特許 5909191 帯状触媒スートフィルタ

(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】5909191

(24)【登録日】2016年4月1日

(45)【発行日】2016年4月26日

(54)【発明の名称】帯状触媒スートフィルタ

(51)【国際特許分類】

   B01J 35/04 20060101AFI20160412BHJP

   B01J 23/44 20060101ALI20160412BHJP

   B01D 53/94 20060101ALI20160412BHJP

   F01N 3/022 20060101ALI20160412BHJP

   F01N 3/24 20060101ALI20160412BHJP

   F01N 3/28 20060101ALI20160412BHJP

【ＦＩ】

   B01J35/04 301L

   B01J35/04 301E

   B01J23/44 AZAB

   B01D53/94 200

   B01D53/94 241

   B01D53/94 245

   F01N3/022 B

   F01N3/24 E

   F01N3/28 301Q

   F01N3/28 301D

   F01N3/28 301E

【請求項の数】26

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2012-539348(P2012-539348)

(86)(22)【出願日】2010年11月22日

(65)【公表番号】特表2013-511379(P2013-511379A)

(43)【公表日】2013年4月4日

(86)【国際出願番号】EP2010067914

(87)【国際公開番号】WO2011061321

(87)【国際公開日】20110526

【審査請求日】2013年11月7日

(31)【優先権主張番号】09176583.4

(32)【優先日】2009年11月20日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】508020155

【氏名又は名称】ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア

【氏名又は名称原語表記】ＢＡＳＦ ＳＥ

(74)【代理人】

【識別番号】100100354

【弁理士】

【氏名又は名称】江藤 聡明

(72)【発明者】

【氏名】グルベルト，ゲルト

【審査官】 吉野 涼

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００８−５１３１８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２９６８６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１００３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２１８４７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｊ ２１／００−３８／７４

Ｂ０１Ｄ ５３／９４

Ｆ０１Ｎ ３／０２２

Ｆ０１Ｎ ３／２４

Ｆ０１Ｎ ３／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入口端、出口端、入口端と出口端との間に延在する基板軸方向長さを含むウォールフロー基板、及びウォールフロー基板の内壁により画定される複数の通路を有する触媒スートフィルタであって、
複数の通路は、開放入口端と閉鎖出口端を有する入口通路、閉鎖入口端と開放出口端を有する出口通路を含み；
入口通路の内壁は、最初の入口被膜を有し、該入口被膜が入口端から最初の入口被膜端まで延びることにより最初の入口被膜長が画定され、該最初の入口被膜長は、基板の軸方向の長さのｘ％、０＜ｘ＜１００であり；
出口通路の内壁は、最初の出口被膜を有し、該出口被膜が出口端から最初の出口被膜端まで延びることにより最初の出口被膜長が画定され、該最初の出口被膜長は、基板の軸方向の長さの１００−ｘ％であり；
最初の入口被膜長は上流帯を画定し、最初の出口被膜長は下流帯を画定し；
最初の入口被膜と最初の出口被膜は、最初の入口被膜のローディング（ｇ／インチ^３（ｇ／（２．５４ｃｍ）^３））：最初の出口被膜のローディング（ｇ／インチ^３（ｇ／（２．５４ｃｍ）^３））の比として計算される被膜ローディング比が０．５未満であり；
最初の入口被膜は、少なくとも一種の白金族金属（ＰＧＭ）を含む酸化触媒を含み、
最初の出口被膜は、少なくとも一種の白金族金属（ＰＧＭ）を含む酸化触媒を含み、
ＰＧＭ比は、最初の入口被膜に含まれているＰＧＭの総量（ｇ／ｆｔ^３（ｇ／（３０．４８ｃｍ）^３））を、最初の出口被膜に含まれているＰＧＭの総量（ｇ／ｆｔ^３（ｇ／（３０．４８ｃｍ）^３））で除したものと画定され、２から１０であることを特徴とする触媒スートフィルタ。

【請求項2】

被膜ローディング比は、０．１０から０．４５の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の触媒スートフィルタ。

【請求項3】

ｘは２５から７５の範囲にあることを特徴とする請求項１又は２の何れか１項に記載の触媒スートフィルタ。

【請求項4】

最初の入口被膜に含まれる酸化触媒は、プラチナ、パラジウム、ロジウム、イリジウム、及びこれらの２つ以上の混合物から成る群から選ばれる少なくとも一種の白金族金属（ＰＧＭ）を含むことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の触媒スートフィルタ。

【請求項5】

最初の入口被膜は、５から１００ｇ／ｆｔ^３（ｇ／（３０．４８ｃｍ）^３）の量の酸化触媒を含むことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の触媒スートフィルタ。

【請求項6】

最初の出口被膜に含まれる酸化触媒は、プラチナ、パラジウム、ロジウム、イリジウム、及びこれらの２つ以上の混合物から成る群から選ばれる少なくとも一種の白金族金属（ＰＧＭ）を含むことを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の触媒スートフィルタ。

【請求項7】

最初の出口被膜は、５から１００ｇ／ｆｔ^３（ｇ／（３０．４８ｃｍ）^３）の量の酸化触媒を含むことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の触媒スートフィルタ。

【請求項8】

ＰＧＭ比は、最初の入口被膜に含まれているＰＧＭの総量（ｇ／ｆｔ^３（ｇ／（３０．４８ｃｍ）^３））を、最初の出口被膜に含まれているＰＧＭの総量（ｇ／ｆｔ^３（ｇ／（３０．４８ｃｍ）^３））で除したものと画定され、３から７の範囲にあることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の触媒スートフィルタ。

【請求項9】

最初の入口被膜及び最初の出口被膜にそれぞれ含まれる酸化触媒は、プラチナとパラジウムから成り、最初の入口被膜におけるプラチナ：パラジウムの質量比は、１０：１から１:１０の範囲にあり、及び最初の出口被膜におけるプラチナとパラジウムの質量比は、１０：１から１：１０の範囲にあることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の触媒スートフィルタ。

【請求項10】

最初の入口被膜及び最初の出口被膜は、少なくとも一種の多孔質支持材料を含むことを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の触媒スートフィルタ。

【請求項11】

付加的にｋ個の更なる出口被膜を有し、
（Ｊ＋１）番目の出口被膜はJ番目の出口被膜の上に位置し、前記（Ｊ＋１）番目の出口被膜は出口端から（Ｊ＋１）番目の出口被膜端まで延在し、これにより（Ｊ＋１）番目の出口被膜の長さが画定され、
（Ｊ＋１）番目の出口被膜の長さはJ番目の出口被膜の長さのｙ_ｊ+１％であって、０＜ｙ_ｊ+１≦１００であり；ｋは整数であってｋ≧１であり；及び、ｊは整数であって１≦ｊ≦ｋであることを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の触媒スートフィルタ。

【請求項12】

ｘは１００/（ｋ+２）であることを特徴とする請求項１１に記載の触媒スートフィルタ。

【請求項13】

更なるｋ個の出口被膜の少なくとも一つは、少なくとも一種の白金族金属（ＰＧＭ）を含む酸化触媒を含むことを特徴とする請求項１１又は１２の何れかに記載の触媒スートフィルタ。

【請求項14】

ｋ＋１の出口被膜は合計で、５から１００ｇ／ｆｔ^３（ｇ／（３０．４８ｃｍ）^３）の量の酸化触媒を含むことを特徴とする請求項１１から１３の何れか１項に記載の触媒スートフィルタ。

【請求項15】

ＰＧＭ比は、最初の入口被膜に含まれているＰＧＭの総量（ｇ／ｆｔ^３（ｇ／（３０．４８ｃｍ）^３））を、ｋ+１の出口被膜に含まれているＰＧＭの総量（ｇ／ｆｔ^３（ｇ／（３０．４８ｃｍ）^３））で除したものと画定され、２から１０の範囲にあることを特徴とする請求項１１から１４の何れか１項に記載の触媒スートフィルタ。

【請求項16】

最初の入口被膜及びｋ＋１の出口被膜にそれぞれ含まれる酸化触媒は、プラチナとパラジウムから成り、最初の入口被膜におけるプラチナ：パラジウムの質量比は、１０：１から１:１０の範囲にあり、及びｋ＋１の出口被膜におけるプラチナとパラジウムの質量比は、１０：１から１：１０の範囲にあることを特徴とする請求項１１から１５の何れか１項に記載の触媒スートフィルタ。

【請求項17】

更なるｋ個の出口被膜の少なくとも一つは、少なくとも一種の多孔質支持材料を含むことを特徴とする請求項１１から１６の何れか１項に記載の触媒スートフィルタ。

【請求項18】

ウォールフロー基板は、ＤＩＮ ６６１３３に従う水銀気孔率測定法により測定される３８から７５％の範囲の気孔率を有することを特徴とする請求項１から１７の何れか１項に記載の触媒スートフィルタ。

【請求項19】

最初の入口被膜のローディングは、０．１から１ｇ／インチ^３（ｇ／（２．５４ｃｍ）^３）であることを特徴とする請求項１から１８の何れか１項に記載の触媒スートフィルタ。

