(57)【要約】【課題】容量の大型化や圧力損失の増加を招くことなく、広い温度範囲でＮＯｘの浄化性能を向上することができるディーゼルエンジンの排ガス浄化装置を提供する。【解決手段】尿素水の噴射ノズル３の下流側の排気管１に介設した触媒コンバータ２の担体４に形成された排ガス通路６の壁面５に、ＮＯｘ吸着触媒層９とＳＣＲ触媒層１０とを形成するとともに、入口７側におけるＮＯｘ吸着触媒層９のコート量をＳＣＲ触媒層１０のコート量よりも多くし、かつ出口８側におけるＳＣＲ触媒層１０のコート量をＮＯｘ吸着触媒層９のコート量よりも多くする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンの排気管への還元剤の供給手段と、前記供給手段の下流側の排気管に介設された触媒コンバータとを備えたディーゼルエンジンの排ガス浄化装置において、
前記触媒コンバータの担体に形成された排ガス通路の壁面にＮＯｘ吸着触媒層とＳＣＲ触媒層とを形成するとともに、前記排ガス通路の上流側における前記ＮＯｘ吸着触媒層のコート量を前記ＳＣＲ触媒層のコート量よりも多くし、かつ下流側における前記ＳＣＲ触媒層のコート量を前記ＮＯｘ吸着触媒層のコート量よりも多くしたディーゼルエンジンの排ガス浄化装置。
【請求項２】
前記排ガス通路の壁面に前記ＮＯｘ吸着触媒層と前記ＳＣＲ触媒層とを積層して形成するとともに、前記排ガス通路の上流側から下流側へ向けて、前記ＮＯｘ吸着触媒層のコート量を次第に減少させ、かつ前記ＳＣＲ触媒層のコート量を次第に増加させた請求項１に記載のディーゼルエンジンの排ガス浄化装置。
【請求項３】
前記排ガス通路の上流側の壁面に前記ＮＯｘ吸着触媒層のみを形成するとともに、下流側の壁面に前記ＳＣＲ触媒層のみを形成した請求項１に記載のディーゼルエンジンの排ガス浄化装置。
【請求項４】
前記ＮＯｘ吸着触媒層を形成するＮＯｘ吸着触媒が酸点を有しない触媒である請求項１〜３のいずれか１項に記載のディーゼルエンジンの排ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置に関し、更に詳しくは、容量の大型化や圧力損失の増加を招くことなく、広い温度範囲でＮＯｘの浄化性能を向上することができるディーゼルエンジンの排ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）の大気中への放出を低減することを目的として、尿素水と選択還元型触媒（ＳＣＲ：Selective Catalytic Reduction）とを用いた尿素ＳＣＲシステムが開発されている。
【０００３】
尿素ＳＣＲシステムは、尿素水が加水分解して生じたアンモニア（ＮＨ3）を、ＳＣＲ触媒の存在下で還元剤として作用させるＳＣＲ反応により、排ガス中のＮＯｘを浄化するものである。ＳＣＲ触媒には、鉄イオン交換アルミノシリケートなどのゼオライト触媒が広く用いられており、このゼオライト触媒を含むスラリーがコートされたセラミックハニカム等の担体を触媒コンバータ内に格納して排気管に装着して使用する。
【０００４】
しかし、この尿素ＳＣＲシステムにおいては、尿素水が約１７５℃近くの温度にならないとＮＨ3に分解しないため、ディーゼルエンジンの始動直後等の低温の排ガス温度条件では、ＳＣＲ触媒においてＮＯｘの浄化性能を十分に得ることができないという問題があった。
【０００５】
そのような問題を解決するために、担体にＮＯｘ吸着材コート層とＳＣＲ触媒コート層とを積層することで、排ガスの低温時にはＮＯｘ吸着材コート層でＮＯｘを吸着する一方で、尿素水が分解するような高温時にはＮＯｘ吸着材コート層から放出されたＮＯｘをＳＣＲ触媒コート層で浄化するようにした排気浄化装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００６】
