專(zhuān)利名稱：：用于凈化廢氣的催化劑和使用該催化劑的廢氣凈化控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：[0001本發(fā)明涉及一種用于凈化廢氣的催化劑，例如用于凈化廢氣中的HC、CO和NOx的三元催化劑，和使用該催化劑的廢氣凈化控制器。特別地，本發(fā)明涉及一種用于凈化廢氣的催化劑，從在低溫區(qū)HC的凈化性能來(lái)說(shuō)該催化劑是有效的，例如在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，和一種使用該催化劑的廢氣凈化控制器，該廢氣凈化控制器可以控制內(nèi)燃機(jī)的最佳燃燒并且因此顯示高的NOx凈化性能。
背景技術(shù)：
：[00021作為凈化汽車(chē)廢氣的催化劑，三元催化劑已經(jīng)被廣泛傳統(tǒng)地應(yīng)用。三元催化劑包括多孔基質(zhì)，例如氧化鋁，和裝栽于多孔基質(zhì)上的貴金屬，例如Pt，并且在理論空氣-燃料比附近可以有效地凈化CO、HC和NOx。00031在貴金屬中，Pt和Pd主要有助于CO和HC的氧化凈化，而Rh主要有助于NOx的還原凈化，并且同時(shí)Rh用于抑制Pt或Pd的燒結(jié)。因此，可以理解，通過(guò)與Rh結(jié)合使用Pt或Pd，可抑制由于Pt或Pd的燒結(jié)導(dǎo)致Pt或Pd的活性位點(diǎn)減少、進(jìn)而降低Pt或Pd的活性的缺點(diǎn)，并且因此可能提高Pt或Pd的耐熱性。0004裝栽在三元催化劑上的貴金屬在低于活化溫度的溫度下不能實(shí)現(xiàn)催化反應(yīng)。因此，由于當(dāng)廢氣溫度降到低溫區(qū)，如在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，三元催化劑作用不充分，存在HC大量排放的缺點(diǎn)。而且，如下的事實(shí)是另一個(gè)缺點(diǎn)的原因。也就是，空氣-燃料比經(jīng)常變?yōu)槿剂县S富的氣氛，因此當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)時(shí)HC含量豐富。0005因此，如日本未審查專(zhuān)利公開(kāi)(KOKAI)6-205，983公開(kāi)的那樣，經(jīng)常在催化劑上游側(cè)廢氣流上增加貴金屬裝載量，在催化劑上游側(cè)廢氣流上，由于還未變?yōu)閷恿鞯膹U氣，和催化劑的蜂窩狀壁相碰撞，催化劑的溫度升高迅速以致于貴金屬相對(duì)快地達(dá)到活化溫度，當(dāng)貴金屬達(dá)到活化溫度后，由于貴金屬的反應(yīng)熱，催化劑的溫度進(jìn)一步增加。因此，催化劑的溫度在廢氣流動(dòng)下游側(cè)增加。因而，催化劑的凈化性能在低溫區(qū)得到了提高。0006然而，當(dāng)增加Pt的裝栽量時(shí)，例如，Pt的裝栽密度增加。因此，Pt顆粒之間易于燒結(jié)。因而，存在Pt的活性可能降低的缺點(diǎn)。[00071而且，眾所周知用Pd作為貴金屬其HC氧化活性特別高。例如，曰本未審查專(zhuān)利公開(kāi)(KOKAI)8-24，644提出了一種Pd裝栽在催化劑的整個(gè)長(zhǎng)度并且同時(shí)Pd裝載在催化劑的廢氣流上游側(cè)上的催化劑。由于在化學(xué)計(jì)量點(diǎn)附近三元活性好的Pd特性和在燃tt^少的一側(cè)NOx凈化性能好的Pt特性的平衡，這種催化劑顯示具有高的凈化性能。[0008此外，日本未審查專(zhuān)利公開(kāi)(KOKAI)8-332，350提出了一種Pd和Rh裝栽在廢氣流動(dòng)上游側(cè)及Pt和Rh裝栽在關(guān)于Pd和Rh下游側(cè)的催化劑。由于在上游側(cè)Pd以高濃度裝栽，該催化劑在HC低溫區(qū)凈化性能和高溫耐久性方面p!好的。而且，由于上游側(cè)的^提高了下游側(cè)Pt的活性，該催化劑顯示具有高的NOx凈化性能。0009然而，存在當(dāng)Pd和Rh共存時(shí)催化劑的凈化性能比Pt和Rh共存時(shí)低的問(wèn)題。而且，Pd和Rh比Pt和Rh更可能形成合金。因此，存在形成合金降低了Rh特性的缺點(diǎn)。此外，由于作為來(lái)源的Rh是非常缺乏的，希望有效地利用Rh并且同時(shí)通過(guò)抑制劣化提高Rh的耐久性。00101注意在化學(xué)計(jì)量點(diǎn)附近在廢氣氣氛下三元催化劑氧化HC和CO及還原NOx來(lái)凈化它們。因此，控制發(fā)動(dòng)機(jī)空氣-燃料比是必要的，以便于廢氣氣氛位于化學(xué)計(jì)量點(diǎn)附近。通過(guò)探測(cè)物理量，如與催化劑入口氣氛有關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣中的氧氣濃度，并且實(shí)現(xiàn)依賴于物理量的發(fā)動(dòng)機(jī)空氣-燃料比(A/F)的回饋控制，可以實(shí)現(xiàn)這種控制。