排気ガス浄化装置
【課題】酸化触媒７やパティキュレートフィルタ８から剥離する酸化用触媒金属によってＮＯｘ選択還元式触媒９の浄化効率が低下することを抑制する。
【解決手段】還元剤供給手段５と選択還元式ＮＯｘ触媒９との間の排気ガスが接触する部分の少なくとも一部に、又は選択還元式ＮＯｘ触媒９における排気ガス流れの上流側部位に、アルカリ金属、アルカリ土類金属、硫黄及び燐より選ばれる少なくとも一種よりなる補剤を担持する。
【解決手段】還元剤供給手段５と選択還元式ＮＯｘ触媒９との間の排気ガスが接触する部分の少なくとも一部に、又は選択還元式ＮＯｘ触媒９における排気ガス流れの上流側部位に、アルカリ金属、アルカリ土類金属、硫黄及び燐より選ばれる少なくとも一種よりなる補剤を担持する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
希薄燃焼式エンジンの排気ガスにはＮＯｘ（窒素酸化物）が多く含まれており、これを浄化する触媒が排気ガス通路に配設されている。代表的なＮＯｘ浄化触媒としては、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒とＮＯｘ選択還元式触媒（ＳＣＲ触媒）とが知られている。前者は、排気ガス雰囲気がＡ／ＦリーンであるときにＮＯｘをアルカリ土類金属等のＮＯｘ吸蔵材に吸蔵させ、その吸蔵が飽和する状態になったときにエンジンの燃料噴射制御によりエンジンからのＨＣ（炭化水素）排出量を増大させて排気ガス雰囲気をＡ／Ｆリッチにすることにより、ＮＯｘ吸蔵材からＮＯｘを放出させて還元浄化する。
【０００３】
一方、後者（ＮＯｘ選択還元式触媒）は、古くから脱硝触媒方式として知られ、ほぼ常時、還元剤を排気ガス中に供給し、ＴｉＯ２やＶ２Ｏ３等の遷移金属酸化物触媒によってＮＯｘを還元する。例えば、特許文献１には、ＮＨ３を還元剤とする排煙脱硝触媒に関し、半水石膏を主たる原料として、これに水酸化カルシウム又は酸化カルシウムを添加し、水を加えて硬化させた後、焼成して得られた多孔性物質を硫酸溶液と接触させ、次いで卑金属系遷移金属塩を担持させて触媒を得ることが記載されている。
【０００４】
自動車の場合は、上記ＮＯｘ選択還元式触媒の還元剤としては一般に尿素水が用いられ、この尿素水が加水分解されて生成するＮＨ３を利用してＮＯｘが還元されている。また、希薄燃焼式エンジンでは、その排気ガスにはパティキュレートが含まれるため、これを捕集するフィルタを排気ガス通路に配設し、さらに、フィルタよりも上流側に酸化触媒を設けること、或いはフィルタに酸化触媒成分を担持することがなされている。これは、フィルタにパティキュレートが堆積して目詰まり状態になったときの該フィルタの再生を容易にするためである。すなわち、エンジンの燃料噴射制御によってＨＣ排出量を増やし、酸化触媒でＨＣが酸化浄化されるときの反応熱を利用してフィルタ温度を高め、パティキュレートの着火燃焼を促進するというものである。その場合、ＮＯｘ選択還元式触媒は、パティキュレートの堆積による触媒機能の低下を防止するために、フィルタよりも下流側に配置されている。
【０００５】
例えば、特許文献２には、ディーゼルエンジンの排気ガス通路に、酸化触媒、パティキュレートフィルタ、還元剤供給手段（尿素水噴射ノズル）、ミキサ、ＮＯｘ選択還元式触媒、及びアンモニア酸化触媒を、排気ガス流れの上流側から下流側に向かって順に配設した排気浄化装置が記載されている。ミキサは、還元剤供給手段から供給された尿素還元剤と排気ガスとのミキシングを促進するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５３−１２７９１号公報
【特許文献２】特開２００９−２４６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記酸化触媒やパティキュレートフィルタには、酸化用触媒金属、例えばＰｔが設けられている。この酸化用触媒金属は、アルミナ粒子等のサポート材に担持させた状態でバインダ材によって触媒担体やフィルタに固着されているが、長期にわたる使用中に極少量ではあるが、触媒担体やフィルタから剥離することがある。酸化触媒やフィルタは、振動（例えば自動車の走行振動）が加わるだけでなく、排気ガスの熱等による膨張及び収縮を繰り返すためである。
【０００８】
そして、剥離した酸化用触媒金属が、排気ガス流によって運ばれて、還元剤供給手段より下流側の排気管内壁面やミキサ等に付着し、さらにはＮＯｘ選択還元式触媒に付着した場合、還元剤供給手段から供給される還元剤が、上記剥離した酸化用触媒金属によって酸化され、ＮＯｘ選択還元式触媒でのＮＯｘの還元に有効に利用されなくなる。すなわち、ＮＯｘ選択還元式触媒によるＮＯｘ浄化効率が低下する。
【０００９】
上記問題は、パティキュレートフィルタが排気ガス通路に設けられているケースだけでなく、酸化触媒と還元剤供給手段とＮＯｘ選択還元式触媒とが上流側から順に配設されているケース一般において発生する。
【００１０】
そこで、本発明は、上記剥離する酸化用触媒金属によってＮＯｘ選択還元式触媒の浄化効率が低下することを抑制する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するために、酸化触媒等から剥離した酸化用触媒金属による還元剤の酸化を抑制するようにした。以下、具体的に説明する。
【００１２】
本発明は、エンジンの排気ガス通路に、排気ガス成分を酸化させる酸化用触媒金属を有する触媒と、ＮＯｘ浄化用の還元剤を排気ガス通路に供給する還元剤供給手段と、その還元剤によって排気ガス中のＮＯｘを還元する選択還元式ＮＯｘ触媒とが、排気ガス流れの上流側から順に配設されている排気ガス浄化装置において、
上記還元剤供給手段と選択還元式ＮＯｘ触媒との間の排気ガスが接触する部分の少なくとも一部に、又は上記選択還元式ＮＯｘ触媒における排気ガス流れの上流側部位に、アルカリ金属、アルカリ土類金属、硫黄及び燐より選ばれる少なくとも一種よりなる補剤が担持されていることを特徴とする。
【００１３】
