JP2004293398A - Diesel engine exhaust purification system - Google Patents
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Abstract
【課題】選択還元型NOx浄化触媒を用いたディーゼル機関において、広範な温度領域に亘り少量のHCで効果的にNOxを浄化させることができるディーゼル機関の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】選択還元型NOx浄化触媒(40)は、第一所定温度近傍で酸化性能が高くかつ第一所定温度よりも低温側で還元性能のピークを有する貴金属を適用させた低温型NOx浄化触媒(42)と、低温型NOx浄化触媒の貴金属に比して第一所定温度で酸化性能が低い一方、第一所定温度よりも高温の第二所定温度近傍で酸化性能が高くかつ第二所定温度よりも低温側であって第一所定温度よりも高温側で還元性能のピークを有する貴金属を適用させた中温型NOx浄化触媒(41)とから構成され、中温型NOx浄化触媒(41)は、低温型NOx浄化触媒(42)の上流側に直列に配置される。
【選択図】 図1Provided is an exhaust purification device for a diesel engine that uses a selective reduction type NOx purification catalyst and that can effectively purify NOx with a small amount of HC over a wide temperature range.
A selective reduction type NOx purification catalyst (40) is a low temperature type NOx purification catalyst using a noble metal having high oxidation performance near a first predetermined temperature and having a reduction performance peak at a temperature lower than the first predetermined temperature. The oxidation performance is lower at the first predetermined temperature than the noble metal of the catalyst (42) and the low-temperature NOx purification catalyst, while the oxidation performance is higher near the second predetermined temperature higher than the first predetermined temperature and the second predetermined temperature. A medium-temperature NOx purification catalyst (41) to which a noble metal having a reduction performance peak at a temperature lower than the temperature and higher than the first predetermined temperature is applied. , Arranged in series upstream of the low-temperature NOx purification catalyst (42).
[Selection diagram] Fig. 1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼル機関の排気浄化装置に係り、詳しくは、広範な温度領域にてNOxを選択的に還元浄化させるディーゼル機関の排気浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
NOx(窒素酸化物)の低減技術は、リーン空燃比運転時の排ガス中に生ずるNOxの低減を図るものであり、このNOxの低減には、リーンNOx触媒を用いることが一般に知られている。
リーンNOx触媒には、吸蔵型NOx浄化触媒と選択還元型NOx浄化触媒とがある。吸蔵型NOx浄化触媒とは、酸化雰囲気においてNOxを一旦吸蔵させ、HC(炭化水素)、CO(一酸化炭素)の存在する還元雰囲気においてNOxをN2(窒素)等に還元させる機能を有するものである。これに対し、選択還元型NOx浄化触媒とは、HC、COの存在する酸化雰囲気において触媒表面に接触したNOxを選択的に捉えてN2等に還元させる機能を有するものである。
【0003】
ここで、選択還元型NOx浄化触媒を用いて機関の広い温度領域に亘ってNOxを低減させる排ガス浄化装置の技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
当該装置では、酸化触媒体と、該酸化触媒体の下流側の還元触媒体と、酸化触媒体と還元触媒体との間に備えられたHC供給手段とが機関の排気管にそれぞれ設けられ、還元触媒体に対してHCを供給し、酸化触媒体で転化されたNO2を還元触媒体でN2に転化させる。これにより、NOxの低減を図ることができる。
【0004】
また、選択還元型NOx浄化触媒にてNOxを低減させる技術の他の一例として、排気浄化用触媒システムの技術が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
当該システムでは、貴金属系触媒と、該貴金属系触媒の下流側の遷移金属系触媒とから構成され、貴金属系触媒ではCO、HCが浄化されるとともにNOがNO2に転化され、遷移金属系触媒でNOに還元される。これにより、NOxのうちNO2を優先的に規制することができる。
【0005】
【特許文献1】
特開平10−118454号公報(段落番号0006〜0016、図2等)
【特許文献2】
特許第3311370号公報(段落番号0007〜0011、図1等)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ディーゼル機関は、ガソリン機関とは異なり、空気のみを気筒内に吸入させて圧縮した高温空気中の燃料噴射で自己着火させることから、殆どの運転領域がリーン空燃比で行われる。つまり、ディーゼル機関では、ガソリン機関のようにリッチ空燃比で運転させるには、複雑な制御が必要となって容易ではない。
【0007】
よって、このディーゼル機関の排気管において上流側に貴金属系の酸化触媒体を配置し、この酸化触媒体の下流側に遷移金属系の還元触媒体を配置させると、下流側の還元触媒体にてNOxを浄化させるのに必要なHCが上流側の酸化触媒体で既に酸化され、このままでは還元触媒体でNOxを浄化させることができないとの問題がある。また、この場合に既に酸化されてしまったHCを補うべくHCを別途供給させると、燃費の悪化が生じてしまうとの問題がある。
【0008】
このように、上記従来の排気浄化用触媒システムの技術の如く、貴金属系触媒の下流側に遷移金属系触媒を配置させる構成では、貴金属系触媒が遷移金属系触媒によるNOx浄化作用を妨害してしまい、また、上記従来の排ガス浄化装置の技術の如く、還元触媒体の上流側にHC供給手段を備える構成では、燃費の悪化が生じてしまい、上記従来の技術は、いずれも少量のHCでNOxを浄化させる点については依然として課題が残されている。
