説明

排ガス浄化システム

【課題】内燃機関を冷機状態から始動(コールドスタート)しても、排気ガス中の炭化水素(HC)の浄化効率の向上を図ることができる排ガス浄化システムを提供すること。
【解決手段】
本発明の排ガス浄化システムは、内燃機関6から排出される排気ガスのガス流路2と、ガス流路2の途中に設けられ、触媒担体上に担持されるコート層を有する炭化水素浄化触媒3と、ガス流路2における炭化水素浄化触媒3よりも下流側に設けられる三元触媒4とを備え、炭化水素浄化触媒3に、貴金属としてPdのみを含有させる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、排ガス浄化システム、詳しくは、内燃機関などから排出される排気ガスを浄化するための排ガス浄化システムに関する。
【背景技術】
【0002】
自動車などの内燃機関から排出される排気ガスには、炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)などが含まれている。
【0003】
そのため、排気ガスのガス流路内に、排気ガスを浄化するための排ガス浄化触媒を設ける排ガス浄化システムが知られている。
【0004】
しかし、内燃機関が冷機状態から始動(コールドスタート)される場合、内燃機関が暖機状態になるまでの間(暖機運転中)、比較的低温の排気ガスが排出される。このような低温の排気ガスには、多量の炭化水素(HC)が含まれ、上記の排ガス浄化システムでは、炭化水素(HC)を十分に浄化できない場合がある。
【0005】
そこで、排気ガスのガス流路内に、さらに炭化水素(HC)の吸着材を設ける排ガス浄化システムが提案されている。
【0006】
例えば、内燃機関の排気ガス流路の上流側にゼオライトを含有するHC吸着材を配置し、その下流側に排気ガス浄化触媒を配置する排気ガス浄化システムが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0007】
そして、そのような排気ガス浄化システムでは、低温の排気ガス中の炭化水素(HC)が、HC吸着材に吸着された後、排気ガス浄化触媒により浄化されるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2007−835号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、特許文献1に記載の排気ガス浄化システムでは、排気ガス流路の上流側において、HC吸着材が配置されるのみであり、内燃機関が冷機状態から始動(コールドスタート)される場合の排気ガスに含有される炭化水素(HC)を十分に浄化できない場合がある。
【0010】
そこで、本発明は、内燃機関を冷機状態から始動(コールドスタート)しても、排気ガス中の炭化水素(HC)の浄化効率の向上を図ることができる排ガス浄化システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記目的を達成するために、本発明の排ガス浄化システムは、内燃機関から排出される排気ガスのガス流路と、前記ガス流路の途中に設けられ、触媒担体上に担持されるコート層を有する炭化水素浄化触媒と、前記ガス流路における前記炭化水素浄化触媒よりも下流側に設けられる排ガス浄化触媒とを備え、前記コート層は、貴金属としてPdのみを含有することを特徴としている。
【0012】
また、本発明の排ガス浄化システムでは、前記コート層が、Pdを含有する層のみからなることが好適である。
【0013】
また、本発明の排ガス浄化システムでは、さらに、前記ガス流路の途中に過給機が設けられ、前記炭化水素浄化触媒が、前記ガス流路における前記過給機よりも上流側に設けられ、前記排ガス浄化触媒が、前記ガス流路における前記過給機よりも下流側に設けられることが好適である。
【発明の効果】
【0014】
本発明の排ガス浄化用触媒では、ガス流路において、排ガス浄化触媒よりも上流側に、触媒担体上に担持されるコート層を有する炭化水素浄化触媒が配置され、コート層は、貴金属としてPdのみを含有している。
【0015】
そのため、内燃機関を冷機状態から始動(コールドスタート)した場合であっても、内燃機関の熱により、排ガス浄化触媒よりも早期に炭化水素浄化触媒の活性化を図ることができ、炭化水素(HC)排出量の低減を図ることができる。
【0016】
したがって、本発明の排ガス浄化システムによれば、排気ガス中の炭化水素(HC)の浄化効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の排ガス浄化システムの一実施形態を示す概略構成図である。
