JP2006088027A - Diesel particulate filter - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means of preventing damages due to a heat stress of a DPF in reproducing the DPF1. <P>SOLUTION: A catalyst layer to accelerate the combustion of the collected particulates is formed on a wall surface of a passage through which an exhaust gas of the DPF1 passes, at the same time more catalyst metals, oxygen occluding materials, or alkaline metals contained in the catalyst layer are allocated at the filter outer peripheral side compared to the filter central side, and the acceleration of the combustion of the particulates at the filter outer peripheral side decreases the difference in temperature between the filter central portion and the outer peripheral portion at the time of reproduction. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明はディーゼルパティキュレートフィルタに関するものである。     The present invention relates to a diesel particulate filter.

ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれている煤(soot)等のパティキュレートを排気通路に配置したフィルタで捕集するようにした場合、該フィルタに堆積したパティキュレートを適宜燃焼させて除去し、該フィルタの再生を図る必要がある。このフィルタ再生を容易にするため、フィルタにパティキュレートの燃焼促進のための触媒層をコーティングすることは知られている。しかし、フィルタ中心部は排気ガスの流速が高いためパティキュレートがフィルタ外周側よりも多く堆積し易く、その結果、フィルタ再生時にパティキュレート燃焼に伴う発熱量が多くなっている。このため、発熱量が多いフィルタ中心部と、外部から熱が奪われるフィルタ外周部との温度差が大きくなり、フィルタに熱応力によってクラック等の損傷を招くおそれがある。     When particulates such as soot contained in the exhaust gas of a diesel engine are collected by a filter disposed in the exhaust passage, the particulates accumulated in the filter are removed by burning appropriately, It is necessary to regenerate the filter. In order to facilitate the regeneration of the filter, it is known to coat the filter with a catalyst layer for promoting the combustion of particulates. However, since the exhaust gas flow rate is high in the center of the filter, more particulates are more likely to accumulate than on the outer periphery of the filter. As a result, the amount of heat generated by particulate combustion during filter regeneration increases. For this reason, the temperature difference between the filter center portion where the amount of heat generation is large and the filter outer peripheral portion from which heat is taken from the outside becomes large, and the filter may be damaged by thermal stress.

かかる問題に対して、特許文献1には、フィルタにパティキュレートの燃焼促進のための触媒層をコーティングするにあたり、そのコーティング量をフィルタ中心部で多く、フィルタ外周部で少なくすることが記載されている。これは、フィルタ中心部の触媒層を厚くすることにより、該フィルタ中心部の通気抵抗を高めてフィルタ中心部と外周部との堆積量の差を小さくするというものである。
特開2004−169586号公報
In order to deal with such a problem, Patent Document 1 describes that when coating a filter with a catalyst layer for promoting the combustion of particulates, the coating amount is increased at the center of the filter and decreased at the outer periphery of the filter. Yes. By increasing the thickness of the catalyst layer at the center of the filter, the ventilation resistance at the center of the filter is increased to reduce the difference in the amount of deposition between the center of the filter and the outer periphery.
JP 2004-169586 A

上記特許文献に記載された技術の場合、フィルタ再生時のフィルタの中心部と外周部との温度差を小さくする効果はあるものの、フィルタの中心側は熱がこもり易い一方、外周側では熱引き(外部への熱の逃げ)により温度が下がり易いことから、フィルタの中心部と外周部とのパティキュレート堆積量の差が小さくなっても、フィルタ再生時に上記中心部と外周部とで比較的大きな温度差を生ずることは避けられない。また、フィルタ中心部の触媒層を厚く、外周部の触媒層を薄くすると、それだけフィルタ再生時にはフィルタ中心部でパティキュレートが燃焼し易くなる一方、フィルタ外周部ではパティキュレートの燃焼が進み難くなり、上記温度差を小さくする上では不利になる。     In the case of the technique described in the above-mentioned patent document, although there is an effect of reducing the temperature difference between the central portion and the outer peripheral portion of the filter at the time of filter regeneration, the center side of the filter is likely to accumulate heat, while the outer peripheral side has a heat sink. Since the temperature is likely to decrease due to (heat escape to the outside), even when the difference in the amount of particulate deposition between the center and the outer periphery of the filter becomes smaller, the center and the outer A large temperature difference is inevitable. Also, if the catalyst layer in the center of the filter is made thicker and the catalyst layer in the outer periphery is made thinner, particulates are more likely to burn at the center of the filter during filter regeneration, while it is difficult for the particulates to burn at the outer periphery of the filter. This is disadvantageous in reducing the temperature difference.

そこで、本発明は、上記パティキュレート堆積量とは別の観点から上記温度差の縮小を図り、フィルタの損傷を防止することを課題とする。     Therefore, an object of the present invention is to reduce the temperature difference from a viewpoint different from the particulate accumulation amount and prevent damage to the filter.

本発明は、このような課題に対して、フィルタの触媒層に含まれている触媒金属等の量によってパティキュレートの燃焼性が変わってくる点に着目し、フィルタ中心側よりも外周側においてパティキュレートが燃焼し易くなるようにした。     The present invention addresses such a problem by paying attention to the fact that the combustibility of the particulates changes depending on the amount of catalyst metal or the like contained in the catalyst layer of the filter, and the particulates on the outer peripheral side rather than the filter center side. Cured was made easy to burn.

すなわち、請求項1に係る発明は、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタであって、
上記排気ガスが通る通路の壁面にアルミナと酸素吸蔵材と触媒金属とを含有する触媒層が形成されていて、
上記触媒金属が、フィルタ中心側よりもフィルタ外周側に多く配分されていることを特徴とする。
That is, the invention according to claim 1 is a diesel particulate filter that collects particulates contained in exhaust gas of a diesel engine,
A catalyst layer containing alumina, an oxygen storage material and a catalyst metal is formed on the wall surface of the passage through which the exhaust gas passes,
The catalyst metal is distributed more on the filter outer peripheral side than on the filter center side.

従って、フィルタの外周側は中心側よりも触媒金属量が多いことから、フィルタ再生時にはフィルタ外周側においてパティキュレートが盛んに燃焼して発熱することになり、熱引きがあっても、フィルタの中心側と外周側との温度差が大きくなることが避けられる。     Therefore, since the amount of catalyst metal is larger on the outer peripheral side of the filter than on the central side, particulates are actively burned on the outer peripheral side of the filter during the regeneration of the filter and heat is generated. An increase in temperature difference between the outer side and the outer side can be avoided.

ここに、本発明においては、フィルタ中心を通るように該フィルタを切断した面において、フィルタ中心から外周面に至る距離の中点より外周側に触媒金属が内側(中心側)よりも相対的に多く配分されていればよい。     Here, in the present invention, on the surface where the filter is cut so as to pass through the center of the filter, the catalyst metal is relatively closer to the outer peripheral side than the middle point of the distance from the filter center to the outer peripheral surface than to the inner side (center side). It only needs to be distributed a lot.

従って、フィルタ単位容積当たりの触媒金属量を、例えば、フィルタ中心から外周面までの距離の2/3の範囲において少なく、その外側において多くしたケース、上記距離の1/3の範囲において少なく、その外側において多くしたケースのいずれであっても、上記切断面においては上記中点から外側の触媒金属配分量(端的にはフィルタ容積1L当たりの触媒金属量)の方が内側の配分量よりも相対的に多くなるから、本発明に含まれることになる。このフィルタ中心側と外周側との相対関係については、次に説明する請求項2の酸素吸蔵材の配分、請求項3のアルカリ金属の配分、請求項4の中空材と中実材の配置、並びに請求項5の触媒層コーティング量に関しても同じである。     Therefore, for example, the amount of catalyst metal per unit volume of the filter is small in the range of 2/3 of the distance from the center of the filter to the outer peripheral surface, and is increased in the outside of the filter. In any of the cases increased on the outer side, the amount of catalyst metal distributed from the midpoint to the outer side (in short, the amount of catalyst metal per 1 L of filter volume) is relative to the inner side of the cut surface. Therefore, it is included in the present invention. Regarding the relative relationship between the filter center side and the outer peripheral side, the oxygen storage material distribution according to claim 2, which will be described below, the alkali metal distribution according to claim 3, the arrangement of the hollow material and the solid material according to claim 4, The same applies to the coating amount of the catalyst layer of claim 5.

触媒金属としては、例えば、Pt、Pd、Rh、Ir等の貴金属を採用することがパティキュレートの燃焼促進の点で好ましい。また、上記触媒層を形成するフィルタ本体としては、多孔質セラミックスや金属製フォームからなるモノリスフィルタを採用することができる。この触媒金属及びフィルタ本体に関しては以下に述べる各発明も同じである。     As the catalyst metal, for example, a noble metal such as Pt, Pd, Rh, or Ir is preferably used from the viewpoint of promoting combustion of particulates. Moreover, as a filter main body which forms the said catalyst layer, the monolith filter which consists of porous ceramics or metal foam can be employ | adopted. The inventions described below are the same for the catalyst metal and the filter body.

請求項2に係る発明は、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタであって、
上記排気ガスが通る通路の壁面にアルミナと酸素吸蔵材と触媒金属とを含有する触媒層が形成されていて、
上記酸素吸蔵材が、フィルタ中心側よりもフィルタ外周側に多く配分されていることを特徴とする。
The invention according to claim 2 is a diesel particulate filter that collects particulates contained in exhaust gas of a diesel engine,
A catalyst layer containing alumina, an oxygen storage material and a catalyst metal is formed on the wall surface of the passage through which the exhaust gas passes,
The oxygen storage material is distributed more on the filter outer peripheral side than on the filter center side.

酸素吸蔵材は、フィルタ再生時に酸素を放出してパティキュレートの燃焼を促す。従って、当該発明によれば、フィルタ外周側ではフィルタ中心側よりもパティキュレートの燃焼促進が図れ、上記請求項1に係る発明の場合と同様に上記温度差を小さくする上で有利になる。     The oxygen storage material releases oxygen during filter regeneration and promotes the burning of particulates. Therefore, according to the present invention, the combustion of particulates can be promoted more on the filter outer periphery side than on the filter center side, which is advantageous in reducing the temperature difference as in the case of the invention according to the first aspect.

上記酸素吸蔵材としては、CeO2の他、CeとZr、Pr、Ndなど他の金属との複酸化物であってもよい。この点は以下に述べる他の発明も同じである。 The oxygen storage material may be CeO 2 or a double oxide of Ce and other metals such as Zr, Pr and Nd. This is the same for the other inventions described below.