すなわち、Ｐｔに代表される酸化触媒用金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、硫黄、或いは燐が触媒毒となり、その被毒によって活性サイトが消失し、触媒活性が著しく弱められる。従って、本発明の場合、上記補剤が担持されている部位では、上記酸化用触媒金属が触媒から剥離して付着しても、その酸化用触媒金属の酸化活性が上記補剤によって弱められる。その結果、還元剤供給手段から供給される還元剤が上記剥離した酸化用触媒金属によって酸化されてしまうことが避けられる。よって、還元剤供給手段から供給される還元剤が選択還元式ＮＯｘ触媒に有効に利用され、ＮＯｘ浄化効率の低下防止に有利になる。
【００１４】
ここに、排気ガス成分を酸化させる酸化用触媒金属を有する触媒としては、排気ガス中のＨＣやＣＯを酸化する一般の酸化触媒（三元触媒であってもよい）の他、パティキュレートフィルタの上流側に設けられる酸化触媒（所謂ＤＯＣ）、或いはパティキュレートフィルタに担持された触媒であってもよい。
【００１５】
好ましい実施形態では、上記還元剤供給手段と選択還元式ＮＯｘ触媒との間に、該還元剤供給手段より供給される還元剤を上記排気ガス通路内において拡散させるミキサが設けられ、上記補剤は、上記ミキサにおける排気ガス流れの上流側を向いた面に担持されていることを特徴とする。
【００１６】
すなわち、上記ミキサの排気ガス流れの上流側を向いた面は排気ガスが接触し易い部分であるから、上記触媒から酸化用触媒金属が剥離したとき、その酸化用触媒金属は排気ガス流によって運ばれて上記面に付着し易い。その場合、ミキサの上記面に上記補剤が担持されているから、補剤によって上記酸化用触媒金属の酸化活性を確実に低下させる上で有利になる。
【００１７】
また、別の好ましい実施形態では、上記選択還元式ＮＯｘ触媒は、担体と、該担体に担持されたＮＯｘ浄化用触媒成分とを備え、上記補剤は、上記担体における排気ガス流れの上流側部位に担持されていることを特徴とする。上流側部位は、排ガス流れ方向に延びる担体全長の中央より上流側を意味する。好ましい上流側部位は、担体上流端から担体全長の１／５程度の範囲であり、１／３の範囲或いは１／１０の範囲としてもよい。この場合、上記ＮＯｘ浄化用触媒成分は、上記担体に排気ガス流れ方向の全長にわたって担持する（上記上流側部位には補剤と共にＮＯｘ浄化用触媒成分が担持される）ようにしても、或いは上記担体の上記補剤の担持部分よりも排気ガス流れの下流側のみに担持するようにしてもよい。
【００１８】
そうして、上記選択還元式ＮＯｘ触媒における担体の上流側部位は、排気ガスが接触し易い部分であるから、上記触媒から酸化用触媒金属が剥離したとき、その酸化用触媒金属は排気ガス流で運ばれて上記上流側部位に付着し易い。そして、この上流側部位に上記補剤が担持されているから、補剤によって上記酸化用触媒金属の酸化活性を確実に低下させる上で有利になる。
【００１９】
上記選択還元式ＮＯｘ触媒の担体は、該触媒の排気ガス流れ方向の全長にわたって一体になった一体型担体であっても、上流側部分が分離された分割型担体であってもよい。分割型担体である場合は、上流側担体に上記補剤をＮＯｘ浄化用触媒成分と共に担持することができ、或いは上流側担体のさらに上流側部位のみに上記補剤をＮＯｘ浄化用触媒成分と共に担持することができ、或いはその上流側部位には上記補剤のみを担持し、それよりも下流側部位にＮＯｘ浄化用触媒成分を担持することができる。
【００２０】
さらには、上記選択還元式ＮＯｘ触媒とは別に、該選択還元式ＮＯｘ触媒よりも上流側に排気ガス流路を有する担体を設け、該担体に上記補剤を担持するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように本発明によれば、エンジンの排気ガス通路に、酸化用触媒金属を含有する触媒と、選択還元式ＮＯｘ触媒用の還元剤供給手段と、選択還元式ＮＯｘ触媒とが、排気ガス流れの上流側から順に配設されている排気ガス浄化装置において、上記還元剤供給手段と選択還元式ＮＯｘ触媒との間の排気ガスが接触する部分の少なくとも一部に、又は上記選択還元式ＮＯｘ触媒における排気ガス流れの上流側部位に、アルカリ金属、アルカリ土類金属、硫黄及び燐より選ばれる少なくとも一種よりなる補剤が担持されているから、還元剤供給手段から供給される還元剤が、上記触媒から剥離する酸化用触媒金属によって酸化されることを抑制することができ、選択還元式ＮＯｘ触媒によるＮＯｘ浄化効率が低下することを防止する上で有利になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る排気ガス浄化装置を示す図である。
【図２】ミキサの正面図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】補剤を担持した一体型選択還元式ＮＯｘ触媒の側面図である。
【図５】補剤を担持した選択還元式ＮＯｘ触媒の一部を示す断面図である。
【図６】補剤を担持した分割型選択還元式ＮＯｘ触媒の側面図である。
【図７】選択還元式ＮＯｘ触媒の上流側部位に補剤を担持するケースにおいて、各種補剤がＮＯｘ浄化率に与える影響をみたグラフ図である。
【図８】ミキサに補剤を担持するケースにおいて、補剤の有無がＮＯｘ浄化率に与える影響をみたグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２４】
図１は本発明に係るエンジンの排気ガス浄化装置の構成の一例を示す。同図において、１はエンジン、２はその排気ガス通路である。この排気ガス通路２に、パティキュレート捕集装置３とＮＯｘ浄化装置４とが、前者が排気ガス流れの上流側に、後者が下流側になるように配設されている。パティキュレート捕集装置３とＮＯｘ浄化装置４との間には、ＮＯｘ浄化装置４に還元剤を供給する還元剤供給手段５が設けられ、さらに、その下流側には還元剤供給手段５より供給される還元剤を排気ガス通路２内において拡散させるミキサ６が設けられている。
【００２５】
パティキュレート捕集装置３は、酸化触媒７とパティキュレート捕集用のフィルタ８とを、前者が上流側に、後者が下流側になるように配置したものである。ＮＯｘ浄化装置４は、選択還元式ＮＯｘ触媒９と、該選択還元式ＮＯｘ触媒９を通り抜けるアンモニアを酸化させて大気中への排出を防止するアンモニア酸化触媒１１とを、前者が上流側に、後者が下流側になるように配置したものである。還元剤供給手段５は、還元剤として尿素水を貯留したタンク１２と、該タンク１２から延設された還元剤供給管１３とを備えてなり、該供給管１３の先端の還元剤供給ノズルが排気ガス通路２に臨んでいる。