【図2】実施例および比較例の単位走行距離あたりのNMHC(非メタン炭化水素)の排出量データである。
【図3】実施例および比較例の炭化水素排出量データである。
【図4】実施例および比較例の炭化水素排出量データである。
【発明を実施するための形態】
【0018】
図1は、本発明の排ガス浄化システムの一実施形態を示す概略構成図である。
【0019】
図1に示す排ガス浄化システム1は、例えば、自動車などに搭載され、自動車などの内燃機関6(後述)から排出される排気ガスを浄化するものである。
【0020】
内燃機関6は、内部で燃料を爆発燃焼させ、その熱エネルギーによって仕事をする原動機であって、例えば、レシプロエンジン、ロータリーエンジンなどの、燃料としてガソリンを使用するエンジン(E/G)が挙げられる。
【0021】
このような排ガス浄化システム1は、ガス流路2と、炭化水素浄化触媒3と、排ガス浄化触媒の一例としての三元触媒4とを備えている。
【0022】
ガス流路2は、内燃機関6から排出される排気ガスの流路であって、エキゾーストマニホールド10と、第1エキゾーストパイプ12と、触媒収容部11と、第2エキゾーストパイプ13とから形成されている。
【0023】
また、ガス流路2には、エキゾーストマニホールド10と第1エキゾーストパイプ12との間に、過給機の一例としてのターボチャージャー5(後述)が設けられている。
【0024】
詳しくは、エキゾーストマニホールド10は、内燃機関6から排出される排気ガスを整流するための部材であって、例えば、複数(3本)のパイプからなる分岐部14と、1本のパイプからなる合流部15とが一体的に形成される、いわゆる3in1の形状で形成されている。
【0025】
そして、エキゾーストマニホールド10は、分岐部14の上流側端部が内燃機関6に接続され、合流部15の下流側端部がターボチャージャー5(後述)に接続されている。
【0026】
ターボチャージャー5は、内燃機関6の排気ガスを利用する過給機であって、内燃機関6からの排気ガスが、その内部を通過可能に形成されている。
【0027】
また、ターボチャージャー5は、回転可能なタービン(図示せず)を備えており、排気ガスがターボチャージャー5内を通過する際に、タービン(図示せず)を回転させる。そして、タービン(図示せず)の回転力によって遠心式圧縮機(図示せず)を駆動させ、圧縮した空気を内燃機関6に送り込むことができる。
【0028】
第1エキゾーストパイプ12は、ターボチャージャー5と触媒収容部11とを連結するパイプであって、詳しくは、第1エキゾーストパイプ12の上流側端部がターボチャージャー5に接続され、その下流側端部が触媒収容部11(後述)の上流側端部に接続されている。
【0029】
触媒収容部11は、第1エキゾーストパイプ12および第2エキゾーストパイプ13(後述)より大径な略円筒形状に形成され、三元触媒4(後述)をその内部空間に収容する部材であって、その上流側端部が第1エキゾーストパイプ12の下流側端部に接続され、その下流側端部が第2エキゾーストパイプ13(後述)の上流側端部に接続されている。
【0030】
第2エキゾーストパイプ13は、排気ガスを外部に排出するためのパイプであって、その上流側端部が触媒収容部11の下流側端部に接続され、その下流側端部が、例えば、大気に開放されている。
【0031】
つまり、ガス流路2は、内燃機関6から排出される排気ガスを、エキゾーストマニホールド10、ターボチャージャー5、第1エキゾーストパイプ12、触媒収容部11、および第2エキゾーストパイプ13を、順次通過させ、外部に排出する。
【0032】
炭化水素浄化触媒3は、触媒担体上に担持されるコート層を有している。
【0033】
触媒担体としては、例えば、コージェライトなどからなるハニカム状のモノリス担体など、公知の触媒担体が挙げられる。
【0034】
コート層は、貴金属としてPdのみを含有し、Pdを含有する層(以下、Pd含有層とする。)を含んでいる。
【0035】
Pd含有層は、貴金属としてPdのみを含有(担持、または、組成として含有)する複合酸化物を含有している。
【0036】
複合酸化物としては、例えば、ペロブスカイト型複合酸化物、ジルコニア系複合酸化物、セリア系複合酸化物、アルミナなどの複合酸化物などが挙げられる。
【0037】
このような複合酸化物は、単独で使用してもよく、あるいは、併用することもできる。
【0038】
このような複合酸化物のなかでは、好ましくは、2種以上の複合酸化物の併用が挙げられる。
【0039】
複合酸化物を2種類以上併用する場合には、複合酸化物は、第1複合酸化物と、第1複合酸化物とは種類の異なる第2複合酸化物とを含有する。
【0040】
