(57)【要約】【課題】  内燃機関の排気路に設けられた酸化触媒装置により、比較的低温の排気中でも酸化触媒装置へ送給された燃料が効率良く燃焼することによって、その下流側で捕集された排気中の微粒子を確実に燃焼させる。【解決手段】  ディーゼルエンジン１０の排気路１１に上流側から順次酸化触媒装置１２及び微粒子捕集フィルタ１３が設けられ、酸化触媒装置１２に担持されたＰｔ及びＰｄの重量比率が０．０５≦Ｐｄ／（Ｐｔ＋Ｐｄ）≦０．７５であって、微粒子捕集フィルタ１３の温度上昇が必要となったとき酸化触媒装置１２内へ燃料が送給される。【選択図】        図１
2005248787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気路中に上流側から順次酸化触媒装置及び排気処理装置が設けられ、上記酸化触媒装置に担持されたＰｔ及びＰｄの重量比率が０．０５≦Ｐｄ／（Ｐｔ＋Ｐｄ）≦０．７５であって、上記排気処理装置の温度上昇が必要となったとき上記酸化触媒装置内へ燃料が送給されるように構成された排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１において、上記重量比率が０．１５≦Ｐｄ／（Ｐｔ＋Ｐｄ）≦０．７５である排気浄化装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、上記酸化触媒装置内でＰｄ酸化触媒層及びＰｔ酸化触媒層が２重に形成され、上記Ｐｄ酸化触媒層が排ガスの流れに面して形成されていると共に、上記Ｐｔ酸化触媒層が担体側に形成された排気浄化装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、上記酸化触媒装置内でＰｄ酸化触媒及びＰｔ酸化触媒が排ガス上流側から順次直列に配置された排気浄化装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかにおいて、上記排気処理装置が微粒子捕集フィルタである排気浄化装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかにおいて、上記燃料が内燃機関内で供給され、または、上記酸化触媒装置内へ直接的に供給された排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両におけるディーゼルエンジンの排気路等に配置されて、その排気路中を流れる排気を浄化するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気路に配置されて、その排気路中を流れる排気に含まれたすす等の微粒子を除去する従来の装置は、図５に要部が例示されているように、上流側のＰｔ酸化触媒装置１と、下流側の微粒子捕集フィルタ２とが設けられ、
（Ａ）ディーゼルエンジンの稼動中には、排気に含まれたＮＯ成分を触媒装置１のＰｔ酸化触媒により酸化させて、
２ＮＯ＋Ｏ2 →２ＮＯ2         （１）
のようにＮＯ2 を生成させ、このＮＯ2 成分がフィルタ２で捕集されている微粒子中のＣ成分を酸化させて、
微粒子中のＣ＋ＮＯ2 →ＣＯ＋ＮＯ        （２）
のように微粒子を燃焼させることにより、フィルタ２を連続的に再生させるようにしているが、排気温度が比較的低いディーゼルエンジンの中低負荷時では上記微粒子の燃焼、酸化が困難であるため、
（Ｂ）ディーゼルエンジンの稼動に伴いフィルタ２に捕集された微粒子の量が所定の値に達したとき、Ｐｔ酸化触媒装置１の上流側からインジェクタ３により燃料（ＨＣ）が供給されて、排気熱とＰｔ酸化触媒で燃焼することにより
ＨＣ＋Ｏ2 →ＣＯ2 ＋Ｈ2 Ｏ＋熱          （３）
の如く発生した上記熱で排気温度をさらに上昇させてフィルタ２へ流入するようにし、フィルタ２で捕集されていた微粒子を排気が有する熱で、
上記微粒子中のＣ＋Ｏ2 →ＣＯｘ          （４）
のように燃焼させて、フィルタ２から上記微粒子を除去することにより、フィルタ２を強制的に再生させるようにしている。
