
媒の再生時期か否かを判断する。再生時期でない場合に
は、ステップＳ１へ戻り、再生時期の場合には、ステッ
プＳ３で、エンジンの回転・負荷条件あるいは排気ガス
の温度を検出し、ＮＯｘ浄化用触媒を再生する条件が整
っているか否かを判断する。
ーチンで混合気の空燃比を制御しておき、ステップＳ２
で走行距離あるいは走行時間を検出し、ＮＯｘ浄化用触
媒の再生時期か否かを判断する。再生時期でない場合に
は、ステップＳ１へ戻り、再生時期の場合には、ステッ
プＳ３で、エンジンの回転・負荷条件あるいは排気ガス
の温度を検出し、ＮＯｘ浄化用触媒を再生する条件が整
っているか否かを判断する。
【００２６】ステップＳ３で条件が整っていないと判断
すると、ステップＳ１へ戻り、条件が整っていると判断
すると、ステップＳ４のオープンループで空燃比をλ＝
１よりリッチに設定する。この時、上記燃料噴射装置が
排気系に設けられている場合には、ここで過剰燃料を噴
射し排気ガスの雰囲気をリッチにする。
すると、ステップＳ１へ戻り、条件が整っていると判断
すると、ステップＳ４のオープンループで空燃比をλ＝
１よりリッチに設定する。この時、上記燃料噴射装置が
排気系に設けられている場合には、ここで過剰燃料を噴
射し排気ガスの雰囲気をリッチにする。
【００２７】次に、ステップＳ５で、所定の処理時間
（触媒再生時間）が経過したか否かを判断し、処理時間
が経過していない場合は、ステップＳ４へ戻り、処理時
間が経過している場合は、ステップＳ６でＮＯｘ浄化用
触媒の再生を終了する。
（触媒再生時間）が経過したか否かを判断し、処理時間
が経過していない場合は、ステップＳ４へ戻り、処理時
間が経過している場合は、ステップＳ６でＮＯｘ浄化用
触媒の再生を終了する。
【００２８】次に、ステップＳ７で、エンジンが停止し
たか否かを判断し、停止していない場合はステップＳ１
へ戻る。
たか否かを判断し、停止していない場合はステップＳ１
へ戻る。
【００２９】図５は、本発明のＮＯｘ浄化用触媒に対し
て上記還元式の触媒再生手段４による再生処理を行った
場合のＮＯｘ浄化率の測定結果である。この測定は、Ｎ
Ｏが１４００ppm と、Ｏ２が８％と、ＨＣが２０００pp
m ・Ｃと、Ｎ２バランスとで合成された排気ガスを上記
ＮＯｘ浄化用触媒へ流した場合Ａと、上記排気ガスにＳ
Ｏ２を２０ppm 添加したガスを上記ＮＯｘ浄化用触媒へ
流した後、ＮＯが５００ppm と、Ｏ２が０．５％と、Ｈ
Ｃが５０００ppm ・Ｃと、ＣＯが１％と、Ｎ２バランス
とで合成されたガスで５００℃で１時間再生処理（リッ
チ雰囲気処理）を行った場合Ｂとでなされた。その結
果、再生処理を行った後は、ＮＯｘ浄化用触媒のＮＯｘ
浄化特性を維持できた。
て上記還元式の触媒再生手段４による再生処理を行った
場合のＮＯｘ浄化率の測定結果である。この測定は、Ｎ
Ｏが１４００ppm と、Ｏ２が８％と、ＨＣが２０００pp
m ・Ｃと、Ｎ２バランスとで合成された排気ガスを上記
ＮＯｘ浄化用触媒へ流した場合Ａと、上記排気ガスにＳ
Ｏ２を２０ppm 添加したガスを上記ＮＯｘ浄化用触媒へ
流した後、ＮＯが５００ppm と、Ｏ２が０．５％と、Ｈ
Ｃが５０００ppm ・Ｃと、ＣＯが１％と、Ｎ２バランス
とで合成されたガスで５００℃で１時間再生処理（リッ
チ雰囲気処理）を行った場合Ｂとでなされた。その結
果、再生処理を行った後は、ＮＯｘ浄化用触媒のＮＯｘ
浄化特性を維持できた。
【００３０】なお、ＳＯ２をＨ２Ｓに変換脱離すると、
発生したＨ２Ｓが悪臭を放出する。この悪臭を防止する
ため、上記還元式の触媒再生手段としては、上記ＮＯｘ
浄化用触媒に対してさらにＮｉ（ニッケル）をイオン交
換法で添加してできたＮＯｘ浄化用触媒、すなわち、Ｃ
ｕ及びＮｉバイメタルイオン交換触媒も使用される。こ
れにより、有害物質が大気中に放出されることがないの
で、２次公害の発生を防ぐことができる。
発生したＨ２Ｓが悪臭を放出する。この悪臭を防止する
ため、上記還元式の触媒再生手段としては、上記ＮＯｘ
浄化用触媒に対してさらにＮｉ（ニッケル）をイオン交
換法で添加してできたＮＯｘ浄化用触媒、すなわち、Ｃ
ｕ及びＮｉバイメタルイオン交換触媒も使用される。こ
れにより、有害物質が大気中に放出されることがないの
で、２次公害の発生を防ぐことができる。
【００３１】上記Ｃｕ及びＮｉバイメタルイオン交換触
媒は、次のようにして製造した。すなわち、触媒材料と
して、合成ゼオライトの一種であるＮａ型モルデナイト
を使用した。０．０２mol ／ｌの酢酸銅水溶液を約２リ
ットル調製し、これに上記触媒材料８０ｇを浸漬して２
４時間攪拌しながら銅イオン交換処理を行った後、減圧
濾過し、水洗を行った。その後、この触媒材料を別に調
製しておいた０．０２mol ／ｌの硝酸ニッケル水溶液２
リットルに浸漬して２４時間攪拌しながらニッケルイオ
ン交換処理を行った後、減圧濾過し、水洗を行った。以
上の作業をさらに６回繰り返した後、得られた触媒材料
を電気炉内で８０℃で２０時間乾燥させ、Ｃｕ及びＮｉ
バイメタルイオン交換触媒を得た。Ｃｕイオン交換率は
約１００％、Ｎｉイオン交換率は約５０％であった。
媒は、次のようにして製造した。すなわち、触媒材料と
