专利名称：骑乘型车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及机动二轮车等骑乘型车辆，特别是涉及具备以小于理论空燃比的空燃 比(即，富燃侧的空燃比)进行燃烧的内燃机的骑乘型车辆。
背景技术：
为了净化从机动车的发动机排出的燃烧气体(废气)，三元催化剂被广泛使用。三元催化剂将废气中所含的CO(—氧化碳)、HC(烃)和NOx(氮氧化物)还原或氧化为水和
二氧化碳、氮气。为了使用三元催化剂高效率地进行还原、氧化反应，优选燃料和空气以不存在过 量或不足地燃烧的空燃比(称为“理论空燃比”)进行燃烧。因此，提出一种通过氧传感器 检测废气中的氧浓度，基于检测到的氧浓度，对燃料喷射量进行反馈控制的方式，使得空燃 比达到理论空燃比。但是，由于发动机以小于理论空燃比的空燃比(即富燃侧的空燃比)进行燃烧能 够得到高输出，因此，如果对燃料喷射量进行控制，使得空燃比恒定为理论空燃比，则在比 四轮机动车排气量小的机动二轮车等骑乘型车辆中，有时不能得到足够高的发动机输出。 另外，为了进行严密的反馈控制，必须采用喷射(燃料喷射)方式产生混合气体，而不采用 目前在大多数机动二轮车中使用的化油器方式，因而导致制造成本增加。在专利文献1中，提出一种以富燃侧的空燃比进行燃烧的发动机用的废气净化系 统。图10表示在专利文献1中公开的废气净化系统200。如图10所示，废气净化系统200具备发动机201、和连接于发动机201的排气口的 排气管207。在排气管207内，设置有第一催化剂202A、和配置在第一催化剂202A的下游 侧的第二催化剂202B，并且，在排气管207的第一催化剂202A和第二催化剂202B之间的部 分连接有用于导入二次空气的二次空气导入管203。第一催化剂202A和第二催化剂202B， 例如具有与公知的三元催化剂相同的成分。在该废气净化系统200中，发动机201以富燃侧的空燃比运转。来自发动机201的 废气首先接触第一催化剂202A。在富燃侧的空燃比下，三元催化剂显示高的NOx净化率，因 此，废气中的NOx被第一催化剂202A净化到最终所需要的净化率。另外，此时废气中的CO 和HC的一部分也被净化。接着，向通过第一催化剂202A后的废气中，混入从二次空气导入管203导入的二 次空气，废气的空燃比向贫燃侧转移。通过该贫燃侧的空燃比的废气与第二催化剂202B接 触，将废气中未净化的CO和HC净化。S卩，在该方式中，首先使废气在还原气氛中与第一催化剂202A接触，主要净化N0X， 此后，使废气在氧化气氛中与第二催化剂202B接触，从而净化剩余的CO和HC，由此，能够以 高效率对废气中的CO、HC和NOx进行净化。通过专利文献1的废气净化系统200，能够使向发动机201供给的混合气体的空燃 比小于理论空燃比(即设定为富燃侧)，因此，能够提高排气量小的骑乘型车辆的发动机输出，能够提高驾驶性能。另外，作为产生混合气体的方式，以化油器方式就足够了，从成本的 观点出发，比采用喷射方式时有利。专利文献1 国际公开第2004/113696号小册子但是，本申请的发明人进行了潜心研究，发现专利文献1中公开的方式中，如后所述可知，NOxW—部分被第一催化剂202A还原为氨(NH3),而未还原成氮气(N2)。因此，生成 的NH3被第二催化剂202B氧化而生成N0X。因此，在实际中不能充分提高NOx的净化率。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提高一种具备以小于理论空燃比的 空燃比进行燃烧的内燃机的骑乘型车辆，能够提高NOx净化率。本发明提供一种骑乘型车辆，其具备以小于理论空燃比的空燃比进行燃烧的内 燃机；设置在用于将燃烧气体从上述内燃机排出的排气通路内的第一催化剂；设置在上述 排气通路内上述第一催化剂的下游侧的第二催化剂；和向上述排气通路的上述第一催化剂 和上述第二催化剂之间的部分导入二次空气的二次空气导入装置，其中，上述第一催化剂 和上述第二催化剂分别含有包含Pt、Rh、Pd和Au中的至少一种的贵金属成分，上述第一催 化剂还含有沸石载体、和由上述沸石载体以大于能够进行离子交换的量所载持的Co或Fe。