(57)【要約】【課題】排気ガス中に添加した燃料をＮＯx吸蔵還元触媒の触媒面に対し均等に与えて該ＮＯx吸蔵還元触媒の全体的な再生を効率良く進め得るようにする。【解決手段】エンジン１からの排気ガス９を導く排気管（排気流路）１１の途中にＮＯx吸蔵還元触媒１２を介装し、該ＮＯx吸蔵還元触媒１２より上流側の排気管（排気流路）１１に還元剤として燃料を添加する燃料添加装置（燃料添加手段）１３を備えた排気浄化装置に関し、前記燃料添加装置１３による燃料添加位置とＮＯx吸蔵還元触媒１２との間に、排気ガス９を拡散させて添加燃料の分散を促す拡散板１５を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンからの排気ガスを導く排気流路の途中にＮＯx吸蔵還元触媒を介装し、該ＮＯx吸蔵還元触媒より上流側の排気流路に還元剤として燃料を添加する燃料添加手段を備えた排気浄化装置であって、前記燃料添加手段による燃料添加位置とＮＯx吸蔵還元触媒との間に、排気ガスを拡散させて添加燃料の分散を促す拡散板を設けたことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
拡散板がパンチングメタル及び金属メッシュの少なくとも何れか一方により構成されている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】
ＮＯx吸蔵還元触媒の直後に触媒再生型のパティキュレートフィルタが装備されている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、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、エンジン側でも燃料噴射制御による低λ運転（λ：空気過剰率）を極力行いつつＮＯx吸蔵還元触媒の上流側で排気ガス中に燃料（ＨＣ）を添加し、この添加燃料を還元剤としてＮＯx吸蔵還元触媒上でＯ2と反応させることで排気ガス中のＯ2濃度を低下させる必要があった（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−７３７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このようにＮＯx吸蔵還元触媒の上流側で排気ガス中に燃料（ＨＣ）を添加する場合、排気ガス中に添加された燃料のミストが良好に分散しないままＮＯx吸蔵還元触媒に導かれて触媒面に対し不均一に当りがちであったため、その燃料のミストが付着した触媒面付近についてだけ部分的に再生反応が進んで全体的な再生が効率良く進まないことがあり、このような事態に陥ってしまうと、ＮＯx吸蔵還元触媒の容積中に占めるＮＯx吸蔵サイトの回復割合が小さくなって、ＮＯx吸蔵還元触媒の最大限のＮＯx低減性能を引き出せなくなる虞れがあった。
【０００７】
本発明は、上述の実情に鑑みてなされたものであり、排気ガス中に添加した燃料をＮＯx吸蔵還元触媒の触媒面に対し均等に与えて該ＮＯx吸蔵還元触媒の全体的な再生を効率良く進め得るようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、エンジンからの排気ガスを導く排気流路の途中にＮＯx吸蔵還元触媒を介装し、該ＮＯx吸蔵還元触媒より上流側の排気流路に還元剤として燃料を添加する燃料添加手段を備えた排気浄化装置であって、前記燃料添加手段による燃料添加位置とＮＯx吸蔵還元触媒との間に、排気ガスを拡散させて添加燃料の分散を促す拡散板を設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
尚、拡散板については、例えば、パンチングメタル及び金属メッシュの少なくとも何れか一方により構成することが可能である。
【００１０】
而して、このようにすれば、燃料添加手段により燃料を添加された排気ガスが拡散板を通過することにより拡散され、これにより添加燃料の分散が促されてそのミスト分布が排気流路内で均等化されるので、ＮＯx吸蔵還元触媒の触媒面への均等な燃料供給が実現され、該ＮＯx吸蔵還元触媒の全体的な再生が効率良く進められることになる。
【００１１】
また、排気ガス中に添加された燃料のミストが拡散板を通過して分散される際には、前記燃料のミストの微細化が促進されることになるので、このミストの微細化が促進される作用によっても、ＮＯx吸蔵還元触媒の触媒面上での反応性が従来より高められて再生効率の向上が図られる。
【００１２】
更に、本発明においては、ＮＯx吸蔵還元触媒の直後に触媒再生型のパティキュレートフィルタが装備されていることが好ましく、このようにすれば、ＮＯx吸蔵還元触媒を経た排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集してＮＯxとパティキュレートとの同時低減を実現することが可能となる。
【００１３】
しかも、前段のＮＯx吸蔵還元触媒での添加燃料の反応が均等化されることにより、その反応熱で昇温した排気ガスを介し後段のパティキュレートフィルタの全体が偏りなく昇温されることになるので、ここに捕集されたパティキュレートが良好に燃焼除去され、パティキュレートフィルタが早期に再生されることになる。
【００１４】
尚、前段のＮＯx吸蔵還元触媒の再生に使用されて余剰した燃料分は、後段のパティキュレートフィルタにて酸化処理されることになるため、最終的に排気ガス中に残留して車外へ排出されてしまうＨＣも大幅に低減されることになる。
【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、２に記載の発明によれば、排気ガス中に添加された燃料を良好に分散させることができ、これにより添加燃料のミスト分布の均等化とミストの微細化を図ることができるので、ＮＯx吸蔵還元触媒の触媒面に対し反応性の高い微細な燃料ミストを均等に与えることができて、ＮＯx吸蔵還元触媒の効率良い再生を実現することができ、該ＮＯx吸蔵還元触媒のＮＯx低減性能を最大限に引き出すことができる。
【００１７】
（ＩＩ）本発明の請求項３に記載の発明によれば、ＮＯx吸蔵還元触媒を経た排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集してＮＯxとパティキュレートとの同時低減を実現することができ、しかも、その捕集されたパティキュレートを前段のＮＯx吸蔵還元触媒における均等な反応で得られた熱を利用して効率良く燃焼除去することができ、更には、前段のＮＯx吸蔵還元触媒の再生に使用されて余剰した燃焼分を酸化処理することができて最終的に排気ガス中に残留して車外へ排出されてしまうＨＣを大幅に低減することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
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はディーゼル機関であるエンジンを示し、該エンジン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が導かれてエンジン１の各気筒８に分配されるようになっている。
【００２０】
このエンジン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、ここで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。
【００２１】
このＮＯx吸蔵還元触媒１２の入側の排気管１１には、該排気管１１内に燃料を噴射する燃料添加手段として燃料添加装置１３が設けられており、この燃料添加装置１３により添加される燃料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。
【００２２】
そして、前記ＮＯx吸蔵還元触媒１２を抱持しているケーシング（排気流路）１４内における入側部分には、排気ガス９を拡散させて添加燃料の分散を促す拡散板１５が設けられており、この拡散板１５は、パンチングメタルや金属メッシュ等により構成された通気構造を成すようになっている。
【００２３】
また、ここに図示している例では、前記ケーシング１４内におけるＮＯx吸蔵還元触媒１２の直後に、酸化触媒を担持して成る触媒再生型のパティキュレートフィルタ１６が装備されており、前段のＮＯx吸蔵還元触媒１２を経た排気ガス９中に含まれるパティキュレートを捕集し得るようにしてある。
【００２４】
尚、図中における１７はＥＧＲパイプ、１８はＥＧＲバルブ、１９はＥＧＲクーラを夫々示している。
【００２５】
而して、このように排気浄化装置を構成すれば、燃料添加装置１３により燃料を添加された排気ガス９が拡散板１５を通過することにより拡散され、これにより添加燃料の分散が促されてそのミスト分布がケーシング（排気流路）１４内で均等化されるので、ＮＯx吸蔵還元触媒１２の触媒面への均等な燃料供給が実現され、該ＮＯx吸蔵還元触媒１２の全体的な再生が効率良く進められることになり、しかも、排気ガス９中に添加された燃料のミストが拡散板１５を通過して分散される際には、前記燃料のミストの微細化が促進されることになるので、このミストの微細化が促進される作用によっても、ＮＯx吸蔵還元触媒１２の触媒面上での反応性が従来より高められて再生効率の向上が図られることになる。
【００２６】
特に本形態例においては、ＮＯx吸蔵還元触媒１２の直後に触媒再生型のパティキュレートフィルタ１６を装備しているので、前段のＮＯx吸蔵還元触媒１２を経た排気ガス９中に含まれるパティキュレートを後段のパティキュレートフィルタ１６により捕集してＮＯxとパティキュレートとの同時低減を実現することが可能となる。
【００２７】
しかも、前段のＮＯx吸蔵還元触媒１２での添加燃料の反応が均等化されることにより、その反応熱で昇温した排気ガス９を介し後段のパティキュレートフィルタ１６の全体が偏りなく昇温されることになるので、ここに捕集されたパティキュレートが良好に燃焼除去され、パティキュレートフィルタ１６が早期に再生されることになる。
【００２８】
従って、上記形態例によれば、排気ガス９中に添加された燃料を良好に分散させることができ、これにより添加燃料のミスト分布の均等化とミストの微細化を図ることができるので、ＮＯx吸蔵還元触媒１２の触媒面に対し反応性の高い微細な燃料ミストを均等に与えることができて、ＮＯx吸蔵還元触媒１２の効率良い再生を実現することができ、該ＮＯx吸蔵還元触媒１２のＮＯx低減性能を最大限に引き出すことができる。
【００２９】
事実、本発明者らによる検証実験では、図２にグラフで示す通り、拡散板１５を備えなかった場合よりも、拡散板１５を備えなかった場合の方がＮＯx低減率が高くなることが確認されている。
【００３０】
また、特に本形態例の場合では、ＮＯx吸蔵還元触媒１２を経た排気ガス９中に含まれるパティキュレートを捕集してＮＯxとパティキュレートとの同時低減を実現することができ、しかも、その捕集されたパティキュレートを前段のＮＯx吸蔵還元触媒１２における均等な反応で得られた熱を利用して効率良く燃焼除去することができる。
【００３１】
図３はパティキュレートフィルタ１６の再生処理時間（積極的な燃料添加を実施して捕集済みパティキュレートを強制的に燃焼除去するのに要する処理場間）について検証した実験結果を示すもので、拡散板１５を備えなかった場合よりも、拡散板１５を備えなかった場合の方が再生処理時間が大幅に短縮されることが確認された。
【００３２】
更に、後段に触媒再生型のパティキュレートフィルタ１６を備えている場合には、前段のＮＯx吸蔵還元触媒１２の再生に使用されて余剰した燃焼分を酸化処理することができるので、最終的に排気ガス９中に残留して車外へ排出されてしまうＨＣを大幅に低減することもできる。
【００３３】
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、拡散板はパンチングメタルや金属メッシュ以外のものから構成されていても良いこと、その他、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。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【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の拡散板の有無によるＮＯx低減率の違いを示すグラフである。
【図３】図１の拡散板の有無による再生処理時間の違いを示すグラフである。
【符号の説明】
【００３５】
１  エンジン
９  排気ガス
１１  排気管（排気流路）
１２  ＮＯx吸蔵還元触媒
１３  燃料添加装置（燃料添加手段）
１４  ケーシング（排気流路）
１５  拡散板
１６  パティキュレートフィルタ
【図１】
2007077855.tif 000003
【図２】
2007077855.tif 000004
【図３】
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