JP2001263051A - ディーゼルエンジンの排気浄化装置 - Google Patents
ディーゼルエンジンの排気浄化装置Info
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Landscapes
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- Filtering Materials (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ディーゼルエンジンから排出される窒素酸化物
とカーボン微粒子を浄化する。 【解決手段】上流側に配したモノリス２に担持された第
一の触媒（貴金属担持系酸化物等）によりＮＯをＮＯ2
に転化し、下流側に配したフィルタ３に担持された第二
の触媒（ペロブスカイト複合酸化物あるいはスピネル複
合酸化物）により前記ＮＯ2と捕獲したカーボン微粒子
状と順次反応させてＮ2とＣＯ2に変換することで排気浄
化を行う。
とカーボン微粒子を浄化する。 【解決手段】上流側に配したモノリス２に担持された第
一の触媒（貴金属担持系酸化物等）によりＮＯをＮＯ2
に転化し、下流側に配したフィルタ３に担持された第二
の触媒（ペロブスカイト複合酸化物あるいはスピネル複
合酸化物）により前記ＮＯ2と捕獲したカーボン微粒子
状と順次反応させてＮ2とＣＯ2に変換することで排気浄
化を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】ディーゼルエンジンから排出
される排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）とカーボン微粒子
（Ｃ）とを浄化する排気浄化装置に関する。
される排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）とカーボン微粒子
（Ｃ）とを浄化する排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ディーゼルエンジンから排出され
るカーボン微粒子を浄化する排気浄化装置としては、排
気中のＮＯを触媒が担持されたモノリスでＮＯ2に転化
し、そのＮＯ2とフィルタに捕獲されたカーボン微粒子
とを反応させることによりカーボン微粒子を浄化するも
の（特開平１−３１８７１５号公報、特開平１０−１５
９５５２号公報）あるいは、触媒を担持したフィルタ上
でＮＯをＮＯ2に転化しつつ捕獲されたカーボン微粒子
と反応させてＣＯ2に変換することでカーボン微粒子を
浄化するもの等がある。
るカーボン微粒子を浄化する排気浄化装置としては、排
気中のＮＯを触媒が担持されたモノリスでＮＯ2に転化
し、そのＮＯ2とフィルタに捕獲されたカーボン微粒子
とを反応させることによりカーボン微粒子を浄化するも
の（特開平１−３１８７１５号公報、特開平１０−１５
９５５２号公報）あるいは、触媒を担持したフィルタ上
でＮＯをＮＯ2に転化しつつ捕獲されたカーボン微粒子
と反応させてＣＯ2に変換することでカーボン微粒子を
浄化するもの等がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記い
ずれの装置においてもカーボン微粒子の浄化は可能であ
るが、有害物質であるＮＯｘについては、カーボン微粒
子浄化の途中、ＮＯ2とＣがＮＯ2＋Ｃ→ＣＯ＋ＮＯと反
応し、ＮＯ2がＮＯに変換されるだけで有害物質である
ＮＯがそのまま排出されてしまうといった問題があっ
た。
ずれの装置においてもカーボン微粒子の浄化は可能であ
るが、有害物質であるＮＯｘについては、カーボン微粒
子浄化の途中、ＮＯ2とＣがＮＯ2＋Ｃ→ＣＯ＋ＮＯと反
応し、ＮＯ2がＮＯに変換されるだけで有害物質である
ＮＯがそのまま排出されてしまうといった問題があっ
た。
【０００４】そこで、本発明は以上のような問題点に鑑
みなされたもので、ディーゼルエンジンから排出される
窒素酸化物（ＮＯｘ）とカーボン微微子（Ｃ）を同時に
浄化することを目的とする。
みなされたもので、ディーゼルエンジンから排出される
窒素酸化物（ＮＯｘ）とカーボン微微子（Ｃ）を同時に
浄化することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明は、排気中の一酸化窒素（ＮＯ）を次式のように
