專利名稱：騎乘型車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)動(dòng)二輪車等騎乘型車輛，特別是涉及具備以小于理論空燃比的空燃 比(即，富燃側(cè)的空燃比)進(jìn)行燃燒的內(nèi)燃機(jī)的騎乘型車輛。
背景技術(shù)：
為了凈化從機(jī)動(dòng)車的發(fā)動(dòng)機(jī)排出的燃燒氣體(廢氣)，三元催化劑被廣泛使用。三元催化劑將廢氣中所含的CO(—氧化碳)、HC(烴)和NOx(氮氧化物)還原或氧化為水和
二氧化碳、氮?dú)?。為了使用三元催化劑高效率地進(jìn)行還原、氧化反應(yīng)，優(yōu)選燃料和空氣以不存在過 量或不足地燃燒的空燃比(稱為“理論空燃比”)進(jìn)行燃燒。因此，提出一種通過氧傳感器 檢測(cè)廢氣中的氧濃度，基于檢測(cè)到的氧濃度，對(duì)燃料噴射量進(jìn)行反饋控制的方式，使得空燃 比達(dá)到理論空燃比。但是，由于發(fā)動(dòng)機(jī)以小于理論空燃比的空燃比(即富燃側(cè)的空燃比)進(jìn)行燃燒能 夠得到高輸出，因此，如果對(duì)燃料噴射量進(jìn)行控制，使得空燃比恒定為理論空燃比，則在比 四輪機(jī)動(dòng)車排氣量小的機(jī)動(dòng)二輪車等騎乘型車輛中，有時(shí)不能得到足夠高的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出。 另外，為了進(jìn)行嚴(yán)密的反饋控制，必須采用噴射(燃料噴射)方式產(chǎn)生混合氣體，而不采用 目前在大多數(shù)機(jī)動(dòng)二輪車中使用的化油器方式，因而導(dǎo)致制造成本增加。在專利文獻(xiàn)1中，提出一種以富燃側(cè)的空燃比進(jìn)行燃燒的發(fā)動(dòng)機(jī)用的廢氣凈化系 統(tǒng)。圖10表示在專利文獻(xiàn)1中公開的廢氣凈化系統(tǒng)200。如圖10所示，廢氣凈化系統(tǒng)200具備發(fā)動(dòng)機(jī)201、和連接于發(fā)動(dòng)機(jī)201的排氣口的 排氣管207。在排氣管207內(nèi)，設(shè)置有第一催化劑202A、和配置在第一催化劑202A的下游 側(cè)的第二催化劑202B，并且，在排氣管207的第一催化劑202A和第二催化劑202B之間的部 分連接有用于導(dǎo)入二次空氣的二次空氣導(dǎo)入管203。第一催化劑202A和第二催化劑202B， 例如具有與公知的三元催化劑相同的成分。在該廢氣凈化系統(tǒng)200中，發(fā)動(dòng)機(jī)201以富燃側(cè)的空燃比運(yùn)轉(zhuǎn)。來自發(fā)動(dòng)機(jī)201的 廢氣首先接觸第一催化劑202A。在富燃側(cè)的空燃比下，三元催化劑顯示高的NOx凈化率，因 此，廢氣中的NOx被第一催化劑202A凈化到最終所需要的凈化率。另外，此時(shí)廢氣中的CO 和HC的一部分也被凈化。接著，向通過第一催化劑202A后的廢氣中，混入從二次空氣導(dǎo)入管203導(dǎo)入的二 次空氣，廢氣的空燃比向貧燃側(cè)轉(zhuǎn)移。通過該貧燃側(cè)的空燃比的廢氣與第二催化劑202B接 觸，將廢氣中未凈化的CO和HC凈化。S卩，在該方式中，首先使廢氣在還原氣氛中與第一催化劑202A接觸，主要凈化N0X， 此后，使廢氣在氧化氣氛中與第二催化劑202B接觸，從而凈化剩余的CO和HC，由此，能夠以 高效率對(duì)廢氣中的CO、HC和NOx進(jìn)行凈化。通過專利文獻(xiàn)1的廢氣凈化系統(tǒng)200，能夠使向發(fā)動(dòng)機(jī)201供給的混合氣體的空燃 比小于理論空燃比(即設(shè)定為富燃側(cè))，因此，能夠提高排氣量小的騎乘型車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出，能夠提高駕駛性能。另外，作為產(chǎn)生混合氣體的方式，以化油器方式就足夠了，從成本的 觀點(diǎn)出發(fā)，比采用噴射方式時(shí)有利。專利文獻(xiàn)1 國(guó)際公開第2004/113696號(hào)小冊(cè)子但是，本申請(qǐng)的發(fā)明人進(jìn)行了潛心研究，發(fā)現(xiàn)專利文獻(xiàn)1中公開的方式中，如后所述可知，NOxW—部分被第一催化劑202A還原為氨(NH3),而未還原成氮?dú)?N2)。因此，生成 的NH3被第二催化劑202B氧化而生成N0X。因此，在實(shí)際中不能充分提高NOx的凈化率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提高一種具備以小于理論空燃比的 空燃比進(jìn)行燃燒的內(nèi)燃機(jī)的騎乘型車輛，能夠提高NOx凈化率。本發(fā)明提供一種騎乘型車輛，其具備以小于理論空燃比的空燃比進(jìn)行燃燒的內(nèi) 燃機(jī)；設(shè)置在用于將燃燒氣體從上述內(nèi)燃機(jī)排出的排氣通路內(nèi)的第一催化劑；設(shè)置在上述 排氣通路內(nèi)上述第一催化劑的下游側(cè)的第二催化劑；和向上述排氣通路的上述第一催化劑 和上述第二催化劑之間的部分導(dǎo)入二次空氣的二次空氣導(dǎo)入裝置，其中，上述第一催化劑 和上述第二催化劑分別含有包含Pt、Rh、Pd和Au中的至少一種的貴金屬成分，上述第一催 化劑還含有沸石載體、和由上述沸石載體以大于能夠進(jìn)行離子交換的量所載持的Co或Fe。