(57)【要約】  スパーク点火内燃機関の未燃炭化水素を捕集した後放出するために用いられる炭化水素トラップは、正常温度の排ガスに露出した場合に容易に分解される。ＨＣトラップ物質に感熱性酸素貯蔵物質を混入し、ＯＳＣ効率の通常の測定を用いてＨＣトラップ物質が過度の温度に露出したか否かを確認することにより、本発明によりＨＣトラップの自己診断が提供される。
2013504006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパーク点火エンジンにより発生する排ガスを処理するための装置であって、
ａ）炭化水素トラップ（ＨＣトラップ）と、
前記炭化水素トラップが、少なくとも１つの炭化水素吸収モレキュラーシーブと、前記炭化水素吸収物質の作動温度未満の温度で酸素貯蔵能力の少なくとも一部分を失うように選択された犠牲酸素貯蔵成分（ＯＳＣ）とを含んでなり、
ｂ）三元触媒（ＴＷＣ）と、
ｃ）排ガス流を導くフロースルー導管と、
前記フロースルー導管が、前記スパーク点火エンジンおよびＴＷＣと流体疏通するものであり、
ｄ）バイパス導管とを備えてなり、
前記バイパス導管が、前記フロースルー導管およびＨＣトラップと流体疏通する入口と、前記ＨＣトラップおよびフロースルー導管と流体疏通する出口とを備えてなり、
前記入口が、前記ＨＣトラップおよびＴＷＣの上流側に配置されてなり、
前記出口が、前記ＨＣトラップの下流および前記ＴＷＣの上流に配置されてなる、装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの炭化水素吸収モレキュラーシーブが、ＭＦＩ、ＢＥＡ、ＦＡＵ、ＭＯＲ、ＦＥＲ、ＥＲＩ、ＬＴＬおよびＣＨＡ、並びにこれらの中の２種以上の混合物からなる骨格タイプコードから選択されるものである、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記モレキュラーシーブが、アルミノシリケートまたはＳＡＰＯである、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記犠牲ＯＳＣが、約８００℃未満の温度で作動分解されるものである、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ＨＣトラップが、銀を含むものことである、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記犠牲ＯＳＣが、セリウム源を含むものである、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記セリウム源が、支持されたアルミナ、バルクセリア（ＣｅＯ２）または不安定なセリア−ジルコニアから選択されるものである、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記犠牲ＯＳＣが、マンガン−チタニアを含むものである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記犠牲ＯＳＣが、マンガン−アルミネートを含むものである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記犠牲ＯＳＣが、約３００℃未満で新たな触媒で検出可能なＯＳＣ活性を提供するものである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記ＨＣトラップ装置の酸素貯蔵能力を測定するためのセンサと、電子制御モジュールとをさらに備えてなり、
