JP2002364339A - Exhaust emission control device and exhaust emission control method - Google Patents

Exhaust emission control device and exhaust emission control method

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JP2002364339A
JP2002364339A JP2001167664A JP2001167664A JP2002364339A JP 2002364339 A JP2002364339 A JP 2002364339A JP 2001167664 A JP2001167664 A JP 2001167664A JP 2001167664 A JP2001167664 A JP 2001167664A JP 2002364339 A JP2002364339 A JP 2002364339A
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exhaust gas
catalyst
carbon
purifying
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JP2001167664A
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Japanese (ja)
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Takamitsu Asanuma
孝充 浅沼
Shinya Hirota
信也 広田
Kazuhiro Ito
和浩 伊藤
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the clean-up efficiency of soot included in exhaust gas without causing clogging of a catalyst. SOLUTION: Soot included in exhaust gas of an internal combustion engine is cleaned up by using a clean-up catalyst carrying an active oxygen discharge agent. An upstream clean-up catalyst and a downstream clean-up catalyst are provided on an exhaust pipe. The upstream clean-up catalyst selectively collects the soot in the exhaust gas, lets the remaining soot pass through, and cleans up only the collected soot. The downstream catalyst non-selectively collects the soot passing through the upstream clean-up catalyst, and cleans up the collected soot. Therefore, the work of cleaning up soot can be shared by the upstream clean-up catalyst and the downstream clean-up catalyst, so that the soot is efficiently cleaned up, and clogging of the catalysts is hard to occur. The upstream clean-up catalyst may collect large soot only, and positively let small soot pass through, or may let the small soot pass through by providing a bypass passage.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関の排気
ガス中に含まれる浮遊微粒子を浄化する技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for purifying suspended particulates contained in exhaust gas of an internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】内燃機関、特にディーゼル機関の排気ガ
ス中には、黒煙(スス)などの浮遊微粒子が含まれてお
り、大気の汚染を防ぐために、大気中に放出される含炭
素浮遊微粒子の総量を低減させることが強く要請されて
いる。また、燃焼室内に直接ガソリンを噴射する方式
の、いわゆる筒内噴射ガソリン機関からも、運転条件に
よっては排気ガスとともに含炭素浮遊微粒子が排出され
る場合があるため、同様の要請が存在する。
2. Description of the Related Art The exhaust gas of an internal combustion engine, especially a diesel engine, contains airborne particulates such as black smoke (soot), and in order to prevent air pollution, carbon-containing airborne particulates released into the atmosphere. There is a strong demand to reduce the total amount of. In addition, a so-called in-cylinder injection gasoline engine that directly injects gasoline into a combustion chamber may emit carbon-containing suspended particulates together with exhaust gas depending on operating conditions.

【0003】内燃機関、特にディーゼル機関から大気に
放出される含炭素浮遊微粒子を低減する技術としては、
酸化触媒を担持した耐熱性フィルタを用いて、排気ガス
中の浮遊微粒子を浄化する技術が提案されている(特公
平7−106290号)。かかる技術では、排気ガス中
の浮遊微粒子をフィルタで捕集するとともに、捕集した
微粒子を酸化触媒の作用により比較的低温(代表的には
350℃〜400℃)の排気ガス中で燃焼させる。こう
して、排気ガス中の含炭素浮遊微粒子を捕集しながら燃
焼させることで、大気に放出される浮遊微粒子を大幅に
低減することができる。
[0003] Techniques for reducing suspended carbon-containing particulates emitted from an internal combustion engine, particularly a diesel engine, into the atmosphere include:
A technique for purifying suspended particulates in exhaust gas using a heat-resistant filter supporting an oxidation catalyst has been proposed (Japanese Patent Publication No. 7-106290). In this technique, suspended particulates in the exhaust gas are collected by a filter, and the collected particulates are burned in an exhaust gas at a relatively low temperature (typically 350 to 400 ° C.) by the action of an oxidation catalyst. In this way, by trapping and burning the carbon-containing suspended particulates in the exhaust gas, the suspended particulates released to the atmosphere can be significantly reduced.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる技術に
は、捕集した含炭素浮遊微粒子の全てを燃焼させること
ができず、従って、フィルタの使用を続けるうちに、や
がてフィルタが目詰まりすることがあるという問題があ
った。すなわち、排気ガスの温度は、捕集した微粒子の
燃焼可能な温度(350℃〜400℃)よりも低温とな
ることは珍しいことではなく、このような場合は排気ガ
ス中の含炭素浮遊微粒子はフィルタ上に堆積していく。
堆積した微粒子は、排気ガス温度が上昇すると酸化触媒
の働きによって燃焼を開始するが、フィルタ上に微粒子
が多量に堆積していれば、燃焼させるにも時間がかかる
ので燃え残りが生じ得る。また、含炭素浮遊微粒子は、
フィルタ上に堆積しているうちに次第に燃焼し難くなる
ことが知られており、このような難燃性の微粒子が酸化
触媒を覆うと含炭素浮遊微粒子を燃焼させることが困難
となって、やがてフィルタの目詰まりが生じる場合があ
るのである。
However, such a technique cannot burn all of the trapped carbon-containing suspended particulates, and the filter eventually becomes clogged as the filter continues to be used. There was a problem that there is. That is, it is not uncommon for the temperature of the exhaust gas to be lower than the combustible temperature (350 ° C. to 400 ° C.) of the collected fine particles. In such a case, the carbon-containing suspended fine particles in the exhaust gas are Accumulate on the filter.
When the temperature of the exhaust gas rises, the accumulated fine particles start burning by the action of the oxidation catalyst. However, if a large amount of fine particles are deposited on the filter, it takes a long time to burn, so that unburned particles may remain. In addition, carbon-containing suspended fine particles,
It is known that it becomes difficult to burn gradually while being deposited on the filter.If such flame-retardant fine particles cover the oxidation catalyst, it becomes difficult to burn the carbon-containing suspended fine particles, and eventually The filter may be clogged.

【0005】このような問題点を鑑みて、本願の発明者
らは、活性酸素放出剤が担持された耐熱性フィルタ(浄
化触媒)を用いて、排気ガス中の含炭素浮遊微粒子を浄
化する技術を開発して既に特許出願済みである(特願2
001−45442号)。かかる技術においては、排気
ガス中の含炭素浮遊微粒子を浄化触媒で捕集するととも
に、排気ガス中の酸素を取り込んで活性酸素を発生さ
せ、活性酸素の作用により、捕集した浮遊微粒子を燃焼
させる。活性酸素は反応性に富んだ物質であるため、捕
集した含炭素浮遊微粒子を更に低温の排気ガス中におい
ても燃焼させることが可能である。また、仮に難燃性の
微粒子が発生しても、反応性に富んだ活性酸素を利用す
れば容易に燃焼させることができる。
In view of such problems, the inventors of the present application have developed a technique for purifying carbon-containing suspended particulates in exhaust gas using a heat-resistant filter (purification catalyst) carrying an active oxygen releasing agent. Has already been applied for a patent (Japanese Patent Application No.
001-45442). In this technique, while trapping carbon-containing suspended particulates in exhaust gas with a purifying catalyst, oxygen in the exhaust gas is captured to generate active oxygen, and the collected floating particulates are burned by the action of active oxygen. . Since active oxygen is a highly reactive substance, it is possible to burn the trapped carbon-containing suspended fine particles even in lower-temperature exhaust gas. Even if flame-retardant fine particles are generated, they can be easily burned by using active oxygen having high reactivity.

【0006】もっとも、活性酸素を利用して含炭素浮遊
微粒子を燃焼させる技術においても、浮遊微粒子の放出
量を更に低減しようとすると、浄化触媒が目詰まりし易
くなる。すなわち、排気ガスに含まれる含炭素浮遊微粒
子は、大きさが広い範囲に分布しているため、小さな微
粒子も捕集して微粒子の放出量を低減させるべく浄化触
媒の細孔径を小さくすると、大きな微粒子によって浄化
触媒が目詰まりし易くなってしまうのである。
[0006] However, even in the technique of burning carbon-containing suspended particulates using active oxygen, the purifying catalyst is likely to be clogged in order to further reduce the amount of suspended particulates. That is, since the carbon-containing suspended particulates contained in the exhaust gas are distributed in a wide range in size, if the pore size of the purification catalyst is reduced to collect small particulates and reduce the emission amount of the particulates, it becomes large. The fine particles make the purification catalyst easily clogged.

【0007】本発明は、従来技術における上述の課題を
解決しつつ、特許出願済みの上述の技術に更なる改良を
加えてなされたものであり、内燃機関から大気に放出さ
れる含炭素浮遊微粒子を大幅に低減可能な技術の提供を
目的とする。
The present invention has been achieved by solving the above-mentioned problems in the prior art and further improving the above-mentioned patent-pending technology. The present invention provides carbon-containing suspended particulates discharged from an internal combustion engine to the atmosphere. The aim is to provide technology that can significantly reduce

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の排
気ガス浄化装置は次の構成を採用した。すなわち、内燃
機関の排気ガス中に含まれる含炭素浮遊微粒子を浄化す
る排気ガス浄化装置であって、前記排気ガス中の過剰酸
素を取り込んで保持するとともに、周囲の酸素濃度が低
下すると、保持した酸素を活性酸素として放出する活性
酸素放出剤が担持された第1および第2の浄化触媒を備
え、前記第1の浄化触媒は、前記排気ガス中の含炭素浮
遊微粒子を選択的に捕集するとともに、該捕集した含炭
素浮遊微粒子を前記活性酸素を用いて燃焼させる浄化触
媒であり、前記第2の浄化触媒は、前記第1の浄化触媒
を通過した前記含炭素浮遊微粒子を非選択的に捕集し
て、該捕集した含炭素浮遊微粒子を前記活性酸素を用い
て燃焼させる浄化触媒であることを要旨とする。
Means for Solving the Problems and Their Functions and Effects In order to solve at least part of the above-mentioned problems, the exhaust gas purifying apparatus of the present invention has the following configuration. That is, an exhaust gas purifying apparatus for purifying carbon-containing suspended particulates contained in exhaust gas of an internal combustion engine, which captures and retains excess oxygen in the exhaust gas and retains the excess oxygen when the surrounding oxygen concentration decreases. A first purification catalyst that carries an active oxygen releasing agent that releases oxygen as active oxygen, the first purification catalyst selectively traps carbon-containing suspended particulates in the exhaust gas; And a purification catalyst for burning the collected carbon-containing suspended particulates using the active oxygen, wherein the second purification catalyst non-selectively removes the carbon-containing suspended particulates that have passed through the first purification catalyst. The present invention is characterized in that the catalyst is a purification catalyst that collects the carbon-containing suspended fine particles using the active oxygen.

【0009】また、上記の排気ガス浄化装置に対応する
本発明の排気ガス浄化方法は、内燃機関の排気ガス中に
含まれる含炭素浮遊微粒子を浄化する方法であって、前
記排気ガス中の過剰酸素を取り込んで保持するとともに
周囲の酸素濃度が低下した場合には保持した酸素を活性
酸素として放出する活性酸素放出剤が担持された第1の
浄化触媒を用いて、該排気ガス中の含炭素浮遊微粒子を
選択的に浄化し、前記第1の浄化触媒を通過した前記含
炭素浮遊微粒子を、前記活性酸素放出剤が担持された第
2の浄化触媒を用いて非選択的に浄化することを要旨と
する。
Further, an exhaust gas purifying method of the present invention corresponding to the above exhaust gas purifying apparatus is a method for purifying carbon-containing suspended particulates contained in exhaust gas of an internal combustion engine, wherein the method comprises the steps of: When the first purification catalyst loaded with an active oxygen releasing agent that takes in oxygen and holds it and releases the held oxygen as active oxygen when the surrounding oxygen concentration decreases, the carbon-containing gas in the exhaust gas is used. Selectively purifying suspended particulates, and non-selectively purifying the carbon-containing suspended particulates having passed through the first purification catalyst using a second purification catalyst loaded with the active oxygen releasing agent. Make a summary.

【0010】かかる排気ガス浄化装置および排気ガスの
浄化方法においては、排気ガス中に含まれる含炭素浮遊
微粒子を第1の浄化触媒を用いて選択的に捕集し、該捕
集した含炭素浮遊微粒子を、活性酸素を用いて浄化す
る。次いで、該第1の浄化触媒を通過した含炭素浮遊微
粒子を第2の浄化触媒で非選択的に捕集し、捕集した微
粒子を、活性酸素を用いて浄化する。こうして第1の浄
化触媒および第2の浄化触媒で互いに分担しながら含炭
素浮遊微粒子を浄化すれば、それだけ効率よく浄化する
ことができるので、浄化触媒を目詰まりさせることな
く、大気に放出される含炭素浮遊微粒子を大幅に低減さ
せることが可能となる。
In the exhaust gas purifying apparatus and the exhaust gas purifying method, the carbon-containing suspended fine particles contained in the exhaust gas are selectively collected by using the first purification catalyst, and the collected carbon-containing suspended particles are collected. The fine particles are purified using active oxygen. Next, the carbon-containing suspended fine particles that have passed through the first purification catalyst are non-selectively collected by the second purification catalyst, and the collected fine particles are purified using active oxygen. By purifying the carbon-containing suspended particulates while sharing the first purification catalyst and the second purification catalyst in this manner, the purification can be performed more efficiently, and the purified catalyst is released to the atmosphere without clogging. The carbon-containing suspended fine particles can be significantly reduced.

【0011】かかる排気ガス浄化装置においては、第1
の浄化触媒および第2の浄化触媒として、排気ガスが通
過する複数の細孔を含んだ触媒を用いることとして、浄
化触媒に含まれる細孔径の平均値が大きなものを該第1
の浄化触媒として用いて、細孔径の平均値が小さなもの
を該第2の浄化触媒として用いることとしても良い。
In such an exhaust gas purifying apparatus, the first
As a purification catalyst and a second purification catalyst, a catalyst including a plurality of pores through which exhaust gas passes is used, and the catalyst having a large average diameter of pores contained in the purification catalyst is used as the first catalyst.
The catalyst having a small average pore diameter may be used as the second purification catalyst.

