JP2003278524A - Exhaust emission control device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンからの排ガス中に含まれるパティキュレート（粒子状
物質：炭素微粒子、サルフェート等の硫黄系微粒子、高
分子量炭化水素微粒子等、以下ＰＭと略称する）を捕集
して燃焼除去するとともに、排ガス中のNO x も効率よく
浄化できる排ガス浄化装置に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a diesel engine.
Particulates contained in the exhaust gas from
Material: Carbon fine particles, sulfur fine particles such as sulfate, high
Collecting molecular weight hydrocarbon particles, etc.)
Burns and removes the NO in the exhaust gas. x Also efficiently
The present invention relates to an exhaust gas purification device that can purify.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ガソリンエンジンについては、排ガスの
厳しい規制とそれに対処できる技術の進歩とにより、排
ガス中の有害成分は確実に減少されてきている。しか
し、ディーゼルエンジンについては、有害成分がＰＭと
して排出されるという特異な事情から、規制も技術の進
歩もガソリンエンジンに比べて遅れている。2. Description of the Related Art With regard to gasoline engines, harmful regulations in exhaust gas have been steadily reduced due to strict regulations on exhaust gas and progress in technology capable of coping with the regulations. However, with respect to diesel engines, regulations and technological progress are delayed compared to gasoline engines due to the unique circumstances in which harmful components are emitted as PM.
【０００３】現在までに開発されているディーゼルエン
ジン用排ガス浄化装置としては、大きく分けてトラップ
型の排ガス浄化装置と、オープン型の排ガス浄化装置と
が知られている。このうちトラップ型の排ガス浄化装置
としては、セラミック製の目封じタイプのハニカム体
（ディーゼルＰＭフィルタ（以下ＤＰＦという））が知
られている。このＤＰＦは、セラミックハニカム構造体
の入口側のセルの下流側端部が市松状に目封じされ隣接
する出口側のセルの上流側端部が市松状に目封じされて
なるものであり、セル隔壁の細孔で排ガスを濾過してセ
ル隔壁にＰＭを捕集することで排出を抑制するいわゆる
ウォールフロー型のものである。As exhaust gas purifying apparatuses for diesel engines that have been developed to date, there are roughly classified a trap type exhaust gas purifying apparatus and an open type exhaust gas purifying apparatus. Among them, as a trap type exhaust gas purifying device, a ceramic plugging type honeycomb body (diesel PM filter (hereinafter referred to as DPF)) is known. In this DPF, the downstream end of the cell on the inlet side of the ceramic honeycomb structure is plugged in a checkered pattern, and the upstream end of the cell on the adjacent outlet side is plugged in a checkered pattern. This is a so-called wall flow type in which exhaust gas is suppressed by filtering the exhaust gas through the pores of the partition wall and collecting PM in the cell partition wall.
【０００４】しかしＤＰＦでは、ＰＭの堆積によって圧
損が上昇するため、何らかの手段で堆積したＰＭを定期
的に除去して再生する必要がある。そこで従来は、圧損
が上昇した場合にバーナあるいは電気ヒータ等で堆積し
たＰＭを燃焼させることでＤＰＦを再生することが行わ
れている。しかしながらこの場合には、ＰＭの堆積量が
多いほど燃焼時の温度が上昇し、それによる熱応力でＤ
ＰＦが破損する場合もある。However, in the DPF, since the pressure loss increases due to the accumulation of PM, it is necessary to periodically remove and regenerate the PM accumulated by some means. Therefore, conventionally, when the pressure loss increases, the DPF is regenerated by burning PM accumulated by a burner, an electric heater, or the like. However, in this case, as the amount of PM deposited increases, the temperature during combustion rises, and the resulting thermal stress causes D
The PF may be damaged.
【０００５】そこで近年では、ＤＰＦのセル隔壁にアル
ミナなどからコート層を形成し、そのコート層に白金族
貴金属などの触媒金属を担持した連続再生式ＤＰＦが開
発されている。この連続再生式ＤＰＦによれば、セル隔
壁の細孔中に捕集されたＰＭが触媒金属の触媒反応によ
って酸化燃焼するため、捕集と同時にあるいは捕集に連
続して燃焼させることでＤＰＦを再生することができ
る。そして触媒反応は比較的低温で生じること、及び捕
集量が少ないうちに燃焼できることから、ＤＰＦに作用
する熱応力が小さく破損が防止されるという利点があ
る。Therefore, in recent years, a continuous regeneration type DPF has been developed in which a coating layer is formed from alumina or the like on the cell partition wall of the DPF and a catalytic metal such as a platinum group precious metal is carried on the coating layer. According to this continuous regeneration type DPF, the PM trapped in the pores of the cell partition wall undergoes oxidative combustion due to the catalytic reaction of the catalytic metal, so that the DPF is burned at the same time as or during the trapping. Can be played. Since the catalytic reaction occurs at a relatively low temperature and can be burned while the trapped amount is small, there is an advantage that the thermal stress acting on the DPF is small and damage is prevented.
【０００６】このような連続再生式ＤＰＦとして、例え
ば特開平9-220423号公報には、セル隔壁の気孔率が40〜
65％で、平均細孔径が５〜35μｍであり、コート層を構
成する多孔質酸化物はセル隔壁の平均細孔径より小さい
粒径のものが90wt％以上を占めている構成のものが開示
されている。このような高比表面積の多孔質酸化物をコ
ートすることにより、セル隔壁の表面だけでなく細孔の
内部表面にまでコート層を形成することができる。また
コート量を一定とすればコート層の厚さを薄くすること
ができるので、圧損の増大を抑制することができる。As such a continuous regeneration type DPF, for example, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-220423, the porosity of the cell partition is 40 to 40.
It is disclosed that the average pore diameter is 65%, the average pore diameter is 5 to 35 μm, and the porous oxide forming the coat layer has a particle diameter smaller than the average pore diameter of the cell partition wall occupying 90 wt% or more. ing. By coating the porous oxide having such a high specific surface area, the coating layer can be formed not only on the surface of the cell partition walls but also on the inner surfaces of the pores. Moreover, since the thickness of the coating layer can be reduced by keeping the coating amount constant, it is possible to suppress an increase in pressure loss.
【０００７】そしてセル隔壁の細孔内にＰＭが捕集され
る状況では、ＰＭと触媒金属との接触確率が高く、かつ
保温性が高いのでＰＭの酸化反応が円滑に進行する。ま
たＰＭの捕集に伴って圧損が敏感に増大するため、圧損
を検知することでＰＭの堆積量を推定することができ
る。したがって圧損が基準値を超えた場合に高温の排ガ
スを流すなどの再生処理を行うことで、基準量以内の堆
積量でＰＭを燃焼することができ、燃焼時に連続再生式
ＤＰＦが高温となることを防止することができる。In a situation where PM is trapped in the pores of the cell partition wall, since the probability of contact between PM and the catalytic metal is high and the heat retaining property is high, the PM oxidation reaction proceeds smoothly. Further, since the pressure loss is sensitively increased as the PM is collected, it is possible to estimate the PM deposition amount by detecting the pressure loss. Therefore, when the pressure loss exceeds the reference value, by performing a regeneration process such as flowing a high temperature exhaust gas, PM can be burned with a deposition amount within the reference amount, and the continuous regeneration DPF becomes high temperature during combustion. Can be prevented.