前記電子制御モジュールが、酸素貯蔵能力を示す前記センサ手段から信号を受信した際、前記ＨＣトラップ物質が分解される温度に前記犠牲ＯＳＣが露出したか否かを判断可能なものである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記排ガスがＨＣトラップの最大作動温度程度の温度を有する際、前記ＨＣトラップが、排ガス流に対してイン−ラインにスイッチ可能なものであり、
前記排ガスがＨＣトラップの最大作動温度未満の温度を有する際、前記ＨＣトラップが、排ガス流に対してオフ−ラインにスイッチ可能なものである、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記入口の下流側および前記ＨＣトラップの上流側に配置された第２ＴＷＣをさらに備えてなる、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
ＨＣトラップのオン−ボード診断（ＯＢＤ）のための方法であって、
酸素貯蔵能力が約８００℃以下の温度で低下する犠牲ＯＳＣを、前記ＨＣトラップ物質に包含し、
前記ＨＣトラップ物質の酸素貯蔵能力を測定することにより、ＨＣトラップ物質が分解されてＨＣトラップすることが効果的でなくなる温度に前記ＨＣトラップが露出したか否かを判断することを含んでなる、方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、その全体が本願に参照として援用される、２００９年９月３日付で出願された英国特許出願第０９１５３２６．３号の優先権を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、排ガス制御（ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｃｏｎｔｒｏｌ）の改善に関し、より詳細には、内燃機関からの規制排出物質の制御の改善に関する。
【背景技術】
【０００３】
本発明は、特に、スパーク点火内燃機関に適用され、ガソリン燃料内燃機関に関して説明されるが、アルコール、アルコール−ガソリン混合物および液化石油ガス（ＬＰＧ）を燃料とするもののような類似のエンジンにも適用可能である。ガソリンエンジンに対する今日の規制排出物質は、未燃炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）および酸化窒素（ＮＯｘ）に関するものである。空然比のエンジン制御とともに、典型的な三元触媒（ＴＷＣ）を用いた排ガスの後処理はこのような汚染物質の有用な減少を達成するが、世界的に規制が次第に強化されるにつれていくつかの問題が持ち上げられた。例えば、始動時およびＴＷＣの「活性化」前（すなわち、ＴＷＣがその作動温度に達する前）に、ＨＣ排出物質が効果的に処理される。「活性化」は、触媒が所望の転換活性で反応を触媒する温度として記載できる。例えば、「ＣＯ  Ｔ５０」は、所定の触媒が少なくとも５０％の効率で供給ガス（例えば、排ガス）内の一酸化炭素の、二酸化炭素への転換を触媒する、触媒に対する温度である。同様に、「ＨＣ  Ｔ８０」は、炭化水素、オクタンまたはプロパンのような特定の炭化水素が８０％以上の効率で水蒸気および二酸化炭素に転換される温度である。
【０００４】
予備活性化期間（ｐｒｅ−ｌｉｇｈｔ−ｏｆｆ  ｐｅｒｉｏｄ）の間、排気管からのＨＣ排出物質が排気装置を離れることが防止されることが好ましい。この目的を達成するための一方策は、この期間に吸収物質または「ＨＣトラップ」にＨＣ排出物質を吸収させることである。例えば、ＪＰ８−１０５６６号には、内燃機関排ガス内のＣＯ、ＨＣおよびＮＯを減少させるのに効果的な触媒物質が、冷間始動中に、炭化水素を捕集する吸収物質と結合されている触媒吸着剤が開示されている。次に、捕集されたＨＣは、ＴＷＣがそのＨＣ活性化温度に達した後、ＴＷＣを介して処理用捕集物質から放出される（すなわち、ＣＯ２および水に転換される）。また、ＪＰ６２−５８２０号では、吸収剤が触媒とともに使用され、低温で排ガスとともに排出された炭化水素が前記吸収剤に吸収される一方、高い排ガス温度でエンジンから排出された炭化水素が、吸収剤から放出された炭化水素とともに前記触媒により浄化される。
