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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5771599
(24)【登録日】2015年7月3日
(45)【発行日】2015年9月2日
(54)【発明の名称】排ガス浄化システム
(51)【国際特許分類】
F01N 3/023 20060101AFI20150813BHJP
F01N 3/035 20060101ALI20150813BHJP
F01N 3/08 20060101ALI20150813BHJP
F01N 3/10 20060101ALI20150813BHJP
B01D 53/94 20060101ALI20150813BHJP
B01J 29/76 20060101ALI20150813BHJP
【ＦＩ】
F01N3/02 321A
F01N3/08 BZAB
F01N3/10 A
B01D53/94 222
B01J29/76 A
【請求項の数】2
【全頁数】18
(21)【出願番号】特願2012-507088(P2012-507088)
(86)(22)【出願日】2011年3月25日
(86)【国際出願番号】JP2011057375
(87)【国際公開番号】WO2011118777
(87)【国際公開日】20110929
【審査請求日】2012年6月4日
(31)【優先権主張番号】特願2010-73381(P2010-73381)
(32)【優先日】2010年3月26日
(33)【優先権主張国】JP
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】000104607
【氏名又は名称】株式会社キャタラー
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100103034
【弁理士】
【氏名又は名称】野河 信久
(74)【代理人】
【識別番号】100075672
【弁理士】
【氏名又は名称】峰 隆司
(74)【代理人】
【識別番号】100153051
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100140176
【弁理士】
【氏名又は名称】砂川 克
(74)【代理人】
【識別番号】100124394
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 立志
(74)【代理人】
【識別番号】100112807
【弁理士】
【氏名又は名称】岡田 貴志
(74)【代理人】
【識別番号】100111073
【弁理士】
【氏名又は名称】堀内 美保子
(72)【発明者】
【氏名】山下 嘉典
(72)【発明者】
【氏名】沖 大祐
(72)【発明者】
【氏名】チャン マイ フォン
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 拓也
【審査官】
今関 雅子
(56)【参考文献】
【文献】
特表２００６−５１９３３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−２９１７６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００４−０６０４９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００６−１８３５０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００２−２００４１３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｆ０１Ｎ ３／０２−３／３８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ディーゼルエンジンが排出した排ガスを浄化する排ガス浄化システムであって、
前記排ガスが通過するディーゼル酸化触媒と、
フィルタ基材と、前記フィルタ基材に支持され、選択接触還元に対して触媒活性を示す活性成分とを含み、前記ディーゼル酸化触媒を通過した前記排ガスが透過するディーゼルパーティキュレートフィルタと、
アルカリ金属イオンが遷移金属イオンで部分的に交換されたゼオライトを含み、前記ディーゼルパーティキュレートフィルタを透過した前記排ガスが通過するアンモニアスリップ触媒と
前記ディーゼル酸化触媒と前記ディーゼルパーティキュレートフィルタとの間で前記排ガスにアンモニア又はその前駆体を注入するインジェクタと
を具備し、
前記アンモニアスリップ触媒は、前記ディーゼルパーティキュレートフィルタのすぐ下流に位置し、
前記活性成分はジルコニウムとセリウムとチタンと珪素とタングステンとを含んだ複合酸化物であり且つ前記アンモニアスリップ触媒が含むゼオライトはＦｅＺＳＭ５であるか、又は、
前記活性成分はジルコニウムとセリウムとチタンと珪素とタングステンとを含んだ複合酸化物であり且つ前記アンモニアスリップ触媒が含むゼオライトはＣｕＣＨＡとＦｅＢＥＡとＦｅＺＳＭ５との混合物である排ガス浄化システム。
前記排ガスが通過するディーゼル酸化触媒と、
フィルタ基材と、前記フィルタ基材に支持され、選択接触還元に対して触媒活性を示す活性成分とを含み、前記ディーゼル酸化触媒を通過した前記排ガスが透過するディーゼルパーティキュレートフィルタと、
アルカリ金属イオンが遷移金属イオンで部分的に交換されたゼオライトを含み、前記ディーゼルパーティキュレートフィルタを透過した前記排ガスが通過するアンモニアスリップ触媒と
前記ディーゼル酸化触媒と前記ディーゼルパーティキュレートフィルタとの間で前記排ガスにアンモニア又はその前駆体を注入するインジェクタと
を具備し、
前記アンモニアスリップ触媒は、前記ディーゼルパーティキュレートフィルタのすぐ下流に位置し、
前記活性成分はジルコニウムとセリウムとチタンと珪素とタングステンとを含んだ複合酸化物であり且つ前記アンモニアスリップ触媒が含むゼオライトはＦｅＺＳＭ５であるか、又は、
前記活性成分はジルコニウムとセリウムとチタンと珪素とタングステンとを含んだ複合酸化物であり且つ前記アンモニアスリップ触媒が含むゼオライトはＣｕＣＨＡとＦｅＢＥＡとＦｅＺＳＭ５との混合物である排ガス浄化システム。
【請求項2】
前記アンモニアスリップ触媒は、白金族元素を更に含んだ請求項１に記載の排ガス浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、排ガス浄化システムに関する。【背景技術】
【0002】
