(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮自着火式の内燃機関の排気浄化装置であって、
排気に含まれる炭化水素を放出温度未満では吸着し、放出温度以上になると吸着した炭化水素を放出する吸着部と、
吸着部から放出される炭化水素を酸化する酸化部と、を備え、
内燃機関の通常運転において、吸着部に吸着した炭化水素にコーキングが生じる温度範囲内にコーキングが生じる時間の間、吸着部が維持される運転を行なう期間を有し、
吸着部は、イオン交換により銀を担持したベータゼオライトおよびイオン交換により銀を担持したＺＳＭ−５のうち少なくとも一方のゼオライトを含むことを特徴とする、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
吸着部は、内燃機関の通常運転において、第１の温度範囲と、第１の温度範囲よりも高い第２の温度範囲とに維持される期間を有することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
内燃機関の通常運転において、第１の温度範囲の上限温度が略４００℃未満であり、第２の温度範囲の下限温度が略４００℃以上であることを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
酸化部は、機関排気通路において吸着部よりも下流側に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
吸着部および酸化部は、基材の表面に積層されており、
酸化部および吸着部は、基材の表面から排気の流路に向かって、酸化部および吸着部の順に積層されていることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気には、例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、未燃炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯＸ）または粒子状物質（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ）などの成分が含まれている。内燃機関の排気浄化装置は、これらの成分を浄化するために排気処理装置を備える。
排気に含まれる成分のうち、窒素酸化物は、窒素酸化物を還元する排気処理装置により浄化される。粒子状物質は、粒子状物質を捕集する排気処理装置により除去される。一方で、一酸化炭素および未燃炭化水素は、これらの物質を酸化するための排気処理装置により浄化される。例えば、機関排気通路に酸化機能を有する排気処理装置として酸化触媒が配置される。
酸化触媒は、酸化機能が活性化する活性化温度を有する。活性化温度未満で酸化触媒に未燃炭化水素が流入すると、未燃炭化水素が酸化触媒に保持されて酸化触媒の酸化性能が低下する。特に、エチレンやプロピレン等の低級オレフィンが酸化触媒に流入すると一酸化炭素の酸化性能が低下する。そこで、酸化触媒の上流側に未燃炭化水素を吸着する吸着材を配置し、酸化触媒が活性化温度未満のときに酸化触媒に未燃炭化水素が流入しないようにしている。
特開平７−１３９３４４号公報においては、エンジンからの排気が流れる排気管と、排気管に設けられた触媒と、排気管の触媒よりも上流側に設けられたバイパス通路と、バイパス通路の内壁に設けられた炭化水素吸着材と、排気管とバイパス通路の分岐路に設けられ、バイパス通路を開閉する開閉弁と、排気温度が予め設定された温度範囲内にある場合に開閉弁を閉鎖する制御手段とを有する排気浄化装置が開示されている。この公報には、排気中の炭化水素を吸着する炭化水素吸着材としては、ゼオライト、アルミナ等が用いられることが開示されている。
特開２００７−１６０１６８号公報においては、ＰｄおよびＡｇの少なくとも一方をイオン交換担持したゼオライトよりなるＨＣ吸着材と、ＨＣ吸着材の排気下流側に配置され、Ｆｅ、ＣｕおよびＣｏから選ばれる少なくとも一種をイオン交換担持したゼオライトよりなるＮＯＸ吸着材とを含む排出ガス浄化装置が開示されている。また、この公報には、ストイキ燃焼制御されたエンジンの排気系に、ＨＣ吸着材（Ａｇ担持）と、ＮＯＸ吸着材（Ｆｅ担持）と、ＣＯ吸着材とを、この順で配置し、その下流側に三元触媒を配置した排ガス浄化装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１３９３４４号公報
【特許文献２】特開２００７−１６０１６８号公報
【特許文献３】特開平７−９６１７８号公報
【特許文献４】特開２００６−２１１５３号公報
【特許文献５】特開２０００−１８５２３２号公報
【特許文献６】特開２００３−２８４９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
機関排気通路において酸化触媒の上流側に未燃炭化水素を吸着する吸着材を配置することにより、酸化触媒が低温のときに未燃炭化水素を保持することができる。ところが、発明者らの研究の結果、特定の条件下では、吸着材に吸着された未燃炭化水素にコーキングが生じ、吸着材の吸着能力が低下することが分った。吸着材の吸着能力が低下すると、吸着材をすり抜ける未燃炭化水素が次第に増加する。このため、酸化触媒に未燃炭化水素が流入することを抑制する性能が低下する。
ここで、コーキングとは、所定の運転条件下（例えば、吸着材が略２００℃以上略３００℃以下の温度領域に、所定の時間曝される運転条件下）において、吸着材に吸着された未燃炭化水素に脱水素反応が生じ、炭素に変化する反応である。コーキングには、吸着材に吸着された炭化水素が重合して、重合された炭化水素が生成される反応が含まれる。また、コーキングには、重合された炭化水素に脱水素反応が生じて炭素に変化する反応が含まれる。
コーキングにより生成された炭素成分、即ち、重合された炭化水素および炭素は、通常の吸着された未燃炭化水素（コーキングが生じていないもの）と比較すると、脱離または燃焼により除去することが困難である。コーキングにより生成された炭素成分は、通常の吸着された未燃炭化水素を除去する通常の処理を行ったとしても除去されずに残ってしまう。このため、一旦コーキングが生じてしまうと、吸着材の吸着可能なサイトがコーキングにより生成された重合された炭化水素または炭素に占められてしまう。新たに未燃炭化水素を吸着できる吸着サイトが減少するために、吸着材の未燃炭化水素の吸着性能が低下する。
