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JP5939010B2 - Exhaust gas purification catalyst device - Google Patents
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Description

本発明は、排気ガス浄化用触媒装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purifying catalyst device.

次世代のエンジン燃焼技術としてHCCI(Homogeneous Charge Compression Ignition)燃焼が注目されている。このHCCI燃焼は、予混合圧縮自己着火燃焼とも呼ばれ、エンジンの運転状態に応じて燃焼室内のガソリンをリーン雰囲気で圧縮自己着火させて燃焼させる。しかし、HCCI燃焼にはノッキングの制約があることから、その運転領域が限られる。そのため、エンジンの低負荷側をHCCI運転領域とし、高負荷側を点火プラグによるアシストで燃料を燃焼させるSI(Spark Ignition)運転領域として燃焼モードを切り換えるエンジンの開発が進められている。   HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) combustion has attracted attention as a next-generation engine combustion technology. This HCCI combustion is also referred to as premixed compression self-ignition combustion, and in accordance with the operating state of the engine, the gasoline in the combustion chamber is compressed and self-ignited in a lean atmosphere for combustion. However, HCCI combustion is limited in knocking, so its operating range is limited. Therefore, development of an engine that switches the combustion mode is underway with the low load side of the engine as an HCCI operation region and the high load side as an SI (Spark Ignition) operation region in which fuel is burned with the assistance of a spark plug.

このようなHCCI・SI切換型のエンジンに関し、例えば、特許文献1には、着火性や燃費性能を十分に確保しながら、HCCI運転時の排気ガス温度を上昇させるために、燃料を気筒内に分割噴射することが記載されている。すなわち、部分負荷領域でのHCCI燃焼ではNOxを殆ど排出しないという利点を有することが知られているが、低温燃焼であるがゆえに、排気ガス温度がかなり低い。特許文献1に記載された発明は、この排気ガス温度が低い点を問題として、HCCI燃焼時に燃料の分割噴射によって排気ガス温度を上昇させ、触媒による排気ガスの浄化を促進する。   With regard to such an HCCI / SI switching type engine, for example, Patent Document 1 discloses that in order to increase the exhaust gas temperature during HCCI operation while ensuring sufficient ignitability and fuel efficiency, fuel is put into the cylinder. It is described that split injection is performed. That is, it is known that HCCI combustion in the partial load region has an advantage that almost no NOx is discharged, but because of low temperature combustion, the exhaust gas temperature is considerably low. The invention described in Patent Document 1 has a problem that the exhaust gas temperature is low, and raises the exhaust gas temperature by split fuel injection during HCCI combustion, thereby promoting exhaust gas purification by the catalyst.

特許文献2には、HCCI燃焼についての記述はないが、異種の触媒貴金属のシンタリング及び合金化を回避すると共に、各触媒貴金属の分散度合いを高めるために、ハニカム担体上に上下2層の触媒層を設け、上層にPtを担持したアルミナ、Rhを担持したアルミナ及びRhを担持した酸素吸蔵材を配置し、下層にPdを担持したアルミナ及びPdを担持した酸素吸蔵材を配置することが記載されている。   Patent Document 2 does not describe HCCI combustion, but in order to avoid sintering and alloying of different kinds of catalyst noble metals, and to increase the degree of dispersion of each catalyst noble metal, two layers of upper and lower catalyst are formed on the honeycomb carrier. It is described that a layer is provided, an alumina supporting Pt on the upper layer, an alumina supporting Rh and an oxygen storage material supporting Rh are disposed, and an alumina supporting Pd and an oxygen storage material supporting Pd are disposed on the lower layer. Has been.

また、特許文献3には、HCCI燃焼についての記述はないが、エンジンの空燃比が大きく変動するときの排気ガスを効率良く浄化するべく、エンジンの排気ガス通路の上流部に第1触媒を設け、該第1触媒よりも下流側に第2触媒を設けてなる排気ガス浄化用触媒装置について記載されている。上流側の第1触媒は、基材上に設けられた上下二層の触媒層を有し、上層は、Rh担持CeZrNd複合酸化物及びRh担持ZrO被覆アルミナを含有し、下層は、Pd担持アルミナ、Pd担持CeZrYLaアルミナ、及び触媒金属を担持していないCeZrNd複合酸化物を含有する。下流側の第2触媒は、基材上に設けられた触媒層を有し、該触媒層は、RhドープCeZrNd複合酸化物及びPt担持アルミナを含有する。 Although Patent Document 3 does not describe HCCI combustion, a first catalyst is provided upstream of the engine exhaust gas passage to efficiently purify exhaust gas when the air-fuel ratio of the engine fluctuates greatly. And an exhaust gas purifying catalyst device in which a second catalyst is provided downstream of the first catalyst. The first catalyst on the upstream side has upper and lower two catalyst layers provided on the substrate, the upper layer contains Rh-supported CeZrNd composite oxide and Rh-supported ZrO 2 -coated alumina, and the lower layer is Pd-supported It contains alumina, Pd-supported CeZrYLa alumina, and CeZrNd composite oxide not supporting a catalyst metal. The second catalyst on the downstream side has a catalyst layer provided on the substrate, and the catalyst layer contains the Rh-doped CeZrNd composite oxide and the Pt-supported alumina.

特開2011−214479号公報JP 2011-214479 A 特開2006−297372号公報JP 2006-297372 A 特開2008−062156号公報JP 2008-062156 A

ところで、上述のHCCI燃焼時における排気ガスの組成に関する具体的な報告は未だない。本発明者がHCCI燃焼の排気ガス組成を調べたところ、炭素数5の飽和炭化水素(n-ペンタン、i-ペンタン)やCOが大量に排出されることが判明した。これは、燃料がガソリンであり、これを低温燃焼させることが原因になっていると考えられる。   By the way, there is still no specific report regarding the composition of the exhaust gas at the time of HCCI combustion described above. When the present inventor examined the exhaust gas composition of HCCI combustion, it was found that a large amount of saturated hydrocarbons (n-pentane, i-pentane) and CO having 5 carbon atoms were discharged. This is thought to be due to the fact that the fuel is gasoline and this is burned at a low temperature.

そうして、本発明者がさらに実験・研究を進めた結果、従来の三元触媒では、飽和HC(炭化水素)及びCOの浄化に関しては満足し得る結果が得られなかった。   As a result of further experiments and research conducted by the inventor, the conventional three-way catalyst did not provide satisfactory results for the purification of saturated HC (hydrocarbon) and CO.

すなわち、従来の三元触媒は、ストイキでの燃料の燃焼によって生成する排気ガスの浄化を目的として開発されている。そのような燃焼によって排出される炭化水素にはCや芳香族炭化水素などの不飽和炭化水素種が多く含まれる場合が多く、酸化浄化し易い。これに対して、HCCI燃焼の排気ガスには、SI燃焼の排気ガスとは違って、上述の如く、酸化され難い飽和炭化水素(ペンタン類)が多く含まれ、且つ排気ガス温度が低い。そのため、従来の三元触媒ではHCCI燃焼の排気ガスの浄化が難しいという問題がある。 That is, the conventional three-way catalyst has been developed for the purpose of purifying exhaust gas generated by combustion of fuel at stoichiometry. The hydrocarbons exhausted by such combustion often contain many unsaturated hydrocarbon species such as C 3 H 6 and aromatic hydrocarbons, and are easily oxidized and purified. On the other hand, unlike the exhaust gas of SI combustion, the exhaust gas of HCCI combustion contains a large amount of saturated hydrocarbons (pentanes) that are difficult to be oxidized as described above, and the exhaust gas temperature is low. Therefore, the conventional three-way catalyst has a problem that it is difficult to purify the exhaust gas of HCCI combustion.

そこで、本発明は、エンジンの排気ガスを効率良く浄化する触媒装置を提供する。特に、HCCI燃焼によってペンタン類及びCOを多く含む排気ガスがエンジンから排出される場合であっても、これを効率良く浄化できるようにする。   Therefore, the present invention provides a catalyst device that efficiently purifies engine exhaust gas. In particular, even when exhaust gas containing a large amount of pentanes and CO is discharged from the engine by HCCI combustion, it can be efficiently purified.

本発明は、エンジンの排気ガスの浄化のために、排気ガス通路の上流部に第1触媒を設け、該第1触媒よりも下流側に第2触媒を設け、第1触媒のPt/Rh質量比を第2触媒のPt/Rh質量比の4倍以上10倍以下とした。   In the present invention, in order to purify the exhaust gas of the engine, a first catalyst is provided upstream of the exhaust gas passage, a second catalyst is provided downstream of the first catalyst, and the Pt / Rh mass of the first catalyst. The ratio was 4 to 10 times the Pt / Rh mass ratio of the second catalyst.

