(57)【要約】アンモニア酸化触媒装置３と、アンモニア酸化触媒装置の直上流側に配置されたアンモニア保持装置４とを具備する内燃機関の排気浄化装置であって、アンモニア保持装置は、固体酸を有し、アンモニア酸化触媒装置の温度がＮ２Ｏ生成温度範囲内である時には、アンモニアを保持してアンモニア酸化触媒装置への流入を抑制し、アンモニア酸化触媒装置の温度がＮ２Ｏ生成温度範囲外である時には保持したアンモニアを離脱してアンモニア酸化触媒装置へ流入させる。
2010146720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニア酸化触媒装置と、前記アンモニア酸化触媒装置の直上流側に配置されたアンモニア保持装置とを具備し、前記アンモニア保持装置は、固体酸を有し、前記アンモニア酸化触媒装置の温度がＮ２Ｏ生成温度範囲内である時には、アンモニアを保持して前記アンモニア酸化触媒装置への流入を抑制し、前記アンモニア酸化触媒装置の温度がＮ２Ｏ生成温度範囲外である時には保持したアンモニアを離脱して前記アンモニア酸化触媒装置へ流入させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記アンモニア酸化触媒装置はパティキュレートの捕集機能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。
【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】
ディーゼルエンジンのような希薄燃焼を実施する内燃機関の排気系には、排気ガス中のＮＯＸを浄化するためのＮＯＸ触媒装置が配置されている。このようなＮＯＸ触媒装置として、排気ガスと共に供給される尿素を加水分解してアンモニアを発生させ、このアンモニアＮＨ３を還元剤として使用して排気ガス中のＮＯＸを選択的に還元浄化する選択還元型ＮＯＸ触媒装置が公知である。
このような選択還元型ＮＯＸ触媒装置において、ＮＯＸの還元に使用されなかったアンモニアが大気中へ放出されることを抑制するために、選択還元型ＮＯＸ触媒装置の下流側にアンモニア酸化触媒装置を配置することが提案されている。
しかしながら、このようなアンモニア酸化触媒装置において、比較的低温でアンモニアを酸化すると、一酸化二窒素（又は亜酸化窒素）Ｎ２Ｏが生成されてしまう。Ｎ２Ｏの大気放出は好ましくないために、アンモニア酸化触媒装置を昇温して比較的低温でのアンモニアの酸化を抑制することが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２５５８９９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
確かに、アンモニア酸化触媒装置を昇温してアンモニアを酸化させれば、Ｎ２Ｏの生成量を低減することができる。しかしながら、アンモニア酸化触媒装置を昇温するためには、燃料又は電気エネルギ等が必要となり、いずれにしても燃料消費を悪化させてしまう。
従って、本発明の目的は、燃料消費の悪化を抑制してＮ２Ｏの生成量を十分に低減可能なアンモニア酸化触媒装置を具備する内燃機関の排気浄化装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置は、アンモニア酸化触媒装置と、前記アンモニア酸化触媒装置の直上流側に配置されたアンモニア保持装置とを具備し、前記アンモニア保持装置は、固体酸を有し、前記アンモニア酸化触媒装置の温度がＮ２Ｏ生成温度範囲内である時には、アンモニアを保持して前記アンモニア酸化触媒装置への流入を抑制し、前記アンモニア酸化触媒装置の温度がＮ２Ｏ生成温度範囲外である時には保持したアンモニアを離脱して前記アンモニア酸化触媒装置へ流入させることを特徴とする。
