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JP7167614B2 - Exhaust gas purifier - Google Patents

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JP7167614B2 JP2018188915A JP2018188915A JP7167614B2 JP 7167614 B2 JP7167614 B2 JP 7167614B2 JP 2018188915 A JP2018188915 A JP 2018188915A JP 2018188915 A JP2018188915 A JP 2018188915A JP 7167614 B2 JP7167614 B2 JP 7167614B2
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Description

本発明は、内燃機関の排ガスに含まれる粒子状物質(PM)を捕集して燃焼させる排ガス浄化装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an exhaust gas purifier that collects and burns particulate matter (PM) contained in exhaust gas from an internal combustion engine.

従来、内燃機関の排ガス(排気ガス)を浄化するための排ガス浄化装置として、触媒が担持された担体を用いて有害成分を除去するものが知られている。すなわち、多数の微細孔が貫通形成された担体(キャリア)の内部に触媒成分を固定して排ガスを流通させ、排ガス中に含まれる一酸化炭素,未燃燃焼成分,窒素酸化物,粒子状物質(Particulate Matter;以下PM)などを浄化するものである。担体の種類としては、セラミックス成形品や金属製品(メタル担体)などが存在する。また、担体に担持される触媒の種類は、浄化の対象となる物質に応じて多様に選択される(特許文献1~3参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, as an exhaust gas purifying device for purifying exhaust gas (exhaust gas) of an internal combustion engine, one that removes harmful components using a carrier on which a catalyst is supported is known. That is, a catalyst component is fixed inside a carrier (carrier) through which a large number of fine holes are formed, and exhaust gas is circulated to remove carbon monoxide, unburned combustion components, nitrogen oxides, and particulate matter contained in the exhaust gas. (Particulate Matter; hereinafter referred to as PM). Types of carriers include ceramic molded products and metal products (metal carriers). Further, the type of catalyst supported on the carrier is variously selected according to the substance to be purified (see Patent Documents 1 to 3).

国際公開第2016/133086号WO2016/133086 国際公開第2017/119101号WO2017/119101 特開2010-269205号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-269205

ところで、担体上に捕集されるPMの分布は必ずしも均一ではなく、担体の形状や排ガスの流れ方などに応じた偏りが生じる。例えば、ウォールフロー型の担体では、入口セルに面した担体表面や、担体内部における排ガス流路の入口付近にPMが堆積しやすい。そのため、担体の上流側と下流側とでPMを均一に燃焼させることが難しいという課題がある。なお、PMの堆積量が増大しやすい上流側ほど焼却時間が長引きやすく、過昇温による性能低下のリスクがある。 By the way, the distribution of PM trapped on the carrier is not necessarily uniform, and deviations occur according to the shape of the carrier, the flow of the exhaust gas, and the like. For example, in a wall-flow type carrier, PM tends to accumulate on the carrier surface facing the inlet cell and near the inlet of the exhaust gas channel inside the carrier. Therefore, there is a problem that it is difficult to uniformly burn PM on the upstream side and the downstream side of the carrier. It should be noted that the incineration time tends to be longer on the upstream side, where the amount of accumulated PM tends to increase, and there is a risk of performance deterioration due to excessive temperature rise.

本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑みて創案されたものであり、PMを均一に燃焼させることができるようにした排ガス浄化装置を提供することである。なお、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成から導き出される作用効果であって、従来の技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けることができる。 One of the purposes of the present invention is to provide an exhaust gas purifying apparatus that can uniformly burn PM. In addition to this purpose, it is also possible to achieve actions and effects derived from each configuration shown in the "Mode for Carrying out the Invention" described later and which cannot be obtained with the conventional technology. can be positioned as a goal.

(1)開示の排ガス浄化装置は内燃機関の排ガスに含まれる粒子状物質を捕集して燃焼させる排ガス浄化装置において、担体の隔壁を備える。前記隔壁は、前記隔壁の表面に形成される層と、前記隔壁の内部に形成される層とを有する。前記隔壁の内部に形成される層に貴金属が担持される。また、前記隔壁の表面に形成される層に、前記粒子状物質の燃焼を促進し、前記貴金属よりも低温で前記粒子状物質を燃焼させうる燃焼促進触媒が担持される。さらに、前記燃焼促進触媒が前記隔壁の表面に形成される層において下流側よりも上流側で高密度に担持される前記燃焼促進触媒の具体例としては、銀(Ag),酸化セリウム(CeO2),銀セリア(Ag/CeO2),錫セリア(Sn/CeO2),セリアジルコニア(CeO2/ZrO2)などが挙げられる。 (1) The disclosed exhaust gas purifying device is an exhaust gas purifying device that collects and burns particulate matter contained in exhaust gas from an internal combustion engine, and includes partition walls of carriers. The partition has a layer formed on the surface of the partition and a layer formed inside the partition. A noble metal is carried on a layer formed inside the partition wall. Further, the layer formed on the surface of the partition wall carries a combustion promoting catalyst that promotes combustion of the particulate matter and allows the particulate matter to be burned at a lower temperature than the noble metal. Furthermore, the combustion-promoting catalyst is supported at a higher density on the upstream side than on the downstream side in the layer formed on the surface of the partition wall . Specific examples of the combustion promoting catalyst include silver (Ag), cerium oxide (CeO 2 ), silver ceria (Ag/CeO 2 ), tin ceria (Sn/CeO 2 ), ceria zirconia (CeO 2 /ZrO 2 ), etc. is mentioned.

前記隔壁内部に担持される貴金属の具体例としては、金(Au),銀(Ag),白金族元素〔ルテニウム(Ru),ロジウム(Rh),パラジウム(Pd),オスミウム(Os),イリジウム(Ir),白金(Pt)〕などが挙げられる。これらの少なくとも一つ以上が、前記隔壁内部に担持される。好ましくは、白金(Pt)よりも触媒性能の高いロジウム(Rh)またはパラジウム(Pd)が前記隔壁内部に担持される。 Specific examples of noble metals supported inside the partition walls include gold (Au), silver (Ag), platinum group elements [ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), osmium (Os), iridium ( Ir), platinum (Pt)] and the like. At least one of these is carried inside the partition wall. Preferably, rhodium (Rh) or palladium (Pd), which has higher catalytic performance than platinum (Pt), is supported inside the partition walls.

(2)前記燃焼促進触媒が前記隔壁内部に形成される層にも担持されることが好ましい。つまり、前記燃焼促進触媒が前記隔壁内部の上流側に高密度で担持されることが好ましい。
(3)前記担体が入口セル及び出口セルを有するウォールフロー型担体であって、前記燃焼促進触媒が、前記隔壁の内部に形成される層において前記入口セルまでの距離が所定値以下となる範囲内に担持されることが好ましい。例えば、前記隔壁の内部を厚み方向の中央で区画したときに、前記入口セルに近い側に前記燃焼促進触媒を担持させることが考えられる。
(2) It is preferable that the combustion promoting catalyst is also supported on a layer formed inside the partition wall. In other words, it is preferable that the combustion-promoting catalyst is supported on the upstream side inside the partition wall at a high density.
(3) The carrier is a wall-flow carrier having inlet cells and outlet cells, and the combustion-promoting catalyst is in a range in which the distance to the inlet cells in the layer formed inside the partition wall is equal to or less than a predetermined value. It is preferably carried within. For example, when the interior of the partition wall is partitioned at the center in the thickness direction, the combustion promoting catalyst may be supported on the side closer to the inlet cell.

