(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リーン又はリッチ制御が行われる内燃機関の排ガス経路に配置され、前記内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化装置であって、
金属製のハニカム構造体に、酸化触媒及びリーンＮＯｘ触媒が担持されてなる第１浄化フィルタを有する第１浄化部と、
前記第１浄化部の下流側に配置され、排ガス中のパティキュレートを捕集する第２浄化フィルタを有する第２浄化部と、を備え、
前記第１浄化部は、前記第１浄化フィルタとの間に隙間を設けて当該第１浄化フィルタを収容するように設けられた内筒と、この内筒との間に空気層が形成されるように設けられた外筒と、を備える２重構造の保持部材をさらに有し、
前記外筒の軸線方向の両端部を除く中央部には、前記両端部よりも径が大きくなるように前記外筒の外周面が外側方向に隆起することで形成された隆起部が設けられていることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項２】
前記第１浄化フィルタは、上流側に酸化触媒が担持され、且つ下流側にリーンＮＯｘ触媒が担持されていることを特徴とする請求項１記載の排ガス浄化装置。
【請求項３】
前記第２浄化フィルタは、パティキュレートフィルタに、上流側と下流側とで担持量が異なるように排ガス浄化触媒が担持されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の排ガス浄化装置。
【請求項４】
前記第２浄化フィルタは、下流側の方が上流側よりも排ガス浄化触媒の担持量が多いことを特徴とする請求項３記載の排ガス浄化装置。
【請求項５】
前記リーンＮＯｘ触媒は、アルカリ金属、及びアルカリ土類金属よりなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を含むことを特徴とする請求項１から４いずれか記載の排ガス浄化装置。
【請求項６】
前記リーンＮＯｘ触媒は、Ｋ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｃａ、及びＢａよりなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を含むことを特徴とする請求項１から５いずれか記載の排ガス浄化装置。
【請求項７】
前記ハニカム構造体は、表面にアルミナ皮膜を備えることを特徴とする請求項１から６いずれか記載の排ガス浄化装置。
【請求項８】
前記ハニカム構造体は、前記アルカリ金属又は前記アルカリ土類金属よりも、Ｍｇ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｓｒ、Ｎａ、Ｂａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓの序列において右側に位置する成分及びＡｇから選ばれる少なくとも１種よりなるＣｒ捕捉材を備えることを特徴とする請求項５記載の排ガス浄化装置。
【請求項９】
前記第１浄化部は、前記第１浄化フィルタを１個以上有することを特徴とする請求項１から８いずれか記載の排ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス浄化装置に関し、特に、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排ガスを効率良く浄化でき、且つコンパクトでレイアウト設計上有利な排ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンのような希薄燃焼が行われる内燃機関から排出される排出ガス中には、パティキュレートと呼ばれる微粒子状物質が含まれることが知られている。近年、このパティキュレートの人体への影響が懸念されていることから、例えばディーゼル車等には、パティキュレートを捕集するＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルタ）やＣＳＦ（キャタライズド・スート・フィルタ）が装備されている。
【０００３】
ＤＰＦやＣＳＦはいずれも、フィルタによりパティキュレートを捕集するものであり、捕集されたパティキュレートがフィルタ内に堆積する。パティキュレートが堆積すると、フィルタの上流側と下流側との間に圧力損失が生じる。このため、定期的あるいは連続的に、堆積したパティキュレートを除去し、フィルタを再生させる必要がある。
【０００４】