第1複合酸化物としては、上記の複合酸化物のいずれを用いてもよいが、好ましくは、アルミナが挙げられる。
【0041】
第2複合酸化物としては、第1複合酸化物(好ましくは、アルミナ)と種類の異なる複合酸化物であれば、上記の複合酸化物のいずれを用いてもよいが、好ましくは、セリア系複合酸化物が挙げられる。
【0042】
このようにセリア系複合酸化物を第2複合酸化物として用いれば、セリア系複合酸化物が酸素吸放出材として作用し、炭化水素浄化触媒3の酸素吸放出性能を調整し、使用初期から、安定した酸素ストレージ能を良好に維持できる。
【0043】
また、複合酸化物が、第1複合酸化物と第2複合酸化物とを含有する場合には、Pdは、第1複合酸化物または第2複合酸化物のいずれかに含有されていればよく、第1複合酸化物および第2複合酸化物の両方に含有されていてもよい。
【0044】
このような複合酸化物のなかでは、好ましくは、第1複合酸化物としてアルミナと、第2複合酸化物としてセリア系複合酸化物とを含み、第1複合酸化物としてのアルミナがPdを担持する複合酸化物が挙げられる。
【0045】
アルミナにPdを担持させることにより、炭化水素浄化触媒3の炭化水素浄化性能の向上を図ることができる。
【0046】
複合酸化物全体としてのPd含有量は、例えば、複合酸化物100質量部に対して、例えば、0.01〜20質量部であり、好ましくは、0.1〜5質量部である。
【0047】
第1複合酸化物がPdを含有する場合における、Pd含有量は、第1複合酸化物100質量部に対して、例えば、0.01〜20質量部、好ましくは、0.1〜10質量部である。
【0048】
また、Pd含有層には、さらに、Ba、Ca、Sr、Mg、Laの硫酸塩、炭酸塩、硝酸塩および/または酢酸塩を含有させてもよい。硫酸塩、炭酸塩、硝酸塩および/または酢酸塩を含有させれば、Pdの炭化水素(HC)などの被毒を抑制することができ、触媒活性の低下を防止することができる。
【0049】
このような硫酸塩、炭酸塩、硝酸塩および/または酢酸塩のなかでは、好ましくは、硫酸バリウムが挙げられる。
【0050】
また、このようなコート層は、炭化水素吸着層を含むこともできる。
【0051】
炭化水素吸着層は、例えば、ゼオライトなどの公知の炭化水素吸着材を含有する。
【0052】
このような炭化水素吸着層は、好ましくは、触媒担体とPd含有層との間に形成される。つまり、コート層において、好ましくは、Pd含有層が表面に形成される外側層として形成され、炭化水素吸着層が、Pd含有層の内側に形成される内側層として形成される。
【0053】
このようなコート層は、例えば、スラリーコート法などの公知の方法により、触媒担体上に形成される。
【0054】
詳しくは、コート層がPd含有層のみから形成される場合、例えば、スラリーコート法などの公知の方法により、触媒担体上にPd含有層を形成する。
【0055】
また、コート層が、Pd含有層および炭化水素吸着層を含んでいる場合、例えば、スラリーコート法などの公知の方法により、まず触媒担体上に、炭化水素吸着層を形成し、その後、触媒担体上に形成された炭化水素吸着層上に、Pd含有層を形成する。
【0056】
これにより、触媒担体上に、Pd含有層を有する炭化水素浄化触媒3を得ることができる。
【0057】
このように調製される炭化水素浄化触媒3のPd担持量は、例えば、触媒担体1Lあたり、0.1〜10g、好ましくは、1〜5gである。
【0058】
また、このような炭化水素浄化触媒3のコート層の担持量は、例えば、触媒担体1Lあたり、20〜300g、好ましくは、30〜250gである。
【0059】
そして、炭化水素浄化触媒3は、例えば、エキゾーストマニホールド10の合流部15に収容されている。これにより、内燃機関6から排出された排気ガスが、エキゾーストマニホールド10の合流部15を通過する際に、排気ガス中の炭化水素(HC)が浄化される。
【0060】
三元触媒4は、特に制限されず、公知の三元触媒でよいが、通常、触媒担体上に担持されるコート層を有している。
【0061】
触媒担体としては、例えば、上記した触媒担体などが挙げられる。
【0062】
コート層には、例えば、触媒担体表面に形成される内側層と、その内側層の外側に形成される外側層とが含まれている。
【0063】
内側層は、例えば、貴金属としてRhのみを含有(担持、または、組成として含有)する複合酸化物を含有している。
【0064】
複合酸化物としては、例えば、上記した複合酸化物などが挙げられる。
【0065】
このような複合酸化物は、単独で使用してもよく、あるいは、併用することもできる。
【0066】
このような複合酸化物のなかでは、好ましくは、2種以上の複合酸化物の併用が挙げられる。
【0067】
