JP2008057337A - Exhaust emission control device - Google Patents

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exhaust
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Inventor
Hiroshi Funahashi
Okitomo Matsunami
Noriyuki Takahashi
意知 松波
博 舟橋
則行 高橋
Original Assignee
Hino Motors Ltd
日野自動車株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively suppress the occurrence of white smoke and the lowering of catalyst performance when a particulate filter is forcibly regenerated and the generation of NO2 in the operating area with a low exhaust gas temperature.
SOLUTION: In this exhaust emission control device, a fuel is added into an exhaust gas 7 by a fuel injection device 18 (fuel adding means) on the upstream side of a particulate filter 11 having an oxidation catalyst 16 on the input side and installed in an exhaust pipe 9. The collected particulate is burned by the heat of reaction produced when the hydrocarbon produced from the added fuel is oxidized through the oxidation catalyst 16 to forcibly regenerate the particulate filter. A material formed by adding Pd to Pt is used as a precious metal catalyst material to be carried on the particulate filter 11. The composition ratio of Pd in the precious metal catalyst material is 10 to 30 wt.%, and the ratio of the particle size of Pd to the particle size of Pt is 0.1 to 2.
COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、排気浄化装置に関するものである。 The present invention relates to an exhaust purification device.

ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート(Particulate Matter:粒子状物質)は、炭素質から成る煤と、高沸点炭化水素成分から成るSOF分(Soluble Organic Fraction:可溶性有機成分)とを主成分とし、更に微量のサルフェート(ミスト状硫酸成分)を含んだ組成を成すものであるが、この種のパティキュレートの低減対策としては、排気ガスが流通する排気管の途中に、パティキュレートフィルタを装備することが従来より行われている。 Particulates exhausted from a diesel engine (Particulate Matter: particulate matter) is provided with soot consisting of carbonaceous, SOF component consisting of high-boiling hydrocarbon components (Soluble Organic Fraction: SOF) and as a main component, further those forming a composition containing a small amount of sulfate (misty sulfuric acid component), but as the measures for reducing this kind of particulates, an exhaust pipe through which exhaust gas flows, be equipped with a particulate filter It has been conventionally performed.

この種のパティキュレートフィルタは、コージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路については、その出口が目封じされるようになっており、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガスのみが下流側へ排出されて、排気ガス中のパティキュレートが多孔質薄壁の内側表面に捕集されるようにしてある。 This kind of particulate filter is a porous honeycomb structure made of ceramics such as cordierite, an inlet of each flow passages divided in a lattice shape are alternately plugged, the inlet is not sealed the flow channel being adapted to the outlet is sealed, only the exhaust gas is discharged to the downstream side passing through the porous thin walls partitioning the flow path, particulates in the exhaust gas is porous It is to be collected on the inner surface quality thin walls.

そして、排気ガス中のパティキュレートは、前記多孔質薄壁の内側表面に捕集されて堆積するので、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティキュレートを適宜に燃焼除去してパティキュレートフィルタの再生を図る必要があるが、通常のディーゼルエンジンの運転状態においては、パティキュレートが自己燃焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ない為、Ptを主体とする貴金属触媒原料を担持させた触媒再生型のパティキュレートフィルタの実用化が進められている。 The particulates in the exhaust gas, the so collected on the inner surface of the porous thin walls deposited, the particulate filter by appropriately burning and removing particulates while the exhaust resistance not increased by clogged it is necessary to reduce the reproduction, in the operating state of the conventional diesel engine, the particulates because less chance that the resulting high exhaust temperatures enough to self-combustion, thereby supporting the noble metal catalyst ingredients consisting mainly of Pt catalyst regeneration type particulate practical use of particulate filters is underway.

即ち、このような触媒再生型のパティキュレートフィルタを採用すれば、捕集されたパティキュレートの酸化反応が促進されて着火温度が低下し、従来より低い排気温度でもパティキュレートを燃焼除去することが可能となるのである。 That is, by adopting such a catalyst regeneration type particulate filter, ignition temperature oxidation reaction is promoted in the collected particulates is lowered, it can be burned off the particulates even lower than the conventional exhaust gas temperature than it is possible it is.

ただし、斯かる触媒再生型のパティキュレートフィルタを採用した場合であっても、排気温度の低い運転領域では、パティキュレートの処理量よりも捕集量が上まわってしまうので、このような低い排気温度での運転状態が続くと、パティキュレートフィルタの再生が良好に進まずに該パティキュレートフィルタが過捕集状態に陥る虞れがある。 However, even when employing a particulate filter such catalyst regeneration type, the low exhaust gas temperature operating range, since the results around upper trapped amount than the processing amount of particulates, such low exhaust When the operation state of the temperature continues, there is a possibility that the particulate filter without proceeding to good regeneration of the particulate filter from falling into over-collecting state.