本発明による請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記アンモニア酸化触媒装置はパティキュレートの捕集機能を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明による請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置によれば、アンモニア酸化触媒装置と、アンモニア酸化触媒装置の直上流側に配置されたアンモニア保持装置とを具備し、アンモニア保持装置は、固体酸を有し、アンモニア酸化触媒装置の温度がＮ２Ｏ生成温度範囲内である時にはアンモニア保持装置がアンモニアを保持してアンモニア酸化触媒装置への流入を抑制するために、アンモニア酸化触媒装置の温度が低くＮ２Ｏ生成温度範囲内である時には、燃料を消費してアンモニア酸化触媒装置を昇温しなくても、多量のアンモニアが酸化されて多量のＮ２Ｏが生成されることはなく、また、アンモニア酸化触媒装置の温度がＮ２Ｏ生成温度範囲外である時にはアンモニア保持装置は保持したアンモニアを離脱してアンモニア酸化触媒装置へ流入させるために、アンモニア酸化触媒装置の温度が高くなってＮ２Ｏ生成温度範囲外となれば、アンモニア保持装置から離脱したアンモニアを多量のＮ２Ｏを生成することなく良好に酸化させることができ、燃料消費の悪化を抑制してＮ２Ｏの生成量を十分に低減することができる。
本発明による請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置によれば、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、アンモニア酸化触媒装置は、パティキュレートの捕集機能を有しており、パティキュレートフィルタを別に配置して捕集パティキュレートを焼失させるためのパティキュレートフィルタの昇温を必要とすることなく、アンモニア酸化触媒装置において捕集されたパティキュレートは、アンモニアを酸化させる際の反応熱により自動的に焼失させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明による内燃機関の排気浄化装置の実施形態を示す概略図である。
【図２】パティキュレート捕集機能を有するアンモニア酸化触媒装置の拡大部分縦断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】アンモニア酸化触媒装置の温度に対するＮ２Ｏ生成量の変化及びＮＯ生成量の変化を示すグラフである。
【図５】ゼオライトの温度に対するアンモニア離脱量の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は本発明による内燃機関の排気浄化装置を示す概略図である。同図において、１はディーゼルエンジン又は筒内噴射式火花点火内燃機関のような希薄燃焼を実施する内燃機関の排気通路である。このような内燃機関の排気ガス中には、比較的多くのＮＯＸが含まれるために、排気通路１には、ＮＯＸを浄化するためのＮＯＸ触媒装置２が配置されている。
ＮＯＸ触媒装置２は、排気ガスと共に供給される尿素を加水分解してアンモニアを発生させ、このアンモニアＮＨ３を還元剤として使用して排気ガス中のＮＯＸを選択的に還元浄化する選択還元型ＮＯＸ触媒装置である。
このような選択還元型ＮＯＸ触媒装置２が排気通路１に配置される場合において、ＮＯＸの還元に使用されなかったアンモニアが大気中へ放出されることを抑制するために、選択還元型ＮＯＸ触媒装置２の下流側にはアンモニアを酸化させるためのアンモニア酸化触媒装置３が配置される。アンモニア酸化触媒装置３は、例えば、モノリス担体にアルミナにより白金Ｐｔを担持させたものである。
図４は、このようなアンモニア酸化触媒装置によりアンモニアを酸化させた場合のＮ２Ｏ（一酸化二窒素又は亜酸化窒素）生成量とＮＯ生成量とを示すグラフである。図４に示されているように、アンモニア酸化触媒装置３の温度が３５０°Ｃ以下のような比較的低温度である時には、アンモニアが酸化された際に、ＮＯの生成量は顕著に減少し、Ｎ２Ｏの生成量は顕著に増加する。Ｎ２Ｏの大気放出は好ましくない。
本実施形態では、アンモニア酸化触媒装置３の直上流側にアンモニア保持装置４を配置している。図１に示すように、アンモニア保持装置４は、アンモニア酸化触媒装置３と同一ケース内に配置されている。
アンモニア保持装置４は、モノリス担体にアンモニアを保持するための固体酸を設けたものであり、例えば、モノリス担体に固体酸としてゼオライト層を形成したものである。また、ゼオライトをモノリス状としたものでも良い。
図５は、ゼオライトの温度に対するアンモニア離脱量の変化を示すグラフであり、ゼオライトのような固体酸は、温度が３５０°Ｃ以下の時にはアンモニアを良好に保持し、温度が３５０°Ｃを超えると、保持したアンモニアを離脱する。
それにより、ゼオライト層が設けられたアンモニア保持装置４がアンモニア酸化触媒装置３の直上流側に配置されていれば、アンモニア保持装置４の温度は、アンモニア酸化触媒装置３の温度とほぼ同一となり、アンモニア酸化触媒装置３の温度がＮ２Ｏ生成温度範囲内（例えば３５０°Ｃ以下の場合）にある時には、アンモニア保持装置４は、選択還元型ＮＯＸ触媒装置２から流出するアンモニアを良好に保持し、アンモニアがアンモニア酸化触媒装置３へ流入することを十分に抑制することができる。
また、アンモニア酸化触媒装置３の温度がＮ２Ｏ生成温度範囲外（例えば３５０°Ｃを超える場合）にある時には、アンモニア保持装置４は、保持したアンモニアを離脱してアンモニア酸化触媒装置３へ流入させるが、アンモニアはアンモニア酸化触媒装置３において酸化される際に、Ｎ２ＯではなくＮＯ又はＮ２が生成され易くなっている。こうして、特にアンモニア酸化触媒装置３を昇温することなく、アンモニアを酸化させる際のＮ２Ｏの生成量を十分に低減することができる。
アンモニア保持装置４は、ゼオライトに限定されることなく、任意の個体酸を有していれば、Ｎ２Ｏ生成温度範囲内においてアンモニアを保持し、Ｎ２Ｏ生成温度範囲外においてアンモニアを離脱させることができ、例えば、チタニア、ジルコニア、又は、シリカのような固体酸をアルミナによりモノリス担体に担持させるものとしても良い。
ところで、ディーゼルエンジンの排気ガス中にはパティキュレートが含まれており、排気通路１には、パティキュレートの大気放出を抑制するためのパティキュレートフィルタが設けられることがある。それにより、アンモニア酸化触媒装置３をパティキュレートフィルタとしても機能させるようにしても良い。図２は、パティキュレート捕集機能を有するアンモニア酸化触媒装置３の拡大部分縦断面図であり、図３は図２のＡ−Ａ断面図である。
図２及び図３に示すように、アンモニア酸化触媒装置３の担体を、コージライトのような多孔質材料から形成して、多数の軸線方向に延在する隔壁３１によって細分された多数の軸線方向空間を有するようにする。隣接する二つの軸線方向空間において、栓３３によって、一方は排気下流側で閉鎖され、他方は排気上流側で閉鎖される。こうして、隣接する二つの軸線方向空間の一方は排気ガスの流入通路３３となり、他方は流出通路３４となり、排気ガスは、図２に矢印で示すように、必ず隔壁３１を通過するようになる。排気ガス中のパティキュレートは、隔壁３１の細孔の大きさに比較して非常に小さいものであるが、隔壁３１の排気上流側表面及び隔壁５４内の細孔表面上に衝突して捕集される。こうして、各隔壁３１は、パティキュレートを捕集する捕集壁として機能させることができる。各隔壁３１の両側表面上には、アルミナ等を使用して酸化触媒としての白金Ｐｔを担持させる。
このように、アンモニア酸化触媒装置３をパティキュレートフィルタとしても機能させれば、隔壁３１に捕集されたパティキュレートは、アンモニアを酸化させる際の反応熱により自動的に焼失させることができる。それにより、パティキュレートフィルタを排気通路に別に配置する場合に比較して排気浄化装置のコストを低減することができるだけでなく、捕集パティキュレートを焼失させるために、例えば、パティキュレートフィルタに酸化触媒を配置して燃料を供給するようなことも必要ない。
【符号の説明】
【０００９】
１    排気通路
２    ＮＯＸ触媒装置
３    アンモニア酸化触媒装置
４    アンモニア保持装置
【図１】
2010146720.tif 000003
【図２】
2010146720.tif 000004
【図３】
2010146720.tif 000005
【図４】
2010146720.tif 000006
【図５】
