KR101931510B1 - 내연 기관의 배기 정화 장치 - Google Patents

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다카히로 고가와
미치타카 야마구치
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Abstract

퍼티큘레이트 및 H2S에 대하여 우수한 정화 성능을 갖는 저렴한 퍼티큘레이트 연소 촉매를 구비하는 배기 정화 장치를 제공한다. 엔진(2)의 배기관(3)에 마련되며 NSC가 담지된 NOx 정화부(4)와, NOx 정화부(4)의 하류측에 마련되며 포착한 퍼티큘레이트를 연소시키는 퍼티큘레이트 연소 촉매가 담지된 CSF(5)와, NSC에 유입하는 배기를 리치로 제어하는 동시에 NSC를 소정 온도까지 승온함으로써, NSC에 포착된 유황 성분을 탈리시키는 재생 수단으로서의 ECU(7)를 구비하며, 퍼티큘레이트 연소 촉매는, Al2O3 담체에 Ag와 Pd가 합금화된 상태에서 담지되고, Al2O3 담체에 대한 Ag의 담지량이 1.2g/L∼2.5g/L이고, Al2O3 담체에 대한 Pd의 담지량이 0.7g/L 이하이며, Pd의 담지량에 대한 Ag의 담지량의 비율 Ag/Pd가 1.7∼8.3이다.

Description

내연 기관의 배기 정화 장치
본 발명은 내연 기관의 배기 정화 장치에 관한 것이다. 상세하게는, NOx 정화 촉매와 퍼티큘레이트 연소 촉매를 구비하는 내연 기관의 배기 정화 장치에 관한 것이다.
최근, 압축 착화식의 내연 기관(이하,「엔진」이라고 함)에 적용되는 대표적인 배기 정화 장치로서, NOx 정화 촉매(이하,「NSC」이라고 함)와, 퍼티큘레이트 연소 촉매가 담지된 캐털라이즈드·수트·필터(이하,「CSF」라고 함)를 구비하는 장치가 알려져 있다. 이 장치에서는, NSC가 엔진 바로 아래의 배기 통로에 마련되며, CSF가 NSC의 하류측의 배기 통로에 마련된다.
여기서, NSC는, 배기중에 포함되는 CO 및 HC를 산화 정화하며, 또한 배기가 린(lean)일 때에 NOx를 포착한 후, 포착한 NOx를 리치(rich)화하는 것에 의해서 탈리하여 N2로 환원 정화한다. CSF는 배기중에 포함되는 퍼티큘레이트를 포착하고, 포착한 퍼티큘레이트를 퍼티큘레이트 연소 촉매에 의해 산화 정화한다.
상기 퍼티큘레이트 연소 촉매로서, 75∼25 질량%의 Ag와 25∼75 질량%의 Pd로 이루어지는 합금을, Al2O3 담체에 담지해서 구성되는 퍼티큘레이트 연소 촉매가 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이 퍼티큘레이트 연소 촉매에 의하면, 배기중의 NOx 농도에 상관없이, 퍼티큘레이트를 산화해서 정화할 수 있는 것으로 되어 있다.
일본국 특허 제5524820호 공보
그런데, 배기중에 미량 포함되는 SOx 등의 유황 성분(이하,「S 성분」이라고 함)에 의하여, NSC 중의 Pt 등의 귀금속이 피독(被毒)되어서 정화 성능이 저하하는 것이 알려져 있다. 그 때문에, NSC를 500∼600℃ 정도까지 승온함과 동시에 배기를 리치화하는 것에 의해서, 귀금속으로부터 S 성분을 탈리시키는 소위 유황 퍼지(purge)(이하,「S 퍼지」라고 함)가 행하여진다. 이 때, 탈리한 S 성분과, 리치화함으로써 진행하는 수증기 개질 반응에 의해 생성된 수소가 반응하여, 황화수소(H2S)가 생성된다. 생성된 H2S는, 특유의 냄새를 가져 악취의 원인이 되기 때문에, 그 정화가 과제로 되고 있다.
그러나, 특허문헌 1의 퍼티큘레이트 연소 촉매에서는, H2S의 정화에 대해서는 전혀 검토가 되어 있지 않다. 게다가, 고가인 귀금속이 다량으로 사용되고 있어, 고비용으로 되어 있다. 따라서, 퍼티큘레이트 및 H2S 어느 것에 대해서도 우수한 정화 성능을 갖는 저렴한 퍼티큘레이트 연소 촉매를 구비하는 배기 정화 장치의 개발이 요망된다.
본 발명은 상기한 바를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 퍼티큘레이트 및 H2S의 어느 것에 대해서도 우수한 정화 성능을 갖는 저렴한 퍼티큘레이트 연소 촉매를 구비하는 배기 정화 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 내연 기관(예를 들면, 후술의 엔진(2))의 배기 정화 장치(예를 들면, 후술의 배기 정화 장치(1))로서, 상기 내연 기관의 배기 통로(예를 들면, 후술의 배기관(3))에 마련되며, 유입하는 배기가 린일 때에 배기중의 NOx를 포착하고, 포착한 NOx를 유입하는 배기가 리치일 때에 탈리해서 환원 정화하는 NOx 정화 촉매가 담지된 NOx 정화부(예를 들면, 후술의 NOx 정화부(4))와, 상기 NOx 정화부의 하류측의 배기 통로에 마련되며, 유입하는 배기중의 퍼티큘레이트를 포착하고, 포착한 퍼티큘레이트를 연소시키는 퍼티큘레이트 연소 촉매가 담지된 배기 정화 필터(예를 들면, 후술의 CSF(5))와, 상기 NOx 정화 촉매에 유입하는 배기를 리치로 제어하는 동시에 상기 NOx 정화 촉매를 소정 온도(예를 들면, 500∼600℃)까지 승온(昇溫)함으로써, 상기 NOx 정화 촉매에 포착된 유황 성분을 탈리시키는 재생 수단(예를 들면, 후술의 ECU(7))을 구비하고, 상기 퍼티큘레이트 연소 촉매는, Al2O3 담체에 Ag와 Pd가 합금화된 상태에서 담지되고, 상기 Al2O3 담체에 대한 Ag의 담지량이 1.2g/L∼2.5g/L이고, 상기 Al2O3 담체에 대한 Pd의 담지량이 0.7g/L 이하이며, 상기 Pd의 담지량에 대한 상기 Ag의 담지량의 비율 Ag/Pd가 1.7∼8.3인 내연 기관의 배기 정화 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 내연 기관의 배기 정화 장치에서는, 상류측의 배기 통로에 NOx 정화 촉매를 구비하는 NOx 정화부를 마련하고, 그 하류측의 배기 통로에 퍼티큘레이트 연소 촉매를 구비하는 배기 정화 필터를 마련함과 함께, NOx 정화 촉매에 유입하는 배기를 리치로 제어하는 동시에 NOx 정화 촉매를 소정 온도까지 승온함으로써, NOx 정화 촉매에 포착된 유황 성분을 탈리시키는 재생 수단을 마련한다. 또한, 퍼티큘레이트 연소 촉매에 있어서, Ag와 Pd로 이루어지는 합금을 Al2O3 담체에 담지시키는 동시에, Ag의 담지량을 1.2g/L∼2.5g/L, Pd의 담지량을 0.7g/L 이하, Pd의 담지량에 대한 Ag의 담지량의 비율 Ag/Pd를 1.7∼8.3으로 한다.