そこで、パティキュレートフィルタの前段にフロースルー型の酸化触媒を別途装備し、パティキュレートの堆積量が増加してきた段階で、ディーゼルエンジン側の燃料噴射制御により排気ガス中に燃料を添加してパティキュレートフィルタの強制再生を行うことが考えられている。 Therefore, separately equipped with an oxidation catalyst in the flow-through in front of the particulate filter, at a stage where the amount of deposited particulates has increased, particulates by adding fuel into the exhaust gas by the fuel injection control of the diesel engine side carrying out the forced regeneration of the filter is considered.

つまり、この燃料添加で生じたHCガスが前段の酸化触媒を通過する間に酸化反応し、その反応熱で昇温した排気ガスの流入により直後のパティキュレートフィルタの触媒床温度が上げられてパティキュレートが燃やし尽くされ、パティキュレートフィルタの再生化が図られることになる。 In other words, Patti the HC gas generated in the fuel addition is oxidation reaction while passing through the oxidation catalyst of the preceding stage, and raised the catalyst bed temperature of the particulate filter immediately after the inflow of the heating the exhaust gas heat of reaction curated is exhausted burned, so that the regenerating of the particulate filter can be achieved.

この種の燃料添加を実行するための具体的手段としては、圧縮上死点付近で行われる燃料のメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射を行うことで排気ガス中に燃料を添加するのが一般的であるが、気筒内へのメイン噴射の時期を通常より遅らせることで排気ガス中に燃料を添加するようにしても良い。 Specific means for performing this type of fuel addition, the exhaust gas by performing the post injection in the non-ignition timing later than Subsequently CTDC the main injection of fuel conducted near the compression top dead center Although the addition of fuel is generally, it may be added to the fuel in the exhaust gas by delaying the timing of the main injection into the cylinder than usual during.

尚、斯かるパティキュレートフィルタの強制再生に関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献1等がある。 Incidentally, there is Patent Document 1 and the like below as prior art documents related to the forced regeneration of such a particulate filter.
特開2003−193824号公報 JP 2003-193824 JP

しかしながら、従来においては、パティキュレートフィルタの強制再生でポスト噴射等による燃料添加が過剰となった場合に、前段の酸化触媒やパティキュレートフィルタで全てのHCガスを処理しきれなくなって余剰のHCガスが車外へ排出されて白煙を生じてしまう虞れがあり、しかも、強制再生時におけるパティキュレートの燃焼によりパティキュレートフィルタが高温酸化雰囲気下に晒されてPtのシンタリング(高温条件下でPtの微粒子が融合成長して大きな粒子となることで表面積が低下して活性が低下する現象)が起こり、パティキュレートフィルタの触媒性能が低下してしまう虞れもあった。 However, conventionally, when it becomes excessive fuel addition by the post-injection or the like at forced regeneration of the particulate filter, the excess HC gas no longer can handle all of the HC gas in the pre-stage oxidation catalyst and particulate filter Pt There there is a possibility that is discharged to the outside of the vehicle occurs white smoke, yet, the particulate filter is exposed to a high temperature oxidizing atmosphere by the combustion of particulates during forced regeneration in sintering (high-temperature conditions of Pt phenomenon that fine particles of surface area by the larger particles are fused growth decreases the activity decreased) occurs, the catalytic performance of the particulate filter was also concern that lowered.

また、パティキュレートフィルタの触媒表面では、排気ガス中のNOxの大半を占めるNOが酸化されて反応性の高いNO 2が生成される反応も促進され、このNO 2によりパティキュレートの燃焼(酸化反応)が助勢されるという一面もあるが、従来のPtを主体とする貴金属触媒原料を担持させたものでは、NO 2の生成を促進する触媒作用が強過ぎて、パティキュレートの燃焼が活発化する前の排気温度の低い段階からNO 2が生成されてしまう結果、排気温度の低い運転領域でNO 2を主体とするNOx排出量が増加してしまうという問題もあった。 Further, in the catalyst surface of the particulate filter, the reaction NO occupying majority of NOx in the exhaust gas is highly reactive NO 2 is oxidized is generated also be promoted, the combustion of particulates by the NO 2 (oxidation ) is also one side that is assisted, but which was a conventional Pt is supported a noble metal catalyst material mainly, too strong catalytic effect of promoting formation of NO 2, burning of particulates is activated result of the NO 2 from the lower stage of the exhaust gas before the exhaust gas temperature will be generated, NOx emissions mainly composed of NO 2 at low exhaust gas temperature operating range is a problem that increases.

本発明は、上述の実情に鑑みてなされたものであり、パティキュレートフィルタの強制再生時における白煙発生や触媒性能の低下、排気温度の低い運転領域でのNO 2生成を効果的に抑制し得るようにした排気浄化装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the circumstances described above, lowering of white smoke generation and catalyst performance during forced regeneration of the particulate filter, and effectively suppress NO 2 formation in the low exhaust gas temperature operating range and its object is to provide an exhaust purification device to obtain.

本発明は、酸化触媒を入側に付帯装備して排気管途中に装備されたパティキュレートフィルタの上流側で排気ガス中に燃料添加手段により燃料添加を行い、その添加燃料から生じた炭化水素が酸化触媒で酸化反応した時の反応熱により捕集済みパティキュレートを燃焼させてパティキュレートフィルタを強制再生するようにした排気浄化装置において、前記パティキュレートフィルタに担持させるべき貴金属触媒原料としてPtにPdを加えたものを使用し、貴金属触媒原料中に占めるPdの組成率を10重量%〜30重量%とし且つPtの粒子径に対するPdの粒子径を0.1〜2倍となるように調整したことを特徴とするものである。 The present invention performs fuel addition by the fuel addition means into the exhaust gas upstream of the particulate filter that is provided in the middle exhaust pipe equipped incidental oxidation catalyst in the inlet side, hydrocarbons produced from the added fuel in the exhaust purification apparatus that is burned collecting spent particulate forces play particulate filter by heat of reaction when the oxidation reaction in the oxidation catalyst, the Pt as the precious metal catalyst material to be carried on the particulate filter Pd using the plus was adjusted to a composition ratio of Pd to total noble metal catalyst raw material becomes 0.1 to 2 times the particle diameter of Pd with respect to and particle size of Pt and 10 wt% to 30 wt% it is characterized in.

而して、このようにすれば、Pdにより高分子HCが分解・酸化されることで低級化が図られてPtによるHCガスの酸化反応が起こり易くなり、強制再生時におけるHCガスの処理能力が従来よりも大幅に向上されるため、ポスト噴射等による燃料添加が過剰となっても、余剰のHCガスが車外へ排出されてしまうような事態が起こり難くなる。 Thus, in this manner, the is attained that the lower of the polymer HC are decomposed and oxidation is likely to occur oxidation reaction of HC gas by Pt by Pd, the processing capability of the HC gas during forced regeneration There to be greatly improved over conventional, even when excessive fuel addition by the post-injection or the like, excessive HC gas is less likely to occur a situation that would be discharged to the outside of the vehicle.

また、Pdを加えたことで高温酸化雰囲気下でのO 2の存在状態が熱安定性の高いPdOとなり、Pdを加えない場合の如き揮発性の高いPtO 2が生成されてシンタリングを加速するような事態が起こり難くなるため、貴金属触媒原料中のPtのシンタリングが従来よりも著しく抑制されることになる。 Further, to accelerate the higher PdO next present state thermal stability of O 2, the PtO 2 high such volatility when no added Pd is generated sintering in a high-temperature oxidizing atmosphere by addition of Pd to become a situation occurs hardly like, so that the sintering of Pt of a noble metal catalyst in the raw material is significantly suppressed than the prior art.

しかも、貴金属触媒原料中に占めるPdの組成率を10重量%〜30重量%とし且つPtの粒子径に対するPdの粒子径を0.1〜2倍となるように調整したことにより、PtよりもO 2を引き寄せる力が強いPdの表面積が増大し、Pdの表面にO 2が一時的に貯えられるようになって、Ptの表面にO 2が集中することが抑制される。 Moreover, by was adjusted to a composition ratio of Pd to total noble metal catalyst raw material becomes 0.1 to 2 times the particle diameter of Pd with respect to and particle size of Pt and 10 wt% to 30 wt%, than Pt O 2 the pull force is the surface area of the strong Pd increases, so O 2 is temporarily stored on the surface of the Pd, it is prevented that O 2 is concentrated on the surface of the Pt.

この結果、Pd側に貯えられたO 2がPt側でNOをNO 2に酸化させるのに必要となる分ずつ供給されるようなバッチ処理のシステムが排気温度の低い運転領域で構築され、排気温度の低い運転領域でのNO 2生成が効果的に抑制されることになる。 As a result, batch processing systems, such as O 2 which is stored in Pd side is supplied with NO in Pt side by correspondingly necessary to oxidize to NO 2 is constructed by a low operating region the exhaust gas temperature, exhaust so that the NO 2 generation in low operating range temperature is effectively suppressed.

また、本発明を具体的に実施するに際しては、エンジンの各気筒に燃料を噴射する燃料噴射装置を燃料添加手段として採用し、気筒内への燃料噴射を制御して排気ガス中に未燃燃料分を多く残すことで燃料添加を実行するように構成すると良い。 Furthermore, when specifically implementing the present invention, a fuel injector for injecting fuel into each cylinder of the engine is adopted as the fuel addition means, unburned fuel in the exhaust gas by controlling the fuel injection into the cylinder leaving many minute it may be configured to perform fuel addition with.