【0009】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、選択還元型NOx浄化触媒を用いたディーゼル機関において、広範な温度領域に亘り少量のHCで効果的にNOxを浄化させることができるディーゼル機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するべく、請求項1記載のディーゼル機関の排気浄化装置は、リーン空燃比運転時に触媒表面に接触するNOxを選択的に捉えて還元させる選択還元型NOx浄化触媒を機関の排気管に配設させたディーゼル機関の排気浄化装置であって、選択還元型NOx浄化触媒は、第一所定温度近傍で酸化性能が高くかつ第一所定温度よりも低温側で還元性能のピークを有する貴金属を適用させた低温型NOx浄化触媒と、低温型NOx浄化触媒の貴金属に比して第一所定温度で酸化性能が低い一方、第一所定温度よりも高温の第二所定温度近傍で酸化性能が高くかつ第二所定温度よりも低温側であって第一所定温度よりも高温側で還元性能のピークを有する貴金属を適用させた中温型NOx浄化触媒とから構成され、中温型NOx浄化触媒は、低温型NOx浄化触媒の上流側に直列に配置されることを特徴としている。
【0011】
このように、請求項1記載のディーゼル機関の排気浄化装置では、酸化性能と還元性能とは相反関係がある一方、貴金属は、酸化性能が低くなる条件、すなわち、酸化性能の高い温度域よりも低温側の温度域では、還元性能の高いピークを有するとの性質を備えていることに着目し、NOx浄化活性における排ガスの作動温度帯のピークが低温域と中温域とに存在するような異なるNOx浄化触媒を組み合わせ、つまり、中温型NOx浄化触媒は、第一所定温度で低温型NOx浄化触媒よりも酸化性能が低いことから、低温型NOx浄化触媒よりも上流側に配置させる。これにより、低温型NOx浄化触媒によるNOx浄化作用が妨害されることなく、ディーゼル機関の低温から中温の広範な温度領域において、排ガス中のNOx浄化効率が少量のHCで向上する。
【0012】
しかも、ディーゼル機関に対してリッチ運転を行うことによる複雑なエンジン制御が不要になるので、現有のディーゼル機関の排ガス後処理システムとして適用可能になる。
なお、低温型NOx浄化触媒の貴金属には、Pt(白金)のみ或いはPt及びPd(パラジウム)を適用することが好ましく、中温型NOx浄化触媒の貴金属には、Rh(ロジウム)のみ或いはRh及びPtを適用することが好ましい。
【0013】
さらに、請求項2記載のディーゼル機関の排気浄化装置では、リーン空燃比運転時に触媒表面に接触するNOxを選択的に捉えて還元させる選択還元型NOx浄化触媒を機関の排気管に配設させたディーゼル機関の排気浄化装置であって、選択還元型NOx浄化触媒は、所定温度近傍で酸化性能が高くかつ所定温度よりも低温側で還元性能のピークを有する貴金属を適用させた中低温型NOx浄化触媒と、貴金属に比して所定温度で酸化性能が低くかつ所定温度よりも高温側で還元性能のピークを有する遷移金属を適用させた高温型NOx浄化触媒とから構成され、高温型NOx浄化触媒は、中低温型NOx浄化触媒の上流側に直列に配置されることを特徴としている。
【0014】
すなわち、請求項2記載のディーゼル機関の排気浄化装置では、NOx浄化活性における作動温度帯のピークが中低温域と高温域とに存在するような異なるNOx浄化触媒を組み合わせ、つまり、高温型NOx浄化触媒は、中低温型NOx浄化触媒よりも酸化性能が低いことから、中低温型NOx浄化触媒よりも上流側に配置させる。これにより、中低温型NOx浄化触媒によるNOx浄化作用が妨害されることなく、ディーゼル機関の中低温から高温の広範な温度領域において、排ガス中のNOx浄化効率が少量のHCで向上する。
【0015】
また、この場合にも現有のディーゼル機関の排ガス後処理システムとして適用可能になる。
なお、高温型NOx浄化触媒には、Cu(銅)、Ag(銀)、Au(金)、Ir(イリジウム)のうち、少なくともいずれかの遷移金属を適用することが好ましい。
【0016】
また、請求項3記載の発明では、中低温型NOx浄化触媒は、中低温型NOx浄化触媒は、所定温度のうち第一所定温度近傍で酸化性能が高くかつ第一所定温度よりも低温側で還元性能のピークを有する貴金属を適用させた低温型NOx浄化触媒と、低温型NOx浄化触媒の貴金属に比して第一所定温度で酸化性能が低い一方、所定温度のうち第一所定温度よりも高温の第二所定温度近傍で酸化性能が高くかつ第二所定温度よりも低温側であって第一所定温度よりも高温側で還元性能のピークを有する貴金属を適用させた中温型NOx浄化触媒とから構成され、中温型NOx浄化触媒は、低温型NOx浄化触媒の上流側に直列に配置されることを特徴としている。
【0017】
すなわち、NOx浄化活性における作動温度帯のピークが低温域と中温域と高温域とに存在するような異なるNOx浄化触媒を組み合わせ、つまり、中温型NOx浄化触媒は、第一所定温度で低温型NOx浄化触媒よりも酸化性能が低いことから、低温型NOx浄化触媒よりも上流側に配置させる。これにより、高温型NOx浄化触媒が中温型NOx浄化触媒よりも上流側に配置されていることをも加え、中温型NOx浄化触媒によるNOx浄化作用、及び低温型NOx浄化触媒によるNOx浄化作用がいずれも妨害されることなく、ディーゼル機関の低温から高温のより広範な運転領域において、排ガス中のNOx浄化効率が少量のHCで向上する。
【0018】
さらに、請求項4記載のディーゼル機関の排気浄化装置では、リーン空燃比運転時に触媒表面に接触するNOxを選択的に捉えて還元させる選択還元型NOx浄化触媒を機関の排気管に配設させたディーゼル機関の排気浄化装置であって、選択還元型NOx浄化触媒は、所定温度近傍で酸化性能が高くかつ所定温度よりも低温側で還元性能のピークを有する貴金属を適用させた低温型NOx浄化触媒と、貴金属に比して所定温度で酸化性能が低くかつ所定温度よりも高温側で還元性能のピークを有する遷移金属を適用させた高温型NOx浄化触媒とから構成され、高温型NOx浄化触媒は、低温型NOx浄化触媒の上流側に直列に配置されることを特徴としている。
【0019】
すなわち、請求項4記載のディーゼル機関の排気浄化装置では、NOx浄化活性における作動温度帯のピークが低温域と高温域とに存在するような異なるNOx浄化触媒を組み合わせ、つまり、高温型NOx浄化触媒は、低温型NOx浄化触媒よりも酸化性能が低いことから、低温型NOx浄化触媒よりも上流側に配置させる。これにより、低温型NOx浄化触媒によるNOx浄化作用が妨害されることなく、ディーゼル機関の低温から高温の広範な温度領域において、排ガス中のNOx浄化効率が少量のHCで向上する。
【0020】
また、この場合にも現有のディーゼル機関の排ガス後処理システムとして適用可能になる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の第一の実施形態に係る排気浄化装置に適用される多気筒のディーゼル機関(以下、単にエンジンという)1を備えたシステム構成図を示しており、以下図1に基づき本発明に係るディーゼル機関の排気浄化装置の構成を説明する。
【0022】
同図に示すように、エンジン1の各気筒2には、例えば、列型、分配型又はコモンレール型の燃料噴射装置を有した燃料供給系16と、吸気弁6の開弁により燃焼室4に新気を導入させる吸気通路8と、排気弁18の開弁により燃焼室4からの排ガスを導出させる排気通路20とが接続されている。
この吸気通路8の上流側には過給機14が介装され、吸気通路の8の先端部にはエアクリーナ(図示せず)が接続されている。また、吸気通路8には、給気スロットル10が配設され、さらに、インタークーラ12が介装されている。
【0023】
一方、排気通路20には排気管22が接続され、排気管22の下流側には選択還元型NOx浄化触媒40が配設されている。この選択還元型NOx浄化触媒40は、排気空燃比がリーン空燃比である運転中に、HC等の還元剤を用いて触媒表面に接触したNOxを選択的に捉えてN2等に還元させる機能を有するものである。
【0024】
また、排気通路20からはEGR通路24が分岐して延びており、排ガスの一部(EGRガス)を吸気通路8内に再循環させる。このEGR通路24の先端は、給気スロットル10の配設位置よりも下流側にて吸気通路8に接続されている。このEGR通路24には、EGRガスの冷却を図るEGRクーラ26と、電子コントロールユニット(ECU)30に電気的に接続されたEGRバルブ28とが設けられ、EGRバルブ28によってEGR通路24の流路面積が調節される。また、給気スロットル10もECU30に電気的に接続されており、吸気通路8の流路面積が調節される。
【0025】