【請求項20】

請求項１から１９の何れか１項に記載の触媒スートフィルタの製造方法であって、
（ｉ）ウォールフロー基板を準備する工程であって、前記ウォールフロー基板は、入口端、出口端、入口端と出口端の間に延在する基板軸方向長さ、及びウォールフロー基板の内壁で画定される複数の通路を有し；
前記複数の通路は、開放入口端と閉鎖出口端を有する入口通路と、閉鎖入口端と開放出口端を有する出口通路を有し；
（ｉｉ）入口通路の内壁に、最初の入口被膜を入口端から最初の入口被膜端まで延在するように塗布する工程であって、最初の入口被膜長は、基板の軸方向長さのｘ％で画定され、０＜ｘ＜１００であり、最初の入口被膜のローディングは予め決められた値に調整され；
（ｉｉｉ）（ｉｉ）の工程前、又は後に、最初の出口被膜を出口端から最初の出口被膜端まで延在するように塗布する工程であって、最初の出口被膜長は、基板の軸方向長さの１００−ｘ％で画定され、最初の出口被膜のローディングは、最初の入口被膜のローディング（ｇ／ｉｎｃｈ^３（ｇ／（２．５４ｃｍ）^３））：最初の出口被膜のローディング（ｇ／ｉｎｃｈ^３（ｇ／（２．５４ｃｍ）^３））の比として計算される被膜ローディング比が０．５より小さくなるように調整され；
最初の入口被膜は、少なくとも一種の白金族金属（ＰＧＭ）を含む酸化触媒を含み、
最初の出口被膜は、少なくとも一種の白金族金属（ＰＧＭ）を含む酸化触媒を含み、
ＰＧＭ比は、最初の入口被膜に含まれているＰＧＭの総量（ｇ／ｆｔ^３（ｇ／（３０．４８ｃｍ）^３））を、最初の出口被膜に含まれているＰＧＭの総量（ｇ／ｆｔ^３（ｇ／（３０．４８ｃｍ）^３））で除したものと画定され、２から１０であることを特徴とする製造方法。

【請求項21】

（ｉｖ）工程（ｉｉｉ）の後に、ｋ個の更なる出口被膜を塗布する工程であって、（Ｊ＋１）番目の出口被膜はJ番目の出口被膜の上に、前記（Ｊ＋１）番目の出口被膜が出口端から（Ｊ＋１）番目の出口被膜端まで延在するように塗布され、これにより（Ｊ＋１）番目の出口被膜の長さが画定され、（Ｊ＋１）番目の出口被膜の長さはJ番目の出口被膜の長さのｙ_ｊ+１％であって、０＜ｙ_ｊ+１≦１００であり；ここで、ｋは整数であって、ｋ≧１であり；ｊは整数であって１≦ｊ≦ｋである、を更に含むことを特徴とする請求項２０に記載の製造方法。

【請求項22】

（ｉｉ）において、ｘが１００／（ｋ+２）となるように最初の入口被膜が塗布されることを特徴とする請求項２０又は２１の何れかに記載の製造方法。

【請求項23】

ディーゼルエンジン排気流の処理システムであって、システムは、排気マニホールドを介してディーゼルエンジンと流体連通している排気導管；
請求項１から１９の何れか１項の記載の触媒スートフィルタ；及び、
触媒スートフィルタと流体連通した：ディ−ゼル酸化触媒（ＤＯＣ）；選択接触還元（ＳＣＲ）触媒；ＮＯｘ吸蔵及び還元（ＮＳＲ）触媒の内の一種を含むことを特徴とするシステム。

【請求項24】

前記触媒スートフィルタは、ＤＯＣの下流に及びＳＣＲの上流又は下流に配置されることを特徴とする請求項２３に記載のシステム。

【請求項25】

ディーゼルエンジン排気流の処理の方法であって、排気流はスート粒子を含み、前記方法は、排気流を請求項１から１９の何れか１項に記載の触媒スートフィルタに接触させる工程を含むことを特徴とする方法。

【請求項26】

ＤＯＣ又は触媒スートフィルタからの排気流を、更に選択接触還元（ＳＣＲ）触媒を通すことを特徴とする請求項２５に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、帯状触媒スートフィルタに関する。このスートフィルタは、ウォールフロー基板を有する。このウォールフロー基板は、入口端と出口端を有し、入口端と出口端との間の軸方向の長さを有し、及びウォールフロー基板の内壁により画定される複数の通路を有する。複数の前記通路は、開放入口端と閉鎖出口端を持つ入口通路と、閉鎖入口端と開放出口端を持つ出口通路とを有する。入口通路の内壁は、入口端から最初の入口被膜端まで延びる最初の入口被膜を有する。これにより、最初の入口被膜長が画定される。ここで、最初の入口被膜長は、基板の軸方向の長さのｘ％であり、ｘは、０＜ｘ＜１００である。出口通路の内壁は、出口端から最初の出口被膜端まで延びる最初の出口被膜を有する。これにより、最初の出口被膜長が画定される。ここで、最初の出口被膜長は、基板の軸方向の長さの１００−ｘ％である。最初の入口被膜長は上流帯を画定し、最初の出口被膜長は下流帯を画定する。好ましい実施の形態では、最初の入口被膜及び最初の出口被膜は、共に酸化触媒を有している。本発明によれば、最初の入口被膜及び最初の出口被膜は、ウォールフロー基板上に特定の被膜装着率で存在する。ここで、被膜装着率は、出口被膜装着に対する入口被膜装着の比で画定される。特別には、前記被膜装着率は、０．５未満である。

【背景技術】

【0002】

ディーゼルエンジン等のようなリーンバーンエンジンの操作は、ユーザに優れた燃費を提供する。そして、燃料のリーン条件下で高い空気／燃料比での操作により気相の炭化水素及び一酸化炭素の放出は非常に低い。ディーゼルエンジンは、燃費、耐久性、及び低い速度での高いトルクを発生する能力において、ガソリンエンジンよりも優れた利点を提供する。しかしながら、ディーゼルエンジンの排気ガスには、汚染の原因となり、環境に重大な影響を及ぼすことが周知のある種の物質が存在する。一酸化炭素（“ＣＯ”）、未燃焼炭化水素（“ＨＣ”）及び窒素酸化物（“ＮＯｘ”）のような気体放出は別として、ディーゼルエンジンの排気には、凝縮された相材料、すなわち液体及び固体が含まれる。これらは所謂粒子状物質（“ＰＭ”）を構成する。ディーゼル排気に含まれる総合の粒子状物質は、可溶性有機成分（“ＳＯＦ”）及び所謂硫酸塩成分は別として、固体の乾燥した炭素質成分、所謂“スート”成分が含まれる。このスートは、通常ディーゼル排気と関連付けられる目に見えるスート放出に貢献する。可溶性有機成分は、ディーゼル排気に気体又はエアロゾル、すなわちディーゼル排気の温度に依存する液体凝縮の微細な液滴として存在することが可能である。一般に、それはU.S. Heavy Duty Transient Federal Test Procedure のような標準測定法により規定されているように希釈排気中に５２℃の標準の微粒子コレクション温度で凝縮された液体として存在する。これらの液体は、２つの源から発生すると信じられている。一つは、ピストンが上下するたびにエンジンのシリンダー壁部から掃かれた潤滑油であり、他方は未燃焼又は部分的に燃焼されたディーゼル燃料である。硫酸塩成分は、ディーゼル燃料に存在する僅かな量の硫黄成分から形成されると信じられている。

【0003】

触媒フィルタは、一般にディーゼル排気システムで提供され、高い粒子状物質の削減、特にスートの削減を達成する。そして、排気成分の或る程度又は全部を無害の成分に変換する。ディーゼル排気から粒子状物質を取り除く周知のフィルタ構造は、ハニカムウォールフローフィルタ、巻かれた又はパックされた繊維フィルタ、連続気泡発泡体、焼成金属フィルタ等である。しかしながら、以下に述べるように、セラミックウォールフローフィルタが最も注目を受けている。一般に、セラミックウォールフローの基板は、菫青石又は炭化ケイ素等の高融点金属]材料から構成される。ウォールフロー基板は、ディーゼルエンジン排気ガスから粒子状物質をフィルタするのに特別に有用である。通常の構成は、マルチ通路ハニカム構造体であり、ハニカム構造体の入口側及び出口側通路に別の通路の両端が接続される。この構成により、結果としてどちらかの端部でチェッカーボード型のパターンを生じることとなる。入口側軸方向端部に接続された通路は、出口側軸方向端部で開放している。これにより、粒子状物質を含む排気ガスが開放入口側通路に入り、多孔質の内部へ基部を通過し、そして開放出口側軸方向端部を有するチャネルを通って出ることが可能となる。粒子状物質は、それによって基板の内壁でフィルタされることとなる。ガス圧は、排気ガスを上流の軸方向端部では閉鎖しており下流の軸方向端部では開放しているチャネルへ多孔質構造壁部を介して押し入れる。粒子を蓄積すると、エンジンにフィルタからの背圧を増加させることとなる。このように、蓄積される粒子は、許容の背圧を維持するために連続的に又は定期的にフィルタから燃焼して燃やさなければない。ウォールフロー基板の内壁に沿って堆積される触媒成分は、蓄積された粒子状物質を燃焼させることによりフィルタ基板の再生を支援する。蓄積された粒子状物質の燃焼は、排気システム内で許容できる背圧を回復させる。これらの工程は、パッシブ又はアクティブ再生工程である。両方の工程とも粒子状物質を燃焼させるためＯ₂又はＮＯ₂等のオキシダントを活用する。パッシブ再生工程は、粒子状物質をディーゼル排気システムの通常の操作範囲内の温度で燃焼させる。好ましくは、再生工程で使用するオキシダントは、ＮＯ₂である。何故なら、スート成分は、Ｏ₂がオキシダントとして作用する場合のそれらが必要とする温度よりもかなり低い温度で燃焼するからである。Ｏ₂は大気から入手可能である一方、ＮＯ₂は排気流でＮＯを酸化する上流酸化触媒の使用を通じて積極的に生成され得る。