【０００５】
触媒コンバータの上流側のガソリンエンジン排ガスの代表的な温度は、一般的には８００℃以上で、それよりはるかに高くてもよい。また、その排ガス温度は、排気マニホールドに密着結合された小さい始動触媒のような触媒により上昇可能である。したがって、この類型の配列において、ＨＣ吸収剤として用いるためのものとして提案された物質は、高温安定性を要するが、その例として、ガンマアルミナ、多孔性ガラス、活性炭などがある。
【０００６】
しかし、これらの物質は、ＨＣを十分に吸収することができず、高温ではその吸収力を大きく失う。排ガス温度が、吸収力が減少し始める温度と、触媒による浄化が効果的になり始める温度との間の範囲である場合、吸収剤により吸収されることも、触媒により浄化されることもないまま、炭化水素が排出される。したがって、触媒コンバータの上流側に提供された通常のＨＣトラップはさほど効果的でない。その理由は、その下流側に提供された触媒コンバータが活性化される前に、その吸収剤に吸収された炭化水素が放出されることにより、この炭化水素が浄化されずに大気に排出され得るからである。
【０００７】
前述した高温物質とは異なり、ゼオライトは優れたＨＣ吸収特性を有することが知られている。また、ＨＣ吸収性能およびゼオライト安定性を改善するための様々な方法が知られている。例えば、ＪＰ０８−０９９０３３号では、銀、ＩＩＩＢ族元素、例えば、セリウム、ランタン、ネオジムまたはイットリウム、およびゼオライトを含むＨＣトラップが開示されている。前記銀は、ＨＣ吸収、特に、比較的高温のＨＣ吸収を改善し、前記ＩＩＩＢ族元素はゼオライトの水熱安定性を改善する。
【０００８】
にもかかわらず、大部分の有用なゼオライトは、スパーク点火エンジンの場合、代表的な排気温度で不安定である。温度安定性の減少を補償するために、ゼオライト物質を含むＨＣトラップは、通常、ＴＷＣの下流側に位置し、排ガス温度がＨＣトラップと接触する前に冷却されるようにする。しかし、このような配列は、放出された炭化水素を転換するために、ＨＣトラップの下流にさらに位置する酸化触媒のような追加の排気装置構成要素を要する（例えば、ＺＳＭ−５のようなゼオライト上に分散された銀を含み、ＴＷＣの下流側に配置される触媒作用ＨＣトラップを開示するＵＳ６０７４９７３号参照）。
【０００９】
また、次の論文［ＳＡＥ  ｐａｐｅｒ２００７−０１−０９２９「ＨＣ  Ａｄｓｏｒｂｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ＳＵＬＥＶｓ  ｏｆ  Ｌａｒｇｅ  Ｖｏｌｕｍｅ  Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ」Ｋｅｉｓｕｋｅ  Ｓａｎｏ  ｅｔ  ａｌ］およびＥＰ０４２４９６６Ａ号には、トラップが必要な場合にのみ使用されるようにし、ゼオライトトラップ物質が分解され始める温度以上では大きな体積の排ガスに露出しないように、一形態または他の形態のバイパス装置を用いることを提案した。バイパス配列内のＨＣトラップは、例えば１００〜３００℃に達することができる。このようなバイパスを含むＨＣトラップは、今後の排出規制を満足させるのに必須であると見なされている。
【００１０】