2010146720.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成23年4月12日(2011.4.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニア酸化触媒装置と、前記アンモニア酸化触媒装置の直上流側に配置されたアンモニア保持装置とを具備し、前記アンモニア保持装置は、ゼオライトを有し、前記アンモニア酸化触媒装置の温度がＮ２Ｏ生成温度範囲内である時には、アンモニアを保持して前記アンモニア酸化触媒装置への流入を抑制し、前記アンモニア酸化触媒装置の温度がＮ２Ｏ生成温度範囲外である時には保持したアンモニアを離脱して前記アンモニア酸化触媒装置へ流入させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記アンモニア酸化触媒装置はパティキュレートの捕集機能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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
特許文献１
特開２００８−２５５８９９
発明の概要
発明が解決しようとする課題
確かに、アンモニア酸化触媒装置を昇温してアンモニアを酸化させれば、Ｎ２Ｏの生成量を低減することができる。しかしながら、アンモニア酸化触媒装置を昇温するためには、燃料又は電気エネルギ等が必要となり、いずれにしても燃料消費を悪化させてしまう。
従って、本発明の目的は、燃料消費の悪化を抑制してＮ２Ｏの生成量を十分に低減可能なアンモニア酸化触媒装置を具備する内燃機関の排気浄化装置を提供することである。
課題を解決するための手段
本発明による請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置は、アンモニア酸化触媒装置と、前記アンモニア酸化触媒装置の直上流側に配置されたアンモニア保持装置とを具備し、前記アンモニア保持装置は、ゼオライトを有し、前記アンモニア酸化触媒装置の温度がＮ２Ｏ生成温度範囲内である時には、アンモニアを保持して前記アンモニア酸化触媒装置への流入を抑制し、前記アンモニア酸化触媒装置の温度がＮ２Ｏ生成温度範囲外である時には保持したアンモニアを離脱して前記アンモニア酸化触媒装置へ流入させることを特徴とする。
本発明による請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記アンモニア酸化触媒装置はパティキュレートの捕集機能を有することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
発明の効果
本発明による請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置によれば、アンモニア酸化触媒装置と、アンモニア酸化触媒装置の直上流側に配置されたアンモニア保持装置とを具備し、アンモニア保持装置は、ゼオライトを有し、アンモニア酸化触媒装置の温度がＮ２Ｏ生成温度範囲内である時にはアンモニア保持装置がアンモニアを保持してアンモニア酸化触媒装置への流入を抑制するために、アンモニア酸化触媒装置の温度が低くＮ２Ｏ生成温度範囲内である時には、燃料を消費してアンモニア酸化触媒装置を昇温しなくても、多量のアンモニアが酸化されて多量のＮ２Ｏが生成されることはなく、また、アンモニア酸化触媒装置の温度がＮ２Ｏ生成温度範囲外である時にはアンモニア保持装置は保持したアンモニアを離脱してアンモニア酸化触媒装置へ流入させるために、アンモニア酸化触媒装置の温度が高くなってＮ２Ｏ生成温度範囲外となれば、アンモニア保持装置から離脱したアンモニアを多量のＮ２Ｏを生成することなく良好に酸化させることができ、燃料消費の悪化を抑制してＮ２Ｏの生成量を十分に低減することができる。
本発明による請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置によれば、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、アンモニア酸化触媒装置は、パティキュレートの捕集機能を有しており、パティキュレートフィルタを別に配置して捕集パティキュレートを焼失させるためのパティキュレートフィルタの昇温を必要とすることなく、アンモニア酸化触媒装置において捕集されたパティキュレートは、アンモニアを酸化させる際の反応熱により自動的に焼失させることができる。
図面の簡単な説明
【国際調査報告】
2010146720.tif 000008
2010146720.tif 000009
2010146720.tif 000010
2010146720.tif 000011