【０００３】
すなわち、Ｐｔ酸化触媒には、排気中のＮＯ成分からＮＯ2 を生成させる性能と、インジェクタ３から供給された燃料を効率良く燃焼させる性能とが求められているが、Ｐｔ酸化触媒の活性度が高い間は比較的低温である２００〜３００°Ｃ程度の排気中でも燃料を効率良く燃焼させることが可能であっても、Ｐｔ酸化触媒の劣化が進むに従ってこの燃焼性能が低下し、フィルタ２の強制的再生に必要な高熱が確保不可能となったり、燃料の不燃成分が下流側へ流出するといった不具合を招くこととなる。
しかしながら、Ｐｔ酸化触媒による上記燃料の燃焼性能を十分に確保するために、ディーゼルエンジンから排気浄化装置へ流入する排気の温度を常に高めるように、エンジン側の制御、例えば、燃料噴射時期の遅角や吸気絞り等を行うと、ディーゼルエンジンの燃費悪化を来すという問題が生じる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３５５８３号公報
【０００５】
この場合には、燃焼触媒装置の耐熱金属製微粒子表面に担持された微粒子状触媒にＰｔ及びＰｄが使用されているが、それらの成分比については何ら触れるところがなく、また、燃料の供給による触媒下流側排気処理装置の昇温を考慮したものでもない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、内燃機関の排気路に設けられた酸化触媒装置により比較的低温の排気中でも、酸化触媒装置へ送給された燃料が効率良く燃焼することによって、その下流側の排気処理装置を容易に昇温させようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このため、本発明にかかる排気浄化装置は、内燃機関の排気路中に上流側から順次酸化触媒装置及び排気処理装置が設けられ、上記酸化触媒装置に担持されたＰｔ及びＰｄの重量比率が０．０５≦Ｐｄ／（Ｐｔ＋Ｐｄ）≦０．７５であって、上記排気処理の温度上昇が必要となったとき上記酸化触媒装置内へ燃料が送給されるように構成されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかる排気浄化装置にあっては、内燃機関の排気路中の酸化触媒装置に担持されたＰｔ及びＰｄが重量比率で０．０５≦Ｐｄ／（Ｐｔ＋Ｐｄ）≦０．７５の範囲内に選定されているので、Ｐｔ酸化触媒による排気中ＮＯ成分の酸化性能を確保しつつ、比較的低温の排気中でも酸化触媒装置内へ送給された燃料をＰｔ酸化触媒及びＰｄ酸化触媒の作用により効率良く燃焼させることができ、従って、酸化触媒装置下流側の排気処理装置を容易に昇温させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
【実施例】
【００１０】
以下、図面に示す本発明の各実施例について、同等部分にはそれぞれ同一符号を付けて説明する。
図１において、車載ディーゼルエンジン１０の排気路１１中に上流側から順次酸化触媒装置１２及び微粒子捕集フィルタ１３が設置され、酸化触媒装置１２はコージェライトからなるハニカム状担体の表面にアルミナをバインダとして微粒子状のＰｔ及びＰｄが担持されている。
【００１１】
また、ディーゼルエンジン１０の稼動中にディーゼルエンジン１０から排気路１１に流出した排気は、微粒子捕集フィルタ１３を流過するとき排気中に含まれていたすす等の微粒子が捕集、除去され、清浄な状態で微粒子捕集フィルタ１３の下流側へ排出される。
【００１２】
さらに、酸化触媒装置１２の上流側にインジェクタ１４が配置されており、ディーゼルエンジン１０の稼動に伴い微粒子捕集フィルタ１３で捕集された微粒子量がある所定の値に達したとき、酸化触媒装置１２及び微粒子捕集フィルタ１３間に配置された温度センサ１７が検出した排気温度が酸化触媒の活性温度に達したと判断された後、電子制御装置１５からの指示に基づき燃料ポンプ１６から供給された軽油等の燃料がインジェクタ１４から排気路１１内へ供給される。
