JP2003148141A - Exhaust emission control device - Google Patents
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Classifications
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンの排気ガス中の粒子状物質を捕集して排気ガスを浄化
する排気ガス浄化装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for collecting particulate matter in exhaust gas of a diesel engine to purify the exhaust gas.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ディーゼルエンジンから排出される粒子
状物質（ＰＭ：パティキュレート・マター：以下ＰＭと
する）の排出量は、窒素酸化物（ＮＯｘ），一酸化炭素
（ＣＯ）そして炭化水素（ＨＣ）等と共に年々規制が強
化されてきており、このＰＭをディーゼルパティキュレ
ートフィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter ：
以下ＤＰＦとする）と呼ばれるフィルタで捕集して、外
部へ排出されるＰＭの量を低減する技術が開発されてい
る。2. Description of the Related Art Emissions of particulate matter (PM: particulate matter: hereinafter referred to as PM) emitted from a diesel engine are nitrogen oxide (NOx), carbon monoxide (CO) and hydrocarbon (HC). ), Etc., and regulations have been tightened year by year, and this PM is used as a diesel particulate filter (DPF: Diesel Particulate Filter:
A technique has been developed to reduce the amount of PM that is collected by a filter called DPF) and discharged to the outside.
【０００３】このＰＭを直接捕集するＤＰＦには、セラ
ミック製のモノリスハニカム型ウォールフロータイプの
フィルタや、セラミックや金属を繊維状にした繊維型タ
イプのフィルタ等があり、これらのＤＰＦを用いた排気
ガス浄化装置は、エンジンの排気管の途中に設置され、
エンジンで発生する排気ガスを浄化している。As the DPF for directly collecting the PM, there are a monolith honeycomb wall flow type filter made of ceramic, a fiber type filter made of fibrous ceramic or metal, etc., and these DPFs were used. The exhaust gas purification device is installed in the middle of the exhaust pipe of the engine,
Purifies the exhaust gas generated by the engine.
【０００４】しかし、このＤＰＦは、ＰＭの捕集に伴っ
て目詰まりが進行し、排気ガス圧力（排圧）が上昇する
ので、このＤＰＦから捕集されたＰＭを除去する必要が
あり、幾つかの方法及びシステムが開発されている。However, in this DPF, clogging progresses with the collection of PM, and the exhaust gas pressure (exhaust pressure) rises. Therefore, it is necessary to remove the PM collected from this DPF. Some methods and systems have been developed.
【０００５】そのうちの一つに、電気ヒータやバーナー
でＤＰＦを加熱して、ＰＭを燃焼除去したり、エアを逆
方向に流して逆洗したりするシステムがあるが、これら
のシステムの場合には、外部から加熱用のエネルギーを
供給してＰＭ燃焼を行うので、燃費の悪化を招くという
問題や再生制御が難しいという問題がある。One of them is a system that heats the DPF with an electric heater or a burner to burn off PM, or flow air in the opposite direction for backwashing. In the case of these systems, Since PM is burned by supplying heating energy from the outside, there are problems that fuel efficiency is deteriorated and regeneration control is difficult.
【０００６】また、これらのシステムを採用した場合に
は、ＤＰＦを備えた２系統の排気通路を設け、交互に、
ＰＭの捕集とＤＰＦの再生を繰り返す場合が多く、その
ため、システムが大きくなり、コストも高くなり易い。Further, when these systems are adopted, two exhaust passages provided with DPF are provided, and alternately,
In many cases, the collection of PM and the regeneration of DPF are repeated, which makes the system large and the cost high.
【０００７】これらの問題に対処するために、図５〜図
７に示すような連続再生型ＤＰＦシステムが提案されて
いる。In order to deal with these problems, a continuous regeneration type DPF system as shown in FIGS. 5 to 7 has been proposed.
【０００８】図５は、ＮＯ2 によるＰＭ酸化の連続再生
型ＤＰＦシステム（ＮＯ2 再生型ＤＰＦシステム）１Ａ
の例であり、上流側の酸化触媒コンバータ３Ａａと下流
側のウォールフロータイプのＤＰＦ３Ａｂとから構成さ
れ、この上流側の白金（Ｐｔ）等の酸化触媒を担持した
酸化触媒コンバータ３Ａａで排気ガス中のＮＯを酸化
し、発生したＮＯ2 で、下流側のＤＰＦ３Ａｂに捕集さ
れたＰＭを酸化してＣＯ 2 とし、ＰＭを除去している。FIG. 5 shows NO2Regeneration of PM oxidation by
Type DPF system (NO2Regenerative DPF system) 1A
Of the upstream side oxidation catalytic converter 3Aa and the downstream side
Side wall flow type DPF3Ab
And supported an oxidation catalyst such as platinum (Pt) on the upstream side.
Oxidation of NO in exhaust gas by oxidation catalytic converter 3Aa
And then the generated NO2And then collected in the DPF3Ab on the downstream side.
CO is generated by oxidizing the PM 2And PM is removed.
【０００９】このＮＯ2 によるＰＭの酸化は、Ｏ2 によ
るＰＭの酸化より、エネルギー障壁が低く低温で行わ
れ、しかも、短時間で行えるため、排気ガス中の熱エネ
ルギーを利用しながら、一つのＤＰＦで連続的にＰＭの
捕集とＰＭの酸化除去を繰り返すことができる。The oxidation of PM by NO 2 has a lower energy barrier than that of PM by O 2 and is performed at a low temperature, and can be performed in a short time. Therefore, while utilizing the thermal energy in the exhaust gas, The collection of PM and the oxidation removal of PM can be continuously repeated by the DPF.
【００１０】また、図６に示す連続再生型ＤＰＦシステ
ム（一体型ＮＯ2 再生ＤＰＦシステム）１Ｂは、図５の
システム１Ａを改良したものであり、酸化触媒３２Ａを
ウォールフロータイプの触媒付フィルタ３Ｂの壁表面に
塗布し、この壁表面で、排気ガス中のＮＯの酸化とＮＯ
2 によるＰＭの酸化を行うようにして、図５の上流側の
酸化触媒コンバータ３Ａａを省いており、システムを簡
素化している。A continuous regeneration type DPF system (integrated NO 2 regeneration DPF system) 1B shown in FIG. 6 is an improvement of the system 1A shown in FIG. 5, in which an oxidation catalyst 32A is a wall flow type filter with catalyst 3B. Applied to the wall surface of the NOx, and the oxidation of NO in the exhaust gas and NO
By oxidizing the PM by 2 , the oxidation catalyst converter 3Aa on the upstream side of FIG. 5 is omitted, and the system is simplified.
【００１１】そして、図７に示す連続再生型ＤＰＦシス
テム（ＰＭ酸化触媒付ＤＰＦシステム）１Ｃは、酸化触
媒３２Ａと、ＰＭ酸化触媒３２Ｂをウォールフロータイ
プのＰＭ酸化触媒付フィルタ３Ｃの壁表面に塗布し、こ
の壁表面でＰＭの酸化を行うようにしている。このＰＭ
酸化触媒３２Ｂは排気ガス中のＯ2 を活性化し直接ＰＭ
を酸化する触媒であり、二酸化セリウム等で形成され
る。The continuous regeneration type DPF system (DPF system with PM oxidation catalyst) 1C shown in FIG. 7 applies the oxidation catalyst 32A and the PM oxidation catalyst 32B to the wall surface of the wall flow type filter 3C with PM oxidation catalyst. However, PM is oxidized on the wall surface. This PM
The oxidation catalyst 32B activates O 2 in the exhaust gas to directly generate PM.
It is a catalyst that oxidizes, and is formed of cerium dioxide or the like.
