JP2008115717A - Exhaust emission control device - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a fuel consumption required for forcibly regenerating a PM filter. <P>SOLUTION: An exhaust emission control device comprises an oxidation catalyst 20 and a PM filter catalyst 30 disposed on an exhaust gas downstream side of the oxidation catalyst 20 for collecting particulates in exhaust gas. The oxidation catalyst 20 has a plurality of straight cells 21 in which the exhaust gas directly flows, straight cell partition walls 22 separating the straight cells 21 from each other, oxidation catalytic layers formed on the surfaces of the straight cell partition walls 22 and partially closed parts 24 serving as the collection parts of a construction capable of collecting a part of the PM in the exhaust gas passing through the straight cells 21. When fuel of a high temperature of about 600°C or more is supplied to the oxidation catalyst 20 in forcibly regenerating the PM filter catalyst 30, the PM accumulated in the partially closed parts 24 is burned and generates heat and this heat can be used for regeneration of the PM filter. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ディーゼルエンジンからの排ガス等、パティキュレートを含む排ガスを浄化する排ガス浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus that purifies exhaust gas containing particulates such as exhaust gas from a diesel engine.

ディーゼルエンジンでは、有害成分がパティキュレート（粒子状物質：炭素微粒子、サルフェート等の硫黄系微粒子や高分子量炭化水素微粒子等、以下適宜ＰＭという）として排出される。   In a diesel engine, harmful components are discharged as particulates (particulate matter: sulfur fine particles such as carbon fine particles and sulfate, high molecular weight hydrocarbon fine particles, etc., hereinafter referred to as PM as appropriate).

ディーゼルエンジンからの排ガスを浄化するディーゼルエンジン用排ガス浄化装置として、排ガス中のＨＣ、ＣＯやＮＯ等を触媒作用により酸化する酸化触媒と、この酸化触媒の排ガス下流側に配設され、排ガス中のＰＭを捕集するＰＭフィルタと、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。   As an exhaust gas purification device for diesel engines that purifies exhaust gas from a diesel engine, an oxidation catalyst that oxidizes HC, CO, NO, etc. in the exhaust gas by catalytic action, and disposed on the exhaust gas downstream side of the oxidation catalyst, The thing provided with PM filter which collects PM is known (for example, refer to patent documents 1).

この排ガス浄化装置における酸化触媒は、ストレートフロー構造を有するオープン型のもので、排ガスが直流する複数のストレートセルと、ストレートセル同士を区画するストレートセル隔壁と、ストレートセル隔壁の表面に形成され酸化活性を有する酸化触媒層とからなる。この酸化触媒層は、アルミナ等の多孔質酸化物よりなるコート層に白金等の触媒金属を担持してなるもので、ストレートセルを直流する排ガス中のＨＣやＣＯ等を触媒金属の触媒作用により酸化燃焼させる。   The oxidation catalyst in this exhaust gas purification device is an open type having a straight flow structure, and is formed on the surfaces of a plurality of straight cells in which exhaust gas is DC, straight cell partition walls separating straight cells, and straight cell partition walls. It consists of an oxidation catalyst layer having activity. This oxidation catalyst layer is formed by supporting a catalyst metal such as platinum on a coat layer made of a porous oxide such as alumina. Oxidize and burn.

また、この排ガス浄化装置におけるＰＭフィルタは、ウォールフロー構造を有するトラップ型のもので、排ガス下流側の出口部が目詰めされた複数の流入側セルと、この流入側セルに隣接し排ガス上流側の入口部が目詰めされた複数の流出側セルと、流入側セル及び流出側セルを区画しフィルタ機能をもつ多孔質のフィルタ隔壁と、このフィルタ隔壁の表面に形成された触媒層とからなる。このフィルタ機能をもつフィルタ隔壁は所定の平均細孔径の細孔を所定の気孔率で有し、この細孔で排ガスを濾過してＰＭを捕集する。また、触媒層は、アルミナ等の多孔質酸化物よりなるコート層に白金等の触媒金属を担持してなるもので、セル隔壁に捕集されたＰＭを触媒金属の触媒反応によって酸化燃焼させる。   The PM filter in the exhaust gas purification apparatus is a trap type having a wall flow structure, and a plurality of inflow side cells clogged with an outlet portion on the exhaust gas downstream side, and an exhaust gas upstream side adjacent to the inflow side cell. A plurality of outflow side cells clogged with the inlet portion, a porous filter partition wall which partitions the inflow side cell and the outflow side cell and has a filter function, and a catalyst layer formed on the surface of the filter partition wall . The filter partition wall having the filter function has pores having a predetermined average pore diameter at a predetermined porosity, and collects PM by filtering exhaust gas through the pores. The catalyst layer is formed by supporting a catalyst metal such as platinum on a coating layer made of a porous oxide such as alumina, and oxidizes and burns PM collected in the cell partition wall by a catalytic reaction of the catalyst metal.

かかる構成を有する従来の排ガス浄化装置では、ＰＭフィルタにおいて、捕集と同時にあるいは捕集と連続してＰＭを酸化燃焼させることで連続再生することができる。また、酸化触媒でＨＣ等を酸化燃焼させたときに発生する反応熱を利用して、ＰＭフィルタに堆積したＰＭを燃焼させることができる。
特開２００５−２６４８６６号公報 In the conventional exhaust gas purification apparatus having such a configuration, the PM filter can be continuously regenerated by oxidizing and burning PM simultaneously with the collection or continuously with the collection. Further, the PM deposited on the PM filter can be burned using the reaction heat generated when HC or the like is oxidized and burned by the oxidation catalyst.
JP 2005-264866 A

ところで、ＰＭフィルタに堆積したＰＭは、６００℃程度以上の高温に加熱されると燃焼する。このため、上記従来の排ガス浄化装置では、ＰＭフィルタに堆積したＰＭを燃焼させてＰＭフィルタを強制的に再生するために、多量のＨＣ等を含む燃料を酸化触媒に供給することにより、酸化触媒で反応熱を発生させて、酸化触媒から流出する排ガス、すなわちＰＭフィルタに流入する排ガスの温度を６００℃程度以上にしていた。   By the way, PM deposited on the PM filter burns when heated to a high temperature of about 600 ° C. or higher. For this reason, in the conventional exhaust gas purification apparatus, in order to forcibly regenerate the PM filter by burning the PM deposited on the PM filter, a fuel containing a large amount of HC or the like is supplied to the oxidation catalyst, so that the oxidation catalyst The reaction heat was generated in this manner, and the temperature of the exhaust gas flowing out from the oxidation catalyst, that is, the exhaust gas flowing into the PM filter was set to about 600 ° C. or more.

したがって、上記従来の排ガス浄化装置では、ＰＭフィルタを強制再生するために相当の燃料消費量が必要であり、燃費の悪化に繋がっていた。   Therefore, in the conventional exhaust gas purification device, a considerable amount of fuel consumption is required to forcibly regenerate the PM filter, leading to deterioration in fuel consumption.

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、ＰＭフィルタを強制再生するために必要な燃料消費量を低減させることを解決すべき技術課題とするものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is a technical problem to be solved to reduce the fuel consumption necessary for forcibly regenerating the PM filter.

上記課題を解決する本発明の排ガス浄化装置は、内燃機関の排気系に配設され、該内燃機関の排ガス成分を触媒作用により酸化する酸化触媒と、該酸化触媒の排ガス下流側に配設され、排ガス中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、を備え、前記酸化触媒は、排ガスが直流する複数のストレートセルと、該ストレートセル同士を区画するストレートセル隔壁と、該ストレートセル隔壁の表面に形成され酸化活性を有する酸化触媒層と、該ストレートセル内を通過する該排ガス中のパティキュレートの一部を捕集可能な構造とされた捕集部と、有していることを特徴とするものである。   An exhaust gas purifying apparatus of the present invention that solves the above problems is disposed in an exhaust system of an internal combustion engine, and is disposed on an exhaust gas downstream side of the oxidation catalyst that oxidizes exhaust gas components of the internal combustion engine by catalytic action. A particulate filter that collects particulates in the exhaust gas, and the oxidation catalyst includes a plurality of straight cells in which the exhaust gas is DC, straight cell partitions that partition the straight cells, and the straight cell partitions It has an oxidation catalyst layer formed on the surface and having an oxidation activity, and a collection part configured to collect a part of the particulates in the exhaust gas that passes through the straight cell. It is what.