その他、「排出ガスのオン−ボード（自己）診断（Ｏｎ−ｂｏａｒｄ  ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ、ＯＢＤ）」装置は、ＴＷＣが故障したり減少した効率で作動する場合を自動車の運転者に示すのに必須であるとされている。ＴＷＣのＯＢＤを行う効果的な方法は、ＴＷＣの酸素貯蔵成分（ＯＳＣ）の効率を測定し、その効率が予定値未満に低下する場合、故障信号を発生することである。ＴＷＣに含まれる従来のＯＳＣは、少なくとも８５０℃のガソリン排ガス温度で長期間安定性を有する必要がある。この理由から、ＯＳＣは、極めて安定したセリア−ジルコニア混合酸化物であることが一般的であり、一般に、ネオジムおよび／またはランタンのような追加の希土類酸化物を用いて前記セリア−ジルコニアをドープすることによりさらに安定化する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、既存のＯＢＤ技術は、ＨＣトラップとともに容易に利用できないが、その理由は、一般的に、ゼオライト系のＨＣトラップは、トラップの安定性を維持するのに必要な最大温度未満の温度に敏感になるＯＳＣを含有していないからである。すなわち、ＨＣ−トラップが通常のＴＷＣ成分を含有している場合にも、そのＴＷＣ成分は、ゼオライト分解温度よりもはるかに高い温度に露出後、ＯＳＣテストに落ちるようになる。したがって、本発明の目的は、ＯＢＤを提供するための手段を有するＨＣトラップ装置を提供することである。好ましい具体例は、バイパス装置に配置されるＨＣトラップで用いるための比較的低い温度、例えば、１００〜３００℃の範囲でＯＢＤの検出を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そのために、本発明は、スパーク点火内燃機関の排ガス処理のためのＨＣトラップ装置（システム）であって、優れたＨＣ吸収を有するＨＣ吸収物質と、周囲温度と、温度敏感性吸収物質が分解されてＨＣを捕集しない作動温度、例えば、関連する排出基準を十分に満足させるようにＨＣを捕集しない作動温度との間で酸素貯蔵能力を失う犠牲ＯＳＣ物質とを含むＨＣトラップ装置を提供する。前記作動温度は、インライン（すなわち、バイパスではない）装置の場合、約８００℃未満であることが好適であり得るが、バイパス用途の場合、約１００℃超過、例えば、約１５０℃超過、約２５０℃超過または約２５０℃超過であることが好適であり得る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本発明をより十分に説明するために、例示的な具体例を添付図面を参照して説明する。
【図１】ＨＣトラップの酸素貯蔵能力を示すデータのグラフである。
【図２】ＨＣ捕集効率および酸素貯蔵を示すデータのグラフである。
【図３】本発明の好ましい具体例による排ガス処理装置の構成要素を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
好ましい具体例において、ＨＣトラップおよびＴＷＣは、別個のハウジングに配置される。前記ハウジングは、図３に示すように、導管を介して互いに流体疏通する。ここで、エンジン２０は、ＨＣ、ＮＯｘなどを含む排ガスを発生する。フロースルー導管３０は、排ガスをエンジンからＴＷＣ６０を介して運搬した後、排ガスの温度がＴＷＣ６０のＨＣ活性化温度を超過する場合、排気管のような追加の導管７０を介して運搬するために用いられる。排ガスがＨＣ活性化温度に達する前に、例えば、始動後瞬時に、排ガスは、入口４１、出口４２、バイパス導管４３、およびＨＣトラップを含むバイパス装置４０に向かう。特定の具体例において、前記バイパス装置は、前記入口４１とＨＣトラップ５０との間に配置される第２ＴＷＣを含む。この装置において、前記第２ＴＷＣは、ＨＣトラップに隣接するか極めて近接している。フロースルー導管３０、バイパス導管４２、入口４１、または排ガスの少なくとも一部流をフロースルー導管３０からバイパス導管４２に効果的に転換するために使用可能な任意の他の位置には、切替弁４４が配置されている。排ガス流の方向は矢印で示されている。本願で使われる用語「上流（ｕｐｓｔｒｅａｍ）」および「下流（ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ）」は、前記装置の正常作動時、排ガス流の相対的な方向を意味する。