【００１２】この連続再生型ＤＰＦシステム１Ｃにおい
ては、主として、低温酸化域（３５０℃〜４５０℃程
度）では酸化触媒３２ＡのＮＯをＮＯ2 に酸化する反応
を利用してＰＭをＮＯ2 で酸化し、中温酸化域（４００
℃〜６００℃程度）では、ＰＭ酸化触媒３２Ｂで排気ガ
ス中のＯ2 を活性化しＰＭを直接酸化する反応によりＰ
Ｍを酸化し、ＰＭが排気ガス中のＯ2 で燃焼する温度以
上の高温酸化域（６００℃程度以上）では、排ガス中の
Ｏ2 によりＰＭを酸化している。[0012] In this continuous regeneration type DPF system 1C, mainly, the PM is oxidized by NO 2 to NO in the low temperature oxidation zone (350 ° C. to 450 degree ° C.) in the oxidation catalyst 32A by utilizing the reaction of oxidation to NO 2 , Medium temperature oxidation area (400
℃, 600 about ° C.), P by the reaction of oxidizing directly activates PM of O 2 in the exhaust gas in the PM oxidation catalyst 32B
Oxidizing the M, PM is the temperature above the high temperature oxidation zone to burn with O 2 in the exhaust gas (600 approximately ° C.), the PM by O 2 in the exhaust gas is oxidized.
【００１３】これらの連続再生型ＤＰＦシステムにおい
ては、触媒や、ＮＯ2 によるＰＭの酸化を利用すること
によって、酸化できる温度を下げて、一つのＤＰＦでＰ
Ｍを捕集しながら酸化除去している。In these continuous regeneration type DPF systems, the catalyst and the oxidation of PM by NO 2 are used to lower the temperature at which oxidation is possible, and the PDP can be reduced by one DPF.
It is oxidized and removed while collecting M.
【００１４】[0014]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の連続再生型ＤＰＦシステムにおいても、まだ、排気ガ
ス温度を３５０℃程度に昇温させる必要があるため、排
気温度が低いエンジンの運転状態やＮＯの排出が少ない
エンジンの運転状態においては、上記の反応が起こら
ず、ＰＭを酸化してＤＰＦを再生することができないた
め、ＰＭの堆積が継続されて、ＤＰＦが目詰まりすると
いう問題がある。However, even in these continuous regeneration type DPF systems, it is still necessary to raise the exhaust gas temperature to about 350 ° C., so that the engine operating condition with low exhaust temperature and NO In an operating state of an engine with a small amount of emission, the above reaction does not occur, and it is impossible to oxidize PM to regenerate the DPF, so that there is a problem that PM deposition is continued and the DPF is clogged.
【００１５】例えば、アイドル運転時や下り坂における
エンジンブレーキ作動運転時等の低速や極低負荷運転に
おいては、燃料が殆ど燃焼しない運転状態となり、低温
の排気ガスが排気ガス浄化装置に流れ込むため、触媒の
温度が下がり、触媒活性が低下してしまう。特に、宅配
便等の市街地走行が多い車両の場合には、排気ガスの温
度が低い運転状態が多いため、ＤＰＦの目詰まりが進展
し易い。For example, during low speed or extremely low load operation such as idle operation or engine braking operation on a downhill, the fuel is hardly burned and low temperature exhaust gas flows into the exhaust gas purifying device. The temperature of the catalyst is lowered and the catalytic activity is lowered. In particular, in the case of a vehicle such as a courier that travels a lot in urban areas, the exhaust gas temperature is often low, and thus the DPF is likely to be clogged.
【００１６】このＤＰＦの目詰まり、即ち、ＰＭの堆積
はＤＰＦ全体に均等に行われず、ＤＰＦの温度が局部的
に低くなっている部分に先にＰＭが堆積される。具体的
には、図８に示すような円筒状のウォールフロータイプ
の千鳥状目封止フィルタでは、放射熱が大きく低温にな
り易い外周側通路部分と、中央側通路の下流側部分への
堆積量が多くなる。The clogging of the DPF, that is, the deposition of PM is not uniformly performed on the entire DPF, and the PM is deposited first on the portion where the temperature of the DPF is locally low. Specifically, in the cylindrical wall-flow type staggered plugging filter as shown in FIG. 8, radiant heat is large and the temperature is large and the temperature is low. The amount increases.
【００１７】そして、再生モード運転等により排気ガス
が高温になった時に、捕集されたＰＭが昇温して排気ガ
ス中のＮＯ2 等で酸化されるが、ＤＰＦへ流入する排気
ガスの温度分布やＤＰＦ自体の温度分布が不均一なた
め、このＰＭの酸化が開始されるタイミングや酸化によ
って発生する熱量がＤＰＦの場所によって異なってしま
う。そのため、ＤＰＦの温度分布は更に不均一となる。When the temperature of the exhaust gas becomes high due to the regeneration mode operation or the like, the trapped PM rises in temperature and is oxidized by NO 2 etc. in the exhaust gas, but the temperature of the exhaust gas flowing into the DPF is increased. Since the distribution and the temperature distribution of the DPF itself are non-uniform, the timing of starting the oxidation of this PM and the amount of heat generated by the oxidation differ depending on the location of the DPF. Therefore, the temperature distribution of the DPF becomes more uneven.
【００１８】そして、図８に示すようなウォールフロー
タイプのフィルタ３Ｘの場合には、図９に示す温度分布
の一例でも分かるように、排気ガス中のＰＭが捕集され
て堆積し易く、且つ、再生モード運転時に高温でかつＮ
Ｏ2 に富んだ排気ガスが流入し、堆積したＰＭの酸化が
盛んになる中央側通路部分が高温となり、特にこの中央
側通路部分の下流側部分が特に高温となることが実験的
に突き止められている。In the case of the wall-flow type filter 3X as shown in FIG. 8, PM in the exhaust gas is easily collected and deposited, as can be seen from the example of the temperature distribution shown in FIG. , High temperature during playback mode operation and N
It has been experimentally found that the central passage portion where the exhaust gas rich in O 2 flows in and the oxidation of the deposited PM becomes active becomes particularly hot, and particularly the downstream portion of the central passage portion becomes particularly hot. ing.
【００１９】この高温発生部分において、フィルタ温度
が、このＤＰＦを形成するコーディエライト等の耐熱温
度（約１４５０℃）を超えると、局所的及び局部的に溶
損が発生する。この溶損が生じるとＰＭ捕集能力が低下
するばかりでなく、ＰＭの堆積し易い部分が溶損部分の
周辺に移動し、この周辺部の温度が順次高温になって溶
損部分が拡大するのでＤＰＦにとって大きな問題とな
る。In this high temperature generation portion, if the filter temperature exceeds the heat resistant temperature (about 1450 ° C.) of cordierite or the like that forms the DPF, melting loss occurs locally and locally. When this melting loss occurs, not only the PM trapping ability is deteriorated, but also a portion where PM is easily deposited moves to the periphery of the melting loss portion, and the temperature of this peripheral portion is gradually increased to expand the melting loss portion. Therefore, it is a big problem for the DPF.
【００２０】また、ＤＰＦの温度分布が不均等であると
熱応力が大きくなるため、この熱応力の繰り返しによ
り、ＤＰＦに疲労破壊が生じ、寿命が短くなるという問
題がある。Further, if the temperature distribution of the DPF is not uniform, the thermal stress becomes large, so that the repetition of this thermal stress causes fatigue failure in the DPF and shortens the service life.
【００２１】本発明は、上述の従来技術における問題を
解決するためになされたものであり、その目的は、排気
ガスが放熱により低温になり易い外周側通路において、
強酸化触媒により排気ガス中のＮＯ等の成分の酸化を促
進して排気ガス温度を上昇させると共に、排気ガスが高
温になり易い中央側通路において、弱酸化触媒により排
気ガス中のＮＯ等の成分の酸化を抑制して排気ガス温度
の上昇を抑制することにより、ＤＰＦの温度分布を均等
化して、局所的に異常な高温が発生するのを防止して、
ＤＰＦの溶損や破損を回避することができる耐久性に優
れた排気ガス浄化装置を提供することにある。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems in the prior art, and its object is to provide an outer peripheral passage in which exhaust gas is liable to have a low temperature due to heat radiation.