【0012】こうすれば、前記第1の浄化触媒では、主
として比較的大きな含炭素浮遊微粒子が選択的に浄化さ
れ、前記第2の浄化触媒では比較的小さな含炭素浮遊微
粒子が浄化されることになる。こうして含炭素浮遊微粒
子を分担して浄化すれば、それだけ効率よく浄化するこ
とが可能となり、その結果、浄化触媒を目詰まりさせる
ことなく、大気に放出される含炭素浮遊微粒子を大幅に
低減させることが可能となる。
In this case, the first purification catalyst selectively purifies relatively large carbon-containing suspended particulates, and the second purification catalyst purifies relatively small carbon-containing suspended particulates. Become. If the carbon-containing suspended particulates are shared and purified in this way, the purification can be performed more efficiently, and as a result, the carbon-containing suspended particulates released to the atmosphere can be significantly reduced without clogging the purification catalyst. Becomes possible.

【0013】こうした排気ガス浄化装置では、前記細孔
径の平均値が前記第2の浄化触媒の2〜5倍の範囲にあ
る浄化触媒を、前記第1の浄化触媒として使用すること
としてもよい。
[0013] In such an exhaust gas purifying apparatus, a purifying catalyst having an average value of the pore diameter in a range of 2 to 5 times the second purifying catalyst may be used as the first purifying catalyst.

【0014】前記第1の浄化触媒の細孔径の平均値が、
前記第2の浄化触媒の平均値の2倍未満では、該第1の
浄化触媒で浄化される含炭素浮遊微粒子の割合が大きく
なりすぎる。かといって、5倍超過としたのでは、該第
2の浄化触媒で浄化される割合が大きくなりすぎる。従
って、2〜5倍の範囲としておけば、第1の浄化触媒と
第2の浄化触媒とで、適切な割合で分担しながら含炭素
浮遊微粒子を浄化することができるので好ましい。
The average value of the pore diameter of the first purification catalyst is as follows:
If the average value of the second purification catalyst is less than twice, the ratio of the carbon-containing suspended fine particles purified by the first purification catalyst becomes too large. On the other hand, if it is more than five times, the rate of purification by the second purification catalyst becomes too large. Therefore, it is preferable to set the range of 2 to 5 times, because the first purification catalyst and the second purification catalyst can purify the carbon-containing suspended fine particles while sharing at an appropriate ratio.

【0015】あるいは、細孔径の平均値が20μmから
50μmの範囲にある浄化触媒を前記第1の浄化触媒と
しても良い。
Alternatively, a purifying catalyst having an average pore diameter in the range of 20 μm to 50 μm may be used as the first purifying catalyst.

【0016】排気ガス中に含まれる含炭素浮遊微粒子
は、数μmから数十μmの範囲に亘る粒径分布を有して
いることから、細孔径の平均値が20μmから50μm
の範囲にある浄化触媒を前記第1の浄化触媒として用い
れば、該第1の浄化触媒と前記第2の浄化触媒とで、含
炭素浮遊微粒子を適切な割合で分担して浄化することが
できるので好適である。
Since the carbon-containing suspended fine particles contained in the exhaust gas have a particle size distribution ranging from several μm to several tens μm, the average value of the pore diameter is from 20 μm to 50 μm.
Is used as the first purification catalyst, the first purification catalyst and the second purification catalyst can perform purification by sharing the carbon-containing suspended particulates at an appropriate ratio. This is preferable.

【0017】更には、本発明の排気ガス浄化装置におい
ては、次のような関係にある浄化触媒を、それぞれ前記
第1の浄化触媒および前記第2の浄化触媒として用いる
こととしても良い。すなわち、流入する含炭素浮遊微粒
子の総量に対して、捕集する含炭素浮遊微粒子の割合を
示す微粒子捕集率が、前記第2の浄化触媒よりも小さな
浄化触媒を前記第1の浄化触媒として用いることとして
も良い。
Furthermore, in the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, purifying catalysts having the following relationship may be used as the first purifying catalyst and the second purifying catalyst, respectively. In other words, a purifying catalyst having a smaller particulate collection rate indicating the ratio of the trapped carbon-containing suspended particles with respect to the total amount of the flowing carbon-containing suspended particles is smaller than the second purification catalyst as the first purification catalyst. It may be used.

【0018】微粒子捕集率の小さな浄化触媒を前記第1
の浄化触媒として用いれば、該第1の浄化触媒を通過し
た含炭素浮遊微粒子を、前記第2の浄化触媒を用いて浄
化することができる。こうして含炭素浮遊微粒子を、第
1の浄化触媒と第2の浄化触媒とで分担して浄化すれ
ば、それだけ効率よく浄化することが可能となるので、
浄化触媒を目詰まりさせることなく、大気に放出される
含炭素浮遊微粒子を大幅に低減させることが可能とな
る。
The purification catalyst having a small particle collection rate is
If used as a purification catalyst, the carbon-containing suspended particulates that have passed through the first purification catalyst can be purified using the second purification catalyst. In this way, if the carbon-containing suspended particulates are shared and purified by the first purification catalyst and the second purification catalyst, it becomes possible to purify more efficiently.
The carbon-containing suspended particulates released into the atmosphere can be significantly reduced without clogging the purification catalyst.

【0019】かかる排気ガス浄化装置においては、前記
第1の浄化触媒に、流入する排気ガスを前記含炭素浮遊
微粒子を捕集することなく通過させるバイパス通路を少
なくとも1つ形成することとしても良い。
In the exhaust gas purifying apparatus, at least one bypass passage may be formed in the first purifying catalyst so that the inflowing exhaust gas passes without collecting the carbon-containing suspended particulates.

【0020】こうすれば、前記第1の浄化触媒を用い
て、一部の含炭素浮遊微粒子を浄化するとともに、前記
バイパス通路を通過した含炭素浮遊微粒子を第2の浄化
触媒で浄化することができる。その結果、これら浄化触
媒で含炭素浮遊微粒子を分担して浄化することにより、
含炭素浮遊微粒子の浄化効率を向上させることが可能と
なる。
With this configuration, it is possible to purify a part of the carbon-containing suspended particulates using the first purification catalyst and purify the carbon-containing suspended particulates that have passed through the bypass passage with the second purification catalyst. it can. As a result, the carbon-containing suspended particulates are shared and purified by these purification catalysts,
It becomes possible to improve the purification efficiency of the carbon-containing suspended particulates.

【0021】あるいは、かかる排気ガス浄化装置におい
ては、前記第1の浄化触媒として、前記バイパス通路を
該第1の浄化触媒の外周部に形成された触媒を用いるこ
ととしても良い。
Alternatively, in the exhaust gas purifying apparatus, a catalyst having the bypass passage formed in an outer peripheral portion of the first purifying catalyst may be used as the first purifying catalyst.

【0022】一般に、浄化触媒の外周部は中央部に比べ
て排気ガスが流入し難く、これに伴って外周部は中央部
に比べて触媒温度が低くなる傾向にある。これに対し
て、通路抵抗が小さく排気ガスが通過し易いバイパス通
路を前記第1の浄化触媒の外周部に設ければ、外周部の
温度が高くなって触媒温度を均一化することができる。
活性酸素放出剤が担持された浄化触媒は、触媒温度によ
って浄化効率が作用させる傾向があるので、こうして触
媒温度を均一化すれば、浄化触媒の全体を効率よく機能
させることが可能となり、延いては含炭素浮遊微粒子の
浄化効率を向上させることができるので好ましい。
Generally, exhaust gas is less likely to flow in the outer peripheral portion of the purification catalyst than in the central portion, and accordingly, the catalyst temperature tends to be lower in the outer peripheral portion than in the central portion. On the other hand, if a bypass passage having a small passage resistance and allowing easy passage of exhaust gas is provided on the outer peripheral portion of the first purification catalyst, the temperature of the outer peripheral portion becomes higher and the catalyst temperature can be made uniform.
A purification catalyst loaded with an active oxygen releasing agent tends to exert purification efficiency depending on the catalyst temperature. Therefore, if the catalyst temperature is made uniform in this way, the entire purification catalyst can function efficiently, and as a result, Is preferable since the purification efficiency of the carbon-containing suspended particulates can be improved.

【0023】また、かかる排気ガス浄化装置では、前記
第1の浄化触媒として、前記排気ガスの流入方向に垂直
な断面における前記バイパス通路部分の占める割合が、
半分以下に設定された浄化触媒を用いることとしても良
い。
In the exhaust gas purifying apparatus, the ratio of the bypass passage portion in a cross section perpendicular to the exhaust gas inflow direction as the first purification catalyst is as follows:
It is also possible to use a purification catalyst set to be less than half.

【0024】バイパス通路は通路抵抗が少ないので、他
の部分よりも排気ガスが流れ易い傾向にあるが、前記第
1の浄化触媒の断面におけるバイパス通路部分の占める
割合を、半分以下としておけば、該第1の浄化触媒を通
過する含炭素浮遊微粒子の割合を適正な割合とすること
ができるので好ましい。
Since the bypass passage has a low passage resistance, the exhaust gas tends to flow more easily than the other parts. However, if the proportion of the bypass passage in the cross section of the first purification catalyst is set to half or less, It is preferable because the ratio of the carbon-containing suspended fine particles passing through the first purification catalyst can be set to an appropriate ratio.

【0025】かかるバイパス通路部分の占める割合は、
より好ましくは、浄化触媒の断面の1割から4割の範囲
に設定されている。バイパス通路部分の占める割合を、
1割未満としたのでは、前記第1の浄化触媒で浄化され
る含炭素浮遊微粒子の割合が大きくなりすぎ、逆に、4
割超過としたのでは、前記第2の浄化触媒で浄化される
割合が大きくなりすぎる。従って、バイパス通路部分の
占める割合を、1割から4割の範囲としておけば、該第
1の浄化触媒と該第2の浄化触媒とで、含炭素浮遊微粒
子を適切な割合で浄化することができるので好ましい。
The proportion occupied by the bypass passage portion is as follows:
More preferably, it is set in the range of 10% to 40% of the cross section of the purification catalyst. The proportion occupied by the bypass passage is
If the ratio is less than 10%, the ratio of the carbon-containing suspended particulates purified by the first purification catalyst becomes too large.
If the ratio is excessive, the rate of purification by the second purification catalyst becomes too large. Therefore, if the ratio occupied by the bypass passage portion is in the range of 10% to 40%, the carbon-containing suspended particulates can be purified at an appropriate ratio by the first purification catalyst and the second purification catalyst. It is preferable because it is possible.

【0026】このような排気ガス浄化装置においては、
前記第1の浄化触媒の上流側から下流側に、前記排気ガ
スの一部を迂回させる迂回通路を備えることとしてもよ
い。
In such an exhaust gas purifying apparatus,
A detour passage may be provided from an upstream side to a downstream side of the first purification catalyst to detour part of the exhaust gas.

【0027】こうして迂回通路を設ければ、一部の含炭
素浮遊微粒子が該迂回通路を通過して前記第2の浄化触
媒に流入することとなる。その結果、含炭素浮遊微粒子
が、前記第1の浄化触媒と該第2の浄化触媒とで分担し
て浄化され、それだけ含炭素浮遊微粒子の浄化効率を向
上させることができるので好ましい。
When the bypass passage is provided in this way, a part of the carbon-containing suspended particulates flows into the second purification catalyst through the bypass passage. As a result, the carbon-containing suspended fine particles are purified by being shared by the first purification catalyst and the second purification catalyst, and the purification efficiency of the carbon-containing suspended fine particles can be improved accordingly, which is preferable.

【0028】こうした本発明の排気ガス浄化装置におい
ては、前記活性酸素放出剤として、アルカリ金属、アル
カリ土類金属、希土類、遷移金属の中から選択された少
なくとも1の元素が担持された浄化触媒を、前記第1の
浄化触媒および前記第2の浄化触媒として用いることと
しても良い。
In the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, the purifying catalyst carrying at least one element selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, rare earths, and transition metals is used as the active oxygen releasing agent. , And may be used as the first purification catalyst and the second purification catalyst.

【0029】これら元素は活性酸素放出剤として有効に
機能し得ることが確認されているので、これら元素の中
から選択された少なくとも1の元素を担持しておけば、
活性酸素を用いて含炭素浮遊微粒子を浄化することが可
能となるので好ましい。
Since it has been confirmed that these elements can function effectively as an active oxygen releasing agent, if at least one element selected from these elements is supported,
This is preferable because it becomes possible to purify the carbon-containing suspended fine particles using active oxygen.

