JP2554340B2 - 排気ガス浄化装置 - Google Patents
排気ガス浄化装置Info
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- JP2554340B2 JP2554340B2 JP62238197A JP23819787A JP2554340B2 JP 2554340 B2 JP2554340 B2 JP 2554340B2 JP 62238197 A JP62238197 A JP 62238197A JP 23819787 A JP23819787 A JP 23819787A JP 2554340 B2 JP2554340 B2 JP 2554340B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust gas
- catalyst
- carrier
- zinc
- reducing component
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ディーゼル機関等の燃焼装置から排出され
る排気ガス中の窒素酸化物を低減する排気ガス浄化装置
に関するものである。
る排気ガス中の窒素酸化物を低減する排気ガス浄化装置
に関するものである。
（従来技術） 一般にディーゼル機関では、燃焼ガスが酸化雰囲気に
あるために窒素酸化物の浄化処理が困難である。また、
ガソリン機関においても、燃費の改善を図るために空燃
比をリーン状態に設定した場合には燃焼ガスが酸化雰囲
気状態となって排気ガス中の窒素酸化物を低減させるこ
とが困難となる。
あるために窒素酸化物の浄化処理が困難である。また、
ガソリン機関においても、燃費の改善を図るために空燃
比をリーン状態に設定した場合には燃焼ガスが酸化雰囲
気状態となって排気ガス中の窒素酸化物を低減させるこ
とが困難となる。
このため、例えば特開昭61−185612号公報に示される
ように、排気ガス中に水を主体とする還元物質生成物を
添加して水性ガス反応を生じさせることにより、排気ガ
スを還元雰囲気状態とした後、３元触媒等を用いて窒素
酸化物を低減させるようにした技術が知られている。し
かし、上記従来技術では、水性ガス反応を生じさせるた
めに排気ガスを800℃以上の高温状態に保持する必要が
あり、使用条件が制限されるとともに、多量の還元物質
生成物を収容する大型の容器を設ける必要があり、装置
が大型化するという問題がある。また、上記還元物質生
成物として水を使用した場合には、装置に錆が発生し易
いとともに、上記水が分解することによって発生する酸
素が触媒を酸化させて劣化させるという問題があった。
ように、排気ガス中に水を主体とする還元物質生成物を
添加して水性ガス反応を生じさせることにより、排気ガ
スを還元雰囲気状態とした後、３元触媒等を用いて窒素
酸化物を低減させるようにした技術が知られている。し
かし、上記従来技術では、水性ガス反応を生じさせるた
めに排気ガスを800℃以上の高温状態に保持する必要が
あり、使用条件が制限されるとともに、多量の還元物質
生成物を収容する大型の容器を設ける必要があり、装置
が大型化するという問題がある。また、上記還元物質生
成物として水を使用した場合には、装置に錆が発生し易
いとともに、上記水が分解することによって発生する酸
素が触媒を酸化させて劣化させるという問題があった。
（発明の目的） 本発明は、上記問題点を解決するためになされたもの
であり、還元物質生成物を添加することなく排気ガスを
酸化雰囲気から還元雰囲気に変化させることができ、簡
単な構成で排気ガス中の窒素酸化物を効果的に低減させ
ることができる排気ガス浄化装置を提供するものであ
る。
であり、還元物質生成物を添加することなく排気ガスを
酸化雰囲気から還元雰囲気に変化させることができ、簡
単な構成で排気ガス中の窒素酸化物を効果的に低減させ
ることができる排気ガス浄化装置を提供するものであ
る。
（発明の構成） 本発明は、担体表面に亜鉛が担持された還元成分生成
部を設けるとともに、この還元成分生成部の排気流出口
を、還流雰囲気のもとで窒素酸化物を浄化する窒素酸化
物浄化用触媒の排気流入口に接続したものである。
部を設けるとともに、この還元成分生成部の排気流出口
を、還流雰囲気のもとで窒素酸化物を浄化する窒素酸化
物浄化用触媒の排気流入口に接続したものである。
上記の構成によれば、排気ガス中の二酸化イオウが酸
素および水分と反応することにより生成された硫酸が還
元成分生成物の亜鉛と反応して水素と硫酸亜鉛が生成さ
れ、上記水素の存在によって排気ガスが酸素稀薄状態の
還元雰囲気となって窒素酸化物浄化用触媒に供給され、