複合酸化物を2種類以上併用する場合には、複合酸化物は、第1複合酸化物と、第1複合酸化物とは種類の異なる第2複合酸化物とを含有する。
【0068】
第1複合酸化物としては、上記の複合酸化物のいずれを用いてもよいが、好ましくは、アルミナが挙げられる。
【0069】
第2複合酸化物としては、第1複合酸化物(好ましくは、アルミナ)と種類の異なる複合酸化物であれば、上記の複合酸化物のいずれを用いてもよいが、好ましくは、ジルコニア系複合酸化物が挙げられる。
【0070】
また、複合酸化物が、第1複合酸化物と第2複合酸化物とを含有する場合には、Rhは、第1複合酸化物または第2複合酸化物のいずれかに含有されていればよく、第1複合酸化物および第2複合酸化物の両方に含有されていてもよい。
【0071】
このような複合酸化物のなかでは、好ましくは、第1複合酸化物としてアルミナと、第2複合酸化物としてジルコニア系複合酸化物とを含み、アルミナおよびジルコニア系複合酸化物が、それぞれRhを担持する複合酸化物が挙げられる。
【0072】
アルミナおよびジルコニア系複合酸化物にRhを担持させることにより、三元触媒4の排ガス浄化性能の向上を図ることができる。
【0073】
複合酸化物全体としてのRh含有量は、例えば、複合酸化物100質量部に対して、例えば、0.01〜20質量部であり、好ましくは、0.1〜5質量部である。
【0074】
第1複合酸化物がRhを含有する場合における、Rh含有量は、第1複合酸化物100質量部に対して、例えば、0.01〜20質量部、好ましくは、0.1〜5質量部である。
【0075】
また、第2複合酸化物がRhを含有する場合における、Rh含有量は、例えば、第2複合酸化物100質量部に対して、例えば、0.01〜20質量部、好ましくは、0.1〜5質量部である。
【0076】
このような内側層は、例えば、スラリーコート法などの公知の方法により、触媒担体上に形成される。
【0077】
外側層は、例えば、貴金属としてPdのみを含有(担持、または、組成として含有)する複合酸化物を含有している。
【0078】
複合酸化物としては、例えば、上記した複合酸化物などが挙げられる。
【0079】
このような複合酸化物は、単独で使用してもよく、あるいは、併用することもできる。
【0080】
このような複合酸化物のなかでは、好ましくは、2種以上の複合酸化物の併用が挙げられる。
【0081】
複合酸化物を2種類以上併用する場合には、複合酸化物は、第1複合酸化物と、第1複合酸化物とは種類の異なる第2複合酸化物とを含有する。
【0082】
第1複合酸化物としては、上記の複合酸化物のいずれを用いてもよいが、好ましくは、アルミナが挙げられる。
【0083】
第2複合酸化物としては、第1複合酸化物(好ましくは、アルミナ)と種類の異なる複合酸化物であれば、上記の複合酸化物のいずれを用いてもよいが、好ましくは、セリア系複合酸化物が挙げられる。
【0084】
このようにセリア系複合酸化物を第2複合酸化物として用いれば、セリア系複合酸化物が酸素吸放出材として作用し、炭化水素浄化触媒3の酸素吸放出性能を調整し、使用初期から、安定した酸素ストレージ能を良好に維持できる。
【0085】
また、複合酸化物が、第1複合酸化物と第2複合酸化物とを含有する場合には、Pdは、第1複合酸化物または第2複合酸化物のいずれかに含有されていればよく、第1複合酸化物および第2複合酸化物の両方に含有されていてもよい。
【0086】
このような複合酸化物のなかでは、好ましくは、第1複合酸化物としてアルミナと、第2複合酸化物としてセリア系複合酸化物とを含み、第1複合酸化物としてのアルミナがPdを担持する複合酸化物が挙げられる。
【0087】
アルミナにPdを担持させることにより、炭化水素浄化触媒3の炭化水素浄化性能の向上を図ることができる。
【0088】
複合酸化物全体としてのPd含有量は、例えば、複合酸化物100質量部に対して、例えば、0.01〜20質量部であり、好ましくは、0.1〜5質量部である。
【0089】
第1複合酸化物がPdを含有する場合における、Pd含有量は、第1複合酸化物100質量部に対して、例えば、0.01〜20質量部、好ましくは、0.1〜10質量部である。
【0090】
また、外側層には、さらに、Ba、Ca、Sr、Mg、Laの硫酸塩、炭酸塩、硝酸塩および/または酢酸塩を含有させてもよい。硫酸塩、炭酸塩、硝酸塩および/または酢酸塩を含有させれば、Pdの炭化水素(HC)などの被毒を抑制することができ、触媒活性の低下を防止することができる。
【0091】
このような硫酸塩、炭酸塩、硝酸塩および/または酢酸塩のなかでは、好ましくは、硫酸バリウムが挙げられる。
【0092】