【0030】こうした本発明の排気ガス浄化装置におい
ては、前記活性酸素放出剤に加えて、白金族に属する貴
金属触媒が担持された浄化触媒を、前記第1の浄化触媒
および前記第2の浄化触媒として用いることとしても良
い。
In the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, in addition to the active oxygen releasing agent, a purifying catalyst carrying a noble metal catalyst belonging to the platinum group is used as the first purifying catalyst and the second purifying catalyst. It may be used as

【0031】白金族に属する貴金属触媒は、活性酸素放
出剤が活性酸素を放出する機能を促進することが確認さ
れているので、これら貴金属触媒を担持しておけば、含
炭素浮遊微粒子の浄化効率を更に向上させることが可能
となるので好ましい。
It has been confirmed that the noble metal catalyst belonging to the platinum group promotes the function of the active oxygen releasing agent to release active oxygen. Therefore, if these noble metal catalysts are supported, the purification efficiency of the carbon-containing suspended fine particles can be improved. Is preferred because it is possible to further improve

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】本発明の作用・効果をより明確に
説明するために、次のような順序に従って、本発明の実
施例を説明する。 A.実施の形態: B.装置構成: B−1.エンジンの構成: B−2.排気ガス浄化触媒の構成: B−3.活性酸素を利用した含炭素浮遊微粒子の浄化メ
カニズム: C.第1実施例: C−1.第1実施例の排気ガス浄化触媒: C−2.第1実施例における含炭素浮遊微粒子の浄化作
用: D.第2実施例: D−1.第2実施例の排気ガス浄化触媒: D−2.第2実施例における含炭素浮遊微粒子の浄化作
用: E.変形例: E−1.第1の変形例: E−2.第2の変形例:
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In order to more clearly explain the operation and effect of the present invention, embodiments of the present invention will be described in the following order. A. Embodiment: B. Apparatus configuration: B-1. Configuration of Engine: B-2. Configuration of exhaust gas purification catalyst: B-3. Purification mechanism of carbon-containing suspended particulates using active oxygen: First embodiment: C-1. Exhaust gas purification catalyst of first embodiment: C-2. Purification action of carbon-containing suspended particulates in the first embodiment: Second embodiment: D-1. Exhaust gas purification catalyst of second embodiment: D-2. Purification action of carbon-containing suspended particulates in the second embodiment: Modifications: E-1. First modified example: E-2. Second modification:

【0033】A.本発明の実施の形態:図1は、本発明
の排気ガス浄化装置を、ディーゼルエンジンに適用した
実施例を示す説明図である。発明の理解の便宜を図るた
め、実施例の詳細な説明に入る前に、本発明の実施の形
態について、図1を参照しながら概要を説明する。
A. Embodiment of the present invention: FIG. 1 is an explanatory diagram showing an embodiment in which an exhaust gas purifying apparatus of the present invention is applied to a diesel engine. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS For convenience of understanding of the present invention, an outline of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0034】図1に例示されるように、ディーゼルエン
ジンあるいはガソリンエンジンなどの内燃機関は、機関
の運転によって生じた排気ガスを、排気集合管16,排
気管17などの排気通路を経由して大気に排出する。排
気ガス中には、いわゆるススなどの含炭素浮遊微粒子が
含まれているので、これら微粒子が大気に放出されるこ
とのないように、排気通路に設けた複数の微粒子浄化触
媒によって微粒子を捕集する。また、微粒子浄化触媒に
は、活性酸素放出剤が担持されている。ここで活性酸素
放出剤とは、排気ガス中の過剰酸素を取り込んで保持す
るとともに、周囲の酸素濃度が低下すると、保持した酸
素を活性酸素として放出する作用を有した物質である。
微粒子浄化触媒は、排気ガス中に過剰酸素が含まれてい
るときには排気ガス中の含炭素浮遊微粒子を捕集し、排
気ガス中の酸素濃度が低下、あるいは触媒上に含炭素浮
遊微粒子が堆積して周囲の酸素濃度が低下すると、活性
酸素を放出して触媒上の含炭素浮遊微粒子を燃焼させ
る。こうして反応性に富んだ活性酸素を利用すれば、捕
集した含炭素浮遊微粒子を確実に浄化することができ
る。
As shown in FIG. 1, in an internal combustion engine such as a diesel engine or a gasoline engine, an exhaust gas generated by the operation of the engine is discharged to the atmosphere via exhaust passages such as an exhaust manifold 16 and an exhaust pipe 17. To be discharged. Since the exhaust gas contains so-called soot and other carbon-containing suspended particulates, the particulates are collected by a plurality of particulate purification catalysts provided in the exhaust passage so that these particulates are not released to the atmosphere. I do. Further, an active oxygen releasing agent is supported on the fine particle purification catalyst. Here, the active oxygen releasing agent is a substance having a function of taking in and holding excess oxygen in exhaust gas and releasing the held oxygen as active oxygen when the surrounding oxygen concentration decreases.
When the exhaust gas contains excess oxygen, the particulate purification catalyst collects the carbon-containing suspended particulates in the exhaust gas, and the oxygen concentration in the exhaust gas decreases, or the carbon-containing suspended particulates accumulate on the catalyst. When the surrounding oxygen concentration decreases, active oxygen is released to burn the carbon-containing suspended fine particles on the catalyst. By utilizing active oxygen having high reactivity in this way, the collected carbon-containing suspended fine particles can be reliably purified.

【0035】もっとも、複数の微粒子浄化触媒を直列に
配置した場合、上流側の浄化触媒が主に使用されること
から、例えば、含炭素浮遊微粒子が触媒の浄化能力を超
えて流入するなどして、触媒の劣化あるいは目詰まりな
どが生じるおそれがある。本発明の排気ガス浄化装置で
は、上流側の微粒子浄化触媒で排気ガス中の含炭素浮遊
微粒子を選択的に捕集・浄化するとともに、上流側の浄
化触媒を通過した浮遊微粒子を下流側の微粒子浄化触媒
で捕集・浄化する。こうすることにより、上流側の浄化
触媒と下流側の浄化触媒とを効率よく働かせることが可
能となり、その結果、含炭素浮遊微粒子の放出量を更に
低減させることが可能となる。
However, when a plurality of fine particle purifying catalysts are arranged in series, the purifying catalyst on the upstream side is mainly used, and therefore, for example, the carbon-containing suspended fine particles flow in beyond the purifying ability of the catalyst. The catalyst may be deteriorated or clogged. In the exhaust gas purifying device of the present invention, the carbon-containing suspended particulates in the exhaust gas are selectively collected and purified by the upstream particulate purification catalyst, and the suspended particulates that have passed through the upstream purification catalyst are converted to the downstream particulates. Collect and purify with a purification catalyst. By doing so, it becomes possible to make the upstream-side purification catalyst and the downstream-side purification catalyst work efficiently, and as a result, it is possible to further reduce the emission amount of the carbon-containing suspended particulates.

【0036】このような本発明の排気ガス浄化装置は、
種々の実施の態様を取ることが可能であり、以下では各
種実施例に基づいて、これら態様を詳細に説明する。
The exhaust gas purifying apparatus of the present invention has the following features.
Various embodiments are possible, and these embodiments will be described in detail below based on various embodiments.

【0037】B.装置構成: B−1.エンジンの構成:図1は、第1実施例の排気ガ
ス浄化装置を装着したディーゼルエンジン10の概略構
成を示した説明図である。もちろん、ディーゼルエンジ
ンに限らず、燃料をシリンダ内に直接噴射する方式のガ
ソリンエンジンなど、他の内燃機関に適用することもで
きる。また、車両や船舶搭載用あるいは定置用などのあ
らゆる内燃機関に適用することも可能である。
B. Apparatus configuration: B-1. Engine Configuration: FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a diesel engine 10 equipped with the exhaust gas purifying apparatus of the first embodiment. Of course, the present invention is not limited to a diesel engine, and can be applied to other internal combustion engines such as a gasoline engine in which fuel is directly injected into a cylinder. Further, the present invention can be applied to all internal combustion engines such as those mounted on a vehicle or a ship, or those for stationary use.

【0038】ディーゼルエンジン10は、いわゆる4気
筒エンジンであり、#1ないし#4の4つの燃焼室を有
している。各燃焼室には吸気管12を介して空気が供給
され、各燃焼室に設けられた燃料噴射弁14から燃料が
噴射されると、燃焼室内で空気と燃料とが燃焼する。燃
焼によって生じた排気ガスは、排気集合管16を介して
排気管17から大気中に排出される。
The diesel engine 10 is a so-called four-cylinder engine, and has four combustion chambers # 1 to # 4. Air is supplied to each combustion chamber via an intake pipe 12, and when fuel is injected from a fuel injection valve 14 provided in each combustion chamber, the air and the fuel burn in the combustion chamber. Exhaust gas generated by the combustion is discharged from the exhaust pipe 17 to the atmosphere via the exhaust collecting pipe 16.

【0039】排気管17の途中には、過給器20が設け
られている。過給器20は、排気管17内に設けられた
タービン21と、吸気管12内に設けられたコンプレッ
サ22と、タービン21とコンプレッサ22とをつなぐ
シャフト23とから構成されている。燃焼室から排出さ
れた排気ガスが過給器20のタービン21を回すと、シ
ャフト23を介してコンプレッサ22が回転し、空気を
圧縮して各燃焼室内に供給する。コンプレッサ22の上
流側にはエアクリーナ26が設けられており、コンプレ
ッサ22はエアクリーナ26から取り入れた空気を圧縮
して燃焼室内に供給する。コンプレッサ22で圧縮する
と空気の温度が上昇するので、コンプレッサ22の下流
には空気を冷却するためのインタークーラ24が設けら
れていて、圧縮した空気はインタークーラ24で冷却さ
れた後に、燃焼室内に供給される。
In the middle of the exhaust pipe 17, a supercharger 20 is provided. The supercharger 20 includes a turbine 21 provided in the exhaust pipe 17, a compressor 22 provided in the intake pipe 12, and a shaft 23 connecting the turbine 21 and the compressor 22. When the exhaust gas discharged from the combustion chamber rotates the turbine 21 of the supercharger 20, the compressor 22 rotates via the shaft 23, compresses the air, and supplies the air to each combustion chamber. An air cleaner 26 is provided upstream of the compressor 22, and the compressor 22 compresses air taken from the air cleaner 26 and supplies the compressed air to the combustion chamber. Since the temperature of the air rises when compressed by the compressor 22, an intercooler 24 for cooling the air is provided downstream of the compressor 22. After the compressed air is cooled by the intercooler 24, the compressed air enters the combustion chamber. Supplied.

【0040】吸気管12内には、電動スロットル弁28
が設けられている。電動スロットル弁28は、通常の運
転条件では開放されているが、必要に応じて電動スロッ
トル弁28を閉じることにより、燃焼室内に流入する空
気量を制限することが可能である。燃焼室内に流入する
空気量を制限する必要がある場合とは、例えば、排気ガ
ス中の酸素濃度を減少させる必要がある場合は、排気ガ
ス温度を上昇させる必要がある場合などである。
An electric throttle valve 28 is provided in the intake pipe 12.
Is provided. Although the electric throttle valve 28 is open under normal operating conditions, it is possible to limit the amount of air flowing into the combustion chamber by closing the electric throttle valve 28 as necessary. The case where the amount of air flowing into the combustion chamber needs to be limited includes, for example, a case where it is necessary to reduce the oxygen concentration in the exhaust gas and a case where the exhaust gas temperature needs to be raised.

【0041】また、吸気管12と排気集合管16とは、
EGR通路60でつながっている。ここで、EGRと
は、Exhaust Gas Recirculati
on(排気ガス再循環装置)の略語であって、排気ガス
の一部を吸気管内に意図的に戻してやることを言う。E
GR通路60には、EGR弁62が設けられており、E
GR弁62の開度を調整することで、吸気管12内に導
入する排気ガス量を制御することが可能となっている。
The intake pipe 12 and the exhaust manifold 16 are
They are connected by an EGR passage 60. Here, EGR is an Exhaust Gas Recirculatory.
Abbreviation of on (exhaust gas recirculation device), which means that a part of exhaust gas is intentionally returned into the intake pipe. E
An EGR valve 62 is provided in the GR passage 60.
By adjusting the opening of the GR valve 62, the amount of exhaust gas introduced into the intake pipe 12 can be controlled.

【0042】エンジン制御用ECU30は、エンジン回
転速度Neやアクセル開度θacといったエンジンの運
転条件を検出し、運転条件に応じて燃料供給ポンプ18
や、燃料噴射弁14、電動スロットル弁28、EGR弁
62などを適切に制御する。燃料供給ポンプ18および
燃料噴射弁14が、エンジン制御用ECU30の制御の
もとで、適切な量の燃料を適切なタイミングで燃焼室内
に噴射することによって、燃焼室内で燃焼が開始され、
ディーゼルエンジン10が出力を発生する。
The engine control ECU 30 detects the operating conditions of the engine, such as the engine speed Ne and the accelerator opening θac, and according to the operating conditions, the fuel supply pump 18.
Also, the fuel injection valve 14, the electric throttle valve 28, the EGR valve 62, and the like are appropriately controlled. The fuel supply pump 18 and the fuel injection valve 14 inject an appropriate amount of fuel into the combustion chamber at an appropriate timing under the control of the engine control ECU 30 to start combustion in the combustion chamber,
Diesel engine 10 generates output.

【0043】燃焼室内で燃料が燃焼することによって発
生する排気ガスには、いわゆるススなどの含炭素浮遊微
粒子が含まれている。そこで、排気ガス中の含炭素浮遊
微粒子を浄化すべく、タービン21の下流側の排気管1
7内には、後述する排気ガス浄化触媒100,200が
直列に設けられている。尚、ここでは、排気ガス浄化触
媒100,200は、タービン21の下流側に設けられ
ているものとして説明するが、タービン21の上流側に
設けるものとしても良い。
Exhaust gas generated by combustion of fuel in the combustion chamber contains so-called carbon-containing suspended particulates such as soot. Therefore, in order to purify the carbon-containing suspended particulates in the exhaust gas, the exhaust pipe 1 on the downstream side of the turbine 21 is removed.
Inside 7, exhaust gas purifying catalysts 100 and 200 described later are provided in series. Here, the exhaust gas purifying catalysts 100 and 200 are described as being provided on the downstream side of the turbine 21, but may be provided on the upstream side of the turbine 21.

【0044】B−2.排気ガス浄化触媒の構成:図2
は、上流側の排気ガス浄化触媒100の構造を示す説明
図である。図2(a)は、排気ガス浄化触媒100を排
気ガスが流入する側から見た正面図であり、図2(b)
は側断面図である。下流側の排気ガス浄化触媒200
も、基本的な構造は排気ガス浄化触媒100と同様であ
る。
B-2. Configuration of exhaust gas purification catalyst: Fig. 2
FIG. 2 is an explanatory view showing the structure of an exhaust gas purification catalyst 100 on the upstream side. FIG. 2A is a front view of the exhaust gas purifying catalyst 100 viewed from the side where the exhaust gas flows, and FIG.
Is a side sectional view. Downstream exhaust gas purification catalyst 200
The basic structure is the same as that of the exhaust gas purifying catalyst 100.