しかしながら、上記の排気浄化装置では、ＮＯｘ吸着材コート層からＮＯｘが放出され始める排ガスの温度域では、ＳＣＲ触媒コート層の活性が十分に高くなっていないため、ＮＯｘを浄化しきれずに外部へ排出してしまうという問題がある。また、排ガスの低温時におけるＮＯｘの排出を抑制するためには、ＮＯｘ吸着材コート層のコート量を増加させる必要があるが、そうすると排気浄化装置の容量の大型化や圧力損失の増加を招くことになってしまうという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−３８４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、容量の大型化や圧力損失の増加を招くことなく、広い温度範囲でＮＯｘの浄化性能を向上することができるディーゼルエンジンの排ガス浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成する本発明のディーゼルエンジンの排ガス浄化装置は、ディーゼルエンジンの排気管への還元剤の供給手段と、前記供給手段の下流側の排気管に介設された触媒コンバータとを備えたディーゼルエンジンの排ガス浄化装置において、前記触媒コンバータの担体に形成された排ガス通路の壁面にＮＯｘ吸着触媒層とＳＣＲ触媒層とを形成するとともに、前記排ガス通路の上流側における前記ＮＯｘ吸着触媒層のコート量を前記ＳＣＲ触媒層のコート量よりも多くし、かつ下流側における前記ＳＣＲ触媒層のコート量を前記ＮＯｘ吸着触媒層のコート量よりも多くしたことを特徴とするものである。
【００１０】
上記のディーゼルエンジンの排ガス浄化装置においては、排ガス通路の壁面にＮＯｘ吸着触媒層とＳＣＲ触媒層とを積層して形成するとともに、排ガス通路の上流側から下流側へ向けて、ＮＯｘ吸着触媒層のコート量を次第に減少させ、かつＳＣＲ触媒層のコート量を次第に増加させる。
【００１１】
または、排ガス通路の上流側の壁面にＮＯｘ吸着触媒層のみを形成するとともに、下流側の壁面にＳＣＲ触媒層のみを形成する。
【００１２】
ＮＯｘ吸着触媒層を形成するＮＯｘ吸着触媒は、ＳＣＲ触媒層におけるＳＣＲ反応を妨げないように、酸点を有しない触媒を用いることが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のディーゼルエンジンの排ガス浄化装置によれば、触媒コンバータの担体に形成された排ガス通路の壁面にＮＯｘ吸着触媒層とＳＣＲ触媒層とを形成するとともに、その排ガス通路の上流側におけるＮＯｘ吸着触媒層のコート量をＳＣＲ触媒層のコート量よりも多くし、かつ下流側におけるＳＣＲ触媒層のコート量をＮＯｘ吸着触媒層のコート量よりも多くなるようにしたので、排ガスの低温時において排ガス中のＮＯｘの大部分がＮＯｘ吸着触媒層の上流側で吸着される一方で、高温時にはＮＯｘ吸着触媒層から放出されたＮＯｘが下流側に多く存在するＳＣＲ触媒層と十分にＳＣＲ反応を起こして浄化されるので、広い温度範囲でＮＯｘの浄化性能を向上することができる。
【００１４】
また、従来よりもＮＯｘ吸着触媒層のコート量を多くすることなく、排ガスの低温時において多量のＮＯｘを上流側で吸着して排ガス浄化装置からの排出を抑制できるので、排ガス浄化装置の容量の大型化や圧力損失の増加を招くことはない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態からなるディーゼルエンジンの排ガス浄化装置における触媒コンバータの外観図である。
【図２】担体の外観図である。
【図３】図２におけるＸ部の拡大図である。
【図４】図３においてＡ−Ａ矢視で示す断面図である。
【図５】図４に示した積層状態の別の例を示す断面図である。
【図６】本発明の別の実施形態からなるディーゼルエンジンの排ガス浄化装置における図４に相当する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態からなるディーゼルエンジンの排ガス浄化装置における触媒コンバータを示す。
【００１８】
ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置は、車両や船舶のディーゼルエンジン（図示せず）からの排ガスＧが流れる排気管１の途中に介設された太径の略円筒形状の触媒コンバータ２と、その触媒コンバータ２の上流側の排気管１に設置された尿素水の噴射ノズル３とを備えている。なお、通常は、ディーゼルエンジンと噴射ノズル３との間に、酸化触媒（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）及び／又はＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）を設けるようにする。また、触媒コンバータ２の下流にＤＯＣを接続する場合もある。
【００１９】
触媒コンバータ２には、図２に示すようなコージェライト、酸化アルミニウムや酸化チタン等で形成されるハニカム構造の円筒形の担体４が格納されている。この担体４の内部には、図３に示すように、壁面５で区画された断面矩形の排気ガス通路６が入口７側（上流側）から出口８側（下流側）へ向けて多数形成されている。
