專利名稱：內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置。詳細(xì)而言，涉及具備用于凈化內(nèi)燃機(jī)廢氣的催化劑轉(zhuǎn)換器的廢氣凈化裝置
背景技術(shù)：
以往，在內(nèi)燃機(jī)的廢氣系統(tǒng)中設(shè)置了廢氣凈化裝置，其具備用于凈化廢氣的催化劑轉(zhuǎn)換器。催化劑轉(zhuǎn)換器具備對廢氣中所含的一氧化碳(在下文中，稱作“CO”)、非甲烷烴(在下文中，稱作“NMOG(Non Methane Organic Gas) ”)和氮氧化物(在下文中，稱作“NOx”)進(jìn)行凈化的廢氣凈化催化劑?，F(xiàn)有一般的催化劑轉(zhuǎn)換器由支持體、和負(fù)載于該支持體上的廢氣凈化催化劑形成。更詳細(xì)而言，現(xiàn)有一般的催化劑轉(zhuǎn)換器通過在由陶瓷或金屬形成的在內(nèi)部具備多個孔道的蜂窩結(jié)構(gòu)的支持體上負(fù)載包含鉬(在下文中，稱作“Pt”)、鈀(在下文中，稱作“Pd”)和銠(在下文中，稱作“Rh”)等貴金屬的廢氣凈化催化劑而形成(例如，參見專利文獻(xiàn)I)。然而，已知Pt、Pd和Rh等貴金屬非常昂貴。因此，從削減廢氣凈化催化劑的成本的方面考慮，要求盡可能減少其用量。這里，圖12是示出Pt、Pd和Rh的每年的價格走勢的圖。如圖12所示，這些貴金屬中Rh不僅平均價格最高，而且價格的變化幅度大，因此強(qiáng)烈要求降低其用量。因此，本申請人提出了不降低廢氣凈化率而減少Rh的用量的技術(shù)(例如，參見專利文獻(xiàn)2)。該專利文獻(xiàn)2的技術(shù)中，使凈化廢氣的催化劑轉(zhuǎn)換器為上游催化劑轉(zhuǎn)換器和下游催化劑轉(zhuǎn)換器的雙級構(gòu)成，與上游催化劑轉(zhuǎn)換器相比在下游催化劑轉(zhuǎn)換器中設(shè)置更多Rh。廢氣中所含的磷、硫所導(dǎo)致的Rh的中毒越在上游側(cè)越明顯，成為使Rh的凈化性能降低的原因，但利用該技術(shù)，通過減少上游側(cè)的Rh用量，能夠抑制Rh的中毒、能夠降低Rh的用量。另外，專利文獻(xiàn)2的技術(shù)中，使上游催化劑轉(zhuǎn)換器內(nèi)的廢氣凈化催化劑為3層結(jié)構(gòu)，除最表層以外配置Rh。越是表層側(cè)上述Rh的中毒越明顯，但利用該技術(shù)，通過在除最表層以外配置Rh，能夠抑制Rh的中毒、能夠降低Rh的用量。另外，專利文獻(xiàn)2的技術(shù)中，與下游催化劑轉(zhuǎn)換器相比在上游催化劑轉(zhuǎn)換器中配置更多的儲氧材料(在下文中，稱作“OSC(Oxygen Storage Component)材料”)。OSC材料具有在氧化氣氛下儲藏氧、在還原氣氛下放出氧的特性，利用該技術(shù)，通過在上游側(cè)配置較多的OSC材料，能夠使流入下游催化劑轉(zhuǎn)換器中的廢氣的空燃比穩(wěn)定并控制在化學(xué)計(jì)量附近，下游催化劑轉(zhuǎn)換器的廢氣凈化率提高。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開2007-278100號公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :國際公開第2010/61804號

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題但是，專利文獻(xiàn)2的技術(shù)中，例如使上游催化劑轉(zhuǎn)換器內(nèi)的Rh用量為零時，存在排氣尾管排出物(排放到大氣的有害物質(zhì))增加的問題。即，專利文獻(xiàn)2的技術(shù)中，在不降低廢氣凈化率的情況下減少Rh的用量是有限的。本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供一種內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置，其具備與以往相比雖然Rh的用量少、但可得到較高的廢氣凈化率的催化劑轉(zhuǎn)換器。用于解決問題的手段為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置(例如，后述的廢氣凈化裝置3)，其具備設(shè)置于內(nèi)燃機(jī)(例如，后述的發(fā)動機(jī)I)的廢氣通路(例如，后述的排氣管13)中的用于凈化該內(nèi)燃機(jī)的廢氣的催化劑轉(zhuǎn)換器，所述催化劑轉(zhuǎn)換器包含上游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器(例如，后述的上游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器31)、和設(shè)置于該上游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器的下游側(cè)的下游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器(例如，后述的下游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器33)。