DE19961483B4

DE19961483B4 - Reinigungskatalysator für das Abgas eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE19961483B4
Application number: DE19961483A
Authority: DE
Inventors: Masakazu Kariya Tanaka; Yosiyasu Kariya Andou; Keiji Kariya Ito; Takahiro Kariya Kida
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-12-21
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2008-09-25
Anticipated expiration: 2019-12-21
Also published as: US6713429B1; BE1012807A3; DE19961483A1

Abstract

Reinigungskatalysator (1) für das Abgas eines Verbrennungsmotors mit: einem Monolithträger (10) mit hexagonalen Zellen (15) mit 200 Zellen/inch² oder mehr, in dem die Porosität der die Zellen (15) bildenden Trennwände (11) 25% oder mehr beträgt, und mit einer auf der Oberfläche der Trennwände (11) des Monolithträgers (10) vorgesehenen katalytischen Schicht (2), die eine katalytische Komponente für die Reinigung des Abgases enthält, wobei im Querschnitt der hexagonalen Zellen (15) die Dicke der katalytischen Schicht (2) in ihrem dünnen Abschnitt an jeder Zellenwand der hexagonalen Zellen (15) 10–70 μm beträgt und in jedem ihrer dicken Abschnitte in der Zelle (15) eine Dicke von nicht mehr als das 12-fache der Dicke des dünnen Abschnitts aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Reinigungskatalysator für das von einem Verbrennungsmotor eines Autos abgesonderte Abgas.
Im Stand der Technik werden katalytische Konvertiersysteme als Systeme für die Reinigung des von Automotoren und anderen Verbrennungsmotoren abgesonderten Abgases verwendet. Diese katalytische Konvertiersysteme sind mit einem Träger ausgestattet, auf welchem ein Edelmetall, wie zum Beispiel Platin oder Rhodium in Form eines Katalysators aufgebracht ist, wobei der Katalysator HC, CO, NOx und andere im Abgas vorhandenen Substanzen durch eine Oxidationsreaktion oder eine Oxidoreduktionsreaktion reinigt.
Dieses katalytische Konvertier- bzw. Umwandlungssystem verwendet einen sogenannten Monolithträger, der typischerweise als Basismaterial einen wabenförmigen keramischen Träger mit einer Vielzahl von Zellen (Löchern) umfasst, wobei auf der Innenseite der Zellen des Monolithträgers eine katalytische Komponenten enthaltende katalytische Schicht aufgetragen ist.
Außerdem ist es bei den Monolithträgern des Standes der Technik charakteristisch gewesen, eine quadratische Form als Form für die Zellen zu verwenden. In Bezug auf monolithische Träger mit dieser Art quadratisch geformter Zellen (quadratische Zellen) wurden zur Erhöhung des Wirkungsgrades der Abgasreinigung verschiedene Technologien vorgeschlagen.
Weil zum Beispiel beim Aufbringen des Katalysators üblicherweise ein wasserhaltiger Schlamm mit darin enthaltenen katalytischen Komponenten verwendet wird, ist es von Vorteil, die Feuchtigkeitsabsorption der Trennwände zu erhöhen. Dementsprechend wurde die Verwendung eines Monolithträgers mit erhöhter Porosität der Trennwände und einer erhöhten Feuchtigkeitsabsorption untersucht. Außerdem wurden umfangreiche Forschungsarbeiten über die Dicke der katalytischen Schicht und das Leistungsverhalten des Katalysators durchgeführt. Zum Beispiel wird in der JP 53-149 886 B vorgeschlagen, eine mittlere Schichtdicke der katalytischen Schicht von 50 bis 300 μm zu verwenden, um einen langlebigen Katalysator zu erzeugen, der bei niedrigen Temperaturen wirksam ist. Des weiteren wird in der JP 62-74453 A vorgeschlagen, bei der Ausbildung von zwei Wasch (Ablagerungs-)Schichten eine Gesamtschichtdicke von 30–70 μm zu erzeugen, welches die Reinigungsfähigkeit erhöht und eine rapide Aktivität bei hohen RG (Raumgeschwindigkeits)-Werten zeigt.