然而，即使當(dāng)具有燃料豐富的空氣-燃料比的空氣-燃料混合物燃燒產(chǎn)生廢氣時(shí)，由于HC在三元催化劑中已被消耗，催化劑出口氣氛可能變成化學(xué)計(jì)量氣氛或燃料缺少氣氛。因而，緊接下游發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣氣氛可能不同于三元催化劑出口的廢氣氣氛。[0011因此，檢測(cè)與三元催化劑入口氣氛相關(guān)的物理量的第一傳感器和檢測(cè)與三元催化劑出口氣氛相關(guān)的物理量的第二傳感器檢測(cè)，傳統(tǒng)上安置于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)中。第一和第二傳感器輸出的不同用來(lái)判斷燃料注入體積的改變。這樣，取決于三元催化劑活性程度控制最優(yōu)空氣-燃料比、并且因此確保高轉(zhuǎn)化是可能的。而且，當(dāng)?shù)谝缓偷诙鞲衅魈綔y(cè)的氣氛之間應(yīng)該不同時(shí)，和當(dāng)檢測(cè)到不同以4更于其低于預(yù)設(shè)范圍時(shí)，明確地知道三元催化劑的更換時(shí)間是可能的。[00121本發(fā)明的一個(gè)發(fā)明A^日本專(zhuān)利申請(qǐng)2004-262,301中提出了一種新的催化劑。該催化劑具有催化裝栽層，其包括從栽體基質(zhì)廢氣入口端表面延伸到栽體基質(zhì)總長(zhǎng)度的4/10或更少位置的區(qū)域的裝載Rh和Pt的共存區(qū)；和從共存區(qū)到廢氣流動(dòng)下游側(cè)形成并且在廢氣流動(dòng)方向均勻裝栽Rh的Rh區(qū)。在這種催化劑中，由于裝栽Pt和Rh的共存區(qū)形成于比廢氣流動(dòng)下游側(cè)更可能變成高溫的廢氣流動(dòng)上游側(cè)，Rh抑制共存區(qū)Pt的燒結(jié)。因此，抑制了Pt活性的降低。另外，即使Pt與Rh在共存區(qū)形成合金，從而劣化Rh特性，加載在Rh區(qū)的Rh完全顯示出特性，并且另外共存區(qū)的長(zhǎng)度為栽體基質(zhì)總長(zhǎng)度的4/10或更少。因此，可以更有效地使用Rh'0013但是，當(dāng)嘗試如上所述取決于笫一和第二傳感器的輸出值控制發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣-燃料比時(shí)，使用日本專(zhuān)利申請(qǐng)2004-262,301提出的新型催化劑作為三元催化劑，已經(jīng)存在這樣的問(wèn)題，即從第二傳感器的輸出值產(chǎn)生大的誤差。也就是說(shuō)，在燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)中燃料豐富的空氣-燃料比A/F的空氣-燃料混合物之后，三元催化劑的出口氣體應(yīng)為燃料缺少的，因?yàn)镠C已經(jīng)被消耗以減少NOx了。但是，存在這樣的缺點(diǎn)，即第二傳感器的輸出值已經(jīng)指示三元催化劑的出口氣體是燃料豐富氣氛。如果這樣的話，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)控制單元控制空氣-燃料比以使其轉(zhuǎn)入化學(xué)計(jì)量空氣-燃料比，不僅三元催化劑的NOx已經(jīng)劣化，而且空氣-燃料比的準(zhǔn)確性也變壞。最后，掌握三元催化劑退化程度的準(zhǔn)確性降低。[00141認(rèn)為如下是帶來(lái)這問(wèn)題的原因之一。當(dāng)進(jìn)入上述新型催化劑的入口氣體在燃料豐富的氣氛中時(shí)，新型催化劑的Rh區(qū)使蒸汽重整反應(yīng)容易產(chǎn)生H2。得到的H2使第二傳感器的突然輸出改變點(diǎn)(或臨^Hi)波動(dòng)。
發(fā)明內(nèi)容[0015I本發(fā)明由上述情況發(fā)展而來(lái)。因此本發(fā)明的目的是通過(guò)抑制第二傳感器的突然輸出改變點(diǎn)的不必要的波動(dòng)，由新型催化劑的Rh區(qū)產(chǎn)生的H2導(dǎo)致的不必要的波動(dòng)，來(lái)最優(yōu)控制內(nèi)燃機(jī)的空氣-燃料比。[00161根據(jù)本發(fā)明的用于凈化廢氣的催化劑達(dá)到了上述目的，其包括具有廢氣流動(dòng)通道的栽體基質(zhì)；和裝載層，該催化裝栽層包括裝載銠作為催化成分的Rh區(qū)；和沿廢氣流動(dòng)方向、在Rh區(qū)的下游側(cè)形成并且其上裝載了至少具備氧化活性的催化成分的氧化區(qū)。0017在本催化劑中，催化裝載層進(jìn)一步包括沿廢氣流動(dòng)方向、在Rh區(qū)的上游側(cè)形成并且其上裝載銠和鉑作為催化成分的共存區(qū)。而且，優(yōu)選載體基質(zhì)具有預(yù)設(shè)的總長(zhǎng)度；催化裝載層的共存區(qū)占據(jù)載體基質(zhì)預(yù)設(shè)總長(zhǎng)度的4/10或更短；并且共存區(qū)包括銠和鉑，其中以重量比計(jì)Pt與Rh的比例在1(XPt/Rh《60的范圍內(nèi)；并且共存區(qū)包括銠和鉑，其中以重量比計(jì)Pt與Rh的比例在l(KPt/Rh<60的范圍內(nèi)。