JP2013169501A - 排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コスト増を招くことなく排気の浄化性能を向上させることができるようにした、排気浄化装置を提供する。
【解決手段】ターボチャージャ２３を備えたエンジン１０の排気通路２２に設けられ、エンジン１０の排気に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタ３２と、ターボチャージャ２３とフィルタ３２との間に配置され、排気中の成分を酸化する酸化能を有する触媒貴金属が担持された酸化触媒３１と、を備え、フィルタ３２は、その一部に排気中の成分を酸化する酸化能を有する触媒貴金属が担持された酸化触媒部３２ａを有する。また、酸化触媒３１に担持される触媒貴金属および酸化触媒部３２ａに担持される触媒貴金属にはパラジウムが含まれ、酸化触媒３１は、酸化触媒部３２ａよりもパラジウムの担持比率が高く設定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの排気通路に設けられる排気浄化装置に関する。

従来、内燃機関、特にディーゼルエンジンの排気に含まれる粒子状物質（Particulate Matter；以下ＰＭと略す）を除去するための浄化装置として、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ，Diesel Particulate Filter；以下、フィルタと略す）が広く使用されている（例えば、特許文献１参照）。ＰＭとは、炭素からなる黒煙（すす）の周囲に燃え残った燃料や潤滑油の成分，硫黄化合物等が付着したものであり、フィルタ上にはこれらのＰＭに見合った大きさの多数の細孔が形成されている。このような多孔構造により、ＰＭがフィルタの表面や細孔内部に捕集され、排気が浄化される。なお、フィルタに捕集されたＰＭは、フィルタが昇温されることで適宜燃焼されて除去される。

また、エンジンの排気中には、ＰＭの他にも大気中に放出されることが好ましくない成分が含まれており、エンジンの排気通路にはこれら成分を無害化するための触媒が設けられている。例えば、炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等を酸化する酸化触媒や、窒素酸化物（ＮＯｘ）を一旦吸着し、還元雰囲気において吸着したＮＯｘを放出して還元するＮＯｘトラップ触媒（吸蔵型ＮＯｘ触媒）が知られている。このうち、酸化触媒はフィルタの上流側に配置されることが多く、酸化触媒において排気中の成分が酸化されるときに発生する熱（酸化熱）が、フィルタ上でのＰＭ燃焼時に活用されている。

特表２００９−５１３３３５号公報

酸化触媒は、一般的にハニカム担体に触媒貴金属が担持されて構成されており、触媒貴金属の活性温度よりも高温になると酸化能を発揮する。つまり、酸化触媒において排気中の成分を酸化するためには、酸化触媒が活性温度よりも昇温される必要がある。酸化触媒に用いられる触媒貴金属としては、低温から活性を持つ白金（Ｐｔ）やロジウム（Ｒｈ）等が知られている。

しかしながら、これらの貴金属種はコストが高いため、例えば触媒貴金属の全てを白金とすると、低温から酸化能を高めることができる反面、コストがかかるという課題がある。また、貴金属の一部にコストの低いパラジウム（Ｐｄ）を適用した酸化触媒が検討されているが、パラジウムは白金に比べて活性温度が高いため、低温状態では十分な酸化能を得ることが困難となる。このように、酸化触媒を用いた従前の排気浄化装置では、コストを抑えながら酸化能を向上させることが難しいという課題がある。

本件はこのような課題に鑑み案出されたもので、コスト増を招くことなく排気の浄化性能を向上させることができるようにした、排気浄化装置を提供することを目的とする。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。

（１）ここで開示する排気浄化装置は、ターボチャージャを備えたエンジンの排気通路に設けられ、前記エンジンの排気に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、前記ターボチャージャと前記フィルタとの間に配置され、前記排気中の成分を酸化する酸化能を有する触媒貴金属が担持された酸化触媒と、を備え、前記フィルタは、その一部に前記排気中の成分を酸化する酸化能を有する触媒貴金属が担持された酸化触媒部を有する。また、前記酸化触媒に担持される前記触媒貴金属および前記酸化触媒部に担持される前記触媒貴金属にはパラジウムが含まれ、前記酸化触媒は、前記酸化触媒部よりもパラジウムの担持比率が高く設定されることを特徴としている。