このような外側層は、例えば、スラリーコート法などの公知の方法により、触媒担体上に形成された内側層上に形成される。
【0093】
これにより、触媒担体上に、コート層(内側層および外側層)が形成され、三元触媒4を得ることができる。
【0094】
このように調製される三元触媒4のRh担持量は、例えば、触媒担体1Lあたり、0.01〜5g、好ましくは、0.1〜3gである。
【0095】
また、このような三元触媒4のPd担持量は、例えば、触媒担体1Lあたり、0.1〜10g、好ましくは、1〜5gである。
【0096】
また、このような三元触媒4のコート層の担持量は、例えば、触媒担体1Lあたり、100〜350g、好ましくは、150〜300gである。
【0097】
なお、このような三元触媒4において、内側層の担持量は、触媒担体1Lあたり、50〜200、好ましくは、100〜150gであり、また、外側層の担持量は、触媒担体1Lあたり、50〜200g、好ましくは、70〜120gである。
【0098】
そして、三元触媒4は、触媒収容部11に収容されている。これにより、内燃機関6から排出された排気ガスが、触媒収容部11を通過する際に、排気ガス中の炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NO)などが浄化される。
【0099】
次に、排ガス浄化システム1による排気ガスの浄化について説明する。
【0100】
内燃機関6から排出される排気ガスは、内燃機関6に接続されるエキゾーストマニホールド10の分岐部14の内部空間を通過し、合流部15の内部空間において合流される。
【0101】
このとき、合流部15の内部空間には、炭化水素浄化触媒3が配置されているため、炭化水素浄化触媒3により、排気ガス中の炭化水素(HC)が浄化される。詳しくは、炭化水素浄化触媒3は、三元触媒4よりもガス流路2において上流側に配置されているため、排気ガスの熱により相対的に早く暖められ、早期に活性化される。これによって、内燃機関6を冷機状態から始動(コールドスタート)した場合であっても、炭化水素(HC)を効率よく浄化することができる。
【0102】
さらに、炭化水素浄化触媒3の活性化にともなって、排ガス浄化システム1全体の温度が上昇する。つまり、三元触媒4の温度を上昇させることができ、三元触媒4の活性化を図ることができる。
【0103】
次いで、エキゾーストマニホールド10の合流部15を通過した排気ガスは、ターボチャージャー5に供給される。ターボチャージャー5に供給された排気ガスは、ターボチャージャー5に設けられるタービン(図示せず)を回転させた後、ターボチャージャー5の排気口(図示せず)から、第1エキゾーストパイプ12に排出される。一方、ターボチャージャー5は、タービン(図示せず)の回転力により、遠心式圧縮機(図示せず)を駆動させて、圧縮した空気を内燃機関6に送り込む。これによって、内燃機関6の熱効率の向上を図ることができる。
【0104】
そして、ターボチャージャー5を通過した排気ガスは、触媒収容部11に供給され、触媒収容部11の内部空間に収容される三元触媒4により、排気ガスが含有する炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)などが浄化される。
【0105】
このような排ガス浄化システム1によれば、ガス流路2において、三元触媒4よりも上流側の第1エキゾーストパイプ12の合流部15に、貴金属としてPdのみを含有する層を有する炭化水素浄化触媒3が配置されている。そのため、内燃機関6を冷機状態から始動(コールドスタート)した場合であっても、内燃機関6の熱により、炭化水素浄化触媒3が三元触媒4よりも相対的に早く暖められ、炭化水素浄化触媒3が早期に活性化される。その結果、炭化水素(HC)排出量の低減を図ることができる。
【0106】
したがって、排ガス浄化システム1によれば、内燃機関6を冷機状態から始動(コールドスタート)した場合であっても、排気ガス中の炭化水素(HC)の浄化効率の向上を図ることができる。
【0107】
また、排ガス浄化システム1では、ガス流路2にターボチャージャー5が設けられており、内燃機関6の熱効率の向上を図ることができる。一方、このような場合、内燃機関6から排出される排気ガスの熱量がターボチャージャー5に奪われ、炭化水素浄化触媒3および三元触媒4の温度上昇、すなわち活性化を十分に図ることができない場合がある。
【0108】
しかし、排ガス浄化システム1によれば、炭化水素浄化触媒3が、エキゾーストマニホールド10の合流部15に配置されている。つまり、炭化水素浄化触媒3は、ガス流路2におけるターボチャージャー5よりも上流側に配置されている。
【0109】