二酸化窒素（ＮＯ2）へと転化させる第一の触媒と、 ２ＮＯ＋Ｏ2→２ＮＯ2 上記転化された二酸化窒素（ＮＯ2）と排気中のカーボ
ン微粒子（Ｃ）とを次式のように順次反応させる第二の
触媒と、 ２ＮＯ2＋Ｃ→２ＮＯ＋ＣＯ2 ２ＮＯ＋Ｃ→Ｎ2＋ＣＯ2 により排気浄化を行うことを特徴とする。
る発明は、排気中の一酸化窒素（ＮＯ）を次式のように
二酸化窒素（ＮＯ2）へと転化させる第一の触媒と、 ２ＮＯ＋Ｏ2→２ＮＯ2 上記転化された二酸化窒素（ＮＯ2）と排気中のカーボ
ン微粒子（Ｃ）とを次式のように順次反応させる第二の
触媒と、 ２ＮＯ2＋Ｃ→２ＮＯ＋ＣＯ2 ２ＮＯ＋Ｃ→Ｎ2＋ＣＯ2 により排気浄化を行うことを特徴とする。
【０００６】請求項２に係る発明は、前記第一の触媒
は、貴金属担持系酸化物であることを特徴とする。請求
項３に係る発明は、前記第二の触媒は、ペロブスカイト
複合酸化物あるいはスピネル複合酸化物であることを特
徴とする。
は、貴金属担持系酸化物であることを特徴とする。請求
項３に係る発明は、前記第二の触媒は、ペロブスカイト
複合酸化物あるいはスピネル複合酸化物であることを特
徴とする。
【０００７】請求項４に係る発明は、上流側に前記第一
の触媒を担持したモノリスを配し、下流側に前記第二の
触媒を担持したフィルタを配したことを特徴とする。
の触媒を担持したモノリスを配し、下流側に前記第二の
触媒を担持したフィルタを配したことを特徴とする。
【０００８】請求項５に係る発明は、前記モノリスと前
記フィルタとが同一保持部材により保持されていること
を特徴とする。
記フィルタとが同一保持部材により保持されていること
を特徴とする。
【０００９】請求項６に係る発明は、前記第一の触媒と
前記第二の触媒とを担持したフィルタを設けたことを特
徴とする。
前記第二の触媒とを担持したフィルタを設けたことを特
徴とする。
【００１０】請求項７に係る発明は、前記第一の触媒は
表層に、前記第二の触媒は下層になるよう担持したフィ
ルタを設けたことを特徴とする。
表層に、前記第二の触媒は下層になるよう担持したフィ
ルタを設けたことを特徴とする。
【００１１】請求項８に係る発明は、前記第一の触媒と
前記第二の触媒とを混合させて担持したフィルタを設け
たことを特徴とする。
前記第二の触媒とを混合させて担持したフィルタを設け
たことを特徴とする。
【００１２】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、ディーゼ
ルエンジンから排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）とカー
ボン微粒子（Ｃ）とを二つの触媒による三つの反応によ
り同時に浄化することができる。
ルエンジンから排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）とカー
ボン微粒子（Ｃ）とを二つの触媒による三つの反応によ
り同時に浄化することができる。
【００１３】請求項２に係る発明によれば、第一の触媒
として貴金属担持系酸化物を用いることにより、ＮＯを
ＮＯ2へ効果的に転化させることができる。
として貴金属担持系酸化物を用いることにより、ＮＯを
ＮＯ2へ効果的に転化させることができる。
【００１４】請求項３に係る発明によれば、第二の触媒
としてペロブスカイト複合酸化物あるいは、スピネル複
合酸化物を用いることによりＮＯ2とカーボン微粒子と
を効果的に順次反応させてＮ2とＣＯ 2に変換することが
できる。
としてペロブスカイト複合酸化物あるいは、スピネル複
合酸化物を用いることによりＮＯ2とカーボン微粒子と
を効果的に順次反応させてＮ2とＣＯ 2に変換することが
できる。
【００１５】請求項４に係る発明によれば、モノリスに
よりＮＯをＮＯ2へ転化させ、フィルタにより前記転化
されたＮＯ2とカーボン微粒子を反応させることにより
窒素酸化物とカーボン微粒子とを同時に浄化することが
できる。
よりＮＯをＮＯ2へ転化させ、フィルタにより前記転化
されたＮＯ2とカーボン微粒子を反応させることにより
窒素酸化物とカーボン微粒子とを同時に浄化することが
できる。
【００１６】請求項５に係る発明によれば、前記モノリ
スと前記フィルタが同一保持部材により保持されるので