ディーゼルエンジンの排気系には、ディーゼル酸化触媒（diesel oxidation catalyst）、ディーゼルパーティキュレートフィルタ（diesel particulate filter）、選択接触還元（selective catalytic reduction）触媒、及びアンモニアスリップ触媒（ammonia slip catalyst）を、上流から下流へ向けてこの順に配置することがある。【0003】
このような排ガス浄化システムでは、ディーゼルエンジンが排出した排ガスは、まず、ディーゼル酸化触媒を通過する。ディーゼル酸化触媒は、排ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）の酸化を促進する。これにより、排ガス中の一酸化炭素及び炭化水素の濃度を低下させるとともに、高沸点の炭化水素や硫化物からなる粒子状物質（particulate matter:ＰＭ）の一部を排ガスから除去する。【0004】
この排ガスは、次に、ディーゼルパーティキュレートフィルタを通過する。ディーゼルパーティキュレートフィルタは、その多孔質隔壁によって排ガスを濾過し、残りの粒子状物質を排ガスから除去する。【0005】
ディーゼルパーティキュレートフィルタを通過した排ガスには、アンモニア（ＮＨ3）又は尿素（ＣＯ（ＮＨ2）2）水溶液などのアンモニア前駆体が注入される。選択接触還元触媒は、特開２００８−２９６２２４号に記載されているように、排ガス中の窒素酸化物（ＮＯx）と排ガスに添加された又はアンモニア前駆体から生じたアンモニアとの反応を促進する。この反応により、窒素酸化物は窒素へと還元される。その結果、排ガス中の窒素酸化物の濃度が低下する。【0006】
次いで、この排ガスは、アンモニアスリップ触媒を通過する。アンモニアスリップ触媒は、酸化触媒である。アンモニアスリップ触媒は、選択接触還元触媒が排出した未反応のアンモニアの酸化を促進する。アンモニアの酸化によって窒素酸化物を生じるが、選択接触還元触媒が排出する未反応のアンモニアの量は少ないので、アンモニアスリップ触媒において生成する窒素酸化物の量も少ない。即ち、アンモニアスリップ触媒は、排ガス中の窒素酸化物の濃度を大幅に上昇させることなく、排ガス中のアンモニアの濃度を低下させる。【発明の概要】
【0007】
上述した排ガス浄化システムは、優れた浄化性能を発揮する。しかしながら、この排ガス浄化システムは、４つの触媒を含んでいるため、その設置に比較的大きな空間を必要とする。【0008】
そこで、本発明は、ディーゼルエンジンが排出する排ガスを浄化するための排ガス浄化システムの小型化に有利な技術を提供することを目的とする。【0009】
本発明の一側面によると、ディーゼルエンジンが排出した排ガスを浄化する排ガス浄化システムであって、前記排ガスが通過するディーゼル酸化触媒と、フィルタ基材と、前記フィルタ基材に支持され、選択接触還元に対して触媒活性を示す活性成分とを含み、前記ディーゼル酸化触媒を通過した前記排ガスが透過するディーゼルパーティキュレートフィルタと、アルカリ金属イオンが遷移金属イオンで部分的に交換されたゼオライトを含み、前記ディーゼルパーティキュレートフィルタを透過した前記排ガスが通過するアンモニアスリップ触媒と前記ディーゼル酸化触媒と前記ディーゼルパーティキュレートフィルタとの間で前記排ガスにアンモニア又はその前駆体を注入するインジェクタとを具備し、前記アンモニアスリップ触媒は、前記ディーゼルパーティキュレートフィルタのすぐ下流に位置し、前記活性成分はジルコニウムとセリウムとチタンと珪素とタングステンとを含んだ複合酸化物であり且つ前記アンモニアスリップ触媒が含むゼオライトはＦｅＺＳＭ５であるか、又は、前記活性成分はジルコニウムとセリウムとチタンと珪素とタングステンとを含んだ複合酸化物であり且つ前記アンモニアスリップ触媒が含むゼオライトはＣｕＣＨＡとＦｅＢＥＡとＦｅＺＳＭ５との混合物である排ガス浄化システムが提供される。【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の一態様に係る排ガス浄化システムを概略的に示す図。
【図7】排ガス浄化システムのアンモニアスリップ及びＮＯx浄化性能の例を示すグラフ。
【図8】排ガス浄化システムの初期及び耐久後におけるＮＯx浄化性能の例を示すグラフ。
【図9】比較例に係る排ガス浄化システムを概略的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の態様について、図面を参照しながら説明する。なお、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には全ての図面を通じて同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。【0012】
図１は、本発明の一態様に係る排ガス浄化システムを概略的に示す図である。図２は、図１に示す排ガス浄化システムにおいて使用可能なディーゼル酸化触媒の一例を示す斜視図である。図３は、図２に示すディーゼル酸化触媒の一部を拡大して示す断面図である。図４は、図１に示す排ガス浄化システムにおいて使用可能なディーゼルパーティキュレートフィルタの一例を示す断面図である。図５は、図１に示す排ガス浄化システムにおいて使用可能なアンモニアスリップ触媒の一例を示す斜視図である。図６は、図５に示すアンモニアスリップ触媒の一部を拡大して示す断面図である。なお、図１において、白抜きの矢印は、排ガスが流れる向きを表している。【0013】
図１に示す排ガス浄化システム１は、ディーゼルエンジン（図示せず）が排出した排ガスを浄化する排ガス浄化システムである。この排ガス浄化システム１は、ディーゼルエンジンとテールパイプ（図示せず）との間で直列に接続された触媒コンバータ２０、３０及び４０を含んでいる。【0014】
触媒コンバータ２０は、図１に示すように、コンバータボディ２１とディーゼル酸化触媒２２とを含んでいる。【0015】
コンバータボディ２１は、例えば、金属又は合金からなる。コンバータボディ２１は、吸気口と排気口とが設けられた中空構造を有している。コンバータボディ２１の吸気口は、パイプ１０ａと排気マニホルド（図示せず）とを介して、ディーゼルエンジンのピストン室に接続されている。コンバータボディ２１の排気口は、パイプ１０ｂの一端に接続されている。【0016】
