WO2007077817A1 - 排気浄化装置 - Google Patents

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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust purification device.
  • exhaust purification is carried out by using an exhaust purification catalyst provided in the middle of the exhaust pipe.
  • the exhaust air-fuel ratio is low. NOx in the exhaust gas is oxidized and temporarily stored in the form of nitrate, reducing the O concentration in the exhaust gas.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-356127
  • NOx occlusion reduction catalyst Under operating conditions in a low load range where it is not possible to obtain (about 220-250 ° C) (for example, slow driving in a city with heavy traffic), NOx occlusion reduction catalyst power NOx should be efficiently decomposed and released. NOx occlusion reduction catalyst could not be regenerated efficiently, so that the recovery rate of NOx occlusion sites occupied in the catalyst volume was reduced and the occlusion capacity was reduced.
  • the present invention can efficiently regenerate the NOx occlusion reduction catalyst even in a relatively low temperature range while minimizing bad fuel consumption, and improve the NOx reduction rate. It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purification device that can be used.
  • a reformer having a fuel addition device, a heating device, and a reforming catalyst is disposed in the middle of an exhaust pipe through which exhaust gas from which engine power is also exhausted flows. It is useful for exhaust gas purification equipment with N Ox occlusion reduction catalyst.
  • the temperature power NOx is efficiently reduced to N on the surface of the NOx storage reduction catalyst at a temperature lower than the combustion temperature of conventional fuel addition.
  • the heating device of the reformer can be constituted by a pre-stage oxidation catalyst in which the oxidation catalyst with heater is evenly arranged.
  • the pre-stage oxidation catalyst is spirally wound with a strip-shaped metal thin film as an oxidation catalyst with a heater whose surface is coated with an oxidation catalyst and heated by energization, and an alumina insulating tape as an oxidation catalyst. It can be set as the thin film metal heater wound by the shape.
  • the pre-stage oxidation catalyst has a metal mesh as an oxidation catalyst with a heater whose surface is coated with an oxidation catalyst and is heated by energization, and an alumina insulating mesh as an oxidation catalyst alternately in the flow direction of the exhaust gas. Also good as a wire mesh heater with multiple layers!
  • the heating device of the reformer is configured by a pre-stage oxidation catalyst in which the oxidation catalyst with heater is centrally arranged at the center, and the pre-stage oxidation catalyst and the reforming catalyst are used.
  • a mixer can be arranged between them.
  • the NOx storage reduction catalyst can be efficiently regenerated even in a relatively low temperature range while minimizing the bad fuel economy, and the NOx reduction rate is improved. If you can! ⁇ ⁇ You can have an excellent effect.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a thin film metal heater as a heating device in an example of an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a wire mesh heater as a heating device in an example of an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a front view showing a mixer in another example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is an example of an embodiment of the present invention, in which an exhaust pipe 4 through which exhaust gas 3 discharged from a diesel engine 1 through an exhaust manifold 2 flows is disposed in the middle of a fuel addition device 5 and A reformer 8 having a heating device 6 and a reforming catalyst 7 is disposed, and a NOx storage reduction catalyst 9 is disposed downstream thereof.
  • the fuel addition device 5 of the reformer 8 has an injection nozzle 10 disposed on the inlet side of the heating device 6 and connects the injection nozzle 10 and the fuel tank 11 with a fuel supply pipe 12.
  • a fuel 15 such as light oil as a reducing agent in the fuel tank 11 is supplied from the injection nozzle 10 to the heating device by driving a supply pump 13 installed in the middle of the fuel supply pipe 12 and opening an addition valve 14. It has a structure that can be added to the entrance side of 6.
  • the heating device 6 of the reformer 8 is composed of a pre-stage oxidation catalyst in which oxidation catalysts with heaters are evenly arranged.
  • an oxidation catalyst is provided on the surface as shown in FIG.
  • a thin-film metal heater 18 formed by spirally wrapping a strip-shaped metal thin film 16 as an oxidation catalyst with a heater that is coated and heated by energization and an alumina insulating tape 17 as an acid catalyst
  • an oxidation catalyst is coated on the surface and a metal mesh 19 as an oxidation catalyst with a heater that is heated by energization and an alumina insulating mesh 19, as an oxidation catalyst, are arranged in the flow direction of the exhaust gas 3.