【０００８】しかしＰＭの堆積状況によっては、堆積量
が増しても圧損が敏感に増大しない場合があり、また再
生処理が不十分の場合には、ＰＭの異常堆積が起こり得
る。またアッシュの堆積によりＰＭ連続再生性が低下す
る場合もある。However, depending on the PM deposition situation, the pressure loss may not increase sensitively even if the deposition amount increases, and abnormal PM deposition may occur if the regeneration process is insufficient. In addition, the PM continuous regeneration property may be deteriorated due to the accumulation of ash.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事
情に鑑みてなされたものであり、ＰＭの捕集率の低下を
抑制しつつ、ＰＭのウォールフロー部への異常に多量の
堆積や、それによる担体基材の溶損を回避することを目
的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and suppresses a decrease in the collection rate of PM while at the same time depositing an abnormally large amount of PM on the wall flow portion. The purpose is to avoid melting damage of the carrier base material.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の排ガス浄化装置の特徴は、軸方向に略平行に延びる
複数のセルを有するハニカム形状の担体基材が排ガス流
路に直列に複数個列設された排ガス浄化装置であって、
複数個の担体基材のうち少なくとも一つの担体基材には
セルどうしを区画するセル隔壁に触媒金属を含む触媒コ
ート層が形成され、複数個の担体基材のうち少なくとも
二つの担体基材は、下流側端部が目封じされてなる入口
側のセルと該入口側のセルに隣接しセルの上流側端部が
目封じされてなる出口側のセルを含んでなるウォールフ
ロー部と、目封じされていないセルを含んでなるストレ
ートフロー部と、を有することにある。A feature of an exhaust gas purifying apparatus of the present invention that solves the above-mentioned problems is that a plurality of honeycomb-shaped carrier substrates having a plurality of cells extending substantially parallel to an axial direction are arranged in series in an exhaust gas passage. An exhaust gas purifying device that is individually arranged,
At least one of the plurality of carrier substrates has a catalyst coating layer containing a catalytic metal formed on the cell partition walls that partition cells, and at least two of the plurality of carrier substrates are A wall flow part comprising an inlet side cell having a downstream end plugged and an outlet side cell adjacent to the inlet side cell and having an upstream end of the cell plugged, A straight flow section comprising unsealed cells.
【００１１】複数個の担体基材のうち少なくとも最上流
にある担体基材のセル隔壁に触媒コート層が形成されて
いることが望ましい。It is desirable that the catalyst coat layer is formed on at least the cell partition wall of the carrier base material which is the most upstream of the plurality of carrier base materials.
【００１２】ウォールフロー部とストレートフロー部と
を有する少なくとも二つの担体基材は互いに隣接して直
列に配置され、一方の担体基材のウォールフロー部には
他方の担体基材のストレートフロー部が対向し、一方の
担体基材のストレートフロー部には他方の担体基材のウ
ォールフロー部が対向していることが望ましい。At least two carrier base materials having a wall flow portion and a straight flow portion are arranged adjacent to each other in series, and the wall flow portion of one carrier base material has the straight flow portion of the other carrier base material. It is desirable that the straight flow portions of one carrier base material face each other and the wall flow portions of the other carrier base material face each other.
【００１３】ウォールフロー部とストレートフロー部と
を有する担体基材には触媒コート層が形成され、担体基
材のストレートフロー部の触媒コート層の厚さがウォー
ルフロー部の触媒コート層の厚さより厚いことが望まし
い。そして触媒コート層はNOx 吸蔵材を含むことが望ま
しく、複数個の担体基材の数は二つであってもよい。A catalyst coating layer is formed on a carrier substrate having a wall flow portion and a straight flow portion, and the thickness of the catalyst coating layer in the straight flow portion of the carrier substrate is smaller than the thickness of the catalyst coating layer in the wall flow portion. It is desirable to be thick. The catalyst coat layer preferably contains a NO x storage material, and the number of the plurality of carrier base materials may be two.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】本発明の排ガス浄化装置では、少
なくとも二つの担体基材は、ウォールフロー部と、セル
の両端が目封じされていないストレートフロー部とを有
している。ウォールフロー部とは、入口側のセルの下流
側端部が目封じされ隣接する出口側のセルの上流側端部
が目封じされた、従来のウォールフロー型のＤＰＦと同
様の構造の部位をいう。またストレートフロー部とは、
セルが目封じされていない従来のストレートフロー型の
ハニカム基材と同様の構造の部位をいう。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, at least two carrier base materials have a wall flow portion and straight flow portions where both ends of the cell are not plugged. The wall flow part is a part having the same structure as a conventional wall flow type DPF, in which the downstream end of the cell on the inlet side is plugged and the upstream end of the cell on the adjacent outlet side is plugged. Say. What is the straight flow part?
It refers to a site having the same structure as a conventional straight flow type honeycomb substrate in which cells are not plugged.
【００１５】したがって本発明の排ガス浄化装置によれ
ば、ウォールフロー部でＰＭを捕集することができる。
そしてストレートフロー部の存在により、圧損を低く抑
制することができる。さらに少なくとも一つの担体基材
にはセルどうしを区画するセル隔壁に触媒金属を含む触
媒コート層が形成されているので、HC及びCOを酸化浄化
することができる。そして触媒コート層にNOx 吸蔵材を
さらに担持すれば、NO x 吸蔵放出能の発現によりNOx を
還元浄化することも可能である。また触媒コート層が形
成された担体基材を最上流に設置すると、触媒の反応熱
を触媒装置全体に効果的に伝えることができ、また排ガ
ス中のNOを上流でNO2 に酸化して、このNO2 により下流
で捕集したＰＭを酸化できるので好ましい。Therefore, according to the exhaust gas purifying apparatus of the present invention,
For example, the PM can be collected in the wall flow section.
The presence of the straight flow section suppresses pressure loss to a low level.
Can be controlled. Further at least one carrier substrate
Is a catalyst partition wall that divides the cells.
Since the medium coating layer is formed, HC and CO are oxidized and purified.
can do. And NO on the catalyst coat layerx Occlusion material
If further loaded, NO x NO due to expression of occlusion and releasex To
It is also possible to reduce and purify. Also, the catalyst coat layer is shaped
If the formed carrier substrate is installed in the uppermost stream, the reaction heat of the catalyst
Can be effectively transmitted to the entire catalytic device, and
NO in the upstream is NO2 Oxidize to this NO2 By downstream
It is preferable because the PM collected in step 1 can be oxidized.
【００１６】またストレートフロー部の存在により、Ｐ
Ｍやアッシュの異常堆積によるエンジンへの影響を回避
することができる。そしてストレートフロー部の触媒コ
ート層を厚く形成しても圧損には影響が小さい。したが
ってストレートフロー部の触媒コート層を厚くすること
により、触媒金属及びNOx 吸蔵材を低い担持密度でかつ
十分な量で担持することができる。これにより触媒性能
が向上し、かつ触媒性能の劣化を抑制することができ
る。Also, due to the presence of the straight flow portion, P
The influence of abnormal accumulation of M and ash on the engine can be avoided. Even if the catalyst coat layer in the straight flow portion is formed thick, the pressure loss is not significantly affected. Therefore, by thickening the catalyst coat layer in the straight flow portion, the catalyst metal and the NO x storage material can be supported at a low support density and in a sufficient amount. As a result, the catalyst performance can be improved and the deterioration of the catalyst performance can be suppressed.
【００１７】例えば図５には、触媒コート層を各種厚さ
で形成した場合のガス流量と圧損の関係を示している。
図５より明らかなように、ウォールフロー部の圧損と同
等以下とするにはストレートフロー部の触媒コート層を
0.5mm以下とすればよいことがわかる。つまり、ストレ
ートフロー部に従来のコート層の厚さである 0.3mm以上
に触媒コート層を形成しても、圧損の上昇を小さくする
ことができる。For example, FIG. 5 shows the relationship between the gas flow rate and the pressure loss when the catalyst coat layer is formed with various thicknesses.
As is clear from FIG. 5, in order to make the pressure loss equal to or less than that of the wall flow portion, the catalyst coating layer of the straight flow portion should be used.
It can be seen that it should be 0.5 mm or less. That is, even if the catalyst coating layer is formed in the straight flow portion to a thickness of 0.3 mm or more, which is the thickness of the conventional coating layer, the increase in pressure loss can be reduced.