在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，由上述沸石載體載持的Co或Fe的載持量為能夠進(jìn)行離 子交換的量的2倍以上。在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，由上述沸石載體載持的Co或Fe的載持量為25wt%以下。在一種優(yōu)選實(shí)施方式中由上述沸石載體載持的Co或Fe的載持量為20wt%以下。在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，上述第一催化劑以0. 2g/L以上的載持量含有Rh。在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，上述內(nèi)燃機(jī)以12. 5以上、14. 5以下的空燃比進(jìn)行燃燒。在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明的騎乘型車輛還具備消音器，上述第一催化劑和 上述第二催化劑配置在上述消音器內(nèi)。在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，上述第一催化劑沿著上述排氣通路離開上述內(nèi)燃機(jī) 500mm以上。本發(fā)明的騎乘型車輛，在排氣通路內(nèi)具備第一催化劑、和設(shè)置在第一催化劑下游 側(cè)的第二催化劑，并且，在排氣通路的第一催化劑和第二催化劑之間的部分還具備用于導(dǎo) 入二次空氣的二次空氣導(dǎo)入裝置。從以小于理論空燃比的空燃比進(jìn)行燃燒的內(nèi)燃機(jī)排出的 燃燒氣體(廢氣)首先與第一催化劑接觸，接著與通過二次空氣導(dǎo)入裝置導(dǎo)入的二次空氣 混合后，與第二催化劑接觸。第一催化劑和第二催化劑分別含有Pt、Rh、Pd和Au中至少一 種的貴金屬成分，因此，首先，廢氣中的NOx和CO、HC的一部分被第一催化劑被凈化，接著， 剩余的CO和HC被第二催化劑凈化。本發(fā)明的騎乘型車輛的第一催化劑還含有Co或Fe、和 載持有Co或Fe的沸石載體。Co和Fe作為使氨(NH3)分解的催化劑發(fā)揮作用。另外，沸石 載體不僅具有作為Co和Fe的載體的作用，還具有分解氨時(shí)的助催化劑的作用。如上所述， 第一催化劑含有氨分解成分，因此能夠分解通過第一催化劑的貴金屬成分還原NOx而生成 的NH3，能夠抑制在第二催化劑中生成N0X。因此，通過本發(fā)明，能夠提高NOx的凈化率。并 且，根據(jù)本發(fā)明，由于作為氨分解成分的Co或Fe在沸石載體上以大于能夠進(jìn)行離子交換的 量載持，所以沸石載體中Co或Fe以活性高的零價(jià)狀態(tài)存在。因此，NOx的凈化率進(jìn)一步提高。并且，本發(fā)明的騎乘型車輛的內(nèi)燃機(jī)以小于理論空燃比的空燃比(即富燃側(cè)的空燃比) 進(jìn)行燃燒，因此，能夠得到高輸出，駕駛性能也得到提高。因此，本發(fā)明的騎乘型車輛同時(shí)具 備優(yōu)異的駕駛性能和環(huán)保性能。發(fā)明效果通過本發(fā)明，能夠在具備以小于理論空燃比的空燃比進(jìn)行燃燒的內(nèi)燃機(jī)的騎乘型 車輛中，提高NOx的凈化率。



圖1是示意性地表示本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式中騎乘型車輛所具備的廢氣凈化系 統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。圖2是示意性地表示沸石的結(jié)構(gòu)的附圖。圖3是表示Co在沸石載體上的載持量與NOx發(fā)生量之間關(guān)系的曲線圖。圖4是示意性地表示在沸石載體上載持有Co的模式的圖，表示Co的載持量為能 夠進(jìn)行離子交換的量以下的情況。圖5是示意性地表示在沸石載體上載持有Co的模式的圖，表示Co的載持量大于 能夠進(jìn)行離子交換的量的情況。圖6是表示實(shí)施例1 4和比較例1、比較例2中，由沸石載體載持的Co的載持量 (wt % )與NOx凈化率之間關(guān)系的曲線圖。圖7是表示通過第一催化劑后的廢氣中的NOx濃度、NH3濃度與第一催化劑的溫度 之間關(guān)系的曲線圖。圖8是示意性地表示本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的騎乘型車輛所具備的廢氣凈化系 統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。圖9是表示具備圖1或圖8所示的廢氣凈化系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)二輪車的例子的圖。圖10是示意性地表示現(xiàn)有的廢氣凈化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。