コンパクトな排気浄化装置に形成することができる。
スと前記フィルタが同一保持部材により保持されるので
コンパクトな排気浄化装置に形成することができる。
【００１７】請求項６に係る発明によれば、フィルタで
形成される単一の構造体で二つの触媒による三つの反応
を行うので、より軽量かつコンパクトな排気浄化装置に
形成することができる。
形成される単一の構造体で二つの触媒による三つの反応
を行うので、より軽量かつコンパクトな排気浄化装置に
形成することができる。
【００１８】請求項７に係る発明によれば、表層により
ＮＯをＮＯ2へ転化させ、下層により前記転化されたＮ
Ｏ2とカーボン微粒子を反応させるをことにより窒素酸
化物とカーボン微粒子とを同時に浄化することができ
る。
ＮＯをＮＯ2へ転化させ、下層により前記転化されたＮ
Ｏ2とカーボン微粒子を反応させるをことにより窒素酸
化物とカーボン微粒子とを同時に浄化することができ
る。
【００１９】請求項８に係る発明によれば、第一の触媒
と第二の触媒とを混合させて担持しているので、前記二
つの触媒による三つの反応が近接して行われ、より効率
的に窒素酸化物とカーボン微粒子を浄化することができ
る。
と第二の触媒とを混合させて担持しているので、前記二
つの触媒による三つの反応が近接して行われ、より効率
的に窒素酸化物とカーボン微粒子を浄化することができ
る。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下に本発明の排気浄化について
説明する。本発明は、ディーゼルエンジンから排出され
る排気中のＮＯをＮＯ2へと転化させる第一の触媒と、
転化されたＮＯ2とカーボン微粒子とを順次反応させる
第二の触媒とによりＮ2とＣＯ2に変換することで排気浄
化を行うものである。
説明する。本発明は、ディーゼルエンジンから排出され
る排気中のＮＯをＮＯ2へと転化させる第一の触媒と、
転化されたＮＯ2とカーボン微粒子とを順次反応させる
第二の触媒とによりＮ2とＣＯ2に変換することで排気浄
化を行うものである。
【００２１】ここで、第一の触媒としては、貴金属担持
系酸化物を用いる。例えば、白金（Ｐｔ）を担持したア
ルミナ（Ａｌ2Ｏ3）である。この触媒によりＮＯを
（１）式のようにＮＯ2へ転化させる。
系酸化物を用いる。例えば、白金（Ｐｔ）を担持したア
ルミナ（Ａｌ2Ｏ3）である。この触媒によりＮＯを
（１）式のようにＮＯ2へ転化させる。
【００２２】２ＮＯ＋Ｏ2→２ＮＯ2 …（１） 第二の触媒としては、ペロブスカイト複合酸化物また
は、スピネル複合酸化物を用いる。ペロブスカイト複合
酸化物としては、具体的には、以下のものが例として挙
げられる。
は、スピネル複合酸化物を用いる。ペロブスカイト複合
酸化物としては、具体的には、以下のものが例として挙
げられる。
【００２３】Ｌａ0.9Ｋ0.1ＭｎＯ3 Ｌａ0.9Ｋ0.1ＣｏＯ3 Ｌａ0.9Ｋ0.1ＦｅＯ3 Ｌａ0.9Ｋ0.1Ｍｎ0.8Ｃｕ0.2Ｏ3 Ｌａ0.9Ｋ0.1Ｍｎ0.8Ｆｅ0.2Ｏ3 また、スピネル複合酸化物としては、ＣｕＦｅ2Ｏ4等が
ある。
ある。
【００２４】この第二の触媒により、まず、前記転化さ
せたＮＯ2と後述するフィルタにより捕獲された排気中
のカーボン微粒子を（２）式のように反応させる。 ２ＮＯ2＋Ｃ→２ＮＯ＋ＣＯ2 …（２） ここで得られたＮＯは、排気中に存在したＮＯとは異な
り活性化された状態にあり、続いて（３）式のように反
応し、Ｎ2とＣＯ2となり排出される。
せたＮＯ2と後述するフィルタにより捕獲された排気中
のカーボン微粒子を（２）式のように反応させる。 ２ＮＯ2＋Ｃ→２ＮＯ＋ＣＯ2 …（２） ここで得られたＮＯは、排気中に存在したＮＯとは異な
り活性化された状態にあり、続いて（３）式のように反
応し、Ｎ2とＣＯ2となり排出される。
【００２５】２ＮＯ＋Ｃ→Ｎ2＋ＣＯ2 …（３） 次に、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。図１
に示す排気浄化装置１は、図示しないディーゼルエンジ
ンの排気通路において上流側に保持部材１１に保持され
たモノリス２を配し、その下流側に保持部材１２に保持
されたパティキュレートフィルタ（以下フィルタとい
う。）３を配して構成される。
に示す排気浄化装置１は、図示しないディーゼルエンジ
