(57)【要約】【課題】排気浄化装置全体の大型化を招くことなくＮＯx低減率の向上を図る。【解決手段】排気管１１の途中にＮＯx吸蔵還元触媒１２を装備し且つ該ＮＯx吸蔵還元触媒１２の上流側に還元剤として軽油１４（燃料）を添加してＮＯxを還元浄化するように構成した排気浄化装置に関し、前記ＮＯx吸蔵還元触媒１２を担体を使用せずに触媒原料自体をフロースルーのハニカム型に成型し且つその成型体を排気ガス９が通過可能な多孔質構造を成すように焼成して構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気管の途中にＮＯx吸蔵還元触媒を装備し且つ該ＮＯx吸蔵還元触媒の上流側に還元剤として燃料を添加してＮＯxを還元浄化するように構成した排気浄化装置であって、前記ＮＯx吸蔵還元触媒を担体を使用せずに触媒原料自体をフロースルーのハニカム型に成型し且つその成型体を排気ガスが通過可能な多孔質構造を成すように焼成して構成したことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
ＮＯx吸蔵還元触媒の格子状に区画された各流路の入口を交互に目封じし且つ入口が目封じされていない流路の出口を目封じして前記各流路を区画する仕切壁を通過した排気ガスのみが下流側へ排出されるように構成し、前記ＮＯx吸蔵還元触媒に排気ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタ機能を持たせたことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
白金とロジウムを担持したアルミナに炭酸バリウムと炭酸カリウムを混合して触媒原料としたことを特徴とする請求項１又は２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、排気浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、排気管の途中に装備した排気浄化用触媒により排気浄化を図ることが行われており、この種の排気浄化用触媒としては、排気空燃比がリーンの時に排気ガス中のＮＯxを酸化して硝酸塩の状態で一時的に吸蔵し、排気ガス中のＯ2濃度が低下した時に未燃ＨＣやＣＯ等の介在によりＮＯxを分解放出して還元浄化する性質を備えたＮＯx吸蔵還元触媒が知られている。
【０００３】
そして、斯かるＮＯx吸蔵還元触媒においては、ＮＯxの吸蔵量が増大して飽和量に達してしまうと、それ以上のＮＯxを吸蔵できなくなるため、定期的にＮＯx吸蔵還元触媒に流入する排気ガスのＯ2濃度を低下させてＮＯxを分解放出させる必要がある。
【０００４】
例えば、ガソリン機関に使用した場合であれば、機関の運転空燃比を低下（機関をリッチ空燃比で運転）することにより、排気ガス中のＯ2濃度を低下し且つ排気ガス中の未燃ＨＣやＣＯ等の還元成分を増加してＮＯxの分解放出を促すことができるが、ＮＯx吸蔵還元触媒をディーゼル機関の排気浄化装置として使用した場合には機関をリッチ空燃比で運転することが困難である。
【０００５】
このため、ＮＯx吸蔵還元触媒の上流側で排気ガス中に燃料（ＨＣ）を添加する手段を新たに設け、これにより添加された燃料を還元剤としてＮＯx吸蔵還元触媒上でＯ2と反応させ、排気ガス中のＯ2濃度を積極的に低下させてＮＯx吸蔵還元触媒の再生を図る必要がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３５６１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来におけるＮＯx吸蔵還元触媒は、コージェライト担体にコーティングして作られていたため、これまで以上の高いＮＯx低減率を実現するべく触媒量を増やそうとした場合に、該触媒量の増加分に見合うコージェライト担体の大幅な容積増加を招いてしまうことになり、排気浄化装置全体の大型化が避けられなくなってしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、排気浄化装置全体の大型化を招くことなくＮＯx低減率の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、排気管の途中にＮＯx吸蔵還元触媒を装備し且つ該ＮＯx吸蔵還元触媒の上流側に還元剤として燃料を添加してＮＯxを還元浄化するように構成した排気浄化装置であって、前記ＮＯx吸蔵還元触媒を担体を使用せずに触媒原料自体をフロースルーのハニカム型に成型し且つその成型体を排気ガスが通過可能な多孔質構造を成すように焼成して構成したことを特徴とするものである。
【００１０】
而して、このようにすれば、担体を使用せずに触媒原料自体を成型してＮＯx吸蔵還元触媒としているので、これまで担体に占められていた容積分を全て触媒原料として増やすことが可能となり、排気浄化装置全体の大型化を招くことなく触媒量を大幅に増加することが可能となる。
【００１１】
しかも、フロースルーのハニカム型とした成型体を排気ガスが通過可能な多孔質構造を成すように焼成しているので、ＮＯx吸蔵還元触媒を通る排気ガスの拡散性が改善されると共に、該排気ガスと触媒との接触面積が大幅に増加されることになり、単位触媒量当たりのＮＯx低減性能が従来より大幅に向上されることになる。
【００１２】