【００１５】
前記装置を介した排ガス流は、電子制御モジュールにより制御可能な切替弁を介して操作できる。その切替弁は、排ガスがＴＷＣに接触する前に、排ガスの一部または全部がＨＣ−トラップを通過するように効果的に導くことが可能な任意の適切な弁または機器であり得る。
【００１６】
作動時、前記ＨＣトラップは、エンジン排ガスがＨＣ捕集物質の最高作動温度未満の温度のような閾値温度に達するまで炭化水素を吸収するように、エンジン始動時に作動する。排ガス温度が、例えば、約３００℃または約２００℃であり得る閾値温度を超過する場合、吸収剤に吸収される炭化水素の吸収剤からの放出が防止されるように、排ガス流がＨＣトラップを迂回するようにすることが好ましい。排ガスの温度がＴＷＣの活性化温度、例えば、約３５０℃まで上昇する場合、その排ガスは、吸収剤に吸収された炭化水素を放出させて吸収剤が再生するように、吸収剤に通過することが好適であり得る。このように放出される炭化水素は、吸収トラップ（ａｂｓｏｒｂｅｎｔ  ｔｒａｐｐｅｒ）の下流側に配置される触媒コンバータに含有された触媒により浄化される。熱吸収ステップの転換により吸収剤から放出されるとき、排ガスの温度は若干低下するため、吸収トラップの入口での排ガスの温度が活性化温度より高い場合、排ガスが再び吸収トラップを介して流れるように流経路を転換し、触媒コンバータの入口での排ガスの温度を活性化温度より高くすることが好ましい。吸収剤に吸収された炭化水素が放出された後、すなわち、吸収トラップが再生された後、その流経路を再転換して排ガスが吸収トラップを迂回するようにし、ＨＣトラップの作動温度を超過しないようにすることが好ましい。
【００１７】
また、本発明は、ＨＣトラップ装置の酸素貯蔵能力を測定するためのセンサ４５と、電子制御モジュールと組合された前述したＨＣトラップ装置を提供する。したがって、前記電子制御モジュールは、酸素貯蔵能力を示すセンサ手段から信号を受信したとき、前記犠牲ＯＳＣ成分がＨＣトラップ物質の分解される温度に露出したか否かを確認することができる。
【００１８】
さらに、本発明は、ＨＣトラップの自己診断（ＯＢＤ）のための方法であって、その酸素貯蔵能力が８００℃以下の温度で低下する犠牲ＯＳＣをＨＣトラップ物質内に混入し、ＨＣトラップ物質の酸素貯蔵能力を、好ましくは、約３００℃未満の温度で測定し、ＨＣトラップ物質が分解される温度に露出してＨＣ捕集、すなわち関連する排出基準を満足させるのにそれ以上効果的でないかどうかを確認することを含む。前記ＯＢＤ方法で用いるための理想的なＯＳＣの酸素貯蔵能力は、ＨＣトラップ（例えば、ゼオライト）成分と同時にまたはほぼ同時に弱くなるため、ＯＳＣ活性の減少は、ＨＣトラップが全体的に交替できるように停止可能なＨＣトラップ機能性の有意な減少を示す。これは、下記の実施例８の好ましいＨＣトラップの場合に確認できるが、好ましいＡｇ／ＣｅＯ２のＯＳＣは、新たな物質と比較して、約８００〜約９００℃でエージング後、酸素貯蔵能力の有意な減少を示し、このようなＯＳＣの減少は、ＨＣ捕集効率の減少と関わりがある。
【００１９】
ＯＢＤ装置および方法で用いるための犠牲ＯＳＣの他の重要な観点は、敏感性である。バイパス位置のＨＣトラップは、約３５０℃未満の温度で一般的に排ガス流から遮断されるため、バイパス用途のための好ましい犠牲ＯＳＣはまた、約３５０℃未満でＯＳＣ敏感性を有することになる。好ましいＡｇ／ＣｅＯ２犠牲ＯＳＣは、Ａｇ単独またはＣｅＯ２単独と比較して、３５０℃未満（２００〜３５０℃で測定されたＯＳＣの傾向）で立証可能な酸素貯蔵能力を提供する（実施例７参照）。３５０℃未満での増加したＯＳＣ敏感性はより正確なＯＢＤ測定を可能にし、より敏感でないＯＳＣを有する装置で大きな偽陽性の回避を可能にする。
