JP2016079912A - Exhaust emission control system and emission control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの排気ガス浄化装置及び浄化方法に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification device and a purification method for an engine.
ディーゼルエンジンやリーンバーンガソリンエンジンから排出される排気ガスにはNOx(窒素酸化物)とパティキュレートが含まれている。このNOx及び/又はパティキュレートを処理するために、従来より種々の提案がなされている。 NOx (nitrogen oxide) and particulates are contained in exhaust gas discharged from diesel engines and lean burn gasoline engines. Conventionally, various proposals have been made to process this NOx and / or particulates.
特許文献1にNOxを還元浄化する装置の一例が記載されている。その浄化装置は、触媒から製造された多孔質フィルタを備え、該フィルタに排気ガス流通路が形成されている。還元剤としてNH3又は炭化水素が当該フィルタに供給されてNOxが選択還元浄化される。触媒としては、一般式AaBbO4をもつスピネルが採用され、このスピネルがPd、Pt、Rh等の触媒活性元素を有することが好ましいとされている。
特許文献2には、パティキュレートフィルタにパティキュレート酸化触媒を担持することが記載されている。その酸化触媒としては、Ce及びYを除く希土類金属を含有するZr系複合酸化物や、Ceを除く希土類金属又はアルカリ土類金属を含有するCe系複合酸化物が採用される。Zr系複合酸化物及びCe系複合酸化物のいずれにもPtが担持される。特許文献3には、Pt担持アルミナとCeZr系複合酸化物とZrNd系複合酸化物とを含有する触媒付パティキュレートフィルタについて記載されている。特許文献2,3に記載された触媒では、複合酸化物から放出される活性な酸素によって、パティキュレートの燃焼が促進される。
特許文献4には、所定の粒径分布をもつ粒状材料を担持させたパティキュレートフィルタ触媒が記載されている。その粒状材料としては、アルミナ、ジルコニア、チタニア、シリカ、ゼオライト、アルカリ金属の酸化物、マグネシアスピネル、マグネシアなどのアルカリ土類金属の酸化物、ランタナ,ネオジアなどの希土類元素の酸化物などの無機セラミックスが挙げられている。粒状材料は、NOxの吸収還元能を付与するために、アルカリ金属元素及び/又はアルカリ土類金属元素を含有することが好ましいとされている。但し、この文献4には、アルカリ土類金属を含有する粒状材料の具体例の開示はない。
特許文献1のようにNOxの浄化にNH3を還元剤とするSCR触媒を採用するときは、過剰のNH3が大気中に排出されることを防止するために、SCR触媒よりも排気ガス流れ方向の下流側にNH3酸化触媒が設けられている。そうすると、排気ガス中のNOx及びパティキュレートを処理するためには、触媒付フィルタ、SCR触媒及びNH3酸化触媒を排気ガス流れ方向に順に並べる必要がある。そのため、排気ガス浄化装置全体が大掛かりになり、そのレイアウトも難しくなる。
When an SCR catalyst using NH 3 as a reducing agent is employed for NOx purification as in
また、フィルタを効率良く再生(捕集されたパティキュレートの燃焼除去)するためには、そのフィルタよりも上流側に酸化触媒を設け、この酸化触媒での反応熱を利用してフィルタの温度を上昇させることが望ましい。その場合、排気ガス浄化装置全体がさらに大掛かりになる。 In addition, in order to efficiently regenerate the filter (combustion removal of the collected particulates), an oxidation catalyst is provided on the upstream side of the filter, and the temperature of the filter is adjusted using the heat of reaction in this oxidation catalyst. It is desirable to raise it. In that case, the entire exhaust gas purification device becomes even larger.
そこで、本発明者は、浄化装置の大型化問題に対策するべく、また、SCR触媒をできるだけエンジン排気ガス温度が高い位置で機能させることを目的として、パティキュレートフィルタとSCR触媒の一体化を図ること、つまり、フィルタにSCR触媒を担持させることを検討した。しかし、SCR触媒は還元触媒であるところ、フィルタにはパティキュレートを燃焼させるための酸化触媒も担持させる必要がある。その場合、酸化触媒と還元触媒はその機能が相反することから、パティキュレートの酸化燃焼とNOxの還元浄化の両立性が問題になる。すなわち、SCR触媒に供給されるべきNOx浄化用の還元剤がパティキュレート燃焼用の酸化触媒で酸化されると、SCR触媒によるNOxの選択還元に支障を来す。 Therefore, the present inventor intends to integrate the particulate filter and the SCR catalyst in order to cope with the problem of increasing the size of the purifier and to make the SCR catalyst function at a position where the engine exhaust gas temperature is as high as possible. That is, it was examined that the SCR catalyst is supported on the filter. However, since the SCR catalyst is a reduction catalyst, the filter must also carry an oxidation catalyst for burning particulates. In that case, since the functions of the oxidation catalyst and the reduction catalyst are contradictory, compatibility between particulate oxidation combustion and NOx reduction purification becomes a problem. That is, when the reducing agent for purifying NOx to be supplied to the SCR catalyst is oxidized by the oxidation catalyst for particulate combustion, it interferes with the selective reduction of NOx by the SCR catalyst.
本発明は、パティキュレートの酸化燃焼とNOxの還元浄化を両立させながら、排気ガス浄化装置のシンプル化を図ることを課題とする。 It is an object of the present invention to simplify an exhaust gas purification device while achieving both oxidation and combustion of particulates and reduction and purification of NOx.
本発明者は、パティキュレートの燃焼についての実験・検討を加えた結果、アルカリ土類金属をフィルタに担持すると、PtやPdのような酸化触媒金属を使用しなくても、パティキュレートが燃焼することを見出し、本発明を完成した。 As a result of experiments and examinations regarding the combustion of particulates, the present inventor burns particulates even when an alkaline earth metal is supported on a filter without using an oxidation catalyst metal such as Pt or Pd. As a result, the present invention has been completed.
すなわち、ここに開示する排気ガス浄化装置は、エンジンから排出される排気ガス中のNOxとパティキュレートの処理に適した装置であって、
上記エンジンの排気ガス通路に、上記パティキュレートを捕集するフィルタが設けられ、該フィルタに、上記NOxを還元剤の存在下で選択的に還元するSCR触媒とアルカリ土類金属が担持されていることを特徴とする。
That is, the exhaust gas purification device disclosed herein is a device suitable for processing NOx and particulates in exhaust gas discharged from an engine,
A filter for collecting the particulates is provided in the exhaust gas passage of the engine, and the SCR catalyst for selectively reducing the NOx in the presence of a reducing agent and an alkaline earth metal are supported on the filter. It is characterized by that.
この構成によれば、排気ガス中のNOxはフィルタに担持されているアルカリ土類金属にトラップ(吸蔵)され、アルカリ土類金属の硝酸塩が生成する。フィルタの温度が上昇すると、その硝酸塩の熱分解によって活性な酸素が放出される。この活性な酸素が酸化剤となってフィルタに捕集されているパティキュレートが燃焼する。この場合、活性な酸素の働きによって、PtやPdのような触媒貴金属が存在しなくても、パティキュレートの燃焼が進む。 According to this configuration, NOx in the exhaust gas is trapped (occluded) by the alkaline earth metal supported on the filter, and alkaline earth metal nitrate is generated. As the temperature of the filter rises, active oxygen is released by thermal decomposition of the nitrate. The active oxygen becomes an oxidizing agent and the particulates collected in the filter burn. In this case, the combustion of the particulates is advanced by the action of active oxygen even if no catalytic noble metal such as Pt or Pd is present.
フィルタに還元剤が供給されると、その還元剤の存在下で排気ガス中のNOxがSCR触媒によって還元浄化される。フィルタに担持されているアルカリ土類金属は、上述の如くパティキュレートの燃焼に働くものの、それ自体には還元剤を酸化させるような酸化触媒機能はない。従って、フィルタに供給される還元剤は、アルカリ土類金属によって酸化されることなく、SCR触媒によるNOxの選択還元に供されることになる。 When a reducing agent is supplied to the filter, NOx in the exhaust gas is reduced and purified by the SCR catalyst in the presence of the reducing agent. Although the alkaline earth metal supported on the filter acts on the combustion of the particulates as described above, the alkaline earth metal itself does not have an oxidation catalyst function for oxidizing the reducing agent. Therefore, the reducing agent supplied to the filter is used for selective reduction of NOx by the SCR catalyst without being oxidized by the alkaline earth metal.
このように、本発明によれば、パティキュレートの燃焼にアルカリ土類金属を用いるから、パティキュレートの燃焼とSCR触媒によるNOxの選択還元が両立することになる。 As described above, according to the present invention, since the alkaline earth metal is used for burning the particulates, the burning of the particulates and the selective reduction of NOx by the SCR catalyst are compatible.
そうして、パティキュレート捕集用のフィルタにSCR触媒を担持させたから、すなわち、フィルタとSCR触媒を一体化させたから、SCR触媒専用の担体を別途設ける必要がなくなり、排気ガス浄化装置がシンプルになり、排気ガス通路へのレイアウトが容易になる。 Then, since the SCR catalyst is supported on the particulate collection filter, that is, the filter and the SCR catalyst are integrated, it is not necessary to separately provide a carrier dedicated to the SCR catalyst, and the exhaust gas purification device is simplified. Therefore, the layout to the exhaust gas passage becomes easy.
ここに、フィルタに供給される還元剤がSCR触媒によるNOxの選択還元に使われる前に酸化されることがないように、フィルタにはPt及びPdのいずれも担持しないことが好ましい。 Here, it is preferable that neither Pt nor Pd is supported on the filter so that the reducing agent supplied to the filter is not oxidized before being used for the selective reduction of NOx by the SCR catalyst.
本発明の好ましい態様では、上記排気ガス通路における上記フィルタよりも排気ガス流れ方向の上流側に、Pt担持アルミナを含有する酸化触媒が配置されている。 In a preferred aspect of the present invention, an oxidation catalyst containing Pt-supported alumina is disposed upstream of the filter in the exhaust gas passage in the exhaust gas flow direction.
これによれば、エンジンの排気ガスにはNOが比較的多く含まれるところ、このNOを酸化触媒によってアルカリ土類金属にトラップされ易いNO2に酸化させてフィルタに供給することができる。これにより、アルカリ土類金属によるNOxのトラップが効率良く進み、パティキュレートの燃焼に有利になる。 According to this, when the engine exhaust gas contains a relatively large amount of NO, the NO can be oxidized to NO 2 that is easily trapped by the alkaline earth metal by the oxidation catalyst and supplied to the filter. As a result, trapping of NOx by alkaline earth metal proceeds efficiently, which is advantageous for particulate combustion.
本発明の好ましい態様では、上記フィルタには、さらに、Ce以外の希土類金属及びZrを含有するZr系複合酸化物が担持されていて、該Zr系複合酸化物に上記アルカリ土類金属が担持されている。 In a preferred embodiment of the present invention, the filter further supports a rare earth metal other than Ce and a Zr composite oxide containing Zr, and the alkaline earth metal is supported on the Zr composite oxide. ing.
これにより、Zr系複合酸化物がアルカリ土類金属のサポート材となって、アルカリ土類金属をフィルタに高分散で担持することができる。そして、Zr系複合酸化物はその酸素イオン伝導性によって活性な酸素を放出するから、パティキュレートの燃焼が促進される。 Accordingly, the Zr-based composite oxide becomes a support material for the alkaline earth metal, and the alkaline earth metal can be supported on the filter with high dispersion. Since the Zr-based composite oxide releases active oxygen due to its oxygen ion conductivity, the combustion of particulates is promoted.
本発明の好ましい態様では、上記SCR触媒に上記還元剤としてNH3を供給するべくNH3又はNH3前駆体としての尿素を上記排気ガス通路に注入する注入手段を備え、
上記排気ガス通路における上記フィルタよりも排気ガス流れ方向の下流側に、NH3及び/又はその誘導体を酸化するためのNH3酸化触媒が配置されている。
In a preferred aspect of the present invention, the apparatus comprises an injection means for injecting NH 3 or urea as an NH 3 precursor into the exhaust gas passage so as to supply NH 3 as the reducing agent to the SCR catalyst,
An NH 3 oxidation catalyst for oxidizing NH 3 and / or a derivative thereof is disposed downstream of the filter in the exhaust gas passage in the exhaust gas flow direction.
SCR触媒によるNOxの選択還元において、還元剤としてNH3を用いたとき、NOxの選択還元に使われなかったNH3が大気中に排出されると異臭を放つ。そこで、フィルタよりも排気ガス流れ方向の下流側にNH3酸化触媒を配置し、NH3及び/又はその誘導体を酸化するものである。 In the selective reduction of NOx by the SCR catalyst, when NH 3 is used as a reducing agent, an unpleasant odor is emitted when NH 3 that has not been used for selective reduction of NOx is discharged into the atmosphere. Therefore, an NH 3 oxidation catalyst is disposed downstream of the filter in the exhaust gas flow direction to oxidize NH 3 and / or a derivative thereof.
本発明の好ましい態様では、上記SCR触媒に上記還元剤としてNH3を供給するべくNH3又はNH3前駆体としての尿素を上記排気ガス通路に注入する注入手段を備え、
上記フィルタにおける排気ガス流れ方向の下流部に、NH3及び/又はその誘導体を酸化するためのNH3酸化触媒が担持されている。
In a preferred aspect of the present invention, the apparatus comprises an injection means for injecting NH 3 or urea as an NH 3 precursor into the exhaust gas passage so as to supply NH 3 as the reducing agent to the SCR catalyst,
An NH 3 oxidation catalyst for oxidizing NH 3 and / or a derivative thereof is supported on the downstream portion of the filter in the exhaust gas flow direction.
すなわち、NH3酸化触媒をフィルタにおける排気ガス流れ方向の下流部に担持することにより、NH3酸化触媒専用の担体を別途設ける必要がなくなる。これは、いわば、フィルタとSCR触媒とNH3酸化触媒を一体化するという構成である。これにより、排気ガス浄化装置がシンプルになり、排気ガス通路へのレイアウトが容易になる。 That is, by carrying the NH 3 oxidation catalyst in the downstream portion of the exhaust gas flow direction in the filter, there is no need to separately provide a NH 3 oxidation catalyst dedicated carrier. In other words, the filter, the SCR catalyst, and the NH 3 oxidation catalyst are integrated. This simplifies the exhaust gas purification device and facilitates layout to the exhaust gas passage.
また、ここに開示する排気ガス浄化方法は、エンジンから排出される排気ガス中のNOxとパティキュレートを処理する方法であって、
上記エンジンの排気ガス通路に、上記NOxを還元剤の存在下で選択的に還元するSCR触媒とアルカリ土類金属を担持し、Pt及びPdのいずれも含有しないパティキュレート捕集用フィルタと、酸化触媒とを、前者が後者よりも排気ガス流れ方向の下流側に位置するように配置し、
上記フィルタのパティキュレート捕集量が所定値に達していないときに、上記排気ガス中のNOを上記酸化触媒によってNO2に酸化し、該NO2を上記フィルタのアルカリ土類金属にトラップさせるステップと、
上記フィルタのパティキュレート捕集量が所定値に達していないときであって、上記排気ガスの温度が所定値以上であるときに、該排気ガスに還元剤又は還元剤前駆体を注入し、該排気ガス中のNOxを当該還元剤の存在下で上記SCR触媒によって還元浄化するステップと、
上記フィルタのパティキュレート捕集量が所定値に達したときに、上記エンジンの燃焼室に膨張行程又は排気行程で燃料を噴射供給するポスト噴射を実行して排気ガス中のHC及びCOの量を増大させ、該HC及びCOを上記酸化触媒で酸化させ、その反応熱によって温度が上昇した排気ガスを上記フィルタに流入させることにより、該フィルタの温度を上昇させるステップと、
上記フィルタの温度上昇に伴って上記アルカリ土類金属の硝酸塩の分解によって生成する活性な酸素と上記フィルタに捕集されているパティキュレートとを反応させることにより、該パティキュレートを燃焼させて除去することを特徴とする。
The exhaust gas purification method disclosed herein is a method for treating NOx and particulates in exhaust gas exhausted from an engine,
The exhaust gas passage of the engine carries an SCR catalyst that selectively reduces the NOx in the presence of a reducing agent and an alkaline earth metal, and does not contain any of Pt and Pd. The catalyst is arranged so that the former is located downstream of the latter in the exhaust gas flow direction,
A step of oxidizing NO in the exhaust gas to NO 2 by the oxidation catalyst and trapping the NO 2 in the alkaline earth metal of the filter when the particulate collection amount of the filter does not reach a predetermined value When,
When the particulate collection amount of the filter does not reach a predetermined value and the temperature of the exhaust gas is equal to or higher than a predetermined value, a reducing agent or a reducing agent precursor is injected into the exhaust gas, Reducing and purifying NOx in exhaust gas by the SCR catalyst in the presence of the reducing agent;
When the particulate collection amount of the filter reaches a predetermined value, post injection is performed to inject fuel into the combustion chamber of the engine in an expansion stroke or an exhaust stroke, thereby reducing the amounts of HC and CO in the exhaust gas. Increasing the temperature of the filter by increasing, oxidizing the HC and CO with the oxidation catalyst, and allowing the exhaust gas whose temperature has been increased by the reaction heat to flow into the filter;
By reacting active oxygen generated by decomposition of the alkaline earth metal nitrate with the temperature rise of the filter and the particulates collected in the filter, the particulates are burned and removed. It is characterized by that.
この方法によれば、パティキュレートの酸化燃焼とNOxの還元浄化を両立させながら、排気ガス浄化装置のシンプル化を図ることができ、さらに、パティキュレートの燃焼促進にも有利になる。 According to this method, it is possible to simplify the exhaust gas purification device while achieving both the oxidation combustion of particulates and the reduction purification of NOx, and it is advantageous for promoting the combustion of particulates.
ここに、上記フィルタには、さらに、Ce以外の希土類金属及びZrを含有するZr系複合酸化物を担持させておき、該Zr系複合酸化物から活性な酸素を放出させて上記パティキュレートの燃焼を促進することが好ましい。 Here, the filter further supports a rare earth metal other than Ce and a Zr-based composite oxide containing Zr, and releases active oxygen from the Zr-based composite oxide to burn the particulates. It is preferable to promote.
本発明によれば、パティキュレートを捕集するフィルタに、NOxを還元剤の存在下で選択的に還元するSCR触媒とアルカリ土類金属を担持したから、パティキュレートの酸化燃焼とNOxの還元浄化を両立させながら、排気ガス浄化装置のシンプル化を図ることができ、エンジンの排気ガス通路への排気ガス浄化装置のレイアウトも容易になる。 According to the present invention, the filter for collecting particulates carries the SCR catalyst for selectively reducing NOx in the presence of a reducing agent and the alkaline earth metal, so that the particulates are oxidized and burned and NOx is reduced and purified. In addition, the exhaust gas purification device can be simplified while the layout of the exhaust gas purification device in the engine exhaust gas passage is facilitated.
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The following description of the preferred embodiments is merely exemplary in nature and is not intended to limit the invention, its application, or its use.
<排気ガス浄化装置の構成>
図1に示す排気ガス浄化装置はリーンバーンエンジンから排出される5%以上の酸素を含む排気ガス中のNOxとパティキュレート(以下、「PM」という。)の処理が可能な装置である。本例のエンジンはディーゼルエンジンであり、その排気ガス通路1に、酸化触媒(DOC)2、還元剤又は還元剤前駆体の注入手段3、ミキサ4、SCR/フィルタ5及びNH3酸化触媒6が排気ガス流れ方向の上流側から順に配置されている。本明細書では、「上流側」及び「下流側」は排気ガス流れ方向について使用している。この排気ガス浄化装置は、還元剤又は還元剤前駆体を貯留するタンク及び各種センサを備える。それらセンサの信号に基いてエンジンの燃料噴射制御及び注入手段3の制御がECU(Engine Control Unit)によって実行される。
<Configuration of exhaust gas purification device>
The exhaust gas purification device shown in FIG. 1 is a device capable of processing NOx and particulates (hereinafter referred to as “PM”) in exhaust gas containing 5% or more of oxygen discharged from a lean burn engine. The engine of this example is a diesel engine, and an
[酸化触媒について]
酸化触媒2は、排気ガス中のHCをトラップするHCトラップ材と、該HCトラップ材にトラップされたHC、排気ガス中のHC、CO、NOを酸化する触媒成分を含有する。例えば、HCトラップ材としてはゼオライトを採用し、酸化触媒成分としては活性アルミナとOSC材(Ce含有酸化物)の混合物にPt及び/又はPdを担持させた触媒を採用することが好ましい。
[About oxidation catalyst]
The
酸化触媒2は、HCトラップ材を含有するから、排気ガス温度が低いとき(触媒が活性化していないとき)に排気ガス中のHCをトラップしておき、排気ガス温度が高くなったとき(触媒が活性を呈するようになったとき)にHCトラップ材から放出されるHCを酸化浄化することができ、HCが酸化されることなく排出される量を減らすことができる。
Since the
[SCR/フィルタについて]
SCR/フィルタ5は、排気ガス中のPMを捕集するフィルタ本体に、NOxを還元剤の存在下で選択的に還元浄化するためのSCR触媒と、捕集したPMを燃焼させて除去するためのPM燃焼触媒を担持させたものである。SCR/フィルタ5はPt及びPdを含有しない。フィルタ本体は、下流端が閉塞された排気ガス流入通路と、上流端が閉塞された排気ガス流出通路が交互に並行に設けられたハニカム構造をなし、排気ガス流入通路に流入した排気ガスが通路隔壁の細孔を通って隣接する排気ガス流出通路に流出するウォールフロータイプである。フィルタ本体は、コージェライト、SiC、Si3N4、サイアロン、AlTiO3のような無機多孔質材料から形成される。
[About SCR / Filter]
The SCR /
SCR触媒については、本例では、還元剤となるNH3の前駆体として尿素を採用した尿素−SCRを採用している。そのため、タンクには尿素水が貯留される。SCR触媒としては、NH3をトラップするゼオライトに、NH3を還元剤としてNOxを還元する触媒金属を担持させた触媒成分を採用することが好ましい。NOx還元用の触媒金属としては、Fe、Ti、V、W等が好ましく、NH3をNOxに酸化し易いPtやPdの使用は好ましくない。なお、SCR触媒は、フィルタ担体1Lあたり60g以上110g以下含まれていることが好ましい。 As for the SCR catalyst, in this example, urea-SCR employing urea as a precursor of NH 3 serving as a reducing agent is employed. Therefore, urea water is stored in the tank. The SCR catalyst, the zeolite to trap NH 3, it is preferable to employ a catalyst component obtained by supporting a catalytic metal to reduce NOx and NH 3 as a reducing agent. As the catalyst metal for NOx reduction, Fe, Ti, V, W, and the like are preferable, and it is not preferable to use Pt or Pd that easily oxidizes NH 3 to NOx. The SCR catalyst is preferably contained in an amount of 60 g to 110 g per liter of the filter carrier.
PM燃焼触媒としては、Zr系複合酸化物にアルカリ土類金属を担持したものを採用することが好ましく、PtやPdのような酸化触媒機能が強い触媒貴金属は含有しない。Zr系複合酸化物は、Zrを主成分として、Ce以外の希土類金属、例えばNd、Pr、La、Ybを含有する複合酸化物である。好ましくは、Zrを主成分として、Ndを含有する複合酸化物であり、特に好ましくは、Ndに加えPrを含有する複合酸化物である。アルカリ土類金属としては、Mg、Ca、Sr及びBaから選択される少なくとも一種を採用することが好ましい。アルカリ土類金属をZr系複合酸化物以外のサポート材、例えば、活性アルミナやRhドープCe系複合酸化物(RhがCe系複合酸化物の結晶格子点又は格子点間にRhが配置された化合物)に担持させるようにしてもよい。ここに、アルカリ土類金属の酢酸塩をフィルタに担持して焼成すると、アルカリ土類金属は炭酸塩となる。このアルカリ土類金属の炭酸塩とNOxの反応によってNOxがアルカリ土類金属の硝酸塩となってフィルタにトラップされる。 As the PM combustion catalyst, it is preferable to employ a catalyst in which an alkaline earth metal is supported on a Zr-based composite oxide, and does not contain a catalytic noble metal having a strong oxidation catalyst function such as Pt or Pd. The Zr-based composite oxide is a composite oxide containing Zr as a main component and a rare earth metal other than Ce, such as Nd, Pr, La, and Yb. A composite oxide containing Nd as a main component and containing Nd is preferable, and a composite oxide containing Pr in addition to Nd is particularly preferable. As the alkaline earth metal, it is preferable to employ at least one selected from Mg, Ca, Sr and Ba. Support materials other than Zr-based composite oxides, such as activated alumina or Rh-doped Ce-based composite oxides (compounds in which Rh is arranged between crystal lattice points or lattice points of Ce-based composite oxides) ). Here, when alkaline earth metal acetate is supported on a filter and fired, the alkaline earth metal becomes carbonate. By the reaction between the alkaline earth metal carbonate and NOx, the NOx becomes an alkaline earth metal nitrate and is trapped in the filter.
[NH3酸化触媒について]
NH3酸化触媒6はNOxと反応することなくSCR触媒を通過する(スリップする)NH3及びその誘導体をトラップして酸化するものであり、それらNH3等のスリップを防止する。NH3酸化触媒6としては、NH3をトラップするゼオライトにPtを担持させたPt担持ゼオライトとOSC(Oxygen Storage capacity)材とをハニカム担体のセル壁に担持させた構成とすることが好ましい。
[About NH 3 oxidation catalyst]
The NH 3 oxidation catalyst 6 traps and oxidizes NH 3 and its derivatives that pass (slip) through the SCR catalyst without reacting with NOx, and prevents the NH 3 and the like from slipping. The NH 3 oxidation catalyst 6 preferably has a structure in which a Pt-supported zeolite in which Pt is supported on zeolite that traps NH 3 and an OSC (Oxygen Storage capacity) material are supported on the cell walls of the honeycomb carrier.
[注入手段について]
注入手段3は、タンクの尿素水を酸化触媒2とミキサ4の間の排気ガス通路1に供給する噴射弁によって構成することができる。ミキサ4は、尿素水を排気ガス通路1内において排気ガス中に拡散させるものである。
[About injection means]
The injection means 3 can be constituted by an injection valve that supplies urea water in the tank to the
[センサについて]
次に排気ガス通路1に配置されている各種センサについて説明する。ミキサ4とSCR/フィルタ5の間には、SCR/フィルタ5に流入する排気ガス温度を検出する温度センサ11が配置されている。この温度センサ11で検出される排気ガス温度に基いて、フィルタを再生するためのポスト噴射量が制御される。すなわち、フィルタの温度を確実にPM燃焼が促進する温度に上昇させるために、当該排気ガス温度が予め設定した温度になるようにポスト噴射量が制御される。ポスト噴射量は、SCR触媒のゼオライトの耐熱性を考慮して、SCR/フィルタ5に流入する排気ガス温度が所定温度以上にならないように、例えば、600℃以上にならないように制御される。
[About sensor]
Next, various sensors arranged in the
SCR/フィルタ5よりも上流側と下流側にはSCR/フィルタ5の上流側と下流側の排気ガスの差圧Δを検出するための圧力センサ12,13が配置されている。上流側の圧力センサ12はミキサ4とSCR/フィルタ5の間に配置され、下流側の圧力センサ13はSCR/フィルタ5とNH3酸化触媒6の間に配置されている。上記差圧Δに基いてSCR/フィルタ5のPM捕集量が算出され、該捕集量が所定値に達したときにポスト噴射が所定噴射時期に実行される。
酸化触媒2と注入手段3の間にはSCR触媒に流入する排気ガスのNOx濃度を検出する上流側NOxセンサ14が配置されている。SCR/フィルタ5とNH3酸化触媒6の間にはSCR/フィルタ5から流出する排気ガスのNOx濃度を検出する下流側NOxセンサ15が配置されている。
An
下流側NOxセンサ15で検出されるNOx濃度が所定値以上であること、並びに温度センサ11で検出される排気ガス温度が所定値以上であることが、SCR触媒でNOxを浄化するための注入手段3による尿素水の注入条件となる。
An injection means for purifying NOx with the SCR catalyst that the NOx concentration detected by the
尿素水の注入量は、SCR触媒のゼオライトに吸着されているNH3量及び下流側NOxセンサ15で検出されるNOx濃度に基いて、適切な量になるように制御される。ゼオライトに吸着されているNH3量は、上流側と下流側のNOxセンサ14,15で検出されるNOx濃度及び尿素注入量の履歴に基いて推定される。
The amount of urea water injected is controlled to be an appropriate amount based on the amount of NH 3 adsorbed on the zeolite of the SCR catalyst and the NOx concentration detected by the
そのほかに、排気ガス通路には排気ガスの空燃比を検出するセンサ(図示省略)が設けられている。排気ガスの空燃比はエンジンの運転状態に基いて推定するようにしてもよい。 In addition, a sensor (not shown) for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas is provided in the exhaust gas passage. The air-fuel ratio of the exhaust gas may be estimated based on the operating state of the engine.