본 발명에 따른 내연 기관의 배기 정화 장치에 따르면, 퍼티큘레이트 연소 촉매 중의 Ag의 담지량과 Pd의 담지량을 상기 범위 내로 함으로써, 비용을 억제하면서 우수한 퍼티큘레이트 정화 성능을 얻을 수 있다. 또한, 퍼티큘레이트 연소 촉매 중의 Ag의 담지량과 Pd의 담지량의 비율을 상기 범위 내로 함으로써, 비용을 억제하면서, 리치 분위기하에 있어서 상류측에서 발생한 H2S를, 주로 Ag가 황화물이나 황산화물이 되는 것으로, 효율 좋게 포착할 수 있다. 또한, H2S의 포착에 의해 생성된 Ag의 황화물이나 황산화물로부터의 S 성분의 탈리를, Pd에 의해 촉진할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 내연 기관의 배기 정화 장치에 따르면, 비용을 억제하면서, 퍼티큘레이트 및 H2S의 어느 것에 대해서도 우수한 정화 성능을 얻을 수 있다.
본 발명에 따르면, 퍼티큘레이트 및 H2S의 어느 것에 대해서도 우수한 정화 성능을 갖는 저렴한 퍼티큘레이트 연소 촉매를 구비하는 배기 정화 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 퍼티큘레이트 연소 촉매를 구비하는 배기 정화 장치의 일례를 나타내는 도면.
도 2는 본 실시형태에 따른 퍼티큘레이트 연소 촉매에 공급되는 배기중의 SOx 농도와 본 실시형태에 따른 퍼티큘레이트 연소 촉매로부터 방출되는 배기중의 SOx 농도와의 관계를 나타내는 도면.
도 3은 본 실시형태에 따른 퍼티큘레이트 연소 촉매에 공급되는 배기중의 H2S 농도와 본 실시형태에 따른 퍼티큘레이트 연소 촉매로부터 방출되는 배기중의 H2S 농도와의 관계를 나타내는 도면.
도 4는 본 실시형태에 따른 퍼티큘레이트 연소 촉매에 있어서, Ag의 담지량을 변동시켰을 때의 1st_SOx 피크 면적값의 변화를 나타내는 도면.
도 5는 본 실시형태에 따른 퍼티큘레이트 연소 촉매에 있어서, Ag의 담지량을 변동시켰을 때의 총 SOx 피크 면적값의 변화를 나타내는 도면.
도 6은 통계 해석 처리에 의해 얻어진 Ag 담지량 및 Pd 담지량과 퍼티큘레이트 정화 성능(T90/분)과의 관계를 나타내는 도면.
도 7은 통계 해석 처리에 의해 얻어진 Ag 담지량 및 Pd 담지량과 H2S 정화 성능(ηH2S/%)과의 관계를 나타내는 도면.
도 8은 본 실시형태에 따른 퍼티큘레이트 연소 촉매의 X선 회절 스펙트럼 도면.
도 9는 본 실시형태에 따른 퍼티큘레이트 연소 촉매의 Ag 담지량과 T90과의 관계를 나타내는 도면.
도 10은 본 실시형태에 따른 퍼티큘레이트 연소 촉매의 Pd 담지량과 T90과의 관계를 나타내는 도면.
도 11은 본 실시형태에 따른 퍼티큘레이트 연소 촉매의 Ag/Pd 비율과 ηH2S와의 관계를 나타내는 도면.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 대해, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 실시형태에 따른 퍼티큘레이트(이하,「PM」이라고 함) 연소 촉매를 구비하는 배기 정화 장치(1)의 일례를 나타내는 도면이다. 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 배기 정화 장치(1)는, 엔진(2) 바로 아래의 배기관(3)에 마련되어진 NOx 정화부(4)와, 당해 NOx 정화부(4)의 하류측에 마련되어진 CSF(5)와, ECU(7)를 구비한다. NOx 정화부(4)와 CSF(5)는, 단일의 케이싱(6) 내에 수용되어 있다. 본 실시형태에 따른 PM 연소 촉매는, CSF(5)에 담지되어 있다.
엔진(2)은 디젤 엔진이다. 디젤 엔진으로부터 배출되는 배기 중에는, CO 및 HC에 더해서, 다량의 NOx 및 PM이 포함된다. 배기 정화 장치(1)는, 이들 CO, HC, NOx 및 PM을 효율 좋게 정화한다.
NOx 정화부(4)는, 허니컴(honeycomb) 담체에 NSC가 담지되어서 구성된다. 그 때문에, NOx 정화부(4)는 배기중에 포함되는 CO 및 HC를 산화 정화한다. 또한, NOx 정화부(4)는, 배기가 린일 때에 NOx를 포착한 후, 배기를 리치화함으로써, 포착한 NOx를 탈리하여 N2로 환원 정화한다. NOx 정화부(4)를 구성하는 NSC로서는, 예를 들면 Pt 등의 귀금속을 포함하는 종래 공지의 NSC를 채용할 수 있다.
또, 이 NSC 중에 포함되는 Pt 등의 귀금속은, NOx를 포착함과 동시에, 배기중에 미량 포함되는 SOx 등의 S 성분도 포착한다. 그 때문에, 귀금속이 S 성분에 의해 피독(被毒)되어, NOx 등에 대한 정화 성능이 저하한다. 이 S 성분의 NSC에 대한 흡착력은 NOx보다 크기 때문에, NSC를 500∼600℃의 고온까지 승온함과 동시에, 배기를 리치화하는 S 퍼지가 행하여진다. 이에 따라, 귀금속으로부터 S 성분이 탈리한다.