フィルタの再生方法としては、ポスト噴射を利用した方法が挙げられるが、この方法では燃費の悪化は避けられない。これに対して、フィルタの上流側に、貴金属触媒が担持された触媒担体を配置し、フィルタに堆積したパティキュレートを燃焼除去する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１の方法によれば、フィルタと触媒担体との距離を規定することにより、フィルタ再生時におけるパティキュレートの着火性を改善することができるとされている。
【０００５】
ところで、ディーゼルエンジンのような希薄燃焼が行われる内燃機関では、パティキュレートの浄化と並んで、ＮＯｘの浄化が課題となっている。希薄燃焼下では、酸化雰囲気となるため、ＮＯｘを還元浄化することが困難だからである。
【０００６】
この課題の解決に取り組んだものとして、例えば、排ガス経路にＮＯｘ吸着触媒を設け、リーン域の酸化雰囲気でＮＯｘを吸着捕捉した後、還元雰囲気としてから吸着触媒を再生する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２の方法によれば、ＮＯｘ吸着触媒を設けてリーン又はリッチ制御を行うことにより、簡単な装置構成で、燃費の悪化を伴わずに、効率良くＮＯｘを浄化できるとされている。
【特許文献１】特開２００１−９８９３６号公報
【特許文献２】特許第３１０７２９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、例えば特許文献１の方法では、フィルタの上流側に、所定の距離を設けて触媒担体を配置する必要があるため、装置が大型化してしまう。また、特許文献２の方法においても、排ガス経路中にＮＯｘ吸着触媒を配置する必要があるため、装置の大型化は避けられない。
【０００８】
従って、パティキュレートやＮＯｘを含む排ガスを効率良く浄化でき、且つコンパクトな排ガス浄化装置は、これまでのところ見出されてはいない。このため、特に、リーン又はリッチ制御が行われるディーゼルエンジン等の内燃機関において、パティキュレートやＮＯｘを含む排ガスを効率良く浄化でき、且つコンパクトな排ガス浄化装置を提供することは有益である。
【０００９】
本発明は以上のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、リーン又はリッチ制御が行われる内燃機関から排出されるパティキュレートやＮＯｘを含む排ガスを、効率良く浄化でき、且つコンパクトでレイアウト設計上有利な排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】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、リーン又はリッチ制御が行われる内燃機関の排ガス経路において、酸化触媒及びリーンＮＯｘ触媒が担持された金属製のハニカム構造体をＤＰＦの上流側に配置することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は、以下のような排ガス浄化装置を提供する。
【００１１】
（１）  リーン又はリッチ制御が行われる内燃機関の排ガス経路に配置され、前記内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化装置であって、金属製のハニカム構造体に、酸化触媒及びリーンＮＯｘ触媒が担持されてなる第１浄化フィルタを有する第１浄化部と、前記第１浄化部の下流側に配置され、排ガス中のパティキュレートを捕集する第２浄化フィルタを有する第２浄化部と、を備えることを特徴とする排ガス浄化装置。
【００１２】
（１）の排ガス浄化装置では、ハニカム構造体に、酸化触媒に加えてリーンＮＯｘ触媒をも担持させていることから、従来の排ガス浄化装置のようにリーンＮＯｘ触媒を別途設ける必要がない。このため、酸化触媒によるＨＣやＣＯの浄化効果と、リーンＮＯｘ触媒によるリーン時でのＮＯｘの吸着、リッチ時での放出、還元浄化といった浄化効果とを確保しつつ、装置をコンパクトにでき、レイアウト設計上有利である。また、リーンＮＯｘ触媒を別途設ける必要がないことから、空間速度（ＳＶ）を稼ぐこともできる。
【００１３】
（１）の排ガス浄化装置では、熱伝導性が良好な金属製のハニカム構造体を用いていることから、ハニカム構造体に担持させる酸化触媒、及びリーンＮＯｘ触媒を、効率良く活性化させることができ、排ガスを効率良く浄化できる。また、コージェライト等のセラミックフィルタと異なり、フィルタを保持する保持部材との間に、マット状の断熱材層等を設ける必要がない。このため、装置を大型化することなく、第１浄化フィルタを大容量化することができる。
【００１４】
