JP3576504B2 - Exhaust gas purification device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンなどの内燃機関に用いる排気浄化装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、ディーゼルエンジンにおいては、排気ガスが流通する排気管の途中にNOx還元触媒を装備し、該NOx還元触媒の上流側に必要量の還元剤を添加して該還元剤をNOx還元触媒上で排気ガス中のNOx(窒素酸化物)と還元反応させることによりNOxの排出濃度を低減し得るようにしたものがある。
【0003】
他方、理論空燃比より大きな空燃比で希薄燃焼(リーンバーン)を行わせることにより大幅な燃費の向上を図り得ることが広く知られているが、このような希薄燃焼運転を行うことを想定したディーゼルエンジンに関してもNOxの排出濃度を低減することは重要な課題となっている。
【0004】
しかしながら、一般的に、希薄燃焼運転時における酸素過剰存在下では、NOx還元触媒上において、還元剤がNOxと反応するよりも先に酸素と反応してしまうので、希薄燃焼運転時における実用化レベルの高いNOx低減効果を得ることが難しかった。
【0005】
そこで、希薄燃焼運転時においてもNOxを低減し得る触媒として、排気ガス中の酸素濃度が高い希薄燃焼運転時にNOxを酸化して硝酸塩の状態で一時的に吸蔵し且つ排気ガスへの還元剤の直接添加や筒内燃焼時のポスト噴射などによるリッチスパイク(瞬間的なリッチ燃焼:酸素濃度の低い濃空燃比燃焼)によりNOxを分解放出して還元浄化する性質を備えたNOx吸蔵還元触媒の実用化が現在進められている。
【0006】
尚、この種のNOx吸蔵還元触媒としては、白金・バリウム・アルミナ触媒や、イリジウム・白金・バリウム・アルミナ触媒などが前述した如き性質を有するものとして既に知られている(バリウムなどのアルカリ金属または、アルカリ土類金属は1g/l以上)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなNOx吸蔵還元触媒を用いた排気浄化装置においては、NOx吸蔵還元触媒に対するNOxの吸蔵時に、排気ガス中のNOxの大半を占めるNOが、白金上にて排気ガス中の酸素と選択的に反応してNO2となり、次いで、このNO2がバリウムと反応して硝酸塩の状態で一時的に吸蔵されるという二段階の反応を経て吸蔵が成されるようになっているが、一般的に、NO2の実質的な吸蔵に寄与するバリウムなどのアルカリ金属または、アルカリ土類金属は、白金などの酸化反応の促進を担う貴金属触媒成分に対しシンタリング(経時的な貴金属粒子の凝集現象)を助長し易く、長時間の運転により白金などの貴金属触媒成分がシンタリングを起こしてNO2の生成に関する触媒性能が低下した際に、十分なNOx低減効果を得られなくなる虞れがあった。
【0008】
本発明は、上述の実情に鑑みてなされたものであり、長時間の運転によっても性能低下を招くことなく高いNOx低減効果を持続し得るようにした実用性の高い排気浄化装置を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、排気ガスが流通する排気管の途中に、排気ガス中の酸素濃度が高い時にNOxを酸化して硝酸塩の状態で一時的に吸蔵し且つ排気ガス中の酸素濃度が低い時に還元剤の介在によりNOxを分解放出して還元浄化するNOx吸蔵還元触媒をパティキュレートフィルタに一体的に担持させて装備すると共に、このNO x 吸蔵還元触媒の直前又は直後に、フロースルー型の触媒モノリスに担持された補助NO x 吸蔵還元触媒を別途装備し、この補助NO x 吸蔵還元触媒を含むNOx吸蔵還元触媒の前段には、排気ガス中のNOと酸素とを選択的に反応させてNO2を生成する機能を高めたNO2生成触媒を装備し、該NO2生成触媒より上流側に還元剤を適宜に添加し得るように構成したことを特徴とする排気浄化装置、に係るものである。
【0010】
而して、このような排気浄化装置によれば、排気ガス中の酸素濃度が高い希薄燃焼運転時に、排気ガス中のNOxがNOx吸蔵還元触媒に硝酸塩の状態で吸蔵されてNOxの低減化が図られることになるが、NOx吸蔵還元触媒の前段に装備されたNO2生成触媒を排気ガスが通過する際に、排気ガス中のNOxの大半を占めるNOが酸素と選択的に反応してNO2となり、この反応性の高いNO2が後段のNOx吸蔵還元触媒に流れ込んで効率良く硝酸塩の状態で吸蔵されることになるので、NOx吸蔵還元触媒におけるNO2の吸蔵反応が著しく促進され、NOx吸蔵還元触媒を単独で用いる場合よりも高いNOx低減効果が得られる結果となり、しかも、仮に長時間の運転によりNOx吸蔵還元触媒のNO2の生成に関する触媒性能が低下したとしても、その前段のNO2生成触媒にてNO2の生成過程が受け持たれてNOxの吸蔵能力の低下が回避されることになる。
【0011】
即ち、前段のNO2生成触媒は、後段のNOx吸蔵還元触媒の場合の如きバリウムなどの硝酸塩の吸蔵を担うアルカリ金属または、アルカリ土類金属成分を含まずに製造されることになるので、長時間の運転によっても酸化反応の促進を担う触媒成分が性能低下することがなく、後段のNOx吸蔵還元触媒側でのNO2の生成に関する触媒性能が低下した後も前段のNO2生成触媒にてNO2の生成に関する触媒性能が高く維持されることになる。