エアクリーナからの新気は、過給機14を介して吸気通路8に入ってインタークーラ12に達し、給気スロットル10で調整された後、EGRガスと合流して各気筒2の燃焼室4内に導かれる。そして、燃料供給系16から供給される燃料の燃焼により、クランク軸34及びフライホイール36を作動させる。燃焼が終了すると、排ガスは排気通路20及び排気管22に排出され、選択還元型NOx浄化触媒40に送られる。
【0026】
ECU30の入力側には、クランク角センサ32等のエンジン1の運転状態を検出する各種センサが電気的に接続されている。これに対してECU30の出力側には、上述の燃料供給系16、給気スロットル10及びEGRバルブ28の各種アクチュエータが電気的に接続されている。
そして、ECU30では、排気空燃比がリーン空燃比に維持されたまま、EGRバルブ28及び給気スロットル10の開度調整によりEGR率を増加させ、HCたる還元剤を選択還元型NOx浄化触媒40に適宜供給してNOxの浄化を図っている。これは、NOxとHCとのトレードオフの関係により、EGRを増量することで、NOxが低減し、かつ、HCが増加することを利用して、HCを供給することができる。
【0027】
図2は、上記の選択還元型NOx浄化触媒40の構成図である。また、図3は、当該触媒に関わるHC浄化性能を示し、図4は、当該触媒に関わるNOx浄化性能を示している。
本実施形態の選択還元型NOx浄化触媒40は、中温型NOx浄化触媒41と、低温型NOx浄化触媒42とから構成され、排気管22において、中温型NOx浄化触媒41は、低温型NOx浄化触媒42の上流側に直列に配置されている。
【0028】
低温型NOx浄化触媒42は、排ガス温度A(第一所定温度)近傍で酸化性能が高く、かつ、排ガス温度Aよりも低温側の温度域aで還元性能のピークを有する貴金属(Pt(白金)のみ或いはPt及びPd(パラジウム))を適用させたものである。
具体的には、Pt等の貴金属は、図3に示すように、約250℃程度の温度AにてHC浄化率が高い性質を有するのに対し、図4に示すように、上記温度Aよりも低温側の約200〜250℃の温度域aにおいて、NOx浄化率の高いピークを現す性能を有している。つまり、Pt等の貴金属は、酸化性能が低くなる条件、すなわち、HC浄化率の高い排ガス温度よりも低温側の温度域でNOx浄化率の高いピークを有することから、低温域のNOxの浄化に用いられる。なお、低温型NOx浄化触媒42は、HCの保持機能を持たせるためにゼオライトが含まれている。
【0029】
中温型NOx浄化触媒41は、低温型NOx浄化触媒42に適用されたPt等の貴金属に比して排ガス温度A(第一所定温度)では酸化性能が低い一方、当該排ガス温度Aよりも高温の排ガス温度B(第二所定温度)近傍で酸化性能が高く、かつ、排ガス温度Bよりも低温側であって排ガス温度Aよりも高温側の温度域bで還元性能のピークを有する貴金属(Rh(ロジウム)のみ或いはRh及びPt)を適用させたものである。
【0030】
具体的には、Rh等の貴金属は、図3に示すように、約250℃程度の温度AではPt等の貴金属に比してHC浄化率が劣るものの、約350℃程度の温度BにてHC浄化率が高い性質を有するのに対し、図4に示すように、上記温度Bよりも低温側の約250〜350℃の温度域bにおいて、NOx浄化率の高いピークを現す性能を有している。つまり、Rh等の貴金属は、HC浄化率の高い排ガス温度よりも低温側の温度域でNOx浄化率の高いピークを有することから、中温域のNOxの浄化に用いられる。なお、中温型NOx浄化触媒41も、HCの保持機能を持たせるためにゼオライトが含まれている。
【0031】
このように、上記第一の実施形態の選択還元型NOx浄化触媒40では、NOx浄化率のピークが約250〜350℃の中温域bに対応する中温型NOx浄化触媒41と、NOx浄化率のピークが約200〜250℃の低温域aに対応する低温型NOx浄化触媒42とを組み合わせてエンジン1の低温から中温の温度領域において連続的にNOxの低減を図るとともに、HC浄化率が約250℃程度の排ガス温度では中程度であるが約350℃程度にて高くなる中温型NOx浄化触媒41の下流側に、HC浄化率が約250℃程度にて高くなる低温型NOx浄化触媒42を配置させているので、中温型NOx浄化触媒41は、低温型NOx浄化触媒42にてNOxの浄化に必要なHCを浄化せず、低温型NOx浄化触媒42でのNOx浄化を妨害しない。よって、触媒に対してHCを別途供給することなく、少量のHCでNOx浄化効率を向上させることができる。なお、余剰のHCは低温型NOx浄化触媒42で確実に浄化される。
【0032】
図5は、本発明の第二の実施形態に係る排気浄化装置の触媒の構成図であり、触媒の構成を除き、他の構成は上記第一の実施形態と同様であることから、以下、触媒の構成について詳述する。
本実施形態の選択還元型NOx浄化触媒43は、高温型NOx浄化触媒44と、中低温型NOx浄化触媒45とから構成され、排気管22において、高温型NOx浄化触媒44は、中低温型NOx浄化触媒45の上流側に直列に配置されている。
【0033】
高温型NOx浄化触媒44は、貴金属に比して排ガス温度A及びB(所定温度)で酸化性能が低く、かつ、排ガス温度A及びBよりも高温側の温度域cで還元性能のピークを有する遷移金属(Cu(銅)、Ag(銀)、Au(金)、Ir(イリジウム)の少なくとも1種)を適用させたものである。
具体的には、Ir等の遷移金属は、図3に示すように、約250℃程度の温度A及び約350℃程度の温度Bでは、いずれも上記貴金属に比してHC浄化率が低いものの、約400℃程度の温度CにてHC浄化率が高くなる性質を有するのに対し、図4に示すように、上記温度Cよりも低温側の約350〜400℃の温度域cにおいて、NOx浄化率の高いピークを現す性能を有している。つまり、Ir等の遷移金属は、貴金属での温度域よりも高温側の温度域でNOx浄化率の高いピークを有することから、高温域のNOxの浄化に用いられる。なお、高温型NOx浄化触媒44は、HCの保持機能を持たせるためにゼオライトが含まれている。
【0034】
中低温型NOx浄化触媒45は、上記遷移金属に比して排ガス温度A及びB(所定温度)で酸化性能が極めて高く、かつ、各排ガス温度A及びBよりも低温側の温度域a及びbで還元性能のピークを有する貴金属(Rh及びPt)を適用させたものである。このRh及びPtの貴金属は、HC浄化率の高い温度域よりも低温側の温度域でNOx浄化率の高いピークを有することから、中低温域のNOxの浄化に用いられる。なお、中低温型NOx浄化触媒45もまた、HCの保持機能を持たせるためにゼオライトが含まれている。
【0035】
このように、上記第二の実施形態の選択還元型NOx浄化触媒43では、NOx浄化率のピークが約350〜400℃の高温域cに対応する高温型NOx浄化触媒44と、NOx浄化率のピークが約200〜350℃の中低温域a及びbに対応する中低温型NOx浄化触媒45とを組み合わせてエンジン1の中低温から高温の温度領域において連続的にNOxの低減を図るとともに、HC浄化率が約250〜350℃程度の排ガス温度では低い一方、約400℃程度にて高くなる高温型NOx浄化触媒44の下流側に、HC浄化率が約250〜350℃程度にて高くなる中低温型NOx浄化触媒45を配置させているので、高温型NOx浄化触媒44は、中低温型NOx浄化触媒45でのNOx浄化を妨害しない。よって、触媒に対してHCを別途供給することなく、少量のHCでNOx浄化効率を向上させることができる。なお、余剰のHCは中低温型NOx浄化触媒45で確実に浄化される。
【0036】
図6は、本発明の第三の実施形態に係る排気浄化装置の触媒の構成図であり、触媒の構成を除き、他の構成は上記第一及び第二の実施形態と同様であることから、以下、触媒の構成について詳述する。
本実施形態の選択還元型NOx浄化触媒46は、上記第二の実施形態における中低温型NOx浄化触媒45を中温型と低温型とにさらに分けたものに相当し、高温型NOx浄化触媒47と、中温型NOx浄化触媒48と、低温型NOx浄化触媒49とから構成され、排気管22において、高温型NOx浄化触媒47は、中温型NOx浄化触媒48の上流側に直列に配置され、中温型NOx浄化触媒48は、低温型NOx浄化触媒49の上流側に直列に配置されている。
【0037】
低温型NOx浄化触媒49は、排ガス温度A(第一所定温度)近傍で酸化性能が高く、かつ、排ガス温度Aよりも低温側の温度域aで還元性能のピークを有する貴金属(Ptのみ或いはPt及びPd)を適用させたものである。このPt等の貴金属は、HC浄化率の高い温度域よりも低温側の温度域でNOx浄化率の高いピークを有することから、低温域のNOxの浄化に用いられる(図3及び図4参照)。なお、低温型NOx浄化触媒49は、HCの保持機能を持たせるためにゼオライトが含まれている。
【0038】
中温型NOx浄化触媒48は、低温型NOx浄化触媒49のPt等の貴金属に比して排ガス温度A(第一所定温度)では酸化性能が低い一方、当該排ガス温度Aよりも高温の排ガス温度B(第二所定温度)近傍で酸化性能が高く、かつ、排ガス温度Bよりも低温側であって排ガス温度Aよりも高温側の温度域bで還元性能のピークを有する貴金属(Rhのみ或いはRh及びPt)を適用させたものである。このRh等の貴金属は、HC浄化率の高い温度域よりも低温側の温度域でNOx浄化率の高いピークを有することから、中温域のNOxの浄化に用いられる(図3及び図4参照)。なお、中温型NOx浄化触媒48も、HCの保持機能を持たせるためにゼオライトが含まれている。
【0039】
高温型NOx浄化触媒47は、貴金属に比して排ガス温度A及びB(所定温度)で酸化性能が低く、かつ、排ガス温度A及びBよりも高温側の温度域cで還元性能のピークを有する遷移金属(Cu、Ag、Au、Irの少なくとも1種)を適用させたものである。このIr等の遷移金属は、貴金属での温度域よりも高温側の温度域でNOx浄化率の高いピークを有することから、高温域のNOxの浄化に用いられる(図3及び図4参照)。なお、高温型NOx浄化触媒44もまた、HCの保持機能を持たせるためにゼオライトが含まれている。
【0040】
このように、上記第三の実施形態の選択還元型NOx浄化触媒46では、NOx浄化率のピークが約350〜400℃の高温域cに対応する高温型NOx浄化触媒47と、NOx浄化率のピークが約250〜350℃の中温域に対応する中温型NOx浄化触媒48と、NOx浄化率のピークが約200〜250℃の低温域aに対応する低温型NOx浄化触媒49とを組み合わせてエンジン1の低温から高温の温度領域において連続的にNOxの低減を図るとともに、HC浄化率が約250〜350℃程度の排ガス温度では低い一方、約400℃程度にて高くなる高温型NOx浄化触媒47の下流側に、HC浄化率が約350℃程度にて高くなる中温型NOx浄化触媒48を配置させているので、高温型NOx浄化触媒47は、中温型NOx浄化触媒48でのNOx浄化を妨害しない。しかも、HC浄化率が約250℃程度の排ガス温度では中程度であるが約350℃程度にて高くなる中温型NOx浄化触媒48の下流側に、HC浄化率が約250℃程度にて高くなる低温型NOx浄化触媒49を配置させているので、中温型NOx浄化触媒48は、低温型NOx浄化触媒49にてNOxの浄化に必要なHCを浄化せず、低温型NOx浄化触媒49でのNOx浄化を妨害しない。よって、触媒に対してHCを別途供給することなく、少量のHCでNOx浄化効率を向上させることができる。なお、余剰のHCは中温型NOx浄化触媒48及び低温型NOx浄化触媒49で確実に浄化される。
【0041】
以上で本発明の各実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、上記各実施形態では、HCである還元剤を用いてNOxを浄化する性能(HC−deNOx性能)を向上させるべく、HCの増量はEGR率の増加によって行われているが、必ずしもこの実施形態に限定されるものではなく、例えば、圧縮上死点よりも十分早い時期に燃料噴射を行う予混合方式、圧縮上死点後に追加の燃料噴射を行うポスト噴射方式、噴射時期リタード方式、排気管噴射方式等を用いることができ、これらの場合にも上記と同様に広範な温度領域においてNOxを連続的に浄化させるとの効果を奏する。
【0042】
また、上述の各選択還元型NOx浄化触媒は、適用車種や運転条件によって最適に組み合わせることが可能である。例えば、上記第二の実施形態に係る排気浄化装置において、中低温型NOx浄化触媒45に代えて上記第一の実施形態における低温型NOx浄化触媒42を用いても良い。すなわち、当該選択還元型NOx浄化触媒は、高温型NOx浄化触媒と、低温型NOx浄化触媒とから構成され、排気管において、高温型NOx浄化触媒は、低温型NOx浄化触媒の上流側に直列に配置されても良いものである。
【0043】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、請求項1記載の本発明のディーゼル機関の排気浄化装置によれば、酸化性能と還元性能とは相反関係がある一方、貴金属は、酸化性能が低くなる条件、すなわち、酸化性能の高い温度域よりも低温側の温度域では、還元性能の高いピークを有するとの性質を備えていることに着目し、NOx浄化活性における排ガスの作動温度帯のピークが低温域と中温域とに存在するような異なるNOx浄化触媒を組み合わせ、つまり、中温型NOx浄化触媒は、第一所定温度で低温型NOx浄化触媒よりも酸化性能が低いことから、低温型NOx浄化触媒よりも上流側に配置させるようにしたので、低温型NOx浄化触媒によるNOx浄化作用が妨害されることなく、ディーゼル機関の低温から中温の広範な温度領域において、排ガス中のNOx浄化効率を少量のHCで向上させることができる。
【0044】
しかも、ディーゼル機関に対してリッチ運転を行うことによる複雑なエンジン制御が不要になるので、現有のディーゼル機関の排ガス後処理システムとして適用することができる。
また、請求項2記載の発明によれば、NOx浄化活性における作動温度帯のピークが中低温域と高温域とに存在するような異なるNOx浄化触媒を組み合わせ、つまり、高温型NOx浄化触媒は、中低温型NOx浄化触媒よりも酸化性能が低いことから、中低温型NOx浄化触媒よりも上流側に配置させるようにしたので、中低温型NOx浄化触媒によるNOx浄化作用が妨害されることなく、ディーゼル機関の中低温から高温の広範な温度領域において、排ガス中のNOx浄化効率を少量のHCで向上させることができる。
【0045】
また、この場合にも現有のディーゼル機関の排ガス後処理システムとして適用可能になる。
さらに、請求項3記載の発明によれば、NOx浄化活性における作動温度帯のピークが低温域と中温域と高温域とに存在するような異なるNOx浄化触媒を組み合わせ、つまり、中温型NOx浄化触媒は、第一所定温度で低温型NOx浄化触媒よりも酸化性能が低いことから、低温型NOx浄化触媒よりも上流側に配置させるようにしたので、高温型NOx浄化触媒が中温型NOx浄化触媒よりも上流側に配置されていることをも加え、中温型NOx浄化触媒によるNOx浄化作用、及び低温型NOx浄化触媒によるNOx浄化作用がいずれも妨害されることなく、ディーゼル機関の低温から高温のより広範な運転領域において、排ガス中のNOx浄化効率を少量のHCで向上させることができる。
【0046】
さらにまた、請求項4記載の発明によれば、NOx浄化活性における作動温度帯のピークが低温域と高温域とに存在するような異なるNOx浄化触媒を組み合わせ、つまり、高温型NOx浄化触媒は、低温型NOx浄化触媒よりも酸化性能が低いことから、低温型NOx浄化触媒よりも上流側に配置させるようにしたので、低温型NOx浄化触媒によるNOx浄化作用が妨害されることなく、ディーゼル機関の低温から高温の広範な温度領域において、排ガス中のNOx浄化効率を少量のHCで向上させることができる。
【0047】
また、この場合にも現有のディーゼル機関の排ガス後処理システムとして適用可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施形態に係るディーゼル機関の排気浄化装置に適用されるエンジンシステム構成図である。
【図2】図1のディーゼル機関の排気浄化装置の触媒の構成図である。
【図3】図1のディーゼル機関の排気浄化装置の触媒におけるHC浄化性能を示す図である。
【図4】図1のディーゼル機関の排気浄化装置の触媒におけるNOx浄化性能を示す図である。
【図5】本発明の第二の実施形態に係るディーゼル機関の排気浄化装置の触媒の構成図である。
【図6】本発明の第三の実施形態に係るディーゼル機関の排気浄化装置の触媒の構成図である。
【符号の説明】
1 ディーゼル機関
22 排気管
40 選択還元型NOx浄化触媒
41 中温型NOx浄化触媒
42 低温型NOx浄化触媒
43 選択還元型NOx浄化触媒