또 이 때, 탈리한 S 성분과, 리치화함으로써 진행하는 수증기 개질 반응에 의해 생성된 수소가 반응하여, 황화수소(H2S)가 생성된다. 생성된 H2S는, NSC의 하류측에 마련되어진 후술의 CSF(5)에 유입하는 것으로 된다.
여기서, 상기 S 퍼지는, 재생 수단으로서의 재생부를 포함해서 구성되는 ECU(7)에 의해 실행된다. ECU(7)는, 도시하지 않은 각종 센서로부터의 입력 신호파형을 정형(整形)하고, 전압 레벨을 소정의 레벨로 수정하여, 아날로그 신호값을 디지털 신호값으로 변환하는 등의 기능을 갖는 입력 회로와, 중앙 연산 처리 유닛(이하,「CPU」라고 함)을 구비한다. 이 밖에, ECU(7)는, CPU에서 실행되는 각종 연산 프로그램 및 연산 결과 등을 기억하는 기억 회로와, 엔진(2) 등에 제어 신호를 출력하는 출력 회로를 구비한다.
이 ECU(7)는, NOx 정화부(4)를 구성하는 NSC를, 500∼600℃의 고온까지 승온함과 동시에, NSC에 유입하는 배기를 리치화함으로써, S 퍼지를 실행한다. 구체적으로는, ECU(7)는, 연료 분사 제어에 의해 연소실 내의 공연비를 리치화해서 배기를 리치화하는 연소 리치, 연소 후의 연소실이나 배기관(3) 내에 미연(未燃) 연료를 공급해서 배기를 리치화하는 포스트 리치, 혹은 배기관(3) 내에 연료를 직접 분사해서 배기를 리치화하는 배기 리치 중 어느 것에 의해, 배기를 리치화함과 동시에 진행하는 NSC의 산화 반응에 의한 발열에 의해, NSC를 승온한다.
CSF(5)는 배기중에 포함되는 PM을 포착한다. CSF(5)는, 디젤 퍼티큘레이트 필터(이하,「DPF」라고 함)에, 본 실시형태의 PM 연소 촉매가 담지되어서 구성된다.
DPF로서는, 종래 공지의 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 월스루형, 플로우스루허니컴형, 와이어 메쉬형, 세라믹 파이버형, 금속다공체형, 입자충전형, 폼형 등의 DPF를 사용할 수 있다. DPF를 구성하는 기재의 재질로서는, 코디에라이트, SiC 등의 세라믹, Fe-Cr-Al 합금, 스테인레스 합금 등을 들 수 있다.
본 실시형태에 따른 PM 연소 촉매는, PM을 연소시켜서 산화 정화하는 기능을 갖는 동시에, H2S를 산화 정화하는 기능도 갖는다.
본 실시형태에 따른 PM 연소 촉매는, Al2O3 담체에, Ag와 Pd가 합금화된 상태에서 담지되어 구성된다. 이하, 본 실시형태에 따른 PM 연소 촉매에 대해, 상세하게 설명한다.
본 실시형태에 따른 PM 연소 촉매의 담체는, Al2O3로 구성된다. Al2O3는 내열성이 우수하며, 고온시에 있어서도 세공(細孔)이 찌부러지는 경우가 없고, 비(比)표면적의 저하가 적다. 그 때문에, 본 실시형태에 따른 PM 연소 촉매에서는, 활성종인 Ag와 Pd의 합금으로 이루어지는 촉매 금속의 매몰을 방지할 수 있어서, 고온시에 있어서도 높은 정화 성능이 유지된다.
Al2O3로서는, α-Al2O3, γ-Al2O3, θ-Al2O3 등의 다양한 Al2O3을 사용할 수 있다. 또한, Al2O3의 바람직한 비표면적은 80∼160m2/g이다.
Al2O3 담체의 표면에는 SiO2, TiO2, ZrO2 또는 Al2O3 등의 바인더(binder) 성분으로부터 이루어지는 바인더층이 마련되어져 있는 것이 바람직하다. Al2O3 담체의 표면에 바인더층을 마련함으로써, DPF를 구성하는 기재와 PM 연소 촉매의 밀착성이 향상되고, PM 연소 촉매의 내구성 및 내열성이 향상된다.
Ag는 PM 연소의 주된 활성종으로서 작용한다. 여기서, Ag는 융점이 낮기 때문에, 고온시에 있어서의 PM 연소 촉매의 응집의 원인이 된다. 이에 대하여 본 실시형태의 PM 연소 촉매에서는, Ag와 Pd가 합금화된 촉매 금속을 갖기 때문에, 이러한 촉매 금속은 순금속 상태의 Ag와 비교해서 융점이 높아, 고온시에 있어서의 응집이 방지되어 있다. 즉, 본 실시형태의 PM 연소 촉매는, 높은 내열성을 갖고 있어, 고온하에서도 우수한 PM 정화 성능이 유지된다.
Pd는, Ag와 마찬가지로, PM 연소의 활성종으로서 작용한다. 전술한 바와 같이, 이 Pd를 Ag와 함께 합금화함으로써, 본 실시형태에 따른 PM 연소 촉매의 내열성이 높아져 있다.
여기서, Ag와 Pd가 합금화되어 있는지의 여부는, 본 실시형태에 따른 PM 연소 촉매에 대하여 X선 회절 측정을 실시하여, 얻어진 X선 회절 스펙트럼을 해석함으로써 확인 가능하다. 구체적으로는, 측정해서 얻어진 X선 회절 스펙트럼에 있어서, 순금속 상태의 Ag 메탈 유래의 X선 회절 피크보다도 약간 고각(高角)측으로 시프트한 위치에 피크가 확인되었을 경우에는, 이러한 피크는 합금화된 Ag 메탈 유래의 피크이며, Ag와 Pd가 합금화되어 있는 것으로 판단할 수 있다(후단에서 상술하는 도 8 참조).
또, 전술한「약간 고각측으로 시프트한 위치에 피크가 확인된다」란, 본 실시형태에 따른 PM 연소 촉매의 X선 회절 스펙트럼에 있어서, 순금속 상태의 Ag 메탈 유래의 X선 회절 피크 위치보다도 0.1도(deg) 이상, 고각측으로 시프트한 위치에 피크가 확인되는 것을 의미한다.
또한, 전술한 바와 같이, Ag와 Pd의 합금으로 이루어지는 촉매 금속을 갖는 본 실시형태의 PM 연소 촉매는, H2S를 정화하는 작용을 갖는다. 이하, 본 실시형태에 따른 PM 연소 촉매의 H2S 정화 작용에 대해, 이하의 반응식 (1)∼(5)와 도 2 및 도 3을 참조하여, 더욱 상세하게 설명한다.