ンの排気通路において上流側に保持部材１１に保持され
たモノリス２を配し、その下流側に保持部材１２に保持
されたパティキュレートフィルタ（以下フィルタとい
う。）３を配して構成される。
【００２６】前記モノリス２は、例えばハニカム構造を
有する担体の表面に、図２に示すようにディーゼルエン
ジンから排出されたＮＯをＮＯ2へと転化させる第一の
触媒として貴金属担持系酸化物２１が担持されている。
有する担体の表面に、図２に示すようにディーゼルエン
ジンから排出されたＮＯをＮＯ2へと転化させる第一の
触媒として貴金属担持系酸化物２１が担持されている。
【００２７】前記フィルタ３は、例えばセラミック等の
多孔性部材からなるハニカム状の隔壁により排気流と略
平行なセルが多数形成されており、各セルの入口と出口
とが封鎖材３２により、互い違い千鳥格子状に封鎖され
ている。そして、出口を塞がれたセル内の排気が隔壁を
介して入口が塞がれている隣接するセルに流入するとき
に排気のカーボン微粒子を捕獲する。
多孔性部材からなるハニカム状の隔壁により排気流と略
平行なセルが多数形成されており、各セルの入口と出口
とが封鎖材３２により、互い違い千鳥格子状に封鎖され
ている。そして、出口を塞がれたセル内の排気が隔壁を
介して入口が塞がれている隣接するセルに流入するとき
に排気のカーボン微粒子を捕獲する。
【００２８】また、該フィルタ３には、図３に示すよう
に、前記した第一の触媒により転化されたＮＯ2と捕獲
したカーボン微粒子を前記（２）、（３）式のように順
次反応させる第二の触媒であるペロブスカイト複合酸化
物あるいはスピネル複合酸化物３１が担持されている。
に、前記した第一の触媒により転化されたＮＯ2と捕獲
したカーボン微粒子を前記（２）、（３）式のように順
次反応させる第二の触媒であるペロブスカイト複合酸化
物あるいはスピネル複合酸化物３１が担持されている。
【００２９】かかる構成によれば、モノリス２にてＮＯ
をＮＯ2に転化させ、フィルタ３にて前記転化されたＮ
Ｏ2と捕獲したカーボン微粒子とを反応させるので、デ
ィーゼルエンジンの排出する窒素酸化物とカーボン微粒
子とがそれぞれＮ2、ＣＯ2に変換されて浄化できる。
をＮＯ2に転化させ、フィルタ３にて前記転化されたＮ
Ｏ2と捕獲したカーボン微粒子とを反応させるので、デ
ィーゼルエンジンの排出する窒素酸化物とカーボン微粒
子とがそれぞれＮ2、ＣＯ2に変換されて浄化できる。
【００３０】図４は、前記モノリス２とフィルタ３とが
同一保持部材４１により保持されている排気浄化装置で
ある。かかる構成をとれば、排気浄化装置をよりコンパ
クトに形成できる。
同一保持部材４１により保持されている排気浄化装置で
ある。かかる構成をとれば、排気浄化装置をよりコンパ
クトに形成できる。
【００３１】図５は、前記モノリス２を廃し、フィルタ
３に貴金属担持系酸化物とペロブスカイト複合酸化物の
両方または、貴金属担持系酸化物とスピネル複合酸化物
の両方が担持された排気浄化装置である。
３に貴金属担持系酸化物とペロブスカイト複合酸化物の
両方または、貴金属担持系酸化物とスピネル複合酸化物
の両方が担持された排気浄化装置である。
【００３２】ここで、フィルタ表面に担持された触媒
は、図６に示すように二つの触媒を混合させたもの６１
でも良いし、図７に示すように表層に貴金属担持系酸化
物２１を、下層にペロブスカイトあるいはスピネル複合
酸化物３１としたものでも良い。かかる構成によれば、
フィルタで形成される単一構造体で二つの触媒による三
つの反応を行うので、排気浄化装置をより軽量かつコン
パクトに形成できる。
は、図６に示すように二つの触媒を混合させたもの６１
でも良いし、図７に示すように表層に貴金属担持系酸化
物２１を、下層にペロブスカイトあるいはスピネル複合
酸化物３１としたものでも良い。かかる構成によれば、
フィルタで形成される単一構造体で二つの触媒による三
つの反応を行うので、排気浄化装置をより軽量かつコン
パクトに形成できる。
【図１】本発明の一実施形態である排気浄化装置の断面
図。
図。
【図２】同じく図１、図４のＸ部の部分拡大図。
【図３】同じく図１、図４のＹ部の部分拡大図。
【図４】同じく他の実施形態である排気浄化装置。
【図５】同じく他の実施形態である排気浄化装置。
【図６】同じく図５のＺ部の部分拡大図
【図７】同じく図５のＺ部の部分拡大図