【００２０】
当業者は、ＨＣトラップ物質自体の分解に対する温度敏感性を考慮して、通常の実験により本発明で用いるのに適した犠牲ＯＳＣを選択することができる。しかし、ＯＳＣは、セリアまたはセリア−ジルコニア混合酸化物、特に、例えば、希土類により安定化しないものから確認され、特定の場合には、マンガン−ジルコニアおよびマンガン−チタニア、好ましくは、マンガン−アルミネートのような特定のマンガン混合酸化物の場合に確認されることを今のところ提案する。このようなマンガン混合酸化物ＯＳＣは、例えば、ＵＳ２００４／０１３２６１５Ａ１号に記載されている。このような犠牲ＯＳＣは、包括的なリストとして解釈されない。
【００２１】
特に、現在、バイパス用途の好ましいＨＣトラップは、銀、セリウム源（ソース）およびモレキュラーシーブ（分子篩い）を含む。驚きながら、本発明者らは、前記銀はセリウム源のＯＳＣ活性が測定可能な温度を減少させ、ＨＣトラップのＯＢＤがより低温に露出したときにモニタリングできるようにすることを確認した。しかも、銀は約８００〜約９００℃で大きく焼結され、ＯＳＣ水準の相応する減少があり、同一の温度範囲で捕集性能の大きな減少があるため、ＯＢＤ装置が炭化水素トラップの状態を容易に判断することができる。前記銀は、次のような二重機能、つまり、（ｉ）ＨＣ捕集物質へのＨＣ吸着を促進し、（ｉｉ）ＯＳＣ物質が、バイパス位置に選択的に配置されるＨＣトラップに関連する温度範囲で改善された応答を提供するようにする機能を提供する。
【００２２】
好ましい具体例で用いるためのセリウムの適切なソースとしては、セリア（ＣｅＯ２）自体、不安定なセリア−ジルコニア、およびＨＣトラップ剤形内の成分（例えば、ジルコニア）上に支持された可溶性Ｃｅ塩がある。
【００２３】
前記モレキュラーシーブは、アルミノシリケートゼオライトまたはＳＡＰＯのような亜形であり得る。本発明は、２種以上の異なるＳＡＰＯおよび２種以上の異なるアルミノシリケートゼオライトのブレンドと、２種以上の異なるアルミノシリケートゼオライトのブレンドまたは２種以上の異なるＳＡＰＯのブレンドとを含む、１種以上の異なるモレキュラーシーブの混合物を考えている。
【００２４】
本発明で用いるのに適したモレキュラーシーブは、国際ゼオライト学会の骨格タイプコードであるＭＦＩ、ＢＥＡ、ＦＡＵ、ＭＯＲ、ＦＥＲ、ＥＲＩ、ＬＴＬおよびＣＨＡを有する。現在、好ましい構成は、アルミノシリケートゼオライトＺＳＭ−５（ＭＦＩ）およびベータ（ＢＥＡ）を含む。また、ゼオライトＹ（ＦＡＵ）も使用可能である。
【００２５】
前記モレキュラーシーブのシリカに対するアルミナの比（ＳＡＲ）は、ＯＢＤに対するより大きな敏感性を提供するように、関連する温度でＨＣトラップのエージングおよびＯＳＣの減少を考慮して適宜選択できる。例えば、ＺＳＭ−５の場合、適切なＳＡＲは約８０であるのに対し、ゼオライトベータの場合、好ましいＳＡＲは約１５０である。
【００２６】
本発明で用いるのに好ましいＨＣトラップの銀含量は、炭化水素トラップコーティングの全重量を基準として約０．１〜約３０重量％、好ましくは約０．１〜約１５重量％、約１〜約１０重量％、および約５〜約１０重量％であり得る。具体例において、前記触媒において、銀担持量は、約５〜約１７５０ｇ／ｆｔ３、好ましくは約５０〜約７５０ｇ／ｆｔ３または約２５０〜約５００ｇ／ｆｔ３であり得る。
【００２７】
特定の具体例において、前記セリウム源の含有量は、前記コーティングの１〜７５重量％、好ましくは約５〜約４０重量％、より好ましくは約１０〜約３５重量％または約１５〜約２５重量％であり得る。他の具体例において、前記セリウム源は０．１〜１０％であり得る。
