JP2009160548A

JP2009160548A - ＮＯｘ吸着装置

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Publication number: JP2009160548A
Application number: JP2008002078A
Authority: JP
Inventors: Masamichi Kuwashima; 正倫桑島
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-01-09
Filing date: 2008-01-09
Publication date: 2009-07-23
Anticipated expiration: 2028-01-09
Also published as: JP4390000B2; EP2241731A1; US20100287918A1; WO2009087935A1; EP2241731B1; ATE551508T1; EP2241731A4; US8435456B2

Abstract

【課題】低温域から高温域まで効率よくNO_x を吸着するとともに、その排ガス下流側に配置されるNO_x 還元触媒からのNO_x 排出量を低減する。
【解決手段】吸着したNO_x の脱離量が最大となるピーク温度が 200℃以下の第１NO_x 吸着材20を排ガス上流側に配置し、吸着したNO_x の脱離量が最大となるピーク温度が 200℃を超える第２NO_x 吸着材21を第１NO_x 吸着材20の排ガス下流側に配置した。
低温域ではNO_x は第１NO_x 吸着材20に吸着され、高温域で第１NO_x 吸着材20から脱離したNO_x は第２NO_x 吸着材21に再び吸着される。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車からの排ガス中のNO_x を低温域から高温域まで効率よく吸着し、その下流側に配置されるNO_x 還元触媒におけるNO_x 浄化率が格段に向上するNO_x 吸着装置と、そのNO_x 吸着装置を用いた排ガス浄化装置に関する。

自動車のリーンバーンエンジンからの排ガス中に含まれるNO_x を還元浄化する触媒として、リーンNO_x 触媒、NO_x 吸蔵還元触媒、NH₃ 脱硝触媒、NO_x 選択還元触媒などが知られている。このうちリーンNO_x 触媒は主としてディーゼルエンジンの排ガス中で用いられ、排ガス中に添加された軽油などの還元剤によってNO_x を還元浄化する。

NO_x 吸蔵還元触媒は、アルカリ金属、アルカリ土類金属などのNO_x 吸蔵材を用い、リーン雰囲気でNO_x 吸蔵材にNO_x を吸蔵させ、間欠的にリッチ雰囲気とすることで、NO_x 吸蔵材から放出されたNO_x を雰囲気中に豊富に存在する還元成分によって還元浄化する。

またNH₃ 脱硝触媒は、例えば特開平10−146528号公報に記載されているように、排ガス中に尿素水などを添加し、生成するNH₃ によってNO_x を還元する。

ところがリーンNO_x 触媒及びNO_x 吸蔵還元触媒においては、担持されているPtなどの貴金属が活性化する約 250℃付近より低温域ではNO_x の還元が困難であり、NO_x がそのまま排出されるという問題がある。またNH₃ 脱硝触媒においても、NH₃ とNO_x とが反応する温度が元々高いため、Pdなどの貴金属を併用して活性温度を下げることが行われている。しかしこの場合でも、リーンNO_x 触媒あるいはNO_x 吸蔵還元触媒と同様に、貴金属が活性化する活性化温度まではNO_x の浄化が困難である。

そこで特開2000−230414号公報には、リーンNO_x 触媒あるいはNH₃ 脱硝触媒からなるNO_x 還元触媒の排ガス上流側に、NO_x 吸着材を配置することが提案されている。このような排ガス浄化装置によれば、低温域ではNO_x 吸着材にNO_x が吸着され、高温域ではNO_x 吸着材から放出されたNO_x が下流側のNO_x 還元触媒で還元浄化される。したがって低温域から高温域まで、NO_x の排出を抑制することができる。

このようなNO_x 吸着材として、特開2000−230414号公報には、アルミナにPtを担持したものが例示され、約 230℃までの温度でNO_x を吸収することが記載されている。また特開2007−160168号公報には、Fe、Cu及びCoから選ばれる少なくとも一種をイオン交換担持したゼオライトよりなるNO_x 吸着材が記載されている。さらに特開2001−198455号公報には、Co、Fe及びNiから選ばれる少なくとも一種の酸化物からなるNO_x 吸着材が記載され、40℃以下の低温域でNO_x を吸着することが記載されている。

さらに特開2007−160168号公報には、Fe、Cu及びCoから選ばれる少なくとも一種をイオン交換担持したゼオライトが、室温程度の常温から高いNO_x 吸着能を発現することが記載されている。