(4)前記隔壁の表面に形成される層は、前記隔壁表面のうち前記入口セルに面する側の上流側に設けられ前記燃焼促進触媒が担持される入口上流部を備えることが好ましい。
(5)前記隔壁の表面に形成される層は、前記隔壁表面のうち前記出口セルに面する側かつ下流側に設けられ前記貴金属が担持される出口下流部を備えることが好ましい。
(6)前記入口上流部と前記出口下流部とが側面視で上下方向にオーバーラップして配置されることが好ましい。
(4) It is preferable that the layer formed on the surface of the partition wall includes an inlet upstream portion provided on the upstream side of the surface of the partition wall facing the inlet cell and supporting the combustion promoting catalyst.
(5) It is preferable that the layer formed on the surface of the partition wall has an outlet downstream portion provided on the downstream side of the surface of the partition wall facing the outlet cell and supporting the noble metal.
(6) It is preferable that the upstream portion of the inlet and the downstream portion of the outlet are arranged so as to overlap each other in the vertical direction in a side view.

(7)前記隔壁内部に形成される層に窒素酸化物をトラップする窒素酸化物トラップ触媒を含むことが好ましい。前記窒素酸化物トラップ触媒の具体例としては、アルカリ金属やアルカリ土類金属が挙げられる。例えば、バリウム(Ba),カリウム(K),ルビジウム(Rb),ストロンチウム(Sr),セシウム(Cs),フランシウム(Fr),ラジウム(Ra)などである。 (7) It is preferable that the layer formed inside the partition wall contains a nitrogen oxide trapping catalyst for trapping nitrogen oxides. Specific examples of the nitrogen oxide trap catalyst include alkali metals and alkaline earth metals. Examples include barium (Ba), potassium (K), rubidium (Rb), strontium (Sr), cesium (Cs), francium (Fr), and radium (Ra).

(8)前記窒素酸化物トラップ触媒が上流側よりも下流側で高密度に担持されることが好ましい。
(9)前記窒素酸化物トラップ触媒がバリウム及びカリウムを含み、前記窒素酸化物トラップ触媒の全体に対する前記カリウムの含有割合が上流側よりも下流側で高く設定されることが好ましい。
(8) It is preferable that the nitrogen oxide trap catalyst is supported at a higher density on the downstream side than on the upstream side.
(9) It is preferable that the nitrogen oxide trapping catalyst contains barium and potassium, and that the content ratio of potassium relative to the entire nitrogen oxide trapping catalyst is set higher on the downstream side than on the upstream side.

燃焼促進触媒を上流側で高密度に担持させることで、PM(粒子状物質)を効率的に燃焼させることができ、排ガス浄化性能を効率的に高めることができる。 By supporting the combustion-promoting catalyst at a high density on the upstream side, PM (particulate matter) can be efficiently burned, and the exhaust gas purification performance can be efficiently improved.

排ガス浄化装置が適用された車両の内部を示す図である。It is a figure which shows the inside of the vehicle to which the exhaust gas purification apparatus was applied. 排ガス浄化装置の担体の構造を示す断面図である。Fig. 3 is a cross-sectional view showing the structure of a carrier of the exhaust gas purifying device; 担体の内部構造(図2のA部)を拡大して示す断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the internal structure of the carrier (part A in FIG. 2); 貴金属の担持密度と炭化水素成分の浄化効率との関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the loading density of noble metals and the purification efficiency of hydrocarbon components. バリウム及びカリウムのNOx浄化効率を説明するためのグラフである。4 is a graph for explaining the NOx conversion efficiency of barium and potassium. PM燃焼促進触媒の担持密度の分布を説明するためのグラフである。4 is a graph for explaining the distribution of the supported density of the PM combustion promoting catalyst. NOxトラップ触媒の担持密度の分布を説明するためのグラフである。4 is a graph for explaining the distribution of loading density of the NOx trap catalyst. バリウム及びカリウムの含有割合を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the content rate of barium and potassium. (A)~(C)は出口セル側の触媒カバー率を変化させたときの圧力損失,浄化性能,PM捕集効率の変化を説明するためのグラフである。(A) to (C) are graphs for explaining changes in pressure loss, purification performance, and PM collection efficiency when the catalyst coverage ratio on the outlet cell side is changed. (A)~(C)は入口セル側の触媒カバー率を変化させたときの圧力損失,浄化性能,PM捕集効率の変化を説明するためのグラフである。(A) to (C) are graphs for explaining changes in pressure loss, purification performance, and PM collection efficiency when the catalyst coverage ratio on the inlet cell side is changed.

[1.構成]
以下、図面を参照して、実施形態としての排ガス浄化装置について説明する。図1に示すように、本件の排ガス浄化装置3は、エンジン1(内燃機関)を搭載した車両10に適用される。エンジン1の種類はディーゼルエンジンであってもよいし、ガソリンエンジンであってもよい。なお、本件の排ガス浄化装置3は、リーンバーン運転が可能なガソリンエンジンに好適である。
[1. Constitution]
Hereinafter, an exhaust gas purifier as an embodiment will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the exhaust gas purifier 3 of the present invention is applied to a vehicle 10 equipped with an engine 1 (internal combustion engine). The type of engine 1 may be a diesel engine or a gasoline engine. It should be noted that the exhaust gas purifier 3 of this case is suitable for a gasoline engine capable of lean burn operation.

排ガス浄化装置3は、エンジン1の排気通路2に介装される。排ガス浄化装置3は、排ガスに含まれる各種有害成分を効率よく浄化するための触媒装置であり、三元触媒としての機能と、窒素酸化物(NOx)吸蔵還元触媒としての機能と、PM除去フィルターとしての機能とを併せ持つ。排ガス浄化装置3の配設位置は、例えば図1中に示すように、エンジン1に近接した位置(エキゾーストマニホールドの直下流側や過給機の直下流側など)に設定してもよいし、エンジン1から離れた位置に設定してもよい。また、排ガス浄化装置3の上流側や下流側に三元触媒コンバーターを別設し、排ガス浄化性能を向上させてもよい。 The exhaust gas purification device 3 is interposed in the exhaust passage 2 of the engine 1 . The exhaust gas purification device 3 is a catalyst device for efficiently purifying various harmful components contained in the exhaust gas, and has a function as a three-way catalyst, a function as a nitrogen oxide (NOx) storage reduction catalyst, and a PM removal filter. It also has the function as For example, as shown in FIG. 1, the exhaust gas purification device 3 may be arranged at a position close to the engine 1 (directly downstream of the exhaust manifold, directly downstream of the supercharger, etc.), It may be set at a position away from the engine 1 . Further, a three-way catalytic converter may be provided separately upstream or downstream of the exhaust gas purifying device 3 to improve the exhaust gas purifying performance.

排ガス浄化装置3の内部には、排ガスが通過しうる多数の流路が形成された多孔質体が設けられる。多孔質体とは、多孔質の担体7に触媒9を担持させたものであり、円筒状や楕円筒状,直方体状に形成される。担体7の材料は、炭化ケイ素やコーディエライト(コージライト)などのセラミックスであってもよいし金属であってもよい。担体7の空孔率は高いほど好ましい。本実施形態の担体7は空孔率が50[%]を超え、かつ直径が1[μm]以上の細孔についての細孔容積が0.2[mL/g]を超えるものとする。 Inside the exhaust gas purification device 3, there is provided a porous body in which a large number of flow paths through which the exhaust gas can pass are formed. The porous body is a catalyst 9 supported on a porous carrier 7, and is formed in the shape of a cylinder, an elliptical cylinder, or a rectangular parallelepiped. The material of the carrier 7 may be ceramics such as silicon carbide or cordierite (cordierite), or metal. The higher the porosity of the carrier 7, the better. The carrier 7 of the present embodiment has a porosity of more than 50 [%] and a pore volume of more than 0.2 [mL/g] for pores having a diameter of 1 [μm] or more.