（２）また、前記酸化触媒は、オープンフローハニカム担体に前記触媒貴金属が担持されて構成され、前記フィルタよりも熱容量が小さいことが好ましい。
（３）また、前記酸化触媒に担持される前記触媒貴金属および前記酸化触媒部に担持される前記触媒貴金属は、いずれも白金およびパラジウムを含み、前記酸化触媒部は、前記酸化触媒よりもパラジウムに対する白金の担持比率が高く設定されることが好ましい。

（４）また、前記酸化触媒には、熱劣化を防止する成分が添加された熱劣化防止部が設けられることが好ましい。
（５）また、前記酸化触媒部は、前記フィルタの温度特性及び前記粒子状物質の堆積特性から推定される前記成分の酸化効率が高い位置に設けられることが好ましい。

（６）このとき、前記酸化触媒部は、前記フィルタの排気の流れ方向略中央よりも上流側に設けられることが好ましい。
（７）さらに、前記酸化触媒部は、前記フィルタの排気の流れ方向略中央よりも前記上流側のうち前記中央寄りにより多くの前記触媒貴金属が担持されていることがより好ましい。

開示の排気浄化装置によれば、酸化触媒をフィルタよりも上流側、すなわち、ターボチャージャの直下流に配置することで、より高温の排気を酸化触媒に流入させることが可能であり、酸化触媒の温度を活性温度に達しやすくすることができる。つまり、酸化触媒を容易に昇温させることができるため、酸化触媒が、下流側の酸化触媒部よりもパラジウムの担持比率を高く設定されても、高い浄化性能を維持することができる。言い換えると、酸化触媒の昇温性を向上させることにより、上流側の酸化触媒のパラジウムの担持比率を、下流側の酸化触媒部よりも高くすることができ、コストを抑制することができる。したがって、コストを抑制しながら、排気の浄化性能を向上させることができる。

また、下流側の酸化触媒として、目封じされたフィルタの一部に触媒貴金属を担持させて酸化触媒部として構成することで、フィルタ内に流入した排気は壁体を通過しなければならず、排気と触媒貴金属との接触確率を高くすることができ、排気の浄化性能をより向上させることができる。

さらに、酸化触媒の下流は、酸化触媒での酸化熱によって昇温されやすく、ここに熱容量の大きいフィルタを配置し、このフィルタの一部に酸化触媒部を設けることで、酸化触媒部の温度を高温に維持することができる。言い換えると、酸化触媒部は一度昇温されれば高い温度を維持することができ、例えば車両が減速して排気温度が低下しても、酸化触媒部の温度はすぐに低下しないため、酸化触媒部の浄化性能を高いまま保持することができる。

一実施形態に係る排気浄化装置を備えたエンジンを例示する構成図である。 図１に示す排気浄化装置のフィルタに担持される触媒貴金属の担持量の分布を示す概念図である。 図１に示す排気浄化装置に関し、（ａ）はフィルタの温度特性，（ｂ）は粒子状物質の堆積特性，（ｃ）は酸化効率の特性をそれぞれ表した図である。

以下、図面により実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。

［１．全体構成］
図１に示すように、本実施形態の排気浄化装置３０は、車両に搭載されたディーゼルエンジン（エンジン）１０に適用される。図１には、エンジン１０に設けられる複数のシリンダ１１のうちの一つを示すが、他のシリンダ１１も同様の構成である。エンジン１０のシリンダ１１内には、上下方向に往復摺動するピストン１２が設けられる。ピストン１２は、コネクティングロッド１３を介してクランクシャフト１４に接続される。ピストン１２は、その頂面に燃焼室となるキャビティ１２ａが形成されている。

シリンダ１１上部のシリンダヘッド１５には、燃料噴射用のインジェクタ１６が設けられる。インジェクタ１６は、その先端部がシリンダ１１の筒内空間に突出して設けられ、シリンダ１１内に直接燃料を噴射する。インジェクタ１６から噴射される燃料の噴射方向は、ピストン１２のキャビティ１２ａに向かう方向に設定される。また、インジェクタ１６の基端部には燃料配管１６ａが接続され、この燃料配管１６ａから加圧された燃料がインジェクタ１６に供給される。

シリンダヘッド１５には、シリンダ１１の筒内空間と連通する吸気ポート１７及び排気ポート１８が設けられ、これらの各ポート１７，１８を開閉するための吸気弁１９及び排気弁２０が設けられる。吸気ポート１７には、図示しないエアフローセンサやエアクリーナ，スロットルバルブ等を備えた吸気通路２１が接続され、排気ポート１８には排気通路２２が接続される。

また、このエンジン１０の吸排気系には、排気圧を利用してシリンダ１１内に吸気を過給するターボチャージャ（過給機）２３が設けられる。ターボチャージャ２３は、吸気通路２１と排気通路２２との両方にまたがって介装された過給機である。ターボチャージャ２３は、排気通路２２内の排気圧でタービン２３ａを回転させ、その回転力を利用してコンプレッサ（図示略）を駆動することにより、吸気通路２１側の吸気を圧縮してエンジン１０への過給を行う。排気通路２２には、ターボチャージャ２３のタービン２３ａよりも下流側に排気を浄化するための排気浄化装置３０が介装される。

［２．排気浄化装置の構成］
排気浄化装置３０は、円筒状のケーシング３５内に、排気上流側から順に（直列に）前段酸化触媒３１及びフィルタ３２が配置されて構成される。なお、フィルタ３２の排気下流側に、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去するためのＮＯｘトラップ触媒や後段酸化触媒（いずれも図示略）がさらに設けられていてもよい。

［２−１．前段酸化触媒］
前段酸化触媒（酸化触媒）３１は、金属やセラミックス等からなるハニカム担体に触媒貴金属が担持されたものであり、排気中の成分（ＨＣ，ＣＯ，ＮＯ等）に対して酸化能を有する触媒である。前段酸化触媒３１のハニカム担体はオープンフロー型であり、上流側及び下流側の端部はそれぞれ開放されている。これにより、排気は前段酸化触媒３１の内部を上流側から下流側へと流通する。なお、前段酸化触媒３１の担体は、フィルタ３２の担体よりも熱容量が小さい。

ここでは、前段酸化触媒３１に、触媒貴金属として白金（Ｐｔ）及びパラジウム（Ｐｄ）が担持されている。なお、触媒貴金属としてこれら以外の成分（例えばロジウム等）が含まれていてもよい。以下、触媒貴金属の全体量に対して、白金が担持される比率（割合）をＰｔ比率，パラジウムが担持される比率をＰｄ比率と表記する。また、Ｐｔ比率／Ｐｄ比率＝1.0／1.0という場合は、触媒貴金属の全体量に対して白金とパラジウムとがそれぞれ５０％ずつ含まれていること（パラジウムの担持量に対する白金の担持量が１：１であること）を意味する。

白金は、活性温度が低いため、触媒温度が低い状態から排気中の成分を酸化できるという長所と高温時の熱劣化が小さいという長所があるものの、貴金属コストが高いという短所を有する。一方パラジウムは、貴金属コストが低いという長所があるものの、活性温度が白金に比べて高いため、触媒温度がある程度高温にならなければ排気中の成分を酸化する能力が低いという短所を有する。
また、触媒貴金属を全てパラジウムにすると（すなわち、Ｐｔ比率／Ｐｄ比率＝0.0／1.0とすると）、触媒が活性温度より高温になっても十分な酸化能が得られないという短所を有する。そのため、触媒貴金属を担体に担持させて酸化触媒を構成するには、これらの長所及び短所が考慮され、白金及びパラジウムの担持比率が設定される。

前段酸化触媒３１は、ターボチャージャ２３の直下流に配置されており、高温の排気が流れ込むため昇温されやすい。そのため、前段酸化触媒３１では、活性温度が比較的高いパラジウムを多く用いても、触媒の活性温度へ達成しやすいため、酸化能を十分に発揮できるという特徴がある。これにより、前段酸化触媒３１は、後述する酸化触媒部３２ａよりも白金に対するパラジウムの担持比率が高く設定されている。言い換えると、前段酸化触媒３１は、酸化触媒部３２ａよりも触媒貴金属全体に占めるＰｄ比率が高く設定されている（例えば、Ｐｔ比率／Ｐｄ比率＝1.0／1.0）。

また、前段酸化触媒３１は、後述するフィルタ３２の再生制御時に高温雰囲気にさらされることがあるため、熱劣化を防止するための成分が添加された熱劣化防止部３３が設けられている。ここでは、熱劣化を防止するための成分が前段酸化触媒３１全体に添加されているため、前段酸化触媒３１全体が熱劣化防止部３３として構成されているが、前段酸化触媒３１の一部（上流部）に熱劣化防止部３３を有する構成でもよい。

熱劣化を防止するための成分としては、例えば、周期表の第２族成分のマグネシウム（Ｍｇ）やバリウム（Ｂａ），第３族成分のイットリウム（Ｙ）やランタン（Ｌａ），第４族成分のジルコニウム（Ｚｒ）やチタン（Ｔｉ）等が適用可能である。このうちバリウムは、パラジウムのＳ被毒を防止する機能を有するため、特に好適である。ここで、Ｓ被毒とは、例えば排気中に含まれている硫黄成分（サルファ）が、担体に担持されている触媒貴金属成分に吸着し触媒性能が低下することを意味する。特にパラジウムはＳ被毒の影響を非常に受けやすく、触媒性能低下が著しいため、熱劣化防止成分としてバリウムを用いるのが好適である。

［２−２．フィルタ］
フィルタ３２は、排気中に含まれる粒子状物質（Particulate Matter、以下、ＰＭと略称する）を捕集するＤＰＦと呼ばれる多孔質フィルタ（例えば、セラミックフィルタ）である。なお、ＰＭとは、炭素からなる黒煙（すす）の周囲に燃え残った燃料や潤滑油の成分，硫黄化合物等が付着した粒子状の物質である。

フィルタ３２の内部は、多孔質の壁体によって排気の流通方向に沿って複数に分割されている。また、フィルタ３２は、上流側及び下流側の何れか一方の端部が目封じされて閉塞されている。この壁体には、ＰＭの微粒子に見合った大きさの多数の細孔が形成され、排気が壁体の近傍や内部を通過する際に壁体内，壁体表面にＰＭが捕集される。なお、フィルタ３２は、前段酸化触媒３１のハニカム担体よりもセル壁の厚みが大きいことや、一般的にハニカム担体よりも気孔率が低いこと等の理由により熱容量は大きい。

フィルタ３２では、捕集したＰＭを連続的に燃焼させて除去する連続再生や、出力用の（通常の）燃料噴射とは別の燃料噴射（ポスト噴射）を排気通路２２に向けて行い、排気温度を強制的に高め、捕集したＰＭを燃焼させて除去する強制再生と呼ばれる再生制御が実施される。強制再生では多くのＰＭを燃焼させる（酸化させる）ことが可能である一方、燃料（ＨＣ）を排気通路２２に送り込み、前段酸化触媒３１での酸化反応により得られた熱を利用するため、前段酸化触媒３１が高温雰囲気にさらされやすい。また、強制再生が頻繁に実施されると、オイルダイリューションや燃費悪化が懸念されるため、フィルタ３２の再生制御は適切なタイミングで実施される。

本排気浄化装置３０では、フィルタ３２の一部に前段酸化触媒３１と同成分の触媒貴金属（すなわち、白金及びパラジウム）が担持され、フィルタ３２の一部が排気中の成分に対して酸化能を有する酸化触媒部３２ａとして構成されている。なお、酸化触媒部３２ａ以外の部分は、フィルタ３２の本来の役割であるＰＭを捕集するための捕集部３２ｂとして機能する。

図２は、図１に示す排気浄化装置３０のフィルタ３２に担持される触媒貴金属の担持量の分布を、フィルタ３２の排気の流れ方向に対して示した概念図である。なお、図２に示すフィルタ３２は、排気の流れ方向に拡大して示している。また、以下の説明では、フィルタ３２の排気の流れ方向を、フィルタ３２の「軸方向」ともいう。