この排ガス浄化装置では、酸化触媒のストレートセル内を通過する排ガス中のパティキュレートの一部が酸化触媒に設けられた捕集部により捕集される。このため、ＰＭフィルタを強制再生するときに、酸化触媒に６００℃程度以上の高温の燃料を供給すれば、この酸化触媒に捕集、堆積されたＰＭが燃焼して発熱するので、この熱をＰＭフィルタの再生に利用することができる。したがって、ＰＭフィルタの強制再生に必要な燃料消費量を低減させて、燃費の向上を図ることが可能となる。   In this exhaust gas purifying apparatus, a part of the particulates in the exhaust gas that passes through the straight cell of the oxidation catalyst is collected by the collection unit provided in the oxidation catalyst. For this reason, when the PM filter is forcibly regenerated, if high temperature fuel of about 600 ° C. or higher is supplied to the oxidation catalyst, the PM collected and deposited on this oxidation catalyst will burn and generate heat. It can be used for regeneration of the PM filter. Therefore, it is possible to reduce fuel consumption required for forced regeneration of the PM filter and improve fuel efficiency.

また、この排ガス浄化装置では、パティキュレートフィルタ以外の酸化触媒に、排ガス中のパティキュレートの一部を捕集、堆積させることができるので、装置全体でのパティキュレートの堆積限界量を増加させることが可能となる。したがって、ＰＭフィルタの再生頻度を少なくすることができ、これによっても燃費の向上を図ることが可能となる。   Further, in this exhaust gas purification apparatus, a part of the particulates in the exhaust gas can be collected and deposited on the oxidation catalyst other than the particulate filter, so that the particulate deposition limit amount in the entire apparatus is increased. Is possible. Therefore, the regeneration frequency of the PM filter can be reduced, and this can also improve the fuel consumption.

本発明の排ガス浄化装置の好適な態様において、前記ストレートセル隔壁は、隣り合う前記ストレートセル間における気体の流通を可能にする多孔質隔壁よりなり、かつ前記捕集部は、複数の前記ストレートセルのうちの一部を排ガス下流側で目詰めすることで形成された部分目詰め部である。   In a preferred aspect of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, the straight cell partition wall is composed of a porous partition wall that allows gas to flow between the adjacent straight cells, and the collection section includes a plurality of the straight cells. It is the partial clogging part formed by clogging a part of them on the exhaust gas downstream side.

この態様の排ガス浄化装置では、排ガス下流側で目詰めされたストレートセルの部分目詰め部に排ガス中のＰＭの一部を捕集して、堆積させることができる。また、ＰＭフィルタの強制再生時には、部分目詰め部に堆積したＰＭが燃焼するが、このときＰＭの燃焼により加熱された排ガスは多孔質隔壁よりなるストレートセル隔壁の孔内を通過して、目詰めされていない隣のストレートセルから排出される。このため、ＰＭフィルタの強制再生時に、ＰＭの燃焼により加熱された高温の排ガスが酸化触媒から排出されるので、これをＰＭフィルタの強制再生に利用することができる。   In the exhaust gas purification apparatus of this aspect, a part of the PM in the exhaust gas can be collected and deposited on the partial clogging portion of the straight cell clogged on the downstream side of the exhaust gas. In addition, during the forced regeneration of the PM filter, the PM accumulated in the partial clogging portion burns. At this time, the exhaust gas heated by the combustion of PM passes through the holes of the straight cell partition made of porous partitions, It is discharged from the next straight cell that is not packed. For this reason, at the time of forced regeneration of the PM filter, high-temperature exhaust gas heated by combustion of PM is discharged from the oxidation catalyst, and this can be used for forced regeneration of the PM filter.

前記ストレートセル隔壁が前記多孔質隔壁よりなり、かつ前記捕集部が前記部分目詰め部である前記排ガス浄化装置において、排ガス下流側に前記部分目詰め部を有するストレートセルの割合は、全ストレートセルに対して、１０〜６０％であることが好ましい。   In the exhaust gas purification apparatus, in which the straight cell partition wall is made of the porous partition wall and the collection unit is the partial plugging unit, the ratio of straight cells having the partial plugging unit on the exhaust gas downstream side is the total straight It is preferable that it is 10 to 60% with respect to the cell.

部分目詰め部を有するストレートセルの割合が少なすぎると、部分目詰め部に捕集、堆積されるＰＭ量の不足により、本発明の効果を十分に達成することができなくなる。一方、部分目詰め部を有するストレートセルの割合が多すぎると、酸化触媒を通過する排ガスの圧力損失が増大したり、排ガス中のＨＣ、ＣＯやＮＯ等を触媒作用により酸化浄化させるという、酸化触媒としての機能を果たし得なくなったりするおそれがある。かかる観点より、部分目詰めを有するストレートセルの割合は、全ストレートセルに対して、３０〜５０％であることがより好ましい。   If the proportion of straight cells having partial plugging portions is too small, the effects of the present invention cannot be sufficiently achieved due to the insufficient amount of PM collected and deposited in the partial plugging portions. On the other hand, if the proportion of straight cells having partial clogging portions is too large, the pressure loss of the exhaust gas that passes through the oxidation catalyst increases, or HC, CO, NO, etc. in the exhaust gas are oxidized and purified by catalytic action. There is a possibility that the function as a catalyst may not be achieved. From this viewpoint, it is more preferable that the ratio of straight cells having partial cuffing is 30 to 50% with respect to all straight cells.

前記ストレートセル隔壁が前記多孔質隔壁よりなり、かつ前記捕集部が前記部分目詰め部である前記排ガス浄化装置において、前記ストレートセル隔壁が４０〜７０％の気孔率を有することが好ましい。   In the exhaust gas purification apparatus in which the straight cell partition wall is made of the porous partition wall and the collection part is the partial plugging part, the straight cell partition wall preferably has a porosity of 40 to 70%.

ストレートセル隔壁の気孔率が低すぎると、部分目詰め部に堆積したＰＭが燃焼することにより加熱された排ガスが酸化触媒から排出されにくくなり、酸化触媒に部分的に捕集したＰＭの燃焼熱を有効に利用することが困難となる。一方、ストレートセル隔壁の気孔率が高すぎると、ストレートセル隔壁として必要な強度を確保することが困難となる。かかる観点より、ストレートセル隔壁の気孔率は、５５〜６５％とすることがより好ましい。   If the porosity of the straight cell partition wall is too low, the exhaust gas heated by burning PM deposited on the partial clogging portion becomes difficult to be discharged from the oxidation catalyst, and the combustion heat of the PM partially collected by the oxidation catalyst It becomes difficult to effectively use. On the other hand, if the porosity of the straight cell partition is too high, it will be difficult to ensure the strength required for the straight cell partition. From this viewpoint, the porosity of the straight cell partition wall is more preferably 55 to 65%.

本発明の排ガス浄化装置の好適な態様において、前記捕集部は、前記酸化触媒層において排ガス下流側の層厚を排ガス上流側の層厚よりも厚くすることで形成された触媒層段差部である。   In a preferred aspect of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, the trapping portion is a catalyst layer step portion formed by making a layer thickness on the exhaust gas downstream side of the oxidation catalyst layer thicker than a layer thickness on the exhaust gas upstream side. is there.

この態様の排ガス浄化装置では、触媒層段差部に排ガス中のＰＭの一部を捕集して、堆積させることができる。また、ＰＭフィルタの強制再生時には、触媒段差部に堆積したＰＭが燃焼するが、このときＰＭの燃焼により加熱された排ガスはそのままストレートセルから排出される。このため、ＰＭフィルタの強制再生時に、ＰＭの燃焼により加熱された高温の排ガスが酸化触媒から排出されるので、これをＰＭフィルタの強制再生に利用することができる。   In the exhaust gas purification apparatus of this aspect, a part of the PM in the exhaust gas can be collected and deposited on the step portion of the catalyst layer. Further, at the time of forced regeneration of the PM filter, PM deposited on the catalyst step portion is combusted. At this time, the exhaust gas heated by the combustion of PM is directly discharged from the straight cell. For this reason, at the time of forced regeneration of the PM filter, high-temperature exhaust gas heated by combustion of PM is discharged from the oxidation catalyst, and this can be used for forced regeneration of the PM filter.

本発明の排ガス浄化装置の好適な態様において、前記ストレートセル隔壁はメタル箔よりなり、かつ前記捕集部は、該メタル箔を部分的に切り起こして前記ストレートセル内に突出させることで形成された切り起こし片である。   In a preferred aspect of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, the straight cell partition wall is made of a metal foil, and the collecting portion is formed by partially cutting and raising the metal foil to protrude into the straight cell. It is a cut and raised piece.