在一种优选实施方式中，由上述沸石载体载持的Co或Fe的载持量为能够进行离 子交换的量的2倍以上。在一种优选实施方式中，由上述沸石载体载持的Co或Fe的载持量为25wt%以下。在一种优选实施方式中由上述沸石载体载持的Co或Fe的载持量为20wt%以下。在一种优选实施方式中，上述第一催化剂以0. 2g/L以上的载持量含有Rh。在一种优选实施方式中，上述内燃机以12. 5以上、14. 5以下的空燃比进行燃烧。在一种优选实施方式中，本发明的骑乘型车辆还具备消音器，上述第一催化剂和 上述第二催化剂配置在上述消音器内。在一种优选实施方式中，上述第一催化剂沿着上述排气通路离开上述内燃机 500mm以上。本发明的骑乘型车辆，在排气通路内具备第一催化剂、和设置在第一催化剂下游 侧的第二催化剂，并且，在排气通路的第一催化剂和第二催化剂之间的部分还具备用于导 入二次空气的二次空气导入装置。从以小于理论空燃比的空燃比进行燃烧的内燃机排出的 燃烧气体(废气)首先与第一催化剂接触，接着与通过二次空气导入装置导入的二次空气 混合后，与第二催化剂接触。第一催化剂和第二催化剂分别含有Pt、Rh、Pd和Au中至少一 种的贵金属成分，因此，首先，废气中的NOx和CO、HC的一部分被第一催化剂被净化，接着， 剩余的CO和HC被第二催化剂净化。本发明的骑乘型车辆的第一催化剂还含有Co或Fe、和 载持有Co或Fe的沸石载体。Co和Fe作为使氨(NH3)分解的催化剂发挥作用。另外，沸石 载体不仅具有作为Co和Fe的载体的作用，还具有分解氨时的助催化剂的作用。如上所述， 第一催化剂含有氨分解成分，因此能够分解通过第一催化剂的贵金属成分还原NOx而生成 的NH3，能够抑制在第二催化剂中生成N0X。因此，通过本发明，能够提高NOx的净化率。并 且，根据本发明，由于作为氨分解成分的Co或Fe在沸石载体上以大于能够进行离子交换的 量载持，所以沸石载体中Co或Fe以活性高的零价状态存在。因此，NOx的净化率进一步提高。并且，本发明的骑乘型车辆的内燃机以小于理论空燃比的空燃比(即富燃侧的空燃比) 进行燃烧，因此，能够得到高输出，驾驶性能也得到提高。因此，本发明的骑乘型车辆同时具 备优异的驾驶性能和环保性能。发明效果通过本发明，能够在具备以小于理论空燃比的空燃比进行燃烧的内燃机的骑乘型 车辆中，提高NOx的净化率。
图1是示意性地表示本发明优选的实施方式中骑乘型车辆所具备的废气净化系 统的结构的图。图2是示意性地表示沸石的结构的附图。图3是表示Co在沸石载体上的载持量与NOx发生量之间关系的曲线图。图4是示意性地表示在沸石载体上载持有Co的模式的图，表示Co的载持量为能 够进行离子交换的量以下的情况。图5是示意性地表示在沸石载体上载持有Co的模式的图，表示Co的载持量大于 能够进行离子交换的量的情况。图6是表示实施例1 4和比较例1、比较例2中，由沸石载体载持的Co的载持量 (wt % )与NOx净化率之间关系的曲线图。图7是表示通过第一催化剂后的废气中的NOx浓度、NH3浓度与第一催化剂的温度 之间关系的曲线图。图8是示意性地表示本发明的优选实施方式的骑乘型车辆所具备的废气净化系 统的结构的图。图9是表示具备图1或图8所示的废气净化系统的机动二轮车的例子的图。图10是示意性地表示现有的废气净化系统的结构的图。
1 内燃机；2A 第一催化剂；2B 第二催化剂；3 二次空气导入装置；3a 二次空气 导入管；3b 簧片阀；4 化油器(carburetor) ；5 吸气管；5a 吸气通路；6 空气过滤器；7 排气管；7a 排气通路；8 消音器；100 机动二轮车。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。但本发明不限于以下的实施方式。图1示意性地表示本实施方式的骑乘型车辆所具备的废气净化系统的结构。如图 1所示，本实施方式的骑乘型车辆具备内燃机1、第一催化剂2A及第二催化剂2B、和二次空 气导入装置3。内燃机(典型的是汽油机)1以小于理论空燃比的空燃比进行燃烧。通过以小于 理论空燃比的空燃比、即以富燃侧的空燃比进行燃烧，能够得到比以理论空燃比进行燃烧 时更高的输出。典型地，可以以12.5以上、14. 5以下的空燃比进行燃烧。内燃机1从化油 器(汽化器)4经由吸气通路5a供给混合气体。吸气通路5a是被连接于内燃机1的吸气 口的吸气管5所包围的空间，在化油器4的上游侧设置有空气过滤器6。