【００２８】
酸素貯蔵能力は、１ｍｇ／リットルに定量可能である。具体例、例えば、好ましい銀を含むＨＣトラップの具体例において、新たな状態のＯＳＣは約１００〜約５００ｍｇ／ｌの範囲である。
【００２９】
本発明は、電気モータを含むハイブリッド駆動トレイン、すなわち、全駆動サイクルの間、車輪に機械的に連結される必要のないスパーク点火内燃機関を含むものに特別な用途があると判断される。全駆動サイクルの間、車輪に機械的に連結されるスパーク点火内燃機関を含む通常の自動車の場合、ＨＣトラップは、冷間始動後、炭化水素を吸収することができ、下流の三元触媒またはその他の還元触媒上で燃焼のために捕集された炭素を脱着することができる。前記ＨＣトラップは、冷間始動の炭化水素が脱着された後、より高温度に露出しないようにバイパス配列に配置できる。ハイブリッド配列（ｈｙｂｒｉｄ  ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）は、自動車がバッテリ推進モードから再転換されるか、エンジンが電気を発生して枯渇したバッテリを「満たす」ように用いられる場合、スパーク点火エンジンを冷間から「クール（ｃｏｏｌ）」に進行させることができる。
【００３０】
実施例
実施例１：ＨＣトラップの製造
ベータゼオライトスラリーおよびＺＳＭ−５ゼオライトスラリーを、コロイドシリカとベータ：ＺＳＭ−５：シリカの重量比が１：１：１となるように混合することにより、炭化水素トラップウォッシュコートを製造した。次に、追加の水および流動性改質剤を前記ウォッシュコートに添加してウォッシュコートＡを製造した。ウォッシュコートＡをＵＳ７１４７８９２号（Ａｄｅｒｈｏｌｄ等、２００６年）に記載された方法を用いて、４００／６のセル密度および４．１６×４．５"の寸法を有するセラミックハニカム基材にコーティングした。次に、そのコーティングを１００℃で乾燥させた後、空気中にて５００℃で焼成してＨＣトラップＡを製造した。前記焼成されたＨＣトラップＡのウォッシュコート担持量は３ｇ／ｉｎ３であった。
【００３１】
実施例２：ＨＣトラップの製造
ウォッシュコートＡに高表面積の非ドープセリアを添加してウォッシュコートＢを製造した。ウォッシュコートＢを、実施例１に記載されているように、セラミック基材上にコーティングしてＨＣトラップＢを製造した。得られる焼成ＨＣトラップＢのセリア担持量は０．６ｇ／ｉｎ３であった。
【００３２】
実施例３：ＨＣトラップの製造
ウォッシュコートＡに硝酸銀を添加してウォッシュコートＣを製造した。ウォッシュコートＣを、実施例１に記載されているように、セラミック基材上にコーティングしてＨＣトラップＣを製造した。得られる焼成ＨＣトラップＣの銀担持量は２５０ｇ／ｆｔ３であった。
【００３３】
実施例４：ＨＣトラップの製造
硝酸銀をウォッシュコートＢに添加してウォッシュコートＤを製造した。ウォッシュコートＤを、実施例１に記載されているように、セラミック基材上にコーティングしてＨＣトラップＤを製造した。得られる焼成ＨＣトラップＤの銀担持量は２５０ｇ／ｆｔ３であった。
【００３４】
実施例５：ＨＣトラップのエージング
高温排ガスへの露出後、炭化水素トラップの性能を確認するために、炭化水素トラップを水熱雰囲気でエージングさせた。この雰囲気は、１０％のＨ２Ｏ、２％のＯ２および残量の窒素から構成された。エージングは、８００または９００℃で５時間行った。
【００３５】
実施例６：ＨＣトラップ貯蔵効率（炭化水素）
自動車の冷間始動中に、炭化水素貯蔵効率を測定した。ＨＣトラップＡ〜Ｄを自動車の排気装置に配置し、そのエンジンを冷間（すなわち、２１．５〜２４．５℃の温度範囲のエンジンオイルおよびエンジン冷却剤を使用）始動した。エンジンを２０秒間空回転しながら、ＨＣトラップの入口および出口での排ガスの炭化水素の濃度を測定することにより、炭化水素貯蔵効率を計算した。銀の存在は、ＨＣ捕集性能を有意に改善する（表１）。