この態様の排ガス浄化装置では、ストレートセル内に突出した切り起こし片に排ガス中のＰＭの一部を捕集して、堆積させることができる。また、ＰＭフィルタの強制再生時には、切り起こし片に堆積したＰＭが燃焼するが、このときＰＭの燃焼により加熱された排ガスの一部はそのまま該切り起こし片が突出したストレートセルから排出され、また残りの排ガスは切り起こし片を形成する際にできた孔を介して隣のストレートセルから排出される。このため、ＰＭフィルタの強制再生時に、ＰＭの燃焼により加熱された高温の排ガスが酸化触媒から排出されるので、これをＰＭフィルタの強制再生に利用することができる。   In the exhaust gas purification apparatus of this aspect, a part of the PM in the exhaust gas can be collected and deposited on the cut and raised pieces protruding into the straight cell. In addition, when the PM filter is forcibly regenerated, the PM accumulated on the cut and raised pieces burns. At this time, a part of the exhaust gas heated by the combustion of PM is directly discharged from the straight cell from which the cut and raised pieces protrude. The remaining exhaust gas is discharged from the adjacent straight cell through a hole formed when the cut and raised pieces are formed. For this reason, at the time of forced regeneration of the PM filter, high-temperature exhaust gas heated by combustion of PM is discharged from the oxidation catalyst, and this can be used for forced regeneration of the PM filter.

以下、本発明の具体的に実施形態について、図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（実施形態１）
実施形態１は、請求項１乃至４に記載の発明を具現化したものである。 (Embodiment 1)
The first embodiment embodies the invention according to claims 1 to 4.

図１に模式的に示される実施形態１の排ガス浄化装置は、ディーゼルエンジンの排気経路に配設される、タンデム型の装置であって、ケース本体１０と、このケース本体１０内の排ガス上流側に配設された、排ガス成分を触媒作用により酸化する酸化触媒２０と、ケース本体１０内の排ガス下流側であって、酸化触媒２０よりも排ガス下流側に直列に配設された、排ガス中のＰＭを捕集するＰＭフィルタ触媒（ＤＰＦ）３０とを備えている。   The exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 1 schematically shown in FIG. 1 is a tandem type apparatus disposed in an exhaust path of a diesel engine, and includes a case body 10 and an exhaust gas upstream side in the case body 10. The oxidation catalyst 20 that oxidizes the exhaust gas component by catalytic action and the exhaust gas downstream in the case body 10, which is arranged in series downstream of the oxidation catalyst 20 and in the exhaust gas, And a PM filter catalyst (DPF) 30 for collecting PM.

ケース本体（コンバータ）１０は、金属製で略円筒状をなし、小径の流入口部１１及び流出口部１２と、流入口部１１及び流出口部１２よりも大径で両者を一体に連結し、酸化触媒２０及びＰＭフィルタ触媒３０が配設される本体部１３とを有している。なお、酸化触媒２０は、アルミナ製のマット材１４によりケース本体１０の本体部１３に保持されている。また、ＰＭフィルタ触媒３０は、ワイヤメッシュ１５によりケース本体１０の本体部１３に保持されている。   The case body (converter) 10 is made of metal and has a substantially cylindrical shape, and has a small-diameter inlet portion 11 and an outlet portion 12 that are larger in diameter than the inlet portion 11 and the outlet portion 12, and integrally couple them. And the main body 13 in which the oxidation catalyst 20 and the PM filter catalyst 30 are disposed. The oxidation catalyst 20 is held on the main body 13 of the case main body 10 by an alumina mat member 14. Further, the PM filter catalyst 30 is held on the main body 13 of the case main body 10 by the wire mesh 15.

酸化触媒２０は、図２に示されるように、軸方向に延びて排ガスが直流する複数のストレートセル２１と、ストレートセル２１同士を区画するストレートフロー型ハニカム構造体よりなるストレートセル隔壁２２と、ストレートセル隔壁２２の表面に形成され酸化活性を有する酸化触媒層２３と、を有している。   As shown in FIG. 2, the oxidation catalyst 20 includes a plurality of straight cells 21 extending in the axial direction and directing exhaust gas, straight cell partition walls 22 made of straight flow type honeycomb structures that divide the straight cells 21, and And an oxidation catalyst layer 23 formed on the surface of the straight cell partition wall 22 and having oxidation activity.

実施形態１に係る酸化触媒２０のストレートセル隔壁２２は、隣り合うストレートセル２１間における気体の流通を可能にする、所定の気孔率及び平均細孔径を有する多孔質隔壁よりなる。この多孔質隔壁よりなるストレートセル隔壁２２における細孔は、例えば、ストレートセル隔壁２２を製造する際、スラリー中に所定粒径のカーボン粉末、木粉、澱粉や樹脂粉末等の可燃物粉末を所定量混合しておき、成形後の焼成時に可燃物粉末を消失させることによって形成することができる。   The straight cell partition wall 22 of the oxidation catalyst 20 according to the first embodiment includes a porous partition wall having a predetermined porosity and an average pore diameter that enables gas to flow between the adjacent straight cells 21. For example, when the straight cell partition wall 22 is manufactured, the pores in the straight cell partition wall 22 composed of the porous partition wall include a combustible powder such as carbon powder, wood powder, starch or resin powder having a predetermined particle diameter in the slurry. It can be formed by mixing in a fixed amount and eliminating the combustible powder during firing after molding.

このストレートセル隔壁２２における気孔率は、前述のとおり、４０〜７０％とすることが好ましく、５５〜６５％とすることがより好ましい。また、このスレートセル隔壁２２における平均細孔径は、２〜５０ｍｍとすることが好ましく、１０〜４５ｍｍとすることがより好ましい。ストレート隔壁２２における平均細孔径が小さすぎると、強制再生時に、酸化触媒２０に部分的に堆積したＰＭが燃焼することにより加熱された排ガスが酸化触媒２０から排出されにくくなる。一方、ストレートセル隔壁２０における平均細孔径が大きすぎると、ストレートセル隔壁２０として必要な強度を確保することが困難となる。   As described above, the porosity of the straight cell partition wall 22 is preferably 40 to 70%, and more preferably 55 to 65%. Further, the average pore diameter in the slate cell partition wall 22 is preferably 2 to 50 mm, and more preferably 10 to 45 mm. If the average pore diameter in the straight partition wall 22 is too small, the exhaust gas heated by burning PM partially deposited on the oxidation catalyst 20 during forced regeneration becomes difficult to be discharged from the oxidation catalyst 20. On the other hand, if the average pore diameter in the straight cell partition 20 is too large, it will be difficult to ensure the strength required for the straight cell partition 20.

酸化触媒２０のストレートセル隔壁２２の材質は特に限定されず、例えば、コーディエライト、炭化珪素や窒化珪素等の耐熱性セラミックスとすることができる。ストレートセル隔壁２２は、例えば、コーディエライト粉末を主成分とする粘土状のスラリーを調製し、それを押出成形等で所定形状に成形した後、焼成することにより製造することができる。   The material of the straight cell partition wall 22 of the oxidation catalyst 20 is not particularly limited, and may be a heat-resistant ceramic such as cordierite, silicon carbide, or silicon nitride. The straight cell partition wall 22 can be manufactured, for example, by preparing a clay-like slurry containing cordierite powder as a main component, forming it into a predetermined shape by extrusion molding or the like, and then firing it.

そして、実施形態１に係る酸化触媒２０は、ストレートセル２１内を通過する排ガス中のＰＭの一部を捕集可能な構造とされた捕集部として、複数のストレートセル２１のうちの一部を排ガス下流側で目詰めすることで形成された部分目詰め部２４を有している。この部分目詰め部２４を有するストレートセル２１の割合は、前述のとおり、ストレートセル２１の全数に対して、１０〜６０％であることが好ましく、３０〜５０％であることがより好ましい。   And the oxidation catalyst 20 which concerns on Embodiment 1 is a part of several straight cell 21 as a collection part made into the structure which can collect a part of PM in the exhaust gas which passes the inside of the straight cell 21. Is clogged at the downstream side of the exhaust gas. As described above, the ratio of the straight cells 21 having the partial plugging portions 24 is preferably 10 to 60%, more preferably 30 to 50%, based on the total number of straight cells 21.