ディーゼル酸化触媒２２は、図２に示すように、ストレートフロータイプのモノリス触媒である。ディーゼル酸化触媒２２は、パイプ１０ａから触媒コンバータ２０へと供給された排ガスが、ディーゼル酸化触媒２２に設けられた貫通孔を通過し、その後、パイプ１０ｂへと排出されるように、コンバータボディ２１内に収容されている。ディーゼル酸化触媒２２は、排ガス中の一酸化炭素及び炭化水素の酸化を促進する。これにより、排ガス中のＣＯ及びＨＣの濃度を低下させるとともに、高沸点の炭化水素や硫化物からなる粒子状物質の一部を排ガスから除去する。【0017】
ディーゼル酸化触媒２２は、図３に示すように、モノリスハニカム基材２２１と触媒層２２２とを含んでいる。【0018】
モノリスハニカム基材２２１は、例えば、一方の底面から他方の底面へと各々が延びた複数の貫通孔が設けられた柱体である。モノリスハニカム基材２２１は、例えば、コージェライト及び炭化珪素などのセラミックスからなる。【0019】
触媒層２２２は、モノリスハニカム基材２２１の隔壁上に形成されている。触媒層２２２は、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。【0020】
触媒層２２２は、例えば、第１貴金属元素と第１担体とを含んでいる。 第１貴金属元素は、例えば、白金及びパラジウムなどの白金族元素である。触媒層２２２は、第１貴金属元素として、単一の貴金属元素を含んでいてもよく、複数の貴金属元素を含んでいてもよい。
【0021】
第１担体は、第１貴金属元素を担持している。第１担体は、アルミナなどの耐熱性材料からなる粒子である。第１担体は、貴金属の表面積を増大させると共に、触媒反応による発熱を消散させて貴金属のシンタリングを抑制する役割を担っている。【0022】
触媒コンバータ３０は、図１に示すように、コンバータボディ３１とディーゼルパーティキュレートフィルタ３２とを含んでいる。【0023】
コンバータボディ３１は、例えば、金属又は合金からなる。コンバータボディ３１は、吸気口と排気口とが設けられた中空構造を有している。コンバータボディ３１の吸気口は、パイプ１０ｂを介して、コンバータボディ２１の排気口に接続されている。コンバータボディ３１の排気口は、パイプ１０ｃの一端に接続されている。パイプ１０ｂには、その中を流れる排ガスにアンモニア又はその前駆体、例えば尿素水溶液を注入するインジェクタ５０が設けられている。【0024】
ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２は、ウォールフロータイプのモノリス触媒である。ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２は、パイプ１０ｂから触媒コンバータ３０へと供給された排ガスが、ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２の隔壁を透過し、その後、パイプ１０ｃへと排出されるように、コンバータボディ３１内に収容されている。ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２は、粒子状物質の残りを排ガスから除去する。【0025】
ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２は、図４に示すように、フィルタ基材３２１と活性成分（図示せず）とを含んでいる。【0026】
フィルタ基材３２１は、ハニカム構造体３２１１と栓３２１２ａ及び３２１２ｂとを含んでいる。【0027】
ハニカム構造体３２１１は、例えば、一方の底面から他方の底面へと各々が延びた複数の貫通孔が設けられた柱体である。ハニカム構造体３２１１は、多孔質隔壁を含んでいる。この多孔質隔壁は、排ガスが同伴している粒子状物質を殆ど透過させることなしに、排ガスを透過させる。【0028】
ハニカム構造体３２１１の材料としては、例えば、コージェライト及び炭化珪素などのセラミックスを使用することができる。ハニカム構造体３２１１には、金属製の不織布が編み込まれていてもよい。【0029】
栓３２１２ａは、ハニカム構造体３２１１の孔の一部を下流側で塞いでいる。栓３２１２ｂは、ハニカム構造体３２１１の残りの孔を上流側で塞いでいる。なお、ここで使用する用語「上流側」は、ハニカム構造体３２１１の端面のうち排ガスが供給される端面を意味している。また、ここで使用する用語「下流側」は、ハニカム構造体３２１１の端面のうち排ガスを排出する端面を意味している。【0030】
栓３２１２ａ及び３２１２ｂは、栓３２１２ａが塞いでいる孔と栓３２１２ｂが塞いでいる孔とが多孔質隔壁を挟んで隣り合い、且つ、栓３２１２ｂが栓３２１２ａに対して上流側に位置するように配置する。図４では、栓３２１２ａをハニカム構造体３２１１の下流側の端に配置しているが、栓３２１２ａはハニカム構造体３２１１の下流側の端から離れた位置に配置してもよい。同様に、図４では、栓３２１２ｂをハニカム構造体３２１１の上流側の端に配置しているが、栓３２１２ｂはハニカム構造体３２１１の上流側の端から離れた位置に配置してもよい。【0031】
栓３２１２ａ及び３２１２ｂの材料としては、例えば、コージェライト及び炭化珪素などのセラミックスを使用することができる。【0032】
栓３２１２ａ及び多孔質隔壁は、上流側で開口した上流セル３２１３ａを形成している。栓３２１２ｂ及び多孔質隔壁は、下流側で開口した下流セル３２１３ｂを形成している。上流セル３２１３ａと下流セル３２１３ｂとは、多孔質隔壁を挟んで隣り合っている。【0033】
活性成分は、フィルタ基材３２１、特にはハニカム構造体３２１１によって担持されている。この活性成分は、選択接触還元に対して触媒活性を示す成分、即ち、窒素酸化物とアンモニアとの反応を促進する成分である。なお、以下の式（１）は、アンモニア前駆体として使用可能な尿素と水との反応を示している。また、以下の式（２）及び（３）は、窒素酸化物とアンモニアとの反応の例である。【0034】
（ＮＨ2）2ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→２ＮＨ3＋ＣＯ2 …（１）４ＮＨ3＋４ＮＯ＋Ｏ2→４Ｎ2＋６Ｈ2Ｏ …（２）
４ＮＨ3＋２ＮＯ2＋Ｏ2→３Ｎ2＋６Ｈ2Ｏ …（３）
この活性成分としては、選択接触還元において一般に使用されている活性成分を使用することができる。例えば、この活性成分として、金属元素のイオン、特にはナトリウム及びカリウムなどのアルカリ金属元素のイオンが鉄及び銅などの遷移金属元素のイオンで部分的に交換されたゼオライトを使用することができる。或いは、この活性成分として、チタン、タングステン、バナジウム、ジルコニウム又はセリウムを使用することもできる。なお、ゼオライト系の活性成分は、アンモニアを吸着する能力が高い。そのため、ゼオライト系の活性成分を使用した場合、例えば、吸着量及び温度などを監視してアンモニアの脱離を適切に制御することにより、アンモニアスリップを効果的に抑制することができる。