【0012】
他方、排気ガスへの還元剤の直接添加や筒内燃焼時のポスト噴射などによるリッチスパイク(瞬間的なリッチ燃焼:酸素濃度の低い濃空燃比燃焼)で還元剤を添加し、NOx吸蔵還元触媒からNOxを積極的に分解放出させて該NOx吸蔵還元触媒の再生を図り、その放出したNOxをNOx吸蔵還元触媒上で前記還元剤と反応させて還元浄化させるに際しては、NOx吸蔵還元触媒の前段のNO2生成触媒にて還元剤が酸素と反応して熱分解することによりCOや水素が生じるので、これらCOや水素の増加によりNOx吸蔵還元触媒からのNOxの分解放出反応及び該NOxの還元浄化反応が著しく促進されることになる。
【0013】
また、本発明においては、NOx吸蔵還元触媒がパティキュレートフィルタに一体的に担持されているので、前段のNO2生成触媒にて生成された反応性の高いNO2が酸化反応熱を伴って後段のパティキュレートフィルタに流れ込み、パティキュレートフィルタに捕集されているパティキュレートと反応する結果、該パティキュレートの燃焼が助勢されて比較的低い着火温度にて効率良くパティキュレートの燃焼除去が行われることになる。
【0014】
更に、本発明においては、NO x 吸蔵還元触媒の直前又は直後に、フロースルー型の触媒モノリスに担持された補助NOx吸蔵還元触媒を別途装備しているが、フロースルー型の触媒モノリスに補助NO x 吸蔵還元触媒を担持させる場合の方が、目詰まりを気にせずにコンパクトに多くの触媒量を確保することが可能となり、特に大型車両などを対象とした場合に、パティキュレートフィルタに一体的に担持させるだけでは不足しがちなNO x 吸蔵還元触媒の容量を補うことが可能となる。
【0016】
また、本発明においては、未反応還元剤を排気ガス中の酸素により酸化処理する機能を高めた還元剤処理触媒が最終段に装備されていることが好ましく、このようにすれば、未反応還元剤が排気ガスと共に大気中に放出されてしまう虞れを未然に防止することが可能となる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【0018】
図1〜図5は本発明の形態例を示すもので、図中1はディーゼル機関であるエンジンを示し、図1に示しているエンジン1では、ターボチャージャ2が備えられており、エアクリーナ3から導いた空気4が吸気管5を介し前記ターボチャージャ2のコンプレッサ2aへと送られ、該コンプレッサ2aで加圧された空気4が更にインタークーラ6へと送られて冷却され、該インタークーラ6からインテークマニホールド7へと空気4が導かれてエンジン1の各シリンダに導入されるようにしてある。
【0019】
また、このエンジン1の各シリンダには、図示しない燃料タンクからの液体燃料(軽油)がエンジン1の各シリンダ内に噴射されて燃焼されるようにしてあり、エンジン1の各シリンダから排出された排気ガス8がエキゾーストマニホールド9を介し前記ターボチャージャ2のタービン2bへと送られ、該タービン2bを駆動した排気ガス8が排気管10を介し車外へ排出されるようにしてある。
【0020】
そして、排気ガス8が流通する排気管10の途中には、排気ガス8中の酸素濃度が高い時にNOxを酸化して硝酸塩の状態で一時的に吸蔵し且つ排気ガス8中の酸素濃度が低い時に後述する還元剤11(軽油)の介在によりNOxを分解放出して還元浄化するNOx吸蔵還元触媒12がパティキュレートフィルタ13に一体的に担持されて装備されている。
【0021】
ここで、図2に示すように、パティキュレートフィルタ13は、コージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路13aの入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路13aについては、その出口が目封じされるようになっており、各流路13aを区画する多孔質薄壁13bを透過した排気ガス8のみが下流側へ排出されて、前記多孔質薄壁13bの内側表面にパティキュレートが捕集されるようにしてあり、前記NOx吸蔵還元触媒12は、このパティキュレートフィルタ13の全体に対して目詰まりを起こさない程度に含浸されるようになっている。
【0022】
また、NOx吸蔵還元触媒12の前段には、排気ガス8中のNOと酸素とを選択的に反応させてNO2を生成する機能を高めたNO2生成触媒14が装備されており、この種のNO2生成触媒14としては、例えば、チタニア,シリカ,ジルコニア,アルミナを一種類以上含む担体に白金(1〜10g/l)及びロジウム(0.1〜5g/l)などの貴金属を図3に示す如きフロースルー型の触媒モノリスに担持させて構成することが可能である。
【0023】
更に、NOx吸蔵還元触媒12の直後には、前述したNO2生成触媒14と同様のフロースルー型の触媒モノリス(図3参照)に担持された補助NOx吸蔵還元触媒15が別途装備されており、この補助NOx吸蔵還元触媒15によりNOx吸蔵還元触媒12の容量が補われている。
【0024】
即ち、フロースルー型の触媒モノリスに補助NOx吸蔵還元触媒15を担持させる場合の方が、目詰まりを気にせずにコンパクトに多くの触媒量を確保することが可能となるので、特に大型車両などを対象とした場合に、パティキュレートフィルタに一体的に担持させるだけでは不足しがちなNOx吸蔵還元触媒の容量を効率良く補い得るようにしてあるのである。
