JP2014155888A5

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Publication number: JP2014155888A5
Application number: JP2013026934A
Authority: JP
Filing date: 2013-02-14
Publication date: 2015-05-28
Anticipated expiration: 2033-02-14

Description

ディーゼルエンジンやリーンバーンエンジンなど、酸素過多の状態で燃料を燃焼させる内燃機関からは、一酸化炭素（ＣＯ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）を多く含む排ガスが排出される。また、これらの内燃機関の排ガス中には、燃料の未燃分である炭化水素（ＨＣ）が含まれる。さらに、これらの内燃機関の排ガス中には、ＮＯｘ浄化用に排ガス中に添加される尿素水溶液が熱分解及び加水分解されることにより生成されるアンモニア（ＮＨ_３）も含まれる。従って、これらの内燃機関に適用可能な排ガス浄化装置、排ガス浄化方法及び排ガス浄化触媒には、酸素過多の雰囲気中でＣＯ，ＮＯｘ，ＨＣ及びＮＨ_３を高度に酸化浄化できるものが要求される。

上記の目的を達成する為に本発明は、内燃機関の排ガス浄化装置に関しては、ＣＯ及びＨＣの酸化反応における化学量論量よりも過剰な酸素を含む排ガスを排出する内燃機関の排ガス流路にゼオライト成分を含有するＮＯｘ浄化触媒を設置すると共に、前記排ガスの流れ方向に関して前記ＮＯｘ浄化触媒の前段に前記排ガス中のＣＯ及びＨＣを酸化浄化するＣＯ，ＨＣ浄化触媒を設置し、前記排ガスの流れ方向に関して前記ＮＯｘ浄化触媒の後段にＩｒ含有触媒を設置するという構成にした。

また、内燃機関の排ガス浄化方法に関しては、ＣＯ及びＨＣの酸化反応における化学量論量よりも過剰な酸素を含む排ガスを、ＣＯ，ＨＣ浄化触媒に接触させ、次いで、前記ＣＯ，ＨＣ浄化触媒を通過した排ガスを、ゼオライト成分を含有するＮＯｘ浄化触媒に接触させた後に、Ｉｒ含有触媒に接触させるという構成にした。

以下、本発明に係る排ガス浄化装置の構成を、比較例と対比して説明する。

＜排ガス浄化装置の第１比較例＞
排ガス浄化装置の第１比較例は、図６に示すように、エンジンの排ガス流路に、排ガスの流れ方向の上流側から実施例触媒１と実施例触媒２をこの順に設置すると共に、実施例触媒１の上流側にＮＨ_３ガスを添加することを特徴とする。上述のように、実施例触媒１は、排ガス中にＣ_３Ｈ_６が存在した場合、ＮＯｘとＣＯが排出されてしまい、更に排ガス中にＮＨ_３ガスが添加された場合には、未反応のＮＨ_３ガスが排出される虞があるが、実施例触媒２は、ＮＯｘ及びＣＯを浄化できるのみならずＮＨ_３も浄化できるので、全体としてＮＯｘ，ＣＯ，ＮＨ_３に対して高い浄化性能を発揮できる。

＜排ガス浄化装置の第２比較例＞
排ガス浄化装置の第２比較例は、図７に示すように、エンジンの排ガス流路に、排ガスの流れ方向の上流側から実施例触媒１、実施例触媒２及び実施例触媒５をこの順に設置すると共に、実施例触媒１の上流側にＮＨ_３ガスの添加することを特徴とする。図３の実験データから明らかなように、実施例触媒２，５が４０％前後のＮＯｘ浄化率を示すのは、それぞれ３００℃付近、２６０℃付近である。従って、実施例触媒１の後段に実施例触媒２と実施例触媒５を配置することにより、高いＮＯｘ浄化率を示す温度域を拡大でき、排ガス温度が変化しても有効にＮＯｘ及びＣＯを浄化することができる。

＜排ガス浄化装置の第３比較例＞
排ガス浄化装置の第３比較例は、図８に示すように、エンジンの排ガス流路に、排ガスの流れ方向の上流側から実施例触媒１と実施例触媒２をこの順に設置し、実施例触媒１の上流側にＮＨ_３ガスを添加すると共に、実施例触媒１と実施例触媒２の間に、排ガス流路内に水を噴霧する冷却装置を設置したことを特徴とする。図２の実験データから明らかなように、実施例触媒１にてＨＣからＣＯが発生するのは凡そ３５０℃以上である。一方、図３の実験データから明らかなように、実施例触媒２にてＮＯｘとＣＯの浄化が進むのは３００℃以下である。従って、冷却水供給装置から冷却水を噴霧して実施例触媒１の後段で排ガス温度を低下させることにより、実施例触媒２上でのＮＯｘ，ＣＯ浄化反応を促進させることができる。なお、実施例触媒１と実施例触媒２の設置間隔が十分に大きい場合には、この間に排ガス温度が低下し、両触媒にとって最適な温度域になるので、冷却水供給装置を省略することができる。