1 內(nèi)燃機(jī)；2A 第一催化劑；2B 第二催化劑；3 二次空氣導(dǎo)入裝置；3a 二次空氣 導(dǎo)入管；3b 簧片閥；4 化油器(carburetor) ；5 吸氣管；5a 吸氣通路；6 空氣過濾器；7 排氣管；7a 排氣通路；8 消音器；100 機(jī)動(dòng)二輪車。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。但本發(fā)明不限于以下的實(shí)施方式。圖1示意性地表示本實(shí)施方式的騎乘型車輛所具備的廢氣凈化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。如圖 1所示，本實(shí)施方式的騎乘型車輛具備內(nèi)燃機(jī)1、第一催化劑2A及第二催化劑2B、和二次空 氣導(dǎo)入裝置3。內(nèi)燃機(jī)(典型的是汽油機(jī))1以小于理論空燃比的空燃比進(jìn)行燃燒。通過以小于 理論空燃比的空燃比、即以富燃側(cè)的空燃比進(jìn)行燃燒，能夠得到比以理論空燃比進(jìn)行燃燒 時(shí)更高的輸出。典型地，可以以12.5以上、14. 5以下的空燃比進(jìn)行燃燒。內(nèi)燃機(jī)1從化油 器(汽化器)4經(jīng)由吸氣通路5a供給混合氣體。吸氣通路5a是被連接于內(nèi)燃機(jī)1的吸氣 口的吸氣管5所包圍的空間，在化油器4的上游側(cè)設(shè)置有空氣過濾器6。
第一催化劑2A設(shè)置在用于將燃燒氣體從內(nèi)燃機(jī)1排出的排氣通路7a內(nèi)，第二催 化劑2B設(shè)置在排氣通路7a內(nèi)的第一催化劑2A的下游側(cè)。排氣通路7a是被連接于內(nèi)燃機(jī) 1的排氣口的排氣管7所包圍的空間。二次空氣導(dǎo)入裝置3用于向排氣通路7a內(nèi)第一催化劑2A和第二催化劑2B之間 的部分7a'導(dǎo)入二次空氣。例如，如圖所示，二次空氣導(dǎo)入裝置3包含連接于排氣管7的二 次空氣導(dǎo)入管3a、和設(shè)置在二次空氣導(dǎo)入管3a與空氣過濾器6之間的簧片閥3b?；善y 3b作為用于防止從空氣過濾器6向二次空氣導(dǎo)入管3a中供給的二次空氣的倒流的逆止閥 發(fā)揮作用。其中，二次空氣導(dǎo)入裝置3可以是能夠向第一催化劑2A和第二催化劑2B之間 導(dǎo)入二次空氣的結(jié)構(gòu)，二次空氣導(dǎo)入裝置3的結(jié)構(gòu)不限于這里例示的結(jié)構(gòu)。在排氣管7的 下游側(cè)端部，連接有用于降低排氣聲音的消音器(muffler)8。第一催化劑2A和第二催化劑2B分別含有貴金屬成分。具體而言，貴金屬成分含 有鉬(Pt)、銠(Rh)、鈀(Pd)和金(Au)中的至少一種。第一催化劑2A和第二催化劑2B的 貴金屬成分通過將從內(nèi)燃機(jī)1排出的燃燒氣體(廢氣)中的C0、HC氧化，將NOx還原，由此 進(jìn)行凈化。本實(shí)施方式的廢氣凈化系統(tǒng)的第一催化劑2A還含有鈷(Co)或鐵(Fe)、和作為載 持鈷(Co)或鐵(Fe)的載體的沸石(“沸石載體”)。Co和Fe作為使氨(NH3)分解的催化 劑發(fā)揮作用。另外，沸石載體不僅具有作為Co和Fe的載體的作用，還作為分解氨(NH3)時(shí) 的助催化劑發(fā)揮作用。這樣，第一催化劑2A含有氨分解成分。本實(shí)施方式的廢氣凈化系統(tǒng)含有具備上述構(gòu)成的第一催化劑2A和第二催化劑 2B，因而能夠高效率地凈化來自以富燃側(cè)的空燃比進(jìn)行燃燒的內(nèi)燃機(jī)1的廢氣。特別是能 夠防止由NH3生成N0X，能夠提高最終的NOx凈化率。以下，對(duì)其原因進(jìn)行具體說明。首先，說明在將圖10所示的現(xiàn)有的廢氣凈化系統(tǒng)200應(yīng)用于以富燃側(cè)的空燃比進(jìn) 行燃燒的內(nèi)燃機(jī)的情況下，不能充分提高NOx凈化率的原因。表1表示現(xiàn)有的廢氣凈化系 統(tǒng)200的第一催化劑202A和第二催化劑202B中的反應(yīng)。[表 1] 在第一催化劑202A中，如式(1)、⑵和(3)所示，進(jìn)行C0、HC和NOx的凈化。具體 而言，分別如式⑴和式⑵所示，CO和HC與廢氣中所含的吐0反應(yīng)，生成0)2和吐。另外， NOx與生成的H2反應(yīng)，生成NH3和H2O。一部分NOx與通過式(3)的反應(yīng)生成的NH3反應(yīng)，如 式(4)所示，被分解為N2和H2O,但是，并不是所有的NH3都能夠通過該反應(yīng)被消耗。另外， 僅有微量的NH3如式(5)所示被分解。即，在現(xiàn)有的廢氣凈化系統(tǒng)200中，因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)不以 理論空燃比而以富燃側(cè)的空燃比進(jìn)行燃燒，所以廢氣中的O2量本來就少。因此，上游側(cè)的第一催化劑202A的NOx凈化中，生成NH3,其一部分被供給至第二催化劑202B。該現(xiàn)象是 在導(dǎo)入二次空氣、同時(shí)使用兩種催化劑(分別配置于二次空氣導(dǎo)入部的上游側(cè)和下游側(cè)的 催化劑)對(duì)從以富燃側(cè)的空燃比進(jìn)行燃燒的內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣進(jìn)行凈化處理時(shí)產(chǎn)生的特 異現(xiàn)象。