【0004】

触媒成分の存在及びオキシダントとしてＮＯ₂を使用するための規定にも拘らず、アクティブ再生工程は、一般に蓄積された粒子状物質が取り除かれ、フィルタ内の許容背圧を回復される必要がある。粒子状物質のスート成分は、一般に酸素が豊富にある条件下で燃焼するために５００℃を超す温度が要求される。すなわち乏しい条件であり、それはディーゼル排気で一般に存在する温度よりも高温である。アクティブ再生工程は、一般にフィルタ前面の温度を５７０−６３０℃まで上げるためにエンジンマネジメントを変更することにより開始される。走行モードに依存して、低速／低負荷時又はアイドル運転モード等で再生中に冷却が不十分であるとき、高い発熱がフィルタ内部で起こり得る。そのような発熱は、フィルタ内部で８００℃を越える。塗布されたウォールフローフィルタで、再生中にそのような高温に晒されると、基板の長手方向に沿って塗布された触媒成分の有用なライフタイムが縮められることになる。更に、基板の軸方向長さに沿った異なるセグメントは、再生工程によって偏った影響を受ける。粒子状物質の堆積は、ウォールフローフィルタの長さに沿って均一ではなく、フィルタの下流のセグメント内で粒子状物質の高い蓄積が起こる。その結果として、基板の長さに亘って温度は不均一に分布し、アクティブ再生工程中に、下流のセグメントで最高温度を示す。このように、下流のセグメントに沿った触媒成分の耐久性が、全触媒塗布ウォールフロー基板の有用な寿命を制限する。

【0005】

例えば、白金族の金属含有成分等のある種の酸化触媒の高い材料費は、アクティブ再生工程による触媒被膜の劣化を遅め又は阻止する必要を増大させている。ウォールフローフィルタに堆積される触媒被膜は、ディーゼル排気のＨＣ及び／又はＣＯの気体放出を無害の成分（例えば、ＣＯ₂，Ｈ₂Ｏ）に許容可能な変換を確保するため、しばしば白金族成分を活性触媒成分として含んでいる。そのような成分の装着は、一般に触媒基板が触媒のエージング後も排ガス規制に適合するように調整されている。

【0006】

ある種の通常のウォールフロー基板用に設計された被膜は、内壁の軸方向の全長に沿って均一な被膜分布を有している。そのような設計では、酸化触媒は、もっとも厳しい条件下で排ガス規制に適合するように調整されている。最も頻繁にそのような条件は、触媒がエージングした後で触媒の性能として参照される。要求する白金族金属濃度に関連する費用は、しばしば所望するよりも高いことがある。

【0007】

ウォールフロー基板用に設計される他の通常の被膜は、基板の軸方向長さに沿って白金族成分の濃度勾配を採用している。これらの設計では、或る触媒ゾーン、例えば上流ゾーンは隣接する軸方向ゾーン、例えば下流ゾーンの有する白金族金属の濃度よりも高い濃度を有する。一般に、高い白金族金属成分が堆積された軸方向ゾーンの内壁は、低い白金族金属濃度を有する隣接するゾーンより低い透過性を有する。高いウォッシュコートローディングのためである。入口通路の長さに沿って通過する排気流は、最も高い透過性を有するセグメントの内壁を通過する。このように、ガス流は、低い酸化触媒濃度を有する内壁セグメントを通過する傾向にある。この相違のあるフローパターンは結果として不十分な汚染物質変換となり得る。例えば、ある種の汚染物質、例えば未燃焼の炭化水素は、粒子状物質が十分なレベルの燃焼を達成するのに要求するよりも、高い濃度の白金族金属成分と接触することが必要である。この要求は、排気温度が低い、例えばスタートアップ時の動作条件の間により激化する。

【0008】

特許文献１は、複数のセルから成るディーゼル粒子フィルタについて開示している。このセルは、多孔質のセル壁により区切られており、フィルタの上流端及びその反対側の下流端で栓より千鳥状に閉じられている。ここで、最初の酸化触媒被膜層は、フィルタの上流端で開放しているセルのセル壁の全表面に形成されている。そして、２番目の酸化触媒被膜層は、フィルタの下流部分においてフィルタの下流端で開放しているセルのセル壁の表面に形成されている。このように、この特許文献１は、上流端で開放しているセルと、下流端で開放しているセルを分けるセル壁部の領域を有するフィルタについて開示している。ここで、それぞれのセルの触媒被膜層はオーバラップしている。最初の酸化触媒被膜層がそれぞれのセル壁の全表面に形成されている事実による。

【0009】

特許文献２は、フィルタがハニカム状に配置された多数のチャネルを有する、燃焼エンジンの排気システム用のウォールフローフィルタを開示している。ここで、チャネルの少なくとも幾つかは上流端で塞がれており、上流端で塞がれていないチャネルの少なくとも幾つかは下流端で塞がれている。また、ウォールフローフィルタは、下流端で塞がれているチャネルの上流端に実質的にガスが不透過なゾーン上の酸化触媒と、スートを捉えるための酸化触媒の下流でガスが透過するフィルタゾーンを有する。ここで、排気システムにおいて、酸化触媒は、４００℃未満の温度で捉えたスートを連続的に燃焼し、ＮＯから十分なＮＯ₂を生成することができることを特徴としている。特許文献２によれば、所定のセル壁部の反対側の被膜は、ガス透過ゾーンを許容するために、両側に被膜がないセル壁部の領域があるように被膜されている。

【0010】

特許文献３は、統合された多機能触媒システムを開示している。このシステムは、フローを受け入れるための入口側と反対の出口側を持つディーゼル粒子フィルタ、内壁表面と外部壁部表面を有するディーゼル粒子フィルタ内の基板、内壁表面と隣接する入口側に被膜された最初のウォッシュコート層、外部壁部表面と隣接する出口側に被膜された２番目のウォッシュコート層を有する。ここで、基板を通過するフロー分布は背圧を最少にするために分散されている。好ましい実施の形態によれば、最初のウォッシュコート層は、基板の最初の長さを占有する。２番目のウォッシュコート層は、基板の２番目の長さを占有する。ここで、最初の長さと２番目の長さの和は、基板の全長にほぼ等しい。更なる好ましい実施の形態で、特許文献３はディーゼル粒子フィルタを開示している。このフィルタは、フローを受け入れるための入口側と反対の出口側、ディーゼルフィルタ内に多数のハニカムセルを有する。ここで、出口チャネルを変更することは入口側でブロックされ、入口チャネルを変更することは反対の出口側でブロックされている。また、フィルタは、入口チャネルの各々に基板を有し、各々の基板は内壁表面と外部壁部表面とを有する。また、フィルタは、内壁表面と隣接する入口側に被膜された最初のウォッシュコート層と、外部壁部表面と隣接する出口側に被膜された２番目のウォッシュコート層を有する。ここで、基板を通過するフローの分布は、背圧を最少にするために分散されている。この２番目のウォッシュコート層は、最初のウォッシュコート層よりも異なる機能を有している。

【0011】

特許文献４は、帯状触媒スートフィルタについて開示している。フィルタは、入口端、出口端、軸方向長さが入口端と出口端に延在する基板、及びウォールフロー基板の内部基部により画定される複数の通路を有する。複数の通路は、開放入口端と閉鎖出口端を有する入口通路と、閉鎖入口端と開放出口端を有する出口通路を有する。入口通路の内壁は、入口端から最初の入口被膜端まで延在する最初の入口被膜を有する。これにより最初の入口被膜長さが画定される。最初の入口被膜長さは、基板の軸方向長さより小さい。出口通路の内壁は、出口端から出口被膜端まで延在する出口被膜を有する。これにより出口被膜長さが画定される。最初の入口被膜長さと出口被膜長さの合計は、実質的に基板の軸方向長さに等しい。最初の入口被膜長は上流ゾーンを画定し、出口被膜長は下流ゾーンを画定する。最初の入口被膜は、少なくとも１つの最初の入口白金族金属成分を含んでいる。上流ゾーンには、少なくとも５０％の白金族金属成分が存在している。この特許文献４の技術によれば、出口被膜のウォッシュコートローディングに対する最初の入口ゾーンのウォッシュコートローディングの比で画定されるウォッシュコートローディング比は、０．５から１．５の範囲である。このように、この特許文献４では、ウォッシュコートローディング比が１より大きい又は小さい実施の形態を区別していない。更に、ウォッシュコートローディング比の下限を画定している。すなわち、０．５の限界である。

【0012】

一般に、ディーゼル排気システムで使用される触媒スートフィルタの活性再生が運転中に停止すると、例えば、エンジンがアイドル運転になると、触媒スートフィルタの後方端は未制御のスート燃焼により高温になる。フィルタの後方部分の温度の最大値は、フィルタの後方部分にローディングされるスートにより減少すると信じられている。フィルタにローディングされる最大スート、頻繁にスートマスリミット（“ＳＭＬ”）として参照される、はこの最大温度により決定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【特許文献1】EP 1 870 573 A1