另外，更優(yōu)地多孑L基質(zhì)至少包括二氧化鈰。[0018根據(jù)本發(fā)明的廢氣凈化控制器達(dá)到了上述目的，其包括本催化劑，安置于內(nèi)燃機(jī)的排氣通道中；第一傳感器，安置于沿廢氣流動(dòng)方向、在催化劑的上游側(cè)，用于檢測(cè)與催化劑入口氣氛相關(guān)的物理量；第二傳感器，安置于沿廢氣流動(dòng)方向、在催化劑的下游側(cè)，用于檢測(cè)與催化劑出口氣氛相關(guān)的物理量；和控制裝置，用于接收從第一傳感器和第二傳感器輸出的檢測(cè)信號(hào)，并且控制內(nèi)燃機(jī)空氣-燃料比。0019由于本催化劑包括關(guān)于Rh區(qū)安置于下游側(cè)的氧化區(qū)，產(chǎn)生于Rh區(qū)的H2在氧化區(qū)氧化。因此，抑制第二傳感器的突變輸出改變點(diǎn)的波動(dòng)是可能的。因此，本廢氣凈化控制器可使來(lái)自第二傳感器輸出值的誤差顯著地減到最小。因此，不僅本廢氣凈化控制器可使本催化劑顯示提高的NO,轉(zhuǎn)化，而且可極大地提升空氣-燃料控制的準(zhǔn)確度。而且，本廢氣凈化控制器顯示了提高的用于控制催化劑劣化程度的準(zhǔn)確度。0020而且，當(dāng)本催化劑包括裝栽Pt和Rh的共存區(qū)時(shí)，形成于廢氣流動(dòng)上游側(cè)的共存區(qū)比廢氣流動(dòng)下游側(cè)更易于變成高溫，Rh在共存區(qū)抑制Pt的燒結(jié)因而防止了Pt的活性的降低。而且，即使Pt與Rh形成合金降低了Rh的特性，裝栽于Rh區(qū)的Rh也充分地顯示特性。另外，當(dāng)共存區(qū)的長(zhǎng)度控制在載體基質(zhì)總長(zhǎng)度的4/10或更短，和在共存區(qū)當(dāng)以重量比計(jì)Pt與Rh的比例在10<Pt/Rh<60的范圍內(nèi)時(shí)，與Pt形成合金的Rh非常少以至于可以充分地利用Rh。附圖簡(jiǎn)述[0021I結(jié)合考慮附圖和詳細(xì)說(shuō)明時(shí)，通過(guò)參考如下的詳細(xì)描述，本發(fā)明和它的許多優(yōu)點(diǎn)變得更加易于理解，所有這些形成了內(nèi)容的一部分。0022圖l是用于圖解根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的催化劑的透視圖。[0023圖2是用于圖解根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的催化劑的截面圖。0024圖3是用于圖解根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的廢氣凈化器的方塊圖。0025圖4是用于圖解根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施內(nèi)燃機(jī)控制的實(shí)施例1的廢氣凈化器的流程圖。0026圖5是用于圖解當(dāng)空氣-燃料比由燃#^:少氣氛轉(zhuǎn)為燃料豐富氣氛時(shí)A/F值和來(lái)自第二傳感器的輸出值之間關(guān)系的時(shí)間圖。實(shí)施本發(fā)明的最佳方式[0027在已經(jīng)泛泛描述本發(fā)明的情況下，通過(guò)參考這里提供的僅用于說(shuō)明目的而不是要限制附加的權(quán)利要求的特別優(yōu)選實(shí)施例，可以獲得更好的理解。[0028I本催化劑除Rh區(qū)之外還包括了關(guān)于Rh區(qū)進(jìn)一步形成于下游側(cè)的氧化區(qū)。因此，即使燃料豐富氣氛的廢氣流入本催化劑，來(lái)使Rh區(qū)的蒸汽重整反應(yīng)易于發(fā)生以便產(chǎn)生H2，得到的H2在氧化區(qū)氧化，并且因此幾乎不和第二傳感器聯(lián)系。結(jié)果，不僅抑制第二傳感器的突然輸出改變點(diǎn)的波動(dòng)是可能的，而且提高第二傳感器的探測(cè)準(zhǔn)確度也是可能的.因此，除提高本廢氣凈化控制器的空氣-燃料控制準(zhǔn)確度，本催化劑的NOx轉(zhuǎn)化也得到了提升。此外，用于控制催化劑劣化程度的本廢氣凈化器控制器的準(zhǔn)確度也得到了提高。00291催化裝栽層Rh區(qū)優(yōu)選地包括銠，其裝載量為關(guān)于l-L體積的載體基質(zhì)0.05到5g。當(dāng)Rh裝栽量低于范圍下限時(shí)，得到的Rh區(qū)顯示了不充份的凈化性能，當(dāng)Rh裝栽量高于范圍上限時(shí)，增加的Rh的影響已經(jīng)飽和以致于不可能有效地利用Rh。注意Rh區(qū)的Rh裝栽密度可以不同于共存區(qū)的Rh裝載密度。然而，從產(chǎn)品的角度來(lái)看，控制Rh區(qū)的Rh裝栽密度等于共存區(qū)的Rh裝栽密度是方便的。