本発明は、炭化水素を吸着する吸着部を備え、吸着部に吸着された炭化水素にコーキングを生じることを抑制する内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の内燃機関の排気浄化装置は、圧縮自着火式の内燃機関の排気浄化装置であって、排気に含まれる炭化水素を放出温度未満では吸着し、放出温度以上になると吸着した炭化水素を放出する吸着部と、吸着部から放出される炭化水素を酸化する酸化部とを備える。内燃機関の通常運転において、吸着部に吸着した炭化水素にコーキングが生じる温度範囲内にコーキングが生じる時間の間、吸着部が維持される運転を行なう期間を有する。吸着部は、イオン交換により銀を担持したベータゼオライトおよびイオン交換により銀を担持したＺＳＭ−５のうち少なくとも一方のゼオライトを含む。
上記発明においては、吸着部は、内燃機関の通常運転において、第１の温度範囲と、第１の温度範囲よりも高い第２の温度範囲とに維持される期間を有する排気浄化装置に適用することができる。
上記発明においては、内燃機関の通常運転において、第１の温度範囲の上限温度が略４００℃未満であり、第２の温度範囲の下限温度が略４００℃以上である排気浄化装置に適用することができる。
上記発明においては、酸化部は、機関排気通路において吸着部よりも下流側に配置されることができる。
上記発明においては、吸着部および酸化部は、基材の表面に積層されており、酸化部および吸着部は、基材の表面から排気の流路に向かって、酸化部および吸着部の順に積層されることができる。
上記発明においては、吸着部において吸着した炭化水素にコーキングが生じる運転条件において運転を行なう排気浄化装置に適用することが好ましい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、炭化水素を吸着する吸着部を備え、吸着部に吸着された炭化水素にコーキングを生じることを抑制する内燃機関の排気浄化装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態における内燃機関の概略図である。
【図２】実施の形態における第１の排気処理装置の概略断面図である。
【図３】実施の形態における第１の排気処理装置の拡大概略断面図である。
【図４】吸着材に吸着した炭化水素およびコーキングにより生じる炭素を説明する拡大概略断面図である。
【図５】酸化部に流入する未燃炭化水素の濃度と一酸化炭素の浄化率との関係を説明するグラフである。
【図６】吸着部において、吸着、コーキングおよび脱離（または燃焼）が生じる温度範囲の説明図である。
【図７】実施の形態における第２の排気処理装置の拡大概略断面図である。
【図８】実施の形態における第３の排気処理装置の拡大概略断面図である。
【図９】実施例１の吸着材および比較例の吸着材のプロピレン吸着量のグラフである。
【図１０】実施例２の排気処理装置および比較例の排気処理装置の一酸化炭素の浄化率を説明するグラフである。
【図１１】実施例３の吸着材および比較例の吸着材のプロピレン吸着量のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１から図１１を参照して、実施の形態における内燃機関の排気浄化装置について説明する。本実施の形態における内燃機関は、車両に配置されている。本実施の形態においては、圧縮自着火式のディーゼルエンジンを例に取り上げて説明する。
図１に、本実施の形態における内燃機関の概略図を示す。内燃機関は、機関本体１を備える。また、内燃機関は、機関本体１から排出される排気を浄化する排気浄化装置を備える。機関本体１は、各気筒としての燃焼室２と、それぞれの燃焼室２に燃料を噴射するための電子制御式の燃料噴射弁３と、吸気マニホールド４と、排気マニホールド５とを含む。
吸気マニホールド４は、吸気ダクト６を介して排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａの出口に連結されている。コンプレッサ７ａの入口は、吸入空気量検出器８を介してエアクリーナ９に連結されている。吸気ダクト６内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁１０が配置されている。更に、吸気ダクト６には、吸気ダクト６内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１１が配置されている。図１に示される実施例では、機関冷却水が冷却装置１１に導かれている。機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
排気マニホールド５は、排気ターボチャージャ７の排気タービン７ｂの入口に連結されている。本実施の形態における排気浄化装置は、機関本体１から排出される未燃燃料（未燃の炭化水素）および一酸化炭素等の酸化すべき物質を浄化するための第１の排気処理装置１３を備える。第１の排気処理装置１３は、排気タービン７ｂの出口に排気管１２を介して連結されている。第１の排気処理装置１３の下流の機関排気通路内には排気中の粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタ１６が配置されている。排気は、矢印１００に示すように機関排気通路に沿って流れる。
排気マニホールド５と吸気マニホールド４との間には、排気再循環（ＥＧＲ）を行うためにＥＧＲ通路１８が配置されている。ＥＧＲ通路１８には電子制御式のＥＧＲ制御弁１９が配置されている。また、ＥＧＲ通路１８にはＥＧＲ通路１８内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置２０が配置されている。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置２０内に導かれている。機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。
それぞれの燃料噴射弁３は、燃料供給管２１を介してコモンレール２２に連結されている。コモンレール２２は、電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２３を介して燃料タンク２４に連結されている。燃料タンク２４に貯蔵される燃料は、燃料ポンプ２３によってコモンレール２２内に供給される。コモンレール２２内に供給された燃料は、それぞれの燃料供給管２１を介して燃料噴射弁３に供給される。
電子制御ユニット３０は、デジタルコンピュータを含む。電子制御ユニット３０は、双方性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を含む。
ＲＯＭ３２は、読み込み専用の記憶装置である。ＲＯＭ３２には、制御を行なうための必要なマップ等の情報が予め記憶されている。ＣＰＵ３４は、任意の演算や判別を行なうことができる。ＲＡＭ３３は、読み書きが可能な記憶装置である。ＲＡＭ３３は、運転履歴などの情報を保存したり、演算結果を一時的に保存したりすることができる。
パティキュレートフィルタ１６の下流には、パティキュレートフィルタ１６の温度を検出するための温度センサ２６が配置されている。パティキュレートフィルタ１６には、パティキュレートフィルタ１６の前後差圧を検出するための差圧センサ２８が取付けられている。これらの温度センサ２６、差圧センサ２８および吸入空気量検出器８の出力信号は、それぞれ対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。
アクセルペダル４０には、アクセルペダル４０の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続されている。負荷センサ４１の出力電圧は、対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。更に入力ポート３５には、クランクシャフトが例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４２が接続されている。クランク角センサ４２の出力により、機関本体１の回転数を検出することができる。
一方、出力ポート３６は、対応する駆動回路３８を介して燃料噴射弁３、スロットル弁１０の駆動用ステップモータ、ＥＧＲ制御弁１９および燃料ポンプ２３に接続されている。この様に、燃料噴射弁３およびスロットル弁１０等は、電子制御ユニット３０により制御されている。
パティキュレートフィルタ１６は、排気中に含まれる炭素微粒子、サルフェート等のイオン系微粒子等の粒子状物質（パティキュレート）を除去するフィルタである。パティキュレートフィルタは、例えば、ハニカム構造を有し、ガスの流れ方向に伸びる複数の流路を有する。複数の流路において、下流端が封止された流路と上流端が封止された流路とが交互に形成されている。流路の隔壁は、コーディエライトのような多孔質材料で形成されている。この隔壁を排気が通過するときにパティキュレートが捕捉される。パティキュレートフィルタ１６に次第に堆積する粒子状物質は、空気過剰の雰囲気中で温度を上昇することにより酸化されて除去される。
本実施の形態における内燃機関の排気浄化装置は、第１の排気処理装置１３に加えて、パティキュレートフィルタ１６を備えるが、この形態に限られず、第１の排気処理装置１３に加えて他の排気処理装置が配置されていても構わない。排気浄化装置は、排気に含まれるＮＯＸを浄化する排気処理装置を備えていても構わない。たとえば、第１の排気処理装置１３とパティキュレートフィルタ１６との間にＮＯＸ吸蔵還元触媒（ＮＳＲ）が配置されていても構わない。本発明においては、機関吸気通路、燃焼室、または機関排気通路に供給された排気の空気および燃料（炭化水素）の比を排気の空燃比（Ａ／Ｆ）と称する。ＮＯＸ吸蔵還元触媒（ＮＳＲ）は、排気の空燃比がリーンのとき（理論空燃比より大きなとき）には、排気中に含まれるＮＯＸを保持する。これに対して、排気の空燃比がリッチのとき、または理論空燃比になるとＮＯＸが放出される。放出されたＮＯＸは、排気に含まれる未燃燃料や一酸化炭素等によってＮ２に還元される。
図２に、本実施の形態における第１の排気処理装置の概略断面図を示す。本実施の形態における第１の排気処理装置１３は、排気の流れ方向に沿った複数の通路を有する。第１の排気処理装置１３は、排気の流れ方向の途中で分割されている。第１の排気処理装置１３は、未燃炭化水素を吸着するための吸着材１３ａと、未燃炭化水素および一酸化炭素を酸化するための酸化触媒１３ｂとを含む。吸着材１３ａと酸化触媒１３ｂとの間には、吸着材１３ａの温度を検出するための温度センサ２９が配置されている。また、酸化触媒１３ｂの下流には、酸化触媒１３ｂの温度を検出するための温度センサ２７が配置されている。これらの温度センサ２７，２９の出力信号は、それぞれが電子制御ユニット３０のＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。
図３に、本実施の形態における第１の排気処理装置の拡大概略断面図を示す。図３は、吸着材１３ａと酸化触媒１３ｂとの境界の部分の拡大概略断面図である。吸着材１３ａおよび酸化触媒１３ｂのそれぞれは基材５５を備える。本実施の形態における基材５５は、複数の流路を有し、ハニカム構造に形成されている。基材５５は、例えば、コーディエライト、またはＳｉＣなどのモノリス基材で形成されている。
吸着材１３ａの基材５５の表面には、吸着部５１が形成されている。吸着部５１は、基材５５の複数の流路に形成されている。吸着部５１は、機関排気通路に沿って層状に形成されている。吸着部５１は、未燃炭化水素を吸着する機能を有する。本実施の形態における吸着部５１は、担持体６０およびゼオライト粒子６１を含む。本実施の形態におけるゼオライト粒子６１は、イオン交換により銀が担持されているベータゼオライト、またはイオン交換により銀が担持されているＺＳＭ−５を含む。担持体６０は、例えば酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ２Ｏ３）などの多孔質酸化物粉末を含む。
酸化触媒１３ｂの基材５５の表面には、酸化部５２が形成されている。酸化部５２は、基材５５の複数の流路に形成されている。酸化部５２は、機関排気通路に沿って層状に形成されている。酸化部５２は、未燃炭化水素および一酸化炭素等を酸化する機能を有する。第１の排気処理装置１３の酸化部５２は、担持体６０および触媒粒子６２を含む。触媒粒子６２は、担持体６０に担持されている。触媒粒子６２は、排気に含まれる酸化すべき物質を酸化するための金属粒子である。
本実施の形態における触媒粒子６２は、貴金属から形成されている。触媒粒子６２としては、白金系金属（ＰＧＭ：Ｐｌａｔｉｎｕｍ  ｇｒｏｕｐ  ｍｅｔａｌｓ）を用いることができる。触媒粒子６２は、たとえば、白金Ｐｔ、パラジウムＰｄおよびロジウムＲｈのうち少なくとも一つの貴金属を用いることができる。または、触媒粒子は、酸化能力を有する任意の金属を含むことができる。
本実施の形態における第１の排気処理装置は、機関排気通路において上流側に吸着材１３ａが配置され、下流側に酸化触媒１３ｂが配置されている。吸着材１３ａおよび酸化触媒１３ｂは、排気が吸着部５１に接触した後に、酸化部５２に接触するように配置されている。本実施の形態においては、基材５５が分割されて吸着材と酸化触媒とが形成されているが、この形態に限られず、基材は一体的に形成されていても構わない。すなわち、１つの基材の表面に、排気の流れ方向に沿って上流側に吸着部が形成され、下流側に酸化部が形成されていても構わない。