なお、温度センサ１７が検出した排気温度が酸化触媒の活性温度に達していないと判断された場合には、エンジン側の制御、例えば、膨張行程における燃料の後噴射等を実施して、排気温度を酸化触媒の活性温度に到達させた後、インジェクタ１４から排気路１１内への燃料供給が開始される。
【００１３】
このとき、温度センサ１７が検出した排気温度に応じてインジェクタ１４からの燃料供給量が制御され、インジェクタ１４から直接的に送給された上記燃料を酸化触媒装置１２で燃焼させて、微粒子捕集フィルタ１３に流入する排気の温度が例えば６００°Ｃ近傍となるように調整されている。
【００１４】
すなわち、フィルタ１３の微粒子捕集量が所定値未満でフィルタ１３の強制再生を必要とせず、酸化触媒装置１２内における排気温度が所定値、例えば、２５０°Ｃ以上のとき、酸化触媒装置１２内では前記従来装置の場合と同様にして、上記（１）、（２）式のように排気中のＮＯ成分からＮＯ2 を生成させて、フィルタ１３で捕集されている微粒子を酸化、燃焼させることにより、フィルタ１３から微粒子を除去してフィルタ１３が連続的に再生される。
【００１５】
また、インジェクタ１４から送給された燃料は、ディーゼルエンジン１０から送られてきた排気の熱で酸化触媒装置１２内のＰｔ酸化触媒及びＰｄ酸化触媒により上記（３）式のように燃焼し、その燃焼熱でさらに温度上昇した排気がフィルタ１３へ流入して、フィルタ１３で捕集されていた微粒子を上記（４）式のように燃焼させ、フィルタ１３から上記微粒子を除去することにより、フィルタ１３を強制的に再生させるようにしている。
【００１６】
この場合、酸化触媒装置１２に担持されているＰｔ及びＰｄの比率を変化させると、上記（１）式のＮＯ2 生成率と上記（３）式の燃料（軽油）燃焼率とは図２にそれぞれＸ1 線、Ｘ2 線、及び、Ｙ1 線〜Ｙ3 線として一例が示されているように変化する。
なお、Ｘ1 線：排気温度が３００°Ｃの場合
Ｘ2 線：排気温度が３５０°Ｃの場合
Ｙ1 線：排気温度が２５０°Ｃの場合
Ｙ2 線：排気温度が２７５°Ｃの場合
Ｙ3 線：排気温度が３００°Ｃの場合
をそれぞれ示している。
【００１７】
すなわち、酸化触媒装置１２における貴金属担持量が一定の場合、Ｐｄの担持率を増大させるとＰｔの担持率が減少するが、図２のように、Ｐｄの担持率を０から増大させていくと、燃料燃焼率は排気温度の高低にかかわらずＰｄ担持率の増加に伴って急上昇し、その後は高い値がほぼ維持される一方、ＮＯ2 生成率は排気温度の高低にかかわらずＰｄ担持率の増加、すなわち、Ｐｔの減少に伴って徐々に低下し、Ｐｔ及びＰｄの担持比率（重量比率）Ｐｄ／（Ｐｔ＋Ｐｄ）が０．７５近辺以上ではＸ1 線、Ｘ2 線の下り傾斜が比較的大きくなって、ＮＯ2 生成率が急に悪化していくこととなる。
【００１８】
従って、フィルタ１３で捕集されていた微粒子を上記（４）式のとおり排気熱で確実に燃焼させてフィルタ１３を強制的に再生できるように、フィルタ１３に流入する排気の温度を効率良く上昇させ、かつ、未燃焼分の排出を制限するためには、上記燃料燃焼率が高くなるようにＰｔ及びＰｄの担持比率（重量比率）Ｐｄ／（Ｐｔ＋Ｐｄ）を少なくとも０．０５以上とする必要があり、好ましくは、排気温度が比較的低い２５０°Ｃ付近でも上記燃料燃焼率が高くなる０．１５以上とするのがよい。
【００１９】
また、Ｐｔ及びＰｄの担持比率（重量比率）Ｐｄ／（Ｐｔ＋Ｐｄ）が増加してもＮＯ2 生成率の低下が比較的小さい、すなわち、ＮＯ2 生成率が悪化し始めることのないように、上記担持比率（重量比率）は０．７５以下であることが望ましく、この場合には、ＮＯ2 生成率もフィルタ１３の連続再生に効果的な域に止めることができる。
【００２０】