【0045】図示するように、上流側の排気ガス浄化触
媒100は、いわゆるハニカム構造を有するコージライ
ト製のセラミックスフィルタに、後述の触媒成分が担持
された構造となっている。もちろん、セラミックフィル
タの材質はコージライトに限らず、炭化珪素や窒化珪素
などの周知のセラミックス材料を用いることができる。
ハニカム構造をした排気ガス浄化触媒100の内部に
は、排気ガスが通過する多数の通路102が形成されて
おり、これら通路の上流側あるいは下流側の一端には、
図示するように互い違いに目止め104が設けられてい
る。図2では、目止め104は、ハッチングを付して表
示している。
As shown in the figure, the upstream side exhaust gas purifying catalyst 100 has a structure in which a catalyst component described later is carried on a cordierite ceramics filter having a so-called honeycomb structure. Of course, the material of the ceramic filter is not limited to cordierite, and a known ceramic material such as silicon carbide or silicon nitride can be used.
A large number of passages 102 through which the exhaust gas passes are formed inside the exhaust gas purification catalyst 100 having a honeycomb structure.
As shown, the seals 104 are provided alternately. In FIG. 2, the seals 104 are indicated by hatching.

【0046】図2(b)の左側から、含炭素浮遊微粒子
を含んだ排気ガスが流れてくると、排気ガスは、上流側
に目止め104が設けられていない通路102から排気
ガス浄化触媒100内に流入する。しかし、その通路の
下流側は目止め104で閉塞されているので、図1
(b)に矢印で示すように、通路102の隔壁106を
通って、下流側に目止め104のされていない通路10
2に抜けて行く。コージライトは焼成時に内部に多孔質
構造が形成されており、排気ガスが隔壁106内の多孔
質構造を通過する際に、排気ガス中の含炭素浮遊微粒子
などを捕集することができる。
When the exhaust gas containing the carbon-containing suspended particulates flows from the left side of FIG. 2B, the exhaust gas flows through the exhaust gas purifying catalyst 100 through the passage 102 where the seal 104 is not provided on the upstream side. Flows into. However, since the downstream side of the passage is closed by the stopper 104, FIG.
(B), as indicated by the arrow, the passage 10 through which the seal 104 is not provided on the downstream side through the partition 106 of the passage 102.
Go to 2. The cordierite has a porous structure formed therein during firing, and can capture carbon-containing suspended fine particles and the like in the exhaust gas when the exhaust gas passes through the porous structure in the partition wall 106.

【0047】隔壁106を構成するコージライトの表面
には、アルミナを主成分とする基材層が形成されてお
り、この基材層の上には貴金属触媒と、活性酸素放出剤
とが担持されている。貴金属触媒は、粒径が1μm以下
の微粒子状で、活性酸素放出剤の上に均一に分散して担
持されている。貴金属には、白金PtやパラジウムPd
などの白金系貴金属が主に使用されるが、酸化活性を有
する他の金属を適用することもできる。活性酸素放出剤
としては、カリウムK,ナトリウムNa,リチウムL
i,セシウムCs,ルビジウムRbなどのアルカリ金属
や、バリウムBa,カルシウムCa,ストロンチウムS
rのようなアルカリ土類金属、ランタンLa,イットリ
ウムY,セリウムCeのような希土類、および遷移金属
から選ばれた元素が主に使用される。尚、活性酸素放出
剤としては、カルシウムCaよりもイオン化傾向の高い
アルカリ金属やアルカリ土類金属、すなわち、カリウム
K,リチウムLi、セシウムCs,ルビジウムRb,バ
リウムBa,ストロンチウムSrを好適に用いることが
できる。
A base layer mainly composed of alumina is formed on the surface of cordierite constituting the partition 106, and a noble metal catalyst and an active oxygen releasing agent are supported on the base layer. ing. The noble metal catalyst is in the form of fine particles having a particle diameter of 1 μm or less, and is uniformly dispersed and supported on the active oxygen releasing agent. Precious metals include platinum Pt and palladium Pd
Although platinum-based noble metals such as are mainly used, other metals having oxidizing activity can also be applied. As the active oxygen releasing agent, potassium K, sodium Na, lithium L
i, alkali metal such as cesium Cs, rubidium Rb, barium Ba, calcium Ca, strontium S
Elements selected from alkaline earth metals such as r, rare earths such as lanthanum La, yttrium Y and cerium Ce, and transition metals are mainly used. As the active oxygen releasing agent, an alkali metal or alkaline earth metal having a higher ionization tendency than calcium Ca, that is, potassium K, lithium Li, cesium Cs, rubidium Rb, barium Ba, and strontium Sr is preferably used. it can.

【0048】B−3.活性酸素を利用した含炭素浮遊微
粒子の浄化メカニズム:このような構造を有する排気ガ
ス浄化触媒100,200は、次のようなメカニズムに
よって活性酸素を発生させ、活性酸素を利用すること
で、触媒上に捕集した含炭素浮遊微粒子を燃焼させる。
B-3. Purification mechanism of carbon-containing suspended particulates using active oxygen: The exhaust gas purifying catalysts 100 and 200 having such a structure generate active oxygen by the following mechanism and use the active oxygen to form a catalyst on the catalyst. The carbon-containing suspended particulates collected in the furnace are burned.

【0049】図3は、排気ガス浄化触媒100,200
の表面を拡大して示した概念図である。排気ガス浄化触
媒100の表面には、カリウムKやバリウムBaなどの
活性酸素放出剤103と、白金PtやパラジウムPdな
どの貴金属触媒104が担持されている。
FIG. 3 shows the exhaust gas purifying catalysts 100 and 200.
It is the conceptual diagram which expanded and showed the surface of FIG. On the surface of the exhaust gas purification catalyst 100, an active oxygen releasing agent 103 such as potassium K or barium Ba and a noble metal catalyst 104 such as platinum Pt or palladium Pd are supported.

【0050】図3(a)は排気ガス中に過剰酸素が存在
している場合を示している。ディーゼルエンジンの排気
ガス中には、含炭素浮遊微粒子の他に、燃焼によって生
じる窒素酸化物NOxが含まれている。NOxはほとん
どが一酸化窒素NOの状態で含まれているので、図3
(a)ではNOxを一酸化窒素NOとして表示してい
る。一酸化窒素NOは極性分子であることから、排気ガ
ス中のNOは速やかに白金Ptなどの貴金属触媒上に吸
着する。白金系の貴金属触媒は強い酸化活性を有してい
るため、一酸化窒素NOは二酸化窒素NO2 を経て硝酸
イオンNO3-に酸化される。こうして貴金属触媒上に発
生した硝酸イオンNO3-は、いわゆる「スピルオーバ」
と呼ばれる現象によって、活性酸素放出剤103まで移
動する。「スピルオーバ現象」とは、金属触媒上で吸着
分子が活発に動き回る現象である。触媒上では、Ptな
どの貴金属微粒子はできるだけ均一に分散させていると
はいえ、分子レベルで言えば局在していることに変わり
はないが、スピルオーバ現象によって吸着分子が表面を
活発に移動し得るために、表面全体が触媒として機能し
ているものと考えられている。このように、排ガス中に
酸素が過剰に存在している条件では、一酸化窒素NOが
貴金属触媒上で酸化され、スピルオーバ現象によって活
性酸素放出剤103まで運ばれて、硝酸塩の形で蓄えら
れる。尚、貴金属触媒上に吸着した一酸化窒素NOの全
てが必ずしも硝酸イオンNO3-まで酸化されるとは限ら
ず、一部は亜硝酸イオンNO2-の状態で活性酸素放出剤
103に蓄えられることもあり得ると考えられる。
FIG. 3A shows a case where excess oxygen is present in the exhaust gas. The exhaust gas of a diesel engine contains nitrogen oxides NOx generated by combustion in addition to carbon-containing suspended particulates. Since most of NOx is contained in the state of nitric oxide NO, FIG.
In (a), NOx is displayed as nitric oxide NO. Since nitric oxide NO is a polar molecule, NO in exhaust gas is quickly adsorbed on a noble metal catalyst such as platinum Pt. Since the platinum-based noble metal catalyst has a strong oxidation activity, nitric NO nitrate ions NO3 via nitrogen dioxide NO2 - it is oxidized to. Nitrate ions NO3 thus generated over a noble metal catalyst - so-called "spillover"
Move to the active oxygen releasing agent 103 by a phenomenon referred to as The "spillover phenomenon" is a phenomenon in which adsorbed molecules actively move around on a metal catalyst. On the catalyst, noble metal particles such as Pt are dispersed as uniformly as possible. To obtain, it is believed that the entire surface functions as a catalyst. As described above, under the condition that the oxygen is excessively present in the exhaust gas, the nitric oxide NO is oxidized on the noble metal catalyst, carried to the active oxygen releasing agent 103 by the spillover phenomenon, and stored in the form of nitrate. It should be noted that all of the nitrogen monoxide NO adsorbed on the noble metal catalyst is necessarily nitrate ions NO3 - not necessarily be oxidized to, some of nitrite ion NO2 - also be stored in the active oxygen release agent 103 in the state It is possible.

【0051】こうして、排気ガス中の一酸化窒素NOが
硝酸塩として取り込まれるときに、活性酸素放出剤10
3から活性酸素が発生する。活性酸素はたいへんに反応
性が強いため、排気ガス浄化触媒100上に捕集されて
いる含炭素浮遊微粒子を酸化して二酸化炭素と水に変換
することができる。
Thus, when the nitrogen monoxide NO in the exhaust gas is taken in as a nitrate, the active oxygen releasing agent 10
3 generates active oxygen. Since active oxygen has a very high reactivity, it can oxidize the carbon-containing suspended fine particles collected on the exhaust gas purification catalyst 100 and convert them into carbon dioxide and water.

【0052】一酸化窒素NOが硝酸塩の形で取り込まれ
る際に、活性酸素放出剤103から活性酸素が放出され
るメカニズムは、次のようなものであると考えられる。
活性酸素放出剤103は排気ガスによって高温に加熱さ
れるため、通常は二酸化炭素と結合して炭酸塩の状態に
なっていると考えられる。一酸化窒素NOが活性酸素放
出剤103に蓄積される際には、炭酸イオンCO3-が硝
酸イオンNO3-に置き換わって、追い出された炭酸イオ
ンCO3-が二酸化炭素と活性酸素とに分解され、この結
果、活性酸素が放出されるものと考えられる。
The mechanism by which active oxygen is released from the active oxygen releasing agent 103 when nitric oxide NO is taken in the form of nitrate is considered to be as follows.
Since the active oxygen releasing agent 103 is heated to a high temperature by the exhaust gas, it is considered that the active oxygen releasing agent 103 is usually combined with carbon dioxide to be in a carbonate state. When nitrogen monoxide NO is stored in the active oxygen release agent 103, carbonate ion CO3 - nitrate ions NO3 - replaced by, evicted carbonate ions CO3 - is decomposed into carbon dioxide and active oxygen, the As a result, it is considered that active oxygen is released.

【0053】図3(b)は、排気ガス中の酸素濃度が低
下して、酸素が欠乏した状態になっている場合を示して
いる。排気ガス中の酸素が欠乏するような運転条件でエ
ンジンが運転された場合、排気ガス中には炭化水素系化
合物や一酸化炭素COなどの還元物質が含まれている。
ススなどの含炭素浮遊微粒子も還元物質として作用す
る。図3(b)では、炭化水素系化合物をHCと表示
し、ススなどの含炭素浮遊微粒子は炭素を表すCで模式
的に表示している。前述したように白金系の貴金属触媒
は強い酸化活性を有しているので、排気ガス中に酸素が
存在すれば、これら還元物質を酸化して、二酸化炭素C
O2 や水に変換することができる。
FIG. 3 (b) shows a case where the oxygen concentration in the exhaust gas has decreased and oxygen has been deficient. When the engine is operated under an operating condition in which oxygen in the exhaust gas is deficient, the exhaust gas contains a reducing compound such as a hydrocarbon compound or carbon monoxide CO.
Carbon-containing suspended particulates such as soot also act as reducing substances. In FIG. 3B, the hydrocarbon-based compound is represented as HC, and the carbon-containing suspended fine particles such as soot are schematically represented by C representing carbon. As described above, the platinum-based noble metal catalyst has a strong oxidizing activity. Therefore, if oxygen is present in the exhaust gas, these reducing substances are oxidized to form carbon dioxide C.
It can be converted to O2 or water.

【0054】ところが、排気ガス中に還元物質に見合う
だけの酸素が存在していない場合には、図3(b)に示
すように、貴金属触媒104は活性酸素放出剤103に
蓄えておいた硝酸イオンNO3-を分解し、発生した活性
酸素を用いて還元物質を酸化する。また、このような現
象は、排気ガス中には酸素が存在しているが、触媒上に
多くの含炭素浮遊微粒子が捕集され、触媒周辺が擬似的
に酸素欠乏状態となった場合にも同様に生じ得る。図3
(b)を参照しながら、かかる現象について説明する。
活性酸素放出剤103に蓄えられていた硝酸イオンNO
3-は、スピルオーバ現象によって貴金属触媒104上に
移動する。貴金属触媒104上では、硝酸イオンNO3-
の電子雲が貴金属触媒側に吸い寄せられて偏在する結
果、硝酸イオンNO3-の窒素原子と酸素原子との間の化
学結合が切れ易い状態になっている。図3(b)におい
て、硝酸イオンを「N+3・O」と表示しているのは、
窒素原子と酸素原子との間の結合が切れ易くなっている
様子を模式的に表示したものである。このような状態に
還元物質が作用すると、窒素原子と酸素原子との結合が
切断されて活性酸素が発生する。活性酸素は極めて反応
性に富んだ物質であり、排気ガス中の炭化水素系化合
物、一酸化炭素に加えて、含炭素浮遊微粒子とも速やか
に反応して、これらを二酸化炭素CO2 や水などに変換
する。また、硝酸イオンNO3-を放出した活性酸素放出
剤103は、排気ガスによる高温に晒される結果、排気
ガス中の二酸化炭素と結合して炭酸塩の状態に復帰す
る。
However, when there is not enough oxygen in the exhaust gas to match the reducing substance, the noble metal catalyst 104 removes the nitric acid stored in the active oxygen releasing agent 103 as shown in FIG. The ion NO3 - is decomposed, and the reducing substance is oxidized using the generated active oxygen. This phenomenon also occurs when oxygen is present in the exhaust gas, but a large amount of carbon-containing suspended particulates are trapped on the catalyst and the surroundings of the catalyst are quasi oxygen-deficient. It can happen as well. FIG.
This phenomenon will be described with reference to FIG.
Nitrate ion NO stored in active oxygen release agent 103
3 - moves over a noble metal catalyst 104 by the spillover phenomenon. On noble metal catalyst 104, nitrate ions NO3 -
Electron cloud of the results of uneven distribution is attracted by the precious metal catalyst side, nitrate ions NO3 - have become state easy broken chemical bonds are between the nitrogen atom and an oxygen atom. In FIG. 3B, the nitrate ion is indicated as “N + 3 · O”
FIG. 3 schematically shows a state in which a bond between a nitrogen atom and an oxygen atom is easily broken. When a reducing substance acts on such a state, the bond between the nitrogen atom and the oxygen atom is broken, and active oxygen is generated. Active oxygen is an extremely reactive substance that reacts quickly with carbon-containing suspended particulates in addition to hydrocarbon compounds and carbon monoxide in exhaust gas, converting them to carbon dioxide, CO2, water, etc. I do. Moreover, nitrate ions NO3 - active oxygen release agent 103 releases a result of exposure to a high temperature by the exhaust gases to return to the state of the carbonate bonded to the carbon dioxide in the exhaust gas.