＜排ガス浄化装置の実施例＞
排ガス浄化装置の実施例は、図９に示すように、エンジンの排ガス流路に、排ガスの流れ方向の上流側からＨＣ，ＣＯ酸化触媒と、実施例触媒１と、実施例触媒２をこの順に設置すると共に、ＨＣ，ＣＯ酸化触媒と実施例触媒１の間にＮＨ_３ガスを添加することを特徴とする。本構成の排ガス浄化装置は、ＨＣ，ＣＯ酸化触媒を実施例触媒１の前段に設置するので、実施例触媒１に流入するＨＣ，ＣＯを低減することができ、実施例触媒１上でのＮＯｘ浄化反応を促進することができて、系外へ放出されるＮＯｘが低減できる。更には、ＨＣ，ＣＯ酸化触媒が排ガス中のＳＯｘ等により被毒を受けてＨＣ，ＣＯ酸化性能が低下しても、実施例触媒上２でＮＯｘとＣＯを浄化できる。

Claims

ＣＯ及びＨＣの酸化反応における化学量論量よりも過剰な酸素を含む排ガスを排出する内燃機関の排ガス流路にゼオライト成分を含有するＮＯｘ浄化触媒を設置すると共に、前記排ガスの流れ方向に関して前記ＮＯｘ浄化触媒の前段に前記排ガス中のＣＯ及びＨＣを酸化浄化するＣＯ，ＨＣ浄化触媒を設置し、前記排ガスの流れ方向に関して前記ＮＯｘ浄化触媒の後段にＩｒ含有触媒を設置することを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
請求項１に記載の内燃機関の排ガス浄化装置において、前記ＮＯｘ浄化触媒の設置位置と前記ＣＯ，ＨＣ浄化触媒の設置位置との間で、前記排ガス中に尿素水溶液又はＮＨ_３を添加することを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
請求項１及び請求項２のいずれか１項に記載の内燃機関の排ガス浄化装置において、前記ＮＯｘ浄化触媒が、ゼオライト担体と、当該ゼオライト担体上に触媒活性成分として担持されたＶ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃe，Ｚｒから選ばれた少なくとも１種を含むことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関の排ガス浄化装置において、前記Ｉｒ含有触媒は、無機化合物からなる多孔質担体と、当該多孔質担体上に担持された触媒活性成分とを有し、前記多孔質単体は、Ａｌ，Ｃｅ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｚｒから選択される少なくとも１種を含み、前記触媒活性成分は、Ｉｒと、Ｎｂ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ａｕから選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の内燃機関の排ガス浄化装置において、前記ＮＯｘ浄化触媒の後段に設置する前記Ｉｒ含有触媒として、異なる活性成分又は異なる担体を有する２種以上の触媒を、前記排ガス流路に沿って設置することを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の内燃機関の排ガス浄化装置において、前記ＣＯ，ＨＣ浄化触媒が、無機化合物からなる多孔質担体と、当該多孔質担体上に担持された触媒活性成分とを有し、前記多孔質担体は、Ａｌ，Ｃｅ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｚｒから選ばれた少なくとも１種を含み、前記触媒活性成分は、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ａｕ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ｏｓから選ばれた少なくとも１種を含むことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の内燃機関の排ガス浄化装置において、前記ＮＯｘ浄化触媒を通過した排ガスの温度を、前記Ｉｒ含有触媒の活性を回復するに必要な温度まで低減させる手段を備えることを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の内燃機関の排ガス浄化装置において、前記ＮＯｘ浄化触媒に流入する排ガスのＨＣ濃度を低下することにより、前記ＮＯｘ浄化触媒のＮＯｘ浄化性能を回復させる手段を備えることを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
請求項８に記載の内燃機関の排ガス浄化装置において、前記ＮＯｘ浄化触媒へ流入させる排ガスの温度を、３５０℃以上５５０℃以下にすることを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の内燃機関の排ガス浄化装置において、前記ＮＯｘ浄化触媒に流入する排ガスは、常にＣＯ及びＨＣの酸化反応における化学量論量よりも過剰な酸素を含むことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
ＣＯ及びＨＣの酸化反応における化学量論量よりも過剰な酸素を含む排ガスを、ＣＯ，ＨＣ浄化触媒に接触させ、次いで、前記ＣＯ，ＨＣ浄化触媒を通過した排ガスを、ゼオライト成分を含有するＮＯｘ浄化触媒に接触させた後に、Ｉｒ含有触媒に接触させることを特徴とする排ガス浄化方法。
無機化合物からなる多孔質担体と、当該多孔質担体上に担持された触媒活性成分とを有し、前記多孔質単体は、Ａｌ，Ｃｅ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｚｒから選択される少なくとも１種を含み、前記触媒活性成分は、Ｉｒと、Ｎｂ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ａｕから選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化触媒。