本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置中，特征在于，所述上游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器具備支持體(例如，后述的支持體315)、和負(fù)載于該支持體上的包含具有儲藏和放出氧的功能的OSC材料、Al2O3和Pd的第I催化劑(例如，后述的第I催化劑310)，所述第I催化劑具備設(shè)置于所述支持體上、僅OSC材料負(fù)載有Pd的第I下層催化劑(例如，后述的第I下層催化劑311);和設(shè)置于該第I下層催化劑上、OSC材料和Al2O3分別負(fù)載有Pd的第I上層催化劑(例如，后述的第I上層催化劑312)。本發(fā)明中，利用第I催化劑構(gòu)成上游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器所具備的廢氣凈化催化劑，該第I催化劑包含具有儲藏和放出氧的功能的OSC材料、Al2O3和Pd。另外，利用設(shè)置于支持體上、僅OSC材料負(fù)載有Pd的第I下層催化劑和設(shè)置于該第I下層催化劑上、OSC材料和Al2O3分別負(fù)載有Pd的第I上層催化劑構(gòu)成該第I催化劑。即，僅使用Pd作為貴金屬來構(gòu)成上游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器所具備的廢氣凈化催化劑。已知Pd與Rh相比儲藏和放出氧的能力較差，根據(jù)本發(fā)明，由于使第I下層催化劑中的Pd僅負(fù)載于OSC材料上，因而能夠最大限度地發(fā)揮OSC材料的儲藏和放出氧的能力。因此，能夠使流入下游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器中的廢氣的空燃比穩(wěn)定并控制在化學(xué)計(jì)量附近，能夠提高下游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器的廢氣凈化率。另外，已知Pd與Rh相比低溫時的廢氣凈化性能較差，根據(jù)本發(fā)明，由于使第I上層催化劑中的Pd分別負(fù)載于OSC材料和Al2O3上，因而能夠提高Pd的分散性，即使在低溫時也能夠發(fā)揮較高的廢氣凈化性能。因此，特別能夠提高剛起動后等的低溫時的上游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器的廢氣凈化率。因此，利用本發(fā)明的廢氣凈化裝置，盡管與以往相比Rh的用量少，但也可以得到
較高的廢氣凈化率。這種情況下，所述第I上層催化劑中的Pd含量優(yōu)選少于所述第I下層催化劑中的Pd含量。本發(fā)明中，將第I上層催化劑中的Pd含量設(shè)定為少于第I下層催化劑中的Pd含量。已知Pd比Rh更容易因磷、硫而引起中毒，越是表層側(cè)中毒越明顯。因此根據(jù)該發(fā)、明，由于較少地設(shè)定第I上層催化劑中的Pd含量，因而能夠抑制Pd的中毒，能夠抑制廢氣凈化率的降低。這種情況下，所述第I上層催化劑和所述第I下層催化劑優(yōu)選均含有Ba。本發(fā)明中，使第I上層催化劑和第I下層催化劑中分別含有Ba。已知Ba具有抑制OSC材料和Al2O3的磷中毒的效果。因此根據(jù)該發(fā)明，由于使第I上層催化劑和第I下層催化劑中分別含有Ba，因而能夠抑制第I上層催化劑和第I下層催化劑中的OSC材料和Al2O3的磷中毒，能夠抑制廢氣凈化率的降低。這種情況下，所述第I上層催化劑中的OSC材料含量和Al2O3含量的總量優(yōu)選少于所述第I下層催化劑中的OSC材料含量和Al2O3含量的總量。