【特許文献2】WO 01/12320 A1

【特許文献3】EP 1 486 248 A1

【特許文献4】WO 2006/031600 A1

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

本発明の目的は、本発明の目的は、スートマスローディング（“ＳＭＬ”）を増加させ最大温度を減少させることが可能な触媒スートフィルタを提供することにある。

【0015】

したがって、本発明は、ドロップツーアイドル再生中に低い最大温度と高いスートマスリミットを可能とする被膜デザインを有する触媒スートフィルタに注意が向けられている。

【課題を解決するための手段】

【0016】

上記目的は触媒スートフィルタにより達成される。このフィルタは、
入口端、出口端、入口端と出口端とに延在する軸方向長さを有するウォールフロー基板、及びウォールフロー基板の内壁により画定される複数の通路を有する；
ここで、複数の通路は、開放入口端と閉鎖出口端を有する入口通路、閉鎖入口端と開放出口端を有する出口通路を含む；
ここで、入口通路の内壁は、入口端から最初の入口被膜端まで延びる最初の入口被膜を有し、これにより、最初の入口被膜長が画定される。ここで、最初の入口被膜長は、基板の軸方向の長さのｘ％であり、ｘは、０＜ｘ＜１００である；
ここで、出口通路の内壁は、出口端から最初の出口被膜端まで延びる最初の出口被膜を有し、これにより、最初の出口被膜長が画定される。ここで、最初の出口被膜長は、基板の軸方向の長さの１００−ｘ％である；
ここで、最初の入口被膜長は上流帯を画定し、最初の出口被膜長は下流帯を画定する；
ここで、最初の入口被膜と最初の出口被膜は、０．５未満の被膜ローディング比でウォールフロー基板に存在する。被膜ローディング比は、最初の入口被膜のローディング（ｇ／インチ³（ｇ／（２．５４ｃｍ）³））：２番目の入口被膜ローディング（ｇ／インチ³（ｇ／（２．５４ｃｍ）³））の比として計算される。

【0017】

上記目的は、好ましくは触媒スートフィルタにより達成される。このフィルタは、
入口端、出口端、入口端と出口端とに延在する軸方向長さを有するウォールフロー基板、及びウォールフロー基板の内壁により画定される複数の通路を有する；
ここで、複数の通路は、開放入口端と閉鎖出口端を有する入口通路、閉鎖入口端と開放出口端を有する出口通路を含む；
ここで、入口通路の内壁は、入口端から最初の入口被膜端まで延びる最初の入口被膜を有し、これにより、最初の入口被膜長が画定される。ここで、最初の入口被膜長は、基板の軸方向の長さのｘ％であり、ｘは、０＜ｘ＜１００である。前記最初の入口被膜は酸化触媒を含む；
ここで、出口通路の内壁は、出口端から最初の出口被膜端まで延びる最初の出口被膜を有し、これにより、最初の出口被膜長が画定される。ここで、最初の出口被膜長は、基板の軸方向の長さの１００−ｘ％である。前記最初の出口被膜は酸化触媒を含む；
ここで、最初の入口被膜長は上流帯を画定し、最初の出口被膜長は下流帯を画定する；
ここで、最初の入口被膜と最初の出口被膜は、０．５未満の被膜ローディング比でウォールフロー基板に存在する。被膜ローディング比は、最初の入口被膜のローディング（ｇ／インチ³（ｇ／（２．５４ｃｍ）³））：２番目の入口被膜ローディング（ｇ／インチ³（ｇ／（２．５４ｃｍ）³））の比として計算される。

【0018】

上記目的は触媒スートフィルタの製造工程により達成される。この工程は、
（ｉ）好ましくは DIN 66133 に従う水銀測定法により測定した３８から７５の範囲の気孔率を有し、入口端、出口端、入口端と出口端の間に延在する基板軸方向長さ、及びウォールフロー基板の内壁で画定される多数の通路を有するウォールフロー基板を準備する工程；
ここで、複数の通路は、開放入口端と閉鎖出口端を有する入口通路、閉鎖入口端と開放出口端を有する出口通路を有する；
（ｉｉ）入口通路の内壁に、最初の入口被膜を入口端から最初の入口被膜端まで延在するように塗布する工程。
それによって、最初の入口被膜長が画定され、ここで、最初の入口被膜長は、基板の軸方向長さのｘ％であり、０＜ｘ＜１００である。最初の入口被膜のローディングは、好ましくは０．１から１ｇ／ｉｎｃｈ³（ｇ／（２．５４ｃｍ）³）の範囲の予め決められた値に調整される；
（ｉｉｉ）（ｉｉ）の工程前、又は同時若しくは後に、最初の出口被膜を出口端から最初の出口被膜端まで延在するように塗布する工程。それによって、最初の出口被膜長が画定され、最初の出口被膜長は、基板の軸方向長さの１−ｘ％である。最初の出口被膜のローディングは、最初の入口被膜のローディング（ｇ／ｉｎｃｈ³（ｇ／（２．５４ｃｍ）³））：最初の出口被膜のローディング（ｇ／ｉｎｃｈ³（ｇ／（２．５４ｃｍ）³））の比として計算される被膜ローディング比が０．５より小さく、好ましくは０．１０から０．４５、更に好ましくは０．２０から０．４０、更に好ましくは０．３０から０．３５の範囲になるように調整される。

【0019】

上記目的は、更なる触媒スートフィルタの製造工程により達成される。この工程は、
（ｉ）好ましくは DIN 66133 に従う水銀測定法により測定した３８から７５の範囲の気孔率を有し、入口端、出口端、入口端と出口端の間に延在する基板軸方向長さ、及びウォールフロー基板の内壁で画定される多数の通路を有するウォールフロー基板を準備する工程；
ここで、複数の通路は、開放入口端と閉鎖出口端を有する入口通路、閉鎖入口端と開放出口端を有する出口通路を有する；
（ｉｉ）入口通路の内壁に、最初の入口被膜を入口端から最初の入口被膜端まで延在するように塗布する工程。
それによって、最初の入口被膜長が画定され、ここで、最初の入口被膜長は、基板の軸方向長さのｘ％であり、０＜ｘ＜１００である。前記最初の入口被膜は酸化触媒を含み、最初の入口被膜のローディングは、好ましくは０．１から１ｇ／ｉｎｃｈ³（ｇ／（２．５４ｃｍ）³）の範囲の予め決められた値に調整される；
（ｉｉｉ）（ｉｉ）の工程前、又は同時若しくは後に、最初の出口被膜を出口端から最初の出口被膜端まで延在するように塗布する工程。それによって、最初の出口被膜長が画定され、最初の出口被膜長は、基板の軸方向長さの１−ｘ％である。前記最初の出口被膜は酸化触媒を含み、最初の出口被膜のローディングは、最初の入口被膜のローディング（ｇ／ｉｎｃｈ³（ｇ／（２．５４ｃｍ）³））：最初の出口被膜のローディング（ｇ／ｉｎｃｈ³（ｇ／（２．５４ｃｍ）³））の比として計算される被膜ローディング比が０．５より小さく、好ましくは０．１０から０．４５、更に好ましくは０．２０から０．４０、更に好ましくは０．３０から０．３５の範囲になるように調整される。

【0020】

上記目的は、ディーゼルエンジン排気流の処理システムにより達成される。このシステムは、排気マニホールドを介してディーゼルエンジンと流体連通している排気導管；そのような触媒スートフィルタ；及び触媒スートフィルタと流体連通した一つ以上の次のもの：ディ−ゼル酸化触媒（ＤＯＣ）；選択接触還元（ＳＣＲ）触媒；ＮＯｘ吸蔵及び還元（ＮＳＲ）触媒を含む。

【0021】

上記目的は、更にディーゼルエンジン排気流の処理の方法により達成される。ここで、排気流はスート粒子を含み、前記方法は、排気流を上述した触媒スートフィルタに接触させ、付加的にその後、排気流を、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）を通すようにする。前記ＤＯＣは、好ましくは、フロースルー基板又はウォールフロー基板である。

【0022】

上記目的は、更に、任意にディ−ゼル酸化触媒（ＤＯＣ）及び／又は選択接触還元（ＳＣＲ）触媒及び／又はＮＯｘ吸蔵及び還元（ＮＳＲ）触媒と組み合わせた、ディーゼルエンジン排気流の処理用のそのような触媒スートフィルタの使用法により達成される。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】５０％以上の長さの入口被膜と５０％以上の長さの出口被膜を有し、ＣＳＦの出口ゾーンでより高いウォッシュコートローディングを有する帯状触媒スートフィルタ（ＣＳＦ）の模式図である。図１で、１は入口被膜を示す。２は、入口被膜よりも高いウォッシュコートローディングを有する出口被膜を示す。３は、入口チャネルを閉鎖するためのフィルタ基板のプラグを示す。４は、出口チャネルを閉鎖するためのフィルタ基板のプラグを示す。矢印は、ＣＳＦを通過する流れの方向を示す。