酸化触媒は、所定の活性化温度未満では十分な酸化反応を示さずに、所定の活性化温度以上になると十分な酸化反応を示す特性を有する。すなわち、酸化触媒は、所定の浄化率を達成できる活性化温度を有する。冷間始動時等の酸化触媒が活性化温度未満の場合には、流入する一酸化炭素や未燃炭化水素は、十分に酸化されずに酸化触媒をすり抜ける。このために、酸化触媒の上流側に所定の温度未満では未燃炭化水素を吸着する吸着材を配置する。
本実施の形態における酸化すべき物質を酸化する第１の排気処理装置１３は、排気が低温のときには吸着部５１にて未燃炭化水素を吸着する。たとえば、吸着部５１の温度が未燃炭化水素の放出温度未満の場合には、未燃炭化水素を吸着する。排気の温度が上昇すると、吸着部５１は、吸着していた炭化水素を放出する。たとえば、吸着部５１の温度が未燃炭化水素の放出温度以上になると炭化水素を放出する。一方で、酸化部５２は、温度が上昇して、例えば活性化温度以上になると十分な酸化機能を発揮する。放出された炭化水素は、酸化部５２において酸化されることにより浄化される。また、排気処理装置に流入する一酸化炭素は、酸化部５２において酸化される。このように、排気に含まれる一酸化炭素および未燃炭化水素は酸化されることにより、水や二酸化炭素に変換される。
図４に、吸着材に未燃炭化水素が保持されるときの形態を説明する拡大概略断面図を示す。吸着部が未燃炭化水素を吸着する温度範囲において、未燃炭化水素が吸着部に流入すると、吸着部に炭化水素の形態で保持される。炭化水素は、例えば、ゼオライト６４の酸点６３に吸着される。ところが、所定の温度範囲で所定の時間の経過後には、コーキングが生じて最終的に炭素に変化する。
より詳細には、吸着部に保持された１つの炭化水素に他の炭化水素が重合して、重合された炭化水素（以下、「重合炭化水素」という）が生成される。吸着部に保持されている１つの炭化水素の分子量が大きくなる。この場合には、炭素成分は、重合炭化水素の形態で吸着部に保持される。
さらにコーキングが進行すると、重合炭化水素に脱水素反応が生じて炭素の形態に変化する。この場合に、炭素成分は、炭素の形態で吸着部に保持される。このように、コーキングにより生成された炭素成分には、重合炭化水素と炭素とが含まれる。吸着部に保持された炭化水素は、コーキングが生じる結果、重合炭化水素または炭素の形態でゼオライト６４の酸点６３に保持される。
コーキングにより生成された炭素成分（重合炭化水素および炭素）は、重合前の炭化水素（吸着されたときの未燃炭化水素）が放出される温度よりも高温にしなければ放出されないために、吸着部に蓄積されやすい特性を有する。吸着部にコーキングにより生成された炭素成分が蓄積すると、未燃炭化水素の吸着可能量や吸着率等が減少していく。すなわち、吸着部の吸着能力が低下していく。
吸着部における吸着能力が低下すると、吸着部および酸化部が低温のときに、吸着部をすり抜ける未燃炭化水素が多くなる。吸着部をすり抜ける未燃炭化水素が多くなると、機関本体から排出される未燃炭化水素の浄化率が悪化する。また、吸着部の吸着能力が低下すると、酸化触媒における一酸化炭素の浄化率にも悪影響を与える場合がある。
図５に、酸化部に流入する未燃炭化水素の濃度と一酸化炭素の浄化率との関係を説明するグラフを示す。横軸は、酸化触媒に流入する未燃炭化水素の濃度であり、本実施の形態においては吸着部をすり抜ける未燃炭化水素の濃度に相当する。縦軸は、酸化触媒における一酸化炭素の浄化率である。図５のグラフは、炭化水素の酸化は十分に行なえないが、一酸化炭素の酸化が可能な温度において試験を行なった結果である。酸化触媒に流入する未燃炭化水素の濃度が大きくなるほど、すなわち、吸着部をすり抜ける未燃炭化水素の濃度が大きくなるほど、一酸化炭素の浄化率が小さくなることが分かる。
排気に含まれる未燃炭化水素のうち、エチレンやプロピレン等の低級オレフィンは、酸化触媒に流入すると触媒粒子に保持され易い特性を有する。このために、低級オレフィンは、酸化触媒の一酸化炭素の酸化反応を阻害する。たとえば、プロピレンなどは、酸化触媒において一酸化炭素の酸化反応を阻害する影響が強い。低級オレフィンは、吸着部においてゼオライトの酸点に好適に吸着する。ところが、コーキングにより生成された炭素成分が酸点で保持されていると、吸着部で低級オレフィンを吸着する能力が小さくなる。吸着部においてコーキングにより生成された炭素成分が多く保持されていると、吸着部をすり抜ける低級オレフィンが多くなる。この結果、多くの低級オレフィンが酸化触媒に流入し、酸化触媒における一酸化炭素の浄化率が低下する。
ところで、近年においては、内燃機関の排気の性状を向上することが検討されている。たとえば、排気に含まれる二酸化炭素量を減らすために熱効率の改善等が図られている。排気の性状の向上に伴って燃料の消費量が少なくなる。燃料の消費量が少なくなると、機関本体から排出される排気の温度が低くなる。この様な内燃機関においては、排気の温度の低下に伴って、通常運転の期間中に吸着部の温度が十分に上昇しない場合がある。
特に、圧縮自着火式の内燃機関の排気の温度は、火花点火式の内燃機関の排気の温度よりも低いために、吸着部の温度が十分に上昇しない場合がある。更に、吸着部が機関本体から離れて配置されていると、吸着部の温度が十分に上昇しない場合がある。たとえば、自動車において、機関本体が車両の前部に配置され、吸着部がフロアパネルの下側に配置され、機関本体と吸着部とが長い排気管で接続されている場合には、吸着部の温度が十分に上昇しない場合がある。
図６は、本実施の形態における排気浄化装置の吸着部に生じる現象の説明図である。縦軸は、吸着部の温度である。吸着部の温度に依存して、未燃炭化水素の吸着、コーキング、未燃炭化水素の脱離または燃焼、およびコーキングにより生成された炭素成分の脱離または燃焼が生じる。
吸着部の未燃炭化水素の放出温度としては、略２００℃を例示することができる。吸着部は、略２００℃未満の温度範囲内では排気に含まれる未燃炭化水素を吸着する。吸着部は、略２００℃以上の温度範囲内では吸着した未燃炭化水素を放出する。吸着部が略２００℃以上になると重合前の炭化水素が脱離または燃焼する。
コーキングが生じる吸着部の温度範囲は、略２００℃以上略３００℃以下を例示することができる。また、コーキングにより生成された炭素成分が脱離または燃焼する温度範囲としては、略４００℃以上を例示することができる。
たとえば、内燃機関を長時間停止した後に冷間始動を行った時には、暖気運転が行なわれる。暖機運転では、吸着部の温度が略２００℃未満の温度領域内である。吸着部は、このような低温の領域では高い吸着能力を有する。吸着部は、排気に含まれる未燃炭化水素を吸着により保持する。また、吸着部の温度が低いために吸着部に保持された未燃炭化水素のコーキングは生じにくい状態である。