Jedoch bezieht sich der ganze oben genannte Stand der Technik auf den Fall, in dem der Katalysator auf einen Monolithkörper mit quadratischen Zellen aufgebracht wird. Andererseits wurden dreieckige, sechseckige und andere Formen für die Zellen anstelle der quadratischen Zellen vorgeschlagen. Weil insbesondere sechseckig geformte Zellen (hexagonale Zellen) sich in geometrischer Hinsicht näher am Kreis befinden als rechteckige Zellen, kann bei diesen Zellen eine gleichmäßigere Aufbringung der katalytischen Schicht erreicht werden als bei quadratischen Zellen. Demzufolge zog die Verwendung von Monolithträgern mit den oben genannten hexagonalen Zellen mehr Aufmerksamkeit auf sich in seiner Eigenschaft als Reinigungskatalysator, der fähig ist, die in den letzten Jahren zunehmend strenger werdenden Emissionsvorschriften zu erfüllen.
Bei der Verwendung eines Monolithträgers mit den oben genannten hexagonalen Zellen werden jedoch Vorschläge erwartet hinsichtlich des optimalen Aufbringungszustandes der katalytischen Schicht.
Die US 43 35 023 A beschreibt einen Reinigungskatalysator für das Abgas eines Verbrennungsmotors mit einem Monolithträger mit hexagonalen Zellen zur Trägerung einer Katalysatorschicht. Die Dicke der auf die hexagonalen Zellen aufgebrachten Katalysatorschicht an den Seiten und in den Ecken des Hexagons variiert jedoch sehr stark, so dass von einer definierten, gleichmäßigen Beschichtung nicht gesprochen werden kann.
Die DE 31 09 295 A1 beschreibt einen keramischen Honigwabenstrukturkörper mit hoher Festigkeit und dessen Einsetzbarkeit als Katalysatorträger zum reinigen der Auspuffgase von Verbrennungsmotoren.
Unter Berücksichtigung der oben genannten Probleme des Standes der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen Katalysator mit Hexagonalzellen aufweisenden Monolithträger zur Reinigung von Abgas zur Verfügung zu stellen, der eine größere Reinigungsfähigkeit als im Fall der Verwendung von Monolithträgern mit quadratischen Zellen gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch einen Katalysator für die Abgasreinigung eines Verbrennungsmotors gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine erläuternde Darstellung der Struktur des katalytischen Konverters gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 eine erläuternde Darstellung der aufgetragenen katalytischen Schicht des Katalysators für Abgasreinigung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 eine erläuternde Darstellung der aufgetragenen katalytischen Schicht des Katalysators für Abgasreinigung eines Vergleichsprodukts gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
4 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Dicke des dünnen Abschnitts der katalytischen Schicht und HC 50% Reinigungszeit gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Dicke des dünnen Abschnitts der katalytischen Schicht und dem THC-Wert im kalten Zustand gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Bei der vorliegenden Erfindung ist zu beachten, dass ein hexagonaler Wabenstruktur-Monolithträger mit den oben genannten spezifischen Zellen/inch² und Porosität verwendet wurde, und, dass auf diesen Träger eine katalytische Schicht mit der oben genannten spezifischen Dicke aufgetragen wurde.
Wie eingangs beschrieben, wird für den oben genannten Monolithträger ein Träger mit sechseckig geformten Zellen (Hexagonalzellen) bei 200 Zellen/inch² oder mehr verwendet. Wenn die oben genannten Hexagonalzellen weniger als 200 Zellen/inch² sind, dann entsteht das Problem einer ausbleibenden Erhöhung der Reinigungsfähigkeit wegen der kleineren Fläche zum Auftragen des Katalysators.
Dementsprechend sind 400 Zellen/inch² oder mehr zu bevorzugen.
Um die oben genannte, hohe Dichte in Zellen/inch² zu erreichen, ist es außerdem von Vorteil, die Dicke der oben genannten Trennwände zu vermindern. Die Dicke der Trennwände in diesem Fall ist zum Beispiel 6 mil (ca. 150–170 μm), wobei die Dicke der Trennwände auf 1,5–4 mil weiter vermindert werden kann.
