(57)【要約】【課題】ＮＯｘ吸蔵還元型触媒におけるＮＯｘ吐き出しに起因してＮＯｘ選択還元型触媒においてＮＯｘを浄化処理しきれなくなることを低減することが可能な排気浄化装置を提供する。【解決手段】排気浄化装置は、内燃機関で生じた排気ガスが流れる排気管と、排気管内に配置され、排気ガス中の窒素酸化物を浄化処理するＮＯｘ選択還元型触媒と、排気ガスが流れる排気方向においてＮＯｘ選択還元型触媒よりも排気管内の上流側に配置され、排気ガス中の窒素酸化物を吸蔵する複数のＮＯｘ吸蔵還元型触媒と、を備え、複数のＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、排気方向においてそれぞれが間隔をあけて配置され、排気方向の上流側から吸蔵容量が大きい順に並んでいる。【選択図】図１
2018178954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関で生じた排気ガスが流れる排気管と、
前記排気管内に配置され、前記排気ガス中の窒素酸化物を浄化処理するＮＯｘ選択還元型触媒と、
前記排気ガスが流れる排気方向において前記ＮＯｘ選択還元型触媒よりも前記排気管内の上流側に配置され、前記排気ガス中の窒素酸化物を吸蔵する複数のＮＯｘ吸蔵還元型触媒と、
を備え、
前記複数のＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、前記排気方向においてそれぞれが間隔をあけて配置され、前記排気方向の上流側から吸蔵容量が大きい順に並んでいる、
排気浄化装置。
【請求項２】
前記排気方向において互いに隣り合う２つのＮＯｘ吸蔵還元型触媒のうち、前記排気方向の上流側に位置するＮＯｘ吸蔵還元型触媒における前記排気方向の長さは、前記排気法の下流側に位置するＮＯｘ吸蔵還元型触媒における前記排気方向の長さよりも長い、
請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
前記排気方向において互いに隣り合う２つのＮＯｘ吸蔵還元型触媒のうち、前記排気方向の上流側に位置するＮＯｘ吸蔵還元型触媒における前記排気方向に直交する直交方向の長さは、前記排気法の下流側に位置するＮＯｘ吸蔵還元型触媒における前記直交方向の長さよりも長い、
請求項１に記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を有する排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関における排気浄化装置に設けられ、排気ガスに含まれる窒素酸化物（以下、「ＮＯｘ」という）を浄化処理するＮＯｘ吸蔵還元型触媒が知られている（例えば、特許文献１参照）。ＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、低温時においてＮＯｘを吸蔵する性質を有する。そのため、ＮＯｘ選択還元型触媒とともにＮＯｘ吸蔵還元型触媒を排気浄化装置に用いた場合、ＮＯｘ選択還元型触媒が非活性化領域となる温度に排気浄化装置の温度が下がっても、当該排気浄化装置における排気浄化処理を効果的に行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１１１９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒においては、温度が所定温度以上になると吸蔵したＮＯｘを吐き出してしまう。そのため、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒により吐き出されたＮＯｘが多い場合、ＮＯｘ選択還元型触媒により浄化処理する際において、ＮＯｘを浄化処理しきれなくなるおそれがあった。
【０００５】
本発明の目的は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒におけるＮＯｘ吐き出しに起因してＮＯｘ選択還元型触媒においてＮＯｘを浄化処理しきれなくなることを低減することが可能な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】
【０００６】
本発明に係る排気浄化装置は、
内燃機関で生じた排気ガスが流れる排気管と、
前記排気管内に配置され、前記排気ガス中の窒素酸化物を浄化処理するＮＯｘ選択還元型触媒と、
前記排気ガスが流れる排気方向において前記ＮＯｘ選択還元型触媒よりも前記排気管内の上流側に配置され、前記排気ガス中の窒素酸化物を吸蔵する複数のＮＯｘ吸蔵還元型触媒と、
を備え、
前記複数のＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、前記排気方向においてそれぞれが間隔をあけて配置され、前記排気方向の上流側から吸蔵容量が大きい順に並んでいる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒におけるＮＯｘ吐き出しに起因してＮＯｘ選択還元型触媒においてＮＯｘを浄化処理しきれなくなることを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施の形態に係る排気浄化装置が適用された内燃機関の排気系を示す概略構成図である。
【図２】排気管の排気方向の位置に対する温度の関係を示す図である。
【図３】変形例に係る排気浄化装置が適用された内燃機関の排気系を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本実施の形態に係る排気浄化装置１００が適用された内燃機関１の排気系を示す概略構成図である。
【００１０】
図１に示すように、内燃機関１は、車両Ｖに搭載される、例えばディーゼルエンジンであり、内燃機関１で生じた排気ガスを大気中に導くための排気浄化装置１００が設けられている。排気浄化装置１００は、排気ガスが流れる排気管１１０を備えている。
【００１１】
排気管１１０には、排気ガスが流れる方向（図示左から右へ向かう方向、以下、「排気方向」という）の上流側から順に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０、ＤＰＦ（ディーゼル・パーティキュレート・フィルタ）２２０、ＮＯｘ選択還元型触媒２３０等が設けられている。
【００１２】
ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０は、ＮＯｘ選択還元型触媒２３０とともに排気ガス中のＮＯｘを浄化処理する機能を有し、排気管１１０内に複数設けられている。具体的には、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０は、第１ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１１と、第２ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１２と、第３ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１３とを有する。
【００１３】
第１ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１１、第２ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１２及び第３ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１３は、排気方向における上流側からこの順で並んでおり、排気方向においてそれぞれが間隔をあけて配置されている。