【００２６】
従って、排気ガス通路２には、酸化触媒７、フィルタ８、還元剤供給手段５の還元剤供給ノズル１３、ミキサ６、選択還元式ＮＯｘ触媒９及びアンモニア酸化触媒１１が、排気ガス流れの上流側から順に配設されている。
【００２７】
酸化触媒７は、排気ガス中のＨＣ（未燃燃料）及びＣＯを酸化浄化するとともに、フィルタ８に堆積したパティキュレートを燃焼して該フィルタ８を再生するための昇温手段として働く。すなわち、フィルタ８のパティキュレート堆積量が所定値を越えたときに、エンジンの膨張行程後半でのエンジンへの燃料噴射や、排気ガス通路２への燃料噴射によって、酸化触媒７に燃料由来の炭化水素を供給して触媒燃焼させ、その反応熱によってフィルタ８を加熱する。これにより、フィルタ８でのパティキュレートの燃焼が促進され、該フィルタ８を再生することができる。そのために、酸化触媒７は、活性アルミナにＰｔ等の酸化用触媒金属を担持させてなる触媒金属成分、酸素吸蔵放出材等をハニカム担体に担持させて構成されている。フィルタ８にもパティキュレート燃焼のためにＰｔ触媒成分等が設けられている。
【００２８】
そうして、本発明の特徴とするところは、上記酸化触媒７やパティキュレートフィルタ８から、振動、膨張収縮、経年劣化等によってわずかに剥離する酸化用触媒金属に対策した点にある。すなわち、その剥離した酸化用触媒金属が、還元剤供給手段５より下流側のミキサ６や選択還元式ＮＯｘ触媒９、或いは排気ガス通路壁面等に付着し、該酸化用触媒金属が触媒となって、還元剤供給手段５から供給される還元剤が酸化され、選択還元式ＮＯｘ触媒９でのＮＯｘ浄化に有効に利用されなくなることを防止する。そのために、還元剤供給手段５より下流側の、上記剥離した酸化用触媒金属が付着する部位に該酸化用触媒金属の酸化活性を抑制する補剤を予め担持させておくものである。
【００２９】
上記補剤は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、硫黄及び燐より選ばれる少なくとも一種である。補剤の担持場所として好ましいのは、上述のミキサ６や選択還元式ＮＯｘ触媒９の上流側部位であり、排気ガス通路壁面に担持させてもよい。以下、具体例で説明する。
【００３０】
上記補剤の担持に好ましいミキサ６は、図２に示すように、排気ガス通路２を横断するように設けられたプレート材よりなり、該プレート材の一部、図例では断面円形の排気ガス通路に対応する４ヶ所の四半円部分１５が下流側に切り起こされることにより、排気ガス流れを乱す開口１６が形成されている。従って、図３に矢印で示したように、排気ガス通路２を上流から流れてきた排気ガスは、ミキサ６に衝突して開口１６を通過することにより、排気ガスの流れが乱れ、その結果、上流で排気ガス中に噴射された尿素水と排気ガスとが攪拌されて尿素水が排気ガス通路内に拡散する。
【００３１】
そうして、上記補剤は、ミキサ６における排気ガス流れの上流側を向いた面に担持する。具体的には、４ヶ所の四半円部分１５、並びにそれらの境界部分の上流側を向いた面に補剤担持層１７を形成し、そこに上記アルカリ金属等の補剤を担持する。この場合、Ａｌを含むフェライト形ステンレス鋼によってミキサ６を形成し、熱処理によって上記上流側を向いた面にＡｌ酸化物ウィスカを成長させて固定層を形成し、該固定層にアルミナゾル等をコーティングして補剤担持層１７を形成し、これにアルカリ金属等の補剤溶液を含浸担持すればよい。
【００３２】
図４及び図５は選択還元式ＮＯｘ触媒９のハニカム担体の上流側部位に補剤担持部１８を設ける例を示す。図５の例は、ハニカム担体２１の全長にわたってＮＯｘ浄化用触媒成分を含有する触媒層２３を形成し、該触媒層２３における担体上流端から担体全長の１／５の範囲はＮＯｘ浄化用触媒成分と共に補剤を含有する補剤含有触媒層２４としている。同図の符号２２はハニカム担体１のセル通路である。同図に示すように、補剤含有触媒層２４は、セル通路２２の内壁面に形成するだけでなく、ハニカム担体１の上流側端面２５を覆うように形成する。
【００３３】
上述の如く選択還元式ＮＯｘ触媒９のハニカム担体の上流側部位に補剤担持部１８を設ける場合、その補剤担持部１８には上記補剤のみを担持し、それよりも下流側を、ＮＯｘ浄化用触媒成分のみを含有する触媒層としてもよい。
【００３４】
図６は、上記選択還元式ＮＯｘ触媒９を、上流側担体にＮＯｘ浄化用触媒成分を担持してなる上流側触媒部９ａと、下流側担体にＮＯｘ浄化用触媒成分を担持してなる下流側触媒部９ｂとに分割したケースである。このケースでは、上流側担体のさらに上流側部位に図４及び図５の例と同様の補剤担持部１８を設ける。この場合も、上流側担体の上流側部位には、補剤をＮＯｘ浄化用触媒成分と共に担持するようにしても、或いは補剤のみを担持するようにしてもよい。
【００３５】
＜ＮＯｘ浄化性能評価（補剤の効果）＞
−評価試験１−
図４に示すように選択還元式ＮＯｘ触媒９のハニカム担体の上流側部位に補剤担持部１８を設けるケースにおいて、補剤の有無及び補剤の種類が選択還元式ＮＯｘ触媒９によるＮＯｘ浄化に及ぼす影響を調べた。
【００３６】
供試材の構成は次のとおりである。すなわち、ハニカム担体はセル壁厚さ４．５mil（１１．４３×１０−２ｍｍ）、１平方インチ（６４５．１６ｍｍ２）当たりのセル数４００のコージェライト製で、直径１７ｍｍ、長さ５０ｍｍのものを用いた。このハニカム担体の全長にわたってＮＯｘ浄化用触媒成分を含有する触媒層を形成し（その担体の上流側端面にも触媒層を形成し）、担体上流端から１０ｍｍの範囲に各種の補剤溶液を含浸させて焼成し、さらに、その１０ｍｍの範囲に酸化用触媒金属としてのＰｔの溶液を含浸させて焼成した。
【００３７】
ＮＯｘ浄化用触媒成分及びその担体１Ｌ当たりの担持量は、βゼオライトが１５０ｇ／Ｌ、ＴｉＯ２が２０ｇ／Ｌ、Ｌａ含有アルミナが４０ｇ／Ｌ、ＣｅＺｒ複合酸化物が４０ｇ／Ｌであり、アルミナバインダが２５ｇ／Ｌである。補剤は、Ｌｉ２ＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３、ＭｇＣＯ３、ＳｒＣＯ３、ＢａＣＯ３、ＢａＳＯ４、Ｈ３ＰＯ４及びＢａＰＯ４の９種類である。補剤担持量は０．２mol／Ｌである。また、Ｐｔ担持量はいずれも６．１ｍｇ／Ｌである。