更に、酸化触媒をパティキュレートフィルタと別体で構成するようにしても良く、また、各流路の入口側を目封じしている栓体を入側端面から所要長さだけ流路奥側へ入り込んだ位置に配置して成る奥栓式のパティキュレートフィルタを採用し、その入口側の栓体の配置位置から入側端面までの範囲に酸化触媒原料を担持させてパティキュレートフィルタ自体の前方部分に酸化触媒を一体的に構成するようにしても良い。 Furthermore, an oxidation catalyst may be configured by the particulate filter and separate, also the inlet side of the flow paths sealed to have plug body from the inlet side end surface to the required length by the channel inner side adopted back screw capped particulate filter formed by arranging a position entered, the forward portion of its range of oxidation catalyst material from the arrangement position of the inlet side of the plug body to the inlet-side end face is supported particulate filter itself oxidation catalyst may be configured integrally.

上記した本発明の排気浄化装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。 According to the exhaust purification system of the present invention described above, it can achieve a variety of excellent effects such as the following.

(I)強制再生時におけるHCガスの処理能力を従来よりも大幅に向上し、余剰のHCガスが車外へ排出されてしまうような事態を起こり難くすることができるので、パティキュレートフィルタの強制再生時における白煙発生を効果的に抑制することができる。 (I) significantly improved than before the processing capability of the HC gas during forced regeneration, the excess HC gas may be less likely to occur such a situation that would be discharged to the outside of the vehicle, forced regeneration of the particulate filter it is possible to effectively suppress the white smoke generation at the time.

(II)貴金属触媒原料中のPtのシンタリングを従来よりも著しく抑制することができるので、パティキュレートフィルタの触媒性能の低下を効果的に抑制することができる。 (II) Since the sintering of Pt of a noble metal catalyst in the raw material can be remarkably suppressed than conventional, it is possible to effectively suppress the deterioration of the catalytic performance of the particulate filter.

(III)排気温度の低い運転領域でのNO 2生成を効果的に抑制することができるので、パティキュレートの燃焼が活発化する前の排気温度の低い段階からNO 2が生成されてNOx排出量の増加を招いてしまうような事態を効果的に抑制することができる。 (III) it is possible to effectively suppress the NO 2 formation in the low exhaust gas temperature operating range, NOx emissions from a low exhaust gas temperature phase NO 2 is generated before the combustion is activated particulate it can be a situation in which leads to an increase in effectively suppressed.

以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter will be described an embodiment of the present invention with reference to accompanying drawings.

図1〜図4は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図1中における1はターボチャージャ2を搭載したディーゼルエンジンを示しており、エアクリーナ3から導いた空気4が吸気管5を介し前記ターボチャージャ2のコンプレッサ2aへと送られ、該コンプレッサ2aで加圧された空気4が更にインタクーラ6へと送られて冷却され、該インタクーラ6から図示しないインテークマニホールドへと空気4が導かれてディーゼルエンジン1の各シリンダに導入されるようにしてある。 1 to 4 show one example of the mode for carrying out the present invention, 1 in the FIG. 1 shows a diesel engine equipped with a turbocharger 2, air 4 led from the air cleaner 3 is an intake pipe 5 wherein sent to the compressor 2a of the turbocharger 2 through an air 4 that is pressurized by the compressor 2a is cooled is sent further to the intercooler 6, the air 4 is guided to the intake manifold (not shown) from the intercooler 6 It is to be introduced into each cylinder of the diesel engine 1 Te.

また、このディーゼルエンジン1の各シリンダから排出された排気ガス7がエキゾーストマニホールド8を介し前記ターボチャージャ2のタービン2bへと送られ、該タービン2bを駆動した排気ガス7が排気管9を介し車外へ排出されるようにしてある。 Further, the exhaust gas 7 discharged from each cylinder of the diesel engine 1 is sent to the turbocharger 2 in a turbine 2b via the exhaust manifold 8, an exhaust gas 7 having driven the turbine 2b is outside through the exhaust pipe 9 It is to be discharged to.

そして、この排気ガス7が流通する排気管9の途中には、フィルタケース10が介装されており、該フィルタケース10内における後段には、酸化触媒を一体的に担持して成る触媒再生型のパティキュレートフィルタ11が収容されており、その構造を図2の右側に模式的に示す如く、このパティキュレートフィルタ11は、セラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路12(セル)の入口が栓体13により交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路12については、その出口が栓体14により目封じされるようになっており、各流路12を区画する多孔質薄壁15を透過した排気ガス7のみが下流側へ排出されるようにしてある。 Then, in the middle of the exhaust pipe 9 to the exhaust gas 7 flows, which filter case 10 is interposed, in a subsequent stage in the filter case 10, the catalyst regeneration type formed by integrally carrying an oxidation catalyst particulate filter 11 and is accommodated, as shown schematically the structure on the right side of FIG. 2, the particulate filter 11 has a honeycomb structure of porous made of ceramic, it is partitioned in a grid pattern It is alternately plugged by inlet stopper 13 of each flow path 12 (cell), for the passage 12 the inlet is not sealed, being adapted to the outlet is sealed by stopper 14 , only the exhaust gas 7 passing through the porous thin walls 15 for partitioning the respective passage 12 are to be discharged to the downstream side.

