JP2002276337A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
内燃機関の排気浄化装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】内燃機関（特にディーゼルエンジン）のＰＭ
（パーティキュレート微粒子）の浄化効率を高める。 【解決手段】ディーゼルエンジン１の排気管４に、上流
側から可溶性有機化合物（ＳＯＦ）を吸着・浄化するＳ
ＯＦ浄化機能と排気中の一酸化窒素（ＮＯ）を酸化して
二酸化窒素（ＮＯ2）を生成するＮＯ酸化機能とを有す
る酸化触媒５、排気温度が所定温度未満のとき流入する
排気中のＮＯ2を貯蔵し、所定温度以上のとき貯蔵した
ＮＯ2を放出する機能を有するＮＯｘトラップ触媒８、
排気中のＰＭを捕集するフィルタ６、排気中のＮＯｘを
還元浄化する機能を有したＮＯｘ還元触媒７を順次配置
する。これにより、ＮＯ2を利用してＰＭ特にＣ（ドラ
イスート）の燃焼効率が高められ、フィルタの連続再生
効果が向上する。
（パーティキュレート微粒子）の浄化効率を高める。 【解決手段】ディーゼルエンジン１の排気管４に、上流
側から可溶性有機化合物（ＳＯＦ）を吸着・浄化するＳ
ＯＦ浄化機能と排気中の一酸化窒素（ＮＯ）を酸化して
二酸化窒素（ＮＯ2）を生成するＮＯ酸化機能とを有す
る酸化触媒５、排気温度が所定温度未満のとき流入する
排気中のＮＯ2を貯蔵し、所定温度以上のとき貯蔵した
ＮＯ2を放出する機能を有するＮＯｘトラップ触媒８、
排気中のＰＭを捕集するフィルタ６、排気中のＮＯｘを
還元浄化する機能を有したＮＯｘ還元触媒７を順次配置
する。これにより、ＮＯ2を利用してＰＭ特にＣ（ドラ
イスート）の燃焼効率が高められ、フィルタの連続再生
効果が向上する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気を
浄化する技術に関し、特に、フィルタ及び触媒を用いて
排気中のＰＭを高効率で浄化する技術に関する。
浄化する技術に関し、特に、フィルタ及び触媒を用いて
排気中のＰＭを高効率で浄化する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、内燃機関、特にディーゼルエンジ
ンでは、排気中のＰＭ（カーボンＣ及び可溶性有機化合
物ＳＯＦ）を捕集し、捕集したＰＭを燃焼除去して浄化
するとともに、再度ＰＭを捕集できるようにフィルタを
再生することが、一般的に行われている。
ンでは、排気中のＰＭ（カーボンＣ及び可溶性有機化合
物ＳＯＦ）を捕集し、捕集したＰＭを燃焼除去して浄化
するとともに、再度ＰＭを捕集できるようにフィルタを
再生することが、一般的に行われている。
【０００３】前記フィルタを連続的に再生する技術とし
て、ディーゼル・パーティキュレート・フィルタ（ＤＰ
Ｆ）の上流に、ＮＯをＮＯ2に酸化する酸化触媒を配置
することで、排温が低くともＮＯ2によりＤＰＦに捕集
されたＣ及びＳＯＦを燃焼させる技術がある（特許第３
０１２２４９号）。
て、ディーゼル・パーティキュレート・フィルタ（ＤＰ
Ｆ）の上流に、ＮＯをＮＯ2に酸化する酸化触媒を配置
することで、排温が低くともＮＯ2によりＤＰＦに捕集
されたＣ及びＳＯＦを燃焼させる技術がある（特許第３
０１２２４９号）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、ＤＰＦに捕集されたＣをＮＯ2で燃焼する
とき（Ｃ＋ＮＯ2）の反応速度は、ＳＯＦをＮＯ2で燃焼
するとき（ＳＯＦ＋ＮＯ 2）の反応速度より遅いため、
Ｃの燃焼に使われるＮＯ2量がＳＯＦの燃焼に使われる
ＮＯ2より少なく、結果としてＣが燃焼し難くなるとい
った問題があった。
来技術では、ＤＰＦに捕集されたＣをＮＯ2で燃焼する
とき（Ｃ＋ＮＯ2）の反応速度は、ＳＯＦをＮＯ2で燃焼
するとき（ＳＯＦ＋ＮＯ 2）の反応速度より遅いため、
Ｃの燃焼に使われるＮＯ2量がＳＯＦの燃焼に使われる
ＮＯ2より少なく、結果としてＣが燃焼し難くなるとい
った問題があった。
【０００５】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たものであり、フィルタに捕集されたＰＭのうち、ＳＯ
Ｆ分によるＮＯ2消費を抑えてＣの燃焼を促進すること
により、フィルタの連続再生が良好に行われるようにし
た排気浄化装置を提供することを目的とする。
たものであり、フィルタに捕集されたＰＭのうち、ＳＯ
Ｆ分によるＮＯ2消費を抑えてＣの燃焼を促進すること
により、フィルタの連続再生が良好に行われるようにし
た排気浄化装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このため、請求項1に係
る発明は、内燃機関の排気通路に設置され、流入する排
気中のパーティキュレート粒子（ＰＭ）を捕集するフィ
ルタと、該フィルタの上流側に配置され、流入する排気
中の可溶性有機化合物（ＳＯＦ）を吸着・浄化するＳＯ
Ｆ浄化機能と、流入する排気中の一酸化窒素（ＮＯ）を
酸化して二酸化窒素（ＮＯ2）を生成するＮＯ酸化機能
とを有する触媒を備えることを特徴とする。
る発明は、内燃機関の排気通路に設置され、流入する排
気中のパーティキュレート粒子（ＰＭ）を捕集するフィ
ルタと、該フィルタの上流側に配置され、流入する排気
中の可溶性有機化合物（ＳＯＦ）を吸着・浄化するＳＯ
Ｆ浄化機能と、流入する排気中の一酸化窒素（ＮＯ）を
酸化して二酸化窒素（ＮＯ2）を生成するＮＯ酸化機能
とを有する触媒を備えることを特徴とする。
【０００７】請求項1に係る発明によると、フィルタ上
流側の触媒のＳＯＦ浄化機能により、排気中のＳＯＦを
燃焼除去でき、その結果、該触媒によって生成されたＮ
Ｏ2が、フィルタに捕集されたＣ（ドライスート）の燃
焼に集中的に消費されるので、Ｃ（ドライスート）も効
率良く燃焼除去できる。
流側の触媒のＳＯＦ浄化機能により、排気中のＳＯＦを
燃焼除去でき、その結果、該触媒によって生成されたＮ
Ｏ2が、フィルタに捕集されたＣ（ドライスート）の燃
焼に集中的に消費されるので、Ｃ（ドライスート）も効
率良く燃焼除去できる。
【０００８】また、請求項2に係る発明は、前記フィル
タのＰＭ捕集面上に、前記ＳＯＦ浄化機能と前記ＮＯ酸
化機能とを有する触媒の層が積層されて一体に形成され
ていることを特徴とする。請求項2に係る発明による
と、触媒が、ＰＭ捕集面上にコーティングなどによって
積層することで、フィルタに一体化されるので、装置を
コンパクト化できる。
タのＰＭ捕集面上に、前記ＳＯＦ浄化機能と前記ＮＯ酸
化機能とを有する触媒の層が積層されて一体に形成され
ていることを特徴とする。請求項2に係る発明による
と、触媒が、ＰＭ捕集面上にコーティングなどによって
積層することで、フィルタに一体化されるので、装置を
コンパクト化できる。
