(57)【要約】【課題】近距離で尿素供給装置からディーゼルパティキュレートフィルタ装置に尿素を噴射しても、尿素からアンモニアを高い変換率で生成できて、下流側の選択還元型触媒装置の浄化性能を向上でき、また、この排気ガス浄化装置を通過する排気ガスの温度が低い場合も選択還元型触媒装置の浄化率を向上できて、ＮＯｘを還元浄化でき、しかもコンパクト化できる内燃機関の排気ガス浄化装置を提供する。【解決手段】内燃機関の排気通路に配置され、上流側から順に、尿素供給装置、ディーゼルパティキュレートフィルタ装置、選択還元型触媒装置を配置した排気ガス浄化装置において、前記ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の排気ガス入口側のろ過壁表面に加水分解触媒層１２を設けると共に、排気ガス出口側のろ過壁表面にアンモニア吸着層１３を設けて構成する。【選択図】図１
2012159053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配置され、上流側から順に、尿素供給装置、ディーゼルパティキュレートフィルタ装置、選択還元型触媒装置を配置した排気ガス浄化装置において、前記ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の排気ガス入口側のろ過壁表面に加水分解触媒層を設けると共に、排気ガス出口側のろ過壁表面にアンモニア吸着層を設けたことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記尿素加水分解層をナノオーダーの粒子で形成した多孔層で形成したことを特徴とする請求項１記載の排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼル車等の内燃機関の排気ガス中の粒子状物質、窒素酸化物、一酸化炭素、炭化水素等の有害物質を浄化する排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン搭載車のエンジン（内燃機関）の排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等の有害物質を浄化する目的で、エンジンのシリンダ内における燃焼状態の改良による有害物質の発生の低減と、エンジンの排気通路に設けられる酸化触媒装置（ＤＯＣ）、ディーゼルパティキュレートフィルタ装置（ＤＰＦ）、尿素選択還元型触媒（尿素ＳＣＲ触媒）装置等の複数の排気ガス浄化装置の搭載による有害物質の除去が進んでいる。
【０００３】
その一つに、排気通路の上流側から順に、酸化触媒、尿素噴射装置、ディーゼルパティキュレートフィルタ装置、選択還元型ＮＯｘ触媒コンバータ、酸化触媒を配置すると共に、ディーゼルパティキュレートフィルタ装置に酸化機能を有する触媒を担持させずに、尿素分解触媒を担持させた排気ガス浄化システムが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
しかしながら、エンジンの燃焼状態の改良の結果、排気ガス温度が従来に比べて３０℃〜５０℃あるいはそれ以上に低下してきていることと、排気ガス浄化装置が複数化して大型になってきていることから、熱容量が増大して触媒の活性温度を確保することが困難となってきている。また、大型化することで、排気ガス浄化装置がエンジンの排気口より遠方に配置されるので、ますます触媒を活性温度に維持することが難しくなる傾向にある。そのため、各排気浄化装置における有害物質の低減効果が小さくなっているという問題がある。
【０００５】
加えて、尿素選択還元型触媒（尿素ＳＣＲ）装置においては、尿素水を均一に拡散し、また、尿素がアンモニアに分解されるのを促進するために、尿素水噴射ノズル等の尿素供給装置から、尿素選択還元型触媒装置までの距離を短縮することが困難であり、このことも排気浄化装置が大型化する大きな要因となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２４２５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、近距離で尿素供給装置からディーゼルパティキュレートフィルタ装置に尿素を噴射しても、尿素からアンモニアを高い変換率で生成できて、下流側の選択還元型触媒装置の浄化性能を向上でき、また、ディーゼルパティキュレートフィルタ装置をアンモニア供給の緩衝材として使用できて、この排気ガス浄化装置を通過する排気ガスの温度が低い場合も選択還元型触媒装置の浄化率を向上できて、ＮＯｘを還元浄化でき、しかもコンパクト化できる排気ガス浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記のような目的を達成するための本発明の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に配置され、上流側から順に、尿素供給装置、ディーゼルパティキュレートフィルタ装置、選択還元型触媒装置を配置した排気ガス浄化装置において、前記ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の排気ガス入口側のろ過壁表面に加水分解触媒層を設けると共に、排気ガス出口側のろ過壁表面にアンモニア吸着層を設けて構成される。
【０００９】
この構成によれば、近距離で尿素供給装置からディーゼルパティキュレートフィルタ装置（ＤＰＦ）に尿素を噴射しても、入口側の加水分解触媒層により、尿素からアンモニアを高い変換率で生成できる。そのため、下流側の選択還元型触媒装置の浄化性能を向上できる。
【００１０】
また、出口側にアンモニア吸着層を形成したディーゼルパティキュレートフィルタ装置をアンモニア供給の緩衝材として使用できるため、この排気ガス浄化装置を通過する排気ガスの温度が低い場合も選択還元型触媒の浄化率を向上でき、ＮＯｘを還元浄化できる。
【００１１】
更に、前記尿素加水分解層をナノオーダーの粒子で形成した多孔層で形成すると、ディーゼルパティキュレートフィルタ装置で粒子状物質（ＰＭ）を捕集する時の圧損の低減や捕集ばらつきの低減を図ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置によれば、近距離で尿素供給装置からディーゼルパティキュレートフィルタ装置に尿素を噴射しても、入口側の加水分解触媒層により、尿素からアンモニアを高い変換率で生成できる。そのため、下流側の選択還元型触媒装置の浄化性能を向上できる。
【００１３】
また、出口側にアンモニア吸着層を形成したディーゼルパティキュレートフィルタ装置をアンモニア供給の緩衝材として使用できるため、この排気ガス浄化装置を通過する排気ガスの温度が低い場合も選択還元型触媒の浄化率を向上でき、ＮＯｘを還元浄化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態のディーゼルパティキュレートフィルタ装置のろ過壁部分の構成を示す図である。
【図２】実施例と比較例１と比較例３におけるアンモニア変化率を示す図である。
【図３】実施例と比較例１と比較例２と比較例３におけるＪＥ０５モードにおけるＮＯｘ平均浄化率（平均温度２００℃）を示す図である。
【図４】実施例と比較例１と比較例２と比較例３におけるＪＥ０５モードにおけるＮＯｘ平均浄化率（平均温度２５０℃）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化装置について、図面を参照しながら説明する。この内燃機関の排気ガス浄化装置は、内燃機関の排気通路に配置される装置であり、上流側から順に、尿素供給装置、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）装置、選択還元型触媒（ＳＣＲ触媒）装置を配置して構成される。この排気ガス浄化装置において、ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の排気ガス入口側のろ過壁表面に加水分解触媒層を設けると共に、排気ガス出口側のろ過壁表面にアンモニア吸着層を設けて構成される。
【００１６】
ろ過壁１０は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）やコージェライト等のナノオーダーのＤＰＦ構成粒子１１で形成して、このＤＰＦ構成粒子１１の集合体で多孔層を形成する。加水分解層には、二酸化チタン（ＴｉＯ2）や二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）等の塩基性の大きい希土類酸化物などを使用する。また、アンモニア吸着層には、ゼオライト等の酸点を有する材料を使用する。
【００１７】
このろ過壁の断面を図１に示す。ろ過壁１０は、ＤＰＦ構成粒子１１の集合体で多孔層が形成されており、排気ガスＧの入口側のろ過壁表面には加水分解触媒層１２が、排気ガス出口側のろ過壁表面にはアンモニア吸着層１３が設けられている。
【００１８】
このろ過壁１０の表面のナノオーダーのＤＰＦ構成粒子１１の多孔層により、ＰＭ捕集時の圧損低減と捕集ばらつきの低減を図ることができる。
【００１９】
また、排気ガスＧ中に噴霧された尿素は、主に尿素の熱分解（（ＮＨ2）2ＣＯ→ＮＨ3＋ＨＮＣＯ）と熱分解で生成したイソシアン酸の加水分解（ＨＮＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＮＨ3+ＣＯ2）を経てアンモニア（ＮＨ3)を発生する。この加水分解は熱分解に比べて反応速度が遅く、レイアウトに制限がある車載用の選択還元型触媒装置においては、単に尿素水の拡散を均一化するだけでは、アンモニアへの変換率は十分なものとはならない。
【００２０】
しかしながら、本発明では、入口側の加水分解触媒層１２により、近距離で尿素供給装置からディーゼルパティキュレートフィルタ装置に尿素を噴射しても、尿素からアンモニアを高い変換率で生成できる。そのため、下流側の選択還元型触媒の浄化性能を向上できる。
【００２１】
また、出口側にアンモニア吸着層を形成したディーゼルパティキュレートフィルタ装置をアンモニア供給の緩衝材として使用できるため、この排気ガス浄化装置を通過する排気ガスの温度が低い場合も選択還元型触媒装置の浄化率を向上でき、ＮＯｘを還元浄化できる。
【００２２】
更に、出口側にアンモニア吸着層１３をアンモニア供給の緩衝材として使用できるため、この排気ガス浄化装置を通過する排気ガスの温度が低い場合も選択還元型触媒装置の浄化率を向上でき、ＮＯｘを還元浄化できる。
【００２３】
図２〜図４に、本発明の実施例と、これに関連する比較例１、２、３におけるアンモニア変換率とＪＥ０５モードでのＮＯｘ平均浄化率を示す。実施例は、上記の本発明の排気ガス浄化装置を使用した場合である。比較例１は、ろ過壁状面に白金（Ｐｔ）、白金−パラジウム（Ｐｔ−Ｐｄ）等を担持したセラミックス担体をコーティングしたディーゼルパティキュレートフィルタ装置である。比較例３は、実施例において、排気ガス出口側のろ過壁表面にアンモニア吸着層１３を設けない場合である。
【００２４】
この実施例、比較例１、比較例３は、酸化触媒装置、尿素供給装置、ディーゼルパティキュレートフィルタ装置、選択還元型触媒装置の順で各装置を配置しているが、比較例２では、比較例１のディーゼルパティキュレートフィルタ装置を用いて、酸化触媒装置、尿素供給装置、選択還元型触媒装置、ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の順で各装置を配置している。
【００２５】
図２は、実施例、比較例１、比較例３の選択還元型触媒装置の入口におけるアンモニア変化率（％）を示す。図２によれば、実施例と比較例３は、２００℃においても高いアンモニア変換率を示す。一方、比較例１は、熱分解で生成したアンモニアを貴金属表面で酸化するため、高温になるほどアンモニア変換率は低下している。
【００２６】
図３及び図４はＪＥ０５モード試験を実施したときのＮＯｘの平均浄化率を示す。図３は、ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の入口のモード平均温度を２００℃にした場合を示し、図４は、ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の入口のモード平均温度を２５０℃にした場合を示す。このＪＥ０５モードの試験の結果、平均温度が２００℃の場合は、実施例＞比較例３＞比較例２＞＞比較例１となり、平均温度が２５０℃の場合は、実施例≒比較例３＞比較例２＞＞比較例１となった。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、近距離で尿素供給装置からディーゼルパティキュレートフィルタ装置に尿素を噴射しても、尿素からアンモニアを高い変換率で生成できて、下流側の選択還元型触媒の浄化性能を向上でき、また、ディーゼルパティキュレートフィルタ装置をアンモニア供給の緩衝材として使用できて、通過する排気ガスの温度が低い場合も選択還元型触媒の浄化率を向上でき、ＮＯｘを還元浄化できる。従って、自動車等に搭載した内燃機関の排気ガス浄装置として利用できる。
【符号の説明】
【００２８】
１０  ろ過壁
１１  ＤＰＦ構成粒子
１２  加水分解触媒層
１３  アンモニア吸着層
Ｇ  排気ガス
【図１】
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【図２】
2012159053.tif 000004
【図３】
2012159053.tif 000005
【図４】
2012159053.tif 000006