【００３８】
また、別に補剤を担持せずにＰｔのみを担持した「Ｐｔ担持」供試材、並びに補剤及びＰｔを共に担持していない「無処理」供試材を準備した。
【００３９】
以上の計１１種類の供試材について、それらをモデルガス流通反応装置に取り付け、モデル排気ガス（ＮＯ；３００ｐｐｍ，ＮＨ３；３００ｐｐｍ，Ｏ２；１６容量％，Ｈ２Ｏ；７容量％，Ｎ２；残）をＳＶ＝５３０００ｈ−１で流しながら、ガス温度を３０℃／分の速度で上昇させていった。上記排気ガス中のＮＨ３は還元剤供給手段から供給されて生成する還元剤に相当する。そして、触媒入口ガス温度３５０℃、４００℃及び４５０℃各々でのＮＯｘ浄化率を測定した。結果を図７に示す。
【００４０】
「無処理」に比べて「Ｐｔ担持」はＮＯｘ浄化率が大きく低下している。特に４００℃及び４５０℃での低下が大きい。これは、供試材の上流側部位に担持したＰｔが触媒となって、排気ガス中の還元剤ＮＨ３が酸化され、その分、ＮＯの還元に要するＮＨ３が不足したためであると認められる。このことから、上述の酸化触媒等から酸化用触媒金属が剥離して還元剤供給手段より下流側の選択還元式ＮＯｘ触媒に付着すると、そのＮＯｘ浄化効率が低下することがわかる。
【００４１】
そうして、Ｌｉ２ＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３等の補剤を担持した上でＰｔを担持した各供試材の場合、いずれも「Ｐｔ担持」供試材よりもＮＯｘ浄化率が高くなっている。これは、補剤がＰｔの酸化活性を低下させた結果である、つまり、ＰｔによるＮＨ３（還元剤）の浪費（酸化）が抑えられた結果であると認められる。補剤のなかでも、Ｋ２ＣＯ３及びＭｇＣＯ３が、Ｐｔの触媒活性を低減させる効果が大きいことがわかる。また、「Ｈ３ＰＯ４」供試材と「Ｐｔ担持」供試材との比較から、アルカリ金属及びアルカリ土類金属だけでなく、燐（Ｐ）も補剤として有用であることがわかる。また、「ＢａＣＯ３」供試材と「ＢａＳＯ４」供試材との比較から、硫酸根、すなわち、硫黄（Ｓ）も補剤として有用であることがわかる。
【００４２】
−評価試験２−
図２及び図３に示すミキサ６に補剤担持層１７を設けるケースにおいて、補剤の有無が選択還元式ＮＯｘ触媒９によるＮＯｘ浄化に及ぼす影響を調べた。まず、供試触媒（選択還元式ＮＯｘ触媒９）としては、評価試験１の「無処理」供試材を採用した。そして、ミキサ６の上流側を向いた面にＡｌ酸化物ウィスカを有する固定層を形成し、該固定層の上にアルミナ層を形成した。このアルミナ層に酢酸マグネシウム溶液を含浸させて焼成することによって補剤としてのＭｇＣＯ３を担持し、さらに酸化用触媒金属としてのＰｔの溶液を含浸させて焼成することにより、「ＭｇＣＯ３」担持ミキサとした。また、別にアルミナ層にＰｔのみを担持し補剤を担持しない「Ｐｔ担持」ミキサと、補剤及びＰｔを共に担持していない「無処理」ミキサとを準備した。ここで、Ｐｔの担持量、及び上記補剤の担持量は上記評価試験１の場合と同じにした。即ち、上記評価試験１で用いたハニカム担体における補剤担持部１８の幾何学的表面積とミキサ６における上流側を向いた面の面積割合を基にしてＰｔと補剤の担持すべき量を算出している。
【００４３】
そうして、供試触媒（選択還元式ＮＯｘ触媒）をモデルガス流通反応装置に取り付け、該供試触媒よりも上流側に、上記「ＭｇＣＯ３」担持ミキサ、「Ｐｔ担持」ミキサ、及び「無処理」ミキサ各々を配置した各ケースについて、評価試験１と同じ条件及び方法で、触媒入口ガス温度３５０℃、４００℃及び４５０℃各々でのＮＯｘ浄化率を測定した。結果を図８に示す。
【００４４】
評価試験１の場合と同じく、「無処理」に比べて「Ｐｔ担持」はＮＯｘ浄化率が大きく低下している。そして、「ＭｇＣＯ３」では、「Ｐｔ担持」よりもＮＯｘ浄化率が高くなっている。従って、ミキサに補剤を担持した場合も、選択還元式ＮＯｘ触媒の上流側部位に補剤を担持するケースと同じく、その補剤が、剥離するＰｔの酸化活性を低下させて還元剤の浪費を少なくし、選択還元式ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化効率が低下することを抑制することがわかる。
【符号の説明】
【００４５】
１ エンジン
２ 排気ガス通路
５ 還元剤供給手段
６ ミキサ
７ 酸化触媒
８ パティキュレートフィルタ
９ 選択還元式ＮＯｘ触媒
１７ 補剤担持層
１８ 補剤担持部
２１ ハニカム担体
２３ 触媒層
２４ 補剤含有触媒層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
希薄燃焼式エンジンの排気ガスにはＮＯｘ（窒素酸化物）が多く含まれており、これを浄化する触媒が排気ガス通路に配設されている。代表的なＮＯｘ浄化触媒としては、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒とＮＯｘ選択還元式触媒（ＳＣＲ触媒）とが知られている。前者は、排気ガス雰囲気がＡ／ＦリーンであるときにＮＯｘをアルカリ土類金属等のＮＯｘ吸蔵材に吸蔵させ、その吸蔵が飽和する状態になったときにエンジンの燃料噴射制御によりエンジンからのＨＣ（炭化水素）排出量を増大させて排気ガス雰囲気をＡ／Ｆリッチにすることにより、ＮＯｘ吸蔵材からＮＯｘを放出させて還元浄化する。
【０００３】
一方、後者（ＮＯｘ選択還元式触媒）は、古くから脱硝触媒方式として知られ、ほぼ常時、還元剤を排気ガス中に供給し、ＴｉＯ２やＶ２Ｏ３等の遷移金属酸化物触媒によってＮＯｘを還元する。例えば、特許文献１には、ＮＨ３を還元剤とする排煙脱硝触媒に関し、半水石膏を主たる原料として、これに水酸化カルシウム又は酸化カルシウムを添加し、水を加えて硬化させた後、焼成して得られた多孔性物質を硫酸溶液と接触させ、次いで卑金属系遷移金属塩を担持させて触媒を得ることが記載されている。
【０００４】