すなわち、ここに提示する排気ガス浄化用触媒装置は、エンジンの排気ガス通路に設けられた第1触媒と、該第1触媒よりも下流側の排気ガス通路に設けられた第2触媒とを備えている。この第1触媒及び第2触媒各々は、触媒金属としてPt及びRhを含有するとともに、該触媒金属を担持する酸化物担体として、Ce含有酸化物及びCe非含有酸化物の少なくとも一方と、活性アルミナとを含有する。この第1触媒及び第2触媒各々では、上記Ptは活性アルミナのみに担持され、上記Rhの少なくとも一部はCe含有酸化物及びCe非含有酸化物の少なくとも一方に担持又はドープされており、第1触媒におけるPtとRhとの比率であるPt/Rh質量比が、第2触媒におけるPtとRhとの比率であるPt/Rh質量比の4倍以上10倍以下であり、上記第1触媒ではPt含有量がRh含有量よりも多くなっており、上記第2触媒ではRh含有量がPt含有量よりも多くなっており、且つ上記第1触媒のRh含有量は上記第2触媒のRh含有量よりも多くなっていることを特徴とするThat is, the exhaust gas purifying catalyst device presented here includes a first catalyst provided in an exhaust gas passage of an engine and a second catalyst provided in an exhaust gas passage downstream of the first catalyst. ing. Each of the first catalyst and the second catalyst contains Pt and Rh as catalyst metals, and as an oxide carrier supporting the catalyst metals, at least one of a Ce-containing oxide and a Ce-free oxide, activated alumina Containing. In the first catalyst and the second catalyst each, the Pt is supported only in the active alumina, at least a portion of the Rh being on at least one supported or doped Ce-containing oxide Mono及 beauty Ce-free oxide, Pt / Rh weight ratio is the ratio of Pt and Rh in the first catalyst, Ri 10x der than four times more Pt / Rh weight ratio is the ratio of Pt and Rh in the second catalyst, the first In the catalyst, the Pt content is higher than the Rh content, in the second catalyst, the Rh content is higher than the Pt content, and the Rh content of the first catalyst is the same as that of the second catalyst. It is characterized by being greater than the Rh content .

このような排気ガス浄化用触媒装置によれば、HCCI燃焼によって生ずるペンタン等の飽和HC及びCOを多量に含む排気ガスであってもこれを効率良く浄化することができる。その理由の一つは、第1触媒のPt/Rh質量比を第2触媒のPt/Rh質量比の4倍以上10倍以下にしたことにあると考えられる。   According to such an exhaust gas purifying catalyst device, even exhaust gas containing a large amount of saturated HC and CO such as pentane generated by HCCI combustion can be efficiently purified. One of the reasons is considered to be that the Pt / Rh mass ratio of the first catalyst is set to 4 to 10 times the Pt / Rh mass ratio of the second catalyst.

すなわち、上流側第1触媒のPt/Rh質量比が高いということは、当該触媒がPt成分を比較的多く含有するということである。このPtは、Rhに比べて酸化しにくく、表面が還元状態にあるため、飽和HCであるペンタンの解離吸着を促進し、その結果、ペンタンの反応性が高まっているものと考えられる。   That is, the high Pt / Rh mass ratio of the upstream first catalyst means that the catalyst contains a relatively large amount of Pt component. This Pt is less likely to be oxidized than Rh, and the surface is in a reduced state, so that the dissociative adsorption of pentane, which is saturated HC, is promoted, and as a result, the reactivity of pentane is considered to be increased.

一方、HCCI燃焼では比較的多量のCOがエンジンから排出されるが、このCOの浄化反応には貴金属活性種であるRhが有効である。すなわち、Rhは、表面が酸化しやすく、COに酸素を供給しても直ぐに再酸化されるため、COの酸化浄化に有利である。特に、RhはCOの浄化における低温活性に優れている。   On the other hand, in HCCI combustion, a relatively large amount of CO is exhausted from the engine. Rh, which is a noble metal active species, is effective for this CO purification reaction. That is, Rh is easy to oxidize on the surface, and is immediately reoxidized even when oxygen is supplied to CO, which is advantageous for CO oxidation purification. In particular, Rh is excellent in low temperature activity in the purification of CO.

上記排気ガス浄化用触媒装置においては、上流側第1触媒がPtと共にRhを含有するから、排気ガス温度が低い場合でも、Rhによる触媒反応によってCOが酸化浄化される。そして、このCOの酸化反応に伴って発生する燃焼熱によって、Ptによるペンタンの酸化反応が促進されると考えられる。さらに、この上流側第1触媒でのCOの酸化反応で発生する燃焼熱によって排気ガスの温度が上昇し、それに伴って下流側第2触媒が加熱され、その早期活性化が図れることになる。ここに、第1触媒のRh含有量は第2触媒のRh含有量よりも多くなっており、また、第1触媒ではPt含有量がRh含有量よりも多くなっているから、上述の、第1触媒のRhによるCOの酸化反応で発生する燃焼熱によって、第1触媒のPtによるペンタンの酸化反応が促進される効果が得られるとともに、下流側の第2触媒が加熱されて、その早期活性化に有利になる効果が得られる。 In the exhaust gas purification catalyst device, since the upstream first catalyst contains Rh together with Pt, CO is oxidized and purified by the catalytic reaction by Rh even when the exhaust gas temperature is low. And, it is considered that the oxidation reaction of pentane by Pt is promoted by the combustion heat generated along with the oxidation reaction of CO. Furthermore, the temperature of the exhaust gas rises due to the combustion heat generated by the oxidation reaction of CO in the upstream first catalyst, and accordingly, the downstream second catalyst is heated, so that its early activation can be achieved. Here, the Rh content of the first catalyst is higher than the Rh content of the second catalyst, and the Pt content is higher than the Rh content in the first catalyst. The combustion heat generated by the oxidation reaction of CO by Rh of one catalyst has the effect of promoting the oxidation reaction of pentane by Pt of the first catalyst, and the second catalyst on the downstream side is heated, and its early activity The effect which becomes advantageous to crystallization is acquired.

しかも、第1触媒及び第2触媒各々では、Ptの全てが比表面積が大きく且つ耐熱性が高い活性アルミナに担持されているから、Ptの分散性が高まり、上述のペンタンを含む飽和HCの酸化浄化に有利になる。また、エンジン高負荷時のSI運転によって高温の排気ガスに晒された場合であっても、HCの浄化に関する触媒活性の低下が少ない。   In addition, in each of the first catalyst and the second catalyst, all of Pt is supported on activated alumina having a large specific surface area and high heat resistance, so that the dispersibility of Pt is enhanced and oxidation of saturated HC containing the above pentane is performed. It becomes advantageous for purification. Further, even when exposed to high-temperature exhaust gas by SI operation at high engine load, there is little decrease in catalyst activity related to HC purification.

そうして、Pt/Rh質量比に関し、上流側第1触媒の方が下流側第2触媒よりも高いということは、下流側第2触媒はRhが少なくないということである。すなわち、第2触媒ではRh含有量がPt含有量よりも多くなっている。従って、上流側第1触媒で浄化されなかったCOが下流側第2触媒においてRhによって効率良く浄化され、加えて、PtによるHCの浄化も促進される。 Thus, regarding the Pt / Rh mass ratio, the fact that the upstream first catalyst is higher than the downstream second catalyst means that the downstream second catalyst has a small amount of Rh. That is, in the second catalyst, the Rh content is higher than the Pt content. Therefore, CO that has not been purified in the first catalyst on the upstream side is efficiently purified by the Rh on the downstream side second catalyst, in addition, the purification of HC by the Pt is also promoted.

後述の実施例及び比較例により明らかになるが、第1触媒のPt/Rh質量比が第2触媒のPt/Rh質量比の4倍以上10倍以下であるとき、ペンタン及びCOの浄化性能の大きな向上が認められる。   As will be apparent from Examples and Comparative Examples described later, when the Pt / Rh mass ratio of the first catalyst is 4 to 10 times the Pt / Rh mass ratio of the second catalyst, the purification performance of pentane and CO A significant improvement is observed.

ここに、本発明の好ましい態様の一つでは、上記第1触媒は、基材上に設けられた上下二層の触媒層を有し、この上層及び下層各々が上記Ptを含有し、上層のPtと下層のPtとの質量比(上層Pt/下層Pt)が75/25以上95/5以下である。これにより、第1触媒のHC浄化性能が高くなる。   Here, in one of the preferred embodiments of the present invention, the first catalyst has two upper and lower catalyst layers provided on a substrate, each of the upper layer and the lower layer contains the Pt, The mass ratio of Pt to lower layer Pt (upper layer Pt / lower layer Pt) is 75/25 or more and 95/5 or less. Thereby, the HC purification performance of the first catalyst is enhanced.

これは、排気ガス中のHCが上層においてPtに接触するだけでなく、排気ガスが上層から下層に拡散移動したときに、この下層においてもHCがPtと接触するためと考えられる。つまり、HCとPtとの接触機会が多くなることによって、第1触媒はHC浄化性能が良くなっていると推測される。実験によれば、上層のPt量と下層のPt量との割合(上層Pt/下層Pt)が質量比で75/25以上95/5以下であるときに高いHC浄化率を実現することができると認められた。   This is presumably because not only HC in the exhaust gas contacts Pt in the upper layer, but also when the exhaust gas diffuses and moves from the upper layer to the lower layer, HC also contacts Pt in this lower layer. That is, it is presumed that the HC purification performance of the first catalyst is improved by increasing the chance of contact between HC and Pt. According to experiments, a high HC purification rate can be realized when the ratio of the Pt amount in the upper layer and the Pt amount in the lower layer (upper layer Pt / lower layer Pt) is 75/25 or more and 95/5 or less in mass ratio. It was recognized.

好ましいのは、上記第1触媒が、触媒金属として、さらにPdを含有することである。すなわち、Pdは、Rhと同じく、表面が酸化しやすく、COに酸素を供給しても直ぐに再酸化されるため、COの酸化浄化に有利である。特に、COの浄化に関して、Pdは低温活性と高温浄化性能のバランスが良い。従って、第1触媒がPdを含有することにより、HC及びCOの浄化性能がさらに高くなる。   Preferably, the first catalyst further contains Pd as a catalyst metal. That is, like Rh, Pd is easy to oxidize on the surface and is immediately reoxidized even when oxygen is supplied to CO, which is advantageous for CO oxidation purification. In particular, regarding CO purification, Pd has a good balance between low temperature activity and high temperature purification performance. Therefore, when the first catalyst contains Pd, the purification performance of HC and CO is further enhanced.