また、本発明においては、ＮＯx吸蔵還元触媒の格子状に区画された各流路の入口を交互に目封じし且つ入口が目封じされていない流路の出口を目封じして前記各流路を区画する仕切壁を通過した排気ガスのみが下流側へ排出されるように構成し、前記ＮＯx吸蔵還元触媒に排気ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタ機能を持たせることが好ましい。
【００１３】
このようにすれば、ＮＯx吸蔵還元触媒をパティキュレートフィルタとしても活用することが可能となるので、新たにパティキュレートフィルタの搭載空間を確保しなくてもパティキュレートの捕集を行うことが可能となり、しかも、その内部に捕集されたパティキュレートをＮＯx吸蔵還元触媒の脱硫処理時に燃焼除去してしまうことが可能となる。
【００１４】
尚、ＮＯx吸蔵還元触媒の触媒原料としては、例えば、白金とロジウムを担持したアルミナに炭酸バリウムと炭酸カリウムを混合したものを用いることが可能であり、このような触媒原料を用いれば、ＮＯx吸蔵還元触媒を担体を使用せずに触媒原料だけで良好に成型することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
上記した本発明の排気浄化装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００１６】
（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、担体を使用せずに触媒原料自体を成型してＮＯx吸蔵還元触媒としたことによって、これまで担体に占められていた容積分を全て触媒原料として増やすことができ、しかも、フロースルーのハニカム型とした成型体を排気ガスが通過可能な多孔質構造を成すように焼成したことによって、ＮＯx吸蔵還元触媒を通る排気ガスの拡散性を改善し且つ該排気ガスと触媒との接触面積を大幅に増加して単位触媒量当たりのＮＯx低減性能を従来より大幅に向上することができるので、排気浄化装置全体の大型化を招くことなくＮＯx低減率の向上を図ることができる。
【００１７】
（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、ＮＯx吸蔵還元触媒をパティキュレートフィルタとしても活用することができるので、新たにパティキュレートフィルタの搭載空間を確保しなくてもパティキュレートの捕集を行うことができ、しかも、その内部に捕集されたパティキュレートをＮＯx吸蔵還元触媒の脱硫処理時に燃焼除去してしまうことができる。
【００１８】
（ＩＩＩ）本発明の請求項３に記載の発明によれば、ＮＯx吸蔵還元触媒を担体を使用せずに触媒原料だけで良好に成型することができ、しかも、担体を使用しないことで液相の炭酸カリウムが担体側へ移動してＮＯx吸蔵性能が低下する不具合を未然に回避することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】図１のＮＯx吸蔵還元触媒の詳細を示す一部を切り欠いた斜視図である。
【図３】ＮＯx低減率を従来のＮＯx吸蔵還元触媒と比較したグラフである。
【図４】本発明の別の形態例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２１】
図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図１中１はディーゼルエンジンを示し、該ディーゼルエンジン１はターボチャージャ２を備えたものとなっていて、エアクリーナ３から導かれた吸気４が吸気管５を通し前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａへと送られ、該コンプレッサ２ａで加圧された吸気４がインタークーラ６へと送られて冷却され、該インタークーラ６から更に吸気マニホールド７へと吸気４が導かれてディーゼルエンジン１の各気筒８に分配されるようになっている。
【００２２】
このディーゼルエンジン１の各気筒８から排出された排気ガス９は、排気マニホールド１０を介しターボチャージャ２のタービン２ｂへと送られ、該タービン２ｂを駆動した排気ガス９が排気管（排気流路）１１へ導かれて該排気管１１途中のＮＯx吸蔵還元触媒１２を通され、該ＮＯx吸蔵還元触媒１２でＮＯxを低減された上で車外へ排出されるようになっている。
【００２３】
このＮＯx吸蔵還元触媒１２の入側の排気管１１には、軽油タンク１３から軽油１４（燃料）をポンプ１５により導いてＮＯx吸蔵還元触媒１２へ向け噴射する燃料添加装置１６が設けられており、この燃料添加装置１６により添加される軽油１４を還元剤として前記ＮＯx吸蔵還元触媒１２の再生が図られるようにしてある。
【００２４】
ここで、図２に示しているように、前記ＮＯx吸蔵還元触媒１２は、従来の如きコージェライト担体を使用せずに、白金とロジウムを担持したアルミナに炭酸バリウムと炭酸カリウムを混合したものを触媒原料として、該触媒原料自体をフロースルーのハニカム型に成型し、その成型体を排気ガス９が通過可能な多孔質構造を成すように焼成して構成したものとなっている。
【００２５】