図２に示すように、フィルタ３２には、軸方向の略中央を境に、上流側に酸化触媒部３２ａ、下流側に捕集部３２ｂが設けられている。酸化触媒部３２ａは、フィルタ３２の壁体に触媒貴金属としての白金及びパラジウムが所定の比率で担持され、酸化能を有する酸化触媒として構成された部分である。なお、ここでは白金とパラジウムが触媒貴金属として用いられているが、これ以外の成分が含まれていてもよい。

酸化触媒部３２ａは、フィルタ３２の軸方向略中央よりも上流側の部分（フィルタ３２の上流側約半分）のうち、中央寄りの部分により多くの触媒貴金属が担持されて構成されている。そのため、酸化触媒部３２ａは、上流端よりも中央寄りの部分の方がより酸化能が高くなっている。なお、酸化触媒部３２ａはフィルタ３２の一部であるため、当然ＰＭを捕集する機能も有している。言い換えると、酸化触媒部３２ａは、フィルタ３２本来の機能であるＰＭを捕集する能力に加え、排気中の成分を酸化する能力（酸化能）が兼ね備えられた部分である。

酸化触媒部３２ａは、前段酸化触媒３１よりも酸化能が高くなるように、前段酸化触媒３１よりも白金に対するパラジウムの担持比率が低くされている。言い換えると、酸化触媒部３２ａは、前段酸化触媒３１よりも触媒貴金属全体に占めるＰｔ比率が高く設定されている（例えば、Ｐｔ比率／Ｐｄ比率＝2.0／1.0）。

これは、酸化触媒部３２ａが前段酸化触媒３１の下流側に配置されているためである。酸化触媒部３２ａには、前段酸化触媒３１を通過し終えた排気が流入するため、前段酸化触媒３１における酸化反応が開始されるまでは排気の温度が低く、なかなか昇温されない。そのため、酸化触媒部３２ａは、低温から活性するＰｔ比率を高くすることで、触媒の酸化能を高く維持することができる。なお、これにより前段酸化触媒３１で酸化しきれなかった排気中の成分を、後段の酸化触媒部３２ａで確実に酸化することも可能となる。

捕集部３２ｂは、酸化触媒部３２ａよりも酸化能の低い部位であり、例えば触媒貴金属がほとんど担持されていないか、全く担持されていない部分であって、ＰＭを捕集するというフィルタ３２の本来の機能を果たす部分である。なお、図２に示すように、捕集部３２ｂにも触媒貴金属が担持されている部分もあるが、酸化触媒としての機能よりもＰＭを捕集する機能の方が大きい。

このように、フィルタ３２は、酸化触媒部３２ａと捕集部３２ｂとを兼ね備えて構成されている。この酸化触媒部３２ａは、フィルタ３２の温度特性とＰＭの堆積特性とから推定される排気中の成分の酸化効率が高い位置に設定される。言い換えると、酸化触媒部３２ａは、フィルタ３２の温度上昇速度が所定速度以上となり、且つ、ＰＭの堆積速度（又は堆積量）が所定速度未満となる位置に設けられる。これについて、図３（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。

図３（ａ）は、フィルタ３２の軸方向の温度分布を示した図であり、フィルタ３２の温度特性を表している。図３（ａ）に示すように、フィルタ３２の温度は、上流側の端部（上流端）が最も高温であり、下流側の端部（下流端）が最も低温であって、その間はなだらかに温度低下する。これは、フィルタ３２の上流端から高温の排気がフィルタ３２に流入し、フィルタ３２内を流れるにつれて排気温度が低下するためである。なお、図中の温度Ｔ_Aは、フィルタ３２に担持された触媒貴金属の活性温度であり、フィルタ３２の下流側は活性温度Ｔ_A以上に昇温されないことがわかる。