44 高温型NOx浄化触媒
45 中低温型NOx浄化触媒
46 選択還元型NOx浄化触媒
47 高温型NOx浄化触媒
48 中温型NOx浄化触媒
49 低温型NOx浄化触媒[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust gas purification device for a diesel engine, and more particularly, to an exhaust gas purification device for a diesel engine that selectively reduces and purifies NOx in a wide temperature range.
[0002]
[Prior art]
The technology for reducing NOx (nitrogen oxides) aims at reducing NOx generated in exhaust gas during lean air-fuel ratio operation, and it is generally known to use a lean NOx catalyst to reduce NOx.
Lean NOx catalysts include occlusion-type NOx purification catalysts and selective reduction-type NOx purification catalysts. The storage-type NOx purification catalyst means that NOx is temporarily stored in an oxidizing atmosphere, and NOx is reduced to N in a reducing atmosphere in which HC (hydrocarbon) and CO (carbon monoxide) are present. 2 (Nitrogen) or the like. On the other hand, the selective reduction type NOx purification catalyst selectively captures NOx in contact with the catalyst surface in an oxidizing atmosphere in which HC and CO are present, and converts the NOx into N2. 2 And the like.
[0003]
Here, there has been proposed a technology of an exhaust gas purifying apparatus that reduces NOx over a wide temperature range of an engine using a selective reduction type NOx purifying catalyst (for example, see Patent Document 1).
In the device, an oxidation catalyst, a reduction catalyst downstream of the oxidation catalyst, and HC supply means provided between the oxidation catalyst and the reduction catalyst are provided in an exhaust pipe of the engine, respectively. Supplying HC to the reduction catalyst and converting NO in the oxidation catalyst 2 With a reducing catalyst 2 To be converted. As a result, NOx can be reduced.
[0004]
Further, as another example of a technique for reducing NOx by a selective reduction type NOx purification catalyst, a technique of an exhaust purification catalyst system has been proposed (for example, see Patent Document 2).
The system includes a noble metal catalyst and a transition metal catalyst downstream of the noble metal catalyst. In the noble metal catalyst, CO and HC are purified and NO is reduced to NO. 2 And reduced to NO by the transition metal catalyst. Thereby, NO of NOx 2 Can be regulated with priority.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-10-118454 (paragraphs 0006 to 0016, FIG. 2 and the like)
[Patent Document 2]
Japanese Patent No. 331370 (paragraphs 0007 to 0011, FIG. 1 and the like)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, unlike a gasoline engine, a diesel engine self-ignites by injecting only air into a cylinder and injecting fuel into high-temperature compressed air, so that most of the operating range is performed at a lean air-fuel ratio. In other words, in the case of a diesel engine, complicated control is required to operate at a rich air-fuel ratio like a gasoline engine, which is not easy.
[0007]
Therefore, when a noble metal-based oxidation catalyst is disposed on the upstream side in the exhaust pipe of this diesel engine, and a transition metal-based reduction catalyst is disposed on the downstream side of the oxidation catalyst, the reduction catalyst on the downstream side There is a problem in that HC necessary for purifying NOx is already oxidized by the oxidation catalyst on the upstream side, and it is not possible to purify NOx with the reduction catalyst as it is. Further, in this case, if HC is separately supplied to compensate for HC that has already been oxidized, there is a problem that fuel efficiency is deteriorated.