【0055】このように、本実施例の排気ガス浄化触媒
100は、排気ガス中に過剰酸素が存在する条件では、
過剰酸素とNOxとを硝酸塩として取り込み、周囲の酸
素濃度が低下すると硝酸塩を窒素に分解する。こうし
て、過剰酸素およびNOxの取り込みと放出とを繰り返
しながら、NOxを浄化するとともに活性酸素を発生さ
せ、発生した活性酸素を利用して、含炭素浮遊微粒子を
も浄化することが可能となっている。
As described above, the exhaust gas purifying catalyst 100 of the present embodiment can be used under the condition that the excess oxygen exists in the exhaust gas.
Excess oxygen and NOx are taken in as nitrate, and when the surrounding oxygen concentration decreases, the nitrate is decomposed into nitrogen. In this way, it is possible to purify NOx and generate active oxygen while repeating uptake and release of excess oxygen and NOx, and also to purify carbon-containing suspended particulates using the generated active oxygen. .

【0056】排気ガス中の含炭素浮遊微粒子の大きさ
は、広い範囲にばらついており、より多くの含炭素浮遊
微粒子を浄化するためには、コージライトに形成された
多孔質構造の細孔径を細かくして、小さな浮遊微粒子も
捕集する必要がある。しかし、細孔径を細かくすると、
大きな微粒子による目詰まりが発生しやすくなる。ま
た、触媒上で一度に浄化できる微粒子量には自ずから限
界があるので、小さな浮遊微粒子まで捕集して浄化すべ
き微粒子量が増加すると、浄化できずに触媒上に堆積す
る微粒子が発生して触媒の目詰まりが生じ易くなる。こ
のような問題の発生を回避するために、本実施例の排気
ガス浄化装置では、以下に説明するように、上流側の排
気ガス浄化触媒では含炭素浮遊微粒子を選択的に捕集
し、上流側の触媒を通過した微粒子を下流側の排気ガス
浄化触媒で非選択的に捕集する方法を採用している。
The size of the suspended carbon-containing particles in the exhaust gas varies over a wide range. In order to purify more suspended carbon-containing particles, the pore diameter of the porous structure formed in cordierite must be reduced. It needs to be finer and trap small suspended particles. However, when the pore size is reduced,
Clogging by large fine particles is likely to occur. Also, the amount of fine particles that can be purified at once on the catalyst is naturally limited, so if the amount of fine particles to be collected by purifying even small suspended particles increases, fine particles that cannot be purified and accumulate on the catalyst are generated. Clogging of the catalyst is likely to occur. In order to avoid the occurrence of such a problem, in the exhaust gas purifying apparatus of the present embodiment, as described below, the exhaust gas purifying catalyst on the upstream side selectively collects carbon-containing suspended particulates, and The method employs a method of non-selectively collecting the fine particles passing through the catalyst on the downstream side by the exhaust gas purification catalyst on the downstream side.

【0057】C.第1実施例: C−1.第1実施例の排気ガス浄化触媒:図4は、第1
実施例の排気ガス浄化触媒が適用されている排気ガス浄
化装置の構成を概念的に示す説明図である。図示されて
いるように、第1実施例の排気ガス浄化装置ではディー
ゼルエンジン10の排気管17に、2つの排気ガス浄化
触媒100,200が搭載されている。ここで第1実施
例においては、コージライトに形成された多孔質の細孔
径が異なる触媒が組み合わされて使用されている。すな
わち、上流側に設けられた排気ガス浄化触媒100とし
ては、コージライトに形成された多孔質の細孔径の大き
な触媒が使用され、下流側の排気ガス浄化触媒200と
しては、コージライトの細孔径の小さな触媒が使用され
ている。このように第1実施例の排気ガス浄化装置にお
いては、細孔径の異なる触媒を組み合わせることによ
り、含炭素浮遊微粒子を全体として高い効率で浄化する
ことを可能としつつ、触媒が目詰まりし易くなるといっ
た問題の発生も回避している。以下、これら触媒が含炭
素浮遊微粒子を浄化する作用について説明する。
C. First embodiment: C-1. Exhaust gas purification catalyst of the first embodiment: FIG.
FIG. 1 is an explanatory diagram conceptually showing a configuration of an exhaust gas purification device to which an exhaust gas purification catalyst of an embodiment is applied. As shown, in the exhaust gas purifying apparatus of the first embodiment, two exhaust gas purifying catalysts 100 and 200 are mounted on an exhaust pipe 17 of the diesel engine 10. Here, in the first embodiment, a combination of porous catalysts having different pore diameters formed in cordierite is used. That is, as the exhaust gas purifying catalyst 100 provided on the upstream side, a porous catalyst having a large pore diameter formed in cordierite is used, and as the exhaust gas purifying catalyst 200 on the downstream side, the pore diameter of cordierite is used. Of small catalysts are used. As described above, in the exhaust gas purifying apparatus of the first embodiment, by combining the catalysts having different pore diameters, it becomes possible to purify the carbon-containing suspended fine particles with high efficiency as a whole, and the catalyst is easily clogged. Such problems are avoided. Hereinafter, the action of these catalysts for purifying carbon-containing suspended particulates will be described.

【0058】C−2.第1実施例における微粒子の浄化
作用:排気ガス中に含まれる含炭素浮遊微粒子の大きさ
は、広い粒径分布を有している。図5は、排気ガス中に
含まれる含炭素浮遊微粒子の粒径分布を概念的に示した
説明図であり、図中に「Raw」と表示しているのはエン
ジンから排出されて浄化触媒を通過する前の粒径分布で
あり、「SeL」と表示しているのは、上流側の排気ガス
浄化触媒100で含炭素浮遊微粒子が選択的に捕集され
た後の粒径分布である。また、「Tp 」と表示している
のは、下流側の排気ガス浄化触媒200を通過して、大
気に排出される状態の粒径分布である。図示されている
ように、下流側の浄化触媒でも捕集しきれない小さな微
粒子が僅かに通過しているものの、実質的には、ほとん
ど全ての含炭素浮遊微粒子が捕集されていると考えるこ
とができる。
C-2. Purification action of fine particles in the first embodiment: The size of the carbon-containing suspended fine particles contained in the exhaust gas has a wide particle size distribution. FIG. 5 is an explanatory view conceptually showing the particle size distribution of the carbon-containing suspended fine particles contained in the exhaust gas. In the figure, "Raw" indicates that the exhaust gas from the engine is used to remove the purification catalyst. The particle size distribution before passing through, and what is indicated as “SeL” is the particle size distribution after the carbon-containing suspended fine particles are selectively collected by the exhaust gas purification catalyst 100 on the upstream side. Further, what is indicated as “Tp” is a particle size distribution in a state where the particle size passes through the exhaust gas purification catalyst 200 on the downstream side and is discharged to the atmosphere. As shown in the figure, it is considered that almost all of the carbon-containing suspended particulates have been trapped, although small particles that cannot be trapped even by the downstream purification catalyst slightly pass through. Can be.

【0059】図6は、排気ガス中の含炭素浮遊微粒子
が、排気ガス浄化触媒上に捕集される様子を概念的に示
した説明図である。図6(a)は細孔径の大きな触媒、
すなわち上流側に設けられた排気ガス浄化触媒100の
場合を表したものであり、図6(b)は細孔径の小さな
触媒、すなわち下流側に設けられた排気ガス浄化触媒2
00の場合を表している。ハニカム構造の隔壁106,
206を構成しているコージライト部分は、図中で斜線
を伏して表示されており、コージライトの間に入り組ん
だ細孔が形成されている。含炭素浮遊微粒子は、黒丸で
表示されている。また、排気ガスは、隔壁106,20
6を、図面上で上から下に向かって通過する。図中に実
線で示した矢印は、細孔を通過する排気ガスの流れを模
式的に表したものである。
FIG. 6 is an explanatory view conceptually showing how carbon-containing suspended particulates in exhaust gas are collected on an exhaust gas purifying catalyst. FIG. 6A shows a catalyst having a large pore diameter.
That is, FIG. 6B shows the case of the exhaust gas purifying catalyst 100 provided on the upstream side, and FIG. 6B shows a catalyst having a small pore diameter, that is, the exhaust gas purifying catalyst 2 provided on the downstream side.
00 is shown. Honeycomb structure partition 106,
The cordierite portion constituting 206 is shown with a hatched line in the figure, and intricate pores are formed between cordierite. The carbon-containing suspended particulates are indicated by black circles. Further, the exhaust gas is supplied to the partition walls 106 and 20.
6 passes from top to bottom on the drawing. Arrows shown by solid lines in the figure schematically represent the flow of exhaust gas passing through the fine holes.

【0060】図6(a)に示されているように、細孔径
の大きな上流側の排気ガス浄化触媒100では、排気ガ
ス中の粒径の大きな含炭素浮遊微粒子が主に捕集され、
粒径の小さな浮遊微粒子は捕集されることなく通過す
る。このように、上流側の排気ガス浄化触媒100で
は、粒径の大きな微粒子が選択的に捕集される結果、図
5中に右下がりのハッチングを付して表示した領域の含
炭素浮遊微粒子が捕集される。図4では、排気ガス浄化
触媒100に右下がりのハッチングを施すことによっ
て、排気ガス中の大きな含炭素微粒子が上流側の触媒で
主に捕集されることを模式的に表している。
As shown in FIG. 6A, in the exhaust gas purifying catalyst 100 on the upstream side having a large pore diameter, the carbon-containing suspended fine particles having a large particle diameter in the exhaust gas are mainly collected.
The suspended fine particles having a small particle size pass without being collected. As described above, in the upstream side exhaust gas purifying catalyst 100, the fine particles having a large particle diameter are selectively collected. As a result, the carbon-containing suspended fine particles in the region indicated by hatching in FIG. Collected. FIG. 4 schematically shows that large carbon-containing fine particles in the exhaust gas are mainly collected by the upstream catalyst by hatching the exhaust gas purifying catalyst 100 downward and to the right.

【0061】上流側の排気ガス浄化触媒100を通過し
た小さな含炭素微粒子は、下流側の排気ガス浄化触媒2
00に流入する。図6(b)に示すように、下流側の排
気ガス浄化触媒200は細孔径の小さな触媒が用いられ
ており、粒径の小さな浮遊微粒子も捕集することが可能
である。このため、下流側の排気ガス浄化触媒200か
らは、含炭素浮遊微粒子を含まないきれいな排気ガスが
排出される。図5中に右上がりのハッチングを付して表
示した領域は、下流側の排気ガス浄化触媒200で捕集
される含炭素浮遊微粒子の粒径分布を示している。ま
た、図4では、排気ガス浄化触媒200に右上がりのハ
ッチングを施すことによって、排気ガス中の小さな含炭
素浮遊微粒子が下流側の触媒で捕集されることを模式的
に表している。
The small carbon-containing fine particles that have passed through the upstream exhaust gas purifying catalyst 100 are converted into the downstream exhaust gas purifying catalyst 2.
Flow into 00. As shown in FIG. 6B, a catalyst having a small pore diameter is used as the exhaust gas purification catalyst 200 on the downstream side, and it is possible to collect suspended fine particles having a small particle diameter. Therefore, a clean exhaust gas containing no carbon-containing suspended particulates is discharged from the exhaust gas purification catalyst 200 on the downstream side. In FIG. 5, a region indicated by hatching that rises to the right indicates a particle size distribution of the carbon-containing suspended fine particles collected by the exhaust gas purification catalyst 200 on the downstream side. In addition, FIG. 4 schematically illustrates that small floating carbon-containing particles in the exhaust gas are collected by the downstream catalyst by hatching the exhaust gas purification catalyst 200 to the right.

【0062】このように、第1実施例の排気ガス浄化装
置においては、上流側に設けた排気ガス浄化触媒100
では、粒径の比較的大きな含炭素浮遊微粒子を選択的に
捕集し、上流側の触媒を通過した粒径の小さな含炭素浮
遊微粒子を下流側の排気ガス浄化触媒200で捕集す
る。このため、下流側の排気ガス浄化触媒200として
細孔径の小さな触媒を用いても、粒径の大きな浮遊微粒
子で細孔が目詰まりするおそれがない。また、その分だ
け、細孔径の更に小さな触媒を適用することができるの
で、より小さな含炭素浮遊微粒子も捕集することが可能
となり、全体として微粒子の浄化効率を向上させること
ができる。
As described above, in the exhaust gas purifying apparatus of the first embodiment, the exhaust gas purifying catalyst 100 provided on the upstream side is provided.
In this method, the carbon-containing suspended fine particles having a relatively large particle diameter are selectively collected, and the carbon-containing suspended fine particles having a small particle diameter that have passed through the upstream catalyst are collected by the exhaust gas purification catalyst 200 on the downstream side. For this reason, even if a catalyst having a small pore diameter is used as the exhaust gas purification catalyst 200 on the downstream side, there is no possibility that the pores are clogged with the suspended particles having a large particle diameter. In addition, since a catalyst having a smaller pore size can be applied to that extent, smaller suspended carbon-containing particles can be collected, and the purification efficiency of the particles can be improved as a whole.