The strong oxidation catalyst promotes the oxidation of NO and other components in the exhaust gas to raise the exhaust gas temperature, and the weak oxidation catalyst causes NO and other components in the exhaust gas in the central passage where the exhaust gas tends to reach a high temperature. By suppressing the oxidation of the exhaust gas and suppressing the rise of the exhaust gas temperature, the temperature distribution of the DPF is made uniform, and an abnormally high temperature is prevented from occurring locally,
An object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying device having excellent durability that can prevent melting damage or damage of the DPF.
【００２２】[0022]
【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するための排気ガス浄化装置は、次のように構成され
る。An exhaust gas purifying apparatus for achieving the above object is constructed as follows.
【００２３】１）排気ガスの通路の上流側に酸化触媒コ
ンバータを、下流側にディーゼルエンジンの排気ガス中
の粒子状物質を浄化するディーゼルパティキュレートフ
ィルタを備えた排気ガス浄化装置において、前記酸化触
媒コンバータと前記ディーゼルパティキュレートフィル
タを排気ガスが上流側端部に入り下流側端部から出る筒
形に形成すると共に、前記酸化触媒コンバータの外周側
通路部分に強酸化触媒を、中央側通路部分に弱酸化触媒
をそれぞれ担持させて構成する。1) In the exhaust gas purifying apparatus having an oxidation catalyst converter on the upstream side of the exhaust gas passage and a diesel particulate filter for purifying particulate matter in the exhaust gas of a diesel engine on the downstream side, the oxidation catalyst The converter and the diesel particulate filter are formed into a tubular shape in which exhaust gas enters the upstream side end portion and exits from the downstream side end portion, and a strong oxidation catalyst is provided in the outer peripheral side passage portion of the oxidation catalyst converter, and a central side passage portion is provided. A weak oxidation catalyst is supported on each.
【００２４】この強酸化触媒と弱酸化触媒とは、両者を
比較して酸化触媒作用が強い方を強酸化触媒といい、酸
化触媒作用が弱い方を弱酸化触媒という。そして、両者
を、別の種類の触媒を使用して形成しても良く、同じ種
類の触媒で、担持密度や担持濃度を変えて形成してもよ
い。Comparing the strong oxidation catalyst and the weak oxidation catalyst, the one having a stronger oxidation catalyst action is called a strong oxidation catalyst, and the one having a weak oxidation catalyst action is called a weak oxidation catalyst. Then, both may be formed by using different types of catalysts, or the same type of catalysts may be formed by changing the loading density or loading concentration.
【００２５】上記のＮＯ2 再生型ディーゼルパティキュ
レートフィルタ（ＤＰＦ）システム等の連続再生型ＤＰ
Ｆシステムに関する構成によれば、上流側の酸化触媒コ
ンバータにおいて、放熱等により排気ガス温度が低くな
り易い外周側通路部分に、強酸化触媒を担持させている
ので、酸化作用が高く排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）
やＮＯ成分等の酸化が促進され、排気ガス温度の上昇が
大きくなる。一方、排気ガス温度が高くなり易い中央側
通路部分に弱酸化触媒を担持させているので、酸化作用
が低く排気ガス中のＰＭやＮＯ成分等の酸化が少なくな
るため排気ガス温度の上昇が小さくなる。Continuous regeneration type DP such as the above NO 2 regeneration type diesel particulate filter (DPF) system
According to the configuration related to the F system, in the oxidation catalyst converter on the upstream side, the strong oxidation catalyst is supported on the outer peripheral passage portion where the exhaust gas temperature is likely to be lowered due to heat radiation or the like, so that the oxidizing action is high and the exhaust gas Particulate matter (PM)
Oxidation of NO components and NO components is promoted, and the rise in exhaust gas temperature increases. On the other hand, since the weak oxidation catalyst is carried in the central passage portion where the exhaust gas temperature easily rises, the oxidizing action is low and the PM and NO components in the exhaust gas are less oxidized, so the rise in the exhaust gas temperature is small. Become.
【００２６】これにより、酸化触媒コンバータを通過し
た排気ガスが、ＤＰＦに流入する際に、ＤＰＦの外周側
通路部分に、より高温でしかもＮＯ2 に富んだ排気ガス
が流入し、中央側通路部分にはより低温でＮＯ2 が少な
い排気ガスが流入することになる。As a result, when the exhaust gas that has passed through the oxidation catalytic converter flows into the DPF, the exhaust gas having a higher temperature and rich in NO 2 flows into the outer peripheral side passage portion of the DPF, and the central side passage portion. Exhaust gas containing less NO 2 at a lower temperature will flow into the chamber.
【００２７】そのため、通常モード運転時には、ＤＰＦ
において、放熱が大きく冷却し易い外周側部分に中央側
部分に比較して高温の排気ガスが流れるため、ＤＰＦお
ける温度分布は全体的に見て均等化される。この均等化
により、ＤＰＦ内で、排気ガス中のＰＭが燃焼可能とな
る一定温度以上の領域が拡大するために、捕集されずに
燃焼するＰＭの量が増加する。Therefore, during normal mode operation, the DPF
In the above, since exhaust gas having a higher temperature flows in the outer peripheral side portion where the heat radiation is large and the cooling is easier than in the central side portion, the temperature distribution in the DPF is made uniform as a whole. Due to this equalization, the region in the DPF at which the PM in the exhaust gas can be burned at a certain temperature or higher is expanded, so that the amount of PM that is burned without being collected is increased.
【００２８】また、再生モード運転においては、ＤＰＦ
の外周側部分では、流入する排気ガスが比較的高温とな
り、ＮＯ2 も多いので、捕集されたＰＭの燃焼が速く温
度上昇も早くなる。しかし、この部分では放熱による冷
却も大きい。一方、放熱の少ない中央側部分では排気ガ
スが比較的低温でＮＯ2 が少ないので、捕集されたＰＭ
の燃焼が緩やかになり、異常な高温が発生しなくなる。
そのため、ＤＰＦの溶損を回避でき、また、ＤＰＦの温
度分布も均等化して発生する熱応力の大きさも小さくな
るので寿命も長くなる。In the regeneration mode operation, the DPF
In the outer peripheral portion, the inflowing exhaust gas has a relatively high temperature and a large amount of NO 2, so that the trapped PM burns quickly and the temperature rises quickly. However, cooling by heat radiation is also large in this part. On the other hand, since the exhaust gas is relatively low in temperature and NO 2 is small in the central portion where the heat radiation is small, the collected PM
Combustion becomes slower, and abnormal high temperature does not occur.
Therefore, the melting loss of the DPF can be avoided, and the temperature distribution of the DPF can be made uniform, so that the magnitude of the thermal stress generated can be reduced and the life can be extended.
【００２９】２）あるいは、排気ガスの通路にディーゼ
ルエンジンの排気ガス中の粒子状物質を浄化するディー
ゼルパティキュレートフィルタを備え、該ディーゼルパ
ティキュレートフィルタの排気ガス通路に酸化触媒を担
持させた排気ガス浄化装置において、前記ディーゼルパ
ティキュレートフィルタを排気ガスが上流側端部に入り
下流側端部から出る筒形に形成すると共に、前記ディー
ゼルパティキュレートフィルタの外周側通路部分に強酸
化触媒を、中央側通路部分に弱酸化触媒をそれぞれ担持
させて構成する。2) Alternatively, the exhaust gas passage is equipped with a diesel particulate filter for purifying particulate matter in the exhaust gas of the diesel engine, and the exhaust gas passage of the diesel particulate filter carries an oxidation catalyst. In the purification device, the diesel particulate filter is formed into a tubular shape in which the exhaust gas enters the upstream end portion and exits from the downstream end portion, and a strong oxidation catalyst is provided in the outer peripheral side passage portion of the diesel particulate filter, the central side. A weak oxidation catalyst is supported on each of the passage portions.