自動車の場合は、上記ＮＯｘ選択還元式触媒の還元剤としては一般に尿素水が用いられ、この尿素水が加水分解されて生成するＮＨ３を利用してＮＯｘが還元されている。また、希薄燃焼式エンジンでは、その排気ガスにはパティキュレートが含まれるため、これを捕集するフィルタを排気ガス通路に配設し、さらに、フィルタよりも上流側に酸化触媒を設けること、或いはフィルタに酸化触媒成分を担持することがなされている。これは、フィルタにパティキュレートが堆積して目詰まり状態になったときの該フィルタの再生を容易にするためである。すなわち、エンジンの燃料噴射制御によってＨＣ排出量を増やし、酸化触媒でＨＣが酸化浄化されるときの反応熱を利用してフィルタ温度を高め、パティキュレートの着火燃焼を促進するというものである。その場合、ＮＯｘ選択還元式触媒は、パティキュレートの堆積による触媒機能の低下を防止するために、フィルタよりも下流側に配置されている。
【０００５】
例えば、特許文献２には、ディーゼルエンジンの排気ガス通路に、酸化触媒、パティキュレートフィルタ、還元剤供給手段（尿素水噴射ノズル）、ミキサ、ＮＯｘ選択還元式触媒、及びアンモニア酸化触媒を、排気ガス流れの上流側から下流側に向かって順に配設した排気浄化装置が記載されている。ミキサは、還元剤供給手段から供給された尿素還元剤と排気ガスとのミキシングを促進するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５３−１２７９１号公報
【特許文献２】特開２００９−２４６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記酸化触媒やパティキュレートフィルタには、酸化用触媒金属、例えばＰｔが設けられている。この酸化用触媒金属は、アルミナ粒子等のサポート材に担持させた状態でバインダ材によって触媒担体やフィルタに固着されているが、長期にわたる使用中に極少量ではあるが、触媒担体やフィルタから剥離することがある。酸化触媒やフィルタは、振動（例えば自動車の走行振動）が加わるだけでなく、排気ガスの熱等による膨張及び収縮を繰り返すためである。
【０００８】
そして、剥離した酸化用触媒金属が、排気ガス流によって運ばれて、還元剤供給手段より下流側の排気管内壁面やミキサ等に付着し、さらにはＮＯｘ選択還元式触媒に付着した場合、還元剤供給手段から供給される還元剤が、上記剥離した酸化用触媒金属によって酸化され、ＮＯｘ選択還元式触媒でのＮＯｘの還元に有効に利用されなくなる。すなわち、ＮＯｘ選択還元式触媒によるＮＯｘ浄化効率が低下する。
【０００９】
上記問題は、パティキュレートフィルタが排気ガス通路に設けられているケースだけでなく、酸化触媒と還元剤供給手段とＮＯｘ選択還元式触媒とが上流側から順に配設されているケース一般において発生する。
【００１０】
そこで、本発明は、上記剥離する酸化用触媒金属によってＮＯｘ選択還元式触媒の浄化効率が低下することを抑制する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するために、酸化触媒等から剥離した酸化用触媒金属による還元剤の酸化を抑制するようにした。以下、具体的に説明する。
【００１２】
本発明は、エンジンの排気ガス通路に、排気ガス成分を酸化させる酸化用触媒金属を有する触媒と、ＮＯｘ浄化用の還元剤を排気ガス通路に供給する還元剤供給手段と、その還元剤によって排気ガス中のＮＯｘを還元する選択還元式ＮＯｘ触媒とが、排気ガス流れの上流側から順に配設されている排気ガス浄化装置において、
上記還元剤供給手段と選択還元式ＮＯｘ触媒との間の排気ガスが接触する部分の少なくとも一部に、又は上記選択還元式ＮＯｘ触媒における排気ガス流れの上流側部位に、アルカリ金属、アルカリ土類金属、硫黄及び燐より選ばれる少なくとも一種よりなる補剤が担持されていることを特徴とする。
【００１３】
すなわち、Ｐｔに代表される酸化触媒用金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、硫黄、或いは燐が触媒毒となり、その被毒によって活性サイトが消失し、触媒活性が著しく弱められる。従って、本発明の場合、上記補剤が担持されている部位では、上記酸化用触媒金属が触媒から剥離して付着しても、その酸化用触媒金属の酸化活性が上記補剤によって弱められる。その結果、還元剤供給手段から供給される還元剤が上記剥離した酸化用触媒金属によって酸化されてしまうことが避けられる。よって、還元剤供給手段から供給される還元剤が選択還元式ＮＯｘ触媒に有効に利用され、ＮＯｘ浄化効率の低下防止に有利になる。
【００１４】
ここに、排気ガス成分を酸化させる酸化用触媒金属を有する触媒としては、排気ガス中のＨＣやＣＯを酸化する一般の酸化触媒（三元触媒であってもよい）の他、パティキュレートフィルタの上流側に設けられる酸化触媒（所謂ＤＯＣ）、或いはパティキュレートフィルタに担持された触媒であってもよい。
【００１５】
好ましい実施形態では、上記還元剤供給手段と選択還元式ＮＯｘ触媒との間に、該還元剤供給手段より供給される還元剤を上記排気ガス通路内において拡散させるミキサが設けられ、上記補剤は、上記ミキサにおける排気ガス流れの上流側を向いた面に担持されていることを特徴とする。
【００１６】
すなわち、上記ミキサの排気ガス流れの上流側を向いた面は排気ガスが接触し易い部分であるから、上記触媒から酸化用触媒金属が剥離したとき、その酸化用触媒金属は排気ガス流によって運ばれて上記面に付着し易い。その場合、ミキサの上記面に上記補剤が担持されているから、補剤によって上記酸化用触媒金属の酸化活性を確実に低下させる上で有利になる。
【００１７】
また、別の好ましい実施形態では、上記選択還元式ＮＯｘ触媒は、担体と、該担体に担持されたＮＯｘ浄化用触媒成分とを備え、上記補剤は、上記担体における排気ガス流れの上流側部位に担持されていることを特徴とする。上流側部位は、排ガス流れ方向に延びる担体全長の中央より上流側を意味する。好ましい上流側部位は、担体上流端から担体全長の１／５程度の範囲であり、１／３の範囲或いは１／１０の範囲としてもよい。この場合、上記ＮＯｘ浄化用触媒成分は、上記担体に排気ガス流れ方向の全長にわたって担持する（上記上流側部位には補剤と共にＮＯｘ浄化用触媒成分が担持される）ようにしても、或いは上記担体の上記補剤の担持部分よりも排気ガス流れの下流側のみに担持するようにしてもよい。
【００１８】
そうして、上記選択還元式ＮＯｘ触媒における担体の上流側部位は、排気ガスが接触し易い部分であるから、上記触媒から酸化用触媒金属が剥離したとき、その酸化用触媒金属は排気ガス流で運ばれて上記上流側部位に付着し易い。そして、この上流側部位に上記補剤が担持されているから、補剤によって上記酸化用触媒金属の酸化活性を確実に低下させる上で有利になる。