ところで、自動車の排ガス流路にNO_x 吸着材とNO_x 還元触媒を配置する場合、NO_x 吸着材及びNO_x 還元触媒は筒状のコンバータ内に収納される。しかし筒状のコンバータ内では、軸中心部が高温となり外周部が低温となる温度分布が生じる。また一般に、上流側ほど高温であり、下流側ほど低温となる。

そのためNO_x を脱離する温度が比較的低温のNO_x 吸着材を用いた場合には、下流側のNO_x 還元触媒が活性化温度まで到達していない時に、NO_x 吸着材から放出されたNO_x はそのまま排出されてしまう。またNO_x を脱離する温度が比較的高温のNO_x 吸着材を用いた場合には、NO_x 吸着材のNO_x 吸着量が飽和した以後はNO_x を吸着することができないため、NO_x 還元触媒に流入するNO_x 量がNO_x 還元触媒の能力を超える過剰量となる場合があり、その場合にはNO_x 還元触媒で還元されずに排出されるすり抜けNO_x 量が多くなってしまう。
特開平10−146528号公報特開2000−230414号公報特開2001−198455号公報特開2007−160168号公報

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、低温域から高温域まで効率よくNO_x を吸着するとともに、その排ガス下流側に配置されるNO_x 還元触媒からのNO_x 排出量を低減することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決する本発明のNO_x 吸着装置の特徴は、吸着したNO_x の脱離量が最大となるピーク温度が 200℃以下の第１NO_x 吸着材と、吸着したNO_x の脱離量が最大となるピーク温度が 200℃を超える第２NO_x 吸着材とを含み、第１NO_x 吸着材を排ガス上流側に配置し、第１NO_x 吸着材の排ガス下流側に第２NO_x 吸着材を配置したことにある。

また本発明の排ガス浄化装置の特徴は、本発明のNO_x 吸着装置の排ガス下流側に、NO_x を還元浄化するNO_x 還元触媒を配置してなることにある。

本発明のNO_x 吸着装置によれば、排ガス温度が 200℃以下の低温域では第１NO_x 吸着材がNO_x を吸着する。したがって本発明の排ガス浄化装置によれば、NO_x 吸着装置の下流側に配置されたNO_x 還元触媒へNO_x が流入するのが抑制される。これによりNO_x 還元触媒が活性化温度に到達していなくとも、排出されるNO_x 量を低減することができる。

そして排ガス温度が 200℃を超えると、第１NO_x 吸着材からNO_x が脱離するが、下流側の第２NO_x 吸着材がNO_x を再び吸着する。したがってNO_x 吸着装置の下流側に配置されたNO_x 還元触媒へ流入するNO_x 量を低減することができる。これにより、本発明の排ガス浄化装置によれば、NO_x 還元触媒に流入するNO_x 量がNO_x 還元触媒の能力を超える過剰量となるのが抑制され、すり抜けNO_x 量を低減することができる。

本発明のNO_x 吸着装置は、排ガス上流側に第１NO_x 吸着材が配置され、その排ガス下流側に第２NO_x 吸着材が配置されている。

第１NO_x 吸着材は、吸着したNO_x の脱離量が最大となるピーク温度が 200℃以下のものである。本発明のNO_x 吸着装置の排ガス下流側に配置されるNO_x 還元触媒は、約 250℃付近から活性領域となる。したがって第１NO_x 吸着材は、吸着したNO_x の脱離量が最大となるピーク温度が 200℃以下のものとした。

第１NO_x 吸着材は、50℃におけるNO_x 吸着量が第１NO_x 吸着材の 100質量部に対して 0.1質量部以上であることが望ましい。このように低温におけるNO_x 吸着量が多い第１NO_x 吸着材とすることで、下流側に配置されたNO_x 還元触媒へNO_x が流入するのをさらに抑制することができ、排出されるNO_x 量をさらに低減することができる。

この第１吸着材としては、例えばフェリエライト、ZSM-５、モルデナイト、Ｙ型ゼオライト、β型ゼオライト、Ｘ型ゼオライト、Ｌ型ゼオライト、シリカライト、シリカゾルにテンプレート材を加えてゲルを形成し水熱合成した後焼成することで製造された合成ゼオライトなどの、ゼオライトを用いることができる。中でも、NO_x の脱離量が最大となるピーク温度が低いZSM-５、β型ゼオライトが好ましい。またこれらのゼオライトを脱Al処理した改質ゼオライトを用いることもできる。脱Al処理としては、酸処理、沸騰水処理、スチーム処理などが知られている。