【００１４】
ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０は、例えば、ＮＯｘ選択還元型触媒２３０が非活性化領域となる温度のような低温時において、排気ガスに含まれるＮＯｘを吸蔵する性質を有する。
【００１５】
そのため、ＮＯｘ選択還元型触媒２３０が非活性化領域となる温度に排気浄化装置１００の温度が下がった場合、排気浄化装置１００においてはＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０によりＮＯｘを吸蔵できるため、排気浄化処理を効果的に行うことができる。
【００１６】
ところで、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０においては、温度が所定温度以上になると吸蔵したＮＯｘを吐き出してしまう。そのため、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０により吐き出されたＮＯｘ量が多い場合、ＮＯｘ選択還元型触媒２３０により浄化処理する際においてＮＯｘを浄化処理しきれなくなるおそれがあった。
【００１７】
しかし、本実施の形態では、複数のＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０のそれぞれが間隔をあけて配置されている。そのため、例えば、隣り合うＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０が互いに接触して配置されるような構成と比較して、排気方向において隣り合うＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０同士による熱伝導が行われにくくなる。
【００１８】
そして、図２における実線Ｌ１のように、排気管１１０内では、熱勾配が形成されている。具体的には、排気管１１０内の排気方向の位置が内燃機関１から離れる、つまり、排気方向の上流側に向かうにつれ温度が低くなる。図２における横軸である「排気方向の位置」は、排気管１１０内の排気方向の位置であり、左側が上流側を示し、右側が下流側を示している。
【００１９】
このことを考慮すると、各ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０の温度は、隣り合うＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０同士による熱伝導が行われにくいため、排気管１１０内の排気方向の位置に応じてそれぞれ異なることとなる。具体的には、排気方向の下流側に位置する順、つまり、第３ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１３、第２ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１２、第１ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１１の順に温度が低くなっている。
【００２０】
そのため、例えば、排気方向の最上流側に位置する第１ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１１の温度が所定温度以上になったとしても、第１ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１１よりも下流側に位置する第２ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１２および第３ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１３の温度が所定温度に達しない場合が起こり得る。
【００２１】
この場合、排気方向の最上流側に位置するＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０のみがＮＯｘを吐き出すこととなる。つまり、排気管１１０の熱勾配を利用することにより、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０により吐き出されるＮＯｘ量を全体として低減させることができる。その結果、ＮＯｘ選択還元型触媒２３０により浄化処理する際においてＮＯｘを浄化処理しきれなくなることを低減することができる。
【００２２】
そして、本実施の形態では、複数のＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０は、排気方向の上流側から吸蔵容量が大きい順に並んでいる。つまり、排気方向において互いに隣り合う２つのＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０のうち、排気方向の上流側に位置するＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０における排気方向の長さは、排気方向の下流側に位置するＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０の排気方向の長さよりも大きい。
【００２３】
具体的には、第１ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１１における排気方向の長さは、第２ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１２における排気方向の長さよりも長い。また、第２ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１２における排気方向の長さは、第３ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１３における排気方向の長さよりも長い。
【００２４】
これにより、排気方向の上流側に位置するＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０において、ＮＯｘの触媒内における滞在時間を長くすることができる。つまり、排気方向の上流側に位置するＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０内における空間速度が相対的に下がり、その結果、ＮＯｘの還元効率を向上させることができる。
【００２５】
また、例えば、排気管１１０全体の温度が所定温度以上になった場合、各ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０のそれぞれがＮＯｘを吐き出しても、各ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０の排気方向の位置が異なるため、吐き出された各ＮＯｘがＮＯｘ選択還元型触媒２３０に到達するタイミングがずれる。
【００２６】
その結果、ＮＯｘ選択還元型触媒２３０において、一度に大量のＮＯｘが到達することを低減することができ、ひいてはＮＯｘ選択還元型触媒２３０により浄化処理する際においてＮＯｘを浄化処理しきれなくなることを低減することができる。
【００２７】