【表１】
2013504006.tif 000003
【００３６】
このような炭化水素トラップについて、実施例５に記載されているようなエージングを行い、炭化水素貯蔵効率を測定した。銀の利点は、８００℃でのエージング後さらに小くなり、９００℃でのエージング後、その試料は同等であった（表２）。
【表２】
2013504006.tif 000004
【００３７】
実施例７：ＨＣトラップ貯蔵効率（酸素）
気体化学量論状態をリーン（ｌｅａｎ）からリッチ（ｒｉｃｈ）に転換して発生するＣＯ２の量を測定することにより、酸素貯蔵を測定した。このテストは、テストされる炭化水素トラップの有用な酸素貯蔵に対する値を提供する。このような測定は、バイパス装置内の炭化水素トラップが一般的に作動することが予想された温度である２００、２５０、３００および３５０℃で行った。このような測定は、ＨＣトラップから採取した１×３"部分（ｃｏｒｅ）に対して行った。
【表３】
2013504006.tif 000005
【００３８】
【表４】
2013504006.tif 000006
【００３９】
銀のみを含むＨＣトラップは、極めて低水準のＯＳＣを有する（ＨＣトラップＣ）。セリアのみを含むＨＣトラップは、低温で低水準のＯＳＣを有する。ＨＣトラップＢの場合、ＯＳＣの水準は３５０℃で増加し始めるが、これは、バイパス装置のＨＣトラップの場合、作動温度ウィンドウの高い末端にある。銀およびセリアをすべて含むＨＣトラップＤは、２００℃でも高水準の酸素貯蔵を有する。
【００４０】
実施例８：ＨＣ効率とＯＳＣ能力との相関関係
ＨＣトラップＣの水熱エージングは、ＯＳＣの測定可能な減少につながると同時に、そのＨＣトラップの炭化水素捕集効率は、自動車が関連する排出法規を満足させるのに十分でなくなる水準まで減少する。
【表５】
2013504006.tif 000007
【００４１】
図５に示すＨＣトラップＢ、ＣおよびＤの炭化水素効率および酸素貯蔵能力は、本発明の利点を強調する。
【００４２】
ＨＣトラップＢは、セリアソースを含むが、銀を含まない。そのＨＣ貯蔵効率は低く、低温でのＯＳＣが極めて小さい。
【００４３】
ＨＣトラップＣは、銀を含むが、セリアソースを含まない。その新たなＨＣ貯蔵効率は良好で、ＨＣトラップがエージングされるにつれて低下することを明確に確認することができるが、そのＯＳＣは低く、ＨＣトラップがエージングされ、ＯＳＣの有意な変化がない。このような低温状態でＯＳＣの有意な変化がないため、ＨＣトラップの状態は、通常の自己診断方法を用いて確認することができない。
【００４４】
ＨＣトラップＤは、セリアソースおよび銀をすべて含む。そのＨＣ貯蔵は、ＨＣトラップＣの場合と同様に良好であるが、ＨＣトラップＢおよびＣとは異なり、ＨＣトラップＤのＯＳＣは低温で極めて高い。ＨＣトラップＤのＯＳＣは、８００℃での水熱エージング時に顕著に減少しながら、そのＨＣトラップのＨＣ貯蔵効率も減少する。このようなＨＣトラップＤのＯＳＣの大きな減少は、通常の自己診断方法を用いて測定することができる。
【００４５】
当業者は、ＨＣトラップ装置を設計および製作することができ、既存の装置および技術を利用してセンサ手段および電子制御モジュール（ＥＣＭ；別個のＥＣＭまたは既存のＯＢＤ  ＥＣＭの追加のプログラミングされた機能性により）を統合させることができる。当業者は、通常の最適化手法を用いて特定のエンジンに対する最良の結果を提供することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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