請求項3に係る発明は、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタであって、
上記排気ガスが通る通路の壁面にアルミナと酸素吸蔵材とアルカリ金属と触媒金属とを含有する触媒層が形成されていて、
上記アルカリ金属が、フィルタ中心側よりもフィルタ外周側に多く配分されていることを特徴とする。
The invention according to claim 3 is a diesel particulate filter that collects particulates contained in exhaust gas of a diesel engine,
A catalyst layer containing alumina, an oxygen storage material, an alkali metal, and a catalyst metal is formed on the wall surface of the passage through which the exhaust gas passes,
The alkali metal is distributed more on the filter outer peripheral side than on the filter center side.

上記触媒層にアルカリ金属が含まれていると、該アルカリ金属と排気ガス中のNOxと反応して硝酸塩を生成し、この硝酸塩が加熱分解して生ずる活性の高い酸素がパティキュレートの燃焼を促進する。従って、当該発明によれば、フィルタ外周側ではフィルタ中心側よりもパティキュレートの燃焼促進が図れ、上記請求項1に係る発明の場合と同様に上記温度差を小さくする上で有利になる。     If the catalyst layer contains an alkali metal, it reacts with the alkali metal and NOx in the exhaust gas to form nitrate, and the highly active oxygen produced by the thermal decomposition of the nitrate promotes the combustion of particulates. To do. Therefore, according to the present invention, the combustion of particulates can be promoted more on the filter outer periphery side than on the filter center side, which is advantageous in reducing the temperature difference as in the case of the invention according to the first aspect.

上記アルカリ金属としては、Li、Na、K、Rb、Cs及びFrのうちから選ばれる1種又は2種以上を採用することができる。     As said alkali metal, 1 type, or 2 or more types chosen from Li, Na, K, Rb, Cs, and Fr is employable.

請求項4に係る発明は、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタであって、
上記排気ガスが通る通路の壁面にアルミナと酸素吸蔵材とアルカリ金属と触媒金属とを含有する触媒層が形成されていて、
上記酸素吸蔵材、アルカリ金属及び触媒金属のうちから選ばれる少なくとも2種は、フィルタ中心側よりもフィルタ外周側に多く配分されていることを特徴とする。
The invention according to claim 4 is a diesel particulate filter that collects particulates contained in exhaust gas of a diesel engine,
A catalyst layer containing alumina, an oxygen storage material, an alkali metal, and a catalyst metal is formed on the wall surface of the passage through which the exhaust gas passes,
At least two kinds selected from the oxygen storage material, alkali metal, and catalyst metal are distributed more on the filter outer peripheral side than on the filter center side.

従って、当該発明によれば、フィルタ外周側ではフィルタ中心側よりもパティキュレートの燃焼促進が図れ、上記請求項1に係る発明の場合と同様に上記温度差を小さくする上で有利になる。     Therefore, according to the present invention, the combustion of particulates can be promoted more on the filter outer periphery side than on the filter center side, which is advantageous in reducing the temperature difference as in the case of the invention according to the first aspect.

請求項5に係る発明は、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタであって、
上記排気ガスが通る通路の壁面にアルミナと酸素吸蔵材と触媒金属とを含有する触媒層が形成されていて、
フィルタ外周側の上記触媒層に含まれているアルミナ及び酸素吸蔵材の少なくとも一方は、その少なくとも一部が中空状であり、
フィルタ中心側の上記触媒層に含まれているアルミナ及び酸素吸蔵材は中実であることを特徴とする。
The invention according to claim 5 is a diesel particulate filter that collects particulates contained in exhaust gas of a diesel engine,
A catalyst layer containing alumina, an oxygen storage material and a catalyst metal is formed on the wall surface of the passage through which the exhaust gas passes,
At least one of alumina and the oxygen storage material contained in the catalyst layer on the filter outer peripheral side is at least partly hollow,
The alumina and the oxygen storage material contained in the catalyst layer on the filter center side are solid.

アルミナ又は酸素吸蔵材が中空状であれば、このアルミナ又は酸素吸蔵材を含む触媒層は断熱層としての効果が高くなる。そうして、当該発明によれば、フィルタ外周側の触媒層に含まれているアルミナ及び酸素吸蔵材の少なくとも一方は、その少なくとも一部が中空状であるから、その断熱効果により熱引きが少なくなり、フィルタの中心側と外周側との温度差が大きくなることが避けられる。また、中空状のアルミナ又は酸素吸蔵材は中実である場合に比べてその表面積が大きくなるから、これに触媒金属を担持させるようにした場合、触媒金属の高分散化が図れ、そのシンタリング防止にも有利になる。     If the alumina or oxygen storage material is hollow, the catalyst layer containing the alumina or oxygen storage material is highly effective as a heat insulating layer. Thus, according to the present invention, at least one of the alumina and the oxygen storage material contained in the catalyst layer on the outer peripheral side of the filter is hollow at least partly, so that the heat is not easily absorbed by the heat insulating effect. Thus, an increase in temperature difference between the center side and the outer peripheral side of the filter can be avoided. In addition, since the surface area of hollow alumina or oxygen storage material is larger than when it is solid, the catalyst metal can be highly dispersed when the catalyst metal is supported on this, and its sintering can be achieved. It is also advantageous for prevention.

請求項6に係る発明は、請求項1乃至請求項5のいずれか一において、
上記排気ガスが通る通路の通気抵抗が上記フィルタ外周側よりも上記フィルタ中心側で高くなるように、上記通路壁面の単位面積当たりの上記触媒層のコーティング量は上記フィルタ中心側の方が上記フィルタ外周側よりも多いことを特徴とする。
The invention according to claim 6 is any one of claims 1 to 5,
The coating amount of the catalyst layer per unit area of the wall surface of the passage is higher on the filter center side so that the ventilation resistance of the passage through which the exhaust gas passes is higher on the filter center side than on the filter outer peripheral side. More than the outer peripheral side.

従って、フィルタ外周側と中心側とでパティキュレート堆積量の差が大きくなること、ひいてはパティキュレートの燃焼によるフィルタ中心側の発熱量がフィルタ外周側よりも過度に大きくなることが避けられ、上記温度差を小さくする上で有利になる。     Therefore, the difference in the amount of particulate accumulation between the filter outer peripheral side and the center side is avoided, and consequently the heat generation amount on the filter center side due to the burning of the particulates is prevented from becoming excessively larger than that of the filter outer peripheral side. This is advantageous in reducing the difference.

以上のように、請求項1に係る発明によれば、触媒金属がフィルタ中心側よりも外周側に多く配分されているから、フィルタ再生時にはフィルタ外周側においてパティキュレートが盛んに燃焼することになり、熱引きがあっても、フィルタの中心側と外周側との温度差が大きくなることが避けられ、フィルタの損傷防止に有利になる。     As described above, according to the first aspect of the present invention, the catalyst metal is distributed more on the outer peripheral side than the filter center side, so that the particulates are actively burned on the filter outer peripheral side during filter regeneration. Even if heat is applied, an increase in temperature difference between the center side and the outer periphery side of the filter is avoided, which is advantageous for preventing damage to the filter.

請求項2に係る発明によれば、酸素吸蔵材がフィルタ中心側よりも外周側に多く配分されているから、フィルタ外周側でのパティキュレートの燃焼促進が図れ、上記温度差を小さくしてフィルタを損傷を防止する上で有利になる。     According to the second aspect of the present invention, since the oxygen storage material is distributed more on the outer peripheral side than the filter center side, the combustion of particulates can be promoted on the outer peripheral side of the filter, and the temperature difference is reduced and the filter is reduced. This is advantageous in preventing damage.

請求項3に係る発明によれば、アルカリ金属がフィルタ中心側よりも外周側に多く配分されているから、フィルタ外周側でのパティキュレートの燃焼促進が図れ、上記温度差を小さくしてフィルタを損傷を防止する上で有利になる。     According to the third aspect of the invention, the alkali metal is distributed more on the outer peripheral side than on the filter center side, so that the combustion of particulates on the outer peripheral side of the filter can be promoted, and the temperature difference is reduced to reduce the filter. This is advantageous in preventing damage.

請求項4に係る発明によれば、酸素吸蔵材、アルカリ金属及び触媒金属のうちから選ばれる少なくとも2種が、フィルタ中心側よりもフィルタ外周側に多く配分されているから、フィルタ外周側ではフィルタ中心側よりもパティキュレートの燃焼促進が図れ、上記請求項1に係る発明の場合と同様に上記温度差を小さくする上で有利になる。     According to the invention according to claim 4, since at least two kinds selected from the oxygen storage material, the alkali metal, and the catalyst metal are distributed more on the filter outer peripheral side than on the filter central side, the filter on the filter outer peripheral side. The combustion of the particulates can be promoted more than the center side, which is advantageous in reducing the temperature difference as in the case of the invention according to claim 1.

請求項5に係る発明によれば、フィルタ外周側の触媒層に含まれているアルミナ及び酸素吸蔵材の少なくとも一方は、その少なくとも一部が中空状であるから、熱引きが少なくなり、上記温度差を小さくしてフィルタを損傷を防止する上で有利になる。     According to the invention of claim 5, at least one of the alumina and the oxygen storage material contained in the catalyst layer on the outer peripheral side of the filter is hollow at least partially, so that the heat pulling is reduced, and the temperature This is advantageous in reducing the difference and preventing damage to the filter.