  • An example is a mesh mesh heater 20 in which a plurality of layers are alternately stacked.
  • the reforming catalyst 7 of the reformer 8 decomposes the HC component produced by the fuel addition from the fuel addition device 5 into H and CO in the exhaust gas 3, and this kind of modification is performed.
  • an oxide such as alumina or silica or a complex oxide such as zeolite, which supports Pd, Pt, Rh or the like as an active metal.
  • a control device 22 constituting an engine control computer (ECU: Electronic Control Unit), a rotational speed signal 23a from a rotational sensor 23 for detecting the engine rotational speed of the diesel engine 1 and an accelerator sensor 24 (accelerator pedal) From the temperature signal 25a from the temperature sensor 25 that detects the temperature of the exhaust gas 3 after passing through the reformer 8 and the NOx storage reduction catalyst 9.
  • ECU Electronic Control Unit
  • the amount of fuel 15 added by the fuel addition device 5 and the energization time to the heating device 6 are determined, and the drive command signal 13a from the control device 22 to the supply pump 13; Outputs an open / close command signal 14a to the addition valve 14 and an energization command signal 6a to the heating device 6, injects fuel 15 from the injection nozzle 10 of the fuel addition device 5 and passes the heating device 6 to a high concentration HC gas While generating, the temperature of the exhaust gas 3 is raised to a required temperature (about 300 ° C) required for the reforming catalyst 7 to operate, and then the HC gas is modified together with the exhaust gas 3. To the catalyst 7 and react with O coexisting in the atmosphere to raise the ambient temperature and
  • the NOx storage reduction catalyst 9 is regenerated by introducing it into the original catalyst 9.
  • reference numeral 26 denotes an intake pipe of the diesel engine 1.
  • An air cleaner 27 is provided at the upstream end of the intake pipe 26, and an exhaust manifold is provided in the middle of the intake pipe 26 on the downstream side thereof.
  • exhaust pipe 4 on the outlet side of the hold 2 is provided with a compressor 29 driven by a turbine 28 provided in the middle, and a turbocharger 30 is constituted by the turbine 28 and the compressor 29.
  • an intercooler 31 is provided in the middle of the intake pipe 26 on the downstream side.
  • fuel 15 is added as a reducing agent to the inlet side of a heating device 6 such as a metal heater 18 (see FIG. 2) or a wire mesh heater 20 (see FIG. 3)
  • the fuel 15 is heated by the heating device 6.
  • the high-concentration HC gas is generated, the temperature of the exhaust gas 3 rises to the required temperature (about 300 ° C) required for the reforming catalyst 7 to operate, and the HC gas is modified together with the exhaust gas 3.
  • the catalyst is guided to the catalyst 7 and reacts with O coexisting in the atmosphere to raise the ambient temperature and
  • the NOx occlusion reduction catalyst 9 is introduced into the NOx occlusion reduction catalyst 9, and the temperature power NOx is reduced to N efficiently on the surface of the NOx occlusion reduction catalyst 9 at a temperature lower than the combustion temperature in the conventional fuel addition.
  • the heating device 6 is composed of a pre-stage oxidation catalyst consisting entirely of an oxidation catalyst with a heater, the whole pre-stage oxidation catalyst must be raised to the temperature required for its operation. Considering that the proportion of the fuel 15 that needs to be oxidized by the pre-stage oxidation catalyst is approximately 40% or less, in the case of the illustrated example, the heating device is required. 6 is composed of a pre-stage acid catalyst with heater-equipped catalyst, such as thin film metal heater 18 (see Fig. 2) or wire mesh heater 20 (see Fig. 3).
  • the thin film metal heater 18 has a spiral shape with one metal thin film 16 and a plurality of alumina insulating tapes 17 stacked.
  • the wire mesh heater 20 may be formed by alternately laminating a plurality of metal meshes 19 and a plurality of alumina insulating meshes 19 ′.
  • the reason why the heater is not provided in the reforming catalyst 7 is that if the heater is provided in the reforming catalyst 7, the temperature on the inlet side of the reforming catalyst 7 does not rise sufficiently, This is because a wasted part is generated, and as shown in this example, the temperature of the entire reactor including the inlet side of the reforming catalyst 7 is increased by disposing a pre-stage oxidation catalyst upstream of the reforming catalyst 7. It is possible to eliminate the waste.