尚、触媒原料をフロースルーのハニカム型に成型するに際しては、触媒原料を従来周知の押し出し機に入れてスクリュにより混練しながら吐出口から押し出し、該吐出口に装着したダイの開口形状によりフロースルーのハニカム型に触媒原料が成型されるようにしておけば良く、また、多孔質構造を成すように焼成するに際しては、焼成時の高温条件下で焼失して空隙を成す樹脂やカーボン等の粒を造孔材として触媒原料に混合しておけば良い。
【００２６】
而して、このようにすれば、コージェライト担体を使用せずに触媒原料自体を成型してＮＯx吸蔵還元触媒１２としているので、これまでコージェライト担体に占められていた容積分を全て触媒原料として増やすことが可能となり、排気浄化装置全体の大型化を招くことなく触媒量を大幅に増加することが可能となる。
【００２７】
しかも、フロースルーのハニカム型とした成型体を排気ガス９が通過可能な多孔質構造を成すように焼成しているので、ＮＯx吸蔵還元触媒１２を通る排気ガス９の拡散性が改善されると共に、該排気ガス９と触媒との接触面積が大幅に増加されることになり、単位触媒量当たりのＮＯx低減性能が従来より大幅に向上されることになる。
【００２８】
ここで、更に付言しておくと、本形態例では、白金とロジウムを担持したアルミナに炭酸バリウムと炭酸カリウムを混合したものを触媒原料としているため、これまでのようにコージェライト担体を使用すれば、液相の炭酸カリウム（炭酸バリウムは固相）がコージェライト担体側へ移動してＮＯx吸蔵能力が低下する心配があるが、このような心配がコージェライト担体を使用しないことで回避されるというメリットもある。
【００２９】
従って、上記形態例によれば、コージェライト担体を使用せずに触媒原料自体を成型してＮＯx吸蔵還元触媒１２としたことによって、これまでコージェライト担体に占められていた容積分を全て触媒原料として増やすことができ、しかも、フロースルーのハニカム型とした成型体を排気ガス９が通過可能な多孔質構造を成すように焼成したことによって、ＮＯx吸蔵還元触媒１２を通る排気ガス９の拡散性を改善し且つ該排気ガス９と触媒との接触面積を大幅に増加して単位触媒量当たりのＮＯx低減性能を従来より大幅に向上することができるので、排気浄化装置全体の大型化を招くことなくＮＯx低減率の向上を図ることができる。
【００３０】
事実、本発明者による検証実験では、図３にグラフで示す通り、コージェライト担体に触媒原料をコーティングして構成した従来のＮＯx吸蔵還元触媒（図３中に曲線Ａで示す）と比較して、触媒原料自体を成型して焼成した本形態例のＮＯx吸蔵還元触媒（図３中に曲線Ｂで示す）の方が、活性を持つ全ての温度域で高いＮＯx低減率を得られることが確認されている。
【００３１】
また、図４は本発明の他の形態例を示すもので、本形態例においては、ＮＯx吸蔵還元触媒１２の格子状に区画された各流路１２ａの入口を交互に目封じし且つ入口が目封じされていない流路１２ａの出口を目封じして前記各流路１２ａを区画する仕切壁１２ｂを通過した排気ガス９のみが下流側へ排出されるように構成し、前記ＮＯx吸蔵還元触媒１２に排気ガス９中のパティキュレートを捕集するフィルタ機能を持たせたものとしている。
【００３２】
このようにすれば、ＮＯx吸蔵還元触媒１２をパティキュレートフィルタとしても活用することが可能となるので、新たにパティキュレートフィルタの搭載空間を確保しなくてもパティキュレートの捕集を行うことが可能となり、しかも、その内部に捕集されたパティキュレートをＮＯx吸蔵還元触媒１２の脱硫処理時に燃焼除去してしまうことが可能となる。
【００３３】
即ち、ディーゼルエンジン１の排気ガス９中には、燃料の軽油中に含まれる硫黄分に由来したＳＯ2ガスが存在しているため、このＳＯ2ガスがＮＯx吸蔵還元触媒１２上でＮＯxと同様に酸化して硫酸塩として吸蔵されてしまうことが避けられないが、この硫酸塩は硝酸塩と比べて安定であるため、ＮＯx吸蔵還元触媒１２を再生させるべく燃料添加を実行しても、該ＮＯx吸蔵還元触媒１２に吸蔵されている硫酸塩が一部しか放出されずに残留してしまう結果、ＮＯx吸蔵還元触媒１２のＮＯx吸蔵サイトの回復割合が小さくなって吸蔵能力が低下してしまうという問題がある。
【００３４】
そこで、例えばディーゼルエンジン１をアイドリング状態等として排気ガス９の流量を絞り込んだ上、ＮＯx吸蔵還元触媒１２の入側に燃料添加装置１６により軽油１４を断続的に添加し、この軽油１４をＮＯx吸蔵還元触媒１２上で酸素と反応させて周囲のＯ2濃度を下げると共に、その反応熱により触媒床温度を脱硫温度条件の６５０〜７００℃まで上げ、ＮＯx吸蔵還元触媒１２から硫酸塩をＳＯ2ガスとして放出させる脱硫処理が行われる。
【００３５】
この際、ＮＯx吸蔵還元触媒１２の内部に捕集されたパティキュレートは、脱硫温度条件の６５０〜７００℃に触媒床温度が上昇する過程で約６００℃近辺から燃え始め、実質的にＳＯ2ガスの放出が始まる頃には、その大半が燃焼除去されてしまうことになる。
【００３６】
尚、本発明の排気浄化装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００３７】
９  排気ガス
１１  排気管
１２  ＮＯx吸蔵還元触媒
１２ａ  流路
１２ｂ  仕切壁
１４  軽油（燃料）
１６  燃料添加装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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