請求項6に係る発明によれば、請求項1乃至請求項5のいずれか一において、フィルタ中心側の触媒層コーティング量をフィルタ外周側よりも多くして通気抵抗がフィルタ外周側よりもフィルタ中心側で高くなるようにしたから、フィルタ外周側と中心側とでパティキュレート堆積量の差が大きくなることが避けられ、上記温度差を小さくしてフィルタを損傷を防止する上で有利になる。     According to the invention of claim 6, in any one of claims 1 to 5, the amount of catalyst layer coating on the filter center side is greater than that on the filter outer peripheral side, so that the airflow resistance is greater than that on the filter outer periphery side. Therefore, the difference in the amount of particulate deposition between the filter outer peripheral side and the center side can be avoided, and this is advantageous in reducing the temperature difference and preventing the filter from being damaged.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。     Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

<DPFの構造>
図1及び図2にディーゼルパティキュレートフィルタ(以下、DPFと略す。)1を模式的に示すように、このDPF1は、ハニカム構造をなしており、互いに平行に延びる多数のセル2,3(例えば、1平方インチ(約6.54cm2)当たりセル数300)を備えている。すなわち、DPF1は、下流端が栓4により閉塞された排気ガス流入セル2と、上流端が栓4により閉塞された排気ガス流出セル3とが前後左右に交互に設けられ、排気ガス流入セル2と排気ガス流出セル3とは薄肉の隔壁5を介して隔てられている。なお、図1においてハッチングを付した部分は下流端の栓4を示している。
<Structure of DPF>
As schematically shown in FIGS. 1 and 2, a diesel particulate filter (hereinafter abbreviated as DPF) 1, the DPF 1 has a honeycomb structure and has a large number of cells 2 and 3 extending in parallel to each other (for example, 300 cells per square inch (about 6.54 cm 2 ). That is, the DPF 1 is provided with an exhaust gas inflow cell 2 whose downstream end is closed by the plug 4 and an exhaust gas outflow cell 3 whose upstream end is closed by the plug 4 alternately in front, rear, left, and right. And the exhaust gas outflow cell 3 are separated by a thin partition wall 5. In FIG. 1, the hatched portion indicates the plug 4 at the downstream end.

DPF1は、そのフィルタ本体が例えばコーディエライトやSiC焼結体のような多孔質のセラミックスによって形成されており、排気ガス流入セル2内に流入した排気ガスは図2において矢印で示したように周囲の隔壁5を通って隣接する排気ガス流出セル3内に流出する。すなわち、図3に示すように、隔壁5は排気ガス流入セル2と排気ガス流出セル3とを連通する微細な細孔通路6を有し、この細孔通路6を排気ガスが通る。このDPF1のフィルタ本体の上記排気ガス通路(排気ガス流入セル2、排気ガス流出セル3及び細孔通路6)の壁面には、DPF再生時のパティキュレートの燃焼を促進するための触媒層7が形成されている。     The filter body of the DPF 1 is formed of porous ceramics such as cordierite or SiC sintered body, and the exhaust gas flowing into the exhaust gas inflow cell 2 is indicated by an arrow in FIG. It flows out into the adjacent exhaust gas outflow cell 3 through the surrounding partition wall 5. That is, as shown in FIG. 3, the partition wall 5 has a fine pore passage 6 communicating the exhaust gas inflow cell 2 and the exhaust gas outflow cell 3, and the exhaust gas passes through the pore passage 6. On the wall surface of the exhaust gas passage (exhaust gas inflow cell 2, exhaust gas outflow cell 3 and pore passage 6) of the filter body of the DPF 1, a catalyst layer 7 for promoting the combustion of particulates during DPF regeneration is provided. Is formed.

そうして、上記DPF1の触媒層7にはアルミナと触媒金属とが含まれており、触媒金属は、図4に示すフィルタ中心側8で少なく、フィルタ外周側9で多くなるように配分されている。また、触媒層7には必要に応じて酸素吸蔵材やアルカリ金属が含まれ、この酸素吸蔵材やアルカリ金属に関しても、触媒金属と同様に、フィルタ中心側8で少なく、フィルタ外周側9で多くなるように配分することができる。なお、図4において、「R」はフィルタ本体の半径を表す。さらに、触媒層7のコーティング量に関しても、フィルタ中心側8で多く、フィルタ外周側9で少なくなるようにし、それによって、フィルタ中心側8の排気ガス通路2,3,6の通気抵抗をフィルタ外周側9よりも大きくすることができる。     Thus, the catalyst layer 7 of the DPF 1 contains alumina and a catalyst metal, and the catalyst metal is distributed so that it is less on the filter center side 8 shown in FIG. Yes. In addition, the catalyst layer 7 contains an oxygen storage material and an alkali metal as necessary, and the oxygen storage material and the alkali metal are small on the filter center side 8 and large on the filter outer peripheral side 9 similarly to the catalyst metal. Can be distributed. In FIG. 4, “R” represents the radius of the filter body. Further, the coating amount of the catalyst layer 7 is also increased on the filter center side 8 and decreased on the filter outer periphery side 9, thereby reducing the ventilation resistance of the exhaust gas passages 2, 3, 6 on the filter center side 8. Can be larger than side 9.

以下、実施例及び比較例に基いて行なった本発明に係る触媒の性能評価について説明する。     Hereinafter, the performance evaluation of the catalyst according to the present invention performed based on Examples and Comparative Examples will be described.

<触媒金属の配分について>
−実施例1−
サポート材としての活性アルミナに触媒金属としてのPtを担持したPt担持率=0.5質量%(但し、ここでの「質量%」は、触媒粉全量に占めるPtの割合ではなく、サポート材量に対するPtの割合であり、「0.5質量%」はサポート材量が100質量部であるときにPt量が0.5質量部であることを意味する。以下、同じ。)の第1触媒粉とPt担持率=3質量%の第2触媒粉とを、ジニトロジアミン白金硝酸溶液を活性アルミナに加えて混合し、蒸発乾固することによって調製した。これら触媒粉各々について水及びバインダと混合してスラリーを調製し、第1触媒粉をフィルタ本体の中心側8全域に、第2触媒粉をフィルタ本体の外周側9全域に、それぞれウォッシュコートして排気ガス通路壁面に触媒層を形成した。フィルタ中心側8及びフィルタ外周側のうちの一方にウォッシュコートするときは他方にマスキングを施した。
<Distribution of catalyst metal>
Example 1
Pt loading ratio in which activated alumina as a support material carries Pt as a catalyst metal = 0.5% by mass (where “mass%” is not the proportion of Pt in the total amount of catalyst powder, but the amount of support material) The ratio of Pt to “0.5 mass%” means that when the amount of support material is 100 parts by mass, the amount of Pt is 0.5 parts by mass. The powder and the second catalyst powder having a Pt loading rate of 3% by mass were prepared by adding a dinitrodiamine platinum nitric acid solution to activated alumina, mixing, and evaporating to dryness. Each of these catalyst powders is mixed with water and a binder to prepare a slurry, and the first catalyst powder is wash coated on the entire center side 8 of the filter body, and the second catalyst powder is washed on the entire outer periphery side 9 of the filter body. A catalyst layer was formed on the wall surface of the exhaust gas passage. When wash coating was applied to one of the filter center side 8 and the filter outer peripheral side, the other was masked.

フィルタ本体は、直径143.7mm、長さ152.4mmのハニカム構造の円筒状のものであり、触媒粉のコート量は、サポート材量が、フィルタ中心側8では100g/L(フィルタ容積1L当たり量のこと。以下、同じ。)、フィルタ外周側9では50g/Lとなるようにした。従って、フィルタ中心側8のPt担持量は0.5g/L、フィルタ外周側9のPt担持量は1.5g/Lである。     The filter body has a cylindrical structure with a honeycomb structure having a diameter of 143.7 mm and a length of 152.4 mm. The coating amount of the catalyst powder is 100 g / L on the filter center side 8 (per 1 L of filter volume). The same applies hereinafter), and the filter outer peripheral side 9 was set to 50 g / L. Therefore, the Pt carrying amount on the filter center side 8 is 0.5 g / L, and the Pt carrying amount on the filter outer peripheral side 9 is 1.5 g / L.

−比較例1−
活性アルミナにPtを担持した触媒粉(Pt担持率=2質量%)を実施例1と同じ方法で調製し、同じくバインダを含むスラリーとし、実施例1と同じフィルタ本体全体にわたって均一にウォッシュコートした。コート量はサポート材量が62.5g/Lとなるようにした。従って、フィルタ本体におけるPt担持量は1.25g/Lである。
-Comparative Example 1-
A catalyst powder having Pt supported on activated alumina (Pt support rate = 2 mass%) was prepared by the same method as in Example 1, and was also made into a slurry containing a binder, and was uniformly coated over the same filter body as in Example 1. . The amount of support was such that the amount of support material was 62.5 g / L. Therefore, the Pt carrying amount in the filter body is 1.25 g / L.

−比較例2−
比較例1と同じ触媒粉(Pt担持率=2質量%)を同じくバインダを含むスラリーとして、実施例1と同じフィルタ本体に対して、サポート材量がフィルタ中心側8では100g/L、フィルタ外周側9では50g/Lとなるようにウォッシュコートした。従って、フィルタ中心側8のPt担持量は2g/L、フィルタ外周側9のPt担持量は1g/Lである。
-Comparative Example 2-
The same catalyst powder as in Comparative Example 1 (Pt loading rate = 2 mass%) is also made into a slurry containing a binder, and the amount of support material is 100 g / L on the filter center side 8 with respect to the same filter body as in Example 1, Side 9 was wash coated to 50 g / L. Therefore, the Pt carrying amount on the filter center side 8 is 2 g / L, and the Pt carrying amount on the filter outer peripheral side 9 is 1 g / L.

(評価テスト)
実施例1及び比較例1,2の各DPFについて、エンジンベンチテストで性能評価を行った。すなわち、DPFにパティキュレート(煤)を8g/L堆積させた後、エンジン制御によってDPF入口温度を600℃に上昇させてパティキュレートを着火させた。次いでエンジンをアイドル運転に切り替えて排気ガス流量を低くするとともに、該排気ガスの酸素濃度を高めることにより、パティキュレートを急速に燃焼させ、図4に示すDPF出口側3カ所A〜Cの温度を熱電対により測定した。Aはフィルタ中心位置、Bはフィルタ中心から半径の1/2距離だけ外側に寄った位置、Cはフィルタ外周縁近傍であり、各熱電対はDPFの下流側の端面から1cm程度内側に入った位置の温度を測定するようにした。結果は表1及び図5に示されている。
(Evaluation test)
About each DPF of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, performance evaluation was performed by the engine bench test. That is, 8 g / L of particulate (soot) was deposited on the DPF, and then the DPF inlet temperature was raised to 600 ° C. by engine control to ignite the particulate. Next, the engine is switched to idle operation to lower the exhaust gas flow rate, and the oxygen concentration of the exhaust gas is increased, so that the particulates are rapidly burned, and the temperatures of the three DPF outlet side AC shown in FIG. Measured with a thermocouple. A is the center position of the filter, B is a position that is outside the filter center by a distance of ½ of the radius, C is the vicinity of the outer periphery of the filter, and each thermocouple enters about 1 cm from the downstream end face of the DPF. The temperature at the position was measured. The results are shown in Table 1 and FIG.