触媒9を担体7に担持させるための母材例としては、酸化アルミニウム(アルミナ,Al2O3)や酸化セリウム(セリア,CeO2)や酸化ジルコニウム(ジルコニア,ZrO2)などが挙げられる。なお、還元環境下で酸素を吸蔵する酸素吸蔵材料を母材に含ませてもよい。酸素吸蔵材料の例としては、セリア・ジルコニア複合固溶体(CeO2-ZrO2系物質)や希土類オキシ硫酸塩(Ln2O2SO4)などが挙げられる。 Examples of the base material for supporting the catalyst 9 on the carrier 7 include aluminum oxide (alumina, Al 2 O 3 ), cerium oxide (ceria, CeO 2 ), and zirconium oxide (zirconia, ZrO 2 ). The base material may contain an oxygen storage material that stores oxygen in a reducing environment. Examples of oxygen storage materials include ceria-zirconia composite solid solutions (CeO 2 —ZrO 2 -based materials) and rare earth oxysulfates (Ln 2 O 2 SO 4 ).

排ガス浄化装置3に内装される多孔質体の構造は、ウォールフロー型であってもよいし、ストレート型であってもよい。本実施形態では、図2に示すようなウォールフロー型について詳述する。担体7の内部は、排ガスの流通方向に沿って複数のセル(小部屋状の通路)に分割され、各セルは多孔質の隔壁6(リブ)によって区画される。また、各セルは入口側か出口側のいずれかの端が目封じ8によって閉塞される。出口側の端部が閉塞されたセルは入口セル4と呼ばれ、入口側の端部が閉塞されたセルは出口セル5と呼ばれる。 The structure of the porous body to be installed in the exhaust gas purifier 3 may be of a wall-flow type or a straight type. In this embodiment, a wall-flow type as shown in FIG. 2 will be described in detail. The inside of the carrier 7 is divided into a plurality of cells (small chamber-like passages) along the flow direction of the exhaust gas, and each cell is partitioned by porous partition walls 6 (ribs). Each cell is closed with a plug 8 at either the inlet side or the outlet side. A cell with a closed end on the outlet side is called an inlet cell 4 , and a cell with a closed end on the inlet side is called an outlet cell 5 .

それぞれの入口セル4は、少なくとも一つ以上の出口セル5に隣接するように配置され、好ましくは多数の出口セル5に隣接するように配置される。これにより、担体7の入口端面11から流入した排ガスは、まず入口セル4へと進入し、隔壁6の中を通過したのちに出口セル5へと進入して、担体7の出口端面12から流出する。つまり、すべての排ガスが隔壁6の内部を通過することになり、PM捕集効率が向上する。 Each inlet cell 4 is arranged adjacent to at least one or more outlet cells 5 and preferably adjacent to multiple outlet cells 5 . As a result, the exhaust gas that has flowed in from the inlet end face 11 of the carrier 7 first enters the inlet cell 4, passes through the partition wall 6, enters the outlet cell 5, and flows out from the outlet end face 12 of the carrier 7. do. In other words, all the exhaust gas passes through the inside of the partition wall 6, improving the PM collection efficiency.

担体7には、その部位に応じた種類の触媒9が担持される。まず、隔壁6の内部と表面とで異なる触媒9が担持される。ここで隔壁6の内部のことを「隔壁内部13」と呼ぶ。図3に示すように、隔壁内部13は、入口セル4に近い側と出口セル5に近い側との二領域に分類される。前者は入口セル4側の隔壁表面(または入口セル4)までの距離が所定値T以下となる部分であり、後者は入口セル4までの距離が所定値Tを超える部分である。所定値Tの値は任意であり、例えば隔壁6の厚みをTWALLとして「T≦0.5TWALL」の関係を満たすように設定される。以下、隔壁内部13のうち入口セル4に近い側を「内部入口側14」と呼び、出口セル5に近い側を「内部出口側15」と呼ぶ。 The carrier 7 carries a catalyst 9 of a type corresponding to its site. First, different catalysts 9 are supported inside and on the surface of the partition walls 6 . Here, the inside of the partition wall 6 is called the "partition wall interior 13". As shown in FIG. 3, the partition wall interior 13 is divided into two regions, one near the entrance cell 4 and one near the exit cell 5 . The former is a portion where the distance to the partition wall surface (or the entrance cell 4) on the side of the entrance cell 4 is equal to or less than a predetermined value T, and the latter is a portion where the distance to the entrance cell 4 exceeds the predetermined value T. The value of the predetermined value T is arbitrary, and is set so as to satisfy the relationship "T≦0.5T WALL ", where T WALL is the thickness of the partition wall 6 . Hereinafter, the side of the partition wall interior 13 closer to the inlet cell 4 will be referred to as the "inner inlet side 14", and the side closer to the outlet cell 5 will be referred to as the "inner outlet side 15".

隔壁6の表面には、入口セル4側と出口セル5側とで異なる触媒層が形成される。図2,図3に示すように、担体7の隔壁表面のうち、入口セル4に面する側の上流側には、入口上流部16が設けられる。入口上流部16は、入口端面11から入口セル4の最奥部よりも手前までの範囲をカバーするように設けられる。つまり、入口セル4に面する隔壁表面のうち、入口上流部16よりも出口端面12側には触媒9が担持されない。側面視での入口上流部16の長さL1は、入口セルの全長LUPに対して少なくとも「0<L1<LUP」の関係を満たし、好ましくは「0.5LUP≦L1<0.75LUP」の関係を満たすように設定される。 Different catalyst layers are formed on the surfaces of the partition walls 6 on the inlet cell 4 side and the outlet cell 5 side. As shown in FIGS. 2 and 3 , an inlet upstream portion 16 is provided on the upstream side of the partition surface of the carrier 7 facing the inlet cell 4 . The inlet upstream portion 16 is provided so as to cover a range from the inlet end surface 11 to the front of the innermost portion of the inlet cell 4 . That is, the catalyst 9 is not carried on the outlet end face 12 side of the inlet upstream portion 16 of the partition wall surfaces facing the inlet cells 4 . The length L 1 of the inlet upstream portion 16 in a side view satisfies at least the relationship of “0<L 1 <L UP ” with respect to the total length L UP of the inlet cell, preferably “0.5 L UP ≦L 1 <0.75 L UP " is set to satisfy the relationship.

図3に示すように、入口上流部16は基層17と表層18とを含む多層構造にしてもよい。この場合、表層18は入口セル4に接触している入口上流部16の表面、あるいはその表面に近い部分(その表面までの距離が第二所定値以下となる部分)である。基層17は、表層18よりも担体7側に位置する部分であって、好ましくは担体7に接触するように設けられる。図3に示す例では、表層18以外の部分が基層17になっている。このような多層構造では、基層17と表層18とに異なる触媒9を担持させることが好ましい。 As shown in FIG. 3, the inlet upstream portion 16 may have a multilayer structure including a base layer 17 and a surface layer 18 . In this case, the surface layer 18 is the surface of the inlet upstream portion 16 in contact with the inlet cell 4, or a portion close to the surface (the portion whose distance to the surface is equal to or less than the second predetermined value). The base layer 17 is a portion positioned closer to the carrier 7 than the surface layer 18 and is preferably provided so as to contact the carrier 7 . In the example shown in FIG. 3, the portion other than the surface layer 18 is the base layer 17 . In such a multi-layer structure, it is preferable to support different catalysts 9 on the base layer 17 and the surface layer 18 .

また、担体7の隔壁表面のうち、出口セル5に面する側の下流側には、出口下流部19が設けられる。出口下流部19は、出口端面12から出口セル5の最奥部よりも手前までの範囲をカバーするように設けられる。つまり、出口セル5に面する隔壁表面のうち、出口下流部19よりも入口端面11側には触媒9が担持されない。側面視での出口下流部19の長さL2は、出口セルの全長LDOWNに対して少なくとも「0<L2<LDOWN」の関係を満たし、好ましくは「0.5LDOWN≦L2<0.75LDOWN」の関係を満たすように設定される。 Further, an outlet downstream portion 19 is provided on the downstream side of the partition wall surface of the carrier 7 facing the outlet cell 5 . The outlet downstream portion 19 is provided so as to cover the range from the outlet end surface 12 to the front of the outlet cell 5 from the innermost portion. That is, the catalyst 9 is not carried on the inlet end face 11 side of the outlet downstream portion 19 of the partition wall surfaces facing the outlet cells 5 . The length L2 of the outlet downstream portion 19 in a side view satisfies the relationship of at least " 0 <L2<LDOWN" with respect to the total length LDOWN of the outlet cell, preferably " 0.5LDOWN≤L2 <0.75" . is set so as to satisfy the relationship of "L DOWN ".