して、合成ゼオライトの一種であるＮａ型モルデナイト
を使用した。０．０２mol ／ｌの酢酸銅水溶液を約２リ
ットル調製し、これに上記触媒材料８０ｇを浸漬して２
４時間攪拌しながら銅イオン交換処理を行った後、減圧
濾過し、水洗を行った。その後、この触媒材料を別に調
製しておいた０．０２mol ／ｌの硝酸ニッケル水溶液２
リットルに浸漬して２４時間攪拌しながらニッケルイオ
ン交換処理を行った後、減圧濾過し、水洗を行った。以
上の作業をさらに６回繰り返した後、得られた触媒材料
を電気炉内で８０℃で２０時間乾燥させ、Ｃｕ及びＮｉ
バイメタルイオン交換触媒を得た。Ｃｕイオン交換率は
約１００％、Ｎｉイオン交換率は約５０％であった。
【００３２】こうして得られたＣｕ及びＮｉバイメタル
イオン交換触媒に対して図５と同じ条件でＮＯｘ浄化率
を測定した。図６のＡは図５のＡと同様のＮＯｘ浄化用
触媒であり、図６のＢは図５のＢに対応する上記Ｃｕ及
びＮｉバイメタルイオン交換触媒である。測定の結果
は、図６のＢに示すように、ＮＯｘ浄化用触媒のＮＯｘ
浄化特性を維持できた。
イオン交換触媒に対して図５と同じ条件でＮＯｘ浄化率
を測定した。図６のＡは図５のＡと同様のＮＯｘ浄化用
触媒であり、図６のＢは図５のＢに対応する上記Ｃｕ及
びＮｉバイメタルイオン交換触媒である。測定の結果
は、図６のＢに示すように、ＮＯｘ浄化用触媒のＮＯｘ
浄化特性を維持できた。
【００３３】なお、Ｈ２Ｓの悪臭を防止する手段とし
て、図５のＡと同様のＮＯｘ浄化用触媒の下流側にＢａ
Ｏ、ＮｉＯを担持させた触媒を使用しても良い。
て、図５のＡと同様のＮＯｘ浄化用触媒の下流側にＢａ
Ｏ、ＮｉＯを担持させた触媒を使用しても良い。
【００３４】次に、図７のフローチャートに基づき、上
記酸化式の触媒再生手段４を用いたＮＯｘ浄化用触媒２
の再生処理の工程を説明する。
記酸化式の触媒再生手段４を用いたＮＯｘ浄化用触媒２
の再生処理の工程を説明する。
【００３５】まず、ステップＳ２１の空燃比制御メイン
ルーチンで混合気の空燃比を制御しておき、ステップＳ
２２で走行距離あるいは走行時間を検出し、ＮＯｘ浄化
用触媒の再生時期か否かを判断する。再生時期でない場
合には、ステップＳ２１へ戻り、再生時期の場合には、
ステップＳ２３で、エンジンの回転・負荷条件あるいは
排気ガスの温度を検出し、ＮＯｘ浄化用触媒を再生する
条件が整っているか否かを判断する。
ルーチンで混合気の空燃比を制御しておき、ステップＳ
２２で走行距離あるいは走行時間を検出し、ＮＯｘ浄化
用触媒の再生時期か否かを判断する。再生時期でない場
合には、ステップＳ２１へ戻り、再生時期の場合には、
ステップＳ２３で、エンジンの回転・負荷条件あるいは
排気ガスの温度を検出し、ＮＯｘ浄化用触媒を再生する
条件が整っているか否かを判断する。
【００３６】ステップＳ２３で条件が整っていないと判
断すると、ステップＳ２１へ戻り、条件が整っていると
判断すると、ステップＳ２４で２次エアーをＮＯｘ浄化
用触媒へ導入する。２次エアーの導入は、バルブ制御に
より、多量の２次エアーをＮＯｘ浄化用触媒へ噴射する
ようにして行い、排気ガスの雰囲気を酸素過剰にする。
断すると、ステップＳ２１へ戻り、条件が整っていると
判断すると、ステップＳ２４で２次エアーをＮＯｘ浄化
用触媒へ導入する。２次エアーの導入は、バルブ制御に
より、多量の２次エアーをＮＯｘ浄化用触媒へ噴射する
ようにして行い、排気ガスの雰囲気を酸素過剰にする。
【００３７】次に、ステップＳ２５で、所定の処理時間
（触媒再生時間）が経過したか否かを判断し、処理時間
が経過していない場合は、ステップＳ２４へ戻り、処理
時間が経過している場合は、ステップＳ２６でＮＯｘ浄
化用触媒の再生を終了する。
（触媒再生時間）が経過したか否かを判断し、処理時間
が経過していない場合は、ステップＳ２４へ戻り、処理
時間が経過している場合は、ステップＳ２６でＮＯｘ浄
化用触媒の再生を終了する。
【００３８】次に、ステップＳ２７で、エンジンが停止
したか否かを判断し、停止していない場合はステップＳ
２１へ戻る。
したか否かを判断し、停止していない場合はステップＳ
２１へ戻る。
【００３９】
【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、排気ガスの低温時には、ＳＯ２吸着
材がＮＯｘ浄化用触媒より上流側でＳＯ２を吸着して、
ＮＯｘ浄化用触媒が高いＮＯｘ浄化率でＮＯｘを浄化す
るとともに、排気ガスの高温時には、ＳＯ２吸着材から
脱離したＳＯ２がＮＯｘ浄化用触媒のＮＯｘ浄化特性を
変え、高温側へ移動したＮＯｘ浄化率のピークの温度域
でＮＯｘ浄化用触媒がＮＯｘを浄化するので、排気ガス
の広い温度域でＮＯｘを充分に浄化することができ、酸
素過剰雰囲気下のエンジンに実用化することができる。
触媒装置によれば、排気ガスの低温時には、ＳＯ２吸着
材がＮＯｘ浄化用触媒より上流側でＳＯ２を吸着して、
ＮＯｘ浄化用触媒が高いＮＯｘ浄化率でＮＯｘを浄化す
るとともに、排気ガスの高温時には、ＳＯ２吸着材から
脱離したＳＯ２がＮＯｘ浄化用触媒のＮＯｘ浄化特性を
変え、高温側へ移動したＮＯｘ浄化率のピークの温度域