【0035】
ところで、ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２には、不連続的に又は連続的に燃料を噴射して、これに堆積した粒子状物質を燃焼させることがある。即ち、上記の活性成分は、高温に曝される可能性がある。【0036】
アルカリ金属イオンが遷移金属イオンで部分的に交換されたゼオライトを活性成分として使用する場合、高い触媒活性を達成するには、遷移金属イオンで交換するアルカリ金属イオンの割合を大きくする必要がある。しかしながら、この割合を大きくすると、ゼオライトの耐熱性が低下する。それ故、そのようなゼオライトを活性成分として使用した場合、その選択接触還元能及びアンモニア吸着能は、高温に曝されることによって大幅に低下する可能性がある。【0037】
ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２の選択接触還元能が大幅に低下すると、窒素酸化物と反応するアンモニアの割合が小さくなる。その結果、ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２のＮＯx浄化能が低下する。【0038】
また、ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２のアンモニア吸着能が大幅に低下すると、アンモニアスリップが増加する。そのため、後で詳述するアンモニアスリップ４２には、より高いアンモニア浄化能が要求される。【0039】
ジルコニアを含んだ複合酸化物は、ゼオライトと比較すればアンモニア吸着能は低いものの、比較的高い耐熱性を有している。特に、ジルコニウムに加え、アルミニウム、珪素、チタン、セリウム及びタングステンからなる群より選ばれる少なくとも１つの元素を更に含んだ複合酸化物は、高い耐熱性を示すのに加え、選択接触還元に対して高い触媒活性を示す。例えば、ジルコニウムとセリウムとを含んだ複合酸化物、特には、ジルコニウムとセリウムとタングステンとを含み、任意に、珪素、チタン、ネオジム及びイットリウムからなる群より選ばれる少なくとも１つの元素を更に含んだ複合酸化物は、高い耐熱性を示すのに加え、選択接触還元に対して高い触媒活性を示す。従って、このような複合酸化物を活性成分として使用すると、高いＮＯx浄化能を達成できるのに加え、高温に曝されることに伴う選択接触還元能及びアンモニア吸着能の低下を最小化することができる。【0040】
この複合酸化物におけるジルコニウムのジルコニア換算での質量比は、例えば２０質量％乃至７０質量％の範囲内にあり、典型的には４０質量％乃至７０質量％の範囲内にある。また、この複合酸化物に占めるセリウムのセリア換算での質量比は、例えば５質量％乃至５０質量％の範囲内にあり、典型的には１０質量％乃至３０質量％の範囲内にある。【0041】
この複合酸化物にタングステンを含有させる場合、複合酸化物におけるタングステンの酸化タングステン（ＶＩ）換算での質量比は、例えば５質量％乃至２０質量％の範囲内とし、典型的には８質量％乃至１５質量％の範囲内とする。【0042】
珪素は、活性成分の硫黄による被毒を抑制する。この複合酸化物に珪素を含有させる場合、複合酸化物における珪素のシリカ換算での質量比は、例えば１質量％乃至１０質量％の範囲内とする。【0043】
チタンは、活性成分の硫黄による被毒を抑制するため及び耐熱性のために使用する。この複合酸化物にチタンを含有させる場合、複合酸化物におけるチタンのチタニア換算での質量比は、例えば１質量％乃至５質量％の範囲内とする。【0044】
ネオジム及びイットリウムは、ジルコニウムの安定性を向上させ、それ故、活性成分の耐久性を向上させる。この複合酸化物にネオジムを含有させる場合、複合酸化物におけるネオジムの酸化ネオジム換算での質量比は、例えば１質量％乃至５質量％の範囲内とする。また、この複合酸化物にイットリウムを含有させる場合、複合酸化物におけるイットリウムのイットリア換算での質量比は、例えば１質量％乃至５質量％の範囲内とする。【0045】
なお、この複合酸化物に、珪素、チタン、ネオジム及びイットリウムの２つ以上を含有させる場合、複合酸化物の量に対するそれらの酸化物換算での合計量の比は、例えば１質量％乃至１５質量％の範囲内とする。【0046】
ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２は、アルミナを更に含むことができる。アルミナは、フィルタ基材３２１、特にはハニカム構造体３２１１に担持させる。【0047】
アルミナは、ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２の耐熱性を向上させる。上記の複合酸化物とアルミナとの合計量に占めるアルミナの量の割合は、例えば５質量％乃至３０質量％の範囲内とし、典型的には１０質量％乃至２０質量％の範囲内とする。 触媒コンバータ４０は、図１に示すように、コンバータボディ４１とアンモニアスリップ触媒４２とを含んでいる。【0048】
コンバータボディ４１は、例えば、金属又は合金からなる。コンバータボディ４１は、吸気口と排気口とが設けられた中空構造を有している。コンバータボディ４１の吸気口は、パイプ１０ｃを介して、コンバータボディ３１の排気口に接続されている。コンバータボディ４１の排気口は、パイプ１０ｄの一端に接続されている。【0049】
アンモニアスリップ触媒４２は、図５に示すように、ストレートフロータイプのモノリス触媒である。アンモニアスリップ触媒４２は、パイプ１０ｃから触媒コンバータ４０へと供給された排ガスが、アンモニアスリップ触媒４２に設けられた貫通孔を通過し、その後、パイプ１０ｄへと排出されるように、コンバータボディ４１内に収容されている。【0050】
アンモニアスリップ触媒４２は、酸化触媒であって、ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２が排出した未反応のアンモニアの酸化を促進する。アンモニアの酸化によって窒素酸化物を生じるが、ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２が排出する未反応のアンモニアの量は少ないので、アンモニアスリップ触媒４２において生成する窒素酸化物の量も少ない。即ち、アンモニアスリップ触媒４２は、排ガス中の窒素酸化物の濃度を大幅に上昇させることなく、排ガス中のアンモニアの濃度を低下させる。【0051】
アンモニアスリップ触媒４２は、図６に示すように、モノリスハニカム基材４２１と触媒層４２２とを含んでいる。【0052】