また、Fe、Ag、Cu、Mnなどをイオン交換担持したゼオライトを用いることも好ましい。このようなイオン交換ゼオライトによれば、理由は不明であるが、室温程度の常温でも高いNO_x 吸着能が発現される。

なお第１NO_x 吸着材には、ゼオライトに加えて Al₂O₃、ZrO₂、TiO₂など他の多孔質酸化物を含んでもよい。但し他の多孔質酸化物の含有量が多くなると低温域におけるNO_x 吸着量がその分低下するため、他の多孔質酸化物の含有量は50質量％以下とするのが望ましい。

第２NO_x 吸着材は、吸着したNO_x の脱離量が最大となるピーク温度が 200℃を超えるものである。本発明のNO_x 吸着装置の排ガス下流側に配置されるNO_x 還元触媒は、約 250℃付近から活性領域となる。したがって吸着したNO_x の脱離量が最大となるピーク温度が 200℃を超える第２NO_x 吸着材を下流側に配置することで、第１NO_x 吸着材から脱離したNO_x を再び第２NO_x 吸着材に吸着させることができ、そのピーク温度までNO_x を吸着することができる。このため、NO_x 還元触媒へ流入するNO_x 量を低減することができる。またピーク温度を超える温度となった場合には、NO_x 還元触媒が活性領域となるので、NO_x 還元触媒によってNO_x が還元浄化される。したがってNO_x 還元触媒流入するNO_x 量がNO_x 還元触媒の能力を超える過剰量となるのが抑制され、すり抜けNO_x 量を低減することができる。

この第２NO_x 吸着材としては、塩基性度が高いセリア、比表面積が大きいアルミナなどを用いることができる。中でもセリアを少なくとも含むことが望ましい。セリア−ジルコニア複合酸化物などを用いてもよい。またセリアに対し、La、Pr、Zr及びNdなどから選ばれる他の元素の酸化物あるいは Al₂O₃、ZrO₂、TiO₂など他の多孔質酸化物を含んでもよい。なおセリア以外の他の元素の酸化物は、セリアに対して80質量％以下とすることが望ましい。この範囲を超えて他の元素の酸化物が含まれると、セリアの含有量が相対的に減少しNO_x の吸着量が減少する。

第２NO_x 吸着材は、 200℃におけるNO_x 吸着量が第２NO_x 吸着材の 100質量部に対して 0.1質量部以上であることが望ましい。このようにすることで、第１NO_x 吸着材からNO_x が脱離し始めてから下流側に配置されたNO_x 還元触媒が活性化温度に到達するまでの間に、第１NO_x 吸着材から脱離したNO_x がNO_x 還元触媒へ流入するのを十分に抑制することができ、排出されるNO_x 量をさらに低減することができる。

本発明のNO_x 吸着装置は、貴金属などを担持しなくとも効果を発揮するが、場合によってはPt、Pd、Rhなどの貴金属を担持することもできる。例えば第２NO_x 吸着材に少量の貴金属を担持すると、 200℃以上で排ガス中のNOを酸化してNO₂ とすることが可能となる。そのため第２NO_x 吸着材へのNO_x の吸着が促進され、NO_x 吸着能が向上する。この場合における貴金属の担持量は、第２NO_x 吸着材に対して0.01〜２質量％とすることができる。

本発明のNO_x 吸着装置は、第１NO_x 吸着材粉末を成形した第１ペレットと、第２NO_x 吸着材粉末を成形した第２ペレットとから構成することができる。あるいはモノリスハニカム基材あるいはフォーム基材などの担体基材に第１NO_x 吸着材からなるコート層を形成したものを排ガス上流側に配置し、同様の担体基材に第２NO_x 吸着材からなるコート層を形成したものをその下流側に配置してもよい。さらには、一つの担体基材を用い、その上流側に第１NO_x 吸着材からなるコート層を形成し、その下流側に第２NO_x 吸着材からなるコート層を形成してもよい。