図３（ｂ）は、フィルタ３２の軸方向のＰＭ堆積量の分布を示した図であり、フィルタ３２にＰＭがどの程度堆積するか（言い換えると、ＰＭの堆積のしやすさ，ＰＭの堆積特性）を表している。図３（ｂ）に示すように、フィルタ３２のＰＭ堆積量は、上流端が最も多く、下流端が最も少なく、その間はなだらかに減少する。これは、フィルタ３２内を流通する間に排気中に含まれるＰＭが捕集されて、ＰＭの量が下流に行くにつれて徐々に減少していくからである。

図３（ｃ）は、排気中のＨＣやＣＯ等の成分に対する触媒貴金属の酸化効率を示した図である。なお、図中のＡよりも高い領域は、酸化触媒として利用するのに好適な部分を示す閾値（所定効率）である。
フィルタ３２に触媒貴金属を担持させたときにフィルタ３２が酸化触媒部３２ａとして機能するためには、フィルタ３２が触媒貴金属の活性温度Ｔ_Aよりも高温になることが必須である。そのため、図３（ａ）において、フィルタ３２の温度が活性温度Ｔ_A以上にならない領域は、酸化触媒としてほとんど機能しないため排除される。

一方、フィルタ３２に触媒貴金属を担持させると、フィルタ３２の壁体に形成された細孔が小さくなりＰＭが詰まりやすくなってしまう。そのため、ＰＭが堆積しやすい領域に触媒貴金属を多く担持させると、その領域にＰＭがより堆積しやすくなってしまい、フィルタ３２の再生制御が必要な間隔（インターバル）を短くしなければならない。言い換えると、フィルタ３２の再生制御を頻繁に行う必要が生じるため、オイルダイリューションや燃費悪化等を招く可能性がある。

したがって、図３（ａ）の温度特性と図３（ｂ）のＰＭの堆積特性とを考慮すると、排気中の成分の酸化効率は、図３（ａ）から図３（ｂ）を差し引いて、図３（ｃ）に示す特性となる。すなわち、排気中の成分に対する触媒貴金属の酸化効率は、フィルタ３２の上流端から下流に向かって徐々に高くなり、フィルタ３２の軸方向略中央よりもやや上流側（言い換えると、フィルタ３２の排気の流れ方向略中央よりも上流側）で最大となって、その後下流端に向けて低下する。

上記したフィルタ３２の酸化触媒部３２ａは、この図３（ｃ）の特性に従って、その位置が設定されており、酸化効率が所定効率Ａよりも高い部位（図中の位置Ｘよりも上流側の部位）に設けられている。

［３．効果］
したがって、本実施形態に係る排気浄化装置３０によれば、前段酸化触媒３１をフィルタ３２よりも上流側、すなわち、ターボチャージャ２３の直下流に配置することで、より高温の排気を前段酸化触媒３１に流入させることが可能であり、前段酸化触媒３１の温度を活性温度に達しやすくすることができる。つまり、前段酸化触媒３１を容易に昇温させることができるため、前段酸化触媒３１が、下流側の酸化触媒部３２ａよりもパラジウムの担持比率を高く設定されても、高い浄化性能を維持することができる。言い換えると、前段酸化触媒３１の昇温性が向上されることにより、上流側の前段酸化触媒３１のパラジウムの担持比率を、下流側の酸化触媒部３２ａよりも高くすることができ、コストを抑制することができる。したがって、コストを抑制しながら、排気の浄化性能を向上させることができる。

また、下流側（後段）の酸化触媒として、目封じされたフィルタ３２の一部に触媒貴金属を担持させて酸化触媒部３２ａとして構成することで、フィルタ３２内に流入した排気は壁体を通過しなければならず、排気と触媒貴金属との接触確率を高くすることができ、排気の浄化性能をより向上させることができる。また、フィルタ３２の酸化触媒部３２ａの上流側に前段酸化触媒３１を配置することにより、前段酸化触媒３１とフィルタ３２との間で排気が拡散する（排気中の成分が均一化される）ため、下流側の酸化触媒部３２ａでの浄化性能をより向上させることができる。

