JP2001025645A - 排気ガス浄化システム - Google Patents
排気ガス浄化システムInfo
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の排気ガス浄化用触媒及び触媒装置より
も、ＨＣ浄化性能が向上し、特に、今まで未浄化だった
ＨＣ成分に対して高い浄化性能を有する排気ガス浄化シ
ステムを提供すること。 【解決手段】 内燃機関から排出される排気ガス中の一
酸化炭素、炭化水素及び窒素酸化物を同時に浄化する排
気ガス浄化システムである。排気ガス流路の上流側に白
金、パラジウム及びロジウム等を含む上流触媒、その下
流側に白金を含み白金担持量が上記上流触媒より大きい
下流触媒を配置し、上流触媒における触媒入口の排気ガ
ス雰囲気を、酸素過剰率Ｚが０．９≦Ｚとなるように
し、且つ下流触媒における触媒入口の排気ガス雰囲気
を、０．１≦Ｚとなるように制御する。
も、ＨＣ浄化性能が向上し、特に、今まで未浄化だった
ＨＣ成分に対して高い浄化性能を有する排気ガス浄化シ
ステムを提供すること。 【解決手段】 内燃機関から排出される排気ガス中の一
酸化炭素、炭化水素及び窒素酸化物を同時に浄化する排
気ガス浄化システムである。排気ガス流路の上流側に白
金、パラジウム及びロジウム等を含む上流触媒、その下
流側に白金を含み白金担持量が上記上流触媒より大きい
下流触媒を配置し、上流触媒における触媒入口の排気ガ
ス雰囲気を、酸素過剰率Ｚが０．９≦Ｚとなるように
し、且つ下流触媒における触媒入口の排気ガス雰囲気
を、０．１≦Ｚとなるように制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガス浄化シス
テムに係り、特に自動車等の内燃機関から排出される排
気ガス中の有害成分である炭化水素（以下、「ＨＣ」と
称す）、一酸化炭素（以下、「ＣＯ」と称す）及び窒素
酸化物（以下、「ＮＯx 」と称す）のうち、特に、ＨＣ
を高い浄化効率で除去する排気ガス浄化システムに関す
る。
テムに係り、特に自動車等の内燃機関から排出される排
気ガス中の有害成分である炭化水素（以下、「ＨＣ」と
称す）、一酸化炭素（以下、「ＣＯ」と称す）及び窒素
酸化物（以下、「ＮＯx 」と称す）のうち、特に、ＨＣ
を高い浄化効率で除去する排気ガス浄化システムに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、排気ガス浄化用触媒が種々開
発されているが、特に近年における地球環境保護の観点
から、従来にも増して優れた浄化性能を有する排気ガス
浄化用触媒の開発が期待されている。かかる要請から、
排気ガス流路に触媒を直列に多段化して配置することが
行われており、また、特開平５−２００２８７号公報に
は、浄化性能の良好な排気ガス浄化用触媒及びこれを用
いてなる浄化システムが開示されている。更に、特開平
５−４９９２９号公報には、活性アルミナから成る触媒
担持層を持つ一体型構造体の排気ガス浄化触媒で、排気
ガスが流入する入口側にパラジウム及びロジウムが担持
され、排気ガスが流出する出口側に白金及びロジウムが
担持され、ロジウムの担持量が入口側より出口側に多い
排気ガス浄化用触媒を用いた排気ガス浄化装置が開示さ
れている。
発されているが、特に近年における地球環境保護の観点
から、従来にも増して優れた浄化性能を有する排気ガス
浄化用触媒の開発が期待されている。かかる要請から、
排気ガス流路に触媒を直列に多段化して配置することが
行われており、また、特開平５−２００２８７号公報に
は、浄化性能の良好な排気ガス浄化用触媒及びこれを用
いてなる浄化システムが開示されている。更に、特開平
５−４９９２９号公報には、活性アルミナから成る触媒
担持層を持つ一体型構造体の排気ガス浄化触媒で、排気
ガスが流入する入口側にパラジウム及びロジウムが担持
され、排気ガスが流出する出口側に白金及びロジウムが
担持され、ロジウムの担持量が入口側より出口側に多い
排気ガス浄化用触媒を用いた排気ガス浄化装置が開示さ
れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者らが上述の如き従来技術に検討を加えた結果、以下の
ような新たな課題が生ずることが判明した。即ち、触媒
を直列に多段配置する手法では、有害成分の浄化に際
し、排気ガス中のＨＣが上流側に配置された触媒から優
先的に消費されるので、その下流側に配置された触媒で
は、燃焼し難いＨＣ種（例えば、飽和炭化水素）の含有
率が大きい未浄化排気ガスを浄化しなければならず、こ
の結果、下流側の触媒では、上流側の触媒に比べて転換
率が悪化することを知見し、浄化し難いＨＣ種に対して
も浄化能に優れる手法を開発する必要があるという課題
が生じた。
者らが上述の如き従来技術に検討を加えた結果、以下の
ような新たな課題が生ずることが判明した。即ち、触媒
を直列に多段配置する手法では、有害成分の浄化に際
し、排気ガス中のＨＣが上流側に配置された触媒から優
先的に消費されるので、その下流側に配置された触媒で
は、燃焼し難いＨＣ種（例えば、飽和炭化水素）の含有
率が大きい未浄化排気ガスを浄化しなければならず、こ
の結果、下流側の触媒では、上流側の触媒に比べて転換
率が悪化することを知見し、浄化し難いＨＣ種に対して
も浄化能に優れる手法を開発する必要があるという課題
が生じた。
【０００４】また、上記公報中に記載された従来の触媒
や浄化装置においても、触媒長さや触媒容量を増加させ
て、排気ガス中の有害成分残存率をより一層低下させよ
うとすると、排気ガス入口側の触媒成分による浄化が進
行し、出口側では転化しにくいＨＣ成分の割合が増加す
るため、排ガス雰囲気をＨＣ燃焼に適した酸化雰囲気に
しても、浄化性能が未だ十分とは言えなくなるという課
題が生ずる。
や浄化装置においても、触媒長さや触媒容量を増加させ
て、排気ガス中の有害成分残存率をより一層低下させよ
うとすると、排気ガス入口側の触媒成分による浄化が進
行し、出口側では転化しにくいＨＣ成分の割合が増加す
るため、排ガス雰囲気をＨＣ燃焼に適した酸化雰囲気に
しても、浄化性能が未だ十分とは言えなくなるという課
題が生ずる。
【０００５】本発明は、このような従来技術の有する課
題に鑑みてなされたものであり、その目的とするとこと
は、従来の排気ガス浄化用触媒及び触媒装置よりも、Ｈ
Ｃ浄化性能が向上し、特に、今まで未浄化だったＨＣ成
分に対して高い浄化性能を有する排気ガス浄化システム
を提供することにある。
題に鑑みてなされたものであり、その目的とするとこと
は、従来の排気ガス浄化用触媒及び触媒装置よりも、Ｈ
Ｃ浄化性能が向上し、特に、今まで未浄化だったＨＣ成
分に対して高い浄化性能を有する排気ガス浄化システム
を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために鋭意研究した結果、排気ガス流路に触
媒を二個以上配置し、これら触媒の入口ガス雰囲気を、
酸化過剰率であるＺ値や空燃比Ａ／Ｆ値に着目して適切
に制御することにより、上記目的が達成できることを見
出し、本発明に到達した。
を達成するために鋭意研究した結果、排気ガス流路に触
媒を二個以上配置し、これら触媒の入口ガス雰囲気を、
酸化過剰率であるＺ値や空燃比Ａ／Ｆ値に着目して適切
に制御することにより、上記目的が達成できることを見
出し、本発明に到達した。
【０００７】即ち、本発明の排気ガス浄化システムは、
内燃機関から排出される排気ガス中の一酸化炭素、炭化
水素及び窒素酸化物を同時に浄化する排気ガス浄化シス
テムであって、排気ガス流路の上流側に白金、パラジウ
ム及びロジウムから成る群より選ばれた少なくとも１種
を含む上流触媒、その下流側に白金を含み白金担持量が
上記上流触媒より大きい下流触媒を配置し、上記上流触
媒における触媒入口の排気ガス雰囲気を、酸素過剰率Ｚ
が０．９≦Ｚとなるようにし、且つ上記下流触媒におけ
る触媒入口の排気ガス雰囲気を、０．１≦Ｚとなるよう
にしたことを特徴とする
内燃機関から排出される排気ガス中の一酸化炭素、炭化
水素及び窒素酸化物を同時に浄化する排気ガス浄化シス
テムであって、排気ガス流路の上流側に白金、パラジウ
ム及びロジウムから成る群より選ばれた少なくとも１種
を含む上流触媒、その下流側に白金を含み白金担持量が
上記上流触媒より大きい下流触媒を配置し、上記上流触
媒における触媒入口の排気ガス雰囲気を、酸素過剰率Ｚ
が０．９≦Ｚとなるようにし、且つ上記下流触媒におけ
る触媒入口の排気ガス雰囲気を、０．１≦Ｚとなるよう
にしたことを特徴とする
【０００８】また、本発明の排気ガス浄化システムの好
適形態は、上記下流触媒が活性化温度に到達した後、上
記上流触媒における触媒入口の排気ガス雰囲気を０．９
≦Ｚとし、且つ上記下流触媒における触媒入口排気ガス
雰囲気を０．１≦Ｚとすることを特徴とする。
適形態は、上記下流触媒が活性化温度に到達した後、上
記上流触媒における触媒入口の排気ガス雰囲気を０．９
≦Ｚとし、且つ上記下流触媒における触媒入口排気ガス
雰囲気を０．１≦Ｚとすることを特徴とする。
【０００９】更に、本発明の排気ガス浄化システムの他
の好適形態は、上記下流触媒の触媒層温度が転化率５０
％に到達する温度に到達した後、上記上流触媒における
触媒入口の排気ガス雰囲気を０．９≦Ｚとし、且つ上記
下流触媒の入口排気ガス雰囲気を０．１≦Ｚとすること
を特徴とする。
の好適形態は、上記下流触媒の触媒層温度が転化率５０
％に到達する温度に到達した後、上記上流触媒における
触媒入口の排気ガス雰囲気を０．９≦Ｚとし、且つ上記
下流触媒の入口排気ガス雰囲気を０．１≦Ｚとすること
を特徴とする。
【００１０】また、本発明の排気ガス浄化システムの他
の好適形態は、上記上流触媒における触媒入口のＺ値を
０．９≦Ｚとし、この上流触媒における触媒出口のＺ値
を０．１≦Ｚとし、且つこの触媒出口のＺ値の変動幅
を、上記触媒入口のＺ値の変動幅の５０倍以下に減衰す
ることを特徴とする。
の好適形態は、上記上流触媒における触媒入口のＺ値を
０．９≦Ｚとし、この上流触媒における触媒出口のＺ値