00301氧化區(qū)的形成范圍不是特別限制的，只要氧化區(qū)在關(guān)于Rh區(qū)的廢氣流動(dòng)下游側(cè)形成。然而，希望在關(guān)于Rh區(qū)催化裝栽層的整個(gè)廢氣流動(dòng)下游側(cè)形成氧化區(qū)。在氧化區(qū)，裝載至少顯示氧化活性的催化成分。對(duì)于這些催化成分，Pt、Pd、Ni、和Co可作為例子。在它們中，特別優(yōu)選使用選自Pt和Pd的至少一者。注意其它貴金屬，或不是貴金屬的過(guò)渡金屬可以不損害到催化成分氧化活性的裝載量裝載在氧化區(qū)。注意催化裝載層氧化區(qū)可以優(yōu)選包括以裝栽量從0.05g到100g的催化成分，更優(yōu)選關(guān)于l-L體積的載體基質(zhì)從1到40g。0031希望本催化劑進(jìn)一步包括共存區(qū)，其安置于關(guān)于Rh區(qū)的廢氣流動(dòng)下游側(cè)并且其上裝載Rh和Pt。當(dāng)本催化劑包括共存區(qū)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的低溫廢氣，在它們與本催化劑的廢氣入口端表面以未變成層流的方式碰撞后，首先穿過(guò)共存區(qū)。因此，廢氣熱快速地增加了本催化劑的溫度導(dǎo)致裝載在共存區(qū)的Pt具有好的可燃性,在相對(duì)較短的時(shí)間段內(nèi)達(dá)到活化溫度。然后，反應(yīng)熱進(jìn)一步升高了本催化劑的溫度導(dǎo)致使本催化劑的廢氣流動(dòng)下游側(cè)的溫度增加容易。因此，本催化劑顯示提高了對(duì)HC和NOx的凈化性能。[0032在另一方面，即使當(dāng)共存區(qū)變成高溫時(shí)，由于Rh抑制Pt的燒結(jié)，防止了Pt活性的降低以此提高本催化劑的耐久性。注意，即使Pt與Rh形成合金以降低共存區(qū)Rh的特性，裝栽于Rh區(qū)的Rh顯示了充分的特性。而且，共存區(qū)可優(yōu)選具有和4/10倍或更低，更優(yōu)選從0/10到4/10倍進(jìn)一步優(yōu)選從2/10到4/10倍栽體基質(zhì)總長(zhǎng)度的長(zhǎng)度。這樣，使和Pt形成合金的Rh的量更^A可能的。因此，有效地使用昂貴的Rh是可能的。當(dāng)形成的共存區(qū)具有高于栽體基質(zhì)總長(zhǎng)度4/10倍的長(zhǎng)度時(shí)，和Pt形成合金的Rh比例增加，導(dǎo)致得到的催化劑對(duì)HC和NOx具有不充分的凈化性能。共存區(qū)可以從本催化劑廢氣入口端表面連續(xù)地形成。然而，眾所周知，催化成分，例如裝載在從催化劑廢氣入口端表面5mm處范圍內(nèi)的貴金屬，在相對(duì)較低的程度內(nèi)幫助催化反應(yīng)。因此，關(guān)于本催化劑的廢V口端表面建議在廢氣流下游側(cè)5mm或更多的位置安置共存區(qū)。0033注意，當(dāng)形成的共存區(qū)具有載體基質(zhì)總長(zhǎng)度4/10倍或更4氐的長(zhǎng)度時(shí)，氧化區(qū)希望具有栽體基質(zhì)總長(zhǎng)度l/5倍或更低的，優(yōu)選希望從1/10到l/5倍的長(zhǎng)度所希望的平衡可分配給Rh區(qū)。當(dāng)Rh區(qū)具有和高于載體基質(zhì)總長(zhǎng)度4/10倍的長(zhǎng)度時(shí)，得到的催化劑對(duì)NOx具有較低的凈化性能。由于氧化區(qū)對(duì)具有氧化H2作用是充分的，氧化區(qū)具有載體基質(zhì)總長(zhǎng)度1/5或更低的長(zhǎng)度是令人滿意的。[0034共存區(qū)可優(yōu)選包括Rh和Pt,以重量比計(jì)Pt與Rh的比例在10<Pt/Rh<60的范圍內(nèi)。特別希望以重量比計(jì)Pt與Rh的比例在15<Pt/Rh<50的范圍內(nèi)。Pt與Rh的比例小于優(yōu)選范圍的下限，得到的催化劑顯示了低的可燃性導(dǎo)致在低溫時(shí)顯示降低HC凈化性能。當(dāng)Pt與Rh的比例高于優(yōu)選比例的上限時(shí)，在高溫時(shí)容易發(fā)生Pt的燒結(jié)。特別地，共存區(qū)優(yōu)選包括Pt，其裝載量關(guān)于載體基質(zhì)l-L體積從0.5g到40g,更優(yōu)選從5g到40g，更優(yōu)選從10g到40g。當(dāng)Pt的裝栽量低于優(yōu)選范圍的下限時(shí)，得到的在催化劑在低溫時(shí)的可燃性方面差，導(dǎo)致其對(duì)HC和NOx顯示不充分的凈化性能。當(dāng)Pt的裝載量高于優(yōu)選范圍的上限時(shí)，不僅附加的Pt的影響飽和而且在高溫時(shí)容易發(fā)生Pt的燒結(jié)。而且，共存區(qū)可包括裝栽量抑制裝載的Pt的燒結(jié)的Rh。例如，共存區(qū)優(yōu)選包括Rh，其裝栽量關(guān)于栽體基質(zhì)l-L體積從0.05g到0.5g，更優(yōu)選從O.lg到5g。當(dāng)Rh的裝栽量低于優(yōu)選范圍的下限時(shí)，高溫時(shí)可能發(fā)生Pt的燒結(jié)。