在第二催化劑202B中，如式(6)和式(7)所示，進(jìn)行剩余的CO、HC的凈化。具體 而言，分別如式(6)和式(7)所示，CO和HC與導(dǎo)入的二次空氣中的氧反應(yīng)而被氧化，生成 CO2或CO2和H2O0另外，第二催化劑202B中，如式(8)所示，NH3被氧化生成NOx0這樣，在現(xiàn)有的廢氣凈化系統(tǒng)200中，由于在第一催化劑202A中，NOx不僅被還原 成隊(duì)，也被還原成NH3，所以導(dǎo)致NH3在第二催化劑202B中被氧化而生成N0X。因此，不能充 分提高NOx的凈化率。接著，說明在將本實(shí)施方式的廢氣凈化系統(tǒng)應(yīng)用于以富燃側(cè)的空燃比進(jìn)行燃燒的 內(nèi)燃機(jī)1的情況下，能夠提高NOx凈化率的原因。表2表示本實(shí)施方式的廢氣凈化系統(tǒng)的 第一催化劑2A和第二催化劑2B中的反應(yīng)。[表 2] 在第一催化劑2A中，如式(1)、(2)和(3)所示，進(jìn)行CO、HC和NOx的凈化。如式 (3)所示，通過NOx的還原，生成NH3。但由于本實(shí)施方式的第一催化劑2A含有氨分解成分， 所以生成的NH3通過式(5)所示的反應(yīng)被分解。即，在本實(shí)施方式的第一催化劑2A中，發(fā) 生作為主反應(yīng)的式(5)所示的氨分解反應(yīng)。因此，在第二催化劑2B中，如式(6)和(7)所示，進(jìn)行剩余的CO、HC的凈化。然 而，如表1的式(8)所示的NH3的氧化反應(yīng)減少。因此，NOx的生成受到抑制。這樣，在本實(shí)施方式的廢氣凈化系統(tǒng)中，NH3通過NOx的還原而生成的NH3)被第一 催化劑2A中含有的氨分解成分分解(。由于預(yù)先通過第一催化劑2A使NH3的產(chǎn)生量減少， 所以第二催化劑2B的NOx的生成被抑制，NOx的凈化率提高。另外，本實(shí)施方式的廢氣凈化系統(tǒng)的第一催化劑2A含有作為氨分解成分的Co或 Fe。Co和Fe能夠在還原氣氛下有效地進(jìn)行式(5)所示的氨分解反應(yīng)。另外，沸石載體能夠 促進(jìn)Co或Fe的氨分解反應(yīng)(式(5))。作為沸石，優(yōu)選使用二氧化硅/氧化鋁之比(SiO2/ Al2O3比)為10mol/mol以上的沸石。例如，優(yōu)選使用MFI型、FAU型、BEA型和MOR型的沸 石。作為M0R(絲沸石)型的沸石，例如可以使用T0S0H株式會(huì)社生產(chǎn)的HSZ-600系列。在本實(shí)施方式的廢氣凈化系統(tǒng)而言，Co或Fe以大于能夠進(jìn)行離子交換的量載持 在沸石載體上。這里，所謂“能夠進(jìn)行離子交換的量”指能夠通過下述離子交換反應(yīng)而進(jìn)入 沸石中的Co或Fe的最大量。本實(shí)施方式中，由于第一催化劑2A含有以大于能夠進(jìn)行離子交換的量載持在沸石載體上的Co或Fe，能夠進(jìn)一步地提高NOx的凈化率。以下，詳細(xì)地說
明其理由。沸石是結(jié)晶中具有細(xì)孔的鋁硅酸鹽。如圖2的示意圖所示，沸石具有由二氧化硅構(gòu)成的骨架作為基本結(jié)構(gòu)，通過一部分的硅被鋁置換，晶格整體帶負(fù)電。因此，沸石的細(xì)孔 內(nèi)含有鈉等的陽離子(cation)，由此獲得電荷的平衡。如果向含有其它種類的陽離子的水 溶液中加入具有這種結(jié)構(gòu)的沸石，就會(huì)在細(xì)孔內(nèi)與水溶液中之間發(fā)生離子交換。即，沸石吸 收水溶液中的陽離子，取而代之地放出細(xì)孔內(nèi)的陽離子。在將沸石用作催化劑金屬的載體時(shí)，通常利用這種離子交換反應(yīng)，使催化劑金屬 進(jìn)入沸石。因此，即使在將Co或Fe載持在沸石載體上(以Co2+、Fe2+進(jìn)入細(xì)孔內(nèi))的情況 下，通常這些元素也不會(huì)以大于能夠進(jìn)行離子交換的量被載持。相反，本實(shí)施方式的廢氣凈化系統(tǒng)的第一催化劑2A與現(xiàn)有的技術(shù)常識(shí)相反，含有 以大于能夠進(jìn)行離子交換的量載持在沸石載體上的Co或Fe。圖3表示Co在沸石載體上的 載持量與NOx發(fā)生量之間關(guān)系的例子。圖3表示沸石載體上的Co的能夠進(jìn)行離子交換的 量約為2. 情況。如圖3可知，如果Co載持量大于能夠進(jìn)行離子交換的量，則NOx發(fā)生量顯著地減 少。雖然其理由尚不清楚，但是可以認(rèn)為這是由于在氨分解反應(yīng)中，零價(jià)的Co(Co°)作為 活性種有效地發(fā)揮作用。在Co載持量為能夠進(jìn)行離子交換的量以下的情況下，如圖4的示意圖所示，載持 在沸石載體上的Co全部通過離子交換進(jìn)入細(xì)孔內(nèi)，以2價(jià)的陽離子(Co2+)存在。由于Co2+ 在該狀態(tài)下穩(wěn)定，所以活性低。另一方面，在Co載持量大于能夠進(jìn)行離子交換的量的情況下，如圖5的示意圖所 示，載持在沸石載體上的Co不僅以通過離子交換進(jìn)入細(xì)孔內(nèi)的Co2+存在，而且在細(xì)孔以外 的部分存在著未進(jìn)行離子交換而載持的零價(jià)的Co(Co°)。因?yàn)樵揅o°的活性高于Co2+的活 性，所以與僅存在Co2+的情況相比，氨分解反應(yīng)得到促進(jìn)，NOx凈化率提高。其中，在圖4和圖5中，例示了 MOR(絲沸石)型的沸石的骨架。實(shí)際上，沸石的骨 架具有立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在圖4和圖5中將其簡(jiǎn)化表示。另外，對(duì)于Co進(jìn)行了上述的說明，對(duì)于Fe而言，也由于同樣的理由，通過使載持量 大于能夠進(jìn)行離子交換的量，能夠提高NOx凈化率。