機関本体の温度が上昇すると暖機運転が終了する。内燃機関の通常運転の期間中には、負荷の大きさ等に依存して排気の温度が変化する。ここで、本発明における通常運転とは、内燃機関の要求負荷に基づいて行なう運転を示す。内燃機関の要求負荷に関係なく、所定の制御のために排気の温度を上昇させる運転は、通常運転から除かれる。たとえば、パティキュレートフィルタの再生のために排気温度を上昇させる運転、およびＮＯＸ吸蔵還元触媒の硫黄被毒再生のために排気温度を上昇させる運転等は、通常運転から除かれる。
本実施の形態における内燃機関は、通常運転を継続すると、吸着部の温度が略１５０℃以上略３５０℃未満の温度範囲内に維持される。内燃機関が低負荷のときには、この温度範囲のうち低い温度になり、高負荷のときには、この温度範囲のうち高い温度になる。
本実施の形態の内燃機関の通常運転においては、吸着部がコーキングの生じる温度範囲内（略２００℃以上略３００℃以下）に維持される期間を有する。コーキングが生じるためには所定の時間がかかるために、たとえば、吸着部が瞬間的にコーキングの生じる温度範囲内の温度になっても実質的にコーキングは生じない。本実施の形態における内燃機関では、コーキングが生じる温度範囲内に、コーキングが生じる時間の間、吸着部の温度が維持されている。吸着部に保持された未燃炭化水素にコーキングが生じて、重合炭化水素および炭素が生成される。コーキングにより生成された炭素成分の保持量は増加する。
なお、本実施の形態における排気浄化装置の吸着部は、コーキングが生じる温度範囲内では、吸着した未燃炭化水素が脱離する場合がある。吸着部に吸着していた未燃炭化水素が全て脱離した場合にはコーキングが生じない。
本実施の形態における内燃機関は、通常運転の期間中には、吸着部の温度はコーキングにより生成された炭素成分が放出される温度には到達しない。通常運転を継続するとコーキングにより生成された炭素成分が蓄積される。たとえば、内燃機関が低負荷のときには、吸着部の温度が未燃炭化水素の放出温度未満になって、吸着部に未燃炭化水素が吸着される。その後に、内燃機関の負荷が上昇して、吸着部の温度がコーキングの生じる温度範囲内に維持されるとコーキングが生じる。このように吸着部にコーキングにより生成された炭素成分が蓄積される。
一方で、通常運転を行なうと吸着部が十分に高温になる内燃機関の排気浄化装置においては、吸着部にコーキングにより生成された炭素成分が蓄積されにくい。たとえば、通常運転において、吸着部の温度が略３００℃よりも高い温度に維持される内燃機関においては、コーキングが生じる温度範囲よりも高い温度に吸着部が維持されるためにコーキングが生じにくい。更に、吸着部に保持されている多くの未燃炭化水素が脱離または燃焼する。コーキングには時間がかかるために、コーキングが生じる前に多くの未燃炭化水素が脱離する。このために、吸着部が十分に高温になる排気浄化装置では、吸着部に炭素が蓄積されにくい特性を有する。
更に、通常運転において、吸着部の温度が略４００℃よりも高くなる内燃機関においては、コーキングにより生成された炭素成分が脱離または燃焼するために、コーキングにより生成された炭素成分が吸着部に蓄積されにくい特性を有する。
このように機関本体から排出される排気の温度が高かったり、または、吸着部を機関本体の近傍に配置したりすると、吸着部に流入する排気の温度が高くなる。通常運転において吸着部の温度がコーキングの生じる温度範囲よりも高い温度で維持されるためにコーキングが生じにくくなる。これに対して、本実施の形態における内燃機関の通常運転では、吸着部の温度がコーキングの生じる温度範囲内に維持される期間を有する。吸着部に保持された未燃炭化水素にコーキングが生じて重合炭化水素および炭素が蓄積される。本実施の形態における内燃機関の排気浄化装置では、吸着部に保持される炭素成分には、コーキングにより生成された炭素成分が含まれる。
本実施の形態の排気浄化装置において、コーキングにより生成された炭素成分は、たとえば吸着部をコーキングにより生成された炭素成分の放出温度以上に昇温することで放出させることができる。例えば、パティキュレートフィルタの再生等の排気の温度を高温まで昇温するときに放出される。
本願の発明者らは、コーキングにより生成された炭素成分が蓄積される吸着部において、イオン交換により銀を担持したベータゼオライト、およびイオン交換により銀を担持したＺＳＭ−５のうち少なくとも一方のゼオライトを含むことにより、コーキングによる吸着部の性能低下を大きく抑制できることを見出した。
吸着部がイオン交換により銀を担持したベータゼオライトを含むことにより、吸着部においてコーキングが生じることを大きく抑制することができる。ベータゼオライトは、コーキングの起点である酸点を有する。ベータゼオライトを銀でイオン交換することにより酸強度を低下させて、コーキングが発生することを抑制することができる。従って、吸着部の未燃炭化水素の吸着量の低下を大きく抑制することができる。特に、未燃炭化水素のうち低級オレフィンの吸着量の低下を大きく抑制することができる。このために、酸化部における一酸化炭素の浄化率の低下を抑制することができる。
またベータゼオライトと同様に、吸着部がイオン交換により銀を担持したＺＳＭ−５を含むことにより、吸着部においてコーキングが生じることを大きく抑制できるとともに、酸化部における一酸化炭素の浄化率の低下を抑制することができる。
本実施の形態における内燃機関では、通常運転において、吸着部は吸着した未燃炭化水素にコーキングが生じる温度範囲内に、コーキングが生じる時間の間、維持される期間を有する。すなわち、吸着部に吸着した炭化水素にコーキングが生じる運転条件にて運転を行なっている。この期間には、未燃炭化水素がコーキングにより重合炭化水素および炭素に変化する。たとえば、吸着部は、コーキングの生じる温度範囲内で温度が変化する期間を有する。吸着部は、コーキングの生じる温度範囲内に維持されながら運転を継続している。このような排気浄化装置では、吸着部に保持された未燃炭化水素にコーキングが生じ易くなるために、本発明の吸着部の性能低下を抑制する効果が顕著になる。
また、図６を参照して、通常運転における吸着部の温度が略４００℃以下の温度範囲内になる排気浄化装置では、コーキングにより生成された炭素成分が脱離しにくいために、コーキングにより生成された炭素成分が蓄積され易くなる。この排気浄化装置では、吸着部の性能低下を抑制する効果が顕著になる。更に、通常運転における吸着部の温度が略３００℃以下の温度範囲内になる排気浄化装置では、コーキングが生じる温度範囲内にて運転される期間が長くなるために、よりコーキングが生じ易くなる。この排気浄化装置では、本発明の吸着部の性能低下を抑制する効果が、より顕著になる。