注意其它貴金屬或非貴金屬以不損害由共存區(qū)導(dǎo)致的優(yōu)點(diǎn)的裝栽量裝栽。然而，希望在共存區(qū)只裝栽Pt和Rh。[0035本催化劑可以形成片狀、蜂窩狀、和泡沫狀。栽體基質(zhì)可由耐熱陶瓷制成，如堇青石、或金屬錫箔。在多個(gè)位于載體基質(zhì)的小室的內(nèi)外圍表面，或載體基質(zhì)表面，形成包括多孔氧化物栽體和催化成分的催化劑0036對(duì)于多孔氧化物栽體，可使用選自A1203、Si02、Zr02、Ce02和TK)2—種或多種。而且，用包括多種簡(jiǎn)單氧化物的復(fù)合氧化物也是可能的。在這些復(fù)合氧化物中，優(yōu)選用包括Ce02的復(fù)合氧化物。也就是說(shuō)，通過(guò)Ce02的氧吸收和釋放能力來(lái)抑制廢氣氣氛的波動(dòng)是可能的。而且，當(dāng)多孑L氧化物栽體由CeOrZr02復(fù)合氧化物構(gòu)成時(shí)，由CeOrZr02制成并且裝載Pt的多孔氧化物載體顯示比裝載Pt的Ce02所顯示的更提升的氧吸收和^^放能力。另外，由Ce02-Zr02制成并且裝載Rh的多孔氧化物載體，除NOx凈化能力高于裝載Rh的Ce02之外，顯示了提高的氫氣生成能力。[0037催化裝載層的多孔氧化物載體由產(chǎn)品過(guò)程來(lái)看可優(yōu)選在載體基質(zhì)的總長(zhǎng)度上具有均一的組成。然而，根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)Rh區(qū)或氧化區(qū)、或進(jìn)一步對(duì)共存區(qū)使用不同的多孔氧化物載體是可能的。例如，在共存區(qū)和氧化區(qū)多孔氧化物載體可由^203構(gòu)成；而在Rh區(qū)可由Ce02-Zr02復(fù)合氧化物構(gòu)成。如果在這種情況下，由于在所有的三個(gè)區(qū)催化成分的特性進(jìn)一步提高，本催化劑顯示更好的凈化性能。00381本廢氣凈化控制器包括本催化劑、第一傳感器、第二傳感器和控制裝置。本催化劑安置在內(nèi)燃機(jī)的排氣通道內(nèi)。第一傳感器安置于關(guān)于催化劑的廢氣流動(dòng)上游側(cè)，并且檢測(cè)與催化劑入口氣^目關(guān)的物理量。第二傳感器安置于關(guān)于催化劑的廢氣流動(dòng)下游側(cè)，并且檢測(cè)與催化劑出口氣氛相關(guān)的物理量。控制裝置，用于接收作為第一傳感器和第二傳感器的輸出的檢測(cè)信號(hào)，并且控制內(nèi)燃機(jī)空氣-燃料比。[0039對(duì)于第一和第二傳感器，可使用已被傳統(tǒng)地應(yīng)用的A/F傳感器、氧傳感器等。對(duì)于控制裝置，可使用發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(此后簡(jiǎn)稱為"ECU")。在第二傳感器至少突然輸出改變點(diǎn)可因H2波動(dòng)?？刂蒲b置實(shí)施的控制對(duì)象可以和傳統(tǒng)的那些一樣。通過(guò)使用本催化劑，可防止由燃料豐富的空氣-燃料混合物的燃燒產(chǎn)生的第二傳感器的突然輸出改變點(diǎn)在燃料豐富氣氛的廢氣中的波動(dòng)。作為結(jié)果，高準(zhǔn)確度的實(shí)施空氣-燃料比是可能的。實(shí)施例[0040以下將會(huì)參照實(shí)施例、比較實(shí)施例和傳統(tǒng)實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明。(實(shí)施例1)0041圖1和圖2圖解了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1用于廢氣凈化的催化劑。該催化劑包括圓筒狀蜂窩基質(zhì)1、和催化裝載層2。蜂窩基質(zhì)1包括大量的方形的小室，并且具有130mm(Li)的總長(zhǎng)度。催化裝載層l形成于小室表面。共存區(qū)20從催化劑廢氣入口端表面到廢氣流動(dòng)下游側(cè)形成20mm(L2)的長(zhǎng)度；Rh區(qū)21從共存區(qū)20到廢氣流動(dòng)下游側(cè)形成100mm的長(zhǎng)度；氧化區(qū)22從Rh區(qū)到催化劑廢氣出口端表面形成10mm(L3)的長(zhǎng)度。[00421以下將會(huì)描述催化劑的產(chǎn)生過(guò)程而不是詳細(xì)地描述其構(gòu)造。[00431以重量計(jì)Ce02-Zr02固體溶液粉末120份、以重量計(jì)活性氧化鋁粉末80份、和氧化鋁粘合劑與預(yù)設(shè)質(zhì)量的水混合。注意Ce02-Zr02固體溶液粉末由摩爾比例為CeO2:ZrO2:Y2O3=65:30:15的Ce02、Zr02和￥203組成。而且，氧化鋁粘合劑由以重量計(jì)3份量的氧化鋁水合物，和以重量計(jì)44份量的40%硝酸鋁水溶液組成。得到的混合物磨碎制成料漿。得到的料漿刷涂(washcoat)在蜂窩基質(zhì)1上。