そのため、内燃機関6から排出される排気ガスの熱量により、効率よく炭化水素浄化触媒3が暖められて、早期の活性化を図ることができる。
【0110】
さらに、炭化水素浄化触媒3の活性化にともなって、排ガス浄化システム1全体の温度が上昇し、ひいては、触媒収容部11に収容される三元触媒4の活性化を図ることができる。
【0111】
また、排ガス浄化システム1は、以下の変形例で実施することもできる。
【0112】
上記した排ガス浄化システム1では、炭化水素浄化触媒3は、エキゾーストマニホールド10の合流部15に配置されたが、図1の仮想線で示すように、第1エキゾーストパイプ12や、触媒収容部11における三元触媒4の上流側に設けることもできる。
【0113】
触媒収容部11に炭化水素浄化触媒3を設ける場合、合流部15に炭化水素浄化触媒3を設ける場合と比較して、大容量の炭化水素浄化触媒3を設けることができる。
【0114】
これによって、炭化水素(HC)のさらなる浄化効率の向上を図ることができる。
【0115】
さらには、エキゾーストマニホールド10の合流部15、第1エキゾーストパイプ12、触媒収容部11のすべてに、炭化水素浄化触媒3を設けることもできる。
【実施例】
【0116】
次に、製造例、実施例および比較例を挙げて、本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの製造例、実施例および比較例により限定されるものではない。
製造例1
(Pd/θ−Al粉末の製造)
θアルミナに、ジニトロアンミンパラジウム硝酸水溶液を含浸させ、乾燥後、電気炉にて、600℃で3時間熱処理(焼成)することにより、Pd担持θアルミナ粉末を得た。
【0117】
この粉末のPd担持量は、粉末40gに対して、Pd3.00gであった。
製造例2
(1次焼成体(Ce0.50Zr0.450.05Oxide粉末)の製造)
セリウムメトキシプロピレート[Ce(OCH(CH)CHOCH]をCe換算で0.1molと、ジルコニウムメトキシプロピレート[Zr(OCH(CH)CHOCH]をZr換算で0.090molと、イットリウムメトキシプロピレート[Y(OCH(CH)CHOCH]をY換算で0.01molと、トルエン200mLとを配合して、撹拌溶解することにより、混合アルコキシド溶液を調製した。さらに、この混合アルコキシド溶液に、脱イオン水80mLを滴下して、加水分解した。
【0118】
次いで、加水分解された溶液から、トルエンおよび脱イオン水を留去し、乾固させて、前駆体を得た。さらに、この前駆体を、60℃で24時間通風乾燥させた後、電気炉にて、450℃で3時間熱処理(焼成)することにより、Ce0.50Zr0.450.05Oxideで示される耐熱性酸化物(1次焼成体)の粉末を得た。
製造例3
(2次焼成体(Ce0.50Zr0.450.05Oxide粉末)の製造)
製造例2で得られた耐熱性酸化物(1次焼成体)の粉末を、電気炉にて、1000℃で5時間熱処理(焼成)することにより、Ce0.50Zr0.450.05Oxideで示される複合酸化物(2次焼成体)の粉末を得た。
製造例4
(Rh/θ−Al粉末の製造)
θアルミナに、硝酸ロジウム水溶液を含浸させ、乾燥後、電気炉にて、600℃で3時間熱処理(焼成)することにより、Rh担持θアルミナ粉末を得た。
【0119】
この粉末のRh担持量は、粉末48gに対して、Rh0.25gであった。
製造例5
(Zr0.78Ce0.16La0.02Nd0.04Oxide粉末の製造)
ジルコニウムメトキシプロピレートをZr換算で0.156molと、セリウムメトキシプロピレートをCe換算で0.032molと、ランタンメトキシプロピレート[La(OCH(CH)CHOCH]をLa換算で0.004molと、ネオジムメトキシプロピレート[Nd(OCH(CH)CHOCH]をNd換算で0.008molと、トルエン200mLとを配合して、撹拌溶解することにより、混合アルコキシド溶液を調製した。さらに、この混合アルコキシド溶液に、脱イオン水80mLを滴下して、加水分解した。
【0120】
次いで、加水分解された溶液から、トルエンおよび脱イオン水を留去し、乾固させて、前駆体を得た。さらに、この前駆体を、60℃で24時間通風乾燥させた後、電気炉にて、450℃で3時間熱処理(焼成)することにより、Zr0.78Ce0.16La0.02Nd0.04Oxideで示される耐熱性酸化物の粉末を得た。
製造例6
(Rh/Zr0.778Ce0.160La0.020Nd0.040Rh0.002Oxide粉末の製造)
製造例5で得られたZr0.78Ce0.16La0.02Nd0.04Oxide粉末89.70gに、硝酸ロジウム水溶液(Rh換算で0.12g)を含浸させ、乾燥後、電気炉にて、800℃で3時間熱処理(焼成)することにより、Zr0.778Ce0.160La0.020Nd0.040Rh0.002Oxide粉末を得た。