<アルカリ土類金属によるPMの燃焼>
Mg、Ca、Sr及びBa各々の炭酸塩を担持した4種類のZr系複合酸化物試料と、それら炭酸塩を担持していないZr系複合酸化物試料を準備した。Zr系複合酸化物に対するアルカリ土類金属の担持量は1質量%である。Zr系複合酸化物としては、組成がZrO2:Nd2O3:Pr2O3=70:12:18(mol%)であるZrNdPr複合酸化物を採用した。各試料については、大気中で800℃で24時間保持するエージング処理を施した。エージング後の各試料とカーボン(カーボンブラック)を試料:カーボン=20:1の質量比で秤量し、めのう乳鉢で1分間混合した(タイトコンタクト条件)。各混合粉末を5mg秤量し、TG−DTA装置に設置した。「10%O2+250ppmNO2/(N2+Ar)」の気流で10℃/分にて昇温試験を行ない、カーボンの燃焼に伴う発熱ピーク時の温度を読み取った。
<PM combustion with alkaline earth metals>
Four types of Zr-based composite oxide samples supporting carbonates of Mg, Ca, Sr, and Ba and Zr-based composite oxide samples not supporting these carbonates were prepared. The amount of alkaline earth metal supported on the Zr-based composite oxide is 1% by mass. As the Zr-based composite oxide, a ZrNdPr composite oxide having a composition of ZrO 2 : Nd 2 O 3 : Pr 2 O 3 = 70: 12: 18 (mol%) was employed. About each sample, the aging process hold | maintained at 800 degreeC for 24 hours in air | atmosphere was performed. Each sample after aging and carbon (carbon black) were weighed at a mass ratio of sample: carbon = 20: 1 and mixed for 1 minute in an agate mortar (tight contact condition). 5 mg of each mixed powder was weighed and placed in a TG-DTA apparatus. A temperature increase test was performed at 10 ° C./min with an air flow of “10% O 2 +250 ppm NO 2 / (N 2 + Ar)”, and the temperature at the exothermic peak accompanying carbon combustion was read.
結果を図2に示す。アルカリ土類金属を担持した試料はアルカリ土類金属非担持の試料よりもDTAピークトップ温度が低くなっており、アルカリ土類金属の担持によってPMの燃焼性が良くなることがわかる。DTAピークトップ温度は、Mg→Sr→Ba→Caの順で低くなっており、Caを担持させたときにPMの燃焼開始温度が最も低くなることがわかる。 The results are shown in FIG. The sample carrying the alkaline earth metal has a lower DTA peak top temperature than the sample not carrying the alkaline earth metal, and it can be seen that the PM combustibility is improved by loading the alkaline earth metal. The DTA peak top temperature is lower in the order of Mg → Sr → Ba → Ca, and it can be seen that the PM combustion start temperature is lowest when Ca is supported.
<Zr系複合酸化物によるPMの燃焼>
Zr系複合酸化物についても次に述べる方法でカーボン燃焼性能を評価した。Zr系複合酸化物粉末について、大気中で800℃で24時間保持するエージング処理を施した。エージング後のZr系複合酸化物粉末とカーボンブラックを、めのう乳鉢で1分間混合(タイトコンタクト、Zr系複合酸化物粉末:カーボンブラック=4:1(質量比))する。そして、5mg秤量した混合粉末を、アルミナパンを用いてDTA装置に設置し、20%O2/N2+500ppmNO2気流中(全流量100cc/分)10℃/分にて昇温試験を行った。リファレンスは市販のα−アルミナ粉末を使用した。カーボン燃焼に伴う発熱ピーク時の温度(DTAピークトップ温度)から、Zr系複合酸化物のPMの燃焼に及ぼす影響を評価した。
<Combustion of PM by Zr-based complex oxide>
The carbon combustion performance of the Zr-based composite oxide was also evaluated by the following method. The Zr-based composite oxide powder was subjected to an aging treatment that was held at 800 ° C. for 24 hours in the air. The aged Zr-based composite oxide powder and carbon black are mixed for 1 minute in an agate mortar (tight contact, Zr-based composite oxide powder: carbon black = 4: 1 (mass ratio)). Then, 5 mg of the mixed powder weighed was placed in a DTA apparatus using an alumina pan, and a temperature rise test was performed at 10 ° C./min in a 20% O 2 / N 2 +500 ppm NO 2 stream (
表1及び図3に、種々のZr系複合酸化物についての組成とDTAピークトップ温度との関係を示す。 Table 1 and FIG. 3 show the relationship between the composition and the DTA peak top temperature for various Zr-based composite oxides.
供試材1は、添加元素を含有しないZr酸化物、すなわちZrO2である。ZrO2では、DTAピークトップ温度は486.5℃であり、図3に示すように、添加元素を含有するZr系複合酸化物よりもDTAピークトップ温度が高いことが判る。
The
ここで、DTAピークトップ温度が高い程、PMの燃焼に高い排気ガス温度が必要になるため、PM燃焼に伴う熱負荷が増大すると共に、フィルタの劣化を早めてしまう。従って、ピークトップ温度が低い程、PM燃焼もより低温で開始することができ、フィルタの劣化を抑える上でも好ましい。 Here, the higher the DTA peak top temperature, the higher the exhaust gas temperature required for PM combustion. This increases the heat load associated with PM combustion and accelerates the deterioration of the filter. Therefore, the lower the peak top temperature, the more the PM combustion can be started at a lower temperature, which is preferable for suppressing the deterioration of the filter.