【００３０】この一体型ＮＯ2 再生ＤＰＦシステムやＰ
Ｍ酸化触媒付ＤＰＦシステム等の連続再生型ＤＰＦシス
テムに関する構成においても、ＤＰＦにおいて、排気ガ
ス中のＰＭやその他のＮＯ等の成分の酸化や捕集された
ＰＭの酸化は、強酸化触媒が担持されている外周側通路
部分で促進され、弱酸化触媒が担持されている中央側通
路部分で抑制されるので、ＤＰＦにおける温度分布は全
体的に見て均等化される。This integrated NO 2 regeneration DPF system and P
Even in a configuration relating to a continuous regeneration DPF system such as a DPF system with an M oxidation catalyst, in the DPF, oxidation of PM and other components such as NO in exhaust gas and oxidation of trapped PM are carried by a strong oxidation catalyst. The temperature distribution in the DPF is made uniform as a whole, because it is promoted in the outer peripheral side passage portion and is suppressed in the central side passage portion supporting the weak oxidation catalyst.
【００３１】従って、通常モード運転で排気ガス中のＰ
Ｍが燃焼する領域が拡大され、また、再生モード運転時
に発生し易い異常な高温燃焼によるフィルタの溶損も回
避される。Therefore, P in the exhaust gas in normal mode operation
The region in which M burns is expanded, and melting damage of the filter due to abnormal high temperature combustion that tends to occur during regeneration mode operation is also avoided.
【００３２】３）そして、上記の排気ガス浄化装置にお
いて、前記強酸化触媒を貴金属系酸化触媒で形成し、前
記弱酸化触媒を酸化物系酸化触媒で形成する。この構成
により強酸化触媒と弱酸化触媒を酸化触媒コンバータや
触媒付きフィルタ等のそれぞれの排気ガス通路に担持さ
せることができる。3) Then, in the above exhaust gas purifying apparatus, the strong oxidation catalyst is formed of a noble metal-based oxidation catalyst and the weak oxidation catalyst is formed of an oxide-based oxidation catalyst. With this configuration, the strong oxidation catalyst and the weak oxidation catalyst can be carried in the exhaust gas passages of the oxidation catalyst converter, the filter with the catalyst, and the like.
【００３３】また、同一の酸化触媒を使用しても、その
担持する濃度や密度を変えて、担持濃度の濃い方を強酸
化触媒とし、担持濃度の薄い方を弱酸化触媒とすること
もできる。Further, even if the same oxidation catalyst is used, the concentration and density of the supported catalyst may be changed, so that the one having a higher supported concentration may be the strong oxidation catalyst and the one having a lower supported concentration may be the weak oxidation catalyst. .
【００３４】４）上記の排気ガス浄化装置において、前
記強酸化触媒を担持させる外周側通路部分の横断面積
を、前記弱酸化触媒を担持させる中央側通路部分の横断
面積の０．５倍〜１．０倍とする。4) In the above exhaust gas purifying apparatus, the cross-sectional area of the outer peripheral passage portion supporting the strong oxidation catalyst is 0.5 times to 1 times the cross-sectional area of the central passage portion supporting the weak oxidation catalyst. 0.0 times.
【００３５】貴金属系酸化触媒の強酸化触媒を担持させ
る部分と酸化物系酸化触媒の弱酸化触媒を担持させる部
分をこの割合に設定すると、触媒作用による酸化効率と
フィルタにおける良好な温度分布形成とのバランスを良
い状態に保てる。By setting the ratio of the portion of the noble metal-based oxidation catalyst supporting the strong oxidation catalyst to the portion of the oxide-based oxidation catalyst supporting the weak oxidation catalyst, the oxidation efficiency due to the catalytic action and the formation of a good temperature distribution in the filter can be achieved. Can maintain a good balance.
【００３６】即ち、面積比を０．５倍より小さくする
と、ＤＰＦの中央側通路部分の温度が高くなり過ぎ、弱
酸化触媒の部分が多くなって酸化効率が低下し、酸化触
媒を担持する部分が大きくなる。また、面積比を１．０
倍より大きくすると、ＤＰＦの外周側通路部分の温度が
高くなり過ぎ、保温対策等の問題が生じる。That is, if the area ratio is made smaller than 0.5 times, the temperature of the central passage portion of the DPF becomes too high, the portion of the weak oxidation catalyst increases and the oxidation efficiency decreases, and the portion supporting the oxidation catalyst. Grows larger. The area ratio is 1.0
If it is more than twice, the temperature of the passage on the outer peripheral side of the DPF becomes too high, and problems such as heat retention measures occur.
【００３７】５）そして、前記ディーゼルパティキュレ
ートフィルタが、周囲を多孔質壁面で形成した多数の排
気ガス通路を有し、該排気ガス通路の入口側と出口側を
千鳥状に目封止したウォールフロータイプのフィルタで
ある場合に適用すると、より効果的となる。5) Then, the diesel particulate filter has a large number of exhaust gas passages whose periphery is formed by porous wall surfaces, and the inlet side and the outlet side of the exhaust gas passages are staggeredly plugged in a wall. It is more effective when applied when it is a flow type filter.
【００３８】この排気ガスが上流側端部に入り下流側端
部から出る筒形に形成したフィルタとしては、ウォール
フロータイプのフィルタ以外にも、金属のフィルタやＳ
ｉＣのフィルタがある。As the filter formed in a tubular shape in which the exhaust gas enters the upstream end portion and exits from the downstream end portion, in addition to the wall flow type filter, a metal filter or an S filter is used.
There is an iC filter.
【００３９】なお、強酸化触媒の担持範囲と弱酸化触媒
の担持範囲を明確に区分して、酸化触媒コンバータやＤ
ＰＦに担持させてもよいが、外周側から中央側に向かっ
て強酸化触媒から弱酸化触媒へ段階的又は連続的に漸次
移行するように担持させてもよい。It should be noted that the carrying range of the strong oxidation catalyst and the carrying range of the weak oxidation catalyst are clearly separated, and the oxidation catalyst converter and D
The PF may be supported, or the PF may be supported so as to gradually and gradually transition from the strong oxidation catalyst to the weak oxidation catalyst from the outer peripheral side toward the central side.
【００４０】[0040]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態の
排気ガス浄化装置について、ディーゼルパティキュレー
トフィルタ（以下ＤＰＦとする）がウォールフロータイ
プのフィルタである場合を例にして図面を参照しながら
説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, an exhaust gas purifying apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, in which a diesel particulate filter (hereinafter referred to as DPF) is a wall flow type filter. While explaining.
【００４１】〔第１の実施の形態〕最初に、図５に示す
ＮＯ2 再生型ＤＰＦシステムの連続再生型ＤＰＦシステ
ム１Ａに適用した場合における第１の実施の形態の排気
ガス浄化装置１０Ａについて説明する。[First Embodiment] First, an exhaust gas purifying apparatus 10A according to a first embodiment when applied to a continuous regeneration DPF system 1A of a NO 2 regeneration DPF system shown in FIG. 5 will be described. To do.
【００４２】この排気ガス浄化装置１０Ａは、ＮＯ2 に
よる粒子状物質（ＰＭ）の酸化を利用する装置であり、
図１及び図５に示すように、上流側の酸化触媒コンバー
タ３Ａａと下流側のウォールフロータイプのＤＰＦ３Ａ
ｂとから構成され、この上流側の酸化触媒コンバータ３
Ａａで排気ガス中のＮＯを酸化し、発生したＮＯ2 で、
下流側のＤＰＦ３Ａｂに捕集されたＰＭを酸化してＣＯ
2 にし、ＰＭを除去する。The exhaust gas purifying apparatus 10A is an apparatus that utilizes the oxidation of particulate matter (PM) by NO 2 .
As shown in FIGS. 1 and 5, the upstream side oxidation catalytic converter 3Aa and the downstream side wall flow type DPF 3A.
b and the upstream side oxidation catalytic converter 3
Aa oxidizes NO in the exhaust gas, and the generated NO 2
The PM collected in the DPF3Ab on the downstream side is oxidized to CO
Set to 2 and remove PM.