モノリスハニカム基材４２１は、例えば、一方の底面から他方の底面へと各々が延びた複数の貫通孔が設けられた柱体である。モノリスハニカム基材４２１は、例えば、コージェライト及び炭化珪素などのセラミックスからなる。基材４２１として、メタルハニカム基材を使用してもよい。【0053】
触媒層４２２は、モノリスハニカム基材４２１の隔壁上に形成されている。触媒層４２２は、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。【0054】
触媒層４２２は、例えば、第２貴金属元素と第２担体とを含んでいる。 第２貴金属元素は、例えば、白金及びパラジウムなどの白金族元素であり、典型的には白金を含んでいる。第２貴金属元素は、アンモニアの酸化を促進する。触媒層４２２は、第２貴金属元素として、単一の貴金属元素を含んでいてもよく、複数の貴金属元素を含んでいてもよい。例えば、触媒層４２２は、第２貴金属元素として、白金のみを含んでいてもよく、白金とパラジウムとを含んでいてもよい。但し、パラジウムを使用すると、アンモニアスリップ触媒４２がアンモニアを酸化させる能力が低下する傾向にある。従って、第２貴金属元素に占めるパラジウムの割合は、例えば３０質量％以下又は２０質量％以下とし、典型的には１０質量％以下とする。
【0055】
アンモニアスリップ触媒４２の容積１Ｌ当りの第２貴金属元素の質量は、例えば、０．１ｇ／Ｌ乃至２．０ｇ／Ｌの範囲内にあり、典型的には０．３ｇ／Ｌ乃至０．８ｇ／Ｌの範囲内にある。なお、後述するゼオライトがアンモニアの酸化を十分に促進する場合には、第２貴金属元素は省略することができる。【0056】
第２担体は、第２貴金属元素を担持している。第２担体は、アルミナなどの耐熱性材料からなる粒子である。第２担体は、貴金属の表面積を増大させると共に、触媒反応による発熱を消散させて貴金属のシンタリングを抑制する役割を担っている。第２担体は、省略することができる。【0057】
触媒層４２２は、ナトリウム及びカリウムなどのアルカリ金属イオンが遷移金属イオンで部分的に交換されたゼオライトを更に含んでいる。【0058】
ゼオライトは、例えば、ＢＥＡ、ＭＦＩ、ＦＥＲ、ＭＯＲ、ＣＨＡ及びＺＳＭ５ゼオライトの１つ以上である。典型的には、ゼオライトは、ＢＥＡ及びＭＦＩゼオライトの少なくとも一方であるか、又は、ＢＥＡ、ＣＨＡ及びＺＳＭ５ゼオライトの少なくとも１つである。【0059】
遷移金属イオンは、例えば、鉄、銅、銀及び白金イオンの１つ以上であり、典型的には鉄及び銅イオンの少なくとも一方である。ゼオライトとしてＣＨＡを使用する場合、遷移金属イオンとしては、例えば銅及び鉄の少なくとも一方を、好ましくは銅を使用する。ゼオライトとしてＢＥＡを使用する場合、遷移金属イオンとしては、例えば、銅及び鉄の少なくとも一方を使用する。ゼオライトとしてＺＳＭ５を使用する場合、遷移金属イオンとしては、例えば、銅及び鉄の少なくとも一方を使用する。【0060】
このようなゼオライトは、アンモニア吸着能が高く、窒素酸化物とアンモニアとの反応を促進する能力も高い。従って、排ガス中のアンモニア濃度がアンモニアスリップ触媒４２の浄化能を上回ったとしても、余剰のアンモニアをゼオライトに吸着させることができる。また、ゼオライトが吸着したアンモニアの少なくとも一部は、窒素酸化物の浄化に利用され得る。【0061】
それ故、触媒層４２２において先のゼオライトを使用した場合、アンモニアスリップ触媒４２が排出する排ガスのアンモニア濃度を低減することができる。加えて、この場合、排ガス浄化システム１のＮＯx浄化能が向上する。 上述したように、この排ガス浄化システム１では、ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２は、一般的なディーゼルパーティキュレートフィルタの機能と選択接触還元触媒の機能とを有している。それ故、この排ガス浄化システム１は、比較的小さな空間に設置することができる。【0062】
また、この排ガス浄化システム１では、アンモニア吸着能が高く且つ窒素酸化物とアンモニアとの反応を促進する能力が高いゼオライトを、触媒層４２２において使用している。そのようなゼオライトは一般に耐熱性が低いが、アンモニアスリップ触媒４２は、ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２ほど高温に曝されることはない。従って、この排ガス浄化システム１は、性能の低下を生じ難い。【0063】
この排ガス浄化システム１では、アンモニアスリップ触媒４２の容量に対するディーゼルパーティキュレートフィルタ３２の容量の比は、例えば、１乃至５の範囲内とする。この比が小さい場合、排ガス中の窒素酸化物の濃度を十分に低くすることが難しい。この比が大きい場合、排ガス中のアンモニアの濃度を十分に低くすることが難しい。【0064】
この排ガス浄化システム１では、ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２における容積１Ｌ当りの活性成分の量は、例えば４０ｇ／Ｌ乃至２１０ｇ／Ｌの範囲内とし、典型的には６０ｇ／Ｌ乃至１５０ｇ／Ｌの範囲内とする。或いは、この排ガス浄化システム１では、ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２における容積１Ｌ当りの活性成分の量は、例えば４０ｇ／Ｌ乃至１８０ｇ／Ｌの範囲内とし、典型的には６０ｇ／Ｌ乃至１００ｇ／Ｌの範囲内とする。活性成分の量が少ない場合、高いＮＯx浄化能を達成できない。活性成分の量が多い場合、コストが上昇するのに加え、ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２の熱容量及び排ガスの圧力損失が増大する。その結果、システムの排気圧上昇を招き、燃費が悪化する。【0065】
アンモニアスリップ触媒４２における容積１Ｌ当りのゼオライトの量は、例えば１０ｇ／Ｌ乃至３００ｇ／Ｌの範囲内とし、典型的には１２０ｇ／Ｌ乃至２１０ｇ／Ｌの範囲内とする。ゼオライトとしてＣＨＡを使用する場合、アンモニアスリップ触媒４２の容積１Ｌ当りのＣＨＡの質量は、例えば、６０ｇ／Ｌ乃至２００ｇ／Ｌの範囲内とし、典型的には８０ｇ／Ｌ乃至１４０ｇ／Ｌの範囲内とする。ゼオライトとしてＢＥＡを使用する場合、アンモニアスリップ触媒４２の容積１Ｌ当りのＢＥＡの質量は、例えば、８０ｇ／Ｌ乃至２００ｇ／Ｌの範囲内とし、典型的には１００ｇ／Ｌ乃至１６０ｇ／Ｌの範囲内とする。ゼオライトとしてＺＳＭ５を使用する場合、アンモニアスリップ触媒４２の容積１Ｌ当りのＺＳＭ−５の質量は、例えば、８０ｇ／Ｌ乃至２００ｇ／Ｌの範囲内とし、典型的には１００ｇ／Ｌ乃至１６０ｇ／Ｌの範囲内とする。ゼオライトの量が少ない場合、排ガス中のアンモニア濃度を十分に低減することができない。ゼオライトの量が多い場合、コストが上昇するのに加え、アンモニアスリップ触媒４２の熱容量が増大する。それ故、ゼオライト量が一定量を超えると、ゼオライト量を更に増やしても、性能の向上は殆ど見られない。【0066】