部分目詰め部２４の形成方法は特に限定されず、例えば、粘土状のスラリーなどで特定のストレートセル２１の開口端を目封じしてから、焼成することにより行うことができる。 部分目詰め部２４の形成位置は特に限定されないが、強制再生時に酸化触媒２０に部分目詰め部２４に堆積したＰＭが燃焼することにより加熱された排ガスが酸化触媒２０から排出され易くする観点より、部分目詰め部２４を有するストレートセル２１に隣接するストレートセル２１には部分目詰め部２４を形成しない方が好ましい。また、ストレートセル２１の軸方向における部分目詰め部２４の形成位置も特に限定されないが、部分目詰め部２４が設けられるストレートセル２１の酸化触媒層２３による触媒活性を有効利用する観点より、ストレートセル２１の排ガス下流側の端部とすることが好ましい。   The formation method of the partial clogging part 24 is not specifically limited, For example, it can carry out by baking after sealing the opening end of the specific straight cell 21 with a clay-like slurry. The formation position of the partial clogging portion 24 is not particularly limited, but from the viewpoint of easily exhausting heated exhaust gas from the oxidation catalyst 20 by burning PM accumulated in the partial clogging portion 24 on the oxidation catalyst 20 during forced regeneration. It is preferable not to form the partial clogging portion 24 in the straight cell 21 adjacent to the straight cell 21 having the partial clogging portion 24. Also, the formation position of the partial clogging portion 24 in the axial direction of the straight cell 21 is not particularly limited, but from the viewpoint of effectively utilizing the catalytic activity by the oxidation catalyst layer 23 of the straight cell 21 in which the partial clogging portion 24 is provided, The end of the cell 21 on the exhaust gas downstream side is preferably used.

ＰＭフィルタ触媒３０は、軸方向に延びて排ガスが流通する複数のセル３１と、各セル３１を区画するウォールフロー型ハニカム構造体よりなるフィルタ隔壁３２と、フィルタ隔壁３２の表面に形成され酸化活性を有する酸化触媒層（図示せず）と、を有している。   The PM filter catalyst 30 extends in the axial direction and has a plurality of cells 31 through which exhaust gas circulates, a filter partition wall 32 made of a wall-flow honeycomb structure that partitions each cell 31, and an oxidation activity formed on the surface of the filter partition wall 32. And an oxidation catalyst layer (not shown).

ＰＭフィルタ触媒３０におけるフィルタ隔壁３２は、所定の気孔率及び平均細孔径をもつ多孔質隔壁よりなり、後述する流入側セル３１ａからフィルタ隔壁３２を介して流出側セル３１ｂに流れる排ガス中からＰＭを濾過して捕集するフィルタ機能を有している。この多孔質隔壁よりなるフィルタ隔壁３２における細孔は、前記ストレートセル隔壁２２と同様、例えば、フィルタ隔壁３２を製造する際、スラリー中に所定粒径のカーボン粉末、木粉、澱粉や樹脂粉末等の可燃物粉末を所定量混合しておき、成形後の焼成時に可燃物粉末を消失させることによって形成することができる。   The filter partition wall 32 in the PM filter catalyst 30 is formed of a porous partition wall having a predetermined porosity and average pore diameter, and PM is extracted from exhaust gas flowing from the inflow side cell 31a described later to the outflow side cell 31b via the filter partition wall 32. It has a filter function to collect by filtration. The pores in the filter partition wall 32 made of this porous partition wall are the same as the straight cell partition wall 22, for example, when producing the filter partition wall 32, carbon powder having a predetermined particle diameter, wood powder, starch, resin powder, etc. in the slurry It can be formed by mixing a predetermined amount of the combustible powder and eliminating the combustible powder during firing after molding.

ＰＭフィルタ触媒３０のフィルタ隔壁３２の材質は特に限定されず、前記ストレート隔壁２２と同様、例えば、コーディエライト、炭化珪素や窒化珪素等の耐熱性セラミックスとすることができる。また、このフィルタ隔壁３２は、例えば、コーディエライト粉末を主成分とする粘土状のスラリーを調製し、それを押出成形等で所定形状に成形した後、焼成することにより製造することができる。   The material of the filter partition wall 32 of the PM filter catalyst 30 is not particularly limited, and may be heat resistant ceramics such as cordierite, silicon carbide, silicon nitride and the like, similar to the straight partition wall 22. The filter partition wall 32 can be manufactured, for example, by preparing a clay-like slurry containing cordierite powder as a main component, molding the slurry into a predetermined shape by extrusion molding or the like, and then firing the slurry.

このＰＭフィルタ触媒３０におけるセル３１は、排ガス出口側で目詰め詮３３により目詰めされた複数の流入側セル３１ａと、流入側セル３１ａに隣接し排ガス入口側で目詰め詮３３により目詰めされた複数の流出側セル３１ｂとからなる。このＰＭフィルタ触媒３０における目詰めは、例えば、粘土状のスラリーなどでセル３１の開口部の両端を例えば交互に市松状に目封じしてから、焼成することにより行うことができる。   The cells 31 in this PM filter catalyst 30 are packed with a plurality of inflow side cells 31a clogged with a clogging basin 33 on the exhaust gas outlet side, and with clogging basins 33 adjacent to the inflow side cell 31a on the exhaust gas inlet side. And a plurality of outflow side cells 31b. The clogging in the PM filter catalyst 30 can be performed by, for example, sealing both ends of the opening of the cell 31 alternately in a checkered pattern with a clay slurry or the like, and then firing.

酸化触媒２０のストレートセル隔壁２２の表面に形成される酸化触媒層２３及びＰＭフィルタ触媒３０のフィルタ隔壁３２の表面に形成される酸化触媒層は、例えば多孔質酸化物粉末よりなるコート層と、このコート層に担持された触媒金属とから構成することができる。多孔質酸化物としては、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＣｅＯ_２、ＴｉＯ_２やＳｉＯ_２等の酸化物あるいはこれらの複数種からなる複合酸化物を好適に用いることができる。また、触媒金属としては、Ｐｔ、ＲｈやＰｄ等の白金属の貴金属から選ばれた一種あるいは複数種を好適に用いることができる。なお、貴金属に加えて、Ｆｅ、Ｗ、ＣｏやＮｉ等の遷移金属を用いることもできる。また、触媒金属の担持量は適宜設定可能である。 The oxidation catalyst layer 23 formed on the surface of the straight cell partition wall 22 of the oxidation catalyst 20 and the oxidation catalyst layer formed on the surface of the filter partition wall 32 of the PM filter catalyst 30 are, for example, a coat layer made of porous oxide powder, It can comprise from the catalyst metal carry | supported by this coat layer. As the porous oxide, an oxide such as Al ₂ O ₃ , ZrO ₂ , CeO ₂ , TiO ₂ or SiO ₂ or a composite oxide composed of a plurality of these can be preferably used. Moreover, as a catalyst metal, the 1 type or multiple types chosen from the noble metals of white metals, such as Pt, Rh, and Pd, can be used conveniently. In addition to noble metals, transition metals such as Fe, W, Co, and Ni can also be used. The amount of catalyst metal supported can be set as appropriate.

酸化触媒層の形成は、例えば、酸化物粉末又は複合酸化物粉末をアルミナゾル等のバインダ成分及び水とともにスラリーとし、そのスラリーをストレートセル隔壁２２やフィルタ隔壁３２に付着させた後に焼成してコート層を形成し、その後に所定の触媒金属を担持することにより行うことができる。スラリーをストレートセル隔壁２２やフィルタ隔壁３２に付着させるには通常の浸漬法を用いることができるが、エアブローあるいは吸引によって細孔内に入ったスラリーの余分なものを除去することが望ましい。触媒金属を担持するには、貴金属等の硝酸塩等を溶解した溶液を用い、吸着担持法や吸水担持法等によってコート層に担持すればよい。また、酸化物粉末あるいは複合酸化物粉末に予め貴金属等を担持しておき、その触媒粉末からコート層を形成してそのまま酸化触媒層とすることもできる。なお、酸化触媒層は、多孔質隔壁よりなるストレートセル隔壁２２やフィルタ隔壁３２の内部の細孔の表面にも形成することが望ましい。   The formation of the oxidation catalyst layer is, for example, using oxide powder or composite oxide powder as a slurry together with a binder component such as alumina sol and water, and attaching the slurry to the straight cell partition wall 22 and the filter partition wall 32, followed by firing to coat layer Can be carried out by subsequently forming a predetermined catalyst metal. A normal dipping method can be used to attach the slurry to the straight cell partition wall 22 and the filter partition wall 32, but it is desirable to remove excess slurry that has entered the pores by air blowing or suction. In order to support the catalyst metal, a solution in which nitrates such as noble metals are dissolved may be used and supported on the coat layer by an adsorption support method or a water absorption support method. Alternatively, a noble metal or the like may be previously supported on the oxide powder or the composite oxide powder, and a coating layer may be formed from the catalyst powder to directly form an oxidation catalyst layer. The oxidation catalyst layer is also preferably formed on the surface of the pores inside the straight cell partition wall 22 and the filter partition wall 32 made of porous partition walls.