  • the temperature of the diesel engine 1 can be controlled by operating the reformer 8 with the minimum required power.
  • NOx can be efficiently decomposed and released from the NOx storage-reduction catalyst 9 without increasing the amount of fuel added, and the regeneration of the NOx storage-reduction catalyst 9 can proceed efficiently and occupy the catalyst volume.
  • the recovery rate of the NOx storage site increases, the storage capacity will not drop, fuel efficiency will be avoided, and commercialization will become possible.
  • the NOx occlusion reduction catalyst can be efficiently regenerated even in a relatively low temperature range while minimizing fuel consumption, and the NOx reduction rate can be improved.
  • FIG. 4 shows another example of the embodiment of the present invention.
  • the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same components, and the basic configuration is shown in FIG.
  • This embodiment is characterized in that the heating device 6 of the reformer 8 as shown in FIG. 4 is constituted by a pre-stage oxidation catalyst 33 in which the oxidation catalyst 32 with heater is centrally arranged.
  • the mixer 34 is disposed between the pre-stage oxidation catalyst 33 and the reforming catalyst 7.
  • the mixer 34 is, for example, partially cut away as shown in FIG.
  • a plurality of discs 36 each having a through hole 35 formed therein are arranged in the flow direction of the exhaust gas 3.
  • the exhausted catalyst 3 from the diesel engine 1 is sent to the reformer 8 through the exhaust pipe 4, and the oxidation catalyst 32 with heater is centrally arranged.
  • fuel 15 is added as a reducing agent from the injection nozzle 10 of the fuel addition device 5 to the inlet side of the heating device 6 composed of the pre-stage oxidation catalyst 33 in which the temperature of the oxidation catalyst bed at the center is partially increased by energization.
  • the fuel 15 is partially heated by the oxidation catalyst 32 with a heater of the heating device 6 to generate high-concentration HC gas, and is stirred and mixed in the mixer 34.
  • the temperature of the exhaust gas 3 rises to a required temperature (about 300 ° C.) required for the reforming catalyst 7 to operate, and the HC gas together with the exhaust gas 3 is led to the reforming catalyst 7, After the reaction with O coexisting in the atmosphere, the ambient temperature rises and O is consumed
  • the HC gas is decomposed into highly reactive H and CO, and the NOx occlusion reduction catalyst 9 is
  • the NOx occlusion and reduction catalyst 9 is reduced to N efficiently with a lower temperature force NOx than the combustion temperature of conventional fuel addition.
  • the heating device 6 is constituted by the pre-stage acid catalyst 33 in which the oxidation catalyst 32 with heater is centrally arranged at the central portion.
  • the temperature of the oxidation catalyst 3 with heater is sufficient to start the oxidation of the fuel 15 with less electric power than in the example shown in FIG. 2, and the NOx occlusion reduction catalyst 9 can be efficiently regenerated by energizing the minimum necessary heating device 6.
  • the reformer 8 should be operated with the minimum necessary power even under operating conditions in a low load range where the combustion temperature required for firing (approximately 220 to 250 ° C) cannot be obtained. This makes it possible to efficiently decompose and release NOx from the NOx storage-reduction catalyst 9 without controlling the temperature rise of the diesel engine 1 or increasing the amount of fuel added.
  • the NOx storage-reduction catalyst 9 As the NOx storage site occupies a large proportion of the catalyst volume, the storage capacity does not drop, the fuel efficiency is avoided, and commercialization becomes possible.
  • the NOx storage reduction catalyst is relatively low in the temperature range. Regeneration can be performed efficiently and the NOx reduction rate can be improved.