여기서, 도 2는, 본 실시형태의 PM 연소 촉매에 공급되는 배기중의 SOx 농도와 본 실시형태의 PM 연소 촉매로부터 방출되는 배기중의 SOx 농도와의 관계를 나타내는 도면이다. 또한, 도 3은 본 실시형태의 PM 연소 촉매에 공급되는 배기중의 H2S 농도와 본 실시형태의 PM 연소 촉매로부터 방출되는 배기중의 H2S 농도와의 관계를 나타내는 도면이다. 또, 도 2 및 도 3에서는, 본 실시형태에 따른 PM 연소 촉매의 일례로서, Ag의 담지량이 2.5g/L이고 Pd의 담지량이 0.7g/L인 PM 연소 촉매를 사용하여, 상류측의 NSC에 대해 S 퍼지를 실시했을 때의 측정 데이터를 나타내고 있다.
먼저, NSC에 대해 S 퍼지를 실행하여, 고온하에서 배기가 리치화되면, 전술한 바와 같이 NSC로부터 탈리한 S 성분과, 리치화에 따라 진행하는 수증기 개질 반응에 의해 생성된 수소가 반응함으로써 생성된 H2S가, CSF(5)에 담지된 본 실시형태의 PM 연소 촉매에 유입한다. 그러면, 반응식 (1)에 나타나 있는 바와 같이, 주로 Ag가 H2S를 흡착하여, 황화물(Ag2S)이 됨으로써 S 성분을 포착한다.
또한 동시에, 반응식 (2)에 나타나 있는 바와 같이, 후단에서 상술하는 바와 같이 Ag에 비하면 극소량이지만, Pd도 H2S를 흡착하여, 황화물(PdS)이 됨으로써 S 성분을 포착한다.
[화학식 1]
(리치)
H2S+2Ag→Ag2S+H2···반응식 (1)
H2S+Pd→PdS+H2···반응식 (2)
또한 이 때의 배기중의 H2S 농도는, 도 3에 나타내는 바와 같다. 즉, PM 연소 촉매에 공급되는 배기중의 H2S 농도(도 3 중의 파선)에 비해, PM 연소 촉매로부터 방출되는 배기중의 H2S 농도(도 3 중의 실선)는 크게 저감하여 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 상기의 반응식 (1) 및 (2)가 진행함으로써, 배기중의 H2S가 Ag나 Pd에 포착되어 있는 것을 알 수 있다.
여기서, Ag 및 Pd는, Pt나 Rh 등의 다른 귀금속과 비교하여, 이온화 경향이 크다. 그 때문에, Ag와 Pd의 합금으로 이루어지는 본 실시형태의 촉매 금속은, Pt나 Rh 등의 다른 귀금속 또는 그들의 합금과 비교하여, 황화물을 생성하기 쉬운 특성을 갖는다. 그 때문에, Ag와 Pd의 합금으로 이루어지는 본 실시형태의 촉매 금속은, H2S를 효율 좋게 포착하고, 우수한 H2S 정화 성능을 갖는다.
이어서, 배기를 리치로부터 린으로 하면, 배기중에 다량으로 포함되는 O2가 황화물 Ag2S와 반응함으로써 반응식 (3-1)에 나타나 있는 바와 같이 황화물 Ag2S가 황산화물 Ag2SO4로 변환되는 동시에, 반응식 (3-2)에 나타나 있는 바와 같이 황화물 Ag2S로부터 SO2가 탈리해서 Ag가 생성된다. 또, 이들 반응식 (3-1)과 반응식 (3-2)의 반응 비율은, 산소 분압이나 온도 등에 의해 변화된다.
또한 동시에, 반응식 (4)에 나타나 있는 바와 같이, 배기중에 다량으로 포함되는 O2가 황화물 PdS와 반응함으로써 황화물 PdS로부터 SO2가 탈리하고, 황화물 PdS가 Pd로 변환되어서 원래의 상태로 돌아간다. 이에 따라, 다시 Pd에 의한 H2S의 포착이 가능해진다.
[화학식 2]
(리치→린)
Ag2S+2O2→Ag2SO4···반응식 (3-1)
Ag2S+O2→2Ag+SO2···반응식 (3-2)
PdS+O2→Pd+SO2···반응식 (4)
또한 이 때의 배기중의 SOx 농도는, 도 2에 나타낸 바와 같다. 즉, PM 연소 촉매로부터 방출되는 배기중의 SOx 농도(도 2 중의 실선)가 크게 상승하고 있는 것을 알 수 있다(도 2 중의 2nd_SOx 피크 참조). 따라서, 상기의 반응식 (3) 및 (4)가 진행함으로써, 황화물 Ag2S 및 PdS로부터 SOx가 탈리하고 있는 것을 알 수 있다.
이어서, 배기를 린으로부터 리치로 하면, 반응식 (5)에 나타나 있는 바와 같이, 황산화물 Ag2SO4로부터 SOx가 탈리하고, 황산화물 Ag2SO4가 Ag로 변환되어서 원래의 상태로 돌아간다. 이에 따라, 다시 Ag에 의한 H2S의 포착이 가능해진다.
[화학식 3]
(린→리치)
Ag2SO4→2Ag+SOx···반응식 (5)
또한 이 때의 배기중의 SOx 농도는, 도 2에 나타낸 바와 같다. 즉, PM 연소 촉매로부터 방출되는 배기중의 SOx 농도(도 2 중의 실선)가 크게 상승하고 있는 것을 알 수 있다(도 2 중의 1st_SOx 피크 참조). 따라서, 상기의 반응식 (5)가 진행함으로써, 황산화물 Ag2SO4로부터 SOx가 탈리하고 있는 것을 알 수 있다.
본 실시형태에 따른 PM 연소 촉매에서는, 배기의 린/리치 제어 실행에 따라, 상기 반응식 (1)∼(5)가 반복해서 진행한다. 이에 따라, 본 실시형태에 따른 PM 연소 촉매는, H2S의 정화가 가능해지고 있다.
여기서, 도 4는 본 실시형태에 따른 PM 연소 촉매에 있어서, Ag의 담지량을 2.5g/L로 고정하고, Pd의 담지량을 0, 0.7, 1.4g/L의 3단계로 변동시켰을 때의 1st_SOx 피크 면적값의 변화를 나타내는 도면이다.
도 4로부터 명백한 바와 같이, Ag에 대한 Pd의 비율을 증가시키면, 1st_SOx 피크 면적값도 그에 따라 증가하는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 실시형태의 PM 연소 촉매에서는, Pd가, 상기 반응식 (5)의 진행을 촉진하여, Ag2SO4로부터의 SOx의 탈리를 촉진하고 있는 것을 알 수 있다.