また、本実施の形態における排気浄化装置では、吸着部は、通常運転において、コーキングが生じる温度範囲内の温度と、吸着部に未燃炭化水素が吸着する温度範囲内の温度とを繰り返している。たとえば、吸着部の温度は、略２００℃以上略３００℃以下の温度範囲内の温度と、略２００℃未満の温度範囲内の温度とを繰り返している。吸着部の温度が略２００℃以上略３００℃以下の温度範囲内である場合には、コーキングにより生成される炭素成分が蓄積して、吸着部の吸着能力が低下する。吸着部に保持されている一部の炭化水素は脱離するが、吸着部の温度が略２００℃未満になることにより、新たに未燃炭化水素が吸着部に保持される。未燃炭化水素の吸着とコーキングとを繰り返すと、吸着部の吸着能力が大きく低下する。
また、吸着部の吸着能力が低下するために、酸化部における一酸化炭素の浄化率が低下する。このように、通常運転においてコーキングの発生および未燃炭化水素の吸着を繰り返す排気浄化装置では、本発明の吸着部の性能低下を抑制する効果が顕著になる。
ところで、吸着部の温度範囲として、未燃炭化水素を吸着すると共にコーキングが生じる可能性のある温度範囲として第１の温度範囲を定めることができる。また、第１の温度範囲よりも高く、吸着した未燃炭化水素やコーキングにより生成された炭素成分が脱離または燃焼する温度範囲として第２の温度範囲を定めることができる。第１の温度範囲は、例えば、上限温度が略４００℃未満の温度範囲を定めることができる。また、第２の温度範囲は、例えば下限温度が略４００℃以上の温度範囲を定めることができる。
吸着部は、内燃機関の通常運転において、第１の温度範囲と、第２の温度範囲とに維持される期間を有することが好ましい。吸着部が第１の温度範囲に維持されることにより、排気中の未燃炭化水素を吸着できる。また、第１の温度範囲に維持されている期間にコーキングが生じて、炭化水素が重合されたり、炭素に変化したりしても、第２の温度範囲に維持される期間を有することにより、吸着された未燃炭化水素を脱離または燃焼させることができると共に、重合炭化水素および炭素も脱離または燃焼させることができる。このように、コーキングにより生成された炭素成分が吸着部に蓄積することを抑制できる。
また、吸着部の吸着能力の低下には、未燃炭化水素のコーキングに起因する吸着能力の低下の他に、排気に含まれる硫黄成分に起因する吸着能力の低下が含まれる。燃料には硫黄成分が含まれているために、排気には硫黄成分が含まれる。吸着部が、銀をイオン交換したベータゼオライトまたは銀をイオン交換したＺＳＭ−５を含むことにより、排気に含まれる硫黄成分に起因する吸着能力の低下を抑制することができる。
本実施の形態における吸着部は、銀をイオン交換したベータゼオライト、または銀をイオン交換したＺＳＭ−５を含む例を示しているが、この形態に限られず、吸着部は、銀をイオン交換したベータゼオライトおよび銀をイオン交換したＺＳＭ−５の両方を含んでいても構わない。
本実施の形態の第１の排気処理装置においては、上流側に吸着部が配置され、吸着部の下流側に酸化部が配置されているが、この形態に限られず、吸着部および酸化部は、排気が吸着部を通過した後に酸化部に流入するように形成されていれば構わない。または、吸着部および酸化部が一体的に形成されていても構わない。
図７に、本実施の形態における第２の排気処理装置の拡大概略断面図を示す。第２の排気処理装置は、コーディエライト等で形成された基材５５の表面に、吸着部５１および酸化部５２が層状に形成されている。基材５５の表面に酸化部５２が配置され、酸化部５２の表面に吸着部５１が配置されている。第２の排気処理装置においては、排気が吸着部５１を通過した後に酸化部５２に流入する。吸着部５１および酸化部５２は、基材５５の表面から排気の流路に向かって、酸化部５２および吸着部５１の順に積層されている。
本実施の形態の第２の排気処理装置において、排気は、矢印１００に示すように、吸着部５１の表面を流れる。排気は、始めに吸着部５１に流入する。吸着部５１の温度が未燃炭化水素の放出温度未満である場合には、排気が吸着部５１に流入することにより未燃炭化水素が吸着部５１に保持される。
吸着材１３ａの温度が未燃炭化水素の放出温度未満の場合に、吸着部５１に吸着されなかった未燃炭化水素は、矢印１０１に示すように排気の流路に戻る場合と、酸化部５２に流入する場合がある。本実施の形態の第１の排気処理装置においては、吸着材１３ａから流出した排気の全てが酸化触媒１３ｂに流入している。このために、吸着材１３ａから流出する未燃炭化水素が酸化触媒１３ｂの酸化部５２に吸着してしまう可能性が高くなる。たとえば、低級オレフィンが酸化部５２に保持されてしまう可能性が高くなる。
これに対して、第２の排気処理装置においては、吸着部５１から流出する未燃炭化水素は、酸化部５２に流入する場合と、排気の流路に戻る場合とに分けられる。このために、未燃炭化水素が酸化部５２に流入して酸化部５２に保持される可能性を小さくすることができる。酸化部５２の酸化能力の低下を抑制することができる。
また、酸化部５２においては細孔内を気体が流れる。酸化部５２は、内部の圧力が排気の流路よりも高くなっている。このために、吸着部５１に吸着されなかった未燃炭化水素は、酸化部５２に流入するよりも機関排気通路に流出する可能性が高くなる。このために、吸着部５１が未燃炭化水素の放出温度未満の時に、未燃炭化水素が吸着部５１を通って酸化部５２に流入することを抑制できる。酸化部５２の酸化能力の低下を抑制することができる。
本実施の形態においては、吸着部と酸化部とが隣接している排気処理装置を例示しているが、この形態に限られず、吸着部と酸化部とが互いに離れていても構わない。たとえば、吸着部と酸化部との間に他の部材が配置されていても構わない。
図８に、本実施の形態における第３の排気処理装置の拡大概略断面図を示す。第３の排気処理装置は、コーディエライト等で形成された基材５５の表面に、酸化アルミニウム等で形成された担持体６０およびゼオライト粒子６１を含むコート層が形成されている。ゼオライト粒子６１は、イオン交換により銀が担持されたベータゼオライトおよびイオン交換により銀が担持されたＺＳＭ−５のうち少なくとも一方のゼオライトを含む。担持体６０には、酸化機能を有する金属で形成されている触媒粒子６２が担持されている。このように、吸着部と酸化部とが一体的に形成されていても構わない。
次に、本発明における内燃機関の排気浄化装置の実施例について説明する。
【実施例】
【０００９】
以下の実施例および比較例においては、吸着部に含まれるゼオライトとして、ベータゼオライト、ＺＳＭ−５およびフェリエライトを使用している。また、イオン交換を行なわないゼオライト、イオン交換により銀を担持したゼオライト、およびイオン交換により鉄を担持したゼオライトを用いて試験を行なっている。