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Abstract

　燃費の悪化を最小限に抑えつつ、比較的低い温度領域でもＮＯx吸蔵還元触媒の再生を効率良く行なうことができ、ＮＯx低減率を向上し得る排気浄化装置を提供する。 　ディーゼルエンジン１から排気マニホールド２を介して排出される排気ガス３が流通する排気管４途中に、燃料添加装置５と加熱装置６と改質触媒７とを有する改質器８を配設すると共に、その下流側にＮＯx吸蔵還元触媒９を配設する。

Description

排気浄化装置
技術分野
[0001] 本発明は、排気浄ィ匕装置に関するものである。
背景技術
[0002] 従来より、排気管の途中に装備した排気浄ィ匕用触媒により排気浄ィ匕を図ることが行 われており、この種の排気浄ィ匕用触媒としては、排気空燃比がリーンの時に排気ガス 中の NOxを酸ィ匕して硝酸塩の状態で一時的に吸蔵し、排気ガス中の O濃度が低下
2 した時に未燃 HCや CO等の介在により NOxを分解放出して還元浄ィ匕する性質を備 えた NOx吸蔵還元触媒が知られて ヽる。
[0003] この種の NOx吸蔵還元触媒としては、白金'バリウム 'アルミナ触媒や、白金'力リウ ム ·アルミナ触媒等が前述した如き性質を有するものとして既に知られて 、る。
[0004] そして、 NOx吸蔵還元触媒にぉ 、ては、 NOxの吸蔵量が増大して飽和量に達して しまうと、それ以上の NOxを吸蔵できなくなるため、定期的に NOx吸蔵還元触媒に流 入する排気ガスの O濃度を低下させて NOxを分解放出させる必要がある。
2
[0005] 例えば、ガソリン機関に使用した場合であれば、機関の運転空燃比を低下させる（ 機関をリッチ空燃比で運転する)ことにより、排気ガス中の O濃度を低下させ且つ排
2
気ガス中の未燃 HCや CO等の還元成分を増加させて NOxの分解放出を促すことが できるが、 NOx吸蔵還元触媒をディーゼル機関の排気浄ィ匕装置として使用した場合 には機関をリッチ空燃比で運転することが困難である。
[0006] このため、 NOx吸蔵還元触媒の上流側で排気ガス中に燃料 (HC)を添加すること により、この添加燃料を還元剤として NOx吸蔵還元触媒上で Oと反応させ排気ガス
2
中の O濃度を低下させる必要がある (例えば、特許文献 1参照)。
2
特許文献 1：特開 2000— 356127号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] し力しながら、前述の如く NOx吸蔵還元触媒の上流側で燃料添加を行う方式では 、その添加燃料が蒸発して生じた HCの一部が NOx吸蔵還元触媒の表面上で排気 ガス中の Oと反応 (燃焼）し、 NOx吸蔵還元触媒の周囲の雰囲気中における O濃度
2 2 がほぼ零となって力も NOxの分解放出が開始されることになるため、排気温度が低く 、 NOx吸蔵還元触媒の表面上で HCが Oと反応 (燃焼)するのに必要な燃焼温度（
2
約 220〜250°C)が得られない低負荷域での運転条件下 (例えば、渋滞の多い都巿 内での徐行運転等)では、 NOx吸蔵還元触媒力 NOxを効率良く分解放出させるこ とができず、 NOx吸蔵還元触媒の再生が効率良く進まな 、ことで触媒の容積中に占 める NOx吸蔵サイトの回復割合が小さくなつて吸蔵能力が落ちるという問題があった
[0008] し力も、このような問題に対処するために、エンジンに対して昇温制御を行なったり 、燃料の添加量を増加させた場合には、大幅な燃費悪化を伴い、実用化が困難とな つていた。
[0009] 本発明は、斯かる実情に鑑み、燃費の悪ィ匕を最小限に抑えつつ、比較的低い温度 領域でも NOx吸蔵還元触媒の再生を効率良く行なうことができ、 NOx低減率を向上 し得る排気浄ィ匕装置を提供しょうとするものである。
課題を解決するための手段
[0010] 本発明は、エンジン力も排出される排気ガスが流通する排気管の途中に、燃料添 加装置と加熱装置と改質触媒とを有する改質器を配設すると共に、その下流側に N Ox吸蔵還元触媒を配設した排気浄ィ匕装置に力かるものである。