担体基材としては、コージェライト、SiC などの耐熱性セラミックスから形成されたモノリス基材、あるいは金属箔から形成されたメタル基材などを用いることができる。

一つの担体基材の排ガス上流側と排ガス下流側とに二種類のコート層を形成する場合には、第１NO_x 吸着材からなるコート層を担体基材の排ガス流入側端面から全長の１／10〜１／２の範囲に形成し、その下流側全部に第２NO_x 吸着材からなるコート層を形成することが望ましい。第１NO_x 吸着材と第２NO_x 吸着材をこの範囲に形成することで、実際の使用時の昇温雰囲気におけるNO_x 吸着装置全体のNO_x 吸着量を多くすることができる。

第１NO_x 吸着材及び第２NO_x 吸着材のコート量は、担体基材の１リットルあたり少なくとも50ｇ以上形成することが好ましく、担体基材の１リットルあたり 100ｇ以上形成することが望ましい。コート量が多いほどNO_x 吸着量が多くなるからである。なお上限は特に規定されないが、圧損の上昇が許容される範囲とすべきである。

本発明のNO_x 吸着装置は、単独で用いることも可能であるが、NO_x を還元浄化するNO_x 還元触媒の排ガス上流側に配置して用いることが望ましい。すなわち本発明の排ガス浄化装置は、本発明のNO_x 吸着装置の排ガス下流側に、NO_x を還元浄化するNO_x 還元触媒を配置してなる。この排ガス浄化装置によれば、排ガス温度が 200℃以下の低温域では、第１NO_x 吸着材がNO_x を吸着するため、NO_x 還元触媒へNO_x が流入するのが抑制される。これによりNO_x 還元触媒が活性化温度に到達していなくとも、排出されるNO_x 量を低減することができる。

そして排ガス温度が 200℃を超えると、第１NO_x 吸着材からNO_x が脱離するが、下流側の第２NO_x 吸着材がNO_x を再び吸着する。したがってNO_x 還元触媒へ流入するNO_x 量を低減することができる。これにより、NO_x 還元触媒に流入するNO_x 量がNO_x 還元触媒の能力を超える過剰量となるのが抑制され、すり抜けNO_x 量を低減することができる。

NO_x 還元触媒としては、リーンNO_x 触媒、NO_x 吸蔵還元触媒、NH₃ 脱硝触媒などが例示される。

以下、実施例と比較例及び試験例により本発明を具体的に説明する。

（実施例１）
図１に本実施例に係るNO_x 吸着装置を示す。このNO_x 吸着装置は、コージェライト製のハニカム基材１と、ハニカム基材１のセル隔壁10の表面にコートされたNO_x 吸着材２と、からなる。NO_x 吸着材２は、排ガス上流側で全長の１／３の範囲に第１NO_x 吸着材層20が形成され、第１NO_x 吸着材層20の排ガス下流側に第２NO_x 吸着材層21が形成されている。以下、NO_x 吸着材２の製造方法を説明し、構成の詳細な説明に代える。

先ずZSM-５にFeがイオン交換担持されたFe／ZSM-５粉末を用意した。このFe／ZSM-５粉末 100質量部と、バインダとしてのアルミナゾル（ Al₂O₃：10質量％）15質量部と、イオン交換水とを混合してスラリー（Ａ）を調製した。

次にコージェライト製のハニカム基材１（ストレートフロー、直径30mm、体積50Ｌ）を用意し、排ガス流入側端面から全長の１／３の範囲に上記スラリー（Ａ）をウォッシュコートし、乾燥、焼成して第１NO_x 吸着材層20を形成した。第１NO_x 吸着材層20は、ハニカム基材１の１リットルあたり 150ｇ形成された。

次に、CeO₂粉末 150質量部と、バインダとしてのセリアゾル（CeO₂：10質量％）15質量部と、イオン交換水とを混合してスラリー（Ｂ）を調製した。そして第１NO_x 吸着材層20が形成されたハニカム基材１の排ガス流出側端面から全長の２／３の範囲にスラリー（Ｂ）をウォッシュコートし、乾燥、焼成して第２NO_x 吸着材層21を形成した。第２NO_x 吸着材層21は、ハニカム基材１の１リットルあたり 150ｇ形成された。

（比較例１）
実施例１と同様のハニカム基材１を用意し、上記スラリー（Ａ）を全長にウォッシュコートし、乾燥、焼成して、全長にFe／ZSM-５からなる第１NO_x 吸着材層20を形成した。第１NO_x 吸着材層20は、ハニカム基材１の１リットルあたり 150ｇ形成された。