【0025】
また、前記補助NOx吸蔵還元触媒15の後方の最終段には、未反応の還元剤11を排気ガス8中の酸素により酸化処理する機能を高めた還元剤処理触媒16が装備されており、この種の還元剤処理触媒16としては、例えば、アルミナを担体として白金(1〜10g/l)を担持させたものなどで構成することが可能である。
【0026】
そして、前記NO2生成触媒14より上流側の排気管10の適宜位置には、還元剤11を適宜に噴射して排気ガス8中に添加し得るようにした還元剤添加インジェクタ17が装備されており、NOxを吸蔵したNOx吸蔵還元触媒12を再生する際に前記還元剤11を噴射してリッチ雰囲気をつくりだせるようにしてある。
【0027】
而して、このような排気浄化装置によれば、排気ガス8中の酸素濃度が高い希薄燃焼運転時に、排気ガス8中のNOxがNOx吸蔵還元触媒12に硝酸塩の状態で吸蔵されてNOxの低減化が図られることになるが、NOx吸蔵還元触媒12の前段に装備されたNO2生成触媒14を排気ガス8が通過する際に、排気ガス8中のNOxの大半を占めるNOが酸素と選択的に反応してNO2となり、この反応性の高いNO2が後段のパティキュレートフィルタ13に流れ込んで効率良くNOx吸蔵還元触媒12に硝酸塩の状態で吸蔵されることになるので、NOx吸蔵還元触媒12におけるNO2の吸蔵反応が著しく促進され、NOx吸蔵還元触媒12を単独で用いる場合よりも高いNOx低減効果が得られる結果となる。
【0028】
事実、図4に示す如きディーゼルエンジン13モードでの平均的な実験結果によれば、NO2生成触媒14がない場合に約60%程度のNOx低減率であったものが、NO2生成触媒14を併用したことにより約80%程度までNOx低減率を向上することが可能であった。
【0029】
しかも、仮に長時間の運転によりNOx吸蔵還元触媒12のNO2の生成に関する触媒性能が低下したとしても、その前段のNO2生成触媒14にてNO2の生成過程が受け持たれてNOxの吸蔵能力の低下が回避されることになる。
【0030】
即ち、前段のNO2生成触媒14は、後段のNOx吸蔵還元触媒12の場合の如きバリウムなどの硝酸塩の吸蔵を担うアルカリ金属または、アルカリ土類金属成分を含まずに製造されることになるので、長時間の運転によっても酸化反応の促進を担う触媒成分が性能低下することがなく、後段のNOx吸蔵還元触媒12側でのNO2の生成に関する触媒性能が低下した後も前段のNO2生成触媒14にてNO2の生成に関する触媒性能が高く維持されることになる。
【0031】
また、NOx吸蔵還元触媒12からNOxを積極的に分解放出させて該NOx吸蔵還元触媒12の再生を図り、その放出したNOxをNOx吸蔵還元触媒12上で前記還元剤と反応させて還元浄化させるに際し、還元剤添加インジェクタ17から排気ガス8へ還元剤11を直接添加すると、その還元剤11が前段のNO2生成触媒14にて酸素と反応して熱分解することによりCOや水素が生じるので、これらCOや水素の増加によりNOx吸蔵還元触媒12からのNOxの分解放出反応及び該NOxの還元浄化反応が著しく促進されることになる。
【0032】
他方、本形態例においては、NOx吸蔵還元触媒12がパティキュレートフィルタ13に一体的に担持されているので、前段のNO2生成触媒14にて生成された反応性の高いNO2が酸化反応熱を伴って後段のパティキュレートフィルタ13に流れ込み、該パティキュレートフィルタ13に捕集されているパティキュレートと反応する結果、該パティキュレートの燃焼が助勢されて比較的低い着火温度にて効率良くパティキュレートの燃焼除去が行われることになる。
【0033】
例えば、一般的なディーゼルエンジンにおける約60%程度の回転スピードでの検証実験では、図5に示す如く、NO2生成触媒14がない場合にパティキュレートの着火温度が約350℃程度であったものが、NO2生成触媒14を併用したことにより約250℃程度まで温度を下げることが可能であった。
【0034】
尚、還元剤添加インジェクタ17により添加された還元剤11のうちの未反応のまま残留したものは、最終段の還元剤処理触媒16により排気ガス8中の酸素と反応して酸化処理されるので、未反応の還元剤11が排気ガス8と共に大気中に放出されてしまう虞れが未然に防止される。
【0035】
従って、上記形態例によれば、NOx吸蔵還元触媒12の前段に装備されたNO2生成触媒14により、排気ガス8中のNOxの大半を占めるNOを酸素と選択的に反応させてNO2とし、この反応性の高いNO2を後段のNOx吸蔵還元触媒12に流して効率良く硝酸塩の状態で吸蔵させることができるので、NOx吸蔵還元触媒12におけるNO2の吸蔵反応を著しく促進することができ、しかも、後段のNOx吸蔵還元触媒12側でのNO2の生成に関する触媒性能が低下した後も前段のNO2生成触媒14にてNO2の生成に関する触媒性能を高く維持することができてNOxの吸蔵能力の低下を回避することができ、更には、還元剤11を添加してNOx吸蔵還元触媒12の再生を図るのに際しても、NOx吸蔵還元触媒12の前段のNO2生成触媒14にて還元剤11を酸素と反応させて熱分解させることによりCOや水素を増加してNOx吸蔵還元触媒12からのNOxの分解放出反応及び該NOxの還元浄化反応を著しく促進することができるので、長時間の運転によっても性能低下を招くことなく高いNOx低減効果を持続することができる。