上記のように、酸化触媒装置１２にＰｔ及びＰｄが上記比率で担持されていると、インジェクタ１４から供給された燃料に成分の異なった多種類のＨＣが含まれていても、Ｐｄは不飽和炭化水素やメタン、ＰｔはＣ3 以上の飽和炭化水素というようにそれぞれ異なった種類のＨＣに対しとくに良好な燃焼性能を有しているため、酸化触媒の劣化が多少進行しても結果的に、酸化触媒装置１２による燃料の燃焼性能を従来のＰｔ酸化触媒と比較して全体的に向上させることができるので、比較的低温の排気雰囲気中であっても燃料を容易に効率良く燃焼させることが可能となり、従って、ディーゼルエンジン１０の排気温度を常に比較的高く保持するようにしなくても、インジェクタ１４で供給された燃料を排気により容易に燃焼させて排気温度を上昇させ、フィルタ１３で捕集された微粒子を効果的に燃焼させることにより、フィルタ１３を強制的に、かつ、効率良く再生させることが可能となる。
【００２１】
このため、エンジンにおける燃料噴射時期の遅角、吸気絞り、排気絞り等のエンジン側における排気温度制御が不要になって、ディーゼルエンジン１０の燃費悪化を抑制できると共に、エンジン排気温度の上昇制御といった緻密な制御を格別必要としないので、排気浄化作用が確実で安全性の高い装置を容易に実現させることができるという長所がある。
【００２２】
図３に示す実施例においては、酸化触媒装置１２における担体２０の表面上に、矢印で示す排ガスの流れに面してＰｄ酸化触媒層２１が形成されると共に、担体２０側にＰｔ酸化触媒層２２が形成されていて、Ｐｄ酸化触媒層２１及びＰｔ酸化触媒層２２が２重となった状態で担体２０により担持されている。
【００２３】
この場合には、２重の酸化触媒層のうち、Ｐｄ酸化触媒層２１が排ガスの流れに面して形成され、排ガスに対して燃料燃焼性能の良いＰｄ酸化触媒濃度が高くなるため、フィルタの強制再生時にインジェクタから供給された燃料の燃焼が比較的効率よく行われる利点がある。
【００２４】
また、図４に示す実施例では、酸化触媒装置１２のＰｄ酸化触媒３１及びＰｔ酸化触媒３２が矢印で示す排ガスの流れに対し上流側から順次直列に配置されており、この場合には、酸化触媒装置１２における排ガスの上流側でＰｄ酸化触媒３１の濃度が高くなるため、排ガスの昇温が得られにくい触媒前端部分（排ガスの上流域）にあっても効果的な燃料の燃焼による発熱が得られる特色があり、また、排ガス温度が比較的低いときであっても、Ｐｔ酸化触媒３２より燃焼性能の良いＰｄ酸化触媒３１が触媒前端部分に配置されているので、エンジンから排出されたＨＣを比較的低温状態から燃焼させることができて、酸化触媒上に蓄積するＨＣ量を低減させることができる。
従って、酸化触媒上に蓄積したＨＣが車両加速時等の排ガス温度上昇に伴って着火することにより引き起こされる酸化触媒の過昇温を防止することが可能となる。
【００２５】
なお、上記各実施例では、インジェクタ１４により酸化触媒装置１２へ燃料を直接的に送給するようにしているが、内燃機関の燃焼シリンダ内へ燃料を多段噴射する、いわゆる、ポスト噴射により燃料を未燃焼のまま燃焼シリンダ内から排気路へ流出させるようにし、この未燃焼燃料を酸化触媒装置１２で燃焼させるように変更しても、上記実施例の場合と同様の作用効果を奏することができるのはいうまでもない。
【００２６】
また、上記各実施例では、排気処理装置として微粒子捕集装置が採用されているが、排気処理の際に温度上昇を必要とする装置、例えば、ＮＯｘ触媒や酸化触媒を用いている装置等に置き換えてもよいものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例における概略配置図。
【図２】上記実施例の作用説明図。
【図３】本発明の他の実施例における要部の概略配置図。
【図４】本発明の他の実施例における要部の概略配置図。
【図５】従来装置の要部配置図。
【符号の説明】
【００２８】
１０  ディーゼルエンジン
１１  排気路
１２  酸化触媒装置
１３  微粒子捕集フィルタ
１４  インジェクタ
２０  担体
２１  Ｐｄ酸化触媒層
２２  Ｐｔ酸化触媒層
３１  Ｐｄ酸化触媒
３２  Ｐｔ酸化触媒
【図１】
2005248787.tif 000003
【図２】
2005248787.tif 000004
【図３】
2005248787.tif 000005
【図４】
2005248787.tif 000006
【図５】
2005248787.tif 000007