AとCの温度差が比較例2では500℃弱であるのに対して、実施例1では350℃程度であり、実施例1のようにフィルタ外周側9のPt配分量をフィルタ中心側8よりも多くすると、DPF再生時のフィルタ中心部と外周部との温度差が小さくなり、DPFの損傷防止に有効であることがわかる。     The temperature difference between A and C is a little less than 500 ° C. in the comparative example 2, whereas it is about 350 ° C. in the first embodiment. As in the first embodiment, the Pt distribution amount on the filter outer peripheral side 9 is set to the filter center side 8. If it is more, the temperature difference between the filter center and the outer periphery during DPF regeneration becomes smaller, and it can be seen that this is effective in preventing damage to the DPF.

比較例2は、比較例1よりもフィルタ中心側8のPt担持量が多いが、上記温度差は比較例1よりも小さくなっている。これは、フィルタ中心側8の触媒コート量を外周側9よりも多くしたことによる効果、すなわち、フィルタ中心側8の通気抵抗が外周側9よりも大きくなって、中心部と外周部とのパティキュレートの堆積量の差が小さくなったことによる効果である。実施例1もフィルタ中心側8の触媒コート量が外周側9よりも多くなっているから、同様の効果が得られている。     In Comparative Example 2, the amount of Pt supported on the filter center side 8 is larger than that in Comparative Example 1, but the temperature difference is smaller than that in Comparative Example 1. This is because the catalyst coating amount on the filter center side 8 is larger than that on the outer periphery side 9, that is, the ventilation resistance on the filter center side 8 is larger than that on the outer periphery side 9. This is due to the fact that the difference in the amount of deposited curate is reduced. Since the amount of catalyst coating on the filter center side 8 is larger than that on the outer peripheral side 9 in Example 1, the same effect is obtained.

(中心側及び外周側の各Pt担持量が温度差に与える影響)
上記実施例1に関して、フィルタ中心側8及び外周側9の各Pt担持率を適宜変化させたDPFを作製し、上記評価テスト方法でAとCとの温度差を測定した。結果は表2及び図6に示されている。
(Effects of Pt loading on the center side and outer periphery side on temperature difference)
Regarding Example 1 above, DPFs were prepared in which the Pt carrying ratios on the filter center side 8 and the outer peripheral side 9 were appropriately changed, and the temperature difference between A and C was measured by the above evaluation test method. The results are shown in Table 2 and FIG.

フィルタ中心側のPt担持率を0.1質量%(Pt担持量0.1g/L)としたケースでは上記温度差が小さくなっている。これは、フィルタ中心側のPt担持量が少ないため、再生時に該中心側の温度が上がらないことによるものである。DPFの再生速度は当該中心側の温度に依存するから、当該ケースは上記温度差が小さくてもDPFの速やかな再生の観点からは好ましくない。一方、フィルタ中心側のPt担持率を1.5質量%(Pt担持量1.5g/L)としたケースでは、該中心側の温度が上昇し易いため、再生速度の観点からは好ましいものの、上記温度差が大きくなっており、DPFの破損防止に不利になってくる。なお、当該触媒には、アルミナの他に酸素吸蔵材やアルカリ土類金属が含まれていてもよい。     In the case where the Pt carrying rate on the filter center side is 0.1% by mass (Pt carrying amount 0.1 g / L), the temperature difference is small. This is because the amount of Pt supported on the filter center side is small, and the temperature on the center side does not rise during regeneration. Since the regeneration speed of the DPF depends on the temperature on the center side, the case is not preferable from the viewpoint of prompt regeneration of the DPF even if the temperature difference is small. On the other hand, in the case where the Pt loading rate on the filter center side is 1.5% by mass (Pt loading amount 1.5 g / L), the temperature on the center side tends to rise, which is preferable from the viewpoint of the regeneration speed, The temperature difference is large, which is disadvantageous for preventing damage to the DPF. Note that the catalyst may contain an oxygen storage material or an alkaline earth metal in addition to alumina.

フィルタ外周側のPt担持率を1.5質量%(Pt担持量0.75g/L)としたケースでは、DPF全体の温度が上がり難いため、上記温度差が小さい場合でも再生速度の観点からは不利になってくる。一方、フィルタ外周側のPt担持率を大きくすることは、再生速度上昇及び上記温度差の縮小の観点から好ましいが、Pt担持率が8質量%を越える(例えば、9質量%(Pt担持量4.5g/L))ようにしても、効果が飽和してくることから、コスト高になるだけになる。     In the case where the Pt carrying rate on the filter outer peripheral side is 1.5 mass% (Pt carrying amount 0.75 g / L), the temperature of the entire DPF is difficult to rise. Therefore, even when the temperature difference is small, from the viewpoint of the regeneration speed. It will be disadvantageous. On the other hand, increasing the Pt loading rate on the filter outer peripheral side is preferable from the viewpoint of increasing the regeneration speed and reducing the temperature difference, but the Pt loading rate exceeds 8% by mass (for example, 9% by mass (Pt carrying amount 4 .5 g / L)), the effect is saturated and only the cost is increased.

従って、DPFの損傷を招くことなく速やかな再生を図るためには、実施例1の場合、フィルタ中心側のPt担持量を0.1g/Lよりも多く且つ1.5g/Lよりも少なくし、フィルタ外周側のPt担持量を0.75g/Lよりも多く且つ4.5g/Lよりも少なくすることが好ましいということができる。特に、表2の太線で囲まれた範囲、すなわち、フィルタ中心側のPt担持量を0.25g/L以上1.25g/L以下、フィルタ外周側のPt担持量を1g/L以上4g/L以下とすることが好ましい。     Therefore, in order to achieve rapid regeneration without causing damage to the DPF, in the case of Example 1, the amount of Pt supported on the filter center side is set to be larger than 0.1 g / L and smaller than 1.5 g / L. It can be said that it is preferable that the amount of Pt supported on the outer peripheral side of the filter is larger than 0.75 g / L and smaller than 4.5 g / L. In particular, the range surrounded by the thick line in Table 2, that is, the Pt carrying amount on the filter center side is 0.25 g / L or more and 1.25 g / L or less, and the Pt carrying amount on the filter outer periphery side is 1 g / L or more and 4 g / L. The following is preferable.

<酸素吸蔵材の配分について>
−実施例2−
酸素吸蔵材としてのCeO2と活性アルミナとの混合物(サポート材)にPtを蒸発乾固法によって担持した2種類の触媒粉、すなわち、CeO2混合率(Ptのサポート材であるCeO2と活性アルミナとの混合物全量に占めるCeO2の割合)=6質量%のサポート材にPtをPt担持率=0.5質量%で担持した第1触媒粉と、CeO2混合率=80質量%のサポート材にPtをPt担持率=0.5質量%で担持した第2触媒粉とを調製した。これら触媒粉各々について水及びバインダと混合してスラリーを調製し、第1触媒粉を実施例1と同じフィルタ本体の中心側8全域に、第2触媒粉をフィルタ本体の外周側9全域に、それぞれウォッシュコートした。コート量はサポート材量がフィルタ中心側8では100g/L、フィルタ外周側9では50g/Lとなるようにした。
<Distribution of oxygen storage material>
-Example 2-
Two types of catalyst powders in which Pt is supported on a mixture (support material) of CeO 2 and activated alumina as an oxygen storage material by evaporation to dryness, that is, CeO 2 mixing ratio (CeO 2 which is a support material of Pt and activity) The ratio of CeO 2 in the total amount of the mixture with alumina) = a first catalyst powder in which Pt is supported on a support material of 6% by mass with a Pt support rate of 0.5% by mass, and a support of CeO 2 mixing rate = 80% by mass A second catalyst powder in which Pt was supported on the material at a Pt supporting rate of 0.5% by mass was prepared. For each of these catalyst powders, a slurry is prepared by mixing with water and a binder, the first catalyst powder is in the same region of the central side 8 of the filter body as in Example 1, and the second catalyst powder is in the entire region of the outer peripheral side 9 of the filter body. Each was washcoated. The coating amount was such that the amount of support material was 100 g / L on the filter center side 8 and 50 g / L on the filter outer peripheral side 9.

従って、各成分のフィルタ中心側8及びフィルタ外周側9における担持量は、
中心側;CeO2=6g/L,アルミナ=94g/L,Pt=0.5g/L
外周側;CeO2=40g/L,アルミナ=10g/L,Pt=0.25g/L
である。
Therefore, the carrying amount of each component on the filter center side 8 and the filter outer peripheral side 9 is as follows.
Center side; CeO 2 = 6 g / L, alumina = 94 g / L, Pt = 0.5 g / L
Outer peripheral side: CeO 2 = 40 g / L, alumina = 10 g / L, Pt = 0.25 g / L
It is.

−比較例3−
実施例2と同じ方法で調製したCeO2と活性アルミナとPtとを含む、CeO2混合率=50質量%のサポート材にPtをPt担持率=0.5質量%で担持した触媒粉を、バインダを含むスラリーとし、実施例1と同じフィルタ本体全体にわたって均一にウォッシュコートした。各成分のフィルタにおける担持量は、CeO2=31.3g/L,アルミナ=31.3g/L,Pt=0.31g/Lである。
-Comparative Example 3-
A catalyst powder comprising CeO 2 , activated alumina, and Pt prepared in the same manner as in Example 2 and having Pt supported at 0.5% by mass on a support material with a CeO 2 mixing rate = 50% by mass, A slurry containing a binder was used, and the same filter body as in Example 1 was uniformly coated over the entire filter body. The loading of each component in the filter is CeO 2 = 31.3 g / L, alumina = 31.3 g / L, and Pt = 0.31 g / L.

−比較例4−
実施例2と同じ方法で調製したCeO2と活性アルミナとPtとを含む、CeO2混合率=50質量%のサポート材にPtをPt担持率=0.5質量%で担持した触媒粉を、バインダを含むスラリーとして、実施例1と同じフィルタ本体に、サポート材量が、フィルタ中心側8に100g/L、フィルタ外周側9に50g/Lとなるように、それぞれ実施例2と同じ方法でウォッシュコートした。
-Comparative Example 4-
A catalyst powder comprising CeO 2 , activated alumina, and Pt prepared in the same manner as in Example 2 and having Pt supported at 0.5% by mass on a support material with a CeO 2 mixing rate = 50% by mass, As a slurry containing a binder, in the same filter body as in Example 1, the amount of support material is 100 g / L on the filter center side 8 and 50 g / L on the filter outer peripheral side 9 in the same manner as in Example 2. Wash coated.

従って、各成分のフィルタ中心側8及びフィルタ外周側9における担持量は、
中心側;CeO2=50g/L,アルミナ=50g/L,Pt=0.5g/L
外周側;CeO2=25g/L,アルミナ=25g/L,Pt=0.25g/L
である。
Therefore, the carrying amount of each component on the filter center side 8 and the filter outer peripheral side 9 is as follows.
Center side; CeO 2 = 50 g / L, alumina = 50 g / L, Pt = 0.5 g / L
Outer peripheral side: CeO 2 = 25 g / L, alumina = 25 g / L, Pt = 0.25 g / L
It is.

(評価テスト)
実施例2及び比較例3,4の各DPFについて、先に説明した触媒金属の配分に関する評価と同じ方法でA〜Cの温度を測定した。結果は表3及び図7に示されている。
(Evaluation test)
About each DPF of Example 2 and Comparative Examples 3 and 4, the temperature of AC was measured by the same method as evaluation regarding distribution of the catalyst metal demonstrated previously. The results are shown in Table 3 and FIG.

AとCの温度差が比較例4では575℃であるのに対して、実施例2では380℃であり、実施例2のようにフィルタ外周側9のCeO2配分量をフィルタ中心側8よりも多くすると、DPF再生時のフィルタ中心部と外周部との温度差が小さくなり、DPFの損傷防止に有効であることがわかる。また、触媒コート量をフィルタ全体にわたって均一にした比較例3の上記温度差は650℃弱であって、この温度差は比較例4の方が小さくなっている。これはフィルタ中心側の触媒コート量をフィルタ外周側よりも多くしたことによる効果が出たものであって、この効果は実施例2でも得られている。 While the temperature difference between A and C is 575 ° C. in Comparative Example 4, it is 380 ° C. in Example 2, and the CeO 2 distribution amount on the filter outer peripheral side 9 is smaller than the filter center side 8 as in Example 2. If the number is increased, the temperature difference between the filter center and the outer periphery during DPF regeneration is reduced, which is effective in preventing damage to the DPF. Further, the temperature difference in Comparative Example 3 in which the catalyst coating amount was made uniform over the entire filter was a little less than 650 ° C., and this temperature difference was smaller in Comparative Example 4. This is because the effect of increasing the amount of catalyst coating on the center side of the filter than on the outer periphery side of the filter is obtained. This effect is also obtained in the second embodiment.

(中心側及び外周側の各CeO2量が温度差に与える影響)
上記実施例2に関して、フィルタ中心側8及び外周側9の各CeO2混合率を適宜変化させたDPFを作製し、上記評価テスト方法でAとCとの温度差を測定した。結果は表4及び図8に示されている。
(Effect of each CeO 2 amount on the center side and outer periphery side on the temperature difference)
Regarding Example 2, a DPF in which the CeO 2 mixing ratios on the filter center side 8 and the outer peripheral side 9 were appropriately changed was produced, and the temperature difference between A and C was measured by the above evaluation test method. The results are shown in Table 4 and FIG.

フィルタ中心側のCeO2混合率を1質量%(CeO2担持量1g/L)としたケースでは上記温度差が小さくなっているが、これは、パティキュレート燃焼促進のためのCeO2が不足し、再生時に該中心側の温度が上がらないことによるものである。一方、フィルタ中心側のCeO2混合率を10質量%(CeO2担持量10g/L)としたケースでは、該中心側の温度が上昇し易いため、再生速度の観点からは好ましいものの、上記温度差が大きくなっており、DPFの破損防止に不利になってくる。 In the case where the CeO 2 mixing ratio on the filter center side is 1% by mass (CeO 2 loading 1 g / L), the above temperature difference is small, but this is insufficient for CeO 2 for promoting particulate combustion. This is because the temperature on the center side does not rise during reproduction. On the other hand, in the case where the CeO 2 mixing ratio on the filter center side is 10% by mass (CeO 2 loading 10 g / L), the temperature on the center side is likely to rise. The difference is large, which is disadvantageous for preventing damage to the DPF.

フィルタ外周側のCeO2混合率を10質量%(CeO2担持量5g/L)としたケースでは、DPF全体の温度が上がり難いため、上記温度差が小さい場合でも再生速度の観点からは不利になってくる。一方、フィルタ外周側のCeO2混合率を大きくすることは、再生速度上昇及び上記温度差の縮小の観点から好ましいが、90質量%(CeO2担持量45g/L)を越えて多くしても、効果が飽和してくる。 In the case where the CeO 2 mixing ratio on the filter outer peripheral side is 10% by mass (CeO 2 loading 5 g / L), the temperature of the entire DPF is difficult to rise, so even if the temperature difference is small, it is disadvantageous from the viewpoint of regeneration speed. It becomes. On the other hand, it is preferable to increase the CeO 2 mixing ratio on the filter outer peripheral side from the viewpoint of increasing the regeneration speed and reducing the temperature difference, but if it exceeds 90% by mass (CeO 2 loading 45 g / L), The effect is saturated.

従って、DPFの損傷を招くことなく速やかな再生を図るためには、実施例2の場合、フィルタ中心側のCeO2担持量を1g/Lよりも多く且つ10g/Lよりも少なくし、フィルタ外周側のCeO2担持量を5g/Lよりも多く且つ45g/L以下とすることが好ましいということができる。特に、表4の太線で囲まれた範囲、すなわち、フィルタ中心側のCeO2担持量を2g/L以上8g/L以下、フィルタ外周側のCeO2担持量を10g/L以上45g/L以下とすることが好ましい。なお、当該触媒には、アルミナや酸素吸蔵材の他に、アルカリ金属やアルカリ土類金属が含まれていてもよい。 Therefore, in order to achieve rapid regeneration without causing damage to the DPF, in the case of Example 2, the amount of CeO 2 supported on the filter center side is more than 1 g / L and less than 10 g / L, and It can be said that the CeO 2 loading on the side is preferably more than 5 g / L and not more than 45 g / L. In particular, the range surrounded by the thick line in Table 4, that is, the amount of CeO 2 supported on the center side of the filter is 2 g / L or more and 8 g / L or less, and the amount of CeO 2 supported on the outer periphery of the filter is 10 g / L or more and 45 g / L or less. It is preferable to do. The catalyst may contain an alkali metal or an alkaline earth metal in addition to alumina and an oxygen storage material.

<アルカリ金属の配分について>
−実施例3−
活性アルミナ(サポート材)にアルカリ金属としてのK(カリウム)とPtとを蒸発乾固法によって担持した2種類の触媒粉、すなわち、K担持率=3質量%(但し、ここでの「質量%」は、触媒粉全量に占めるKの割合ではなく、サポート材量に対するKの割合であり、「3質量%」はサポート材量が100質量部であるときにK量が3質量部であることを意味する。以下、同じ。)、Pt担持率=0.5質量%の第1触媒粉と、K担持率=30質量%、Pt担持率=0.5質量%の第2触媒粉とを調製した。カリウム源としては酢酸カリウム水溶液を用いた。これら触媒粉各々について水及びバインダと混合してスラリーを調製し、第1触媒粉を実施例1と同じフィルタ本体の中心側8全域に、第2触媒粉をフィルタ本体の外周側9全域に、それぞれウォッシュコートした。コート量は、サポート材量がフィルタ中心側8では100g/L、フィルタ外周側9では50g/Lとなるようにした。
<Alkali metal distribution>
Example 3
Two types of catalyst powders in which K (potassium) and Pt as alkali metals are supported on activated alumina (support material) by evaporation to dryness, that is, K support rate = 3% by mass (however, “% by mass” here) "Is not the ratio of K to the total amount of catalyst powder, but the ratio of K to the amount of support material, and" 3% by mass "is that the amount of K is 3 parts by mass when the amount of support material is 100 parts by mass. The same applies hereinafter.), A first catalyst powder having a Pt loading rate of 0.5% by mass, and a second catalyst powder having a K loading rate of 30% by mass and a Pt loading rate of 0.5% by mass. Prepared. An aqueous potassium acetate solution was used as the potassium source. For each of these catalyst powders, a slurry is prepared by mixing with water and a binder, the first catalyst powder is in the same region of the central side 8 of the filter body as in Example 1, and the second catalyst powder is in the entire region of the outer peripheral side 9 of the filter body. Each was washcoated. The coating amount was 100 g / L on the filter center side 8 and 50 g / L on the filter outer peripheral side 9.

従って、各成分のフィルタ中心側8及びフィルタ外周側9における担持量は、
中心側;K=3g/L,Pt=0.5g/L,活性アルミナ=100g/L
外周側;K=15g/L,Pt=0.25g/L,活性アルミナ=50g/L
である。
Therefore, the carrying amount of each component on the filter center side 8 and the filter outer peripheral side 9 is as follows.
Center side: K = 3 g / L, Pt = 0.5 g / L, activated alumina = 100 g / L
Outer peripheral side: K = 15 g / L, Pt = 0.25 g / L, activated alumina = 50 g / L
It is.

−比較例5−
実施例3と同じ方法で調製したKと活性アルミナとPtとを含む、K担持率=20質量%、Pt担持率=0.5質量%の触媒粉を、バインダを含むスラリーとして、実施例1と同じフィルタ本体全体にわたって均一にウォッシュコートした。各成分のフィルタにおける担持量は、K=12.5g/L、Pt=0.31g/L、アルミナ=62.5g/Lである。
-Comparative Example 5-
A catalyst powder containing K, activated alumina and Pt prepared in the same manner as in Example 3 and having a K loading rate of 20 mass% and a Pt loading rate of 0.5 mass% was used as a slurry containing a binder. Was uniformly coated over the same filter body. The loadings of each component in the filter are K = 12.5 g / L, Pt = 0.31 g / L, and alumina = 62.5 g / L.

−比較例6−
実施例3と同じ方法で調製したKと活性アルミナとPtとを含む、K担持率=20質量%、Pt担持率=0.5質量%の触媒粉を、バインダを含むスラリーとして、実施例1と同じフィルタ本体に、サポート材量が、中心側8に100g/L、外周側9に50g/Lとなるように、それぞれ実施例3と同じ方法でウォッシュコートした。
-Comparative Example 6
Example 1 A catalyst powder containing K, activated alumina, and Pt prepared in the same manner as in Example 3 and having a K loading rate of 20 mass% and a Pt loading rate of 0.5 mass% was used as a slurry containing a binder. The same filter body as that of Example 3 was wash-coated by the same method as in Example 3 so that the amount of support material was 100 g / L on the center side 8 and 50 g / L on the outer peripheral side 9.