実施例および比較例において、イオン交換によりそれぞれのゼオライトに銀または鉄を担持する方法は次の通りである。
（イオン交換により銀を担持したゼオライトの生成）
イオン交換により銀をゼオライトに担持する工程では、純水１ＬにＡｇＮＯ３を９．８ｇ溶かして十分に攪拌した後に、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３のモル比が約４０のゼオライト１５０ｇを入れて攪拌した。更に継続して、続けて８０℃で２４時間の加熱攪拌を行なった。次に、ろ過と純水１Ｌによる洗浄とを５回繰り返して行なった後に、１２０℃で５時間乾燥した。この後に、５５０℃で５時間の焼成を行なうことにより、銀を担持したゼオライトを生成した。
（イオン交換により鉄を担持したゼオライトの生成）
イオン交換により鉄をゼオライトに担持する工程では、純水１ＬにＦｅＣｌ３を９．４ｇ溶かして十分に攪拌した後に、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３のモル比が約４０のゼオライト１５０ｇを入れる。塩酸を用いてｐｈが２程度になるように調整しながら攪拌した。更に続けて、８０℃で２４時間の加熱攪拌を行なった。次に、ろ過と純水１Ｌによる洗浄とを５回繰り返して行なった後に、１２０℃で５時間乾燥させた。この後に、５５０℃で５時間の焼成を行なうことにより、鉄をイオン交換したゼオライトを生成した。
図９は、実施例１の吸着材および比較例の吸着材の未燃炭化水素の吸着量のグラフである。縦軸は、酸化部の一酸化炭素の浄化率を低下させる影響の強いプロピレンの吸着量を示している。この試験では、本実施の形態の第１の排気処理装置（図２および図３参照）の吸着材を用いている。実施例１は、イオン交換により銀を担持したベータゼオライトを含む吸着部を備える吸着材である。また、比較例は、その他のゼオライトを含む吸着部を備える吸着材である。
実施例および比較例において、それぞれのゼオライトを用いて吸着材を製造する方法は次の通りである。
（吸着材の製造）
イオン交換を行なったゼオライトまたはイオン交換を行なっていないゼオライトを用いて、複数の流路を有する基材の表面にゼオライトをコートする。始めに、ゼオライトの粉末１５０ｇと、アルミナ含有量１０％のアルミナゾル３７５ｇを純水に混ぜて攪拌し、スラリーを調製した。このスラリーを、コーディエライトで形成されているハニカム構造の基材に均一にコートした。この後に、１２０℃で２時間乾燥後、５５０℃で１時間焼成した。このときに、コート量がハニカム構造の基材１Ｌあたりにゼオライト６０ｇとアルミナ１５ｇとになるようにコートした。
実施例１の吸着材およびそれぞれの比較例の吸着材は、以下の通りである。
（実施例１）
実施例１の吸着材は、１Ｌの基材に対して、Ａｇ（４ｗｔ％）をイオン交換したベータゼオライト（ＢＥＡ）６０ｇとアルミナ１５ｇとを含む。
（比較例１）
比較例１の吸着材は、１Ｌの基材に対して、ベータゼオライト（ＢＥＡ）６０ｇとアルミナ１５ｇとを含む。
（比較例２）
比較例２の吸着材は、１Ｌの基材に対して、Ｆｅ（４ｗｔ％）をイオン交換したベータゼオライト（ＢＥＡ）６０ｇとアルミナ１５ｇとを含む。
（比較例３）
比較例３の吸着材は、１Ｌの基材に対して、フェリエライト（ＦＥＲ）６０ｇとアルミナ１５ｇとを含む。
（比較例４）
比較例４の吸着材は、１Ｌの基材に対して、Ｆｅ（４ｗｔ％）をイオン交換したフェリエライト（ＦＥＲ）６０ｇとアルミナ１５ｇとを含む。
（比較例５）
比較例５の吸着材は、１Ｌの基材に対して、Ａｇ（４ｗｔ％）をイオン交換したフェリエライト（ＦＥＲ）６０ｇとアルミナ１５ｇとを含む。
それぞれの吸着材について、吸着部にコーキングを生じさせるためにエンジンのベンチテストを行なった。エンジンのベンチテストでは、排気量が２．２Ｌのディーゼルエンジンを用いた。コーキングが生じる運転条件は、エンジンの回転数が１６００ｒｐｍ、燃料の噴射量が１５．２（ｍｍ３／ｓｔ）、空気量が１６（ｇ／ｓｅｃ）、吸着材に流入する排気の温度が２５０℃、吸着材に流入する炭化水素の濃度が２８０（ｐｐｍＣ）である。この運転条件にて１時間運転を継続して、吸着部にコーキングを発生させた。
コーキングが生じる前の吸着材とコーキングが生じた後の吸着材を用いて、プロピレンの吸着量を測定した。グラフには、エンジンのベンチテストを行なう前の結果と、エンジンのベンチテストを行なった後の結果を示している。コーキング処理を行った後にプロピレンの吸着量を測定する場合には、窒素雰囲気中で４００℃まで昇温することにより、吸着した未燃炭化水素を除去した。プロピレンの吸着量の測定においては、１５０℃の温度条件下で、プロピレン、一酸化炭素、窒素および一酸化窒素等を含むモデルガスを吸着材に流入させて、プロピレンの吸着量を測定した。
コーキングが生じた後の吸着材は、コーキングが生じる前の吸着材よりもプロピレンの吸着量が低下していることが分かる。比較例１から比較例５の吸着材では、６０％から９０％のプロピレン吸着量の低下率である。これに対して、実施例１の吸着材では、プロピレンの吸着量の低下率が２５％であり、比較例１から比較例５の吸着材と比較して、コーキングによる吸着量の低下率が非常に小さいことが分かる。
また、プロピレンの吸着量を比較した場合においても、実施例１の吸着材は、比較例１から比較例５の吸着材と比較して、プロピレンの吸着量が非常に大きいことが分かる。特に、実施例１の吸着材は、コーキング前およびコーキング後の両方ともに、プロピレンの吸着量が比較例の吸着材よりも非常に大きいことが分かる。
このように、イオン交換により銀を担持したベータゼオライトを含む吸着部は、吸着性能が非常に優れることが分かる。コーキングが生じた場合にも吸着性能の低下が非常に小さいことが分かる。
次に、排気処理装置の酸化部の酸化機能についての試験を行った。吸着部にコーキングが生じる前とコーキングが生じた後とについて、酸化部の一酸化炭素の浄化率を測定する試験を行なった。
図１０は、実施例の排気処理装置および比較例の排気処理装置の一酸化炭素の浄化率のグラフである。この試験では、本実施の形態の第２の排気処理装置（図７）を用いている。すなわち、基材の表面に酸化部および吸着部を積層した排気処理装置を用いている。実施例２は、イオン交換により銀を担持したベータゼオライトを含む吸着部を備える排気処理装置であり、比較例は、その他のゼオライトを含む吸着部を備える排気処理装置である。
実施例および比較例において、積層型の排気処理装置は次のように製造した。
（積層型の排気処理装置の製造）