また、ＰＭフィルタ触媒３０における酸化触媒層には、Ｋ、Ｎａ、ＣｓやＬｉ等のアルカリ金属、Ｂａ、Ｃａ、ＭｇやＳｒ等のアルカリ土類金属及びＳｃ、Ｙ、ＰｒやＮｄ等の希土類金属から選ばれるＮＯｘ吸蔵材をさらに担持させてもよい。こうした場合は、酸化触媒層による酸化によって生成したＮＯ_２等をＮＯｘ吸蔵材に吸蔵させることができるので、ＮＯｘの浄化活性を向上させることが可能となる。 Further, the oxidation catalyst layer in the PM filter catalyst 30 includes alkali metals such as K, Na, Cs and Li, alkaline earth metals such as Ba, Ca, Mg and Sr, and rare earth metals such as Sc, Y, Pr and Nd. A NOx occlusion material selected from may be further supported. In such a case, NO ₂ generated by oxidation by the oxidation catalyst layer can be stored in the NOx storage material, so that the NOx purification activity can be improved.

上記構成を有する実施形態１の排ガス浄化装置では、酸化触媒２０のストレートセル２１内を通過する排ガス中のＰＭの一部が酸化触媒２０に設けられた捕集部としての部分目詰め部２４の上流側に捕集、堆積される。このため、ＰＭフィルタ触媒３０を強制再生するときに、酸化触媒２０に６００℃程度以上の高温の燃料を供給すれば、この酸化触媒２０の部分目詰め部２４に捕集、堆積されたＰＭが燃焼して発熱する。そして、ＰＭの燃焼により加熱された排ガスは、多孔質隔壁よりなるストレートセル隔壁２２の孔内を通過して、目詰めされていない隣のストレートセル２１から排出されて、ＰＭフィルタ触媒３０に流入する。こうして、酸化触媒２０の部分目詰め部２４に捕集、堆積されたＰＭの燃焼熱をＰＭフィルタ触媒３０の強制再生に利用することができる。したがって、ＰＭフィルタ触媒３０の強制再生に必要な燃料消費量を低減させて、燃費の向上を図ることが可能となる。   In the exhaust gas purification apparatus of the first embodiment having the above-described configuration, a part of the partial clogging unit 24 as a collection unit provided in the oxidation catalyst 20 is a part of PM in the exhaust gas that passes through the straight cell 21 of the oxidation catalyst 20. Collected and deposited upstream. Therefore, when the PM filter catalyst 30 is forcibly regenerated, if high temperature fuel of about 600 ° C. or higher is supplied to the oxidation catalyst 20, the PM collected and deposited in the partial clogging portion 24 of the oxidation catalyst 20 is accumulated. Burns and generates heat. Then, the exhaust gas heated by the combustion of PM passes through the holes of the straight cell partition wall 22 made of a porous partition wall, is discharged from the adjacent straight cell 21 that is not clogged, and flows into the PM filter catalyst 30. To do. Thus, the combustion heat of PM collected and deposited in the partial clogging portion 24 of the oxidation catalyst 20 can be used for forced regeneration of the PM filter catalyst 30. Therefore, it is possible to reduce the fuel consumption necessary for the forced regeneration of the PM filter catalyst 30 and improve the fuel consumption.

また、実施形態１の排ガス浄化装置では、ＰＭフィルタ触媒３０以外の酸化触媒２０に、排ガス中のＰＭの一部を捕集、堆積させることができるので、装置全体でのＰＭ堆積限界量を増加させることが可能となる。したがって、ＰＭフィルタ触媒３０の再生頻度を少なくすることができ、これによっても燃費の向上を図ることが可能となる。   Further, in the exhaust gas purifying apparatus of the first embodiment, a part of PM in the exhaust gas can be collected and deposited on the oxidation catalyst 20 other than the PM filter catalyst 30, so that the PM deposition limit amount in the entire apparatus is increased. It becomes possible to make it. Therefore, the regeneration frequency of the PM filter catalyst 30 can be reduced, and this can also improve fuel consumption.

さらに、酸化触媒２０においては、酸化触媒層２３により、ストレートセル２１内を流通する排ガス中のＨＣやＣＯ等を酸化浄化することができる。   Furthermore, in the oxidation catalyst 20, the oxidation catalyst layer 23 can oxidize and purify HC, CO, etc. in the exhaust gas flowing through the straight cell 21.

（実施形態２）
実施形態２は、請求項１又は５に記載の発明を具現化したものである。 (Embodiment 2)
The second embodiment embodies the invention according to claim 1 or 5.

すなわち、図３に示される実施形態２の排ガス浄化装置では、前記捕集部として、実施形態１の排ガス浄化装置に係る部分目詰め部２４の代わりに、触媒層段差部２５を設けている。   That is, in the exhaust gas purifying apparatus of Embodiment 2 shown in FIG. 3, instead of the partial clogging part 24 according to the exhaust gas purifying apparatus of Embodiment 1, a catalyst layer step part 25 is provided as the collecting part.

この触媒層段差部２５は、酸化触媒２０の全部のストレートセル２１において、酸化触媒層２３における排ガス下流側の層厚を排ガス上流側の層厚よりも厚くすることで形成されている。より具体的には、酸化触媒層２３は、排ガス上流側の略半分の領域に設けられた薄層部２３ａと、排ガス下流側の略半分の領域に設けられた厚層部２３ｂとからなり、薄層部２３ａと厚層部２３ｂとの境界部分に触媒層段差部２５が形成されている。なお、薄層部２３ａと厚層部２３ｂとの厚さの差は、特に限定されず、厚層部２３ｂにおける触媒コート量を薄層部２３ａにおける触媒コート量の０．２５〜２倍程度とすることができる。   The catalyst layer step portion 25 is formed by making the layer thickness on the exhaust gas downstream side of the oxidation catalyst layer 23 thicker than the layer thickness on the exhaust gas upstream side in all the straight cells 21 of the oxidation catalyst 20. More specifically, the oxidation catalyst layer 23 includes a thin layer portion 23a provided in a substantially half region on the exhaust gas upstream side and a thick layer portion 23b provided in a substantially half region on the exhaust gas downstream side, A catalyst layer step portion 25 is formed at the boundary portion between the thin layer portion 23a and the thick layer portion 23b. The difference in thickness between the thin layer portion 23a and the thick layer portion 23b is not particularly limited, and the catalyst coat amount in the thick layer portion 23b is about 0.25 to 2 times the catalyst coat amount in the thin layer portion 23a. can do.

薄層部２３ａ、厚層部２３ｂ及び触媒層段差部２５の形成方法は特に限定されない。例えば、図３に示されるように、酸化触媒２０の全部のストレートセル２１において、所定厚さの下層２３１をストレート隔壁２２の表面に形成した後、排ガス下流側の所定領域の下層２３１上に所定厚さの上層２３２を形成することにより、薄層部２３ａ、厚層部２３ｂ及び触媒層段差部２５を形成することができる。   The formation method of the thin layer part 23a, the thick layer part 23b, and the catalyst layer level | step-difference part 25 is not specifically limited. For example, as shown in FIG. 3, in all the straight cells 21 of the oxidation catalyst 20, after a lower layer 231 having a predetermined thickness is formed on the surface of the straight partition wall 22, a predetermined region is formed on the lower layer 231 in a predetermined region on the exhaust gas downstream side. By forming the upper layer 232 having a thickness, the thin layer portion 23a, the thick layer portion 23b, and the catalyst layer step portion 25 can be formed.

なお、前記捕集部としての触媒段差部２５は、必ずしも酸化触媒２０の全部のストレートセル２１に設けなくてもよい。   Note that the catalyst stepped portion 25 as the collecting portion is not necessarily provided in all the straight cells 21 of the oxidation catalyst 20.

その他の構成は前記実施形態１の排ガス浄化装置と同様である。   Other configurations are the same as those of the exhaust gas purification apparatus of the first embodiment.

したがって、実施形態２の排ガス浄化装置では、触媒層段差部２５に排ガス中のＰＭの一部を捕集して、堆積させることができる。また、ＰＭフィルタ触媒３０の強制再生時には、触媒段差部２５に堆積したＰＭが燃焼するが、このときＰＭの燃焼により加熱された排ガスはそのままストレートセル２１から排出される。このため、ＰＭフィルタ触媒３０の強制再生時に、ＰＭの燃焼により加熱された高温の排ガスが酸化触媒から排出されるので、これをＰＭフィルタ触媒３０の強制再生に利用することができる。   Therefore, in the exhaust gas purification apparatus of Embodiment 2, a part of PM in the exhaust gas can be collected and deposited on the catalyst layer step portion 25. Further, when the PM filter catalyst 30 is forcibly regenerated, the PM deposited on the catalyst step portion 25 is combusted. At this time, the exhaust gas heated by the combustion of PM is directly discharged from the straight cell 21. For this reason, at the time of forced regeneration of the PM filter catalyst 30, high-temperature exhaust gas heated by combustion of PM is discharged from the oxidation catalyst, and this can be used for forced regeneration of the PM filter catalyst 30.