を０．１≦Ｚとし、且つこの触媒出口のＺ値の変動幅
を、上記触媒入口のＺ値の変動幅の５０倍以下に減衰す
ることを特徴とする。
【００１１】本発明の排気ガス浄化システムの他の好適
形態は、上記上流触媒における触媒入口のＺ値を０．９
≦Ｚ≦１．２とし、上記下流触媒における触媒入口のＺ
値を０．１≦Ｚ≦１０とすることを特徴とする。
形態は、上記上流触媒における触媒入口のＺ値を０．９
≦Ｚ≦１．２とし、上記下流触媒における触媒入口のＺ
値を０．１≦Ｚ≦１０とすることを特徴とする。
【００１２】本発明の排気ガス浄化装置の好適形態は、
上記下流触媒が活性化温度又は転化率５０％に到達する
温度、代表的には２００℃に到達した後、上記上流触媒
における触媒入口のＺ値を０．９≦Ｚ≦１．２とし、上
記下流触媒における触媒入口のＺ値を０．１≦Ｚ≦１０
とすることを特徴とする。
上記下流触媒が活性化温度又は転化率５０％に到達する
温度、代表的には２００℃に到達した後、上記上流触媒
における触媒入口のＺ値を０．９≦Ｚ≦１．２とし、上
記下流触媒における触媒入口のＺ値を０．１≦Ｚ≦１０
とすることを特徴とする。
【００１３】本発明の排気ガス浄化装置の他の好適形態
は、上記上流触媒における触媒入口のＺ値を０．９≦Ｚ
≦１．２とし、この上流触媒における触媒出口のＺ値を
０．１≦Ｚ≦１０とし、且つＺ値の最大変動値を、０．
００１≦Ｚ≦５０とすることを特徴とする。
は、上記上流触媒における触媒入口のＺ値を０．９≦Ｚ
≦１．２とし、この上流触媒における触媒出口のＺ値を
０．１≦Ｚ≦１０とし、且つＺ値の最大変動値を、０．
００１≦Ｚ≦５０とすることを特徴とする。
【００１４】更に、本発明の排気ガス浄化システムの更
に他の好適形態は、上記上流触媒における触媒入口の排
気ガス雰囲気を、空燃比Ａ／Ｆが１４．５≦Ａ／Ｆとな
るようにし、且つ上記下流触媒における触媒入口の排気
ガス雰囲気を、１３．３≦Ａ／Ｆとなるようにしたこと
を特徴とする。
に他の好適形態は、上記上流触媒における触媒入口の排
気ガス雰囲気を、空燃比Ａ／Ｆが１４．５≦Ａ／Ｆとな
るようにし、且つ上記下流触媒における触媒入口の排気
ガス雰囲気を、１３．３≦Ａ／Ｆとなるようにしたこと
を特徴とする。
【００１５】本発明の排気ガス浄化システムの他の好適
形態は、上記下流触媒が活性化温度に到達した後、上記
上流触媒における触媒入口の排気ガス雰囲気を１４．５
≦Ａ／Ｆとし、且つ上記下流触媒における触媒入口排気
ガス雰囲気を１３．３≦Ａ／Ｆとすることを特徴とし、
この場合、上記下流触媒の触媒層温度が転化率５０％に
到達する温度に到達した後に、かかるＡ／Ｆ制御を行っ
てもよい。
形態は、上記下流触媒が活性化温度に到達した後、上記
上流触媒における触媒入口の排気ガス雰囲気を１４．５
≦Ａ／Ｆとし、且つ上記下流触媒における触媒入口排気
ガス雰囲気を１３．３≦Ａ／Ｆとすることを特徴とし、
この場合、上記下流触媒の触媒層温度が転化率５０％に
到達する温度に到達した後に、かかるＡ／Ｆ制御を行っ
てもよい。
【００１６】また、本発明の排気ガス浄化システムの他
の好適形態は、上記上流触媒における触媒入口のＡ／Ｆ
値を１４．５≦Ａ／Ｆとし、且つこの触媒出口のＡ／Ｆ
値の変動幅を、上記触媒入口のＡ／Ｆ値の変動幅の５倍
以下に減衰することを特徴とする。
の好適形態は、上記上流触媒における触媒入口のＡ／Ｆ
値を１４．５≦Ａ／Ｆとし、且つこの触媒出口のＡ／Ｆ
値の変動幅を、上記触媒入口のＡ／Ｆ値の変動幅の５倍
以下に減衰することを特徴とする。
【００１７】なお、このようなＡ／Ｆ値の制御におい
て、上記上流触媒における触媒入口のＡ／Ｆ値は１４．
５≦Ａ／Ｆ≦１４．７、上記下流触媒における触媒入口
のＡ／Ｆ値は１３．３≦Ａ／Ｆ≦１５．９とすることが
好ましく、また、制御の開始時期としては、上述のＺ値
制御と同様に、上記下流触媒が活性化温度に到達した後
や、触媒層温度が転化率５０％に到達する温度に到達し
た後とすることが好ましい。更には、Ａ／Ｆ値の最大変
動値を、１０．７≦Ａ／Ｆ≦１６．８とすることが望ま
しい。
て、上記上流触媒における触媒入口のＡ／Ｆ値は１４．
５≦Ａ／Ｆ≦１４．７、上記下流触媒における触媒入口
のＡ／Ｆ値は１３．３≦Ａ／Ｆ≦１５．９とすることが
好ましく、また、制御の開始時期としては、上述のＺ値
制御と同様に、上記下流触媒が活性化温度に到達した後
や、触媒層温度が転化率５０％に到達する温度に到達し
た後とすることが好ましい。更には、Ａ／Ｆ値の最大変
動値を、１０．７≦Ａ／Ｆ≦１６．８とすることが望ま
しい。
【００１８】また、本発明の排気ガス浄化装置の更に他
の好適形態は、上記上流触媒が上記排気ガス中の一酸化
炭素、炭化水素及び窒素酸化物の９０％以上を浄化し、
上記下流触媒が、上記上流触媒で未浄化のまま排出され
０％を超え１０％以下に相当する残余の一酸化炭素、炭
化水素及び窒素酸化物を浄化することを特徴とする。
の好適形態は、上記上流触媒が上記排気ガス中の一酸化
炭素、炭化水素及び窒素酸化物の９０％以上を浄化し、
上記下流触媒が、上記上流触媒で未浄化のまま排出され
０％を超え１０％以下に相当する残余の一酸化炭素、炭
化水素及び窒素酸化物を浄化することを特徴とする。
【００１９】本発明の排気ガス浄化装置の他の好適形態
は、上記下流触媒が、更にパラジウム及び／又はロジウ
ムを含有することを特徴とする。
は、上記下流触媒が、更にパラジウム及び／又はロジウ
ムを含有することを特徴とする。
【００２０】更に、本発明の排気ガス浄化装置の他の好
適形態は、上記上流触媒及び下流触媒が触媒成分層を有
する一体構造型触媒であり、この一体構造型の下流触媒
が、触媒成分として少なくとも白金とジルコニア酸化物
を含み、この触媒成分たる白金担持量の２０〜８０重量
％が上記ジルコニウム酸化物に担持されていることを特
徴とする。
適形態は、上記上流触媒及び下流触媒が触媒成分層を有
する一体構造型触媒であり、この一体構造型の下流触媒
が、触媒成分として少なくとも白金とジルコニア酸化物
を含み、この触媒成分たる白金担持量の２０〜８０重量
％が上記ジルコニウム酸化物に担持されていることを特
徴とする。
【００２１】本発明の排気ガス浄化装置の他の好適形態
は、上記一体構造型の下流触媒における白金の総担持量
が２〜２０ｇ／Ｌであり、ジルコニウム酸化物上の白金
担持濃度が１〜１０重量％であることを特徴とする。
は、上記一体構造型の下流触媒における白金の総担持量
が２〜２０ｇ／Ｌであり、ジルコニウム酸化物上の白金
担持濃度が１〜１０重量％であることを特徴とする。
【００２２】更にまた、本発明の排気ガス浄化装置の他
の好適形態は、上記上流触媒及び／又は下流触媒を少な
くとも１個付加して成り、個々の触媒の触媒成分層に含
まれる白金担持量が、上記排気ガス流路の上流側から下
流側への配置順に応じて多くなっていることを特徴とす
る。
の好適形態は、上記上流触媒及び／又は下流触媒を少な
くとも１個付加して成り、個々の触媒の触媒成分層に含
まれる白金担持量が、上記排気ガス流路の上流側から下
流側への配置順に応じて多くなっていることを特徴とす
る。
【００２３】また、本発明の排気ガス浄化装置の他の好
適形態は、上記一体構造型の上流触媒及び下流触媒の触
媒成分層における、排気ガス下流側部分の白金担持量
が、排気ガス上流側部分より大きいことを特徴とする。
適形態は、上記一体構造型の上流触媒及び下流触媒の触
媒成分層における、排気ガス下流側部分の白金担持量
が、排気ガス上流側部分より大きいことを特徴とする。
【００２４】更に、本発明の排気ガス浄化装置の他の好
適形態は、白金を担持するジルコニウム酸化物が、ラン
タン、セリウム、プラセオジウム、ネオジウム、ケイ
素、チタン、アルミニウム及びタングステンから成る群
より選ばれた少なくとも１種の元素を１〜４０モル％含
有することを特徴とする。
適形態は、白金を担持するジルコニウム酸化物が、ラン
タン、セリウム、プラセオジウム、ネオジウム、ケイ
素、チタン、アルミニウム及びタングステンから成る群
より選ばれた少なくとも１種の元素を１〜４０モル％含
有することを特徴とする。
【００２５】
【作用】本発明の排気ガス浄化システムにおいては、排
気ガス流路の上流側と下流側にそれぞれ上流触媒と下流
触媒とを配置し、下流触媒の白金担持量を多くして排気
ガス流路の上流側から下流側に白金担持量の傾斜を設
け、更に、Ｚ値及び／又はＡ／Ｆ値を活性種である白金
が浄化活性を発現し易い状態に制御した。従って、特に
排気流路の下流に配置した下流触媒では、浄化し難いパ
ラフィンを主成分とするＨＣ成分をストイキからリーン
雰囲気下において選択的に浄化することができる。
気ガス流路の上流側と下流側にそれぞれ上流触媒と下流
触媒とを配置し、下流触媒の白金担持量を多くして排気
ガス流路の上流側から下流側に白金担持量の傾斜を設
け、更に、Ｚ値及び／又はＡ／Ｆ値を活性種である白金
が浄化活性を発現し易い状態に制御した。従って、特に
排気流路の下流に配置した下流触媒では、浄化し難いパ
ラフィンを主成分とするＨＣ成分をストイキからリーン
雰囲気下において選択的に浄化することができる。
【００２６】また、本発明の浄化システムにおいて、下
流触媒が活性化した後、例えば、下流触媒が転化率５０
％に達した後にＺ値やＡ／Ｆ値の制御を開始すれば、排
気ガスの浄化性能を著しく向上することができる。更
に、本システムにおいては、下流触媒の入口における雰
囲気変動を制御することが可能であり、これにより、下
流触媒の浄化性能を維持・安定して発現させることがで
き、浄化性能を著しく向上することができる。
流触媒が活性化した後、例えば、下流触媒が転化率５０
％に達した後にＺ値やＡ／Ｆ値の制御を開始すれば、排
気ガスの浄化性能を著しく向上することができる。更
に、本システムにおいては、下流触媒の入口における雰
囲気変動を制御することが可能であり、これにより、下
流触媒の浄化性能を維持・安定して発現させることがで
き、浄化性能を著しく向上することができる。
【００２７】更にまた、本システムにおいて、上流触媒
がエンジン等の内燃機関から排出される排気ガス有害成