[0011] 上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
[0012] エンジン力ゝらの排気ガスを排気管を介して改質器へ送り込んだ状態で、燃料添カロ 装置から、加熱装置の入側に燃料を還元剤として添加すると、該燃料が前記加熱装 置により加熱されて高濃度の HCガスが生成されつつ、排気ガスの温度が改質触媒 が作動するのに必要となる所要温度に上昇し、排気ガスと共に前記 HCガスが改質 触媒へ導かれ、雰囲気中に共存する Oと反応して雰囲気温度が上昇し且つ Oが消
2 2 費された後に前記 HCガスが反応性の高い Hと COとに分解されて、後段の NOx吸
2
蔵還元触媒に導入され、 NOx吸蔵還元触媒の表面上で従来の燃料添加での燃焼 温度より低 、温度力 NOxが効率良く Nに還元処理される。 [0013] この結果、例えば、渋滞の多い都巿内での徐行運転等のように、排気温度が低ぐ NOx吸蔵還元触媒の表面上で HCが Oと反応 (燃焼)するのに必要な燃焼温度が
2
得られな!/、低負荷域での運転条件下であっても、改質器を必要最小限の電力で作 動させること〖こより、エンジンに対して昇温制御を行なったり、燃料の添加量を増加さ せることなぐ NOx吸蔵還元触媒力 NOxを効率良く分解放出させることが可能とな り、 NOx吸蔵還元触媒の再生が効率良く進み、触媒の容積中に占める NOx吸蔵サ イトの回復割合が大きくなつて吸蔵能力が落ちなくなり、燃費悪ィ匕が避けられ、実用 化が可能となる。
[0014] 前記排気浄ィ匕装置にお!、ては、改質器の加熱装置を、ヒータ付酸化触媒が均等配 置された前段酸化触媒によって構成することができる。
[0015] 前記前段酸化触媒は、表面に酸化触媒がコーティングされ且つ通電により昇温す るヒータ付酸化触媒としての帯状の金属薄膜と、酸化触媒としてのアルミナ絶縁テー プとを重ねた状態で渦巻状に巻き付けてなる薄膜メタルヒータとすることができる。
[0016] 又、前記前段酸化触媒は、表面に酸化触媒がコーティングされ且つ通電により昇 温するヒータ付酸化触媒としての金網と、酸化触媒としてのアルミナ絶縁メッシュとを 排気ガスの流通方向へ交互に複数積層してなるワイヤメッシュヒータとしても良!、。
[0017] 一方、前記排気浄化装置においては、改質器の加熱装置を、ヒータ付酸化触媒が 中心部に集中配置された前段酸化触媒によって構成し、該前段酸化触媒と改質触 媒との間にミキサーを配設することもできる。
発明の効果
[0018] 本発明の排気浄化装置によれば、燃費の悪ィ匕を最小限に抑えつつ、比較的低い 温度領域でも NOx吸蔵還元触媒の再生を効率良く行なうことができ、 NOx低減率を 向上し得ると!ヽぅ優れた効果を奏し得る。
図面の簡単な説明
[0019] [図 1]本発明の実施例の一例を示す概略図である。
[図 2]本発明の実施例の一例における加熱装置としての薄膜メタルヒータを示す斜視 図である。
[図 3]本発明の実施例の一例における加熱装置としてのワイヤメッシュヒータを示す斜 視図である。
圆 4]本発明の実施例の他の例を示す概略図である。
[図 5]本発明の実施例の他の例におけるミキサーを示す正面図である。
符号の説明
1 ディーゼルエンジン（エンジン)
3 排気ガス
4 排気管
5 燃料添加装置
6 加熱装置
7 改質触媒
8 改質器
9 NOx吸蔵還元触媒
15 燃料
16 金属薄膜
17 アルミナ絶縁テープ
18 薄膜メタルヒータ
19 金網
19' アルミナ絶縁メッシュ
20 ワイヤメッシュヒータ
32 ヒータ付酸化触媒
33 前段酸化触媒
34 ミキサー
発明を実施するための最良の形態
[0021] 以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。