でＮＯｘ浄化用触媒がＮＯｘを浄化するので、排気ガス
の広い温度域でＮＯｘを充分に浄化することができ、酸
素過剰雰囲気下のエンジンに実用化することができる。
【００４０】特に、請求項２記載の発明では、触媒再生
手段が、排気ガスの高温時にＮＯｘ浄化用触媒に微量な
がら吸着したＳＯ２を強制的に脱離させることにより、
ＮＯｘ浄化用触媒のＮＯｘ浄化率がピークの状態に回復
するので、常に高いＮＯｘ浄化率を維持することができ
る。
手段が、排気ガスの高温時にＮＯｘ浄化用触媒に微量な
がら吸着したＳＯ２を強制的に脱離させることにより、
ＮＯｘ浄化用触媒のＮＯｘ浄化率がピークの状態に回復
するので、常に高いＮＯｘ浄化率を維持することができ
る。
【図１】銅イオン交換ゼオライトによる排気ガスのＮＯ
浄化率を示すグラフである。
浄化率を示すグラフである。
【図２】本発明の実施例を示す排気ガス浄化用触媒装置
の断面図である。
の断面図である。
【図３】図２の排気ガス浄化用触媒装置による排気ガス
のＮＯｘ浄化率を示すグラフである。
のＮＯｘ浄化率を示すグラフである。
【図４】還元式の触媒再生手段を用いたＮＯｘ浄化用触
媒の再生処理を示すフローチャートである。
媒の再生処理を示すフローチャートである。
【図５】還元式の触媒再生手段による再生処理を行った
場合のＮＯ浄化率を示すグラフである。
場合のＮＯ浄化率を示すグラフである。
【図６】Ｃｕ及びＮｉバイメタルイオン交換触媒による
排気ガスのＮＯ浄化率を示すグラフである。
排気ガスのＮＯ浄化率を示すグラフである。
【図７】酸化式の触媒再生手段を用いたＮＯｘ浄化用触
媒の再生処理を示すフローチャートである。
媒の再生処理を示すフローチャートである。
１ 排気路 ２ ＮＯｘ浄化用触媒 ３ ＳＯ２吸着材 ４ 触媒再生手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｅ 9150−3Ｇ
Claims (2)
- 【請求項１】 排気ガスの排気路に設けられ、ゼオライ
トに少なくとも銅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、
排気ガスの低温時に排気ガス中のＳＯ２を吸着し、排気
ガスの高温時にＳＯ２を脱離するＳＯ２吸着材とを備え
たことを特徴とする排気ガス浄化用触媒装置。 - 【請求項２】 ＮＯｘ浄化用触媒に吸着したＳＯ２を脱
離させる触媒再生手段を備える請求項１記載の排気ガス
浄化用触媒装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24380891A JP3157556B2 (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | 排気ガス浄化用触媒装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24380891A JP3157556B2 (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | 排気ガス浄化用触媒装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0576771A true JPH0576771A (ja) | 1993-03-30 |
| JP3157556B2 JP3157556B2 (ja) | 2001-04-16 |
Family
ID=17109246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24380891A Expired - Fee Related JP3157556B2 (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | 排気ガス浄化用触媒装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3157556B2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994012778A1 (fr) * | 1992-12-03 | 1994-06-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Epurateur de gaz d'echappement pour moteurs a combustion interne |
| US5402641A (en) * | 1992-07-24 | 1995-04-04 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine |
| DE19522165A1 (de) * | 1994-06-17 | 1995-12-21 | Mitsubishi Motors Corp | Vorrichtung und Verfahren für die Regelung einer Verbrennungskraftmaschine |
| EP0761286A3 (ja) * | 1995-09-11 | 1997-04-16 | Toyota Motor Co Ltd | |