第一催化剂2A设置在用于将燃烧气体从内燃机1排出的排气通路7a内，第二催 化剂2B设置在排气通路7a内的第一催化剂2A的下游侧。排气通路7a是被连接于内燃机 1的排气口的排气管7所包围的空间。二次空气导入装置3用于向排气通路7a内第一催化剂2A和第二催化剂2B之间 的部分7a'导入二次空气。例如，如图所示，二次空气导入装置3包含连接于排气管7的二 次空气导入管3a、和设置在二次空气导入管3a与空气过滤器6之间的簧片阀3b。簧片阀 3b作为用于防止从空气过滤器6向二次空气导入管3a中供给的二次空气的倒流的逆止阀 发挥作用。其中，二次空气导入装置3可以是能够向第一催化剂2A和第二催化剂2B之间 导入二次空气的结构，二次空气导入装置3的结构不限于这里例示的结构。在排气管7的 下游侧端部，连接有用于降低排气声音的消音器(muffler)8。第一催化剂2A和第二催化剂2B分别含有贵金属成分。具体而言，贵金属成分含 有钼(Pt)、铑(Rh)、钯(Pd)和金(Au)中的至少一种。第一催化剂2A和第二催化剂2B的 贵金属成分通过将从内燃机1排出的燃烧气体(废气)中的C0、HC氧化，将NOx还原，由此 进行净化。本实施方式的废气净化系统的第一催化剂2A还含有钴(Co)或铁(Fe)、和作为载 持钴(Co)或铁(Fe)的载体的沸石(“沸石载体”)。Co和Fe作为使氨(NH3)分解的催化 剂发挥作用。另外，沸石载体不仅具有作为Co和Fe的载体的作用，还作为分解氨(NH3)时 的助催化剂发挥作用。这样，第一催化剂2A含有氨分解成分。本实施方式的废气净化系统含有具备上述构成的第一催化剂2A和第二催化剂 2B，因而能够高效率地净化来自以富燃侧的空燃比进行燃烧的内燃机1的废气。特别是能 够防止由NH3生成N0X，能够提高最终的NOx净化率。以下，对其原因进行具体说明。首先，说明在将图10所示的现有的废气净化系统200应用于以富燃侧的空燃比进 行燃烧的内燃机的情况下，不能充分提高NOx净化率的原因。表1表示现有的废气净化系 统200的第一催化剂202A和第二催化剂202B中的反应。[表 1] 在第一催化剂202A中，如式(1)、⑵和(3)所示，进行C0、HC和NOx的净化。具体 而言，分别如式⑴和式⑵所示，CO和HC与废气中所含的吐0反应，生成0)2和吐。另外， NOx与生成的H2反应，生成NH3和H2O。一部分NOx与通过式(3)的反应生成的NH3反应，如 式(4)所示，被分解为N2和H2O,但是，并不是所有的NH3都能够通过该反应被消耗。另外， 仅有微量的NH3如式(5)所示被分解。即，在现有的废气净化系统200中，因为内燃机不以 理论空燃比而以富燃侧的空燃比进行燃烧，所以废气中的O2量本来就少。因此，上游侧的第一催化剂202A的NOx净化中，生成NH3,其一部分被供给至第二催化剂202B。该现象是 在导入二次空气、同时使用两种催化剂(分别配置于二次空气导入部的上游侧和下游侧的 催化剂)对从以富燃侧的空燃比进行燃烧的内燃机排出的废气进行净化处理时产生的特 异现象。
在第二催化剂202B中，如式(6)和式(7)所示，进行剩余的CO、HC的净化。具体 而言，分别如式(6)和式(7)所示，CO和HC与导入的二次空气中的氧反应而被氧化，生成 CO2或CO2和H2O0另外，第二催化剂202B中，如式(8)所示，NH3被氧化生成NOx0这样，在现有的废气净化系统200中，由于在第一催化剂202A中，NOx不仅被还原 成队，也被还原成NH3，所以导致NH3在第二催化剂202B中被氧化而生成N0X。因此，不能充 分提高NOx的净化率。接着，说明在将本实施方式的废气净化系统应用于以富燃侧的空燃比进行燃烧的 内燃机1的情况下，能够提高NOx净化率的原因。