（比較例２）
実施例１と同様のハニカム基材１を用意し、上記スラリー（Ｂ）を全長にウォッシュコートし、乾燥、焼成して、全長にCeO₂からなる第２NO_x 吸着材層21を形成した。第２NO_x 吸着材層21は、ハニカム基材１の１リットルあたり 150ｇ形成された。

（比較例３）
実施例１と同様のハニカム基材１を用意し、排ガス流入側端面から全長の１／３の範囲に上記スラリー（Ｂ）をウォッシュコートして第２NO_x 吸着材層21を形成し、排ガス流出側端面から全長の２／３の範囲にスラリー（Ａ）をウォッシュコートして第２NO_x 吸着材層21を形成した。上流側の第２NO_x 吸着材層21及び下流側の第１NO_x 吸着材層20は、ハニカム基材１の１リットルあたりそれぞれ 150ｇ形成された。

＜試験例１＞
比較例１及び比較例２の各NO_x 吸着装置を評価装置にそれぞれ配置し、表１に示すリーンガスを用いて所定温度にてNO_x を飽和するまで吸着させた。NO_x 吸着後の各NO_x 吸着装置を評価装置にそれぞれ配置し、10℃／分の速度で室温から 550℃まで昇温したときに脱離するNO_x 量をそれぞれ測定した。結果を図２に示す。

図２から、吸着したNO_x の脱離量が最大となるピーク温度は、比較例１のNO_x 吸着装置が約 150℃であるのに対し、比較例２のNO_x 吸着装置は約 280℃であることがわかる。すなわち吸着したNO_x の脱離量が最大となるピーク温度は、Fe／ZSM-５が 200℃以下であり、CeO₂が 200℃を超えている。

＜試験例２＞
実施例１及び比較例１〜３の各NO_x 吸着装置を評価装置にそれぞれ配置し、表１に示したリーンガスを10Ｌ／分の流量で流しながら、15℃／分の速度で室温から 300℃まで昇温した。その時にNO_x 吸着装置から排出されたガス中のNO_x 濃度を連続的に測定し、結果を図３に示す。

なお図３において、各NO_x 吸着装置に吸着したNO_x 量は、例えば実施例１の場合には図３の斜線の範囲として表される。したがって比較例のNO_x 吸着装置に吸着したNO_x 量を示す範囲との面積比を算出すれば、NO_x 吸着量比を算出することができる。このようにして比較例１及び比較例２のNO_x 吸着装置に吸着したNO_x 量に対する実施例１のNO_x 吸着装置に吸着したNO_x 量の比を算出し、結果を図４に示す。

図３より、比較例１、３に係るNO_x 吸着装置は、低温側でのNO_x 吸着能は高いものの、高温側でのNO_x の脱離が多い。これは、下流側に形成された第１NO_x 吸着材層20からNO_x が脱離したことによるものである。また比較例２に係るNO_x 吸着装置は、高温側ではNO_x の脱離が生じにくいものの、低温側でNO_x 吸着能が低い。これは、低温域でよくNO_xを吸着する第１NO_x 吸着材層20が下流側に形成されているためである。

一方、実施例１に係るNO_x 吸着装置は、比較例１〜３に係るNO_x 吸着装置に比べて、低温域から高温域までの全域に亘ってNO_x 排出量が少なく、NO_x 吸着量も比較例１に比べて約 1.4倍、比較例２に比べて約２倍と多いことがわかり、これは第１NO_x 吸着材層20を上流側に形成し、その下流側に第２NO_x 吸着材層21を形成したことによる効果であることが明らかである。

＜試験例３＞
実施例１と同様のスラリー（Ａ）とスラリー（Ｂ）を用い、第１NO_x 吸着材層20の形成範囲を、ハニカム基材１の排ガス流入側端面から全長の０、１／30、１／15、１／10、１／５、１／３、２／５、１／２、３／５、１／１の10水準の範囲とし、残りの範囲に第２NO_x 吸着材層21を形成した。第１NO_x 吸着材層20が０（ゼロ）のものは比較例２のNO_x 吸着装置に相当し、１／３のものは実施例１のNO_x 吸着装置に相当し、１／１のものは比較例１に相当する。第１NO_x 吸着材層20及び第２NO_x 吸着材層21は、ハニカム基材１の１リットルあたりそれぞれ 150ｇ形成された。