【００４３】そして、この酸化触媒コンバータ３Ａａ
は、コーディエライトやセラミックス製のハニカム構造
体の排気ガス通路に酸化触媒３２Ａ（３２Ａｓ，３２Ａ
ｗ）を担持したものであり、排気ガスＧが上流側端部に
入り下流側端部から出る筒形に形成される。Then, this oxidation catalytic converter 3Aa
Is the oxidation catalyst 32A (32As, 32A) in the exhaust gas passage of the honeycomb structure made of cordierite or ceramics.
w) is carried, and the exhaust gas G is formed into a tubular shape that enters the upstream side end and exits from the downstream side end.
【００４４】本発明においては、図１及び図２に示すよ
うに、この酸化触媒コンバータ３Ａａの外周側通路部分
Ｚ１（ハッチング部分）に貴金属系酸化触媒等で形成さ
れる強酸化触媒３２Ａｓを、中央側通路部分Ｚ２（ハッ
チング無しの部分）に酸化物系酸化触媒等で形成される
弱酸化触媒３２Ａｗをそれぞれ担持させて構成する。In the present invention, as shown in FIGS. 1 and 2, a strong oxidation catalyst 32As formed of a noble metal-based oxidation catalyst or the like is provided in the center of the outer peripheral passage portion Z1 (hatched portion) of the oxidation catalyst converter 3Aa. The side passage portions Z2 (portions without hatching) are each configured to carry a weak oxidation catalyst 32Aw formed of an oxide-based oxidation catalyst or the like.
【００４５】また、強酸化触媒３２Ａｓを担持させる外
周側通路部分Ｚ１の横断面積を、弱酸化触媒３２Ａｗを
担持させる中央側通路部分Ｚ２の横断面積の０．５倍〜
１．０倍とし、下流側のＤＰＦ３Ａｂにおける良好な温
度分布の形成や触媒作用による酸化効率や保温対策等を
良い状態に保つ。The cross-sectional area of the outer peripheral passage portion Z1 supporting the strong oxidation catalyst 32As is 0.5 times the cross-sectional area of the central passage portion Z2 supporting the weak oxidation catalyst 32Aw.
1.0 times to maintain a good temperature distribution formation in the downstream DPF3Ab, oxidation efficiency by catalyst action, heat retention measures, and the like.
【００４６】そして、ＤＰＦ３Ａｂも、排気ガスＧが上
流側端部に入り下流側端部から出る筒形に形成する。こ
のＤＰＦ３Ａｂは、図８に示すようなウォールフロータ
イプのフィルタ３Ｘ等で形成する。The DPF 3Ab is also formed in a tubular shape in which the exhaust gas G enters the upstream end and exits the downstream end. The DPF 3Ab is formed by a wall flow type filter 3X as shown in FIG.
【００４７】このウォールフロータイプのフィルタ３Ｘ
は、コーディエライトやセラミックス製で、周囲を多孔
質壁面１２で形成した多数の排気ガス通路（セル）１１
ａ、１１ｂを有すると共に、この排気ガス通路１１ａ，
１１ｂの入口側１５ｂと出口側１６ｂを千鳥状に目封止
１３して形成される。This wall flow type filter 3X
Is made of cordierite or ceramics, and has a large number of exhaust gas passages (cells) 11 formed by porous wall surfaces 12 on the periphery.
a, 11b, and the exhaust gas passage 11a,
The inlet side 15b and the outlet side 16b of 11b are plugged 13 in a zigzag pattern.
【００４８】この構成の排気ガス浄化装置１０Ａによれ
ば、通常運転モードでは、上流側の酸化触媒コンバータ
３Ａａにおいて、放熱等により排気ガス温度が低くなり
易い外周側通路部分Ｚ１に、強酸化触媒を担持させてい
るので、酸化作用が高く排気ガス中に含まれているＰＭ
やＮＯ成分等の酸化反応が促進され、排気ガス温度が上
昇する。また、排気ガス温度が高くなり易い中央側通路
部分Ｚ２には弱酸化触媒を担持させているので、酸化作
用が低く排気ガス中に含まれているＰＭやＮＯ成分等の
酸化反応が少なくなるため、この酸化反応による排気ガ
ス温度の上昇幅が小さくなる。According to the exhaust gas purifying apparatus 10A having this structure, in the normal operation mode, the strong oxidation catalyst is provided in the outer peripheral passage portion Z1 in the upstream side oxidation catalyst converter 3Aa where the exhaust gas temperature is likely to be lowered due to heat radiation or the like. Since it is supported, it has a high oxidizing effect and is contained in exhaust gas.
The oxidation reaction of NO and NO components is promoted, and the exhaust gas temperature rises. Further, since the central side passage portion Z2 where the exhaust gas temperature tends to be high carries a weak oxidation catalyst, the oxidizing action is low and the oxidation reaction of PM and NO components contained in the exhaust gas is reduced. The increase in exhaust gas temperature due to this oxidation reaction is reduced.
【００４９】そのため、酸化触媒コンバータ３Ａａや下
流側のＤＰＦ３Ａｂの温度分布が全体的に見て均等化さ
れ、通常のエンジン運転において、排気ガス中のＰＭが
燃焼する領域が拡大する。Therefore, the temperature distributions of the oxidation catalytic converter 3Aa and the DPF 3Ab on the downstream side are made uniform as a whole, and the region in which PM in the exhaust gas burns is expanded in normal engine operation.
【００５０】また、再生モード運転においては、エンジ
ンの運転状態を変化させて、ＮＯを多く発生させ、また
排気温度も上昇させるが、酸化触媒コンバータ３Ａａを
排気ガスが通過する際に、外周側通路部分Ｚ１の排気ガ
スＧはＮＯの酸化で高温となり、ＮＯ2 も多く発生する
ので、ＤＰＦ３Ａｂの外周側通路では捕集されたＰＭの
燃焼が盛んになり温度上昇も早くなる。しかし、外周側
であるので放熱により冷却されるのも早い。一方、中央
側通路部分Ｚ２を通過してＤＰＦ３Ａｂの中央側通路に
流入する排気ガスＧは比較的低温でＮＯ2 も少ないた
め、捕集されたＰＭの燃焼は緩やかに行われ、異常な高
温とはならない。Further, in the regeneration mode operation, the operating state of the engine is changed to generate a large amount of NO and also the exhaust gas temperature is raised, but when the exhaust gas passes through the oxidation catalytic converter 3Aa, the outer peripheral passage The exhaust gas G in the portion Z1 is heated to a high temperature due to the oxidation of NO, and a large amount of NO 2 is also generated. Therefore, the PM trapped in the outer peripheral passage of the DPF 3Ab is actively burned and the temperature rises quickly. However, since it is on the outer peripheral side, it is quickly cooled by heat radiation. On the other hand, since the exhaust gas G that passes through the central passage portion Z2 and flows into the central passage of the DPF 3Ab has a relatively low temperature and a small amount of NO 2 , the trapped PM is slowly combusted, resulting in an abnormally high temperature. Don't
【００５１】従って、再生モード運転時においても、Ｄ
ＰＦ３Ａｂにおける温度分布は全体的に見て均等化さ
れ、異常な高温部分が発生しなくなるので、フィルタの
溶損を回避できる。Therefore, even during the reproduction mode operation, D
The temperature distribution in the PF3Ab is made uniform as a whole, and an abnormally high temperature portion does not occur, so that melting loss of the filter can be avoided.
【００５２】〔第２の実施の形態〕次に、図６に示す一
体型ＮＯ2 再生ＤＰＦシステムの連続再生型ＤＰＦシス
テム１Ｂに適用した場合における第２の実施の形態の排
気ガス浄化装置１０Ｂについて説明する。[Second Embodiment] Next, an exhaust gas purifying apparatus 10B according to a second embodiment when applied to the continuous regeneration DPF system 1B of the integrated NO 2 regeneration DPF system shown in FIG. explain.