表2表示本实施方式的废气净化系统的 第一催化剂2A和第二催化剂2B中的反应。[表 2] 在第一催化剂2A中，如式(1)、(2)和(3)所示，进行CO、HC和NOx的净化。如式 (3)所示，通过NOx的还原，生成NH3。但由于本实施方式的第一催化剂2A含有氨分解成分， 所以生成的NH3通过式(5)所示的反应被分解。即，在本实施方式的第一催化剂2A中，发 生作为主反应的式(5)所示的氨分解反应。因此，在第二催化剂2B中，如式(6)和(7)所示，进行剩余的CO、HC的净化。然 而，如表1的式(8)所示的NH3的氧化反应减少。因此，NOx的生成受到抑制。这样，在本实施方式的废气净化系统中，NH3通过NOx的还原而生成的NH3)被第一 催化剂2A中含有的氨分解成分分解(。由于预先通过第一催化剂2A使NH3的产生量减少， 所以第二催化剂2B的NOx的生成被抑制，NOx的净化率提高。另外，本实施方式的废气净化系统的第一催化剂2A含有作为氨分解成分的Co或 Fe。Co和Fe能够在还原气氛下有效地进行式(5)所示的氨分解反应。另外，沸石载体能够 促进Co或Fe的氨分解反应(式(5))。作为沸石，优选使用二氧化硅/氧化铝之比(SiO2/ Al2O3比)为10mol/mol以上的沸石。例如，优选使用MFI型、FAU型、BEA型和MOR型的沸 石。作为M0R(丝沸石)型的沸石，例如可以使用T0S0H株式会社生产的HSZ-600系列。在本实施方式的废气净化系统而言，Co或Fe以大于能够进行离子交换的量载持 在沸石载体上。这里，所谓“能够进行离子交换的量”指能够通过下述离子交换反应而进入 沸石中的Co或Fe的最大量。本实施方式中，由于第一催化剂2A含有以大于能够进行离子交换的量载持在沸石载体上的Co或Fe，能够进一步地提高NOx的净化率。以下，详细地说
明其理由。沸石是结晶中具有细孔的铝硅酸盐。如图2的示意图所示，沸石具有由二氧化硅构成的骨架作为基本结构，通过一部分的硅被铝置换，晶格整体带负电。因此，沸石的细孔 内含有钠等的阳离子(cation)，由此获得电荷的平衡。如果向含有其它种类的阳离子的水 溶液中加入具有这种结构的沸石，就会在细孔内与水溶液中之间发生离子交换。即，沸石吸 收水溶液中的阳离子，取而代之地放出细孔内的阳离子。在将沸石用作催化剂金属的载体时，通常利用这种离子交换反应，使催化剂金属 进入沸石。因此，即使在将Co或Fe载持在沸石载体上(以Co2+、Fe2+进入细孔内)的情况 下，通常这些元素也不会以大于能够进行离子交换的量被载持。相反，本实施方式的废气净化系统的第一催化剂2A与现有的技术常识相反，含有 以大于能够进行离子交换的量载持在沸石载体上的Co或Fe。图3表示Co在沸石载体上的 载持量与NOx发生量之间关系的例子。图3表示沸石载体上的Co的能够进行离子交换的 量约为2. 情况。如图3可知，如果Co载持量大于能够进行离子交换的量，则NOx发生量显著地减 少。虽然其理由尚不清楚，但是可以认为这是由于在氨分解反应中，零价的Co(Co°)作为 活性种有效地发挥作用。在Co载持量为能够进行离子交换的量以下的情况下，如图4的示意图所示，载持 在沸石载体上的Co全部通过离子交换进入细孔内，以2价的阳离子(Co2+)存在。由于Co2+ 在该状态下稳定，所以活性低。另一方面，在Co载持量大于能够进行离子交换的量的情况下，如图5的示意图所 示，载持在沸石载体上的Co不仅以通过离子交换进入细孔内的Co2+存在，而且在细孔以外 的部分存在着未进行离子交换而载持的零价的Co(Co°)。因为该Co°的活性高于Co2+的活 性，所以与仅存在Co2+的情况相比，氨分解反应得到促进，NOx净化率提高。其中，在图4和图5中，例示了 MOR(丝沸石)型的沸石的骨架。实际上，沸石的骨 架具有立体网状结构，在图4和图5中将其简化表示。另外，对于Co进行了上述的说明，对于Fe而言，也由于同样的理由，通过使载持量 大于能够进行离子交换的量，能够提高NOx净化率。作为使Co (或Fe)以大于能够进行离子交换的量载持在沸石载体上的方法，例如 可以使用如下所述改变通常的基于离子交换的载持方法(离子交换法)的方法。