또한, 도 5는 본 실시형태에 따른 PM 연소 촉매에 있어서, Ag의 담지량을 2.5g/L로 고정하고, Pd의 담지량을 0, 0.7, 1.4g/L의 3단계로 변동시켰을 때의 1st_SOx 피크 면적값과 2nd_SOx 피크 면적값의 합계값(총 SOx 피크 면적값)의 변화를 나타내는 도면이다.
도 5로부터 명백한 바와 같이, Ag에 대한 Pd의 비율을 증가시켜도, 총 SOx 피크 면적값에 큰 변화는 보여지지 않는다. 따라서, 본 실시형태의 PM 연소 촉매에서는, Pd에 의한 H2S의 흡착은 극소량이며, 주로 Ag가 H2S를 흡착해서 포착하고 있는 것을 알 수 있다.
이상을 정리하면, 본 실시형태에 따른 PM 연소 촉매는, Ag가 H2S를 흡착하여, Ag2S를 거쳐 Ag2SO4가 됨으로써 S 성분을 포착한다. 또한, Pd가 Ag2SO4로부터의 SOx의 탈리를 촉진함으로써 S 성분이 정화된다. 이에 따라, H2S의 정화가 완료된다.
다음으로, 본 실시형태의 PM 연소 촉매에 있어서의 Ag 담지량과 Pd 담지량에 대해, 상세하게 설명한다.
본 실시형태에서는 Al2O3 담체에 대한 Ag의 담지량(이하,「Ag 담지량」이라고 함)은, 1.2g/L∼2.5g/L이다. Ag 담지량이 이 범위 내이면, 우수한 PM 정화 성능을 얻을 수 있다. 이에 대하여 Ag 담지량이 1.2g/L 미만이면, 충분한 PM 정화 성능을 얻을 수 없다. 또한, Ag 담지량이 2.5g/L를 초과해도, 그 이상의 효과는 얻을 수 없으며 비용이 커진다.
또한, Al2O3 담체에 대한 Pd의 담지량(이하,「Pd 담지량」이라고 함)은, 0.7g/L 이하이다. Pd 담지량이 이 범위 내이면, 우수한 PM 정화 성능을 얻을 수 있다. 이에 대하여 Pd 담지량이 0.7g/L를 초과해도, 그 이상의 효과는 얻을 수 없으며 비용이 커진다.
또, 본 명세서에 있어서의 단위(g/L)는, 단위 체적당의 중량을 의미한다. 따라서, 상기 Ag 담지량은 Al2O3 담체의 단위 체적당의 Ag의 중량을 의미하며, 상기 Pd 담지량은 Al2O3 담체의 단위 체적당의 Pd의 중량을 의미한다.
도 6은 통계 해석 처리에 의해 얻어진 Ag 담지량 및 Pd 담지량과 PM 정화 성능(T90/분)과의 관계를 나타내는 도면이다. 여기서, T90이란, PM 연소율이 90%에 달할 때까지의 시간(분)을 나타낸다. 즉 T90이 작을수록, PM 정화 성능이 높은 것을 의미한다. 도 6 중의 수치는 T90(분)을 의미하고 있으며, 색이 짙은 영역일 수록 T90이 작고 PM 정화 성능이 높은 것을 의미하고 있다.
도 6에 나타나 있는 바와 같이, Ag 담지량이 1.2g/L∼2.5g/L이며 또한 Pd 담지량이 0.7g/L 이하인 본 실시형태에서 규정하는 영역은, T90이 작고, 높은 PM 정화 성능이 얻어진다는 것을 알 수 있다.
또한 도 6에서는, Pd 담지량이 2.0g/L의 부근에도, T90이 작고 높은 PM 정화 성능이 얻어지는 영역이 보여진다. 그러나, 이 영역은 높은 PM 정화 성능은 얻어지지만, Pd를 다량으로 사용할 필요가 있어, 비용이 커진다. 이에 대하여 본 실시형태에서 규정하는 상기 영역에서는, 비용을 억제하면서, 높은 PM 정화 성능이 얻어지도록 되어 있다.
또한 본 실시형태에서는 Pd 담지량에 대한 Ag 담지량의 비율 Ag/Pd(이하,「Ag/Pd 비율」이라고 함)는, 1.7∼8.3이다. Ag/Pd 비율이 이 범위이면, 비용을 억제하면서 우수한 H2S 정화 성능을 얻을 수 있다. 이에 대하여 Ag/Pd 비율이 1.7 미만이면, 우수한 H2S 정화 성능은 얻을 수 있지만, 다량의 Pd가 필요하게 되어 비용이 커진다. 또한, Ag/Pd 비율이 8.3을 초과하면, 그 이상 H2S 정화 성능의 향상은 기대할 수 없는 데다가, 우수한 PM 정화 성능을 얻을 수 없게 된다.
여기서, H2S 정화 성능 자체는, Ag/Pd 비율이 1.7에서 극대가 된다. 이것은, 다음의 이유에 의한 것으로 생각된다.
즉, 전술한 바와 같이 본 실시형태에 있어서의 H2S의 정화는, Ag가 H2S를 흡착하여, Ag2S를 거쳐 Ag2SO4가 됨으로써 S 성분을 포착하는 동시에, Pd가 Ag2SO4로부터의 SOx의 탈리를 촉진함으로써 행하여진다. 그 때문에, H2S를 흡착하기 위해서는, Ag는 어느 정도 촉매의 표면에 노출되어 있을 것이 필요함과 동시에, Pd도 어느 정도 촉매의 표면에 노출되어 Ag의 근방에 존재할 것이 필요하다. 따라서, 촉매 표면에 있어서의 Ag와 Pd의 존재 밸런스가 중요하며, Ag/Pd 비율이 1.7일 때에 촉매 표면에 있어서의 Ag와 Pd의 존재 밸런스가 최적화되는 결과, H2S 정화 성능이 극대가 되는 것으로 생각된다.
도 7은 통계 해석 처리에 의해 얻어진 Ag 담지량 및 Pd 담지량과 H2S 정화 성능(ηH2S/%)과의 관계를 나타내는 도면이다. ηH2S는, H2S 정화율을 의미한다. 도 7 중의 수치는 ηH2S(%)를 의미하고 있으며, 색이 옅은 영역일수록 ηH2S가 크고 H2S 정화 성능이 높은 것을 의미하고 있다.