それぞれのNO_x 吸着装置を評価装置にそれぞれ配置し、試験例２と同様にして室温から 300℃まで昇温した時に排出されたガス中のNO_x 濃度を連続的に測定した。そして試験例２と同様にして、第１NO_x 吸着材層20が０（ゼロ）のもの（比較例２）に吸着したNO_x 量に対するNO_x 吸着量の比をそれぞれ算出し、結果を図５に示す。

図５から、第１NO_x 吸着材層20の形成範囲は、排ガス流入側端面から全長の１／10〜１／２の範囲が望ましいことが明らかである。

＜試験例４＞
実施例１と同様に、排ガス流入側端面から全長の１／３の範囲に第１NO_x 吸着材層20を形成し、排ガス流出側端面から全長の２／３の範囲に第２NO_x 吸着材層21を形成したNO_x 吸着装置において、第１NO_x 吸着材層20はハニカム基材１の１リットルあたり 150ｇ固定で形成し、第２NO_x 吸着材層21をハニカム基材１の１リットルあたり０ｇ、15ｇ、30ｇ、50ｇ、 100ｇ、 150ｇ、 200ｇ、 250ｇの８水準でそれぞれ形成した。０ｇのものについては、第１NO_x 吸着材層20を全長に形成し、これは比較例１と同一のものである。

それぞれのNO_x 吸着装置を評価装置にそれぞれ配置し、試験例２と同様にして室温から 300℃まで昇温した時に排出されたガス中のNO_x 濃度を連続的に測定した。そして試験例２と同様にして、第２NO_x 吸着材層21が０（ゼロ）のもの（比較例１）に吸着したNO_x 量に対するNO_x 吸着量の比をそれぞれ算出し、結果を図６に示す。

また実施例１と同様に、排ガス流入側端面から全長の１／３の範囲に第１NO_x 吸着材層20を形成し、排ガス流出側端面から全長の２／３の範囲に第２NO_x 吸着材層21を形成したNO_x 吸着装置において、第２NO_x 吸着材層21はハニカム基材１の１リットルあたり 150ｇ固定で形成し、第１NO_x 吸着材層20をハニカム基材１の１リットルあたり０ｇ、15ｇ、30ｇ、50ｇ、 100ｇ、 150ｇ、 200ｇ、 250ｇの８水準でそれぞれ形成した。０ｇのものについては、第２NO_x 吸着材層21を全長に形成し、これは比較例２と同一のものである。

それぞれのNO_x 吸着装置を評価装置にそれぞれ配置し、試験例２と同様にして室温から 300℃まで昇温した時に排出されたガス中のNO_x 濃度を連続的に測定した。そして試験例２と同様にして、第１NO_x 吸着材層20が０（ゼロ）のもの（比較例２）に吸着したNO_x 量に対するNO_x 吸着量の比をそれぞれ算出し、結果を図７に示す。

図６から、下流側の第２NO_x 吸着材層21の形成量は、ハニカム基材１の１リットルあたり50ｇ以上であることが好ましく、 100ｇ以上であることがさらに望ましいことがわかる。また図７から、上流側の第１NO_x 吸着材層20の形成量も、ハニカム基材１の１リットルあたり50ｇ以上であることが好ましく、 100ｇ以上であることがさらに望ましいことがわかる。

（実施例２）
図８に本発明の一実施例に係る排ガス浄化装置を示す。この排ガス浄化装置は、リーンバーンエンジン３の排気系に配置されたNO_x 吸着装置４と、NO_x 吸着装置４の排ガス下流側に配置されたNO_x 吸蔵還元触媒５と、から構成されている。NO_x 吸着装置４は、実施例１に係るNO_x 吸着装置と同様のものである。NOx 吸着装置４及びNO_x 吸蔵還元触媒５は、触媒コンバータ６内に直列に収納されている。

NO_x 吸蔵還元触媒５は、ハニカム基材50と、そのセル隔壁の表面に形成された触媒層51とからなり、触媒層51は Al₂O₃、TiO₂及びZrO₂からなる担体と、その担体に担持された貴金属としてのPt及びNO_x 吸蔵材としてのＫ、Ba及びLiとから構成されている。