作為使Co (或Fe)以大于能夠進(jìn)行離子交換的量載持在沸石載體上的方法，例如 可以使用如下所述改變通常的基于離子交換的載持方法(離子交換法)的方法。在通常的 離子交換法中，在含有Co (或Fe)離子的水溶液中加入沸石，將沸石中的陽離子與水溶液中 的陽離子交換后，取出水溶液中的固體成分并清洗，進(jìn)行干燥、燒制。相對(duì)于此，預(yù)先使水溶 液中的Co的量大于沸石的能夠進(jìn)行離子交換的量，對(duì)加入沸石后的水溶液(含有大于能夠 進(jìn)行離子交換的量的Co)保持原樣地蒸發(fā)干固、燒制，由此能夠在沸石載體上載持大于能 夠進(jìn)行離子交換的量的Co (或Fe)。當(dāng)然，Co (或Fe)的載持方法并不限定于該方法。這里，對(duì)能夠進(jìn)行離子交換的量的計(jì)算方法進(jìn)行說明。其中，在以下的計(jì)算中，作 為Si、Al、0、Fe、Co的原子量使用表3所示的值。[表 3] 在使用細(xì)孔中含有1價(jià)陽離子(例如Na+)的沸石的作為沸石時(shí)，以下式表示該沸 石的Co或Fe (均以2價(jià)的陽離子進(jìn)入)的能夠進(jìn)行離子交換的量(mol)。能夠進(jìn)行離子交換的量[mol]=沸石中的陽離子量[mol]/2在使用二氧化硅/氧化鋁之比(SiO2Al2O3比)為40mOl/mOl以上的沸石作為沸石時(shí)，Al原子相對(duì)于沸石中的Si原子的比例A是A = 2/40 = 0. 05。因此，沸石的平均分子 量為(Si的原子量)X (I-A)+ (Al的原子量)XA+(0的原子量)X2 = 26. 6817+1. 3491+32 =60.0308。因此，Ig沸石的物質(zhì)的量是1/60.0308 = 0. 016658mol，Ig沸石中所含的Al離 子的物質(zhì)的量是0.016658X0. 05 = 0. 000833molo因?yàn)锳l離子的物質(zhì)的量與沸石中 的1價(jià)陽離子的物質(zhì)的量相等，所以每Ig沸石對(duì)于Co或Fe的能夠進(jìn)行離子交換的量是 0.000833/2 ^ 0. 00042mol。如果將該能夠進(jìn)行離子交換的量用Co或Fe相對(duì)于沸石載體(包含Co或Fe)的 wt %表示，則對(duì)于Co為2. 39549wt%，對(duì)于Fe為2. 272823wt%。即，在使用二氧化硅/氧 化鋁之比為40mOl/mOl的沸石作為載體時(shí)，能夠進(jìn)行離子交換的量(wt%)，對(duì)于Co約為 2. 40wt%，對(duì)于 Fe 約為 2. 27wt%0如上所述，在本實(shí)施方式的廢氣凈化系統(tǒng)中，能夠大幅度地提高NOx的凈化率。如 圖3所示可知，基本上由沸石載體載持的Co (或Fe)的載持量越多，減少NOx發(fā)生量的效果 越好。因此，從充分減少NOx發(fā)生量的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選Co(或Fe)的載持量為能夠進(jìn)行離子 交換的量的2倍以上。但是，如圖3所示，如果由沸石載體載持的Co (或Fe)的載持量超過某一量，則NOx 發(fā)生量幾乎不發(fā)生變化。即，NOx凈化率的提高效果達(dá)到最大限。因此，如果Co(或Fe)的 載持量過多，則會(huì)增加對(duì)NH3的分解不起作用的Co(或Fe)。另外，如果Co(或Fe)的載持量 過多，有時(shí)會(huì)使耐熱性降低。因此，從降低生產(chǎn)成本和確保耐熱性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選Co(或 Fe)的載持量為25襯％以下，更優(yōu)選為20wt%以下。另外，為了適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行第一催化劑2A中的CO、HC和NOx的凈化反應(yīng)，優(yōu)選第一催 化劑2A以0. 2g/L以上的載持量含有Rh。下面，實(shí)際試制本實(shí)施方式的廢氣凈化系統(tǒng)，驗(yàn)證其效果，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行說明。如下所述制作實(shí)施例1 7和比較例1 3的廢氣凈化系統(tǒng)。實(shí)施例1 6是在第一催化劑2A中作為氨分解成分含有大于能夠進(jìn)行離子交換的量的Co的本實(shí)施方式的廢 氣凈化系統(tǒng)。另外，實(shí)施例7是在第一催化劑2A中作為氨分解成分含有大于能夠進(jìn)行離子 交換的量的Fe的本實(shí)施方式的廢氣凈化系統(tǒng)。與此對(duì)照，比較例1的廢氣凈化系統(tǒng)，在第 一催化劑(上游側(cè)的催化劑)中不含Co或Fe，即不含氨分解成分。另外，比較例2的廢氣 凈化系統(tǒng)，在第一催化劑(上游側(cè)的催化劑)中含有少于能夠進(jìn)行離子交換的量的Co。比 較例3的廢氣凈化系統(tǒng)，在第一催化劑中含有氧化鋁載體代替沸石載體。(實(shí)施例1)首先，向蒸餾水IOOg中添加硝酸鈷六水合物24. 7g，使其溶解，再添加二氧化硅/氧化鋁之比為40的MFI型沸石(對(duì)于Co的能夠進(jìn)行離子交換的量約為2.4wt%)45g。將 該水溶液攪拌5小時(shí)后蒸發(fā)干固，接著，在600°C進(jìn)行燒制，由此獲得10wt% Co-沸石。