[0008]
As described above, in the configuration in which the transition metal-based catalyst is disposed downstream of the noble metal-based catalyst as in the above-described conventional exhaust gas purification catalyst system technology, the noble metal-based catalyst hinders the NOx purification action of the transition metal-based catalyst. In addition, in the configuration in which the HC supply means is provided on the upstream side of the reduction catalyst body as in the above-described conventional exhaust gas purification apparatus, the fuel efficiency is deteriorated. There is still a problem in purifying NOx.
[0009]
The present invention has been made in view of such problems, and in a diesel engine using a selective reduction type NOx purification catalyst, a diesel engine capable of effectively purifying NOx with a small amount of HC over a wide temperature range. An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification device for an engine.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an exhaust gas purifying apparatus for a diesel engine according to claim 1 includes a selective reduction type NOx purifying catalyst for selectively capturing and reducing NOx in contact with a catalyst surface during a lean air-fuel ratio operation. An exhaust purification device for a diesel engine disposed in a pipe, wherein the selective reduction type NOx purification catalyst has high oxidation performance near a first predetermined temperature and has a reduction performance peak at a temperature lower than the first predetermined temperature. A low-temperature NOx purification catalyst to which a noble metal is applied, and an oxidation performance at a first predetermined temperature lower than the noble metal of the low-temperature NOx purification catalyst, while an oxidation performance near a second predetermined temperature higher than the first predetermined temperature. And a medium-temperature NOx purification catalyst to which a noble metal having a reduction performance peak at a higher temperature than the second predetermined temperature and a higher temperature than the first predetermined temperature is applied. The catalyst is characterized in that arranged in series on the upstream side of the low-temperature NOx purifying catalyst.
[0011]
As described above, in the exhaust gas purifying apparatus for a diesel engine according to the first aspect, the oxidizing performance and the reducing performance have a reciprocal relationship, while the noble metal is in a condition where the oxidizing performance is low, that is, in a temperature range where the oxidizing performance is high. Focusing on the fact that the temperature range on the low temperature side has a property of having a high peak of the reduction performance, there is a difference that the peak of the operating temperature range of the exhaust gas in the NOx purification activity exists in the low temperature range and the medium temperature range. The NOx purification catalyst is combined, that is, the middle-temperature NOx purification catalyst is disposed upstream of the low-temperature NOx purification catalyst because the oxidation performance is lower than the low-temperature NOx purification catalyst at the first predetermined temperature. Accordingly, the NOx purification efficiency of the exhaust gas is improved with a small amount of HC in a wide temperature range from a low temperature to a medium temperature of the diesel engine without disturbing the NOx purification operation of the low-temperature NOx purification catalyst.
[0012]
In addition, since complicated engine control by performing a rich operation on the diesel engine becomes unnecessary, the present invention can be applied as an existing exhaust gas aftertreatment system for a diesel engine.
It is preferable to apply only Pt (platinum) or Pt and Pd (palladium) to the noble metal of the low-temperature NOx purification catalyst, and to apply only Rh (rhodium) or Rh and Pt to the noble metal of the medium-temperature NOx purification catalyst. Is preferably applied.
[0013]
Further, in the exhaust gas purifying apparatus for a diesel engine according to the present invention, a selective reduction type NOx purifying catalyst for selectively capturing and reducing NOx in contact with the catalyst surface during a lean air-fuel ratio operation is disposed in an exhaust pipe of the engine. An exhaust gas purification device for a diesel engine, wherein the selective reduction type NOx purification catalyst is a medium-low temperature type NOx purification catalyst using a noble metal having high oxidation performance near a predetermined temperature and having a reduction performance peak at a temperature lower than the predetermined temperature. A high-temperature NOx purification catalyst comprising a catalyst and a transition metal having a lower oxidation performance at a predetermined temperature than a noble metal and having a reduction performance peak at a temperature higher than the predetermined temperature. Are characterized in that they are arranged in series on the upstream side of the medium / low temperature type NOx purification catalyst.
[0014]
That is, in the exhaust gas purifying apparatus for a diesel engine according to the second aspect, different NOx purifying catalysts are combined such that the peak of the operating temperature zone in the NOx purifying activity exists in the medium-low temperature range and the high temperature range, that is, high-temperature NOx purification. Since the oxidation performance of the catalyst is lower than that of the medium / low temperature type NOx purification catalyst, the catalyst is disposed upstream of the medium / low temperature type NOx purification catalyst. As a result, the NOx purification efficiency of the exhaust gas can be improved with a small amount of HC in a wide temperature range from medium to low temperatures of the diesel engine without disturbing the NOx purification action of the medium / low temperature type NOx purification catalyst.
[0015]
Also in this case, it can be applied as an existing exhaust gas aftertreatment system for a diesel engine.
In addition, it is preferable to apply at least one transition metal among Cu (copper), Ag (silver), Au (gold), and Ir (iridium) to the high-temperature NOx purification catalyst.
[0016]
According to the third aspect of the present invention, the middle-low temperature NOx purification catalyst has a high oxidation performance near a first predetermined temperature and a lower temperature side than the first predetermined temperature. A low-temperature NOx purification catalyst to which a noble metal having a reduction performance peak is applied, and the oxidation performance at the first predetermined temperature is lower than the noble metal of the low-temperature NOx purification catalyst, but the predetermined temperature is lower than the first predetermined temperature. A medium-temperature NOx purification catalyst in which a noble metal having a high oxidizing performance in the vicinity of a second predetermined temperature and having a reduction performance peak on the lower temperature side than the second predetermined temperature and higher than the first predetermined temperature is used. And the middle-temperature NOx purification catalyst is arranged in series upstream of the low-temperature NOx purification catalyst.
[0017]
That is, a combination of different NOx purification catalysts in which the peak of the operating temperature zone in the NOx purification activity exists in the low temperature region, the medium temperature region, and the high temperature region, that is, the medium temperature NOx purification catalyst is a low temperature NOx at the first predetermined temperature Since the oxidation performance is lower than that of the purification catalyst, the catalyst is disposed upstream of the low-temperature NOx purification catalyst. Thus, in addition to the fact that the high-temperature NOx purification catalyst is arranged on the upstream side of the intermediate-temperature NOx purification catalyst, the NOx purification operation of the intermediate-temperature NOx purification catalyst and the NOx purification operation of the low-temperature NOx purification catalyst Without a hindrance, the NOx purification efficiency in the exhaust gas is improved with a small amount of HC in a wider operating range from low to high temperatures of the diesel engine.
[0018]
Further, in the exhaust gas purifying apparatus for a diesel engine according to the fourth aspect, a selective reduction type NOx purifying catalyst for selectively capturing and reducing NOx in contact with the catalyst surface during a lean air-fuel ratio operation is disposed in an exhaust pipe of the engine. An exhaust purification device for a diesel engine, wherein the selective reduction NOx purification catalyst is a low-temperature NOx purification catalyst to which a noble metal having high oxidation performance near a predetermined temperature and having a reduction performance peak at a temperature lower than the predetermined temperature is applied. And a high-temperature NOx purification catalyst to which a transition metal having a lower oxidizing performance at a predetermined temperature than a noble metal and having a reduction performance peak on a higher temperature side than the predetermined temperature is applied. , Is arranged in series upstream of the low-temperature NOx purification catalyst.