より好ましくは、図2,図3に示すように、入口上流部16と出口下流部19とが側面視で上下方向にオーバーラップして配置される。例えば、側面視での入口セル4の全長LUPに対して、入口上流部16の長さL1を60%とする。また、出口セル5の全長LDOWNに対して、出口下流部19の長さL2も60%とする。この場合、入口上流部16の下流端部と出口下流部19の上流端部とが図2,図3中で上下方向にオーバーラップした状態となる。これにより、入口上流部16や出口下流部19の近傍を通過せずに流出する排ガスの量が減少し、PM捕集効率や排ガス浄化効率が向上する。 More preferably, as shown in FIGS. 2 and 3, the inlet upstream portion 16 and the outlet downstream portion 19 are arranged so as to vertically overlap each other in a side view. For example, the length L 1 of the inlet upstream portion 16 is 60% of the total length L UP of the inlet cell 4 in side view. Also, the length L 2 of the outlet downstream portion 19 is 60% of the total length L DOWN of the outlet cell 5 . In this case, the downstream end of the inlet upstream portion 16 and the upstream end of the outlet downstream portion 19 overlap vertically in FIGS. As a result, the amount of exhaust gas flowing out without passing near the inlet upstream portion 16 or the outlet downstream portion 19 is reduced, and the PM collection efficiency and the exhaust gas purification efficiency are improved.

ここで、担体7に担持される触媒9の種類について詳述する。
隔壁内部13には、貴金属触媒が担持される。貴金属の具体例としては、白金族元素〔白金(Pt),パラジウム(Pd),ルテニウム(Ru),ロジウム(Rh),オスミウム(Os),イリジウム(Ir)〕や金(Au),銀(Ag)などが挙げられる。好ましくは、白金よりも触媒性能の高いロジウムやパラジウムが用いられる。図4に示すように、ロジウムやパラジウムは白金よりも担持量あたりの触媒活性(全炭化水素に対する変換効率)が高い。したがって、ロジウムやパラジウムを用いることで、効率的に排ガス浄化性能を高めることができる。なお、ロジウムを用いる場合にはその担持密度を1.0[g/L]程度とする。
Here, the types of the catalyst 9 supported on the carrier 7 will be described in detail.
A noble metal catalyst is carried in the inside 13 of the partition wall. Specific examples of noble metals include platinum group elements [platinum (Pt), palladium (Pd), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), osmium (Os), iridium (Ir)], gold (Au), silver (Ag ) and the like. Rhodium and palladium, which have higher catalytic performance than platinum, are preferably used. As shown in FIG. 4, rhodium and palladium have a higher catalytic activity (conversion efficiency for all hydrocarbons) per supported amount than platinum. Therefore, by using rhodium or palladium, exhaust gas purification performance can be efficiently improved. When rhodium is used, its supporting density is set to about 1.0 [g/L].

入口上流部16には、銀(Ag),酸化セリウム(CeO2),銀セリア(Ag/CeO2),希土類元素(Rare-Earth Elements,REE)などを担持させることが好ましい。銀や酸化セリウムはPM燃焼促進材(燃焼促進触媒)として機能し、隔壁内部13に担持される貴金属よりも低温でPMを燃焼させうる。その他の燃焼促進材の具体例としては、錫セリア(Sn/CeO2)やセリアジルコニア(CeO2/ZrO2)などが挙げられる。一方、希土類元素は、P/Znトラップ(リン及び亜鉛トラップ)として機能し、排ガス中に含まれるリンや亜鉛による被毒を抑制する。なお、銀を用いる場合にはその担持密度を2.0[g/L]程度とする。 The inlet upstream portion 16 preferably carries silver (Ag), cerium oxide (CeO 2 ), silver ceria (Ag/CeO 2 ), rare-earth elements (REE), and the like. Silver and cerium oxide function as a PM combustion promoting material (combustion promoting catalyst), and can burn PM at a lower temperature than the noble metal carried in the partition wall interior 13 . Specific examples of other combustion accelerators include tin ceria (Sn/CeO 2 ) and ceria zirconia (CeO 2 /ZrO 2 ). On the other hand, rare earth elements function as P/Zn traps (phosphorus and zinc traps) to suppress poisoning by phosphorus and zinc contained in the exhaust gas. When silver is used, its supporting density is set to about 2.0 [g/L].

前者(銀,酸化セリウム,銀セリア)と後者(希土類)とをともに入口上流部16に担持させる場合には、前者が含まれる部位を入口セル4側に露出させることが好ましい。例えば図3に示す図中において、希土類元素を含む部位を基層17とし、銀,酸化セリウム,銀セリアを含む部位を表層18とすることが好ましい。この場合、希土類元素を含む基層17をウォッシュコート法で形成した後に、銀,酸化セリウム,銀セリアを含む表層18を再びウォッシュコート法で形成すればよい。入口セル4側に銀,酸化セリウムを露出させることで、PMの燃焼性が向上する。なお、前者(銀,酸化セリウム,銀セリア)と後者(希土類)とのいずれか一方を入口上流部16に担持させる場合には、入口上流部16を多層構造にせずに単層構造とすればよい。 When both the former (silver, cerium oxide, silver ceria) and the latter (rare earth elements) are supported on the inlet upstream portion 16, it is preferable to expose the portion containing the former to the inlet cell 4 side. For example, in the drawing shown in FIG. 3, it is preferable that the portion containing the rare earth element is the base layer 17 and the portion containing silver, cerium oxide, and silver ceria is the surface layer 18 . In this case, the surface layer 18 containing silver, cerium oxide, and silver ceria may be formed again by wash coating after the base layer 17 containing rare earth elements is formed by wash coating. By exposing silver and cerium oxide to the inlet cell 4 side, PM combustibility is improved. When either the former (silver, cerium oxide, silver ceria) or the latter (rare earth element) is carried on the inlet upstream portion 16, the inlet upstream portion 16 may have a single-layer structure instead of a multi-layer structure. good.

ここでいう希土類元素の具体例としては、スカンジウム(Sc),イットリウム(Y),ランタノイド〔ランタン(La),セリウム(Ce),プラセオジム(Pr),ネオジム(Nd),プロメチウム(Pm),サマリウム(Sm),ユウロピウム(Eu),ガドリニウム(Gd),テルビウム(Tb),ジスプロシウム(Dy),ホルミウム(Ho),エルビウム(Er),ツリウム(Tm),イッテルビウム(Yb),ルテチウム(Lu)〕が挙げられる。これらの少なくとも一つ以上を入口上流部16に担持させることで、P/Znトラップ性能が向上する。 Specific examples of the rare earth elements here include scandium (Sc), yttrium (Y), lanthanides [lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), promethium (Pm), samarium ( Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), lutetium (Lu)]. be done. By carrying at least one of these on the inlet upstream portion 16, the P/Zn trap performance is improved.

