(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスが流通する排気管の途中に、少くとも銅の酸化物と酸化セリウムとゼオライトを含む煤低減触媒を設け、該煤低減触媒の上流側に、白金に銀、マグネシウム、バリウム、ジルコニウム、イットリウム、ランタノイド、或いはその酸化物のうちの一種類以上を混合したものを加えたＳＯＦ低減触媒を設け、その上流側にＮＯxを還元するための還元剤を添加する還元剤供給手段を備えたことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
煤低減触媒の下流側にパティキュレートフィルタを設け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】
煤低減触媒をパティキュレートフィルタにもコーティングしたことを特徴とする請求項２に記載の排気浄化装置。
【請求項４】
煤低減触媒が銀、白金、これらの酸化物のうちの一種類以上を更に含むことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の排気浄化装置。
【請求項５】
コバルト及びランタノイドのうちの少くとも何れか一方の酸化物、又は少くとも何れか一方を含む複合酸化物を助触媒として煤低減触媒に担持させたことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンなどの内燃機関に適用される排気浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート（Particulate Matter：粒子状物質）は、煤と、高沸点炭化水素成分から成るＳＯＦ（Soluble Organic Fraction：可溶性有機成分）とを主成分とし、更に微量のサルフェート（ミスト状硫酸成分）を含んだ組成を成すものであるが、この種のパティキュレートの低減対策としては、排気ガスが流通する排気管の途中に、白金などの貴金属をアルミナなどの担体上に担持させて成る酸化触媒を装備することが従来より行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種の貴金属を主体とした酸化触媒では、パティキュレート中のＳＯＦを比較的良好に酸化浄化することができる反面、煤に対する低減効果を殆ど有しておらず、煤の低減に関しては、パティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter）などの別の対策を講じなければならないという問題があった。
【０００４】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、ＳＯＦだけでなく煤に対しても高い低減効果を併せ持つ排気浄化装置を提供することによって、ＳＯＦと煤の同時低減化を図り、排気ガス中から効率良くパティキュレートを除去し得るようにすることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、排気ガスが流通する排気管の途中に、少くとも銅の酸化物と酸化セリウムとゼオライトを含む煤低減触媒を設け、該煤低減触媒の上流側に、白金に銀、マグネシウム、バリウム、ジルコニウム、イットリウム、ランタノイド、或いはその酸化物のうちの一種類以上を混合したものを加えたＳＯＦ低減触媒を設け、その上流側にＮＯxを還元するための還元剤を添加する還元剤供給手段を備えたことを特徴とする排気浄化装置、に係るものである。
【０００６】
而して、このような排気浄化装置によれば、多孔質のゼオライトにより煤が良好に吸着され、その吸着された煤自体や該煤の周囲に付着したガス化し難いオイル状のＳＯＦの両方に対し銅の酸化物の強い酸化作用が働き、しかも、酸化セリウムが酸素過剰雰囲気下で吸蔵した酸素を酸素濃度低下時に放出して前記銅の酸化物の酸化作用を支援するので、煤やＳＯＦが従来における貴金属系の酸化触媒を用いた場合よりも低い温度で燃え始めて効率良く酸化浄化されることになる。
【０００７】
又、ＳＯＦ低減触媒により煤低減触媒の上流側でウェットなＳＯＦを先行除去し、煤低減触媒で吸着される煤を比較的ドライな状態として更に燃え易くさせることが可能となり、しかも、排気ガス中にＳＯＦが少なくなることによりＮＯのＮＯ2への酸化反応が促進されるので、このＮＯ2の強い酸化力も相乗的に作用させることが可能となる。
【０００８】
更に、このＳＯＦ低減触媒には、白金に銀、マグネシウム、バリウム、ジルコニウム、イットリウム、ランタノイド、或いはその酸化物のうちの一種類以上を混合したものが加えられているので、これにより前記ＳＯＦ低減触媒にＮＯx還元触媒としての機能を付与することが可能となり、その上流側に必要量の還元剤を添加して該還元剤を触媒上で排気ガス中のＮＯxと還元反応させることによりＮＯxの排出濃度の低減化を図り、還元剤の添加を行わない状態でＳＯＦの低減化を図ることが可能となる。
【０００９】
更に、煤低減触媒の下流側には、パティキュレートフィルタを設けるようにしても良く、このようにすれば、煤低減触媒だけで除去しきれなかった煤を略完全に捕集することが可能となり、煤低減触媒で生じたＮＯ2などの強い酸化力によりパティキュレートフィルタの煤を燃焼させることが可能となる。
【００１０】
そして、煤低減触媒の下流側にパティキュレートフィルタを設けた際には、煤低減触媒をパティキュレートフィルタにもコーティングしておくことが好ましく、このようにすれば、パティキュレートフィルタに捕集した煤を更に燃え易くさせることが可能となる。
【００１１】
尚、煤低減触媒には、銀、白金、これらの酸化物のうちの一種類以上を更に含ませることが可能であり、コバルト及びランタノイドのうちの少くとも何れか一方の酸化物、又は少くとも何れか一方を含む複合酸化物を助触媒として担持させることも可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１３】
図１〜図３は本発明を実施する形態の一例を示すもので、本形態例の排気浄化装置においては、図１に示す如く、ディーゼルエンジン１からの排気ガス２が流通する排気管３の途中に、主として銅の酸化物と酸化セリウムとゼオライトから成る煤低減触媒４が設けられており、この煤低減触媒４は、フロースルー方式のハニカム構造（図２参照）として形成されている。
【００１４】
ここで、前記煤低減触媒４には、銀、白金、これらの酸化物のうちの一種類以上を適宜な量で含ませることが可能であり、更には、コバルト及びランタノイドのうちの少くとも何れか一方の酸化物、又は少くとも何れか一方を含む複合酸化物を助触媒として担持させるようにしても効果的である。
【００１５】
又、この形態例においては、煤低減触媒４の上流側に、特にＳＯＦに対して低減効果の高いＳＯＦ低減触媒５が設けられ、前記煤低減触媒４の下流側に、従来周知のパティキュレートフィルタ６（Diesel Particulate Filter）が設けられている。
【００１６】
ここで、ＳＯＦ低減触媒５は、前述した煤低減触媒４の場合と同様にフロースルー方式のハニカム構造として形成されており、しかも、このＳＯＦ低減触媒５には、白金に銀、マグネシウム、バリウム、ジルコニウム、イットリウム、ランタノイド、或いはその酸化物のうちの一種類以上を混合したものが加えられている。
【００１７】
更に、このＳＯＦ低減触媒５の上流側の排気管３と還元剤タンク７との間が還元剤供給管８により接続されており、該還元剤供給管８の途中に設けたポンプ９の駆動により還元剤タンク７内の還元剤１０がノズル１１を介しＳＯＦ低減触媒５の上流側に添加されるようになっている。
【００１８】
他方、パティキュレートフィルタ６は、図３に示すように、セラミックなどの多孔質材料から成るハニカム構造となっているが、格子状に区画された各流路６ａの入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路６ａについては、その出口が目封じされるようになっており、各流路６ａを区画する多孔質薄壁６ｂを透過した排気ガス２のみが下流側へ排出されるようにしてある。
【００１９】
而して、このような排気浄化装置によれば、多孔質のゼオライトにより煤が良好に吸着され、その吸着された煤自体や該煤の周囲に付着したガス化し難いオイル状のＳＯＦの両方に対し銅の酸化物の強い酸化作用が働き、しかも、酸化セリウムが酸素過剰雰囲気下で吸蔵した酸素を酸素濃度低下時に放出して前記銅の酸化物の酸化作用を支援するので、煤やＳＯＦが従来における貴金属系の酸化触媒を用いた場合よりも低い温度で燃え始めて効率良く酸化浄化されることになる。
【００２０】
又、ＳＯＦ低減触媒５により煤低減触媒４の上流側でウェットなＳＯＦを先行除去し、煤低減触媒４で吸着される煤を比較的ドライな状態として更に燃え易くさせることが可能となり、しかも、排気ガス２中にＳＯＦが少なくなることによりＮＯのＮＯ2への酸化反応が促進されるので、このＮＯ2の強い酸化力も相乗的に作用させることが可能となる。
【００２１】
更に、このＳＯＦ低減触媒５には、白金に銀、マグネシウム、バリウム、ジルコニウム、イットリウム、ランタノイド、或いはその酸化物のうちの一種類以上を混合したものが加えられているので、これにより前記ＳＯＦ低減触媒５にＮＯx還元触媒としての機能を付与することが可能となり、その上流側に必要量の還元剤１０を添加して該還元剤１０を触媒上で排気ガス２中のＮＯxと還元反応させることによりＮＯxの排出濃度の低減化を図り、還元剤１０の添加を行わない状態ではＳＯＦの低減化を図ることが可能となる。
【００２２】
即ち、ＳＯＦを酸化浄化する際のＳＯＦ低減触媒５における活性温度域と、還元剤１０の添加によりＮＯxを還元浄化する際のＳＯＦ低減触媒５における活性温度域とは必ずしも一致しないので、相互の活性温度域に合わせて排気ガス２の温度に応じた有効な使い分けを行うようにすれば良い。
【００２３】
また、煤低減触媒４の下流側に設けたパティキュレートフィルタ６により、煤低減触媒４だけで除去しきれなかった煤を略完全に捕集することが可能となり、煤低減触媒４で生じたＮＯ2などの強い酸化力により下流側のパティキュレートフィルタ６の煤を燃焼させることが可能となる。
【００２４】
尚、特に図示していないが、煤低減触媒４の下流側にパティキュレートフィルタ６を設けた際には、煤低減触媒４をパティキュレートフィルタ６にもコーティングしておくことが好ましく、このようにすれば、パティキュレートフィルタ６に捕集した煤を更に燃え易くさせることが可能となる。
【００２５】
従って、上記形態例によれば、卑金属系の酸化触媒である煤低減触媒４により煤を良好に吸着させて該煤をＳＯＦと共に効率良く酸化浄化させることができるので、パティキュレートにおけるＳＯＦと煤の同時低減化を図ることができ、排気ガス２中から効率良くパティキュレートを除去することができる。
【００２６】
また、ＳＯＦ低減触媒５により煤低減触媒４の上流側でウェットなＳＯＦを先行除去してしまうことができ、煤低減触媒４で吸着される煤を比較的ドライな状態として更に燃え易くさせることができ、しかも、排気ガス２中にＳＯＦが少なくなることによりＮＯのＮＯ2への酸化反応を促進してＮＯ2の強い酸化力を相乗的に作用させることができる。
【００２７】
更に、ＳＯＦ低減触媒５に、白金に銀、マグネシウム、バリウム、ジルコニウム、イットリウム、ランタノイド、或いはその酸化物のうちの一種類以上を混合したものを加えたことにより、前記ＳＯＦ低減触媒５にＮＯx還元触媒としての機能を付与することができるので、その上流側に必要量の還元剤１０を添加して該還元剤１０を触媒上で排気ガス２中のＮＯxと還元反応させることによりＮＯxの排出濃度の低減化を図り、還元剤１０の添加を行わない状態ではＳＯＦの低減化を図ることができる。
【００２８】
また、煤低減触媒４の下流側に設けたパティキュレートフィルタ６により、煤低減触媒４だけで除去しきれなかった煤を略完全に捕集することができ、煤低減触媒４で生じたＮＯ2などの強い酸化力により下流側のパティキュレートフィルタ６の煤を燃焼させることもできる。この際、煤低減触媒４をパティキュレートフィルタ６にもコーティングしておけば、パティキュレートフィルタ６に捕集した煤を更に燃え易くさせることもできる。
【００２９】
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。
【００３０】
【発明の効果】
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。
【００３１】
（Ｉ）卑金属系の酸化触媒である煤低減触媒により煤を良好に吸着させて該煤をＳＯＦと共に効率良く酸化浄化させることができるので、パティキュレートにおけるＳＯＦと煤の同時低減化を図ることができ、排気ガス中から効率良くパティキュレートを除去することができる。
【００３２】
（ＩＩ）ＳＯＦ低減触媒により煤低減触媒の上流側でウェットなＳＯＦを先行除去してしまうことができ、煤低減触媒で吸着される煤を比較的ドライな状態として更に燃え易くさせることができ、しかも、排気ガス中にＳＯＦが少なくなることによりＮＯのＮＯ2への酸化反応を促進してＮＯ2の強い酸化力を相乗的に作用させることができる。
【００３３】
（ＩＩＩ）煤低減触媒の上流側に設けたＳＯＦ低減触媒に、白金に銀、マグネシウム、バリウム、ジルコニウム、イットリウム、ランタノイド系の硝酸塩・炭酸塩・酸化物のうちの一種類以上を混合したものを加え、その上流側に還元剤を添加する還元剤供給手段を備えているので、ＳＯＦ低減触媒にＮＯx還元触媒としての機能を付与することができ、その上流側に必要量の還元剤を添加して該還元剤を触媒上で排気ガス中のＮＯxと還元反応させることによりＮＯxの排出濃度の低減化を図り、還元剤の添加を行わない状態でＳＯＦの低減化を図ることができる。
【００３４】
（ＩＶ）煤低減触媒の下流側にパティキュレートフィルタを設けた構成を採用すれば、煤低減触媒だけで除去しきれなかった煤を略完全に捕集することができ、煤低減触媒で生じたＮＯ2などの強い酸化力によりパティキュレートフィルタの煤を燃焼させることができる。
【００３５】
（Ｖ）煤低減触媒の下流側に設けたパティキュレートフィルタに煤低減触媒をコーティングした構成を採用すれば、パティキュレートフィルタに捕集した煤を更に燃え易くさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【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の煤低減触媒の構造を示す斜視図である。
【図３】  図１のパティキュレートフィルタの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
２          排気ガス
３          排気管
４          煤低減触媒
５          ＳＯＦ低減触媒
６          パティキュレートフィルタ
７          還元剤タンク（還元剤供給手段）
８          還元剤供給管（還元剤供給手段）
９          ポンプ（還元剤供給手段）
１０          還元剤
１１          ノズル（還元剤供給手段）
【図１】
0003954760.tif 000002
【図２】
0003954760.tif 000003
【図３】
0003954760.tif 000004