【0036】
尚、本発明の排気浄化装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、NOx吸蔵還元触媒の再生を図るのに際しては、エンジン側で筒内燃焼時のポスト噴射などによるリッチスパイク(瞬間的なリッチ燃焼:酸素濃度の低い濃空燃比燃焼)をかけて還元剤(未燃燃料の熱分解成分)の添加を行うようにしても良いこと、補助NOx吸蔵還元触媒をパティキュレートフィルタの直前に配置しても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【0037】
【発明の効果】
上記した本発明の排気浄化装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【0038】
(I)本発明の請求項1に記載の発明によれば、NOx吸蔵還元触媒におけるNO2の吸蔵反応、NOxの分解放出反応及び該NOxの還元浄化反応を著しく促進することができ、しかも、後段のNOx吸蔵還元触媒側でのNO2の生成に関する触媒性能が低下した後も前段のNO2生成触媒にてNO2の生成に関する触媒性能を高く維持することができてNOxの吸蔵能力の低下を回避することができるので、長時間の運転によっても性能低下を招くことなく高いNOx低減効果を持続することができる。
【0039】
(II)本発明の請求項1に記載の発明によれば、前段のNO2生成触媒にて生成された反応性の高いNO2を酸化反応熱と一緒に後段のパティキュレートフィルタに流し込んで該パティキュレートフィルタに捕集されているパティキュレートと酸化反応させることができるので、パティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレートを比較的低い着火温度にて効率良く燃焼除去させることができる。
【0040】
(III)本発明の請求項1に記載の発明によれば、フロースルー型の触媒モノリスに補助NOx吸蔵還元触媒を担持させる場合の方が、目詰まりを気にせずにコンパクトに多くの触媒量を確保することができるので、特に大型車両などを対象とした場合に、パティキュレートフィルタに一体的に担持させるだけでは不足しがちなNOx吸蔵還元触媒の容量を効率良く補うことができる。
【0041】
(IV)本発明の請求項2に記載の発明によれば、排気ガス中に残留した未反応の還元剤を最終段の還元剤処理触媒により酸化処理して無害化することができるので、未燃の還元剤が排気ガスと共に大気中に放出されてしまう虞れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図2】図1のパティキュレートフィルタの詳細を示す断面図である。
【図3】図1のNO2生成触媒の詳細を一部を切り欠いて示す斜視図である。
【図4】NOx低減効果について従来と比較したグラフである。
【図5】パティキュレートの着火温度について従来と比較したグラフである。
【符号の説明】
8 排気ガス
10 排気管
11 還元剤
12 NOx吸蔵還元触媒
13 パティキュレートフィルタ
14 NO2生成触媒
15 補助NOx吸蔵還元触媒
16 還元剤処理触媒
17 還元剤添加インジェクタ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust gas purification device used for an internal combustion engine such as a diesel engine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a diesel engine, a NOx reduction catalyst is provided in the middle of an exhaust pipe through which exhaust gas flows, and a required amount of a reducing agent is added to an upstream side of the NOx reducing catalyst so that the reducing agent is placed on the NOx reducing catalyst. There is an apparatus in which the reduction concentration of NOx can be reduced by causing a reduction reaction with NOx (nitrogen oxide) in exhaust gas.
[0003]
On the other hand, it is widely known that a lean burn can be performed at a higher air-fuel ratio than the stoichiometric air-fuel ratio to significantly improve fuel efficiency. However, it is assumed that such a lean-burn operation is performed. Reducing the NOx emission concentration has become an important issue for diesel engines as well.