【0063】図7は、参考として、上流側の排気ガス浄
化触媒で選択的な捕集を行わない場合を概念的に示した
説明図である。図7に示す参考例では、小さな含炭素浮
遊微粒子も捕集して浄化効率を向上させるべく、上流側
にも細孔径の小さな触媒を用いている。図8は、参考例
の排気ガス浄化触媒が、排気ガス中の含炭素浮遊微粒子
を捕集している様子を模式的に表した説明図である。図
示するように、細孔径の小さな触媒を用いれば、粒径の
小さな浮遊微粒子も捕集することができ、その分だけ含
炭素浮遊微粒子の浄化効率を向上させることが可能であ
る。もっとも、排気ガス中の含炭素浮遊微粒子は広い粒
径分布を有しており、触媒の細孔径が小さくなると、図
8に示すように、大きな浮遊微粒子によって細孔の目詰
まりが生じ易くなる。
FIG. 7 is an explanatory diagram conceptually showing a case where selective collection is not performed by the exhaust gas purification catalyst on the upstream side for reference. In the reference example shown in FIG. 7, a catalyst having a small pore diameter is also used on the upstream side in order to improve the purification efficiency by collecting small suspended carbon-containing particles. FIG. 8 is an explanatory diagram schematically showing a state in which the exhaust gas purifying catalyst of the reference example collects carbon-containing suspended particulates in exhaust gas. As shown in the figure, if a catalyst having a small pore diameter is used, suspended particulates having a small particle diameter can be collected, and the purification efficiency of the carbon-containing suspended particulates can be improved accordingly. However, the carbon-containing suspended particles in the exhaust gas have a wide particle size distribution, and when the pore diameter of the catalyst is reduced, the pores are likely to be clogged by the large suspended particles as shown in FIG.

【0064】図7では、上流側の排気ガス浄化触媒20
0に右下がりのハッチングと右上がりのハッチングを重
ねて付すことによって、粒径の大きな含炭素浮遊微粒子
(図5中に右下がりのハッチングを付した部分の微粒
子)と、粒径の小さな浮遊微粒子(図5中に右上がりの
ハッチングを付した部分の微粒子)とが、上流側の触媒
に捕集されることを示している。このように、粒径の小
さな浮遊微粒子まで上流側の排気ガス浄化触媒200で
捕集されてしまうので、下流側の触媒に流入する排気ガ
スには含炭素浮遊微粒子が含まれておらず、下流側の触
媒を効率よく利用することができない。換言すれば、デ
ィーゼルエンジン10から排出される含炭素浮遊微粒子
のほとんど全てを上流側の排気ガス浄化触媒200で捕
集していることになる。排気ガス浄化触媒が一度に浄化
できる微粒子量にも自ずから限界があるので、このよう
に多量の微粒子を捕集すると浄化できない微粒子によっ
て、細孔の目詰まりが生じ易くなる。
In FIG. 7, the exhaust gas purifying catalyst 20 on the upstream side
By superimposing the right-downward hatching and the right-upward hatching on 0, the carbon-containing suspended fine particles having a large particle size (the fine particles in the hatched portion in FIG. 5) and the floating fine particles having a small particle size are provided. (Particles in the hatched portion in FIG. 5 that are upwardly hatched) indicate that the particles are collected by the upstream catalyst. As described above, even the suspended particles having a small particle diameter are collected by the exhaust gas purification catalyst 200 on the upstream side, so that the exhaust gas flowing into the downstream catalyst does not contain the suspended particles containing carbon, and The catalyst on the side cannot be used efficiently. In other words, almost all of the carbon-containing suspended particulates discharged from the diesel engine 10 are collected by the exhaust gas purification catalyst 200 on the upstream side. Since the amount of fine particles that can be purified by the exhaust gas purifying catalyst at one time is naturally limited, if such a large amount of fine particles are collected, the fine particles that cannot be purified easily cause clogging of pores.

【0065】これに対して、第1実施例の排気ガス浄化
装置においては、図4に模式的に示すように、粒径の比
較的大きな含炭素浮遊微粒子は、上流側に設けた排気ガ
ス浄化触媒100で選択的に浄化し、粒径の小さな浮遊
微粒子は下流側の排気ガス浄化触媒200で浄化する。
このように、上流側の触媒と下流側の触媒とを活用しな
がら浮遊微粒子を浄化しているので、上流側の浄化触媒
が目詰まりするおそれがなく、全体として高い浄化効率
を達成することができる。
On the other hand, in the exhaust gas purifying apparatus of the first embodiment, as schematically shown in FIG. 4, the carbon-containing suspended fine particles having a relatively large particle diameter are removed from the exhaust gas purifying apparatus provided on the upstream side. The catalyst is selectively purified by the catalyst 100, and the suspended fine particles having a small particle size are purified by the exhaust gas purification catalyst 200 on the downstream side.
As described above, since the suspended particulates are purified while utilizing the upstream catalyst and the downstream catalyst, there is no possibility that the upstream purification catalyst is clogged, and high purification efficiency can be achieved as a whole. it can.

【0066】また、粒子径の大きな含炭素浮遊微粒子は
上流側の排気ガス浄化触媒100で捕集し、小さな浮遊
微粒子は下流側の排気ガス浄化触媒200で捕集すると
いったように、含炭素浮遊微粒子を2つの排気ガス浄化
触媒で分担して浄化することとすれば、どちらかの浄化
触媒(特に上流側の浄化触媒)の大きさを小さなものと
しても、全体のシステムを比較的容易に成立させること
ができる。通常は、より高温の排気ガスが流れ込むよう
に、浄化触媒をエンジンに近づけようとしても、搭載上
の制約からあまり近づけることができず、充分な温度の
排気ガスを利用することができない場合が多い。これに
対して、本実施例では、上流側の排気ガス浄化触媒の大
きさを小さくすることができるので、搭載上の制約を受
けずに浄化触媒をエンジンに近づけることができる。
The carbon-containing suspended particles having a large particle diameter are collected by the exhaust gas purification catalyst 100 on the upstream side, and the small suspended particles are collected by the exhaust gas purification catalyst 200 on the downstream side. If the two exhaust gas purifying catalysts are used to purify the fine particles, the whole system can be relatively easily formed even if one of the purifying catalysts (especially, the purifying catalyst on the upstream side) is small. Can be done. Normally, even if the purifying catalyst is brought closer to the engine so that higher-temperature exhaust gas flows into the engine, it cannot be made much closer due to mounting restrictions, and in many cases, exhaust gas with a sufficient temperature cannot be used. . On the other hand, in the present embodiment, the size of the exhaust gas purification catalyst on the upstream side can be reduced, so that the purification catalyst can be made closer to the engine without being restricted by mounting.

【0067】特に、本実施例の排気ガス浄化触媒10
0,200では、排気ガス中の過剰酸素とNOxとを硝
酸塩として取り込んでおり、NOxを酸化させて硝酸塩
を生成するために、排気ガス温度は常にある程度の温度
が確保されていることが好ましい。従って、上流側の排
気ガス浄化触媒100をエンジン側に近づけて搭載すれ
ば、触媒に流入する排気ガス温度を常にある程度以上と
することが可能になるという利点が生じる。
In particular, the exhaust gas purifying catalyst 10 of this embodiment
In the case of 0,200, excess oxygen and NOx in the exhaust gas are taken in as nitrate, and it is preferable that a certain temperature of the exhaust gas is always maintained in order to oxidize NOx to generate nitrate. Therefore, if the exhaust gas purifying catalyst 100 on the upstream side is mounted close to the engine side, there is an advantage that the temperature of exhaust gas flowing into the catalyst can always be kept at a certain level or more.

【0068】加えて、第1実施例の排気ガス浄化触媒1
00のように、触媒の細孔径を大きくすれば、その分だ
けでも通路抵抗が減少し、排気通路全体としての排気抵
抗も減少させることができる。排気抵抗が減少すれば、
機関出力が向上するという利点も生じる。
In addition, the exhaust gas purifying catalyst 1 of the first embodiment
If the pore diameter of the catalyst is increased as in 00, the passage resistance is reduced by just that much, and the exhaust resistance of the entire exhaust passage can also be reduced. If the exhaust resistance decreases,
There is also an advantage that the engine output is improved.

【0069】D.第2実施例:以上に説明した第1実施
例の排気ガス浄化装置では、上流側の排気ガス浄化触媒
100では、粒径の大きな含炭素浮遊微粒子を選択的に
捕集するものとしたが、上流側の触媒は浮遊微粒子の粒
径以外の容易に基づいて選択的に浄化することとしても
良い。以下では、このような第2実施例の排気ガス浄化
装置について説明する。
D. Second Embodiment: In the exhaust gas purifying apparatus of the first embodiment described above, the upstream side exhaust gas purifying catalyst 100 selectively collects carbon-containing suspended fine particles having a large particle diameter. The catalyst on the upstream side may be selectively purified based on the ease other than the particle diameter of the suspended fine particles. Hereinafter, such an exhaust gas purifying apparatus of the second embodiment will be described.

【0070】D−1.第2実施例の排気ガス浄化触媒:
図9は、第2実施例で用いられる上流側の排気ガス浄化
触媒300の構造を示す説明図である。図9(a)は、
排気ガス浄化触媒300を排気ガスが流入する側から見
た正面図であり、図9(b)は側断面図である。下流側
の排気ガス浄化触媒は、第1実施例の排気ガス浄化触媒
と同じものを使用することができる。
D-1. Exhaust gas purification catalyst of the second embodiment:
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the structure of the upstream side exhaust gas purification catalyst 300 used in the second embodiment. FIG. 9 (a)
FIG. 9B is a front view of the exhaust gas purifying catalyst 300 viewed from the side where the exhaust gas flows, and FIG. 9B is a side sectional view. As the exhaust gas purifying catalyst on the downstream side, the same exhaust gas purifying catalyst as that of the first embodiment can be used.

【0071】図示されているように、第2実施例で用い
る上流側の排気ガス浄化触媒300は、第1実施例で用
いた排気ガス浄化触媒100,200に対して、ハニカ
ム通路上流側の目止め104が除去されている点が大き
く異なっている。ハニカム通路下流側の目止め304
は、第1実施例で用いた触媒と同様に、互い違いに設け
られている。
As shown in the figure, the upstream exhaust gas purifying catalyst 300 used in the second embodiment is different from the exhaust gas purifying catalysts 100 and 200 used in the first embodiment in the upstream passage of the honeycomb passage. The difference is that the stop 104 has been removed. Seal 304 on the downstream side of the honeycomb passage
Are provided alternately similarly to the catalyst used in the first embodiment.

【0072】図9(b)の左側から、含炭素浮遊微粒子
を含んだ排気ガスが、目止め304の設けられた通路に
流れ込むと、図中に破線の矢印で示すように、排気ガス
は触媒の隔壁306を通過して目止めの設けられていな
い通路303に抜けて行く。このとき、排気ガス中の含
炭素浮遊微粒子が、隔壁306の細孔に捕集される。隔
壁306の細孔は、小さな浮遊微粒子も捕集可能なよう
に小さな細孔径の触媒が使用されている。一方、下流側
に目止めの設けられていない通路303に流入した排気
ガスは、図中に実線の矢印で示すように、排気ガス中の
含炭素浮遊微粒子が捕集されることなく、通路303を
そのまま通過する。この結果、第2実施例で用いられる
排気ガス浄化触媒300では、目止め304の設けられ
た通路302に流入した排気ガスの含炭素浮遊微粒子が
選択的に捕集され、目止めの設けられていない通路30
3に流入した排気ガスの含炭素浮遊微粒子は捕集される
ことなく、下流側の排気ガス浄化触媒に流入することに
なる。第2実施例の排気ガス浄化装置においても、この
ように含炭素浮遊微粒子を上流側の浄化触媒で選択的に
浄化しているので、触媒の目詰まりが発生するおそれを
回避しながら、全体として含炭素浮遊微粒子の浄化効率
を向上させることができる。以下、この理由について説
明する。
From the left side of FIG. 9B, when the exhaust gas containing the carbon-containing suspended particulates flows into the passage provided with the filler 304, the exhaust gas becomes the catalyst as indicated by the broken arrow in the figure. Pass through the partition wall 306 and pass through the passage 303 where no seal is provided. At this time, suspended carbon-containing particles in the exhaust gas are collected in the pores of the partition 306. For the pores of the partition wall 306, a catalyst having a small pore diameter is used so that small suspended fine particles can be collected. On the other hand, the exhaust gas that has flowed into the passage 303 where no seal is provided on the downstream side, as shown by the solid arrow in the drawing, does not trap the carbon-containing suspended particulates in the exhaust gas, and Pass as it is. As a result, in the exhaust gas purifying catalyst 300 used in the second embodiment, the carbon-containing suspended particulates of the exhaust gas flowing into the passage 302 provided with the seal 304 are selectively collected and provided with the seal. No passage 30
The carbon-containing suspended particulates of the exhaust gas flowing into the exhaust gas 3 flow into the downstream exhaust gas purification catalyst without being collected. In the exhaust gas purifying apparatus of the second embodiment as well, since the carbon-containing suspended particulates are selectively purified by the purification catalyst on the upstream side as described above, it is possible to avoid the possibility of clogging of the catalyst as a whole, The purification efficiency of carbon-containing suspended particulates can be improved. Hereinafter, the reason will be described.