従って、各成分のフィルタ中心側8及びフィルタ外周側9における担持量は、
中心側;K=20g/L,Pt=0.5g/L,アルミナ=100g/L
外周側;K=10g/L,Pt=0.25g/L,アルミナ=50g/L
である。
Therefore, the carrying amount of each component on the filter center side 8 and the filter outer peripheral side 9 is as follows.
Center side: K = 20 g / L, Pt = 0.5 g / L, alumina = 100 g / L
Outer peripheral side: K = 10 g / L, Pt = 0.25 g / L, alumina = 50 g / L
It is.

(評価テスト)
実施例3及び比較例5,6の各DPFについて、先に説明した触媒金属の配分に関する評価と同じ方法でA〜Cの温度を測定した。結果は表5及び図9に示されている。
(Evaluation test)
About each DPF of Example 3 and Comparative Examples 5 and 6, the temperature of AC was measured by the same method as evaluation regarding distribution of the catalyst metal demonstrated previously. The results are shown in Table 5 and FIG.

AとCの温度差が比較例6では535℃であるのに対して、実施例3では360℃であり、実施例3のようにフィルタ外周側9のK配分量をフィルタ中心側8よりも多くすると、DPF再生時のフィルタ中心部と外周部との温度差が小さくなり、DPFの損傷防止に有効であることがわかる。また、触媒コート量をフィルタ全体にわたって均一にした比較例5の上記温度差は670℃であって、この温度差は比較例6の方が小さくなっている。これはフィルタ中心側の触媒コート量をフィルタ外周側よりも多くしたことによる効果が出たものであって、この効果は実施例3でも得られている。     The temperature difference between A and C is 535 ° C. in the comparative example 6, whereas it is 360 ° C. in the third embodiment. As in the third embodiment, the K distribution amount on the filter outer peripheral side 9 is larger than that on the filter center side 8. If it increases, it turns out that the temperature difference of the filter center part at the time of DPF reproduction | regeneration and an outer peripheral part becomes small, and it is effective in the damage prevention of DPF. In addition, the temperature difference of Comparative Example 5 in which the catalyst coating amount is uniform over the entire filter is 670 ° C., and this temperature difference is smaller in Comparative Example 6. This is because the effect of increasing the amount of catalyst coating on the center side of the filter than on the outer periphery side of the filter is obtained. This effect is also obtained in the third embodiment.

(中心側及び外周側の各Pt担持量が温度差に与える影響)
上記実施例3に関して、フィルタ中心側8及び外周側9の各K担持率を適宜変化させたDPFを作製し、上記評価テスト方法でAとCとの温度差を測定した。結果は表6及び図10に示されている。
(Effects of Pt loading on the center side and outer periphery side on temperature difference)
Regarding Example 3, a DPF in which the K carrying ratios on the filter center side 8 and the outer peripheral side 9 were appropriately changed was produced, and the temperature difference between A and C was measured by the above evaluation test method. The results are shown in Table 6 and FIG.

フィルタ中心側のK担持率を0.5質量%(K担持量0.5g/L)としたケースでは上記温度差が小さくなっているが、これは、パティキュレート燃焼促進のためのK担持量が少ないため、再生時に該中心側の温度が上がらないことによるものである。一方、フィルタ中心側のK担持率を5質量%(K担持量5g/L)としたケースでは、該中心側の温度が上昇し易いため、再生速度の観点からは好ましいものの、上記温度差が大きくなっており、DPFの破損防止に不利になってくる。     In the case where the K carrying rate on the filter center side is 0.5 mass% (K carrying amount 0.5 g / L), the temperature difference is small. This is because the K carrying amount for promoting particulate combustion. This is because the temperature on the center side does not rise during reproduction. On the other hand, in the case where the K carrying rate on the filter center side is 5 mass% (K carrying amount 5 g / L), the temperature on the center side is likely to rise. It is large and disadvantageous for preventing damage to the DPF.

フィルタ外周側のK担持率を5質量%(K担持量2.5g/L)としたケースでは、DPF全体の温度が上がり難いため、上記温度差が小さい場合でも再生速度の観点からは不利になってくる。一方、フィルタ外周側のK担持率を大きくすることは、再生速度上昇及び上記温度差の縮小の観点から好ましいが、K担持率が35質量%を越える(例えば40質量%(K担持量20g/L))ようにしても、効果が飽和してくる。     In the case where the K carrying ratio on the filter outer peripheral side is 5% by mass (K carrying amount 2.5 g / L), the temperature of the entire DPF is difficult to rise. Therefore, even if the temperature difference is small, it is disadvantageous from the viewpoint of the regeneration speed. It becomes. On the other hand, increasing the K carrying rate on the filter outer peripheral side is preferable from the viewpoint of increasing the regeneration speed and reducing the temperature difference, but the K carrying rate exceeds 35% by mass (for example, 40% by mass (K carrying amount 20g / L)), the effect is saturated.

従って、DPFの損傷を招くことなく速やかな再生を図るためには、実施例3の場合、フィルタ中心側のK担持量を0.5g/Lよりも多く且つ5g/Lよりも少なくし、フィルタ外周側のK担持量を2.5g/Lよりも多く且つ20g/Lよりも少なくすることが好ましいということができる。特に、表6の太線で囲まれた範囲、すなわち、フィルタ中心側のK担持量を1g/L以上4g/L以下、フィルタ外周側のK担持量を5g/L以上17.5g/L以下とすることが好ましい。     Therefore, in order to promptly regenerate without damaging the DPF, in the case of Example 3, the K carrying amount on the filter center side is more than 0.5 g / L and less than 5 g / L. It can be said that it is preferable that the amount of K supported on the outer peripheral side is larger than 2.5 g / L and smaller than 20 g / L. In particular, the range surrounded by the thick line in Table 6, that is, the K carrying amount on the filter center side is 1 g / L or more and 4 g / L or less, and the K carrying amount on the filter outer periphery side is 5 g / L or more and 17.5 g / L or less. It is preferable to do.

以上のように、実施例1〜3により、触媒貴金属、酸素吸蔵材、又はアルカリ金属をフィルタ中心側よりもフィルタ外周側に多く配分すると、DPFの破損防止に有利になることが理解できる。また、以上の結果から、触媒貴金属及び酸素吸蔵材両者の配分を共に、触媒貴金属及びアルカリ金属両者の配分を共に、酸素吸蔵材及びアルカリ金属両者の配分を共に、或いは触媒貴金属、酸素吸蔵材及びアルカリ金属三者の配分を共に、フィルタ中心側よりもフィルタ外周側に多くした場合にも、同様の効果が得られることを期待できることわかるであろう。そこで、次に触媒貴金属、酸素吸蔵材及びアルカリ金属三者の配分を共に、フィルタ中心側よりもフィルタ外周側に多くした例について説明する。     As described above, according to Examples 1 to 3, it can be understood that it is advantageous for preventing the DPF from being damaged if more catalyst noble metal, oxygen storage material, or alkali metal is distributed to the filter outer peripheral side than to the filter central side. Further, from the above results, both the distribution of both the catalyst noble metal and the oxygen storage material, the distribution of both the catalyst noble metal and the alkali metal, the distribution of both the oxygen storage material and the alkali metal, or the catalyst noble metal, the oxygen storage material and It will be understood that the same effect can be expected even when the distribution of the three alkali metals is increased to the filter outer peripheral side rather than the filter central side. Therefore, an example in which the distribution of the catalyst precious metal, the oxygen storage material, and the alkali metal is increased to the filter outer peripheral side rather than the filter central side will be described.

<Pt、CeO2及びKを含むケース>
−実施例4−
CeO2と活性アルミナとの混合物(サポート材)にPt及びKを蒸発乾固法によって担持した2種類の触媒粉、すなわち、CeO2混合率=6質量%のサポート材に、Pt担持率=0.5質量%、K担持率=3質量%となるようにPt及びKを担持させた第1触媒粉と、CeO2混合率=80質量%のサポート材に、Pt担持率=3質量%、K担持率=30質量%となるようにPt及びKを担持させた第2触媒粉とを調製した。これら触媒粉各々について水及びバインダと混合してスラリーを調製し、第1触媒粉を実施例1と同じフィルタ本体の中心側8全域に、第2触媒粉をフィルタ本体の外周側9全域に、それぞれウォッシュコートした。コート量は、サポート材量が、フィルタ中心側8では100g/L、フィルタ外周側9では50g/Lである。
<Case containing Pt, CeO 2 and K>
Example 4
Two types of catalyst powders in which Pt and K are supported on a mixture (support material) of CeO 2 and activated alumina by evaporation to dryness, that is, a support material having a CeO 2 mixing ratio = 6% by mass, a Pt supporting ratio = 0. The Pt support rate = 3% by mass in the first catalyst powder in which Pt and K are supported so as to be 0.5% by mass and the K support rate = 3% by mass, and the support material having the CeO 2 mixing rate = 80% by mass. A second catalyst powder on which Pt and K were supported so that the K loading rate = 30% by mass was prepared. For each of these catalyst powders, a slurry is prepared by mixing with water and a binder, the first catalyst powder is in the same region of the central side 8 of the filter body as in Example 1, and the second catalyst powder is in the entire region of the outer peripheral side 9 of the filter body. Each was washcoated. The coating amount is 100 g / L on the filter center side 8 and 50 g / L on the filter outer peripheral side 9.

従って、各成分のフィルタ中心側8及びフィルタ外周側9における担持量は、
中心側;CeO2=6g/L,アルミナ=94g/L,Pt=0.5g/L,
K=3g/L
外周側;CeO2=40g/L,アルミナ=10g/L,Pt=1.5g/L,
K=15g/L
である。
Therefore, the carrying amount of each component on the filter center side 8 and the filter outer peripheral side 9 is as follows.
Center side; CeO 2 = 6 g / L, alumina = 94 g / L, Pt = 0.5 g / L,
K = 3g / L
Outer peripheral side: CeO 2 = 40 g / L, alumina = 10 g / L, Pt = 1.5 g / L,
K = 15g / L
It is.