供試材1のZrO2に対し、Ce以外の希土類金属を含有するZr系複合酸化物(供試材2〜26)は、図3に示すようにDTAピークトップ温度が低くなり、上述の点で好ましいことが判る。この中でも、Ndを含有するもの(供試材2〜15)は特に好ましい。さらにNdに加え、Prを含有するもの(供試材5〜15)、特にNd及びPrをNd2O3及びPr2O3換算で、共に12mol%以上含有するもの(供試材8〜15)が好ましいことが判る。
As shown in FIG. 3, the Zr-based composite oxide containing the rare earth metal other than Ce (
これは、ZrO2に比べ、Nd及びPrが添加されることにより、酸素イオン伝導性が高まり、フィルタ再生時に活性な酸素の放出量が多くなるためと考えられる。 This is probably because oxygen ion conductivity is increased by adding Nd and Pr as compared to ZrO 2 , and the amount of active oxygen released during filter regeneration is increased.
また、図3に示すように、Zr系複合酸化物のうち、Ndは含まないが、Prに加え、Y又はYbを含有するもの(供試材25,26)もDTAピークトップ温度が低いことが判る。従って、これらのZr系複合酸化物も好ましくSCR/フィルタ5に担持させることができる。
Further, as shown in FIG. 3, among the Zr-based composite oxides, Nd is not included, but those containing Y or Yb in addition to Pr (
ここで、表1に示すZr系複合酸化物には、Pt及びPdのいずれも担持されていない。これは、SCR/フィルタ5は、SCR触媒としてNOxの選択還元にも使用されるため、Pt及びPdを担持することが不適切であることによる。しかし、表1に示すZr系複合酸化物は、Pt及びPdを担持していなくても、良好なPM燃焼性能を示すことが上述のごとく明らかとなった。これは、活性な酸素の活性が高いことから、PtやPdのような触媒貴金属が存在しなくても、PM燃焼が進むと考えられる。
Here, neither Pt nor Pd is supported on the Zr-based composite oxide shown in Table 1. This is because the SCR /
(Zr系複合酸化物の耐久性)
表1に示す供試材9(ZrO2−12mol%Nd2O3−18mol%Pr2O3)について、大気中800℃で24時間のエージング処理を施し、その前後のTG−DTA熱分析結果から、供試材9の熱安定性を評価した。供試材の調整方法及び測定方法は、上述のDTA熱分析と同じであり、カーボン燃焼に伴う評価試料の重量減少速度を調べた。図4に結果を示す。
(Durability of Zr complex oxide)
For Table 1 shows test piece 9 (ZrO2-12mol% Nd 2 O 3 -18mol% Pr 2 O 3), subjected to an aging treatment for 24 hours at 800 ° C. in air from its TG-DTA thermal analysis results before and after The thermal stability of the
図4において、実線はエージング処理前、破線はエージング処理後の測定結果を示している。図4に示すように、エージング処理前後において、測定結果はほとんど変化がないことが判る。これは、フィルタ再生時に高温の排気ガスを流入させ、PMを燃焼させた場合でも、供試材9はほとんど劣化しないことを意味する。従って、例えば供試材9を担持したフィルタは、PMフィルタとして高い耐久性を示すと考えられる。
In FIG. 4, the solid line indicates the measurement result before the aging process, and the broken line indicates the measurement result after the aging process. As shown in FIG. 4, it can be seen that the measurement results hardly change before and after the aging treatment. This means that even when high-temperature exhaust gas is introduced during filter regeneration and PM is burned, the
<アルカリ土類金属及びZr系複合酸化物の担持量>
上記アルカリ土類金属はフィルタ1Lあたり0.01g以上0.12g以下含まれていることが好ましい。上記Zr系複合酸化物は、フィルタ1Lあたり10g以上60g以下含まれていることが好ましい。
<Supported amount of alkaline earth metal and Zr-based composite oxide>
The alkaline earth metal is preferably contained in an amount of 0.01 to 0.12 g per liter of filter. The Zr-based composite oxide is preferably contained in an amount of 10 g to 60 g per liter of filter.
<排気ガスの浄化>
[SCR/フィルタ5によるNOxトラップ・PM捕集]
排気ガスの空燃比がリーンであるとき、排気ガス中のNOxがSCR/フィルタ5のアルカリ土類金属にトラップされ、PMはフィルタに捕集される。酸化触媒2が活性になっているときは、排気ガス中のNOが酸化触媒2において排気ガス中のO2と反応してNO2に酸化される。そのため、SCR/フィルタ5のアルカリ土類金属にNOxが効率良くトラップされてアルカリ土類金属の硝酸塩が生成する。アルカリ土類金属として例えばBaを採用したときは、NO2は、酸素の存在下、BaCO3と反応してトラップされる。すなわち、NO2はNO3 −となってBaに結合することにより、Ba(NO3)2が生成し、BaCO3からCO2が脱離して放出される。
<Purification of exhaust gas>
[NOx trap and PM collection by SCR / filter 5]
When the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, NOx in the exhaust gas is trapped by the alkaline earth metal of the SCR /
[SCR/フィルタ5におけるPM燃焼]
排気ガスの空燃比がリーンである状態において、SCR/フィルタ5の上流側と下流側の排気ガスの差圧Δに基いてフィルタのPM捕集量が所定値に達したことが検出されたときに、SCR/フィルタ5に流入する排気ガス温度に基いてポスト噴射が実行される。これにより、フィルタに捕集されているPMが燃焼して除去され、該フィルタのPM捕集能が回復する(フィルタの再生)。以下、具体的に説明する。
[PM combustion in SCR / filter 5]
When it is detected that the PM collection amount of the filter has reached a predetermined value based on the differential pressure Δ between the exhaust gas upstream and downstream of the SCR /
ポスト噴射により、エンジン1から排出される排気ガス中のHC及びCOが多くなる。そのHC及びCOは、酸化触媒2において、排気ガス中の酸素と反応する。これにより、CO2及びH2Oが生成して排出される。このときに発生する酸化反応熱によってSCR/フィルタ5に流入する排気ガス温度が上昇する。これに伴って、SCR/フィルタ5の温度が上昇し、PM燃焼速度が大幅に向上する。
Post injection increases HC and CO in the exhaust gas discharged from the
SCR/フィルタ5の温度上昇に伴って、アルカリ土類金属の硝酸塩(Ba(NO3)2)が熱分解して活性な酸素が放出される。また、PM燃焼触媒を構成するZr系複合酸化物から活性な酸素が放出される。そして、この活性な酸素が酸化剤となってPMの燃焼が進む。すなわち、PMと活性な酸素とが反応する。
As the temperature of the SCR /
また、酸化触媒2によって、排気ガス中のNOが排気ガス中の酸素(O2)と反応してNO2が生成し、このNO2が排気ガス中の酸素(O2)と共に酸化剤としてSCR/フィルタ5に供給される。そのため、PMの燃焼が促進される。PMは酸素やNO2と反応によってCO2となって排出される。
Further, SCR by the