【0073】D−2.第2実施例における微粒子の浄化
作用:図10は、第2実施例の排気ガス浄化触媒が適用
されている排気ガス浄化装置の構成を概念的に示す説明
図である。図示されているように、第2実施例の排気ガ
ス浄化装置では、上流側に上述した排気ガス浄化触媒3
00が搭載され、下流側には第1実施例と同じ排気ガス
浄化触媒200が搭載されている。
D-2. Purification Action of Fine Particles in Second Embodiment: FIG. 10 is an explanatory view conceptually showing the configuration of an exhaust gas purification apparatus to which the exhaust gas purification catalyst of the second embodiment is applied. As shown, in the exhaust gas purifying apparatus of the second embodiment, the above-described exhaust gas purifying catalyst 3 is provided on the upstream side.
00, and the same exhaust gas purification catalyst 200 as in the first embodiment is mounted on the downstream side.

【0074】図11は、第2実施例の排気ガス浄化装置
において、上流側の触媒と下流側の触媒とで、排気ガス
中の含炭素浮遊微粒子が捕集されている様子を示す説明
図である。図中に「Raw」と表示されているのは、ディ
ーゼルエンジン10から排出される含炭素浮遊微粒子の
粒径分布である。上流側の排気ガス浄化触媒300は細
孔径の小さな触媒が用いられており、小さな浮遊微粒子
も捕集可能であるが、図8を用いて説明したように、目
止め304の設けられていない通路303に流入した浮
遊微粒子は、捕集されることなく通過する。図11で
「SeL」と表示しているのは、こうして下流側に流入す
る含炭素浮遊微粒子の粒径分布である。すなわち、図1
1中で「Raw」と「SeL」とに囲まれた部分が上流側の
排気ガス浄化触媒300で捕集される含炭素浮遊微粒子
に相当する部分である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a state in which carbon-containing suspended particulates in exhaust gas are collected by the upstream catalyst and the downstream catalyst in the exhaust gas purifying apparatus of the second embodiment. is there. In the figure, “Raw” is the particle size distribution of the carbon-containing suspended particulates discharged from the diesel engine 10. As the upstream side exhaust gas purifying catalyst 300, a catalyst having a small pore diameter is used, and small suspended particulates can be collected. However, as described with reference to FIG. The suspended fine particles that have flowed into 303 pass without being collected. In FIG. 11, “SeL” is the particle size distribution of the carbon-containing suspended fine particles flowing downstream. That is, FIG.
In FIG. 1, a portion surrounded by “Raw” and “SeL” is a portion corresponding to the carbon-containing suspended particulates collected by the exhaust gas purification catalyst 300 on the upstream side.

【0075】こうして上流側の排気ガス浄化触媒300
を通過した含炭素浮遊微粒子は、下流側の排気ガス浄化
触媒200でほぼ全て捕集される。この結果、大気中に
は、「Tp 」と表示したように、極めて細かい微粒子は
僅かに含まれているものの、実質的には含炭素浮遊微粒
子の除去された排気ガスが排出される。
Thus, the upstream exhaust gas purifying catalyst 300
Almost all of the carbon-containing suspended particulates that have passed through are collected by the exhaust gas purification catalyst 200 on the downstream side. As a result, as shown in "Tp", although extremely small particles are slightly contained in the atmosphere, the exhaust gas from which the carbon-containing suspended particles are substantially removed is discharged.

【0076】以上に説明したように、第2実施例の排気
ガス浄化装置においては、上流側の排気ガス浄化触媒3
00では目止め304の設けられた通路302に流入し
た含炭素浮遊微粒子が選択的に捕集され、残りの浮遊微
粒子は下流側の浄化触媒200に捕集される。すなわ
ち、エンジンから排出される含炭素浮遊微粒子は、上流
側の触媒と下流側の触媒とに分割されて捕集されること
になる。その結果、各浄化触媒には一度に多量の含炭素
浮遊微粒子が捕集されることがないので、浄化効率を向
上させるべく小さな浮遊微粒子を捕集しても、目詰まり
が生じ難くなっている。
As described above, in the exhaust gas purifying apparatus of the second embodiment, the upstream exhaust gas purifying catalyst 3
At 00, the carbon-containing suspended particulates flowing into the passage 302 provided with the seal 304 are selectively collected, and the remaining suspended particulates are collected by the purification catalyst 200 on the downstream side. That is, the carbon-containing suspended particulates discharged from the engine are separated and collected by the upstream catalyst and the downstream catalyst. As a result, each purification catalyst does not collect a large amount of carbon-containing suspended particulates at a time, so that even if small suspended particulates are collected to improve purification efficiency, clogging is unlikely to occur. .

【0077】また、第2実施例の排気ガス浄化触媒30
0のように、排気ガスの一部をそのまま通過させれば、
排気通路全体としての排気抵抗を大きく減少させること
ができる。その分だけ、機関出力を向上させることでき
るという利点も存在する。
Further, the exhaust gas purifying catalyst 30 of the second embodiment
If a part of the exhaust gas passes as it is, like 0,
The exhaust resistance of the entire exhaust passage can be greatly reduced. To that extent, there is an advantage that the engine output can be improved.

【0078】もちろん、排気ガス中の含炭素浮遊微粒子
を、こうして2つの排気ガス浄化触媒で分担して浄化す
ることとすれば、どちらかの浄化触媒(特に上流側の浄
化触媒)の大きさを小さなものとしても、全体のシステ
ムを比較的容易に成立させることができる。通常は、よ
り高温の排気ガスが流れ込むように、浄化触媒をエンジ
ンに近づけようとしても、搭載上の制約からあまり近づ
けることができず、充分な温度の排気ガスを利用するこ
とができない場合が多い。これに対して、本実施例で
は、上流側の排気ガス浄化触媒の大きさを小さくするこ
とができるので、搭載上の制約を受けずに浄化触媒をエ
ンジンに近づけることが可能となる。
Of course, if the carbon-containing suspended particulates in the exhaust gas are separated and purified by the two exhaust gas purification catalysts, the size of one of the purification catalysts (particularly, the purification catalyst on the upstream side) is reduced. Even if it is small, the whole system can be established relatively easily. Normally, even if the purifying catalyst is brought closer to the engine so that higher-temperature exhaust gas flows into the engine, it cannot be made much closer due to mounting restrictions, and in many cases, exhaust gas with a sufficient temperature cannot be used. . On the other hand, in the present embodiment, the size of the exhaust gas purification catalyst on the upstream side can be reduced, so that the purification catalyst can be brought closer to the engine without being restricted by mounting.

【0079】尚、以上の説明においては、排気ガス浄化
触媒300には、目止め304の設けられた通路302
と目止めの設けられていない通路303とが、ほぼ同じ
比率で存在するものとしたが、必要に応じて目止めの設
けられた通路302の比率が多めになるようにしてもよ
い。こうすれば、目止めのない通路303にばかり排気
ガスが流入することがなくなるので、上流側の排気ガス
浄化触媒300上に含炭素浮遊微粒子を適切に捕集する
ことが可能となる。
In the above description, the exhaust gas purification catalyst 300 is provided with the passage 302 provided with the stopper 304.
And the passages 303 not provided with the seals are present at substantially the same ratio, but the ratio of the passages 302 provided with the seals may be increased as necessary. In this way, since the exhaust gas does not flow only into the unobstructed passage 303, the carbon-containing suspended particulates can be appropriately collected on the exhaust gas purification catalyst 300 on the upstream side.

【0080】D−3.第2実施例の変形例:以上に説明
した第2実施例の排気ガス浄化装置には、種々の変形例
が存在する。以下では、これら変形例について簡単に説
明する。
D-3. Modifications of Second Embodiment: There are various modifications of the exhaust gas purifying apparatus of the second embodiment described above. Hereinafter, these modifications will be briefly described.

【0081】(1)第1の変形例:図12は、第1の変
形例としての排気ガス浄化触媒400の外観形状を概念
的に表示した説明図である。前述した第2実施例の排気
ガス浄化触媒300では、ハニカム通路上流側の目止め
が全て除去されているか、あるいは触媒上の位置に関わ
らず万遍なく除去されていた。これに対して、第1の変
形例の排気ガス浄化触媒400では、外周部分(図中で
ハッチングを付した部分)402にある目止めだけが除
去されており、排気通路中央部404の目止めは除去さ
れずに残されている。
(1) First Modified Example: FIG. 12 is an explanatory diagram conceptually showing the external shape of an exhaust gas purifying catalyst 400 as a first modified example. In the exhaust gas purifying catalyst 300 of the second embodiment described above, all the seals on the upstream side of the honeycomb passage are removed, or are removed evenly regardless of the position on the catalyst. On the other hand, in the exhaust gas purifying catalyst 400 of the first modified example, only the seal at the outer peripheral portion (the hatched portion in the figure) 402 is removed, and the seal at the central portion 404 of the exhaust passage is removed. Has not been removed.

【0082】一般的に触媒は、外周部分の温度が中央部
分の温度よりも低くなる傾向がある。これは、次の理由
による。先ず、触媒の外周部分は排気管の管壁に近いた
め、中央部分に比べて排気ガスが流れ難くなっており、
これに伴って、触媒の中央部分の温度は上昇し易い傾向
がある。また、触媒の外周部分は外部から熱を奪われ易
いので、中央部分に比べて触媒温度が下がり易くなって
いる。触媒の性能は触媒温度によって影響されるので、
このような温度の不均一が生じると、触媒全体としては
十分な性能を発揮することが困難となって好ましいこと
ではない。特に、本実施例で用いる活性酸素放出剤を担
持した排気ガス浄化触媒は、触媒温度が低いとNOxを
酸化して硝酸塩を生成する反応が遅くなって触媒性能が
低下してしまう。
Generally, the temperature of the catalyst tends to be lower at the outer periphery than at the center. This is for the following reason. First, since the outer peripheral portion of the catalyst is close to the pipe wall of the exhaust pipe, exhaust gas is less likely to flow than the central portion,
Accordingly, the temperature at the center of the catalyst tends to increase. In addition, since the outer peripheral portion of the catalyst is easily deprived of heat from the outside, the catalyst temperature tends to be lower than that of the central portion. Since the performance of the catalyst is affected by the catalyst temperature,
If such temperature non-uniformity occurs, it becomes difficult to exhibit sufficient performance as the whole catalyst, which is not preferable. In particular, in the exhaust gas purifying catalyst supporting the active oxygen releasing agent used in the present embodiment, when the catalyst temperature is low, the reaction of oxidizing NOx to generate nitrate is slowed, and the catalytic performance is lowered.

【0083】これに対して、第1の変形例では、触媒温
度が低くなり易い外周部分402の目止めを除去してい
るので、外周部分402を排気ガスが通過し易くなっ
て、触媒の温度分布が均一化される。この結果、排気ガ
ス浄化触媒の中央部分404だけでなく、外周部分40
2も有効に活用することが可能となり、含炭素浮遊微粒
子の浄化効率を向上させることができる。
On the other hand, in the first modified example, since the seal of the outer peripheral portion 402 where the catalyst temperature is easily lowered is removed, the exhaust gas easily passes through the outer peripheral portion 402 and the temperature of the catalyst becomes lower. The distribution is made uniform. As a result, not only the central portion 404 of the exhaust gas purification catalyst but also the outer peripheral portion 40
2 can also be used effectively, and the purification efficiency of carbon-containing suspended particulates can be improved.

【0084】(2)第2の変形例:図13は、第2の変
形例としての排気ガス浄化装置の構造を概念的に表示し
た説明図である。前述した第2実施例の排気ガス浄化触
媒300では、ハニカム通路上流側の目止めを除去する
ことにより、目止めのない通路303を通過する含炭素
浮遊微粒子はそのまま触媒を通過させていた。これに対
して、図13に示すように、上流側の浄化触媒100に
バイパス通路50を併設し、排気ガスの一部をバイパス
させてもよい。
(2) Second Modification: FIG. 13 is an explanatory view conceptually showing the structure of an exhaust gas purifying apparatus as a second modification. In the exhaust gas purifying catalyst 300 of the second embodiment described above, by removing the seal on the upstream side of the honeycomb passage, the carbon-containing suspended fine particles passing through the unsealed passage 303 pass through the catalyst as it is. On the other hand, as shown in FIG. 13, a bypass passage 50 may be provided in the upstream side purification catalyst 100 to bypass a part of the exhaust gas.

【0085】こうすれば、上流側の排気ガス浄化触媒の
機能を何ら損なうことなく、一部の排気ガスを下流側の
排気ガス浄化触媒に流すことができるので、排気ガス浄
化装置伝対としての浄化効率を向上させることができ
る。また、バイパス通路50に開閉弁52を設ければ、
エンジンの運転条件に応じて上流側の排気ガス浄化触媒
のバイパス量を制御することが可能であり、これによっ
て、上流側の浄化触媒と下流側の浄化触媒とで含炭素浮
遊微粒子を適切な割合で浄化することができるので好ま
しい。
In this way, a part of the exhaust gas can be flowed to the downstream exhaust gas purification catalyst without impairing the function of the upstream exhaust gas purification catalyst, so that the transmission of the exhaust gas purification device can be performed. Purification efficiency can be improved. Also, if the on-off valve 52 is provided in the bypass passage 50,
It is possible to control the bypass amount of the exhaust gas purification catalyst on the upstream side in accordance with the operating conditions of the engine, whereby an appropriate ratio of the carbon-containing suspended particulates between the upstream purification catalyst and the downstream purification catalyst can be controlled. It is preferable because it can be purified by

【0086】以上、各種の実施例について説明してきた
が、本発明は上記すべての実施例に限られるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実
施することができる。
Although various embodiments have been described above, the present invention is not limited to all the above embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist of the invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1実施例の排気ガス浄化装置を適用したディ
ーゼルエンジンの構成を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a diesel engine to which an exhaust gas purification device of a first embodiment is applied.

【図2】本実施例の排気ガス浄化触媒の構造を示す説明
図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a structure of an exhaust gas purifying catalyst of the present embodiment.

【図3】本実施例の排気ガス浄化触媒が活性酸素を放出
して含炭素浮遊部粒子や窒素酸化物などを浄化する機能
を概念的に示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory view conceptually showing a function of the exhaust gas purifying catalyst of the present embodiment for releasing active oxygen to purify carbon-containing floating portion particles, nitrogen oxides and the like.