在通常的 离子交换法中，在含有Co (或Fe)离子的水溶液中加入沸石，将沸石中的阳离子与水溶液中 的阳离子交换后，取出水溶液中的固体成分并清洗，进行干燥、烧制。相对于此，预先使水溶 液中的Co的量大于沸石的能够进行离子交换的量，对加入沸石后的水溶液(含有大于能够 进行离子交换的量的Co)保持原样地蒸发干固、烧制，由此能够在沸石载体上载持大于能 够进行离子交换的量的Co (或Fe)。当然，Co (或Fe)的载持方法并不限定于该方法。这里，对能够进行离子交换的量的计算方法进行说明。其中，在以下的计算中，作 为Si、Al、0、Fe、Co的原子量使用表3所示的值。[表 3] 在使用细孔中含有1价阳离子(例如Na+)的沸石的作为沸石时，以下式表示该沸 石的Co或Fe (均以2价的阳离子进入)的能够进行离子交换的量(mol)。能够进行离子交换的量[mol]=沸石中的阳离子量[mol]/2在使用二氧化硅/氧化铝之比(SiO2Al2O3比)为40mOl/mOl以上的沸石作为沸石时，Al原子相对于沸石中的Si原子的比例A是A = 2/40 = 0. 05。因此，沸石的平均分子 量为(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沸石的物质的量是1/60.0308 = 0. 016658mol，Ig沸石中所含的Al离 子的物质的量是0.016658X0. 05 = 0. 000833molo因为Al离子的物质的量与沸石中 的1价阳离子的物质的量相等，所以每Ig沸石对于Co或Fe的能够进行离子交换的量是 0.000833/2 ^ 0. 00042mol。如果将该能够进行离子交换的量用Co或Fe相对于沸石载体(包含Co或Fe)的 wt %表示，则对于Co为2. 39549wt%，对于Fe为2. 272823wt%。即，在使用二氧化硅/氧 化铝之比为40mOl/mOl的沸石作为载体时，能够进行离子交换的量(wt%)，对于Co约为 2. 40wt%，对于 Fe 约为 2. 27wt%0如上所述，在本实施方式的废气净化系统中，能够大幅度地提高NOx的净化率。如 图3所示可知，基本上由沸石载体载持的Co (或Fe)的载持量越多，减少NOx发生量的效果 越好。因此，从充分减少NOx发生量的观点出发，优选Co(或Fe)的载持量为能够进行离子 交换的量的2倍以上。但是，如图3所示，如果由沸石载体载持的Co (或Fe)的载持量超过某一量，则NOx 发生量几乎不发生变化。即，NOx净化率的提高效果达到最大限。因此，如果Co(或Fe)的 载持量过多，则会增加对NH3的分解不起作用的Co(或Fe)。另外，如果Co(或Fe)的载持量 过多，有时会使耐热性降低。因此，从降低生产成本和确保耐热性的观点出发，优选Co(或 Fe)的载持量为25衬％以下，更优选为20wt%以下。另外，为了适当地进行第一催化剂2A中的CO、HC和NOx的净化反应，优选第一催 化剂2A以0. 2g/L以上的载持量含有Rh。下面，实际试制本实施方式的废气净化系统，验证其效果，并对结果进行说明。如下所述制作实施例1 7和比较例1 3的废气净化系统。实施例1 6是在第一催化剂2A中作为氨分解成分含有大于能够进行离子交换的量的Co的本实施方式的废 气净化系统。另外，实施例7是在第一催化剂2A中作为氨分解成分含有大于能够进行离子 交换的量的Fe的本实施方式的废气净化系统。与此对照，比较例1的废气净化系统，在第 一催化剂(上游侧的催化剂)中不含Co或Fe，即不含氨分解成分。另外，比较例2的废气 净化系统，在第一催化剂(上游侧的催化剂)中含有少于能够进行离子交换的量的Co。比 较例3的废气净化系统，在第一催化剂中含有氧化铝载体代替沸石载体。(实施例1)首先，向蒸馏水IOOg中添加硝酸钴六水合物24. 7g，使其溶解，再添加二氧化硅/氧化铝之比为40的MFI型沸石(对于Co的能够进行离子交换的量约为2.4wt%)45g。将 该水溶液搅拌5小时后蒸发干固，接着，在600°C进行烧制，由此获得10wt% Co-沸石。接 着，将该10wt% Co-沸石12. 