リーンバーンエンジン３は、常時はリーンで燃焼され、間欠的にリッチで燃焼されるように制御されている。始動時など 200℃以下の低温域のリーン排ガスが本実施例の排ガス浄化装置に流入すると、排ガス中のNO_x はNO_x 吸着装置４の上流側に形成された第１NO_x 吸着材層20に吸着され、NO_x 吸蔵還元触媒５にはほとんど流入しない。したがってNO_x 吸蔵還元触媒５が活性化領域でなくても、NO_x の排出を未然に防止することができる。

NO_x 吸蔵還元触媒５は、約 250℃以上にならないと活性化しない。一方、排ガス温度が 200℃を超えると、第１NO_x 吸着材層20に吸着されていたNO_x が脱離する。しかし脱離したNO_x は、下流側の第２NO_x 吸着材層21に再び吸着するため、NO_x 吸蔵還元触媒５にはほとんど流入しない。したがってNO_x 吸蔵還元触媒５が活性化温度に到達する前であっても、NO_x の排出を未然に防止することができる。

排ガス温度が約 250℃以上になると、NO_x 吸蔵還元触媒５が活性化領域となるため、排ガス中に元々含まれているNO_x と、第１NO_x 吸着材層20及び第２NO_x 吸着材層21から脱離したNO_x は、NO_x 吸蔵還元触媒５に吸蔵され、排出が抑制される。

そして間欠的にリッチ雰囲気の排ガスが流入すると、NO_x 吸蔵還元触媒５に吸蔵されていたNO_x が放出されるとともに、NO_x 吸蔵還元触媒５上において、雰囲気中に豊富に存在するHCなどの還元剤によってNO_x が還元浄化される。

したがって本実施例の排ガス浄化装置によれば、低温域から高温域までNO_x の排出を抑制することができる。

本発明の一実施例に係るNO_x 吸着装置を模式的に示す説明断面図である。比較例のNO_x 吸着装置からの出ガス中のNO_x 濃度と温度との関係を示すグラフである。 NO_x 吸着装置からの出ガス中のNO_x 濃度と温度との関係を示すグラフである。 NO_x 吸着量比を示すグラフである。上流側の第１NO_x 吸着材層の形成範囲とNO_x 吸着量比との関係を示すグラフである。下流側の第２NO_x 吸着材層の形成量とNO_x 吸着量比との関係を示すグラフである。上流側の第１NO_x 吸着材層の形成量とNO_x 吸着量比との関係を示すグラフである。本発明の一実施例に係る排ガス浄化装置を模式的に示す説明図である。

符号の説明

１：ハニカム基材２：NO_x 吸着材
20：第１NO_x 吸着材層 21：第２NO_x 吸着材層

Claims

吸着したNO_x の脱離量が最大となるピーク温度が 200℃以下の第１NO_x 吸着材と、吸着したNO_x の脱離量が最大となるピーク温度が 200℃を超える第２NO_x 吸着材とを含み、該第１NO_x 吸着材を排ガス上流側に配置し、該第１NO_x 吸着材の排ガス下流側に該第２NO_x 吸着材を配置したことを特徴とするNO_x 吸着装置。
前記第１NO_x 吸着材はゼオライトである請求項１に記載のNO_x 吸着装置。
前記第２NO_x 吸着材はセリアを含む請求項１又は請求項２に記載のNO_x 吸着装置。
前記第１NO_x 吸着材は、50℃におけるNO_x 吸着量が前記第１NO_x 吸着材の 100質量部に対して 0.1質量部以上である請求項１〜３のいずれかに記載のNO_x 吸着装置。
前記第２NO_x 吸着材は、 200℃におけるNO_x 吸着量が前記第２NO_x 吸着材の 100質量部に対して 0.1質量部以上である請求項１〜４のいずれかに記載のNO_x 吸着装置。
前記第１NO_x 吸着材及び前記第２NO_x 吸着材は、一つの担体基材の排ガス上流側と排ガス下流側とに形成され、前記第１NO_x 吸着材は該担体基材の排ガス流入側端面から全長の１／10〜１／２の範囲に形成されている請求項１〜５のいずれかに記載のNO_x 吸着装置。
請求項１〜６に記載のいずれかのNO_x 吸着装置の排ガス下流側に、NO_x を還元浄化するNO_x 還元触媒を配置してなることを特徴とする排ガス浄化装置。