【００１９】
上記選択還元式ＮＯｘ触媒の担体は、該触媒の排気ガス流れ方向の全長にわたって一体になった一体型担体であっても、上流側部分が分離された分割型担体であってもよい。分割型担体である場合は、上流側担体に上記補剤をＮＯｘ浄化用触媒成分と共に担持することができ、或いは上流側担体のさらに上流側部位のみに上記補剤をＮＯｘ浄化用触媒成分と共に担持することができ、或いはその上流側部位には上記補剤のみを担持し、それよりも下流側部位にＮＯｘ浄化用触媒成分を担持することができる。
【００２０】
さらには、上記選択還元式ＮＯｘ触媒とは別に、該選択還元式ＮＯｘ触媒よりも上流側に排気ガス流路を有する担体を設け、該担体に上記補剤を担持するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように本発明によれば、エンジンの排気ガス通路に、酸化用触媒金属を含有する触媒と、選択還元式ＮＯｘ触媒用の還元剤供給手段と、選択還元式ＮＯｘ触媒とが、排気ガス流れの上流側から順に配設されている排気ガス浄化装置において、上記還元剤供給手段と選択還元式ＮＯｘ触媒との間の排気ガスが接触する部分の少なくとも一部に、又は上記選択還元式ＮＯｘ触媒における排気ガス流れの上流側部位に、アルカリ金属、アルカリ土類金属、硫黄及び燐より選ばれる少なくとも一種よりなる補剤が担持されているから、還元剤供給手段から供給される還元剤が、上記触媒から剥離する酸化用触媒金属によって酸化されることを抑制することができ、選択還元式ＮＯｘ触媒によるＮＯｘ浄化効率が低下することを防止する上で有利になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る排気ガス浄化装置を示す図である。
【図２】ミキサの正面図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】補剤を担持した一体型選択還元式ＮＯｘ触媒の側面図である。
【図５】補剤を担持した選択還元式ＮＯｘ触媒の一部を示す断面図である。
【図６】補剤を担持した分割型選択還元式ＮＯｘ触媒の側面図である。
【図７】選択還元式ＮＯｘ触媒の上流側部位に補剤を担持するケースにおいて、各種補剤がＮＯｘ浄化率に与える影響をみたグラフ図である。
【図８】ミキサに補剤を担持するケースにおいて、補剤の有無がＮＯｘ浄化率に与える影響をみたグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２４】
図１は本発明に係るエンジンの排気ガス浄化装置の構成の一例を示す。同図において、１はエンジン、２はその排気ガス通路である。この排気ガス通路２に、パティキュレート捕集装置３とＮＯｘ浄化装置４とが、前者が排気ガス流れの上流側に、後者が下流側になるように配設されている。パティキュレート捕集装置３とＮＯｘ浄化装置４との間には、ＮＯｘ浄化装置４に還元剤を供給する還元剤供給手段５が設けられ、さらに、その下流側には還元剤供給手段５より供給される還元剤を排気ガス通路２内において拡散させるミキサ６が設けられている。
【００２５】
パティキュレート捕集装置３は、酸化触媒７とパティキュレート捕集用のフィルタ８とを、前者が上流側に、後者が下流側になるように配置したものである。ＮＯｘ浄化装置４は、選択還元式ＮＯｘ触媒９と、該選択還元式ＮＯｘ触媒９を通り抜けるアンモニアを酸化させて大気中への排出を防止するアンモニア酸化触媒１１とを、前者が上流側に、後者が下流側になるように配置したものである。還元剤供給手段５は、還元剤として尿素水を貯留したタンク１２と、該タンク１２から延設された還元剤供給管１３とを備えてなり、該供給管１３の先端の還元剤供給ノズルが排気ガス通路２に臨んでいる。
【００２６】
従って、排気ガス通路２には、酸化触媒７、フィルタ８、還元剤供給手段５の還元剤供給ノズル１３、ミキサ６、選択還元式ＮＯｘ触媒９及びアンモニア酸化触媒１１が、排気ガス流れの上流側から順に配設されている。
【００２７】
酸化触媒７は、排気ガス中のＨＣ（未燃燃料）及びＣＯを酸化浄化するとともに、フィルタ８に堆積したパティキュレートを燃焼して該フィルタ８を再生するための昇温手段として働く。すなわち、フィルタ８のパティキュレート堆積量が所定値を越えたときに、エンジンの膨張行程後半でのエンジンへの燃料噴射や、排気ガス通路２への燃料噴射によって、酸化触媒７に燃料由来の炭化水素を供給して触媒燃焼させ、その反応熱によってフィルタ８を加熱する。これにより、フィルタ８でのパティキュレートの燃焼が促進され、該フィルタ８を再生することができる。そのために、酸化触媒７は、活性アルミナにＰｔ等の酸化用触媒金属を担持させてなる触媒金属成分、酸素吸蔵放出材等をハニカム担体に担持させて構成されている。フィルタ８にもパティキュレート燃焼のためにＰｔ触媒成分等が設けられている。
【００２８】
そうして、本発明の特徴とするところは、上記酸化触媒７やパティキュレートフィルタ８から、振動、膨張収縮、経年劣化等によってわずかに剥離する酸化用触媒金属に対策した点にある。すなわち、その剥離した酸化用触媒金属が、還元剤供給手段５より下流側のミキサ６や選択還元式ＮＯｘ触媒９、或いは排気ガス通路壁面等に付着し、該酸化用触媒金属が触媒となって、還元剤供給手段５から供給される還元剤が酸化され、選択還元式ＮＯｘ触媒９でのＮＯｘ浄化に有効に利用されなくなることを防止する。そのために、還元剤供給手段５より下流側の、上記剥離した酸化用触媒金属が付着する部位に該酸化用触媒金属の酸化活性を抑制する補剤を予め担持させておくものである。
【００２９】
上記補剤は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、硫黄及び燐より選ばれる少なくとも一種である。補剤の担持場所として好ましいのは、上述のミキサ６や選択還元式ＮＯｘ触媒９の上流側部位であり、排気ガス通路壁面に担持させてもよい。以下、具体例で説明する。
【００３０】