接 著，將該10wt% Co-沸石12. 5g、蒸餾水50g、γ氧化鋁26. 5g、二氧化鈰IOg和氧化鋁溶膠 10g(相當(dāng)于Ig氧化鋁)裝入球磨機(jī)進(jìn)行粉碎，得到漿料。接著，將直徑為45mm、長(zhǎng)度為60mm、單元(cell)數(shù)為IOOcpsi的金屬蜂窩狀物浸 漬在該漿料中，然后，利用壓縮空氣從該取出的金屬蜂窩狀物吹去多余的漿料。接著，將該 金屬蜂窩狀物在120°C干燥，并在600°C燒制，由此獲得涂覆有合計(jì)100g/L的γ氧化鋁、二 氧化鈰和Co-沸石的金屬蜂窩狀物。接著，將涂覆后的金屬蜂窩狀物浸漬于在蒸餾水300g中添加有二亞硝基二氨鉬 (Dinitrodiammine platinum)和硝酸銠的溶液中，放置規(guī)定時(shí)間，從而使金屬蜂窩狀物的 表面吸附Pt和Rh。之后，將金屬蜂窩狀物在120°C干燥，并在600°C燒制，獲得載持有Pt 1.0g/L、Rh 0.5g/L的金屬蜂窩狀物。這樣，制作含有貴金屬成分、沸石載體和在沸石載體 上以大于能夠進(jìn)行離子交換的量載持的Co的第一催化劑2A。接著，在直徑為54mm、長(zhǎng)度為60mm、單元數(shù)為IOOcpsi的金屬蜂窩狀物上涂覆市售 的氧化催化劑材料(Pt 1. Og/L、Rh 0. 5g/L)，由此制得第二催化劑2B。然后，在排氣通路7a的上游側(cè)安裝第一催化劑2A，在下游側(cè)安裝第二催化劑2B， 制得圖1所示結(jié)構(gòu)的廢氣凈化系統(tǒng)。(實(shí)施例2)除了將制作第一催化劑2A時(shí)的硝酸鈷六水合物的量設(shè)定為9. 3g之外，與實(shí)施例 1同樣操作，制得廢氣凈化系統(tǒng)。第一催化劑2A含有4wt% Co-沸石。(實(shí)施例3)除了將制作第一催化劑2A時(shí)的硝酸鈷六水合物的量設(shè)定為19. 3g之外，與實(shí)施例 1同樣操作，制得廢氣凈化系統(tǒng)。第一催化劑2A含有8wt% Co-沸石。(實(shí)施例4)除了將制作第一催化劑2A時(shí)的硝酸鈷六水合物的量設(shè)定為55. 6g之外，與實(shí)施例 1同樣操作，制得廢氣凈化系統(tǒng)。第一催化劑2A含有20wt% Co-沸石。(實(shí)施例5)除了將制作第一催化劑2A時(shí)的Rh的載持量設(shè)定為0g/L(Pt的載持量仍為1. Og/ L)之外，與實(shí)施例1同樣操作，制得廢氣凈化系統(tǒng)。(實(shí)施例6)除了將制作第一催化劑2A時(shí)的Rh的載持量設(shè)定為0. 2g/L(Pt的載持量仍為l.Og/L)之外，與實(shí)施例1同樣操作，制得廢氣凈化系統(tǒng)。(實(shí)施例7)除了將制作第一催化劑2A時(shí)的硝酸鈷六水合物24. 7g替換為硝酸鐵(III)九水合物34. 3g之外，與實(shí)施例1同樣操作，制得廢氣凈化系統(tǒng)。第一催化劑2A含有IOwt % Fe-沸石。(比較例1)除了將制作第一催化劑2A時(shí)的硝酸鈷六水合物的量設(shè)定為Og之外，與實(shí)施例1 同樣操作，制得廢氣凈化系統(tǒng)。第一催化劑2A含有沸石而不含Co或Fe。(比較例2)除了將制作第一催化劑2A時(shí)的硝酸鈷六水合物的量設(shè)定為4. 5g之外，與實(shí)施例 1同樣操作，制得廢氣凈化系統(tǒng)。第一催化劑2A含有2wt% Co-沸石。(比較例3)除了使用γ氧化鋁代替制作第一催化劑2A時(shí)的MFI型沸石此之外，與實(shí)施例1 同樣操作，制得廢氣凈化系統(tǒng)。第一催化劑2A含有IOwt % Co-Y氧化鋁。對(duì)于實(shí)施例1 7和比較例1 3，將制得的廢氣凈化系統(tǒng)安裝在A/F設(shè)定為 13. 0 14. 0的范圍的、排氣量為125cc的機(jī)動(dòng)二輪車上，以ECE40模式行駛，測(cè)定NOx凈化 率，表4表示其結(jié)果。其中，表4的“Co載持量(Fe載持量)，，的欄里，不僅記載由Co (Fe) 載體(沸石或氧化鋁)載持的Co (Fe)的載持量)，還一并記載第一催化劑整體中的 Co (Fe)的載持量(g/L)。另外，"Co的載體(Fe的載體)，，的欄里，不僅記載Co的載體(Fe 的載體)是何種載體，還一并記載第一催化劑整體中的Co的載體(Fe的載體)的載持量(g/ L)?！芭卸ńY(jié)果”的欄里，NOx凈化率非常高(具體為70%以上)時(shí)記為“ ◎”，足夠高(具 體為55%以上、低于70%”)時(shí)記為“〇”，不夠高(具體低于55%)時(shí)記為“X”。另外，圖 6表示對(duì)于實(shí)施例1 4、比較例1和比較例2，由沸石載體載持的Co的載持量(wt% )與 NOx凈化率之間的關(guān)系。[表 4] 根據(jù)實(shí)施例1 7與比較例1、2的比較可知，在沸石載體上載持有大于能夠進(jìn)行 離子交換的量的Co或Fe的實(shí)施例1 7，與不含Co或Fe的比較例1、和載持有少于能夠 進(jìn)行離子交換的量的Co的比較例2相比，NOx凈化率提高。另外，根據(jù)實(shí)施例1、3、4、6與 實(shí)施例2的比較可知，通過使Co的載持量大于能夠進(jìn)行離子交換的量的2倍，NOx凈化率