本發(fā)明中，將第I上層催化劑中的OSC材料含量和Al2O3含量的總量設(shè)定為少于第I下層催化劑中的OSC材料含量和Al2O3含量的總量。由此，第I上層催化劑的熱容量減小，第I上層催化劑的升溫性能提高。因此，第I上層催化劑的起燃性能提高，能夠進(jìn)一步提高低溫時的廢氣凈化性能。這種情況下，所述第I下層催化劑中的OSC材料含量與Al2O3含量的比例優(yōu)選大于所述第I上層催化劑中的OSC材料含量與Al2O3含量的比例。 本發(fā)明中，將第I下層催化劑中的OSC材料含量與Al2O3含量的比例設(shè)定為大于第I上層催化劑中的OSC材料含量與Al2O3含量的比例。由此，在第I下層催化劑中配置了較多的OSC材料，因而能夠進(jìn)一步提高第I下層催化劑的儲藏和放出氧的能力。因此，能夠使流入下游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器中的廢氣的空燃比更穩(wěn)定并控制在化學(xué)計(jì)量附近，能夠進(jìn)一步提高下游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器的廢氣凈化率。這種情況下，優(yōu)選的是，所述下游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器具備支持體(例如，后述的支持體335)、和負(fù)載于該支持體上的包含具有儲藏和放出氧的功能的OSC材料、A1203、Pd和Rh的第2催化劑(例如，后述的第2催化劑330)，所述第2催化劑中的Pd的含量和Rh的含量的總量少于所述第I催化劑中的Pd的含量。本發(fā)明中，利用包含OSC材料、A1203、Pd和Rh的第2催化劑構(gòu)成下游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器所具備的廢氣凈化催化劑，同時將第2催化劑中的Pd的含量和Rh的含量的總量設(shè)定為少于第I催化劑中的Pd的含量。由此，能夠在維持較高的廢氣凈化率的同時，進(jìn)一步降低Rh的用量。這種情況下，優(yōu)選的是，所述第2催化劑具備設(shè)置于所述支持體上、OSC材料和Al2O3分別負(fù)載有Pd的第2下層催化劑(例如，后述的第2下層催化劑331);和設(shè)置于該第2下層催化劑上、OSC材料和Al2O3分別負(fù)載有Rh的第2上層催化劑(例如，后述的第2上層催化劑332)，所述第2下層催化劑中的OSC材料含量和Al2O3含量的總量多于所述第2上層催化劑中的OSC材料含量和Al2O3含量的總量。本發(fā)明中，第2催化劑包含OSC材料和Al2O3分別負(fù)載有Pd的第2下層催化劑、和設(shè)置于該第2下層催化劑上且OSC材料和Al2O3分別負(fù)載有Rh的第2上層催化劑而構(gòu)成。另外，將第2下層催化劑中的OSC材料含量和Al2O3含量的總量設(shè)定為多于第2上層催化劑中的OSC材料含量和Al2O3含量的總量。由此，在第2上層催化劑中，能夠發(fā)揮Rh本來所具有的高廢氣凈化性能。另外，第2上層催化劑的熱容量減小，第2上層催化劑的升溫性能提高，因此第2上層催化劑的起燃性能提高，能夠進(jìn)一步提高低溫時 的廢氣凈化性能。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置，其具備與以往相比雖然Rh的用量少、但可得到較高的廢氣凈化率的催化劑轉(zhuǎn)換器。


圖I是示出本發(fā)明的一個實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置的構(gòu)成的圖。圖2是示出上述實(shí)施方式的上游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成的圖，(A)為上游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器的立體圖，(B)為從徑向切斷上游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器時的部分放大端面圖。圖3是示出上述實(shí)施方式的第I催化劑的構(gòu)成的示意圖。圖4是示出上述實(shí)施方式的第I下層催化劑的構(gòu)成的示意圖。圖5是示出上述實(shí)施方式的第I上層催化劑的構(gòu)成的示意圖。圖6是示出上述實(shí)施方式的第2催化劑的構(gòu)成的示意圖。圖7是示出現(xiàn)有例I和現(xiàn)有例2的NMOG排出量和NOx排出量的圖。圖8是示出Rh和Pd的氧化速度的圖。圖9是示出現(xiàn)有例I的上游催化劑轉(zhuǎn)換器的前段(圖(A))、上游催化劑轉(zhuǎn)換器的后段(圖(B))和下游催化劑轉(zhuǎn)換器的后段(圖(C))中的廢氣的空燃比A/F的圖。圖10是示出Rh、Pd和Pt的溫度與NOx凈化率的關(guān)系的圖。圖11是示出實(shí)施例I和比較例I的NMOG排出量和NOx排出量的圖。圖12是示出Pt、Pd和Rh的每年的價格走勢的圖。符號說明I...發(fā)動機(jī)(內(nèi)燃機(jī))3...廢氣凈化裝置13...排氣管(廢氣通路)31...上游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器33...下游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器310...第 I 催化劑311. 第I下層催化劑312...第I上層催化劑330. 第 2 催化劑331. 第2下層催化劑332. 第2上層催化劑315、335.支持體