[0022] 図 1は本発明の実施例の一例であって、ディーゼルエンジン 1から排気マ-ホール ド 2を介して排出される排気ガス 3が流通する排気管 4途中に、燃料添加装置 5と加 熱装置 6と改質触媒 7とを有する改質器 8を配設すると共に、その下流側に NOx吸蔵 還元触媒 9を配設したものである。 [0023] 前記改質器 8の燃料添加装置 5は、前記加熱装置 6の入側に噴射ノズル 10を配置 すると共に、該噴射ノズル 10と燃料タンク 11との間を燃料供給管 12により接続し、該 燃料供給管 12の途中に装備した供給ポンプ 13の駆動と添加弁 14の開作動とにより 、前記燃料タンク 11内の還元剤としての軽油等の燃料 15を前記噴射ノズル 10から 前記加熱装置 6の入側に添加し得るようにした構成を有して 、る。
[0024] 前記改質器 8の加熱装置 6は、ヒータ付酸化触媒が均等配置された前段酸化触媒 によって構成してあり、この例としては、例えば、図 2に示す如ぐ表面に酸化触媒が コーティングされ且つ通電により昇温するヒータ付酸化触媒としての帯状の金属薄膜 16と、酸ィ匕触媒としてのアルミナ絶縁テープ 17とを重ねた状態で渦巻状に巻き付け て形成した薄膜メタルヒータ 18や、或いは、図 3に示す如ぐ表面に酸化触媒がコー ティングされ且つ通電により昇温するヒータ付酸化触媒としての金網 19と、酸化触媒 としてのアルミナ絶縁メッシュ 19,とを排気ガス 3の流通方向へ交互に複数積層したヮ ィャメッシュヒータ 20等を挙げることができる。
[0025] 前記改質器 8の改質触媒 7は、前記燃料添加装置 5からの燃料添カ卩による HC成分 を排気ガス 3中で Hと COに分解するものであって、この種の改質触媒 7には、例え
2
ば、アルミナやシリカ等の酸ィ匕物又はゼォライト等の複合酸ィ匕物を担体として、 Pd、 P t、Rh等を活性金属として担持させたものを用いることが可能である。
[0026] そして、エンジン制御コンピュータ（ECU： Electronic Control Unit)をなす制御装置 22において、ディーゼルエンジン 1の機関回転数を検出する回転センサ 23からの回 転数信号 23aと、アクセルセンサ 24 (アクセルペダルの踏み込み角度を検出するセ ンサ)からの負荷信号 24aと、改質器 8と NOx吸蔵還元触媒 9とを通過した後の排気 ガス 3の温度を検出する温度センサ 25からの温度信号 25aとから判断される現在の 運転状態に基づき、燃料添加装置 5による燃料 15の添加量、加熱装置 6への通電 時間等を決定し、前記制御装置 22から、供給ポンプ 13への駆動指令信号 13aと、 添加弁 14への開閉指令信号 14aと、加熱装置 6への通電指令信号 6aとを出力し、 前記燃料添加装置 5の噴射ノズル 10から燃料 15を噴射し、加熱装置 6を通過させて 高濃度の HCガスを生成しつつ、排気ガス 3の温度を改質触媒 7が作動するのに必 要となる所要温度 (約 300°C)に上昇させてから、排気ガス 3と共に前記 HCガスを改 質触媒 7へ導き、雰囲気中に共存する Oと反応させて雰囲気温度を上げ且つ Oを
2 2 消費した後に前記 HCガスを反応性の高い Hと COとに分解して後段の NOx吸蔵還
2
元触媒 9へ導入することにより、該 NOx吸蔵還元触媒 9の再生を行なうようにしてある
[0027] 尚、図 1中、 26はディーゼルエンジン 1の吸気管であって、該吸気管 26の上流端に はエアクリーナ 27が設けられ、それより下流側の吸気管 26途中には、排気マ-ホー ルド 2の出側における排気管 4途中に設けられたタービン 28によって駆動されるコン プレッサ 29が設けられ、該タービン 28とコンプレッサ 29とからターボチャージャ 30が 構成されると共に、前記コンプレッサ 29より下流側における吸気管 26途中には、イン タクーラ 31が設けられている。
[0028] 次に、上記実施例の作用を説明する。
[0029] ディーゼルエンジン 1からの排気ガス 3を排気管 4を介して改質器 8へ送り込んだ状 態で、燃料添加装置 5の噴射ノズル 10から、通電により酸化触媒床温度が高められ た薄膜メタルヒータ 18 (図 2参照）或いはワイヤメッシュヒータ 20 (図 3参照）等の加熱 装置 6の入側に燃料 15を還元剤として添加すると、該燃料 15が前記加熱装置 6によ り加熱されて高濃度の HCガスが生成されつつ、排気ガス 3の温度が改質触媒 7が作 動するのに必要となる所要温度 (約 300°C)に上昇し、排気ガス 3と共に前記 HCガス が改質触媒 7へ導かれ、雰囲気中に共存する Oと反応して雰囲気温度が上昇し且
