JP2005016470A

JP2005016470A - 排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法

Info

Publication number: JP2005016470A
Application number: JP2003184803A
Authority: JP
Inventors: Tatsuji Mizuno; 達司水野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】連続再生式ＤＰＦの排ガス上流側にストレートフロー構造の触媒を配置した排ガス浄化装置において、圧損の増大を抑制しつつ、触媒単位容量あたりのＰＭ浄化率及びＮＯ_ｘ浄化率を向上させる。
【解決手段】上流側触媒１及び下流側触媒２は、共に貴金属とＮＯ_ｘ吸蔵材を含み、下流側触媒１の容量ｖ_１に対する上流側触媒２の容量ｖ_２の比率を１／３〜２／３とし、かつ内燃機関の排気量Ｖに対するｖ_１＋ｖ_２の比率を０．８〜２．５とした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排ガス浄化装置とその排ガス浄化装置を用いた排ガス浄化方法に関し、詳しくはディーゼル排ガス中のＮＯ_ｘを効率よく浄化できる排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法に関する。
【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という）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。
【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（ウォールフロー）と、オープン型の排ガス浄化装置（ストレートフロー）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、コーディエライトなどの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セルの開口部の両端を例えば交互に市松状に目封じしてなるものであり、排ガス下流側で目詰めされた流入側セルと、流入側セルに隣接し排ガス上流側で目詰めされた流出側セルと、流入側セルと流出側セルを区画するセル隔壁とよりなり、セル隔壁の細孔で排ガスを濾過してＰＭを捕集することで排出を抑制するものである。
【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ＤＰＦが破損する場合もある。
【０００５】
そこで近年では、ＤＰＦのセル隔壁の表面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（Ｐｔ）などの貴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、捕集されたＰＭが貴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。
【０００６】
セル隔壁の細孔内にＰＭが捕集される状況では、ＰＭと貴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。
【０００７】
このような連続再生式ＤＰＦとして、例えば特開平０９−１７３８６６号公報には、セル隔壁の表面にはセル隔壁の平均細孔径より大きな粒径の活性アルミナよりなる多孔質コート層を形成し、細孔内部にはセル隔壁の平均細孔径より小さな粒径の活性アルミナをコーティングし、さらに貴金属を担持したものが開示されている。この連続再生式ＤＰＦによれば、コート層の比表面積を増加させながら圧損を低くすることができる。
【０００８】
また特開平０９−２２０４２３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。
【０００９】
そして特開平０６−１５９０３７号公報及び特開平０６−２７２５４１号公報には、上記コート層にさらにＮＯ_ｘ吸蔵材を担持した連続再生式ＤＰＦが記載されている。このようにすればＮＯ_ｘ吸蔵材にＮＯ_ｘを吸蔵することができ、軽油などの還元剤を噴霧することで、吸蔵されたＮＯ_ｘを還元して浄化することが可能となる。
【００１０】