Außerdem ist bei dem oben genannten Monolithträger die Porosität der die hexagonalen Zellen ausbildenden Trennwände 25% oder mehr. Wenn die Porosität niedriger als 25% ist, dann nimmt die Feuchtigkeitsabsorption der Trennwände ab, welches das Problem steigender Kosten des Katalysatoraufbringungsprozesses zur Folge hat. Bei der Aufbringung des Katalysators wird typischerweise ein Verfahren angewandt, bei dem ein katalytische Komponenten enthaltender Schlamm an die Zelltrennwände aufgebracht und anschließend getrocknet wird, um die oben genannte katalytische Schicht zu erhalten. Wenn in diesem Fall die Porosität niedriger als 25% ist, kann eine ausreichende Feuchtigkeitsabsorption der Trennwände nicht erhalten werden, die Menge des oben genannten aufgetragenen Schlamms pro Vorgang nimmt ab, und mehrere Beschichtungsschritte sind notwendig. Auf der anderen Seite beträgt die obere Grenze der Porosität vorzugsweise 60%, um die Festigkeit der Trennwände aufrechtzuerhalten.
Des weiteren wird die oben genannte katalytische Schicht derart aufgetragen, so dass der dünne Abschnitt der Schicht eine Dicke innerhalb des Bereichs 10–70 μm hat. In diesem Fall bezieht sich der dünne Abschnitt der katalytischen Schicht auf denjenigen Abschnitt, in dem die Dicke am dünnsten ist, nämlich die Dicke der katalytischen Schicht, die in der Mittel einer jeden Seite aufgetragen und am weitesten von den Eckpunkten des Hexagons in den hexagonalen Zellen ist.
Bei einer Dicke des dünnen Abschnitts unter 10 μm entsteht das Problem einer kurzen Lebensdauer des für Abgasreinigung vorgesehenen Katalysators. Wenn andererseits die Dicke des dünnen Abschnitts 70 μm übersteigt und somit zusätzlich mehr von der katalytischen Komponenten aufgetragen wird, wird der das Abgas durchleitende Raum schmäler, so dass im Ergebnis das Problem steigender Druckverluste entsteht. Die oben genannte katalytische Schicht wird außerdem derart aufgetragen, dass die Dicke des dicken Abschnitts das 12-fache der Dicke des oben genannten dünnen Abschnitts nicht übersteigt. In diesem Fall bezieht sich der dicke Abschnitt der oben genannten katalytischen Schicht auf denjenigen Abschnitt, in dem die Dicke am größten ist, nämlich die Dicke der katalytischen Schicht, die in den Winkelspitzen des Hexagons in den hexagonalen Zellen aufgetragen wird.
Die Dicke des dicken Abschnitts wird größer, wenn die Dicke des oben genannten dünnen Abschnitts wächst. Andererseits neigt das Verhältnis des dicken Abschnitts zu dem dünnen Abschnitt größer zu werden, wenn die Dicke des dünnen Abschnitts abnimmt. Wenn die Dicke des dicken Abschnitts das 12-fache der Dicke des oben genannten dünnen Abschnitts übersteigt, entsteht das Problem, dass es schwierig ist, die Dicke des oben genannten dünnen Abschnitts bei 10 μm oder darüber aufrechtzuerhalten.
Beispiele für katalytische Komponente der oben genannten katalytischen Schicht umfassen Edelmetalle wie beispielsweise Platin und Rhodium. Außerdem kann die oben genannte katalytische Schicht aus einer Mischung, zum Beispiel der eingangs genannten katalytischen Komponenten und Aluminiumoxidpulver zusammengesetzt werden. Beispiele für Materialien, die als das oben genannte Monolithmaterial verwendet werden können, umfassen Cordierit und andere Keramiken.
Wie bereits oben beschrieben, wird beim Reinigungskatalysator für das Abgas eines Verbrennungsmotors gemäß der vorliegenden Erfindung ein Monolithträger mit hexagonalen Zellen von 200 Zellen/inch² oder mehr und einer Porosität seiner Trennwände von 25% oder mehr verwendet, wobei der Reinigungskatalysator eine am Monolithträger aufgetragene katalytische Schicht aufweist, wobei die dünnen Abschnitte seiner Trennwände eine Dicke von 10–70 μm aufweisen, währenddessen die Dicke seiner dicken Abschnitte nicht mehr als das 12-fache der Dicke seiner dünnen Abschnitte beträgt.