出口下流部19には、貴金属を担持させることが好ましい。出口下流部19に担持される貴金属の具体例としては、白金族元素〔白金,パラジウム,ルテニウム,ロジウム,オスミウム,イリジウム〕,金,銀などが挙げられる。ここで担持される貴金属の種類は、隔壁内部13に担持されるものと同一であってもよいし、相違してもよい。好ましくは、ロジウムまたはパラジウムが用いられる。なお、ロジウムを用いる場合にはその担持密度を0.4[g/L]程度とする。 A noble metal is preferably supported on the outlet downstream portion 19 . Specific examples of the noble metal carried on the outlet downstream portion 19 include platinum group elements [platinum, palladium, ruthenium, rhodium, osmium, iridium], gold, and silver. The type of noble metal carried here may be the same as that carried in the partition wall interior 13, or may be different. Rhodium or palladium is preferably used. When rhodium is used, its supporting density is set to about 0.4 [g/L].

なお、隔壁内部13にNOxを一時的に吸蔵・吸着するNOxトラップ触媒(窒素酸化物トラップ触媒)を含ませてもよい。NOxトラップ触媒の具体例としては、アルカリ金属やアルカリ土類金属が挙げられる。例えば、バリウム(Ba),カリウム(K),ルビジウム(Rb),ストロンチウム(Sr),セシウム(Cs),フランシウム(Fr),ラジウム(Ra)などであり、好ましくはバリウム及びカリウムが併用される。 A NOx trap catalyst (nitrogen oxide trap catalyst) that temporarily stores and adsorbs NOx may be included in the inside 13 of the partition wall. Specific examples of NOx trap catalysts include alkali metals and alkaline earth metals. For example, barium (Ba), potassium (K), rubidium (Rb), strontium (Sr), cesium (Cs), francium (Fr), radium (Ra), etc., preferably barium and potassium are used together.

図5に示すように、カリウムはバリウムよりも高温でのNOx浄化に適しており、燃焼温度の高いガソリンエンジンでの排ガス浄化に適している。また、カリウムはバリウムよりもNO2のトラップ性能が高く、NOx浄化効率が高い。一方、カリウムは熱的に不安定であり、担持位置から落下,飛散することがある。この場合、飛散したカリウムが他の触媒や貴金属の触媒作用(三元活性,特にTHC浄化性能)を阻害しうる。したがって、バリウムとカリウムとを併用することが好ましい。 As shown in FIG. 5, potassium is more suitable than barium for purifying NOx at high temperatures, and is suitable for purifying exhaust gas in gasoline engines with high combustion temperatures. In addition, potassium has a higher NO2 trapping performance than barium, and has a higher NOx purification efficiency. On the other hand, potassium is thermally unstable and may fall and scatter from the supporting position. In this case, the scattered potassium can inhibit the catalytic action of other catalysts and precious metals (three-way activity, especially THC purification performance). Therefore, it is preferable to use barium and potassium together.

触媒9の種類と担持位置との組み合わせを、以下の表1~表8に例示する。ここでは、64種類の実施例(No.1~No.64)を示す。表中の「Pd/Rh」はパラジウム及びロジウムを含むことを意味する。すべての実施例において、隔壁内部13に貴金属が含まれている。また、表中の「Ag/CeO2」はPM燃焼促進触媒である銀セリアを含むことを意味する。銀セリアは隔壁内部13や入口上流部16に担持される(No.2~16,18~32,34~48,50~64)。 Combinations of types of catalysts 9 and supporting positions are exemplified in Tables 1 to 8 below. Here, 64 examples (No. 1 to No. 64) are shown. "Pd/Rh" in the table means containing palladium and rhodium. In all embodiments, the diaphragm interior 13 contains a precious metal. Also, "Ag/CeO 2 " in the table means that silver ceria, which is a PM combustion promoting catalyst, is included. Silver ceria is carried in the partition wall interior 13 and the inlet upstream section 16 (Nos. 2 to 16, 18 to 32, 34 to 48, 50 to 64).

表中の「Ba/K」はバリウム及びカリウムを含むことを意味する。バリウム及びカリウムは隔壁内部13に担持され、好ましくは少なくとも内部出口側15に担持される(No.33~64)。また、表中の「REE」は希土類元素を含むことを意味する。希土類元素は、入口上流部16に担持される(No.3~4,7~8,11~12,15~16,19~20,22~24,27~28,31~32,35~36,39~40,43~44,47~48,51~52,55~56,59~60,63~64)。入口上流部16に銀セリアと希土類元素とがともに含まれないものについては、二層構造にする(基層17及び表層18を形成する)必要はない。 "Ba/K" in the table means containing barium and potassium. Barium and potassium are carried on the partition wall interior 13, preferably at least on the interior outlet side 15 (Nos. 33-64). "REE" in the table means containing rare earth elements. Rare earth elements are carried in the inlet upstream portion 16 (No. , 39-40, 43-44, 47-48, 51-52, 55-56, 59-60, 63-64). If the inlet upstream portion 16 does not contain both silver ceria and rare earth elements, it is not necessary to form a two-layer structure (forming the base layer 17 and the surface layer 18).

表1~表8中の空欄は、触媒非担持としてもよいし、何らかの触媒(例えば白金,遷移金属硫酸塩,アルカリ金属硫酸塩など)を担持させてもよい。ただし、少なくともNo.1,No.17,No.33,No.49の入口上流部16については、何らかのPM燃焼促進触媒〔例えば、銀(Ag),酸化セリウム(CeO2),錫セリア(Sn/CeO2),セリアジルコニア(CeO2/ZrO2)など〕が担持されているものとする。したがって、すべての実施例は担体7上に何らかのPM燃焼促進触媒を含む。 Blanks in Tables 1 to 8 may be unsupported catalysts, or may be supported with some catalysts (eg, platinum, transition metal sulfates, alkali metal sulfates, etc.). However, at least for No. 1, No. 17, No. 33, and No. 49 inlet upstream portions 16, some kind of PM combustion promoting catalyst [for example, silver (Ag), cerium oxide (CeO 2 ), tin ceria (Sn) /CeO 2 ), ceria zirconia (CeO 2 /ZrO 2 ), etc.]. Therefore, all examples include some PM combustion promoting catalyst on carrier 7 .

バリウム及びカリウムを含まない実施例は表1~表4に記載されており、バリウム及びカリウムを含む実施例は表5~表8に記載されている。また、出口下流部19に貴金属を含まない実施例は表1~表2に記載されており、出口下流部19に貴金属を含む実施例は表3~表8に記載されている。また、内部出口側15に銀セリアを含まない実施例は表1,表3,表5,表7に記載されており、内部出口側15に銀セリアを含む実施例は表2,表4,表6,表8に記載されている。 Examples without barium and potassium are listed in Tables 1-4, and examples with barium and potassium are listed in Tables 5-8. Further, examples in which the outlet downstream portion 19 does not contain a noble metal are described in Tables 1 and 2, and examples in which the outlet downstream portion 19 contains a precious metal are described in Tables 3 to 8. Examples containing no silver ceria on the internal outlet side 15 are shown in Tables 1, 3, 5 and 7, while examples containing silver ceria on the internal outlet side 15 are shown in Tables 2, 4 and 7. It is described in Tables 6 and 8.

Figure 0007167614000001
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Figure 0007167614000002
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Figure 0007167614000003
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上記のすべての実施例(No.1~64)において、PM燃焼促進触媒が下流側よりも上流側で高密度に担持される。ここでいう上流側及び下流側とは、排ガスの流れ方向を基準とした上流(流通元)及び下流(流通先)である。PM燃焼促進触媒の担持密度を設定するための具体的な手法としては、例えば以下の(A)~(G)が考えられる。 In all the above examples (Nos. 1 to 64), the PM combustion promoting catalyst is supported at a higher density on the upstream side than on the downstream side. The terms "upstream side" and "downstream side" as used herein refer to upstream (distribution source) and downstream (distribution destination) with respect to the flow direction of the exhaust gas. The following (A) to (G) are conceivable as specific techniques for setting the loading density of the PM combustion promoting catalyst, for example.