[0004]
However, in general, in the presence of excess oxygen during the lean burn operation, the reducing agent reacts with oxygen on the NOx reduction catalyst before reacting with NOx. It was difficult to obtain a high NOx reduction effect.
[0005]
Therefore, as a catalyst capable of reducing NOx even during lean burn operation, NOx is oxidized during lean burn operation in which the oxygen concentration in the exhaust gas is high to temporarily store NOx in the state of nitrate and to reduce the NOx in the exhaust gas. Practical use of NOx storage reduction catalyst with the property of decomposing and releasing NOx to reduce and purify by rich spike (instantaneous rich combustion: rich air-fuel ratio combustion with low oxygen concentration) by direct addition or post injection during in-cylinder combustion Is currently being promoted.
[0006]
As this type of NOx storage reduction catalyst, a platinum-barium-alumina catalyst, an iridium-platinum-barium-alumina catalyst, etc., are already known as having the above-mentioned properties (for example, alkali metal such as barium or the like). , Alkaline earth metal is 1 g / l or more).
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such an exhaust gas purifying apparatus using the NOx storage reduction catalyst, when occluding NOx in the NOx storage reduction catalyst, NO occupying most of the NOx in the exhaust gas is reduced to oxygen on the platinum with oxygen in the exhaust gas. Occlusion is achieved through a two-stage reaction in which NO 2 is selectively reacted to become NO 2 and then this NO 2 reacts with barium and is temporarily occluded in the state of nitrate. Generally, an alkali metal such as barium or an alkaline earth metal, which contributes to substantial occlusion of NO 2 , sinters a noble metal catalyst component which promotes an oxidation reaction such as platinum (the noble metal particles with time). (Agglomeration phenomenon) is easily promoted, and when a noble metal catalyst component such as platinum causes sintering due to long-term operation and the catalytic performance related to generation of NO 2 is reduced, sufficient N There is a possibility that the Ox reduction effect cannot be obtained.