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明的一個實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。圖I是示出本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)I (在下文中，稱作“發(fā)動機(jī)”)及其廢氣凈化裝置3的構(gòu)成的圖。廢氣凈化裝置3具備設(shè)置于發(fā)動機(jī)I的排氣管13上的上游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器31、和設(shè)置于該上游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器31的下游側(cè)的排氣管13上的下游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器33。上游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器31和下游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器33均是通過在蜂窩結(jié)構(gòu)的支持體上負(fù)載三元催化劑作為廢氣凈化催化劑而形成的。圖2是示出上游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器31的構(gòu)成的圖，(A)為上游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器31的立體圖，(B)為從徑向切斷上游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器31時的部分放大端面圖。如圖2的(A)所示，上游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器31具備圓筒形狀的蜂窩結(jié)構(gòu)的支持體315。支持體315由陶瓷或金屬形成，其內(nèi)部具備多個孔道317。另外，如圖2的(B)所示，支持體315內(nèi)的孔道317的內(nèi)壁負(fù)載有作為廢氣凈化催化劑的第I催化劑310。由發(fā)動機(jī)I排出的廢氣介由排氣管13從上游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器31的上游側(cè)端面導(dǎo)入到各孔道317內(nèi)，在各孔道317內(nèi)流通，從而被第I催化劑310所凈化。凈化后的廢氣介由排氣管13被導(dǎo)入到后述的下游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器33中。圖3是示出第I催化劑310的構(gòu)成的示意圖。如圖3所示，第I催化劑310負(fù)載于支持體315上。第I催化劑310為三元催化齊U，作為貴金屬僅含有Pd。另外，除此之外，包含具有儲藏和放出氧的功能的OSC材料、Al2O3和Ba。第I催化劑310由設(shè)置于支持體315上的第I下層催化劑311、和設(shè)置于第I下層催化劑311上的第I上層催化劑312這兩個層構(gòu)成。第I下層催化劑311包含Pd、OSC材料、Al2O3和Ba。作為OSC材料，使用選自由CeO2, ZrO2、和Ce與Zr的復(fù)合氧化物組成的組中的至少I種。圖4是示出第I下層催化劑311的構(gòu)成的示意圖。如圖4所示，第I下層催化劑311中，貴金屬Pd僅負(fù)載于OSC材料上。作為負(fù)載方法，使用現(xiàn)有公知的浸潰法等，下文中也相同。第I上層催化劑312與第I下層催化劑311同樣地包含PcUOSC材料、Al2O3和Ba。作為OSC材料，使用選自由Ce02、ZrO2、和Ce與Zr的復(fù)合氧化物組成的組中的至少I種。圖5是示出第I上層催化劑312的構(gòu)成的示意圖。如圖5所示，第I上層催化劑312中，貴金屬Pd分別負(fù)載于OSC材料和Al2O3上。這里，第I上層催化劑312中的Pd含量設(shè)定為少于第I下層催化劑311中的Pd含量。另外，第I上層催化劑312中的OSC材料含量和Al2O3含量的總量設(shè)定為少于第I下層催化劑311中的OSC材料含量和Al2O3含量的總量。