【図4】第1実施例の排気ガス浄化装置の構成を概念的
に示した説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view conceptually showing the configuration of the exhaust gas purifying apparatus of the first embodiment.

【図5】第1実施例の排気ガス浄化装置において、上流
側の浄化触媒と下流側の浄化触媒とに捕集される含炭素
浮遊微粒子の粒径分布を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a particle size distribution of suspended carbon-containing fine particles collected by an upstream purification catalyst and a downstream purification catalyst in the exhaust gas purifying apparatus of the first embodiment.

【図6】第1実施例の排気ガス浄化装置において上流側
の浄化触媒と下流側の浄化触媒とで含炭素浮遊微粒子を
分担して捕集している様子を概念的に示す説明図であ
る。
FIG. 6 is an explanatory view conceptually showing a state in which carbon-containing suspended particulates are shared and collected by an upstream purification catalyst and a downstream purification catalyst in the exhaust gas purifying apparatus of the first embodiment. .

【図7】参考例の排気ガス浄化装置の構成を概念的に示
した説明図である。
FIG. 7 is an explanatory view conceptually showing a configuration of an exhaust gas purifying apparatus of a reference example.

【図8】参考例の排気ガス浄化装置において、排気ガス
中の含炭素浮遊部粒子を捕集している様子を概念的に示
す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram conceptually showing a state of trapping carbon-containing floating portion particles in exhaust gas in the exhaust gas purifying apparatus of the reference example.

【図9】第2実施例の上流側の排気ガス浄化触媒の構造
を示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory view showing the structure of an exhaust gas purifying catalyst on the upstream side in the second embodiment.

【図10】第2実施例の排気ガス浄化装置の構成を概念
的に示した説明図である。
FIG. 10 is an explanatory view conceptually showing a configuration of an exhaust gas purifying apparatus according to a second embodiment.

【図11】第2実施例の排気ガス浄化装置において、上
流側の浄化触媒と下流側の浄化触媒とに捕集される含炭
素浮遊微粒子の粒径分布を示す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a particle size distribution of carbon-containing suspended fine particles collected by an upstream purification catalyst and a downstream purification catalyst in the exhaust gas purifying apparatus of the second embodiment.

【図12】第2実施例の第1の変形例の排気ガス浄化触
媒の構造を示す説明図である。
FIG. 12 is an explanatory view showing the structure of an exhaust gas purifying catalyst according to a first modification of the second embodiment.

【図13】第2実施例の第2の変形例の排気ガス浄化装
置の構成を概念的に示した説明図である。
FIG. 13 is an explanatory view conceptually showing a configuration of an exhaust gas purifying apparatus according to a second modification of the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…ディーゼルエンジン 12…吸気管 14…燃料噴射弁 16…排気集合管 17…排気管 18…燃料供給ポンプ 20…過給器 21…タービン 22…コンプレッサ 23…シャフト 24…インタークーラ 26…エアクリーナ 28…電動スロットル弁 30…エンジン制御用ECU 50…バイパス通路 52…開閉弁 60…EGR通路 62…EGR弁 100…排気ガス浄化触媒 102…通路 103…活性酸素放出剤 104…貴金属触媒 106…隔壁 200…排気ガス浄化触媒 206…隔壁 300…排気ガス浄化触媒 302…通路 303…通路 306…隔壁 400…排気ガス浄化触媒 402…外周部分 404…中央部分 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Diesel engine 12 ... Intake pipe 14 ... Fuel injection valve 16 ... Exhaust collecting pipe 17 ... Exhaust pipe 18 ... Fuel supply pump 20 ... Supercharger 21 ... Turbine 22 ... Compressor 23 ... Shaft 24 ... Intercooler 26 ... Air cleaner 28 ... Electric throttle valve 30 Engine control ECU 50 Bypass passage 52 Open / close valve 60 EGR passage 62 EGR valve 100 Exhaust gas purification catalyst 102 Passage 103 Active oxygen release agent 104 Precious metal catalyst 106 Partition wall 200 Exhaust Gas purifying catalyst 206 ... Partition wall 300 ... Exhaust gas purifying catalyst 302 ... Passage 303 ... Passage 306 ... Partition wall 400 ... Exhaust gas purifying catalyst 402 ... Outer peripheral part 404 ... Central part

───────────────────────────────────────────────────── 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) B01D 53/86 ZAB B01J 23/58 A 4G069 53/94 35/10 301F B01J 23/58 F01N 3/08 A 35/10 301 B01D 53/36 103C F01N 3/08 ZAB (72)発明者 伊藤 和浩 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 3G090 AA03 AA04 BA01 CB22 3G091 AA10 AA11 AA18 AB02 AB13 BA13 GB06W GB07W GB17X HA08 HA14 4D019 AA01 BA02 BA05 BA06 BC07 BC20 BD01 CA01 CB04 4D048 AA14 AB01 BA01Y BA02Y BA10X BA14X BA15X BA18Y BA19Y BA30X BA31X BA32Y BA33Y BB02 BB14 BB17 CC24 CC26 CC32 CC49 EA03 4D058 JA32 JB02 JB03 JB06 MA44 SA08 4G069 AA03 BA13A BA13B BB02A BB04A BC01A BC02A BC03A BC03B BC04A BC05A BC06A BC08A BC09A BC12A BC13A BC13B BC29A BC38A BC42A BC43A BC69A BC72A BC72B BC75A BC75B CA02 CA03 CA07 CA18 EA19 EA27 EC10X EC17X EC17Y EE08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) B01D 53/86 ZAB B01J 23/58 A 4G069 53/94 35/10 301F B01J 23/58 F01N 3/08 A 35/10 301 B01D 53/36 103C F01N 3/08 ZAB (72) Inventor Kazuhiro Ito 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation F-term (reference) 3G090 AA03 AA04 BA01 CB22 3G091 AA10 AA11 AA18 AB02 AB13 BA13 GB06W GB07W GB17X HA08 HA14 4D019 AA01 BA02 BA05 BA06 BC07 BC20 BD01 CA01 CB04 4D048 AA14 AB01 BA01Y BA02Y BA10X BA14X BA15X BA18Y BA19Y BA30X BA31X BA32Y BA33Y BB02 BB14 BB17 CC32 CC32 CC03 CC32 CC32 CC32 CC32 CC32 CC32 CC26 BB02A BB04A BC01A BC02A BC03A BC03B BC04A BC05A BC06A BC08A BC09A BC12A BC13A BC13B BC 29A BC38A BC42A BC43A BC69A BC72A BC72B BC75A BC75B CA02 CA03 CA07 CA18 EA19 EA27 EC10X EC17X EC17Y EE08

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内燃機関の排気ガス中に含まれる含炭素
浮遊微粒子を浄化する排気ガス浄化装置であって、 前記排気ガス中の過剰酸素を取り込んで保持するととも
に、周囲の酸素濃度が低下すると、保持した酸素を活性
酸素として放出する活性酸素放出剤が担持された第1お
よび第2の浄化触媒を備え、 前記第1の浄化触媒は、前記排気ガス中の含炭素浮遊微
粒子を選択的に捕集するとともに、該捕集した含炭素浮
遊微粒子を前記活性酸素を用いて燃焼させる浄化触媒で
あり、 前記第2の浄化触媒は、前記第1の浄化触媒を通過した
前記含炭素浮遊微粒子を非選択的に捕集して、該捕集し
た含炭素浮遊微粒子を前記活性酸素を用いて燃焼させる
浄化触媒である排気ガス浄化装置。
1. An exhaust gas purifying apparatus for purifying carbon-containing suspended particulates contained in exhaust gas of an internal combustion engine, wherein the exhaust gas purifying apparatus captures and retains excess oxygen in the exhaust gas and reduces the ambient oxygen concentration. And a first and second purification catalyst loaded with an active oxygen releasing agent that releases the retained oxygen as active oxygen, wherein the first purification catalyst selectively removes the carbon-containing suspended particulates in the exhaust gas. A purifying catalyst for collecting and burning the trapped carbon-containing suspended particulates using the active oxygen, wherein the second purification catalyst removes the carbon-containing suspended particulates that have passed through the first purification catalyst. An exhaust gas purifying device, which is a purifying catalyst that non-selectively collects and burns the collected carbon-containing suspended fine particles using the active oxygen.
【請求項2】 請求項1記載の排気ガス浄化装置であっ
て、 前記第1および第2の浄化触媒は、前記排気ガスが通過
する複数の細孔を含んでおり、 前記第1の浄化触媒は、前記第2の浄化触媒よりも細孔
径の平均値が大きな浄化触媒である排気ガス浄化装置。
2. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the first and second purifying catalysts include a plurality of pores through which the exhaust gas passes, and the first purifying catalyst. Is an exhaust gas purifying device which is a purifying catalyst having a larger average pore diameter than the second purifying catalyst.
【請求項3】 請求項2記載の排気ガス浄化装置であっ
て、 前記第1の浄化触媒は、前記細孔径の平均値たる平均細
孔径が前記第2の浄化触媒の2倍ないし5倍の範囲に設
定された浄化触媒である排気ガス浄化装置。
3. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 2, wherein the first purification catalyst has an average pore diameter, which is an average of the pore diameters, two to five times that of the second purification catalyst. An exhaust gas purifying device that is a purifying catalyst set in a range.
【請求項4】 請求項2記載の排気ガス浄化装置であっ
て、 前記第1の浄化触媒は、前記平均細孔径の値が20μm
から50μmの範囲にある浄化触媒である排気ガス浄化
装置。
4. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 2, wherein the first purifying catalyst has a value of the average pore diameter of 20 μm.
An exhaust gas purifying device, which is a purifying catalyst in the range from 1 to 50 μm.
【請求項5】 請求項1記載の排気ガス浄化装置であっ
て、 前記第1の浄化触媒は、前記排気ガスとともに流入した
含炭素浮遊微粒子の総量に対する前記捕集した含炭素浮
遊微粒子の割合を示す微粒子捕集率が、前記第2の浄化
触媒よりも小さな浄化触媒である排気ガス浄化装置。
5. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the first purification catalyst determines a ratio of the trapped carbon-containing suspended particulates to a total amount of the carbon-containing suspended particulates flowing together with the exhaust gas. An exhaust gas purifying apparatus, wherein the particulate collection rate shown is a purifying catalyst smaller than the second purifying catalyst.
【請求項6】 請求項5記載の排気ガス浄化装置であっ
て、 前記第1の浄化触媒には、前記含炭素浮遊微粒子を捕集
することなく前記排気ガスを通過させるバイパス通路が
少なくとも1つ形成されている排気ガス浄化装置。
6. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 5, wherein the first purifying catalyst has at least one bypass passage through which the exhaust gas passes without collecting the carbon-containing suspended particulates. Exhaust gas purification device being formed.
【請求項7】 請求項6記載の排気ガス浄化装置であっ
て、 前記第1の浄化触媒は、前記バイパス通路が該第1の浄
化触媒の外周部に形成されている排気ガス浄化装置。
7. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 6, wherein the first purifying catalyst has the bypass passage formed in an outer peripheral portion of the first purifying catalyst.
【請求項8】 請求項6記載の排気ガス浄化装置であっ
て、 前記第1の浄化触媒は、前記排気ガスの流入方向に垂直
な断面における前記バイパス通路部分の占める割合が、
半分以下に設定されている浄化触媒である排気ガス浄化
装置。
8. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 6, wherein the first purifying catalyst has a ratio of the bypass passage portion in a cross section perpendicular to an inflow direction of the exhaust gas.
An exhaust gas purification device that is a purification catalyst set to less than half.
【請求項9】 請求項1記載の排気ガス浄化装置であっ
て、 前記排気ガスの一部を、前記第1の浄化触媒の上流側か
ら下流側に迂回させる迂回通路を備えている排気ガス浄
化装置。
9. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, further comprising: a detour passage for detouring a part of the exhaust gas from an upstream side to a downstream side of the first purification catalyst. apparatus.
【請求項10】 請求項1記載の排気ガス浄化装置であ
って、 前記第1および第2の浄化触媒には、前記活性酸素放出
剤として、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類、
遷移金属の中から選択された少なくとも1の元素が担持
されている排気ガス浄化装置。
10. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the first and second purifying catalysts include, as the active oxygen releasing agent, an alkali metal, an alkaline earth metal, a rare earth,
An exhaust gas purification device carrying at least one element selected from transition metals.
【請求項11】 請求項1記載の排気ガス浄化装置であ
って、 前記第1および第2の浄化触媒には、前記活性酸素放出
剤に加えて、白金族に属する貴金属触媒が担持されてい
る排気ガス浄化装置。
11. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the first and second purifying catalysts carry a noble metal catalyst belonging to a platinum group in addition to the active oxygen releasing agent. Exhaust gas purification device.
【請求項12】 内燃機関の排気ガス中に含まれる含炭
素浮遊微粒子を浄化する方法であって、 前記排気ガス中の過剰酸素を取り込んで保持するととも
に周囲の酸素濃度が低下した場合には保持した酸素を活
性酸素として放出する活性酸素放出剤が担持された第1
の浄化触媒を用いて、該排気ガス中の含炭素浮遊微粒子
を選択的に浄化し、 前記第1の浄化触媒を通過した前記含炭素浮遊微粒子
を、前記活性酸素放出剤が担持された第2の浄化触媒を
用いて非選択的に浄化する排気ガスの浄化方法。
12. A method for purifying carbon-containing suspended particulates contained in exhaust gas of an internal combustion engine, wherein the method captures and retains excess oxygen in the exhaust gas and retains the excess oxygen when the surrounding oxygen concentration decreases. A first active oxygen-releasing agent that releases the released oxygen as active oxygen
The carbon-containing suspended particulates in the exhaust gas are selectively purified by using the purification catalyst of (1), and the carbon-containing suspended particulates that have passed through the first purification catalyst are converted to a second particulate containing the active oxygen releasing agent. A method for purifying exhaust gas which non-selectively purifies using a purification catalyst of the present invention.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7338642B2 (en) 2003-07-08 2008-03-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification device for engine
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