[0019]
That is, in the exhaust gas purifying apparatus for a diesel engine according to the fourth aspect, different NOx purifying catalysts are combined such that the peak of the operating temperature zone in the NOx purifying activity exists in a low temperature region and a high temperature region, that is, a high temperature NOx purifying catalyst. Is disposed upstream of the low-temperature NOx purification catalyst because it has lower oxidation performance than the low-temperature NOx purification catalyst. As a result, the NOx purification efficiency of the exhaust gas is improved with a small amount of HC in a wide temperature range from a low temperature to a high temperature of the diesel engine without disturbing the NOx purification operation of the low-temperature NOx purification catalyst.
[0020]
Also in this case, it can be applied as an existing exhaust gas aftertreatment system for a diesel engine.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a system configuration diagram including a multi-cylinder diesel engine (hereinafter, simply referred to as an engine) 1 applied to an exhaust gas purification apparatus according to a first embodiment of the present invention. The configuration of the exhaust gas purification device for a diesel engine according to the present invention will be described.
[0022]
As shown in FIG. 1, each
A
[0023]
On the other hand, an
[0024]
Further, an
[0025]
Fresh air from the air cleaner enters the intake passage 8 via the
[0026]
Various sensors that detect the operating state of the engine 1 such as a
Then, the
[0027]
FIG. 2 is a configuration diagram of the selective reduction type
The selective reduction type
[0028]
The low-temperature
Specifically, as shown in FIG. 3, a noble metal such as Pt has a property that the HC purification rate is high at a temperature A of about 250 ° C., whereas as shown in FIG. Also, in the temperature range a of about 200 to 250 ° C. on the low temperature side, it has a performance of exhibiting a high peak of the NOx purification rate. In other words, noble metals such as Pt have a high NOx purification rate peak in a condition where the oxidation performance is low, that is, in a temperature range lower than the exhaust gas temperature with a high HC purification rate. Used. The low-temperature
[0029]
The middle-temperature
[0030]
Specifically, as shown in FIG. 3, a noble metal such as Rh has a lower HC purification rate at a temperature A of about 250 ° C. than a noble metal such as Pt at a temperature B of about 350 ° C. While having a high HC purification rate, as shown in FIG. 4, it has a performance of exhibiting a high NOx purification rate peak in a temperature range b of about 250 to 350 ° C. lower than the temperature B. ing. That is, noble metals such as Rh have a high NOx purification rate peak in a temperature range lower than the exhaust gas temperature with a high HC purification rate, and are therefore used for purification of NOx in a medium temperature range. The medium temperature
[0031]
Thus, in the selective reduction type
[0032]
FIG. 5 is a configuration diagram of a catalyst of an exhaust emission control device according to a second embodiment of the present invention. Except for the configuration of the catalyst, other configurations are the same as those of the first embodiment. The structure of the catalyst will be described in detail.
The selective reduction type
[0033]
The high-temperature
Specifically, as shown in FIG. 3, at a temperature A of about 250 ° C. and a temperature B of about 350 ° C., the transition metal such as Ir has a lower HC purification rate than the noble metal. In contrast, as shown in FIG. 4, in the temperature range c of about 350 to 400 ° C., which is lower than the temperature C, NOx is reduced at a temperature C of about 400 ° C. It has the performance of showing a high purification rate peak. That is, a transition metal such as Ir has a peak of NOx purification rate in a temperature range higher than a temperature range of a noble metal, and thus is used for purification of NOx in a high temperature range. The high-temperature
[0034]
The middle-low temperature type
[0035]
As described above, in the selective reduction type
[0036]
FIG. 6 is a configuration diagram of a catalyst of an exhaust emission control device according to a third embodiment of the present invention. Except for the configuration of the catalyst, other configurations are the same as those of the first and second embodiments. Hereinafter, the configuration of the catalyst will be described in detail.
The selective reduction type
[0037]
The low-temperature
[0038]
The middle-temperature
[0039]
The high-temperature
[0040]
As described above, in the selective reduction type
[0041]
The description of each embodiment of the present invention is finished above, but the present invention is not limited to the above embodiment, and various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in each of the above embodiments, the amount of HC is increased by increasing the EGR rate in order to improve the performance of purifying NOx using a reducing agent that is HC (HC-deNOx performance). It is not limited to the form, for example, a premixing method in which fuel injection is performed sufficiently earlier than the compression top dead center, a post injection method in which additional fuel injection is performed after the compression top dead center, an injection timing retard method, exhaust gas A tube injection method or the like can be used, and in these cases, an effect of continuously purifying NOx in a wide temperature range as described above can be obtained.
[0042]
Further, the above-described selective reduction type NOx purification catalysts can be optimally combined depending on the applied vehicle type and operating conditions. For example, in the exhaust gas purification apparatus according to the second embodiment, the low-temperature
[0043]
【The invention's effect】
As can be understood from the above description, according to the exhaust gas purifying apparatus for a diesel engine according to the first aspect of the present invention, the oxidizing performance and the reducing performance have a reciprocal relationship, while the noble metal has the condition that the oxidizing performance is low, In other words, paying attention to the fact that in the temperature range lower than the temperature range where the oxidation performance is high, the peak of the operating temperature range of the exhaust gas in the NOx purification activity is reduced in the low temperature range. And a different NOx purification catalyst that exists in the middle temperature range, that is, the middle temperature type NOx purification catalyst has lower oxidation performance than the low temperature type NOx purification catalyst at the first predetermined temperature. Is arranged on the upstream side, so that the NOx purification operation of the low-temperature NOx purification catalyst is not hindered and the diesel engine can be operated in a wide temperature range from low to medium temperature. There, it is possible to improve the NOx purification efficiency of the exhaust gas with a small amount of HC.
[0044]
In addition, since complicated engine control by performing a rich operation on the diesel engine becomes unnecessary, the present invention can be applied as an existing exhaust gas aftertreatment system for a diesel engine.
According to the second aspect of the present invention, a combination of different NOx purification catalysts in which the peak of the operating temperature zone in the NOx purification activity exists in the middle and low temperature range and the high temperature range, that is, the high temperature type NOx purification catalyst, Since the oxidation performance is lower than that of the medium / low temperature type NOx purification catalyst, it is arranged upstream of the medium / low temperature type NOx purification catalyst, so that the NOx purification action of the medium / low temperature type NOx purification catalyst is not hindered. In a wide temperature range from a medium temperature to a high temperature of a diesel engine, the purification efficiency of NOx in exhaust gas can be improved with a small amount of HC.
[0045]
Also in this case, it can be applied as an existing exhaust gas aftertreatment system for a diesel engine.