（２）  前記第１浄化部は、前記第１浄化フィルタを収容するように設けられた内筒と、この内筒との間に空気層が形成されるように設けられた外筒と、をさらに有することを特徴とする（１）記載の排ガス浄化装置。
【００１５】
（２）の排ガス浄化装置では、第１浄化フィルタを収容する内筒と外筒とを有し、これら内筒と外筒との間に形成された空気層を有する。このため、熱伝導性が高く、外気等の影響を受けやすい金属製のハニカム構造体を用いた場合であっても、その影響を最小化できる。
【００１６】
（３）  前記第１浄化フィルタは、上流側に酸化触媒が担持され、且つ下流側にリーンＮＯｘ触媒が担持されていることを特徴とする（１）又は（２）記載の排ガス浄化装置。
【００１７】
（３）の排ガス浄化装置では、上流側のゾーンに酸化触媒が担持され、下流側のゾーンにリーンＮＯｘ触媒が担持された第１浄化フィルタが用いられる。このような第１浄化フィルタに排ガスが流入すると、リーン状態では酸化触媒の作用により、排ガス中のＮＯが酸化されてＮＯ２に変換される。次いで、ＮＯの酸化により生じたＮＯ２が下流側に担持されているリーンＮＯｘ触媒に流入することにより、リーンＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸着率が向上し、ＮＯｘを効率良く浄化できる。
【００１８】
また、上流側のゾーンに酸化触媒が担持されているため、エンジン始動直後のいわゆるコールドＨＣ、ＣＯも酸化することができ、これら有害成分も効率良く浄化できる。さらには、フィルタ再生時には、水性ガスシフト反応を促進してＨＣを改質、浄化することができる。
【００１９】
また、第１浄化フィルタの触媒担持方法として、いわゆるゾーンコート法が採用されていることから、ゾーンコートの領域を容易に変更することができる。このため、酸化触媒が担持された上流側のゾーンと、リーンＮＯｘ触媒が担持された下流側のゾーンとの割合を容易に変更することができ、触媒のレイアウト設計上有利である。なお、ゾーンコートとは、担体の所定のゾーンに触媒を担持させることをいう。
【００２０】
（４）  前記第２浄化フィルタは、パティキュレートフィルタに、上流側と下流側とで担持量が異なるように排ガス浄化触媒が担持されてなることを特徴とする（１）から（３）いずれか記載の排ガス浄化装置。
【００２１】
（４）の排ガス浄化装置では、上流側と下流側とで担持量が異なるように排ガス浄化触媒が担持された第２浄化フィルタが用いられる。このように、パティキュレートフィルタにゾーンコートを施すことにより、触媒担持により生じる圧力損失を抑制できる。また、上述の通り、ゾーンコートの割合を容易に変更でき、触媒のレイアウト設計上有利である。
【００２２】
（５）  前記第２浄化フィルタは、下流側の方が上流側よりも排ガス浄化触媒の担持量が多いことを特徴とする（４）記載の排ガス浄化装置。
【００２３】
（５）の排ガス浄化装置では、下流側の方が上流側よりも排ガス浄化触媒が多量に担持された第２浄化フィルタが用いられる。このように、下流側に多量の排ガス浄化触媒を配置した第２浄化フィルタを用いることにより、フィルタ再生時におけるパティキュレートの不完全燃焼で生じるＣＯを効率的に浄化することができる。
【００２４】
（６）  前記リーンＮＯｘ触媒は、アルカリ金属、及びアルカリ土類金属よりなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を含むことを特徴とする（１）から（５）いずれか記載の排ガス浄化装置。
【００２５】
（６）の排ガス浄化装置では、アルカリ金属、及びアルカリ土類金属よりなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を含むリーンＮＯｘ触媒が用いられる。このようなリーンＮＯｘ触媒であれば、高い耐熱性が得られるうえ、ＮＯｘを効率的に吸着できる。従って、リーン時においてはＮＯｘを効率良く捕捉し、吸着されたＮＯｘはリッチ時に放出され、還元浄化される。
【００２６】
（７）  前記リーンＮＯｘ触媒は、Ｋ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｃａ、及びＢａよりなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を含むことを特徴とする（１）から（６）いずれか記載の排ガス浄化装置。
【００２７】
（７）の排ガス浄化装置では、Ｋ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｃａ、及びＢａよりなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を含むリーンＮＯｘ触媒が用いられる。このようなリーンＮＯｘ触媒であれば、リーン又はリッチ制御により、ＮＯｘを捕捉、放出して効率的にＮＯｘを還元浄化できる。
【００２８】
（８）  前記ハニカム構造体は、表面にアルミナ皮膜を備えることを特徴とする（１）から（７）いずれか記載の排ガス浄化装置。
【００２９】
（８）の排ガス浄化装置では、表面にアルミナ皮膜を備えたハニカム構造体が用いられるため、金属製のハニカム構造体中に含まれるＣｒが、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含むリーンＮＯｘ触媒中に移動するのを抑制することができる。このため、リーンＮＯｘ触媒中に含まれるアルカリ金属又はアルカリ土類金属と、Ｃｒとの反応を抑制できる。ひいては、アルカリ金属又はアルカリ土類金属が有するＮＯｘ捕捉能力が、Ｃｒとの反応により低下するのを抑制でき、ＮＯｘを効率良く浄化することができる。
【００３０】
（９）  前記ハニカム構造体は、前記アルカリ金属又は前記アルカリ土類金属よりも、Ｍｇ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｓｒ、Ｎａ、Ｂａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓの序列において右側に位置する成分及びＡｇから選ばれる少なくとも１種よりなるＣｒ捕捉材を備えることを特徴とする（６）記載の排ガス浄化装置。
【００３１】
（９）の排ガス浄化装置では、リーンＮＯｘ触媒中に含まれるアルカリ金属又はアルカリ土類金属よりも、Ｍｇ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｓｒ、Ｎａ、Ｂａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓの序列において右側に位置する成分及びＡｇから選ばれる少なくとも１種よりなるＣｒ捕捉材を備えたハニカム構造体が用いられる。これら列記された成分は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属よりもＣｒと結合しやすい性質を有する。このため、このような成分からなるＣｒ捕捉材を備えたハニカム構造体を用いることにより、アルカリアタックを抑制することができ、アルカリ金属又はアルカリ土類金属が有するＮＯｘ捕捉能力を保持してＮＯｘを効率良く浄化することができる。
【００３２】
（１０）  前記第１浄化部は、前記第１浄化フィルタを１個以上有することを特徴とする（１）から（９）いずれか記載の排ガス浄化装置。
【００３３】
（１０）の排ガス浄化装置では、第１浄化フィルタを１個以上有する第１浄化部が用いられる。第１浄化フィルタを複数、直列に配置させることにより、排ガス浄化率をより向上させることができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、リーン又はリッチ制御が行われる内燃機関から排出されるパティキュレートやＮＯｘを含む排ガスを、効率良く浄化でき、且つコンパクトでレイアウト設計上有利な排ガス浄化装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態において「上流」及び「下流」とは、内燃機関から排出された排ガスの流れに対する「上流」及び「下流」をいうものとする。
【００３６】
＜内燃機関＞
本発明の一実施形態に係る排ガス浄化装置１を備えた内燃機関（以下、エンジンという）１００の概略構成を図１に示す。図１に示すように、排ガス浄化装置１を備えたエンジン１００は、燃焼室が形成された機関本体１０１と、機関本体１０１に接続され、燃焼室から排出された排ガスをエンジン１００の外部に導く排ガス経路を形成する排気装置１０２と、を備える。
【００３７】
排気装置１０２は、機関本体１０１のシリンダヘッド１０１ａに接続される排気マニホールド１０２ａと、排気マニホールド１０２ａに接続され排気経路を形成する排気管１０２ｂと、を備え、過給機（図示せず）があってもよい。排ガス浄化装置１は、排気マニホールド１０２ａの直下に排気管１０２ｂを介して配置される。排ガス浄化装置１は、エンジン１００から排出され、パティキュレートやＮＯｘ、ＨＣ（炭化水素）、ＣＯ等を含む排ガスを浄化する。
【００３８】
＜排ガス浄化装置＞
排ガス浄化装置１の全体構成の概略を図２に示す。図２に示すように、排ガス浄化装置１は、上流側に配置され、第１浄化フィルタ４を有する第１浄化部２と、第１浄化部２の下流側に配置され、排ガス中のパティキュレートを捕集する第２浄化フィルタ６を有する第２浄化部３と、を備える。
【００３９】
第２浄化部３は、第１浄化部２の下流側において、第１浄化部２と連続するように直列に配置される。第１浄化部２と第２浄化部３とは、内部領域が互いに連通しており、その内部を排ガスが流通する構造となっている。
【００４０】
＜第１浄化部＞
第１浄化部２の保持部材であるケーシング５の一部を切り欠いた状態の概略構成を図３に示す。図３に示すように、第１浄化部２は、金属製で多数のセルが形成されたハニカム構造体に、酸化触媒及びリーンＮＯｘ触媒が担持されてなる第１浄化フィルタ４と、円筒状に形成され、第１浄化フィルタ４を保持するケーシング５と、を有する。
【００４１】
第１浄化フィルタ４は、円柱形状で金属製のハニカム構造体に、ウォッシュコート等により、酸化触媒及びリーンＮＯｘ触媒を担持させることにより形成される。より詳しくは、第１浄化フィルタ４は、ハニカム構造体の上流側を構成するゾーンに酸化触媒が担持されてなる酸化触媒担持フィルタ４ａと、ハニカム構造体の下流側を構成するゾーンにリーンＮＯｘ触媒が担持されてなるリーンＮＯｘ触媒担持フィルタ４ｂと、からなる。このようなゾーンコート法によれば、酸化触媒担持フィルタ４ａと、リーンＮＯｘ触媒担持フィルタ４ｂとの割合を容易に変更することができ、触媒のレイアウト設計上有利である。
【００４２】
第１浄化フィルタ４を形成する際に用いられるハニカム構造体としては、例えば、金属箔からなる波板と平板のそれぞれを重ね合わせ、これをロール状に巻回して形成されたものを用いることができる。ハニカム構造体の材料としては、電気伝導性のある金属であれば特に限定されず、例えば、ステンレスやＮｉ−Ｃｒ合金等が挙げられる。
【００４３】
ハニカム構造体は、表面にアルミナ皮膜を備えた金属製のものが好ましく用いられる（図５参照）。アルミナ皮膜４１の形成方法は特に限定されず、ハニカム構造体４０中にＡｌが含まれる場合には、所定の高温下で加熱、酸化することにより形成される。このようなアルミナ皮膜４１を備えたハニカム構造体４０によれば、金属製ハニカム構造体４０中に含まれるＣｒが、アルカリ金属又はアルカリ土類金属４２を含むリーンＮＯｘ触媒４４中に移動するのを抑制することができる。このため、リーンＮＯｘ触媒４４中に含まれるアルカリ金属又はアルカリ土類金属４２と、Ｃｒとの反応（いわゆるアルカリアタック）を抑制できる。ひいては、アルカリ金属又はアルカリ土類金属４２が有するＮＯｘ捕捉能力が、アルカリアタックにより低下するのを抑制でき、ＮＯｘを効率良く浄化することができる。特に、α−アルミナ皮膜は、非常に緻密な膜で破損が生じにくいため、優れたＣｒ移動抑制効果を有する。
【００４４】
また、リーンＮＯｘ触媒に含まれるアルカリ金属又はアルカリ土類金属よりも、Ｍｇ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｓｒ、Ｎａ、Ｂａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓの序列において右側に位置する成分及びＡｇから選ばれる少なくとも１種よりなるＣｒ捕捉材を備えたハニカム構造体を用いることもできる。Ｃｒ捕捉材は、ハニカム構造体と触媒との間に層状に設けられたものでもよく、島状に分散されていてもよい。また、ハニカム構造体の内部に保持されていてもよい。上記の列記された成分は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属よりもＣｒと結合しやすい性質を有する。このため、このような成分からなるＣｒ捕捉材を備えたハニカム構造体を用いることにより、アルカリアタックを抑制することができ、アルカリ金属又はアルカリ土類金属が有するＮＯｘ捕捉能力を保持してＮＯｘを効率良く浄化することができる。
【００４５】
酸化触媒担持フィルタ４ａに担持される酸化触媒としては、特に限定されず、従来公知の酸化触媒が用いられる。具体的には、酸化触媒は、ＰＧＭ（白金族金属）、アルミナ系材料、Ｃｅ系材料、ゼオライト等から構成される。触媒金属であるＰＧＭとしては、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等が挙げられる。アルミナ系材料は、高比表面積化、耐熱性向上のために用いられ、例えば、アルミナやシリカアルミナ等が挙げられる。Ｃｅ系材料は、ＮＯｘ吸着材として作用し、例えば、セリアやジルコニアで安定化させたセリアジルコニア複合酸化物が挙げられる。ゼオライトは、ＨＣ吸着材として作用し、例えば、β型ゼオライトやＭＦＩ型ゼオライトが挙げられる。
【００４６】
例えば、高い酸化力を有するＰｔを用いることにより、排ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯを低温から燃焼除去することができる。ＮＯｘ吸着材であるセリアとＨＣ吸着材であるゼオライトとを共存させることにより、活性温度になるまでＮＯｘ及びＨＣを捕捉することができる。また、温度上昇により、ＮＯｘ及びＨＣが脱離した場合においても、Ｐｔ又はＰｄと、酸化したＨＣとがＮＯｘを還元するため、ＮＯｘ浄化性能を向上させることができる。さらには、セリアとゼオライトは、同じ触媒層において共存、即ちそれぞれが近傍に存在することとなるため、反応を促進させることが可能になる。
【００４７】
酸化触媒担持フィルタ４ａの酸化触媒層は、２層構造であってもよい。例えば、ＰＧＭ、アルミナ、セリアジルコニア複合酸化物、及びＭＦＩ型ゼオライトからなる触媒層と、ＰＧＭ、アルミナ、セリアジルコニア複合酸化物、及びβ型ゼオライトからなる触媒層との２層構造であってもよい。
【００４８】
リーンＮＯｘ触媒担持フィルタ４ｂに担持されるリーンＮＯｘ触媒としては、特に限定されず、従来公知のリーンＮＯｘ触媒が用いられる。リーンＮＯｘ触媒は、ＰＧＭ、アルミナ系材料、Ｃｅ系材料、及びゼオライト等から構成され、好ましくは、アルカリ金属、及びアルカリ土類金属よりなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を含むものが用いられる。ＰＧＭ、アルミナ系材料、Ｃｅ系材料、ゼオライト等は、上記酸化触媒で例示したものと同様のものが用いられる。
【００４９】
より好ましくは、Ｋ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｃａ、及びＢａよりなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を含むリーンＮＯｘ触媒が用いられる。このようなリーンＮＯｘ触媒であれば、リーン又はリッチ制御により、ＮＯｘを捕捉、放出してより効率的にＮＯｘを還元浄化できる。
【００５０】
酸化触媒、及びリーンＮＯｘ触媒のコートの方法としては特に限定されず、従来公知の方法が用いられる。例えば、各触媒を構成する材料を含むスラリーを作製し、このスラリー中にハニカム構造体を所定時間、浸漬させた後、引き上げて余分なスラリーを除去してから、乾燥させることにより、各触媒をハニカム構造体に担持させることができる。従って、酸化触媒担持フィルタ４ａは、酸化触媒を含むスラリー中に、ハニカム構造体の上流側を構成するゾーンを浸漬、乾燥させることにより得られる。また、リーンＮＯｘ触媒担持フィルタ４ｂは、リーンＮＯｘ触媒を含むスラリー中に、ハニカム構造体の下流側を構成するゾーンを浸漬、乾燥させることにより得られる。
【００５１】
第１浄化部２の縦断面図を図４に示す。図４に示すように、ケーシング５は、円柱状に形成された第１浄化フィルタ４の軸線方向が、排ガスの流通方向と一致するように第１浄化フィルタ４を保持する。また、ケーシング５は、第１浄化フィルタ４を収容するように設けられた内筒５１と、この内筒５１との間に空気層５３が形成されるように設けられた外筒５２と、を備える。即ち、ケーシング５は、内筒５１及び外筒５２の２重筒構造で形成される。
【００５２】
内筒５１は、円柱状に形成された第１浄化フィルタ４を収容して保持可能なように形成される。外筒５２には、外筒５２の外周面がケーシング５の外方に隆起することにより形成される隆起部５４が設けられている。隆起部５４は、外筒５２の直径が軸線方向の両端部における外筒５２の直径よりも大きくなるように形成されている。
【００５３】
このように形成された内筒５１と外筒５２とを、外筒５２が外側になるように重ね合わせると、隆起部５４と内筒５１との間に、エアギャップとなる空気層５３が形成される。内筒５１及び外筒５２を構成する材料としては特に限定されず、例えば、ステンレスやＮｉ−Ｃｒ合金等が用いられる。
【００５４】
＜第２浄化部＞
第２浄化部３は、排ガス中のパティキュレートを捕集する第２浄化フィルタ６と、円筒状に形成され、第２浄化フィルタ６を収容して保持するケーシング７と、を有する。第２浄化フィルタ６の概略構成を図６に示す。第２浄化フィルタ６は、排ガス中のパティキュレートを捕集可能なものであればよく、従来公知のパティキュレートフィルタ等を用いることができる。
【００５５】
図６に示すように、第２浄化フィルタ６としては、多孔質壁を有するウォールフロー型のフィルタを用いることができる。ウォールフロー型の他、三次元網目構造やハニカム構造で両端面が交互に目封じしてある構造であってもよい。さらには、繊維状材料を複数積層させてフェルト状に成型した構造等であってもよい。第２浄化フィルタ６の材料としては特に限定されず、例えば、コージェライト、シリコンカーバイド、ムライト、アルミナ等が挙げられる。
【００５６】
第２浄化フィルタ６は、排ガス浄化触媒が担持されていることが好ましく、上流側と下流側とで担持量が異なるように排ガス浄化触媒が担持されていることがより好ましい。さらには、下流側の方が上流側よりも排ガス浄化触媒の担持量が多いことが好ましい。排ガス浄化触媒を担持させた場合には、多孔質壁の表面に触媒層が形成される。
【００５７】
上流側よりも下流側の方に排ガス浄化触媒を多く担持させた第２浄化フィルタ６の縦断面図を、図７に模式的に示す。図７に示すように、第２浄化フィルタ６は、下流側のゾーンにおいて、上流側よりも多量に排ガス浄化触媒がコートされ、担持されている。
【００５８】
排ガス浄化触媒のコートの方法としては特に限定されず、上記酸化触媒で述べた方法と同様の方法を用いることができる。本実施形態のような、いわゆるゾーンコートは、先ず、パティキュレートフィルタ全体に所定の担持量で排ガス浄化触媒をコートして担持させた後、さらに、下流側の所定のゾーンのみに排ガス浄化触媒をコートして担持させることにより形成される。このようなゾーンコート法によれば、ゾーンコートの割合を容易に変更できるため、触媒のレイアウト設計上有利である。
【００５９】
第２浄化フィルタ６に担持される排ガス浄化触媒としては特に限定されず、従来公知の排ガス浄化触媒が用いられる。具体的には、排ガス浄化触媒は、ＰＧＭ（白金族金属）、アルミナ系材料、Ｃｅ系材料、ゼオライト等から構成され、上記酸化触媒で例示したものを用いることができる。
【００６０】
＜作用＞
先ず、エンジン１００が始動すると、エンジン１００から排ガスが排出される。この排ガス中には、ＰＭ、ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ等が含まれており、これら有害成分を含む排ガスは、排気管１０２ｂを介して排ガス浄化装置１に流入する。流入した排ガスは、第１浄化フィルタの上流側に担持された酸化触媒、下流側に担持されたリーンＮＯｘ触媒を流通し、排ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等の有害成分の浄化が行われる。次いで、さらに下流に配置された第２浄化フィルタ内に排ガスは流入し、パティキュレート捕集が行われるとともに、パティキュレートフィルタに担持されている排ガス浄化触媒の作用により、排ガス中の有害成分の浄化が行われる。
【００６１】
このように、排ガス浄化装置１によれば、内燃機関から排出された排ガス中に含まれるＰＭ、ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ等の有害成分を効率的に浄化できる。また、装置のコンパクト化ができ、レイアウト設計上有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施形態に係る排ガス浄化装置１を備えた内燃機関１００の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る排ガス浄化装置１の全体構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る第１浄化部２の一部を切り欠いた概略構成図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る第１浄化部２の縦断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る第１浄化フィルタを説明するための図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る第２浄化部３の第２浄化フィルタの概略構成図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る第２浄化フィルタを説明するための図である。
【符号の説明】
【００６３】
１    排ガス浄化装置
２    第１浄化部
３    第２浄化部
４    第１浄化フィルタ
４ａ  酸化触媒担持フィルタ
４ｂ  リーンＮＯｘ触媒担持フィルタ
５、７  ケーシング
６    第２浄化フィルタ
５１    内筒
５２    外筒
５３    空気層
１００    エンジン
【図１】
0004916981.tif 000002
【図２】
0004916981.tif 000003
【図３】
0004916981.tif 000004
【図４】
0004916981.tif 000005
【図５】
0004916981.tif 000006
【図６】
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【図７】
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