【００１８】また図６にはPtとNOx 吸蔵材を担持した触
媒コート層のコート量と耐久試験後のNOx 吸蔵量との関
係を示している。NOx 吸蔵材の担持量は同一である。図
６からわかるように、コート量が増すほどNOx 吸蔵量が
増大しており、NOx 吸蔵材の量は同一であるので、コー
ト量が増すほど触媒性能の劣化が抑制されていることが
明らかである。つまりコート量が多くなるほど担持密度
が低くなるため、触媒性能の劣化を抑制することができ
る。FIG. 6 shows the relationship between the coating amount of the catalyst coating layer supporting Pt and the NO x storage material and the NO x storage amount after the durability test. The amount of NO x storage material carried is the same. As can be seen from FIG. 6, the NO x storage amount increases as the coating amount increases, and the amount of the NO x storage material is the same, so that the deterioration of the catalyst performance is suppressed as the coating amount increases. it is obvious. That is, as the coating amount increases, the supporting density decreases, so that the deterioration of the catalyst performance can be suppressed.
【００１９】さらに、上流側の担体基材のストレートフ
ロー部を通過したＰＭは、下流側の担体基材のウォール
フロー部で捕集することができるので、全体としてＰＭ
を十分に捕集することができる。Further, since the PM that has passed through the straight flow portion of the upstream carrier base material can be collected by the wall flow portion of the downstream carrier base material, the PM as a whole can be collected.
Can be sufficiently collected.
【００２０】ウォールフロー部とストレートフロー部と
を有する少なくとも二つの担体基材は、互いに隣接して
直列に配置され、一方の担体基材のウォールフロー部に
は他方の担体基材のストレートフロー部が対向し、一方
の担体基材のストレートフロー部には他方の担体基材の
ウォールフロー部が対向していることが望ましい。この
ように配置することで、ウォールフロー部とストレート
フロー部の初期圧損差が大きくストレートフロー部に流
れやすい場合はストレートフロー部のコート量によって
調整したりすれば、全体としての圧損は径方向各部位で
同等となるため、少なくともＰＭの堆積量が少ない場合
には、この排ガス浄化装置に流入した排ガスは直進し、
上流側及び下流側それぞれの担体基材のウォールフロー
部によってＰＭが効率よく捕集される。そしてウォール
フロー部でＰＭやアッシュの堆積が進行すると、ウォー
ルフロー部の通過抵抗が増大するため、排ガスは上流側
及び下流側の担体基材のストレートフロー部を優先的に
流れるようになるので、ＰＭやアッシュの異常堆積によ
るエンジンへの影響を回避することができる。At least two carrier base materials having a wall flow portion and a straight flow portion are arranged in series adjacent to each other, and the wall flow portion of one carrier base material is in the straight flow portion of the other carrier base material. Are preferably opposed to each other, and the straight flow part of one carrier base material is preferably opposed to the wall flow part of the other carrier base material. By arranging in this way, when the initial pressure loss difference between the wall flow part and the straight flow part is large and it is easy for the straight flow part to flow, the pressure loss as a whole can be adjusted by adjusting the coating amount of the straight flow part. Since the parts are the same, at least when the amount of PM deposited is small, the exhaust gas that has flowed into this exhaust gas purification device goes straight,
The PM is efficiently collected by the wall flow parts of the carrier base material on the upstream side and the downstream side, respectively. Then, when PM and ash are accumulated in the wall flow portion, the passage resistance of the wall flow portion increases, so that exhaust gas preferentially flows through the straight flow portions of the upstream and downstream carrier base materials. The influence of abnormal accumulation of PM and ash on the engine can be avoided.
【００２１】そして上流側の担体基材のストレートフロ
ー部を通過したＰＭは、下流側の担体基材のウォールフ
ロー部に流入する確率が高いので、排ガスが上流側の担
体基材のストレートフロー部を優先的に流れるようにな
った際にも、ＰＭの捕集効率の低下が抑制される。また
上流側及び下流側の担体基材にともに触媒コート層を形
成した場合は、ウォールフロー部から流出する排ガスは
ＰＭが酸化される一方で、NOが酸化されてNO2 となり、
この排ガスが下流側の担体基材のストレートフロー部に
流入するので、少なくとも下流側の担体基材のストレー
トフロー部の触媒コート層にNOx 吸蔵材を担持すること
が好ましい。The PM that has passed through the straight flow portion of the upstream carrier substrate has a high probability of flowing into the wall flow portion of the downstream carrier substrate, so that the exhaust gas has a straight flow portion of the upstream carrier substrate. Even when the air flows preferentially in the air, the decrease in the PM collection efficiency is suppressed. Further, when the catalyst coat layer is formed on both the upstream side and the downstream side carrier base material, PM is oxidized in the exhaust gas flowing out from the wall flow part, while NO is oxidized to NO 2 ,
Since this exhaust gas flows into the straight flow part of the downstream side carrier substrate, it is preferable to support the NO x storage material at least on the catalyst coat layer of the straight flow part of the downstream side carrier substrate.
【００２２】上記のように構成する場合のウォールフロ
ー部とストレートフロー部の配置形態は特に制限されな
いが、例えば上流側の担体基材の中心部分にウォールフ
ロー部を形成し、その外周にストレートフロー部を形成
することができる。そして下流側に隣接する担体基材の
中心部分にストレートフロー部を形成し、その外周にウ
ォールフロー部を形成する。また上流側と下流側の担体
基材をこの逆に構成してもよいが、排ガスの流速が大き
い上流側の担体基材の中心部分にウォールフロー部を形
成すれば、ＰＭの捕集効率がより向上する。The arrangement of the wall flow portion and the straight flow portion in the case of the above construction is not particularly limited, but for example, the wall flow portion is formed in the central portion of the carrier base material on the upstream side, and the straight flow portion is formed on the outer periphery thereof. Parts can be formed. Then, a straight flow portion is formed in the central portion of the carrier substrate adjacent to the downstream side, and a wall flow portion is formed on the outer periphery thereof. Although the upstream and downstream carrier base materials may be configured in the opposite manner, if a wall flow part is formed in the central portion of the upstream carrier base material where the flow rate of exhaust gas is high, the PM collection efficiency is improved. To improve.
【００２３】また下流側の担体基材のストレートフロー
部の断面積を上流側の担体基材のウォールフロー部の断
面積より小さくすることも好ましい。このようにすれ
ば、ウォールフロー部でのＰＭ捕集によって圧損が増大
した場合などに、上流側の担体基材のストレートフロー
部を通過した排ガスが下流側の担体基材のストレートフ
ロー部に流入するのを抑制することができ、ＰＭ捕集率
が向上する。It is also preferable to make the cross-sectional area of the straight flow part of the carrier material on the downstream side smaller than the cross-sectional area of the wall flow part of the carrier material on the upstream side. By doing so, the exhaust gas that has passed through the straight flow part of the upstream carrier base material flows into the straight flow part of the downstream carrier base material when the pressure loss increases due to PM trapping in the wall flow part. Can be suppressed and the PM collection rate is improved.
【００２４】触媒コート層は、ウォールフロー部とスト
レートフロー部とを有する担体基材に形成することが望
ましい。この場合、ストレートフロー部の触媒コート層
の厚さは、ウォールフロー部の触媒コート層の厚さより
厚くすることが望ましい。ストレートフロー部に触媒コ
ート層を厚く形成しても、圧損に及ぼす影響が小さく、
ＰＭの捕集率にも影響がほとんどない。そして触媒コー
ト層を厚く形成することで、触媒金属及びNOx 吸蔵材を
多く担持しても担持密度を低くすることができ、触媒金
属どうしの粒成長あるいはNOx 吸蔵材が触媒金属を覆う
ような不具合を防止することができ、ＰＭ浄化率及びNO
x 浄化率の耐久性が向上する。The catalyst coat layer is preferably formed on a carrier substrate having a wall flow portion and a straight flow portion. In this case, it is desirable that the thickness of the catalyst coat layer in the straight flow portion is thicker than the thickness of the catalyst coat layer in the wall flow portion. Even if the catalyst coat layer is thickly formed on the straight flow part, the effect on pressure loss is small,
There is almost no effect on the PM collection rate. By forming a thick catalyst coat layer, it is possible to reduce the loading density even if a large amount of catalyst metal and NO x storage material are loaded, so that the grain growth of the catalyst metals or the NO x storage material covers the catalyst metal. Can prevent various troubles, PM purification rate and NO
x The durability of the purification rate is improved.