注意蜂窩基質(zhì)1由堇青石制成；并且體積為I.IL，小室量為600小室/平方英尺、平均小室壁厚為75pm、總長(zhǎng)度為130mm、直徑為103mm。此后，多余的料漿用空氣吹出。在120。C干燥蜂窩基質(zhì)1后，蜂窩基質(zhì)1在650。C下煅燒3小時(shí)。這樣，在蜂窩基質(zhì)1的整個(gè)小室表面形成涂層。注意關(guān)于l-L體積的蜂窩基質(zhì)1形成210g涂層。0044然后整個(gè)涂層浸入具有預(yù)設(shè)濃度的RhCl3水溶液(即，蜂窩M1整個(gè)長(zhǎng)度浸入其中)通過(guò)吸附裝栽Rh。在120°C干燥蜂窩基質(zhì)1后，蜂窩基質(zhì)1在500。C下煅燒1小時(shí)。這樣，Rh裝載在涂層表面.注意關(guān)于l-L體積的蜂窩基質(zhì)1裝載0.4gRh。[0045接著，涂層從蜂窩基質(zhì)1廢氣入口端表面到其廢氣流動(dòng)下游側(cè)20mm長(zhǎng)度浸入具有預(yù)設(shè)濃度的Pt(N02)2(NH3)2水溶液。在120°C干燥蜂窩基質(zhì)1后，蜂窩基質(zhì)1在650°C下煅燒3小時(shí)以在涂層上裝栽Pt。這樣，形成共存區(qū)20。注意關(guān)于l-L體積的蜂窩基質(zhì)1裝載在共存區(qū)20的Pt量為10g。[0046最后，涂層從蜂窩基質(zhì)1廢氣出口端表面到其廢氣流動(dòng)上游側(cè)10mm長(zhǎng)度浸入具有預(yù)設(shè)濃度的Pt(N02)2(NH3)2水溶液。在120°C干燥蜂窩基質(zhì)1后，蜂窩基質(zhì)1在650°C下煅燒3小時(shí)在涂層裝載Pt。這樣，形成氧化區(qū)22。注意關(guān)于l-L體積的蜂窩基質(zhì)1裝載在氧化區(qū)22的Pt量為5g。[0047如上所述實(shí)施例1制備的催化劑緊接在2.4-L排量發(fā)動(dòng)機(jī)以下安裝入汽車(chē)排氣系統(tǒng)來(lái)做圖解于圖3的廢氣凈化控制器。[00481廢氣凈化控制器包括發(fā)動(dòng)機(jī)3、催化轉(zhuǎn)化器30、催化劑31、第一傳感器32、第二傳感器33、和控制裝置4。催化轉(zhuǎn)化器放置在發(fā)動(dòng)機(jī)3的排氣管中。催化劑31安裝在催化轉(zhuǎn)化器30內(nèi)。第一傳感器32包括A/F傳感器，其放置在發(fā)動(dòng)機(jī)3和催化轉(zhuǎn)化器30之間并且檢測(cè)催化劑31入口廢氣的A/F等值。第二傳感器33包括氧傳感器，其放置于關(guān)于催化轉(zhuǎn)化器30的廢氣流動(dòng)下游側(cè)并且檢測(cè)催化劑31出口廢氣的氧氣濃度。第一傳感器32和第二傳感器33的檢測(cè)信號(hào)從其輸入的控制裝置4控制基于輸入值的發(fā)動(dòng)機(jī)3的空氣-燃料比。0049圖4圖解了控制裝置4如何對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行控制。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)3啟動(dòng)，第一傳感器32首先在步驟100檢測(cè)催化劑入口氣氛。在步驟IOI，控制裝置4判斷由化學(xué)計(jì)量的A/F比值檢測(cè)催化劑入口氣氛的偏差。如控制裝置4判斷A/F的比值在14.6±0.05范圍，化學(xué)計(jì)量氣氛，控制裝置4不做任何動(dòng)作并且將程序控制過(guò)程返回步驟IOO。另一方面，當(dāng)控制裝置4判斷A/F的比值偏離14.6的理論化學(xué)計(jì)量值，超iti0.05時(shí)，控制裝置4在步驟102判斷是否催化劑入口氣氛衍生自燃料缺少氣氛。當(dāng)控制裝置4判斷催化劑入口氣氛衍生自燃料缺少氣氛時(shí)，控制裝置4控制燃料注入體積以便使A/F比值在步驟103在14.6士0.05范圍內(nèi)。然后，控制裝置4將程序控制過(guò)程返回步驟100。相反地，當(dāng)催化劑入口氣體氣氛不是衍生自燃料缺少氣氛時(shí)，控制裝置4判斷催化劑入口氣體氣氛衍生自燃料豐富氣氛。然后，控制裝置4使第二傳感器33在步驟104檢測(cè)催化劑出口氣氛的氧濃度。[0050在步驟105，控制裝置4判斷是否催化劑出口氣氛衍生自燃料豐富氣氛。當(dāng)催化劑出口氣氛衍生自燃料豐富氣氛時(shí)，控制裝置4控制燃料注入體積以便使A/F比值在步驟103在14.6±0.05范圍內(nèi)。此后，控制裝置4將程序控制過(guò)程返回步驟100。相反地，當(dāng)控制裝置4判斷催化劑出口氣氛不是衍生自燃料豐富氣氛時(shí)，控制裝置4參考記錄，例如催化劑31的累計(jì)使用時(shí)間和熱力學(xué)歷史，基于在步驟106另外存儲(chǔ)的圖來(lái)判斷催化劑31是否已經(jīng)劣化。[0051當(dāng)控制裝置4判斷催化劑31未劣化，控制裝置4將程序控制過(guò)程返回步驟104來(lái)使第二傳感器33再次檢測(cè)催化劑出口氣氛的氧濃度。