進(jìn)一步提高。而且，根據(jù)實(shí)施例1、6與實(shí)施例5的比較可知，優(yōu)選第一催化劑2A以0. 2g/L以上 的載持量含有Rh。另外，根據(jù)實(shí)施例1與比較例3的比較可知，優(yōu)選作為Co的載體，不使用 氧化鋁而使用沸石。如上所述，使用本實(shí)施方式的廢氣凈化系統(tǒng)，能夠高效率地凈化從以小于理論空 燃比的空燃比進(jìn)行燃燒的內(nèi)燃機(jī)排出的燃燒氣體中的NOx。其中，在本實(shí)施方式的廢氣凈化系統(tǒng)中，在配置于上游側(cè)的第一催化劑2A生成的 NH3被第一催化劑2A含有的氨分解成分分解，但是為了將NH3分解，也可以考慮不僅上游側(cè) 的催化劑含有氨分解成分、下游側(cè)的催化劑(例如圖10所示的廢氣凈化系統(tǒng)200的第二催 化劑202B)也含有氨分解成分的結(jié)構(gòu)。但是，在這種結(jié)構(gòu)中，在氧化氣氛下大致同時(shí)進(jìn)行NH3 與C0、HC的氧化，所以NH3容易被過氧化而生成NOx?；蛘?，如果希望抑制NOx的生成，則不 能充分提高CO和HC的凈化率，為了彌補(bǔ)這一不足，需要進(jìn)一步追加其它的氧化催化劑。因 此，生產(chǎn)成本增加。對(duì)此，如本實(shí)施方式所述，如果第一催化劑2A含有氨分解成分，則能夠 在還原氣氛下同時(shí)進(jìn)行NOx的凈化和NH3的分解，因而不會(huì)發(fā)生上述問題。另外，在本實(shí)施方式的廢氣凈化系統(tǒng)中，由于第一催化劑2A含有氨分解成分，能夠在低于現(xiàn)有技術(shù)的溫度下實(shí)現(xiàn)高NOx凈化率。即，即使在低于現(xiàn)有技術(shù)的溫度下，也適合 使用本實(shí)施方式的廢氣凈化系統(tǒng)。圖7是表示本實(shí)施方式的廢氣凈化系統(tǒng)和現(xiàn)有的廢氣凈 化系統(tǒng)200中，通過第一催化劑后的廢氣中的NOx濃度、NH3濃度與第一催化劑的溫度之間 關(guān)系的曲線圖。如圖7所示，在現(xiàn)有的廢氣凈化系統(tǒng)200中，如果溫度未達(dá)到650°C以上，則NH3濃度高、最終的NOx凈化率降低。相對(duì)于此，在本實(shí)施方式的廢氣凈化系統(tǒng)中，因?yàn)榈谝淮呋?劑2A含有氨分解成分，所以能夠在550°C以上的溫度下充分降低NH3的濃度，并能夠充分提 高最終的NOx凈化率。因此，現(xiàn)有的廢氣凈化系統(tǒng)的使用溫度范圍為650°C 900°C (圖7 中的箭頭A)，而本實(shí)施方式的廢氣凈化系統(tǒng)的使用溫度范圍為550°C 900°C (圖7中的箭 頭B)。其中，任一種廢氣凈化系統(tǒng)的使用溫度范圍的上限均為900°C，這是因?yàn)槿绻麥囟瘸?過900 0C，則難以維持催化劑的耐久性。在現(xiàn)有的廢氣凈化系統(tǒng)200中，為了快速升高第一催化劑202A的溫度，將第一催 化劑202A在某種程度上接近發(fā)動(dòng)機(jī)1配置。根據(jù)本發(fā)明，由于如上所述廢氣凈化系統(tǒng)的使 用溫度范圍向低溫側(cè)擴(kuò)展，所以能夠?qū)⒌谝淮呋瘎?A配置在與現(xiàn)有技術(shù)相比遠(yuǎn)離內(nèi)燃機(jī) 1的位置。例如，在現(xiàn)有的廢氣凈化系統(tǒng)200中，第一催化劑202A配置在離開發(fā)動(dòng)機(jī)201 150mm 400mm的位置。而在本實(shí)施方式的廢氣凈化系統(tǒng)中，第一催化劑2A配置在離開內(nèi) 燃機(jī)1 150mm 600mm的位置。一般而言，從內(nèi)燃機(jī)至消音器的距離(沿排氣通路的距離)為500mm左右。在本實(shí) 施方式的廢氣凈化系統(tǒng)中，能夠使第一催化劑2A沿排氣通路7a離開內(nèi)燃機(jī)1500mm以上， 所以如圖8所示，能夠?qū)⒌谝淮呋瘎?A和第二催化劑2B均設(shè)置在消音器8內(nèi)。第一催化劑2A和第二催化劑2B的周邊由于伴隨凈化反應(yīng)產(chǎn)生的反應(yīng)熱而達(dá)到高 溫。通過將第一催化劑2A和第二催化劑2B如圖8所示配置(收容)在消音器8內(nèi)，能夠 防止周邊部件的軟化和惡化(熱危害)。另外，不需要為了收容第一催化劑2A和第二催化 劑2B而加粗排氣管7，因此排氣管7的布局變得容易，能夠獲得外觀方面的優(yōu)勢(shì)(提高設(shè)計(jì) 性等)。本實(shí)施方式的廢氣凈化系統(tǒng)的NOx凈化性能優(yōu)異，因而能夠適用于機(jī)動(dòng)二輪車。圖 9表示具備本實(shí)施方式的廢氣凈化系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)二輪車100。機(jī)動(dòng)二輪車100具備配置在駕 駛員乘坐的車座11前方的發(fā)動(dòng)機(jī)1 (例如4沖程的汽油機(jī))、連接于發(fā)動(dòng)機(jī)1的排氣口的排 氣管7、和連接于排氣管7且配置在后輪12附近的消音器(muffler)8。該排氣管7內(nèi)設(shè)置 有未圖示的第一催化劑2A和第二催化劑2B，機(jī)動(dòng)二輪車100還具備用于向排氣管7內(nèi)導(dǎo)入 二次空氣的二次空氣導(dǎo)入裝置3。在機(jī)動(dòng)二輪車100中，發(fā)動(dòng)機(jī)1以富燃側(cè)的空燃比運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，能夠得到高的發(fā)動(dòng) 機(jī)輸出，能夠得到高駕駛性能。