分の９０％以上を浄化するようにすれば、下流触媒の浄
化性能をいっそう安定的に発現させ易くなるので、下流
触媒の浄化性能を著しく向上することができる。
がエンジン等の内燃機関から排出される排気ガス有害成
分の９０％以上を浄化するようにすれば、下流触媒の浄
化性能をいっそう安定的に発現させ易くなるので、下流
触媒の浄化性能を著しく向上することができる。
【００２８】また、本システムにおいては、下流触媒
に、白金以外にもパラジウム及び／又はロジウムを担持
することが可能であり、これにより、ＮＯｘ浄化率を向
上することも可能である。更に、下流触媒にジルコニウ
ム酸化物を担持し、この下流触媒に含まれる白金量の所
定量を該ジルコニウム酸化物に担持すれば、ストイキか
らリーン雰囲気下におけるパラフィンを主成分としたＨ
Ｃ成分に対する浄化性能をより有効に発揮させることが
できる。また、白金を担持したジルコニウム酸化物に、
ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム
（Ｐｒ）、ネオジウム（Ｎｄ）、ケイ素（Ｓｉ）、チタ
ン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）及びタングステン
（Ｗ）等を含有させることも可能であり、これによって
も、ストイキからリーン雰囲気下における浄化性能を著
しく向上することができる。
に、白金以外にもパラジウム及び／又はロジウムを担持
することが可能であり、これにより、ＮＯｘ浄化率を向
上することも可能である。更に、下流触媒にジルコニウ
ム酸化物を担持し、この下流触媒に含まれる白金量の所
定量を該ジルコニウム酸化物に担持すれば、ストイキか
らリーン雰囲気下におけるパラフィンを主成分としたＨ
Ｃ成分に対する浄化性能をより有効に発揮させることが
できる。また、白金を担持したジルコニウム酸化物に、
ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム
（Ｐｒ）、ネオジウム（Ｎｄ）、ケイ素（Ｓｉ）、チタ
ン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）及びタングステン
（Ｗ）等を含有させることも可能であり、これによって
も、ストイキからリーン雰囲気下における浄化性能を著
しく向上することができる。
【００２９】なお、本システムにおいては、上流触媒と
下流触媒を少なくとも１個ずつ設置すればよいが、これ
以外にも上流触媒や下流触媒と同様の触媒を１個以上追
加設置することが可能であり、この場合、かかる複数個
の触媒で構成される触媒群の各触媒成分層に含まれる白
金担持量を、排気ガス流路の上流側から下流側に設置し
た順に多くすることによって、ストイキからリーン雰囲
気下における浄化性能を著しく向上することができる。
また、上流触媒及び下流触媒を一体構造型触媒とし、そ
の触媒成分層の前方（排気ガス上流側）と後方（排気ガ
ス下流側）とにおいて、白金担持量の傾斜を設けること
も可能であり、この場合もストイキからリーン雰囲気下
における浄化性能を著しく向上することができる。
下流触媒を少なくとも１個ずつ設置すればよいが、これ
以外にも上流触媒や下流触媒と同様の触媒を１個以上追
加設置することが可能であり、この場合、かかる複数個
の触媒で構成される触媒群の各触媒成分層に含まれる白
金担持量を、排気ガス流路の上流側から下流側に設置し
た順に多くすることによって、ストイキからリーン雰囲
気下における浄化性能を著しく向上することができる。
また、上流触媒及び下流触媒を一体構造型触媒とし、そ
の触媒成分層の前方（排気ガス上流側）と後方（排気ガ
ス下流側）とにおいて、白金担持量の傾斜を設けること
も可能であり、この場合もストイキからリーン雰囲気下
における浄化性能を著しく向上することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の排気ガス浄化シス
テムについて詳細に説明する。上述の如く、本発明の排
気ガス浄化システムは、排気ガス中の一酸化炭素、炭化
水素及び窒素酸化物の有害成分を同時に浄化するシステ
ムであって、排気ガス流路の上流側に白金、パラジウム
又はロジウム及びこれらの任意の混合物を含む触媒（上
流触媒）を少なくとも１個配置し、その下流側にも白金
を含む触媒（下流触媒）を少なくとも１個配置したもの
であり、配置する触媒の個数は２個以上であればよい。
テムについて詳細に説明する。上述の如く、本発明の排
気ガス浄化システムは、排気ガス中の一酸化炭素、炭化
水素及び窒素酸化物の有害成分を同時に浄化するシステ
ムであって、排気ガス流路の上流側に白金、パラジウム
又はロジウム及びこれらの任意の混合物を含む触媒（上
流触媒）を少なくとも１個配置し、その下流側にも白金
を含む触媒（下流触媒）を少なくとも１個配置したもの
であり、配置する触媒の個数は２個以上であればよい。
【００３１】図１及び図２に、本発明の排気ガス浄化シ
ステムの一例を示すが、図１はＺ値制御に関するシステ
ム構成例、図２はＡ／Ｆ値制御に関するシステム構成例
を示している。なお、本明細書において、Ｚ値及びＡ／
Ｆ値はそれぞれ酸素過剰率及び空燃比を示し、通常の意
味で用いられるが、次の（Ａ）式及び（Ｂ）式から算出
された値を好適に用いることができる。
ステムの一例を示すが、図１はＺ値制御に関するシステ
ム構成例、図２はＡ／Ｆ値制御に関するシステム構成例
を示している。なお、本明細書において、Ｚ値及びＡ／
Ｆ値はそれぞれ酸素過剰率及び空燃比を示し、通常の意
味で用いられるが、次の（Ａ）式及び（Ｂ）式から算出
された値を好適に用いることができる。
【００３２】 Ｚ＝（Ｏ２＋１．５×ＮＯ） ／（０．５×ＣＯ＋０．５×Ｈ２＋１．５×ＨＣ） …（Ａ） Ａ／Ｆ＝（２８．９８／６．１７１）×（１６×ＣＯ＋３２×ＣＯ２＋３２× Ｏ２＋１６×１．７×１．９×ＣＯ×（ＣＯ２＋ＣＯ）） ／（３．４×ＣＯ２＋ＣＯ）×１／（１３．９１×（ＣＯ２＋ＣＯ＋ ＨＣ×０．０００１）） …（Ｂ）
【００３３】本発明の浄化システムでは、上述の如く配
置した触媒のうち、特に下流触媒が、ストイキからリー
ン雰囲気下におけるパラフィンを主成分としたＨＣ成分
を高い浄化効率で除去できるように、特定の制御が行わ
れる。
置した触媒のうち、特に下流触媒が、ストイキからリー
ン雰囲気下におけるパラフィンを主成分としたＨＣ成分
を高い浄化効率で除去できるように、特定の制御が行わ
れる。
【００３４】また、本発明は、排気ガスの浄化に際し、
白金、パラジウム及びロジウムなどを含む触媒が浄化す
べきＨＣ成分の浄化性能を制御することを骨子とするも
のである。かかる浄化に際し、理論上は、浄化すべき排
気ガスの触媒入口組成（Ｚ値又はＡ／Ｆ値）をストイキ
（Ｚ＝１．０又はＡ／Ｆ＝１４．６）に制御すればよい
が、本発明者らは、排気ガス流路に二個以上の触媒を配
置した場合、下流側に配置した触媒では入口排気ガス中
のＨＣ濃度が低下し、しかも浄化し難いＨＣ成分の組成
比が高くなることを知見した。よって、本発明の浄化シ
ステムにおいては、ＨＣ成分を効率良く浄化すべく、下
流触媒が含有する白金担持量を上流触媒に対し重量比で
１／１より大きく制御した。この白金担持量比が１／１
未満では、下流触媒が、低濃度且つ浄化し難いＨＣ成分
を効率良く浄化できない。なお、本発明の浄化システム
においては、上流触媒は必ずしも白金を含有していなく
てもよく、下流触媒のみが白金を含有している場合もか
かる白金担持量の調整がなされているものとする。
白金、パラジウム及びロジウムなどを含む触媒が浄化す
べきＨＣ成分の浄化性能を制御することを骨子とするも
のである。かかる浄化に際し、理論上は、浄化すべき排
気ガスの触媒入口組成（Ｚ値又はＡ／Ｆ値）をストイキ
（Ｚ＝１．０又はＡ／Ｆ＝１４．６）に制御すればよい
が、本発明者らは、排気ガス流路に二個以上の触媒を配
置した場合、下流側に配置した触媒では入口排気ガス中
のＨＣ濃度が低下し、しかも浄化し難いＨＣ成分の組成
比が高くなることを知見した。よって、本発明の浄化シ
ステムにおいては、ＨＣ成分を効率良く浄化すべく、下
流触媒が含有する白金担持量を上流触媒に対し重量比で
１／１より大きく制御した。この白金担持量比が１／１
未満では、下流触媒が、低濃度且つ浄化し難いＨＣ成分
を効率良く浄化できない。なお、本発明の浄化システム
においては、上流触媒は必ずしも白金を含有していなく
てもよく、下流触媒のみが白金を含有している場合もか
かる白金担持量の調整がなされているものとする。
【００３５】更に、本発明者らは、上流触媒の入口条件
をストイキ（Ｚ＝１．０又はＡ／Ｆ＝１４．６）に制御
しても、実際にはＺ値やＡ／Ｆ値の振幅があるため、下
流触媒の入口では中心Ｚ値や中心Ａ／Ｆ値がズレ、しか
もＺ値やＡ／Ｆ値の振幅（変動幅）が増幅されることも
知見した。よって、本発明の浄化システムでは、ＨＣ成
分を効率良く浄化すべく、上流触媒の入口の排気ガス雰
囲気を０．９≦Ｚ１とし、下流触媒の入口排気ガス雰囲
気を０．１≦Ｚ２となるように制御を行う。また同様
に、本発明の他の浄化システムでは、上流触媒の入口排
気ガス雰囲気を１４．５≦Ａ／Ｆ（第１Ａ／Ｆ）とし、
下流触媒の入口排気ガス雰囲気を１３．３≦Ａ／Ｆ（第
２Ａ／Ｆ）となるように制御を行い、ＨＣ成分を効率良
く浄化する。
をストイキ（Ｚ＝１．０又はＡ／Ｆ＝１４．６）に制御
しても、実際にはＺ値やＡ／Ｆ値の振幅があるため、下
流触媒の入口では中心Ｚ値や中心Ａ／Ｆ値がズレ、しか
もＺ値やＡ／Ｆ値の振幅（変動幅）が増幅されることも
知見した。よって、本発明の浄化システムでは、ＨＣ成
分を効率良く浄化すべく、上流触媒の入口の排気ガス雰
囲気を０．９≦Ｚ１とし、下流触媒の入口排気ガス雰囲
気を０．１≦Ｚ２となるように制御を行う。また同様
に、本発明の他の浄化システムでは、上流触媒の入口排
気ガス雰囲気を１４．５≦Ａ／Ｆ（第１Ａ／Ｆ）とし、
下流触媒の入口排気ガス雰囲気を１３．３≦Ａ／Ｆ（第
２Ａ／Ｆ）となるように制御を行い、ＨＣ成分を効率良
く浄化する。
【００３６】なお、下流触媒の入口排気ガス雰囲気のＺ