[SCR/フィルタ5のSCR触媒によるNOx選択還元]
フィルタのPM捕集量が所定値に達していないとき、SCR/フィルタ5から流出する排気ガスのNOx濃度が所定値以上であること、並びにSCR/フィルタ5に流入する排気ガス温度が所定値(例えば200℃)以上であることを条件として、必要に応じて、SCR触媒によるNOxの選択還元が実行される。すなわち、注入手段3によって尿素水が排気ガス通路1に注入され、その尿素の熱分解及び加水分解によってNH3(還元剤)が生成し、SCR触媒のゼオライトに吸着される。SCR/フィルタ5に流入するNOx(NO,NO2)は、ゼオライトに吸着されたNH3によってN2に還元浄化され、そのときに生成するH2Oと共に排出される。
[NOx selective reduction of SCR /
When the PM collection amount of the filter does not reach the predetermined value, the NOx concentration of the exhaust gas flowing out from the SCR /
ここに、SCR/フィルタ5はPt及びPdを含有しないから、NH3(還元剤)が、ゼオライトに吸着される前に或いはNOxの還元に使用される前に、排気ガス中の酸素によって酸化されることが避けられる。よって、フィルタに担持したSCR触媒がNOxの還元浄化に有効に働くことになる。
Here, since the SCR /
[NH3酸化触媒6によるNH3等の酸化]
NOxと反応することなくSCR触媒を通過するNH3及びその誘導体はNH3酸化触媒6のゼオライトにトラップされる。よって、NH3及びその誘導体が大気中に排出することが防止される。ゼオライトにトラップされたNH3及びその誘導体は、ゼオライトの温度が高くなったときに脱離してPt触媒によって酸化されて排出される。本実施形態では、フィルタ再生時の熱によってNH3酸化触媒6のゼオライトの温度が高くなり、NH3がゼオライトから脱離する。
[Oxidation of NH 3 etc. by NH 3 oxidation catalyst 6]
NH 3 and its derivatives passing through the SCR catalyst without reacting with NOx are trapped in the zeolite of the NH 3 oxidation catalyst 6. Thus, NH 3 and its derivatives are prevented from being discharged into the atmosphere. NH 3 and its derivative trapped in the zeolite are desorbed and oxidized by the Pt catalyst and discharged when the temperature of the zeolite rises. In the present embodiment, the temperature of the zeolite of the NH 3 oxidation catalyst 6 increases due to heat during filter regeneration, and NH 3 is desorbed from the zeolite.
<フィルタにおけるPM燃焼触媒とSCR触媒の担持形態>
PM燃焼触媒とSCR触媒は、フィルタ本体に対して次のA、B及びCから選ばれる少なくとも一つの形態で担持することができる。
A 図5(a)及び(b)に示すように、PM燃焼触媒21とSCR触媒22がフィルタ本体23の排気ガス通路(排気ガス流入通路、排気ガス流出通路及び通路隔壁に形成された細孔)を形成する壁面に、一方が排気ガス流れ方向の上流側に、他方が下流側に配置されるように担持されている。
B 図5(c)及び(d)に示すように、PM燃焼触媒21とSCR触媒22がフィルタ本体23の上記壁面に、一方が他方よりも排気ガスが通る空間側に配置されるように層状に担持されている。
C PM燃焼触媒とSCR触媒が混合してフィルタ本体の上記壁面に担持されている。
<Support form of PM combustion catalyst and SCR catalyst in filter>
The PM combustion catalyst and the SCR catalyst can be supported on the filter body in at least one form selected from the following A, B, and C.
A As shown in FIGS. 5A and 5B, the
B As shown in FIGS. 5 (c) and 5 (d), the
C PM combustion catalyst and SCR catalyst are mixed and supported on the wall surface of the filter body.
[担持形態A]
図5(a)に示す担持形態では、PM燃焼触媒21が上流側に、SCR触媒22が下流側に配置されている。同図(b)に示す担持形態では、SCR触媒22が上流側に、PM燃焼触媒21が下流側に配置されている。
[Supported form A]
5A, the
好ましいのはSCR触媒22を上流側に配置した図5(b)に示す担持形態である。この担持形態であれば、SCR触媒22を担持した上流側では、PM24との反応によるNO2の消費がないため、SCR触媒上でのNH3によるNOx浄化反応が最も効率的に進むNO:NO2=1:1の排気ガス条件に近づきやすく、高いNOx浄化率が期待できる。また、上流側の方が温度が高いため、PM燃焼性能が比較的低いSCR触媒22上においてもPMが燃焼することが期待される。また、上流側のSCR触媒22にはNO2をトラップする機能がないため、SCR反応がないときのNO2を下流側のPM燃焼触媒21のアルカリ土類金属にトラップして溜めることができ、フィルタを再生するときに、アルカリ土類金属の硝酸塩の分解で生じる活性な酸素によるPM24の燃焼に有利になる。
The support form shown in FIG. 5B is preferred in which the
[担持形態B]
図5(c)に示す担持形態では、PM燃焼触媒21が上側、すなわち、排気ガスが通る空間側に、SCR触媒22が下側に配置されている。同図(d)に示す担持形態では、SCR触媒22が上側に、PM燃焼触媒21が下側に配置されている。
[Supported form B]
5C, the
好ましいのはPM燃焼触媒21を上側に配置した図5(c)に示す担持形態である。この担持形態であれば、PM燃焼触媒21とPM24の接触が良好になり、PMの燃焼が進み易い。また、PM燃焼触媒21上のPM24が燃焼除去され易いため、排気ガス中のNOxが下側のSCR触媒22に拡散し易い。従って、NOxの選択還元に有利になる。
The support form shown in FIG. 5C in which the
<SCR触媒・NH3酸化触媒・フィルタ一体型>
上記実施形態は、SCR/フィルタ5とは別個独立のNH3酸化触媒6を備えているが、図6に示すように、SCR/フィルタ5の排気ガス流れ方向の下流部にNH3酸化触媒25を担持してもよい。図6に示す例では、フィルタ本体23の上流部に、PM燃焼触媒21が上側になり、SCR触媒22が下側になるように、同触媒21,22を担持し(図5(c)の担持形態)、フィルタ本体23の下流部にNH3酸化触媒25を担持している。これにより、NH3酸化触媒専用の担体を別途設ける必要がなくなり、そのため、排気ガス浄化装置がシンプルになり、排気ガス通路へのレイアウトが容易になる。
<SCR catalyst / NH 3 oxidation catalyst / filter integrated type>
The above embodiment includes the NH 3 oxidation catalyst 6 independent of the SCR /
なお、図5(b)の担持形態において、その下流部をPM燃焼触媒とNH3酸化触媒の2層構造とし、PM燃焼触媒をNH3酸化触媒の上側(排気ガスが通る空間側)に配置するようにしてもよい。或いは、図5(b)の担持形態において、その下流部をPM燃焼触媒とNH3酸化触媒の混合層としてもよい。 Note that, in supported form in FIG. 5 (b), and the downstream portion has a two-layer structure of the PM combustion catalyst and NH 3 oxidation catalyst arranged PM combustion catalyst in the upper (space side where the exhaust gas passes) of the NH 3 oxidation catalyst You may make it do. Alternatively, in the carrying form of FIG. 5B, the downstream portion may be a mixed layer of PM combustion catalyst and NH 3 oxidation catalyst.