Dementsprechend, wie in den noch anzugebenden Ausführungsbeispielen im einzelnen beschrieben, ist der Reinigungskatalysator für das Abgas gemäß der vorliegenden Erfindung dazu geeignet, die Reinigungsfähigkeit- bzw. Wirksamkeit bei gleichzeitiger Verringerung des Druckverlustes zu verbessern und zwar mehr als im Fall der Verwendung eines Monolithträgers mit quadratischen Zellen, welcher der Entwicklungstendenz des Standes der Technik entspricht. Außerdem kann die Effizienz, die die anfängliche Verschlechterung des Katalysators nach dem Start seines Einsatzes folgt, auf einem höheren Niveau aufrechterhalten werden als im Fall von Katalysatoren, bei denen ein Monolithträger mit quadratischen Zellen gemäß dem Stand der Technik verwendet wird.
Auf dieser Weise wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Reinigungskatalysator für das Abgas zur Verfügung gestellt, der einen Monolithträger mit hexagonalen Zellen verwendet, welcher Träger dazu geeignet ist, eine solche Reinigungseffizienz zu demonstrieren, die größer ist als im Fall der Verwendung eines Monolithträgers mit quadratischen Zellen.
Die Porosität der oben genannten Trennwände beträgt vorzugsweise 30% oder mehr. Als Ergebnis kann die Feuchtigkeitsabsorption der Trennwände weiter verbessert werden, wodurch eine größere Erleichterung der Aufbringung des Katalysators ermöglicht und die Kosten gesenkt werden.
Vorzugsweise ist die Dicke der oben genannten katalytischen Schicht so, dass der oben genannte dünne Abschnitt 20–50 μm beträgt und der oben genannte dicke Abschnitt eine Dicke aufweist, die verglichen mit derjenigen des oben genannten dünnen Abschnitts größer ist und nicht mehr als das 6-fache der Dicke des oben genannten dünnen Abschnitts beträgt. Im Ergebnis der Dicke des dünnen Abschnitts der oben genannten katalytischen Schicht im Bereich 20–50 μm ist es außerdem möglich, in einer zuverlässigeren Weise die Lebensdauer des Reinigungskatalysators für Abgas aufrechtzuerhalten und den Druckverlust zu unterdrücken.
Indem die Dicke des dicken Abschnitts der oben genannten katalytischen Schicht im Vergleich zu dem oben genannten dünnen Abschnitt größer ist aber nicht mehr als das 6-fache der Dicke des dünnen Abschnitts beträgt, ist es einfacher, die oben genannte Dicke des dünnen Abschnitts innerhalb des optimalen Bereichs aufrechtzuerhalten, während es gleichzeitig möglich ist, die Entstehung einer exzessiven Dicke des dicken Abschnitts zu unterdrücken.
Ausführungsbeispiel 1
Die nachfolgenden Ausführungen vermitteln eine Erläuterung eines Abgas-Reinigungskatalysators eines Verbrennungsmotors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 4.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurden hergestellt ein Abgas-Reinigungskatalysator mit hexagonalen Zellen (Versuchsproben E1 bis E4), der in einem katalytischen Konverter 5 für Autos verwendet wird, sowie ein Reinigungskatalysator mit quadratischen Zellen (Versuchsprobe C1), wie in 1 gezeigt, und die Druckverlust-Charakteristiken dieser Katalysatoren wurden verglichen.
Wie in den 1 und 2 gezeigt, besteht der Abgas-Reinigungskatalysator 1 entsprechend den als Produkte der vorliegenden Erfindung zu verstehenden Versuchproben E1 bis E4 aus einem monolithischen Träger 10, der mit hexagon-förmigen Zellen 15 mit 200 Zellen/inch² oder mehr versehen ist und in dem die Porosität der die oben genannten Zellen 15 bildenden Trennwände 11 25% oder mehr beträgt, wobei die Katalysatorschicht 2 auf der Oberfläche der oben genannten Trennwände 11 des Monolithträgers angeordnet ist und die katalytische Komponente für die Abgasreinigung enthält. Wie in 2 gezeigt, ist die Dicke der katalytischen Schicht 2 so, dass die Dicke A des dünnen Abschnitts 21 10–70 μm beträgt, und die Dicke B des dicken Abschnitts 22 nicht mehr als das 12-fache der Dicke A des dünnen Abschnitts 21 ausmacht. Außerdem ist in 1 die tatsächliche hexagonale Form der Zellen aus Gründen einer zweckmäßigen Zeichnungsgestaltung nicht dargestellt.