(A) 入口上流部16において、基層17(下流側)よりも表層18(上流側)で高密度に担持する。
(B) 隔壁内部13において、内部出口側15(下流側)よりも内部入口側14(上流側)で高密度に担持する。
(C) 入口上流部16及び隔壁内部13において、表層18,基層17,内部入口側14,内部出口側15の順に担持密度が低くなるように担持する。
(A) In the inlet upstream portion 16, the surface layer 18 (upstream side) is supported at a higher density than the base layer 17 (downstream side).
(B) In the inside 13 of the partition wall, the particles are supported at a higher density on the inner inlet side 14 (upstream side) than on the inner outlet side 15 (downstream side).
(C) In the inlet upstream portion 16 and the partition wall inner portion 13, the carrier is carried so that the carrying density becomes lower in the order of the surface layer 18, the base layer 17, the inner inlet side 14, and the inner outlet side 15.

(D) 表層18において、基層17に近い部分(下流側)よりも表面(上流側)で高密度に担持する。
(E) 基層17において、表層18から遠い部分(下流側)よりも表層18に近い部分(上流側)で高密度に担持する。
(F) 内部入口側14において、入口セル4から遠い部分(下流側)よりも入口セル4に近い部分(上流側)で高密度に担持する。
(G) 内部出口側15において、出口セル5に近い部分(下流側)よりも出口セル5から遠い部分(上流側)で高密度に担持する。
(D) In the surface layer 18 , the surface (upstream side) is supported at a higher density than the portion (downstream side) near the base layer 17 .
(E) In the base layer 17, the portion (upstream side) closer to the surface layer 18 is supported at a higher density than the portion (downstream side) farther from the surface layer 18.
(F) On the internal inlet side 14, the portion closer to the inlet cell 4 (upstream side) is supported at a higher density than the portion farther from the inlet cell 4 (downstream side).
(G) On the internal outlet side 15, the portion farther from the outlet cell 5 (upstream side) than the portion closer to the outlet cell 5 (downstream side) is supported at a higher density.

図6は、PM燃焼促進触媒の担持密度の設定例を示すグラフである。図6中の破線は、上記の(A)及び(D)に従った設定に対応する。また、図6中の一点鎖線は、上記の(B)及び(F)に従った設定に対応し、太実線は上記の(C)~(G)に従った設定に対応する。このように、PMの堆積しやすい上流側に担持されるPM燃焼促進触媒の担持密度を下流側よりも高密度にすることで、担体7の上流側と下流側とでPMが均一に燃焼しやすくなる。これにより、同程度の焼却時間で担体7の各所に堆積していたPMが焼却されやすくなり、局所的な過昇温の発生が防止される。 FIG. 6 is a graph showing a setting example of the loading density of the PM combustion promoting catalyst. The dashed lines in FIG. 6 correspond to the settings according to (A) and (D) above. 6 correspond to the settings according to (B) and (F) above, and the thick solid lines correspond to the settings according to (C) to (G) above. In this way, by making the carrying density of the PM combustion promoting catalyst carried on the upstream side where PM tends to accumulate higher than that on the downstream side, the PM is uniformly burned on the upstream side and the downstream side of the carrier 7. easier. This makes it easier to incinerate the PM deposited in various places on the carrier 7 in the same incineration time, thereby preventing local overheating.

また、NOxトラップ触媒としてバリウム及びカリウムを含む上記の実施例(No.33~64)において、NOxトラップ触媒を上流側よりも下流側で高密度に担持させてもよい。NOxトラップ触媒の担持密度を設定するための具体的な手法としては、例えば以下の(H)~(J)が考えられる。 Further, in the above examples (Nos. 33 to 64) containing barium and potassium as the NOx trap catalyst, the NOx trap catalyst may be supported at a higher density downstream than at the upstream side. Specific techniques for setting the loading density of the NOx trap catalyst include, for example, the following (H) to (J).

(H) 隔壁内部13において、内部入口側14(上流側)よりも内部出口側15(下流側)で高密度に担持する。
(I) 内部出口側15において、出口セル5から遠い部分(上流側)よりも出口セル5に近い部分(下流側)で高密度に担持する。
(J) 内部入口側14において、入口セル4に近い部分(上流側)よりも入口セル4から遠い部分(下流側)で高密度に担持する。
(H) In the inside 13 of the partition wall, the particles are supported at a higher density on the inner outlet side 15 (downstream side) than on the inner inlet side 14 (upstream side).
(I) On the internal outlet side 15, the portion closer to the outlet cell 5 (downstream side) than the portion farther from the outlet cell 5 (upstream side) is supported at a higher density.
(J) On the internal inlet side 14, the portion farther from the inlet cell 4 (downstream side) than the portion closer to the inlet cell 4 (upstream side) is supported at a higher density.

図7は、NOxトラップ触媒の担持密度の設定例を示すグラフである。図7中の破線は上記の(H)に従った設定に対応し、一点鎖線は上記の(H)~(I)に従った設定に対応し、実線は上記の(H)~(J)に従った設定に対応する。このように、隔壁内部13に担持されるNOxトラップ触媒の担持密度を上流側よりも下流側で高密度に設定することで、NOxスリップが効果的に抑制される。 FIG. 7 is a graph showing setting examples of loading density of the NOx trap catalyst. The dashed line in FIG. 7 corresponds to the setting according to (H) above, the dashed-dotted line corresponds to the setting according to (H) to (I) above, and the solid line corresponds to (H) to (J) above. corresponds to the setting according to In this way, NOx slip is effectively suppressed by setting the carrying density of the NOx trap catalyst carried inside the partition wall 13 higher on the downstream side than on the upstream side.

なお、バリウム及びカリウムの含有割合は、図8に示すように担体7の部位ごとに相違させてもよい。すなわち、バリウムの含有割合を上流側で高く設定するとともに下流側で低く設定してもよい。言い換えれば、カリウムの含有割合を上流側で低く設定するとともに下流側で高く設定してもよい。このような設定により、カリウムの飛散による他の触媒作用の低下が抑制される。 The content ratio of barium and potassium may be changed for each part of the carrier 7 as shown in FIG. That is, the content of barium may be set high on the upstream side and low on the downstream side. In other words, the potassium content may be set low on the upstream side and high on the downstream side. Such a setting suppresses deterioration of other catalytic actions due to scattering of potassium.

[2.作用・効果]
図9(A)~(C)は、入口上流部16の長さL1を入口セル4の全長LUPの半分(50%)に固定し、出口下流部19の長さL2をゼロから出口セル5の全長LDOWNまで(0%から100%まで)変化させたときに、圧力損失,排ガスの浄化性能,PM捕集効率のそれぞれがどのように変化するかを示すグラフである。
[2. Action/effect]
9A to 9C, the length L 1 of the inlet upstream portion 16 is fixed to half (50%) of the total length L UP of the inlet cell 4, and the length L 2 of the outlet downstream portion 19 is changed from zero to 5 is a graph showing how pressure loss, exhaust gas purification performance, and PM collection efficiency change when the total length L DOWN of the outlet cell 5 is changed (from 0% to 100%).

圧力損失は、出口下流部19の長さL2を全長LDOWNの7~8割以下にすることで比較的小さな値に抑えることが可能である。また、浄化性能及びPM捕集効率は、出口下流部19の長さL2を全長LDOWNの半分以上にすることで急激に上昇する。したがって、出口下流部19の好ましい長さL2の範囲はおよそ0.5LDOWN≦L2<0.75LDOWNと考えられる。なお、図9(A)~(C)中の破線は、隔壁内部13に担持される貴金属の担持量を増加させた場合の圧力損失,排ガスの浄化性能,PM捕集効率を示す。このように、出口下流部19が出口セル5の全長LDOWNにわたるような広範囲に形成されない場合であっても、隔壁内部13の貴金属担持量を増加させることで良好な排ガス浄化性能が維持されうる。 The pressure loss can be suppressed to a relatively small value by setting the length L2 of the outlet downstream portion 19 to 70 to 80% or less of the total length LDOWN . Further, the purification performance and PM collection efficiency are rapidly increased by making the length L2 of the outlet downstream portion 19 half or more of the total length LDOWN . Therefore, the preferable range of the length L2 of the outlet downstream portion 19 is considered to be approximately 0.5LDOWN≤L2 < 0.75LDOWN . The dashed lines in FIGS. 9A to 9C show the pressure loss, the exhaust gas purification performance, and the PM collection efficiency when the amount of noble metal carried inside the partition wall 13 is increased. Thus, even when the outlet downstream portion 19 is not formed over a wide range extending over the entire length L DOWN of the outlet cell 5, good exhaust gas purification performance can be maintained by increasing the amount of noble metal carried in the partition wall interior 13. .

