(57)【要約】【課題】ＮＯ２  臭の発生とパティキュレートフィルタの目詰まりを阻止する。【解決手段】機関排気通路内に燃料供給弁１４と、触媒１３と、パティキュレートフィルタ１２とを排気ガスの流れに沿ってこの順序で配置する。触媒１３の上流側端部１３ａに酸化活性の高い白金を担持させる。この白金により生成されたＮＯ２  を還元除去するために触媒１３の下流側端部１３ｂにパラジウムを担持させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関排気通路内に燃料添加手段と、白金を担持した酸化触媒と、パティキュレートフィルタとを排気ガスの流れに沿ってこの順序で配置し、燃料添加手段により添加された燃料を酸化触媒により酸化させ、燃料を酸化させる際に発生する酸化反応熱によってパティキュレートフィルタ上に堆積している微粒子を燃焼除去するようにした内燃機関の排気浄化装置において、上記酸化触媒において生成された二酸化窒素ＮＯ２  を還元除去するためのＮＯ２  排出抑制手段を酸化触媒のＮＯ２  生成部とパティキュレートフィルタとの間に配置した内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
上記ＮＯ２  排出抑制手段はパラジウムを担持した触媒からなる請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
上記ＮＯ２  排出抑制手段は、パティキュレートフィルタに流入する排気ガス中のＮＯ２  濃度をＮＯ２  臭が感じなくなる５０ｐｐｍ  から６０ｐｐｍ  以下に抑制する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりディーゼル機関においては、排気ガス中に含まれる微粒子を除去するために機関排気通路内にパティキュレートフィルタを配置してこのパティキュレートフィルタにより排気ガス中の微粒子を一旦捕集し、パティキュレートフィルタ上に捕集された微粒子を着火燃焼せしめることによりパティキュレートフィルタを再生するようにしている。ところがパティキュレートフィルタ上に捕集された微粒子は６００℃程度以上の高温にならないと着火せず、これに対してディーゼル機関の排気ガス温は通常、６００℃よりもかなり低い。
【０００３】
そこでパティキュレートフィルタ上流の機関排気通路内に白金を担持した酸化触媒を配置し、パティキュレートフィルタ上に捕集された微粒子を着火燃焼せしめるときには機関から多量の未燃ＨＣを排出させてこれら未燃ＨＣを酸化触媒により酸化させ、このとき発生する酸化反応熱によってパティキュレートフィルタの温度を上昇させ、それによってパティキュレート上に堆積している微粒子を燃焼除去するようにしたディーゼル機関が公知である（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６０−４３１１３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上述の如くパティキュレートフィルタの上流に酸化触媒を配置するようにした場合には酸化触媒の上流側端面が微粒子によって目詰まりを生ずる危険性がある。このような微粒子の目詰まりを回避するためには酸化触媒の上流側端面における酸化活性を高くする必要があり、従って微粒子の目詰まりを回避するという観点からすると酸化触媒に酸化活性の高い白金を担持させることは好ましいことと言える。
【０００６】
しかしながら酸化触媒が酸化活性の高い白金を担持しているとこの酸化触媒により排気ガス中に多量に含まれている一酸化窒素ＮＯが酸化されて多量の二酸化窒素ＮＯ２  が生成され、その結果ＮＯ２  臭が発生するという問題を生ずる。また、このように多量の二酸化窒素ＮＯ２  が生成されると目詰まりを回避するために酸化触媒の酸化活性を高くしても今度は生成されたアッシュによってパティキュレートフィルタが目詰まりを生ずる危険性が出てくる。
【０００７】
即ち、潤滑油等にはカルシウムＣａが含まれており、従って排気ガス中にもカルシウムＣａが含まれている。また、排気ガス中には二酸化イオウＳＯ２  が含まれており、この二酸化イオウＳＯ２  は酸化触媒の温度が二酸化窒素ＮＯ２  の生成温度（ほぼ２００℃〜２５０℃）よりも高くならないと酸化触媒によりＳＯ３  へと酸化せしめられない。即ち、上述したように酸化触媒において多量の二酸化窒素ＮＯ２  が生成されているときにはＳＯ２  は酸化されることなくそのままＳＯ２  の形で酸化触媒を通過する。
【０００８】
ところが酸化触媒において二酸化窒素ＮＯ２  が生成されるとＳＯ２  はこのＮＯ２  により酸化されてＳＯ３  となり（ＳＯ２  ＋ＮＯ２  →ＳＯ３  ＋ＮＯ）、次いで排気ガス中に含まれる水分と反応してサルフェートＳＯ４２−  が生成される。このようにサルフェートＳＯ４２−  が生成されると排気ガス中に含まれるカルシウムＣａはサルフェートＳＯ４２−  と結合して硫酸カルシウムＣａＳＯ４  が生成される。この硫酸カルシウムＣａＳＯ４  はパティキュレートフィルタ上において凝集することによってアッシュを形成し、このアッシュによってパティキュレートフィルタが目詰まりする危険性があるという問題を生ずる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために１番目の発明では、機関排気通路内に燃料添加手段と、白金を担持した酸化触媒と、パティキュレートフィルタとを排気ガスの流れに沿ってこの順序で配置し、燃料添加手段により添加された燃料を酸化触媒により酸化させ、燃料を酸化させる際に発生する酸化反応熱によってパティキュレートフィルタ上に堆積しているパティキュレートを燃焼除去するようにした内燃機関の排気浄化装置において、酸化触媒において生成された二酸化窒素ＮＯ２  を還元除去するためのＮＯ２  排出抑制手段を酸化触媒のＮＯ２  生成部とパティキュレートフィルタとの間に配置している。
【００１０】
２番目の発明では１番目の発明において、ＮＯ２  排出抑制手段はパラジウムを担持した触媒からなる。
【００１１】
３番目の発明では１番目の発明において、ＮＯ２  排出抑制手段は、パティキュレートフィルタに流入する排気ガス中のＮＯ２  濃度をＮＯ２  臭が感じなくなる５０ｐｐｍ  から６０ｐｐｍ  以下に抑制するようにしている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示している。なお、本発明は火花点火式内燃機関にも適用することもできる。
【００１３】
図１を参照すると、１は機関本体、２は各気筒の燃焼室、３は各燃焼室２内に夫々燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、４は吸気マニホルド、５は排気マニホルドを夫々示す。吸気マニホルド４は吸気ダクト６を介して排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａの出口に連結され、コンプレッサ７ａの入口はエアクリーナ８に連結される。吸気ダクト６内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁９が配置され、更に吸気ダクト６周りには吸気ダクト６内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１０が配置される。一方、排気マニホルド５は排気ターボチャージャ７の排気タービン７ｂの入口に連結され、排気タービン７ｂの出口はケーシング１１に連結される。ケーシング１１内には排気ガス中に含まれる微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタ１２が配置されており、更にこのケーシング１１内にはパティキュレートフィルタ１２の上流側に排気ガス浄化用触媒１３が配置されている。また、排気マニホルド５の集合部出口には排気マニホルド５内を流れる排気ガス中に例えば炭化水素からなる燃料を添加するための燃料供給弁１４が配置されている。
【００１４】
排気マニホルド５と吸気マニホルド４とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路１５を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路１５内には電子制御式ＥＧＲ制御弁１６が配置される。また、ＥＧＲ通路１５周りにはＥＧＲ通路１５内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置１７が配置される。一方、各燃料噴射弁３は燃料供給管１８を介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール１９に連結される。このコモンレール１９内へは電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２０から燃料が供給され、コモンレール１９内に供給された燃料は各燃料供給管１８を介して燃料噴射弁３に供給される。
【００１５】
ケーシング１１内に配置されている排気ガス浄化用触媒１３は例えば一体型のモノリス触媒からなり、この触媒１３の上流側端部１３ａには酸化活性の高い白金Ｐｔが担持されている。燃焼室２から排気マニホルド５内に排出された排気ガス中には多量の微粒子が含まれており、排気ガスがケーシング１１内に流入すると排気ガス中に含まれる微粒子の一部は主に触媒１３の上流側端面上に付着し、残りの微粒子は触媒１３を通り抜けてパティキュレートフィルタ１２上に捕集される。
【００１６】
このように触媒１３の上流側端面上には微粒子が付着するが前述したように触媒１３の上流側端部１３ａには酸化活性の高い白金Ｐｔが担持されているので付着した微粒子は容易に酸化せしめられ、斯くして触媒１３が目詰まりするのが阻止される。また、パティキュレートフィルタ１２上に或る程度以上微粒子が堆積すると堆積した微粒子を着火燃焼すべく燃料供給弁１４から排気ガス中に燃料が添加される。この燃料は酸化活性の高い白金Ｐｔを担持した触媒１３の上流側端部１３ａにおいて良好に酸化され、このとき発生する酸化反応熱によってパティキュレートフィルタ１２上に堆積している微粒子が着火燃焼せしめられる。
【００１７】
ところでこのように触媒１３が酸化活性の高い白金Ｐｔを担持しているとこの触媒１３により排気ガス中に多量に含まれている一酸化窒素ＮＯが酸化されて多量の二酸化窒素ＮＯ２  が生成され、その結果ＮＯ２  臭が発生するという問題を生ずる。
【００１８】
また生成されたアッシュによってパティキュレートフィルタ１２が目詰まりを生ずる危険性がある。即ち、潤滑油等にはカルシウムＣａが含まれており、従って排気ガス中にもカルシウムＣａが含まれている。また、排気ガス中には二酸化イオウＳＯ２  が含まれており、この二酸化イオウＳＯ２  は触媒１３の温度が二酸化窒素ＮＯ２  の生成温度（ほぼ２００℃〜２５０℃）よりも高くならないと触媒１３によりＳＯ３  へと酸化せしめられない。即ち、触媒１３において多量の二酸化窒素ＮＯ２  が生成されているときにはＳＯ２  は酸化されることなくそのままＳＯ２  の形で触媒１３を通過する。
【００１９】
ところが触媒１３において二酸化窒素ＮＯ２  が生成されるとＳＯ２  はこのＮＯ２  により酸化されてＳＯ３  となり（ＳＯ２  ＋ＮＯ２  →ＳＯ３  ＋ＮＯ）、次いで排気ガス中に含まれる水分と反応してサルフェートＳＯ４２−  が生成される。このようにサルフェートＳＯ４２−  が生成されると排気ガス中に含まれるカルシウムＣａはサルフェートＳＯ４２−  と結合して硫酸カルシウムＣａＳＯ４  が生成される。この硫酸カルシウムＣａＳＯ４  はパティキュレートフィルタ１２上において凝集することによってアッシュを形成し、このアッシュによってパティキュレートフィルタ１２が目詰まりする危険性が出てくる。
【００２０】
そこで本発明では、触媒１３において生成された二酸化窒素ＮＯ２  を還元除去するためのＮＯ２  排出抑制手段を触媒１３のＮＯ２  生成部とパティキュレートフィルタ１２との間に配置するようにしている。即ち、触媒１３において生成されたＮＯ２  をＮＯ２  排出抑制手段によりＮＯ又はＮ２  に変換し、それによってパティキュレートフィルタ１２に送り込まれるＮＯ２  の量を抑制するようにしている。
【００２１】
図１に示される実施例ではこのＮＯ２  排出抑制手段は、パラジウムＰｄを担持した触媒１３の下流側端部１３ｂからなる。このパラジウムＰｄはＮＯ２  を排気ガス中に含まれる未燃ＨＣによって選択的に還元する機能を有し、従って触媒１３の下流側端部１３ｂにパラジウムＰｄを担持させることによってパティキュレートフィルタ１２に送り込まれるＮＯ２  の量を抑制することができる。
【００２２】
なお、排気ガス中のＮＯ２  濃度が５０ｐｐｍ  から６０ｐｐｍ  以下になるとＮＯ２  臭は感じなくなる。従って本発明では、ＮＯ２  排出抑制手段は、パティキュレートフィルタ１２に流入する排気ガス中のＮＯ２  濃度をＮＯ２  臭が感じなくなる５０ｐｐｍ  から６０ｐｐｍ  以下に抑制するようにしており、図１に示す実施例では触媒１３の下流側端部１３ｂに担持されているパラジウムＰｄの量は、パティキュレートフィルタ１２に流入する排気ガス中のＮＯ２  濃度が５０ｐｐｍ  から６０ｐｐｍ  以下となるように調整されている。
【００２３】
【発明の効果】
生成されたＮＯ２  を還元除去することによってＮＯ２  臭の発生を阻止すると共にパティキュレートフィルタが目詰まりするのを阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の全体図である。
【符号の説明】
５…排気マニホルド
７…排気ターボチャージャ
１２…パティキュレートフィルタ
１３…触媒
【図１】
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