[0008]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a highly practical exhaust gas purifying apparatus that can maintain a high NOx reduction effect without incurring performance degradation even during long-time operation. It is an object.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a method for oxidizing NOx when the oxygen concentration in the exhaust gas is high and temporarily storing the NOx in the state of nitrate when the oxygen concentration in the exhaust gas is high, and reducing the NOx when the oxygen concentration in the exhaust gas is low. interposed NOx storage reduction catalyst for reducing and purifying by decomposing release NOx into the particulate filter together with the equipped by supporting integrally with the immediately before or immediately after the NO x storage-and-reduction catalyst, the catalyst monolith of the flow-through A supported auxiliary NO x storage reduction catalyst is separately provided, and NO 2 in the exhaust gas is selectively reacted with NO 2 in the exhaust gas upstream of the NO x storage reduction catalyst including the auxiliary NO x storage reduction catalyst to remove NO 2 . The present invention relates to an exhaust gas purification device, which is provided with a NO 2 generation catalyst having an enhanced function of generating, and configured so that a reducing agent can be appropriately added upstream of the NO 2 generation catalyst.
[0010]
Thus, according to such an exhaust purification device, during lean burn operation in which the oxygen concentration in the exhaust gas is high, NOx in the exhaust gas is stored in the NOx storage reduction catalyst in the form of nitrate, so that NOx can be reduced. As will be understood, when the exhaust gas passes through the NO 2 generating catalyst provided in front of the NOx storage reduction catalyst, NO, which accounts for the majority of NOx in the exhaust gas, selectively reacts with oxygen to produce NO. 2, and since the high NO 2 of this reactivity is to be occluded by the flows in efficiently nitrate state downstream of the NOx storage reduction catalyst, occlusion reaction of NO 2 in the NOx storage reduction catalyst is promoted drastically, NOx results in high NOx reduction effect than with storage reduction catalyst alone obtained, moreover, a catalyst with respect to the generation of NO 2 in NOx storage-reduction catalyst by temporarily prolonged operation There even decreased, so that is borne generation process of NO 2 is at its front stage of NO 2 generation catalyst reduction of NOx occlusion capacity is avoided.
[0011]
That is, the first-stage NO 2 generation catalyst is manufactured without containing the alkali metal or alkaline-earth metal component responsible for the storage of nitrate such as barium as in the case of the second-stage NOx storage reduction catalyst. Even if the operation for a long period of time, the performance of the catalyst component that promotes the oxidation reaction does not decrease, and even after the catalytic performance related to NO 2 generation on the subsequent NOx storage reduction catalyst side decreases, the former NO 2 generation catalyst remains The catalytic performance for the generation of NO 2 will be kept high.
[0012]
On the other hand, the reducing agent is added by rich spike (instantaneous rich combustion: rich air-fuel ratio combustion with low oxygen concentration) by direct addition of the reducing agent to the exhaust gas or post injection during in-cylinder combustion, and the NOx storage reduction catalyst In order to regenerate the NOx storage-reduction catalyst by actively decomposing and releasing NOx from the NOx storage-reduction catalyst, and reacting the released NOx with the reducing agent on the NOx storage-reduction catalyst to reduce and purify the NOx storage-reduction catalyst, the former stage of the NOx storage-reduction catalyst is used. Since the reducing agent reacts with oxygen and thermally decomposes in the NO 2 generation catalyst to generate CO and hydrogen, the increase in the amount of CO and hydrogen causes the decomposition and release of NOx from the NOx storage reduction catalyst and the reduction of the NOx. The purification reaction will be significantly accelerated.
[0013]
In the present invention, since the NOx storage reduction catalyst are integrally carried on the particulate filter, a high NO 2 reactive generated in the previous stage of the NO 2 generation catalyst with an oxidation reaction heat later stage As a result of flowing into the particulate filter and reacting with the particulates collected by the particulate filter, the combustion of the particulates is assisted, and the particulates are efficiently burned and removed at a relatively low ignition temperature. become.
[0014]
Further, in the present invention, NO x storage-immediately before the reduction catalyst or immediately after, the flow-through catalyst monolith has a supported auxiliary NOx storage-reduction catalyst separately equipped, but assisted catalytic monolith of the flow-through type NO x When the storage reduction catalyst is supported, it is possible to secure a large amount of catalyst in a compact manner without worrying about clogging.Especially, when targeting large vehicles, it is integrated with the particulate filter. It is possible to supplement the capacity of the NO x storage reduction catalyst, which tends to be insufficient simply by supporting the catalyst on the catalyst.