5g、蒸馏水50g、γ氧化铝26. 5g、二氧化铈IOg和氧化铝溶胶 10g(相当于Ig氧化铝)装入球磨机进行粉碎，得到浆料。接着，将直径为45mm、长度为60mm、单元(cell)数为IOOcpsi的金属蜂窝状物浸 渍在该浆料中，然后，利用压缩空气从该取出的金属蜂窝状物吹去多余的浆料。接着，将该 金属蜂窝状物在120°C干燥，并在600°C烧制，由此获得涂覆有合计100g/L的γ氧化铝、二 氧化铈和Co-沸石的金属蜂窝状物。接着，将涂覆后的金属蜂窝状物浸渍于在蒸馏水300g中添加有二亚硝基二氨钼 (Dinitrodiammine platinum)和硝酸铑的溶液中，放置规定时间，从而使金属蜂窝状物的 表面吸附Pt和Rh。之后，将金属蜂窝状物在120°C干燥，并在600°C烧制，获得载持有Pt 1.0g/L、Rh 0.5g/L的金属蜂窝状物。这样，制作含有贵金属成分、沸石载体和在沸石载体 上以大于能够进行离子交换的量载持的Co的第一催化剂2A。接着，在直径为54mm、长度为60mm、单元数为IOOcpsi的金属蜂窝状物上涂覆市售 的氧化催化剂材料(Pt 1. Og/L、Rh 0. 5g/L)，由此制得第二催化剂2B。然后，在排气通路7a的上游侧安装第一催化剂2A，在下游侧安装第二催化剂2B， 制得图1所示结构的废气净化系统。(实施例2)除了将制作第一催化剂2A时的硝酸钴六水合物的量设定为9. 3g之外，与实施例 1同样操作，制得废气净化系统。第一催化剂2A含有4wt% Co-沸石。(实施例3)除了将制作第一催化剂2A时的硝酸钴六水合物的量设定为19. 3g之外，与实施例 1同样操作，制得废气净化系统。第一催化剂2A含有8wt% Co-沸石。(实施例4)除了将制作第一催化剂2A时的硝酸钴六水合物的量设定为55. 6g之外，与实施例 1同样操作，制得废气净化系统。第一催化剂2A含有20wt% Co-沸石。(实施例5)除了将制作第一催化剂2A时的Rh的载持量设定为0g/L(Pt的载持量仍为1. Og/ L)之外，与实施例1同样操作，制得废气净化系统。(实施例6)除了将制作第一催化剂2A时的Rh的载持量设定为0. 2g/L(Pt的载持量仍为l.Og/L)之外，与实施例1同样操作，制得废气净化系统。(实施例7)除了将制作第一催化剂2A时的硝酸钴六水合物24. 7g替换为硝酸铁(III)九水合物34. 3g之外，与实施例1同样操作，制得废气净化系统。第一催化剂2A含有IOwt % Fe-沸石。(比较例1)除了将制作第一催化剂2A时的硝酸钴六水合物的量设定为Og之外，与实施例1 同样操作，制得废气净化系统。第一催化剂2A含有沸石而不含Co或Fe。(比较例2)除了将制作第一催化剂2A时的硝酸钴六水合物的量设定为4. 5g之外，与实施例 1同样操作，制得废气净化系统。第一催化剂2A含有2wt% Co-沸石。(比较例3)除了使用γ氧化铝代替制作第一催化剂2A时的MFI型沸石此之外，与实施例1 同样操作，制得废气净化系统。第一催化剂2A含有IOwt % Co-Y氧化铝。对于实施例1 7和比较例1 3，将制得的废气净化系统安装在A/F设定为 13. 0 14. 0的范围的、排气量为125cc的机动二轮车上，以ECE40模式行驶，测定NOx净化 率，表4表示其结果。其中，表4的“Co载持量(Fe载持量)，，的栏里，不仅记载由Co (Fe) 载体(沸石或氧化铝)载持的Co (Fe)的载持量)，还一并记载第一催化剂整体中的 Co (Fe)的载持量(g/L)。另外，"Co的载体(Fe的载体)，，的栏里，不仅记载Co的载体(Fe 的载体)是何种载体，还一并记载第一催化剂整体中的Co的载体(Fe的载体)的载持量(g/ L)。“判定结果”的栏里，NOx净化率非常高(具体为70%以上)时记为“ ◎”，足够高(具 体为55%以上、低于70%”)时记为“〇”，不够高(具体低于55%)时记为“X”。另外，图 6表示对于实施例1 4、比较例1和比较例2，由沸石载体载持的Co的载持量(wt% )与 NOx净化率之间的关系。[表 4] 根据实施例1 7与比较例1、2的比较可知，在沸石载体上载持有大于能够进行 离子交换的量的Co或Fe的实施例1 7，与不含Co或Fe的比较例1、和载持有少于能够 进行离子交换的量的Co的比较例2相比，NOx净化率提高。另外，根据实施例1、3、4、6与 实施例2的比较可知，通过使Co的载持量大于能够进行离子交换的量的2倍，NOx净化率