図10(A)~(C)は、出口下流部19の長さL2を出口セル5の全長LDOWNの半分(50%)に固定し、入口上流部16の長さL1をゼロから入口セル4の全長LUPまで(0%から100%まで)変化させたときに、圧力損失,排ガスの浄化性能,PM捕集効率のそれぞれがどのように変化するかを示すグラフである。入口上流部16の長さL1を全長LDOWNの7~8割以下にすることで圧力損失を小さく抑えることが可能である。また、浄化性能及びPM捕集効率は、入口上流部16の長さL1を全長LUPの半分以上にすることで急激に上昇する。したがって、入口上流部16の好ましい長さL1の範囲はおよそ0.5LUP≦L1<0.75LUPと考えられる。 10(A) to (C), the length L 2 of the outlet downstream portion 19 is fixed to half (50%) of the total length L DOWN of the outlet cell 5, and the length L 1 of the inlet upstream portion 16 is changed from zero to 4 is a graph showing how the pressure loss, exhaust gas purification performance, and PM collection efficiency change when the total length L UP of the inlet cell 4 is changed (from 0% to 100%). By setting the length L 1 of the inlet upstream portion 16 to 70 to 80% or less of the total length L DOWN , it is possible to keep the pressure loss small. Further, the purification performance and the PM collection efficiency sharply increase by setting the length L1 of the inlet upstream portion 16 to half or more of the total length LUP . Therefore, the preferable range of the length L1 of the inlet upstream portion 16 is considered to be about 0.5LUP≤L1 < 0.75LUP .

(1)図6に示すように、PM燃焼促進触媒を上流側で高密度に担持させることで、PMを効率的に燃焼させることができ、排ガス浄化性能を効率的に高めることができる。特に、PMが堆積しやすい上流側での迅速な着火を促すことができ、燃焼のきっかけを生じやすくすることができる。これにより、担体7の上流側と下流側とでPMを均一に燃焼させることができ、焼却時間を上流側と下流側とでほぼ同程度にすることができる。これにより、局所的な過昇温の発生を防止することができ、排ガス浄化性能を効率的に高めることができる。 (1) As shown in FIG. 6, by supporting the PM combustion promoting catalyst at a high density on the upstream side, PM can be efficiently burned, and the exhaust gas purification performance can be efficiently improved. In particular, rapid ignition can be promoted on the upstream side where PM tends to accumulate, and combustion can be easily triggered. As a result, the PM can be uniformly burned on the upstream side and the downstream side of the carrier 7, and the incineration time on the upstream side and the downstream side can be substantially the same. As a result, local overheating can be prevented, and the exhaust gas purification performance can be efficiently improved.

(2)表1~表8のNo.5~16,21~32,37~48,53~64に示すように、隔壁内部13にPM燃焼促進触媒を担持させることで、隔壁内部13に堆積したPMをより低温な状態で燃焼させることができる。したがって、PM燃焼効率を高めることができるとともに、PMによる目詰まりや圧損上昇を防止することができる。
(3)隔壁内部13でPMが堆積しやすい内部入口側14にPM燃焼促進触媒を担持させることで、PM燃焼効率をさらに高めることができる。
(2) As shown in Nos. 5 to 16, 21 to 32, 37 to 48, and 53 to 64 in Tables 1 to 8, PM combustion promoting catalyst is deposited in the partition wall interior 13 by supporting it in the partition wall interior 13. PM can be burned at a lower temperature. Therefore, the PM combustion efficiency can be enhanced, and clogging due to PM and an increase in pressure loss can be prevented.
(3) PM combustion efficiency can be further increased by carrying a PM combustion promotion catalyst on the inner inlet side 14 where PM tends to accumulate inside the partition wall 13 .

(4)排ガス中のPMとの接触確率が最も高い入口上流部16にPM燃焼促進触媒を担持させることで、PM燃焼効率をさらに高めることができるとともに、例えば冷態始動直後の担体7を早期に昇温させることができる。また、PMが隔壁内部13に進入する前に燃焼させることが可能となり、排気通路2の圧力損失を低減させることができる。したがって、総合的な排ガス浄化性能を高めることができる。 (4) By supporting the PM combustion promoting catalyst in the inlet upstream portion 16 where the probability of contact with PM in the exhaust gas is the highest, the PM combustion efficiency can be further increased and, for example, the carrier 7 can be quickly removed immediately after cold start. can be heated to In addition, it becomes possible to burn PM before it enters the partition wall interior 13, and the pressure loss in the exhaust passage 2 can be reduced. Therefore, comprehensive exhaust gas purification performance can be enhanced.

(5)表3~表8のNo.17~64に示すように、出口下流部19に貴金属触媒を含ませることで、出口セル5側でのNOx還元効率を高めることができる。これにより、排ガス浄化装置3からのNOxのスリップ量を減少させることができ、排ガス浄化性能を効率的に高めることができる。 (5) As shown in Nos. 17 to 64 in Tables 3 to 8, by including a noble metal catalyst in the outlet downstream portion 19, the NOx reduction efficiency on the outlet cell 5 side can be increased. As a result, the slip amount of NOx from the exhaust gas purifying device 3 can be reduced, and the exhaust gas purifying performance can be efficiently improved.

(6)図2,図3に示すように、入口上流部16と出口下流部19とを側面視で上下方向にオーバーラップさせることで、PM捕集効率や排ガス浄化効率を高めることができる。なお、入口上流部16の長さL1を0.5LUP≦L1<0.75LUPの範囲内で設定するとともに、出口下流部19の長さL2を0.5LDOWN≦L2<0.75LDOWNの範囲内で設定すれば、図9~図10に示すように、圧力損失を過度に上昇させることなく浄化性能とPM捕集効率とを高い水準に維持することができる。 (6) As shown in FIGS. 2 and 3, by vertically overlapping the inlet upstream portion 16 and the outlet downstream portion 19 in a side view, PM collection efficiency and exhaust gas purification efficiency can be enhanced. The length L1 of the inlet upstream portion 16 is set within the range of 0.5L UP ≤ L1 < 0.75L UP , and the length L2 of the outlet downstream portion 19 is set to 0.5L DOWN ≤ L2 < 0.75L DOWN. If it is set within the range of , as shown in FIGS. 9 and 10, the purification performance and the PM collection efficiency can be maintained at a high level without excessively increasing the pressure loss.

(7)表5~表8のNo.33~64に示すように、隔壁内部13にNOxトラップ触媒(バリウム及びカリウム)を含ませることで、隔壁内部13のNOx吸蔵量を増加させることができる。また、隔壁内部13には貴金属も含まれているため、バリウムやカリウムに吸蔵されたNOxをその場で還元することが容易であり、NOx浄化効率を高めることができる。 (7) As shown in Nos. 33 to 64 in Tables 5 to 8, the NOx storage amount of the partition wall interior 13 can be increased by including the NOx trap catalyst (barium and potassium) in the partition wall interior 13. . In addition, since the inside 13 of the partition wall also contains a noble metal, NOx occluded by barium or potassium can be easily reduced in situ, and the NOx purification efficiency can be enhanced.