이 도 7로부터 명백한 바와 같이, 예를 들면, Ag/Pd=0.5(g/L)/0.5(g/L)의 때와 Ag/Pd=2.5(g/L)/2.5(g/L)의 때를 비교하면, Ag/Pd 비율은 같은 1.0이지만, Ag 및 Pd의 각 담지량이 지나치게 적으면 H2S 정화 성능이 극단적으로 저하하는 것을 알 수 있다. 즉, 이 도 7로부터, Ag/Pd 비율의 최적화에 따라 H2S 정화 성능은 높아지지만, 일정 이상의 담지량이 필요한 것을 알 수 있다.
다음으로, 본 실시형태에 따른 PM 연소 촉매의 제조 방법에 대해, 상세하게 설명한다.
먼저, Al2O3 담체에 대해, Ag 이온을 함유하는 예를 들면 질산은 수용액과, Pd 이온을 함유하는 예를 들면 질산팔라듐 수용액을, Ag 담지량이 1.2g/L∼2.5g/L, Pd 담지량이 0.7g/L 이하, 및, Ag/Pd 비율이 1.7∼8.3의 범위 내가 되도록, 함침(含侵)시킨다.
이어서, 예를 들면 120∼150℃에서 증발 건고(乾固)시킨 후, 공기중에서 800±100℃×20±10 시간 소성함으로써, Ag와 Pd를 확실하게 합금화시킨다. 이에 따라, 본 실시형태에 따른 PM 연소 촉매의 분말을 얻을 수 있다.
상기한 바와 같이 해서 얻어진 본 실시형태에 따른 PM 연소 촉매의 분말은, 소망에 따라 SiO2, 알루미나 졸 등의 바인더 성분 및 물과 혼합하여, 볼밀 등의 분쇄 장치로 잘게 습식분쇄해서 슬러리로 한 후, DPF 기재에 도포해서 소정 조건하에서 건조, 소성함으로써, CSF(5)를 얻을 수 있다.
또, 본 실시형태의 PM 연소 촉매의 DPF 기재에 대한 총 담지량, 즉 DPF 기재의 단위 체적당의 PM 연소 촉매의 중량으로서는, 예를 들면 월플로우형 DPF의 경우에는, 5∼100g/L인 것이 바람직하다. DPF 기재에 대한 PM 연소 촉매의 총 담지량이 5g/L 미만이면, 충분한 PM 정화 성능 및 H2S 정화 성능을 얻을 수 없다. 또한, DPF 기재에 대한 PM 연소 촉매의 총 담지량이 100g/L를 초과하면, 배기에 대한 배압이 높아져 바람직하지 못하다. 보다 바람직한 총 담지량은, 10∼40g/L이다.
또, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서의 변형, 개량은 본 발명에 포함된다.
상기 실시형태에서는 디젤 엔진의 배기관에 마련되어진 DPF에 PM 연소 촉매를 담지시켰지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 가솔린 엔진의 배기관에 마련되어진 가솔린 퍼티큘레이트 필터(GPF)에 본 실시형태의 PM 연소 촉매를 담지시켜도 된다.
또한, 상기 실시형태에서는, NSC의 하류측에 PM 연소 촉매를 마련하였지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 린 분위기에서 S 성분을 흡착하고, 흡착한 S 성분을 리치 분위기에서 방출하는 촉매의 하류측이면 된다.
[실시예]
다음으로, 본 발명의 실시예에 대해 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1∼4 및 비교예 1∼4]
먼저, Al2O3 담체에 대해, Ag 이온을 함유하는 질산은 수용액과, Pd 이온을 함유하는 질산팔라듐 수용액을, Ag 담지량, Pd 담지량 및 Ag/Pd 비율이 각각 표 1에 나타낸 바와 같이 되도록, 함침시켰다.
이어서, 120℃×30분간 증발 건고시킨 후, 공기중에서 800℃×20시간 소성함으로써, Ag와 Pd를 확실하게 합금화시켰다. 이에 따라, 실시예 1∼4 및 비교예 1∼4의 PM 연소 촉매 분말을 얻었다.
이어서, 상기한 바와 같이 해서 얻은 각 PM 연소 촉매 분말 180g과, 알루미나 졸(20중량%) 100g과, 물 320g을 혼합하여, 볼밀의 분쇄 장치로 잘게 습식분쇄 해서 슬러리를 조제했다. 조제한 슬러리를, SiC제 DPF 기재에 도포하고, 120℃×30분간 건조한 후, 800℃×20시간에서 소성함으로써, 실시예 1∼4 및 비교예 1∼4의 CSF를 얻었다.
또, DPF 기재로서는, 원통 형상이고, 지름이 2.54cm이며 길이가 30mm인 용량 15mL의 기재를 사용하였다. 각 촉매의 총 담지량은, 30g/L로 했다.
[비교예 5]
비교예 5에서는, Ag 이온을 함유하는 질산은 수용액 대신에, Pt 이온을 함유하는 질산백금 수용액을 사용하여, Pt 담지량 및 Pd 담지량이 표 1에 나타낸 바와 같이 되도록 조제한 이외는, 상기와 마찬가지로 조제를 행하여, 비교예 5의 PM 연소 촉매 및 CSF를 얻었다.
[X선 회절 측정]
각 실시예 및 비교예에서 얻어진 각 PM 연소 촉매에 대하여, 이하의 측정 조건에 따라, X선 회절 측정을 실시했다. 측정에 의해 얻어진 본 실시형태에 따른 PM 연소 촉매의 X선 회절 스펙트럼을 도 8에 나타낸다.
(X선 회절 측정 조건)
장치: Rigaku제「Mini Flex600」
X선원: CuKα
측정범위: 5∼80deg.
스텝: 0.02deg.
스피드: 10deg./분
[PM 정화 성능 평가]
각 실시예 및 비교예에 따른 각 PM 연소 촉매의 PM 정화 성능에 대해서, 이하의 수순에 따라 평가를 행하였다.
먼저, 각 실시예 및 비교예에 따른 각 PM 연소 촉매 분말이 담지된 각 CSF에 대하여, PM(실제로는 대체품으로서의 카본블랙. 이하 동일)을 3g/L 퇴적시킨 후, 이하의 시험 조건에 따라 PM 정화 성능 시험을 실시했다. 그 결과 얻어진 CO 및 CO2 농도로부터, 연소된 PM량을 산출하고, PM 연소율이 90%에 달할 때까지의 T90(분)을 산출했다.