（実施形態３）
実施形態３は、請求項１又は６に記載の発明を具現化したものである。 (Embodiment 3)
The third embodiment embodies the invention according to claim 1 or 6.

すなわち、図４に示される実施形態３の排ガス浄化装置では、ストレートセル隔壁２２がメタル箔よりなり、かつ前記捕集部は、メタル箔を部分的に切り起こしてストレートセル２１内に突出させることで形成された切り起こし片２６により構成されている。この切り起こし片２６は、各ストレートセル２１内に、軸方向に間隔を隔てて２個ずつ直列に配設されている。また、ストレートセル隔壁２２には、切り起こし片２６を形成する際にできた通孔２７が貫設されている。さらに、ストレートセル隔壁２２の表面には実施形態１と同様の酸化触媒層（図示せず）が形成されている。   That is, in the exhaust gas purifying apparatus of Embodiment 3 shown in FIG. 4, the straight cell partition wall 22 is made of metal foil, and the collecting part partially cuts and raises the metal foil to protrude into the straight cell 21. It is comprised by the cut-and-raised piece 26 formed by. Two of the cut and raised pieces 26 are arranged in series in each straight cell 21 with an interval in the axial direction. The straight cell partition wall 22 has a through hole 27 formed when the cut and raised piece 26 is formed. Further, an oxidation catalyst layer (not shown) similar to that of the first embodiment is formed on the surface of the straight cell partition wall 22.

なお、前記捕集部としての切り起こし片２６は、必ずしも酸化触媒２０の全部のストレートセル２１に設けなくてもよく、また、各ストレートセル２１内に設ける数も特に限定されず、１個でも複数個でもよい。   It should be noted that the cut and raised pieces 26 as the collecting portion are not necessarily provided in all the straight cells 21 of the oxidation catalyst 20, and the number provided in each straight cell 21 is not particularly limited, and even one piece may be provided. There may be more than one.

その他の構成は前記実施形態１の排ガス浄化装置と同様である。   Other configurations are the same as those of the exhaust gas purification apparatus of the first embodiment.

したがって、実施形態２の排ガス浄化装置では、ストレートセル２１内に突出した切り起こし片２６に排ガス中のＰＭの一部を捕集して、堆積させることができる。また、ＰＭフィルタ触媒３０の強制再生時には、切り起こし片２６に堆積したＰＭが燃焼するが、このときＰＭの燃焼により加熱された排ガスの一部はそのまま該切り起こし片２６が突出したストレートセル２１から排出され、また残りの排ガスは通孔２７を介して隣のストレートセル２１から排出される。このため、ＰＭフィルタ触媒３０の強制再生時に、ＰＭの燃焼により加熱された高温の排ガスが酸化触媒２０から排出されるので、これをＰＭフィルタ触媒３０の強制再生に利用することができる。   Therefore, in the exhaust gas purifying apparatus of the second embodiment, a part of PM in the exhaust gas can be collected and deposited on the cut and raised pieces 26 protruding into the straight cell 21. In addition, when the PM filter catalyst 30 is forcibly regenerated, the PM deposited on the cut and raised pieces 26 is burned. At this time, a part of the exhaust gas heated by the combustion of the PM is directly straight cells 21 from which the cut and raised pieces 26 protrude. The remaining exhaust gas is discharged from the adjacent straight cell 21 through the through hole 27. For this reason, at the time of forced regeneration of the PM filter catalyst 30, the high-temperature exhaust gas heated by the combustion of PM is discharged from the oxidation catalyst 20, and this can be used for forced regeneration of the PM filter catalyst 30.

なお、前述の実施形態１〜３では、酸化触媒２０の排ガス下流側に、触媒作用を有するＰＭフィルタ触媒３０を配設する例について説明したが、触媒作用を有しない単なるＰＭフィルタを酸化触媒２０の排ガス下流側に配設してもよい。   In the first to third embodiments, the example in which the PM filter catalyst 30 having catalytic action is disposed on the exhaust gas downstream side of the oxidation catalyst 20 has been described. However, a simple PM filter having no catalytic action is replaced with the oxidation catalyst 20. You may arrange | position in the waste gas downstream side.

以下、実施例により、本発明を更に詳しく説明するが本発明はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these.

［第１実施例］
（実施例１）
実施例１では、前記実施形態１の排ガス浄化装置を以下のようにして製造した。 [First embodiment]
(Example 1)
In Example 1, the exhaust gas purification apparatus of Embodiment 1 was manufactured as follows.

直径：１６０ｍｍ、容積：２リットル、ストレートセル数：３００ｃｐｓｉ（セル／ｉｎｃｈ^２）の四角形セルをもち、気孔率が６５％で平均細孔径が２５ｍｍである、コーディエライトよりなるストレートフロー型ハニカム構造体を準備した。 Straight flow honeycomb structure made of cordierite with a square cell of diameter: 160 mm, volume: 2 liters, number of straight cells: 300 cpsi (cell / inch ² ), porosity of 65% and average pore diameter of 25 mm Prepared the body.

そして、このストレートフロー型ハニカム構造体に対して、アルミナ粉末を主とするスラリーをウォッシュコートし、１１０℃で乾燥後、４５０℃で焼成してコート層を形成した。次いで、含浸担持法により前記コート層にＰｔを担持して、ストレートセル隔壁２２の表面に酸化触媒層２３を形成した。このとき、ハニカム構造体１リットル当たりのコート量は１５０ｇとし、同様にハニカム構造体１リットル当たりのＰｔ担持量は３ｇとした。   Then, a slurry mainly composed of alumina powder was wash-coated on the straight flow honeycomb structure, dried at 110 ° C., and fired at 450 ° C. to form a coat layer. Next, Pt was supported on the coating layer by an impregnation supporting method, and an oxidation catalyst layer 23 was formed on the surface of the straight cell partition wall 22. At this time, the coating amount per liter of the honeycomb structure was 150 g, and similarly the Pt carrying amount per liter of the honeycomb structure was 3 g.

その後、コーディエライト組成の粉末に所定量の有機バインダと水を混合し、安定した保形性のあるクリーム状のペーストを調製し、ペースト注入機（ディスペンサ）を用いて、ストレート形状のハニカム構造体に対して、特定のストレートセル２１の軸方向一端部にペーストを目詰めして部分目詰め部２４を形成した。このとき、部分目詰め部２４を有するストレートセル２１の割合は、ストレートセル２１の全数に対して、１５％とした。   Thereafter, a predetermined amount of an organic binder and water are mixed with the cordierite composition powder to prepare a cream-like paste having a stable shape-retaining property, and a straight honeycomb structure using a paste injector (dispenser) The partial clogging portion 24 was formed by clogging the paste at one axial end of the specific straight cell 21 with respect to the body. At this time, the ratio of the straight cells 21 having the partial clogging portions 24 was 15% with respect to the total number of the straight cells 21.

こうして、酸化触媒２０を製造した。   In this way, the oxidation catalyst 20 was manufactured.

一方、直径：１６０ｍｍ、容積：３リットル、セル数：３００ｃｐｓｉの四角形セルをもち、気孔率が６５％である、コーディエライトよりなるストレート形状のハニカム構造体を準備した。   On the other hand, a straight honeycomb structure made of cordierite having a square cell with a diameter of 160 mm, a volume of 3 liters, and a cell number of 300 cpsi and a porosity of 65% was prepared.

そして、アルミナ，タルク，カオリン，シリカからなるコーディエライト組成の粉末に所定量の有機バインダと水を混合し、安定した保形性のあるクリーム状のペーストを調製した。このペーストを用い、ペースト注入機（ディスペンサ）を用いて、ストレート形状のハニカム構造体に対して、軸方向一端部において一舛ずつ交互に目詰めして目詰め詮３３を形成するとともに、軸方向他端部において、目詰め詮３３をもたないセルを目詰めして目詰め詮３３を形成した。その後１４００℃で焼成して流入側セル３１ａと流出側セル３１ｂを形成して、ウォールフロー型ハニカム構造体とした。   Then, a predetermined amount of an organic binder and water were mixed with a cordierite composition powder composed of alumina, talc, kaolin, and silica to prepare a cream-like paste having stable shape retention. Using this paste, using a paste injecting machine (dispenser), a straight honeycomb structure is alternately packed one by one at one end in the axial direction to form the packed ridge 33, and the axial direction At the other end, a cell having no claw ridge 33 is clogged to form a claw ridge 33. Thereafter, the inflow side cell 31a and the outflow side cell 31b were formed by firing at 1400 ° C. to obtain a wall flow type honeycomb structure.