Das Nachfolgende bringt eine ausführlichere Erläuterung.
Wie in den 1 und 2 gezeigt, hat der Monolithträger 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Trennwände 11 mit einer Dicke von 6 mil (ca. 150–170 μm) in Form eines hexagonalen Gitters, sowie hexagon-förmige Zellen (hexagonale Zellen 15) mit 400 Zellen/inch². Außerdem besteht dieser Monolithträger 10 aus Keramik mit Cordierit als Hauptbestandteil und einer Porosität der Trennwände 11 von 35%.
Außerdem ist der Monolithträger 10 in Form einer zylindrischen Säule mit einem Außendurchmesser von 93 mm und einer Länge von 147 mm.
Des weiteren wurde das Aufbringen von Katalysator auf den Monolithträger 10 unter Verwendung eines Schlamms durchgeführt, der unter Hinzufügung von Aluminiumoxidpulver und Wasser zu katalytischen Komponenten wie Platin und Rhodium vorbereitet wurde. Dabei wurde der oben genannte Schlamm auf die Trennwände 11 des Monolithträgers 10 aufgetragen, gefolgt von einer Trocknung, um die oben genannte katalytische Schicht 2 auf der Oberfläche der Trennwände 11 vorzusehen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel, wurden vier Arten von Abgas-Reinigungskatalysatoren (Versuchsproben E1 bis E4) hergestellt, in denen die Dicke A des dünnen Abschnitts 21 der katalytischen Schicht 2 im Bereich 26,5–67,5 μm verändert wurde. Insbesondere, war die Dicke A des dünnen Abschnitts 21 der katalytischen Schicht 2 in der Probe E1 – 26,5 μm, in der Probe E2 – 41,5 μm, in der Probe E3 – 57,0 μm, und in der Probe E4 – 67,5 μm.
Außerdem wurde die Dicke B des dicken Abschnitts 22 der katalytischen Schicht 2 innerhalb des Bereiches von nicht mehr als das 6-fache der Dicke A des dünnen Abschnitts 21 in allen Versuchsproben gehalten, d. h. 120 μm bei der Versuchsprobe E1, 135 μm bei der Versuchsprobe E2, 150 μm bei der Versuchsprobe E3 und 160 μm bei der Versuchsprobe E4.
Als nächstes wurde wie in 3 gezeigt, ein Abgas-Reinigungskatalysator in Form der Versuchsprobe C1 unter Verwendung eines Monolithträgers 90 mit rechteckförmigen Zellen (quadratische Zellen) 95 als Vergleichsprodukt gegenüber dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hergestellt.
Wie die 3 zeigt, hat der Monolithträger 90 der Versuchsprobe C1 Trennwände 91 mit einer Dicke von 6 mil (ca. 150–170 μm), und quadratische Zellen 95 mit 410/inch². Außerdem besteht dieser Monolithträger 90 aus Keramik mit Cordierit als Hauptbestandteil, wobei die Porosität der Trennwände 11 genauso wie bei den Vergleichsproben E1 bis E4 35% beträgt. Die äußere Form des Monolithträgers 90 in der Versuchsprobe C1 wurde außerdem in ähnlicher Weise wie die Form des Monolithträgers 10 der Versuchsproben E1 bis E4 gestaltet.
Außerdem wurde die Versuchsprobe C1 mit einer katalytischen Schicht 3 ausgestattet, in welcher die Dicke a des dünnen Abschnitts 31 bei 30 μm und die Dicke b des dicken Abschnitts 32 bei 260 μm lag, wobei der Katalysator unter Verwendung eines Schlamms aufgetragen wurde, der demjenigen im Fall der Versuchsproben E1 bis E4 ähnlich war. Die restlichen sind die gleichen wie die Versuchsproben E1 bis E2.