(8)図7に示すように、NOxトラップ触媒を下流側で高密度に担持させることで、排ガス浄化装置3からスリップしようとしたNOxをより確実に捕獲することができ、NOxスリップを効果的に抑制することができる。したがって、排ガス浄化装置3からのNOxのスリップ量を減少させることができ、排ガス浄化性能を効率的に高めることができる。 (8) As shown in FIG. 7, by supporting the NOx trap catalyst at a high density on the downstream side, it is possible to more reliably capture NOx that is about to slip from the exhaust gas purification device 3, and effectively prevent NOx slip. can be suppressed to Therefore, the slip amount of NOx from the exhaust gas purifying device 3 can be reduced, and the exhaust gas purifying performance can be efficiently improved.

(9)図8に示すように、カリウムの担持割合を下流側で高く設定することで、カリウムの飛散を抑制することができるとともに、飛散による他の触媒作用の低下を防ぐことができる。したがって、排ガス浄化性能を効率的に高めることができる。また、バリウムがカリウムよりも上流側に担持されることから、低温時のNOxトラップ性能を向上させることができる。 (9) As shown in FIG. 8, by setting the potassium loading ratio on the downstream side to be high, scattering of potassium can be suppressed and deterioration of other catalytic actions due to scattering can be prevented. Therefore, exhaust gas purification performance can be efficiently improved. In addition, since barium is supported on the upstream side of potassium, it is possible to improve the NOx trapping performance at low temperatures.

[3.変形例]
上記の実施形態はあくまでも例示に過ぎず、本実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。
[3. Modification]
The above embodiment is merely an example, and there is no intention to exclude various modifications and application of techniques not explicitly described in this embodiment. Each configuration of this embodiment can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Also, they can be selected or combined as needed.

上述の実施形態ではエンジン1を搭載した車両10を例示したが、本件の適用対象は車両10に限定されない。上記の排ガス浄化装置3は、例えば船舶や航空機などに搭載されるエンジン1の排気通路2に介装させることが可能である。あるいは、発電機や産業用機械に内蔵されるエンジン1の排ガス浄化装置3として利用することができる。 Although the vehicle 10 equipped with the engine 1 is illustrated in the above-described embodiment, the application target of this case is not limited to the vehicle 10 . The exhaust gas purifying device 3 can be installed in the exhaust passage 2 of the engine 1 mounted on a ship, an aircraft, or the like, for example. Alternatively, it can be used as an exhaust gas purification device 3 for an engine 1 built in a generator or industrial machine.

1 エンジン(内燃機関)
2 排気通路
3 排ガス浄化装置
4 入口セル
5 出口セル
6 隔壁
7 担体
8 目封じ
9 触媒
10 車両
11 入口端面
12 出口端面
13 隔壁内部
14 内部入口側
15 内部出口側
16 入口上流部
17 基層
18 表層
19 出口下流部
1 engine (internal combustion engine)
2 Exhaust passage 3 Exhaust gas purifying device 4 Inlet cell 5 Outlet cell 6 Partition wall 7 Carrier 8 Plugging 9 Catalyst 10 Vehicle 11 Inlet end face 12 Outlet end face 13 Inner partition wall 14 Inner inlet side 15 Inner outlet side 16 Inlet upstream portion 17 Base layer 18 Surface layer 19 Exit downstream

Claims (9)

内燃機関の排ガスに含まれる粒子状物質を捕集して燃焼させる排ガス浄化装置において、
担体の隔壁を備え、
前記隔壁は、前記隔壁の表面に形成される層と、前記隔壁の内部に形成される層とを有し、
前記隔壁の内部に形成される層に貴金属が担持され、
前記隔壁の表面に形成される層に、前記粒子状物質の燃焼を促進し、前記貴金属よりも低温で前記粒子状物質を燃焼させうる燃焼促進触媒が担持され、
前記燃焼促進触媒が前記隔壁の表面に形成される層において下流側よりも上流側で高密度に担持され
ことを特徴とする排ガス浄化装置。
In an exhaust gas purification device that collects and burns particulate matter contained in exhaust gas from an internal combustion engine,
comprising a septum of the carrier;
The partition has a layer formed on the surface of the partition and a layer formed inside the partition,
A noble metal is supported on a layer formed inside the partition wall,
The layer formed on the surface of the partition wall carries a combustion promotion catalyst capable of promoting combustion of the particulate matter and burning the particulate matter at a lower temperature than the noble metal,
The combustion promoting catalyst is supported at a higher density on the upstream side than on the downstream side in the layer formed on the surface of the partition wall.
An exhaust gas purifying device characterized by:
前記燃焼促進触媒が前記隔壁の内部に形成される層にも担持される
ことを特徴とする請求項1記載の排ガス浄化装置。
2. An exhaust gas purifier according to claim 1, wherein said combustion promoting catalyst is also supported on a layer formed inside said partition wall.
前記担体が入口セル及び出口セルを有するウォールフロー型担体であって、
前記燃焼促進触媒が、前記隔壁の内部に形成される層において前記入口セルまでの距離が所定値以下となる範囲内に担持される
ことを特徴とする請求項2記載の排ガス浄化装置。
The carrier is a wall-flow carrier having inlet cells and outlet cells,
3. An exhaust gas purifying apparatus according to claim 2, wherein said combustion promoting catalyst is supported in a layer formed inside said partition wall within a range in which the distance to said inlet cell is equal to or less than a predetermined value.
前記隔壁の表面に形成される層は、前記隔壁の表面のうち前記入口セルに面する側の上流側に設けられ前記燃焼促進触媒が担持される入口上流部を備える
ことを特徴とする請求項3記載の排ガス浄化装置。
3. The layer formed on the surface of the partition wall includes an inlet upstream portion provided on the upstream side of the surface of the partition wall facing the inlet cell and supporting the combustion promoting catalyst. 3. The exhaust gas purifier according to 3.
前記隔壁の表面に形成される層は、前記隔壁の表面のうち前記出口セルに面する側かつ下流側に設けられ前記貴金属が担持される出口下流部を備える
ことを特徴とする請求項3または4記載の排ガス浄化装置。
3. The layer formed on the surface of the partition wall has an outlet downstream portion provided on the surface of the partition wall facing the outlet cell and on the downstream side and supporting the noble metal. 5. The exhaust gas purifier according to 4.
前記入口上流部と前記出口下流部とが側面視で上下方向にオーバーラップして配置される
ことを特徴とする請求項4に従属する請求項5に記載の排ガス浄化装置。
6. An exhaust gas purifying apparatus according to claim 5, depending on claim 4, wherein said inlet upstream portion and said outlet downstream portion are arranged so as to vertically overlap with each other in a side view.
前記隔壁の内部に形成される層に窒素酸化物をトラップする窒素酸化物トラップ触媒を含む
ことを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の排ガス浄化装置。
7. The exhaust gas purifier according to claim 1, wherein the layer formed inside the partition wall contains a nitrogen oxide trapping catalyst for trapping nitrogen oxides.
前記窒素酸化物トラップ触媒が上流側よりも下流側で高密度に担持される
ことを特徴とする請求項7記載の排ガス浄化装置。
8. An exhaust gas purifier according to claim 7, wherein said nitrogen oxide trap catalyst is supported at a higher density on the downstream side than on the upstream side.
前記窒素酸化物トラップ触媒がバリウム及びカリウムを含み、前記窒素酸化物トラップ触媒の全体に対する前記カリウムの含有割合が上流側よりも下流側で高く設定される
ことを特徴とする請求項7または8記載の排ガス浄化装置。
9. The nitrogen oxide trapping catalyst according to claim 7, wherein said nitrogen oxide trapping catalyst contains barium and potassium, and the content ratio of said potassium with respect to the entire nitrogen oxide trapping catalyst is set higher on the downstream side than on the upstream side. exhaust gas purification equipment.
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