【００５３】この排気ガス浄化装置１０Ｂは、図３及び
図６に示すように、酸化触媒３２Ａ（３２Ａｓ，３２Ａ
ｗ）をウォールフロータイプの触媒付フィルタ３Ｂの壁
表面に塗布し、この壁表面で、排気ガス中のＮＯの酸化
とこの酸化で発生するＮＯ2によるＰＭの酸化を行う装
置である。As shown in FIGS. 3 and 6, this exhaust gas purifying apparatus 10B has an oxidation catalyst 32A (32As, 32A).
w) is applied to the wall surface of the wall-flow type filter with catalyst 3B, and the oxidation of NO in the exhaust gas and the oxidation of PM by NO 2 generated by this oxidation are performed on this wall surface.
【００５４】そして、本発明においては、酸化触媒３２
Ａとして、貴金属系酸化触媒等で形成される強酸化触媒
３２Ａｓと、酸化物系酸化触媒等で形成される弱酸化触
媒３２Ａｗを用意し、図３に示すように、ＤＰＦ３Ｂの
外周側通路部分Ｚ１に強酸化触媒３２Ａｓを、中央側通
路部分Ｚ２に弱酸化触媒３２Ａｗをそれぞれ担持させて
構成する。In the present invention, the oxidation catalyst 32
As A, a strong oxidation catalyst 32As formed of a noble metal-based oxidation catalyst or the like and a weak oxidation catalyst 32Aw formed of an oxide-based oxidation catalyst or the like are prepared, and as shown in FIG. 3, an outer peripheral passage portion Z1 of the DPF 3B is provided. And the weak oxidation catalyst 32Aw is supported on the central passage portion Z2.
【００５５】また、強酸化触媒３２Ａｓを担持させる外
周側通路部分Ｚ１の横断面積を、弱酸化触媒３２Ａｗを
担持させる中央側通路部分Ｚ２の横断面積の０．５倍〜
１．０倍とし、フィルタ３Ｂにおける良好な温度分布の
形成や触媒作用による酸化効率等を良い状態に保つ。The cross-sectional area of the outer peripheral passage portion Z1 supporting the strong oxidation catalyst 32As is 0.5 times the cross-sectional area of the central passage portion Z2 supporting the weak oxidation catalyst 32Aw.
1.0 times to maintain a good temperature distribution in the filter 3B and oxidation efficiency due to catalytic action.
【００５６】この構成の排気ガス浄化装置１０Ｂによれ
ば、通常の運転モードでは、ＤＰＦ３Ｂにおける排気ガ
ス中の含まれているＮＯ等の成分の酸化反応は、強酸化
触媒３２Ａｓが担持されている外周側通路部分Ｚ１で促
進され、排気ガス温度を昇温させるが、弱酸化触媒３２
Ａｗが担持されている中央側通路部分Ｚ２では酸化反応
及び排気ガス温度の昇温が少なくなるので、ＤＰＦ３Ｂ
における温度分布は全体的に見て均等化される。According to the exhaust gas purifying apparatus 10B having this structure, in the normal operation mode, the oxidation reaction of the components such as NO contained in the exhaust gas in the DPF 3B is caused by the outer periphery on which the strong oxidation catalyst 32As is carried. The exhaust gas temperature is increased by being promoted in the side passage portion Z1.
Since the oxidation reaction and the temperature rise of the exhaust gas temperature are reduced in the central passage portion Z2 where Aw is carried, the DPF3B
The temperature distribution at is generally equalized.
【００５７】また、再生モード運転では、ＤＰＦ３Ｂで
捕集されているＰＭの酸化反応は、強酸化触媒３２Ａｓ
が担持されている外周側通路部分Ｚ１では促進され、フ
ィルタ温度を昇温させるが、弱酸化触媒３２Ａｗが担持
されている中央側通路部分Ｚ２では捕集されているＰＭ
の酸化反応は緩やかに行われるので、ＤＰＦ３Ｂにおけ
る温度分布は全体的に見て均等化される。そのため、再
生モード運転時に発生し易い異常な高温燃焼によるフィ
ルタの溶損を防止できる。Further, in the regeneration mode operation, the oxidation reaction of PM trapped in the DPF 3B is caused by the strong oxidation catalyst 32As.
PM is promoted in the outer peripheral passage portion Z1 in which PM is carried to raise the filter temperature, but is collected in the central passage portion Z2 in which the weak oxidation catalyst 32Aw is carried.
Since the oxidation reaction of 1 is performed gently, the temperature distribution in the DPF 3B is made uniform as a whole. Therefore, it is possible to prevent melting damage of the filter due to abnormal high temperature combustion that is likely to occur during the operation in the regeneration mode.
【００５８】〔第３の実施の形態〕また、図７に示すＰ
Ｍ酸化触媒付ＤＰＦシステムの連続再生型ＤＰＦシステ
ム１Ｃに適用した場合における第３の実施の形態の排気
ガス浄化装置１０Ｃについて説明する。[Third Embodiment] Further, P shown in FIG.
An exhaust gas purifying apparatus 10C according to the third embodiment when applied to the continuous regeneration type DPF system 1C of the DPF system with an M oxidation catalyst will be described.
【００５９】この排気ガス浄化装置１０Ｃは、図４及び
図７に示すように、酸化触媒３２Ａ（３２Ａｓ，３２Ａ
ｗ）と、ＰＭ酸化触媒３２Ｂをウォールフロータイプの
ＰＭ酸化触媒付フィルタ３Ｃの壁表面に塗布し、この壁
表面でより低い温度からＰＭの酸化を行う装置である。As shown in FIGS. 4 and 7, this exhaust gas purifying apparatus 10C has an oxidation catalyst 32A (32As, 32A).
w) and the PM oxidation catalyst 32B are applied to the wall surface of the wall-flow type filter 3C with PM oxidation catalyst, and the PM is oxidized on the wall surface from a lower temperature.
【００６０】このＰＭ酸化触媒３２Ｂは排気ガス中のＯ
2 で直接ＰＭを酸化する触媒であり、二酸化セリウム等
で形成される。This PM oxidation catalyst 32B is the O gas in the exhaust gas.
2 is a catalyst that directly oxidizes PM, and is formed of cerium dioxide or the like.
【００６１】この連続再生型ＤＰＦシステム１Ｃは、主
として、低温酸化域（３５０℃〜４５０℃程度）では酸
化触媒３２ＡのＮＯをＮＯ2 に酸化する反応を利用して
ＰＭをＮＯ2 で酸化し、中温酸化域（４００℃〜６００
℃程度）では、ＰＭ酸化触媒３２Ｂの排気ガス中のＯ2
でＰＭを直接酸化する反応を利用してにＰＭを酸化し、
ＰＭが排気ガス中のＯ2 で燃焼する温度より高い高温酸
化域（６００℃程度以上）では、排ガス中のＯ2 により
ＰＭを酸化している。This continuous regeneration type DPF system 1C mainly oxidizes PM with NO 2 in the low temperature oxidation region (about 350 ° C. to 450 ° C.) by utilizing the reaction of oxidizing NO of the oxidation catalyst 32A to NO 2 . Mid-temperature oxidation zone (400 ℃ -600
C), the O 2 in the exhaust gas of the PM oxidation catalyst 32B
To oxidize PM using the reaction that directly oxidizes PM,
In a high temperature oxidation region (about 600 ° C. or higher) higher than the temperature at which PM burns with O 2 in exhaust gas, PM is oxidized by O 2 in exhaust gas.
【００６２】そして、本発明においては、酸化触媒３２
Ａとして、貴金属系酸化触媒等で形成される強酸化触媒
３２Ａｓと、酸化物系酸化触媒等で形成される弱酸化触
媒３２Ａｗを用意し、ＤＰＦ３Ｃの外周側通路部分Ｚ１
に強酸化触媒３２ＡｓとＰＭ酸化触媒３２Ｂを、中央側
通路部分Ｚ２に弱酸化触媒３２ＡｗとＰＭ酸化触媒３２
Ｂをそれぞれ担持させて構成する。In the present invention, the oxidation catalyst 32
As A, a strong oxidation catalyst 32As formed of a noble metal-based oxidation catalyst or the like and a weak oxidation catalyst 32Aw formed of an oxide-based oxidation catalyst or the like are prepared, and the outer peripheral passage portion Z1 of the DPF 3C is prepared.