さらに、前段酸化触媒３１の下流は、前段酸化触媒３１での酸化熱によって昇温されやすく、ここに熱容量の大きいフィルタ３２を配置し、このフィルタ３２の一部に酸化触媒部３２ａを設けることで、酸化触媒部３２ａの温度を高温に維持することができる。言い換えると、酸化触媒部３２ａは一度昇温されれば高い温度を維持することができ、例えば車両が減速して排気温度が低下しても、酸化触媒部３２ａの温度はすぐに低下しないため、酸化触媒部３２ａの浄化性能を高いまま保持することができる。

また、下流側の酸化触媒部３２ａでの浄化性能をより向上させることが可能であるため、これまで通常行われていた冷態時の触媒昇温制御が不要となる。すなわち、触媒を早期に昇温するためのポスト噴射を行う必要がないため、燃費を向上させることができ、排気性能も向上させることができる。また、フィルタ３２の一部を酸化触媒部３２ａとして利用することにより、フィルタ３２に堆積するＰＭをより燃焼しやすく（酸化させやすく）することができ、捕集したＰＭの除去（フィルタ３２の再生）にも効果がある。

なお、フィルタ３２に設けられた酸化触媒部３２ａは、ＨＣやＣＯ等の成分に対する酸化能が前段酸化触媒３１よりも高いため、ハニカム担体のセル密度を小さくすることができる。これにより、フィルタ３２の圧損を減少させることができ、延いては排気系の圧損を低減することができる。

また、前段酸化触媒３１がオープンフローハニカム担体に触媒貴金属が担持されて構成されているため、排気が前段酸化触媒３１の内部を上流側から下流側へスムーズに流通することができ、さらに前段酸化触媒３１がフィルタ３２よりも熱容量が小さいため、前段酸化触媒３１の昇温性をより向上させることができる。

また、白金は、パラジウムに比べて高温時の熱劣化が小さい。そのため、高温になりがちな酸化触媒部３２ａの白金の担持比率を前段酸化触媒３１よりも高くすることにより、高温時においても酸化触媒部３２ａの浄化性能を維持することができる。

また、前段酸化触媒３１には熱劣化を防止する成分が添加された熱劣化防止部３３が設けられているため、前段酸化触媒３１の熱劣化を防止することができる。従来は、触媒貴金属（特に白金）の担持量を増やして熱の負担に対応していたが、熱劣化を防止する成分を添加することにより、コストの高い触媒貴金属の担持量を減らすことができ、コストを削減することができる。

また、酸化触媒部３２ａが、フィルタ３２の温度特性とＰＭの堆積特性とから推定される排気中の成分の酸化効率が高い位置に設けられているため、酸化触媒部３２ａの酸化能を十分発揮させることができ、排気の浄化性能を向上させることができる。また、フィルタ３２本来の機能（ＰＭの捕集機能）を妨げることなく、フィルタ３２の一部を酸化触媒部３２ａとして有効に利用することができる。

特に、フィルタ３２の排気の流れ方向略中央よりも上流側は、フィルタ３２の温度が酸化触媒部３２ａに担持された触媒貴金属の活性温度よりも高温になりやすい部分であるため、ここに酸化触媒部３２ａが設けられることで、触媒を素早く活性化させることができる。

さらに、フィルタ３２の上流の端部周辺はＰＭが最も堆積しやすい部分であるため、フィルタ３２の排気の流れ方向略中央よりも上流側のうち、このＰＭの最も堆積しやすい部分を避けた中央寄りにより多くの触媒貴金属を担持することで、フィルタ３２本来のＰＭの捕集機能も十分に確保することができる。

［４．その他］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
上記実施形態では、ターボチャージャ２３とフィルタ３２との間に一つの前段酸化触媒３１が設けられているが、前段酸化触媒を二つ以上配置して、より排気性能を向上させるような構成としてもよい。この場合、酸化触媒の数が増えるため、個々の酸化触媒の酸化能をそれほど高く設定しなくても、十分排気を浄化することが可能である。

また、上記実施形態における前段酸化触媒３１及び酸化触媒部３２ａのＰｔ比率／Ｐｄ比率は一例であって、上記したものに限られない。例えば、酸化触媒部３２ａの上流側に酸化触媒を一又は複数配置する場合は、酸化触媒部３２ａのＰｔ比率を下げることも可能である。また、前段酸化触媒３１は、触媒の酸化能及びコストを考慮して、Ｐｔ比率／Ｐｄ比率＝1.5／1.0〜1.0／1.0程度が好ましい。