【００２０】
尿素水の噴射ノズル３は、先端部が排気管１内に位置するように外部から挿入され、尿素タンク（図示せず）から供給される尿素水を、排気管１内を通過して触媒コンバータ２へ流入する排ガスＧに向けて噴射するようになっている。
【００２１】
このようなディーゼルエンジンの排ガス浄化装置において、図４に示すように、担体４の排気ガス通路６の壁面５には、ＮＯｘ吸着触媒層９及びＳＣＲ触媒層１０が、入口７側（上流側）から出口８側（下流側）へ向けてＮＯｘ吸着触媒層９の厚さ（コート量）が次第に減少するとともに、ＳＣＲ触媒層１０の厚さ（コート量）が次第に増加するように積層されている。
【００２２】
ＮＯｘ吸着触媒層９は、排ガスＧの温度が低温時には排ガスＧ中のＮＯｘを吸着する一方で、高温時（例えば、約１７５℃以上）には吸着したＮＯｘを脱離させ放出する機能を有している。ＮＯｘ吸着触媒層９を形成するＮＯｘ吸着触媒の種類は特に限定するものではないが、酸点を有しないものが望ましい。酸点は塩基性ガスであるＮＨ3を吸着してしまうため、後述するＳＣＲ触媒層１０におけるＳＣＲ反応の妨げになるからである。酸点を有しないＮＯｘ吸着触媒としては、塩基性酸化物の担体にＡｇを担持した触媒などを挙げることができる。
【００２３】
ＳＣＲ触媒層１０は、噴射ノズル３から噴射された尿素水が加水分解して生じたＮＨ3を還元剤とするＳＣＲ反応によりＮＯｘを浄化する機能を有している。ＳＣＲ触媒層１０を形成するＳＣＲ触媒としては、Ｆｅ、Ｃｕ又はＣｅ等を含有するゼオライト系の触媒が好ましく用いられる。
【００２４】
なお、図４では、排ガス通路６の壁面５にＳＣＲ触媒層１０及びＮＯｘ吸着触媒層９の順で積層しているが、これらの上下を逆にして積層するようにしてもよい。
【００２５】
このように触媒コンバータ２の担体４を構成することにより、排ガスＧの低温時において排ガスＧ中のＮＯｘの大部分がＮＯｘ吸着触媒層９の上流側で吸着される一方で、高温時にはＮＯｘ吸着触媒層９から放出されたＮＯｘが下流側に多く存在するＳＣＲ触媒層１０と十分にＳＣＲ反応を起こして浄化されるので、広い温度範囲でＮＯｘの浄化性能を向上することができるのである。
【００２６】
また、従来よりもＮＯｘ吸着触媒層９のコート量を多くすることなく、排ガスＧの低温時において多量のＮＯｘを上流側で吸着して排ガス浄化装置からの排出を抑制できるので、排ガス浄化装置の容量の大型化や圧力損失の増加を招くことはない。
【００２７】
ＮＯｘ吸着触媒層９及びＳＣＲ触媒層１０は、図４に示すように、排ガス通路６の全長に渡って形成する必要はなく、例えば図５に示すように、ＳＣＲ触媒層１０を入口７側へ延長するとともに、ＮＯｘ吸着触媒層９を出口８側から後退させるようにしてもよい。このようにすることで、高温時においてＮＯｘ吸着触媒層９から放出されたＮＯｘがＳＣＲ触媒層１０に接触しやすくなるので、ＮＯｘの浄化性能をより向上することができる。
【００２８】
図６は、本発明の別の実施形態からなるディーゼルエンジンの排ガス浄化装置における触媒コンバータの排ガス通路の壁面を示す。
【００２９】
この実施形態では、担体４の排ガス通路６の壁面５の入口７側にはＮＯｘ吸着触媒層９のみが形成されている一方で、出口８側にはＳＣＲ触媒層１０のみが形成されている。
なお、図６では、ＮＯｘ吸着触媒層９とＳＣＲ触媒層１０との境を、排ガス通路６の長手方向の中央にしているが、両層９、８の境の位置はこれに限られるものではなく、排ガスＧの状態や排ガス通路６のサイズなどにより適宜設定される。
【００３０】
このように触媒コンバータ２の担体４を構成することにより、排ガスＧの低温時におけるＮＯｘの吸着性能と高温時におけるＮＯｘの浄化性能とを向上することができるので、広い温度範囲でＮＯｘの浄化性能を更に向上することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１  排気管
２  触媒コンバータ
３  噴射ノズル
４  担体
５  壁面
６  排ガス通路
７  入口
８  出口
９  ＮＯｘ吸着触媒層
１０  ＳＣＲ触媒層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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