另外，第I下層催化劑311中的OSC材料含量相對于Al2O3含量的比例設(shè)定為大于第I上層催化劑312中的OSC材料含量相對于Al2O3含量的比例。下游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器33具備與上述的上游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器31同樣的支持體。另夕卜，在支持體內(nèi)的孔道的內(nèi)壁負(fù)載有作為廢氣凈化催化劑的第2催化劑330。利用上游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器31凈化后的廢氣介由排氣管13從下游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器33的上游側(cè)端面導(dǎo)入到各孔道內(nèi)，并在各孔道內(nèi)流通，從而被第2催化劑330所凈化。被下游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器33凈化后的廢氣介由排氣管13被排出到大氣中。 圖6是示出第2催化劑330的構(gòu)成的示意圖。如圖6所示，第2催化劑330負(fù)載于支持體335上。第2催化劑330為三元催化齊U，作為貴金屬含有Pd和Rh。另外，除此之外，包含具有儲藏和放出氧的功能的OSC材料和
Al2O3U第2催化劑330由設(shè)置于支持體335上的第2下層催化劑331、和設(shè)置于第2下層催化劑331上的第2上層催化劑332這兩個層構(gòu)成。第2下層催化劑331包含PcUOSC材料和A1203。作為OSC材料，使用選自由Ce02、ZrO2和Ce與Zr的復(fù)合氧化物組成的組中的至少I種。需要說明的是，第2下層催化劑331中，貴金屬Pd分別負(fù)載于OSC材料和Al2O3上。第2上層催化劑332包含Rh、OSC材料和Al2O3。作為OSC材料，使用選自由CeO2、ZrO2、和Ce與Zr的復(fù)合氧化物組成的組中的至少I種。需要說明的是，第2上層催化劑332中，貴金屬Rh分別負(fù)載于OSC材料和Al2O3上。這里，第2催化劑330中的Pd的含量和Rh的含量的總量設(shè)定為少于第I催化劑310中的Pd的含量。另外，第2下層催化劑331中的OSC材料含量和Al2O3含量的總量設(shè)定為多于第2上層催化劑332中的OSC材料含量和Al2O3含量的總量。具備以上構(gòu)成的上游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器31和下游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器33通過下述步驟制備。首先，將第I下層催化劑或第2下層催化劑的構(gòu)成成分分散于水等溶劑中，制作漿料。接下來，將支持體浸潰于該漿料中，提起并干燥后進(jìn)行燒制，從而在支持體上形成涂層(第I下層催化劑或第2下層催化劑)。此時，適當(dāng)調(diào)整漿料的濃度，以形成預(yù)定的涂層厚度。接下來，通過反復(fù)進(jìn)行與上述同樣的工序，從而在已形成的涂層上形成第I上層催化劑和第2上層催化劑。通過如上操作，形成上游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器31和下游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器33。在具備以上構(gòu)成的本實(shí)施方式的廢氣凈化裝置3中，特征在于，上游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器31中，使Rh用量為零，作為貴金屬僅使用Pd。因此，以下對使Rh的用量為零、且作為其替代物使用Pd時對廢氣凈化性能的影響進(jìn)行說明。表I的現(xiàn)有例I表示上述專利文獻(xiàn)2的廢氣凈化裝置所具備的催化劑轉(zhuǎn)換器，現(xiàn)有例2表示對于該現(xiàn)有例I使上游催化劑轉(zhuǎn)換器中的Rh含量為零、并將其Rh含量部分換 成Pd的催化劑轉(zhuǎn)換器。將這些現(xiàn)有例I和2的各催化劑轉(zhuǎn)換器安裝到測試車輛上，全部以相同條件實(shí)施美國法規(guī)的LA-4模式(將城市內(nèi)行駛和高速公路行駛結(jié)合的模式)行駛，將此時的排氣尾管排出物的測量結(jié)果示于圖7。表I
上游催化劑轉(zhuǎn)換器下游催化劑轉(zhuǎn)換器總量
_ Pd(g/L) Rh(g/L) ~^d(g/L) Rh(g/iy~ Pd(g/L) Rh(g/L)
現(xiàn)有例 I 4.00__055__075__045__4J5__1.00