また、フィルタケース10内におけるパティキュレートフィルタ11の直前位置には、図2の左側に模式的に示してある通り、ハニカム構造を有するフロースルー型の酸化触媒16が収容されており、この酸化触媒16には、軸心方向に貫通形成された多数の排気通路17(セル)が備えられている。 Further, the position immediately before the particulate filter 11 in the filter casing 10, as is schematically shown in the left side of FIG. 2, and the oxidation catalyst 16 of the flow-through is accommodated having a honeycomb structure, the oxidation catalyst 16, the number of the exhaust passage 17 formed through the axial direction (cell) is provided.

ここで、前記パティキュレートフィルタ11においては、貴金属触媒原料としてPtにPdを加えたものが使用され、その貴金属触媒原料中に占めるPdの組成率が10重量%〜30重量%となるようにしてあり、しかも、Ptの粒子径に対するPdの粒子径が0.1〜2倍となるように調整されている。 Here, in the particulate filter 11 is used which was added Pd to Pt as the precious metal catalyst material, the composition ratio of Pd occupied in the noble metal catalyst raw material is made to be 10 wt% to 30 wt% There, moreover, the particle diameter of Pd with respect to the particle size of Pt is adjusted to be 0.1 to 2 times.

尚、このようにPtにPdを加えた貴金属触媒原料をパティキュレートフィルタ11に担持させるに際しては、少なくともパティキュレートフィルタ11の入側端面から出側に向けた所要範囲に亘り部分的に担持させるようにすれば良いが、パティキュレートフィルタ11の全域に担持させるようにすることも可能である。 Incidentally, when to be carried in this way the noble metal catalyst ingredients were added Pd to Pt in the particulate filter 11, it is partially supported over the required range toward at least the outlet side from the entry side end surface of the particulate filter 11 as may be in, it is also possible to be supported on the whole area of ​​the particulate filter 11.

また、本形態例においては、パティキュレートフィルタ11の強制再生を行う必要が生じた際に、ディーゼルエンジン1の各気筒に燃料を噴射する燃料噴射装置18(図1参照)の燃料噴射制御が通常モードから再生モードに切り替わり、圧縮上死点(クランク角0゜)付近で行われる燃料のメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミング(開始時期がクランク角90゜〜120゜の範囲)でポスト噴射が実行されるようになっている。 Further, in the present embodiment, when the need to perform forced regeneration of the particulate filter 11 has occurred, the fuel injection control of the fuel injector 18 for injecting fuel into each cylinder of the diesel engine 1 (see FIG. 1) is normally switches from the mode to the playback mode, the compression top dead center (crank angle 0 °) slower than the compression top dead center following the main injection of fuel performed in the vicinity of the non-ignition timing (start timing is a crank angle of 90 ° to 120 ° so that the post-injection is performed in the range).

つまり、このようにメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射が行われると、このポスト噴射により排気ガス7中に未燃の燃料(主としてHC:炭化水素)が添加されることになり、この未燃の燃料により生じたHCガスが排気ガス7と共にディーゼルエンジン1から排出されることになる。 That is, in this way the main injection followed by post injection at a timing of the non-ignition slower than the compression top dead center is performed, the post injection by unburned fuel into the exhaust gas 7 (mainly HC: hydrocarbon) is added is the result in, HC gas generated by the fuel of the unburned is to be discharged from a diesel engine 1 with an exhaust gas 7.

而して、パティキュレートフィルタ11の強制再生を行う必要が生じた際に、燃料噴射装置18の燃料噴射制御が通常モードから再生モードに切り替わり、圧縮上死点(クランク角0゜)付近で行われる燃料のメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミング(開始時期がクランク角90゜〜120゜の範囲)でポスト噴射が実行されると、該ポスト噴射により排気ガス7中に未燃のまま添加された燃料が高濃度のHCガスとなって、前段の酸化触媒16を通過する間に酸化反応し、その反応熱で昇温した排気ガス7の流入により直後のパティキュレートフィルタ11の触媒床温度が上げられてパティキュレートが燃やし尽くされ、パティキュレートフィルタ11の再生化が図られることになる。 And Thus, when the need to perform forced regeneration of the particulate filter 11 has occurred, the fuel injection control of the fuel injection device 18 is switched from the normal mode to the reproduction mode, the line in the vicinity of compression top dead center (crank angle 0 °) When Following main injection non-ignition timing later than the compression top dead center of the divided fuel (start timing is a crank angle of 90 ° to 120 ° range) post-injection is executed, in the exhaust gas 7 by the post-injection fuel added unburned becomes a high concentration of HC gas, and oxidation reaction while passing through the pre-stage oxidation catalyst 16, particulate filter immediately after the inflow of the exhaust gas 7 was heated by the reaction heat 11 catalyst bed temperature is raised of particulates exhausted to burn, so that the regenerating of the particulate filter 11 is achieved.