この窒素酸化物浄化用触媒により、排気ガス中の窒素酸
化物が比較的低温領域で効果的に還元されて浄化処理さ
れることとなる。
素および水分と反応することにより生成された硫酸が還
元成分生成物の亜鉛と反応して水素と硫酸亜鉛が生成さ
れ、上記水素の存在によって排気ガスが酸素稀薄状態の
還元雰囲気となって窒素酸化物浄化用触媒に供給され、
この窒素酸化物浄化用触媒により、排気ガス中の窒素酸
化物が比較的低温領域で効果的に還元されて浄化処理さ
れることとなる。
（実施例） 第１図は、本発明に係る排気ガス浄化装置の実施例を
示している。この排気ガス浄化装置は、ディーゼル機関
等の排気通路に設置された酸化触媒１と、この酸化触媒
１の下流側に設置された還元触媒からなる窒素酸化物浄
化用触媒２と、この窒素酸化物浄化触媒２と並列に設置
された還元成分生成部３とを備え、この還元成分生成部
３の排気流出口４と、上記窒素酸化物浄化用触媒２の排
気流入口５とが連通管６を介して接続されている。
示している。この排気ガス浄化装置は、ディーゼル機関
等の排気通路に設置された酸化触媒１と、この酸化触媒
１の下流側に設置された還元触媒からなる窒素酸化物浄
化用触媒２と、この窒素酸化物浄化触媒２と並列に設置
された還元成分生成部３とを備え、この還元成分生成部
３の排気流出口４と、上記窒素酸化物浄化用触媒２の排
気流入口５とが連通管６を介して接続されている。
上記酸化触媒１は、白金、パラジウムもしくは白金と
パラジウムの合金等からなる触媒成分を担体上に担持さ
せたものであり、排気ガス中の炭化水素および一酸化炭
素を酸化して浄化処理するとともに、排気ガス中の二酸
化イオウを酸化した後に水と反応させることによって硫
酸を生成するように構成されている。
パラジウムの合金等からなる触媒成分を担体上に担持さ
せたものであり、排気ガス中の炭化水素および一酸化炭
素を酸化して浄化処理するとともに、排気ガス中の二酸
化イオウを酸化した後に水と反応させることによって硫
酸を生成するように構成されている。
この酸化触媒１を製造するには、例えばγ−アルミナ
100g、ベーマイト（水和アルミナ）100g、水240ccに硝
酸1.6ccを加えて撹拌混合することにより形成したスラ
リー液に、容量が1.0程度のハニカム構造の担体を浸
漬してその表面に上記スラリーを付着させる。そして余
分なスラリーを高圧ブロー等によって除去した後、150
℃の温度で約30分間乾燥し、次いで550℃の温度で約1.5
時間焼成することにより、担体の表面にアルミナコート
層を形成する。次に、塩化パラジウム等を溶解させてな
る水溶液中に上記担体を浸漬し、上記アルミナコート層
にパラジウム等の触媒成分を含浸させる。このようにし
て、アルミナコート層が担体に対して2wt％程度の割合
で被覆形成され、パラジウム等の触媒成分が担体に対し
て1.6〜2.0g/程度の割合で担持されてなる酸化触媒１
が形成される。
100g、ベーマイト（水和アルミナ）100g、水240ccに硝
酸1.6ccを加えて撹拌混合することにより形成したスラ
リー液に、容量が1.0程度のハニカム構造の担体を浸
漬してその表面に上記スラリーを付着させる。そして余
分なスラリーを高圧ブロー等によって除去した後、150
℃の温度で約30分間乾燥し、次いで550℃の温度で約1.5
時間焼成することにより、担体の表面にアルミナコート
層を形成する。次に、塩化パラジウム等を溶解させてな
る水溶液中に上記担体を浸漬し、上記アルミナコート層
にパラジウム等の触媒成分を含浸させる。このようにし
て、アルミナコート層が担体に対して2wt％程度の割合
で被覆形成され、パラジウム等の触媒成分が担体に対し
て1.6〜2.0g/程度の割合で担持されてなる酸化触媒１
が形成される。
上記窒素酸化物浄化用触媒２は、白金ロジウム系の還
元触媒成分を担体上に担持させたものであり、排気ガス
中の一酸化窒素もしくは二酸化窒素等の窒素酸化物を還
元して浄化処理するように構成されている。この窒素酸
化物浄化用触媒２を製造するには、上記酸化触媒１と同
様の方法で担体上にアルミナコート層を形成した後、こ
のアルミナコート層に白金ロジウム系の触媒成分を含浸
させるようにする。この触媒成分の担体量は、担体に対
して1.6〜3.0g/程度てあり、白金とロジウムの比率は
３対１程度の範囲とする。
元触媒成分を担体上に担持させたものであり、排気ガス
中の一酸化窒素もしくは二酸化窒素等の窒素酸化物を還
元して浄化処理するように構成されている。この窒素酸
化物浄化用触媒２を製造するには、上記酸化触媒１と同
様の方法で担体上にアルミナコート層を形成した後、こ
のアルミナコート層に白金ロジウム系の触媒成分を含浸
させるようにする。この触媒成分の担体量は、担体に対
