[发明专利]尾气净化催化装置及尾气净化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种尾气净化催化装置及尾气净化方法。

背景技术

到目前为止，主要使用含有铂(Pt)、钯(Pd)及铑(Rh)作为催化剂金属的三金属催 化剂将从汽油发动机排出的尾气净化。针对这样的三金属催化剂提出有：在单一的催化层 内混合有所述三种催化剂金属的催化剂；以及下层的催化层含有Pd，上层的催化层含有Rh， 下层和上层中的至少一层含有Pt这样的双层型催化剂。除此以外，针对这样的三金属催化 剂还提出有以下各种类型的催化剂：在尾气流动方向的上游侧和下游侧分离着负载所述催 化剂金属的催化剂；在蜂窝状载体的中心部和周缘部负载有不同的催化剂金属的催化剂； 在蜂窝状载体的中心部和周缘部催化剂金属的负载浓度不同的催化剂等。

近年来，作为下一代发动机燃烧技术备受瞩目的是均匀充气压缩点火 (HomogeneousChargeCompressionIgnition：HCCI)燃烧。HCCI燃烧是一种根据发动机的 运转状态让燃烧室内的汽油在稀薄混合气的环境下自行压缩点火而燃烧的燃烧方式。因为 缸内最高压力(Pmax)、缸内压力上升率(dP/dθ)的制约，所以现状是HCCI燃烧的运转区域较 窄。因此对以下发动机的研发工作比较火热。即，让发动机的低负荷侧是HCCI燃烧的运转区 域，让高负荷侧是用火花塞点火而让燃料燃烧的火花点火(SparkIgnition：SI)燃烧的运 转区域，对燃烧模式进行切换。本申请发明人对HCCI燃烧的尾气组分做了分析明确得知：尾 气中含有较多的CO和碳原子数为5的饱和烃(正戊烷、异戊烷)。可以认为：这是因为燃料是 汽油且让它低温燃烧之故。

通常的在理论配比附近燃烧的发动机的尾气中含有这样的饱和烃，但没有HCCI燃 烧发动机的尾气中那么多。因此，就一般的汽油发动机而言，在像发动机启动一样尾气处于 低温状态的情况下，因所述催化剂金属尚未活性化，故所述饱和烃不被充分氧化净化就排 出来了。

在专利文献1中作为用于使所述饱和烃氧化的催化剂提出了以下烃燃烧用催化 剂，铂族金属由铝(Al)/硅(Si)的原子比为5-60的二氧化硅-氧化铝负载，即形成该烃燃烧 用催化剂。根据专利文献1，当在所述催化剂中作为铂族金属负载有Pd的情况下，该催化剂 有利于饱和烃即丙烷(C₃H₈)燃烧。因此，该催化剂非常适合作为利用了催化剂燃烧方式的高 温燃烧器的催化剂使用，该高温燃烧器例如有锅炉、飞机用喷气式发动机、汽车用燃气涡 轮、发电用燃气涡轮等。

专利文献1：日本公开专利公报特开平5-309270号公报

发明内容

-发明要解决的技术问题-

然而，虽然如上所述，专利文献1中公开的催化剂有利于丙烷燃烧，但是尚不清楚 是否能够让碳原子数比丙烷多、不易燃烧的戊烷(C₅H₁₂)效率良好地燃烧。还存在以下问题： 像汽车发动机那样，空燃比会随运转条件发生很大的变化，在刚刚启动后不久催化剂温度 较低的情况下，不能够充分地发挥催化性能而难以将烃净化。特别是，因为所述HCCI燃烧时 是稀薄混合气燃烧，所以在作为催化剂金属使用Pd的情况下，Pd维持着氧化状态，烃就不能 够充分燃烧。再就是，作为尾气成分，除所述饱和烃以外，还包括芳香族烃、不饱和烃。而且， 除烃以外，作为尾气成分还包括CO、NOx(氮氧化物)，做到效率良好地将它们净化也很重要。

本发明正是鉴于所述问题而完成的。其目的在于：针对尾气温度较低的汽油发动 机，能够效率良好地将饱和烃净化，并且还能够效率良好地将饱和烃以外的芳香族烃和不 饱和烃等其它尾气成分净化。

-用于解决技术问题的技术方案-

为达成所述目的，本发明是这样的，在尾气净化催化装置中，让二氧化硅-氧化铝 负载作为催化剂金属的Pt，并让从发动机排出的尾气最初接触的催化层含有Pt负载二氧化 硅-氧化铝。

本发明所涉及的尾气净化催化装置是一种被设置在发动机的尾气通路上且具有 多个催化层，对从所述发动机排出的尾气进行净化的装置。含有Pt作为催化剂金属，作为所 述催化剂金属的Pt由作为负载部件的、氧化铝由硅修饰的二氧化硅-氧化铝负载，所述Pt由 所述二氧化硅-氧化铝负载而成的Pt负载二氧化硅-氧化铝含在所述多个催化层中的所述 尾气最初接触的催化层中。