| WO1997043034A1 (en) * | 1996-05-13 | 1997-11-20 | Engelhard Corporation | Regenerable catalyzed trap and apparatus, and method of using the same |
| EP0814242A1 (en) * | 1996-06-20 | 1997-12-29 | Johnson Matthey Public Limited Company | Combatting air pollution |
| WO1999000177A1 (en) * | 1997-06-26 | 1999-01-07 | Johnson Matthey Public Limited Company | Catalytic converter for a lean burn internal combustion engine |
| WO2000032912A1 (de) * | 1998-11-28 | 2000-06-08 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Schwefelfalle und de-sulfatierung eines abgasreinigungssystems einer brennkraftmaschine |
| EP0945608A3 (de) * | 1998-03-27 | 2000-06-21 | Degussa-Hüls Aktiengesellschaft | Verfahren zum Betreiben einer Abgasreinigungsanlage enthaltend eine Schwefelfalle und einen Stickoxid-Speicherkatalysator |
| JP2001293366A (ja) * | 2000-04-18 | 2001-10-23 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | ＳＯｘ吸収材およびそれを用いた排ガス浄化用触媒 |
| EP1133622B1 (de) * | 1998-11-28 | 2004-08-11 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Verfahren zum verringern schädlicher abgasbestandteile in einem abgasreinigungssystem einer brennkraftmaschine |
| US11242785B2 (en) | 2020-06-30 | 2022-02-08 | Saudi Arabian Oil Company | Process to capture SOx onboard vehicles and ships |
-
1991
- 1991-09-24 JP JP24380891A patent/JP3157556B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US5473890A (en) * | 1992-12-03 | 1995-12-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust purification device of internal combustion engine |
| WO1994012778A1 (fr) * | 1992-12-03 | 1994-06-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Epurateur de gaz d'echappement pour moteurs a combustion interne |
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| DE19549767B4 (de) * | 1994-06-17 | 2007-03-01 | Mitsubishi Jidosha Kogyo K.K. | Vorrichtung und Verfahren für die Regelung einer Verbrennungskraftmaschine |
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| US11242785B2 (en) | 2020-06-30 | 2022-02-08 | Saudi Arabian Oil Company | Process to capture SOx onboard vehicles and ships |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3157556B2 (ja) | 2001-04-16 |
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