【図2】基板の軸方向長さに亘りウォッシュコートの勾配を有し、ＣＳＦの出口ゾーンでより高いウォッシュコートローディングを有する帯状触媒スートフィルタの模式図である。図２で、１は入口被膜を示す。２は、入口被膜よりも高いウォッシュコートローディングを有する出口被膜を示す。３は、出口被膜２の上に塗布された２番目の出口被膜を示す。４は、入口チャネルを閉鎖するためのフィルタ基板のプラグを示す。５は、出口チャネルを閉鎖するためのフィルタ基板のプラグを示す。矢印は、ＣＳＦを通過する流れの方向を示す。

【図3】実施例に従い、ドロップツーアイドル再生のためのサンプルＡとＢにおける熱電対１から４の位置を示す熱電対１は、ＣＳＦの入口端から１インチに位置しており、熱電対２は、ＣＳＦの入口端から３インチに位置しており、熱電対３は、ＣＳＦの入口端から４インチに位置しており、熱電対４はＣＳＦの入口端にから４インチに位置している。矢印は、ＣＳＦを通過する流れの方向を示す。

【図4】本発明のサンプルＡのドロップツーアイドル試験中の４の熱電対の温度と時間の関係を示す。図４で、熱電対１は１”、熱電対２は２”、熱電対３は３”、熱電対４は４”として示している。

【図5】比較例のサンプルＡのドロップツーアイドル試験中の４の熱電対の温度と時間の関係を示す。図５で、熱電対１は１”、熱電対２は２”、熱電対３は３”、熱電対４は４”として示している。

【発明を実施するための形態】

【0024】

本発明は触媒スートフィルタに関連している。フィルタは、入口端、出口端、入口端と出口端とに延在する軸方向長さを有する基板、ウォールフロー基板の内壁により画定される複数の通路を有する。；複数の通路は、開放入口端と閉鎖出口端を有する入口通路、閉鎖入口端と開放出口端を有する出口通路を含む。；入口通路の内壁は、入口端から最初の入口被膜端まで延びる最初の入口被膜を有する。これにより、最初の入口被膜長が画定される。ここで、最初の入口被膜長は、基板の軸方向の長さのｘ％であり、ｘは、０＜ｘ＜１００である。；出口通路の内壁は、出口端から最初の出口被膜端まで延びる最初の出口被膜を有する。これにより、最初の出口被膜長が画定される。ここで、最初の出口被膜長は、基板の軸方向の長さの１００−ｘ％である。；最初の入口被膜長は上流帯を画定し、最初の出口被膜長は下流帯を画定する。；最初の入口被膜と最初の出口被膜は、０．５未満の被膜ローディング比でウォールフロー基板に存在する。被膜ローディング比は、最初の入口被膜のローディング（ｇ／インチ³（ｇ／（２．５４ｃｍ）³））：最初の出口被膜ローディング（ｇ／インチ³（ｇ／（２．５４ｃｍ）³））の比として計算される。

【0025】

本発明の好ましい実施の形態では、前記最初の入口被膜は酸化触媒を含む。本発明の更なる好ましい実施の形態では、前記最初の出口被膜は酸化触媒を含む。より好ましく、最初の入口被膜と最初の出口被膜の両方が酸化触媒を含む。

【0026】

本発明では、最初の入口被膜のローディング：最初の出口被膜のローディングの比で計算されるウォッシュコートローディング比は０．５未満である。驚くべきことに、ウォッシュコートローディング比を０．５未満であるように、前記最初の入口被膜及び前記最初の出口被膜を塗布することにより、ＳＭＬは増加し、ドロップツーアイドル再生するために必要な最大温度は減少する。更に、そのようにウォッシュコートローディング比を０．５未満とすることにより、運転中に触媒スートフィルタの活性再生の頻度が低下する。

【0027】

本発明の好ましい実施の形態によれば、最初の入口被膜のローディング：最初の出口被膜のローディングの比として計算されるウォッシュコートローディング比は、０．４９未満、より好ましくは０．４５未満である。より好ましくは、前記ウォッシュコートローディング比は０．０５から０．４９の範囲、より好ましくは０．１から０．４５の範囲である。一層好ましい実施の形態は、前記ウォッシュコートローディング比が０．１５から０．４５、より好ましくは０．１５から０．４０．より好ましくは０．２０から０．４０の範囲にあるものに注意を向けている。特別に好ましくは、ウォッシュコートローディング比は０．２５から０．４０、より好ましくは０．２５から０．３５、より好ましくは０．３０から０．３５、例えば、０．３０、０．３１、０．３２、０．３３、０．３４、０．３５である。

【0028】

本発明で使用されている所定の被膜の“ウォッシュコートローディング”の語は、本発明に一致して使用されるウォールフロー基板にそれぞれウォッシュコートする前及び後の重量測定で決定されるローディングに言及している。この後には、下で詳述する触媒スートフィルタの乾燥及び焼成が続く。

【0029】

本発明の好ましい実施の形態では、入口被膜のローディングは、０．１から１ｇ／インチ³（ｇ／（２．５４ｃｍ）³）である。更により好ましくは、前記ローディングは０．１から０．５ｇ／インチ³（ｇ／（２．５４ｃｍ）³）である。

【0030】

本発明では、最初の入口被膜長は、基板の軸方向長さのｘ％であり、０＜ｘ＜１００であり、最初の出口被膜長は、基板の軸方鋼長さの１００−ｘ％である。結果として、最初の入口被膜長と最初の出口被膜長の和は、基板の軸方向長さに等しくなる。しかしながら、製造技術により最初の入口被膜長と最初の出口被膜長は或る部分（“オーバラップ領域”）を介して重なり合うことは理解される。最初の入口被膜長と最初の出口被膜長の合計が基板の軸方向長さよりも僅かに小さく、結果として最初の入口被膜端と最初の出口被膜端との間にギャップが生じ、所定の内壁上で前記壁部の或る部分（”ギャップ領域“）は最初の入口被膜も最初の出口被膜も被膜されていない。一般に、所定の内壁のそのようなギャップ領域及び／又はオーバラップ領域は、もしあっても基板の軸方向長さの高々１％、好ましくは０．５％、より好ましくは０．１％である。更により好ましくは、本発明の触媒スートフィルタはそのようなギャップ領域を有さない。

【0031】

上で画定したように、最初の入口被膜長は基板の軸方向長さのｘ％、０＜ｘ＜１００であり、最初の出口被膜長は基板の軸方向長さの１００−ｘ％である。一般に、ｘは１から９９の範囲内にあり、好ましくは５から９５、より好ましくは１０から９０、更により好ましくは１５から８５、特別には２０から８０である。本発明の好ましい実施の形態では、触媒スートフィルタはただ一種の入口被膜とただ一種の出口被膜を含む。すなわち、触媒スートフィルタの被膜は、最初の入口被膜と最初の出口被膜から成り、ｘは、好ましくは２５から７５、好ましくは３０から７０、更により好ましくは３５から７５、更に好ましくは４０から６０、更に好ましくは４５から５５の範囲である。特別に、触媒スートフィルタの被膜が最初の入口被膜と最初の出口被膜から成るのであれば、ｘは、４７、４８、４９、５０、５１、５２又は５３の４７から５３の範囲、より好ましくは４８から５２、更に好ましくは４９から５１の範囲である。

【0032】

本発明によれば、最初の入口被膜と最初の出口被膜は、酸化触媒を含んでいる。特許請求の範囲、明細書中で使用されている“酸化触媒”の語は、実施の形態にも関連し、最初の入口被膜に少なくとも一種の酸化触媒が含まれ、出口被膜に少なくとも一種の酸化触媒が含まれる。最初の入口被膜に含まれる少なくとも一種の酸化触媒は、最初の出口被膜に含まれる少なくとも一種の酸化触媒と同じ又は異なる。

【0033】

好ましくは、最初の入口被膜に含まれる酸化触媒は、白金族金属（“ＰＧＭ”）である。本発明の文脈において使用されている“ＰＧＭ”の語は、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）及びプラチナ（Ｐｔ）に関連する。最初の入口被膜に含まれる好ましい酸化触媒は、ＰＧＭ成分である。ここで、ＰＧＭは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ及びこれらの２つ以上の混合物から成る群から選ばれる。更に好ましくは、ＰＧＭは、Ｐｔ、Ｐｄ，及びＰｔとＰｄの混合物から成る群から選ばれる。更により好ましくは、ＰＧＭはＰｄとＰｔの混合物から成る。

【0034】

もし最初の入口被膜のＰＧＭがＰｄとＰｔの混合物を含む、好ましくは成る場合、Ｐｔ：Ｐｄの質量比が関係している限り、特別な制限はない。一般に、最初の入口被膜における質量比は、１０：１から１：１０、好ましくは９：１から１：１以上、より好ましくは８：１から１．１：１、より好ましくは７：１から１．２：１、更に好ましくは６：１から１．３：１、更に好ましくは５：１から１．４：１．更に好ましくは４：１から１．５：１の範囲である。