１ 排気浄化装置 ２ モノリス ３ パティキュレートフィルタ ２１ 貴金属担持系酸化物 ３１ 複合酸化物 ６１ 貴金属担持系酸化物と複合酸化物の混合触媒
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｊ 23/42 ＺＡＢ Ｂ０１Ｊ 23/78 Ａ 23/745 35/04 ３０１Ｅ 23/78 Ｆ０１Ｎ 3/02 ３０１Ｃ 23/889 ３０１Ｅ 35/04 ３０１ 3/10 Ａ Ｆ０１Ｎ 3/02 ３０１ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０２Ｇ １０４Ａ 3/10 １０４Ｂ Ｂ０１Ｊ 23/74 ３０１Ａ 23/84 ３１１Ａ Ｆターム(参考） 3G090 AA02 AA06 EA02 EA03 3G091 AA18 AB02 AB05 AB13 BA00 BA14 FB10 GA06 GA24 GB01W GB02W GB04W GB05W GB10W HA10 HA14 HA15 HA27 HA47 4D019 AA01 BA05 BC07 BD10 CA01 CB01 4D048 AA06 AA14 AB01 AB02 AB05 BA03X BA14X BA18X BA28X BA30X BA31Y BA32Y BA33Y BA35X BA36X BA37X BA41X BA42X BB02 BB14 BB16 CC38 CC47 CD05 4G069 AA03 AA08 BA01A BA01B BA13A BA13B BB02A BB02B BB06A BB06B BC03A BC03B BC31A BC31B BC42A BC42B BC62A BC62B BC66A BC66B BC67A BC67B BC69A BC75A BC75B CA02 CA03 CA07 CA08 CA13 CA18 EA19 EA27 EC23 EC24 EC28 EC29 EE09 FA06
Claims (8)
- 【請求項１】排気中の一酸化窒素（ＮＯ）を次式のよう
に二酸化窒素（ＮＯ2）へ転化させる第一の触媒と、 ２ＮＯ＋Ｏ2→２ＮＯ2 前記転化された二酸化窒素（ＮＯ2）と排気中のカーボ
ン微粒子（Ｃ）とを次式のように順次反応させる第二の
触媒と、 ２ＮＯ2＋Ｃ→２ＮＯ＋ＣＯ2 ２ＮＯ＋Ｃ→Ｎ2＋ＣＯ2 により排気浄化を行うことを特徴とするディーゼルエン
ジンの排気浄化装置。 - 【請求項２】前記第一の触媒は、貴金属担持系酸化物で
ある請求項１記載のディーゼルエンジンの排気浄化装
置。 - 【請求項３】前記第二の触媒は、ペロブスカイト複合酸
化物またはスピネル複合酸化物である請求項１記載のデ
ィーゼルエンジンの排気浄化装置。 - 【請求項４】上流側に前記第一の触媒を担持したモノリ
スを配し、 下流側に前記第二の触媒を担持したフィルタを配したこ
とを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のディーゼル
エンジンの排気浄化装置。 - 【請求項５】前記モノリスと前記フィルタとが同一保持
部材により保持されていることを特徴とする請求項４記
載のディゼルエンジンの排気浄化装置。 - 【請求項６】前記第一の触媒と前記第二の触媒とを担持
したフィルタを設けたことを特徴とする請求項１〜３い
ずれか記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。 - 【請求項７】前記第一の触媒は表層に、前記第二の触媒
は下層になるよう担持したフィルタを設けたことを特徴
とする請求項６記載のディーゼルエンジンの排気浄化装
置。 - 【請求項８】前記第一の触媒と前記第二の触媒とを混合
させて担持したフィルタを設けたことを特徴とする請求
項６記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000075972A JP2001263051A (ja) | 2000-03-17 | 2000-03-17 | ディーゼルエンジンの排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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