また、第1触媒の上層は、触媒金属としてPt及びRhを含有し且つPdを含有しない構成とし、第1触媒の下層は、触媒金属としてPdを含有し且つRhを含有しない構成とすることが好ましい。これにより、第1触媒が高温の排気ガスに晒されたときにPdとRhとが合金化して劣化することが避けられる。   The upper layer of the first catalyst may be configured to contain Pt and Rh as catalyst metals and not contain Pd, and the lower layer of the first catalyst may be configured to contain Pd as catalyst metals and not contain Rh. preferable. Thereby, it is avoided that Pd and Rh are alloyed and deteriorated when the first catalyst is exposed to high-temperature exhaust gas.

本発明によれば、上流側の第1触媒及び下流側の第2触媒各々が、触媒金属としてのPt及びRhと、酸化物担体としてのCe含有酸化物及びCe非含有酸化物の少なくとも一方と、活性アルミナとを含有し、第1触媒及び第2触媒各々では、Ptは活性アルミナのみに担持され、Rhの少なくとも一部はCe含有酸化物及びCe非含有酸化物の少なくとも一方に担持又はドープされており、第1触媒のPt/Rh質量比が第2触媒のPt/Rh質量比の4倍以上10倍以下であり、第1触媒ではPt含有量がRh含有量よりも多くなっており、第2触媒ではRh含有量がPt含有量よりも多くなっており、且つ第1触媒のRh含有量は第2触媒のRh含有量よりも多くなっているから、HCCI燃焼によって飽和HCやCOが多量に放出される場合であっても、当該排気ガスを効率良く浄化することができる。 According to the present invention, each of the upstream first catalyst and the downstream second catalyst includes Pt and Rh as catalyst metals, and at least one of a Ce-containing oxide and a Ce-free oxide as an oxide support. , containing the active alumina, the first catalyst and the second catalyst each, Pt is supported only in the active alumina, at least one to the support of at least a part of Ce-containing oxide Mono及 beauty Ce-free oxide Rh or is doped, Pt / Rh weight ratio of the first catalyst Ri 10x der than four times more Pt / Rh weight ratio of the second catalyst, Pt content in the first catalyst becomes higher than Rh content and which, in the second catalyst has become higher than the Pt content Rh content, and because Rh content of the first catalyst that has become more than Rh content of the second catalyst, saturated HC by HCCI combustion And CO is released in large quantities Even if that is possible to purify the exhaust gas efficiently.

本発明の実施形態に係るエンジンシステムの構成を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing a configuration of an engine system according to an embodiment of the present invention. エンジンの燃焼モードマップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the combustion mode map of an engine. エンジン制御ユニットによる制御動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control action by an engine control unit. 第1触媒の触媒層構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the catalyst layer structure of a 1st catalyst. 第2触媒の触媒層構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the catalyst layer structure of a 2nd catalyst. Pt/Rh質量比倍率とHC浄化に関するライトオフ温度との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between Pt / Rh mass ratio magnification and the light-off temperature regarding HC purification | cleaning. Pt/Rh質量比倍率とCO浄化に関するライトオフ温度との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between Pt / Rh mass ratio magnification and the light-off temperature regarding CO purification. 第1触媒の上層Pt/下層Ptの質量比とHC及びCOの浄化に関するライトオフ温度との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the mass ratio of the upper layer Pt / lower layer Pt of a 1st catalyst, and the light-off temperature regarding purification | cleaning of HC and CO. 第1触媒の上層Pt/下層Ptの質量比とHC及びCOの浄化率との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the mass ratio of the upper layer Pt / lower layer Pt of a 1st catalyst, and the purification rate of HC and CO.

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The following description of the preferred embodiments is merely exemplary in nature and is not intended to limit the invention, its application, or its use.

<エンジン>
図1に示す実施形態に係るエンジン1は、運転状態に応じて燃焼モードがHCCI燃焼とSI燃焼とで切り換えられる多気筒のガソリンエンジンであり、自動車に搭載される。同図において、3は複数の気筒2を有するシリンダブロック、4はシリンダヘッド、5は各気筒2に設けられたピストンである。ピストン5の上面とシリンダヘッド4の下面との間に燃焼室6が形成される。ピストン5は、コネクティングロッド8を介して、クランク軸7と連結されている。
<Engine>
An engine 1 according to the embodiment shown in FIG. 1 is a multi-cylinder gasoline engine whose combustion mode is switched between HCCI combustion and SI combustion according to an operating state, and is mounted on an automobile. In the figure, 3 is a cylinder block having a plurality of cylinders 2, 4 is a cylinder head, and 5 is a piston provided in each cylinder 2. A combustion chamber 6 is formed between the upper surface of the piston 5 and the lower surface of the cylinder head 4. The piston 5 is connected to the crankshaft 7 via a connecting rod 8.

シリンダヘッド4には、気筒2毎に吸気ポート9と排気ポート10とがそれぞれ形成されている。吸気ポート9及び排気ポート10各々に吸気弁11及び排気弁12が設けられている。吸気弁11及び排気弁12各々は、シリンダヘッド4に配設された一対のカムシャフト(図示せず)等を含む動弁機構13により、クランク軸7の回転に同期して駆動される。   In the cylinder head 4, an intake port 9 and an exhaust port 10 are formed for each cylinder 2. An intake valve 11 and an exhaust valve 12 are provided in each of the intake port 9 and the exhaust port 10. Each of the intake valve 11 and the exhaust valve 12 is driven in synchronism with the rotation of the crankshaft 7 by a valve mechanism 13 including a pair of camshafts (not shown) disposed in the cylinder head 4.

吸気弁11及び排気弁12の各動弁機構13には、可変バルブリフト機構(以下、「VVL」という)14と、可変バルブタイミング機構(以下、「VVT」という)15とが組み込まれている。VVL14及びVVT15各々は、エンジン制御ユニット30からの指令に基づいて作動し、前者は吸気弁11及び排気弁12のリフト量(開弁量)を変更し、後者は、吸気弁11及び排気弁12の開閉タイミング(位相角度)を変更する。このVVL14及びVVT15によって、吸気弁11及び排気弁12のリフト特性がエンジン運転状態に応じて変更される。その結果、各気筒2への吸入空気量や残留既燃ガス(内部EGR)量が変わる。なお、VVL14及びVVT15は、一般に用いられているものであって当業者には公知であるので、その詳しい説明は省略する。   A variable valve lift mechanism (hereinafter referred to as “VVL”) 14 and a variable valve timing mechanism (hereinafter referred to as “VVT”) 15 are incorporated in each valve operating mechanism 13 of the intake valve 11 and the exhaust valve 12. . Each of the VVL 14 and the VVT 15 operates based on a command from the engine control unit 30, and the former changes the lift amount (opening amount) of the intake valve 11 and the exhaust valve 12, and the latter changes the intake valve 11 and the exhaust valve 12. Change the opening / closing timing (phase angle) of. The lift characteristics of the intake valve 11 and the exhaust valve 12 are changed according to the engine operating state by the VVL 14 and VVT 15. As a result, the amount of intake air into each cylinder 2 and the amount of residual burned gas (internal EGR) change. The VVL 14 and the VVT 15 are generally used and are known to those skilled in the art, and thus detailed description thereof is omitted.

シリンダヘッド4には、各気筒2の燃焼室6に臨むように点火プラグ16が設けられている。点火プラグ16は、点火回路17からの給電に応じて、所定のタイミングで放電(火花点火)を行なう。さらに、シリンダヘッド4には、吸気側の側方から各気筒2の燃焼室6に臨むように燃料噴射弁18が設けられている。燃料噴射弁18には、燃料タンクからの燃料が高圧燃料ポンプ19によって燃料通路を介して供給される。なお、高圧燃料ポンプ19は、例えばスピール弁によって駆動され、燃料噴射弁18への燃料の供給圧すなわち燃圧を低圧から高圧までの広い範囲で自在に変化させることができる。そして、燃料噴射弁18は、所定の噴射タイミング(吸気行程等)で燃焼室6に対して燃料を直接噴射し、燃焼室6内に所定の空燃比の混合気を生成する。   The cylinder head 4 is provided with a spark plug 16 so as to face the combustion chamber 6 of each cylinder 2. The spark plug 16 performs discharge (spark ignition) at a predetermined timing in response to power supply from the ignition circuit 17. Further, the cylinder head 4 is provided with a fuel injection valve 18 so as to face the combustion chamber 6 of each cylinder 2 from the side on the intake side. The fuel from the fuel tank is supplied to the fuel injection valve 18 by the high-pressure fuel pump 19 through the fuel passage. The high-pressure fuel pump 19 is driven by, for example, a spill valve, and can freely change the supply pressure of fuel to the fuel injection valve 18, that is, the fuel pressure, over a wide range from low pressure to high pressure. The fuel injection valve 18 directly injects fuel into the combustion chamber 6 at a predetermined injection timing (intake stroke or the like), and generates a predetermined air-fuel ratio mixture in the combustion chamber 6.

エンジン1の吸気側には吸気通路20が配設され、該吸気通路20の途中にサージタンク21が設けられている。サージタンク21よりも上流側の吸気通路20に電子制御式のスロットル弁22が配設されている。吸気通路20はサージタンク21よりも下流側で気筒2毎に分岐し各々の下流端が各気筒2の吸気ポート9に接続されている。   An intake passage 20 is disposed on the intake side of the engine 1, and a surge tank 21 is provided in the middle of the intake passage 20. An electronically controlled throttle valve 22 is disposed in the intake passage 20 upstream of the surge tank 21. The intake passage 20 is branched for each cylinder 2 on the downstream side of the surge tank 21, and each downstream end is connected to the intake port 9 of each cylinder 2.

エンジン1の排気側には排気ガス通路25が配設されている。排気ガス通路25は、その上流端側が分岐して各気筒2の排気ポート10に接続されている。排気ガス通路25の上流部には排気ガス中の有害成分を浄化する排気ガス浄化用の第1触媒27が設けられ、この第1触媒27よりも下流側の排気ガス通路25には排気ガス浄化用の第2触媒28が設けられている。本実施形態では、第1触媒27は、上流端側が分岐した排気マニホールドの集合管部に直結して自動車のエンジンルームに配置され、第2触媒28は自動車のフロア下に配置されている。   An exhaust gas passage 25 is disposed on the exhaust side of the engine 1. The exhaust gas passage 25 branches at the upstream end side and is connected to the exhaust port 10 of each cylinder 2. An exhaust gas purifying first catalyst 27 for purifying harmful components in the exhaust gas is provided in an upstream portion of the exhaust gas passage 25, and the exhaust gas purifying is disposed in the exhaust gas passage 25 downstream of the first catalyst 27. A second catalyst 28 is provided. In the present embodiment, the first catalyst 27 is arranged in the engine room of the automobile directly connected to the collecting pipe portion of the exhaust manifold branched at the upstream end side, and the second catalyst 28 is arranged under the floor of the automobile.

上記エンジン制御ユニット30は、中央算出処理装置(CPU)、各種メモリ等を有するコンピュータで構成されている。この制御ユニット30は、各種センサによって検出される制御情報に基いて、上記VVL14、VVT15、点火回路17、燃料噴射弁18、高圧燃料ポンプ19、スロットル弁22等の作動をエンジン1の運転状態に応じて制御する。例えば、エンジン1の運転状態に応じて、VVL14及びVVT15を制御して吸気弁11及び排気弁12のリフト特性を変更することにより、エンジン1の吸排気に関する動作を制御し、また、燃料噴射弁18の燃料噴射量、燃料圧力(燃料噴射圧力)、噴射パルス幅及び燃料噴射時期、高圧燃料ポンプ19の駆動状態及び吐出圧等を制御する。   The engine control unit 30 is constituted by a computer having a central calculation processing device (CPU), various memories and the like. This control unit 30 changes the operation of the VVL 14, VVT 15, ignition circuit 17, fuel injection valve 18, high pressure fuel pump 19, throttle valve 22, etc. to the operating state of the engine 1 based on control information detected by various sensors. Control accordingly. For example, by controlling the VVL 14 and VVT 15 according to the operating state of the engine 1 to change the lift characteristics of the intake valve 11 and the exhaust valve 12, the operation related to intake and exhaust of the engine 1 is controlled, and the fuel injection valve The fuel injection amount 18, fuel pressure (fuel injection pressure), injection pulse width and fuel injection timing, driving state of the high-pressure fuel pump 19, discharge pressure, and the like are controlled.

上記センサとしては、クランク軸7の回転角(クランク角度)を検出するクランク角センサ31、エンジン1に供給される空気量を検出するエアフローセンサ32、アクセル開度(アクセルペダル(図示せず)操作量)を検出するアクセル開度センサ33、各気筒2の筒内圧力(燃焼室6内の圧力)を検出する筒内圧センサ34、自動車の速度を検出する車速センサ35、吸気温度(サージタンク21内の空気の温度)を検出する吸気温度センサ36、並びに高圧燃料ポンプ19から燃料噴射弁18に供給される燃料の圧力を検出する燃圧センサ37がある。これらセンサ31〜37は制御ユニット30と電気的に接続されている。筒内圧34センサは、点火プラグ16と一体形成されたものであって、点火プラグ16内に内蔵されている。なお、筒内圧センサ34を、燃料噴射弁18と一体形成してもよい。   The sensor includes a crank angle sensor 31 that detects the rotation angle (crank angle) of the crankshaft 7, an airflow sensor 32 that detects the amount of air supplied to the engine 1, and an accelerator opening (accelerator pedal (not shown)) operation. An accelerator opening sensor 33 that detects the amount), an in-cylinder pressure sensor 34 that detects the in-cylinder pressure of each cylinder 2 (pressure in the combustion chamber 6), a vehicle speed sensor 35 that detects the speed of the automobile, and an intake air temperature (surge tank 21). There is an intake air temperature sensor 36 for detecting the temperature of the internal air) and a fuel pressure sensor 37 for detecting the pressure of the fuel supplied from the high-pressure fuel pump 19 to the fuel injection valve 18. These sensors 31 to 37 are electrically connected to the control unit 30. The in-cylinder pressure 34 sensor is integrally formed with the spark plug 16 and is built in the spark plug 16. The in-cylinder pressure sensor 34 may be formed integrally with the fuel injection valve 18.

ここに、上記制御ユニット30は、上記制御情報に基づいて、点火プラグ16を用いることなく吸気行程中に生成された混合気を圧縮上死点付近で圧縮自己着火させて燃焼させるHCCI燃焼モードと、点火プラグ16を用いて火花点火により混合気を強制的に着火させて燃焼させるSI燃焼モードとの間で、エンジン運転の燃焼モードを切り替える。   Here, based on the control information, the control unit 30 performs an HCCI combustion mode in which the air-fuel mixture generated during the intake stroke without using the spark plug 16 is compressed and self-ignited near the compression top dead center and burned. The combustion mode of the engine operation is switched between the SI combustion mode in which the air-fuel mixture is forcibly ignited by spark ignition using the spark plug 16 and burned.

図2に燃焼モードマップを示すように、本実施形態では、所定の低回転・低負荷のエンジン運転領域をHCCI領域とし、該HCCI領域を越える高回転又は高負荷のエンジン運転領域をSI領域として設定している。この燃焼モードマップは、エンジン回転速度とエンジン負荷とに対応する最適な燃焼モードを予め実験的に求めて設定されたものであり、制御ユニット30のメモリに電子的に格納されている。   As shown in the combustion mode map in FIG. 2, in this embodiment, a predetermined low rotation / low load engine operation region is defined as an HCCI region, and a high rotation or high load engine operation region exceeding the HCCI region is defined as an SI region. It is set. This combustion mode map is obtained by experimentally finding and setting an optimal combustion mode corresponding to the engine rotation speed and the engine load in advance, and is electronically stored in the memory of the control unit 30.

また、制御ユニット30のメモリには、アクセル開度とエンジン回転速度の変化に対して目標トルク(エンジン負荷)の最適値を実験的に決定して記録した目標トルクマップ、並びにこの目標トルク、吸入空気量及び回転数の変化に応じて実験的に決定した最適な燃料噴射量Qmを記録した燃料噴射量マップが、電子的に格納して備えられている。目標トルクマップでは、アクセル開度が大きいほど、またエンジン回転速度が高いほど、目標トルクが大きくなっている。   Further, in the memory of the control unit 30, a target torque map in which an optimum value of the target torque (engine load) is experimentally determined and recorded with respect to changes in the accelerator opening and the engine rotational speed, as well as the target torque and suction A fuel injection amount map in which the optimum fuel injection amount Qm determined experimentally according to changes in the air amount and the rotational speed is recorded and stored electronically. In the target torque map, the larger the accelerator opening and the higher the engine speed, the larger the target torque.

以下、制御ユニット30による燃焼モードの切換制御を図3のフローチャートに基づいて説明する。   Hereinafter, the combustion mode switching control by the control unit 30 will be described based on the flowchart of FIG. 3.

最初のステップS1で上記センサ31〜37の検出信号を含むエンジン制御用の各種信号を読み込む。次のステップS2で、アクセル開度センサ33からのアクセル開度と、クランク角センサ31からのクランク角度から求まるエンジン回転速度とに基づき、エンジン負荷(目標トルク)を算出する。次のステップS3で、そのエンジン回転速度及びエンジン負荷に基づいて、エンジン1の運転状態が、図2に示す燃焼モードマップにおいて、HCCI領域及びSI領域のうちいずれの運転領域に該当するかを判定する。   In the first step S1, various signals for engine control including the detection signals of the sensors 31 to 37 are read. In the next step S2, the engine load (target torque) is calculated based on the accelerator opening from the accelerator opening sensor 33 and the engine speed determined from the crank angle from the crank angle sensor 31. In the next step S3, based on the engine speed and the engine load, it is determined whether the operating state of the engine 1 corresponds to the operating region of the HCCI region or the SI region in the combustion mode map shown in FIG. To do.

次のステップS4で、エンジン1の運転状態がHCCI領域にあるか否かを判定する。その運転状態がHCCI領域にあるときには、ステップS5に進んで、燃焼モードをHCCI燃焼モードに設定するとともに、エンジン回転速度、エンジン負荷等に基づいて、HCCI燃焼モードに対応した、エンジン1の各種制御パラメータを算出する。ステップS5の後はリターンする。   In the next step S4, it is determined whether or not the operating state of the engine 1 is in the HCCI region. When the operation state is in the HCCI region, the process proceeds to step S5, the combustion mode is set to the HCCI combustion mode, and various controls of the engine 1 corresponding to the HCCI combustion mode based on the engine speed, the engine load, etc. Calculate the parameters. After step S5, the process returns.

HCCI燃焼モードでの運転時には、排気弁12の開弁期間と吸気弁11の開弁期間とが、排気上死点(排気行程と吸気行程の間の上死点)付近で両弁11,12が共に閉弁されるネガティブバルブオーバーラップ期間(NVO期間)が存在するように設定される。そして、排気上死点後においてNVO期間が終了して吸気弁11が開弁された後に、燃料噴射弁18による燃料の噴射が行われる。この噴射された燃料は、燃焼室6内において混合気を形成し、その混合気が圧縮上死点付近においてそれ自体で(すなわち、他の点火手段又は着火手段を介することなく)圧縮自己着火する。   During operation in the HCCI combustion mode, the valve opening period of the exhaust valve 12 and the valve opening period of the intake valve 11 are close to the exhaust top dead center (top dead center between the exhaust stroke and the intake stroke). Are set so that there is a negative valve overlap period (NVO period) in which both are closed. Then, after the NVO period ends after the exhaust top dead center and the intake valve 11 is opened, fuel injection by the fuel injection valve 18 is performed. The injected fuel forms an air-fuel mixture in the combustion chamber 6, and the air-fuel mixture is compressed and self-ignited by itself near the compression top dead center (that is, without passing through other ignition means or ignition means). .