【0035】

一般に、本発明の触媒スートフィルタの最初の入口被膜は、酸化触媒を５から１００ｇ／ｆｔ³（ｇ／（３０．４８ｃｍ）³）、より好ましくは７から９０ｇ／ｆｔ³（ｇ／（３０．４８ｃｍ）³）、より好ましくは８から８０ｇ／ｆｔ³（ｇ／（３０．４８ｃｍ）³）、より好ましくは９から７０ｇ／ｆｔ³（ｇ／（３０．４８ｃｍ）³）、より好ましくは１０から６０ｇ／ｆｔ³（ｇ／（３０．４８ｃｍ）³）の量だけ含んでいる。最初の入口被膜の酸化触媒が少なくとも一種のＰＧＭ成分である好ましい実施の形態に関し、本発明で使用されている“酸化触媒の量”という語は、最終の触媒スートフィルタ、すなわち後述するように乾燥及び焼成後の触媒スートフィルタでの、少なくとも一種のＰＧＭの量に言及している。

【0036】

好ましくは、最初の出口被膜に含まれる酸化触媒はＰＧＭ成分である。最初の出口被膜に含まれる好ましい酸化触媒はＰＧＭ成分であり、ＰＧＭは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ及びこれらの２つ以上の混合物から成る群から選ばれる。更に好ましくは、ＰＧＭは、Ｐｔ、Ｐｄ及びＰｔとＰｄの混合物から成る群から選ばれる。更により好ましくは、ＰＧＭはＰｄとＰｔの混合物で成る。

【0037】

もし最初の出口被膜のＰＧＭがＰｄとＰｔの混合物を含む、好ましくは成る場合、Ｐｔ：Ｐｄの質量比が関係している限り、特別な制限はない。一般に、最初の出口被膜における質量比は、１０：１から１：１０、好ましくは９：１から１：１以上、より好ましくは８：１から１．１：１、より好ましくは７：１から１．２：１、更に好ましくは６：１から１．３：１、更に好ましくは５：１から１．４：１．更に好ましくは４：１から１．５：１の範囲である。

【0038】

したがって、本発明は、上述したように触媒スートフィルタに関連しており、ここで、最初の入口被膜と最初の出口被膜はプラチナ及びパラジウムから成る酸化触媒を含み、最初の入口被膜におけるプラチナとパラジウムの質量比は、１０：１から１：１０、好ましくは４：１から１．５：１であり、最初の出口被膜におけるプラチナとパラジウムの質量比は、１０：１から１：１０、好ましくは４：１から１．５：１である。

【0039】

一般に、本発明の触媒スートフィルタの最初の出口被膜は、酸化触媒を５から１００ｇ／ｆｔ³（ｇ／（３０．４８ｃｍ）³）、より好ましくは７から９０ｇ／ｆｔ³（ｇ／（３０．４８ｃｍ）³）、より好ましくは８から８０ｇ／ｆｔ³（ｇ／（３０．４８ｃｍ）³）、より好ましくは９から７０ｇ／ｆｔ³（ｇ／（３０．４８ｃｍ）³）、より好ましくは１０から６０ｇ／ｆｔ³（ｇ／（３０．４８ｃｍ）³）の量だけ含んでいる。最初の出口被膜の酸化触媒が少なくとも一種のＰＧＭ成分である好ましい実施の形態に関し、本発明で使用されている“酸化触媒の量”という語は、最終の触媒スートフィルタ、すなわち後述するように乾燥及び焼成後の触媒スートフィルタでの、少なくとも一種のＰＧＭの量に言及している。

【0040】

本発明の最初の好ましい実施の形態によれば、上流ゾーンの酸化触媒、好ましくはＰＧＭの含有量は、下流ゾーンの酸化触媒、好ましくはＰＧＭの含有量よりも少ない。一般に、ＰＧＭ比は、最初の入口被膜に含まれているＰＧＭの総量（ｇ／ｆｔ³（ｇ／（３０．４８ｃｍ）³））を、最初の出口被膜に含まれているＰＧＭの総量（ｇ／ｆｔ³（ｇ／（３０．４８ｃｍ）³））で除したものと画定されるが、１より小さく、好ましくは１：１０から１：２である。ＰＧＭ比は、好ましくは１：９から１：２、より好ましくは１：８から１：３、及びより好ましくは１：７から１：３である。

【0041】

驚くべきことに、最初の出口被膜のＰＧＭ含有量よりも低い最初の入口被膜のＰＧＭ含有量と共に、本発明のウォッシュコートローディングは、ＮＯ₂／ＮＯ_xの比、例えば５０％が、ＳＣＲ触媒に関する触媒スートフィルタ排気において必要な場合、プリ−ＳＣＲ応用として利点がある。この場合、下流ゾーンの高いＰＧＭローディングに比較して、上流ゾーンの低いＰＧＭローディングがガス活性のために必要である。このように、ＰＧＭを触媒スートフィルタの上流ゾーンでセーブすることが可能である。

【0042】

２番目の好ましい実施の形態では、上流ゾーンの酸化触媒、好ましくはＰＧＭの含有量は、下流ゾーンの酸化触媒、好ましくはＰＧＭの含有量よりも高い。一般に、ＰＧＭ比は、最初の入口被膜に含まれているＰＧＭの総量（ｇ／ｆｔ³（ｇ／（３０．４８ｃｍ）³））を、最初の出口被膜に含まれているＰＧＭの総量（ｇ／ｆｔ³（ｇ／（３０．４８ｃｍ）³））で除したものと画定されるが、１より大きく、好ましくは２：１から１０：２である。ＰＧＭ比は、好ましくは２：１から９：１、より好ましくは３：１から８：１、及びより好ましくは３：１から７：１である。

【0043】

驚くべきことに、最初の出口被膜のＰＧＭ含有量よりも高い最初の入口被膜のＰＧＭ含有量と共に、本発明のウォッシュコートローディングは、基板全長に亘って均一なＰＧＭ分布を有する触媒スートフィルタに比較して、高いＨＣ／ＣＯガス変換活性を結果として生じる。このように、この実施の形態は、触媒スートフィルタが高いＨＣ／ＣＯガス変換活性を必要とする場合、例えば、ＣＳＦだけの被膜及び下流ＤＯＣとしての利点を有する。この場合、上流ゾーンでのＰＧＭローディングは、主にガス活性に寄与する。このように、ＰＧＭをＣＳＦ全長に亘って均一なＰＧＭ分布を持つ触媒スートフィルタに比較して、触媒スートフィルタの下流ゾーンでセーブすることが可能である。

【0044】

本発明の特別に好ましい実施の形態では、上流ゾーンの酸化触媒、好ましくはＰＧＭの含有量は、下流ゾーンの酸化触媒、好ましくはＰＧＭの含有量より高い。

【0045】

本発明の好ましい実施の形態では、最初の入口被膜は、少なくとも一種の多孔質支持材料を含む。特別な制限はないが、多孔質支持材料は耐火性の金属酸化物が好ましい。更に好ましくは、最初の入口被膜の多孔質支持材料は、アルミナ、ジルコニア、シリカ、チタニア、セリウム、プラセオジム、ランタン、ネオジム及びサマリウム酸化物等の希土類金属酸化物、シリカ−アルミナ、アルミノケイ酸塩、アルミナ−ジルコニア、アルミナ−クロミア、アルミナ−希土類金属酸化物、チタニア−シリカ、チタニア−ジルコニア、チタニア−アルミナ、及びこれらの２つ以上の混合物から成る群から選ばれる。より好ましくは、少なくとも一種の多孔質支持材料は、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、ＣｅＯ₂、ＳｉＯ₂及びこれらの２つ以上の混合物から成る群から選ばれる。

【0046】

本発明の好ましい実施の形態では、最初の出口被膜は、少なくとも一種の多孔質支持材料を含む。特別な制限はないが、多孔質支持材料は耐火性の金属酸化物が好ましい。更に好ましくは、最初の出口被膜の多孔質支持材料は、アルミナ、ジルコニア、シリカ、チタニア、セリウム、プラセオジム、ランタン、ネオジム及びサマリウム酸化物等の希土類金属酸化物、シリカ−アルミナ、アルミノケイ酸塩、アルミナ−ジルコニア、アルミナ−クロミア、アルミナ−希土類金属酸化物、チタニア−シリカ、チタニア−ジルコニア、チタニア−アルミナ、及びこれらの２つ以上の混合物から成る群から選ばれる。より好ましくは、少なくとも一種の多孔質支持材料は、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、ＣｅＯ₂、ＳｉＯ₂及びこれらの２つ以上の混合物から成る群から選ばれる。

【0047】

したがって、本発明は、上記の触媒スートフィルタに関係している。ここで、最初の入口被膜と最初の出口被膜は、少なくとも一種の多孔質支持材料を含んでおり、最初の入口被膜の少なくとも一種の多孔質支持材料は、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、ＣｅＯ₂、ＳｉＯ₂及びこれらの２つ以上の混合物から成る群から選ばれ、最初の出口被膜の少なくとも一種の多孔質支持材料は、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、ＣｅＯ₂、ＳｉＯ₂及びこれらの２つ以上の混合物から成る群から選ばれる。

【0048】

好ましい実施の形態によれば、最初の入口被膜及び／又は最初の出口被膜の耐火性金属酸化物は、基本的にアルミナ、より好ましくはγアルミナ又はγ又はηアルミナ等の活性化アルミナから成る。好ましくは、活性化アルミナは、DIN 66131 に従うＢＥＴ表面積測定法により測定された６０から３００ｍ²／ｇ、好ましくは９０から２００ｍ²／ｇ、より好ましくは１００から１８０ｍ²／ｇの比表面積を有する。