またＤＰＦの排ガス上流側に、ストレートフロー構造の触媒を配置することも行われている。例えば特開平０８−３３８２２９号公報には、ＤＰＦの排ガス上流側に酸化触媒を配置し、酸化触媒とＤＰＦの少なくとも一方にＮＯ_ｘ吸収材を担持してなる排ガス浄化装置が記載されている。この排ガス浄化装置によれば、酸化触媒でのＮＯの酸化によって生成するＮＯ_ｘが低温域ではＮＯ_ｘ吸収材に吸収され、高温域で放出されてＤＰＦに捕集されたＰＭの酸化に消費される。したがってＮＯ_ｘの排出が抑制され、ＤＰＦ上のＰＭの堆積も抑制される。
【００１１】
さらに特開２００２−１５３７３３号公報には、ＤＰＦの排ガス上流側に、ＳＯＦ（可溶性有機成分）を吸着及び酸化するとともに２００℃以下でＮＯ_ｘを吸着するストレートフロー構造の触媒を配置した排ガス浄化装置が記載されている。この排ガス浄化装置によれば、ＳＯＦ分とドライスート分とを分離して処理することができ、ＳＯＦとＮＯ_２との反応を抑制してＮＯ_２をドライスートの酸化に多く利用することができる。またＳＯＦは主として酸素によって酸化される。したがってＮＯ_２の利用効率が高く、ＮＯ_ｘ，ＳＯＦ及びドライスートを高い効率で浄化することができる。
【００１２】
【特許文献１】特開平０９−１７３８６６号
【特許文献２】特開平０９−２２０４２３号
【特許文献３】特開平０６−１５９０３７号
【特許文献４】特開平０６−２７２５４１号
【特許文献５】特開平０８−３３８２２９号
【特許文献６】特開２００２−１５３７３３号
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の連続再生式ＤＰＦとストレートフロー構造の触媒とを組み合わせた排ガス浄化装置では、触媒の単位容量あたりのＰＭ浄化率、ＮＯ_ｘ浄化率は低く、触媒全体としてＰＭ浄化率及びＮＯ_ｘ浄化率のいずれについても良好なものにしようとすると、装置の大きさが大きなものとなり、搭載スペース面で不具合が生じる。一方、触媒全体の容量を小さくするとＰＭ浄化率、ＮＯ_ｘ浄化率は低下し、さらに圧損が増大する問題が生じる。
【００１４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、連続再生式ＤＰＦの排ガス上流側にストレートフロー構造の触媒を配置した排ガス浄化装置において、圧損の増大を抑制しつつ、触媒単位容量あたりのＰＭ浄化率及びＮＯ_ｘ浄化率を向上させることを目的とする。
【００１５】
【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、内燃機関の排ガス流路に配置され、上流側にストレートフロー構造の上流側触媒を配置し、上流側触媒より下流側にウォールフロー構造の下流側触媒を配置した排ガス浄化装置であって、
上流側触媒及び下流側触媒は、共に貴金属とＮＯ_ｘ吸蔵材を含み、下流側触媒の容量に対する上流側触媒の容量の比率が１／３〜２／３であり、かつ内燃機関の排気量に対する上流側触媒と下流側触媒の合計容量の比率が０．８〜２．５であることにある。
【００１６】
上流側触媒の軸方向の長さが４ｃｍ以上であることが好ましく、内燃機関の排気量に対する上流側触媒の容量の比率が０．２〜０．５であることが好ましい。また上流側触媒の排ガス上流側端面から３ｃｍの範囲に含まれるＮＯ_ｘ吸蔵材の量は、上流側触媒の排ガス下流側端面から３ｃｍの範囲に含まれるＮＯ_ｘ吸蔵材の量より少ないことが好ましい。さらにＮＯ_ｘ吸蔵材は、アルカリ金属及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
【００１７】
そして本発明の排ガス浄化方法の特徴は、本発明の排ガス浄化装置を用い、リーン雰囲気の排ガス中でＮＯ_ｘ吸蔵材にＮＯ_ｘを吸蔵し、排ガス中に間欠的に還元剤を添加したストイキ雰囲気又はリッチ雰囲気でＮＯ_ｘ吸蔵材からＮＯ_ｘを放出させて還元除去することにある。なおストイキとは理論空燃比のことであり、リーン雰囲気とはストイキより酸素が過剰な雰囲気をいい、リッチ雰囲気とはストイキより酸素が少ない雰囲気をいう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の排ガス浄化装置では、上流側にストレートフロー構造の上流側触媒を配置し、上流側触媒より下流側にウォールフロー構造の下流側触媒を配置している。以下、
内燃機関の排気量：Ｖ
上流側触媒の容量：ｖ_１