1 エンジンの排気ガス通路
2 酸化触媒
3 注入手段
4 ミキサ
5 SCR/フィルタ
6 NH3酸化触媒
21 PM燃焼触媒
22 SCR触媒
23 フィルタ本体
1 Engine
Claims (8)
上記エンジンの排気ガス通路に、上記パティキュレートを捕集するフィルタが設けられ、該フィルタに、上記NOxを還元剤の存在下で選択的に還元するSCR触媒とアルカリ土類金属が担持されていることを特徴とする排気ガス浄化装置。 An exhaust gas purification device capable of treating NOx and particulates in exhaust gas discharged from an engine,
A filter for collecting the particulates is provided in the exhaust gas passage of the engine, and the SCR catalyst for selectively reducing the NOx in the presence of a reducing agent and an alkaline earth metal are supported on the filter. An exhaust gas purification apparatus characterized by the above.
上記フィルタにはPt及びPdのいずれも担持されていないことを特徴とする排気ガス浄化装置。 In claim 1,
An exhaust gas purifying apparatus, wherein neither Pt nor Pd is supported on the filter.
上記排気ガス通路における上記フィルタよりも排気ガス流れ方向の上流側に、Pt担持アルミナを含有する酸化触媒が配置されていることを特徴とする排気ガス浄化装置。 In claim 1 or claim 2,
An exhaust gas purification apparatus, wherein an oxidation catalyst containing Pt-supported alumina is disposed upstream of the filter in the exhaust gas passage in the exhaust gas flow direction.
上記フィルタには、さらに、Ce以外の希土類金属及びZrを含有するZr系複合酸化物が担持されていて、該Zr系複合酸化物に上記アルカリ土類金属が担持されていることを特徴とする排気ガス浄化装置。 In any one of Claim 1 thru | or 3,
The filter further comprises a rare earth metal other than Ce and a Zr composite oxide containing Zr, and the alkaline earth metal is supported on the Zr composite oxide. Exhaust gas purification device.
上記SCR触媒に上記還元剤としてNH3を供給するべくNH3又はNH3前駆体としての尿素を上記排気ガス通路に注入する注入手段を備え、
上記排気ガス通路における上記フィルタよりも排気ガス流れ方向の下流側に、NH3及び/又はその誘導体を酸化するためのNH3酸化触媒が配置されていることを特徴とする排気ガス浄化装置。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
Injecting means for injecting NH 3 or urea as an NH 3 precursor into the exhaust gas passage to supply NH 3 as the reducing agent to the SCR catalyst,
An exhaust gas purification device, wherein an NH 3 oxidation catalyst for oxidizing NH 3 and / or a derivative thereof is disposed downstream of the filter in the exhaust gas passage in the exhaust gas flow direction.
上記SCR触媒に上記還元剤としてNH3を供給するべくNH3又はNH3前駆体としての尿素を上記排気ガス通路に注入する注入手段を備え、
上記フィルタにおける排気ガス流れ方向の下流部に、NH3及び/又はその誘導体を酸化するためのNH3酸化触媒が担持されていることを特徴とする排気ガス浄化装置。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
Injecting means for injecting NH 3 or urea as an NH 3 precursor into the exhaust gas passage to supply NH 3 as the reducing agent to the SCR catalyst,
An exhaust gas purifying apparatus, wherein an NH 3 oxidation catalyst for oxidizing NH 3 and / or a derivative thereof is supported at a downstream portion of the filter in the exhaust gas flow direction.
上記エンジンの排気ガス通路に、上記NOxを還元剤の存在下で選択的に還元するSCR触媒とアルカリ土類金属を担持し、Pt及びPdのいずれも含有しないパティキュレート捕集用フィルタと、酸化触媒とを、前者が後者よりも排気ガス流れ方向の下流側に位置するように配置し、
上記フィルタのパティキュレート捕集量が所定値に達していないときに、上記排気ガス中のNOを上記酸化触媒によってNO2に酸化し、該NO2を上記フィルタのアルカリ土類金属にトラップさせるステップと、
上記フィルタのパティキュレート捕集量が所定値に達していないときであって、上記排気ガスの温度が所定値以上であるときに、該排気ガスに還元剤又は還元剤前駆体を注入し、該排気ガス中のNOxを当該還元剤の存在下で上記SCR触媒によって還元浄化するステップと、
上記フィルタのパティキュレート捕集量が所定値に達したときに、上記エンジンの燃焼室に膨張行程又は排気行程で燃料を噴射供給するポスト噴射を実行して排気ガス中のHC及びCOの量を増大させ、該HC及びCOを上記酸化触媒で酸化させ、その反応熱によって温度が上昇した排気ガスを上記フィルタに流入させることにより、該フィルタの温度を上昇させるステップと、
上記フィルタの温度上昇に伴って上記アルカリ土類金属の硝酸塩の分解により生成する活性な酸素と上記フィルタに捕集されているパティキュレートとを反応させることにより、該パティキュレートを燃焼させて除去することを特徴とする排気ガス浄化方法。 An exhaust gas purification method for treating NOx and particulates in exhaust gas discharged from an engine,
The exhaust gas passage of the engine carries an SCR catalyst that selectively reduces the NOx in the presence of a reducing agent and an alkaline earth metal, and does not contain any of Pt and Pd. The catalyst is arranged so that the former is located downstream of the latter in the exhaust gas flow direction,
A step of oxidizing NO in the exhaust gas to NO 2 by the oxidation catalyst and trapping the NO 2 in the alkaline earth metal of the filter when the particulate collection amount of the filter does not reach a predetermined value When,
When the particulate collection amount of the filter does not reach a predetermined value and the temperature of the exhaust gas is equal to or higher than a predetermined value, a reducing agent or a reducing agent precursor is injected into the exhaust gas, Reducing and purifying NOx in exhaust gas by the SCR catalyst in the presence of the reducing agent;
When the particulate collection amount of the filter reaches a predetermined value, post injection is performed to inject fuel into the combustion chamber of the engine in an expansion stroke or an exhaust stroke, thereby reducing the amounts of HC and CO in the exhaust gas. Increasing the temperature of the filter by increasing, oxidizing the HC and CO with the oxidation catalyst, and allowing the exhaust gas whose temperature has been increased by the reaction heat to flow into the filter;
By reacting active oxygen produced by decomposition of the alkaline earth metal nitrate with the temperature rise of the filter and the particulates collected in the filter, the particulates are burned and removed. An exhaust gas purification method characterized by the above.
上記フィルタには、さらに、Ce以外の希土類金属及びZrを含有するZr系複合酸化物を担持させておき、該Zr系複合酸化物から活性な酸素を放出させて上記パティキュレートの燃焼を促進することを特徴とする排気ガス浄化方法。 In claim 7,
The filter further supports a rare earth metal other than Ce and a Zr-based composite oxide containing Zr, and releases active oxygen from the Zr-based composite oxide to promote combustion of the particulates. An exhaust gas purification method characterized by the above.
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