进一步提高。而且，根据实施例1、6与实施例5的比较可知，优选第一催化剂2A以0. 2g/L以上 的载持量含有Rh。另外，根据实施例1与比较例3的比较可知，优选作为Co的载体，不使用 氧化铝而使用沸石。如上所述，使用本实施方式的废气净化系统，能够高效率地净化从以小于理论空 燃比的空燃比进行燃烧的内燃机排出的燃烧气体中的NOx。其中，在本实施方式的废气净化系统中，在配置于上游侧的第一催化剂2A生成的 NH3被第一催化剂2A含有的氨分解成分分解，但是为了将NH3分解，也可以考虑不仅上游侧 的催化剂含有氨分解成分、下游侧的催化剂(例如图10所示的废气净化系统200的第二催 化剂202B)也含有氨分解成分的结构。但是，在这种结构中，在氧化气氛下大致同时进行NH3 与C0、HC的氧化，所以NH3容易被过氧化而生成NOx。或者，如果希望抑制NOx的生成，则不 能充分提高CO和HC的净化率，为了弥补这一不足，需要进一步追加其它的氧化催化剂。因 此，生产成本增加。对此，如本实施方式所述，如果第一催化剂2A含有氨分解成分，则能够 在还原气氛下同时进行NOx的净化和NH3的分解，因而不会发生上述问题。另外，在本实施方式的废气净化系统中，由于第一催化剂2A含有氨分解成分，能够在低于现有技术的温度下实现高NOx净化率。即，即使在低于现有技术的温度下，也适合 使用本实施方式的废气净化系统。图7是表示本实施方式的废气净化系统和现有的废气净 化系统200中，通过第一催化剂后的废气中的NOx浓度、NH3浓度与第一催化剂的温度之间 关系的曲线图。如图7所示，在现有的废气净化系统200中，如果温度未达到650°C以上，则NH3浓度高、最终的NOx净化率降低。相对于此，在本实施方式的废气净化系统中，因为第一催化 剂2A含有氨分解成分，所以能够在550°C以上的温度下充分降低NH3的浓度，并能够充分提 高最终的NOx净化率。因此，现有的废气净化系统的使用温度范围为650°C 900°C (图7 中的箭头A)，而本实施方式的废气净化系统的使用温度范围为550°C 900°C (图7中的箭 头B)。其中，任一种废气净化系统的使用温度范围的上限均为900°C，这是因为如果温度超 过900 0C，则难以维持催化剂的耐久性。在现有的废气净化系统200中，为了快速升高第一催化剂202A的温度，将第一催 化剂202A在某种程度上接近发动机1配置。根据本发明，由于如上所述废气净化系统的使 用温度范围向低温侧扩展，所以能够将第一催化剂2A配置在与现有技术相比远离内燃机 1的位置。例如，在现有的废气净化系统200中，第一催化剂202A配置在离开发动机201 150mm 400mm的位置。而在本实施方式的废气净化系统中，第一催化剂2A配置在离开内 燃机1 150mm 600mm的位置。一般而言，从内燃机至消音器的距离(沿排气通路的距离)为500mm左右。在本实 施方式的废气净化系统中，能够使第一催化剂2A沿排气通路7a离开内燃机1500mm以上， 所以如图8所示，能够将第一催化剂2A和第二催化剂2B均设置在消音器8内。第一催化剂2A和第二催化剂2B的周边由于伴随净化反应产生的反应热而达到高 温。通过将第一催化剂2A和第二催化剂2B如图8所示配置(收容)在消音器8内，能够 防止周边部件的软化和恶化(热危害)。另外，不需要为了收容第一催化剂2A和第二催化 剂2B而加粗排气管7，因此排气管7的布局变得容易，能够获得外观方面的优势(提高设计 性等)。本实施方式的废气净化系统的NOx净化性能优异，因而能够适用于机动二轮车。图 9表示具备本实施方式的废气净化系统的机动二轮车100。机动二轮车100具备配置在驾 驶员乘坐的车座11前方的发动机1 (例如4冲程的汽油机)、连接于发动机1的排气口的排 气管7、和连接于排气管7且配置在后轮12附近的消音器(muffler)8。