下流側触媒の容量：ｖ_２
上流側触媒の長さ：Ｌ_１
として説明する。なお触媒の容量とは、触媒の見掛けの体積を意味する。
【００１９】
Ｖに対するｖ_１＋ｖ_２の比率が小さくなれば、省スペース面で有利となるものの、触媒単位容量あたりで処理しなければならないＰＭ量やＮＯ_ｘ量が増加する。また、触媒単位容量あたりの排ガス流量が増加するので、圧損が増大する。
【００２０】
したがって触媒容量を大きくしないためには、圧損の増大を抑制しつつ、触媒単位容量あたりに対するＮＯ_ｘ浄化率及びＰＭ浄化効率を向上させる必要がある。
【００２１】
そこで本発明では、上流側触媒及び下流側触媒は、共に貴金属とＮＯ_ｘ吸蔵材を含む構成としている。こうすることで、上流側触媒及び下流側触媒の両方でＮＯ_ｘを浄化することができ、ＮＯ_ｘ浄化効率が格段に向上する。また上流側触媒による反応熱によって下流側触媒の暖機性能が向上し、下流側触媒に捕集されたＰＭの燃焼効率も向上する。
【００２２】
さらに（ｖ_１＋ｖ_２）／Ｖを０．８〜２．５とすることで、触媒の熱容量が小さくなって触媒の昇温が促進され、その効果と上流側触媒による反応熱によって下流側触媒の暖機性能が向上する効果とが相乗的に作用するため、下流側触媒に捕集されたＰＭの燃焼効率がさらに向上する。（ｖ_１＋ｖ_２）／Ｖが０．８より小さいと、下流側触媒におけるフィルタ濾過面積が減少し、排ガスの通気抵抗が大きくなって初期圧損が増大する。また触媒面積に対して排ガス流量が多いため、ＮＯ_ｘ浄化能及びＰＭ酸化能も低下してしまう。
【００２３】
一方（ｖ_１＋ｖ_２）／Ｖが２．５を超えると、上流側触媒における排ガスのセル通過抵抗が大きくなり、初期圧損が増大する。また熱容量が大きく触媒の暖機性が悪いためＰＭ酸化能も低下する。
【００２４】
また、下流側触媒の容量に対する上流側触媒の容量の比率（ｖ_１／ｖ_２）を１／３〜２／３とすることで、上流側触媒又は下流側触媒の顕著な圧損の増大が抑制され、触媒全体の圧損の増大が抑制される。ｖ_１／ｖ_２が１／３より小さいと、上流側触媒における排ガスのセル通過抵抗が大きくなり、圧損が増大しやすい。またｖ_１／ｖ_２が２／３より大きいと、下流側触媒におけるフィルタ濾過面積が減少し、排ガスの通気抵抗が大きくなって圧損が増大する。
【００２５】
上流側触媒は、軸方向の長さ（Ｌ_１）が４ｃｍ以上であることが好ましい。Ｌ_１が４ｃｍに満たないと、ＮＯ_ｘ浄化性能が低下する。また上流側触媒による反応熱が減少するため、下流側触媒の暖機性能も低下しＰＭ浄化率も低下してしまう。
【００２６】
さらに、内燃機関の排気量に対する上流側触媒の容量の比率（ｖ_１／Ｖ）が０．２〜０．５であることが望ましい。ｖ_１／Ｖが０．２より小さいと、ＮＯ_ｘ浄化能が低下する。またｖ_１／Ｖが０．５より大きくなると、ｖ_２が小さくなるため初期圧損が増大する。
【００２７】
また上流側触媒の排ガス上流側端面から３ｃｍの範囲に含まれるＮＯ_ｘ吸蔵材の量は、上流側触媒の排ガス下流側端面から３ｃｍの範囲に含まれるＮＯ_ｘ吸蔵材の量より少ないことが望ましい。上流側端面では排ガス温度の影響が大きいために、上流側端面から３ｃｍの範囲ではＮＯ_ｘ吸蔵材に吸蔵されるＮＯ_ｘ量が少なく、無駄なＮＯ_ｘ吸蔵材量が多くなるからである。
【００２８】
上流側触媒は、ストレートフロー構造のハニカム基材にコート層を形成し、そのコート層に貴金属とＮＯ_ｘ吸蔵材とを担持した、従来のＮＯ_ｘ吸蔵還元型触媒などを用いることができる。コート層はＡｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＣｅＯ_２、ＳｉＯ_２などの多孔質酸化物粉末からウォッシュコート法により形成されたものとすることができ、セルの隔壁表面に形成される。
【００２９】
貴金属はＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒなどから選択でき、その担持量はハニカム基材の容量１リットルあたり０．１〜２０ｇの範囲が好ましい。またＮＯ_ｘ吸蔵材は、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類元素から選ばれる少なくとも一種を用いることができ、中でもＮＯ_ｘ吸蔵能に長けたアルカリ金属及びアルカリ土類金属の少なくとも一種を用いることが望ましい。ＮＯ_ｘ吸蔵材の担持量は、ハニカム基材の容量１Ｌあたり０．０１〜２モルの範囲が好ましい。
【００３０】
下流側触媒は、ウォールフロー構造のフィルタ基材のセル隔壁の表面及び内部細孔の表面にコート層を形成し、そのコート層に貴金属とＮＯ_ｘ吸蔵材とを担持したものを用いることができる。
【００３１】
フィルタ基材は、排ガス下流側で目詰めされた流入側セルと、流入側セルに隣接し排ガス上流側で目詰めされた流出側セルと、流入側セルと流出側セルを区画するセル隔壁とからなるものである。このようなフィルタ基材は、先ずセルの両端が開口しているストレートフロー型のハニカム体を形成し、その後両端を上記のように塞ぐことで製造することができる。
【００３２】
このフィルタ基材は三次元細孔構造を有し、平均細孔径が０．５〜５０μｍ、より好ましくは１０〜２０μｍであることが望ましい。このようなフィルタ基材とすることで、ＮＯ_ｘ吸蔵材及び貴金属をより確実に高分散担持することができるとともに、ＰＭをさらに効率よく捕集することができる。
【００３３】
フィルタ基材のセル隔壁の表面及び細孔内表面に形成されたコート層は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＣｅＯ_２、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２などの多孔質酸化物粉末からウォッシュコート法により形成することができる。上流側触媒のコート層と同じ材質としてもよいし、異なる材質とすることもできる。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、セル隔壁の細孔に強制的にスラリーを充填するとともに、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。
【００３４】
コート層の形成量は、フィルタ基材の容量１Ｌあたり１００〜２００ｇとすることが好ましい。コート層が１００ｇ／Ｌ未満では、ＮＯ_ｘ吸蔵材を担持したときにＮＯ_ｘ吸蔵能の耐久性の低下が避けられず、２００ｇ／Ｌを超えると圧損が高くなりすぎて実用的ではない。
【００３５】
コート層に担持される貴金属は、触媒反応によってＮＯ_ｘを還元でき、かつ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、少なくともＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄなどの白金族の貴金属から選ばれた一種あるいは複数種を用いることが好ましい。貴金属の担持量はフィルタ基材の容量１リットルあたり１〜５ｇの範囲が好ましい。またＮＯ_ｘ吸蔵材は、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類元素から選ばれる少なくとも一種を用いることができ、中でもＮＯ_ｘ吸蔵能に長けたアルカリ金属及びアルカリ土類金属の少なくとも一種を用いることが望ましい。ＮＯ_ｘ吸蔵材の担持量は、フィルタ基材の容量１Ｌあたり０．１５〜０．４５モルの範囲が好ましい。
【００３６】
上流側触媒と下流側触媒とは、排ガス流路内に互いに離間して直列に配置してもよいし、互いに接触した状態で直列に配置することもできる。また場合によっては、上流側をストレートフロー構造とし下流側をウォールフロー構造とした一つの基材を用いることも可能である。
【００３７】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
【００３８】
（実施例１）
Ａｌ_２Ｏ_３粉末に予めＰｔが３．２重量％担持されたＰｔ／Ａｌ_２Ｏ_３粉末を用い、ウォッシュコート法によって容量０．５Ｌ（断面積：１３０ｃｍ^２、長さ：３．８５ｃｍ）のストレートフロー構造のモノリス基材のセル隔壁表面にコート層を形成した。コート層の形成量は、モノリス基材１Ｌあたり２７０ｇである。次に硝酸リチウム水溶液を用い、含浸担持法によってコート層にＬｉを担持して、上流側触媒を調製した。Ｐｔ及びＬｉの担持量は、モノリス基材１Ｌあたり５ｇ及び０．３モルである。
【００３９】
一方、Ａｌ_２Ｏ_３粉末に予めＰｔが３．２重量％担持されたＰｔ／Ａｌ_２Ｏ_３粉末を用い、ウォッシュコート法によって容量１．４Ｌ（断面積：１３０ｃｍ^２、長さ：１０．７７ｃｍ）のウオールフロー構造のフィルタ基材のセル隔壁及び細孔表面にコート層を形成した。コート層の形成量は、フィルタ基材１Ｌあたり１５０ｇである。次に硝酸リチウム水溶液を用い、含浸担持法によってコート層にＬｉを担持して、下流側触媒を調製した。Ｐｔ及びＬｉの担持量は、フィルタ基材１Ｌあたり５ｇ及び０．３モルである。