なお、前段酸化触媒３１及び酸化触媒部３２ａに担持される触媒貴金属は少なくともパラジウムを含んでいればよく、白金以外の成分（例えばロジウム等）とパラジウムとから触媒貴金属が構成されていてもよい。
また、上記実施形態では、前段酸化触媒３１に熱劣化を防止する成分が添加されているが、触媒貴金属の担持量（特に白金）が十分担持されている場合は、触媒貴金属によって熱劣化を抑制することが可能であるため、熱劣化を防止する成分が添加されていなくてもよい。

また、上記実施形態では、酸化触媒部３２ａは、フィルタ３２の排気の流れ方向略中央よりも上流側に設けられているが、酸化触媒部３２ａの位置はこれに限られない。酸化触媒部は、フィルタの温度特性及びＰＭ堆積特性から推定される排気中の成分の酸化効率に基づいて、適した位置に設けられるものであり、フィルタの断面積の大きさや軸方向の長さ等の形状によってその位置が変わるからである。

また、上記実施形態では、酸化触媒部３２ａ内における触媒貴金属の濃度分布（担持量分布）が一様であるものを例示したが、触媒貴金属の濃度分布を図３（ｃ）に示すような特性に対応させてもよい。フィルタ３２の排気流れ方向の位置に応じた酸化効率に合わせて触媒貴金属を分布させることにより、排気中のＨＣやＣＯ等の成分を効率的に浄化することができる。
なお、本排気浄化装置は、自動車やトラック等の様々な車両に適用可能であり、さらに車両に搭載されるエンジンに限られない。また、ディーゼルエンジンに限られず、ガソリンエンジンから排出される排気を浄化する装置としても利用可能である。

１０ ディーゼルエンジン（エンジン）
２２ 排気通路
２３ ターボチャージャ
３０ 排気浄化装置
３１ 前段酸化触媒（酸化触媒）
３２ フィルタ
３２ａ 酸化触媒部
３３ 熱劣化防止部

Claims (7)

1. ターボチャージャを備えたエンジンの排気通路に設けられ、前記エンジンの排気に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、
   前記ターボチャージャと前記フィルタとの間に配置され、前記排気中の成分を酸化する酸化能を有する触媒貴金属が担持された酸化触媒と、を備え、
   前記フィルタは、その一部に前記排気中の成分を酸化する酸化能を有する触媒貴金属が担持された酸化触媒部を有し、
   前記酸化触媒に担持される前記触媒貴金属および前記酸化触媒部に担持される前記触媒貴金属にはパラジウムが含まれ、
   前記酸化触媒は、前記酸化触媒部よりもパラジウムの担持比率が高く設定される
   ことを特徴とする、排気浄化装置。
2. 前記酸化触媒は、オープンフローハニカム担体に前記触媒貴金属が担持されて構成され、前記フィルタよりも熱容量が小さい
   ことを特徴とする、請求項１記載の排気浄化装置。
3. 前記酸化触媒に担持される前記触媒貴金属および前記酸化触媒部に担持される前記触媒貴金属は、いずれも白金およびパラジウムを含み、
   前記酸化触媒部は、前記酸化触媒よりもパラジウムに対する白金の担持比率が高く設定される
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載の排気浄化装置。
4. 前記酸化触媒には、熱劣化を防止する成分が添加された熱劣化防止部が設けられる
   ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の排気浄化装置。
5. 前記酸化触媒部は、前記フィルタの温度特性及び前記粒子状物質の堆積特性から推定される前記成分の酸化効率が高い位置に設けられる
   ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の排気浄化装置。
6. 前記酸化触媒部は、前記フィルタの排気の流れ方向略中央よりも上流側に設けられる
   ことを特徴とする、請求項５記載の排気浄化装置。
7. 前記酸化触媒部は、前記フィルタの排気の流れ方向略中央よりも前記上流側のうち前記中央寄りにより多くの前記触媒貴金属が担持されている
   ことを特徴とする、請求項６記載の排気浄化装置。

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