現(xiàn)有例 2 4.5500.750.455.300.45圖7是示出現(xiàn)有例I和現(xiàn)有例2的NMOG排出量和NOx排出量的圖。如該圖7所示，可知使上游催化劑轉(zhuǎn)換器中的Rh含量為零的現(xiàn)有例2與現(xiàn)有例I相比NOx排出量增加。由該結(jié)果可知，在NOx的凈化中，使Rh含量為零所產(chǎn)生的影響很大。
如上所述，在使Rh用量為零、且作為其代替物使用Pd的情況下，作為廢氣凈化性能降低的原因，首先可列舉出相對于Rh而言Pd儲藏和放出氧的能力差。圖8是示出Rh和Pd的氧化速度的圖。具體而言，該圖示出了對于Rh和Pd實(shí)施O2脈沖試驗(yàn)時的經(jīng)時的O2消耗率。如該圖8所示，可知Pd與Rh相比O2的消耗率少。這表明，Pd與Rh相比氧化速度較慢，Pd與Rh相比使OSC材料儲藏放出氧的能力較低。這里，在現(xiàn)有例I的上游催化劑轉(zhuǎn)換器的前段配置LAF傳感器，在上游催化劑轉(zhuǎn)換器的后段(上游催化劑轉(zhuǎn)換器與下游催化劑轉(zhuǎn)換器之間)和下游催化劑轉(zhuǎn)換器的后段分別配置O2傳感器，研究各位置的廢氣的空燃比A/F，結(jié)果示于圖9。如該圖9所示，可知與上游催化劑轉(zhuǎn)換器的前段(圖9(A))相比在上游 催化劑轉(zhuǎn)換器的后段(圖9(B))中廢氣的空燃比A/F較穩(wěn)定。另外，可知在下游催化劑轉(zhuǎn)換器的后段(圖9(C))中廢氣的空燃比A/F的穩(wěn)定性最高。這樣，在現(xiàn)有例I的催化劑轉(zhuǎn)換器中，由于上游催化劑轉(zhuǎn)換器中的Rh的儲藏和放出氧的能力高，因而在催化劑轉(zhuǎn)換器內(nèi)通過的廢氣的空燃比A/F穩(wěn)定在化學(xué)計(jì)量附近。由此，在現(xiàn)有例I的催化劑轉(zhuǎn)換器中，催化劑轉(zhuǎn)換器內(nèi)的三元催化劑能夠有效地凈化廢氣。與此相對，在現(xiàn)有例2的催化劑轉(zhuǎn)換器中，Pd的儲藏和放出氧的能力低，其結(jié)果與現(xiàn)有例I相比，無法使在催化劑轉(zhuǎn)換器內(nèi)通過的廢氣的空燃比A/F穩(wěn)定在化學(xué)計(jì)量附近。因此，在現(xiàn)有例2的催化劑轉(zhuǎn)換器中，與現(xiàn)有例I相比，催化劑轉(zhuǎn)換器內(nèi)的三元催化劑無法有效地凈化廢氣，廢氣凈化率降低。第二，可以舉出Pd與Rh相比低溫時的廢氣凈化性能差。圖10是示出Rh、Pd和Pt的溫度與NOx凈化率的關(guān)系的圖。如該圖10所示，可知Pd與Rh相比低溫時的NOx凈化率非常差。因此，現(xiàn)有例2的催化劑轉(zhuǎn)換器中，與現(xiàn)有例I相比廢氣凈化率降低。第三，可以舉出Pd與Rh相比容易因廢氣中的磷等引起中毒。因此，在現(xiàn)有例2的催化劑轉(zhuǎn)換器中，Pd因廢氣中的磷等而中毒，無法發(fā)揮充分的廢氣凈化性能，與現(xiàn)有例I相比廢氣凈化率降低。利用本實(shí)施方式的廢氣凈化裝置3，可以發(fā)揮以下效果。本實(shí)施方式中，利用包含具有儲藏和放出氧的功能的OSC材料、Al2O3和Pd的第I催化劑310構(gòu)成上游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器31所具備的三元催化劑。另外，利用設(shè)置于支持體315上且僅OSC材料負(fù)載有Pd的第I下層催化劑311、和設(shè)置于該第I下層催化劑311上且OSC材料和Al2O3分別負(fù)載有Pd的第I上層催化劑312構(gòu)成該第I催化劑310。S卩，僅使用Pd作為貴金屬來構(gòu)成上游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器31所具備的三元催化劑。已知Pd與Rh相比儲藏和放出氧的能力較差，根據(jù)本實(shí)施方式，由于使第I下層催化劑311中的Pd僅負(fù)載于OSC材料上，因而能夠最大限度地發(fā)揮OSC材料的儲藏和放出氧的能力。因此，能夠使流入下游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器33中的廢氣的空燃比穩(wěn)定并控制在化學(xué)計(jì)量附近，能夠提高下游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器33的廢氣凈化率。另外，已知Pd與Rh相比低溫時的廢氣凈化性能較差，根據(jù)本實(shí)施方式，由于使第I上層催化劑312中的Pd分別負(fù)載于OSC材料和Al2O3上，因而能夠提高Pd的分散性，即使在低溫時也能夠發(fā)揮較高的廢氣凈化性能。因此，特別能夠提高剛起動后等低溫時的上游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器31的廢氣凈化率。