A strong oxidation catalyst 32As and a PM oxidation catalyst 32B, and a weak oxidation catalyst 32Aw and a PM oxidation catalyst 32 in the central passage portion Z2.
B is supported on each of the components.
【００６３】また、強酸化触媒３２Ａｓを担持させる外
周側通路部分Ｚ１の横断面積を、弱酸化触媒３２Ａｗを
担持させる中央側通路部分Ｚ２の横断面積の０．５倍〜
１．０倍とし、フィルタにおける良好な温度分布の形成
や触媒作用による酸化効率等を良い状態に保つ。The cross-sectional area of the outer peripheral passage portion Z1 supporting the strong oxidation catalyst 32As is 0.5 times the cross-sectional area of the central passage portion Z2 supporting the weak oxidation catalyst 32Aw.
1.0 times to keep good temperature distribution formation in the filter and oxidation efficiency due to catalytic action.
【００６４】この構成の排気ガス浄化装置１０Ｃによれ
ば、第２の実施の形態と同様に、ＤＰＦ３Ｃの温度分布
を均等化でき、異常な高温の発生を防止してフィルタの
溶損を回避できる。According to the exhaust gas purifying apparatus 10C having this structure, the temperature distribution of the DPF 3C can be equalized, and abnormal heat generation can be prevented and melting damage of the filter can be avoided, as in the second embodiment. .
【００６５】[0065]
【発明の効果】以上に説明したように、本発明に係わる
排気ガス浄化装置によれば、次のような効果を奏するこ
とができる。As described above, according to the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, the following effects can be obtained.
【００６６】１）上流側に酸化触媒コンバータを、下流
側にディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）を
備えた排気ガス浄化装置において、酸化触媒コンバータ
の外周側通路部分に強酸化触媒を、中央側通路部分に弱
酸化触媒をそれぞれ担持させて構成することにより、通
常モード運転時に、放熱等により排気ガス温度が低くな
り易い外周側通路部分において、排気ガス中に含まれる
粒子状物質（ＰＭ）やＮＯ成分等の酸化反応を促進させ
て排気ガス温度を上昇させると共に、排気ガス温度が高
くなり易い中央側通路部分の酸化反応を抑制し排気ガス
温度の上昇を少なくするので、下流側のＤＰＦの温度分
布を均等化できる。1) In an exhaust gas purifying apparatus equipped with an oxidation catalyst converter on the upstream side and a diesel particulate filter (DPF) on the downstream side, a strong oxidation catalyst is provided in the outer peripheral passage portion of the oxidation catalyst converter, and a central passage portion. In the normal mode operation, the particulate matter (PM) and NO component contained in the exhaust gas are liable to be exhausted in the outer peripheral passage portion where the exhaust gas temperature is easily lowered due to heat radiation etc. during normal mode operation. Etc. to increase the exhaust gas temperature and suppress the oxidation reaction of the central passage portion where the exhaust gas temperature tends to rise to suppress the increase in the exhaust gas temperature. Can be equalized.
【００６７】また、ＮＯ成分の増加と排気ガス昇温を行
う再生モード運転においても、酸化触媒コンバータの外
周側通路部分で酸化反応が促進されるので、ＤＰＦの外
周側通路部分を通過する排気ガスの温度が高くなり、ま
たＮＯ2 が増加する。そして、中央側通路部分では酸化
反応が控えめになるので、ＤＰＦの中央側通路部分を通
過する排気ガス温度の上昇が抑制され、ＮＯ2 も少なく
抑えられる。Even in the regeneration mode operation in which the NO component is increased and the exhaust gas temperature is raised, the oxidation reaction is promoted in the outer peripheral passage portion of the oxidation catalytic converter, so that the exhaust gas passing through the outer peripheral passage portion of the DPF is promoted. Temperature rises and NO 2 increases. Then, since the oxidation reaction becomes modest in the central passage portion, the rise of the exhaust gas temperature passing through the central passage portion of the DPF is suppressed, and NO 2 is also suppressed to a small amount.
【００６８】そのため、ＤＰＦにおける再生モード運転
時のＰＭの酸化反応も外周側で促進されると共に、中央
側では抑制されて穏やかに行われることになるので、外
周側の放熱が大きいＤＰＦにおける温度分布は全体的に
見て均等化される。Therefore, the oxidation reaction of PM during the regeneration mode operation in the DPF is also promoted on the outer peripheral side, and is suppressed and moderately performed on the central side, so that the temperature distribution in the DPF with large heat radiation on the outer peripheral side. Are generally equalized.
【００６９】このＤＰＦの温度分布の均等化により、通
常のエンジン運転においては、酸化触媒コンバータやＤ
ＰＦ内で排気ガス中のＰＭが燃焼可能となる一定温度以
上の領域が拡大するために、排気ガス中のＰＭが捕集さ
れずに燃焼する領域が拡大し、また、再生モード運転に
おいては、異常な高温が発生しなくなるので溶損を回避
できる。By equalizing the temperature distribution of the DPF, the oxidation catalytic converter and D
In the PF, since the area of the exhaust gas at which the PM in the exhaust gas can be burned at a temperature equal to or higher than a certain temperature is expanded, the area in which the PM in the exhaust gas is burned without being collected is expanded, and in the regeneration mode operation, Abnormal high temperature does not occur, so melting damage can be avoided.
【００７０】その上、酸化触媒コンバータ及びＤＰＦに
おける温度分布の均等化により、発生する熱応力が減少
するので、耐久性能が向上する。Furthermore, the thermal stress generated is reduced by equalizing the temperature distribution in the oxidation catalytic converter and the DPF, so that the durability performance is improved.
【００７１】２）また、排気ガスの通路にディーゼルエ
ンジンの排気ガス中の粒子状物質を浄化するＤＰＦを備
え、このＤＰＦの排気ガス通路に酸化触媒を担持させた
排気ガス浄化装置においても、ＤＰＦにおけるＰＭの酸
化は、強酸化触媒が担持されている外周側で促進される
が、弱酸化触媒が担持されている中央側では抑制される
ので、ＤＰＦにおける温度分布は全体的に見て均等化さ
れる。2) Also, in the exhaust gas purifying apparatus in which the exhaust gas passage is equipped with a DPF for purifying particulate matter in the exhaust gas of a diesel engine, and the exhaust gas passage of this DPF carries an oxidation catalyst. The oxidation of PM is promoted on the outer peripheral side on which the strong oxidation catalyst is supported, but is suppressed on the central side on which the weak oxidation catalyst is supported, so the temperature distribution in the DPF is generally uniformed. To be done.
【００７２】従って、通常モード運転でＰＭが燃焼する
領域の拡大を図ることができ、また、再生モード運転で
発生し易い異常な高温燃焼によるフィルタの溶損を防止
できる。Therefore, it is possible to expand the region where PM is burned in the normal mode operation, and it is possible to prevent melting damage of the filter due to abnormal high temperature combustion that tends to occur in the regeneration mode operation.
【図１】本発明に係る第１の実施の形態の排気ガス浄化
装置の模式的な構成を示す側断面図である。FIG. 1 is a side sectional view showing a schematic configuration of an exhaust gas purifying apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１の酸化触媒コンバータの模式的な一部断面
を含む斜視図である。FIG. 2 is a perspective view including a schematic partial cross section of the oxidation catalytic converter of FIG.
【図３】本発明に係る第２の実施の形態の排気ガス浄化
装置の模式的な構成を示す側断面図である。FIG. 3 is a side sectional view showing a schematic configuration of an exhaust gas purification device of a second embodiment according to the present invention.
【図４】本発明に係る第３の実施の形態の排気ガス浄化
装置の模式的な構成を示す側断面図である。FIG. 4 is a side sectional view showing a schematic configuration of an exhaust gas purifying apparatus according to a third embodiment of the present invention.
【図５】酸化触媒を配設した排気ガス浄化装置を備えた
連続再生型ＤＰＦシステムの一例を示す構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram showing an example of a continuous regeneration DPF system equipped with an exhaust gas purification device provided with an oxidation catalyst.