アンモニアスリップ触媒４２中のゼオライトに対するディーゼルパーティキュレートフィルタ３２中のゼオライトの質量比は、例えば２以下とし、典型的にはゼロである。この比を小さくするほど、排ガス浄化システム１の耐久性が向上する。【0067】
この排ガス浄化システム１には、様々な変形が可能である。 例えば、図１には、３つの触媒コンバータ２０、３０及び４０を描いているが、触媒コンバータ３０及び４０を単一の触媒コンバータとしてもよい。即ち、単一のコンバータボディ内に、ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２とアンモニアスリップ触媒４２とを配置してもよい。この場合、ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２とアンモニアスリップ触媒４２とは、互いから離間していてもよく、一体化されていてもよい。
【0068】
ディーゼル酸化触媒２２の触媒層２２２は、白金及びパラジウムの代わりに、又は、白金及びパラジウムに加えて、白金及びパラジウム以外の白金族元素を含むことができる。触媒層２２２は、白金族元素の代わりに、又は、白金族元素に加えて、白金族元素以外の遷移金属元素を含んでいてもよい。例えば、触媒層２２２は、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム及びコバルトの１つ以上を含むことができる。【0069】
ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２のフィルタ基材３２１、特にハニカム構造体３２１１は、上述した活性成分以外の成分を更に担持していてもよい。例えば、フィルタ基材３２１、特にハニカム構造体３２１１は、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム及びコバルトの１つ以上を更に担持していてもよい。【0070】
アンモニアスリップ触媒４２の触媒層４２２は、白金及びパラジウムの代わりに、又は、白金及びパラジウムに加えて、白金及びパラジウム以外の白金族元素を含むことができる。また、触媒層４２２は、白金族元素の代わりに、又は、白金族元素に加えて、白金族元素以外の遷移金属元素を含んでいてもよい。例えば、触媒層４２２は、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム及びコバルトの１つ以上を含むことができる。【0072】
まず、７０ｇのアルミナ粉末と、１００ｇのゼオライト粉末と、１０質量％の濃度でアルミナを含んだ２００ｇのアルミナゾルと、２００ｇの脱イオン水とを混合して、スラリーを調製した。【0073】
次に、このスラリーを、容積が１．４Ｌのモノリスハニカム基材２２１にコートした。この塗膜は、２５０℃で１時間に亘って乾燥させ、続いて、５００℃で１時間に亘って熱処理した。【0074】
その後、この基材２２１を、白金を含有した水溶液とパラジウムを含有した水溶液とに順次浸漬させた。これにより、基材２２１上のコート層に、２．８ｇの白金と１．４ｇのパラジウムとを担持させた。 更に、この構造体を、２５０℃で１時間に亘って熱処理した。
【0077】
まず、ジルコニウムを含んだ９０ｇの酸化物粉末と、１０質量％の濃度でアルミナを含んだ２００ｇのアルミナゾルと、３００ｇの脱イオン水とを混合して、スラリーを調製した。ここでは、ジルコニウムを含んだ酸化物粉末として、ジルコニウムに加え、チタンと珪素とタングステンとセリウムとを更に含んだ酸化物粉末を使用した。この酸化物粉末において、ジルコニウムのジルコニア換算での質量比は５１．０質量％であり、チタンのチタニア換算での質量比は３質量％であり、珪素のシリカ換算での質量比は２．３質量％であり、タングステンの酸化タングステン（ＶＩ）換算での質量比は８．５質量％であり、セリウムのセリア換算での質量比は１６．３質量％であった。【0078】
次に、このスラリーを、容積が３．０Ｌのコージェライト製フィルタ基材３２１にコートした。次いで、この塗膜を、２５０℃で１時間に亘って乾燥させ、続いて、５００℃で１時間に亘って熱処理した。【0079】
以上のようにして、図１及び図４を参照しながら説明したディーゼルパーティキュレートフィルタ３２を完成した。以下、このようにして得られたディーゼルパーティキュレートフィルタを、「フィルタＤＰＦ１」と呼ぶ。【0080】
＜ディーゼルパーティキュレートフィルタＤＰＦ２の製造＞ジルコニウムを含んだ酸化物粉末の代わりにＦｅＺＳＭ５粉末を使用したこと以外は、フィルタＤＰＦ１について説明したのと同様の方法により、図１及び図４を参照しながら説明したディーゼルパーティキュレートフィルタ３２を製造した。以下、このようにして得られたディーゼルパーティキュレートフィルタを、「フィルタＤＰＦ２」と呼ぶ。
【0081】
＜ディーゼルパーティキュレートフィルタＤＰＦ３の製造＞ジルコニウムを含んだ酸化物粉末の代わりにＣｕＣＨＡ粉末を使用したこと以外は、フィルタＤＰＦ１について説明したのと同様の方法により、図１及び図４を参照しながら説明したディーゼルパーティキュレートフィルタ３２を製造した。以下、このようにして得られたディーゼルパーティキュレートフィルタを、「フィルタＤＰＦ３」と呼ぶ。
【0083】
まず、９０ｇのアルミナ粉末と、１０質量％の濃度でアルミナを含んだ２００ｇのアルミナゾルと、３００ｇの脱イオン水とを混合して、スラリーを調製した。【0084】
次に、このスラリーを、容積が３．０Ｌのコージェライト製フィルタ基材３２１にコートした。次いで、この塗膜を、２５０℃で１時間に亘って乾燥させ、続いて、５００℃で１時間に亘って熱処理した。【0085】
その後、このフィルタ基材３２１を、白金を含有した水溶液に浸漬させた。続いて、このフィルタ基材３２１を、パラジウムを含有した水溶液に浸漬させた。これにより、フィルタ基材３２１上のコート層に、１．８ｇの白金と０．９ｇのパラジウムとを担持させた。【0086】
以上のようにして、図１及び図４を参照しながら説明したディーゼルパーティキュレートフィルタ３２を完成した。以下、このようにして得られたディーゼルパーティキュレートフィルタを、「フィルタＤＰＦ４」と呼ぶ。【0087】
＜選択接触還元触媒ＳＣＲの製造＞選択接触還元触媒を、以下の方法により製造した。