値であるＺ２は、上流触媒の出口排気ガス雰囲気のＺ値
とほぼ同一であり、特に上流触媒と下流触媒との間に他
の触媒などが設置されていない場合には、両者が一致す
ると考えて差し支えない。また、この点はＡ／Ｆについ
ても同様であり、よって、上流触媒の出口排気ガス雰囲
気のＡ／Ｆ値と下流触媒の入口排気ガス雰囲気のＡ／Ｆ
値は、第２Ａ／Ｆとしてほぼ一致する。
値であるＺ２は、上流触媒の出口排気ガス雰囲気のＺ値
とほぼ同一であり、特に上流触媒と下流触媒との間に他
の触媒などが設置されていない場合には、両者が一致す
ると考えて差し支えない。また、この点はＡ／Ｆについ
ても同様であり、よって、上流触媒の出口排気ガス雰囲
気のＡ／Ｆ値と下流触媒の入口排気ガス雰囲気のＡ／Ｆ
値は、第２Ａ／Ｆとしてほぼ一致する。
【００３７】本発明の浄化システムにおいて、上流触媒
の入口の排気ガス雰囲気が０．９＞Ｚ１では、下流触媒
の入口排気ガス雰囲気が０．１＞Ｚ２となり、 ＨＣ成
分の浄化効率が著しく悪化する。また、本発明の他の浄
化システムにおいて、上流触媒の入口の排気ガス雰囲気
が１４．５＞第１Ａ／Ｆでは、下流触媒の入口排気ガス
雰囲気が１３．３＞第２Ａ／Ｆとなり、ＨＣ成分の浄化
効率が著しく悪化する。
の入口の排気ガス雰囲気が０．９＞Ｚ１では、下流触媒
の入口排気ガス雰囲気が０．１＞Ｚ２となり、 ＨＣ成
分の浄化効率が著しく悪化する。また、本発明の他の浄
化システムにおいて、上流触媒の入口の排気ガス雰囲気
が１４．５＞第１Ａ／Ｆでは、下流触媒の入口排気ガス
雰囲気が１３．３＞第２Ａ／Ｆとなり、ＨＣ成分の浄化
効率が著しく悪化する。
【００３８】また、かかるＺ値制御としては、上流触媒
の入口の排気ガス雰囲気を０．９≦Ｚ１≦１．２とし、
下流触媒の入口排気ガス雰囲気を０．１≦Ｚ２≦１０と
することが更に好ましい。上流触媒の入口の排気ガス雰
囲気が０．９＞Ｚ１では、ＨＣ成分の浄化効率が著しく
悪化し、１．２＜Ｚ１ではＨＣ成分の浄化効率が飽和し
て更なる向上は期待できない。一方、下流触媒の入口排
気ガス雰囲気が０．１＞Ｚ２では、ＨＣ成分の浄化効率
が著しく悪化し、１０＜ＺではＨＣ成分の浄化効率が飽
和して更なる向上は期待できない。同様に、かかるＡ／
Ｆ値制御としては、上流触媒の入口の排気ガス雰囲気
を、１４．５≦第１Ａ／Ｆ≦１４．７とし、下流触媒の
入口排気ガス雰囲気を、１３．３≦第２Ａ／Ｆ≦１５．
９とすることが更に好ましい。上流触媒の入口の排気ガ
ス雰囲気が１４．５＞第１Ａ／Ｆでは、 ＨＣ成分の浄
化効率が著しく悪化し、１４．７＜第１Ａ／ＦではＨＣ
成分の浄化効率が飽和して更なる向上は期待できない。
一方、下流触媒の入口排気ガス雰囲気が１３．３＞第２
Ａ／Ｆでは、 ＨＣ成分の浄化効率が著しく悪化し、１
５．９＜第２Ａ／ＦではＨＣ成分の浄化効率が飽和して
更なる向上は期待できない。
の入口の排気ガス雰囲気を０．９≦Ｚ１≦１．２とし、
下流触媒の入口排気ガス雰囲気を０．１≦Ｚ２≦１０と
することが更に好ましい。上流触媒の入口の排気ガス雰
囲気が０．９＞Ｚ１では、ＨＣ成分の浄化効率が著しく
悪化し、１．２＜Ｚ１ではＨＣ成分の浄化効率が飽和し
て更なる向上は期待できない。一方、下流触媒の入口排
気ガス雰囲気が０．１＞Ｚ２では、ＨＣ成分の浄化効率
が著しく悪化し、１０＜ＺではＨＣ成分の浄化効率が飽
和して更なる向上は期待できない。同様に、かかるＡ／
Ｆ値制御としては、上流触媒の入口の排気ガス雰囲気
を、１４．５≦第１Ａ／Ｆ≦１４．７とし、下流触媒の
入口排気ガス雰囲気を、１３．３≦第２Ａ／Ｆ≦１５．
９とすることが更に好ましい。上流触媒の入口の排気ガ
ス雰囲気が１４．５＞第１Ａ／Ｆでは、 ＨＣ成分の浄
化効率が著しく悪化し、１４．７＜第１Ａ／ＦではＨＣ
成分の浄化効率が飽和して更なる向上は期待できない。
一方、下流触媒の入口排気ガス雰囲気が１３．３＞第２
Ａ／Ｆでは、 ＨＣ成分の浄化効率が著しく悪化し、１
５．９＜第２Ａ／ＦではＨＣ成分の浄化効率が飽和して
更なる向上は期待できない。
【００３９】なお、上述したＺ値の振幅（変動幅）につ
いては、本発明の浄化システムにおいて、上流触媒の入
口の排気ガス雰囲気を０．９≦Ｚ１とし、この上流触媒
の出口の排気ガス雰囲気を０．１≦Ｚ２とし、好ましく
はＺ値の振幅をＺ＝±０．５に制御すると、上流触媒の
出口におけるＺ値の変動幅を入口におけるＺ値の変動幅
の５０倍以下に減衰することができ、これにより、下流
触媒の浄化性能を維持し、また安定して発現させること
ができ、システム全体としての浄化性能を著しく向上す
ることができる。また同様に、Ａ／Ｆ値の振幅について
も、上流触媒の入口の排気ガス雰囲気を１４．５≦第１
Ａ／Ｆとし、この上流触媒の出口の排気ガス雰囲気を１
３．３≦第２Ａ／Ｆとし、好ましくはＡ／Ｆ値の振幅を
Ａ／Ｆ＝±０．３に制御すると、上流触媒の出口におけ
るＡ／Ｆ値の変動幅を入口のＺ値の変動幅の５倍以下に
減衰することができ、これにより、下流触媒の浄化性能
を維持し、また安定して発現させることができ、システ
ム全体としての浄化性能を著しく向上することができ
る。
いては、本発明の浄化システムにおいて、上流触媒の入
口の排気ガス雰囲気を０．９≦Ｚ１とし、この上流触媒
の出口の排気ガス雰囲気を０．１≦Ｚ２とし、好ましく
はＺ値の振幅をＺ＝±０．５に制御すると、上流触媒の
出口におけるＺ値の変動幅を入口におけるＺ値の変動幅
の５０倍以下に減衰することができ、これにより、下流
触媒の浄化性能を維持し、また安定して発現させること
ができ、システム全体としての浄化性能を著しく向上す
ることができる。また同様に、Ａ／Ｆ値の振幅について
も、上流触媒の入口の排気ガス雰囲気を１４．５≦第１
Ａ／Ｆとし、この上流触媒の出口の排気ガス雰囲気を１
３．３≦第２Ａ／Ｆとし、好ましくはＡ／Ｆ値の振幅を
Ａ／Ｆ＝±０．３に制御すると、上流触媒の出口におけ
るＡ／Ｆ値の変動幅を入口のＺ値の変動幅の５倍以下に
減衰することができ、これにより、下流触媒の浄化性能
を維持し、また安定して発現させることができ、システ
ム全体としての浄化性能を著しく向上することができ
る。
【００４０】更に、本発明の浄化システムにおいては、
上流触媒の入口のＺ値を０．９≦Ｚ１≦１．２とし、こ
の上流触媒の出口のＺ値を０．１≦Ｚ２≦１０、Ｚ値の
最大変動値を０．００１≦Ｚ≦５０とすることが好まし
い。上流触媒の入口の排気ガス雰囲気をＺ値として０．
９≦Ｚ１≦１．２とし、好ましくはＺ値の振幅幅をＺ＝
±０．５に制御すると、この上流触媒出口のＺ値の変動
幅が、入口のＺ値の変動幅を０．００１≦Ｚ≦５０に抑
えることができる。同様に、本発明の他の浄化システム
においては、上流触媒の入口のＡ／Ｆ値を１４．５≦第
１Ａ／Ｆ≦１４．７とし、この上流触媒の出口のＡ／Ｆ
値を、１３．３≦第２Ａ／Ｆ≦１５．９、Ａ／Ｆ値の最
大変動値を１０．７≦Ａ／Ｆ≦１６．８とすることが好
ましい。上流触媒の入口の排気ガス雰囲気をＡ／Ｆ値と
して１４．５≦第１Ａ／Ｆ≦１４．７とし、好ましくは
Ａ／Ｆ値の振幅幅をＡ／Ｆ＝±０．３に制御すると、こ
の上流触媒出口のＡ／Ｆ値の変動幅が、即ち下流触媒の
入口のＡ／Ｆ値の変動幅を１０．７≦Ａ／Ｆ≦１６．８
に抑えることができる。
上流触媒の入口のＺ値を０．９≦Ｚ１≦１．２とし、こ
の上流触媒の出口のＺ値を０．１≦Ｚ２≦１０、Ｚ値の
最大変動値を０．００１≦Ｚ≦５０とすることが好まし
い。上流触媒の入口の排気ガス雰囲気をＺ値として０．
９≦Ｚ１≦１．２とし、好ましくはＺ値の振幅幅をＺ＝
±０．５に制御すると、この上流触媒出口のＺ値の変動
幅が、入口のＺ値の変動幅を０．００１≦Ｚ≦５０に抑
えることができる。同様に、本発明の他の浄化システム
においては、上流触媒の入口のＡ／Ｆ値を１４．５≦第
１Ａ／Ｆ≦１４．７とし、この上流触媒の出口のＡ／Ｆ
値を、１３．３≦第２Ａ／Ｆ≦１５．９、Ａ／Ｆ値の最
大変動値を１０．７≦Ａ／Ｆ≦１６．８とすることが好
ましい。上流触媒の入口の排気ガス雰囲気をＡ／Ｆ値と
して１４．５≦第１Ａ／Ｆ≦１４．７とし、好ましくは
Ａ／Ｆ値の振幅幅をＡ／Ｆ＝±０．３に制御すると、こ
の上流触媒出口のＡ／Ｆ値の変動幅が、即ち下流触媒の
入口のＡ／Ｆ値の変動幅を１０．７≦Ａ／Ｆ≦１６．８
に抑えることができる。
【００４１】また、本発明の浄化システムにおいて、上
述したＺ値制御やＡ／Ｆ値制御を開始する時期として
は、下流触媒が活性化温度、例えばその触媒層が転化率
５０％に到達する温度、代表的には２００℃、に達した
後とすることが好ましく、これにより、下流触媒の浄化
効率を向上することができる。下流触媒の活性化温度到
達前に、上流触媒における入口の排気ガス雰囲気を制御
し始めると、下流触媒におけるＨＣ成分の浄化効率が著
しく悪化することがあり、好ましくない。
述したＺ値制御やＡ／Ｆ値制御を開始する時期として
は、下流触媒が活性化温度、例えばその触媒層が転化率
５０％に到達する温度、代表的には２００℃、に達した
後とすることが好ましく、これにより、下流触媒の浄化
効率を向上することができる。下流触媒の活性化温度到
達前に、上流触媒における入口の排気ガス雰囲気を制御
し始めると、下流触媒におけるＨＣ成分の浄化効率が著
しく悪化することがあり、好ましくない。
【００４２】更に、本発明の浄化システムは、その作動
時においては、上流触媒がエンジン等の内燃機関から排
出される排気ガス有害成分の９０％以上を浄化し、下流
触媒が、上流触媒から未浄化のまま排出される排気ガス
成分（内燃機関から排出される排気ガス有害成分の０％
を超え１０％以下）を浄化するような態様で実行される
ことが好ましく、これにより、下流触媒の浄化性能を安
定して発現させることができる。上流触媒の排気ガス有
害成分に対する浄化率が９０％未満では、下流触媒の浄
化効率が低下することがあり好ましくない。
時においては、上流触媒がエンジン等の内燃機関から排
出される排気ガス有害成分の９０％以上を浄化し、下流
触媒が、上流触媒から未浄化のまま排出される排気ガス
成分（内燃機関から排出される排気ガス有害成分の０％
を超え１０％以下）を浄化するような態様で実行される
ことが好ましく、これにより、下流触媒の浄化性能を安
定して発現させることができる。上流触媒の排気ガス有
害成分に対する浄化率が９０％未満では、下流触媒の浄
化効率が低下することがあり好ましくない。
【００４３】次に、本発明の浄化システムにおける触媒
の配置態様などにつき説明する。上述の如く、本発明の
浄化システムは、排気ガス流路に２個以上の触媒（代表
的には、上述した上流触媒と下流触媒）を排気ガスの流
れに対して直列に配置したものであるが、３個以上の複
数個の触媒を配置する場合においても、ストイキからリ
ーン雰囲気下におけるパラフィンを主成分としたＨＣ成
分に対する浄化性能を更に向上させるため、各触媒の触
媒層に含まれる白金担持量が、各触媒の配置順、即ち排
気ガス流路の上流側から下流側への配置順に従って多く
なるように制御しておくことが好ましい。排気ガス流路
の上流から下流に対し、白金担持量の傾斜を設けない場
合には、下流側に配置した触媒の浄化性能の向上代が小
さくなる。
の配置態様などにつき説明する。上述の如く、本発明の
浄化システムは、排気ガス流路に２個以上の触媒（代表
的には、上述した上流触媒と下流触媒）を排気ガスの流
れに対して直列に配置したものであるが、３個以上の複
数個の触媒を配置する場合においても、ストイキからリ
ーン雰囲気下におけるパラフィンを主成分としたＨＣ成
分に対する浄化性能を更に向上させるため、各触媒の触
媒層に含まれる白金担持量が、各触媒の配置順、即ち排
気ガス流路の上流側から下流側への配置順に従って多く
なるように制御しておくことが好ましい。排気ガス流路
の上流から下流に対し、白金担持量の傾斜を設けない場
合には、下流側に配置した触媒の浄化性能の向上代が小
さくなる。
【００４４】また、かかる白金担持量の傾斜は、個々の
触媒においても設けることが可能であり、例えば、触媒
が後述する一体構造型触媒である場合、触媒成分層の後
方部分（排気ガス下流側）の白金担持量を、前方部分
（排気ガス上流側）より大きくすることが望ましい。
触媒においても設けることが可能であり、例えば、触媒
が後述する一体構造型触媒である場合、触媒成分層の後
方部分（排気ガス下流側）の白金担持量を、前方部分
（排気ガス上流側）より大きくすることが望ましい。
【００４５】次に、本発明の浄化システムに用いる触媒
について説明する。上述の如く、かかる触媒、典型的に
は上流触媒及び下流触媒は、双方とも触媒成分として白
金等を含むが、通常、これらは、一体構造型担体に触媒
層を配設し、この触媒層に白金等の触媒成分を担持して
構成される一体構造型触媒とすることが好ましい。かか
る一体構造型担体の形状は、特に制限されないが、通常
はハニカム形状で使用することが好ましく、ハニカム状
の各種基材に触媒粉末を塗布して用いられる。
について説明する。上述の如く、かかる触媒、典型的に
は上流触媒及び下流触媒は、双方とも触媒成分として白
金等を含むが、通常、これらは、一体構造型担体に触媒
層を配設し、この触媒層に白金等の触媒成分を担持して
構成される一体構造型触媒とすることが好ましい。かか
る一体構造型担体の形状は、特に制限されないが、通常
はハニカム形状で使用することが好ましく、ハニカム状
の各種基材に触媒粉末を塗布して用いられる。
【００４６】このハニカム材料としては、一般にセラミ
ック等のコージェライト質のものが多く用いられるが、
フェライト系ステンレス等の金属材料から成るハニカム
材料を用いることも可能であり、更には触媒成分粉末そ
のものをハニカム状に成形してもよい。触媒の形状をハ
ニカム状とすることにより、触媒と排気ガスとの接触面
積が大きくなり、圧力損失も抑制できるため、自動車用
排気ガス浄化用触媒として用いる場合に極めて有効であ
る。
ック等のコージェライト質のものが多く用いられるが、
フェライト系ステンレス等の金属材料から成るハニカム
材料を用いることも可能であり、更には触媒成分粉末そ
のものをハニカム状に成形してもよい。触媒の形状をハ
ニカム状とすることにより、触媒と排気ガスとの接触面
積が大きくなり、圧力損失も抑制できるため、自動車用
排気ガス浄化用触媒として用いる場合に極めて有効であ
る。
【００４７】また、上記触媒の触媒層には、白金以外に
もパラジウム及び／又はロジウムを含有させることが好
ましく、これによって、ＨＣ浄化性能を向上できるとと
もに、ＮＯｘ浄化率も向上できる。
もパラジウム及び／又はロジウムを含有させることが好
ましく、これによって、ＨＣ浄化性能を向上できるとと
もに、ＮＯｘ浄化率も向上できる。
【００４８】更に、下流触媒の触媒成分層には、ジルコ
ニア酸化物を担持することも可能であり、この場合、か
かる下流触媒が、触媒成分として少なくとも白金とジル
コニア酸化物を含み、該触媒成分として含まれる白金担
持量の２０〜８０重量％がジルコニウム酸化物に担持さ
れているようにすることが望ましい。かかるジルコニウ
ム酸化物に担持される白金担持量が、２０重量％未満で
は、白金の浄化性能向上作用が悪化することがあり、８
０重量％超では、白金の浄化性能向上作用が飽和するこ
とがある。
ニア酸化物を担持することも可能であり、この場合、か
かる下流触媒が、触媒成分として少なくとも白金とジル
コニア酸化物を含み、該触媒成分として含まれる白金担
持量の２０〜８０重量％がジルコニウム酸化物に担持さ
れているようにすることが望ましい。かかるジルコニウ
ム酸化物に担持される白金担持量が、２０重量％未満で
は、白金の浄化性能向上作用が悪化することがあり、８
０重量％超では、白金の浄化性能向上作用が飽和するこ
とがある。
【００４９】また、上述の場合、白金の総担持量を２ｇ
／Ｌ〜２０ｇ／Ｌとし、ジルコニウム酸化物上の白金担
持濃度を１重量％〜１０重量％とすることが望ましい。
下流触媒の白金担持量が２ｇ／Ｌ未満では、白金の浄化
性能向上作用が悪化することがあり、２０ｇ／Ｌ超で
は、白金の浄化性能向上作用が飽和する。一方、ジルコ
ニウム酸化物の白金担持濃度が１重量％未満では、白金
の浄化性能向上作用が悪化することがあり、１０重量％
超では、白金の浄化性能向上作用が飽和することがあ
る。
／Ｌ〜２０ｇ／Ｌとし、ジルコニウム酸化物上の白金担
持濃度を１重量％〜１０重量％とすることが望ましい。
下流触媒の白金担持量が２ｇ／Ｌ未満では、白金の浄化
性能向上作用が悪化することがあり、２０ｇ／Ｌ超で
は、白金の浄化性能向上作用が飽和する。一方、ジルコ
ニウム酸化物の白金担持濃度が１重量％未満では、白金
の浄化性能向上作用が悪化することがあり、１０重量％
超では、白金の浄化性能向上作用が飽和することがあ
る。
【００５０】更に、白金を担持するのに用いるジルコニ
ウム酸化物には、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ又はＷ及びこ
れらの任意の混合物を１〜４０モル％含有させることが
望ましい。１モル％未満では、添加元素の浄化性能向上
作用が小さく、４０モル％超では、添加元素の浄化性能
向上作用が飽和する。
ウム酸化物には、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ又はＷ及びこ
れらの任意の混合物を１〜４０モル％含有させることが
望ましい。１モル％未満では、添加元素の浄化性能向上
作用が小さく、４０モル％超では、添加元素の浄化性能
向上作用が飽和する。
【００５１】なお、上述した一体構造型担体の一例であ
るハニカム状担体に付着させる触媒成分コート層の量
は、触媒成分全体のトータルで、触媒１Ｌ当たり、５０
ｇ〜４００ｇとすることが好ましい。触媒成分担持層が
多い程、触媒活性や触媒寿命の面からは好ましいが、コ
ート層が厚くなりすぎると、触媒成分担持層内部で反応
ガスが拡散不良となり触媒と十分に接触できなるため、
活性に対する増量効果が飽和し、更にはガスの通過抵抗
も大きくなってしまう。このため、コート層量は、上記
触媒１Ｌ当たり５０ｇ〜４００ｇが好ましい。
るハニカム状担体に付着させる触媒成分コート層の量
は、触媒成分全体のトータルで、触媒１Ｌ当たり、５０
ｇ〜４００ｇとすることが好ましい。触媒成分担持層が
多い程、触媒活性や触媒寿命の面からは好ましいが、コ
ート層が厚くなりすぎると、触媒成分担持層内部で反応
ガスが拡散不良となり触媒と十分に接触できなるため、
活性に対する増量効果が飽和し、更にはガスの通過抵抗
も大きくなってしまう。このため、コート層量は、上記
触媒１Ｌ当たり５０ｇ〜４００ｇが好ましい。
【００５２】
【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例により更に
詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定され
るものではない。なお、実施例１〜１４は、本発明の浄
化システムに用いる触媒の製造例を示すものである。ま
た、実施例１５〜２６はＺ値制御に係る浄化システム、
実施例２７〜４１はＡ／Ｆ値制御に係る浄化システムの
例を示すものである。
詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定され
るものではない。なお、実施例１〜１４は、本発明の浄
化システムに用いる触媒の製造例を示すものである。ま
た、実施例１５〜２６はＺ値制御に係る浄化システム、
実施例２７〜４１はＡ／Ｆ値制御に係る浄化システムの
例を示すものである。
【００５３】［触媒の製造］ （実施例１） γーアルミナ粉末に硝酸パラジウム水溶液を含浸し、１
５０℃で１２時間乾燥した後、４００℃で１時間焼成し
て、Ｐｄ担持アルミナ粉末（粉末Ａ）を得た。この粉末
ＡのＰｄ濃度は１０重量％であった。ランタン１モル％
とジルコニウム３２モル％を含むセリウム酸化物粉末に
硝酸パラジウム水溶液を含浸し、１５０℃で１２時間乾
燥した後、４００℃で１時間焼成して、Ｐｄ担持セリウ
ム酸化物（Ｌａ０．０１Ｚｒ０．３２Ｃｅ０．６７Ｏ
ｘ）粉末（粉末Ｂ）を得た。この粉末ＢのＰｄ濃度は
２．８５重量％であった。
５０℃で１２時間乾燥した後、４００℃で１時間焼成し
て、Ｐｄ担持アルミナ粉末（粉末Ａ）を得た。この粉末
ＡのＰｄ濃度は１０重量％であった。ランタン１モル％
とジルコニウム３２モル％を含むセリウム酸化物粉末に
硝酸パラジウム水溶液を含浸し、１５０℃で１２時間乾
燥した後、４００℃で１時間焼成して、Ｐｄ担持セリウ
ム酸化物（Ｌａ０．０１Ｚｒ０．３２Ｃｅ０．６７Ｏ
ｘ）粉末（粉末Ｂ）を得た。この粉末ＢのＰｄ濃度は
２．８５重量％であった。
【００５４】上記粉末Ａ９００ｇ、粉末Ｂ２５０ｇと、
硝酸酸性アルミナゾル２００ｇ（固形分として１０％−
Ａｌ２Ｏ３）、純水１５００ｇを磁性ボールミルに投入
し、混合・粉砕してスラリーを得た。このスラリー液を
コージェライト質モノリス担体（１．７Ｌ、４００セル
／平方インチ）に付着させ、空気流にてセル内の余剰の
スラリーを除去・乾燥し、５００℃で１時間焼成した。
この作業を２度行い、コート量重量１１７ｇ／Ｌ−担体
を得た。パラジウム担持量は９．７１ｇ／Ｌ（２７５ｇ
／ｃｆ）であった。
硝酸酸性アルミナゾル２００ｇ（固形分として１０％−
Ａｌ２Ｏ３）、純水１５００ｇを磁性ボールミルに投入
し、混合・粉砕してスラリーを得た。このスラリー液を
コージェライト質モノリス担体（１．７Ｌ、４００セル
／平方インチ）に付着させ、空気流にてセル内の余剰の
スラリーを除去・乾燥し、５００℃で１時間焼成した。
この作業を２度行い、コート量重量１１７ｇ／Ｌ−担体
を得た。パラジウム担持量は９．７１ｇ／Ｌ（２７５ｇ
／ｃｆ）であった。
【００５５】γ−アルミナ粉末に硝酸ロジウム水溶液を
含浸し、１５０℃で１２時間乾燥した後、４００℃で１
時間焼成して、Ｒｈ担持アルミナ粉末（粉末Ｃ）を得
た。この粉末ＣのＲｈ濃度は３重量％であった。上記粉
末Ｃ２９４．３ｇ、ランタン１モル％とセリウム２０モ
ル％を含むジルコニウム酸化物粉末（粉末Ｄ）１００ｇ
と、硝酸酸性アルミナゾル５７ｇ、純水５００ｇを磁性
ボールミルに投入し、混合・粉砕してスラリーを得た。
このスラリー液を上記触媒成分をコートした担体に付着
させ、空気流にてセル内の余剰のスラリーを除去・乾燥
し、５００℃で１時間焼成した。この作業を２度行い、
コート量重量１５７ｇ／Ｌ（１１７ｇ／Ｌ＋４０ｇ／
Ｌ）−担体の触媒Ａを得た。パラジウム担持量は９．７
１ｇ／Ｌ（２７５ｇ／ｃｆ）、ロジウム担持量は０．８
８ｇ／Ｌ（２５ｇ／ｃｆ）であった。
含浸し、１５０℃で１２時間乾燥した後、４００℃で１
時間焼成して、Ｒｈ担持アルミナ粉末（粉末Ｃ）を得
た。この粉末ＣのＲｈ濃度は３重量％であった。上記粉
末Ｃ２９４．３ｇ、ランタン１モル％とセリウム２０モ
ル％を含むジルコニウム酸化物粉末（粉末Ｄ）１００ｇ
と、硝酸酸性アルミナゾル５７ｇ、純水５００ｇを磁性
ボールミルに投入し、混合・粉砕してスラリーを得た。
このスラリー液を上記触媒成分をコートした担体に付着
させ、空気流にてセル内の余剰のスラリーを除去・乾燥
し、５００℃で１時間焼成した。この作業を２度行い、
コート量重量１５７ｇ／Ｌ（１１７ｇ／Ｌ＋４０ｇ／
Ｌ）−担体の触媒Ａを得た。パラジウム担持量は９．７
１ｇ／Ｌ（２７５ｇ／ｃｆ）、ロジウム担持量は０．８
８ｇ／Ｌ（２５ｇ／ｃｆ）であった。
【００５６】（実施例２）γ−アルミナ粉末に硝酸パラ
ジウム水溶液を含浸し、１５０℃で１２時間乾燥した
後、４００℃で１時間焼成して、Ｐｄ担持アルミナ粉末
（粉末Ｅ）を得た。この粉末ＥのＰｄ濃度は１５重量％
であった。ランタン１モル％とジルコニウム３２モル％
を含むセリウム酸化物粉末に硝酸パラジウム水溶液を含
浸し、１５０℃で１２時間乾燥した後、４００℃で１時
間焼成して、Ｐｄ担持セリウム酸化物（Ｌａ０．０１Ｚ
ｒ０．３２Ｃｅ０．６７Ｏｘ）粉末（粉末Ｆ）を得た。
この粉末ＦのＰｄ濃度は６．０重量％であった。上記粉
末Ｅ９３５．９ｇ、粉末Ｆ２５０ｇと、硝酸酸性アルミ
ナゾル１４１ｇ（固形分として１０％−Ａｌ２Ｏ３）、
純水１５００ｇを磁性ボールミルに投入し、混合・粉砕
してスラリーを得た。このスラリー液をコージェライト
質モノリス担体（１．７Ｌ、４００セル／平方インチ）
に付着させ、空気流にてセル内の余剰のスラリーを除去
・乾燥し、５００℃で１時間焼成した。この作業を２度
行い、コート量重量１２０ｇ／Ｌ−担体を得た。パラジ
ウム担持量は１５．５４ｇ／Ｌ（４４０ｇ／ｃｆ）であ
った。
ジウム水溶液を含浸し、１５０℃で１２時間乾燥した
後、４００℃で１時間焼成して、Ｐｄ担持アルミナ粉末
（粉末Ｅ）を得た。この粉末ＥのＰｄ濃度は１５重量％
であった。ランタン１モル％とジルコニウム３２モル％
を含むセリウム酸化物粉末に硝酸パラジウム水溶液を含
浸し、１５０℃で１２時間乾燥した後、４００℃で１時
間焼成して、Ｐｄ担持セリウム酸化物（Ｌａ０．０１Ｚ
ｒ０．３２Ｃｅ０．６７Ｏｘ）粉末（粉末Ｆ）を得た。
この粉末ＦのＰｄ濃度は６．０重量％であった。上記粉
末Ｅ９３５．９ｇ、粉末Ｆ２５０ｇと、硝酸酸性アルミ
ナゾル１４１ｇ（固形分として１０％−Ａｌ２Ｏ３）、
純水１５００ｇを磁性ボールミルに投入し、混合・粉砕
してスラリーを得た。このスラリー液をコージェライト
質モノリス担体（１．７Ｌ、４００セル／平方インチ）
に付着させ、空気流にてセル内の余剰のスラリーを除去
・乾燥し、５００℃で１時間焼成した。この作業を２度
行い、コート量重量１２０ｇ／Ｌ−担体を得た。パラジ
ウム担持量は１５．５４ｇ／Ｌ（４４０ｇ／ｃｆ）であ
った。
【００５７】γ−アルミナ粉末に硝酸ロジウム水溶液を
含浸し、１５０℃で１２時間乾燥した後、４００℃で１
時間焼成して、Ｒｈ担持アルミナ粉末（粉末Ｇ）を得
た。この粉末のＲｈ濃度は６重量％であった。γ−アル
ミナ粉末にジニトロジアンミン酸白金水溶液を含浸し、
１５０℃で１２時間乾燥した後、４００℃で１時間焼成
して、Ｐｔ担持アルミナ粉末（粉末Ｈ）を得た。この粉
末ＨのＰｔ濃度は３重量％であった。上記粉末Ｇ２９
４．３ｇ、粉末Ｈ１１７．７、ランタン１モル％とセリ
ウム２０モル％を含むジルコニウム酸化物粉末（粉末
Ｄ）１００ｇと、硝酸酸性アルミナゾル１８０ｇ、純水
５００ｇを磁性ボールミルに投入し、混合・粉砕してス
ラリーを得た。このスラリー液を上記触媒成分をコート
した担体に付着させ、空気流にてセル内の余剰のスラリ
ーを除去・乾燥し、５００℃で１時間焼成した。この作
業を２度行い、コート量重量１５７ｇ／Ｌ（１２０ｇ／
Ｌ＋５３ｇ／Ｌ）−担体の触媒Ｂを得た。パラジウム担
持量は１５．５４ｇ／Ｌ（４４０ｇ／ｃｆ）、ロジウム
担持量は１．７７ｇ／Ｌ（５０ｇ／ｃｆ）、白金担持量
は０．３５ｇ／Ｌ（１０ｇ／ｃｆ）であった。
含浸し、１５０℃で１２時間乾燥した後、４００℃で１
時間焼成して、Ｒｈ担持アルミナ粉末（粉末Ｇ）を得
た。この粉末のＲｈ濃度は６重量％であった。γ−アル
ミナ粉末にジニトロジアンミン酸白金水溶液を含浸し、
１５０℃で１２時間乾燥した後、４００℃で１時間焼成
して、Ｐｔ担持アルミナ粉末（粉末Ｈ）を得た。この粉
末ＨのＰｔ濃度は３重量％であった。上記粉末Ｇ２９
４．３ｇ、粉末Ｈ１１７．７、ランタン１モル％とセリ
ウム２０モル％を含むジルコニウム酸化物粉末（粉末
Ｄ）１００ｇと、硝酸酸性アルミナゾル１８０ｇ、純水
５００ｇを磁性ボールミルに投入し、混合・粉砕してス
ラリーを得た。このスラリー液を上記触媒成分をコート
した担体に付着させ、空気流にてセル内の余剰のスラリ
ーを除去・乾燥し、５００℃で１時間焼成した。この作
業を２度行い、コート量重量１５７ｇ／Ｌ（１２０ｇ／
Ｌ＋５３ｇ／Ｌ）−担体の触媒Ｂを得た。パラジウム担
持量は１５．５４ｇ／Ｌ（４４０ｇ／ｃｆ）、ロジウム
担持量は１．７７ｇ／Ｌ（５０ｇ／ｃｆ）、白金担持量
は０．３５ｇ／Ｌ（１０ｇ／ｃｆ）であった。
【００５８】（実施例３）γ−アルミナ粉末にジニトロ
ジアンミン酸白金水溶液を含浸し、１５０℃で１２時間
乾燥した後、４００℃で１時間焼成して、Ｐｔ担持アル
ミナ粉末（粉末Ｉ）を得た。この粉末ＩのＰｔ濃度は３
重量％であった。ＺｒＯ２粉末にジニトロジアンミン白
金水溶液を含浸し、１５０℃で１２時間乾燥した後、４
００℃で１時間焼成して、Ｐｔ担持ＺｒＯ２粉末（粉末
Ｊ）を得た。この粉末ＪのＰｔ濃度は３重量％であっ
た。上記粉末Ｉ８８３ｇと粉末Ｊ８８３ｇ、ランタン１
モル％とジルコニウム３２モル％を含むセリウム酸化物
粉末２００ｇ、硝酸酸性アルミナゾル３４０ｇ、純水２
０００ｇを磁性ボールミルに投入し、混合・粉砕してス
ラリーを得た。このスラリー液を上記触媒成分をコート
した担体に付着させ、空気流にてセル内の余剰のスラリ
ーを除去・乾燥し、５００℃で１時間焼成した。この作
業を２度行い、コート量重量２００ｇ／Ｌ−担体を得
た。白金担持量は５．３ｇ／Ｌ（１５０ｇ／ｃｆ）であ
った。
ジアンミン酸白金水溶液を含浸し、１５０℃で１２時間
乾燥した後、４００℃で１時間焼成して、Ｐｔ担持アル
ミナ粉末（粉末Ｉ）を得た。この粉末ＩのＰｔ濃度は３
重量％であった。ＺｒＯ２粉末にジニトロジアンミン白
金水溶液を含浸し、１５０℃で１２時間乾燥した後、４
００℃で１時間焼成して、Ｐｔ担持ＺｒＯ２粉末（粉末
Ｊ）を得た。この粉末ＪのＰｔ濃度は３重量％であっ
た。上記粉末Ｉ８８３ｇと粉末Ｊ８８３ｇ、ランタン１
モル％とジルコニウム３２モル％を含むセリウム酸化物
粉末２００ｇ、硝酸酸性アルミナゾル３４０ｇ、純水２
０００ｇを磁性ボールミルに投入し、混合・粉砕してス
ラリーを得た。このスラリー液を上記触媒成分をコート
した担体に付着させ、空気流にてセル内の余剰のスラリ
ーを除去・乾燥し、５００℃で１時間焼成した。この作
業を２度行い、コート量重量２００ｇ／Ｌ−担体を得
た。白金担持量は５．３ｇ／Ｌ（１５０ｇ／ｃｆ）であ
った。
【００５９】上記粉末Ｇ２９４．３ｇ、ランタン１モル
％とセリウム２０モル％を含むジルコニウム酸化物粉末
（粉末Ｄ）１００ｇと、硝酸酸性アルミナゾル５７ｇ、
純水５００ｇを磁性ボールミルに投入し、混合・粉砕し
てスラリーを得た。このスラリー液を上記触媒成分をコ
ートした担体に付着させ、空気流にてセル内の余剰のス
ラリーを除去・乾燥し、５００℃で１時間焼成した。こ
の作業を２度行い、コート量重量２４０ｇ／Ｌ（２００