[0016]
Further, in the present invention, it is preferable that a reducing agent treatment catalyst having an enhanced function of oxidizing the unreacted reducing agent with oxygen in the exhaust gas is provided at the final stage. It is possible to prevent the possibility that the agent is released into the atmosphere together with the exhaust gas beforehand.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
1 to 5 show an embodiment of the present invention. In the drawings, reference numeral 1 denotes an engine which is a diesel engine. In an engine 1 shown in FIG. 1, a
[0019]
In each cylinder of the engine 1, liquid fuel (light oil) from a fuel tank (not shown) is injected into each cylinder of the engine 1 and burned, and is discharged from each cylinder of the engine 1.
[0020]
In the middle of the
[0021]
Here, as shown in FIG. 2, the
[0022]
Further, the front stage of the NOx storage-
[0023]
Further, immediately after the NOx
[0024]
That is, when the auxiliary NOx
[0025]
The last stage behind the auxiliary NOx
[0026]
At an appropriate position of the
[0027]
Thus, according to such an exhaust gas purification device, during the lean burn operation in which the oxygen concentration in the
[0028]
In fact, according to the average experimental results of a
[0029]
Moreover, even if the long-term operation catalyst performance relates to the generation of NO 2 in NOx storage-
[0030]
That is, the first-stage NO 2
[0031]
In addition, the NOx
[0032]
On the other hand, in the present embodiment, since the NOx
[0033]
For example, in a verification experiment at a rotation speed of about 60% in a general diesel engine, as shown in FIG. 5, the ignition temperature of the particulates was about 350 ° C. without the NO 2 generation catalyst 14. However, the temperature could be lowered to about 250 ° C. by using the NO 2 generation catalyst 14 in combination.
[0034]
The unreacted part of the reducing
[0035]
Therefore, according to the above-described embodiment, the NO 2 generation catalyst 14 provided before the NOx
[0036]
The exhaust gas purifying apparatus of the present invention, rather than be limited to the above embodiment e.g., N when the revitalization of Ox storage reduction catalyst is rich due post injection in-cylinder combustion in the engine side The spike (instantaneous rich combustion: rich air-fuel ratio combustion with low oxygen concentration) may be added to add the reducing agent (the thermal decomposition component of the unburned fuel), and the auxiliary NOx storage reduction catalyst may be particulated. Of course, it may be arranged immediately before the filter, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the gist of the present invention.
[0037]
【The invention's effect】
According to the exhaust gas purification apparatus of the present invention described above, various excellent effects as described below can be obtained.
[0038]
According to the invention described in claim 1 of the present invention (I), it can significantly promote occlusion reaction of NO 2 in the NOx storage reduction catalyst, the reduction purification reaction of the decomposition releasing reaction and the NOx of the NOx, moreover, reduction of the subsequent NOx storage reduction catalyst performance is able to maintain high catalytic performance for the generation of NO 2 at even preceding NO 2 generating catalyst was reduced NOx occlusion capacity for the generation of NO 2 in the catalyst side Can be avoided, so that a high NOx reduction effect can be maintained without incurring performance degradation even during long-time operation.
[0039]
According to the invention described in claim 1, (II) the present invention, the pouring high NO 2 reactive generated in the previous stage of the NO 2 generation catalyst with oxidation reaction heat downstream of the particulate filter Since it is possible to cause an oxidation reaction with the particulates collected by the particulate filter, the particulates collected by the particulate filter can be efficiently burned and removed at a relatively low ignition temperature.
[0040]
(III) According to the first aspect of the present invention, when the auxiliary NOx storage reduction catalyst is carried on the flow-through type catalyst monolith, the amount of the catalyst can be reduced to a large amount without worrying about clogging. Therefore, especially for a large vehicle or the like, it is possible to efficiently supplement the capacity of the NOx storage-reduction catalyst, which tends to be insufficient simply by integrally supporting the particulate filter integrally.
[0041]
(IV) According to the invention described in
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an embodiment for carrying out the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing details of the particulate filter of FIG. 1;
FIG. 3 is a perspective view showing details of the NO 2 generation catalyst of FIG. 1 with a part thereof cut away.
FIG. 4 is a graph comparing the NOx reduction effect with a conventional one.
FIG. 5 is a graph comparing the ignition temperature of particulates with a conventional one.
[Explanation of symbols]
8
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