この際、本形態例におけるパティキュレートフィルタ11にあっては、Pdにより高分子HCが分解・酸化されることで低級化が図られてPtによるHCガスの酸化反応が起こり易くなり、強制再生時におけるHCガスの処理能力が従来よりも大幅に向上されるため、ポスト噴射による燃料添加が過剰となっても、余剰のHCガスが車外へ排出されてしまうような事態が起こり難くなる。 At this time, in the particulate filter 11 in this embodiment, it is attained that the lower of the polymer HC are decomposed and oxidation is likely to occur oxidation reaction of HC gas by Pt by Pd, forced regeneration since the capacity of the HC gas is significantly improved over conventional in, even when excessive fuel addition by the post injection, the excess HC gas is less likely to occur a situation that would be discharged to the outside of the vehicle.

ここで、図3のグラフ中に実線で示す曲線Aは、排気温度に対するHC浄化率の推移を表しており、図3のグラフ中に二点鎖線で示す従来の曲線B(パティキュレートフィルタの貴金属触媒原料にPdを加えずにPtを主体としたもの)と比較して、排気温度の低い領域から高いHC浄化率が得られることが確認されている。 Here, the curve A shown by a solid line in the graph of FIG. 3 represents the transition of the HC purifying rate for the exhaust gas temperature, conventional curve B (noble metal of the particulate filter indicated by the two-dot chain line in the graph of FIG. 3 those mainly composed of Pt with no added Pd to the catalyst raw material) as compared to high HC purification rate from a low exhaust gas temperature region that is obtained has been confirmed.

尚、このように排気温度の低い領域からパティキュレートフィルタ11の触媒上でHCを酸化処理できれば、その酸化処理に伴う反応熱で局部的に触媒床温度が上昇し、パティキュレートフィルタ11内の捕集済みパティキュレートの燃焼を従来より低い温度領域から開始できることにもなる。 Incidentally, if oxidation treatment HC from a low region in this way the exhaust gas temperature on the catalyst of the particulate filter 11, the locally catalyst bed temperature reaction heat accompanying the oxidation treatment is increased, capturing in the particulate filter 11 also it becomes possible to start from a low temperature region prior to combustion of the condensed spent particulates.

また、Pdを加えたことで高温酸化雰囲気下でのO 2の存在状態が熱安定性の高いPdOとなり、Pdを加えない場合の如き揮発性の高いPtO 2が生成されてシンタリングを加速するような事態が起こり難くなるため、貴金属触媒原料中のPtのシンタリングが従来よりも著しく抑制されることになる。 Further, to accelerate the higher PdO next present state thermal stability of O 2, the PtO 2 high such volatility when no added Pd is generated sintering in a high-temperature oxidizing atmosphere by addition of Pd to become a situation occurs hardly like, so that the sintering of Pt of a noble metal catalyst in the raw material is significantly suppressed than the prior art.

しかも、貴金属触媒原料中に占めるPdの組成率を10重量%〜30重量%とし且つPtの粒子径に対するPdの粒子径を0.1〜2倍となるように調整したことにより、PtよりもO 2を引き寄せる力が強いPdの表面積が増大し、Pdの表面にO 2が一時的に貯えられるようになって、Ptの表面にO 2が集中することが抑制される。 Moreover, by was adjusted to a composition ratio of Pd to total noble metal catalyst raw material becomes 0.1 to 2 times the particle diameter of Pd with respect to and particle size of Pt and 10 wt% to 30 wt%, than Pt O 2 the pull force is the surface area of the strong Pd increases, so O 2 is temporarily stored on the surface of the Pd, it is prevented that O 2 is concentrated on the surface of the Pt.

この結果、Pd側に貯えられたO 2がPt側でNOをNO 2に酸化させるのに必要となる分ずつ供給されるようなバッチ処理のシステムが排気温度の低い運転領域で構築され、排気温度の低い運転領域でのNO 2生成が効果的に抑制されることになる。 As a result, batch processing systems, such as O 2 which is stored in Pd side is supplied with NO in Pt side by correspondingly necessary to oxidize to NO 2 is constructed by a low operating region the exhaust gas temperature, exhaust so that the NO 2 generation in low operating range temperature is effectively suppressed.