在另一方面，當(dāng)控制裝置4判斷催化劑31已經(jīng)劣化，控制裝置4顯示替換信號(hào)來(lái)使駕駛者注意替換催化劑31。而且，在步驟103，控制裝置4控制燃料注入體積以便使A/F比值在14.6±0.05范圍內(nèi)。此后，控制裝置4將程序控制過(guò)程返回步驟100。[0052使用如上所述的實(shí)施例1中的廢氣凈化控制器，實(shí)施例1中的催化劑首先在950°C溫度的入口氣體(或催化劑床的溫度為1，000。C)經(jīng)受IOO小時(shí)的劣化處理。劣化處理完成后，發(fā)動(dòng)機(jī)3在如下條件下操作旋轉(zhuǎn)速度為1，600rpm;廢氣流動(dòng)速率為10克/秒。同時(shí)，第二傳感器33的輸出值在目標(biāo)值發(fā)動(dòng)機(jī)3的A/F比值(控制裝置4根據(jù)第一傳感器32的探測(cè)值判斷)從14,8轉(zhuǎn)換為14.4后隨時(shí)間測(cè)量。在這種情況下，注意，控制空氣-燃料比以便于如圖5圖解發(fā)動(dòng)機(jī)3A/F比值在14.8或14.4保持恒定，而不執(zhí)行如圖4所示的程序控制。圖5圖解了第二傳感器33隨時(shí)間的輸出值的測(cè)量結(jié)果。[0053而且，當(dāng)執(zhí)行如圖4所示的程序控制時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)3在穩(wěn)定操作的條件60km/小時(shí)下操作。同時(shí)，測(cè)量NO,排放的隨時(shí)間的變化。下表l總結(jié)了NOx排放的測(cè)量結(jié)果。(實(shí)施例2)0054除了裝載在氧化區(qū)22的催化成分由Pt變?yōu)镻d，實(shí)施例2中的催化劑以實(shí)施例l發(fā)布的相同方式制備。而且，在穩(wěn)定操作條件下的第二傳感器33的輸出值和NOx排放以如實(shí)施例1中所述的同樣方式測(cè)量。圖5圖解了第二傳感器33輸出值的測(cè)量結(jié)果，并且下表1總結(jié)了NO,排放的測(cè)量結(jié)果。(比較實(shí)施例)0055除了無(wú)氧化區(qū)形成，即，Rh區(qū)22形成在從共存區(qū)20到蜂窩基質(zhì)1的廢氣出口端表面的110mm長(zhǎng)度上，比較實(shí)施例的催化劑以與實(shí)施例1種發(fā)布的相同方式制備。而且，在穩(wěn)定^Mt條件下的第二傳感器33的輸出值和NOx排放以如實(shí)施例1中所述的同樣方式測(cè)量。圖5圖解了第二傳感器33輸出值的測(cè)量結(jié)果，并且下表l總結(jié)了NOx排放的測(cè)量結(jié)果。(傳統(tǒng)實(shí)施例)0056制備蜂窩基質(zhì)1。注意涂層以與實(shí)施例1相同的方式形成在蜂窩基質(zhì)1上。然后，整個(gè)涂層浸入到具有預(yù)設(shè)濃度的RhCl3水溶液中(即，蜂窩基質(zhì)1整個(gè)長(zhǎng)度浸入其中)來(lái)通過(guò)吸附的方式裝載Rh。在120°C下干燥蜂窩基質(zhì)后，蜂窩基質(zhì)1在500°C下煅燒1小時(shí)。這樣，Rh裝栽在涂層上。注意關(guān)于l-L體積的蜂窩基質(zhì)lRh裝栽量為0.4g。隨后，涂層以蜂窩基質(zhì)1的整個(gè)長(zhǎng)度浸漬具有預(yù)設(shè)濃度的Pt(N02)2(NH3)2水溶液。在120°C下干燥蜂窩基質(zhì)后，蜂窩基質(zhì)1在650。C下傲燒3小時(shí)來(lái)裝栽Pt在涂層上。注意關(guān)于l-L體積的蜂窩基質(zhì)1，Rh裝栽量為1.5g。0057除了使用傳統(tǒng)實(shí)施例得到的催化劑，在穩(wěn)定操作條件下的第二傳感器33的輸出值和NOx排放以如實(shí)施例1中所述的同樣方式測(cè)量。圖5圖解了第二傳感器33輸出值的測(cè)量結(jié)果，并且下表1總結(jié)了NOx排放的測(cè)量結(jié)果。<評(píng)價(jià)><table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>[0058由圖5，可以理解第二傳感器33顯示了突然輸出改變點(diǎn)，其在比較實(shí)施例中比在實(shí)施例1和2及傳統(tǒng)實(shí)施例中更多地向更短的消耗的時(shí)間側(cè)轉(zhuǎn)變。特別地，比較實(shí)施例判斷了比傳統(tǒng)實(shí)施例更短的時(shí)間段內(nèi)是否催化劑出口廢氣為燃料豐富。因此，如圖4圖解的廢氣凈化控制，控制裝置4在更早的時(shí)間實(shí)施化學(xué)計(jì)量的A/F控制來(lái)使空氣-燃料比為理論化學(xué)計(jì)量值。因此，在比較實(shí)施例中，空氣-燃料混合物在燃料豐富氣氛保持比傳統(tǒng)實(shí)施例中更短的時(shí)間段.因此，比較實(shí)施例不利于凈化NOx.