【0049】

本発明の触媒スートフィルタに有用なウォールフロー基板は、多数の微細な、基板の軸方向に沿って延在する平行なフロー通路を有する。各々の通路は、基板本体の一方の端部で閉鎖され、交互の通路は反対側の端面で閉鎖されている。そのようなモノリシックな運搬路は、断面積１インチ平方((２．５４ｃｍ)²)当たり略４００のフロー通路（または”セル“）を含むことができる。ただし、使用するのはそれよりかなり少ない。例えば、運搬路は１インチ平方当たりのセル数（”ｃｐｓｉ“）として、７から４００、好ましくは１００から４００を有することができる。セルは、矩形、正方形、円形、楕円形、三角形、六角形又は他の多角形の形状の断面を有することが可能である。

【0050】

好ましいウォールフロー基板は、菫青石、αアルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニア、ムライト、リシア輝石、アルミナシリカマグネシア又はケイ酸ジルコニウム等のセラミック等の材料、又はステンレス鋼等の耐火性金属から成なる。好ましいウォールフロー基板は、菫青石及び炭化ケイ素から形成される。そのような金属は、排気流の処置で遭遇する環境、特に高温に耐え得る。セラミックウォールフロー基板は、一般に、略４０から７０の気孔率を持つ材料から形成される。明細書で使用している“気孔率”という語は、DIN 66133 に従う水銀気孔率測定法により測定されるものと理解される。

【0051】

本発明によれば、ウォールフロー基板は、３８から７５、より好ましくは５５から７０の範囲の気孔率を有するのが好ましい。

【0052】

例えば、幾つかの設定では、ウォールフロー基板は６０の気孔率と略１５−２５の平均孔径を持ち、十分な排気フローを提供する。他の特定の実施の形態では、例えば、１００ｃｐｓｉで１７ミル壁部（１ミルは０．０２５４ｍｍに相当する）のウォールフロー基板、及び３００ｃｓｐｉで１２−１４ミルのウォールフロー基板を使用する設定である。

【0053】

本発明の触媒スートフィルタの基板の軸方向長さに関しては何の制限もない。基板の軸方向長さは、本発明の触媒スートフィルタの使用目的に主に依存する。使用する触媒スートフィルタの一般的な基板の軸方向長さは、例えば、自動車分野で４から１０、好ましくは６から８インチ（１インチ＝２．５４ｃｍ）である。

【0054】

ウォールフロー基板にある本発明の被膜の各々は、上述した少なくとも一種の多孔質支持材料を含むそれぞれのウォッシュコート組成物から形成される。結合剤や安定剤等の他の添加剤は、ウォッシュコート組成物に含めることができる。そのような安定剤は、最初の入口被膜又は最初の出口被膜、又は後述するように更なる出口被膜に含めることができる。United States Patent No. 4,727,052 に開示されているように、活性化アルミナのような多孔質支持材料は、熱的に安定であり、昇温時にγからαへの望ましくない相変換を遅らせる。安定剤は、マグネシウム、バリウム、カルシウム、及びストロンチウムから成る群、好ましくはストロンチウム及びバリウムから成る群から選ばれた少なくとも一種のアルカリ土類金属組成物から選ぶことができる。安定剤は、略０．０１ｇ／ｉｎ³（ｇ／２．５４ｃｍ）³）から０．１５ｇ／ｉｎ³（ｇ／（２．５４ｃｍ）³）被膜に加えられる。

【0055】

所定の被膜は、内壁の表面に配置される。更に、所定の被膜は、内壁の表面に既に塗布されている他の被膜に、又は他の被膜に既に塗布されている被膜に配置されると考えられる。２つ以上の被膜、特に２つ以上の出口被膜を有する本発明の実施の形態は、以下で詳述する。更に、所定の被膜は、部分的に多孔質の内壁又はそれが塗布される被膜を透過することができる。

【0056】

所定のウォッシュコートは、考えられる方法で被膜として塗布することができる。例えば、ウォールフロー基板内部壁にウォッシュコートを吹きかけることによりウォッシュコートを塗布することが考えられる。本発明によれば、ディップコーティングによりウォールフロー基板の内壁に所定のウォッシュコートを塗布するのが好ましい。

【0057】

特別には、もしＰＧＭを酸化触媒として使用する場合、ウォールフロー基板の内壁に塗布すべきウォッシュコート組成物は、適切な多孔質支持材料、好ましくは前述した適切な耐火性金属酸化物に、適切なＰＧＭ成分前駆体を分散させることにより準備される。更に好ましくは、水溶性の又は水分散性のＰＧＭ成分前駆体を適切な多孔質支持基板、好ましくは適切な耐火性金属酸化物に含浸させる。そして、続いて乾燥及び固着工程が行われる。適切なＰＧＭ成分前駆体は、例えば、カリウム塩化白金、アンモニウム白金チオシアン酸、アミン可溶化水酸化白金、塩化白金酸、硝酸パラジウム、塩化ロジウム、硝酸ロジウム、ヘキサミン塩化ロジウム等である。他の適切なＰＧＭ成分前駆体は、当業者に自明である。含浸された支持材料は、好ましくはＰＧＭ成分がそれらの上に固着されて乾燥される。一般に、乾燥温度は、６０から２５０℃、好ましくは９０から２１０℃、更に好ましくは１００から１５０℃の範囲である。乾燥は、窒素又は空気の適切な雰囲気で行うことが可能である。乾燥後、ＰＧＭ成分は支持材料に適切な焼成及び／又は酢酸処理等の適切な他の方法により固着される。どの方法でも結果としてＰＧＭ成分が非水溶性の形になることが適切である。一般に、焼成温度は２５０から８００℃、好ましくは３５０から７００℃、より好ましくは４００から６００℃の範囲である。焼成は、窒素又は空気の適切な雰囲気で行うことが可能である。例えば、焼成により、触媒的に活性成分のＰＧＭ又はその酸化物が得られる。本発明の明細書で使用される最終触媒スートフィルタに存在する“ＰＧＭ成分”の語は、触媒的に活性成分ＰＧＭ、又はそれらの酸化物、又は成分ＰＧＭとそれらの酸化物の混合物に関連する。

【0058】

したがって、本発明は、上述したような触媒スートフィルタの製造方法に関連し、工程は、
（ｉ）好ましくは DIN 66133 に従う水銀測定法により測定した３８から７５の範囲の気孔率を有し、入口端、出口端、入口端と出口端の間に延在する基板軸方向長さ、及びウォールフロー基板の内壁で画定される多数の通路を有するウォールフロー基板を準備する工程；
（ｉｉ）入口通路の内壁に、最初の入口被膜を入口端から最初の入口被膜端まで延在するように塗布する工程。ここで、最初の入口被膜長は、基板の軸方向長さのｘ％で画定される。０＜ｘ＜１００である。最初の入口被膜のローディングは、好ましくは０．１から１ｇ／ｉｎｃｈ³（ｇ／（２．５４ｃｍ）³）の範囲の予め決められた値に調整される。
（ｉｉｉ）（ｉｉ）の工程前、又は同時若しくは後に、最初の出口被膜を出口端から最初の出口被膜端まで延在するように塗布する工程。ここで、最初の出口被膜長は、基板の軸方向長さの１−ｘ％で画定される。最初の出口被膜のローディングは、最初の入口被膜のローディング（ｇ／ｉｎｃｈ³（ｇ／（２．５４ｃｍ）³））：最初の出口被膜のローディング（ｇ／ｉｎｃｈ³（ｇ／（２．５４ｃｍ）³））の比として計算される被膜ローディング比が０．５より小さく、好ましくは０．１０から０．４５、更に好ましくは０．２０から０．４０、更に好ましくは０．３０から０．３５の範囲になるように調整される。

【0059】

本発明の好ましい実施の形態では、最初の入口被膜は酸化触媒を含む。更に好ましい実施の形態では、最初の出口被膜は酸化被膜を含む。より好ましくは、最初の入口被膜と最初の出口被膜の両方が酸化触媒を含む。

【0060】

本発明の実施の形態によれば、触媒スートフィルタは、最初の入口被膜、最初の出口被膜、及び付加的に少なくとも一種の更なる出口被膜を含む。一般に、本発明の触媒スートフィルタは、付加的にｋ個の更なる出口被膜を含む。ここで、ｋは整数でありｋ≧１である。本発明の触媒スートフィルタは、９まで、より好ましくは７まで、より好ましくは５まで、より好ましくは３までの付加的な出口被膜を含む。例えば、１、２又は３の付加的な出口被膜である。

【0061】

もっとも好ましくは、本発明の触媒スートフィルタの（J+１）番目の出口被膜は、J番目の出口被膜の上に位置している。例として、もし触媒スートフィルタが３の付加的な出口被膜を含んでいる場合、２番目の出口被膜、すなわち最初の付加的な出口被膜（ここで、ｊ＝１）は、最初の出口被膜の上に位置している。３番目の出口被膜、すなわち２番目の付加的な出口被膜（ここで、Ｊ＝２）は、２番目の出口被膜の上に位置している。そして、４番目の出口被膜、すなわち３番目の付加的な出口被膜（ここで、ｊ＝３）は、３番目の出口被膜の上に位置している。

【0062】

一般に、所定の付加的な出口被膜は、触媒スートフィルタの（全体）の出口端から、この出口被膜のそれぞれの端部に延在する。したがって、この出口被膜の長さが画定される。一般的に言えば、本発明の触媒スートフィルタの（J+１）番目の出口被膜は、出口端から（J+１）番目の出口被膜端まで延在する。それによって、（J+１）番目の出口被膜の長さが画定される。

【0063】

一般に、所定の出口被膜の出口被膜長は、前記出口被膜が位置する出口被膜の長さよりの小さいか又は等しいと考えられる。例えば、もし触媒スートフィルタが３の付加的な出口被膜（ここで、ｊ＝１）を含む場合、２番目の出口被膜、すなわち最初の付加的な出口被膜が最初の出口被膜の上に位置しており、２番目の出口被膜の長さは、最初の出口被膜の長さより小さいか又は等しい。３番目の出口被膜、すなわち２番目の付加的な出口被膜（ここで、ｊ＝２）は２番目の出口被膜の上に位置しており、３番目の出口被膜の長さは、２番目の出口被膜の長さより小さいか又は等しい。４番目の出口被膜、すなわち３番目の付加的な出口被膜（ここで、ｊ＝２）は３番目の出口被膜の上に位置しており、４番目の出口被膜の長さは、３番目の出口被膜の長さより小さいか又は等しい。一般的に言えば、（J+１）番目の出口被膜の長さは、J番目の出口被膜の長さのｙ_j+1％であり、０＜ｙ_j+1≦１００である。

【0064】

したがって、本発明は上述した触媒スートフィルタに係り、触媒スートフィルタは付加的なｋ個の更なる出口被膜を有する。ここで、（J+１）番目の出口被膜はJ番目の出口被膜の上に位置し、前記（J+１）番目の出口被膜は出口端から（J+１）番目の出口被膜端まで延在し、これにより（J+１）番目の出口被膜の長さが画定される。（J+１）番目の出口被膜の長さはJ番目の出口被膜の長さのｙ_j+1％であって、０＜ｙ_j+1≦１００である。；ここで、ｋは整数であって、ｋ≧１であり、好ましくは１から４、より好ましくは１から３の範囲内にある。；ここで、ｊは製数であって１≦ｊ≦ｋである。

【0065】

上述したように、所定の出口被膜の長さは、前記出口被膜の位置している出口被膜の長さよりも小さいか又は等しい。一般的に言えば、（J+１）番目の出口被膜の長さは、J番目の出口被膜の長さのｙ_j+1％であり、０＜ｙ_j+1≦１００である。本発明の好ましい実施の形態によれば、所定の出口被膜の長さは、前記所定の出口被膜が位置している出口被膜の長さよりも小さい。このように、好ましくは０＜ｙ_j+1＜１００である。更により好ましくは、出口被膜は、やや定期的な“階段状”の構造を形成する。ここで、最初の出口被膜の長さに依存して、付加的な出口被膜の所定の長さは特定の長さを有する。すなわち、（J+１）番目の出口被膜の長さは、最初の出口被膜の長さの１００・（１−ｊ/（ｋ+１））％である。

【0066】

一般に、前述したように、最初の入口被膜の長さは、基板の軸方向長さのｘ％であって、０＜ｘ＜１００である。本発明の触媒スートフィルタの場合、少なくとも一種の付加的な出口被膜、すなわち、総合で少なくとも２の出口被膜を含み、最初の入口被膜の長さは、互いに出口被膜が階段状構造、互いの階段のステップは基本的に同じ長さの定期的な階段状パターンを形成するように選択される。したがって、本発明の好ましい実施の形態では、ｘは１００/（ｋ+２）である。

【0067】

もし本発明の触媒スートフィルタが１つ以上の付加的な出口被膜を含む場合、所定の出口被膜は、他の出口被膜の一つ又は全部と同じ化学組成を有する。全ての出口被膜が異なる化学組成を有しても良い。

【0068】

少なくとも一つ、好ましくは更なるｋ個の出口被膜のそれぞれが、酸化触媒を含むことが望ましい。更なる出口被膜に含まれる酸化触媒は、少なくとも一種の白金族金属（ＰＧＭ）を含むことが望ましい。更に好ましくは、更なる出口被膜に含まれる酸化触媒は、プラチナ、パラジウム、ロジウム、イリジウム、及びこれらの２つ以上の混合物から成る群から選ばれる。各々の出口被膜は、同一の又は異なる酸化触媒を含む。更に好ましくは、少なくとも一つ、好ましくは更なるｋ個の出口被膜の各々がプラチナとパラジウムの混合物から成る。

【0069】

本発明の触媒スートフィルタが２つ以上の出口被膜を含む場合、総合の出口被膜、すなわち総合でｋ+１の出口被膜は、５から１００ｇ／ｆｔ³、より好ましくは７から９０ｇ／ｆｔ³、より好ましくは８から８０ｇ／ｆｔ³、より好ましくは９から７０ｇ／ｆｔ³、好ましくは１０から６０ｇ／ｆｔ³（ｇ／（３０．４８ｃｍ）³）の量の酸化触媒を含む。好ましい実施の形態に関し、出口被膜の酸化触媒は少なくとも一種のＰＧＭ組成であり、本発明の明細書等で使用されている”酸化触媒の量“の語は、最終の触媒スートフィルタで、すなわち乾燥及び焼成後の触媒スートフィルタでの少なくとも一種のＰＧＭの質量に言及している。

【0070】

更に、本発明の触媒スートフィルタが２つ以上の出口被膜を有する場合、ＰＧＭの比、最初の入口被膜の含まれるＰＧＭの量（ｇ／（３０．４８ｃｍ）³）をｋ+１の出口被膜に含まれる総合のＰＧＭの量（ｇ／（３０．４８ｃｍ）³）で除したものと画定されるＰＧＭの比は、１：１０から１：２が好ましい。ＰＧＭの比は好ましくは１：９から１：２、より好ましくは１：８から１：３、より好ましくは１：７から１：３、好ましくは１：７から１：３の範囲である。

【0071】

他の実施の形態によれば、本発明の触媒スートフィルタが２以上の出口被膜を有する場合、ＰＧＭの比、最初の入口被膜の含まれるＰＧＭの量（ｇ／（３０．４８ｃｍ）³）をｋ+１の出口被膜に含まれる総合のＰＧＭの量（ｇ／（３０．４８ｃｍ）³）で除したものと画定されるＰＧＭの比は、２：１から１０：１が好ましい。ＰＧＭの比は好ましくは２：１から９：１、より好ましくは３：１から８：１、より好ましくは３：１から７：１の範囲である。

【0072】

上述したように、本発明の触媒スートフィルタが酸化触媒を含む場合、最初の入口被膜及び各々の出口被膜はパラジウムとプラチナの混合物から成るのが最も好ましい。最初の出口被膜におけるＰｔ：Ｐｄの質量比は、前述したように、１０：１から１：１０、好ましくは９：１から１：１以上、より好ましくは８：１から１．１：１、より好ましくは７：１から１．２：１、より好ましくは６：１から１．３：１、より好ましくは５：１から１．４：１、より好ましくは４：１から１．５：１の範囲である。更に、ｋ+１の出口被膜におけるプラチナ：パラジウムの質量比は、１０：１から１：１０、好ましくは９：１から１：１以上、より好ましくは８：１から１．１：１、より好ましくは７：１から１．２：１、より好ましくは７：１から１．２：１、より好ましくは６：１から１．３：１、より好ましくは５：１から１．４：１、より好ましくは４：１から１．５：１の範囲である。

【0073】

したがって、本発明は上述したように触媒スートフィルタに係り、最初の入口被膜とｋ＋１の出口被膜はプラチナとパラジウムから成る酸化触媒を含み、最初の入口被膜でのプラチナ：パラジウムの質量比は、１０：１から１：１０、好ましくは４：１から１．５：１の範囲であり、ｋ+１の出口被膜でのプラチナ：パラジウムの質量比は、１０：１から１：１０、好ましくは４：１から１．５：１の範囲である。

【0074】

ｋ+１の出口被膜において、プラチナのみ、又はパラジウムのみ含有することは可能である。

【0075】

本発明の好ましい実施の形態によれば、更なる出口被膜の少なくとも一つ、好ましくは更なる出口被膜の各々が、少なくとも一種の多孔質支持材料を含む。もし所定の更なる出口被膜が少なくとも一種の多孔質材料を有する場合、他の出口被膜と比較して同一の又は異なる多孔質材料を含んでも良い。より好ましくは全ての出口被膜が少なくとも一種の多孔質材料を含む。特に制限はないが、更なる出口被膜に含まれる少なくとも一種の多孔質材料は、耐火性の金属酸化物であることが好ましい。より好ましくは、少なくとも一種の更なる出口被膜、好ましくは更なる出口被膜の各々の多孔質支持材料は、アルミナ、ジルコニア、シリカ、チタニア、セリウム、プラセオジム、ランタン、ネオジム及びサマリウム酸化物等の希土類金属酸化物、シリカ−アルミナ、アルミノケイ酸塩、アルミナ−ジルコニア、アルミナ−クロミア、アルミナ−希土類金属酸化物、チタニア−シリカ、チタニア−ジルコニア、チタニア−アルミナ、及びこれらの２つ以上の混合物から成る群から選ばれる。より好ましくは、少なくとも一種の多孔質支持材料は、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、ＣｅＯ₂、ＳