尾气净化催化装置及尾气净化方法制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于：在尾气温度较低的汽油发动机，也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。本发明专利技术的尾气净化催化装置设置在发动机的尾气通路上且具有多个催化层，至少含有Pt作为催化剂金属。该Pt由作为负载部件的二氧化硅-氧化铝负载，Pt由该二氧化硅-氧化铝负载而成的Pt负载二氧化硅-氧化铝含在尾气最初接触的催化层中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种尾气净化催化装置及尾气净化方法。
技术介绍
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。本申请专利技术人对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
技术实现思路
-专利技术要解决的技术问题-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。本专利技术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，本专利技术是这样的，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。本专利技术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。在本专利技术所涉及的尾气净化催化装置中，作为负载Pt的负载部件使用二氧化硅-氧化铝，二氧化硅-氧化铝的比表面积大，从而能够提高所负载的Pt的分散性。因为二氧化硅-氧化铝的细孔直径小，所以不是在细孔内负载Pt，而是能够在表面上负载很多Pt。因此，能够提高Pt和含有饱和烃的尾气的接触性。Pt对饱和烃的氧化净化能力良好。通过提高这样的Pt和含有饱和烃的尾气的接触性，就能够高效率地通过氧化将饱和烃净化。而且，Pt负载二氧化硅-氧化铝特别是对碳原子数5以上的饱和烃的氧化净化能力优良。这样的Pt负载二氧化硅-氧化铝含在尾气从发动机排出并最初接触的催化层中，所以尾气的温度会由于在通过氧化而将该催化层中的碳原子数5以上的饱和烃净化之际所产生的反应热而上升，从而能够提高尾气在该催化层之后才接触的催化层的催化活性。特别是因为碳原子数较多的饱和烃的氧化所产生的反应热比其它的CO、碳原子数较少的不饱和烃等尾气成分被氧化的情况下的反应热大，所以本专利技术的催化装置中的所述效果优良。优选，在本专利技术所涉及的尾气净化催化装置中，除含Pt以外，还含有Rh和Pd作为催化剂金属。因为Rh有助于蒸汽重整反应，借助该反应生成H2，所以能够促进NOx的还原净化。而且，Rh也有助于饱和烃、其它芳香族烃和不饱和烃等HC和CO的部分氧化。另一方面，由于Pd的低温氧化能力优良，因此能够高效率地将被Rh部分氧化的所述HC和CO氧化。结果是，能够高效率地将尾气净化。优选，在本专利技术所涉及的尾气净化催化装置中，所述多个催化层层叠起来，所述Pt负载二氧化硅-氧化铝含在层叠起来的所述多个催化层中的所述尾气最初接触的最上层中。这样做以后，因为对饱和烃的氧化净化能力优良的Pt负载二氧化硅-氧化铝在最上层中，所以Pt负载二氧化硅-氧化铝和饱和烃的接触性提高，从而能够高效率地通过氧化将饱和烃净化。而且，在最上层中从低温的时候就开始通过氧化将饱和烃净化，因此而能够防止未净化的饱和烃妨碍下层所含有的Rh或Pd将其它尾气成分净化。而且，如上所述，如果通过氧化将饱和烃中C5H12等碳原子数较多的饱和烃净化，此时所产生的反应热就大，从而能够利用在该最上层中所产生的反应热使下层的催化剂温度升高而能够让催化性能充分地发挥出来。优选，在本专利技术所涉及的尾气净化催化装置中，在最上层进一步含有Rh，在最上层下的下层含有Pd。Pd的耐热性比Rh稍低，如果P本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种尾气净化催化装置，其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，其特征在于：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。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.23 JP 2013-220418;2014.01.23 JP 2014-010191.一种尾气净化催化装置，其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，其特征在于：
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。
2.根据权利要求1所述的尾气净化催化装置，其特征在于：
所述多个催化层层叠起来，
所述Pt负载二氧化硅-氧化铝含在层叠起来的所述催化层中的所述尾气最初接触的最
上层中。
3.根据权利要求2所述的尾气净化催化装置，其特征在于：
在层叠起来的所述多个催化层中的最上层进一步含有所述Rh，
在层叠起来的所述多个催化层中的最上层下的下层含有所述Pd。
4.根据权利要求2所述的尾气净化催化装置，其特征在于：
作为所述多个催化层包括层叠起来的三个催化层，
在层叠起来的所述三个催化层中的最下层含有所述Pd，
在层叠起来的所述三个催化层中的中间层含有所述Rh，
在层叠起来的所述三个催化层中的最上层含有所述Pt负载二氧化硅-氧化铝。
5.根据权利要求2所述的尾气净化催化装置，其特征在于：
在层叠起来的所述多个催化层中最上层以外的催化层也含有所述Pt负载二氧化硅-氧
化铝，
所述Pt负载二氧化硅-氧化铝在所述最上层中的含量比所述Pt负载二氧化硅-氧化铝
在所述最上层以外的催化层中的含量大。
6.根据权利要求1所述的尾气净化催化装置，其特征在于：
该尾气净化催化装置包括第一催化剂和布置在尾气流动方向上该第一催化剂的下游
侧的第二催化剂，
所述第一催化剂包括所述尾气最初接触的催化层，该催化层含有所述Pt负载二氧化
硅-氧化铝。
7.根据权利要求6所述的尾气净化催化装置，其特征在于：
所述第一催化剂和所述第二催化剂之间保持有一定的距离。
8.根据权利要求6所述的尾气净化催化装置，其特征在于：
该尾气净化催化装置包括烃捕捉部，该烃捕捉部设置在尾气流动方向上所述第一催化
剂的下游侧且包括烃捕捉部件，
所述第二催化剂布置在尾气流动方向上所述烃捕捉部的下游侧，
所述第二催化剂包括含有作为催化剂金属的Pd和Rh的催化层作为所述多个催化层中
的一个催化层，所述第一催化剂不含Pd和Rh。
9.根据权利要求8所述的尾气净化催化装置，其特征在于：
所述第二催化剂包括烃捕捉层，该烃捕捉层包括烃捕捉部件，
在该烃捕捉层上包括含有作为所述催化剂金属的Pd和Rh的Pd/Rh含有层作...

【专利技术属性】
技术研发人员：山田启司，重津雅彦，川端久也，松村益宽，横田和也，大住敏彦，山内健生，小池祐辅，
申请(专利权)人：马自达汽车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP