(57)【要約】【課題】触媒活性の効率を高めると共に、内燃機関から排出されるパティキュレートの堆積による圧力損失を抑制することが可能な排ガス浄化装置を提供すること。【解決手段】第１酸化触媒が担持される金属製のハニカム構造体を有する第１浄化部と、前記第１浄化部の下流側に配置され、前記排ガス経路における上流側と下流側とにおいて触媒の担持量が異なる第２酸化触媒が担持されるパティキュレートフィルタを有する第２浄化部と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
第１酸化触媒が担持された金属製のハニカム構造体を有する第１浄化部と、
前記第１浄化部の下流側に配置され、上流側と下流側とにおいて担持量が異なるように第２酸化触媒が担持されたパティキュレートフィルタを有する第２浄化部と、を備える排ガス浄化装置。
【請求項２】
前記ハニカム構造体は、保持部材に保持されており、
前記保持部材は、内筒及び外筒を有する２重構造に形成されると共に、
前記内筒と前記外筒との間には、空気層が形成される請求項１に記載の排ガス浄化装置。
【請求項３】
前記パティキュレートフィルタは、上流側が下流側よりも前記第２酸化触媒の担持量が相対的に多い請求項１または２に記載の排ガス浄化装置。
【請求項４】
前記第２酸化触媒の担持量が相対的に多い領域は、前記パティキュレートフィルタの上流側から、前記パティキュレートフィルタの軸線方向における長さの２０〜８０％の領域に形成される請求項１から３のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
【請求項５】
前記第１酸化触媒は、少なくともＰｔ、アルミナ、セリア、ゼオライトを含有する請求項１から４のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
【請求項６】
前記第１浄化部は、前記ハニカム構造体を１個以上有する請求項１から５のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
【請求項７】
前記第２酸化触媒は、少なくともＰｔ、Ｐｄ、アルミナを含有する請求項１から６のいずれかに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よく浄化する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に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（以下、ＰＭともいう）と呼ばれる粒子状物質が含まれていることが知られている。そして近年、このパティキュレートの人体への影響が懸念されており、このようなパティキュレートを含む排ガスを排出するディーゼル車には、パティキュレートを効率よく捕集する排ガス浄化装置を取り付けることが課題とされている。
【０００３】
一般に、パティキュレートを捕集する排ガス浄化装置としては、ディーゼル微粒子捕集装置（ＤＰＦ）やキャタライズドスートフィルタ（ＣＳＦ）等が用いられている。これらはいずれも、内部に収容されたフィルタによりパティキュレートを捕集するものであるが
使用に伴いフィルタ内にパティキュレートが堆積するため、定期的あるいは連続的にフィルタからパティキュレートを除去してフィルタを浄化させる必要がある。パティキュレートが堆積すると、排ガスがフィルタを通過する際に、詰まったパティキュレートにより抵抗を受け、フィルタの上流側と下流側とに圧力差が生じる、いわゆる圧力損失が生じるためである。
【０００４】
ここで、一般的なパティキュレートの除去方法としては、定期的に排気系（排ガス経路）に燃料を噴射し、噴射した燃料を酸化触媒により燃焼させ、その際に発生した燃焼熱でパティキュレートを燃焼させて除去する方法がある。しかしながら、この方法では、パティキュレートを燃焼させるために燃料を消費する必要があり、燃費が悪化するという問題がある。
【０００５】
一方、他の方法としては、フィルタの上流側に貴金属触媒を塗布した担体を配置し、フィルタに堆積するパティキュレートの着火性を改善させ、比較的低温でパティキュレートを燃焼させる方法が提案されている。しかしながら、この方法では、触媒担体とフィルタとの間の距離が短い場合には、フィルタにパティキュレートが堆積しやすくなるという問題があった。
【０００６】
これに対し、ディーゼルエンジンの排気側にケーシングを設け、その内部に排ガス中のパティキュレートを除去するフィルタを収容すると共に、フィルタの上流側に排ガス中の有害成分を酸化させる触媒担体を収容し、触媒担体とフィルタとを所定の距離に配置させた排気ガス浄化装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−９８９３６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、特許文献１に開示の排ガス浄化装置は、触媒担体とフィルタとの距離を規定したのみで、触媒を担持させる担体や担体に担持させる触媒の配置や構成に工夫が施されていなかった。これにより、パティキュレートの堆積による圧力損失の上昇を抑制することは可能となるが、同時に触媒活性の効率を高めるに到らなかった。
【０００８】
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、内燃機関から排出されるパティキュレートの堆積による圧力損失の上昇を抑制すると共に、触媒活性の効率を高めることが可能な排ガス浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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結果、触媒を担持させた金属製のハニカム構造体を上流側に配置させると共に、ハニカム構造体の下流側に担持量が異なるように酸化触媒を担持させたパティキュレートフィルタを配置させることにより、触媒活性の効率を高めると共に、パティキュレートフィルタにおける圧力損失の上昇を抑制することが可能であることを見出し、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。
【００１０】
（１）  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、第１酸化触媒が担持された金属製のハニカム構造体を有する第１浄化部と、前記第１浄化部の下流側に配置され、上流側と下流側とにおいて担持量が異なるように第２酸化触媒が担持されたパティキュレートフィルタを有する第２浄化部と、を備える排ガス浄化装置。
【００１１】
（１）の排ガス浄化装置は、第１酸化触媒が担持させた金属製のハニカム構造体を上流側に配置する。このように触媒が担持される担体を金属製のハニカム構造体とすることで、熱伝導性を向上させることが可能になる。これにより、ハニカム構造体に担持させる触媒を好適に活性化させることが可能になる。
【００１２】
また、金属製のハニカムフィルタ（ハニカム構造体）を用いるため、ハニカムフィルタとハニカムフィルタを保持する保持部材との間に、例えば、セラミックフィルタ等の使用時に必要とするマット状の断熱材層等を設ける必要がなくなるため、容量の大きなフィルタを使用することが可能になる。
【００１３】
また、パティキュレートフィルタの上流側と下流側とにおいて担持量が異なるように第２酸化触媒を担持させる。このように、パティキュレートフィルタにいわゆるゾーンコートを施すことにより、触媒担持による排ガスの圧力損失の上昇を抑制することが可能になる。なお、ゾーンコートとは、触媒の担持量を異ならせるように担体の所定の位置に触媒を被覆させることをいう。
【００１４】
（２）  前記ハニカム構造体は、保持部材に保持されており、前記保持部材は、内筒及び外筒を有する２重構造に形成されると共に、前記内筒と前記外筒との間には、空気層が形成される（１）に記載の排ガス浄化装置。
【００１５】
（２）の排ガス浄化装置は、ハニカム構造体が内筒と外筒の間に空気層の形成された２重構造の保持部材に保持される。これにより、例えば、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においても、その影響を最小化することが可能になる。
【００１６】
（３）  前記パティキュレートフィルタは、上流側が下流側よりも前記第２酸化触媒の担持量が相対的に多い（１）または（２）に記載の排ガス浄化装置。
【００１７】
（３）の排ガス浄化装置は、パティキュレートフィルタの上流側に下流側よりも第２酸化触媒を相対的に多く担持させる。このように、排ガスが最初に接触することにより排ガスの熱の影響を受けやすいパティキュレートフィルタの上流側に、第２酸化触媒を多く担持させることにより、効率よく触媒を活性化させることが可能になる。これにより、触媒活性が向上し、排ガスを効率よく浄化させることが可能になる。
【００１８】
また、パティキュレートフィルタの下流側における第２酸化触媒の担持量を上流側よりも少なくすることにより、例えば、パティキュレートフィルタの再生に用いられるヒーター等を下流側に配置した場合においても、温度上昇による第２酸化触媒の劣化の影響を抑制することが可能になる。これにより、生産コスト及びメンテナンスコストを低下させることが可能になる。
【００１９】
（４）  前記第２酸化触媒の担持量が相対的に多い領域は、前記パティキュレートフィルタの上流側から、前記パティキュレートフィルタの軸線方向における長さの２０〜８０％の領域に形成される（１）から（３）のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
【００２０】
（４）の排ガス浄化装置は、第２酸化触媒が相対的に多く担持される領域をパティキュレートフィルタの上流側から、パティキュレートフィルタの軸線方向における長さの２０〜８０％の領域に形成する。このように、第２酸化触媒が相対的に多く担持される領域をパティキュレートフィルタの上流側からパティキュレートフィルタの長さの２０〜８０％の領域に設けることにより、第２酸化触媒がパティキュレートフィルタの全体に均一になるように分散されて担持された場合よりも、排ガスの接触性、排ガスの圧力損失及び触媒劣化等による浄化性能への影響を抑制することが可能になる。
【００２１】
（５）  前記第１酸化触媒は、少なくともＰｔ、アルミナ、セリア、ゼオライトを含有する（１）から（４）のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
【００２２】
（５）の排ガス浄化装置は、第１浄化部に少なくともＰｔ、アルミナ、セリア、ゼオライトを含有する第１酸化触媒を用いる。第１酸化触媒に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可能となる。また、ＮＯＸ吸着材であるセリアと炭化水素（ＨＣ）吸着材であるゼオライトを共存させることにより、活性温度になるまでＮＯＸ及び炭化水素を吸着しておくことが可能になる。また、温度上昇により、ＮＯＸ及び炭化水素が脱離した場合においても、ＰｔまたはＰｄと酸化した炭化水素がＮＯＸを還元するため、ＮＯＸ浄化性能を向上させることが可能にある。さらに、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。
【００２３】
（６）  前記第１浄化部は、前記ハニカム構造体を１個以上有する（１）から（５）のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
【００２４】
（６）の排ガス浄化装置は、第１浄化部に１個以上のハニカム構造体を備える。ハニカム構造体を複数装着した場合には、浄化効率を向上させることが可能になる。
【００２５】
（７）  前記第２酸化触媒は、少なくともＰｔ、Ｐｄ、アルミナを含有する（１）から（６）のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
【００２６】
（７）の排ガス浄化装置は、第２浄化部に少なくともＰｔ、Ｐｄ、アルミナを含有する第２酸化触媒を用いる。アルミナ等の耐火性を有する無機酸化物をコートした上にＰｔ、Ｐｄ等の活性金属を分散させることにより、排ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯの低温酸化活性を向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、触媒活性の効率を高めると共に、内燃機関から排出されるパティキュレートの堆積による圧力損失の上昇を抑制することが可能な排ガス浄化装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
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。
【００２９】
＜内燃機関の全体構成＞
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に示す通り、本発明の一実施形態に係る排ガス浄化装置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燃焼ガスである排ガスをエンジン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。
【００３０】
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、を備える。そして、本発明の一実施形態に係る排ガス浄化装置１は、機関本体１０１に接続される排気マニホールド１０２ａの直下に排気管１０２ｂを介して配置され、エンジン１００から排出される排ガス中のＮＯＸや炭化水素（ＨＣ）を吸着／浄化すると共に、パティキュレート（ＰＭ）を浄化する。
【００３１】
＜排ガス浄化装置の全体構成＞
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、ハニカム構造体であるハニカムフィルタ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、パティキュレートフィルタ（多孔質フィルタに第２酸化触媒を塗布したもの）６を有する第２浄化部３と、を備える。
【００３２】
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と連続するように配置される。そして、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、その中を排ガスが流れる構造となっている。
【００３３】
＜第１浄化部＞
本発明の一実施形態に係る第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。また、本発明の一実施形態に係る第１浄化部２の縦断面図を図４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（図示せず）を有するハニカムフィルタ４と、円筒状に形成され、ハニカムフィルタ４を保持するケーシング５と、を有する。
【００３４】
ハニカムフィルタは、円柱形状のハニカム担体にウォッシュコート等により、第１酸化触媒を担持させることにより形成される。ハニカム担体としては、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が使用される。また、ハニカム担体の材料としては、電気伝導性のある金属であればよく、例えば、ステンレス、Ｎｉ−Ｃｒ合金等が挙げられる。
【００３５】
ハニカムフィルタに担持される第１酸化触媒を構成する触媒成分としては、Ｐｔ、Ｐｄ、アルミナ、シリカアルミナ、ＮＯＸ吸着材、ＨＣ吸着材が挙げられる。ＮＯＸ吸着材としては、例えば、セリアやジルコニアで安定させたセリアジルコニア複合酸化物が挙げられる。また、ＨＣ吸着材としては、例えば、β型ゼオライトやＭＦＩ型ゼオライトが挙げられる。
【００３６】
なお、本実施形態における第１酸化触媒による触媒層は、ＭＦＩ型ゼオライトとセリアジルコニア複合酸化物から成る触媒層と、β型ゼオライトとセリアジルコニア複合酸化物から成る触媒層の二層の触媒層を備える。
【００３７】
第１酸化触媒のコートの方法としては、第１酸化触媒材料によりスラリーを作製し、このスラリーをハニカムフィルタに浸すと共に、余分なスラリーを除去した後、乾燥／焼成させる、一般的なコート方法が用いられる。
【００３８】
図４に示すように、ケーシング５は、円柱状に形成されたハニカムフィルタ４の軸線方向が排ガスの流れ方向になるように、ハニカムフィルタ４を保持する。また、ケーシング５は、ハニカムフィルタ４を保持する内筒５１と、内筒５１を覆うように内筒５１の外側に配置される外筒５２と、を備える。すなわち、ケーシング５は、内筒５１及び外筒５２の２層構造になるように形成される。
【００３９】
内筒５１は、円柱状に形成されたハニカムフィルタ４を保持可能な円筒形状に形成されている。外筒５２には、外筒５２の外周面がケーシング５の外側方向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。
【００４０】
このように形成された内筒５１と外筒５２とを外筒５２が外層になるように重ね合わせると、隆起部５４と内筒５１とにより、空気層であるエアギャップ５３が構成される。ケーシング５を構成する材料としては、例えば、ステンレス、Ｎｉ−Ｃｒ合金等が挙げられる。
【００４１】
＜第２浄化部＞
本発明の一実施形態に係る第２浄化部３のパティキュレートフィルタ６の概略構成を図５に示す。また、本発明の一実施形態に係るパティキュレートフィルタ６に担持される触媒担持の概略構成を図６に示す。第２浄化部３は、パティキュレータを浄化するパティキュレートフィルタ６と、円筒状に形成され、パティキュレートフィルタ６を保持するケーシング７と、を有する。
【００４２】
図５に示すように、パティキュレートフィルタ６は、ウォールフロー型のフィルタが用いられ、多孔質壁と触媒コート層とを有する。触媒コート層は、第２酸化触媒により構成されており、多孔質壁の表面上に形成される。
【００４３】
多孔質壁の構造としては、本実施形態のようにウォールフロー型であってもよく、例えば、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。更には、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。
【００４４】
パティキュレートフィルタ６の材料としては、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。
【００４５】
パティキュレートフィルタ６に担持される第２酸化触媒の触媒成分としては、例えば、Ｐｔ、Ｐｄ、アルミナ、シリカアルミナ、ＨＣ吸着材が挙げられる。ＨＣ吸着材としては、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】
図６に示すように、パティキュレートフィルタ６は、触媒の担持量が上流側と下流側において異なるように第２酸化触媒がコートされる。例えば、Ｐｔの担持量が相対的に多い第２酸化触媒を上流側にさらにコートすることにより、下流側における第２酸化触媒のＰｔの担持量を相対的に少なくするゾーンコートが施される。Ｐｔの担持量が相対的に多く塗布される上流側の領域としては、パティキュレートフィルタ６の軸線方向における長さの２０〜８０％の領域が好ましい。
【００４７】
第２酸化触媒のコートの方法としては、第１酸化触媒と同様の方法を用いることができる。また、触媒の担持量の異なる第２酸化触媒が上流側と下流側とに塗布される、いわゆるゾーンコートは、まず、全体にＰｔの担持量が相対的に少ない第２酸化触媒を塗布し、乾燥させた後、さらに触媒を所定の濃度に調節したＰｔの担持量が相対的に多い第２酸化触媒を所定の範囲に塗布し、乾燥させることにより形成される。
【００４８】
＜本発明による排ガス浄化装置の作用＞
次に、本発明の排ガス浄化装置の作用について図７及び図８を用いて説明する。図７は、ＮＯＸ及び炭化水素（ＨＣ）の吸着／浄化を示す概略図である。図８は、ＮＯＸ及び炭化水素の反応状態を示す概略図である。
【００４９】
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、炭化水素、ＰＭ、ＮＯＸ等が含有されており、これらは排気管１０２ｂを介して排ガス浄化装置１に流通される。図７に示すように、排ガス浄化装置１の上流側に配置される第１浄化部２のハニカムフィルタ４には、第１触媒層４１及び第２触媒層４２に炭化水素吸着材（例えば、ＭＦＩゼオライト、βゼオライト）及びＮＯＸ吸着材（例えば、ＣｅＺｒＯｘ）それぞれが担持されており、排ガス中に含有する炭化水素及びＮＯＸの一部は、ここで一時的に炭化水素吸着材及びＮＯＸ吸着材に吸着されていく。
【００５０】
時間が経過するにつれて、エンジン１００から排出される排ガスが昇温すると、炭化水素吸着材は、炭化水素を吸着するよりも炭化水素を脱離するようになり、炭化水素吸着材に吸着される炭化水素の量よりも、炭化水素吸着材から脱離する炭化水素の量が徐々に多くなる。同様に、ＮＯＸ吸着材は、ＮＯＸを吸着するよりもＮＯＸを脱離するようになり、ＮＯＸ吸着材に吸着されるＮＯＸの量よりも、ＮＯＸ吸着材から脱離するＮＯＸの量が徐々に多くなる。
【００５１】
炭化水素吸着材から脱離した炭化水素は、図８に示すように、第１酸化触媒（例えば、Ｐｔ、Ａｌ２Ｏ３）と接触すると共に、ＮＯＸ吸着材から脱離したＮＯＸと接触し、ＮＯＸを還元する。そして、炭化水素は、第１酸化触媒と接触したことにより燃焼される。このとき、炭化水素吸着材とＮＯＸ吸着材とは、同じ触媒層に担持され、近傍に存在することとなるため、ＮＯＸと炭化水素の反応が促進されると共に、ＮＯＸの浄化性能が向上する。
【００５２】
第１酸化触媒の燃焼により発生した燃焼熱は、熱伝導性の優れる金属製のハニカムフィルタ４により周囲に拡散し、伝導させる。さらに、発生した燃焼熱は、第１浄化部２の下流側に設けられる第２浄化部３にも第２浄化部３の上流側から伝導し、第２酸化触媒を昇温させる。なお、ハニカムフィルタ４は２層構造のケーシング５により保持されているため、外気の影響を受け難く、発生した燃焼熱は、その熱を好適に伝導させる。
【００５３】
また、第１浄化部２のハニカムフィルタ４に吸着されなかった炭化水素及びＮＯＸは、第２浄化部３に流通される。ここで、炭化水素は、第２浄化部３のパティキュレートフィルタ６の触媒層に担持された第２酸化触媒（例えば、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｌ２Ｏ３）と接触すると共に、ＮＯＸと接触し、ＮＯＸを還元する。そして、炭化水素は、第２酸化触媒と接触したことにより燃焼される。
【００５４】
ここで、パティキュレートフィルタ６は、排ガスが最初に接触することにより排ガスの熱の影響を受けやすい上流側に、Ｐｔ等の酸化触媒が多く担持されたゾーンコートを施すことにより、効率よく触媒を活性化させることが可能になると共に、圧力損失の上昇を抑制することが可能になる。これにより、排ガスを効率よく浄化させることが可能になる。
【実施例】
【００５５】
次に、本発明を実施例に基づいてさらに説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５６】
＜ハニカムフィルタ＞
ハニカムフィルタとして、ステンレス製のハニカム担体を準備した。ハニカム担体に担持される第１酸化触媒として、Ｐｔ、アルミナ、シリカアルミナ、セリアジルコニア複合酸化物（ＣｅＺｒＯｘ）、β型ゼオライト及びＺＳＭ−５型ゼオライトを準備した。ハニカムフィルタは、β型ゼオライト及びＰｔ、アルミナ、シリカアルミナ、セリアジルコニア複合酸化物（ＣｅＺｒＯｘ）と、ＺＳＭ−５型ゼオライト及びＰｔ、アルミナ、シリカアルミナ、セリアジルコニア複合酸化物（ＣｅＺｒＯｘ）と、が含有する２層の触媒層を構成した。
【００５７】
＜パティキュレートフィルタ＞
パティキュレートフィルタとして、Ｌ１５２．４ｍｍ（長さ）×φ１４３．８ｍｍ（直径）のウォールフロー型シリコンカーバイド製のＤＰＦを準備した。パティキュレートフィルタに担持される第２酸化触媒として、Ｐｔ、Ｐｄ、アルミナ、シリカアルミナ、β型ゼオライト及びＺＳＭ−５型ゼオライトを準備した。
【００５８】
＜実施例１＞
第２酸化触媒からなるスラリーにパティキュレートフィルタを浸し、余分なスラリーを取り除き乾燥、焼成させた後、パティキュレートフィルタの上流側から８０％の位置まで第２酸化触媒を被覆させ、乾燥及び焼成させた。このようにして、ゾーンコート割合が８０％のパティキュレートフィルタを準備した。パティキュレートフィルタは、ゾーンコート部（第２酸化触媒の担持量が相対的に高い部分）におけるＰｔ量が２．２５ｇ／ｌ、非ゾーンコート部（第２酸化触媒の担持量が相対的に低い部分）におけるＰｔ量が１．００ｇ／ｌ、総Ｐｔ量が２．００ｇ／ｌであった。上記のハニカムフィルタ及びこのパティキュレートフィルタをそれぞれ、上流側及び下流側に配置した排ガス浄化装置を準備した。
【００５９】
この排ガス浄化装置に、エンジン回転数２０００ｒｐｍの一定条件で、ディーゼルエンジンへの負荷を変化させることにより排ガス温度を変化させ、ＨＣライトオフＴ５０温度を測定した。なお、ＨＣライトオフＴ５０温度とは、ＨＣの浄化効率が５０％を示すときの排ガス温度をいう。
【００６０】
＜実施例２＞
実施例１と同様の方法でゾーンコート割合が６６．７％のパティキュレートフィルタを準備した。パティキュレートフィルタは、ゾーンコート部におけるＰｔ量が２．５０ｇ／ｌ、非ゾーンコート部におけるＰｔ量が１．００ｇ／ｌ、総Ｐｔ量が２．００ｇ／ｌであった。上記のハニカムフィルタ及びこのパティキュレートフィルタをそれぞれ、上流側及び下流側に配置した排ガス浄化装置を準備した。この排ガス浄化装置について、実施例１と同様の操作を行った。
【００６１】
＜実施例３＞
実施例１と同様の方法でゾーンコート割合が５０％のパティキュレートフィルタを準備した。パティキュレートフィルタは、ゾーンコート部におけるＰｔ量が３．００ｇ／ｌ、非ゾーンコート部におけるＰｔ量が１．００ｇ／ｌ、総Ｐｔ量が２．００ｇ／ｌであった。上記のハニカムフィルタ及びこのパティキュレートフィルタをそれぞれ、上流側及び下流側に配置した排ガス浄化装置を準備した。この排ガス浄化装置について、実施例１と同様の操作を行った。
【００６２】
＜実施例４＞
実施例１と同様の方法でゾーンコート割合が３３．３％のパティキュレートフィルタを準備した。パティキュレートフィルタは、ゾーンコート部におけるＰｔ量が４．１０ｇ／ｌ、非ゾーンコート部におけるＰｔ量が１．００ｇ／ｌ、総Ｐｔ量が２．０３ｇ／ｌであった。上記のハニカムフィルタ及びこのパティキュレートフィルタをそれぞれ、上流側及び下流側に配置した排ガス浄化装置を準備した。この排ガス浄化装置について、実施例１と同様の操作を行った。
【００６３】
＜実施例５＞
実施例１と同様の方法でゾーンコート割合が２０．０％のパティキュレートフィルタを準備した。パティキュレートフィルタは、ゾーンコート部におけるＰｔ量が６．００ｇ／ｌ、非ゾーンコート部におけるＰｔ量が１．００ｇ／ｌ、総Ｐｔ量が２．００ｇ／ｌであった。上記のハニカムフィルタ及びこのパティキュレートフィルタをそれぞれ、上流側及び下流側に配置した排ガス浄化装置を準備した。この排ガス浄化装置について、実施例１と同様の操作を行った。
【００６４】
＜実施例６＞
実施例１と同様の方法でゾーンコート割合が１０．０％のパティキュレートフィルタを準備した。パティキュレートフィルタは、ゾーンコート部におけるＰｔ量が１１．００ｇ／ｌ、非ゾーンコート部におけるＰｔ量が１．００ｇ／ｌ、総Ｐｔ量が２．００ｇ／ｌであった。上記のハニカムフィルタ及びこのパティキュレートフィルタをそれぞれ、上流側及び下流側に配置した排ガス浄化装置を準備した。この排ガス浄化装置について、実施例１と同様の操作を行った。
【００６５】
＜比較例１＞
ゾーンコート割合が１００％のパティキュレートフィルタを配置した排ガス浄化装置を準備した。パティキュレートフィルタは、総Ｐｔ量を２．００ｇ／ｌとした。上記のハニカムフィルタ及びこのパティキュレートフィルタをそれぞれ、上流側及び下流側に配置した排ガス浄化装置を準備した。この排ガス浄化装置について、実施例１と同様の操作を行った。
【００６６】
実施例及び比較例のゾーンコート部及び非ゾーンコート部におけるＰｔ量の関係を表１に示す。また、実施例及び比較例により得られたゾーンコートの割合（％）に対するＨＣライトオフＴ５０温度（℃）をプロットした図を図９に示す。
【００６７】
【表１】
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【００６８】
図９に示すように、パティキュレートフィルタに担持させる触媒のゾーンコート部分の割合をパティキュレートフィルタの長さに対して８０％以下に設定することにより、排ガスが接触しやすい上流部分に活性金属を多く含む触媒を配置することが可能となり、触媒と排ガスの浄化効率が高まり、ＨＣ低温浄化性能が向上した。
【００６９】
また、ゾーンコート割合が８０％よりも高くなると、均一にコートしたものと性能差が小さくなり、ＤＰＦ再生時の後端部における温度上昇による触媒劣化を考慮するとゾーンコートの効果が小さいことが分かる。
【００７０】
一方、ゾーンコート割合が２０％よりも低くなると、均一にコートした場合と比較してＨＣ低温浄化性能の向上は見られるが、活性金属の濃度が高く金属粒子間距離も短くなるためシンタリングによる粒子成長が促進されると共に、排ガスとの接触確率も低くなるため、性能の悪化が懸念される。さらに、ゾーンコートの生産時において、触媒の製造管理がタイトとなり、性能バラツキの悪化が懸念される。
【００７１】
次に、実施例５及び比較例１で使用した排ガス浄化装置を準備した。それぞれの排ガス浄化装置に流量３００ｍ３／ｈｒのＡｉｒを流通させた。排ガス浄化装置の上流側と下流側に圧力計をセットし、排ガス浄化装置の上流側と下流側の圧力差（圧力損失）を測定した。ゾーンコート割合が２０％である実施例５の排ガス浄化装置では、圧力が２．０６ｋＰａであった。また、ゾーンコートの割合が１００％である比較例１の排ガス浄化装置では、圧力が２．５６ｋＰａであった。これにより、ゾーンコート割合が２０％である実施例５にかかる排ガス浄化装置の方が、ゾーンコート割合が１００％である比較例１にかかる排ガス浄化装置よりも圧力損失が小さいことが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【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のケーシング５の一部を切り欠いた状態の概略構成図である。
【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２浄化部３のパティキュレートフィルタの概略構成図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るパティキュレートフィルタに担持される触媒濃度の概略構成図である。
【図７】ＮＯＸ及び炭化水素（ＨＣ）の吸着／浄化を示す概略図である。
【図８】ＮＯＸ及び炭化水素（ＨＣ）の反応状態を示す概略図である。
【図９】実施例及び比較例により得られたゾーンコートの割合（％）とＣＯライトオフ温度（℃）との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１    排ガス浄化装置
２    第１浄化部
３    第２浄化部
４    ハニカムフィルタ
５、７    ケーシング
６    パティキュレートフィルタ
５１    内筒
５２    外筒
５３    エアギャップ
１００    エンジン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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