【0121】
次いで、この粉末89.82gに硝酸ロジウム水溶液(Rh換算で0.18g)を含浸させ、乾燥後、電気炉にて、500℃で3時間焼成することにより、Rh担持Zr0.778Ce0.160La0.020Nd0.040Rh0.002Oxide粉末を得た。
【0122】
この粉末のRh担持および含有量は、粉末72gに対して、Rh0.30gの割合であった。
【0123】
実施例1
(炭化水素浄化触媒の調製)
製造例1で得られたPd担持θ−Al粉末、製造例3で得られたCe0.50Zr0.450.05Oxideで示される複合酸化物(2次焼成体)の粉末、および、BaSOを、ボールミルにて混合および粉砕し、これに蒸留水を加えてスラリーを調製した。このスラリーを、モノリス担体の各セルの内表面にコーティングして、乾燥させた後、600℃で3時間焼成することにより、Pd含有層を形成した。
【0124】
Pd含有層は、モノリス担体1Lあたり、Pd担持θ−Al粉末を40g(Pd担持量3.00g)、複合酸化物(2次焼成体)の粉末を36g、および、BaSOを16g、それぞれ担持するように形成した。
【0125】
これにより、1層のコート層(Pd含有層)のみからなる炭化水素浄化触媒を得た。炭化水素浄化触媒のPd担持量は、3.00g/Lであり、コート層の担持量は、モノリス担体1Lあたり、92g(容積:306mL)であった。
(三元触媒の調製)
製造例4で得られたRh担持θアルミナ粉末、および、製造例6で得られたRh担持Zr0.778Ce0.160La0.020Nd0.040Rh0.002Oxideを、ボールミルにて混合および粉砕し、これに蒸留水を加えてスラリーを調製した。このスラリーを、モノリス担体の各セルの内表面にコーティングして、乾燥させた後、600℃で3時間焼成することにより、内側層を形成した。
【0126】
上記内側層は、モノリス担体1Lあたり、Rh担持θ−Al粉末を48g(Rh担持量0.25g)、複合酸化物(2次焼成体)の粉末を72g(Rh担持量0.30g)、それぞれ担持するように形成した。
【0127】
次いで、製造例1で得られたPd担持θ−Al粉末、製造例3で得られたCe0.50Zr0.450.05Oxideで示される複合酸化物(2次焼成体)の粉末、および、BaSOを、ボールミルにて混合および粉砕し、これに蒸留水を加えてスラリーを調製した。このスラリーを、上記モノリス担体の内側層の表面にコーティングして、乾燥させた後、600℃で3時間焼成することにより、外側層を形成した。
【0128】
上記外側層は、モノリス担体1Lあたり、Pd担持θアルミナ粉末を40g(Pd担持量3.00g)、複合酸化物(2次焼成体)の粉末を36g、および、BaSOを16g、それぞれ担持するように形成した。
【0129】
これにより、2層コート(内側層および外側層)からなるコート層を有する三元触媒を得た。三元触媒全体でのPdおよびRh担持量は、それぞれ、3.00g/Lおよび0.55g/Lであり、コート層の担持量は、モノリス担体1Lあたり、212g(内側層:120g、外側層:92g)(容積:612mL)であった。
(排ガス浄化システムの作製)
炭化水素浄化触媒を、触媒収容部11に収容し、三元触媒を、触媒収容部11において炭化水素浄化触媒の下流側に収容した。
【0130】
これによって、排ガス浄化システムが作製された。
【0131】
実施例2
炭化水素浄化触媒を下記のように調製した以外は、実施例1と同様にして、排ガス浄化システムを作製した。
(炭化水素浄化触媒の調製)
β型ゼオライトおよびアルミナを、ボールミルにて混合および粉砕し、これに蒸留水を加えてスラリーを調製した。このスラリーを、モノリス担体の各セルの内表面にコーティングして、乾燥させた後、600℃で3時間焼成することにより、炭化水素吸着層(内側層)を形成した。
【0132】
炭化水素吸着層は、モノリス担体1Lあたり、β型ゼオライトを50g、および、アルミナを70g、それぞれ担持するように形成した。
【0133】
次いで、製造例1で得られたPd担持θ−Al粉末、製造例3で得られたCe0.50Zr0.450.05Oxideで示される複合酸化物(2次焼成体)の粉末、および、BaSOを、ボールミルにて混合および粉砕し、これに蒸留水を加えてスラリーを調製した。このスラリーを、上記モノリス担体の炭化水素吸着層の表面にコーティングして、乾燥させた後、600℃で3時間焼成することにより、Pd含有層(外側層)を形成した。
【0134】