ｇ／Ｌ＋４０ｇ／Ｌ）−担体、ロジウム担持量は１．７
７ｇ／Ｌ（５０ｇ／ｃｆ）の触媒Ｃを得た。
％とセリウム２０モル％を含むジルコニウム酸化物粉末
（粉末Ｄ）１００ｇと、硝酸酸性アルミナゾル５７ｇ、
純水５００ｇを磁性ボールミルに投入し、混合・粉砕し
てスラリーを得た。このスラリー液を上記触媒成分をコ
ートした担体に付着させ、空気流にてセル内の余剰のス
ラリーを除去・乾燥し、５００℃で１時間焼成した。こ
の作業を２度行い、コート量重量２４０ｇ／Ｌ（２００
ｇ／Ｌ＋４０ｇ／Ｌ）−担体、ロジウム担持量は１．７
７ｇ／Ｌ（５０ｇ／ｃｆ）の触媒Ｃを得た。
【００６０】（実施例４）ＺｒＯ２の代わりにＣｅ２０
モル％−ＺｒＯ２を用いた以外は、実施例３と同様の操
作を繰り返し、触媒Ｄを得た。
モル％−ＺｒＯ２を用いた以外は、実施例３と同様の操
作を繰り返し、触媒Ｄを得た。
【００６１】（実施例５）ＺｒＯ２の代わりにＬａ２０
モル％−ＺｒＯ２を用いた以外は、実施例３と同様の操
作を繰り返し、触媒Ｅを得た。
モル％−ＺｒＯ２を用いた以外は、実施例３と同様の操
作を繰り返し、触媒Ｅを得た。
【００６２】（実施例６）ＺｒＯ２の代わりにＮｄ２０
モル％−ＺｒＯ２を用いた以外は、実施例３と同様の操
作を繰り返し、触媒Ｆを得た。
モル％−ＺｒＯ２を用いた以外は、実施例３と同様の操
作を繰り返し、触媒Ｆを得た。
【００６３】（実施例７）ＺｒＯ２の代わりにＰｒ５モ
ル％−ＺｒＯ２を用いた以外は、実施例３と同様の操作
を繰り返し、触媒Ｇを得た。
ル％−ＺｒＯ２を用いた以外は、実施例３と同様の操作
を繰り返し、触媒Ｇを得た。
【００６４】（実施例８）ＺｒＯ２の代わりにＷ１０モ
ル％−ＺｒＯ２を用いた以外は、実施例３と同様の操作
を繰り返し、触媒Ｈを得た。
ル％−ＺｒＯ２を用いた以外は、実施例３と同様の操作
を繰り返し、触媒Ｈを得た。
【００６５】（実施例９）ＺｒＯ２の代わりにＳｉ２０
モル％−ＺｒＯ２を用いた以外は、実施例３と同様の操
作を繰り返し、触媒Ｉを得た。
モル％−ＺｒＯ２を用いた以外は、実施例３と同様の操
作を繰り返し、触媒Ｉを得た。
【００６６】（実施例１０）ＺｒＯ２の代わりにＡｌ２
０モル％−ＺｒＯ２を用いた以外は、実施例３と同様の
操作を繰り返し、触媒Ｊを得た。
０モル％−ＺｒＯ２を用いた以外は、実施例３と同様の
操作を繰り返し、触媒Ｊを得た。
【００６７】（実施例１１）ＺｒＯ２の代わりにＴｉ２
０モル％−ＺｒＯ２を用いた以外は、実施例３と同様の
操作を繰り返し、触媒Ｋを得た。
０モル％−ＺｒＯ２を用いた以外は、実施例３と同様の
操作を繰り返し、触媒Ｋを得た。
【００６８】（実施例１２）ＺｒＯ２の代わりにＷ１５
モル％，Ｔｉ５モル％−ＺｒＯ２を用いた以外は、実施
例３と同様の操作を繰り返し、触媒Ｌを得た。
モル％，Ｔｉ５モル％−ＺｒＯ２を用いた以外は、実施
例３と同様の操作を繰り返し、触媒Ｌを得た。
【００６９】（実施例１３）ＺｒＯ２の代わりにＷ１５
モル％，Ｓｉ２モル％，Ａｌ２モル％−ＺｒＯ２を用い
た以外は、実施例３と同様の操作を繰り返し、触媒Ｍを
得た。
モル％，Ｓｉ２モル％，Ａｌ２モル％−ＺｒＯ２を用い
た以外は、実施例３と同様の操作を繰り返し、触媒Ｍを
得た。
【００７０】（実施例１４）ＺｒＯ２の代わりにＷ１５
モル％，Ｃｅ２モル％，Ｌａ２モル％−ＺｒＯ２を用い
た以外は、実施例３と同様の操作を繰り返し、触媒Ｎを
得た。
モル％，Ｃｅ２モル％，Ｌａ２モル％−ＺｒＯ２を用い
た以外は、実施例３と同様の操作を繰り返し、触媒Ｎを
得た。
【００７１】（比較例１）Ｐｔ３重量％担持γ−アルミ
ナの代わりにＰｔ３重量％担持ＺｒＯ２を用いた以外
は、実施例３と同様の操作を繰り返し、触媒Ｏを得た。
ナの代わりにＰｔ３重量％担持ＺｒＯ２を用いた以外
は、実施例３と同様の操作を繰り返し、触媒Ｏを得た。
【００７２】（比較例２）Ｐｔ３重量％担持ＺｒＯ２の
代わりにＰｔ０．５重量％担持ＺｒＯ２を用いた以外
は、実施例３と同様の操作を繰り返し、触媒Ｐを得た。
代わりにＰｔ０．５重量％担持ＺｒＯ２を用いた以外
は、実施例３と同様の操作を繰り返し、触媒Ｐを得た。
【００７３】（比較例３）Ｐｔ３重量％担持ＺｒＯ２の
代わりにＰｔ１５重量％担持ＺｒＯ２を用いた以外は、
実施例３と同様の操作を繰り返し、触媒Ｑを得た。
代わりにＰｔ１５重量％担持ＺｒＯ２を用いた以外は、
実施例３と同様の操作を繰り返し、触媒Ｑを得た。
【００７４】（比較例４）Ｐｔ３重量％担持ＺｒＯ２の
代わりにＰｔ３重量％担持γ−アルミナを用いた以外
は、実施例３と同様にして、触媒Ｒを得た。
代わりにＰｔ３重量％担持γ−アルミナを用いた以外
は、実施例３と同様にして、触媒Ｒを得た。
【００７５】上述した実施例１〜１４及び比較例１〜４
の触媒構成を表１に示す。
の触媒構成を表１に示す。
【００７６】
【表１】
【００７７】［排気ガス浄化システム（Ｚ値制御）の構
築及び性能評価］ （実施例１５〜２６、比較例５〜１２）上記実施例１〜
１４及び比較例１〜４の排気ガス浄化用触媒を用い、表
２及び図１に示す構成を有する排気ガス浄化システムを
構築した。図１において、この浄化システムは、エンジ
ン２０の排気通路に上流触媒（前段触媒）であるマニ触
媒１０と下流触媒（後段触媒）である床下触媒１２を直
列に配置して成り、マニ触媒１０の入口及び出口、床下
触媒１２の出口には、酸素濃度センサー１４、１６及び
１８が設置されている。これらＯ２センサーによって測
定された酸素濃度は電気信号に変換されてＣＰＵに送信
され、ＣＰＵはこの信号を基にして演算処理を行い、エ
ンジン２０に連結されている空気流量計及び燃料ポンプ
に適切な命令信号を送信し、空気流量計及び／又は燃料
ポンプの作動を制御する。
築及び性能評価］ （実施例１５〜２６、比較例５〜１２）上記実施例１〜
１４及び比較例１〜４の排気ガス浄化用触媒を用い、表
２及び図１に示す構成を有する排気ガス浄化システムを
構築した。図１において、この浄化システムは、エンジ
ン２０の排気通路に上流触媒（前段触媒）であるマニ触
媒１０と下流触媒（後段触媒）である床下触媒１２を直
列に配置して成り、マニ触媒１０の入口及び出口、床下
触媒１２の出口には、酸素濃度センサー１４、１６及び
１８が設置されている。これらＯ２センサーによって測
定された酸素濃度は電気信号に変換されてＣＰＵに送信
され、ＣＰＵはこの信号を基にして演算処理を行い、エ
ンジン２０に連結されている空気流量計及び燃料ポンプ
に適切な命令信号を送信し、空気流量計及び／又は燃料
ポンプの作動を制御する。
【００７８】各例の浄化システムにつき、下記の評価条
件で触媒活性評価を行い、得られた結果を表２に併記し
た。 ・評価条件：車両評価（北米ＬＡ４モード、Ｂバック） エンジン排気量 ２４００ｃｃ（直列４気筒） ＩＷ ３２５０ｌｂｓ 燃料 無鉛ガソリン なお、上記の評価は、エンジン始動毎に図３に示したフ
ローチャートの処理を１回実行することにより行った。
フローチャートの詳細な説明は省略する。
件で触媒活性評価を行い、得られた結果を表２に併記し
た。 ・評価条件：車両評価（北米ＬＡ４モード、Ｂバック） エンジン排気量 ２４００ｃｃ（直列４気筒） ＩＷ ３２５０ｌｂｓ 燃料 無鉛ガソリン なお、上記の評価は、エンジン始動毎に図３に示したフ
ローチャートの処理を１回実行することにより行った。
フローチャートの詳細な説明は省略する。
【００７９】
【表２】
【００８０】［排気ガス浄化システム（Ａ／Ｆ値制御）
の構築及び性能評価］ （実施例２７〜４１、比較例１３〜２４）上記実施例１
〜１４及び比較例１〜４の排気ガス浄化用触媒を用い、
表３及び図２に示す構成を有する排気ガス浄化システム
を構築した。図２において、この浄化システムは、図１
に示すシステムと同様の構成を有するが、Ｏ２センサー
１４、１６及び１８の代わりにＡ／Ｆセンサー２２、２
４及び２６が設置されている。これらＡ／Ｆセンサーに
よって測定された空燃比に基づき、ＣＰＵを介して空気
流量計及び／又は燃料ポンプの作動が制御される。
の構築及び性能評価］ （実施例２７〜４１、比較例１３〜２４）上記実施例１
〜１４及び比較例１〜４の排気ガス浄化用触媒を用い、
表３及び図２に示す構成を有する排気ガス浄化システム
を構築した。図２において、この浄化システムは、図１
に示すシステムと同様の構成を有するが、Ｏ２センサー
１４、１６及び１８の代わりにＡ／Ｆセンサー２２、２
４及び２６が設置されている。これらＡ／Ｆセンサーに
よって測定された空燃比に基づき、ＣＰＵを介して空気
流量計及び／又は燃料ポンプの作動が制御される。
【００８１】各例の浄化システムにつき、上記と同じ評
価条件で触媒活性評価を行い、得られた結果を表３に併
記した。なお、上記の評価は、エンジン始動毎に図４に
示したフローチャートの処理を１回実行することにより
行った。
価条件で触媒活性評価を行い、得られた結果を表３に併
記した。なお、上記の評価は、エンジン始動毎に図４に
示したフローチャートの処理を１回実行することにより
行った。
【００８２】
【表３】
【００８３】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、排気ガス流路に触媒を二個以上配置し、これら触媒
の入口ガス雰囲気を、酸化過剰率であるＺ値や空燃比Ａ
／Ｆに着目して適切に制御することとしたため、従来の
排気ガス浄化用触媒及び触媒装置よりも、ＨＣ浄化性能
が向上し、特に、今まで未浄化だったＨＣ成分に対して
高い浄化性能を有する排気ガス浄化システムを提供する
ことができる。
ば、排気ガス流路に触媒を二個以上配置し、これら触媒
の入口ガス雰囲気を、酸化過剰率であるＺ値や空燃比Ａ
／Ｆに着目して適切に制御することとしたため、従来の
排気ガス浄化用触媒及び触媒装置よりも、ＨＣ浄化性能
が向上し、特に、今まで未浄化だったＨＣ成分に対して
高い浄化性能を有する排気ガス浄化システムを提供する
ことができる。
【図１】本発明の排気ガス浄化システムの一例を示す構
成図である。
成図である。
【図２】本発明の排気ガス浄化システムの他の例を示す
構成図である。
構成図である。
【図３】Ｚ値制御の一例を示すフローチャートである。