并且，機(jī)動(dòng)二輪車100具備上述廢氣凈化系統(tǒng)，因此能夠以 高效率凈化來自以富燃側(cè)的空燃比運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)1的廢氣中含有的N0X。因此，機(jī)動(dòng)二輪車 100同時(shí)具備優(yōu)異的駕駛性能和環(huán)保性能。其中，在圖1中例示了設(shè)置有化油器4的結(jié)構(gòu)(化油器方式)，但機(jī)動(dòng)二輪車100 也可以具備設(shè)置有噴射器的結(jié)構(gòu)(即，也可以以噴射方式產(chǎn)生混合氣體)。另外，本實(shí)施方式的廢氣凈化系統(tǒng)不限定于機(jī)動(dòng)二輪車，也可以適用于駕駛員跨 騎的所有的騎乘型車輛。例如，也可以用于輕便車(buggy)等的ATV中。通常騎乘型車輛的排氣量小，因此，優(yōu)選使內(nèi)燃機(jī)以富燃側(cè)的空燃比運(yùn)轉(zhuǎn)，搭載本實(shí)施方式的廢氣凈化系統(tǒng) 的意義重大。在排氣量為400cc以下的單排氣管的騎乘型車輛中，因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)設(shè)置在車座的前 方、且消音器設(shè)置在后輪附近，所以由內(nèi)燃機(jī)至消音器的距離增大。因此，在消音器內(nèi)配置 第一催化劑2A和第二催化劑2B的情況下，廢氣到達(dá)這些催化劑之前，廢氣的溫度容易降 低。然而，根據(jù)本發(fā)明，廢氣凈化系統(tǒng)的使用溫度范圍向低溫側(cè)擴(kuò)展，所以在這種騎乘型車 輛中，能夠?qū)⒌谝淮呋瘎?A和第二催化劑2B配置在消音器內(nèi)。產(chǎn)業(yè)上的可利用性
根據(jù)本發(fā)明，能夠在具備以小于理論空燃比的空燃比進(jìn)行燃燒的內(nèi)燃機(jī)的騎乘型
車輛中，提高NOx凈化率。
權(quán)利要求
一種騎乘型車輛，其特征在于，具備以小于理論空燃比的空燃比進(jìn)行燃燒的內(nèi)燃機(jī)；設(shè)置在用于將燃燒氣體從所述內(nèi)燃機(jī)排出的排氣通路內(nèi)的第一催化劑；設(shè)置在所述排氣通路內(nèi)所述第一催化劑的下游側(cè)的第二催化劑；和向所述排氣通路的所述第一催化劑和所述第二催化劑之間的部分導(dǎo)入二次空氣的二次空氣導(dǎo)入裝置，其中，所述第一催化劑和所述第二催化劑分別含有包含Pt、Rh、Pd和Au中的至少一種的貴金屬成分，所述第一催化劑還含有沸石載體、和由所述沸石載體以大于能夠進(jìn)行離子交換的量所載持的Co或Fe。
2.如權(quán)利要求1所述的騎乘型車輛，其特征在于由所述沸石載體載持的Co或Fe的載持量為能夠進(jìn)行離子交換的量的2倍以上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的騎乘型車輛，其特征在于由所述沸石載體載持的Co或Fe的載持量為25wt%以下。
4.如權(quán)利要求1或2所述的騎乘型車輛，其特征在于由所述沸石載體載持的Co或Fe的載持量為20wt%以下。
5.如權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的騎乘型車輛，其特征在于 所述第一催化劑以0. 2g/L以上的載持量含有Rh。
6.如權(quán)利要求1或5所述的騎乘型車輛，其特征在于 所述內(nèi)燃機(jī)以12. 5以上、14. 5以下的空燃比進(jìn)行燃燒。
7.如權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的騎乘型車輛，其特征在于 還具備消音器，所述第一催化劑和所述第二催化劑配置在所述消音器內(nèi)。
8.如權(quán)利要求7所述的騎乘型車輛，其特征在于所述第一催化劑沿著所述排氣通路離開所述內(nèi)燃機(jī)500mm以上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種騎乘型車輛，其具備以小于理論空燃比的空燃比進(jìn)行燃燒的內(nèi)燃機(jī)，該騎乘型車輛的NOx凈化率提高。本發(fā)明的騎乘型車輛具備以小于理論空燃比的空燃比進(jìn)行燃燒的內(nèi)燃機(jī)(1)、設(shè)置在用于將燃燒氣體從內(nèi)燃機(jī)(1)排出的排氣通路(7a)內(nèi)的第一催化劑(2A)、設(shè)置在排氣通路(7a)內(nèi)且位于第一催化劑(2A)下游側(cè)的第二催化劑(2B)、和用于向排氣通路(7a)的第一催化劑(2A)和第二催化劑(2B)之間的部分導(dǎo)入二次空氣的二次空氣導(dǎo)入裝置(3)。第一催化劑(2A)和第二催化劑(2B)分別含有包含Pt、Rh、Pd和Au中的至少一種的貴金屬成分。第一催化劑(2A)還含有沸石載體、和由沸石載體以大于能夠進(jìn)行離子交換的量所載持的Co或Fe。
文檔編號(hào)F01N3/28GK101845981SQ20091026114
公開日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2009年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月25日
發(fā)明者兩角直洋, 伊藤有 申請(qǐng)人:雅馬哈發(fā)動(dòng)機(jī)株式會(huì)社