して1.6〜3.0g/程度てあり、白金とロジウムの比率は
３対１程度の範囲とする。
また、上記還元成分生成部３は、担体上に亜鉛を担持
させたものであり、この亜鉛が上記酸化触媒１から排出
された排気ガス中の硫酸と反応することにより、水素と
硫酸亜鉛を発生させ、この水素によって排気ガスを酸素
稀薄状態の還元雰囲気にするように構成されている。こ
の還元成分生成部３は、82g程度の硫酸亜鉛（ZnSO4・7H
2O）を約180ccの水に溶解させてなる水溶液中に、容量
が0.5〜1.0程度のフォームタイプの担体を浸漬し、そ
の表面に上記硫酸亜鉛を付着させた後、150℃程度の温
度で約30分間乾燥させるとともに、500℃程度の温度で
約１時間焼成することにより、亜鉛を上記担体に担持さ
せる。この亜鉛の担持量は、担体に対して２〜10wt％程
度である。
させたものであり、この亜鉛が上記酸化触媒１から排出
された排気ガス中の硫酸と反応することにより、水素と
硫酸亜鉛を発生させ、この水素によって排気ガスを酸素
稀薄状態の還元雰囲気にするように構成されている。こ
の還元成分生成部３は、82g程度の硫酸亜鉛（ZnSO4・7H
2O）を約180ccの水に溶解させてなる水溶液中に、容量
が0.5〜1.0程度のフォームタイプの担体を浸漬し、そ
の表面に上記硫酸亜鉛を付着させた後、150℃程度の温
度で約30分間乾燥させるとともに、500℃程度の温度で
約１時間焼成することにより、亜鉛を上記担体に担持さ
せる。この亜鉛の担持量は、担体に対して２〜10wt％程
度である。
上記構成の排気ガス浄化装置は、酸化触媒１において
生成された硫酸を還元成分生成部３に供給し、この硫酸
と、還元成分生成部３の担体に担持された亜鉛とを反応
させることにより、下式（１）に示すように水素を発生
させて排気ガスを還元雰囲気にする。
生成された硫酸を還元成分生成部３に供給し、この硫酸
と、還元成分生成部３の担体に担持された亜鉛とを反応
させることにより、下式（１）に示すように水素を発生
させて排気ガスを還元雰囲気にする。
H2SO4＋Zn→ZnSO4＋H2 ……（１） そして、上記水素を有する排気ガスが連通管６を通っ
て窒素酸化物浄化用触媒２の排気流入口５に供給され、
上記窒素酸化物浄化用触媒２が酸素稀薄状態の還元状態
となるため、低温領域で下式（２）に示すように排気ガ
ス中の窒素酸化物を効果的に還元して浄化処理すること
ができる。
て窒素酸化物浄化用触媒２の排気流入口５に供給され、
上記窒素酸化物浄化用触媒２が酸素稀薄状態の還元状態
となるため、低温領域で下式（２）に示すように排気ガ
ス中の窒素酸化物を効果的に還元して浄化処理すること
ができる。
NO＋H2→1/2N2＋H2O NO2＋2H2→1/2N2＋2H2O ……（２） 次に上記還元成分生成部３を有する本発明の排気ガス
浄化装置と、還元成分生成部がない従来装置との性能を
比較するために行なった排気ガス浄化テストについて説
明する。本発明の排気ガス浄化装置としては、容量1.0
の担体に対してアルミナコート層が21wt％の割合で被
覆されるとともに、パラジウムからなる触媒成分が1.6g
/の割合で担持されてなる酸化触媒１と、容量1.0の
担体に対してアルミナコート層が21wt％の割合で被覆さ
れるとともに、５対１の比率の白金およびロジウムから
なる触媒成分が担体に対して2.0g/の割合で担持され
てなる窒素酸化物浄化用触媒２と、容量0.8の担体に
対して亜鉛が10wt％の割合で担持されてなる還元成分生
成部３とからなるものを使用した。
浄化装置と、還元成分生成部がない従来装置との性能を
比較するために行なった排気ガス浄化テストについて説
明する。本発明の排気ガス浄化装置としては、容量1.0
の担体に対してアルミナコート層が21wt％の割合で被
覆されるとともに、パラジウムからなる触媒成分が1.6g
/の割合で担持されてなる酸化触媒１と、容量1.0の
担体に対してアルミナコート層が21wt％の割合で被覆さ
れるとともに、５対１の比率の白金およびロジウムから
なる触媒成分が担体に対して2.0g/の割合で担持され
てなる窒素酸化物浄化用触媒２と、容量0.8の担体に
対して亜鉛が10wt％の割合で担持されてなる還元成分生
成部３とからなるものを使用した。
また、従来装置としては、本発明装置から還元成分生
成部３を除去したものを使用した。両装置に導入される
テストガスは、空燃比が35の混合気を排気量2000ccのエ
ンジンで燃焼させたものを使用した。
成部３を除去したものを使用した。両装置に導入される
テストガスは、空燃比が35の混合気を排気量2000ccのエ
ンジンで燃焼させたものを使用した。
そして、本発明に係る排気ガス浄化装置と、上記従来