酸化部の形成工程においては、アルミナ粉末６０ｇとアルミナ含有量１０％のアルミナゾル３７５ｇを純水に混ぜて攪拌して、スラリーを調製した。このスラリーを、コーディエライトで形成されたハニカム構造の基材に均一にコートした。この後に、１２０℃で２時間乾燥後に、５５０℃で１時間の焼成を行なった。このときに、コート量が、基材１Ｌあたりにアルミナ量７５ｇになるようにコートした。
次に、ジニトロジアンミン白金水溶液と硝酸パラジウムとを用いた白金ＰｔとパラジウムＰｄを含む水溶液に、上記の基材を含浸させた。次に、１２０℃で２時間乾燥後に、５５０℃で１時間の焼成を行なった。ハニカム構造の基材１Ｌあたりに、白金が１．２ｇ、パラジウムが０．６ｇとなるように担持した。このように酸化部を形成した。
次に、吸着部を酸化部の表面に形成する。吸着部の形成工程では、ゼオライト粉末１５０ｇとアルミナ含有量１０％のアルミナゾル３７５ｇを純水に混ぜて攪拌し、スラリーを調製した。このスラリーを上記の基材に均一にコートし、１２０℃で２時間乾燥後に、５５０℃で１時間の焼成を行なった。このときの上層のコート量が、ハニカム構造の基材１Ｌあたりにゼオライト６０ｇとアルミナ１５ｇになるようにコートした。
実施例２の排気処理装置および比較例の排気処理装置は、以下の通りである。
（実施例２）
実施例２の排気処理装置の吸着部は、１Ｌの基材に対して、Ａｇ（４ｗｔ％）をイオン交換したベータゼオライト（ＢＥＡ）６０ｇとアルミナ１５ｇとを含む。
（比較例６）
比較例６の排気処理装置の吸着部は、１Ｌの基材に対して、ベータゼオライト（ＢＥＡ）６０ｇとアルミナ１５ｇとを含む。
（比較例７）
比較例７の排気処理装置の吸着部は、１Ｌの基材に対して、Ｆｅ（４ｗｔ％）をイオン交換したベータゼオライト（ＢＥＡ）６０ｇとアルミナ１５ｇとを含む。
（比較例８）
比較例８の排気処理装置の吸着部は、１Ｌの基材に対して、Ａｇ（４ｗｔ％）をイオン交換したフェリエライト（ＦＥＲ）６０ｇとアルミナ１５ｇとを含む。
吸着部にコーキングを生じさせる運転条件は、前述のエンジンのベンチテストと同様である。一酸化炭素の浄化率の測定においては、エンジンのベンチテストにおいて走行パターンを模擬した過渡試験を行なったときの浄化率を測定した。
図１０に示すグラフにより、実施例２の排気処理装置は、コーキングによる一酸化炭素の浄化率の低下率が、比較例６から比較例８の排気処理装置よりも非常に小さいことが分かる。また、実施例２の排気処理装置は、コーキング前およびコーキング後の両方において、比較例６から比較例８の排気処理装置よりも一酸化炭素の浄化率が優れていることが分かる。
このように、未燃炭化水素を吸着する吸着部として、イオン交換により銀を担持したベータゼオライトを採用することによりコーキングによる吸着性能の低下を抑制できるために、酸化部の酸化機能の低下を抑制することができる。
次に、イオン交換により銀を担持したＺＳＭ−５を含む吸着部を備える排気処理装置の実施例について説明する。
図１１は、実施例３の吸着材および比較例の吸着材の未燃炭化水素の吸着量のグラフである。この試験では、本実施の形態の第１の排気処理装置（図２および図３参照）の吸着材を用いている。実施例３は、イオン交換により銀を担持したＺＳＭ−５を含む吸着部を備える吸着材である。比較例は、その他のゼオライトを含む吸着部を備える吸着材である。吸着材の製造は、前述の方法により行なった。
実施例３の吸着材およびそれぞれの比較例９，１０の吸着材は、以下の通りである。
（実施例３）
実施例３の吸着材は、１Ｌの基材に対して、Ａｇ（４ｗｔ％）をイオン交換したＺＳＭ−５（ＺＳＭ５）６０ｇとアルミナ１５ｇを含む。
（比較例９）
比較例９の吸着材は、１Ｌの基材に対して、ＺＳＭ−５（ＺＳＭ５）６０ｇとアルミナ１５ｇとを含む。
（比較例１０）
比較例１０の吸着材は、１Ｌの基材に対してＦｅ（４ｗｔ％）をイオン交換したＺＳＭ−５（ＺＳＭ５）６０ｇとアルミナ１５ｇとを含む。
図１１には、比較例４のイオン交換により鉄を担持したフェリエライトを含む吸着材、および比較例５のイオン交換により銀を担持したフェリエライトを含む吸着材の結果を、比較のために示している。
それぞれの吸着材について、実施例１と同様に、エンジンのベンチテストにより、排気を流通させて吸着部にコーキングを発生させた。また、実施例１と同様にプロピレンを含むモデルガスを用いて、コーキングを発生させる前の吸着材およびコーキングを発生させた後の吸着材について、プロピレンの吸着量を測定した。
比較例９、比較例１０、比較例４および比較例５の吸着材のコーキングによるプロピレン吸着量の低下率は、８５％〜４２％であることが分かる。これに対して、実施例３の吸着材のコーキングによるプロピレン吸着量の低下率は１３％であり、比較例の吸着材と比較して非常に小さいことが分かる。また、実施例３の吸着材は、比較例９、比較例１０、比較例４および比較例５の吸着材と比較して、コーキング前のプロピレン吸着量およびコーキング後のプロピレン吸着量が非常に大きいことが分かる。
このように、イオン交換により銀を担持したＺＳＭ−５を含む吸着部を採用することにより、コーキングによる吸着性能の低下を大きく抑制した吸着材を提供することができる。また、コーキングによる吸着性能の低下を抑制できるために、酸化部の酸化機能の低下を抑制することができる。
上記の実施の形態および実施例においては、圧縮自着火式の内燃機関として、車両に配置されているディーゼル機関を例に取り上げて説明したが、この形態に限られず、任意の圧縮自着火式の内燃機関に本発明を適用することができる。
上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの図において、同一または相当する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、請求の範囲に含まれる変更が意図されている。
【符号の説明】
【００１０】
１  機関本体
２  燃焼室
１３  排気処理装置
１３ａ  吸着材
１３ｂ  酸化触媒
５１  吸着部
５２  酸化部
５５  基材
６０  担持体
６１  ゼオライト粒子
６２  触媒粒子
６３  酸点
６４  ゼオライト
【図１】
0005534015.tif 000002
【図２】
0005534015.tif 000003
【図３】
0005534015.tif 000004
【図４】
0005534015.tif 000005
【図５】
0005534015.tif 000006
【図６】
0005534015.tif 000007
【図７】
0005534015.tif 000008
【図８】
0005534015.tif 000009
【図９】
0005534015.tif 000010
【図１０】
0005534015.tif 000011
【図１１】
0005534015.tif 000012