이어서, 각 실시예 및 비교예에 따른 각 PM 연소 촉매가 담지된 각 CSF에 대하여, PM을 6.5g/L 퇴적시킨 후, 이하의 시험 조건에 따라 PM 정화 성능 시험을 실시했다. 그 결과 얻어진 CO 및 CO2 농도로부터, 연소된 PM량을 산출하고, PM 연소율이 90%에 달할 때까지의 T90(분)을 산출했다.
이어서, PM을 3g/L 퇴적시켰을 때에 산출된 T90과, PM을 6.5g/L 퇴적시켰을 때에 산출된 T90으로부터, 직선식을 구하고, 이러한 직선식으로부터 PM을 5g/L 퇴적시켰을 때의 T90(분)을 산출했다. 그 결과를, 표 1, 도 9 및 도 10에 나타낸다.
(PM 정화 성능 시험 조건)
시험 온도: 550℃
에이징 조건: 750℃×16시간
승온중 가스: N2
시험 가스 조성: O2=6%, NO=400ppm, N2=밸런스 가스
시험 가스 속도: 공간속도 SV=60000/시
측정 시간: 30분
평가 방법: 2분 연소 속도(반응 개시 2분간의 연소량을, 0.1초 간격으로 연속적으로 측정한 CO 및 CO2 농도로부터 연소 속도로서 산출한 것)
[H2S 정화 성능 평가]
각 실시예 및 비교예에 따른 PM 연소 촉매의 H2S 정화 성능에 대해, 이하의 수순에 따라 평가를 행하였다.
먼저, Pt를 담지한 상기 실시형태의 NSC에 대하여, 하류측에 CSF를 설치하지 않은 상태에서, 이하의 시험 조건에서 린/리치 제어를 실시했다. 린/리치 제어는, NSC로부터의 H2S의 배출 농도가 300ppm으로 안정화할 때까지, 반복 실시했다. H2S의 배출 농도가 300ppm으로 안정화한 5사이클의 평균 배출 농도(ppm)를, CSF에의 H2S 공급량으로 했다.
이어서, NSC의 하류측에, 각 실시예 및 비교예에 따른 각 CSF를 설치하고, 이하의 조건에서 각각 린/리치 제어를 실시했다. 린/리치 제어는, 각 CSF로부터의 H2S의 최대 배출 농도가 안정화할 때까지, 반복 실시했다. H2S의 최대 배출 농도가 안정화한 5사이클의 평균 배출 농도(ppm)를, 각 CSF로부터의 H2S 배출량으로 했다.
이어서, 각 CSF에의 H2S 공급량과, 각 CSF로부터의 H2S 배출량을 이용하여, 이하의 수식 (1)에 따라, ηH2S(%)를 산출했다. 그 결과를, 표 1 및 도 11에 나타낸다.
[수학식 1]
ηH2S(%)={(H2S 공급량-H2S 배출량)/H2S 공급량}×100···수식 (1)
(H2S 정화 성능 시험 조건)
시험 온도: 620℃
에이징 조건: 750℃×16시간
승온중 가스: N2
린 시험 가스 조성: O2=7%, NO=280ppm, CO2=10%, SO2=120ppm, H2O=7%, N2=밸런스 가스
린 시험 시간: 20초
리치 시험 가스 조성: CO=16000ppm, C3H6=10000ppm, O2=0.33%, NO=280ppm, CO2=10%, SO2=120ppm, H2O=7%, N2=밸런스 가스
리치 시험 시간: 10초
[표 1]
Figure 112017084123606-pct00001
여기서, 표 1 중에 있어서의 재료 가격은, Ag의 단가를 0.76$/g, Pt의 단가를 60.91$/g, Pd의 단가를 26.79$/g로 했을 때의 값이다. 또한, 표 1 중의 PM 판정, H2S 판정 및 비용 판정은, 각각, T90, ηH2S 및 재료 가격에 의거하여, 이하의 판정 기준에 의해 판정을 행하였다. 또, 표 1 중, 비교예 4의 ηH2S의 란에 있어서의 「미(未)」는 미측정을 의미하고, 후술하는 이유에 의해, 비교예 4의 H2S 판정은 추정값을 기재하고 있다.
(판정 기준)
4: 비교예 5에 비해 특히 우수함.
3: 비교예 5에 비해 우수함.
2: 비교예 5에 비해 동등함.
1: 비교예 5에 비해 떨어짐.
도 8은 본 실시형태에 따른 PM 연소 촉매의 X선 회절 스펙트럼 도면이다. 도 8에서는 본 실시형태를 대표해서 실시예 1에 따른 PM 연소 촉매의 X선 회절 스펙트럼을 나타내고 있다. 또, 도 8에서는, 실시예 1에 따른 PM 연소 촉매의 프레쉬품(신품) 및 600℃×1시간의 에이징 실시품 이외에, 그 조제 과정에서 얻어지는 소성전 150℃ 건고품의 X선 회절 스펙트럼을 나타내고 있다. 또한 동시에, Ag만을 Al2O3 담체에 담지시킨 Ag/Al2O3의 소성전 150℃ 건고품과, Ag와 Pd를 물리적으로 혼합한 것의 150℃ 건고품과, Ag와 Pd를 액중에서 혼합한 것의 150℃ 건고품의 X선 회절 스펙트럼을 나타내고 있다.
도 8에 나타나 있는 바와 같이, Ag/Al2O3의 소성전 150℃ 건고품의 X선 회절 피크는 38.1도인 것에 비해서, 실시예 1의 150도 건고품의 피크는 38.3도이다. 즉, 실시예 1에 따른 PM 연소 촉매의 X선 회절 스펙트럼에서는, 150℃ 건고품, 프레쉬품 및 에이징 실시품 어느 것이나, Ag/Al2O3의 X선 회절 피크와 비교하여, Ag 메탈 유래의 피크가 0.1도(deg) 이상, 고각측으로 시프트하고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 1에 따른 PM 연소 촉매의 X선 회절 스펙트럼에서는, Pd 메탈 유래의 피크가 소실하고 있는 것을 알 수 있다. 이것은, 실시예 1에 따른 PM 연소 촉매의 촉매 금속인 Ag와 Pd가 합금화되어 있는 것을 의미하고 있다. 따라서, 이 결과로부터, 실시예 1에 따른 PM 연소 촉매에서는, Ag와 Pd가 합금화되어 있는 것이 확인되었다. 또, 실시예 2에 대해서도, 실시예 1과 같은 X선 회절 스펙트럼이 얻어진 것으로부터, Ag와 Pd가 합금화되어 있는 것이 확인되었다.