[0059然而，在實(shí)施例1和2中，第二傳感器33顯示了突然輸出改變點(diǎn)，其以比傳統(tǒng)實(shí)施例中的第二傳感器33更低的轉(zhuǎn)換數(shù)量級(jí)轉(zhuǎn)換。此夕卜，突然輸出改變點(diǎn)更易于向更長(zhǎng)的消耗的時(shí)間側(cè)轉(zhuǎn)變。因此，在實(shí)施例l和2中，確保充足的時(shí)間直到控制裝置4判斷催化劑輸出廢氣氣氛衍生自燃料豐富的空氣-燃料混合物是可能的。作為結(jié)果，實(shí)施例1和2可以提升NOx的凈化性能。而且，從上表l，可以理解比較實(shí)施例顯示了比實(shí)施例1和2更差的NOx排放。在比較實(shí)施例中第二傳感器33突然輸出改變點(diǎn)更易于向更短的消耗的時(shí)間側(cè)轉(zhuǎn)變的事實(shí)導(dǎo)致的缺點(diǎn)是很明顯的。[0060注意，在傳統(tǒng)實(shí)施例中，第二傳感器33突然輸出改變點(diǎn)比如圖5所示的實(shí)施例1和2更易于向更短的消耗的時(shí)間側(cè)轉(zhuǎn)變；但是NOx排放比如表1發(fā)布的比較實(shí)施例降低地更多?？梢韵嘈湃缦碌男袨閹?lái)如下的現(xiàn)象Rh和Pt在劣化處理中形成合金以至于Rh的還原活性降低。工業(yè)應(yīng)用[0061本催化劑、和使用該催化劑的本廢氣凈化控制器可以應(yīng)用在內(nèi)燃機(jī)廢氣排放凈化中，特別是如發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)在低溫區(qū)的HC凈化，和NO，的凈化。權(quán)利要求1.一種用于凈化廢氣的催化劑，該催化劑包括具有廢氣流動(dòng)通道的載體基質(zhì)；和廢氣流動(dòng)通道表面上形成并且由多孔氧化物載體和催化成分組成的催化裝載層，該催化裝載層包括裝載銠作為催化成分的Rh區(qū)；和沿廢氣流動(dòng)方向、在Rh區(qū)的下游側(cè)形成并且其上裝載了至少具備氧化活性的催化成分的氧化區(qū)。2.如權(quán)利要求1所述的催化劑，其中催化裝載層進(jìn)一步包括沿廢氣流動(dòng)方向、在Rh區(qū)的上游側(cè)形成并且其上裝栽銠和鉑作為催化成分的共存區(qū)。3.如權(quán)利要求2所述的催化劑，其中載體基質(zhì)具有預(yù)設(shè)的總長(zhǎng)度；催化裝栽層的共存區(qū)占據(jù)栽體基質(zhì)預(yù)設(shè)總長(zhǎng)度的4/10或更短；并且共存區(qū)包括銠和鉑，其中以重量比計(jì)Pt與Rh的比例在10<Pt/Rh<60的范圍內(nèi)。4.如權(quán)利要求3所述的催化劑，其中催化裝栽層的氧化區(qū)占據(jù)栽體基質(zhì)預(yù)i殳總長(zhǎng)度的1/5或更短。5.如權(quán)利要求1所述的催化劑，其中催化裝栽層的Rh區(qū)包括銠，其裝載量為每l-L體積的栽體基質(zhì)中裝栽有0.05到5g。6.如權(quán)利要求1所述的催化劑，其中催化裝栽層的氧化區(qū)包括催化成分，其裝載量為每l-L體積的載體基質(zhì)中裝載有0.05到100g。7.如權(quán)利要求2所述的催化劑，其中催化裝載層的共存區(qū)包括Rh，其裝栽量為每l-L體積的栽體基質(zhì)中裝栽有0.05到5g。8.如權(quán)利要求2所述的催化劑，其中催化裝載層的共存區(qū)包括Pt,其裝載量為每l-L體積的載體基質(zhì)中裝載有0.05到40g。9.如權(quán)利要求1所述的催化劑，其中多孔氧化物栽體至少包括氧化鈰。10.—種廢氣凈化控制器，其包括如權(quán)利要求1所述的催化劑，安置于內(nèi)燃機(jī)的排氣通道中；第一傳感器，安置于沿廢氣流動(dòng)方向、催化劑的上游側(cè)，用于檢測(cè)與催化劑入口氣氛相關(guān)的物理量；第二傳感器，安置于沿廢氣流動(dòng)方向、催化劑的下游側(cè)，用于檢測(cè)與催化劑出口氣氛相關(guān)的物理量；和控制裝置，用于接收從第一傳感器和第二傳感器輸出的檢測(cè)信號(hào)，并且控制內(nèi)燃機(jī)空氣-燃料比。全文摘要一種用于凈化廢氣的催化劑包括載體基質(zhì)和催化裝載層。載體基質(zhì)具有廢氣流動(dòng)通道。催化裝載層形成于廢氣流動(dòng)通道表面，并且由多孔氧化物載體和催化成分組成。催化裝載層包括Rh區(qū)和氧化區(qū)。在Rh區(qū)，裝載銠作為催化成分。氧化區(qū)在關(guān)于Rh區(qū)廢氣流動(dòng)下游側(cè)形成。在氧化區(qū)，至少裝載具有氧化活性的催化成分。用同樣的方式公開(kāi)了一種廢氣凈化控制器。文檔編號(hào)B01J23/63GK101111309SQ200680003588公開(kāi)日2008年1月23日申請(qǐng)日期2006年1月19日優(yōu)先權(quán)日2005年1月31日發(fā)明者藤原孝彥,鈴木宏昌申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社