Als nächster Schritt wurde der Druckverlust einer jeden Versuchsprobe in diesem Ausführungsbeispiel gemessen. Der Druckverlust wurde durch Messung der Differenz zwischen dem Eingangsdruck und dem Ausgangsdruck des Abgases bestimmt, wenn das Abgas durch den katalytischen Konverter mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 1500 l/m durchgeleitet wurde. Die Meßergebnisse sind in 4 gezeigt. In diesem Diagramm ist die Dicke des dünnen Abschnitts der katalytischen Schicht (Versuchsprobe-Nummer) auf der horizontalen Achse, währenddessen der Druckverlust (kPa) auf der vertikalen Achse aufgezeichnet wurde.
Wie der graphischen Darstellung zu entnehmen ist, obwohl die Druckverluste mit steigender Dicke des dünnen Abschnitts der katalytischen Schicht in den Versuchsproben E1 bis E4 als Produkte gemäß der folgenden Erfindung anstiegen, waren die Ergebnisse vorteilhaft, weil der Druckverlust niedriger als denjenigen bei der Versuchsprobe C1 als Verkörperung des Vergleichsprodukts war. Anhand dieser Ergebnisse können die Produkte gemäß der vorliegenden Erfindung mit den hexagonalen Zellen als solche eingeschätzt werden, die geeignet sind, die Druckverlustcharakteristiken im Vergleich zu Produkten des Standes der Technik mit quadratischen Zellen zu verbessern.
Ausführungsbeispiel 2
In diesem Ausführungsbeispiel wurde HC 50% Reinigungszeit gemessen unter Verwendung der Versuchsproben E1 bis E4 und der im Ausführungsbeispiel 1 verwendeten Versuchsprobe C1, wie in 5 gezeigt. Die Messbedingungen waren in Übereinstimmung mit den Bedingungen definiert in LA #4 der 75FTP der Vereinigten Staaten von Amerika. Die Zeit wurde gemessen von dem Zeitpunkt von dem der Motor angelassen wurde bis zum Zeitpunkt indem die HC-Konzentration am Ausgang des katalytischen Konverters 50% der HC-Konzentration am Einlaß erreicht hatte.
Diese Messung wurde außerdem für den Fall A, indem jede Versuchsprobe neu war, entsprechend durchgeführt, sowie im Fall B, indem jede Versuchsprobe bis zu einem Grad verschlechtert wurde, der einer Laufleistung von 80.000 km entspricht. Zusätzlich wurde die Größe des Monolithträgers einer jeden Versuchsprobe verändert, um die Form einer zylindrischen Säule mit Abmessungen mit einem Außendurchmesser von 93 mm und einer Länge von 37 mm zu erreichen.
Die Meßergebnisse sind in 5 gezeigt. In dieser graphischen Darstellung ist die Dicke des dünnen Abschnitts der katalytischen Schicht (Versuchsprobe-Nummer) auf der horizontalen Achse aufgezeichnet, währenddessen die HC 50% Reinigungszeit (Sek.) auf der vertikalen Achse dargestellt wurde, wobei Meßwerte für den anfänglichen (unbenutzten) Zustand A und den verschlechterten Zustand B gezeigt sind.
Wie der graphischen Darstellung entnommen werden kann, waren für den anfänglichen Zustand A und den verschlechterten Zustand B die HC 50% Reinigungszeiten bei den Versuchsproben E1 bis E4 gemäß der folgenden Erfindung kürzer als die Reinigungszeiten der Versuchsprobe C1 als Vergleichsprodukt. Aufbauend auf diese Ergebnisse ist zu entnehmen, daß die Produkte gemäß der folgenden Erfindung auch in Bezug auf eine schnelle Entfaltung der Reinigungseffizienz vorteilhaft sind.
Ausführungsbeispiel 3
In diesem Ausführungsbeispiel, wurde der „cold mold bag"-Wert (THC-Wert) unter Verwendung der im Ausführungsbeispiel 1 verwendeten Versuchsproben E1 bis E4 und der Versuchsprobe C1, wie in 6 gezeigt, gemessen.