Pd含有層は、モノリス担体1Lあたり、Pd担持θ−Al粉末を40g(Pd担持量3.00g)、複合酸化物(2次焼成体)の粉末を36g、および、BaSOを16g、それぞれ担持するように形成した。
【0135】
これにより、2層コートからなるコート層を有する炭化水素浄化触媒を得た。炭化水素浄化触媒のPd担持量は、3.00g/Lであり、コート層の担持量は、モノリス担体1Lあたり、212g(容積:306mL)であった。
実施例3
炭化水素浄化触媒を、エキゾーストマニホールド10の合流部15に配置した点以外は、実施例1と同様にして、排ガス浄化システムを作製した。このとき、炭化水素浄化触媒のPd担持量は、3g/Lであり、コート層の担持量は、モノリス担体1Lあたり、39g(容積:13mL)であった。
実施例4
炭化水素浄化触媒を、第1エキゾーストパイプ12に配置した点以外は、実施例1と同様にして、排ガス浄化システムを作製した。このとき、炭化水素浄化触媒のPd担持量は、3g/Lであり、コート層の担持量は、モノリス担体1Lあたり、156g(容積:52mL)であった。
比較例1
炭化水素浄化触媒に代えて、下記の炭化水素吸着材を用いた点以外は、実施例1と同様にして、排ガス浄化システムを作製した。
(炭化水素吸着材の調製)
β型ゼオライトおよびアルミナを、ボールミルにて混合および粉砕し、これに蒸留水を加えてスラリーを調製した。このスラリーを、モノリス担体の各セルの内表面に塗布することにより、炭化水素吸着材を形成した。
【0136】
炭化水素吸着材は、モノリス担体1Lあたり、β型ゼオライトを50g、および、アルミナを70g、それぞれ担持するように形成した。
比較例2
炭化水素浄化触媒に代えて、上記実施例1で調製した三元触媒を用いた点以外は、実施例1と同様にして、排ガス浄化システムを作製した。
比較例3
炭化水素浄化触媒を設けなかった点以外は、実施例1と同様にして、排ガス浄化システムを作製した。
【0137】
評価試験
1.耐久試験
排気量4リッター・V型8気筒エンジンベンチの片バンク(4気筒)に、実施例1〜4および比較例1〜3の排ガス浄化システムを連結し、エンジンベンチを40時間連続して運転することによって、市場での6万kmに相当する耐久試験を実施した。
2.車両評価
排気量660ccエンジンを実車に搭載し、このエンジンに、上記耐久試験を実施した各排ガス浄化システムをそれぞれ連結した。そして、実施例1,2および比較例1,2の排ガス浄化システムが搭載された実車を、冷機始動モードであるJC08Cモード(コールド)および暖機モードであるJC08Hモード(ホット)(道路運送車両の保安基準の細目を定める告示(平成14年国土交通省告示第619号)別添42に規定)で走行させ、単位走行距離あたりのNMHC(非メタン炭化水素)の排出量(エミッション)を測定した。結果を図2に示す。
【0138】
また、実施例3,4および比較例3の排ガス浄化システムが搭載された実車を、冷機始動モードであるJC08Cモード(コールド)で走行させ、始動からの時間に対する、NMHC(非メタン炭化水素)の排出量(エミッション)を測定した。結果を図3および図4に示す。
【符号の説明】
【0139】
1 排ガス浄化システム
2 ガス流路
3 炭化水素浄化触媒
4 三元触媒
5 ターボチャージャー
6 内燃機関



【特許請求の範囲】
【請求項1】
内燃機関から排出される排気ガスのガス流路と、
前記ガス流路の途中に設けられ、触媒担体上に担持されるコート層を有する炭化水素浄化触媒と、
前記ガス流路における前記炭化水素浄化触媒よりも下流側に設けられる排ガス浄化触媒とを備え、
前記コート層は、貴金属としてPdのみを含有することを特徴とする、排ガス浄化システム。
【請求項2】
前記コート層が、Pdを含有する層のみからなることを特徴とする、請求項1に記載の排ガス浄化システム。
【請求項3】
さらに、前記ガス流路の途中に過給機が設けられ、
前記炭化水素浄化触媒が、前記ガス流路における前記過給機よりも上流側に設けられ、
前記排ガス浄化触媒が、前記ガス流路における前記過給機よりも下流側に設けられることを特徴とする、請求項1または2に記載の排ガス浄化システム。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2012−215108(P2012−215108A)
【公開日】平成24年11月8日(2012.11.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−80441(P2011−80441)
【出願日】平成23年3月31日(2011.3.31)
【出願人】(000002967)ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【Fターム(参考)】