事実、本発明者らによる検証実験によれば、図4のグラフ中に実線で示す曲線Cの如く、排気温度の低い運転領域でのNO 2生成が、図4のグラフ中に二点鎖線で示す従来の曲線D(パティキュレートフィルタの貴金属触媒原料にPdを加えずにPtを主体としたもの)と比較して顕著に抑制されることが確認されている。 In fact, according to the verification experiment by the present inventors, as the curve C shown by a solid line in the graph of FIG. 4, NO 2 formation in the low exhaust gas temperature operating range, by the two-dot chain line in the graph of FIG. 4 be remarkably suppressed as compared with the conventional curve D (those mainly composed of Pt with no added Pd noble metal catalyst material of the particulate filter) have been identified showing.

従って、上記形態例によれば、強制再生時におけるHCガスの処理能力を従来よりも大幅に向上し、余剰のHCガスが車外へ排出されてしまうような事態を起こり難くすることができるので、パティキュレートフィルタ11の強制再生時における白煙発生を効果的に抑制することができ、また、貴金属触媒原料中のPtのシンタリングを従来よりも著しく抑制することができるので、パティキュレートフィルタ11の触媒性能の低下を効果的に抑制することができ、更には、排気温度の低い運転領域でのNO 2生成を効果的に抑制することができるので、パティキュレートの燃焼が活発化する前の排気温度の低い段階からNO 2が生成されてNOx排出量の増加を招いてしまうような事態を効果的に抑制することもできる。 Thus, according to the above embodiment, significantly improved over conventional processing capability of the HC gas during forced regeneration, the excess HC gas may be less likely to occur such a situation that would be discharged to the outside of the vehicle, white smoke generation can be effectively suppressed at the time of forced regeneration of the particulate filter 11, also, it is possible to significantly suppress than before sintering of Pt of a noble metal catalyst in the feed of the particulate filter 11 can effectively suppress a decrease in catalyst performance, furthermore, it is possible to effectively suppress the NO 2 formation in the low exhaust gas temperature operating range, before the activation is burning of particulates exhausted from a low stage of temperature is generated NO 2 a situation as resulting in an increase in NOx emissions can effectively be suppressed.

以上はパティキュレートフィルタ11と別体で酸化触媒16を構成した場合について説明したが、図5に示す如く、各流路12の入口側を目封じしている栓体13を入側端面から所要長さだけ流路奥側へ入り込んだ位置に配置して成る奥栓式のパティキュレートフィルタ11'を採用し、その入口側の栓体13の配置位置から入側端面までの範囲に酸化触媒原料を担持させてパティキュレートフィルタ11'自体の前方部分に酸化触媒16を一体的に構成するようにしても良く、このようにした場合でも、前述の図1〜図4の形態例と同様の作用効果を奏することができる。 Above has been described case where the oxidation catalyst 16 separately from the particulate filter 11, as shown in FIG. 5, the required a stopper 13 that is plugged to the inlet side of each flow path 12 from the inlet-side end surface adopted back plug-type particulate filter 11 'formed by disposed entered only into the channel far side length position, the oxidation catalyst material in the range up to the entry side end surface from the arrangement position of the inlet side of the plug body 13 the be supported may be integrally formed with the oxidation catalyst 16 in front portion of the particulate filter 11 'itself, even such a case, the same effect as embodiment of FIGS. 1-4 described above it is possible to achieve the effect.

また、このような奥栓式のパティキュレートフィルタ11'の前方部分を除いた残りの領域に貴金属触媒原料を担持させるに際しては、少なくとも各流路12の入口側を目封じしている栓体13から出側に向けた所要範囲に亘り部分的に担持させるようにすれば良いが、各流路12の入口側を目封じしている栓体13から出側端面までの全域に担持させるようにすることも可能である。 Furthermore, when supporting the noble metal catalyst material in the remaining area excluding the forward portion of such inner plug-type particulate filter 11 'is plugged at least the inlet side of the flow paths 12 stopper 13 it may be caused to be partially carried over the required range toward the exit side from so as to carry the entire region from the stopper 13, which plugged the inlet side of each flow path 12 to the exit end face it is also possible to.

尚、本発明の排気浄化装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、先の形態例においては、燃料添加手段として燃料噴射装置を採用し、圧縮上死点付近で行われる燃料のメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射を行うことで排気ガス中に燃料を添加するようにしているが、気筒内へのメイン噴射の時期を通常より遅らせることで排気ガス中に燃料を添加するようにしても良く、更には、このように気筒内への燃料噴射を制御して排気ガス中に未燃燃料分を多く残すことにより燃料添加を行う手段だけでなく、排気管の適宜位置(排気マニホールドでも可)に燃料添加手段としてインジェクタを貫通装着し、このインジェクタにより排気ガス中に燃料を直噴して添加するようにしても良いこと、その The fuel exhaust purification system of the present invention is not limited to the above embodiments, in the previous embodiment, the fuel injection device is employed as fuel addition means, it takes place in the vicinity of the compression top dead center of it so that the fuel is added into the exhaust gas by performing the post injection at a timing slower non-ignition than Subsequently CTDC the main injection, to delay the timing of the main injection into the cylinder than normal in may be added to the fuel in the exhaust gas, further, means for performing fuel addition by leaving many thus the fuel injection control to unburned fuel in the exhaust gas into the cylinder only not an injector through wearing the appropriate position fuel addition means (also acceptable in the exhaust manifold) of the exhaust pipe, the fuel may be added in a direct injection that in the exhaust gas by the injector, the 、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 It is of course that various changes and modifications may be made without departing from the scope and spirit of the present invention.