続いて、このウォールフロー型ハニカム構造体に対して、アルミナ粉末を主とするスラリーをウォッシュコートし、１１０℃で乾燥後、４５０℃で焼成してコート層を形成した。次いで、含浸担持法により前記コート層にＰｔを担持して、フィルタ隔壁３２の表面に酸化触媒層を形成した。このとき、ウォールフロー型ハニカム構造体１リットル当たりのＰｔ担持量は２ｇとした。   Subsequently, the wall flow honeycomb structure was wash-coated with a slurry mainly composed of alumina powder, dried at 110 ° C., and fired at 450 ° C. to form a coat layer. Next, Pt was supported on the coating layer by an impregnation supporting method, and an oxidation catalyst layer was formed on the surface of the filter partition wall 32. At this time, the amount of Pt supported per liter of the wall flow type honeycomb structure was 2 g.

こうして、ＰＭフィルタ触媒３０を製造した。   Thus, the PM filter catalyst 30 was manufactured.

そして、ケース本体１０の本体部１２に対して、排ガス上流側にアルミナ製マット材１４を介して酸化触媒２０を配設するとともに、その排ガス下流側にワイヤーメッシュ１５を介してＰＭフィルタ触媒３０を配設して、実施例１の排ガス浄化装置を完成した。   Then, the oxidation catalyst 20 is disposed on the upstream side of the exhaust gas via the alumina mat member 14 with respect to the main body 12 of the case body 10, and the PM filter catalyst 30 is disposed on the downstream side of the exhaust gas via the wire mesh 15. The exhaust gas purification apparatus of Example 1 was completed by arranging.

（実施例２）
実施例２では、部分目詰め部２４を有するストレートセル２１の割合を、ストレートセル２１の全数に対して、３０％とすること以外は、前記実施例１と同様にして、排ガス浄化装置を製造した。 (Example 2)
In Example 2, the exhaust gas purification apparatus was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the ratio of the straight cells 21 having the partial clogging portions 24 was 30% with respect to the total number of straight cells 21. did.

（実施例３）
実施例３では、部分目詰め部２４を有するストレートセル２１の割合を、ストレートセル２１の全数に対して、５０％とすること以外は、前記実施例１と同様にして、排ガス浄化装置を製造した。 (Example 3)
In Example 3, the exhaust gas purification device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the ratio of the straight cells 21 having the partial clogging portions 24 was 50% with respect to the total number of straight cells 21. did.

（実施例４）
実施例４では、前記実施形態３の排ガス浄化装置を以下のようにして製造した。 Example 4
In Example 4, the exhaust gas purifying apparatus of Embodiment 3 was manufactured as follows.

直径：１６０ｍｍ、容積：２リットル、ストレートセル数：３００ｃｐｓｉ（セル／ｉｎｃｈ^２）の四角形セルをもつメタル担体を準備した。 A metal carrier having a square cell with a diameter of 160 mm, a volume of 2 liters, and a straight cell number of 300 cpsi (cell / inch ² ) was prepared.

このメタル担体は、メタル箔を部分的に切り起こしてストレートセル２１内に突出させることで形成された複数の切り起こし片２６と、切り起こし片２６を形成する際にできた複数の通孔２７とを有している。また、このメタル担体は、排ガス中のＰＭを２５％程度捕集可能となるように、切り起こし片２６の数が設定されている。   This metal carrier includes a plurality of cut and raised pieces 26 formed by partially cutting and raising a metal foil and projecting it into the straight cell 21, and a plurality of through holes 27 formed when the cut and raised pieces 26 are formed. And have. Moreover, this metal carrier has the number of cut and raised pieces 26 set so that about 25% of PM in the exhaust gas can be collected.

そして、このメタル担体に対して、実施例１と同様の方法により、メタル担体１リットル当たりのコート量が１５０ｇで、メタル担体１リットル当たりのＰｔ担持量が３ｇの酸化触媒層２３を形成して、酸化触媒２０とした。   Then, an oxidation catalyst layer 23 having a coating amount of 150 g per liter of metal carrier and a Pt loading amount of 3 g per liter of metal carrier was formed on this metal carrier by the same method as in Example 1. The oxidation catalyst 20 was obtained.

その他は、前記実施例１と同様にして、排ガス浄化装置を製造した。   Other than that, an exhaust gas purification apparatus was manufactured in the same manner as in Example 1.

（比較例）
直径：１６０ｍｍ、容積：２リットル、ストレートセル数：３００ｃｐｓｉ（セル／ｉｎｃｈ^２）の四角形セルをもち、気孔率が２７％である、コーディエライトよりなるストレートフロー型ハニカム構造体を準備した。 (Comparative example)
A straight flow honeycomb structure made of cordierite having a square cell with a diameter of 160 mm, a volume of 2 liters, and a straight cell number of 300 cpsi (cell / inch ² ) and a porosity of 27% was prepared.

そして、このストレートフロー型ハニカム構造体に対して、実施例１と同様の方法により、ハニカム構造体１リットル当たりのコート量が１５０ｇで、ハニカム構造体１リットル当たりのＰｔ担持量が３ｇの酸化触媒層２３を形成して、酸化触媒２０とした。   Then, an oxidation catalyst having a coating amount of 150 g per liter of the honeycomb structure and a Pt loading amount of 3 g per liter of the honeycomb structure was applied to this straight flow type honeycomb structure in the same manner as in Example 1. The layer 23 was formed to be the oxidation catalyst 20.

その他は、前記実施例１と同様にして、排ガス浄化装置を製造した。   Other than that, an exhaust gas purification apparatus was manufactured in the same manner as in Example 1.

（評価試験）
前記実施例１〜４及び比較例の排ガス浄化装置について、以下の評価試験を行った。 (Evaluation test)
The following evaluation tests were performed on the exhaust gas purification apparatuses of Examples 1 to 4 and the comparative example.

各排ガス浄化触媒をディーゼルエンジンの排気管に装着し、定常運転により、排ガス浄化装置の酸化触媒２０及びＰＭフィルタ触媒３０にＰＭを１２ｇ堆積させた。このとき、排ガス浄化装置内に堆積されるＰＭの堆積量に対する、酸化触媒２０に堆積されるＰＭ堆積割合を調べた。その結果を表１に示す。   Each exhaust gas purification catalyst was attached to the exhaust pipe of a diesel engine, and 12 g of PM was deposited on the oxidation catalyst 20 and the PM filter catalyst 30 of the exhaust gas purification device by steady operation. At this time, the PM deposition ratio deposited on the oxidation catalyst 20 with respect to the amount of PM deposited in the exhaust gas purification apparatus was examined. The results are shown in Table 1.

そして、排ガス装置内に堆積されたＰＭを燃焼してＰＭフィルタ触媒３０等を強制再生するために、燃料を流入口部１１に供給し、酸化触媒２０の出ガス温度が６００℃になるように、燃料供給量を制御しながら５分間運転した。このときの燃料供給制御では、酸化触媒２０の出ガス温度が６００℃を超えた場合に燃料供給量を抑えるようにした。この燃料供給制御における燃料消費量を調べた、その結果を表１に併せて示す。   Then, in order to burn PM accumulated in the exhaust gas apparatus and forcibly regenerate the PM filter catalyst 30 and the like, the fuel is supplied to the inflow port portion 11 so that the outgas temperature of the oxidation catalyst 20 becomes 600 ° C. Then, it was operated for 5 minutes while controlling the fuel supply amount. In the fuel supply control at this time, the fuel supply amount is suppressed when the outgas temperature of the oxidation catalyst 20 exceeds 600 ° C. The fuel consumption in this fuel supply control was examined, and the results are also shown in Table 1.

表１から明らかなように、実施例１〜４の排ガス浄化装置では、比較例の排ガス浄化装置と比較して、ＰＭフィルタ触媒３０の強制再生に必要な燃料消費量を格段と低減させることができた。   As is clear from Table 1, in the exhaust gas purification apparatuses of Examples 1 to 4, the fuel consumption required for forced regeneration of the PM filter catalyst 30 can be significantly reduced as compared with the exhaust gas purification apparatus of the comparative example. did it.

［第２実施例］
（実施例５）
実施例５では、前記実施形態２の排ガス浄化装置を以下のようにして製造した。 [Second Embodiment]
(Example 5)
In Example 5, the exhaust gas purifying apparatus of Embodiment 2 was manufactured as follows.