−比較例7−
実施例4と同じ方法によって調製したCeO2と活性アルミナとPtとKとを含む触媒粉(但し、CeO2混合率=50質量%のサポート材に対し、Pt担持率=2質量%、K担持率=20質量%となるようにPt及びKを担持)を、バインダを含むスラリーとして、実施例1と同じフィルタ本体全体にわたって均一にウォッシュコートした。コート量はサポート材量が62.5g/Lとなるようにした。従って、フィルタ本体におけるCeO2担持量は31.3g/L、アルミナ担持量は31.3g/L、Pt担持量は1.25g/L、K担持量は12.5g/Lである。
-Comparative Example 7-
Catalyst powder containing CeO 2 , activated alumina, Pt, and K prepared by the same method as in Example 4 (provided that the support material having a CeO 2 mixing rate of 50% by mass, Pt support rate = 2% by mass, K support) Washing was carried out uniformly over the same filter main body as in Example 1 as a slurry containing a binder, carrying Pt and K so that the rate = 20% by mass. The amount of support was such that the amount of support material was 62.5 g / L. Therefore, the CeO 2 loading amount in the filter body is 31.3 g / L, the alumina loading amount is 31.3 g / L, the Pt loading amount is 1.25 g / L, and the K loading amount is 12.5 g / L.

−比較例8−
比較例7と同じ触媒粉を、バインダを含むスラリーとして、実施例1と同じフィルタ本体に、サポート材量がフィルタ中心側8に100g/L、フィルタ外周側9に50g/Lとなるように、それぞれ実施例4と同じ方法でウォッシュコートした。従って、各成分のフィルタ中心側8及びフィルタ外周側9における担持量は、
中心側;CeO2=50g/L,アルミナ=50g/L,Pt=2g/L,
K=20g/L
外周側;CeO2=25g/L,アルミナ=25g/L,Pt=1g/L,
K=10g/L
である。
-Comparative Example 8-
The same catalyst powder as that of Comparative Example 7 is made into a slurry containing a binder, and the amount of support material is 100 g / L on the filter center side 8 and 50 g / L on the filter outer peripheral side 9 in the same filter body as in Example 1. Each was washcoated in the same manner as in Example 4. Therefore, the carrying amount of each component on the filter center side 8 and the filter outer peripheral side 9 is as follows.
Center side; CeO 2 = 50 g / L, alumina = 50 g / L, Pt = 2 g / L,
K = 20g / L
Outer peripheral side: CeO 2 = 25 g / L, alumina = 25 g / L, Pt = 1 g / L,
K = 10g / L
It is.

(評価テスト)
実施例4及び比較例7,8の各DPFについて、先に説明した触媒金属の配分に関する評価と同じ方法でA〜Cの温度を測定した。結果は表7及び図11に示されている。
(Evaluation test)
About each DPF of Example 4 and Comparative Examples 7 and 8, the temperature of AC was measured by the same method as evaluation regarding distribution of the catalyst metal demonstrated previously. The results are shown in Table 7 and FIG.

AとCの温度差が比較例7では695℃、比較例8では600℃であるのに対して、実施例4では350℃であり、このように実施例4の当該温度差が小さいのは、フィルタ外周側9のPt配分量、K配分量及びCeO2配分量をフィルタ中心側8よりも多くするとともに、フィルタ中心側の触媒コート量をフィルタ外周側よりも多くしたことによる効果と認められる。 The temperature difference between A and C is 695 ° C. in Comparative Example 7 and 600 ° C. in Comparative Example 8, whereas it is 350 ° C. in Example 4. Thus, the temperature difference in Example 4 is small. , Pt distribution amount of the filter outer peripheral side 9, with the K distribution amount and CeO 2 distribution amount to more than filter center side 8, deemed effect obtained by the catalytic coating of the filter center side more than the filter outer periphery .

<中空材の採用>
−実施例5−
活性アルミナにPtを担持したPt担持率0.5質量%のPt/アルミナ粉末と、酸素吸蔵材としてのCeZrO2(Zr50moL%の複酸化物)にPtを担持したPt担持率0.5質量%のPt/CeZrO2粉末とを蒸発乾固法によって調製した。そうして、実施例1と同じフィルタ本体の中心側8には、上記両粉末をそのまま1:1の質量比で混合しさらに水及びバインダと混合してスラリーとしてウォッシュコートした。
<Adoption of hollow material>
-Example 5
Pt / alumina powder having a Pt loading ratio of 0.5 mass% with Pt supported on activated alumina and Pt loading ratio of 0.5 mass% with Pt supported on CeZrO 2 (Zr50moL% double oxide) as an oxygen storage material. Of Pt / CeZrO 2 powder was prepared by evaporation to dryness. Then, on the center side 8 of the same filter main body as in Example 1, both the powders were mixed as they were at a mass ratio of 1: 1, and further mixed with water and a binder to wash coat as a slurry.

また、活性アルミナにPtを担持したPt担持率0.83質量%のPt/アルミナ粉末と、酸素吸蔵材としてのCeZrO2(Zr50moL%の複酸化物)にPtを担持したPt担持率0.83質量%のPt/CeZrO2粉末とを蒸発乾固法によって調製した。そうして、上記フィルタ本体の外周側9には、上記両粉末各々を中空材にして1:1の質量比で混合し、さらに水及びバインダと混合してスラリーとしてウォッシュコートした。 Further, Pt / alumina powder having a Pt loading ratio of 0.83 mass%, in which Pt is supported on activated alumina, and Pt loading ratio of 0.83 in which Pt is supported on CeZrO 2 (Zr50 mol% double oxide) as an oxygen storage material. A mass% Pt / CeZrO 2 powder was prepared by evaporation to dryness. Then, on the outer peripheral side 9 of the filter main body, each of the powders was made into a hollow material and mixed at a mass ratio of 1: 1, and further mixed with water and a binder and washed as a slurry.

コート量は、サポート材量が、フィルタ中心側8では100g/L、フィルタ外周側9では30g/Lとなるようにした。     The coating amount was such that the support material amount was 100 g / L on the filter center side 8 and 30 g / L on the filter outer peripheral side 9.

従って、各成分のフィルタ中心側8及びフィルタ外周側9における担持量は、
中心側;CeZrO2=50g/L,アルミナ=50g/L,Pt=0.5g/L
外周側;CeZrO2=15g/L,アルミナ=15g/L,Pt=0.25g/L
である。
Therefore, the carrying amount of each component on the filter center side 8 and the filter outer peripheral side 9 is as follows.
Center side; CeZrO 2 = 50 g / L, alumina = 50 g / L, Pt = 0.5 g / L
Outer peripheral side: CeZrO 2 = 15 g / L, alumina = 15 g / L, Pt = 0.25 g / L
It is.

上記Pt/アルミナ及びPt/CeZrO2各々の中空材は以下のようにして別個に調製した。 The Pt / alumina and Pt / CeZrO 2 hollow materials were separately prepared as follows.

すなわち、直径0.1〜1μm程度のポリビニルブチラール(PVB)の粉末を5%ポリビニルアルコール(PVA)水溶液に入れて攪拌することにより、PVB溶液を作った。このPVB溶液に上記触媒成分粉末(Pt/アルミナ粉末,Pt/CeZrO2粉末)を添加して混合スラリーを調製した。PVB溶液と触媒成分粉末との比率はPVB溶液を60質量%、触媒成分粉末を40質量%とした。 That is, a polyvinyl butyral (PVB) powder having a diameter of about 0.1 to 1 μm was placed in a 5% polyvinyl alcohol (PVA) aqueous solution and stirred to prepare a PVB solution. The catalyst component powder (Pt / alumina powder, Pt / CeZrO 2 powder) was added to the PVB solution to prepare a mixed slurry. The ratio of the PVB solution to the catalyst component powder was 60% by mass for the PVB solution and 40% by mass for the catalyst component powder.

上記混合スラリーを、ロート状滴下器具を用いて、KCl溶液を入れた容器内に滴下していくことにより、PVB粒子表面に触媒成分粉末がコーティングされた球状粒子を生成させた。容器の底に堆積した球状粒子を取り出し、大気雰囲気において150℃の温度に2時間程度保持する乾燥処理、並びに大気雰囲気において500℃の温度に2時間程度保持する焼成処理を施した。この焼成により、PVBは熱分解して焼失し、上記触媒成分の球状中空材が得られた。その直径は0.1〜1μm強となる。     The mixed slurry was dropped into a container containing a KCl solution using a funnel-shaped dropping device, thereby generating spherical particles having the PVB particle surface coated with the catalyst component powder. The spherical particles deposited on the bottom of the container were taken out, and subjected to a drying process of holding at a temperature of 150 ° C. for about 2 hours in an air atmosphere and a baking process of holding at a temperature of 500 ° C. for about 2 hours in an air atmosphere. By this firing, PVB was thermally decomposed and burned off, and the spherical hollow material of the catalyst component was obtained. The diameter becomes slightly over 0.1 to 1 μm.

図12はPt/アルミナ中空材とPt/CeZrO2中空材との混合物を撮影したSEM(走査型電子顕微鏡)写真である。大小の球状中空材に混じって、割れた中空材が見られるが、これは、SEM撮影用試料調製時に割れたものである。 FIG. 12 is an SEM (scanning electron microscope) photograph of a mixture of Pt / alumina hollow material and Pt / CeZrO 2 hollow material. A cracked hollow material can be seen mixed with large and small spherical hollow materials, which is broken at the time of preparing a sample for SEM photography.

−比較例9−
実施例5と同じPt担持率0.5質量%のPt/アルミナ粉末とPt担持率0.5質量%のPt/CeZrO2粉末とを1:1の質量比で混合し、さらに水及びバインダを加えてスラリーとして、実施例1と同じフィルタ本体全体にわたって均一にウォッシュコートした。上記CeZrO2はZr50moL%の複酸化物である。各成分のフィルタにおける担持量は、CeZrO2=31.3g/L,アルミナ=31.3g/L,Pt=0.31g/Lである。
-Comparative Example 9-
The same Pt / alumina powder having a Pt loading rate of 0.5% by mass and Pt / CeZrO 2 powder having a Pt loading rate of 0.5% by mass as in Example 5 were mixed at a mass ratio of 1: 1, and water and binder were further added. In addition, the same filter body as in Example 1 was uniformly washcoated as a slurry. CeZrO 2 is a double oxide of Zr 50 mol%. The loadings of each component in the filter are CeZrO 2 = 31.3 g / L, alumina = 31.3 g / L, and Pt = 0.31 g / L.

−比較例10−
実施例5と同じPt担持率0.5質量%のPt/アルミナ粉末とPt担持率0.5質量%のPt/CeZrO2粉末とを1:1の質量比で混合し、さらに水及びバインダを加えてスラリーとして、実施例1と同じフィルタ本体に、サポート材量が、フィルタ中心側8に100g/L、フィルタ外周側9に50g/Lとなるように、それぞれ実施例5と同じ方法でウォッシュコートした。
-Comparative Example 10-
The same Pt / alumina powder having a Pt loading of 0.5% by mass and Pt / CeZrO 2 powder having a Pt loading of 0.5% by mass as in Example 5 were mixed at a mass ratio of 1: 1, and water and binder were further added. In addition, as a slurry, wash in the same manner as in Example 5 so that the amount of support material is 100 g / L on the filter center side 8 and 50 g / L on the filter outer periphery side 9 in the same filter body as Example 1. Coated.

従って、各成分のフィルタ中心側8及びフィルタ外周側9における担持量は、
中心側;CeZrO2=50g/L,アルミナ=50g/L,
Pt=0.5g/L
外周側;CeZrO2=25g/L,アルミナ=25g/L,
Pt=0.25g/L
である。
Therefore, the carrying amount of each component on the filter center side 8 and the filter outer peripheral side 9 is as follows.
Center side; CeZrO 2 = 50 g / L, alumina = 50 g / L,
Pt = 0.5g / L
Outer peripheral side: CeZrO 2 = 25 g / L, alumina = 25 g / L,
Pt = 0.25g / L
It is.

(評価テスト)
実施例5及び比較例9,10の各DPFについて、先に説明した触媒金属の配分に関する評価と同じ方法でA〜Cの温度を測定した。結果は表8及び図13に示されている。
(Evaluation test)
About each DPF of Example 5 and Comparative Examples 9 and 10, the temperature of AC was measured by the same method as evaluation regarding allocation of the catalyst metal demonstrated previously. The results are shown in Table 8 and FIG.

AとCの温度差が比較例10では575℃であるのに対して、実施例5では505℃であり、実施例5のようにフィルタ外周側に中空のアルミナ材や酸素吸蔵材(CeZrO2)を採用すると、それらが断熱材として働いてDPF外周面からの熱引きが抑制され、DPF再生時の中心部と外周部との温度差が小さくなり、DPF損傷防止に有利になることがわかる。特に、実施例5の場合、フィルタ外周側のPt担持量は比較例10のそれよりも少ないにも拘わらず、上記温度差が比較例10よりも小さいことから、上記中空材による断熱効果が顕著であるということができる。 The temperature difference between A and C is 575 ° C. in Comparative Example 10, whereas it is 505 ° C. in Example 5. As in Example 5, a hollow alumina material or oxygen storage material (CeZrO 2) is formed on the filter outer peripheral side. ), It works as a heat insulating material, suppresses heat pulling from the outer peripheral surface of the DPF, reduces the temperature difference between the central portion and the outer peripheral portion during DPF regeneration, and is advantageous for preventing DPF damage. . In particular, in the case of Example 5, although the temperature difference is smaller than that of Comparative Example 10 even though the amount of Pt supported on the outer peripheral side of the filter is smaller than that of Comparative Example 10, the heat insulating effect by the hollow material is remarkable. It can be said that.

また、比較例9の上記温度差と比較例10の上記温度差との違いはフィルタ中心側の触媒コート量をフィルタ外周側よりも多くしたことによるものであるが、当該効果は実施例5でも得られている。     Further, the difference between the temperature difference in Comparative Example 9 and the temperature difference in Comparative Example 10 is due to the fact that the amount of catalyst coating on the filter center side is larger than that on the filter outer peripheral side. Has been obtained.

DPFの正面図である。It is a front view of DPF. DPFの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of DPF. DPFの排気ガス流入路と排気ガス流出路とを隔てる壁の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the wall which separates the exhaust gas inflow path and exhaust gas outflow path of DPF. DPFのフィルタ中心側及びフィルタ外周側、並びに測温位置の説明図である。It is explanatory drawing of the filter center side of DPF, a filter outer peripheral side, and a temperature measurement position. 実施例1及び比較例1,2の測温位置A〜Cの温度を示すグラフ図である。It is a graph which shows the temperature of temperature measurement position AC of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2. FIG. フィルタ中心側及び外周側の各Pt担持率が測温位置A−Cの温度差に与える影響を示すグラフ図である。It is a graph which shows the influence which each Pt carrying rate of a filter center side and an outer peripheral side has on the temperature difference of temperature measurement position AC. 実施例2及び比較例3,4の測温位置A〜Cの温度を示すグラフ図である。It is a graph which shows the temperature of temperature measurement position AC of Example 2 and Comparative Examples 3 and 4. FIG. フィルタ中心側及び外周側の各CeO2混合率が測温位置A−Cの温度差に与える影響を示すグラフ図である。Each CeO 2 mixing ratio of filter center side and the outer peripheral side is a graph showing the effect on the temperature difference between the temperature measuring position A-C. 実施例3及び比較例5,6の測温位置A〜Cの温度を示すグラフ図である。It is a graph which shows the temperature of temperature measurement position AC of Example 3 and Comparative Examples 5 and 6. FIG. フィルタ中心側及び外周側の各K担持率が測温位置A−Cの温度差に与える影響を示すグラフ図である。It is a graph which shows the influence which each K carrying | support rate of a filter center side and an outer peripheral side has on the temperature difference of temperature measurement position AC. 実施例4及び比較例7,8の測温位置A〜Cの温度を示すグラフ図である。It is a graph which shows the temperature of temperature measurement position AC of Example 4 and Comparative Examples 7 and 8. FIG. Pt/アルミナ中空材とPt/CeZrO2中空材との混合物のSEM写真である。It is a SEM photograph of the mixture of a Pt / alumina hollow material and a Pt / CeZrO 2 hollow material. 実施例5及び比較例9,10の測温位置A〜Cの温度を示すグラフ図である。It is a graph which shows the temperature of temperature measurement position AC of Example 5 and Comparative Examples 9 and 10. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 DPF
2 排気ガス流入路
3 排気ガス流出路
4 栓
5 隔壁
6 細孔(排気ガス流路)
7 触媒層
8 フィルタ中心側
9 フィルタ外周側
1 DPF
2 Exhaust gas inflow path 3 Exhaust gas outflow path 4 Plug 5 Bulkhead 6 Fine pore (exhaust gas flow path)
7 Catalyst layer 8 Filter center side 9 Filter outer periphery side

Claims (6)

ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタであって、
上記排気ガスが通る通路の壁面にアルミナと触媒金属とを含有する触媒層が形成されていて、
上記触媒金属が、フィルタ中心側よりもフィルタ外周側に多く配分されていることを特徴とするディーゼルパティキュレートフィルタ。
A diesel particulate filter that collects particulates contained in exhaust gas of a diesel engine,
A catalyst layer containing alumina and a catalyst metal is formed on the wall surface of the passage through which the exhaust gas passes,
A diesel particulate filter characterized in that a larger amount of the catalyst metal is distributed on the filter outer peripheral side than on the filter center side.
ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタであって、
上記排気ガスが通る通路の壁面にアルミナと酸素吸蔵材と触媒金属とを含有する触媒層が形成されていて、
上記酸素吸蔵材が、フィルタ中心側よりもフィルタ外周側に多く配分されていることを特徴とするディーゼルパティキュレートフィルタ。
A diesel particulate filter that collects particulates contained in exhaust gas of a diesel engine,
A catalyst layer containing alumina, an oxygen storage material and a catalyst metal is formed on the wall surface of the passage through which the exhaust gas passes,
A diesel particulate filter, wherein the oxygen storage material is distributed more on the filter outer periphery side than on the filter center side.
ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタであって、
上記排気ガスが通る通路の壁面にアルミナと酸素吸蔵材とアルカリ金属と触媒金属とを含有する触媒層が形成されていて、
上記アルカリ金属が、フィルタ中心側よりもフィルタ外周側に多く配分されていることを特徴とするディーゼルパティキュレートフィルタ。
A diesel particulate filter that collects particulates contained in exhaust gas of a diesel engine,
A catalyst layer containing alumina, an oxygen storage material, an alkali metal, and a catalyst metal is formed on the wall surface of the passage through which the exhaust gas passes,
A diesel particulate filter characterized in that a larger amount of the alkali metal is distributed on the filter outer peripheral side than on the filter center side.
ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタであって、
上記排気ガスが通る通路の壁面にアルミナと酸素吸蔵材とアルカリ金属と触媒金属とを含有する触媒層が形成されていて、
上記酸素吸蔵材、アルカリ金属及び触媒金属のうちから選ばれる少なくとも2種は、フィルタ中心側よりもフィルタ外周側に多く配分されていることを特徴とするディーゼルパティキュレートフィルタ。
A diesel particulate filter that collects particulates contained in exhaust gas of a diesel engine,
A catalyst layer containing alumina, an oxygen storage material, an alkali metal, and a catalyst metal is formed on the wall surface of the passage through which the exhaust gas passes,
A diesel particulate filter characterized in that at least two kinds selected from the oxygen storage material, alkali metal and catalyst metal are distributed more on the filter outer peripheral side than on the filter center side.
ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタであって、
上記排気ガスが通る通路の壁面にアルミナと酸素吸蔵材と触媒金属とを含有する触媒層が形成されていて、
フィルタ外周側の上記触媒層に含まれているアルミナ及び酸素吸蔵材の少なくとも一方は、その少なくとも一部が中空状であり、
フィルタ中心側の上記触媒層に含まれているアルミナ及び酸素吸蔵材は中実であることを特徴とするディーゼルパティキュレートフィルタ。
A diesel particulate filter that collects particulates contained in exhaust gas of a diesel engine,
A catalyst layer containing alumina, an oxygen storage material and a catalyst metal is formed on the wall surface of the passage through which the exhaust gas passes,
At least one of alumina and the oxygen storage material contained in the catalyst layer on the filter outer peripheral side is at least partly hollow,
A diesel particulate filter, wherein the alumina and the oxygen storage material contained in the catalyst layer on the filter center side are solid.
請求項1乃至請求項5のいずれか一において、
上記排気ガスが通る通路の通気抵抗が上記フィルタ外周側よりも上記フィルタ中心側で高くなるように、上記通路壁面の単位面積当たりの上記触媒層のコーティング量は上記フィルタ中心側の方が上記フィルタ外周側よりも多いことを特徴とするディーゼルパティキュレートフィルタ。
In any one of Claims 1 thru | or 5,
The coating amount of the catalyst layer per unit area of the wall surface of the passage is higher on the filter center side so that the ventilation resistance of the passage through which the exhaust gas passes is higher on the filter center side than on the filter outer peripheral side. A diesel particulate filter characterized by having more than the outer peripheral side.
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