Die Meßbedingungen wurden auch in Übereinstimmung mit den Bedingungen in LA #4 der 75FTP der Vereinigten Staaten von Amerika definiert. Das heißt, daß der „cold mold bag"-Wert (g/mile) der LA #4 wurde gemessen, wobei das Ergebnis mit dem Gewichtsfaktor nicht multipliziert wurde. Obwohl hier Gewichtsfaktoren für drei „bag"-Werte (kalt = 0,43 × 3,6/7,5, heiß 1 = 3,9/7,5, und heiß 2 = 0,57 × 3,6/7,5) vorhanden sind, wurde beschlossen die Multiplikatoren in diesem Ausführungsbeispiel wegzulassen. Außerdem wurde die Größe des Monolithträgers einer jeden Versuchsprobe auf die Form einer zylindrischen Säule mit einem Außendurchmesser von 93 mm und einer Länge von 147 mm verändert. Die Meßergebnisse sind in 6 gezeigt. In dieser graphischen Darstellung ist die Dicke des dünnen Abschnitts der katalytischen Schicht (Versuchsprobe-Nummer) auf der horizontalen Achse aufgezeichnet, währenddessen der obengenannte THC-Wert (g/mile) auf der vertikalen Achse dargestellt ist.
Wie dieser graphischen Darstellung zu entnehmen ist, wurden von den Versuchsproben E1 bis E4 gemäß der vorliegenden Erfindung solche THC-Werte demonstriert, die gleich oder besser als diejenigen der Versuchsprobe C1 des Vergleichsproduktes sind. Diese Meßwerte von 0,10 oder niedriger sind als excellente THC-Werte zu bezeichnen.
Wie in einem jeden der oben genannten Ausführungsbeispiele festgestellt werden kann, wurde von den Produkten mit hexagonalen Zellen (Versuchsproben E1 bis E4) gemäß der vorliegenden Erfindung eine solche Effizienz demonstriert, die gleich oder besser war als diejenige des Vergleichsproduktes mit quadratischen Zellen (Versuchsprobe C1) und zwar hinsichtlich aller gemessenen Parameter.
Auf der Grundlage dieser Ergebnisse gestattet die Verwendung eines Monolithträgers mit hexagonalen Zellen mit 200 Zellen/inch² oder mehr (z. B. 410/inch²), mit einer Porosität seiner Trennwände von 25% oder mehr (z. B. 35%) und einer solchen Dicke der katalytischen Schicht, daß die Dicke des dünnen Abschnitts 10–70 μm ist und die Dicke des dicken Abschnitts nicht mehr als das 12-fache der Dicke des dünnen Abschnitts beträgt, eine solche Reinigungseffizienz zu demonstrieren, die höher als diejenige im Fall des Standes der Technik mit quadratischen Zellen ist.
Im Lichte der vorangegangenen Darstellung sind für den Fachmann auf dem Gebiet viele Abwandlungen und Variationen der Erfindung vorstellbar. Aus diesem Grund ist davon auszugehen, daß die Erfindung auch auf andere Weise innerhalb des Umfangs der Ansprüche realisiert werden kann, als bereits im einzelnen gezeigt und beschrieben wurde.

Claims

Reinigungskatalysator (1) für das Abgas eines Verbrennungsmotors mit: einem Monolithträger (10) mit hexagonalen Zellen (15) mit 200 Zellen/inch² oder mehr, in dem die Porosität der die Zellen (15) bildenden Trennwände (11) 25% oder mehr beträgt, und mit einer auf der Oberfläche der Trennwände (11) des Monolithträgers (10) vorgesehenen katalytischen Schicht (2), die eine katalytische Komponente für die Reinigung des Abgases enthält, wobei im Querschnitt der hexagonalen Zellen (15) die Dicke der katalytischen Schicht (2) in ihrem dünnen Abschnitt an jeder Zellenwand der hexagonalen Zellen (15) 10–70 μm beträgt und in jedem ihrer dicken Abschnitte in der Zelle (15) eine Dicke von nicht mehr als das 12-fache der Dicke des dünnen Abschnitts aufweist.
Reinigungskatalysator (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Porosität der Trennwände (11) 30% oder mehr beträgt.
Reinigungskatalysator (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der katalytischen Schicht (2) derart ist, daß die Dicke des dünnen Abschnitts 20–70 μm beträgt und die Dicke des dicken Abschnitts größer als die Dicke des dünnen Abschnitts ist, ohne aber das 6-fache der Dicke des dünnen Abschnitts zu übersteigen.
Reinigungskatalysator (1) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des dicken Abschnitts das 2 bis 6-fache der Dicke des dünnen Abschnitts beträgt.