装置とにつき、窒素酸化物の浄化率を測定した結果、第
２図に示すようなデータが得られた。このデータから線
ａで示す本発明装置の浄化性能が線ｂで示す従来装置に
比べて改善されていることがわかる。特に、触媒入口温
度が400℃程度の領域において、本発明装置の浄化性能
が良好状態となることが確認された。
装置とにつき、窒素酸化物の浄化率を測定した結果、第
２図に示すようなデータが得られた。このデータから線
ａで示す本発明装置の浄化性能が線ｂで示す従来装置に
比べて改善されていることがわかる。特に、触媒入口温
度が400℃程度の領域において、本発明装置の浄化性能
が良好状態となることが確認された。
次に、上記還元成分生成部３の担体に担持される亜鉛
の担持量の適正値を選択するために400℃の温度条件下
で行なったテスト結果を示す。すなわち、窒素酸化物の
浄化性能は、第３図に示すように、担体に対する亜鉛の
担持量を2wt％以上にすれば良好となる。また、上記亜
鉛の剥離量は、第４図に示すように、担体に対する亜鉛
の担持量を10wt％以下とすれば小さく抑えることができ
る。したがって、担体に対する亜鉛の担持量は２〜10wt
％程度とすることが好ましい。
の担持量の適正値を選択するために400℃の温度条件下
で行なったテスト結果を示す。すなわち、窒素酸化物の
浄化性能は、第３図に示すように、担体に対する亜鉛の
担持量を2wt％以上にすれば良好となる。また、上記亜
鉛の剥離量は、第４図に示すように、担体に対する亜鉛
の担持量を10wt％以下とすれば小さく抑えることができ
る。したがって、担体に対する亜鉛の担持量は２〜10wt
％程度とすることが好ましい。
なお、上記実施例では窒素酸化物浄化用触媒２と、還
元成分生成部３とを並列に設置しているが、両者を直列
に配置し、還元成分生成部３を生成された水素が排気通
路を通って窒素酸化物浄化用触媒２に直接供給されるよ
うに構成してもよい。しかし、上記窒素酸化物浄化用触
媒２と還元成分生成部３とを直列に設置した場合には、
エンジンの背圧が高くなって出力が低下するため、両者
を並列に設置することが望ましい。
元成分生成部３とを並列に設置しているが、両者を直列
に配置し、還元成分生成部３を生成された水素が排気通
路を通って窒素酸化物浄化用触媒２に直接供給されるよ
うに構成してもよい。しかし、上記窒素酸化物浄化用触
媒２と還元成分生成部３とを直列に設置した場合には、
エンジンの背圧が高くなって出力が低下するため、両者
を並列に設置することが望ましい。
また、上記窒素酸化物浄化用触媒２と還元成分生成部
３とを並列に設置して排気ガスの一部のみを還元成分生
成部３に導入するように構成した場合には、上記還元成
分生成部３が排気ガスにより過度に加熱されるのを防止
できるため、この還元成分生成部３の機能が阻害される
のを効果的に防止できるという利点がある。すなわち、
上記還元成分生成部３の担体に付着された硫酸亜鉛は、
温度が740℃以上となると亜鉛が酸化されて酸化亜鉛と
なり、上記（１）式で示す水素生成作用が損なわれる
が、上記のように排気ガスの導入量を制限するようにし
た場合には、還元成分生成部３が排気ガスにより740℃
以上に加熱されるのを防止できるため、上記水素生成機
能を良好状態に維持することができるのである。
３とを並列に設置して排気ガスの一部のみを還元成分生
成部３に導入するように構成した場合には、上記還元成
分生成部３が排気ガスにより過度に加熱されるのを防止
できるため、この還元成分生成部３の機能が阻害される
のを効果的に防止できるという利点がある。すなわち、
上記還元成分生成部３の担体に付着された硫酸亜鉛は、
温度が740℃以上となると亜鉛が酸化されて酸化亜鉛と
なり、上記（１）式で示す水素生成作用が損なわれる
が、上記のように排気ガスの導入量を制限するようにし
た場合には、還元成分生成部３が排気ガスにより740℃
以上に加熱されるのを防止できるため、上記水素生成機
能を良好状態に維持することができるのである。
なお、上記還元成分生成部３の上流部に放熱フィン等
を設けて排気ガス温度を強制的に低下させるように構成
し、これによって上記亜鉛の酸化を防止するようにして
もよい。
を設けて排気ガス温度を強制的に低下させるように構成
し、これによって上記亜鉛の酸化を防止するようにして
もよい。
（発明の効果） 以上説明したように本発明は、担体表面に亜鉛が担持
された還元成分生成部を設け、排気ガス中の硫酸と上記
亜鉛とを反応させることによって水素を発生させ、この
水素を窒素酸化物浄化用触媒の排気流入口に供給するよ
うにしたため、上記窒素酸化物浄化用触媒が酸素稀薄状
態の還元雰囲気となって窒素酸化物を低温領域で効果的
に浄化処理することができる。
された還元成分生成部を設け、排気ガス中の硫酸と上記
亜鉛とを反応させることによって水素を発生させ、この
水素を窒素酸化物浄化用触媒の排気流入口に供給するよ
うにしたため、上記窒素酸化物浄化用触媒が酸素稀薄状
態の還元雰囲気となって窒素酸化物を低温領域で効果的
に浄化処理することができる。
また、水等の還元物質を添加する従来装置のように複
雑な構成を採用することなく構造を簡略化できるととも
に、錆の発生および触媒の劣化等が生じるのを防止でき
るという利点がある。
雑な構成を採用することなく構造を簡略化できるととも
に、錆の発生および触媒の劣化等が生じるのを防止でき
るという利点がある。
第１図は本発明の排気ガス浄化装置の実施例を示す全体
概略図、第２図は上記浄化装置の浄化性能テストの結果
を示すグラフ、第３図および第４図はそれぞれ亜鉛の担
持率を種々変化させた場合の浄化率および剥離量を示す
グラフである。 ２……窒素酸化物浄化用触媒、３……還元成分生成部、
４……排気流出口、５……排気流入口。
概略図、第２図は上記浄化装置の浄化性能テストの結果
を示すグラフ、第３図および第４図はそれぞれ亜鉛の担
持率を種々変化させた場合の浄化率および剥離量を示す
グラフである。 ２……窒素酸化物浄化用触媒、３……還元成分生成部、
４……排気流出口、５……排気流入口。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大石 博美 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭49−131950（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−114571（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】担体表面に亜鉛が担持された還元成分生成
部を設けるとともに、この還元成分生成部の排気流出口
を、還流雰囲気のもとで窒素酸化物を浄化する窒素酸化
物浄化用触媒の排気流入口に接続したことを特徴とする
排気ガス浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62238197A JP2554340B2 (ja) | 1987-09-22 | 1987-09-22 | 排気ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62238197A JP2554340B2 (ja) | 1987-09-22 | 1987-09-22 | 排気ガス浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6480430A JPS6480430A (en) | 1989-03-27 |
| JP2554340B2 true JP2554340B2 (ja) | 1996-11-13 |
Family
ID=17026600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62238197A Expired - Lifetime JP2554340B2 (ja) | 1987-09-22 | 1987-09-22 | 排気ガス浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2554340B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4326723B2 (ja) * | 2001-06-18 | 2009-09-09 | 日産ディーゼル工業株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| JP4982241B2 (ja) * | 2007-04-27 | 2012-07-25 | エヌ・イーケムキャット株式会社 | 自動車用排気ガス浄化触媒、排気ガス浄化触媒系、および排気ガスの浄化方法 |
| CN110893332B (zh) * | 2018-09-13 | 2022-05-10 | 中国石油天然气集团有限公司 | 触媒筐及氧化还原反应装置 |
-
1987
- 1987-09-22 JP JP62238197A patent/JP2554340B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6480430A (en) | 1989-03-27 |
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