ステップS4の判定がNOであるとき、つまりエンジン1の運転状態がSI領域にあるときには、ステップS6に進んで、燃焼モードをSI燃焼モードに設定するとともに、エンジン回転速度、エンジン負荷等に基づいて、SI燃焼モードに対応した、エンジン1の各種制御パラメータを算出する。ステップS6の後はリターンする。   When the determination in step S4 is NO, that is, when the operating state of the engine 1 is in the SI region, the process proceeds to step S6 to set the combustion mode to the SI combustion mode, and based on the engine speed, the engine load, and the like. Then, various control parameters of the engine 1 corresponding to the SI combustion mode are calculated. After step S6, the process returns.

SIモードでの運転時には、各気筒サイクルにおいて、排気弁12の開弁期間と吸気弁11の開弁期間とが、排気上死点付近で両弁11,12の開弁期間が若干オーバーラップするように設定される。そして、吸気弁11が開弁された後に燃料噴射弁18によって1回だけ通常の燃料噴射が行われる。この後、圧縮上死点(圧縮行程と膨張行程との間の上死点)付近で点火プラグ16により混合気が点火され、混合気ないしは燃料が火炎伝播により燃焼する。   During operation in the SI mode, the opening period of the exhaust valve 12 and the opening period of the intake valve 11 slightly overlap each other in the vicinity of the exhaust top dead center in each cylinder cycle. It is set as follows. Then, after the intake valve 11 is opened, the fuel injection valve 18 performs normal fuel injection only once. Thereafter, the air-fuel mixture is ignited by the spark plug 16 in the vicinity of the compression top dead center (top dead center between the compression stroke and the expansion stroke), and the air-fuel mixture or fuel is burned by flame propagation.

上述のHCCI燃焼モードでは、混合気(燃料)が火炎伝播を生じさせることなく急速に燃焼する。この場合、燃焼温度が火花点火の場合に比べて低いので、NOx発生量が大幅に低減される。そうして、本発明者の研究によれば、このHCCI燃焼モードでは、炭素数5の飽和HC(n-ペンタン、i-ペンタン)やCOが大量に排出されることが判明した。すなわち、SI燃焼モードの排気ガスをみると、n-ペンタンとi-ペンタンとが併せて100〜200ppmC程度であった。これに対して、HCCI燃焼モードの排気ガスをみると、n-ペンタンとi-ペンタンとが併せて1000〜3000ppmC程度排出され、その濃度がSI燃焼モード時の濃度よりも一桁高くなっていた。さらに、HCCI燃焼モードでの排気ガスのCO濃度は2000〜4000ppm程度であった。   In the above-described HCCI combustion mode, the air-fuel mixture (fuel) burns rapidly without causing flame propagation. In this case, since the combustion temperature is lower than that in the case of spark ignition, the amount of NOx generated is greatly reduced. Thus, according to the study of the present inventor, it has been found that a large amount of saturated HC (n-pentane, i-pentane) and CO having 5 carbon atoms are discharged in this HCCI combustion mode. That is, when looking at the exhaust gas in the SI combustion mode, n-pentane and i-pentane were about 100 to 200 ppmC in total. On the other hand, when looking at the exhaust gas in the HCCI combustion mode, n-pentane and i-pentane were discharged together at about 1000 to 3000 ppmC, and the concentration was an order of magnitude higher than the concentration in the SI combustion mode. . Further, the CO concentration of the exhaust gas in the HCCI combustion mode was about 2000 to 4000 ppm.

<排気ガス浄化用触媒装置>
本発明に係るエンジンの排気ガス浄化用触媒装置は、上述の如く、上流側の第1触媒27と下流側の第2触媒28とを備え、上記HCCI燃焼によって上記ペンタン類及びCOを多く含む排気ガスがエンジン1から排出される場合であっても、これを効率良く浄化することができる。
<Exhaust gas purification catalyst device>
As described above, the engine device for purifying exhaust gas according to the present invention includes the first catalyst 27 on the upstream side and the second catalyst 28 on the downstream side, and the exhaust gas containing a large amount of the pentanes and CO by the HCCI combustion. Even when gas is discharged from the engine 1, it can be efficiently purified.

図4は第1触媒27の触媒層構成を示す。基材(ハニカム担体)41の排気ガス通路壁に触媒層42が形成されている。触媒層42は上層43と下層44とを備え、下層44は担体41の排気ガス通路壁面に形成され、上層43は下層44の上に重ねられている。図5は第2触媒28の触媒層構成を示す。基材(ハニカム担体)45の排気ガス通路壁に単一触媒層46が形成されている。   FIG. 4 shows a catalyst layer configuration of the first catalyst 27. A catalyst layer 42 is formed on the exhaust gas passage wall of the substrate (honeycomb carrier) 41. The catalyst layer 42 includes an upper layer 43 and a lower layer 44, the lower layer 44 is formed on the exhaust gas passage wall surface of the carrier 41, and the upper layer 43 is overlaid on the lower layer 44. FIG. 5 shows a catalyst layer configuration of the second catalyst 28. A single catalyst layer 46 is formed on the exhaust gas passage wall of the substrate (honeycomb carrier) 45.

第1触媒27の上層43は、触媒成分として、Pt担持Laアルミナ複合酸化物、Rh担持CeZrNd複合酸化物及びRh担持LaZr/Laアルミナ複合酸化物を含有する。下層44は、触媒成分として、Pd担持CeZrNd複合酸化物、Pd担持Laアルミナ複合酸化物、Pt担持Laアルミナ複合酸化物、並びに触媒金属が担持されていないCeZrNd複合酸化物を含有する。上層43及び下層44各々は、バインダとしてジルコニアバインダ(Y安定化ジルコニア)を含有する。   The upper layer 43 of the first catalyst 27 contains Pt-supported La alumina composite oxide, Rh-supported CeZrNd composite oxide, and Rh-supported LaZr / La alumina composite oxide as catalyst components. The lower layer 44 contains, as a catalyst component, a Pd-supported CeZrNd composite oxide, a Pd-supported La alumina composite oxide, a Pt-supported La alumina composite oxide, and a CeZrNd composite oxide on which no catalyst metal is supported. Each of the upper layer 43 and the lower layer 44 contains a zirconia binder (Y-stabilized zirconia) as a binder.

第2触媒28の触媒層46は、触媒成分として、Pt担持Laアルミナ複合酸化物及びRhドープCeZrNd複合酸化物を含有し、バインダとしてジルコニアバインダ(Y安定化ジルコニア)を含有する。   The catalyst layer 46 of the second catalyst 28 contains Pt-supported La alumina composite oxide and Rh-doped CeZrNd composite oxide as catalyst components, and zirconia binder (Y-stabilized zirconia) as a binder.

第1触媒27は次の方法によって調製することができる。すなわち、Pd担持CeZrNd複合酸化物、Pd担持Laアルミナ複合酸化物、Pt担持Laアルミナ複合酸化物、触媒金属非担持CeZrNd複合酸化物及びバインダをイオン交換水と混合してなるスラリーに基材41を浸漬して取り出す。この基材41に付着した余分なスラリーをエアブローで除去する。しかる後、大気中において、基材41に付着したスラリーの乾燥(150℃)及び焼成(500℃の温度に2時間保持)を行なう。これにより、基材41に下層44が形成される。次に、Pt担持Laアルミナ複合酸化物、Rh担持CeZrNd複合酸化物、Rh担持Laアルミナ複合酸化物及びバインダをイオン交換水と混合してなるスラリーに、下層44を有する基材41を浸漬して取り出す。この基材に付着した余分なスラリーをエアブローで除去する。しかる後、大気中において、下層44に付着したスラリーの乾燥(150℃)及び焼成(500℃の温度に2時間保持)を行なう。これにより、基材41の下層44の上に上層43が形成される。   The first catalyst 27 can be prepared by the following method. That is, the substrate 41 is made into a slurry obtained by mixing a Pd-supported CeZrNd composite oxide, a Pd-supported La alumina composite oxide, a Pt-supported La alumina composite oxide, a catalyst metal non-supported CeZrNd composite oxide and a binder with ion-exchanged water. Dip out. Excess slurry adhering to the base material 41 is removed by air blowing. Thereafter, in the air, the slurry adhering to the base material 41 is dried (150 ° C.) and fired (held at a temperature of 500 ° C. for 2 hours). Thereby, the lower layer 44 is formed on the base material 41. Next, the substrate 41 having the lower layer 44 is immersed in a slurry obtained by mixing Pt-supported La alumina composite oxide, Rh-supported CeZrNd composite oxide, Rh-supported La alumina composite oxide and binder with ion-exchanged water. Take out. Excess slurry adhering to the substrate is removed by air blowing. Thereafter, in the air, the slurry adhering to the lower layer 44 is dried (150 ° C.) and fired (held at a temperature of 500 ° C. for 2 hours). Thereby, the upper layer 43 is formed on the lower layer 44 of the base material 41.

第2触媒28は次の方法によって調製することができる。すなわち、Pt担持Laアルミナ複合酸化物及びRhドープCeZrNd複合酸化物及びバインダをイオン交換水と混合してなるスラリーに、基材45を浸漬して取り出す。この基材に付着した余分なスラリーをエアブローで除去する。しかる後、大気中において、基材45に付着したスラリーの乾燥(150℃)及び焼成(500℃の温度に2時間保持)を行なう。これにより、基材45に触媒層46が形成される。   The second catalyst 28 can be prepared by the following method. That is, the base material 45 is dipped in a slurry formed by mixing a Pt-supported La alumina composite oxide, an Rh-doped CeZrNd composite oxide, and a binder with ion-exchanged water. Excess slurry adhering to the substrate is removed by air blowing. Thereafter, in the air, the slurry adhering to the base material 45 is dried (150 ° C.) and fired (held at a temperature of 500 ° C. for 2 hours). Thereby, the catalyst layer 46 is formed on the substrate 45.

[触媒成分]
上記触媒成分について具体的に説明する。
[Catalyst component]
The catalyst component will be specifically described.

Pt担持Laアルミナ複合酸化物、Rh担持Laアルミナ複合酸化物及びPd担持Laアルミナ複合酸化物各々は、酸化物担体としての、Laを4質量%含有する活性アルミナ複合酸化物の粉末に、Pt、Rh及びPd各々を蒸発乾固法によって担持させたものである。 Each of the Pt-supported La alumina composite oxide, the Rh-supported La alumina composite oxide, and the Pd-supported La alumina composite oxide is an active alumina composite oxide powder containing 4% by mass of La 2 O 3 as an oxide carrier. , Pt, Rh, and Pd are supported by the evaporation to dryness method.

Rh担持CeZrNd複合酸化物は、CeO:ZrO:Nd=10:80:10(質量%)のCeZrNd複合酸化物の粉末にRhを蒸発乾固法によって担持させたものである。Pd担持CeZrNd複合酸化物は、CeO:ZrO:Nd=23:67:10(質量%)のCeZrNd複合酸化物の粉末にPdを蒸発乾固法によって担持させたものである。触媒金属非担持CeZrNd複合酸化物の組成はCeO:ZrO:Nd=23:67:10(質量%)である。RhドープCeZrNd複合酸化物は、RhをドープしたCeZrNd複合酸化物であり、Rhを除く組成はCeO:ZrO:Nd=23:67:10(質量%)である。 The Rh-supported CeZrNd composite oxide is obtained by supporting Rh on a CeZrNd composite oxide powder of CeO 2 : ZrO 2 : Nd 2 O 3 = 10: 80: 10 (mass%) by evaporation to dryness. The Pd-supported CeZrNd composite oxide is obtained by supporting Pd on a CeZrNd composite oxide powder of CeO 2 : ZrO 2 : Nd 2 O 3 = 23: 67: 10 (mass%) by evaporation to dryness. The composition of the catalyst metal non-supported CeZrNd composite oxide is CeO 2 : ZrO 2 : Nd 2 O 3 = 23: 67: 10 (mass%). The Rh-doped CeZrNd composite oxide is a CeZrNd composite oxide doped with Rh, and the composition excluding Rh is CeO 2 : ZrO 2 : Nd 2 O 3 = 23: 67: 10 (mass%).

Rh担持LaZr/Laアルミナ複合酸化物は、LaZr/Laアルミナ複合酸化物の粉末にRhを蒸発乾固法によって担持させたものである。LaZr/Laアルミナ複合酸化物は、Laを4質量%含有するLaアルミナ複合酸化物の表面にLaZr系複合酸化物を担持したものであり、その組成はZrO:La:Laアルミナ=38:2:60(質量比)である。 The Rh-supported LaZr / La alumina composite oxide is obtained by supporting Rh on a LaZr / La alumina composite oxide powder by evaporation to dryness. The LaZr / La alumina composite oxide is obtained by supporting a LaZr composite oxide on the surface of a La alumina composite oxide containing 4% by mass of La 2 O 3 , and its composition is ZrO 2 : La 2 O 3 : La alumina = 38: 2: 60 (mass ratio).

CeZrNd複合酸化物の粉末は共沈法によって調製することができる。すなわち、硝酸セリウム6水和物とオキシ硝酸ジルコニル溶液と硝酸ネオジム6水和物とイオン交換水とを混合した硝酸溶液に、塩基性溶液として28質量%アンモニア水の8倍希釈液を混合することにより、中和によって共沈物を得る。この共沈物を含む溶液を遠心分離器にかけて上澄み液を除去する(脱水)、そこにさらにイオン交換水を加えて撹拌する(水洗)、という脱水・水洗の操作を必要回数繰り返すことで、余剰な塩基性溶液を除去する。最終的に脱水を行なった後の共沈物について、大気中において150℃で乾燥させ、粉砕後、大気中において500℃で2時間焼成する。これにより、CeZrNd複合酸化物粉末を得ることができる。   The CeZrNd composite oxide powder can be prepared by a coprecipitation method. That is, mixing an 8 times diluted solution of 28% by mass ammonia water as a basic solution into a nitric acid solution obtained by mixing cerium nitrate hexahydrate, zirconyl oxynitrate solution, neodymium nitrate hexahydrate, and ion-exchanged water. To obtain a coprecipitate by neutralization. The solution containing this coprecipitate is centrifuged to remove the supernatant (dehydration), and ion-exchanged water is further added and stirred (water washing). Remove basic solution. The coprecipitate after the final dehydration is dried at 150 ° C. in the air, pulverized, and fired at 500 ° C. for 2 hours in the air. Thereby, CeZrNd composite oxide powder can be obtained.

RhドープCeZrNd複合酸化物の粉末も共沈法によって調製することができる。すなわち、硝酸セリウム6水和物とオキシ硝酸ジルコニル溶液と硝酸ネオジム6水和物と硝酸ロジウムとイオン交換水とを混合した硝酸溶液に、塩基性溶液として28質量%アンモニア水の8倍希釈液を混合することにより、中和によって共沈物を得る。この共沈物を含む溶液を遠心分離器にかけて上澄み液を除去する(脱水)、そこにさらにイオン交換水を加えて撹拌する(水洗)、という脱水・水洗の操作を必要回数繰り返すことで、余剰な塩基性溶液を除去する。最終的に脱水を行なった後の共沈物について、大気中において150℃で乾燥させ、粉砕後、大気中において500℃で2時間焼成する。これにより、RhドープCeZrNd複合酸化物粉末を得ることができる。   The powder of Rh-doped CeZrNd composite oxide can also be prepared by a coprecipitation method. That is, an 8-fold diluted solution of 28% by mass ammonia water as a basic solution is added to a nitric acid solution obtained by mixing cerium nitrate hexahydrate, zirconyl oxynitrate solution, neodymium nitrate hexahydrate, rhodium nitrate and ion-exchanged water. By mixing, a coprecipitate is obtained by neutralization. The solution containing this coprecipitate is centrifuged to remove the supernatant (dehydration), and ion-exchanged water is further added and stirred (water washing). Remove basic solution. The coprecipitate after the final dehydration is dried at 150 ° C. in the air, pulverized, and fired at 500 ° C. for 2 hours in the air. Thereby, a Rh-doped CeZrNd composite oxide powder can be obtained.

LaZr/Laアルミナ複合酸化物は次のようにして調製することができる。まず、硝酸ジルコニウム及び硝酸ランタンの混合溶液にLaを4質量%含有するLaアルミナ複合酸化物の粉末を分散させ、これにアンモニア水を加えて沈殿を生成する。得られた沈殿物を濾過、洗浄し、200℃で2時間保持する乾燥、並びに500℃に2時間保持する焼成を行なうことにより、表面にZrLa複合酸化物が担持されたLaアルミナ複合酸化物粉末を得ることができる。 The LaZr / La alumina composite oxide can be prepared as follows. First, a powder of La alumina composite oxide containing 4% by mass of La 2 O 3 is dispersed in a mixed solution of zirconium nitrate and lanthanum nitrate, and ammonia water is added thereto to form a precipitate. The obtained precipitate is filtered, washed, dried at 200 ° C. for 2 hours, and calcined at 500 ° C. for 2 hours to obtain La alumina composite oxide powder having a ZrLa composite oxide supported on the surface. Can be obtained.

上記排気ガス浄化用触媒装置は、第1触媒27における上層43のPt量と下層44のPt量とを合わせたPt総量と上層44のPd量との比率であるPt/Rh質量比が、第2触媒28のPt量とPd量との比率であるPt/Rh質量比の4倍以上10倍以下であり、上記ペンタン類及びCOを多く含む排気ガスを効率良く浄化する。また、本実施形態では、第1触媒27の上層43のPt量と下層44のPt量との割合(上層Pt/下層Pt)が質量比で75/25以上95/5以下である。   In the exhaust gas purifying catalyst device, the first catalyst 27 has a Pt / Rh mass ratio that is a ratio of the total Pt amount of the upper layer 43 and the Pt amount of the lower layer 44 combined with the Pd amount of the upper layer 44 in the first catalyst 27. The Pt / Rh mass ratio, which is the ratio between the Pt amount and the Pd amount of the two catalysts 28, is 4 times or more and 10 times or less, and the exhaust gas containing a large amount of the pentanes and CO is efficiently purified. In this embodiment, the ratio (upper layer Pt / lower layer Pt) between the Pt amount of the upper layer 43 and the Pt amount of the lower layer 44 of the first catalyst 27 is 75/25 or more and 95/5 or less.

[排気ガス浄化用触媒装置の排気ガス浄化性能]
以下、実施例及び比較例に基いて上記排気ガス浄化用触媒装置の排気ガス浄化特性を説明する。
[Exhaust gas purification performance of exhaust gas purification catalyst device]
Hereinafter, the exhaust gas purification characteristics of the exhaust gas purification catalyst device will be described based on Examples and Comparative Examples.

−実施例1〜4,比較例1〜3−
触媒成分として、Pt担持量が異なる複数種のPt担持Laアルミナ複合酸化物、Rh担持量が異なる複数種のRh担持CeZrNd複合酸化物、及びRh担持量が異なる複数種のRh担持LaZr/Laアルミナ複合酸化物、並びにPd担持CeZrNd複合酸化物、Pd担持Laアルミナ複合酸化物、RhドープCeZrNd複合酸化物、及び触媒金属非担持CeZrNd複合酸化物を調製した。
-Examples 1-4, Comparative Examples 1-3
As catalyst components, a plurality of types of Pt-supported La alumina composite oxides with different Pt loadings, a plurality of types of Rh-supported CeZrNd composite oxides with different Rh loadings, and a plurality of types of Rh-supported LaZr / La aluminas with different Rh loadings A composite oxide, a Pd-supported CeZrNd composite oxide, a Pd-supported La alumina composite oxide, a Rh-doped CeZrNd composite oxide, and a catalyst metal-unsupported CeZrNd composite oxide were prepared.

これら触媒成分を用いて、先に説明した触媒の調製方法により、表1に示す第1触媒のPt/Rh質量比(上下二層43,44のPt総量と上層43のRh量との割合)、並びに第2触媒のPt/Rh質量比に対する第1触媒のPt/Rh質量比の倍率(以下、「Pt/Rh質量比倍率」という。)が異なる実施例1〜4及び比較例1〜3の各触媒セット(第1触媒及び第2触媒)を調製した。基材としては、セル壁厚さ3.5mil(8.89×10−2mm)、1平方インチ(645.16mm)当たりのセル数600のコージェライト製ハニカム担体(容量1L)を用いた。 Using these catalyst components, the Pt / Rh mass ratio of the first catalyst shown in Table 1 (the ratio between the total amount of Pt in the upper and lower two layers 43 and 44 and the amount of Rh in the upper layer 43) is shown in Table 1. In addition, Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 having different Pt / Rh mass ratio of the first catalyst to Pt / Rh mass ratio of the second catalyst (hereinafter referred to as “Pt / Rh mass ratio magnification”). Each catalyst set (first catalyst and second catalyst) was prepared. As the substrate, a cordierite honeycomb carrier (capacity 1 L) having a cell wall thickness of 3.5 mil (8.89 × 10 −2 mm) and 600 cells per square inch (645.16 mm 2 ) was used. .

実施例1〜4の第1触媒はPt/Rh質量比が2/1以上5/1以下であり、Pt含有量がRh含有量よりも多い。実施例1〜4の第2触媒は全てPt/Rh質量比が1/2であり、Rh含有量がPt含有量よりも多い。   In the first catalysts of Examples 1 to 4, the Pt / Rh mass ratio is 2/1 or more and 5/1 or less, and the Pt content is larger than the Rh content. In all of the second catalysts of Examples 1 to 4, the Pt / Rh mass ratio is 1/2, and the Rh content is larger than the Pt content.

Figure 0005939010
Figure 0005939010

−排気ガス浄化性能評価試験−
実施例1〜4及び比較例1〜3各々の第1触媒及び第2触媒をベンチエージングした後、各触媒から担体容量約25mLのコアサンプルを切り出した。ベンチエージングでは、触媒をエンジンの排気管に取り付け、触媒入口での排気ガス温度が900℃となるようにエンジン回転数を設定し、その900℃の排気ガスに触媒を50時間晒した。エンジン運転期間中、Pを添加したエンジンオイルを吸気マニホールドにポンプで供給し続けるようにした。
−Exhaust gas purification performance evaluation test−
After bench aging the first catalyst and the second catalyst in each of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3, a core sample having a carrier capacity of about 25 mL was cut out from each catalyst. In bench aging, the catalyst was attached to the exhaust pipe of the engine, the engine speed was set so that the exhaust gas temperature at the catalyst inlet was 900 ° C., and the catalyst was exposed to the 900 ° C. exhaust gas for 50 hours. During the engine operation period, engine oil added with P was continuously supplied to the intake manifold by a pump.

そうして、第1触媒のコアサンプルと第2触媒のコアサンプルとを後者が前者の下流側に位置するようにモデルガス流通反応装置に取り付け、HC及びCOの浄化に関する各ライトオフ温度(HC−T50(℃),HC−T90(℃),CO−T50(℃),CO−T90(℃))を測定した。   Then, the core sample of the first catalyst and the core sample of the second catalyst are attached to the model gas flow reactor so that the latter is located on the downstream side of the former, and each light-off temperature (HC) relating to the purification of HC and CO -T50 (° C), HC-T90 (° C), CO-T50 (° C), CO-T90 (° C)).

すなわち、第1触媒に流入するモデルガスの温度を常温から漸次上昇させていく一方、第2触媒を流出するガスのHC及びCO各々の濃度変化を検出した。HC−T50(℃)及びCO−T50(℃)は、HC及びCO各成分の浄化率が50%に達したときの第1触媒入口ガス温度である。HC−T90(℃)及びCO−T90(℃)は、HC及びCO各成分の浄化率が90%に達したときの第1触媒入口ガス温度である。   That is, while the temperature of the model gas flowing into the first catalyst was gradually increased from the normal temperature, changes in the concentrations of HC and CO in the gas flowing out of the second catalyst were detected. HC-T50 (° C.) and CO-T50 (° C.) are the first catalyst inlet gas temperature when the purification rate of each component of HC and CO reaches 50%. HC-T90 (° C.) and CO-T90 (° C.) are the first catalyst inlet gas temperature when the purification rate of each component of HC and CO reaches 90%.

モデルガスの組成は、i-ペンタン;3000ppmC、CO;1900ppm、O;10.8%、HO;10%、残Nである。ガス流量は26.1L/min(空間速度SV=約63000h−1)、ガスの昇温速度は30℃/minである。 The composition of the model gas is i-pentane; 3000 ppmC, CO; 1900 ppm, O 2 ; 10.8%, H 2 O; 10%, remaining N 2 . The gas flow rate is 26.1 L / min (space velocity SV = about 63000 h −1 ), and the gas heating rate is 30 ° C./min.

また、別に実施例1の第1触媒のコアサンプルのみをモデルガス流通反応装置に取り付け(第2触媒なし)、HC及びCOの浄化に関する各ライトオフ温度(HC−T50(℃),CO−T50(℃))、並びに触媒入口ガス温度300℃での浄化率(HC−C300(%),CO−C300(%))を測定した。   Separately, only the core sample of the first catalyst of Example 1 is attached to the model gas flow reactor (without the second catalyst), and each light-off temperature (HC-T50 (° C.), CO-T50 for purification of HC and CO). And the purification rate (HC-C300 (%), CO-C300 (%)) at a catalyst inlet gas temperature of 300 ° C.

−試験結果−
結果を表2、図6及び図7に示す。ここに、ライトオフ温度差(T90−T50)が小さいということは、浄化率が50%越えた後の温度上昇に伴う排気ガス浄化率の立ち上がりが急であるということであるから、触媒装置が早期に高い活性を示すようになることを意味する。
-Test results-
The results are shown in Table 2, FIG. 6 and FIG. Here, the fact that the light-off temperature difference (T90-T50) is small means that the exhaust gas purification rate rises rapidly as the temperature rises after the purification rate exceeds 50%. It means that it becomes high activity early.

Figure 0005939010
Figure 0005939010

表2に示すように、実施例1の第1触媒のみと実施例1とはHC−T50及びCO−T50各々が同じ値になっている。従って、T50に関しては、第2触媒の効果が殆ど認められないということができる。一方、実施例1の第1触媒のみのケースではHC−C300が65%であるのに対して、実施例1のHC−T90は305℃であるから、T90には第2触媒の効果が認められる。つまり、第1触媒のみでは触媒入口ガス温度300℃でHC浄化率が65%程度であるのに、第2触媒を追加すると、触媒入口ガス温度305℃でHC浄化率が90%に達しているから、第2触媒の効果が比較的大きいということができる。   As shown in Table 2, only the first catalyst of Example 1 and Example 1 have the same values for HC-T50 and CO-T50. Therefore, regarding T50, it can be said that the effect of the second catalyst is hardly recognized. On the other hand, in the case of only the first catalyst of Example 1, HC-C300 is 65%, whereas HC-T90 of Example 1 is 305 ° C., so the effect of the second catalyst is recognized at T90. It is done. That is, with the first catalyst alone, the HC purification rate is about 65% at a catalyst inlet gas temperature of 300 ° C., but when a second catalyst is added, the HC purification rate reaches 90% at a catalyst inlet gas temperature of 305 ° C. Therefore, it can be said that the effect of the second catalyst is relatively large.

そうして、ライトオフ温度差(T90−T50)をみると、Pt/Rh質量比倍率が4倍以上10倍以下の範囲にあるときは、HC及びCOのいずれにおいても、ライトオフ温度差が小さくなっている。これから、Pt/Rh質量比倍率を当該範囲にすることにより、触媒装置の早期活性に有利になることがわかる。   Then, looking at the light-off temperature difference (T90-T50), when the Pt / Rh mass ratio magnification is in the range of 4 to 10 times, the light-off temperature difference is the same for both HC and CO. It is getting smaller. From this, it can be seen that by setting the Pt / Rh mass ratio magnification in this range, it is advantageous for early activation of the catalyst device.

<第1触媒の上層Pt/下層Ptの質量比について>
−第1触媒例A〜E−
触媒成分として、Pt担持量が異なる複数種のPt担持Laアルミナ複合酸化物、Rh担持量が異なる複数種のRh担持CeZrNd複合酸化物、Rh担持量が異なる複数種のRh担持Laアルミナ複合酸化物、Pd担持量が異なる複数種のPd担持CeZrNd複合酸化物、並びにPd担持量が異なる複数種のPd担持Laアルミナ複合酸化物を調製した。
<Mass ratio of first catalyst upper layer Pt / lower layer Pt>
-First catalyst examples A to E-
As catalyst components, multiple types of Pt-supported La alumina composite oxides with different Pt loadings, multiple types of Rh-supported CeZrNd composite oxides with different Rh loadings, and multiple types of Rh-supported La alumina composite oxides with different Rh loadings A plurality of Pd-supported CeZrNd composite oxides having different Pd loadings and a plurality of Pd-supporting La alumina composite oxides having different Pd loadings were prepared.

これら触媒成分を用いて、先に説明した触媒の調製方法により、表3に示す上層Pt/下層Ptの質量比(上層43のPt量と下層44のPt量との割合)が異なる第1触媒例A〜Eの各触媒を調製した。   Using these catalyst components, the first catalyst in which the mass ratio of upper layer Pt / lower layer Pt shown in Table 3 (the ratio of the Pt amount of the upper layer 43 to the Pt amount of the lower layer 44) shown in Table 3 differs depending on the catalyst preparation method described above. Each catalyst of Examples A to E was prepared.

Figure 0005939010
Figure 0005939010

−排気ガス浄化性能評価試験−
第1触媒例A〜Eの各触媒をベンチエージングした後、各触媒から担体容量約25mLのコアサンプルを切り出した。これをモデルガス流通反応装置に取り付け、HC及びCOの浄化に関する各ライトオフ温度(HC−T50(℃),CO−T50(℃))及びHC及びCOの各浄化率(HC−C300(%),CO−C300(%))を測定した。ベンチエージングでは、触媒をエンジンの排気管に取り付け、触媒入口での排気ガス温度が800℃となるようにエンジン回転数を設定し、その800℃の排気ガスに触媒を50時間晒した。モデルガスには先の評価試験と同じガスを用いた。ガス流量及びガスの昇温速度も先の評価試験と同じである。
−Exhaust gas purification performance evaluation test−
After bench-aging each catalyst of the first catalyst examples A to E, a core sample having a carrier volume of about 25 mL was cut out from each catalyst. This is attached to a model gas flow reactor, and each light-off temperature (HC-T50 (° C), CO-T50 (° C)) for purification of HC and CO and each purification rate of HC and CO (HC-C300 (%)) , CO-C300 (%)). In bench aging, the catalyst was attached to the exhaust pipe of the engine, the engine speed was set so that the exhaust gas temperature at the catalyst inlet was 800 ° C., and the catalyst was exposed to the 800 ° C. exhaust gas for 50 hours. The model gas used was the same as in the previous evaluation test. The gas flow rate and the gas heating rate are the same as in the previous evaluation test.

−試験結果−
結果を図8及び図9に示す。図8をみると、HC−T50及びCO−T50が上層Pt/下層Ptの質量比に影響されることがわかる。すなわち、上記触媒構成の場合、i-ペンタンが上層43でPt成分に接触するだけでなく、排気ガスが上層43から下層44に拡散移動したときに、該下層44でもi-ペンタンがPt成分と接触することになり、その接触機会が多くなる。そのことが、HC浄化性能に影響していると考えられる。また、下層44において、Pd成分だけでなく、Pt成分もCOの酸化浄化に働く。そのことが、CO浄化性能に影響していると考えられる。
-Test results-
The results are shown in FIGS. It can be seen from FIG. 8 that HC-T50 and CO-T50 are affected by the mass ratio of upper layer Pt / lower layer Pt. That is, in the case of the above catalyst configuration, not only i-pentane comes into contact with the Pt component in the upper layer 43, but also when the exhaust gas diffuses and moves from the upper layer 43 to the lower layer 44, i-pentane also becomes the Pt component in the lower layer 44. You will be in contact and there will be more opportunities for contact. This is considered to affect the HC purification performance. Further, in the lower layer 44, not only the Pd component but also the Pt component works for CO oxidation purification. This is considered to affect the CO purification performance.

そうして、図8によれば、上層Pt/下層Ptの質量比が75/25以上95/5以下であるときに、HC−T50及びCO−T50が共に低い値になることがわかる。また、図10によれば、上層Pt/下層Ptの質量比が75/25以上95/5以下であるときには、HC及びCOのC300が高くなっている。   Then, according to FIG. 8, when the mass ratio of upper layer Pt / lower layer Pt is 75/25 or more and 95/5 or less, it turns out that both HC-T50 and CO-T50 become a low value. Further, according to FIG. 10, when the mass ratio of upper layer Pt / lower layer Pt is 75/25 or more and 95/5 or less, C300 of HC and CO is high.

以上の説明から明らかなように、本発明に係る排気ガス浄化用触媒装置によれば、エンジンから排出される排気ガスを効率良く浄化することができる。特に、運転状態に応じて燃焼モードがHCCI燃焼とSI燃焼とで切り換えられるガソリンエンジンから、HCCI燃焼に伴って排出されるペンタン類及びCOを多く含む排気ガスであっても、これを本発明に係る触媒装置によって効率良く浄化することができる。   As is apparent from the above description, the exhaust gas purifying catalyst device according to the present invention can efficiently purify the exhaust gas discharged from the engine. In particular, even an exhaust gas containing a large amount of pentane and CO discharged from HCCI combustion from a gasoline engine whose combustion mode is switched between HCCI combustion and SI combustion according to the operating state is applied to the present invention. It can be efficiently purified by such a catalyst device.

1 エンジン
25 排気ガス通路
27 排気ガス浄化用触媒
41 基材(ハニカム担体)
42 触媒層
43 上層
44 下層
45 基材(ハニカム担体)
46 触媒層
1 Engine 25 Exhaust gas passage 27 Exhaust gas purification catalyst 41 Base material (honeycomb carrier)
42 catalyst layer 43 upper layer 44 lower layer 45 base material (honeycomb carrier)
46 Catalyst layer

Claims (4)

エンジンの排気ガス通路に第1触媒が設けられ、該第1触媒よりも下流側の排気ガス通路に第2触媒が設けられている排気ガス浄化用触媒装置であって、
上記第1触媒及び第2触媒各々は、触媒金属としてPt及びRhを含有するとともに、該触媒金属を担持する酸化物担体として、Ce含有酸化物及びCe非含有酸化物の少なくとも一方と、活性アルミナとを含有し、
上記第1触媒及び第2触媒各々では、上記Ptは活性アルミナのみに担持され、上記Rhの少なくとも一部はCe含有酸化物及びCe非含有酸化物の少なくとも一方に担持又はドープされており、
上記第1触媒における上記PtとRhとの比率であるPt/Rh質量比が、上記第2触媒における上記PtとRhとの比率であるPt/Rh質量比の4倍以上10倍以下であり、
上記第1触媒ではPt含有量がRh含有量よりも多くなっており、上記第2触媒ではRh含有量がPt含有量よりも多くなっており、且つ上記第1触媒のRh含有量は上記第2触媒のRh含有量よりも多くなっていることを特徴とする排気ガス浄化用触媒装置。
An exhaust gas purifying catalyst device in which a first catalyst is provided in an exhaust gas passage of an engine, and a second catalyst is provided in an exhaust gas passage downstream of the first catalyst,
Each of the first catalyst and the second catalyst contains Pt and Rh as catalyst metals, and as an oxide carrier supporting the catalyst metals, at least one of a Ce-containing oxide and a Ce-free oxide, activated alumina And containing
In the first catalyst and the second catalyst each, the Pt is supported only in the active alumina, at least a portion of the Rh being on at least one supported or doped Ce-containing oxide Mono及 beauty Ce-free oxide,
Pt / Rh weight ratio is the ratio between the Pt and Rh in the first catalyst, Ri 10x der than four times more Pt / Rh weight ratio is the ratio between the Pt and Rh in the second catalyst ,
In the first catalyst, the Pt content is higher than the Rh content, in the second catalyst, the Rh content is higher than the Pt content, and the Rh content of the first catalyst is higher than that of the first catalyst. An exhaust gas purifying catalyst device characterized in that the Rh content of the two catalysts is larger .
請求項1において、
上記第1触媒は、基材上に設けられた上下二層の触媒層を有し、この上層及び下層各々が上記Ptを含有し、
上記上層のPtと上記下層のPtとの質量比(上層Pt/下層Pt)が75/25以上95/5以下であることを特徴とする排気ガス浄化用触媒装置。
In claim 1,
The first catalyst has two upper and lower catalyst layers provided on a substrate, and each of the upper layer and the lower layer contains the Pt,
An exhaust gas purifying catalyst device, wherein a mass ratio (upper layer Pt / lower layer Pt) of the upper layer Pt and the lower layer Pt is 75/25 or more and 95/5 or less.
請求項1又は請求項2において、
上記第1触媒が、触媒金属として、さらにPdを含有することを特徴とする排気ガス浄化用触媒装置。
In claim 1 or claim 2,
The exhaust gas purifying catalyst device, wherein the first catalyst further contains Pd as a catalyst metal.
請求項1乃至請求項3のいずれか一において、
上記エンジンは、運転領域に応じて燃焼モードがペンタンを1000ppmC以上含有する排気ガスを排出する圧縮自己着火燃焼と火花点火燃焼とで切り換えられることを特徴とする排気ガス浄化用触媒装置。
In any one of Claim 1 thru | or 3,
The exhaust gas purification catalyst apparatus according to claim 1, wherein the engine is switched between a compression self-ignition combustion and a spark ignition combustion for discharging an exhaust gas containing 1000 ppmC or more of pentane according to an operation region.
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