【図４】Ａ／Ｆ値制御の一例を示すフローチャートであ
る。
る。
１０ マニ触媒（上流触媒） １２ 床下触媒（下流触媒） １４、１６、１８ Ｏ２センサー ２０ エンジン ２２、２４、２６ Ａ／Ｆセンサー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５Ｚ 3/28 ３０１ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０２Ｈ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５ １０２Ｂ １０２Ａ Ｂ０１Ｊ 23/56 ３０１Ａ 23/64 １０３Ａ Ｆターム(参考） 3G091 AA02 AA17 AA28 AB01 BA14 BA15 BA19 BA32 BA39 CB02 DB10 DB13 EA05 EA18 EA26 EA34 FB10 FB11 FB12 GA06 GA19 GB01W GB01X GB04W GB05W GB06W GB07W GB10X GB17X HA03 HA08 HA12 HA36 HA37 HA42 3G301 HA01 HA06 HA15 HA18 JA25 JA26 JB09 MA01 MA11 NA06 NA07 NA08 ND01 NE01 NE06 NE13 NE14 NE15 PA01A PA01B PD08A PD08B PD09A PD09B PD12A PD12B 4D048 AA06 AA13 AA18 AB05 AB07 BA03X BA06X BA07X BA08X BA10X BA18X BA19X BA27X BA30X BA31X BA33X BA39Y BA41X BA42X BB02 BB16 CC32 CC46 CC49 DA01 DA02 DA03 DA08 DA13 4G069 AA03 AA08 BA01A BA01B BA02A BA02B BA04A BA04B BA05A BA05B BA17 BA18 BA20A BA20B BB02A BB02B BB04A BB06A BB06B BC13B BC16A BC16B BC42A BC42B BC43A BC43B BC44A BC44B BC50A BC50B BC60A BC60B BC71A BC71B BC72A BC72B BC75A BC75B BD05A BD05B CA02 CA03 CA09 DA06 EA18 EA19 EB12Y EC28 EE09 FA03 FB15 FB23 FC08
Claims (22)
- 【請求項１】 内燃機関から排出される排気ガス中の一
酸化炭素、炭化水素及び窒素酸化物を同時に浄化する排
気ガス浄化システムであって、 排気ガス流路の上流側に白金、パラジウム及びロジウム
から成る群より選ばれた少なくとも１種を含む上流触
媒、その下流側に白金を含み白金担持量が上記上流触媒
より大きい下流触媒を配置し、 上記上流触媒における触媒入口の排気ガス雰囲気を、酸
素過剰率Ｚが０．９≦Ｚとなるようにし、且つ上記下流
触媒における触媒入口の排気ガス雰囲気を、０．１≦Ｚ
となるようにしたことを特徴とする排気ガス浄化システ
ム。 - 【請求項２】 上記下流触媒が活性化温度に到達した
後、上記上流触媒における触媒入口の排気ガス雰囲気を
０．９≦Ｚとし、且つ上記下流触媒における触媒入口排
気ガス雰囲気を０．１≦Ｚとすることを特徴とする請求
項１記載の排気ガス浄化システム。 - 【請求項３】 上記下流触媒の触媒層温度が転化率５０
％に到達する温度に到達した後、上記上流触媒における
触媒入口の排気ガス雰囲気を０．９≦Ｚとし、且つ上記
下流触媒の入口排気ガス雰囲気を０．１≦Ｚとすること
を特徴とする請求項１又は２記載の排気ガス浄化システ
ム。 - 【請求項４】 上記上流触媒における触媒入口のＺ値を
０．９≦Ｚとし、この上流触媒における触媒出口のＺ値
を０．１≦Ｚとし、且つこの触媒出口のＺ値の変動幅
を、上記触媒入口のＺ値の変動幅の５０倍以下に減衰す
ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に
記載の排気ガス浄化システム。 - 【請求項５】 上記上流触媒における触媒入口のＺ値を
０．９≦Ｚ≦１．２とし、上記下流触媒における触媒入
口のＺ値を０．１≦Ｚ≦１０とすることを特徴とする請
求項１〜４のいずれか１つの項に記載の排気ガス浄化シ
ステム。 - 【請求項６】 上記下流触媒が活性化温度に到達した
後、上記上流触媒における触媒入口のＺ値を０．９≦Ｚ
≦１．２とし、上記下流触媒における触媒入口のＺ値を
０．１≦Ｚ≦１０とすることを特徴とする請求項５記載
の排気ガス浄化システム。 - 【請求項７】 上記下流触媒の触媒層温度が転化率５０
％に到達する温度に到達した後、上記上流触媒における
触媒入口のＺ値を０．９≦Ｚ≦１．２とし、上記下流触
媒における触媒入口のＺ値を０．１≦Ｚ≦１０とするこ
とを特徴とする請求項５又は６記載の排気ガス浄化シス
テム。 - 【請求項８】 上記上流触媒における触媒入口のＺ値を
０．９≦Ｚ≦１．２とし、この上流触媒における触媒出
口のＺ値を０．１≦Ｚ≦１０とし、且つＺ値の最大変動
値を、０．００１≦Ｚ≦５０とすることを特徴とする請
求項５〜７のいずれか１つの項に記載の排気ガス浄化シ
ステム。 - 【請求項９】 上記上流触媒における触媒入口の排気ガ
ス雰囲気を、空燃比Ａ／Ｆが１４．５≦Ａ／Ｆとなるよ
うにし、且つ上記下流触媒における触媒入口の排気ガス
雰囲気を、１３．３≦Ａ／Ｆとなるようにしたことを特
徴とする請求項１記載の排気ガス浄化システム。 - 【請求項１０】 上記下流触媒が活性化温度に到達した
後、上記上流触媒における触媒入口の排気ガス雰囲気を
１４．５≦Ａ／Ｆとし、且つ上記下流触媒における触媒
入口排気ガス雰囲気を１３．３≦Ａ／Ｆとすることを特
徴とする請求項９記載の排気ガス浄化システム。 - 【請求項１１】 上記下流触媒の触媒層温度が転化率５
０％に到達する温度に到達した後、上記上流触媒におけ
る触媒入口の排気ガス雰囲気を１４．５≦Ａ／Ｆとし、
且つ上記下流触媒の入口排気ガス雰囲気を１３．３≦Ａ
／Ｆとすることを特徴とする請求項９又は１０記載の排
気ガス浄化システム。 - 【請求項１２】 上記上流触媒における触媒入口のＡ／
Ｆ値を１４．５≦Ａ／Ｆとし、且つこの触媒出口のＡ／
Ｆ値の変動幅を、上記触媒入口のＡ／Ｆ値の変動幅の５
倍以下に減衰することを特徴とする請求項９〜１１のい
ずれか１つの項に記載の排気ガス浄化システム。 - 【請求項１３】 上記上流触媒における触媒入口のＡ／
Ｆ値を１４．５≦Ａ／Ｆ≦１４．７とし、上記下流触媒
における触媒入口のＡ／Ｆ値を１３．３≦Ａ／Ｆ≦１
５．９とすることを特徴とする請求項９〜１２のいずれ
か１つの項に記載の排気ガス浄化システム。 - 【請求項１４】 上記下流触媒が活性化温度に到達した
後、上記上流触媒における触媒入口のＡ／Ｆ値を１４．
５≦Ａ／Ｆ≦１４．７とし、上記下流触媒における触媒
入口のＡ／Ｆ値を１３．３≦Ａ／Ｆ≦１５．９とするこ
とを特徴とする請求項１３記載の排気ガス浄化システ
ム。 - 【請求項１５】 上記下流触媒の触媒層温度が転化率５
０％に到達する温度に到達した後、上記上流触媒におけ
る触媒入口のＡ／Ｆ値を１４．５≦Ａ／Ｆ≦１４．７と
し、上記下流触媒における触媒入口のＡ／Ｆ値を１３．
３≦Ａ／Ｆ≦１５．９とすることを特徴とする請求項１
３記載の排気ガス浄化システム。 - 【請求項１６】 上記上流触媒における触媒入口のＡ／
Ｆ値を１４．６≦Ａ／Ｆ≦１４．７とし、この上流触媒
における触媒出口のＡ／Ｆ値を１３．３≦Ａ／Ｆ≦１
５．９とし、且つＡ／Ｆ値の最大変動値を、１０．７≦
Ａ／Ｆ≦１６．８とすることを特徴とする請求項１３記
載の排気ガス浄化システム。 - 【請求項１７】 上記上流触媒が上記排気ガス中の一酸
化炭素、炭化水素及び窒素酸化物の９０％以上を浄化
し、上記下流触媒が、上記上流触媒で未浄化のまま排出
され０％を超え１０％以下に相当する残余の一酸化炭
素、炭化水素及び窒素酸化物を浄化することを特徴とす
る請求項１〜１６のいずれか１つの項に記載の排気ガス
浄化システム。 - 【請求項１８】 上記下流触媒が、更にパラジウム及び
／又はロジウムを含有することを特徴とする請求項１〜
１７のいずれか１つの項に記載の排気ガス浄化システ
ム。 - 【請求項１９】 上記上流触媒及び下流触媒が触媒成分
層を有する一体構造型触媒であり、この一体構造型の下
流触媒が、触媒成分として少なくとも白金とジルコニア
酸化物を含み、この触媒成分たる白金担持量の２０〜８
０重量％が上記ジルコニウム酸化物に担持されているこ
とを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１つの項に記
載の排気ガス浄化システム。 - 【請求項２０】 上記一体構造型の下流触媒における白
金の総担持量が２〜２０ｇ／Ｌであり、ジルコニウム酸
化物上の白金担持濃度が１〜１０重量％であることを特
徴とする請求項１９記載の排気ガス浄化システム。 - 【請求項２１】 上記上流触媒及び／又は下流触媒を少
なくとも１個付加して成り、個々の触媒の触媒成分層に
含まれる白金担持量が、上記排気ガス流路の上流側から
下流側への配置順に応じて多くなっていることを特徴と
する請求項１〜２０のいずれか１つの項に排気ガス浄化
システム。 - 【請求項２２】 白金を担持するジルコニウム酸化物
が、ランタン、セリウム、プラセオジウム、ネオジウ
ム、ケイ素、チタン、アルミニウム及びタングステンか
ら成る群より選ばれた少なくとも１種の元素を１〜４０
モル％含有することを特徴とする請求項１９〜２１のい
ずれか１つの項に記載の排気ガス浄化システム。
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| JP12745699 | 1999-05-07 | ||
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