该排气管7内设置 有未图示的第一催化剂2A和第二催化剂2B，机动二轮车100还具备用于向排气管7内导入 二次空气的二次空气导入装置3。在机动二轮车100中，发动机1以富燃侧的空燃比运转，因此，能够得到高的发动 机输出，能够得到高驾驶性能。并且，机动二轮车100具备上述废气净化系统，因此能够以 高效率净化来自以富燃侧的空燃比运转的发动机1的废气中含有的N0X。因此，机动二轮车 100同时具备优异的驾驶性能和环保性能。其中，在图1中例示了设置有化油器4的结构(化油器方式)，但机动二轮车100 也可以具备设置有喷射器的结构(即，也可以以喷射方式产生混合气体)。另外，本实施方式的废气净化系统不限定于机动二轮车，也可以适用于驾驶员跨 骑的所有的骑乘型车辆。例如，也可以用于轻便车(buggy)等的ATV中。通常骑乘型车辆的排气量小，因此，优选使内燃机以富燃侧的空燃比运转，搭载本实施方式的废气净化系统 的意义重大。在排气量为400cc以下的单排气管的骑乘型车辆中，因为内燃机设置在车座的前 方、且消音器设置在后轮附近，所以由内燃机至消音器的距离增大。因此，在消音器内配置 第一催化剂2A和第二催化剂2B的情况下，废气到达这些催化剂之前，废气的温度容易降 低。然而，根据本发明，废气净化系统的使用温度范围向低温侧扩展，所以在这种骑乘型车 辆中，能够将第一催化剂2A和第二催化剂2B配置在消音器内。产业上的可利用性
根据本发明，能够在具备以小于理论空燃比的空燃比进行燃烧的内燃机的骑乘型
车辆中，提高NOx净化率。
权利要求
一种骑乘型车辆，其特征在于，具备以小于理论空燃比的空燃比进行燃烧的内燃机；设置在用于将燃烧气体从所述内燃机排出的排气通路内的第一催化剂；设置在所述排气通路内所述第一催化剂的下游侧的第二催化剂；和向所述排气通路的所述第一催化剂和所述第二催化剂之间的部分导入二次空气的二次空气导入装置，其中，所述第一催化剂和所述第二催化剂分别含有包含Pt、Rh、Pd和Au中的至少一种的贵金属成分，所述第一催化剂还含有沸石载体、和由所述沸石载体以大于能够进行离子交换的量所载持的Co或Fe。
2.如权利要求1所述的骑乘型车辆，其特征在于由所述沸石载体载持的Co或Fe的载持量为能够进行离子交换的量的2倍以上。
3.如权利要求1或2所述的骑乘型车辆，其特征在于由所述沸石载体载持的Co或Fe的载持量为25wt%以下。
4.如权利要求1或2所述的骑乘型车辆，其特征在于由所述沸石载体载持的Co或Fe的载持量为20wt%以下。
5.如权利要求1 4中任一项所述的骑乘型车辆，其特征在于 所述第一催化剂以0. 2g/L以上的载持量含有Rh。
6.如权利要求1或5所述的骑乘型车辆，其特征在于 所述内燃机以12. 5以上、14. 5以下的空燃比进行燃烧。
7.如权利要求1 6中任一项所述的骑乘型车辆，其特征在于 还具备消音器，所述第一催化剂和所述第二催化剂配置在所述消音器内。
8.如权利要求7所述的骑乘型车辆，其特征在于所述第一催化剂沿着所述排气通路离开所述内燃机500mm以上。
全文摘要
本发明涉及一种骑乘型车辆，其具备以小于理论空燃比的空燃比进行燃烧的内燃机，该骑乘型车辆的NOx净化率提高。本发明的骑乘型车辆具备以小于理论空燃比的空燃比进行燃烧的内燃机(1)、设置在用于将燃烧气体从内燃机(1)排出的排气通路(7a)内的第一催化剂(2A)、设置在排气通路(7a)内且位于第一催化剂(2A)下游侧的第二催化剂(2B)、和用于向排气通路(7a)的第一催化剂(2A)和第二催化剂(2B)之间的部分导入二次空气的二次空气导入装置(3)。第一催化剂(2A)和第二催化剂(2B)分别含有包含Pt、Rh、Pd和Au中的至少一种的贵金属成分。第一催化剂(2A)还含有沸石载体、和由沸石载体以大于能够进行离子交换的量所载持的Co或Fe。
文档编号F01N3/28GK101845981SQ20091026114
公开日2010年9月29日 申请日期2009年12月28日 优先权日2009年3月25日
发明者两角直洋, 伊藤有 申请人:雅马哈发动机株式会社