【０００９】また、請求項3に係る発明は、前記ＳＯＦ
浄化機能と前記ＮＯ酸化機能とを有する触媒と、該触媒
下流側の前記フィルタとの間に、排気温度が所定温度未
満のとき流入する排気中のＮＯ2を貯蔵し、所定温度以
上のとき貯蔵したＮＯ2を放出する機能を有するＮＯｘ
トラップ触媒を備えることを特徴とする。
浄化機能と前記ＮＯ酸化機能とを有する触媒と、該触媒
下流側の前記フィルタとの間に、排気温度が所定温度未
満のとき流入する排気中のＮＯ2を貯蔵し、所定温度以
上のとき貯蔵したＮＯ2を放出する機能を有するＮＯｘ
トラップ触媒を備えることを特徴とする。
【００１０】請求項3に係る発明によると、フィルタ上
流の触媒で生成されたＮＯ2を、排気温度の低温時にＮ
Ｏｘトラップ触媒に貯蔵しておき、高温になったときに
貯蔵したＮＯ2を放出して、フィルタに供給することに
より、フィルタに捕集されているＰＭを効率良く、燃焼
除去できる。
流の触媒で生成されたＮＯ2を、排気温度の低温時にＮ
Ｏｘトラップ触媒に貯蔵しておき、高温になったときに
貯蔵したＮＯ2を放出して、フィルタに供給することに
より、フィルタに捕集されているＰＭを効率良く、燃焼
除去できる。
【００１１】特に、ディーゼルエンジンでは排温が一般
に低く、低温である頻度が高いため、触媒でＮＯ2が生
成されても低温時には、フィルタに捕集されたＰＭ、特
にＣ（ドライスート）との反応速度が遅く、大部分がド
ライスートの燃焼に供することなく排出されるのを、Ｎ
Ｏｘトラップ触媒によって効果的に防止できる。すなわ
ち、上記のようにＮＯｘトラップ触媒にＮＯ2を貯蔵し
ておくことで、該ＮＯ2が放出される上記所定温度が４
００°Ｃ程度の場合、ＮＯ2放出時にはドライスートと
ＮＯ2との反応も早くなるので、効率よくＰＭを燃焼除
去できる。
に低く、低温である頻度が高いため、触媒でＮＯ2が生
成されても低温時には、フィルタに捕集されたＰＭ、特
にＣ（ドライスート）との反応速度が遅く、大部分がド
ライスートの燃焼に供することなく排出されるのを、Ｎ
Ｏｘトラップ触媒によって効果的に防止できる。すなわ
ち、上記のようにＮＯｘトラップ触媒にＮＯ2を貯蔵し
ておくことで、該ＮＯ2が放出される上記所定温度が４
００°Ｃ程度の場合、ＮＯ2放出時にはドライスートと
ＮＯ2との反応も早くなるので、効率よくＰＭを燃焼除
去できる。
【００１２】特に、このような排気温度条件の場合に
は、特開平８−３３８２２９号公報に開示されるような
従来提案では、フィルタ入口位置でＮＯｘがＮ2にまで
還元されるため、ＰＭを燃焼除去できなくなる。本発明
におけるＮＯｘトラップ触媒ではＮＯｘ還元能を有さ
ず、ＮＯ2の形態のままＰＭ粒子と接触できるため、Ｐ
Ｍを燃焼除去できるのである。排気温度が３００°Ｃ以
上４２０°Ｃ以下、好ましくは３５０°Ｃ以上４００°
Ｃ以下の範囲に含まれる特性のＮＯｘトラップ触媒を用
いることで期待する上記効果はより一層有効に発揮でき
る。
は、特開平８−３３８２２９号公報に開示されるような
従来提案では、フィルタ入口位置でＮＯｘがＮ2にまで
還元されるため、ＰＭを燃焼除去できなくなる。本発明
におけるＮＯｘトラップ触媒ではＮＯｘ還元能を有さ
ず、ＮＯ2の形態のままＰＭ粒子と接触できるため、Ｐ
Ｍを燃焼除去できるのである。排気温度が３００°Ｃ以
上４２０°Ｃ以下、好ましくは３５０°Ｃ以上４００°
Ｃ以下の範囲に含まれる特性のＮＯｘトラップ触媒を用
いることで期待する上記効果はより一層有効に発揮でき
る。
【００１３】また、請求項4に係る発明は、前記フィル
タのＰＭ捕集面上に、前記ＮＯｘトラップ触媒の層を間
に介して、前記ＳＯＦ浄化機能と前記ＮＯ酸化機能とを
有する触媒が、順次積層されて一体に形成されているこ
とを特徴とする。請求項4に係る発明によると、前記２
種類の触媒が、フィルタのＰＭ捕集面上に順次積層し
て、フィルタに一体化されるので、装置を極力コンパク
ト化できる。
タのＰＭ捕集面上に、前記ＮＯｘトラップ触媒の層を間
に介して、前記ＳＯＦ浄化機能と前記ＮＯ酸化機能とを
有する触媒が、順次積層されて一体に形成されているこ
とを特徴とする。請求項4に係る発明によると、前記２
種類の触媒が、フィルタのＰＭ捕集面上に順次積層し
て、フィルタに一体化されるので、装置を極力コンパク
ト化できる。
【００１４】また、請求項5に係る発明は、前記ＳＯＦ
浄化機能と前記ＮＯ酸化機能とを有する触媒は、平均細
孔径５０ｎｍ以下のメソ孔を有し、かつ２５０ｍ2／ｇ
以上の比表面積を有する多孔材を備えることを特徴とす
る。請求項5に係る発明によると、上記のように、孔径
および比表面積を設定することで、触媒のＳＯＦ吸着機
能を高めることができる。
浄化機能と前記ＮＯ酸化機能とを有する触媒は、平均細
孔径５０ｎｍ以下のメソ孔を有し、かつ２５０ｍ2／ｇ
以上の比表面積を有する多孔材を備えることを特徴とす
る。請求項5に係る発明によると、上記のように、孔径
および比表面積を設定することで、触媒のＳＯＦ吸着機
能を高めることができる。
【００１５】また、請求項6に係る発明は、前記多孔材
は、珪素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａ１）、ジルコニウ
ム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）か
ら選ばれた１種以上の元素の酸化物からなる多孔体であ
ることを特徴とする。請求項6に係る発明によると、排
気中のＳＯＦは、分子径が大きいため、その捕捉効率を
高めるには、高比表面積、高細孔容積を有する多孔体が
有効であり、該ＳＯＦ成分の分子径に見合った大きな細
孔径のメソ孔を有する材料として、上記酸化物が適す
る。
は、珪素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａ１）、ジルコニウ
ム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）か
ら選ばれた１種以上の元素の酸化物からなる多孔体であ
ることを特徴とする。請求項6に係る発明によると、排
気中のＳＯＦは、分子径が大きいため、その捕捉効率を
高めるには、高比表面積、高細孔容積を有する多孔体が
有効であり、該ＳＯＦ成分の分子径に見合った大きな細
孔径のメソ孔を有する材料として、上記酸化物が適す
る。
【００１６】また、請求項7に係る発明は、前記フィル
タ上に、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａ
ｇ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、マンガン（Ｍ
ｎ）、鉄（Ｆｅ）、アルカリ、アルカリ土類、希土類か
ら選ばれた１種以上の元素を担持したことを特徴とす
る。請求項7に係る発明によると、フィルタ上に担持さ
れた元素（触媒成分）により、フィルタ内部で排気中の
気体状可燃成分を燃焼させ、その燃焼熱によりＮＯ2と
Ｃ（ドライスート）との反応を促進させることができ
る。ここで、気体状可燃成分とは、沸点の比較的低い通
常の炭化水素成分であり、２００°Ｃ以上の温度があれ
ば、前記触媒成分により酸化することができる。
タ上に、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａ
ｇ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、マンガン（Ｍ
ｎ）、鉄（Ｆｅ）、アルカリ、アルカリ土類、希土類か
ら選ばれた１種以上の元素を担持したことを特徴とす
る。請求項7に係る発明によると、フィルタ上に担持さ
れた元素（触媒成分）により、フィルタ内部で排気中の
気体状可燃成分を燃焼させ、その燃焼熱によりＮＯ2と
Ｃ（ドライスート）との反応を促進させることができ
る。ここで、気体状可燃成分とは、沸点の比較的低い通
常の炭化水素成分であり、２００°Ｃ以上の温度があれ
ば、前記触媒成分により酸化することができる。
【００１７】また、請求項8に係る発明は、前記ＮＯｘ
トラップ触媒は、貴金属を含有せず、ナトリウム（Ｎ
ａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カリウム（Ｋ）、ニッケ
ル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）から選ばれた１種以上の
元素を含有することを特徴とする。請求項8に係る発明
によると、上記貴金属以外の元素をＮＯｘトラップ触媒
の触媒として含有することにより、貯蔵したＮＯｘを放
出できる温度が比較的低くなり（４２０°Ｃ以下）、排
気温度が低いディーゼルエンジンなどでも高温条件で、
ＮＯｘが放出されてフィルタに捕集されたＣを燃焼除去
することができる。
トラップ触媒は、貴金属を含有せず、ナトリウム（Ｎ
ａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カリウム（Ｋ）、ニッケ
ル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）から選ばれた１種以上の
元素を含有することを特徴とする。請求項8に係る発明
によると、上記貴金属以外の元素をＮＯｘトラップ触媒
の触媒として含有することにより、貯蔵したＮＯｘを放
出できる温度が比較的低くなり（４２０°Ｃ以下）、排
気温度が低いディーゼルエンジンなどでも高温条件で、
ＮＯｘが放出されてフィルタに捕集されたＣを燃焼除去
することができる。
【００１８】また、請求項9に係る発明は、前記ＮＯｘ
トラップ触媒は、Ｎａ，Ｍｇ，Ｋ，Ｎｉ，Ｍｎから選ば
れた１種以上の元素を、比表面積が１８０ｍ2／ｇ以上
の耐火性無機酸化物に５ｗｔ％以上30ｗｔ％以下となる
ように担持、含有させて得られることを特徴とする。請
求項9に係る発明によると、前記ＮＯｘ貯蔵用の元素
が、比表面積が１８０ｍ2／ｇ以上の耐火性無機酸化物
に５ｗｔ％未満では、貯蔵サイトが少なくなるため十分
な貯蔵効果が得られず、また、30ｗｔを超えると比表面
積が低下して、やはり、貯蔵サイトが少なくなって十分
な貯蔵効果が得られなくなるので、上記の範囲に設定す
ることで良好な貯蔵効果を得られる。
トラップ触媒は、Ｎａ，Ｍｇ，Ｋ，Ｎｉ，Ｍｎから選ば
れた１種以上の元素を、比表面積が１８０ｍ2／ｇ以上
の耐火性無機酸化物に５ｗｔ％以上30ｗｔ％以下となる
ように担持、含有させて得られることを特徴とする。請
求項9に係る発明によると、前記ＮＯｘ貯蔵用の元素
が、比表面積が１８０ｍ2／ｇ以上の耐火性無機酸化物
に５ｗｔ％未満では、貯蔵サイトが少なくなるため十分
な貯蔵効果が得られず、また、30ｗｔを超えると比表面
積が低下して、やはり、貯蔵サイトが少なくなって十分
な貯蔵効果が得られなくなるので、上記の範囲に設定す
ることで良好な貯蔵効果を得られる。
【００１９】また、請求項１０に係る発明は、排気温度
を、前記ＮＯｘトラップ触媒に排気中のＮＯ2を貯蔵す
る温度と、貯蔵したＮＯ2を放出する温度とに、周期的
に変化させる制御を行うことを特徴とする。請求項１０
に係る発明によると、上記排気温度制御によって、ＮＯ
ｘトラップ触媒へのＮＯｘの貯蔵と放出が繰り返され、
ＰＭの燃焼を効率良く行うことができる。また、フィル
タのＰＭ捕集量及びＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘ貯蔵量
に応じて、排温制御を行えば、ＰＭ燃焼処理に最適なＮ
Ｏ2利用量を設計できるため、ＮＯ2利用効率を格段に高
めることができる。
を、前記ＮＯｘトラップ触媒に排気中のＮＯ2を貯蔵す
る温度と、貯蔵したＮＯ2を放出する温度とに、周期的
に変化させる制御を行うことを特徴とする。請求項１０
に係る発明によると、上記排気温度制御によって、ＮＯ
ｘトラップ触媒へのＮＯｘの貯蔵と放出が繰り返され、
ＰＭの燃焼を効率良く行うことができる。また、フィル
タのＰＭ捕集量及びＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘ貯蔵量
に応じて、排温制御を行えば、ＰＭ燃焼処理に最適なＮ
Ｏ2利用量を設計できるため、ＮＯ2利用効率を格段に高
めることができる。
【００２０】また、請求項１１に係る発明は、前記フィ
ルタの下流側に、ＮＯｘを還元浄化する機能を有したＮ
Ｏｘ還元触媒を配置したことを特徴とする。請求項１１
に係る発明によると、ＰＭを燃焼した後に排出されるＮ
Ｏｘを、ＮＯｘ還元触媒によって還元浄化処理すること
ができる。
ルタの下流側に、ＮＯｘを還元浄化する機能を有したＮ
Ｏｘ還元触媒を配置したことを特徴とする。請求項１１
に係る発明によると、ＰＭを燃焼した後に排出されるＮ
Ｏｘを、ＮＯｘ還元触媒によって還元浄化処理すること
ができる。
【００２１】また、請求項１２に係る発明は、前記フィ
ルタの下流側に、ＮＯｘを還元浄化する機能を有したＮ
Ｏｘ還元触媒を配置すると共に、前記排気温度を、前記
ＮＯｘトラップ触媒に貯蔵したＮＯ2を放出する温度と
したときに、前記ＮＯｘを還元浄化する機能を有したＮ
Ｏｘ還元触媒の入口における排気空燃比をストイキまた
はリッチに制御することを特徴とする。
ルタの下流側に、ＮＯｘを還元浄化する機能を有したＮ
Ｏｘ還元触媒を配置すると共に、前記排気温度を、前記
ＮＯｘトラップ触媒に貯蔵したＮＯ2を放出する温度と
したときに、前記ＮＯｘを還元浄化する機能を有したＮ
Ｏｘ還元触媒の入口における排気空燃比をストイキまた
はリッチに制御することを特徴とする。
【００２２】請求項１２に係る発明によると、ＮＯｘト
ラップ触媒に貯蔵したＮＯ2を放出する排気温度とする
ことで、ＰＭ特にＣの燃焼浄化効率を高めつつ、フィル
タから放出される余剰のＮＯ2をＮＯｘ還元触媒に流入
する前に、リッチ化された排気によってある程度還元浄
化しておくことで、ＮＯｘ還元触媒の負担を軽減し、Ｎ
Ｏｘ浄化効率をより高めることができる。
ラップ触媒に貯蔵したＮＯ2を放出する排気温度とする
ことで、ＰＭ特にＣの燃焼浄化効率を高めつつ、フィル
タから放出される余剰のＮＯ2をＮＯｘ還元触媒に流入
する前に、リッチ化された排気によってある程度還元浄
化しておくことで、ＮＯｘ還元触媒の負担を軽減し、Ｎ
Ｏｘ浄化効率をより高めることができる。
【００２３】また、請求項１３に係る発明は、前記ＮＯ
ｘ還元触媒の層が、前記フィルタの排気出口面上に積層
されていることを特徴とする。請求項１３に係る発明に
よると、前記ＮＯｘ還元触媒が、フィルタに一体化され
るので、装置をコンパクト化できる。
ｘ還元触媒の層が、前記フィルタの排気出口面上に積層
されていることを特徴とする。請求項１３に係る発明に
よると、前記ＮＯｘ還元触媒が、フィルタに一体化され
るので、装置をコンパクト化できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る排気浄化装置
について説明する。本装置の基本的な構成は、内燃機関
の排気通路の上流側から、ＳＯＦ（可溶性有機化合物）
を吸着・浄化するＳＯＦ浄化機能と、ＮＯを酸化してＮ
Ｏ2を生成するＮＯ酸化機能とを有する触媒（以下、酸
化触媒と称す）と、ＰＭを捕集するためのフィルタとを
順次配置したものである。
について説明する。本装置の基本的な構成は、内燃機関
の排気通路の上流側から、ＳＯＦ（可溶性有機化合物）
を吸着・浄化するＳＯＦ浄化機能と、ＮＯを酸化してＮ
Ｏ2を生成するＮＯ酸化機能とを有する触媒（以下、酸
化触媒と称す）と、ＰＭを捕集するためのフィルタとを
順次配置したものである。
【００２５】上流側の酸化触媒には、触媒容積１リット
ル当たり１．３ｇ以上５ｇ以下の量の貴金属（例えばＰ
ｔ）を含有させる。すなわち、１．３ｇ／Ｌ未満の貴金
属量では２００°Ｃあるいはそれ以下の低温域でのＨ
Ｃ，ＣＯ，ＳＯＦの浄化率が不十分になるとともに、２
００〜２５０°Ｃの温度域ではＮＯｘの還元反応が進
み、ＮＯｘが消費されてしまう。一方、Ｐｔ含有量が５
ｇ／Ｌを超えるとＳＯＦによるＮＯｘ還元反応も起こ
り、やはりＮＯｘを消費してしまう。そこで、低温酸化
活性とＮＯ2生成を両立させるには１．３ｇ／Ｌ以上５
ｇ／Ｌ以下の貴金属（Ｐｔ）担持量を選ぶのが好まし
い。
ル当たり１．３ｇ以上５ｇ以下の量の貴金属（例えばＰ
ｔ）を含有させる。すなわち、１．３ｇ／Ｌ未満の貴金
属量では２００°Ｃあるいはそれ以下の低温域でのＨ
Ｃ，ＣＯ，ＳＯＦの浄化率が不十分になるとともに、２
００〜２５０°Ｃの温度域ではＮＯｘの還元反応が進
み、ＮＯｘが消費されてしまう。一方、Ｐｔ含有量が５
ｇ／Ｌを超えるとＳＯＦによるＮＯｘ還元反応も起こ
り、やはりＮＯｘを消費してしまう。そこで、低温酸化
活性とＮＯ2生成を両立させるには１．３ｇ／Ｌ以上５
ｇ／Ｌ以下の貴金属（Ｐｔ）担持量を選ぶのが好まし
い。
【００２６】さらに、この酸化触媒には、平均細孔径が
５０ｎｍ以下のメソ孔を有し、かつ２５０ｍ2／ｇ以上
の比表面積を有する多孔材を含有させる。具体例として
は、いわゆる、メソポーラスシリカ、メソポーラスアル
ミナ、メソポーラスジルコニア、メソポーラスチタニア
等と称せられる酸化物多孔体があげられ、例えば、界面
活性剤を用いてゾルゲル法によって得ることができる。
また、モルデナイト、ＭＦＩ、フェリエライト、ゼオラ
イトβ等のゼオライトや、ヘクトライト、モンモリロナ
イト等の層状粘土鉱物も用いることができる。これらの
多孔体添加効果は、フィルタ前でＳＯＦを効率よく、し
かもできるだけ多く吸着捕捉するとともに、気相酸素を
利用してＳＯＦ成分を酸化除去することにより、フィル
タでのＰＭ燃焼におけるＮＯ2の有効利用率を高めるこ
とが狙いである。
５０ｎｍ以下のメソ孔を有し、かつ２５０ｍ2／ｇ以上
の比表面積を有する多孔材を含有させる。具体例として
は、いわゆる、メソポーラスシリカ、メソポーラスアル
ミナ、メソポーラスジルコニア、メソポーラスチタニア
等と称せられる酸化物多孔体があげられ、例えば、界面
活性剤を用いてゾルゲル法によって得ることができる。
また、モルデナイト、ＭＦＩ、フェリエライト、ゼオラ
イトβ等のゼオライトや、ヘクトライト、モンモリロナ
イト等の層状粘土鉱物も用いることができる。これらの
多孔体添加効果は、フィルタ前でＳＯＦを効率よく、し
かもできるだけ多く吸着捕捉するとともに、気相酸素を
利用してＳＯＦ成分を酸化除去することにより、フィル
タでのＰＭ燃焼におけるＮＯ2の有効利用率を高めるこ
とが狙いである。
【００２７】また、上記フィルタとしては、各種構造を
有するものが有効であり、例えば、セラミック繊維の織
布または不織布からなる深層濾過型のフィルタ、セラミ
ックハニカムの通路を交互に目詰めしたウォールフロー
タイプのフィルタ等を用いることができる。上記基本的
な構成に加えて、前記酸化触媒とフィルタとの間に、排
気温度が所定温度未満のとき流入する排気中のＮＯ2を
貯蔵し、所定温度以上のとき貯蔵したＮＯ2を放出する
機能を有するＮＯｘトラップ触媒を配置することで、Ｎ
Ｏ2の有効利用率をさらに高めることができる。この場
合、上流側に配置された酸化触媒は、ＮＯｘトラップ触
媒のＮＯ2貯蔵能力を促進させることができるという相
乗効果を有する。すなわち、前記酸化触媒は、ＳＯＦの
みならず、低沸点のＨＣ類を吸着、酸化することができ
る。該還元成分は、容易にＮＯｘ貯蔵材表面に吸着し、
ＮＯｘの貯蔵を阻害する。そのため、ＮＯｘ貯蔵の前段
で該還元成分を除去することにより、ＮＯｘトラップ触
媒へのＮＯｘ貯蔵効果を最大限発揮させることができ、
同時に、還元成分の燃焼による排温上昇効果等も期待で
きる。
有するものが有効であり、例えば、セラミック繊維の織
布または不織布からなる深層濾過型のフィルタ、セラミ
ックハニカムの通路を交互に目詰めしたウォールフロー
タイプのフィルタ等を用いることができる。上記基本的
な構成に加えて、前記酸化触媒とフィルタとの間に、排
気温度が所定温度未満のとき流入する排気中のＮＯ2を
貯蔵し、所定温度以上のとき貯蔵したＮＯ2を放出する
機能を有するＮＯｘトラップ触媒を配置することで、Ｎ
Ｏ2の有効利用率をさらに高めることができる。この場
合、上流側に配置された酸化触媒は、ＮＯｘトラップ触
媒のＮＯ2貯蔵能力を促進させることができるという相
乗効果を有する。すなわち、前記酸化触媒は、ＳＯＦの
みならず、低沸点のＨＣ類を吸着、酸化することができ
る。該還元成分は、容易にＮＯｘ貯蔵材表面に吸着し、
ＮＯｘの貯蔵を阻害する。そのため、ＮＯｘ貯蔵の前段
で該還元成分を除去することにより、ＮＯｘトラップ触
媒へのＮＯｘ貯蔵効果を最大限発揮させることができ、
同時に、還元成分の燃焼による排温上昇効果等も期待で
きる。
【００２８】また、フィルタ下流側にＮＯｘ還元触媒を
配置することにより、ＮＯｘ浄化性能を高めることがで
きる。該ＮＯｘ還元触媒はＮＯｘを吸着及び還元する機
能を有するが、例えば、Ｐｔを含有させ、かつアルカ
リ、アルカリ土類及び希土類から選ばれた１種以上の元
素を含有する触媒も有効である。これは、フィルタ上に
貯まったＰＭ分を浄化する際に多量に発生するＮＯｘを
浄化するために吸着及び還元能力を高めるためである。
したがって、本ＮＯｘ還元触媒は、フィルタの下流側に
設置するが、フィルタの排気出口側にコーティングして
も有効である。
配置することにより、ＮＯｘ浄化性能を高めることがで
きる。該ＮＯｘ還元触媒はＮＯｘを吸着及び還元する機
能を有するが、例えば、Ｐｔを含有させ、かつアルカ
リ、アルカリ土類及び希土類から選ばれた１種以上の元
素を含有する触媒も有効である。これは、フィルタ上に
貯まったＰＭ分を浄化する際に多量に発生するＮＯｘを
浄化するために吸着及び還元能力を高めるためである。
したがって、本ＮＯｘ還元触媒は、フィルタの下流側に
設置するが、フィルタの排気出口側にコーティングして
も有効である。
【００２９】［実施例］以下、本発明を実施例及び比較
例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例
に限定されるものではない。 実施例１ 本発明に係る排気浄化装置の実施例１を図１に示す。図
において、エンジン１は、コモンレールシステムを備え
た４気筒−２．５Ｌの直噴型ディーゼルエンジンであ
る。エンジン１の吸気管２には吸気絞り弁３が設けられ
ており、供給空気量を制御できるようになっている。エ
ンジン１の排気管４には、容量１．５Ｌのハニカム型の
酸化触媒５と、容量２．５Ｌのセラミック製ハニカム型
のフィルタ６が直列に設定され、さらにその下流には容
量１．７Ｌのハニカム型でＮＯｘを吸着及び還元する機
能を有するＮＯｘ還元触媒７が設置されている。
例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例
に限定されるものではない。 実施例１ 本発明に係る排気浄化装置の実施例１を図１に示す。図
において、エンジン１は、コモンレールシステムを備え
た４気筒−２．５Ｌの直噴型ディーゼルエンジンであ
る。エンジン１の吸気管２には吸気絞り弁３が設けられ
ており、供給空気量を制御できるようになっている。エ
ンジン１の排気管４には、容量１．５Ｌのハニカム型の
酸化触媒５と、容量２．５Ｌのセラミック製ハニカム型
のフィルタ６が直列に設定され、さらにその下流には容
量１．７Ｌのハニカム型でＮＯｘを吸着及び還元する機
能を有するＮＯｘ還元触媒７が設置されている。
【００３０】前記酸化触媒５は、ＣＯ，ＨＣ及びＳＯＦ
分を吸着、酸化する機能を有し、例えば以下のようにし
て得られる。Ｐｔ濃度が約４ｗｔ％のジニトロジアンミ
ンＰｔ水溶液を用い、含浸法によって比表面積２２０ｍ
2／ｇのγアルミナを主成分とする活性アルミナにＰｔ
を３．５ｗｔ％担持させる。このＰｔ／γアルミナ粉末
を、比表面積約８３０ｍ2／ｇ、平均細孔径約３．２ｎ
ｍのポーラスシリカ及び比表面積４５０ｍ2／ｇのゼオ
ライトβの重量比５０／５０の混合粉とベーマイト粉末
とともに４：３：１の重量比で混合し、さらに硝酸酸性
アルミナゾルを１ｗｔ％加え、水と混合し、直径７ｍｍ
のアルミナボールを入れた磁性ボールミルポット中で６
０分間混合してスラリー液を得る。該スラリーを１平方
インチ当たり４００セルの通気孔を有するコージェライ
トハニカム１．５Ｌにコーティング、乾燥、焼成の過程
を経て、ＣＯ，ＨＣ及びＳＯＦ分を吸着、酸化する機能
を有するハニカム触媒を得る。
分を吸着、酸化する機能を有し、例えば以下のようにし
て得られる。Ｐｔ濃度が約４ｗｔ％のジニトロジアンミ
ンＰｔ水溶液を用い、含浸法によって比表面積２２０ｍ
2／ｇのγアルミナを主成分とする活性アルミナにＰｔ
を３．５ｗｔ％担持させる。このＰｔ／γアルミナ粉末
を、比表面積約８３０ｍ2／ｇ、平均細孔径約３．２ｎ
ｍのポーラスシリカ及び比表面積４５０ｍ2／ｇのゼオ
ライトβの重量比５０／５０の混合粉とベーマイト粉末
とともに４：３：１の重量比で混合し、さらに硝酸酸性
アルミナゾルを１ｗｔ％加え、水と混合し、直径７ｍｍ
のアルミナボールを入れた磁性ボールミルポット中で６
０分間混合してスラリー液を得る。該スラリーを１平方
インチ当たり４００セルの通気孔を有するコージェライ
トハニカム１．５Ｌにコーティング、乾燥、焼成の過程
を経て、ＣＯ，ＨＣ及びＳＯＦ分を吸着、酸化する機能
を有するハニカム触媒を得る。
【００３１】また、前記フィルタ６は、例えば、ＳｉＣ
からなり、１平方インチ当たり約２００セルの通気孔に
対し、隣接するセルの通気孔の上流端と下流端とを交互
に目詰めをして得られたフィルタであり、通気孔間を仕
切る隔壁が、平均約１０μｍの気孔径を有し、下流端が
目詰めされた通気孔内に流入した排気が、前記隔壁の気
孔を介して隣接する通気孔に流出する際に、排気中のＰ
Ｍを隔壁表面に捕集する。
からなり、１平方インチ当たり約２００セルの通気孔に
対し、隣接するセルの通気孔の上流端と下流端とを交互
に目詰めをして得られたフィルタであり、通気孔間を仕
切る隔壁が、平均約１０μｍの気孔径を有し、下流端が
目詰めされた通気孔内に流入した排気が、前記隔壁の気
孔を介して隣接する通気孔に流出する際に、排気中のＰ
Ｍを隔壁表面に捕集する。
【００３２】また、前記ＮＯｘ還元触媒７は、例えば以
下のようにして得られる。上記酸化触媒と同様の製法を
用いて１平方インチ当たり約４００セルの通気孔を有す
る１．７ＬのコージェライトハニカムにＰｔ及びＲｈを
担持した活性アルミナ層を形成させる。次いで、含浸法
により該ハニカム触媒にＢａ及びＮａを担持させること
により、ＮＯｘ還元触媒が得られる。
下のようにして得られる。上記酸化触媒と同様の製法を
用いて１平方インチ当たり約４００セルの通気孔を有す
る１．７ＬのコージェライトハニカムにＰｔ及びＲｈを
担持した活性アルミナ層を形成させる。次いで、含浸法
により該ハニカム触媒にＢａ及びＮａを担持させること
により、ＮＯｘ還元触媒が得られる。
【００３３】実施例２ 図２に示すように、上記実施例１の構成において、前記
酸化触媒５とフィルタ６の間に、排気温度が所定温度未
満のとき流入する排気中のＮＯ2を貯蔵し、所定温度以
上のとき貯蔵したＮＯ2を放出する機能を有するＮＯｘ
トラップ触媒８を設置して構成される。
酸化触媒５とフィルタ６の間に、排気温度が所定温度未
満のとき流入する排気中のＮＯ2を貯蔵し、所定温度以
上のとき貯蔵したＮＯ2を放出する機能を有するＮＯｘ
トラップ触媒８を設置して構成される。
【００３４】前記ＮＯｘトラップ触媒８は、例えば以下
のようにして得られる。硝酸ナトリウム水溶液を用い、
含浸法によって比表面積２２０ｍ2／ｇのγアルミナを
主成分とする活性アルミナにＮａを約１０ｗｔ％担持す
る。このＮａ／γアルミナ粉末に硝酸酸性アルミナゾル
を１ｗｔ％加え、水と混合し、直径７ｍｍのアルミナボ
ールを入れた磁性ボールミルポット中で６０分間混合し
てスラリー液を得る。該スラリーを１平方インチ当たり
約４００セルの通気孔を有するコージェライトハニカム
０．５Ｌにコーティングし、乾燥、焼成の過程を経てＮ
Ｏｘトラップ触媒が得られる。
のようにして得られる。硝酸ナトリウム水溶液を用い、
含浸法によって比表面積２２０ｍ2／ｇのγアルミナを
主成分とする活性アルミナにＮａを約１０ｗｔ％担持す
る。このＮａ／γアルミナ粉末に硝酸酸性アルミナゾル
を１ｗｔ％加え、水と混合し、直径７ｍｍのアルミナボ
ールを入れた磁性ボールミルポット中で６０分間混合し
てスラリー液を得る。該スラリーを１平方インチ当たり
約４００セルの通気孔を有するコージェライトハニカム
０．５Ｌにコーティングし、乾燥、焼成の過程を経てＮ
Ｏｘトラップ触媒が得られる。
【００３５】実施例３ 実施例２において、酸化触媒５に用いたポーラスシリカ
を比表面積約６８０ｍ 2／ｇ、平均細孔径約４．４ｎｍ
のポーラスアルミナに換え、それ以外は同様にして、実
施例３の装置を構成する。 実施例４ 実施例２において、ＮＯｘトラップ触媒８のＮａをＫに
換え、それ以外は同様にして、実施例４の装置を構成す
る。
を比表面積約６８０ｍ 2／ｇ、平均細孔径約４．４ｎｍ
のポーラスアルミナに換え、それ以外は同様にして、実
施例３の装置を構成する。 実施例４ 実施例２において、ＮＯｘトラップ触媒８のＮａをＫに
換え、それ以外は同様にして、実施例４の装置を構成す
る。
【００３６】実施例５ 実施例２において、ＮＯｘトラップ触媒８のＮａをＮａ
＋Ｍｇに換え、それ以外は同様にして、実施例５の装置
を構成する。 実施例６ 実施例２において、ＮＯｘトラップ触媒８のＮａをＫ＋
Ｎｉ＋Ｍｎに換え、それ以外は同様にして、実施例６の
装置を構成する。
＋Ｍｇに換え、それ以外は同様にして、実施例５の装置
を構成する。 実施例６ 実施例２において、ＮＯｘトラップ触媒８のＮａをＫ＋
Ｎｉ＋Ｍｎに換え、それ以外は同様にして、実施例６の
装置を構成する。
【００３７】実施例７ 実施例２において、酸化触媒５に用いたポーラスシリカ
とゼオライトβの混合粉を、比表面積約３９０ｍ2／ｇ
のＭＦＩゼオライト及び約３６０ｍ2／ｇのモルデナイ
ト混合粉に換え、それ以外は同様にして、実施例７の装
置を構成する。 比較例 図３に示すように、実施例１において、フィルタ６とＮ
Ｏｘ還元触媒７の配置を逆にし、ＮＯｘ還元触媒７をフ
ィルタ６の上流に配置したものである。
とゼオライトβの混合粉を、比表面積約３９０ｍ2／ｇ
のＭＦＩゼオライト及び約３６０ｍ2／ｇのモルデナイ
ト混合粉に換え、それ以外は同様にして、実施例７の装
置を構成する。 比較例 図３に示すように、実施例１において、フィルタ６とＮ
Ｏｘ還元触媒７の配置を逆にし、ＮＯｘ還元触媒７をフ
ィルタ６の上流に配置したものである。
【００３８】［試験例］コモンレールシステムを備えた
４気筒２．５Ｌの直噴型ディーゼルンジンを設置したエ
ンジンダイナモ装置を用いて、前記各実施例及び比較例
に係る装置（触媒−フィルタシステム）のＰＭ、ＮＯ
ｘ、ＣＯ、ＨＣの浄化性能及び圧力損失を測定した。本
評価装置では、システム入口の排気温度は、エンジンの
負荷、吸気絞り及びコモンレールシステムによるアフタ
ーインジェクションにより制御できるようになってい
る。
４気筒２．５Ｌの直噴型ディーゼルンジンを設置したエ
ンジンダイナモ装置を用いて、前記各実施例及び比較例
に係る装置（触媒−フィルタシステム）のＰＭ、ＮＯ
ｘ、ＣＯ、ＨＣの浄化性能及び圧力損失を測定した。本
評価装置では、システム入口の排気温度は、エンジンの
負荷、吸気絞り及びコモンレールシステムによるアフタ
ーインジェクションにより制御できるようになってい
る。
【００３９】かかるシステムの性能評価法は、フィルタ
部の入口温度を１５０°Ｃで５分保持した後、４００°
Ｃで４０秒間保持するパターンを繰り返す過渡性能評価
法を用いた。このとき、４００°Ｃで４０秒間保持する
間に５秒間の吸気絞りとコモンレールシステムによるア
フターインジェクションで、ＮＯｘ還元触媒入口におけ
る排気中のＡ／Ｆを１３．２まで移行させた。本評価試
験において用いた軽油はスウェーデンクラス１軽油であ
る。
部の入口温度を１５０°Ｃで５分保持した後、４００°
Ｃで４０秒間保持するパターンを繰り返す過渡性能評価
法を用いた。このとき、４００°Ｃで４０秒間保持する
間に５秒間の吸気絞りとコモンレールシステムによるア
フターインジェクションで、ＮＯｘ還元触媒入口におけ
る排気中のＡ／Ｆを１３．２まで移行させた。本評価試
験において用いた軽油はスウェーデンクラス１軽油であ
る。
【００４０】以下、上記試験における性能評価（ＰＭ−
ＮＯｘ−ＣＯ−ＨＣの平均低減率）と、フィルタの圧力
損失評価を図４及び図５を参照して説明する。実施例１
のＰＭ−ＮＯｘ−ＣＯ−ＨＣの平均低減率は、ＰＭ９２
％−ＮＯｘ８１％−ＣＯ９５％−ＨＣ８８％の低減率を
得た。また、本発明にかかるフィルタ再生機能の評価を
表す圧力損失については、初期圧力に対する圧力損失上
昇が、４０時間運転後で４０ｍｍＨｇであった。従来に
比較すると、酸化触媒５により酸化生成されるＮＯ2に
より、下流側のフィルタ６に捕集されたＣ（ドライスー
ト）を燃焼浄化できることにより、圧力損失上昇速度が
減少している。ちなみに、ＮＯｘ還元触媒７をフィルタ
６上流側に配置した比較例では、運転２０時間後で圧力
損失上昇が４０ｍＨｇを超えた。これは、既述の特開平
８−３３８２２９号公報に開示されたものと同様、フィ
ルタ６上流側のＮＯｘ還元触媒７でＮＯ2をＮ2に還元し
てしまうと、ＰＭを燃焼除去できなくなり、フィルタ６
の目詰まりによる圧力損失上昇速度が増大することを示
しており、この結果によっても、本発明ではＮＯ2がＰ
Ｍの燃焼に有効利用されていることがわかる。
ＮＯｘ−ＣＯ−ＨＣの平均低減率）と、フィルタの圧力
損失評価を図４及び図５を参照して説明する。実施例１
のＰＭ−ＮＯｘ−ＣＯ−ＨＣの平均低減率は、ＰＭ９２
％−ＮＯｘ８１％−ＣＯ９５％−ＨＣ８８％の低減率を
得た。また、本発明にかかるフィルタ再生機能の評価を
表す圧力損失については、初期圧力に対する圧力損失上
昇が、４０時間運転後で４０ｍｍＨｇであった。従来に
比較すると、酸化触媒５により酸化生成されるＮＯ2に
より、下流側のフィルタ６に捕集されたＣ（ドライスー
ト）を燃焼浄化できることにより、圧力損失上昇速度が
減少している。ちなみに、ＮＯｘ還元触媒７をフィルタ
６上流側に配置した比較例では、運転２０時間後で圧力