【００２５】またストレートフロー部の触媒コート層を
厚く形成することによって、セル通路をウォールフロー
部より狭くして、ウォールフロー部の方が流入抵抗が小
さくなるようにすることができ、そうすることによって
排ガス流速が小さい低負荷時においても、排ガス流れが
ストレートフロー部に偏ることなくウォールフロー部に
も多く流入するので、ＰＭの捕集率が向上する。Further, by forming the catalyst coat layer of the straight flow portion thicker, the cell passage can be made narrower than the wall flow portion so that the wall flow portion has a smaller inflow resistance. As a result, even when the exhaust gas flow velocity is low and the load is low, the exhaust gas flow does not concentrate in the straight flow portion and flows into the wall flow portion as well, so that the PM collection rate is improved.
【００２６】担体基材は、コーディエライトなどの耐熱
性セラミックスから製造することができる。例えばコー
ディエライト粉末を主成分とする粘土状のスラリーを調
製し、それを押出成形などで成形し、焼成してハニカム
構造体とする。コーディエライト粉末に代えて、アルミ
ナ、マグネシア及びシリカの各粉末をコーディエライト
組成となるように配合することもできる。その後ハニカ
ム構造体の一端面のウォールフロー部となる部分のセル
開口を同様の粘土状のスラリーなどで目封じし、他端面
では一端面で目封じされたセルに隣接するセルのセル開
口を目封じする。その後焼成などで目封じ材を固定する
ことで、ウォールフロー部とストレートフロー部をもつ
担体基材を製造することができる。The carrier substrate can be manufactured from heat resistant ceramics such as cordierite. For example, a clay-like slurry containing cordierite powder as a main component is prepared, and the slurry is molded by extrusion molding or the like and fired to obtain a honeycomb structure. Instead of the cordierite powder, alumina, magnesia, and silica powders may be blended so as to have a cordierite composition. After that, the cell openings in the wall flow part of one end face of the honeycomb structure are plugged with the same clay-like slurry, and the other end faces the cell openings of the cells adjacent to the cells plugged in one end face. To seal. After that, by fixing the plugging material by firing or the like, a carrier base material having a wall flow part and a straight flow part can be manufactured.
【００２７】担体基材は、セル隔壁の気孔率が60〜80％
であることが望ましく、セル隔壁の平均細孔径が20〜40
μｍであることが望ましい。気孔率が60％より低かった
り平均細孔径が20μｍより小さいと圧損が増大し、気孔
率が80％を超えたり平均細孔径が40μｍより大きくなる
とＰＭ捕集率が低下する。The carrier substrate has a cell partition wall porosity of 60 to 80%.
It is desirable that the average pore diameter of the cell partition walls is 20 to 40.
μm is desirable. If the porosity is lower than 60% or the average pore diameter is less than 20 μm, the pressure loss increases, and if the porosity exceeds 80% or the average pore diameter exceeds 40 μm, the PM trapping rate decreases.
【００２８】そして担体基材のセル隔壁に細孔を形成す
るには、上記したスラリー中にカーボン粉末、木粉、澱
粉、樹脂粉末などの可燃物粉末などを混合しておき、可
燃物粉末が焼成時に消失することで細孔を形成すること
ができる。この細孔によりウォールフロー部における入
口側のセルと出口側のセルは互いに連通し、ＰＭは細孔
内に捕集されるが気体は入口側セルから出口側セルへと
細孔を通過可能となる。In order to form pores in the cell partition walls of the carrier substrate, combustible powder such as carbon powder, wood powder, starch, and resin powder is mixed in the above-mentioned slurry, and Pores can be formed by disappearing during firing. Due to the pores, the cells on the inlet side and the cells on the outlet side in the wall flow portion communicate with each other, PM is trapped in the pores, but gas can pass through the pores from the inlet side cells to the outlet side cells. Become.
【００２９】複数個の担体基材の少なくとも一つの担体
基材のセル隔壁には、担体となる多孔質酸化物と少なく
とも触媒金属を含む触媒コート層が形成されている。多
孔質酸化物は、 Al2O3、ZrO2、CeO2、TiO2、SiO2などの
酸化物あるいはこれらの複数種からなる複合酸化物から
構成することができる。A catalyst coat layer containing a porous oxide serving as a carrier and at least a catalyst metal is formed on the cell partition walls of at least one of the plurality of carrier substrates. The porous oxide can be composed of an oxide such as Al 2 O 3 , ZrO 2 , CeO 2 , TiO 2 , and SiO 2 or a composite oxide including a plurality of these.
【００３０】ウォールフロー部の触媒コート層は、セル
隔壁の表面ばかりでなく、細孔内の表面にも形成されて
いることが望ましい。このように触媒コート層を形成す
るには、例えば特開平9-220423号公報に記載されている
ように、セル隔壁の平均細孔径より小さい粒径のものが
90重量％以上を占める多孔質酸化物粉末を用いることが
好ましい。平均細孔径より大きな粒径のものが10重量％
より多くなると、細孔内の表面にコート層を形成するこ
とが困難となり、細孔内に進入したＰＭを酸化燃焼する
ことが困難となる。It is desirable that the catalyst coat layer in the wall flow portion is formed not only on the surface of the cell partition wall but also on the surface inside the pores. In order to form the catalyst coat layer in this way, as described in, for example, JP-A-9-220423, those having a particle size smaller than the average pore size of the cell partition wall are used.
It is preferable to use a porous oxide powder which accounts for 90% by weight or more. 10% by weight of particles with a size larger than the average pore size
When the amount is larger, it becomes difficult to form a coat layer on the surface inside the pores, and it becomes difficult to oxidize and burn PM that has entered the pores.
【００３１】またウォールフロー部の触媒コート層の形
成量は、担体基材のセル径にもよるが、厚さが１〜20μ
ｍの範囲、あるいは担体基材の体積１リットルあたり60
〜 200ｇの範囲とすることが好ましい。触媒コート層の
形成量がこの範囲より少なくなると、触媒金属が高密度
に担持されるため高温に晒されると触媒金属の粒成長が
生じて活性が低下する場合がある。また触媒コート層の
形成量がこの範囲より多くなると、圧損が増大するとと
もに、細孔の径及び開口面積が低下してしまう。The amount of the catalyst coat layer formed in the wall flow portion depends on the cell diameter of the carrier substrate, but the thickness is 1 to 20 μm.
m range or 60 per volume of carrier substrate
It is preferably in the range of to 200 g. When the amount of the catalyst coat layer formed is less than this range, the catalyst metal is loaded at a high density, and thus the grain growth of the catalyst metal may occur and the activity may be reduced when exposed to a high temperature. If the amount of the catalyst coat layer formed is larger than this range, the pressure loss increases and the pore diameter and the opening area decrease.
【００３２】触媒コート層を形成するには、多孔質酸化
物粉末をアルミナゾルなどのバインダ成分及び水ととも
にスラリーとし、そのスラリーをセル隔壁に付着させた
後に焼成し、その後少なくとも触媒金属を担持すればよ
い。スラリーをセル隔壁に付着させるには通常の浸漬法
を用いることができるが、エアブローあるいは吸引によ
って細孔内に入ったスラリーの余分なものを除去するこ
とが望ましい。In order to form the catalyst coat layer, a porous oxide powder is made into a slurry together with a binder component such as alumina sol and water, and the slurry is adhered to the cell partition walls and fired, and thereafter at least a catalyst metal is supported. Good. A normal dipping method can be used to attach the slurry to the cell partition walls, but it is desirable to remove an excess of the slurry that has entered the pores by air blow or suction.
【００３３】触媒コート層には少なくとも触媒金属が担
持されている。この触媒金属としては、触媒反応によっ
てＰＭの酸化を促進するものであれば用いることができ
るが、Pt、Rh、Pdなどの白金族の貴金属から選ばれた一
種又は複数種、Agあるいは卑金属などから選ばれる一種
又は複数種を担持することが特に好ましい。触媒金属の
担持量は、担体基材１リットルあたり 0.5〜10ｇの範囲
とすることが好ましい。担持量がこれより少ないと活性
が低すぎて実用的でなく、この範囲より多く担持しても
活性が飽和するとともにコストアップとなってしまう。At least a catalyst metal is supported on the catalyst coat layer. As this catalyst metal, any catalyst that can promote the oxidation of PM by a catalytic reaction can be used, but one or more selected from platinum group precious metals such as Pt, Rh, and Pd, Ag or base metal, etc. It is particularly preferable to carry one or more kinds selected. The supported amount of the catalytic metal is preferably in the range of 0.5 to 10 g per liter of the carrier substrate. If the supported amount is less than this, the activity is too low to be practical, and if the supported amount is more than this range, the activity is saturated and the cost increases.