【００４０】
図１に示すように、上流側触媒１と下流側触媒２を僅かに離間するようにケース３内に直列に詰め、上流側触媒１が排ガス上流側となるように配置して触媒コンバータとした。
【００４１】
排気量２Ｌの直噴ディーゼルエンジンを搭載したエンジンベンチに上記触媒コンバータを配置し、１６００ｒｐｍ×３０Ｎｍで運転して、ＰＭが２ｇ、４ｇ、６ｇ、８ｇ堆積したときの圧力損失とＰＭ酸化率をそれぞれ測定した。圧力損失の基準となる初期圧損は、空気を５Ｎｍ^３／分で流通させた時の圧損を測定した。またＰＭ酸化率は、次式で算出した。結果を表１に示す。
【００４２】
ＰＭ酸化率＝１００×（入りガスＰＭ量−出ガスＰＭ量−堆積ＰＭ量）／入りガスＰＭ量
一方、２６００ｒｐｍ×８０Ｎｍで運転しながら、Ａ／Ｆ＝１４．５となるように軽油を触媒コンバータの上流側から０．２秒間添加し、その後５分間のＮＯ_ｘ浄化率を測定した。結果を表４に示す。
【００４３】
（実施例２）
上流側触媒に用いたモノリス基材の容量を０．８Ｌ（断面積：１３０ｃｍ^２、長さ：６．１５ｃｍ）とし、下流側触媒に用いたフィルタ基材の容量を２Ｌ（断面積：１３０ｃｍ^２、長さ：１５．３８ｃｍ）としたこと以外は実施例１と同様にして触媒コンバータを調製し、同様に各種特性値を測定した。結果を表１に示す。
【００４４】
（実施例３）
上流側触媒に用いたモノリス基材の容量を１Ｌ（断面積：１３０ｃｍ^２、長さ：７．６９ｃｍ）とし、下流側触媒に用いたフィルタ基材の容量を３Ｌ（断面積：１３０ｃｍ^２、長さ：２３．０８ｃｍ）としたこと以外は実施例１と同様にして触媒コンバータを調製し、同様に各種特性値を測定した。結果を表１に示す。
【００４５】
（実施例４）
下流側触媒に用いたフィルタ基材の容量を１．２Ｌ（断面積：１３０ｃｍ^２、長さ：９．２３ｃｍ）としたこと以外は実施例２と同様にして触媒コンバータを調製し、同様に各種特性値を測定した。結果を表１に示す。
【００４６】
（比較例１）
上流側触媒に用いたモノリス基材の容量を１Ｌ（断面積：１３０ｃｍ^２、長さ：７．６９ｃｍ）とし、下流側触媒に用いたフィルタ基材の容量を１Ｌ（断面積：１３０ｃｍ^２、長さ：７．６９ｃｍ）としたこと以外は実施例１と同様にして触媒コンバータを調製し、同様に各種特性値を測定した。結果を表１に示す。
【００４７】
（比較例２）
上流側触媒に用いたモノリス基材の容量を０．２Ｌ（断面積：１３０ｃｍ^２、長さ：１．５４ｃｍ）とし、下流側触媒に用いたフィルタ基材の容量を０．５Ｌ（断面積：１３０ｃｍ^２、長さ：３．８５ｃｍ）としたこと以外は実施例１と同様にして触媒コンバータを調製し、同様に各種特性値を測定した。結果を表１に示す。
【００４８】
（比較例３）
上流側触媒に用いたモノリス基材の容量を２．４Ｌ（断面積：１３０ｃｍ^２、長さ：１８．４６ｃｍ）とし、下流側触媒に用いたフィルタ基材の容量を３．６Ｌ（断面積：１３０ｃｍ^２、長さ：２７．６９ｃｍ）としたこと以外は実施例１と同様にして触媒コンバータを調製し、同様に各種特性値を測定した。結果を表１に示す。
【００４９】
＜評価＞
【００５０】
【表１】

表１より、各実施例の排ガス浄化装置は、いずれも６０％以上の高いＮＯ_ｘ浄化率を示し、初期圧損も３ｋＰａ未満と低い。またＰＭが堆積することによる圧損の増加程度も小さく、高いＰＭ酸化率が発現されている。
【００５１】
各触媒の容量による効果を調査するために、表１においてｖ_１／ｖ_２が同一である実施例２，比較例２，比較例３のデータを抽出し、（ｖ_１＋ｖ_２）／Ｖに対するＮＯ_ｘ浄化率の関係を図２に、（ｖ_１＋ｖ_２）／Ｖに対するＰＭ酸化率の関係を図３に、（ｖ_１＋ｖ_２）／Ｖに対するＰＭ８ｇ堆積時の圧損の関係を図４に、（ｖ_１＋ｖ_２）／Ｖに対する初期圧損の関係を図５に示す。各図には、それぞれ望ましい範囲を太線と矢印で示している。
【００５２】
図２〜５より、（ｖ_１＋ｖ_２）／Ｖは０．８〜２．５の範囲が望ましいことが明らかである。
【００５３】