損失上昇が４０ｍＨｇを超えた。これは、既述の特開平
８−３３８２２９号公報に開示されたものと同様、フィ
ルタ６上流側のＮＯｘ還元触媒７でＮＯ2をＮ2に還元し
てしまうと、ＰＭを燃焼除去できなくなり、フィルタ６
の目詰まりによる圧力損失上昇速度が増大することを示
しており、この結果によっても、本発明ではＮＯ2がＰ
Ｍの燃焼に有効利用されていることがわかる。
【００４１】上記実施例１に対してＮＯｘトラップ触媒
８を介在させた実施例２では、ＰＭ９２％−ＮＯｘ８３
％−ＣＯ９７％−ＨＣ９０％の低減率を得た。圧力損失
については、初期圧力に対する圧力損失上昇が、１００
時間運転後で１８ｍｍＨｇであった。実施例１に比較す
ると、ＮＯｘトラップ触媒８に低温時に貯蔵した多量の
ＮＯ2を高温時に放出してＣ（ドライスート）を燃焼浄
化できる効果が大きく増大している。
８を介在させた実施例２では、ＰＭ９２％−ＮＯｘ８３
％−ＣＯ９７％−ＨＣ９０％の低減率を得た。圧力損失
については、初期圧力に対する圧力損失上昇が、１００
時間運転後で１８ｍｍＨｇであった。実施例１に比較す
ると、ＮＯｘトラップ触媒８に低温時に貯蔵した多量の
ＮＯ2を高温時に放出してＣ（ドライスート）を燃焼浄
化できる効果が大きく増大している。
【００４２】実施例３〜実施例７についても、高いＰ
Ｍ、ＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣの浄化性能を維持しつつ、圧力
損失上昇についても１００時間運転後で１６ｍｍＨｇ〜
２５ｍｍＨｇと良好な結果が得られた。以上のように、
本発明にかかる排気浄化装置によれば、２００°Ｃ以下
の低排温条件を含む排気を高効率で浄化でき、長時間に
わたって安定して運転できることがわかる。
Ｍ、ＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣの浄化性能を維持しつつ、圧力
損失上昇についても１００時間運転後で１６ｍｍＨｇ〜
２５ｍｍＨｇと良好な結果が得られた。以上のように、
本発明にかかる排気浄化装置によれば、２００°Ｃ以下
の低排温条件を含む排気を高効率で浄化でき、長時間に
わたって安定して運転できることがわかる。
【００４３】また、図６に示すように、フィルタ６のＰ
Ｍ捕集面上に、前記ＮＯｘトラップ触媒８の層を間に介
して前記酸化触媒５を積層し、あるいは、図７に示すよ
うに、フィルタ６の排気出口面上に、前記ＮＯｘ還元触
媒７の層を積層して一体に形成してもよく、各触媒をフ
ィルタに一体化されることで装置をコンパクト化でき
る。これらの構成を併用してもよく、全ての触媒とフィ
ルタが一体化されて装置を最大限コンパクト化（特に排
気流通方向長さを短縮化）できる。
Ｍ捕集面上に、前記ＮＯｘトラップ触媒８の層を間に介
して前記酸化触媒５を積層し、あるいは、図７に示すよ
うに、フィルタ６の排気出口面上に、前記ＮＯｘ還元触
媒７の層を積層して一体に形成してもよく、各触媒をフ
ィルタに一体化されることで装置をコンパクト化でき
る。これらの構成を併用してもよく、全ての触媒とフィ
ルタが一体化されて装置を最大限コンパクト化（特に排
気流通方向長さを短縮化）できる。
【００４４】
【発明の効果】以上説明した本発明の効果をまとめる
と、ＰＭ捕集用フィルタの前段にＳＯＦ浄化機能を有す
る酸化触媒を設けることにより、ＮＯ2によるＰＭ燃焼
反応が進む条件で集中的にＮＯ2を活用してＮＯ2利用率
を高めＰＭを効率良く浄化でき、ＮＯｘトラップ触媒を
介在させることにより、さらに、ＮＯ2利用率を高めＰ
Ｍの浄化効率を大きく高めることができる。
と、ＰＭ捕集用フィルタの前段にＳＯＦ浄化機能を有す
る酸化触媒を設けることにより、ＮＯ2によるＰＭ燃焼
反応が進む条件で集中的にＮＯ2を活用してＮＯ2利用率
を高めＰＭを効率良く浄化でき、ＮＯｘトラップ触媒を
介在させることにより、さらに、ＮＯ2利用率を高めＰ
Ｍの浄化効率を大きく高めることができる。
【００４５】また、この時集中的に多く排出されるＮＯ
ｘに対しては、ＮＯｘ吸着及び還元機能を有するＮＯｘ
還元触媒を追加することによりＮＯｘの高効率浄化も実
現できる。本発明では、上記ＮＯ2の有効利用率向上と
ＮＯ2−ＰＭ反応が優勢的に進む条件、さらにはＮＯｘ
を効率よく浄化できる条件を各機能材に与えることで、
従来は困難であった２００°Ｃ程度あるいはそれ以下の
低排温を含む運転条件でもＣＯ，ＨＣ，ＰＭ及びＮＯｘ
の高効率浄化が可能になる。即ち、本発明によれば、デ
ィーゼルンジンにおいて、クリーンな排気を実現するこ
とで、地球温暖化の問題を含めて環境汚染が少ない、経
済性（燃費）に優れた自動車を提供することができる。
ｘに対しては、ＮＯｘ吸着及び還元機能を有するＮＯｘ
還元触媒を追加することによりＮＯｘの高効率浄化も実
現できる。本発明では、上記ＮＯ2の有効利用率向上と
ＮＯ2−ＰＭ反応が優勢的に進む条件、さらにはＮＯｘ
を効率よく浄化できる条件を各機能材に与えることで、
従来は困難であった２００°Ｃ程度あるいはそれ以下の
低排温を含む運転条件でもＣＯ，ＨＣ，ＰＭ及びＮＯｘ
の高効率浄化が可能になる。即ち、本発明によれば、デ
ィーゼルンジンにおいて、クリーンな排気を実現するこ
とで、地球温暖化の問題を含めて環境汚染が少ない、経
済性（燃費）に優れた自動車を提供することができる。
【図１】本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置におけ
る実施例１のシステム構成を示す図。
る実施例１のシステム構成を示す図。
【図２】同じく実施例２のシステム構成を示す図。
【図３】前記各実施例と比較される比較例のシステム構
成を示す図。
成を示す図。
【図４】前記各実施例のＰＭ除去性能と圧力損失変化を
示す図。
示す図。
【図５】前記比較例のＰＭ除去性能と圧力損失変化を示
す図。
す図。
【図６】実施例の変形態様を示す図。
【図７】実施例の別の変形態様を示す図。
【符号の説明】 １ ディーゼルエンジン ４ 排気管 ５ 酸化触媒 ６ フィルタ ７ ＮＯｘ還元触媒 ８ ＮＯｘトラップ触媒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｎ 3/28 Ｆ０１Ｎ 3/28 Ｌ ３０１Ｇ ３０１ ３０１Ｅ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３５５ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３５５ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０１Ａ １０２Ｇ １０３Ｃ (72)発明者 金子 浩昭 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G090 AA03 EA02 3G091 AA18 AB02 AB04 AB09 AB11 AB13 BA11 GA06 GB02W GB03W GB04W GB05W GB06W GB10X HA10 HA15 HA16 HA21 3G301 HA02 JA21 MA01 4D048 AA06 AB01 BA01Y BA03X BA06X BA07Y BA08Y BA11X BA14X BA15Y BA18Y BA28X BA30X BA31Y BA34Y BA35Y BA36Y BA37Y BA38X BA41X BB02 BB17 CC32 CC36 CC41 CC46 CC47 CD01 CD05 CD08 DA01 DA06 DA20 EA04 4G069 AA01 AA03 AA08 BA01A BA01B BA03A BA03B BA04A BA05A BA06A BA07B BC01A BC02A BC02B BC03A BC03B BC08A BC10A BC10B BC13B BC31A BC32A BC38A BC62A BC66A BC67A BC68A BC71B BC72A BC75A BC75B CA03 CA07 CA08 CA13 DA06 EA19 EC03X EC03Y EC04X EC04Y EC05X EC11X EC12X EC13X EC14X EC14Y EC22Y EE06 FA02 FA03 FB14 FB23 ZA19B ZA35A ZA35B
Claims (13)
- 【請求項１】内燃機関の排気通路に設置され、流入する
排気中のパーティキュレート粒子（ＰＭ）を捕集するフ
ィルタと、 該フィルタの上流側に配置され、流入する排気中の可溶
性有機化合物（ＳＯＦ）を吸着・浄化するＳＯＦ浄化機
能と、流入する排気中の一酸化窒素（ＮＯ）を酸化して
二酸化窒素（ＮＯ2）を生成するＮＯ酸化機能と、を有
する触媒と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項２】前記フィルタのＰＭ捕集面上に、前記ＳＯ
Ｆ浄化機能と前記ＮＯ酸化機能とを有する触媒の層が積
層されて一体に形成されていることを特徴とする請求項
１に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項３】前記ＳＯＦ浄化機能と前記ＮＯ酸化機能と
を有する触媒と、該触媒下流側の前記フィルタとの間
に、排気温度が所定温度未満のとき流入する排気中のＮ
Ｏ2を貯蔵し、所定温度以上のとき貯蔵したＮＯ2を放出
する機能を有するＮＯｘトラップ触媒を備えることを特
徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項４】前記フィルタのＰＭ捕集面上に、前記ＮＯ
ｘトラップ触媒の層を間に介して、前記ＳＯＦ浄化機能
と前記ＮＯ酸化機能とを有する触媒が、順次積層されて
一体に形成されていることを特徴とする請求項３に記載
の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項５】前記ＳＯＦ浄化機能と前記ＮＯ酸化機能と
を有する触媒は、平均細孔径５０ｎｍ以下のメソ孔を有
し、かつ２５０ｍ2／ｇ以上の比表面積を有する多孔材
を備えることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれ
か１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項６】前記多孔材は、珪素（Ｓｉ）、アルミニウ
ム（Ａ１）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、
マグネシウム（Ｍｇ）から選ばれた１種以上の元素の酸
化物からなる多孔体であることを特徴とする請求項５に
記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項７】前記フィルタ上に、白金（Ｐｔ）、パラジ
ウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃ
ｕ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、アルカリ、アル
カリ土類、希土類から選ばれた１種以上の元素を担持し
たことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つ
に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項８】前記ＮＯｘトラップ触媒は、貴金属を含有
せず、ナトリウム（Ｎａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カ
リウム（Ｋ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）か
ら選ばれた１種以上の元素を含有することを特徴とする
請求項３〜請求項７のいずれか１つに記載の内燃機関の
排気浄化装置。 - 【請求項９】前記ＮＯｘトラップ触媒は、Ｎａ，Ｍｇ，
Ｋ，Ｎｉ，Ｍｎから選ばれた１種以上の元素を、比表面
積が１８０ｍ2／ｇ以上の耐火性無機酸化物に５ｗｔ％
以上30ｗｔ％以下となるように担持、含有させて得られ
ることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の排気浄
化装置。 - 【請求項１０】排気温度を、前記ＮＯｘトラップ触媒に
排気中のＮＯ2を貯蔵する温度と、貯蔵したＮＯ2を放出
する温度とに、周期的に変化させる制御を行うことを特
徴とする請求項３〜請求項９のいずれか１つに記載の内
燃機関の浄化装置。 - 【請求項１１】前記フィルタの下流側に、ＮＯｘを還元
浄化する機能を有したＮＯｘ還元触媒を配置したことを
特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１つに記載
の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項１２】前記フィルタの下流側に、ＮＯｘを還元
浄化する機能を有したＮＯｘ還元触媒を配置すると共
に、 前記排気温度を、前記ＮＯｘトラップ触媒に貯蔵したＮ
Ｏ2を放出する温度としたときに、前記ＮＯｘを還元浄
化する機能を有したＮＯｘ還元触媒の入口における排気
空燃比をストイキまたはリッチに制御することを特徴と
する請求項１０に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項１３】前記ＮＯｘ還元触媒の層が、前記フィル
タの排気出口面上に積層されていることを特徴とする請
求項１１または請求項１２に記載の内燃機関の排気浄化
装置。
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