2
つ Oが消費された後に前記 HCガスが反応性の高い Hと COとに分解されて、後段
2 2
の NOx吸蔵還元触媒 9に導入され、 NOx吸蔵還元触媒 9の表面上で従来の燃料添 加での燃焼温度より低 、温度力 NOxが効率良く Nに還元処理される。
2
[0030] ここで、仮に、前記加熱装置 6を全てヒータ付酸化触媒からなる前段酸化触媒によ つて構成した場合、該前段酸化触媒全体をそれが作動するのに必要となる温度まで 上昇させなければならず、大きな電力が必要となるが、前段酸化触媒で酸化する必 要のある燃料 15の割合は、およそ 40%以下であることを考慮し、本図示例の場合に は、前記加熱装置 6を、薄膜メタルヒータ 18 (図 2参照）或いはワイヤメッシュヒータ 20 (図 3参照)等のように、ヒータ付酸ィ匕触媒が均等配置された前段酸ィ匕触媒によって 構成してあるため、均等配置されたヒータ付酸ィ匕触媒に電力をかけるさせることにより 、少な!/ヽ電力で燃料 15の酸化を開始するのに充分な温度をヒータ付酸化触媒上で 保持することが可能となり、加熱装置 6への少ない通電により効率良く前記 NOx吸蔵 還元触媒 9の再生が図られる。尚、前段酸化触媒で酸化する必要のある燃料 15の割 合に応じて、前記薄膜メタルヒータ 18は、一枚の金属薄膜 16と複数枚のアルミナ絶 縁テープ 17とを重ねた状態で渦巻状に巻き付けて形成しても良ぐ又、前記ワイヤメ ッシュヒータ 20は、一枚の金網 19と複数枚のアルミナ絶縁メッシュ 19'とを交互に複 数積層して形成しても良い。
[0031] 又、前記改質触媒 7にヒータを設けていない理由は、仮に、改質触媒 7にヒータを設 けた場合、改質触媒 7の入側の温度が充分に上昇せず、触媒として無駄になる部分 が生じてしまうためであり、本図示例のように、改質触媒 7の上流側に前段酸化触媒 を配設することにより、改質触媒 7の入側を含む全体を温度上昇させることが可能と なり、無駄をなくすことができる。
[0032] この結果、例えば、渋滞の多い都巿内での徐行運転等のように、排気温度が低ぐ NOx吸蔵還元触媒 9の表面上で HCが Oと反応 (燃焼)するのに必要な燃焼温度（
2
約 220〜250°C)が得られない低負荷域での運転条件下であっても、改質器 8を必 要最小限の電力で作動させることにより、ディーゼルエンジン 1に対して昇温制御を 行なったり、燃料の添加量を増加させることなぐ NOx吸蔵還元触媒 9から NOxを効 率良く分解放出させることが可能となり、 NOx吸蔵還元触媒 9の再生が効率良く進み 、触媒の容積中に占める NOx吸蔵サイトの回復割合が大きくなつて吸蔵能力が落ち なくなり、燃費悪ィ匕が避けられ、実用化が可能となる。
[0033] こうして、燃費の悪ィ匕を最小限に抑えつつ、比較的低い温度領域でも NOx吸蔵還 元触媒の再生を効率良く行なうことができ、 NOx低減率を向上し得る。
[0034] 図 4は本発明の実施例の他の例であって、図中、図 1と同一の符号を付した部分は 同一物を表わしており、基本的な構成は図 1に示すものと同様である力 本実施例の 特徴とするところは、図 4に示す如ぐ改質器 8の加熱装置 6を、ヒータ付酸化触媒 32 が中心部に集中配置された前段酸化触媒 33によって構成し、該前段酸化触媒 33と 改質触媒 7との間にミキサー 34を配設した点にある。
[0035] 前記ミキサー 34は、例えば、図 5に示す如ぐ一部分が切り欠かれ且つ多数の異径 の通過孔 35が穿設された円板 36を、排気ガス 3の流通方向へ複数配設してなる構 成を有している。