本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。 Is a schematic diagram showing an example of the mode for carrying out the present invention. 図1のパティキュレートフィルタの構造を模式的に示す断面図である。 The structure of the particulate filter of FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing. 排気温度とHC浄化率の関係を示すグラフである。 Is a graph showing the relationship between exhaust gas temperature and the HC purification rate. 排気温度とNO 2生成度合の関係を示すグラフである。 It is a graph showing the relationship between the exhaust temperature and NO 2 generation degree. 本発明の別の形態例を示す断面図である。 Another embodiment of the present invention is a cross-sectional view illustrating.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 ディーゼルエンジン(エンジン) 1 diesel engine (engine)
7 排気ガス 9 排気管 11 パティキュレートフィルタ 11' パティキュレートフィルタ 12 流路 13 入口側の栓体 14 出口側の栓体 16 酸化触媒 17 排気通路 18 燃料噴射装置(燃料添加手段) 7 exhaust gas 9 the exhaust pipe 11 particulate filter 11 'particulate filter 12 flow channel 13 inlet side of the plug body 14 outlet side of the plug body 16 oxidation catalyst 17 exhaust passage 18 fuel injection device (fuel addition means)

Claims (4)

  1. 酸化触媒を入側に付帯装備して排気管途中に装備されたパティキュレートフィルタの上流側で排気ガス中に燃料添加手段により燃料添加を行い、その添加燃料から生じた炭化水素が酸化触媒で酸化反応した時の反応熱により捕集済みパティキュレートを燃焼させてパティキュレートフィルタを強制再生するようにした排気浄化装置において、前記パティキュレートフィルタに担持させるべき貴金属触媒原料としてPtにPdを加えたものを使用し、貴金属触媒原料中に占めるPdの組成率を10重量%〜30重量%とし且つPtの粒子径に対するPdの粒子径を0.1〜2倍となるように調整したことを特徴とする排気浄化装置。 Oxidation performed fuel addition by the fuel addition means into the exhaust gas by incidental equipped with oxidation catalyst inlet side upstream of the particulate filter that is provided in the middle exhaust pipe, hydrocarbons resulting from the addition fuel by the oxidation catalyst that in the exhaust purification device designed to forced regeneration particulate filter by burning trapped already particulates by reaction heat when reacted, it was added Pd to Pt as the precious metal catalyst material to be carried on the particulate filter using a feature that was adjusted to a composition ratio of Pd to total noble metal catalyst raw material becomes 0.1 to 2 times the particle diameter of Pd with respect to and particle size of Pt and 10 wt% to 30 wt% exhaust gas purification device that.
  2. エンジンの各気筒に燃料を噴射する燃料噴射装置を燃料添加手段として採用し、気筒内への燃料噴射を制御して排気ガス中に未燃燃料分を多く残すことで燃料添加を実行するように構成したことを特徴とする請求項1に記載の排気浄化装置。 The fuel injection device for injecting fuel to each cylinder of the engine is adopted as the fuel addition means, to perform the fuel addition by controlling the fuel injection into the cylinder leaving much unburned fuel in the exhaust gas an exhaust emission control device as claimed in claim 1, characterized in that the configuration was.
  3. 酸化触媒をパティキュレートフィルタと別体で構成したことを特徴とする請求項1又は2に記載の排気浄化装置。 An exhaust emission control device as claimed in claim 1 or 2, characterized by being configured an oxidation catalyst in the particulate filter and separate.
  4. 各流路の入口側を目封じしている栓体を入側端面から所要長さだけ流路奥側へ入り込んだ位置に配置して成る奥栓式のパティキュレートフィルタを採用し、その入口側の栓体の配置位置から入側端面までの範囲に酸化触媒原料を担持させてパティキュレートフィルタ自体の前方部分に酸化触媒を一体的に構成したことを特徴とする請求項1又は2に記載の排気浄化装置。 Adopted particulate filter inner screw capped made by placing the inlet enters the plug body which is sealed from the entry end face to only the channel back side required length of the side position of the flow paths, the inlet side according to claim 1 or 2 is a supported oxidation catalyst raw material in the range from position of the plug body to the entry side end face, characterized in that integrally formed with the oxidation catalyst in front portion of the particulate filter itself exhaust gas purification device.
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