また表１において（ｖ_１＋ｖ_２）／Ｖが同一である実施例１，実施例４，比較例１のデータを抽出し、ｖ_１／ｖ_２に対するＮＯ_ｘ浄化率の関係を図６に、ｖ_１／ｖ_２に対するＰＭ酸化率の関係を図７に、ｖ_１／ｖ_２に対するＰＭ８ｇ堆積時の圧損の関係を図８に、ｖ_１／ｖ_２に対する初期圧損の関係を図９に示す。各図には、それぞれ望ましい範囲を太線と矢印で示している。
【００５４】
図６〜９より、ｖ_１／ｖ_２は１／３〜２／３の範囲が望ましいことが明らかである。
【００５５】
さらに、表１においてｖ_１／ｖ_２が同一である実施例２，比較例２，比較例３のデータを抽出し、Ｌ_１に対するＮＯ_ｘ浄化率の関係を図１０に、Ｌ_１に対するＰＭ酸化率の関係を図１１に、Ｌ_１に対するＰＭ８ｇ堆積時の圧損の関係を図１２に、Ｌ_１に対する初期圧損の関係を図１３に示す。各図には、それぞれ望ましい範囲を太線と矢印で示している。
【００５６】
図１０〜１３より、Ｌ_１は４ｃｍ以上とするのが望ましいことが明らかである。
【００５７】
【発明の効果】
すなわち本発明の排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法によれば、圧損の増大を抑制しつつ、触媒の単位容量あたりのＰＭ浄化率及びＮＯ_ｘ浄化率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の排ガス浄化装置の模式的な断面図である。
【図２】内燃機関の排気量に対する上流側触媒と下流側触媒の合計容量の比率とＮＯ_ｘ浄化率との関係を示すグラフである。
【図３】内燃機関の排気量に対する上流側触媒と下流側触媒の合計容量の比率とＰＭ酸化率との関係を示すグラフである。
【図４】内燃機関の排気量に対する上流側触媒と下流側触媒の合計容量の比率と堆積時圧損との関係を示すグラフである。
【図５】内燃機関の排気量に対する上流側触媒と下流側触媒の合計容量の比率と初期圧損との関係を示すグラフである。
【図６】下流側触媒の容量に対する上流側触媒の容量の比率とＮＯ_ｘ浄化率との関係を示すグラフである。
【図７】下流側触媒の容量に対する上流側触媒の容量の比率とＰＭ酸化率との関係を示すグラフである。
【図８】下流側触媒の容量に対する上流側触媒の容量の比率と堆積時圧損との関係を示すグラフである。
【図９】下流側触媒の容量に対する上流側触媒の容量の比率と初期圧損との関係を示すグラフである。
【図１０】上流側触媒の軸方向の長さとＮＯ_ｘ浄化率との関係を示すグラフである。
【図１１】上流側触媒の軸方向の長さとＰＭ酸化率との関係を示すグラフである。
【図１２】上流側触媒の軸方向の長さと堆積時圧損との関係を示すグラフである。
【図１３】上流側触媒の軸方向の長さと初期圧損との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１：上流側触媒２：下流側触媒

Claims

内燃機関の排ガス流路に配置され、上流側にストレートフロー構造の上流側触媒を配置し、該上流側触媒より下流側にウォールフロー構造の下流側触媒を配置した排ガス浄化装置であって、
該上流側触媒及び該下流側触媒は、共に貴金属とＮＯ_ｘ吸蔵材を含み、下流側触媒の容量に対する前記上流側触媒の容量の比率が１／３〜２／３であり、かつ該内燃機関の排気量に対する該上流側触媒と該下流側触媒の合計容量の比率が０．８〜２．５であることを特徴とする排ガス浄化装置。
前記上流側触媒の軸方向の長さが４ｃｍ以上である請求項１に記載の排ガス浄化装置。
前記上流側触媒の排ガス上流側端面から３ｃｍの範囲に含まれる前記ＮＯ_ｘ吸蔵材の量は、前記上流側触媒の排ガス下流側端面から３ｃｍの範囲に含まれる前記ＮＯ_ｘ吸蔵材の量より少ない請求項２に記載の排ガス浄化装置。
前記内燃機関の排気量に対する該上流側触媒の容量の比率が０．２〜０．５である請求項１〜３のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
前記ＮＯ_ｘ吸蔵材はアルカリ金属及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも一種である請求項１〜４のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
請求項１〜５のいずれかに記載の排ガス浄化用触媒を用い、リーン雰囲気の排ガス中で前記ＮＯ_ｘ吸蔵材にＮＯ_ｘを吸蔵し、排ガス中に間欠的に還元剤を添加したストイキ雰囲気又はリッチ雰囲気で前記ＮＯ_ｘ吸蔵材からＮＯ_ｘを放出させて還元除去することを特徴とする排ガス浄化方法。