【００３４】また触媒金属に加えて、Ba，Ca，Srなどの
アルカリ土類金属、Na，Ｋ，Li，Csなどのアルカリ金
属、あるいはLa，Nd，Sc，Ｙなどの希土類元素から選ば
れるNO x 吸蔵材をさらに担持することが好ましい。NOx
吸蔵材を担持することでNOx 吸蔵放出能が発現され、NO
x 浄化能が向上する。このNOx 吸蔵材の担持量は、担体
基材１リットルあたり0.01〜２モルの範囲とすることが
好ましい。担持量がこれより少ないとNOx 吸蔵放出能が
発現されず、これより多く担持するとPtなどの触媒金属
を覆って酸化能が低下するようになる。In addition to catalytic metals, such as Ba, Ca, Sr
Alkaline earth metals, alkaline gold such as Na, K, Li, Cs
Genus or selected from rare earth elements such as La, Nd, Sc, Y
NO x It is preferable to further support an occlusion material. NOx
NO by supporting the occlusion materialx The ability to store and release is expressed and NO
x Purification ability is improved. This NOx The storage amount of the storage material depends on the carrier
It may be in the range of 0.01 to 2 moles per liter of substrate.
preferable. If the supported amount is less than this, NOx Occlusion and release capacity
It is not expressed, and if it is supported more than this, catalytic metal such as Pt
And the oxidative capacity will be reduced.
【００３５】触媒金属及びNOx 吸蔵材を担持するには、
触媒金属又はNOx 吸蔵元素の硝酸塩などを溶解した溶液
を用い、吸着担持法、吸水担持法などによって多孔質酸
化物層に担持すればよい。また多孔質酸化物粉末に予め
触媒金属を担持しておき、その触媒粉末を用いて触媒コ
ート層を形成した後にNOx 吸蔵材を担持することもでき
る。To support the catalytic metal and the NO x storage material,
A solution in which a catalyst metal or a nitrate of NO x storage element is dissolved may be used to support the porous oxide layer by an adsorption supporting method, a water absorption supporting method, or the like. It is also possible to support the catalyst metal in advance on the porous oxide powder, form the catalyst coat layer using the catalyst powder, and then support the NO x storage material.
【００３６】例えば２個の担体基材を列設する場合、上
流側の担体基材の断面におけるウォールフロー部とスト
レートフロー部の面積比率は、ウォールフロー部：スト
レートフロー部＝１：２〜30：１の範囲とし、下流側の
担体基材の断面におけるウォールフロー部とストレート
フロー部の面積比率は、ウォールフロー部：ストレート
フロー部＝２：１〜１：30の範囲とすることが望まし
い。この範囲から外れると、圧損とＰＭ捕集率とのバラ
ンスが崩れるため好ましくない。For example, when two carrier base materials are arranged in a row, the area ratio of the wall flow part to the straight flow part in the cross section of the upstream carrier base material is as follows: wall flow part: straight flow part = 1: 2-30 It is preferable that the area ratio is 1: 1, and the area ratio of the wall flow portion to the straight flow portion in the cross section of the carrier substrate on the downstream side is in the range of wall flow portion: straight flow portion = 2: 1 to 1:30. If it deviates from this range, the balance between the pressure loss and the PM collection rate is lost, which is not preferable.
【００３７】複数の担体基材を列設する場合、担体基材
どうしの間隔は断面の長径（直径）の１／ 100〜１／２
の範囲とするのが好ましい。間隔がこれより広くなる
と、互いのストレートフロー部を流れる排ガス量が多く
なるためＰＭ捕集率が低下する。また間隔がこれより狭
くなると、圧損が増大する、又はＰＭが異常堆積する場
合がある。When a plurality of carrier base materials are arranged in a row, the distance between the carrier base materials is 1/100 to 1/2 of the major axis (diameter) of the cross section.
The range is preferably If the interval is wider than this, the amount of exhaust gas flowing through the straight flow portions of each other increases and the PM collection rate decreases. If the interval is narrower than this, pressure loss may increase or PM may be abnormally deposited.
【００３８】[0038]
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples.
【００３９】（実施例１）図１に本実施例の排ガス浄化
装置を示す。この排ガス浄化装置は、上流側触媒１と下
流側触媒２とからなり、排ガス流路に互いに10mmの間隔
を隔てて直列に列設されている。上流側触媒１及び下流
側触媒２は、それぞれ直径 130mm，長さ 150mmで体積が
約２Ｌの円柱状をなし、断面四角形のセルが 300セル／
inch2 形成されている。また気孔率は65％、セル隔壁の
平均細孔径は25μｍであって、コージェライトから形成
されている。(Embodiment 1) FIG. 1 shows an exhaust gas purifying apparatus of this embodiment. This exhaust gas purifying apparatus is composed of an upstream side catalyst 1 and a downstream side catalyst 2, and is arranged in series in the exhaust gas flow path at intervals of 10 mm. The upstream catalyst 1 and the downstream catalyst 2 each have a cylindrical shape with a diameter of 130 mm and a length of 150 mm and a volume of about 2 L, and 300 cells with a quadrangular cross section.
inch 2 is formed. The porosity is 65%, the average pore diameter of the cell partition wall is 25 μm, and the cell partition wall is formed of cordierite.
【００４０】上流側触媒１では、軸心部の直径80mmの部
分にウォールフロー部10が形成され、その外周部にスト
レートフロー部11が形成されている。また下流側触媒２
では、軸心部の直径80mmの部分にストレートフロー部20
が形成され、その外周部にウォールフロー部21が形成さ
れている。ウォールフロー部10，21は、コーディエライ
ト粉末を主成分とする粘土状スラリーを用い、排ガスの
流入側のセル開口を１マスおきに市松状に目封じし、流
出側においては流入側で目封じされていないセルのセル
開口を市松状に目封じして、その後に焼成することで形
成されている。In the upstream catalyst 1, the wall flow portion 10 is formed in the axial center portion having a diameter of 80 mm, and the straight flow portion 11 is formed in the outer peripheral portion thereof. Moreover, the downstream side catalyst 2
Then, straight flow part 20
Are formed, and the wall flow portion 21 is formed on the outer peripheral portion thereof. The wall flow parts 10 and 21 are made of clay-like slurry containing cordierite powder as a main component, and the cell openings on the inflow side of the exhaust gas are plugged into a checkered pattern every other space, and the outflow side is closed on the inflow side. It is formed by plugging the cell openings of the unsealed cells in a checkerboard pattern and then firing.
【００４１】上流側触媒１及び下流側触媒２のセル隔壁
には、全面に図示しない触媒コート層が形成されてい
る。この触媒コート層は、平均粒径１μｍの Al2O3粉末
48重量％、平均粒径 0.5μｍのTiO2粉末40重量％及び平
均粒径 0.5μｍのZrO2粉末10重量％と、アルミナゾル
（ Al2O3が20重量％）10重量％を含むスラリーを調製
し、上記のウォールフロー部及びストレートフロー部が
形成されたそれぞれの担体基材を浸漬後引き上げ、吸引
して余分なスラリーを除去した後、 120℃で乾燥し 500
℃で60分間焼成して触媒コート層を形成した。スラリー
の平均粒径は１μｍと微細であるため、触媒コート層は
セル隔壁の細孔内にも形成され、それぞれの担体基材の
体積１リットルあたり 150ｇ形成された。A catalyst coat layer (not shown) is formed on the entire cell partition walls of the upstream side catalyst 1 and the downstream side catalyst 2. This catalyst coat layer is an Al 2 O 3 powder with an average particle size of 1 μm.