因此，利用本實(shí)施方式的廢氣凈化裝置3，即使與以往相比Rh的用量少，也可以得到較高的廢氣凈化率。另外，本實(shí)施方式中，將第I上層催化劑312中的Pd含量設(shè)定為少于第I下層催化劑311中的Pd含量。已知Pd比Rh更容易因磷、硫而引起中毒，越是表層側(cè)中毒越明顯。因此根據(jù)本實(shí)施方式，由于較少地設(shè)定第I上層催化劑312中的Pd含量，因而能夠抑制Pd的中毒，能夠抑制廢氣凈化率的降低。另外，本實(shí)施方式中，第I上層催化劑312和第I下層催化劑311中分別含有Ba。已知Ba具有抑制OSC材料和Al2O3的磷中毒的效果。因此根據(jù)該發(fā)明，由于使第I上層催化劑312和第I下層催化劑311中分別含有Ba，因而能夠抑制第I上層催化劑312和第I下層催化劑311中的OSC材料和Al2O3的磷中毒，能夠抑制廢氣凈化率的降低。另外，本實(shí)施方式中，將第I上層催化劑312中的OSC材料含量和Al2O3含量的總量設(shè)定為少于第I下層催化劑311中的OSC材料含量和Al2O3含量的總量。由此，第I上層催化劑312的熱容量減小，第I上層催化劑312的升溫性能提高。因此，第I上層催化劑312的起燃性能提高，能夠進(jìn)一步提高低溫時的廢氣凈化性能。另外，本實(shí)施方式中，將第I下層催化劑311中的OSC材料含量相對于Al2O3含量的比例設(shè)定為大于第I上層催化劑312中的OSC材料含量相對于Al2O3含量的比例。由此，在第I下層催化劑311中配置較多的OSC材料，因而能夠進(jìn)一步提高第I下層催化劑311的儲藏和放出氧的能力。因此，能夠使流入下游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器33中的廢氣的空燃比穩(wěn)定并控制在化學(xué)計(jì)量附近，能夠進(jìn)一步提高下游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器33的廢氣凈化率。另外，本實(shí)施方式中，利用包含OSC材料、Al203、Pd和Rh的第2催化劑330構(gòu)成下游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器33所具備的三元催化劑，同時將第2催化劑330中的Pd的含量和Rh的含量的總量設(shè)定為少于第I催化劑310中的Pd的含量。由此，能夠在維持較高的廢氣凈化率的同時，進(jìn)一步降低Rh的用量。另外，本實(shí)施方式中，第2催化劑330包含在OSC材料和Al2O3上分別負(fù)載有Pd的第2下層催化劑331、和設(shè)置于該第2下層催化劑331上且OSC材料和Al2O3分別負(fù)載有Rh的第2上層催化劑332而構(gòu)成。另外，將第2下層催化劑331中的OSC材料含量和Al2O3含量的總量設(shè)定為多于第2上層催化劑332中的OSC材料含量和Al2O3含量的總量。由此，在第2上層催化劑332中，能夠發(fā)揮Rh本來所具有的高廢氣凈化性能。另夕卜，第2上層催化劑332的熱容量減小，第2上層催化劑332的升溫性能提高，因此第2上層催化劑332的起燃性能提高，能夠進(jìn)一步提高低溫時的廢氣凈化性能。需要說明的是，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，在能夠達(dá)到本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)的變形、改良等包含在本發(fā)明中。實(shí)施例接下來，對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明，但本發(fā)明并不限定于這些實(shí)施例。 [實(shí)施例I和比較例I]將具備上述實(shí)施方式的催化劑轉(zhuǎn)換器的廢氣凈化裝置作為實(shí)施例1，將具備現(xiàn)有的專利文獻(xiàn)2的催化劑轉(zhuǎn)換器(相當(dāng)于表I的現(xiàn)有例I)的廢氣凈化裝置作為比較例I。實(shí)施例I和比較例I的各催化劑轉(zhuǎn)換器的貴金屬含量如表2所示。