上記補剤の担持に好ましいミキサ６は、図２に示すように、排気ガス通路２を横断するように設けられたプレート材よりなり、該プレート材の一部、図例では断面円形の排気ガス通路に対応する４ヶ所の四半円部分１５が下流側に切り起こされることにより、排気ガス流れを乱す開口１６が形成されている。従って、図３に矢印で示したように、排気ガス通路２を上流から流れてきた排気ガスは、ミキサ６に衝突して開口１６を通過することにより、排気ガスの流れが乱れ、その結果、上流で排気ガス中に噴射された尿素水と排気ガスとが攪拌されて尿素水が排気ガス通路内に拡散する。
【００３１】
そうして、上記補剤は、ミキサ６における排気ガス流れの上流側を向いた面に担持する。具体的には、４ヶ所の四半円部分１５、並びにそれらの境界部分の上流側を向いた面に補剤担持層１７を形成し、そこに上記アルカリ金属等の補剤を担持する。この場合、Ａｌを含むフェライト形ステンレス鋼によってミキサ６を形成し、熱処理によって上記上流側を向いた面にＡｌ酸化物ウィスカを成長させて固定層を形成し、該固定層にアルミナゾル等をコーティングして補剤担持層１７を形成し、これにアルカリ金属等の補剤溶液を含浸担持すればよい。
【００３２】
図４及び図５は選択還元式ＮＯｘ触媒９のハニカム担体の上流側部位に補剤担持部１８を設ける例を示す。図５の例は、ハニカム担体２１の全長にわたってＮＯｘ浄化用触媒成分を含有する触媒層２３を形成し、該触媒層２３における担体上流端から担体全長の１／５の範囲はＮＯｘ浄化用触媒成分と共に補剤を含有する補剤含有触媒層２４としている。同図の符号２２はハニカム担体１のセル通路である。同図に示すように、補剤含有触媒層２４は、セル通路２２の内壁面に形成するだけでなく、ハニカム担体１の上流側端面２５を覆うように形成する。
【００３３】
上述の如く選択還元式ＮＯｘ触媒９のハニカム担体の上流側部位に補剤担持部１８を設ける場合、その補剤担持部１８には上記補剤のみを担持し、それよりも下流側を、ＮＯｘ浄化用触媒成分のみを含有する触媒層としてもよい。
【００３４】
図６は、上記選択還元式ＮＯｘ触媒９を、上流側担体にＮＯｘ浄化用触媒成分を担持してなる上流側触媒部９ａと、下流側担体にＮＯｘ浄化用触媒成分を担持してなる下流側触媒部９ｂとに分割したケースである。このケースでは、上流側担体のさらに上流側部位に図４及び図５の例と同様の補剤担持部１８を設ける。この場合も、上流側担体の上流側部位には、補剤をＮＯｘ浄化用触媒成分と共に担持するようにしても、或いは補剤のみを担持するようにしてもよい。
【００３５】
＜ＮＯｘ浄化性能評価（補剤の効果）＞
−評価試験１−
図４に示すように選択還元式ＮＯｘ触媒９のハニカム担体の上流側部位に補剤担持部１８を設けるケースにおいて、補剤の有無及び補剤の種類が選択還元式ＮＯｘ触媒９によるＮＯｘ浄化に及ぼす影響を調べた。
【００３６】
供試材の構成は次のとおりである。すなわち、ハニカム担体はセル壁厚さ４．５mil（１１．４３×１０−２ｍｍ）、１平方インチ（６４５．１６ｍｍ２）当たりのセル数４００のコージェライト製で、直径１７ｍｍ、長さ５０ｍｍのものを用いた。このハニカム担体の全長にわたってＮＯｘ浄化用触媒成分を含有する触媒層を形成し（その担体の上流側端面にも触媒層を形成し）、担体上流端から１０ｍｍの範囲に各種の補剤溶液を含浸させて焼成し、さらに、その１０ｍｍの範囲に酸化用触媒金属としてのＰｔの溶液を含浸させて焼成した。
【００３７】
ＮＯｘ浄化用触媒成分及びその担体１Ｌ当たりの担持量は、βゼオライトが１５０ｇ／Ｌ、ＴｉＯ２が２０ｇ／Ｌ、Ｌａ含有アルミナが４０ｇ／Ｌ、ＣｅＺｒ複合酸化物が４０ｇ／Ｌであり、アルミナバインダが２５ｇ／Ｌである。補剤は、Ｌｉ２ＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３、ＭｇＣＯ３、ＳｒＣＯ３、ＢａＣＯ３、ＢａＳＯ４、Ｈ３ＰＯ４及びＢａＰＯ４の９種類である。補剤担持量は０．２mol／Ｌである。また、Ｐｔ担持量はいずれも６．１ｍｇ／Ｌである。
【００３８】
また、別に補剤を担持せずにＰｔのみを担持した「Ｐｔ担持」供試材、並びに補剤及びＰｔを共に担持していない「無処理」供試材を準備した。
【００３９】
以上の計１１種類の供試材について、それらをモデルガス流通反応装置に取り付け、モデル排気ガス（ＮＯ；３００ｐｐｍ，ＮＨ３；３００ｐｐｍ，Ｏ２；１６容量％，Ｈ２Ｏ；７容量％，Ｎ２；残）をＳＶ＝５３０００ｈ−１で流しながら、ガス温度を３０℃／分の速度で上昇させていった。上記排気ガス中のＮＨ３は還元剤供給手段から供給されて生成する還元剤に相当する。そして、触媒入口ガス温度３５０℃、４００℃及び４５０℃各々でのＮＯｘ浄化率を測定した。結果を図７に示す。
【００４０】
「無処理」に比べて「Ｐｔ担持」はＮＯｘ浄化率が大きく低下している。特に４００℃及び４５０℃での低下が大きい。これは、供試材の上流側部位に担持したＰｔが触媒となって、排気ガス中の還元剤ＮＨ３が酸化され、その分、ＮＯの還元に要するＮＨ３が不足したためであると認められる。このことから、上述の酸化触媒等から酸化用触媒金属が剥離して還元剤供給手段より下流側の選択還元式ＮＯｘ触媒に付着すると、そのＮＯｘ浄化効率が低下することがわかる。
【００４１】
そうして、Ｌｉ２ＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３等の補剤を担持した上でＰｔを担持した各供試材の場合、いずれも「Ｐｔ担持」供試材よりもＮＯｘ浄化率が高くなっている。これは、補剤がＰｔの酸化活性を低下させた結果である、つまり、ＰｔによるＮＨ３（還元剤）の浪費（酸化）が抑えられた結果であると認められる。補剤のなかでも、Ｋ２ＣＯ３及びＭｇＣＯ３が、Ｐｔの触媒活性を低減させる効果が大きいことがわかる。また、「Ｈ３ＰＯ４」供試材と「Ｐｔ担持」供試材との比較から、アルカリ金属及びアルカリ土類金属だけでなく、燐（Ｐ）も補剤として有用であることがわかる。また、「ＢａＣＯ３」供試材と「ＢａＳＯ４」供試材との比較から、硫酸根、すなわち、硫黄（Ｓ）も補剤として有用であることがわかる。
【００４２】
−評価試験２−