Prepare a slurry containing 48% by weight, 40% by weight of TiO 2 powder with an average particle size of 0.5 μm, 10% by weight of ZrO 2 powder with an average particle size of 0.5 μm, and 10% by weight of alumina sol (20% by weight of Al 2 O 3 ). Then, after dipping the carrier base material on which the above wall flow part and straight flow part are formed, pulling up, suctioning to remove excess slurry, and drying at 120 ° C. 500
The catalyst coating layer was formed by baking at 60 ° C. for 60 minutes. Since the average particle size of the slurry was as fine as 1 μm, the catalyst coat layer was also formed in the pores of the cell partition wall, and was formed in an amount of 150 g per liter volume of each carrier substrate.
【００４２】そして所定濃度のジニトロジアンミン白金
水溶液の所定量をコート層に吸水させ、 120℃で乾燥後
500℃で60分間焼成してPtを担持した。Ptはそれぞれの
担体基材の体積１リットルあたり３ｇ担持された。次い
で硝酸リチウム水溶液、硝酸カリウム水溶液及び酢酸バ
リウム水溶液を用い、同様にしてそれぞれの担体基材の
体積１リットルあたりLiを 0.2モル、Ｋを0.05モル、Ba
を 0.1モル担持した。Then, the coating layer was made to absorb a predetermined amount of a dinitrodiammine platinum aqueous solution having a predetermined concentration and dried at 120 ° C.
It was baked at 500 ° C. for 60 minutes to support Pt. 3 g of Pt was loaded per liter of the volume of each carrier substrate. Then, using an aqueous solution of lithium nitrate, an aqueous solution of potassium nitrate and an aqueous solution of barium acetate, similarly, 0.2 mol of Li, 0.05 mol of Ba and Ba
Was carried in an amount of 0.1 mol.
【００４３】この排ガス浄化装置では、排ガスは先ず上
流側触媒１に流入し、初期にはウォールフロー部10及び
ストレートフロー部11をほぼ同様に流れて下流側端面か
ら排出される。ウォールフロー部10では、セル隔壁の細
孔中にＰＭが捕集され、触媒コート層に担持されている
Ptによって連続的に酸化燃焼される。また排ガス中のHC
及びCOもPtによって酸化除去され、NOはNOx となってNO
x 吸蔵材に吸蔵される。そしてストレートフロー部11で
は、排ガス中のHC，COが酸化され、NOが酸化されNOx と
なってNOx 吸蔵材に吸蔵される。In this exhaust gas purifying apparatus, the exhaust gas first flows into the upstream side catalyst 1 and initially flows through the wall flow section 10 and the straight flow section 11 in substantially the same manner and is discharged from the downstream side end surface. In the wall flow section 10, PM is trapped in the pores of the cell partition wall and carried on the catalyst coat layer.
It is continuously oxidatively burned by Pt. HC in exhaust gas
And CO are also oxidized and removed by Pt, and NO becomes NO x and NO
x It is occluded in the occlusion material. Then, in the straight flow section 11, HC and CO in the exhaust gas are oxidized and NO is oxidized to NO x , which is stored in the NO x storage material.
【００４４】ウォールフロー部10を通過した排ガスは、
対向している下流側触媒２の軸心部のストレートフロー
部20に優先的に流入し、Ptによって残りのHC，COが酸化
されるとともにNOはNOx となってNOx 吸蔵材に吸蔵され
る。またストレートフロー部11から出た排ガスは、対向
している下流側触媒２のウォールフロー部21に優先的に
流入し、ＰＭが捕集されるとともにPtによって残りのH
C，COが酸化されNOx がNOx 吸蔵材に吸蔵される。The exhaust gas that has passed through the wall flow section 10 is
It preferentially flows into the straight flow part 20 in the axial center of the downstream side catalyst 2 which is opposed, and the remaining HC and CO are oxidized by Pt and NO becomes NO x and is stored in the NO x storage material. It Further, the exhaust gas emitted from the straight flow portion 11 preferentially flows into the wall flow portion 21 of the downstream side catalyst 2 which faces the straight flow portion 11, PM is collected, and the remaining H 2 is generated by Pt.
C and CO are oxidized and NO x is stored in the NO x storage material.
【００４５】そして定期的に軽油などの還元剤を排ガス
中に添加することによって、NOx 吸蔵材に吸蔵されたNO
x が放出され、放出されたNOx 及び排ガス中に元々存在
するNOx は、環境に豊富に存在するHC及びCOなどの還元
成分によって還元除去される。Then, by periodically adding a reducing agent such as light oil to the exhaust gas, the NO stored in the NO x storage material is reduced.
x is released, the released NO x and NO x originally present in the exhaust gas is reduced and removed by the reducing components such as HC and CO which is abundant in the environment.
【００４６】またウォールフロー部10，21に堆積したＰ
Ｍ及びアッシュの堆積量は、圧損の上昇量の検知、流入
したＰＭ量の推定などによって判定できる。したがって
堆積量が上限値となった場合にエンジン制御、還元剤添
加などを行うことで、ウォールフロー部10，21の捕集能
を再生することができ圧損を低下させることができる。Further, P deposited on the wall flow parts 10 and 21
The accumulation amount of M and ash can be determined by detecting the increase amount of pressure loss, estimating the inflowing PM amount, and the like. Therefore, by controlling the engine and adding a reducing agent when the accumulated amount reaches the upper limit, the trapping ability of the wall flow parts 10 and 21 can be regenerated and the pressure loss can be reduced.
【００４７】したがって本実施例の排ガス浄化装置によ
れば、ストレートフロー部11，20によって圧損の増大及
びウォールフロー部でのＰＭの異常堆積を防止でき、ウ
ォールフロー部10，21によってＰＭを捕集できる。そし
てコート層にはPt及びNOx 吸蔵材が担持されているた
め、排ガス中のＰＭ，HC，CO及びNOx を効率よく除去す
ることができる。Therefore, according to the exhaust gas purifying apparatus of this embodiment, the straight flow portions 11 and 20 can prevent an increase in pressure loss and the abnormal accumulation of PM in the wall flow portions, and the wall flow portions 10 and 21 can collect the PM. it can. Further, since Pt and NO x storage material are carried in the coat layer, PM, HC, CO and NO x in the exhaust gas can be efficiently removed.
【００４８】（実施例２）本実施例の排ガス浄化装置
は、ストレートフロー部11，20の触媒コート層のコート
量をそれぞれの担体基材の体積１リットルあたり 250ｇ
としたこと以外は実施例１と同様の構成であるため、図
１を参照しながら説明する。この排ガス浄化装置では、
ウォールフロー部10，21の触媒コート層のコート量はそ
れぞれの担体基材の体積１リットルあたり 150ｇである
ので、ストレートフロー部11，20の触媒コート層はウォ
ールフロー部10，21より厚くなっている。各触媒コート
層に担持されているPt及びNOx 吸蔵材の担持量は、実施
例１と同様である。(Embodiment 2) In the exhaust gas purifying apparatus of this embodiment, the coating amount of the catalyst coating layer of the straight flow parts 11 and 20 is 250 g per 1 liter volume of each carrier substrate.
The configuration is the same as that of the first embodiment except that the above is described, and thus the description will be made with reference to FIG. In this exhaust gas purification device,
Since the coating amount of the catalyst coating layer of the wall flow portions 10 and 21 is 150 g per 1 liter of the volume of each carrier substrate, the catalyst coating layer of the straight flow portions 11 and 20 is thicker than the wall flow portions 10 and 21. There is. The amounts of Pt and NO x storage material supported on each catalyst coat layer are the same as in Example 1.
【００４９】したがって本実施例の排ガス浄化装置で
は、ストレートフロー部11，20の触媒コート層における
Pt及びNOx 吸蔵材の担持密度がウォールフロー部10，21
の触媒コート層に比べて低密度となっている。そのため
Ptの粒成長あるいはNOx 吸蔵材がPtを覆うことによる触
媒性能の劣化を抑制することができ、HC，CO及びNOx の
浄化性能の耐久性が向上する。Therefore, in the exhaust gas purifying apparatus of this embodiment, the catalyst coating layers of the straight flow parts 11 and 20 are
The wall densities of Pt and NO x storage material are 10 and 21
The density is lower than that of the catalyst coating layer. for that reason
Grain growth or the NO x storage material of Pt can suppress the deterioration of catalyst performance due to covering the Pt, HC, durability of purifying performance of CO and NO x can be improved.
【００５０】またストレートフロー部11，20の触媒コー
ト層を厚くしただけであるので、ウォールフロー部10，
21によるＰＭ捕集能には影響がなく、圧損の増大もほと
んどない。そして上流側触媒１においては、ストレート
フロー部11のセルがウォールフロー部10より狭くなるた
めに、排ガスがウォールフロー部10に進入しやすくな
る。したがってガス流速が小さな低負荷時においても、
ウォールフロー部10によるＰＭ捕集効率が向上する。Further, since the catalyst coat layers of the straight flow parts 11 and 20 are simply thickened, the wall flow parts 10 and
There is no effect on the PM trapping ability due to 21, and there is almost no increase in pressure loss. In the upstream catalyst 1, the cells of the straight flow section 11 are narrower than the wall flow section 10, so that the exhaust gas easily enters the wall flow section 10. Therefore, even when the gas flow velocity is low and the load is low,
The PM collection efficiency by the wall flow unit 10 is improved.
【００５１】（実施例３）図２に本実施例の排ガス浄化
装置を示す。この排ガス浄化装置は、ストレートフロー
部11，20の触媒コート層のコート量をそれぞれの担体基
材の体積１リットルあたり 250ｇとしたこと、及び外周
から数セル分の最外周部12，22の触媒コート層のコート
量をそれぞれの担体基材の体積１リットルあたり 350ｇ
としたこと以外は実施例１と同様の構成である。(Embodiment 3) FIG. 2 shows an exhaust gas purifying apparatus of this embodiment. In this exhaust gas purifying apparatus, the coating amount of the catalyst coating layer of the straight flow portions 11 and 20 was set to 250 g per 1 liter of the volume of each carrier substrate, and the catalyst of the outermost peripheral portions 12 and 22 of several cells from the outer periphery was used. The coating amount of the coating layer is 350 g per liter of the volume of each carrier substrate.
The configuration is the same as that of the first embodiment except that.
【００５２】この排ガス浄化装置では、ウォールフロー
部10，21の触媒コート層のコート量はそれぞれの担体基
材の体積１リットルあたり 150ｇであるので、ストレー
トフロー部11，20の触媒コート層はウォールフロー部1
0，21より厚くなっており、最外周部12，22の触媒コー
ト層はさらに厚くなっている。各触媒コート層に担持さ
れているPt及びNOx 吸蔵材の担持量は、実施例１と同様
である。In this exhaust gas purifying apparatus, since the coating amount of the catalyst coating layer of the wall flow portions 10 and 21 is 150 g per 1 liter of the volume of each carrier substrate, the catalyst coating layers of the straight flow portions 11 and 20 are the wall portions. Flow part 1
It is thicker than 0 and 21, and the catalyst coat layer of the outermost peripheral portions 12 and 22 is thicker. The amounts of Pt and NO x storage material supported on each catalyst coat layer are the same as in Example 1.
【００５３】したがって本実施例の排ガス浄化装置で
は、実施例２と同様の作用効果が奏される。そして触媒
コート層のコート量が多いため、最外周部12，22は熱容
量が増大するとともに排ガスの流入量が低下する。これ
により保温効果が高まるため、外気に近く温度が下がり
やすい最外周部12，22におけるＰＭの燃焼効率が向上
し、燃え残りを抑制することができる。Therefore, in the exhaust gas purifying apparatus of this embodiment, the same working effect as that of the second embodiment can be obtained. Since the coat amount of the catalyst coat layer is large, the heat capacity of the outermost peripheral portions 12 and 22 increases and the inflow amount of exhaust gas decreases. As a result, the heat retaining effect is enhanced, so that the PM combustion efficiency in the outermost peripheral portions 12 and 22 near the outside air where the temperature is likely to drop is improved, and unburned residue can be suppressed.
【００５４】（実施例４）図３に本実施例の排ガス浄化
装置を示す。この排ガス浄化装置は、上流側触媒１の軸
心部の直径 100mmの部分にウォールフロー部10が形成さ
れ、その断面積が対向する下流側触媒２のストレートフ
ロー部20の断面積（直径80mm）より大きくなっているこ
と、及びストレートフロー部11，20の触媒コート層のコ
ート量をそれぞれの担体基材の体積１リットルあたり 2
50ｇとしたこと以外は実施例１と同様の構成である。(Embodiment 4) FIG. 3 shows an exhaust gas purifying apparatus of this embodiment. In this exhaust gas purifying apparatus, a wall flow portion 10 is formed in a portion of the shaft center portion of the upstream side catalyst 1 having a diameter of 100 mm, and the cross sectional area of the straight flow portion 20 of the downstream side catalyst 2 (diameter 80 mm) is opposed. And the coating amount of the catalyst coating layers of the straight flow parts 11 and 20 per 2 liters of the volume of each carrier substrate.
The configuration is the same as in Example 1 except that the amount is 50 g.
【００５５】したがって本実施例の排ガス浄化装置で
は、実施例２と同様の作用効果が奏される。また上流側
触媒１のウォールフロー部10にＰＭが堆積して圧損が上
昇した場合には、ストレートフロー部11を通過したガス
は下流側触媒２のストレートフロー部20に流入しやすく
なり、そうなるとウォールフロー部21におけるＰＭ捕集
率が低下してしまう。しかし本実施例では、上流側触媒
１のウォールフロー部10と下流側触媒２のウォールフロ
ー部21とが一部重複しているので、ストレートフロー部
11を通過したガスがストレートフロー部20に流入しにく
くなり、ウォールフロー部21のＰＭ捕集率が低下するの
が防止されている。Therefore, in the exhaust gas purifying apparatus of this embodiment, the same working effect as that of the second embodiment can be obtained. Further, when PM accumulates on the wall flow portion 10 of the upstream side catalyst 1 and the pressure loss rises, the gas that has passed through the straight flow portion 11 easily flows into the straight flow portion 20 of the downstream side catalyst 2, and when that happens, the wall The PM collection rate in the flow section 21 is reduced. However, in this embodiment, since the wall flow part 10 of the upstream side catalyst 1 and the wall flow part 21 of the downstream side catalyst 2 partially overlap, the straight flow part
It becomes difficult for the gas that has passed through 11 to flow into the straight flow part 20, and the PM collection rate of the wall flow part 21 is prevented from decreasing.
【００５６】（実施例５）図４に本実施例の排ガス浄化
装置を示す。この排ガス浄化装置は、上流側触媒１の軸
心部の直径80mmの部分にストレートフロー部13が形成さ
れ、その外周部にウォールフロー部14が形成されてい
る。また下流側触媒２の直径80mmの部分にウォールフロ
ー部23が形成され、その外周部にストレートフロー部24
が形成されている。さらにストレートフロー部13，24の
触媒コート層のコート量をそれぞれの担体基材の体積１
リットルあたり 250ｇとしたこと以外は実施例１と同様
の構成である。(Embodiment 5) FIG. 4 shows an exhaust gas purifying apparatus of this embodiment. In this exhaust gas purifying apparatus, a straight flow portion 13 is formed in a portion of the axial center portion of the upstream side catalyst 1 having a diameter of 80 mm, and a wall flow portion 14 is formed in the outer peripheral portion thereof. Further, a wall flow portion 23 is formed on a portion of the downstream side catalyst 2 having a diameter of 80 mm, and a straight flow portion 24 is formed on the outer peripheral portion thereof.
Are formed. Furthermore, the coating amount of the catalyst coating layer of the straight flow parts 13 and 24 is set to 1 for the volume of each carrier substrate.
The configuration is the same as in Example 1 except that the amount is 250 g per liter.
【００５７】この排ガス浄化装置によれば、実施例１と
同様の作用効果が奏されるとともに、ストレートフロー
部13，24の触媒コート層におけるPt及びNOx 吸蔵材の担
持密度がウォールフロー部14，23の触媒コート層に比べ
て低密度となっている。そのためPtの粒成長あるいはNO
x 吸蔵材がPtを覆うことによる触媒性能の劣化を抑制す
ることができ、耐久性が向上する。According to this exhaust gas purifying apparatus, the same operational effects as those of the first embodiment are obtained, and the loading density of Pt and NO x storage material in the catalyst coat layers of the straight flow parts 13 and 24 is the wall flow part 14. , 23 has a lower density than the catalyst coating layer. Therefore, Pt grain growth or NO
x The deterioration of the catalyst performance due to the Pt being covered with the occlusion material can be suppressed, and the durability is improved.
【００５８】またストレートフロー部13，24の触媒コー
ト層を厚くしただけであるので、ウォールフロー部14，
23によるＰＭ捕集能には影響がなく、圧損の増大もほと
んどない。そして上流側触媒１においては、ストレート
フロー部13のセルがウォールフロー部14より狭くなるた
めに、排ガスがウォールフロー部14に進入しやすくな
る。したがってガス流速が小さな低負荷時においても、
ウォールフロー部14によるＰＭ捕集効率が向上する。Further, since the catalyst coat layers of the straight flow portions 13 and 24 are simply thickened, the wall flow portions 14 and
There is no effect on the PM collecting ability by 23, and there is almost no increase in pressure loss. In the upstream side catalyst 1, the cells of the straight flow part 13 are narrower than the wall flow part 14, so that the exhaust gas easily enters the wall flow part 14. Therefore, even when the gas flow velocity is low and the load is low,
The PM collection efficiency by the wall flow unit 14 is improved.
【００５９】[0059]
【発明の効果】すなわち本発明の排ガス浄化装置によれ
ば、ＰＭの捕集率の低下を抑制しつつ、ウォールフロー
部のセル壁へＰＭが異常に多量に堆積することを回避す
ることができ、それによって再生時に担体基材が溶損す
るのを回避することができる。According to the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, it is possible to prevent an abnormally large amount of PM from accumulating on the cell wall of the wall flow section while suppressing a decrease in the PM collection rate. Therefore, it is possible to prevent the carrier base material from being melted and damaged during regeneration.
【図１】本発明の一実施例の排ガス浄化装置の構成を模
式的に示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view schematically showing a configuration of an exhaust gas purifying apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第３の実施例の排ガス浄化装置の構成
を模式的に示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view schematically showing the configuration of an exhaust gas purifying apparatus according to a third embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第４の実施例の排ガス浄化装置の構成
を模式的に示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view schematically showing the configuration of an exhaust gas purifying apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第５の実施例の排ガス浄化装置の構成
を模式的に示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view schematically showing a configuration of an exhaust gas purifying apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
【図５】各種コート量におけるガス流量と圧損との関係
を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the relationship between gas flow rate and pressure loss at various coating amounts.
【図６】コート量と耐久後のNOx 吸蔵量との関係を示す
グラフである。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the coat amount and the NO x storage amount after endurance.
１：上流側触媒 ２：下流側触媒
10，21：ウォールフロー部 11，20：ストレートフ
ロー部1: Upstream catalyst 2: Downstream catalyst 10,21: Wall flow part 11,20: Straight flow 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） Ｆ０１Ｎ 3/08 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｃ 3/24 Ｅ 3/28 Ｇ 3/28 Ｊ Ｌ ３０１Ｃ ３０１ Ｂ０１Ｄ 46/42 Ｂ // Ｂ０１Ｄ 46/42 53/36 １０３Ｂ Ｆターム(参考） 3G090 AA03 AA04 3G091 AA02 AA18 AB06 AB09 AB13 BA08 BA14 GA06 GB02W GB03W GB06W GB07W GB10X HA08 HA14 4D048 AA06 AA14 AA23 AA24 AB01 AB02 BA03X BA07X BA14X BA15X BA30X BA41X BB02 CC49 CD05 4D058 JA32 JB06 MA44 MA52 SA08 4G069 AA01 AA03 AA08 AA11 BA01B BA04B BC03B BC04B BC13B BC75B CA03 CA07 CA08 CA13 CA18 EA19 EE05 EE10 FA02 Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) F01N 3/08 F01N 3/24 C 3/24 E 3/28 G 3/28 J L 301C 301 B01D 46/42 B / / B01D 46/42 53/36 103B F-term (reference) 3G090 AA03 AA04 3G091 AA02 AA18 AB06 AB09 AB13 BA08 BA14 GA06 GB02W GB03W GB06W GB07W GB10X HA08 HA14 4D048 AA06 ABA14 BA30 BA0XBA15 BA02 BA0BAX BA07X BA07X BA07X BA07X BA07X BA07X JA32 JB06 MA44 MA52 SA08 4G069 AA01 AA03 AA08 AA11 BA01B BA04B BC03B BC04B BC13B BC75B CA03 CA07 CA08 CA13 CA18 EA19 EE05 EE10 FA02
Claims (6)
するハニカム形状の担体基材が排ガス流路に直列に複数
個列設された排ガス浄化装置であって、 複数個の該担体基材のうち少なくとも一つの該担体基材
には該セルどうしを区画するセル隔壁に触媒金属を含む
触媒コート層が形成され、 複数個の該担体基材のうち少なくとも二つの該担体基材
は、下流側端部が目封じされてなる入口側のセルと該入
口側のセルに隣接しセルの上流側端部が目封じされてな
る出口側のセルを含んでなるウォールフロー部と、目封
じされていないセルを含んでなるストレートフロー部
と、を有することを特徴とする排ガス浄化装置。1. An exhaust gas purification apparatus in which a plurality of honeycomb-shaped carrier base materials having a plurality of cells extending substantially parallel to an axial direction are arranged in series in an exhaust gas flow passage, wherein the plurality of carrier base materials are provided. A catalyst coat layer containing a catalytic metal is formed on at least one of the carrier base materials in the cell partition walls that partition the cells, and at least two of the plurality of carrier base materials are downstream. A wall flow part including an inlet-side cell whose side end is plugged, and an outlet-side cell which is adjacent to the inlet-side cell and whose upstream end is plugged, An exhaust gas purifying apparatus, comprising:
とも最上流にある前記担体基材のセル隔壁に前記触媒コ
ート層が形成されている請求項１に記載の排ガス浄化装
置。2. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the catalyst coating layer is formed on at least the most upstream cell partition of the carrier base material among the plurality of carrier base materials.
フロー部とを有する少なくとも二つの前記担体基材は互
いに隣接して直列に配置され、一方の前記担体基材の前
記ウォールフロー部には他方の前記担体基材の前記スト
レートフロー部が対向し、一方の前記担体基材の前記ス
トレートフロー部には他方の前記担体基材の前記ウォー
ルフロー部が対向している請求項１又は請求項２に記載
の排ガス浄化装置。3. At least two of the carrier base materials having the wall flow part and the straight flow part are arranged in series adjacent to each other, and the wall flow part of one of the carrier base materials has the other part of the carrier base material. The said straight flow part of a carrier base material opposes, and the said wall flow part of the said other carrier base material opposes the said straight flow part of one said carrier base material. Exhaust gas purification device.
フロー部とを有する前記担体基材には前記触媒コート層
が形成され、該担体基材の該ストレートフロー部の該触
媒コート層の厚さが該ウォールフロー部の該触媒コート
層の厚さより厚い請求項１〜３のいずれかに記載の排ガ
ス浄化装置。4. The catalyst coat layer is formed on the carrier base material having the wall flow portion and the straight flow portion, and the thickness of the catalyst coat layer of the straight flow portion of the carrier base material is The exhaust gas purifying apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the catalyst coating layer in the wall flow portion is thicker than the catalyst coating layer.
求項１〜４のいずれかに記載の排ガス浄化装置。5. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the catalyst coat layer contains a NO x storage material.
ある請求項１〜５のいずれかに記載の排ガス浄化装置。6. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the number of the plurality of carrier base materials is two.
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