表權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)的廢氣浄化裝置，該廢氣浄化裝置具備設(shè)置于內(nèi)燃機(jī)的廢氣通路上的用于凈化該內(nèi)燃機(jī)的廢氣的催化劑轉(zhuǎn)換器，所述催化劑轉(zhuǎn)換器包含上游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器、和設(shè)置于該上游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器的下游側(cè)的下游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器，其特征在干， 所述上游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器具備支持體、和負(fù)載于該支持體上的包含OSC材料、Al2O3和Pd的第I催化劑，該OSC材料具有儲藏和放出氧的功能， 所述第I催化劑具備設(shè)置于所述支持體上、僅OSC材料負(fù)載有Pd的第I下層催化劑；和設(shè)置于該第I下層催化劑上、OSC材料和Al2O3分別負(fù)載有Pd的第I上層催化劑。
2.如權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃機(jī)的廢氣浄化裝置，其特征在于，所述第I上層催化劑中的Pd含量少于所述第I下層催化劑中的Pd含量。
3.如權(quán)利要求I或2所述的內(nèi)燃機(jī)的廢氣浄化裝置，其特征在于，所述第I上層催化劑和所述第I下層催化劑均含有Ba。
4.如權(quán)利要求I 3任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的廢氣浄化裝置，其特征在于，所述第I上層催化劑中的OSC材料含量和Al2O3含量的總量少于所述第I下層催化劑中的OSC材料含量和Al2O3含量的總量。
5.如權(quán)利要求I 4任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的廢氣浄化裝置，其特征在于，所述第I下層催化劑中的OSC材料含量與Al2O3含量的比例大于所述第I上層催化劑中的OSC材料含量與Al2O3含量的比例。
6.如權(quán)利要求I 5任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的廢氣浄化裝置，其特征在于，所述下游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器具備支持體、和負(fù)載于該支持體上的包含OSC材料、A1203、Pd和Rh的第2催化齊U，該OSC材料具有儲藏和放出氧的功能， 所述第2催化劑中的Pd的含量和Rh的含量的總量少于所述第I催化劑中的Pd的含量。
7.如權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機(jī)的廢氣浄化裝置，其特征在于，所述第2催化劑具備設(shè)置于所述支持體上、OSC材料和Al2O3分別負(fù)載有Pd的第2下層催化劑；和設(shè)置于該第2下層催化劑上、OSC材料和Al2O3分別負(fù)載有Rh的第2上層催化劑， 所述第2下層催化劑中的OSC材料含量和Al2O3含量的總量多于所述第2上層催化劑中的OSC材料含量和Al2O3含量的總量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置，其具備與以往相比雖然Rh的用量少、但可得到較高的廢氣凈化率的催化劑轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明涉及一種發(fā)動機(jī)(1)的廢氣凈化裝置(3)，其具備設(shè)置于發(fā)動機(jī)(1)的排氣管(13)上的用于凈化廢氣的催化劑轉(zhuǎn)換器，所述催化劑轉(zhuǎn)換器包含上游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器(31)、和設(shè)置于上游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器(31)的下游側(cè)的下游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器(33)，上游側(cè)催化劑轉(zhuǎn)換器(31)具備支持體(315)、和負(fù)載于支持體(315)上的包含具有儲藏和放出氧的功能的OSC材料、A12O3和Pd的第1催化劑(310)，所述第1催化劑(310)具備設(shè)置于支持體(315)上、僅OSC材料負(fù)載有Pd的第1下層催化劑(311)；和設(shè)置于第1下層催化劑(311)上、OSC材料和A12O3分別負(fù)載有Pd的第1上層催化劑(312)。
文檔編號F01N3/28GK102650227SQ20121003805
公開日2012年8月29日 申請日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月25日
發(fā)明者片山研治, 西智弘, 鈴木紀(jì)彥, 黑木圭 申請人:本田技研工業(yè)株式會社