【図６】酸化触媒付フィルタを有する排気ガス浄化装置
を備えた連続再生型ＤＰＦシステムの一例を示す構成図
である。FIG. 6 is a configuration diagram showing an example of a continuous regeneration DPF system provided with an exhaust gas purification device having a filter with an oxidation catalyst.
【図７】ＰＭ酸化触媒付フィルタを有する排気ガス浄化
装置を備えた連続再生型ＤＰＦシステムの一例を示す構
成図である。FIG. 7 is a configuration diagram showing an example of a continuous regeneration DPF system equipped with an exhaust gas purification device having a filter with a PM oxidation catalyst.
【図８】ウォールフロータイプのフィルタの模式的な構
成図であり、（ａ）は一部断面を含む斜視図で、（ｂ）
は側断面図である。FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a wall flow type filter, (a) is a perspective view including a partial cross section, and (b) is a diagram.
FIG.
【図９】従来技術の排気ガス浄化装置のフィルタの側断
面図における温度分布の状態の一例を示す模式的な等温
図である。FIG. 9 is a schematic isotherm diagram showing an example of a state of temperature distribution in a side sectional view of a filter of an exhaust gas purifying apparatus of a conventional technique.
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 排気ガス浄化システム ３Ａａ 酸化触媒コンバータ ３Ａｂ フィルタ（ＤＰＦ） ３Ｂ 触媒付きフィルタ（ＤＰＦ） ３Ｃ ＰＭ酸化触媒付きフィルタ（ＤＰＦ） ３Ｘ ウォールフロータイプのフィルタ １０Ａ．１０Ｂ，１０Ｃ 排気ガス浄化装置 １１ａ，１１ｂ 排気ガス通路（セル） １２ 多孔質壁面 １３，１３Ａ 目封止 １５ 入口側 １６ 出口側 ３２Ａ 酸化触媒 ３２Ａｓ 強酸化触媒 ３２Ａｗ 弱酸化触媒 Ｇ 排気ガス Ｚ１ 外周側通路部分 Ｚ２ 中央側通路部分 1A, 1B, 1C Exhaust gas purification system 3Aa oxidation catalytic converter 3Ab filter (DPF) 3B Filter with catalyst (DPF) Filter with 3C PM oxidation catalyst (DPF) 3X wall flow type filter 10A. 10B, 10C Exhaust gas purification device 11a, 11b Exhaust gas passage (cell) 12 Porous wall 13,13A plugging 15 entrance side 16 Exit side 32A oxidation catalyst 32As strong oxidation catalyst 32Aw weak oxidation catalyst G exhaust gas Z1 outer peripheral passage part Z2 central passage
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ０１Ｎ 3/02 ３０１ Ｆ０１Ｎ 3/02 ３０１Ｅ 3/24 Ｅ 3/24 Ｆ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０３Ｂ １０３Ｃ １０１Ｚ (72)発明者 越智 直文 神奈川県藤沢市土棚８番地 いすゞ自動車 株式会社藤沢工場内 Ｆターム(参考） 3G090 AA03 BA01 CA04 DA18 DA20 3G091 AA02 AA18 AB02 AB13 BA08 CB01 EA01 EA03 GA17 GA18 GB05W GB10W HA15 4D048 AA06 AA14 AA18 AB01 AB05 AB06 BA19X BA30X BA31X BA32X BA33X BA34X BA41X BB02 BB14 BB16 CC32 CC33 CC41 CC46 4G069 AA03 AA08 BB04A BB04B BC32A BC33A BC43B BC69A CA03 CA07 CA13 CA18 DA06 EA19 EA27 EE09 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) F01N 3/02 301 F01N 3/02 301E 3/24 E 3/24 F B01D 53/36 103B 103C 101Z (72 ) Inventor Naofumi Ochi 8th Soil Shelf, Fujisawa City, Kanagawa Prefecture Isuzu Motors Co., Ltd. Fujisawa Factory F-term (reference) 3G090 AA03 BA01 CA04 DA18 DA20 3G091 AA02 AA18 AB02 AB13 BA08 CB01 EA01 EA03 GA17 GA18 GB05W GB10W HA15 4D14 AA AB AB04A14 AB05 AB06 BA19X BA30X BA31X BA32X BA33X BA34X BA41X BB02 BB14 BB16 CC32 CC33 CC41 CC46 4G069 AA03 AA08 BB04A BB04B BC32A BC33A BC43B BC69A CA03 CA07 CA13 CA18 DA06 EA19 EA27 EE09
Claims (5)
バータを、下流側にディーゼルエンジンの排気ガス中の
粒子状物質を浄化するディーゼルパティキュレートフィ
ルタを備えた排気ガス浄化装置において、前記酸化触媒
コンバータと前記ディーゼルパティキュレートフィルタ
を排気ガスが上流側端部に入り下流側端部から出る筒形
に形成すると共に、前記酸化触媒コンバータの外周側通
路部分に強酸化触媒を、中央側通路部分に弱酸化触媒を
それぞれ担持させたことを特徴とする排気ガス浄化装
置。1. An exhaust gas purifying apparatus comprising an oxidation catalyst converter upstream of an exhaust gas passage and a diesel particulate filter downstream of which purifies particulate matter in exhaust gas of a diesel engine, wherein the oxidation catalyst The converter and the diesel particulate filter are formed into a tubular shape in which exhaust gas enters the upstream side end portion and exits from the downstream side end portion, and a strong oxidation catalyst is provided in the outer peripheral side passage portion of the oxidation catalyst converter, and a central side passage portion is provided. An exhaust gas purification device, characterized in that a weak oxidation catalyst is carried on each.
排気ガス中の粒子状物質を浄化するディーゼルパティキ
ュレートフィルタを備え、該ディーゼルパティキュレー
トフィルタの排気ガス通路に酸化触媒を担持させた排気
ガス浄化装置において、前記ディーゼルパティキュレー
トフィルタを排気ガスが上流側端部に入り下流側端部か
ら出る筒形に形成すると共に、前記ディーゼルパティキ
ュレートフィルタの外周側通路部分に強酸化触媒を、中
央側通路部分に弱酸化触媒をそれぞれ担持させたことを
特徴とする排気ガス浄化装置。2. An exhaust gas purifying apparatus having a diesel particulate filter for purifying particulate matter in exhaust gas of a diesel engine in an exhaust gas passage, and an oxidation catalyst being carried in an exhaust gas passage of the diesel particulate filter. In the above, the diesel particulate filter is formed into a tubular shape in which the exhaust gas enters the upstream end portion and exits from the downstream end portion, and the strong oxidation catalyst is provided in the outer peripheral passage portion of the diesel particulate filter, and the central passage portion. An exhaust gas purifying device, characterized in that a weak oxidation catalyst is carried on each of them.
成し、前記弱酸化触媒を酸化物系酸化触媒で形成したこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の排気ガス浄化装
置。3. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the strong oxidation catalyst is formed of a noble metal-based oxidation catalyst and the weak oxidation catalyst is formed of an oxide-based oxidation catalyst.
部分の横断面積を、前記弱酸化触媒を担持させる中央側
通路部分の横断面積の０．５倍〜１．０倍とすることを
特徴とする請求項３に記載の排気ガス浄化装置。4. The cross-sectional area of the outer peripheral passage portion supporting the strong oxidation catalyst is 0.5 to 1.0 times the cross-sectional area of the central passage portion supporting the weak oxidation catalyst. The exhaust gas purification device according to claim 3.
タが、周囲を多孔質壁面で形成した多数の排気ガス通路
を有し、該排気ガス通路の入口側と出口側を千鳥状に目
封止したウォールフロータイプのフィルタであることを
特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の排気ガ
ス浄化装置。5. A wall flow type in which the diesel particulate filter has a large number of exhaust gas passages formed around a porous wall surface, and the inlet side and the outlet side of the exhaust gas passages are staggeredly plugged. The exhaust gas purifying apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the exhaust gas purifying apparatus is a filter.
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