図２及び図３に示すミキサ６に補剤担持層１７を設けるケースにおいて、補剤の有無が選択還元式ＮＯｘ触媒９によるＮＯｘ浄化に及ぼす影響を調べた。まず、供試触媒（選択還元式ＮＯｘ触媒９）としては、評価試験１の「無処理」供試材を採用した。そして、ミキサ６の上流側を向いた面にＡｌ酸化物ウィスカを有する固定層を形成し、該固定層の上にアルミナ層を形成した。このアルミナ層に酢酸マグネシウム溶液を含浸させて焼成することによって補剤としてのＭｇＣＯ３を担持し、さらに酸化用触媒金属としてのＰｔの溶液を含浸させて焼成することにより、「ＭｇＣＯ３」担持ミキサとした。また、別にアルミナ層にＰｔのみを担持し補剤を担持しない「Ｐｔ担持」ミキサと、補剤及びＰｔを共に担持していない「無処理」ミキサとを準備した。ここで、Ｐｔの担持量、及び上記補剤の担持量は上記評価試験１の場合と同じにした。即ち、上記評価試験１で用いたハニカム担体における補剤担持部１８の幾何学的表面積とミキサ６における上流側を向いた面の面積割合を基にしてＰｔと補剤の担持すべき量を算出している。
【００４３】
そうして、供試触媒（選択還元式ＮＯｘ触媒）をモデルガス流通反応装置に取り付け、該供試触媒よりも上流側に、上記「ＭｇＣＯ３」担持ミキサ、「Ｐｔ担持」ミキサ、及び「無処理」ミキサ各々を配置した各ケースについて、評価試験１と同じ条件及び方法で、触媒入口ガス温度３５０℃、４００℃及び４５０℃各々でのＮＯｘ浄化率を測定した。結果を図８に示す。
【００４４】
評価試験１の場合と同じく、「無処理」に比べて「Ｐｔ担持」はＮＯｘ浄化率が大きく低下している。そして、「ＭｇＣＯ３」では、「Ｐｔ担持」よりもＮＯｘ浄化率が高くなっている。従って、ミキサに補剤を担持した場合も、選択還元式ＮＯｘ触媒の上流側部位に補剤を担持するケースと同じく、その補剤が、剥離するＰｔの酸化活性を低下させて還元剤の浪費を少なくし、選択還元式ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化効率が低下することを抑制することがわかる。
【符号の説明】
【００４５】
１ エンジン
２ 排気ガス通路
５ 還元剤供給手段
６ ミキサ
７ 酸化触媒
８ パティキュレートフィルタ
９ 選択還元式ＮＯｘ触媒
１７ 補剤担持層
１８ 補剤担持部
２１ ハニカム担体
２３ 触媒層
２４ 補剤含有触媒層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気ガス通路に、排気ガス成分を酸化させる酸化用触媒金属を有する触媒と、ＮＯｘ浄化用の還元剤を排気ガス通路に供給する還元剤供給手段と、その還元剤によって排気ガス中のＮＯｘを還元する選択還元式ＮＯｘ触媒とが、排気ガス流れの上流側から順に配設されている排気ガス浄化装置において、
上記還元剤供給手段と選択還元式ＮＯｘ触媒との間の排気ガスが接触する部分の少なくとも一部に、又は上記選択還元式ＮＯｘ触媒における排気ガス流れの上流側部位に、アルカリ金属、アルカリ土類金属、硫黄及び燐より選ばれる少なくとも一種よりなる補剤が担持されていることを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記還元剤供給手段と選択還元式ＮＯｘ触媒との間に、該還元剤供給手段より供給される還元剤を上記排気ガス通路内において拡散させるミキサが設けられ、
上記補剤は、上記ミキサにおける排気ガス流れの上流側を向いた面に担持されていることを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
上記選択還元式ＮＯｘ触媒は、担体と、該担体に排気ガス流れ方向の全長にわたって担持されたＮＯｘ浄化用触媒成分とを備え、
上記補剤は、上記担体における排気ガス流れの上流側部位に、上記ＮＯｘ浄化用触媒成分と共に担持されていることを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２において、
上記選択還元式ＮＯｘ触媒は、担体と、該担体に担持されたＮＯｘ浄化用触媒成分とを備え、
上記補剤は、上記担体における排気ガス流れの上流側部位に担持され、上記ＮＯｘ浄化用触媒成分は、上記担体の上記補剤担持部分よりも排気ガス流れの下流側のみに担持されていることを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項１】
エンジンの排気ガス通路に、排気ガス成分を酸化させる酸化用触媒金属を有する触媒と、ＮＯｘ浄化用の還元剤を排気ガス通路に供給する還元剤供給手段と、その還元剤によって排気ガス中のＮＯｘを還元する選択還元式ＮＯｘ触媒とが、排気ガス流れの上流側から順に配設されている排気ガス浄化装置において、
上記還元剤供給手段と選択還元式ＮＯｘ触媒との間の排気ガスが接触する部分の少なくとも一部に、又は上記選択還元式ＮＯｘ触媒における排気ガス流れの上流側部位に、アルカリ金属、アルカリ土類金属、硫黄及び燐より選ばれる少なくとも一種よりなる補剤が担持されていることを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記還元剤供給手段と選択還元式ＮＯｘ触媒との間に、該還元剤供給手段より供給される還元剤を上記排気ガス通路内において拡散させるミキサが設けられ、
上記補剤は、上記ミキサにおける排気ガス流れの上流側を向いた面に担持されていることを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
上記選択還元式ＮＯｘ触媒は、担体と、該担体に排気ガス流れ方向の全長にわたって担持されたＮＯｘ浄化用触媒成分とを備え、
上記補剤は、上記担体における排気ガス流れの上流側部位に、上記ＮＯｘ浄化用触媒成分と共に担持されていることを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２において、
上記選択還元式ＮＯｘ触媒は、担体と、該担体に担持されたＮＯｘ浄化用触媒成分とを備え、
上記補剤は、上記担体における排気ガス流れの上流側部位に担持され、上記ＮＯｘ浄化用触媒成分は、上記担体の上記補剤担持部分よりも排気ガス流れの下流側のみに担持されていることを特徴とする排気ガス浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２０８５５６（Ｐ２０１１−２０８５５６Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７６１３０（Ｐ２０１０−７６１３０）
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
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