以上のように構成された本実施の形態によれば、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０におけるＮＯｘ吐き出しに起因してＮＯｘ選択還元型触媒２３０により浄化処理する際においてＮＯｘを浄化処理しきれなくなることを低減することができる。その結果、排気浄化装置１００における排気浄化処理を効果的に行うことができる。
【００２８】
また、複数のＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０は、排気方向の上流側に位置する順に吸蔵容量が大きくなるので、排気方向の上流側に位置するＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０において、ＮＯｘの触媒内における滞在時間を長くすることができる。つまり、排気方向の上流側に位置するＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０内における空間速度が相対的に下がり、その結果、ＮＯｘの還元効率を向上させることができる。
【００２９】
また、各ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０のそれぞれが間隔をあけて配置されているので、例えば、各ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０が接触して配置された構成と比較して、１つのＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０により還元処理が行われた際に生じる熱が、隣り合うＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０に伝わることを抑制することができる。
【００３０】
そのため、１つのＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０における還元処理で発生する熱に起因して、当該ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０と隣り合うＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０に熱が伝わることを抑制することができる。
【００３１】
なお、上記実施の形態では、複数のＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０の排気方向の長さをそれぞれ異ならせていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図３に示すように、複数のＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０における排気方向に直交する直交方向の長さ、つまり、径を異ならせた構成であっても良い。
【００３２】
図３に示す構成におけるＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０は、第１ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１４と、第２ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１５と、第３ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１６と、第４ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１７とを有する。
【００３３】
第１ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１４、第２ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１５、第３ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１６及び第４ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１７は、排気方向の上流側からこの順に並び、それぞれが間隔をあけて配置されている。
【００３４】
排気方向において互いに隣り合う２つのＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０のうち、排気方向の上流側に位置するＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０の径は、排気方向の下流側に位置するＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０の径よりも長い
【００３５】
具体的には、第１ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１４の径は、第２ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１５の径よりも長い。第２ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１５の径は、第３ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１６の径よりも長い。第３ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１６の径は、第４ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１７の径よりも長い。
【００３６】
このような構成であっても、排気方向の上流側に位置するＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０において、ＮＯｘの触媒内における滞在時間を長くすることができる。つまり、排気方向の上流側に位置するＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０内における空間速度が相対的に下がり、その結果、ＮＯｘの還元効率を向上させることができる。
【００３７】
また、上記実施の形態では、複数のＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０は、２つ以上設けられていれば良い。
【００３８】
また、上記実施の形態における排気浄化装置１００は、ディーゼルエンジンを搭載した車両Ｖに搭載されていたが、本発明はこれに限定されず、例えば、ガソリンエンジンを搭載した車両に搭載されていても良い。
【００３９】
その他、上記実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本開示の排気浄化装置は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒におけるＮＯｘ吐き出しに起因してＮＯｘ選択還元型触媒においてＮＯｘを浄化処理しきれなくなることを低減することが可能な排気浄化装置として有用である。
【符号の説明】
【００４１】
１  内燃機関
１００  排気浄化装置
１１０  排気管
２１０  ＮＯｘ吸蔵還元型触媒
２１１  第１ＮＯｘ吸蔵還元型触媒
２１２  第２ＮＯｘ吸蔵還元型触媒
２１３  第３ＮＯｘ吸蔵還元型触媒
２２０  ＤＰＦ
２３０  ＮＯｘ選択還元型触媒
【図１】
2018178954.tif 000003
【図２】
2018178954.tif 000004
【図３】
2018178954.tif 000005