또, X선 회절 스펙트럼에서는, 신터링(sintering)(응집)이 진행되지 않아 입자 지름이 작을 경우에는, 피크가 관측되기 어려운 경향이 있다. 따라서, 도 8로부터 명백한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 프레쉬품이나 에이징 실시품은, 피크가 매우 작기 때문에, 응집이 진행되고 있지 않음을 알 수 있다.
도 9는 본 실시형태에 따른 PM 연소 촉매의 Ag 담지량과 T90과의 관계를 나타내는 도면이다. 도 9 중, 가로축은 Ag 담지량(g/L)을 나타내고, 세로축은 T90(분)을 나타내고 있다. 도 9에서는, 어느 것이나 Pd 담지량이 0.7g/L인 실시예 2, 실시예 4 및 비교예 4의 T90을 나타내고 있다. 또한 동시에, DPF만의 T90과, Pt계 PM 연소 촉매의 비교예 5의 T90을 나타내고 있다.
도 9에 나타나 있는 바와 같이, 실시예 2 및 실시예 4의 PM 연소 촉매는, 종래의 Pt계 PM 연소 촉매와 비교하여, T90이 작고 우수한 PM 정화 성능을 갖는 것이 확인되었다. 또한, 도 9의 결과로부터, Ag 담지량이 1.2g/L(실시예 2)를 하회(下回)하면 급격하게 T90이 커지는 것을 알 수 있으며, Ag 담지량이 1.2g/L 이상이면 우수한 PM 정화 성능이 얻어지는 것을 알 수 있었다. 또한, Ag 담지량이 2.5g/L(실시예 4)를 초과해도 그 이상 PM 정화 성능은 향상되지 않고 낭비되는 것을 근거로 하면, Ag 담지량은 1.2g/L∼2.5g/L의 범위 내로 설정해야 하는 것이 확인되었다.
도 10은 본 실시형태에 따른 PM 연소 촉매의 Pd 담지량과 T90과의 관계를 나타내는 도면이다. 도 10 중, 가로축은 Pd 담지량(g/L)을 나타내고, 세로축은 T90(분)을 나타내고 있다. 도 10에서는, 어느 것이나 Ag 담지량이 2.5g/L인 실시예 3, 실시예 4 및 비교예 1∼3의 T90을 나타내고 있다. 또한 동시에, Pt계 PM 연소 촉매의 비교예 5의 T90을 나타내고 있다.
도 10에 나타나 있는 바와 같이, 실시예 3 및 실시예 4의 PM 연소 촉매는, 종래의 Pt계 PM 연소 촉매와 비교하여, T90이 작고 우수한 PM 정화 성능을 갖는 것이 확인되었다. 또한, Pd 담지량이 0.7g/L(실시예 4)를 초과하면 고비용이 되는 것을 근거로 하면, 도 10의 결과로부터, Pd 담지량은 0.7g/L 이하로 설정해야 하는 것이 확인되었다.
도 11은 본 실시형태에 따른 PM 연소 촉매의 Ag/Pd 비율과 ηH2S와의 관계를 나타내는 도면이다. 도 11 중, 가로축은 Ag/Pd 비율을 나타내고, 세로축은 ηH2S(%)를 나타내고 있다. 도 11에서는, 실시예 1∼4 및 비교예 1∼3에 따른 PM 연소 촉매의 ηH2S를 나타내고 있다. 또한 동시에, Pt계 PM 연소 촉매의 비교예 5의 ηH2S를 나타내고 있다.
도 11에 나타나 있는 바와 같이, 실시예 1∼4의 PM 연소 촉매는, 비교예 5의 종래의 Pt계 PM 연소 촉매와 비교하여, ηH2S가 크고 우수한 H2S 정화 성능을 갖는 것이 확인되었다. 또한, Ag/Pd 비율이 1.7(실시예 2)을 하회하면 비교예 2나 비교예 3과 같이 고비용으로 되고, Ag/Pd 비율이 8.3(실시예 3)을 초과하면 비교예 1과 같이 우수한 PM 정화 성능이 얻어지지 않게 되기 때문에, Ag/Pd 비율은 1.7∼8.3의 범위 내로 설정해야 하는 것이 확인되었다.
또, 비교예 4에 대해서는, ηH2S는 미측정이지만, Ag/Pd 비율이 1.7∼8.3의 범위 내에서 실시예 4의 Ag를 증량했을 뿐인 것에 해당하기 때문에, H2S 정화 성능은 실시예 4와 마찬가지인 4로 추정되었다.
이상의 결과로부터, Al2O3 담체에 Ag와 Pd가 합금화된 상태에서 담지되고, Ag 담지량이 1.2g/L∼2.5g/L이고, Pd 담지량이 0.7g/L 이하이며, Ag/Pd 비율이 1.7∼8.3인 본 발명에 따른 PM 연소 촉매에 의하면, 비용을 억제하면서, 우수한 PM 정화 성능과 우수한 H2S 정화 성능을 얻을 수 있는 것이 확인되었다.
1…배기 정화 장치
2…엔진
3…배기관
4…NOx 정화부
5…SCF(배기 정화 필터)
7…ECU(재생 수단)

Claims (1)

  1. 내연 기관의 배기 정화 장치로서,
    상기 내연 기관의 배기 통로에 마련되며, 유입하는 배기가 린(lean)일 때에 배기중의 NOx를 포착(捕捉)하고, 포착한 NOx를 유입하는 배기가 리치(rich)일 때에 탈리(脫離)해서 환원 정화하는 NOx 정화 촉매가 담지(擔持)된 NOx 정화부와,
    상기 NOx 정화부의 하류측의 배기 통로에 마련되며, 유입하는 배기중의 퍼티큘레이트(particulate)를 포착하고, 포착한 퍼티큘레이트를 연소시키는 퍼티큘레이트 연소 촉매가 담지된 배기 정화 필터와,
    상기 NOx 정화 촉매에 유입하는 배기를 리치로 제어하는 동시에 상기 NOx 정화 촉매를 소정 온도까지 승온(昇溫)함으로써, 상기 NOx 정화 촉매에 포착된 유황 성분을 탈리시키는 재생 수단을 구비하고,
    상기 퍼티큘레이트 연소 촉매는,
    Al2O3 담체(擔體)에 Ag와 Pd가 합금화된 상태에서 담지되고,
    상기 Al2O3 담체에 대한 Ag의 담지량이 1.2g/L∼2.5g/L이고,
    상기 Al2O3 담체에 대한 Pd의 담지량이 0.7g/L 이하이며,
    상기 Pd의 담지량에 대한 상기 Ag의 담지량의 비율 Ag/Pd가 1.7∼8.3인 내연 기관의 배기 정화 장치.
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