直径：１６０ｍｍ、容積：２リットル、ストレートセル数：３００ｃｐｓｉ（セル／ｉｎｃｈ^２）の四角形セルをもち、気孔率が２７％である、コーディエライトよりなるストレートフロー型ハニカム構造体を準備した。 A straight flow honeycomb structure made of cordierite having a square cell with a diameter of 160 mm, a volume of 2 liters, and a straight cell number of 300 cpsi (cell / inch ² ) and a porosity of 27% was prepared.

そして、このストレートフロー型ハニカム構造体に対して、アルミナ粉末を主とするスラリーをウォッシュコートし、１１０℃で乾燥後、４５０℃で焼成して第１コート層を形成して、ストレートセル隔壁２２の表面に下層２３１を形成した。この下層２３１におけるコート量は、ハニカム構造体１リットル当たり１００ｇとした。次いで、同様の方法により、排ガス下流側の半分の領域に第２コート層を形成して、排ガス下流側の半分の領域において下層２３１の上に上層２３２を形成した。この、上層２３１におけるコート量は、ハニカム構造体１リットル当たり５０ｇとした。そして、含浸担持法により前記第１及び第２コート層にＰｔを担持した。このとき、ハニカム構造体１リットル当たりのＰｔ担持量は３ｇとした。   Then, a slurry mainly composed of alumina powder is wash-coated on this straight flow type honeycomb structure, dried at 110 ° C., and then fired at 450 ° C. to form a first coat layer. A lower layer 231 was formed on the surface. The coating amount in the lower layer 231 was 100 g per liter of the honeycomb structure. Next, by the same method, the second coat layer was formed in the half region on the exhaust gas downstream side, and the upper layer 232 was formed on the lower layer 231 in the half region on the exhaust gas downstream side. The coating amount in the upper layer 231 was 50 g per liter of the honeycomb structure. Then, Pt was supported on the first and second coat layers by an impregnation supporting method. At this time, the amount of Pt supported per liter of honeycomb structure was 3 g.

こうして、排ガス上流側の半分の領域に設けられた薄層部２３ａと、排ガス下流側の半分の領域に設けられた厚層部２３ｂと、薄層部２３ａと厚層部２３ｂとの境界部分に形成された触媒層段差部２５とを有する、酸化触媒層２３をストレートセル隔壁２２の表面に形成して酸化触媒２０を製造した。   Thus, at the boundary between the thin layer portion 23a provided in the half region on the exhaust gas upstream side, the thick layer portion 23b provided in the half region on the exhaust gas downstream side, and the thin layer portion 23a and the thick layer portion 23b. An oxidation catalyst layer 23 having the formed catalyst layer step portion 25 was formed on the surface of the straight cell partition wall 22 to manufacture the oxidation catalyst 20.

その他は、前記実施例１と同様にして、排ガス浄化装置を製造した。   Other than that, an exhaust gas purification apparatus was manufactured in the same manner as in Example 1.

（実施例６）
実施例６では、排ガス下流側の半分の領域に形成した上層２３１におけるコート量を、ハニカム構造体１リットル当たり１００ｇとすること以外は、前記実施例５と同様にして、排ガス浄化装置を製造した。 (Example 6)
In Example 6, an exhaust gas purification apparatus was manufactured in the same manner as in Example 5 except that the coating amount in the upper layer 231 formed in the half region on the exhaust gas downstream side was 100 g per liter of the honeycomb structure. .

（評価試験）
前記実施例５、６及び比較例の排ガス浄化装置について、前述の評価試験と同様の評価試験を行った結果を表２に示す。 (Evaluation test)
Table 2 shows the results of evaluation tests similar to those described above for the exhaust gas purification apparatuses of Examples 5 and 6 and the comparative example.

表２から明らかなように、実施例５及び６の排ガス浄化装置では、比較例の排ガス浄化装置と比較して、ＰＭフィルタ触媒３０の強制再生に必要な燃料消費量を格段と低減させることができた。   As is apparent from Table 2, in the exhaust gas purification apparatuses of Examples 5 and 6, the fuel consumption required for the forced regeneration of the PM filter catalyst 30 can be significantly reduced as compared with the exhaust gas purification apparatus of the comparative example. did it.

実施形態１の排ガス浄化装置を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the exhaust gas purification apparatus of Embodiment 1. FIG. 実施形態１の排ガス浄化装置における酸化触媒の要部断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of an oxidation catalyst in the exhaust gas purification apparatus of Embodiment 1. 実施形態２の排ガス浄化装置における酸化触媒の要部断面図である。6 is a cross-sectional view of a main part of an oxidation catalyst in an exhaust gas purification apparatus of Embodiment 2. FIG. 実施形態３の排ガス浄化装置における酸化触媒の要部断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part of an oxidation catalyst in an exhaust gas purification apparatus of Embodiment 3.

符号の説明Explanation of symbols

２０…酸化触媒
２１…ストレートセル ２２…ストレートセル隔壁
２３…酸化触媒層 ２４…部分目詰め部
２５…触媒層段差部 ２６…切り起こし片
３０…ＰＭフィルタ触媒
３１…セル ３２…フィルタ隔壁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Oxidation catalyst 21 ... Straight cell 22 ... Straight cell partition 23 ... Oxidation catalyst layer 24 ... Partially clogging part 25 ... Catalyst layer level | step difference part 26 ... Cut-and-raised piece 30 ... PM filter catalyst 31 ... Cell 32 ... Filter partition

Claims (6)

内燃機関の排気系に配設され、該内燃機関の排ガス成分を触媒作用により酸化する酸化触媒と、該酸化触媒の排ガス下流側に配設され、排ガス中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、を備え、
前記酸化触媒は、排ガスが直流する複数のストレートセルと、該ストレートセル同士を区画するストレートセル隔壁と、該ストレートセル隔壁の表面に形成され酸化活性を有する酸化触媒層と、該ストレートセル内を通過する該排ガス中のパティキュレートの一部を捕集可能な構造とされた捕集部と、有していることを特徴とする排ガス浄化装置。 An oxidation catalyst that is disposed in an exhaust system of an internal combustion engine and that oxidizes exhaust gas components of the internal combustion engine by catalytic action, and a particulate filter that is disposed on the exhaust gas downstream side of the oxidation catalyst and collects particulates in the exhaust gas And comprising
The oxidation catalyst includes a plurality of straight cells in which exhaust gas is DC, straight cell partition walls that divide the straight cells, an oxidation catalyst layer that is formed on the surface of the straight cell partition walls and has oxidation activity, and the inside of the straight cells. An exhaust gas purifying apparatus comprising: a collection unit configured to collect a part of the particulates in the exhaust gas passing therethrough. 前記ストレートセル隔壁は、隣り合う前記ストレートセル間における気体の流通を可能にする多孔質隔壁よりなり、かつ前記捕集部は、複数の前記ストレートセルのうちの一部を排ガス下流側で目詰めすることで形成された部分目詰め部である請求項１に記載の排ガス浄化装置。   The straight cell partition wall is composed of a porous partition wall that allows gas to flow between the adjacent straight cells, and the collection unit plugs a part of the plurality of straight cells on the exhaust gas downstream side. The exhaust gas purifying device according to claim 1, wherein the exhaust gas purifying device is a partial clogging portion formed by performing the steps. 排ガス下流側に前記部分目詰め部を有する前記ストレートセルの割合は、全ストレートセルに対して、１０〜６０％である請求項２に記載の排ガス浄化装置。   The exhaust gas purification device according to claim 2, wherein a ratio of the straight cells having the partial clogging portion on the exhaust gas downstream side is 10 to 60% with respect to all straight cells. 前記ストレートセル隔壁が４０〜７０％の気孔率を有する請求項２又は３に記載の排ガス浄化装置。   The exhaust gas purification apparatus according to claim 2 or 3, wherein the straight cell partition wall has a porosity of 40 to 70%. 前記捕集部は、前記酸化触媒層において排ガス下流側の層厚を排ガス上流側の層厚よりも厚くすることで形成された触媒層段差部である請求項１に記載の排ガス浄化装置。   2. The exhaust gas purification device according to claim 1, wherein the collection unit is a catalyst layer step portion formed by making a layer thickness on the exhaust gas downstream side of the oxidation catalyst layer thicker than a layer thickness on the exhaust gas upstream side. 前記ストレートセル隔壁はメタル箔よりなり、かつ前記捕集部は、該メタル箔を部分的に切り起こして前記ストレートセル内に突出させることで形成された切り起こし片である請求項１に記載の排ガス浄化装置。   The straight cell partition wall is made of a metal foil, and the collecting portion is a cut and raised piece formed by partially cutting and raising the metal foil and projecting it into the straight cell. Exhaust gas purification device.

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