WO2011118777A1 - 排ガス浄化システム - Google Patents

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WO2011118777A1
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purification system
catalyst
gas purification
ammonia
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嘉典 山下
大祐 沖
マイ フォン チャン
佐藤　拓也
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株式会社 キャタラー
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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas purification system.
  • Diesel engine exhaust system diesel oxidation catalyst
  • diesel particulate filter diesel particulate filter
  • selective catalytic reduction selective catalytic reduction
  • ammonia slip catalyst ammonia slip catalyst
  • the exhaust gas discharged from the diesel engine first passes through the diesel oxidation catalyst.
  • the diesel oxidation catalyst promotes the oxidation of carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC) in the exhaust gas.
  • CO carbon monoxide
  • HC hydrocarbons
  • PM part of particulate matter
  • This exhaust gas then passes through a diesel particulate filter.
  • the diesel particulate filter filters the exhaust gas through its porous partition and removes the remaining particulate matter from the exhaust gas.
  • ammonia precursor such as ammonia (NH 3 ) or urea (CO (NH 2 ) 2 ) aqueous solution is injected into the exhaust gas that has passed through the diesel particulate filter.
  • the selective catalytic reduction catalyst promotes the reaction between nitrogen oxide (NO x ) in exhaust gas and ammonia added to the exhaust gas or generated from an ammonia precursor, as described in JP-A-2008-296224. . By this reaction, nitrogen oxides are reduced to nitrogen. As a result, the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas decreases.
  • the ammonia slip catalyst is an oxidation catalyst.
  • the ammonia slip catalyst promotes oxidation of unreacted ammonia discharged by the selective catalytic reduction catalyst. Nitrogen oxides are produced by the oxidation of ammonia, but since the amount of unreacted ammonia discharged from the selective catalytic reduction catalyst is small, the amount of nitrogen oxides produced in the ammonia slip catalyst is also small. In other words, the ammonia slip catalyst decreases the concentration of ammonia in the exhaust gas without significantly increasing the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas.
  • the exhaust gas purification system described above exhibits excellent purification performance. However, since the exhaust gas purification system includes four catalysts, a relatively large space is required for the installation.
  • an object of the present invention is to provide a technique advantageous for downsizing an exhaust gas purification system for purifying exhaust gas discharged from a diesel engine.
  • an exhaust gas purification system for purifying exhaust gas discharged from a diesel engine, the diesel oxidation catalyst through which the exhaust gas passes, a filter base material, and a selective catalytic reduction supported by the filter base material.
  • a diesel particulate filter through which the exhaust gas that has passed through the diesel oxidation catalyst permeates, and a zeolite in which alkali metal ions are partially exchanged with transition metal ions,
  • an exhaust gas purification system including an ammonia slip catalyst through which the exhaust gas that has passed through a diesel particulate filter passes.
  • the figure which shows roughly the exhaust gas purification system which concerns on 1 aspect of this invention The perspective view which shows an example of the diesel oxidation catalyst which can be used in the exhaust gas purification system shown in FIG. Sectional drawing which expands and shows a part of diesel oxidation catalyst shown in FIG. Sectional drawing which shows an example of the diesel particulate filter which can be used in the exhaust gas purification system shown in FIG.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an exhaust gas purification system according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example of a diesel oxidation catalyst that can be used in the exhaust gas purification system shown in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a part of the diesel oxidation catalyst shown in FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a diesel particulate filter that can be used in the exhaust gas purification system shown in FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view showing an example of an ammonia slip catalyst that can be used in the exhaust gas purification system shown in FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a part of the ammonia slip catalyst shown in FIG.
  • white arrows indicate the direction in which exhaust gas flows.
  • the exhaust gas purification system 1 shown in FIG. 1 is an exhaust gas purification system that purifies exhaust gas discharged from a diesel engine (not shown).
  • the exhaust gas purification system 1 includes catalytic converters 20, 30 and 40 connected in series between a diesel engine and a tail pipe (not shown).
  • the catalytic converter 20 includes a converter body 21 and a diesel oxidation catalyst 22 as shown in FIG.
  • the converter body 21 is made of, for example, a metal or an alloy.
  • the converter body 21 has a hollow structure provided with an intake port and an exhaust port.
  • the intake port of the converter body 21 is connected to the piston chamber of the diesel engine via a pipe 10a and an exhaust manifold (not shown).
  • the exhaust port of the converter body 21 is connected to one end of the pipe 10b.
  • the diesel oxidation catalyst 22 is a straight flow type monolith catalyst as shown in FIG.
  • the diesel oxidation catalyst 22 is disposed in the converter body 21 so that the exhaust gas supplied from the pipe 10a to the catalytic converter 20 passes through a through hole provided in the diesel oxidation catalyst 22 and is then discharged to the pipe 10b. Is housed in.
  • the diesel oxidation catalyst 22 promotes the oxidation of carbon monoxide and hydrocarbons in the exhaust gas. As a result, the concentration of CO and HC in the exhaust gas is reduced, and part of the particulate matter composed of hydrocarbons and sulfides with high boiling points is removed from the exhaust gas.
  • the diesel oxidation catalyst 22 includes a monolith honeycomb substrate 221 and a catalyst layer 222 as shown in FIG.
  • the monolith honeycomb substrate 221 is, for example, a pillar provided with a plurality of through holes each extending from one bottom surface to the other bottom surface.
  • the monolith honeycomb substrate 221 is made of ceramics such as cordierite and silicon carbide, for example.
  • the catalyst layer 222 is formed on the partition walls of the monolith honeycomb substrate 221.
  • the catalyst layer 222 may have a single layer structure or a multilayer structure.
  • the catalyst layer 222 includes, for example, a first noble metal element and a first support.
  • the first noble metal element is, for example, a platinum group element such as platinum and palladium.
  • the catalyst layer 222 may include a single noble metal element as the first noble metal element, or may include a plurality of noble metal elements.
  • the first carrier carries the first noble metal element.
  • the first carrier is particles made of a heat resistant material such as alumina.
  • the first carrier increases the surface area of the noble metal and plays a role of suppressing the sintering of the noble metal by dissipating heat generated by the catalytic reaction.
  • the catalytic converter 30 includes a converter body 31 and a diesel particulate filter 32 as shown in FIG.
  • the converter body 31 is made of, for example, a metal or an alloy.
  • the converter body 31 has a hollow structure provided with an intake port and an exhaust port.
  • the intake port of the converter body 31 is connected to the exhaust port of the converter body 21 via the pipe 10b.
  • the exhaust port of the converter body 31 is connected to one end of the pipe 10c.
  • the pipe 10b is provided with an injector 50 for injecting ammonia or a precursor thereof, for example, an aqueous urea solution, into exhaust gas flowing through the pipe 10b.
  • the diesel particulate filter 32 is a wall flow type monolith catalyst.
  • the diesel particulate filter 32 is accommodated in the converter body 31 so that the exhaust gas supplied from the pipe 10b to the catalytic converter 30 passes through the partition wall of the diesel particulate filter 32 and is then discharged to the pipe 10c. Has been.
  • the diesel particulate filter 32 removes the remaining particulate matter from the exhaust gas.
  • the diesel particulate filter 32 includes a filter base 321 and an active component (not shown) as shown in FIG.
  • the filter base material 321 includes a honeycomb structure 3211 and plugs 3212a and 3212b.
  • the honeycomb structure 3211 is, for example, a pillar provided with a plurality of through holes each extending from one bottom surface to the other bottom surface.
  • the honeycomb structure 3211 includes porous partition walls. The porous partition allows the exhaust gas to pass through without substantially passing through the particulate matter accompanied by the exhaust gas.
  • honeycomb structure 3211 As the material of the honeycomb structure 3211, for example, ceramics such as cordierite and silicon carbide can be used.
  • the honeycomb structure 3211 may be woven with a metal nonwoven fabric.
  • the plug 3212a closes a part of the hole of the honeycomb structure 3211 on the downstream side.
  • the plug 3212b blocks the remaining hole of the honeycomb structure 3211 on the upstream side.
  • upstream side used here means an end face to which exhaust gas is supplied among the end faces of the honeycomb structure 3211.
  • downstream side used here means an end surface of the honeycomb structure 3211 that discharges exhaust gas.
  • the plugs 3212a and 3212b are arranged so that the hole closed by the plug 3212a and the hole closed by the plug 3212b are adjacent to each other with the porous partition wall interposed therebetween, and the plug 3212b is located upstream of the plug 3212a.
  • the plug 3212a is arranged at the downstream end of the honeycomb structure 3211. However, the plug 3212a may be arranged at a position away from the downstream end of the honeycomb structure 3211.
  • the plug 3212 b is disposed at the upstream end of the honeycomb structure 3211, but the plug 3212 b may be disposed at a position away from the upstream end of the honeycomb structure 3211.
  • ceramics such as cordierite and silicon carbide can be used.
  • the plug 3212a and the porous partition wall form an upstream cell 3213a opened on the upstream side.
  • the plug 3212b and the porous partition wall form a downstream cell 3213b opened on the downstream side.
  • the upstream cell 3213a and the downstream cell 3213b are adjacent to each other with the porous partition wall interposed therebetween.
  • the active ingredient is supported by the filter base material 321, particularly the honeycomb structure 3211.
  • This active component is a component that exhibits catalytic activity for selective catalytic reduction, that is, a component that promotes the reaction between nitrogen oxides and ammonia.
  • equation (1) has shown reaction of urea and water which can be used as an ammonia precursor.
  • formulas (2) and (3) are examples of the reaction between nitrogen oxides and ammonia.
  • an active ingredient generally used in selective catalytic reduction can be used.
  • a metal element ion particularly a zeolite in which ions of alkali metal elements such as sodium and potassium are partially exchanged with ions of transition metal elements such as iron and copper can be used.
  • titanium, tungsten, vanadium, zirconium or cerium can be used as the active ingredient.
  • the zeolite-based active ingredient has a high ability to adsorb ammonia. Therefore, when a zeolite-based active ingredient is used, ammonia slip can be effectively suppressed by, for example, monitoring the amount of adsorption and temperature and appropriately controlling the desorption of ammonia.
  • the diesel particulate filter 32 may inject fuel discontinuously or continuously to burn the particulate matter deposited thereon. That is, the active ingredient can be exposed to high temperatures.
  • ammonia slip 42 described in detail later is required to have a higher ammonia purification capacity.
  • a composite oxide containing zirconia has a relatively high heat resistance, although its ammonia adsorption ability is lower than that of zeolite.
  • a composite oxide further containing at least one element selected from the group consisting of aluminum, silicon, titanium, cerium, and tungsten in addition to zirconium exhibits high heat resistance and high resistance to selective catalytic reduction. Shows catalytic activity.
  • a composite oxide containing zirconium and cerium in particular, a composite containing zirconium, cerium, and tungsten, and optionally further containing at least one element selected from the group consisting of silicon, titanium, neodymium, and yttrium.
  • the oxide In addition to exhibiting high heat resistance, the oxide exhibits high catalytic activity for selective catalytic reduction. Therefore, when such a complex oxide is used as an active ingredient, it is possible to achieve high NO x purification ability, and to minimize the reduction of selective catalytic reduction ability and ammonia adsorption ability associated with exposure to high temperatures. Can do.
  • the mass ratio of zirconium in the composite oxide in terms of zirconia is, for example, in the range of 20% by mass to 70% by mass, and typically in the range of 40% by mass to 70% by mass.
  • the mass ratio of cerium in the composite oxide in terms of ceria is, for example, in the range of 5% by mass to 50% by mass, and typically in the range of 10% by mass to 30% by mass.
  • the mass ratio of tungsten in the composite oxide in terms of tungsten oxide (VI) is, for example, in the range of 5% by mass to 20% by mass, typically 8% by mass to Within the range of 15% by mass.
  • Silicon suppresses poisoning due to sulfur as an active ingredient.
  • the mass ratio of silicon in the composite oxide in terms of silica is, for example, in the range of 1% by mass to 10% by mass.
  • Titanium is used for suppressing poisoning by the active ingredient sulfur and for heat resistance.
  • the mass ratio of titanium in the composite oxide in terms of titania is, for example, in the range of 1% by mass to 5% by mass.
  • Neodymium and yttrium improve the stability of zirconium and therefore improve the durability of the active ingredient.
  • the mass ratio of neodymium in the composite oxide in terms of neodymium oxide is, for example, in the range of 1% by mass to 5% by mass.
  • the mass ratio of yttrium in the composite oxide in terms of yttria is, for example, in the range of 1 mass% to 5 mass%.
  • this composite oxide contains two or more of silicon, titanium, neodymium, and yttrium
  • the ratio of the total amount in terms of the oxide to the amount of the composite oxide is, for example, 1% by mass to 15% by mass. Within the range of%.
  • the diesel particulate filter 32 can further contain alumina.
  • Alumina is supported on the filter base 321, in particular, the honeycomb structure 3211.
  • Alumina improves the heat resistance of the diesel particulate filter 32.
  • the ratio of the amount of alumina in the total amount of the composite oxide and alumina is, for example, in the range of 5% by mass to 30% by mass, and typically in the range of 10% by mass to 20% by mass.
  • the catalytic converter 40 includes a converter body 41 and an ammonia slip catalyst 42 as shown in FIG.
  • the converter body 41 is made of, for example, a metal or an alloy.
  • the converter body 41 has a hollow structure provided with an intake port and an exhaust port.
  • the intake port of the converter body 41 is connected to the exhaust port of the converter body 31 via the pipe 10c.
  • the exhaust port of the converter body 41 is connected to one end of the pipe 10d.
  • the ammonia slip catalyst 42 is a straight flow type monolith catalyst as shown in FIG.
  • the exhaust gas supplied from the pipe 10c to the catalytic converter 40 passes through a through hole provided in the ammonia slip catalyst 42 and is then discharged into the pipe 10d. Is housed in.
  • the ammonia slip catalyst 42 is an oxidation catalyst and promotes oxidation of unreacted ammonia discharged from the diesel particulate filter 32. Nitrogen oxides are generated by the oxidation of ammonia, but since the amount of unreacted ammonia discharged from the diesel particulate filter 32 is small, the amount of nitrogen oxides generated in the ammonia slip catalyst 42 is also small. That is, the ammonia slip catalyst 42 lowers the concentration of ammonia in the exhaust gas without significantly increasing the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas.
  • the ammonia slip catalyst 42 includes a monolith honeycomb substrate 421 and a catalyst layer 422.
  • the monolith honeycomb substrate 421 is, for example, a column body provided with a plurality of through holes each extending from one bottom surface to the other bottom surface.
  • the monolith honeycomb substrate 421 is made of ceramics such as cordierite and silicon carbide, for example.
  • a metal honeycomb substrate may be used as the substrate 421.
  • the catalyst layer 422 is formed on the partition walls of the monolith honeycomb substrate 421.
  • the catalyst layer 422 may have a single layer structure or a multilayer structure.
  • the catalyst layer 422 includes, for example, a second noble metal element and a second support.
  • the second noble metal element is, for example, a platinum group element such as platinum and palladium, and typically contains platinum.
  • the second noble metal element promotes the oxidation of ammonia.
  • the catalyst layer 422 may include a single noble metal element as the second noble metal element, or may include a plurality of noble metal elements.
  • the catalyst layer 422 may contain only platinum as the second noble metal element, or may contain platinum and palladium.
  • the proportion of palladium in the second noble metal element is, for example, 30% by mass or less or 20% by mass or less, and typically 10% by mass or less.
  • the mass of the second noble metal element per liter of the ammonia slip catalyst 42 is, for example, in the range of 0.1 g / L to 2.0 g / L, and typically 0.3 g / L to 0.8 g / L. Within the range of L. Note that the second noble metal element can be omitted when the zeolite described later sufficiently promotes the oxidation of ammonia.
  • the second carrier carries the second noble metal element.
  • the second carrier is particles made of a heat resistant material such as alumina.
  • the second carrier plays a role of suppressing sintering of the noble metal by increasing the surface area of the noble metal and dissipating heat generated by the catalytic reaction.
  • the second carrier can be omitted.
  • the catalyst layer 422 further includes zeolite in which alkali metal ions such as sodium and potassium are partially exchanged with transition metal ions.
  • the zeolite is, for example, one or more of BEA, MFI, FER, MOR, CHA, and ZSM5 zeolite.
  • the zeolite is at least one of BEA and MFI zeolites or at least one of BEA, CHA and ZSM5 zeolites.
  • the transition metal ion is, for example, one or more of iron, copper, silver, and platinum ions, and typically is at least one of iron and copper ions.
  • CHA is used as the zeolite, for example, at least one of copper and iron, preferably copper, is used as the transition metal ion.
  • BEA as a zeolite
  • ZSM5 is used as the zeolite, for example, at least one of copper and iron is used as the transition metal ion.
  • Such a zeolite has a high ammonia adsorption ability and a high ability to promote the reaction between nitrogen oxides and ammonia. Therefore, even if the ammonia concentration in the exhaust gas exceeds the purification ability of the ammonia slip catalyst 42, excess ammonia can be adsorbed on the zeolite. Further, at least a part of the ammonia adsorbed by the zeolite can be used for purification of nitrogen oxides.
  • the exhaust gas purification system 1 can be installed in a relatively small space.
  • zeolite having a high ammonia adsorption capacity and a high ability to promote the reaction between nitrogen oxides and ammonia is used in the catalyst layer 422.
  • Such zeolites are generally less heat resistant, but the ammonia slip catalyst 42 is not exposed to as high a temperature as the diesel particulate filter 32. Therefore, this exhaust gas purification system 1 is unlikely to cause performance degradation.
  • the ratio of the capacity of the diesel particulate filter 32 to the capacity of the ammonia slip catalyst 42 is, for example, in the range of 1 to 5. When this ratio is small, it is difficult to sufficiently reduce the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas. When this ratio is large, it is difficult to sufficiently reduce the concentration of ammonia in the exhaust gas.
  • the amount of the active ingredient per 1 L of the volume in the diesel particulate filter 32 is, for example, in the range of 40 g / L to 210 g / L, and typically in the range of 60 g / L to 150 g / L.
  • the amount of the active ingredient per 1 L of the volume in the diesel particulate filter 32 is, for example, in the range of 40 g / L to 180 g / L, and typically 60 g / L to 100 g / L. Within range.
  • the amount of the active ingredient is small, high NO x purification ability cannot be achieved.
  • the amount of the active ingredient is large, in addition to an increase in cost, the heat capacity of the diesel particulate filter 32 and the pressure loss of the exhaust gas increase. As a result, the exhaust pressure of the system is increased and the fuel consumption is deteriorated.
  • the amount of zeolite per 1 L of volume in the ammonia slip catalyst 42 is, for example, in the range of 10 g / L to 300 g / L, and typically in the range of 120 g / L to 210 g / L.
  • the mass of CHA per liter of the ammonia slip catalyst 42 is, for example, in the range of 60 g / L to 200 g / L, and typically in the range of 80 g / L to 140 g / L.
  • the mass of BEA per 1 L of the ammonia slip catalyst 42 is, for example, in the range of 80 g / L to 200 g / L, and typically in the range of 100 g / L to 160 g / L.
  • the mass of ZSM-5 per liter of the ammonia slip catalyst 42 is, for example, in the range of 80 g / L to 200 g / L, typically 100 g / L to 160 g / L. Within range. When the amount of zeolite is small, the ammonia concentration in the exhaust gas cannot be sufficiently reduced.
  • the mass ratio of the zeolite in the diesel particulate filter 32 to the zeolite in the ammonia slip catalyst 42 is, for example, 2 or less, and is typically zero. As the ratio is reduced, the durability of the exhaust gas purification system 1 is improved.
  • the catalytic converters 30 and 40 may be a single catalytic converter. That is, the diesel particulate filter 32 and the ammonia slip catalyst 42 may be disposed in a single converter body. In this case, the diesel particulate filter 32 and the ammonia slip catalyst 42 may be separated from each other or may be integrated.
  • the catalyst layer 222 of the diesel oxidation catalyst 22 can contain platinum group elements other than platinum and palladium instead of or in addition to platinum and palladium.
  • the catalyst layer 222 may contain a transition metal element other than the platinum group element instead of or in addition to the platinum group element.
  • the catalyst layer 222 can include one or more of platinum, palladium, rhodium, ruthenium, iridium, and cobalt.
  • the filter base material 321 of the diesel particulate filter 32 may further carry components other than the above-described active components.
  • the filter substrate 321, particularly the honeycomb structure 3211 may further carry one or more of platinum, palladium, rhodium, ruthenium, iridium and cobalt.
  • the catalyst layer 422 of the ammonia slip catalyst 42 can contain platinum group elements other than platinum and palladium in place of or in addition to platinum and palladium. Further, the catalyst layer 422 may include a transition metal element other than the platinum group element instead of or in addition to the platinum group element. For example, the catalyst layer 422 can include one or more of platinum, palladium, rhodium, ruthenium, iridium, and cobalt.
  • alumina powder 70 g of alumina powder, 100 g of zeolite powder, 200 g of alumina sol containing alumina at a concentration of 10% by mass, and 200 g of deionized water were mixed to prepare a slurry.
  • this slurry was coated on a monolith honeycomb substrate 221 having a volume of 1.4 L.
  • the coating was dried at 250 ° C. for 1 hour and subsequently heat treated at 500 ° C. for 1 hour.
  • the base material 221 was sequentially immersed in an aqueous solution containing platinum and an aqueous solution containing palladium. Thereby, 2.8 g of platinum and 1.4 g of palladium were supported on the coat layer on the base material 221. Furthermore, this structure was heat-treated at 250 ° C. for 1 hour.
  • the diesel oxidation catalyst 22 described with reference to FIGS. 1 to 3 was completed.
  • the diesel oxidation catalyst thus obtained is referred to as “catalyst DOC”.
  • oxide powder containing zirconium 90 g of oxide powder containing zirconium, 200 g of alumina sol containing alumina at a concentration of 10% by mass, and 300 g of deionized water were mixed to prepare a slurry.
  • oxide powder further containing titanium, silicon, tungsten, and cerium in addition to zirconium was used as the oxide powder containing zirconium.
  • the mass ratio of zirconium in terms of zirconia is 51.0% by mass
  • the mass ratio of titanium in terms of titania is 3% by mass
  • the mass ratio of silicon in terms of silica is 2.3.
  • the mass ratio of tungsten in terms of tungsten oxide (VI) was 8.5 mass%
  • the mass ratio of cerium in terms of ceria was 16.3 mass%.
  • this slurry was coated on a cordierite filter base material 321 having a volume of 3.0 L.
  • the coating was then dried at 250 ° C. for 1 hour and subsequently heat treated at 500 ° C. for 1 hour.
  • filter DPF1 the diesel particulate filter 32 described with reference to FIGS. 1 and 4 was completed.
  • filter DPF1 the diesel particulate filter thus obtained.
  • alumina powder 90 g of alumina powder, 200 g of alumina sol containing alumina at a concentration of 10% by mass, and 300 g of deionized water were mixed to prepare a slurry.
  • this slurry was coated on a cordierite filter base material 321 having a volume of 3.0 L.
  • the coating was then dried at 250 ° C. for 1 hour and subsequently heat treated at 500 ° C. for 1 hour.
  • the filter base 321 was immersed in an aqueous solution containing platinum. Subsequently, the filter substrate 321 was immersed in an aqueous solution containing palladium. As a result, 1.8 g of platinum and 0.9 g of palladium were supported on the coating layer on the filter base 321.
  • filter DPF4 the diesel particulate filter 32 described with reference to FIGS. 1 and 4 was completed.
  • filter DPF4 the diesel particulate filter thus obtained.
  • the selective catalytic reduction catalyst was produced by the following method.
  • zeolite 160 g of zeolite, 200 g of alumina sol containing alumina at a concentration of 10% by mass, and 250 g of deionized water were mixed to prepare a slurry.
  • FeZSM5 was used as the zeolite.
  • the slurry was coated on a monolith honeycomb substrate having a volume of 3.0 L.
  • the coating was then dried at 250 ° C. for 1 hour and subsequently heat treated at 500 ° C. for 1 hour.
  • zeolite 150 g of zeolite, 30 g of alumina powder, 200 g of alumina sol containing alumina at a concentration of 10% by mass, and 250 g of deionized water were mixed to prepare a slurry.
  • FeZSM5 was used as the zeolite.
  • this slurry was coated on a monolith honeycomb substrate 421 having a volume of 1.0 L.
  • the coating was dried at 250 ° C. for 1 hour and subsequently heat treated at 500 ° C. for 1 hour.
  • the base material 421 was sequentially immersed in an aqueous solution containing platinum and an aqueous solution containing palladium. As a result, 0.6 g of platinum and 0.3 g of palladium were supported on the coat layer on the substrate 421. Furthermore, this structure was heat-treated at 250 ° C. for 1 hour.
  • catalyst ASC1 the ammonia slip catalyst 42 described with reference to FIGS. 1, 5 and 6 was completed.
  • the ammonia slip catalyst thus obtained is referred to as “catalyst ASC1”.
  • a slurry was prepared by mixing 180 g of alumina powder, 200 g of alumina sol containing alumina at a concentration of 10% by mass, and 250 g of deionized water.
  • An ammonia slip catalyst was produced by the same method as described for the catalyst ASC1, except that the slurry was used to form a coat layer.
  • the ammonia slip catalyst thus obtained is referred to as “catalyst ASC2”.
  • zeolite 150 g of zeolite, 30 g of alumina powder, 200 g of alumina sol containing alumina at a concentration of 10% by mass, and 250 g of deionized water were mixed to prepare a slurry.
  • this slurry was coated on a monolith honeycomb substrate 421 having a volume of 1.0 L.
  • the coating was dried at 250 ° C. for 1 hour and subsequently heat treated at 500 ° C. for 1 hour.
  • this base material 421 was immersed in the aqueous solution containing platinum. As a result, 0.5 g of platinum was supported on the coat layer on the substrate 421. Furthermore, this structure was heat-treated at 250 ° C. for 1 hour.
  • catalyst ASC3 the ammonia slip catalyst 42 described with reference to FIGS. 1, 5 and 6 was completed.
  • the ammonia slip catalyst thus obtained is referred to as “catalyst ASC3”.
  • An exhaust gas purification system 1 shown in FIG. 1 was assembled. Specifically, the catalyst DOC was used as the diesel oxidation catalyst 21. As the diesel particulate filter 32, a filter DPF1 was used. As the ammonia slip catalyst 42, the catalyst ASC1 was used.
  • purification system PS1 the exhaust gas purification system thus obtained is referred to as “purification system PS1”.
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing an exhaust gas purification system according to a comparative example.
  • the exhaust gas purification system 1 shown in FIG. 9 is an exhaust gas purification system that purifies exhaust gas discharged from a diesel engine (not shown).
  • the exhaust gas purification system 1 includes catalytic converters 20, 30a, 30b, and 40 'connected in series between a diesel engine and a tail pipe (not shown).
  • the catalytic converter 30a includes a converter body 31a and a diesel particulate filter 32a.
  • the converter body 31a is made of, for example, a metal or an alloy.
  • the converter body 31a has a hollow structure provided with an intake port and an exhaust port.
  • the intake port of the converter body 31a is connected to the exhaust port of the converter body 21 via the pipe 10b.
  • the exhaust port of the converter body 31a is connected to one end of the pipe 10e.
  • the injector 50 for injecting ammonia or its precursor into the exhaust gas is provided not in the pipe 10b but in the pipe 10e.
  • the diesel particulate filter 32a is a wall flow type monolith catalyst.
  • the diesel particulate filter 32a is accommodated in the converter body 31a so that the exhaust gas supplied from the pipe 10b to the catalytic converter 30a passes through the partition wall of the diesel particulate filter 32a and is then discharged to the pipe 10e.
  • the diesel particulate filter 32a includes a filter base similar to that described with reference to FIG. The diesel particulate filter 32a removes particulate matter from the exhaust gas.
  • the catalytic converter 30b includes a converter body 31b and a selective catalytic reduction catalyst 32b.
  • the converter body 31b is made of, for example, a metal or an alloy.
  • the converter body 31b has a hollow structure provided with an intake port and an exhaust port.
  • the intake port of the converter body 31b is connected to the exhaust port of the converter body 31a via the pipe 10e.
  • the exhaust port of the converter body 31b is connected to one end of the pipe 10c.
  • the selective catalytic reduction catalyst 32b is a straight flow type monolith catalyst.
  • the selective catalytic reduction catalyst 32b is configured so that the exhaust gas supplied from the pipe 10e to the catalytic converter 30b passes through a through hole provided in the selective catalytic reduction catalyst 32b and is then discharged to the pipe 10c. It is accommodated in 31b.
  • the selective catalytic reduction catalyst 32b includes a monolith honeycomb substrate and a catalyst layer formed on the partition walls. The selective catalytic reduction catalyst 32b promotes the reaction between nitrogen oxides and ammonia.
  • the catalytic converter 40 ' includes a converter body 41' and an ammonia slip catalyst 42 '.
  • the converter body 41 ' is made of, for example, a metal or an alloy.
  • the converter body 41 ' has a hollow structure provided with an intake port and an exhaust port.
  • the intake port of the converter body 41 ' is connected to the exhaust port of the converter body 31b via the pipe 10c.
  • the exhaust port of the converter body 41 ' is connected to one end of the pipe 10d.
  • the ammonia slip catalyst 42 ' is a straight flow type monolith catalyst.
  • the ammonia slip catalyst 42 ′ is a converter that allows the exhaust gas supplied from the pipe 10 c to the catalytic converter 40 ′ to pass through a through hole provided in the ammonia slip catalyst 42 ′ and then be discharged to the pipe 10 d. It is accommodated in the body 41 ′.
  • the ammonia slip catalyst 42 ' includes a monolith honeycomb substrate and a catalyst layer formed on the partition walls.
  • This exhaust gas purification system 1 was assembled. Specifically, the catalyst DOC was used as the diesel oxidation catalyst 21. A filter DPF4 was used as the diesel particulate filter 32a. A catalyst SCR was used as the selective catalytic reduction catalyst 32b. The catalyst ASC2 was used as the ammonia slip catalyst 42.
  • purification system PS6 the exhaust gas purification system thus obtained is referred to as “purification system PS6”.
  • each of the purification systems PS1 to PS7 was installed in an exhaust system of an engine having a displacement of 2.2 L, and the engine was operated normally. In this steady operation, 2000 rpm rotational speed of the engine, the torque as 170 nm, and maintain the concentration of the NO x in the exhaust gas supplied to the purification system to 250 ppm. Also, injection of the urea aqueous solution by the injector 50, the injection amount of urea was performed as a 0.75 times of the NO x containing exhaust gas supplied to the purification system (urea conversion). Then, gas analyzers were installed upstream and downstream of each purification system, and the NO x concentration in the exhaust gas was measured.
  • FIG. 7 is a graph showing NO x purification ability and ammonia purification ability of the purification systems PS1 to PS7 after endurance.
  • FIG. 8 is a graph showing the NO x purification ability of the purification systems PS1 and PS4 in the initial stage and after the endurance.
  • the horizontal axis indicates the ammonia concentration in the exhaust gas discharged by the exhaust gas purification system.
  • the purification system PS1 has a higher NO x purification ability, although the ammonia purification ability is slightly inferior to the purification system PS6.
  • Purification system PS2 as compared to purification system PS6, although the NO x purification performance is slightly better, ammonia purification performance was much lower.
  • the purification system PS5 had higher NO x purification ability and higher ammonia purification ability than the purification system PS6.
  • the purification system PS7 had a higher NO x purification capacity, although the ammonia purification capacity was slightly inferior to the purification system PS6.
  • the purification systems PS1, PS3, PS5 and PS7 can replace the purification system PS6.
  • the purification systems PS1, PS5 and PS7 achieve a higher NO x purification capacity than the purification system PS6 while achieving an ammonia purification capacity substantially equal to or higher than that of the purification system PS6. It can be seen that it demonstrates its performance.
  • the purification system PS1 is less degraded in performance than the purification system PS4.
  • durability is improved when the amount of zeolite in the diesel particulate filter is reduced.

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Abstract

　ディーゼルエンジンが排出する排ガスを浄化するための排ガス浄化システムの小型化に有利な技術を提供する。排ガス浄化システム（１）は、ディーゼルエンジンが排出した排ガスを浄化する排ガス浄化システムであって、前記排ガスが通過するディーゼル酸化触媒（２０）と、フィルタ基材と、前記フィルタ基材に支持され、選択接触還元に対して触媒活性を示す活性成分とを含み、前記ディーゼル酸化触媒（２０）を通過した前記排ガスが透過するディーゼルパーティキュレートフィルタ（３０）と、アルカリ金属イオンが遷移金属イオンで部分的に交換されたゼオライトを含み、前記ディーゼルパーティキュレートフィルタ（３０）を透過した前記排ガスが通過するアンモニアスリップ触媒（４０）とを具備する。

Description

排ガス浄化システム
　本発明は、排ガス浄化システムに関する。
　ディーゼルエンジンの排気系には、ディーゼル酸化触媒（diesel oxidation catalyst）、ディーゼルパーティキュレートフィルタ（diesel particulate filter）、選択接触還元（selective catalytic reduction）触媒、及びアンモニアスリップ触媒（ammonia slip catalyst）を、上流から下流へ向けてこの順に配置することがある。
　このような排ガス浄化システムでは、ディーゼルエンジンが排出した排ガスは、まず、ディーゼル酸化触媒を通過する。ディーゼル酸化触媒は、排ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）の酸化を促進する。これにより、排ガス中の一酸化炭素及び炭化水素の濃度を低下させるとともに、高沸点の炭化水素や硫化物からなる粒子状物質（particulate matter:ＰＭ）の一部を排ガスから除去する。
　この排ガスは、次に、ディーゼルパーティキュレートフィルタを通過する。ディーゼルパーティキュレートフィルタは、その多孔質隔壁によって排ガスを濾過し、残りの粒子状物質を排ガスから除去する。
　ディーゼルパーティキュレートフィルタを通過した排ガスには、アンモニア（ＮＨ3）又は尿素（ＣＯ（ＮＨ2）2）水溶液などのアンモニア前駆体が注入される。選択接触還元触媒は、特開２００８－２９６２２４号に記載されているように、排ガス中の窒素酸化物（ＮＯx）と排ガスに添加された又はアンモニア前駆体から生じたアンモニアとの反応を促進する。この反応により、窒素酸化物は窒素へと還元される。その結果、排ガス中の窒素酸化物の濃度が低下する。
　次いで、この排ガスは、アンモニアスリップ触媒を通過する。アンモニアスリップ触媒は、酸化触媒である。アンモニアスリップ触媒は、選択接触還元触媒が排出した未反応のアンモニアの酸化を促進する。アンモニアの酸化によって窒素酸化物を生じるが、選択接触還元触媒が排出する未反応のアンモニアの量は少ないので、アンモニアスリップ触媒において生成する窒素酸化物の量も少ない。即ち、アンモニアスリップ触媒は、排ガス中の窒素酸化物の濃度を大幅に上昇させることなく、排ガス中のアンモニアの濃度を低下させる。
　上述した排ガス浄化システムは、優れた浄化性能を発揮する。しかしながら、この排ガス浄化システムは、４つの触媒を含んでいるため、その設置に比較的大きな空間を必要とする。
　そこで、本発明は、ディーゼルエンジンが排出する排ガスを浄化するための排ガス浄化システムの小型化に有利な技術を提供することを目的とする。
　本発明の一側面によると、ディーゼルエンジンが排出した排ガスを浄化する排ガス浄化システムであって、前記排ガスが通過するディーゼル酸化触媒と、フィルタ基材と、前記フィルタ基材に支持され、選択接触還元に対して触媒活性を示す活性成分とを含み、前記ディーゼル酸化触媒を通過した前記排ガスが透過するディーゼルパーティキュレートフィルタと、アルカリ金属イオンが遷移金属イオンで部分的に交換されたゼオライトを含み、前記ディーゼルパーティキュレートフィルタを透過した前記排ガスが通過するアンモニアスリップ触媒とを具備した排ガス浄化システムが提供される。
本発明の一態様に係る排ガス浄化システムを概略的に示す図。 図１に示す排ガス浄化システムにおいて使用可能なディーゼル酸化触媒の一例を示す斜視図。 図２に示すディーゼル酸化触媒の一部を拡大して示す断面図。 図１に示す排ガス浄化システムにおいて使用可能なディーゼルパーティキュレートフィルタの一例を示す断面図。 図１に示す排ガス浄化システムにおいて使用可能なアンモニアスリップ触媒の一例を示す斜視図。 図５に示すアンモニアスリップ触媒の一部を拡大して示す断面図。 排ガス浄化システムのアンモニアスリップ及びＮＯx浄化性能の例を示すグラフ。 排ガス浄化システムの初期及び耐久後におけるＮＯx浄化性能の例を示すグラフ。 比較例に係る排ガス浄化システムを概略的に示す図。
　以下、本発明の態様について、図面を参照しながら説明する。なお、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には全ての図面を通じて同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
　図１は、本発明の一態様に係る排ガス浄化システムを概略的に示す図である。図２は、図１に示す排ガス浄化システムにおいて使用可能なディーゼル酸化触媒の一例を示す斜視図である。図３は、図２に示すディーゼル酸化触媒の一部を拡大して示す断面図である。図４は、図１に示す排ガス浄化システムにおいて使用可能なディーゼルパーティキュレートフィルタの一例を示す断面図である。図５は、図１に示す排ガス浄化システムにおいて使用可能なアンモニアスリップ触媒の一例を示す斜視図である。図６は、図５に示すアンモニアスリップ触媒の一部を拡大して示す断面図である。なお、図１において、白抜きの矢印は、排ガスが流れる向きを表している。
　図１に示す排ガス浄化システム１は、ディーゼルエンジン（図示せず）が排出した排ガスを浄化する排ガス浄化システムである。この排ガス浄化システム１は、ディーゼルエンジンとテールパイプ（図示せず）との間で直列に接続された触媒コンバータ２０、３０及び４０を含んでいる。
　触媒コンバータ２０は、図１に示すように、コンバータボディ２１とディーゼル酸化触媒２２とを含んでいる。
　コンバータボディ２１は、例えば、金属又は合金からなる。コンバータボディ２１は、吸気口と排気口とが設けられた中空構造を有している。コンバータボディ２１の吸気口は、パイプ１０ａと排気マニホルド（図示せず）とを介して、ディーゼルエンジンのピストン室に接続されている。コンバータボディ２１の排気口は、パイプ１０ｂの一端に接続されている。
　ディーゼル酸化触媒２２は、図２に示すように、ストレートフロータイプのモノリス触媒である。ディーゼル酸化触媒２２は、パイプ１０ａから触媒コンバータ２０へと供給された排ガスが、ディーゼル酸化触媒２２に設けられた貫通孔を通過し、その後、パイプ１０ｂへと排出されるように、コンバータボディ２１内に収容されている。ディーゼル酸化触媒２２は、排ガス中の一酸化炭素及び炭化水素の酸化を促進する。これにより、排ガス中のＣＯ及びＨＣの濃度を低下させるとともに、高沸点の炭化水素や硫化物からなる粒子状物質の一部を排ガスから除去する。
　ディーゼル酸化触媒２２は、図３に示すように、モノリスハニカム基材２２１と触媒層２２２とを含んでいる。
　モノリスハニカム基材２２１は、例えば、一方の底面から他方の底面へと各々が延びた複数の貫通孔が設けられた柱体である。モノリスハニカム基材２２１は、例えば、コージェライト及び炭化珪素などのセラミックスからなる。
　触媒層２２２は、モノリスハニカム基材２２１の隔壁上に形成されている。触媒層２２２は、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。
　触媒層２２２は、例えば、第１貴金属元素と第１担体とを含んでいる。　
　第１貴金属元素は、例えば、白金及びパラジウムなどの白金族元素である。触媒層２２２は、第１貴金属元素として、単一の貴金属元素を含んでいてもよく、複数の貴金属元素を含んでいてもよい。
　第１担体は、第１貴金属元素を担持している。第１担体は、アルミナなどの耐熱性材料からなる粒子である。第１担体は、貴金属の表面積を増大させると共に、触媒反応による発熱を消散させて貴金属のシンタリングを抑制する役割を担っている。
　触媒コンバータ３０は、図１に示すように、コンバータボディ３１とディーゼルパーティキュレートフィルタ３２とを含んでいる。
　コンバータボディ３１は、例えば、金属又は合金からなる。コンバータボディ３１は、吸気口と排気口とが設けられた中空構造を有している。コンバータボディ３１の吸気口は、パイプ１０ｂを介して、コンバータボディ２１の排気口に接続されている。コンバータボディ３１の排気口は、パイプ１０ｃの一端に接続されている。パイプ１０ｂには、その中を流れる排ガスにアンモニア又はその前駆体、例えば尿素水溶液を注入するインジェクタ５０が設けられている。
　ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２は、ウォールフロータイプのモノリス触媒である。ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２は、パイプ１０ｂから触媒コンバータ３０へと供給された排ガスが、ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２の隔壁を透過し、その後、パイプ１０ｃへと排出されるように、コンバータボディ３１内に収容されている。ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２は、粒子状物質の残りを排ガスから除去する。
　ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２は、図４に示すように、フィルタ基材３２１と活性成分（図示せず）とを含んでいる。
　フィルタ基材３２１は、ハニカム構造体３２１１と栓３２１２ａ及び３２１２ｂとを含んでいる。
　ハニカム構造体３２１１は、例えば、一方の底面から他方の底面へと各々が延びた複数の貫通孔が設けられた柱体である。ハニカム構造体３２１１は、多孔質隔壁を含んでいる。この多孔質隔壁は、排ガスが同伴している粒子状物質を殆ど透過させることなしに、排ガスを透過させる。
　ハニカム構造体３２１１の材料としては、例えば、コージェライト及び炭化珪素などのセラミックスを使用することができる。ハニカム構造体３２１１には、金属製の不織布が編み込まれていてもよい。
　栓３２１２ａは、ハニカム構造体３２１１の孔の一部を下流側で塞いでいる。栓３２１２ｂは、ハニカム構造体３２１１の残りの孔を上流側で塞いでいる。なお、ここで使用する用語「上流側」は、ハニカム構造体３２１１の端面のうち排ガスが供給される端面を意味している。また、ここで使用する用語「下流側」は、ハニカム構造体３２１１の端面のうち排ガスを排出する端面を意味している。
　栓３２１２ａ及び３２１２ｂは、栓３２１２ａが塞いでいる孔と栓３２１２ｂが塞いでいる孔とが多孔質隔壁を挟んで隣り合い、且つ、栓３２１２ｂが栓３２１２ａに対して上流側に位置するように配置する。図４では、栓３２１２ａをハニカム構造体３２１１の下流側の端に配置しているが、栓３２１２ａはハニカム構造体３２１１の下流側の端から離れた位置に配置してもよい。同様に、図４では、栓３２１２ｂをハニカム構造体３２１１の上流側の端に配置しているが、栓３２１２ｂはハニカム構造体３２１１の上流側の端から離れた位置に配置してもよい。
　栓３２１２ａ及び３２１２ｂの材料としては、例えば、コージェライト及び炭化珪素などのセラミックスを使用することができる。
　栓３２１２ａ及び多孔質隔壁は、上流側で開口した上流セル３２１３ａを形成している。栓３２１２ｂ及び多孔質隔壁は、下流側で開口した下流セル３２１３ｂを形成している。上流セル３２１３ａと下流セル３２１３ｂとは、多孔質隔壁を挟んで隣り合っている。
　活性成分は、フィルタ基材３２１、特にはハニカム構造体３２１１によって担持されている。この活性成分は、選択接触還元に対して触媒活性を示す成分、即ち、窒素酸化物とアンモニアとの反応を促進する成分である。なお、以下の式（１）は、アンモニア前駆体として使用可能な尿素と水との反応を示している。また、以下の式（２）及び（３）は、窒素酸化物とアンモニアとの反応の例である。
　　（ＮＨ2）2ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→２ＮＨ3＋ＣＯ2　…（１）
　　４ＮＨ3＋４ＮＯ＋Ｏ2→４Ｎ2＋６Ｈ2Ｏ　…（２）
　　４ＮＨ3＋２ＮＯ2＋Ｏ2→３Ｎ2＋６Ｈ2Ｏ　…（３）
　この活性成分としては、選択接触還元において一般に使用されている活性成分を使用することができる。例えば、この活性成分として、金属元素のイオン、特にはナトリウム及びカリウムなどのアルカリ金属元素のイオンが鉄及び銅などの遷移金属元素のイオンで部分的に交換されたゼオライトを使用することができる。或いは、この活性成分として、チタン、タングステン、バナジウム、ジルコニウム又はセリウムを使用することもできる。なお、ゼオライト系の活性成分は、アンモニアを吸着する能力が高い。そのため、ゼオライト系の活性成分を使用した場合、例えば、吸着量及び温度などを監視してアンモニアの脱離を適切に制御することにより、アンモニアスリップを効果的に抑制することができる。
　ところで、ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２には、不連続的に又は連続的に燃料を噴射して、これに堆積した粒子状物質を燃焼させることがある。即ち、上記の活性成分は、高温に曝される可能性がある。
　アルカリ金属イオンが遷移金属イオンで部分的に交換されたゼオライトを活性成分として使用する場合、高い触媒活性を達成するには、遷移金属イオンで交換するアルカリ金属イオンの割合を大きくする必要がある。しかしながら、この割合を大きくすると、ゼオライトの耐熱性が低下する。それ故、そのようなゼオライトを活性成分として使用した場合、その選択接触還元能及びアンモニア吸着能は、高温に曝されることによって大幅に低下する可能性がある。
　ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２の選択接触還元能が大幅に低下すると、窒素酸化物と反応するアンモニアの割合が小さくなる。その結果、ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２のＮＯx浄化能が低下する。
　また、ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２のアンモニア吸着能が大幅に低下すると、アンモニアスリップが増加する。そのため、後で詳述するアンモニアスリップ４２には、より高いアンモニア浄化能が要求される。
　ジルコニアを含んだ複合酸化物は、ゼオライトと比較すればアンモニア吸着能は低いものの、比較的高い耐熱性を有している。特に、ジルコニウムに加え、アルミニウム、珪素、チタン、セリウム及びタングステンからなる群より選ばれる少なくとも１つの元素を更に含んだ複合酸化物は、高い耐熱性を示すのに加え、選択接触還元に対して高い触媒活性を示す。例えば、ジルコニウムとセリウムとを含んだ複合酸化物、特には、ジルコニウムとセリウムとタングステンとを含み、任意に、珪素、チタン、ネオジム及びイットリウムからなる群より選ばれる少なくとも１つの元素を更に含んだ複合酸化物は、高い耐熱性を示すのに加え、選択接触還元に対して高い触媒活性を示す。従って、このような複合酸化物を活性成分として使用すると、高いＮＯx浄化能を達成できるのに加え、高温に曝されることに伴う選択接触還元能及びアンモニア吸着能の低下を最小化することができる。
　この複合酸化物におけるジルコニウムのジルコニア換算での質量比は、例えば２０質量％乃至７０質量％の範囲内にあり、典型的には４０質量％乃至７０質量％の範囲内にある。また、この複合酸化物に占めるセリウムのセリア換算での質量比は、例えば５質量％乃至５０質量％の範囲内にあり、典型的には１０質量％乃至３０質量％の範囲内にある。
　この複合酸化物にタングステンを含有させる場合、複合酸化物におけるタングステンの酸化タングステン（ＶＩ）換算での質量比は、例えば５質量％乃至２０質量％の範囲内とし、典型的には８質量％乃至１５質量％の範囲内とする。
　珪素は、活性成分の硫黄による被毒を抑制する。この複合酸化物に珪素を含有させる場合、複合酸化物における珪素のシリカ換算での質量比は、例えば１質量％乃至１０質量％の範囲内とする。
　チタンは、活性成分の硫黄による被毒を抑制するため及び耐熱性のために使用する。この複合酸化物にチタンを含有させる場合、複合酸化物におけるチタンのチタニア換算での質量比は、例えば１質量％乃至５質量％の範囲内とする。
　ネオジム及びイットリウムは、ジルコニウムの安定性を向上させ、それ故、活性成分の耐久性を向上させる。この複合酸化物にネオジムを含有させる場合、複合酸化物におけるネオジムの酸化ネオジム換算での質量比は、例えば１質量％乃至５質量％の範囲内とする。また、この複合酸化物にイットリウムを含有させる場合、複合酸化物におけるイットリウムのイットリア換算での質量比は、例えば１質量％乃至５質量％の範囲内とする。
　なお、この複合酸化物に、珪素、チタン、ネオジム及びイットリウムの２つ以上を含有させる場合、複合酸化物の量に対するそれらの酸化物換算での合計量の比は、例えば１質量％乃至１５質量％の範囲内とする。
　ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２は、アルミナを更に含むことができる。アルミナは、フィルタ基材３２１、特にはハニカム構造体３２１１に担持させる。
　アルミナは、ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２の耐熱性を向上させる。上記の複合酸化物とアルミナとの合計量に占めるアルミナの量の割合は、例えば５質量％乃至３０質量％の範囲内とし、典型的には１０質量％乃至２０質量％の範囲内とする。　触媒コンバータ４０は、図１に示すように、コンバータボディ４１とアンモニアスリップ触媒４２とを含んでいる。
　コンバータボディ４１は、例えば、金属又は合金からなる。コンバータボディ４１は、吸気口と排気口とが設けられた中空構造を有している。コンバータボディ４１の吸気口は、パイプ１０ｃを介して、コンバータボディ３１の排気口に接続されている。コンバータボディ４１の排気口は、パイプ１０ｄの一端に接続されている。
　アンモニアスリップ触媒４２は、図５に示すように、ストレートフロータイプのモノリス触媒である。アンモニアスリップ触媒４２は、パイプ１０ｃから触媒コンバータ４０へと供給された排ガスが、アンモニアスリップ触媒４２に設けられた貫通孔を通過し、その後、パイプ１０ｄへと排出されるように、コンバータボディ４１内に収容されている。
　アンモニアスリップ触媒４２は、酸化触媒であって、ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２が排出した未反応のアンモニアの酸化を促進する。アンモニアの酸化によって窒素酸化物を生じるが、ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２が排出する未反応のアンモニアの量は少ないので、アンモニアスリップ触媒４２において生成する窒素酸化物の量も少ない。即ち、アンモニアスリップ触媒４２は、排ガス中の窒素酸化物の濃度を大幅に上昇させることなく、排ガス中のアンモニアの濃度を低下させる。
　アンモニアスリップ触媒４２は、図６に示すように、モノリスハニカム基材４２１と触媒層４２２とを含んでいる。
　モノリスハニカム基材４２１は、例えば、一方の底面から他方の底面へと各々が延びた複数の貫通孔が設けられた柱体である。モノリスハニカム基材４２１は、例えば、コージェライト及び炭化珪素などのセラミックスからなる。基材４２１として、メタルハニカム基材を使用してもよい。
　触媒層４２２は、モノリスハニカム基材４２１の隔壁上に形成されている。触媒層４２２は、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。
　触媒層４２２は、例えば、第２貴金属元素と第２担体とを含んでいる。　
　第２貴金属元素は、例えば、白金及びパラジウムなどの白金族元素であり、典型的には白金を含んでいる。第２貴金属元素は、アンモニアの酸化を促進する。触媒層４２２は、第２貴金属元素として、単一の貴金属元素を含んでいてもよく、複数の貴金属元素を含んでいてもよい。例えば、触媒層４２２は、第２貴金属元素として、白金のみを含んでいてもよく、白金とパラジウムとを含んでいてもよい。但し、パラジウムを使用すると、アンモニアスリップ触媒４２がアンモニアを酸化させる能力が低下する傾向にある。従って、第２貴金属元素に占めるパラジウムの割合は、例えば３０質量％以下又は２０質量％以下とし、典型的には１０質量％以下とする。
　アンモニアスリップ触媒４２の容積１Ｌ当りの第２貴金属元素の質量は、例えば、０．１ｇ／Ｌ乃至２．０ｇ／Ｌの範囲内にあり、典型的には０．３ｇ／Ｌ乃至０．８ｇ／Ｌの範囲内にある。なお、後述するゼオライトがアンモニアの酸化を十分に促進する場合には、第２貴金属元素は省略することができる。
　第２担体は、第２貴金属元素を担持している。第２担体は、アルミナなどの耐熱性材料からなる粒子である。第２担体は、貴金属の表面積を増大させると共に、触媒反応による発熱を消散させて貴金属のシンタリングを抑制する役割を担っている。第２担体は、省略することができる。
　触媒層４２２は、ナトリウム及びカリウムなどのアルカリ金属イオンが遷移金属イオンで部分的に交換されたゼオライトを更に含んでいる。
　ゼオライトは、例えば、ＢＥＡ、ＭＦＩ、ＦＥＲ、ＭＯＲ、ＣＨＡ及びＺＳＭ５ゼオライトの１つ以上である。典型的には、ゼオライトは、ＢＥＡ及びＭＦＩゼオライトの少なくとも一方であるか、又は、ＢＥＡ、ＣＨＡ及びＺＳＭ５ゼオライトの少なくとも１つである。
　遷移金属イオンは、例えば、鉄、銅、銀及び白金イオンの１つ以上であり、典型的には鉄及び銅イオンの少なくとも一方である。ゼオライトとしてＣＨＡを使用する場合、遷移金属イオンとしては、例えば銅及び鉄の少なくとも一方を、好ましくは銅を使用する。ゼオライトとしてＢＥＡを使用する場合、遷移金属イオンとしては、例えば、銅及び鉄の少なくとも一方を使用する。ゼオライトとしてＺＳＭ５を使用する場合、遷移金属イオンとしては、例えば、銅及び鉄の少なくとも一方を使用する。
　このようなゼオライトは、アンモニア吸着能が高く、窒素酸化物とアンモニアとの反応を促進する能力も高い。従って、排ガス中のアンモニア濃度がアンモニアスリップ触媒４２の浄化能を上回ったとしても、余剰のアンモニアをゼオライトに吸着させることができる。また、ゼオライトが吸着したアンモニアの少なくとも一部は、窒素酸化物の浄化に利用され得る。
　それ故、触媒層４２２において先のゼオライトを使用した場合、アンモニアスリップ触媒４２が排出する排ガスのアンモニア濃度を低減することができる。加えて、この場合、排ガス浄化システム１のＮＯx浄化能が向上する。　上述したように、この排ガス浄化システム１では、ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２は、一般的なディーゼルパーティキュレートフィルタの機能と選択接触還元触媒の機能とを有している。それ故、この排ガス浄化システム１は、比較的小さな空間に設置することができる。
　また、この排ガス浄化システム１では、アンモニア吸着能が高く且つ窒素酸化物とアンモニアとの反応を促進する能力が高いゼオライトを、触媒層４２２において使用している。そのようなゼオライトは一般に耐熱性が低いが、アンモニアスリップ触媒４２は、ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２ほど高温に曝されることはない。従って、この排ガス浄化システム１は、性能の低下を生じ難い。
　この排ガス浄化システム１では、アンモニアスリップ触媒４２の容量に対するディーゼルパーティキュレートフィルタ３２の容量の比は、例えば、１乃至５の範囲内とする。この比が小さい場合、排ガス中の窒素酸化物の濃度を十分に低くすることが難しい。この比が大きい場合、排ガス中のアンモニアの濃度を十分に低くすることが難しい。
　この排ガス浄化システム１では、ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２における容積１Ｌ当りの活性成分の量は、例えば４０ｇ／Ｌ乃至２１０ｇ／Ｌの範囲内とし、典型的には６０ｇ／Ｌ乃至１５０ｇ／Ｌの範囲内とする。或いは、この排ガス浄化システム１では、ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２における容積１Ｌ当りの活性成分の量は、例えば４０ｇ／Ｌ乃至１８０ｇ／Ｌの範囲内とし、典型的には６０ｇ／Ｌ乃至１００ｇ／Ｌの範囲内とする。活性成分の量が少ない場合、高いＮＯx浄化能を達成できない。活性成分の量が多い場合、コストが上昇するのに加え、ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２の熱容量及び排ガスの圧力損失が増大する。その結果、システムの排気圧上昇を招き、燃費が悪化する。
　アンモニアスリップ触媒４２における容積１Ｌ当りのゼオライトの量は、例えば１０ｇ／Ｌ乃至３００ｇ／Ｌの範囲内とし、典型的には１２０ｇ／Ｌ乃至２１０ｇ／Ｌの範囲内とする。ゼオライトとしてＣＨＡを使用する場合、アンモニアスリップ触媒４２の容積１Ｌ当りのＣＨＡの質量は、例えば、６０ｇ／Ｌ乃至２００ｇ／Ｌの範囲内とし、典型的には８０ｇ／Ｌ乃至１４０ｇ／Ｌの範囲内とする。ゼオライトとしてＢＥＡを使用する場合、アンモニアスリップ触媒４２の容積１Ｌ当りのＢＥＡの質量は、例えば、８０ｇ／Ｌ乃至２００ｇ／Ｌの範囲内とし、典型的には１００ｇ／Ｌ乃至１６０ｇ／Ｌの範囲内とする。ゼオライトとしてＺＳＭ５を使用する場合、アンモニアスリップ触媒４２の容積１Ｌ当りのＺＳＭ－５の質量は、例えば、８０ｇ／Ｌ乃至２００ｇ／Ｌの範囲内とし、典型的には１００ｇ／Ｌ乃至１６０ｇ／Ｌの範囲内とする。ゼオライトの量が少ない場合、排ガス中のアンモニア濃度を十分に低減することができない。ゼオライトの量が多い場合、コストが上昇するのに加え、アンモニアスリップ触媒４２の熱容量が増大する。それ故、ゼオライト量が一定量を超えると、ゼオライト量を更に増やしても、性能の向上は殆ど見られない。
　アンモニアスリップ触媒４２中のゼオライトに対するディーゼルパーティキュレートフィルタ３２中のゼオライトの質量比は、例えば２以下とし、典型的にはゼロである。この比を小さくするほど、排ガス浄化システム１の耐久性が向上する。
　この排ガス浄化システム１には、様々な変形が可能である。　
　例えば、図１には、３つの触媒コンバータ２０、３０及び４０を描いているが、触媒コンバータ３０及び４０を単一の触媒コンバータとしてもよい。即ち、単一のコンバータボディ内に、ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２とアンモニアスリップ触媒４２とを配置してもよい。この場合、ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２とアンモニアスリップ触媒４２とは、互いから離間していてもよく、一体化されていてもよい。
　ディーゼル酸化触媒２２の触媒層２２２は、白金及びパラジウムの代わりに、又は、白金及びパラジウムに加えて、白金及びパラジウム以外の白金族元素を含むことができる。触媒層２２２は、白金族元素の代わりに、又は、白金族元素に加えて、白金族元素以外の遷移金属元素を含んでいてもよい。例えば、触媒層２２２は、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム及びコバルトの１つ以上を含むことができる。
　ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２のフィルタ基材３２１、特にハニカム構造体３２１１は、上述した活性成分以外の成分を更に担持していてもよい。例えば、フィルタ基材３２１、特にハニカム構造体３２１１は、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム及びコバルトの１つ以上を更に担持していてもよい。
　アンモニアスリップ触媒４２の触媒層４２２は、白金及びパラジウムの代わりに、又は、白金及びパラジウムに加えて、白金及びパラジウム以外の白金族元素を含むことができる。また、触媒層４２２は、白金族元素の代わりに、又は、白金族元素に加えて、白金族元素以外の遷移金属元素を含んでいてもよい。例えば、触媒層４２２は、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム及びコバルトの１つ以上を含むことができる。
　以下、本発明の例について説明する。　
　＜ディーゼル酸化触媒ＤＯＣの製造＞
　図１乃至図３を参照しながら説明したディーゼル酸化触媒２２を、以下の方法により製造した。
　まず、７０ｇのアルミナ粉末と、１００ｇのゼオライト粉末と、１０質量％の濃度でアルミナを含んだ２００ｇのアルミナゾルと、２００ｇの脱イオン水とを混合して、スラリーを調製した。
　次に、このスラリーを、容積が１．４Ｌのモノリスハニカム基材２２１にコートした。この塗膜は、２５０℃で１時間に亘って乾燥させ、続いて、５００℃で１時間に亘って熱処理した。
　その後、この基材２２１を、白金を含有した水溶液とパラジウムを含有した水溶液とに順次浸漬させた。これにより、基材２２１上のコート層に、２．８ｇの白金と１．４ｇのパラジウムとを担持させた。　
　更に、この構造体を、２５０℃で１時間に亘って熱処理した。
　以上のようにして、図１乃至図３を参照しながら説明したディーゼル酸化触媒２２を完成した。以下、このようにして得られたディーゼル酸化触媒を、「触媒ＤＯＣ」と呼ぶ。
　＜ディーゼルパーティキュレートフィルタＤＰＦ１の製造＞
　図１及び図４を参照しながら説明したディーゼルパーティキュレートフィルタ３２を、以下の方法により製造した。
　まず、ジルコニウムを含んだ９０ｇの酸化物粉末と、１０質量％の濃度でアルミナを含んだ２００ｇのアルミナゾルと、３００ｇの脱イオン水とを混合して、スラリーを調製した。ここでは、ジルコニウムを含んだ酸化物粉末として、ジルコニウムに加え、チタンと珪素とタングステンとセリウムとを更に含んだ酸化物粉末を使用した。この酸化物粉末において、ジルコニウムのジルコニア換算での質量比は５１．０質量％であり、チタンのチタニア換算での質量比は３質量％であり、珪素のシリカ換算での質量比は２．３質量％であり、タングステンの酸化タングステン（ＶＩ）換算での質量比は８．５質量％であり、セリウムのセリア換算での質量比は１６．３質量％であった。
　次に、このスラリーを、容積が３．０Ｌのコージェライト製フィルタ基材３２１にコートした。次いで、この塗膜を、２５０℃で１時間に亘って乾燥させ、続いて、５００℃で１時間に亘って熱処理した。
　以上のようにして、図１及び図４を参照しながら説明したディーゼルパーティキュレートフィルタ３２を完成した。以下、このようにして得られたディーゼルパーティキュレートフィルタを、「フィルタＤＰＦ１」と呼ぶ。
　＜ディーゼルパーティキュレートフィルタＤＰＦ２の製造＞
　ジルコニウムを含んだ酸化物粉末の代わりにＦｅＺＳＭ５粉末を使用したこと以外は、フィルタＤＰＦ１について説明したのと同様の方法により、図１及び図４を参照しながら説明したディーゼルパーティキュレートフィルタ３２を製造した。以下、このようにして得られたディーゼルパーティキュレートフィルタを、「フィルタＤＰＦ２」と呼ぶ。
　＜ディーゼルパーティキュレートフィルタＤＰＦ３の製造＞
　ジルコニウムを含んだ酸化物粉末の代わりにＣｕＣＨＡ粉末を使用したこと以外は、フィルタＤＰＦ１について説明したのと同様の方法により、図１及び図４を参照しながら説明したディーゼルパーティキュレートフィルタ３２を製造した。以下、このようにして得られたディーゼルパーティキュレートフィルタを、「フィルタＤＰＦ３」と呼ぶ。
　＜ディーゼルパーティキュレートフィルタＤＰＦ４の製造＞
　図１及び図４を参照しながら説明したディーゼルパーティキュレートフィルタ３２を、以下の方法により製造した。
　まず、９０ｇのアルミナ粉末と、１０質量％の濃度でアルミナを含んだ２００ｇのアルミナゾルと、３００ｇの脱イオン水とを混合して、スラリーを調製した。
　次に、このスラリーを、容積が３．０Ｌのコージェライト製フィルタ基材３２１にコートした。次いで、この塗膜を、２５０℃で１時間に亘って乾燥させ、続いて、５００℃で１時間に亘って熱処理した。
　その後、このフィルタ基材３２１を、白金を含有した水溶液に浸漬させた。続いて、このフィルタ基材３２１を、パラジウムを含有した水溶液に浸漬させた。これにより、フィルタ基材３２１上のコート層に、１．８ｇの白金と０．９ｇのパラジウムとを担持させた。
　以上のようにして、図１及び図４を参照しながら説明したディーゼルパーティキュレートフィルタ３２を完成した。以下、このようにして得られたディーゼルパーティキュレートフィルタを、「フィルタＤＰＦ４」と呼ぶ。
　＜選択接触還元触媒ＳＣＲの製造＞
　選択接触還元触媒を、以下の方法により製造した。
　まず、１６０ｇのゼオライトと、１０質量％の濃度でアルミナを含んだ２００ｇのアルミナゾルと、２５０ｇの脱イオン水とを混合して、スラリーを調製した。ここでは、ゼオライトとしてＦｅＺＳＭ５を使用した。
　このスラリーを、容積が３．０Ｌのモノリスハニカム基材にコートした。次いで、この塗膜を、２５０℃で１時間に亘って乾燥させ、続いて、５００℃で１時間に亘って熱処理した。
　以上のようにして、選択接触還元触媒を完成した。以下、このようにして得られた選択接触還元触媒を、「触媒ＳＣＲ」と呼ぶ。
　＜アンモニアスリップ触媒ＡＳＣ１の製造＞
　図１、図５及び図６を参照しながら説明したアンモニアスリップ触媒４２を、以下の方法により製造した。
　まず、１５０ｇのゼオライトと、３０ｇのアルミナ粉末と、１０質量％の濃度でアルミナを含んだ２００ｇのアルミナゾルと、２５０ｇの脱イオン水とを混合して、スラリーを調製した。ここでは、ゼオライトとしてＦｅＺＳＭ５を使用した。
　次に、このスラリーを、容積が１．０Ｌのモノリスハニカム基材４２１にコートした。この塗膜は、２５０℃で１時間に亘って乾燥させ、続いて、５００℃で１時間に亘って熱処理した。
　その後、この基材４２１を、白金を含有した水溶液とパラジウムを含有した水溶液とに順次浸漬させた。これにより、基材４２１上のコート層に、０．６ｇの白金と０．３ｇのパラジウムとを担持させた。　
　更に、この構造体を、２５０℃で１時間に亘って熱処理した。
　以上のようにして、図１、図５及び図６を参照しながら説明したアンモニアスリップ触媒４２を完成した。以下、このようにして得られたアンモニアスリップ触媒を、「触媒ＡＳＣ１」と呼ぶ。
　＜アンモニアスリップ触媒ＡＳＣ２の製造＞
　１８０ｇのアルミナ粉末と、１０質量％の濃度でアルミナを含んだ２００ｇのアルミナゾルと、２５０ｇの脱イオン水とを混合して、スラリーを調製した。このスラリーを用いてコート層を形成したこと以外は、触媒ＡＳＣ１について説明したのと同様の方法により、アンモニアスリップ触媒を製造した。以下、このようにして得られたアンモニアスリップ触媒を、「触媒ＡＳＣ２」と呼ぶ。
　＜アンモニアスリップ触媒ＡＳＣ３の製造＞
　図１、図５及び図６を参照しながら説明したアンモニアスリップ触媒４２を、以下の方法により製造した。
　まず、１５０ｇのゼオライトと、３０ｇのアルミナ粉末と、１０質量％の濃度でアルミナを含んだ２００ｇのアルミナゾルと、２５０ｇの脱イオン水とを混合して、スラリーを調製した。ここでは、ゼオライトとして、７０ｇのＣｕＣＨＡと、４０ｇのＦｅＢＥＡと、４０ｇのＦｅＺＳＭ５との混合物を使用した。
　次に、このスラリーを、容積が１．０Ｌのモノリスハニカム基材４２１にコートした。この塗膜は、２５０℃で１時間に亘って乾燥させ、続いて、５００℃で１時間に亘って熱処理した。
　その後、この基材４２１を、白金を含有した水溶液に浸漬させた。これにより、基材４２１上のコート層に、０．５ｇの白金を担持させた。　
　更に、この構造体を、２５０℃で１時間に亘って熱処理した。
　以上のようにして、図１、図５及び図６を参照しながら説明したアンモニアスリップ触媒４２を完成した。以下、このようにして得られたアンモニアスリップ触媒を、「触媒ＡＳＣ３」と呼ぶ。
　＜排ガス浄化システムＰＳ１の組み立て＞
　図１に示す排ガス浄化システム１を組み立てた。具体的には、ディーゼル酸化触媒２１として、触媒ＤＯＣを使用した。ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２としては、フィルタＤＰＦ１を使用した。アンモニアスリップ触媒４２としては、触媒ＡＳＣ１を使用した。　
　以下、このようにして得られた排ガス浄化システムを、「浄化システムＰＳ１」と呼ぶ。
　＜排ガス浄化システムＰＳ２の組み立て＞
　触媒ＡＳＣ１の代わりに触媒ＡＳＣ２を使用したこと以外は、浄化システムＰＳ１と同様の排ガス浄化システムを組み立てた。以下、この排ガス浄化システムを、「浄化システムＰＳ２」と呼ぶ。
　＜排ガス浄化システムＰＳ３の組み立て＞
　フィルタＤＰＦ１の代わりにフィルタＤＰＦ２を使用したこと以外は、浄化システムＰＳ１と同様の排ガス浄化システムを組み立てた。以下、この排ガス浄化システムを、「浄化システムＰＳ３」と呼ぶ。
　＜排ガス浄化システムＰＳ４の組み立て＞
　触媒ＡＳＣ１の代わりに触媒ＡＳＣ２を使用し、フィルタＤＰＦ１の代わりにフィルタＤＰＦ２を使用したこと以外は、浄化システムＰＳ１と同様の排ガス浄化システムを組み立てた。以下、この排ガス浄化システムを、「浄化システムＰＳ４」と呼ぶ。
　＜排ガス浄化システムＰＳ５の組み立て＞
　フィルタＤＰＦ１の代わりにフィルタＤＰＦ３を使用したこと以外は、浄化システムＰＳ１と同様の排ガス浄化システムを組み立てた。以下、この排ガス浄化システムを、「浄化システムＰＳ５」と呼ぶ。
　＜排ガス浄化システムＰＳ６の組み立て＞
　図９は、比較例に係る排ガス浄化システムを概略的に示す図である。
　図９に示す排ガス浄化システム１は、ディーゼルエンジン（図示せず）が排出した排ガスを浄化する排ガス浄化システムである。この排ガス浄化システム１は、ディーゼルエンジンとテールパイプ（図示せず）との間で直列に接続された触媒コンバータ２０、３０ａ、３０ｂ及び４０’を含んでいる。
　触媒コンバータ３０ａは、コンバータボディ３１ａとディーゼルパーティキュレートフィルタ３２ａとを含んでいる。
　コンバータボディ３１ａは、例えば、金属又は合金からなる。コンバータボディ３１ａは、吸気口と排気口とが設けられた中空構造を有している。コンバータボディ３１ａの吸気口は、パイプ１０ｂを介して、コンバータボディ２１の排気口に接続されている。コンバータボディ３１ａの排気口は、パイプ１０ｅの一端に接続されている。なお、排ガスにアンモニア又はその前駆体を注入するインジェクタ５０は、パイプ１０ｂではなく、パイプ１０ｅに設けられている。
　ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２ａは、ウォールフロータイプのモノリス触媒である。ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２ａは、パイプ１０ｂから触媒コンバータ３０ａへと供給された排ガスが、ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２ａの隔壁を透過し、その後、パイプ１０ｅへと排出されるように、コンバータボディ３１ａ内に収容されている。ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２ａは、図４を参照しながら説明したのと同様のフィルタ基材を含んでいる。ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２ａは、排ガスから粒子状物質を除去する。
　触媒コンバータ３０ｂは、コンバータボディ３１ｂと選択接触還元触媒３２ｂとを含んでいる。
　コンバータボディ３１ｂは、例えば、金属又は合金からなる。コンバータボディ３１ｂは、吸気口と排気口とが設けられた中空構造を有している。コンバータボディ３１ｂの吸気口は、パイプ１０ｅを介して、コンバータボディ３１ａの排気口に接続されている。コンバータボディ３１ｂの排気口は、パイプ１０ｃの一端に接続されている。
　選択接触還元触媒３２ｂは、ストレートフロータイプのモノリス触媒である。選択接触還元触媒３２ｂは、パイプ１０ｅから触媒コンバータ３０ｂへと供給された排ガスが、選択接触還元触媒３２ｂに設けられた貫通孔を通過し、その後、パイプ１０ｃへと排出されるように、コンバータボディ３１ｂ内に収容されている。選択接触還元触媒３２ｂは、モノリスハニカム基材と、その隔壁上に形成された触媒層とを含んでいる。選択接触還元触媒３２ｂは、窒素酸化物とアンモニアとの反応を促進する。
　触媒コンバータ４０’は、コンバータボディ４１’とアンモニアスリップ触媒４２’とを含んでいる。
　コンバータボディ４１’は、例えば、金属又は合金からなる。コンバータボディ４１’は、吸気口と排気口とが設けられた中空構造を有している。コンバータボディ４１’の吸気口は、パイプ１０ｃを介して、コンバータボディ３１ｂの排気口に接続されている。コンバータボディ４１’の排気口は、パイプ１０ｄの一端に接続されている。
　アンモニアスリップ触媒４２’は、ストレートフロータイプのモノリス触媒である。アンモニアスリップ触媒４２’は、パイプ１０ｃから触媒コンバータ４０’へと供給された排ガスが、アンモニアスリップ触媒４２’に設けられた貫通孔を通過し、その後、パイプ１０ｄへと排出されるように、コンバータボディ４１’内に収容されている。アンモニアスリップ触媒４２’は、モノリスハニカム基材と、その隔壁上に形成された触媒層とを含んでいる。アンモニアスリップ触媒４２’は、選択接触還元触媒３２ｂが排出した未反応のアンモニアの酸化を促進する。
　この排ガス浄化システム１を組み立てた。具体的には、ディーゼル酸化触媒２１として、触媒ＤＯＣを使用した。ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２ａとしては、フィルタＤＰＦ４を使用した。選択接触還元触媒３２ｂとしては、触媒ＳＣＲを使用した。そして、アンモニアスリップ触媒４２としては、触媒ＡＳＣ２を使用した。　
　以下、このようにして得られた排ガス浄化システムを、「浄化システムＰＳ６」と呼ぶ。
　＜排ガス浄化システムＰＳ７の組み立て＞
　触媒ＡＳＣ１の代わりに触媒ＡＳＣ３を使用したこと以外は、浄化システムＰＳ１と同様の排ガス浄化システムを組み立てた。以下、この排ガス浄化システムを、「浄化システムＰＳ７」と呼ぶ。
　＜試験＞
　浄化システムＰＳ１乃至ＰＳ７の各々について、初期性能と耐久後の性能とを調べた。具体的には、浄化システムＰＳ１乃至ＰＳ７の各々を、排気量が２．２Ｌのエンジンの排気系に設置し、エンジンの定常運転を行った。この定常運転においては、エンジンの回転数を２０００ｒｐｍ、トルクを１７０Ｎｍとして、浄化システムへ供給する排ガスにおけるＮＯxの濃度を２５０ｐｐｍに維持した。また、インジェクタ５０による尿素水溶液の注入は、尿素の注入量が、浄化システムへ供給する排ガスが含んでいるＮＯxの０．７５倍（尿素換算）となるように行った。そして、各浄化システムの上流及び下流にガス分析計を設置し、排ガス中のＮＯx濃度を測定した。
　図７は、耐久後の浄化システムＰＳ１乃至ＰＳ７のＮＯx浄化能及びアンモニア浄化能を示すグラフである。図８は、浄化システムＰＳ１及びＰＳ４の初期及び耐久後におけるＮＯx浄化能を示すグラフである。なお、図７において、横軸は、排ガス浄化システムが排出した排ガスにおけるアンモニア濃度を示している。
　図７に示すように、浄化システムＰＳ１は、浄化システムＰＳ６と比較して、アンモニア浄化能は僅かに劣るものの、より高いＮＯx浄化能を有していた。浄化システムＰＳ２は、浄化システムＰＳ６と比較して、ＮＯx浄化能は僅かに優れているものの、アンモニア浄化能が遥かに低かった。浄化システムＰＳ３は、浄化システムＰＳ６と比較して、ＮＯx浄化能は僅かに劣るものの、より高いアンモニア浄化能を有していた。浄化システムＰＳ４は、浄化システムＰＳ６と比較して、アンモニア浄化能が劣り、ＮＯx浄化能は遥かに低かった。浄化システムＰＳ５は、浄化システムＰＳ６と比較して、より高いＮＯx浄化能及びより高いアンモニア浄化能を有していた。浄化システムＰＳ７は、浄化システムＰＳ６と比較して、アンモニア浄化能は僅かに劣るものの、より高いＮＯx浄化能を有していた。
　以上から、浄化システムＰＳ１、ＰＳ３、ＰＳ５及びＰＳ７は、浄化システムＰＳ６を置換可能であることが分かる。そして、浄化システムＰＳ１、ＰＳ５及びＰＳ７は、浄化システムＰＳ６とほぼ同等又はそれ以上のアンモニア浄化能を達成しつつ、浄化システムＰＳ６と比較してより高いＮＯx浄化能を達成しており、特に優れた性能を発揮することが分かる。
　また、図８に示すように、浄化システムＰＳ１は、浄化システムＰＳ４と比較して、性能の劣化が少ない。図７及び図８のデータを考慮すると、ディーゼルパーティキュレートフィルタにおけるゼオライトの量を少なくすると、耐久性が向上すると推定される。
　更なる利益及び変形は、当業者には容易である。それゆえ、本発明は、そのより広い側面において、ここに記載された特定の記載や代表的な態様に限定されるべきではない。従って、添付の請求の範囲及びその等価物によって規定される本発明の包括的概念の真意又は範囲から逸脱しない範囲内で、様々な変形が可能である。

Claims (5)

  1. 　ディーゼルエンジンが排出した排ガスを浄化する排ガス浄化システムであって、
    　前記排ガスが通過するディーゼル酸化触媒と、
    　フィルタ基材と、前記フィルタ基材に支持され、選択接触還元に対して触媒活性を示す活性成分とを含み、前記ディーゼル酸化触媒を通過した前記排ガスが透過するディーゼルパーティキュレートフィルタと、
    　アルカリ金属イオンが遷移金属イオンで部分的に交換されたゼオライトを含み、前記ディーゼルパーティキュレートフィルタを透過した前記排ガスが通過するアンモニアスリップ触媒と
    を具備した排ガス浄化システム。
  2. 　前記活性成分は、ジルコニウムを含んだ複合酸化物である請求項１に記載の排ガス浄化システム。
  3. 　前記複合酸化物は、アルミニウム、珪素、チタン、セリウム及びタングステンからなる群より選ばれる少なくとも１つの元素を更に含んだ請求項２に記載の排ガス浄化システム。
  4. 　前記アンモニアスリップ触媒は、白金族元素を更に含んだ請求項１乃至３の何れか１項に記載の排ガス浄化システム。
  5. 　前記ディーゼル酸化触媒と前記ディーゼルパーティキュレートフィルタとの間で前記排ガスにアンモニア又はその前駆体を注入するインジェクタを更に具備した請求項１乃至４の何れか１項に記載の排ガス浄化システム。
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