[0036] 図 4及び図 5に示す例においては、ディーゼルエンジン 1からの排気ガス 3を排気管 4を介して改質器 8へ送り込んだ状態で、ヒータ付酸化触媒 32が集中配置された中 心部の酸化触媒床温度が通電により部分的に高められた前段酸化触媒 33で構成さ れる加熱装置 6の入側に、燃料添加装置 5の噴射ノズル 10から燃料 15を還元剤とし て添加すると、該燃料 15が前記加熱装置 6のヒータ付酸化触媒 32により部分的に加 熱されて高濃度の HCガスが生成されつつ、ミキサー 34にて撹拌混合され、図 1に示 す例の場合と同様に、排気ガス 3の温度が改質触媒 7が作動するのに必要となる所 要温度 (約 300°C)に上昇し、排気ガス 3と共に前記 HCガスが改質触媒 7へ導かれ、 雰囲気中に共存する Oと反応して雰囲気温度が上昇し且つ Oが消費された後に前
2 2
記 HCガスが反応性の高い Hと COとに分解されて、後段の NOx吸蔵還元触媒 9に
2
導入され、 NOx吸蔵還元触媒 9の表面上で従来の燃料添加での燃焼温度より低 ヽ 温度力 NOxが効率良く Nに還元処理される。
2
[0037] ここで、図 4に示す例の場合には、前記加熱装置 6を、ヒータ付酸化触媒 32が中心 部に集中配置された前段酸ィ匕触媒 33によって構成してあるため、中心部に集中配 置されたヒータ付酸化触媒 32に電力を集中させることにより、図 1に示す例の場合よ り更に少ない電力で燃料 15の酸化を開始するのに充分な温度をヒータ付酸化触媒 3 2上で保持することが可能となり、必要最小限の加熱装置 6への通電により効率良く 前記 NOx吸蔵還元触媒 9の再生が図られる。
[0038] この結果、図 1に示す例の場合と同様に、例えば、渋滞の多い都巿内での徐行運 転等のように、排気温度が低ぐ NOx吸蔵還元触媒 9の表面上で HCが Oと反応 (燃
2 焼)するのに必要な燃焼温度 (約 220〜250°C)が得られない低負荷域での運転条 件下であっても、改質器 8を必要最小限の電力で作動させることにより、ディーゼルェ ンジン 1に対して昇温制御を行なったり、燃料の添加量を増加させることなぐ NOx吸 蔵還元触媒 9から NOxを効率良く分解放出させることが可能となり、 NOx吸蔵還元触 媒 9の再生が効率良く進み、触媒の容積中に占める NOx吸蔵サイトの回復割合が大 きくなつて吸蔵能力が落ちなくなり、燃費悪ィ匕が避けられ、実用化が可能となる。 [0039] こうして、図 4に示す例の場合にも、図 1に示す例の場合と同様に、燃費の悪化を最 小限に抑えつつ、比較的低!、温度領域でも NOx吸蔵還元触媒の再生を効率良く行 なうことができ、 NOx低減率を向上し得る。
[0040] 尚、本発明の排気浄化装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなぐ本 発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

Claims

請求の範囲
[1] エンジン力も排出される排気ガスが流通する排気管の途中に、燃料添加装置とカロ 熱装置と改質触媒とを有する改質器を配設すると共に、その下流側に NOx吸蔵還 元触媒を配設した排気浄化装置。
[2] 改質器の加熱装置を、ヒータ付酸化触媒が均等配置された前段酸化触媒によって 構成した請求項 1記載の排気浄化装置。
[3] 前段酸化触媒を、表面に酸化触媒がコーティングされ且つ通電により昇温するヒー タ付酸化触媒としての帯状の金属薄膜と、酸ィ匕触媒としてのアルミナ絶縁テープとを 重ねた状態で渦巻状に巻き付けてなる薄膜メタルヒータとした請求項 2記載の排気浄 化装置。
[4] 前段酸化触媒を、表面に酸化触媒がコーティングされ且つ通電により昇温するヒー タ付酸化触媒としての金網と、酸ィ匕触媒としてのアルミナ絶縁メッシュとを排気ガスの 流通方向へ交互に複数積層してなるワイヤメッシュヒータとした請求項 2記載の排気 浄化装置。
[5] 改質器の加熱装置を、ヒータ付酸化触媒が中心部に集中配置された前段酸化触 媒によって構成し、該前段酸化触媒と改質触媒との間にミキサーを配設した請求項 1 記載の排気浄化装置。
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