Further, according to the third aspect of the present invention, different NOx purification catalysts in which the operating temperature zone peak in the NOx purification activity exists in the low temperature region, the medium temperature region, and the high temperature region are combined, that is, the intermediate temperature NOx purification catalyst is used. Since the oxidizing performance is lower than that of the low-temperature NOx purification catalyst at the first predetermined temperature, it is arranged upstream of the low-temperature NOx purification catalyst. In addition to the fact that it is arranged on the upstream side, the NOx purifying operation of the intermediate-temperature NOx purifying catalyst and the NOx purifying operation of the low-temperature NOx purifying catalyst are not hindered. In a wide operating range, the purification efficiency of NOx in exhaust gas can be improved with a small amount of HC.
[0046]
Furthermore, according to the invention of
[0047]
Also in this case, it can be applied as an existing exhaust gas aftertreatment system for a diesel engine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an engine system configuration diagram applied to an exhaust gas purification device for a diesel engine according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a catalyst of the exhaust gas purification device for a diesel engine in FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing HC purification performance of a catalyst of the exhaust gas purification device for a diesel engine in FIG. 1;
FIG. 4 is a diagram showing NOx purification performance of a catalyst of the exhaust gas purification device for a diesel engine in FIG. 1;
FIG. 5 is a configuration diagram of a catalyst of an exhaust gas purification device for a diesel engine according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram of a catalyst of an exhaust gas purification device for a diesel engine according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Diesel engine
22 exhaust pipe
40 Selective reduction type NOx purification catalyst
41 Medium temperature NOx purification catalyst
42 Low-temperature NOx purification catalyst
43 Selective reduction NOx purification catalyst
44 High temperature NOx purification catalyst
45 Medium / low temperature type NOx purification catalyst
46 Selective reduction type NOx purification catalyst
47 High Temperature NOx Purification Catalyst
48 Medium temperature NOx purification catalyst
49 Low-temperature NOx purification catalyst
Claims (4)
前記選択還元型NOx浄化触媒は、第一所定温度近傍で酸化性能が高くかつ該第一所定温度よりも低温側で還元性能のピークを有する貴金属を適用させた低温型NOx浄化触媒と、該低温型NOx浄化触媒の貴金属に比して前記第一所定温度で酸化性能が低い一方、前記第一所定温度よりも高温の第二所定温度近傍で酸化性能が高くかつ該第二所定温度よりも低温側であって前記第一所定温度よりも高温側で還元性能のピークを有する貴金属を適用させた中温型NOx浄化触媒とから構成され、
該中温型NOx浄化触媒は、前記低温型NOx浄化触媒の上流側に直列に配置されることを特徴とするディーゼル機関の排気浄化装置。In a diesel engine exhaust purification device in which a selective reduction type NOx purification catalyst for selectively capturing and reducing NOx in contact with the catalyst surface during lean air-fuel ratio operation is disposed in an exhaust pipe of the engine,
The selective reduction type NOx purification catalyst includes a low-temperature NOx purification catalyst to which a noble metal having high oxidation performance near a first predetermined temperature and having a reduction performance peak at a lower temperature side than the first predetermined temperature is applied. The oxidizing performance is lower at the first predetermined temperature than the noble metal of the NOx purification catalyst, while the oxidizing performance is higher near a second predetermined temperature higher than the first predetermined temperature and lower than the second predetermined temperature. And a medium-temperature NOx purification catalyst to which a noble metal having a reduction performance peak on the side higher than the first predetermined temperature is applied.
The exhaust purification apparatus for a diesel engine, wherein the intermediate-temperature NOx purification catalyst is arranged in series upstream of the low-temperature NOx purification catalyst.
前記選択還元型NOx浄化触媒は、所定温度近傍で酸化性能が高くかつ該所定温度よりも低温側で還元性能のピークを有する貴金属を適用させた中低温型NOx浄化触媒と、該貴金属に比して前記所定温度で酸化性能が低くかつ該所定温度よりも高温側で還元性能のピークを有する遷移金属を適用させた高温型NOx浄化触媒とから構成され、
該高温型NOx浄化触媒は、前記中低温型NOx浄化触媒の上流側に直列に配置されることを特徴とするディーゼル機関の排気浄化装置。In a diesel engine exhaust purification device in which a selective reduction type NOx purification catalyst for selectively capturing and reducing NOx in contact with the catalyst surface during lean air-fuel ratio operation is disposed in an exhaust pipe of the engine,
The selective reduction type NOx purification catalyst has a middle-low temperature type NOx purification catalyst in which a noble metal having high oxidizing performance near a predetermined temperature and having a reduction performance peak at a lower temperature side than the predetermined temperature is applied. A high-temperature NOx purification catalyst to which a transition metal having low oxidation performance at the predetermined temperature and having a reduction performance peak at a higher temperature side than the predetermined temperature is applied,
The exhaust purification device for a diesel engine, wherein the high-temperature NOx purification catalyst is arranged in series upstream of the middle-low temperature NOx purification catalyst.
該中温型NOx浄化触媒は、前記低温型NOx浄化触媒の上流側に直列に配置されることを特徴とする請求項2記載のディーゼル機関の排気浄化装置。The middle-low temperature NOx purification catalyst is a low-temperature NOx purification catalyst using a noble metal having high oxidation performance near a first predetermined temperature among the predetermined temperatures and having a reduction performance peak at a temperature lower than the first predetermined temperature. The catalyst and the oxidizing performance at the first predetermined temperature are lower than the noble metal of the low-temperature NOx purification catalyst at the first predetermined temperature, while the oxidizing performance is lower near the second predetermined temperature higher than the first predetermined temperature among the predetermined temperatures. A medium-temperature NOx purification catalyst to which a noble metal having a peak of reduction performance is applied at a high side lower than the second predetermined temperature and higher than the first predetermined temperature,
The exhaust gas purifying apparatus for a diesel engine according to claim 2, wherein the intermediate temperature type NOx purification catalyst is arranged in series upstream of the low temperature type NOx purification catalyst.
前記選択還元型NOx浄化触媒は、所定温度近傍で酸化性能が高くかつ該所定温度よりも低温側で還元性能のピークを有する貴金属を適用させた低温型NOx浄化触媒と、該貴金属に比して前記所定温度で酸化性能が低くかつ該所定温度よりも高温側で還元性能のピークを有する遷移金属を適用させた高温型NOx浄化触媒とから構成され、
該高温型NOx浄化触媒は、前記低温型NOx浄化触媒の上流側に直列に配置されることを特徴とするディーゼル機関の排気浄化装置。In a diesel engine exhaust purification device in which a selective reduction type NOx purification catalyst for selectively capturing and reducing NOx in contact with the catalyst surface during lean air-fuel ratio operation is disposed in an exhaust pipe of the engine,
The selective reduction type NOx purification catalyst has a high oxidation performance near a predetermined temperature and a low temperature NOx purification catalyst to which a noble metal having a reduction performance peak on a lower temperature side than the predetermined temperature is applied, and A high-temperature NOx purification catalyst to which a transition metal having a low oxidation performance at the predetermined temperature and a peak of reduction performance at a higher temperature side than the predetermined temperature is applied,
The exhaust purification device for a diesel engine, wherein the high-temperature NOx purification catalyst is arranged in series upstream of the low-temperature NOx purification catalyst.
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