【0088】
まず、１６０ｇのゼオライトと、１０質量％の濃度でアルミナを含んだ２００ｇのアルミナゾルと、２５０ｇの脱イオン水とを混合して、スラリーを調製した。ここでは、ゼオライトとしてＦｅＺＳＭ５を使用した。【0089】
このスラリーを、容積が３．０Ｌのモノリスハニカム基材にコートした。次いで、この塗膜を、２５０℃で１時間に亘って乾燥させ、続いて、５００℃で１時間に亘って熱処理した。【0090】
以上のようにして、選択接触還元触媒を完成した。以下、このようにして得られた選択接触還元触媒を、「触媒ＳＣＲ」と呼ぶ。【0092】
まず、１５０ｇのゼオライトと、３０ｇのアルミナ粉末と、１０質量％の濃度でアルミナを含んだ２００ｇのアルミナゾルと、２５０ｇの脱イオン水とを混合して、スラリーを調製した。ここでは、ゼオライトとしてＦｅＺＳＭ５を使用した。【0093】
次に、このスラリーを、容積が１．０Ｌのモノリスハニカム基材４２１にコートした。この塗膜は、２５０℃で１時間に亘って乾燥させ、続いて、５００℃で１時間に亘って熱処理した。【0094】
その後、この基材４２１を、白金を含有した水溶液とパラジウムを含有した水溶液とに順次浸漬させた。これにより、基材４２１上のコート層に、０．６ｇの白金と０．３ｇのパラジウムとを担持させた。 更に、この構造体を、２５０℃で１時間に亘って熱処理した。
【0096】
＜アンモニアスリップ触媒ＡＳＣ２の製造＞１８０ｇのアルミナ粉末と、１０質量％の濃度でアルミナを含んだ２００ｇのアルミナゾルと、２５０ｇの脱イオン水とを混合して、スラリーを調製した。このスラリーを用いてコート層を形成したこと以外は、触媒ＡＳＣ１について説明したのと同様の方法により、アンモニアスリップ触媒を製造した。以下、このようにして得られたアンモニアスリップ触媒を、「触媒ＡＳＣ２」と呼ぶ。
【0098】
まず、１５０ｇのゼオライトと、３０ｇのアルミナ粉末と、１０質量％の濃度でアルミナを含んだ２００ｇのアルミナゾルと、２５０ｇの脱イオン水とを混合して、スラリーを調製した。ここでは、ゼオライトとして、７０ｇのＣｕＣＨＡと、４０ｇのＦｅＢＥＡと、４０ｇのＦｅＺＳＭ５との混合物を使用した。【0099】
次に、このスラリーを、容積が１．０Ｌのモノリスハニカム基材４２１にコートした。この塗膜は、２５０℃で１時間に亘って乾燥させ、続いて、５００℃で１時間に亘って熱処理した。【0100】
その後、この基材４２１を、白金を含有した水溶液に浸漬させた。これにより、基材４２１上のコート層に、０．５ｇの白金を担持させた。 更に、この構造体を、２５０℃で１時間に亘って熱処理した。
【0102】
＜排ガス浄化システムＰＳ１の組み立て＞図１に示す排ガス浄化システム１を組み立てた。具体的には、ディーゼル酸化触媒２１として、触媒ＤＯＣを使用した。ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２としては、フィルタＤＰＦ１を使用した。アンモニアスリップ触媒４２としては、触媒ＡＳＣ１を使用した。
以下、このようにして得られた排ガス浄化システムを、「浄化システムＰＳ１」と呼ぶ。
【0103】
＜排ガス浄化システムＰＳ２の組み立て＞触媒ＡＳＣ１の代わりに触媒ＡＳＣ２を使用したこと以外は、浄化システムＰＳ１と同様の排ガス浄化システムを組み立てた。以下、この排ガス浄化システムを、「浄化システムＰＳ２」と呼ぶ。
【0104】
＜排ガス浄化システムＰＳ３の組み立て＞フィルタＤＰＦ１の代わりにフィルタＤＰＦ２を使用したこと以外は、浄化システムＰＳ１と同様の排ガス浄化システムを組み立てた。以下、この排ガス浄化システムを、「浄化システムＰＳ３」と呼ぶ。
【0105】
＜排ガス浄化システムＰＳ４の組み立て＞触媒ＡＳＣ１の代わりに触媒ＡＳＣ２を使用し、フィルタＤＰＦ１の代わりにフィルタＤＰＦ２を使用したこと以外は、浄化システムＰＳ１と同様の排ガス浄化システムを組み立てた。以下、この排ガス浄化システムを、「浄化システムＰＳ４」と呼ぶ。
【0106】
＜排ガス浄化システムＰＳ５の組み立て＞フィルタＤＰＦ１の代わりにフィルタＤＰＦ３を使用したこと以外は、浄化システムＰＳ１と同様の排ガス浄化システムを組み立てた。以下、この排ガス浄化システムを、「浄化システムＰＳ５」と呼ぶ。
【0108】
図９に示す排ガス浄化システム１は、ディーゼルエンジン（図示せず）が排出した排ガスを浄化する排ガス浄化システムである。この排ガス浄化システム１は、ディーゼルエンジンとテールパイプ（図示せず）との間で直列に接続された触媒コンバータ２０、３０ａ、３０ｂ及び４０’を含んでいる。【0109】
触媒コンバータ３０ａは、コンバータボディ３１ａとディーゼルパーティキュレートフィルタ３２ａとを含んでいる。【0110】
コンバータボディ３１ａは、例えば、金属又は合金からなる。コンバータボディ３１ａは、吸気口と排気口とが設けられた中空構造を有している。コンバータボディ３１ａの吸気口は、パイプ１０ｂを介して、コンバータボディ２１の排気口に接続されている。コンバータボディ３１ａの排気口は、パイプ１０ｅの一端に接続されている。なお、排ガスにアンモニア又はその前駆体を注入するインジェクタ５０は、パイプ１０ｂではなく、パイプ１０ｅに設けられている。【0111】
ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２ａは、ウォールフロータイプのモノリス触媒である。ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２ａは、パイプ１０ｂから触媒コンバータ３０ａへと供給された排ガスが、ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２ａの隔壁を透過し、その後、パイプ１０ｅへと排出されるように、コンバータボディ３１ａ内に収容されている。ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２ａは、図４を参照しながら説明したのと同様のフィルタ基材を含んでいる。ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２ａは、排ガスから粒子状物質を除去する。【0112】
触媒コンバータ３０ｂは、コンバータボディ３１ｂと選択接触還元触媒３２ｂとを含んでいる。【0113】
コンバータボディ３１ｂは、例えば、金属又は合金からなる。コンバータボディ３１ｂは、吸気口と排気口とが設けられた中空構造を有している。コンバータボディ３１ｂの吸気口は、パイプ１０ｅを介して、コンバータボディ３１ａの排気口に接続されている。コンバータボディ３１ｂの排気口は、パイプ１０ｃの一端に接続されている。【0114】
選択接触還元触媒３２ｂは、ストレートフロータイプのモノリス触媒である。選択接触還元触媒３２ｂは、パイプ１０ｅから触媒コンバータ３０ｂへと供給された排ガスが、選択接触還元触媒３２ｂに設けられた貫通孔を通過し、その後、パイプ１０ｃへと排出されるように、コンバータボディ３１ｂ内に収容されている。選択接触還元触媒３２ｂは、モノリスハニカム基材と、その隔壁上に形成された触媒層とを含んでいる。選択接触還元触媒３２ｂは、窒素酸化物とアンモニアとの反応を促進する。【0115】
触媒コンバータ４０’は、コンバータボディ４１’とアンモニアスリップ触媒４２’とを含んでいる。【0116】
コンバータボディ４１’は、例えば、金属又は合金からなる。コンバータボディ４１’は、吸気口と排気口とが設けられた中空構造を有している。コンバータボディ４１’の吸気口は、パイプ１０ｃを介して、コンバータボディ３１ｂの排気口に接続されている。コンバータボディ４１’の排気口は、パイプ１０ｄの一端に接続されている。【0117】
アンモニアスリップ触媒４２’は、ストレートフロータイプのモノリス触媒である。アンモニアスリップ触媒４２’は、パイプ１０ｃから触媒コンバータ４０’へと供給された排ガスが、アンモニアスリップ触媒４２’に設けられた貫通孔を通過し、その後、パイプ１０ｄへと排出されるように、コンバータボディ４１’内に収容されている。アンモニアスリップ触媒４２’は、モノリスハニカム基材と、その隔壁上に形成された触媒層とを含んでいる。アンモニアスリップ触媒４２’は、選択接触還元触媒３２ｂが排出した未反応のアンモニアの酸化を促進する。【0118】
この排ガス浄化システム１を組み立てた。具体的には、ディーゼル酸化触媒２１として、触媒ＤＯＣを使用した。ディーゼルパーティキュレートフィルタ３２ａとしては、フィルタＤＰＦ４を使用した。選択接触還元触媒３２ｂとしては、触媒ＳＣＲを使用した。そして、アンモニアスリップ触媒４２としては、触媒ＡＳＣ２を使用した。 以下、このようにして得られた排ガス浄化システムを、「浄化システムＰＳ６」と呼ぶ。
【0119】
＜排ガス浄化システムＰＳ７の組み立て＞触媒ＡＳＣ１の代わりに触媒ＡＳＣ３を使用したこと以外は、浄化システムＰＳ１と同様の排ガス浄化システムを組み立てた。以下、この排ガス浄化システムを、「浄化システムＰＳ７」と呼ぶ。
【0120】
＜試験＞浄化システムＰＳ１乃至ＰＳ７の各々について、初期性能と耐久後の性能とを調べた。具体的には、浄化システムＰＳ１乃至ＰＳ７の各々を、排気量が２．２Ｌのエンジンの排気系に設置し、エンジンの定常運転を行った。この定常運転においては、エンジンの回転数を２０００ｒｐｍ、トルクを１７０Ｎｍとして、浄化システムへ供給する排ガスにおけるＮＯxの濃度を２５０ｐｐｍに維持した。また、インジェクタ５０による尿素水溶液の注入は、尿素の注入量が、浄化システムへ供給する排ガスが含んでいるＮＯxの０．７５倍（尿素換算）となるように行った。そして、各浄化システムの上流及び下流にガス分析計を設置し、排ガス中のＮＯx濃度を測定した。
【0121】
図７は、耐久後の浄化システムＰＳ１乃至ＰＳ７のＮＯx浄化能及びアンモニア浄化能を示すグラフである。図８は、浄化システムＰＳ１及びＰＳ４の初期及び耐久後におけるＮＯx浄化能を示すグラフである。なお、図７において、横軸は、排ガス浄化システムが排出した排ガスにおけるアンモニア濃度を示している。【0122】
図７に示すように、浄化システムＰＳ１は、浄化システムＰＳ６と比較して、アンモニア浄化能は僅かに劣るものの、より高いＮＯx浄化能を有していた。浄化システムＰＳ２は、浄化システムＰＳ６と比較して、ＮＯx浄化能は僅かに優れているものの、アンモニア浄化能が遥かに低かった。浄化システムＰＳ３は、浄化システムＰＳ６と比較して、ＮＯx浄化能は僅かに劣るものの、より高いアンモニア浄化能を有していた。浄化システムＰＳ４は、浄化システムＰＳ６と比較して、アンモニア浄化能が劣り、ＮＯx浄化能は遥かに低かった。浄化システムＰＳ５は、浄化システムＰＳ６と比較して、より高いＮＯx浄化能及びより高いアンモニア浄化能を有していた。浄化システムＰＳ７は、浄化システムＰＳ６と比較して、アンモニア浄化能は僅かに劣るものの、より高いＮＯx浄化能を有していた。【0123】
以上から、浄化システムＰＳ１、ＰＳ３、ＰＳ５及びＰＳ７は、浄化システムＰＳ６を置換可能であることが分かる。そして、浄化システムＰＳ１、ＰＳ５及びＰＳ７は、浄化システムＰＳ６とほぼ同等又はそれ以上のアンモニア浄化能を達成しつつ、浄化システムＰＳ６と比較してより高いＮＯx浄化能を達成しており、特に優れた性能を発揮することが分かる。【0124】
また、図８に示すように、浄化システムＰＳ１は、浄化システムＰＳ４と比較して、性能の劣化が少ない。図７及び図８のデータを考慮すると、ディーゼルパーティキュレートフィルタにおけるゼオライトの量を少なくすると、耐久性が向上すると推定される。【0125】
更なる利益及び変形は、当業者には容易である。それゆえ、本発明は、そのより広い側面において、ここに記載された特定の記載や代表的な態様に限定されるべきではない。従って、添付の請求の範囲及びその等価物によって規定される本発明の包括的概念の真意又は範囲から逸脱しない範囲内で、様々な変形が可能である。以下、当初の特許請求の範囲に記載していた発明を付記する。
［１］
ディーゼルエンジンが排出した排ガスを浄化する排ガス浄化システムであって、
前記排ガスが通過するディーゼル酸化触媒と、
フィルタ基材と、前記フィルタ基材に支持され、選択接触還元に対して触媒活性を示す活性成分とを含み、前記ディーゼル酸化触媒を通過した前記排ガスが透過するディーゼルパーティキュレートフィルタと、
アルカリ金属イオンが遷移金属イオンで部分的に交換されたゼオライトを含み、前記ディーゼルパーティキュレートフィルタを透過した前記排ガスが通過するアンモニアスリップ触媒と
を具備した排ガス浄化システム。
［２］
前記活性成分は、ジルコニウムを含んだ複合酸化物である［１］に記載の排ガス浄化システム。
［３］
前記複合酸化物は、アルミニウム、珪素、チタン、セリウム及びタングステンからなる群より選ばれる少なくとも１つの元素を更に含んだ［２］に記載の排ガス浄化システム。
［４］
前記アンモニアスリップ触媒は、白金族元素を更に含んだ［１］乃至［３］の何れか１項に記載の排ガス浄化システム。
［５］
前記ディーゼル酸化触媒と前記ディーゼルパーティキュレートフィルタとの間で前記排ガスにアンモニア又はその前駆体を注入するインジェクタを更に具備した［１］乃至［４］の何れか１項に記載の排ガス浄化システム。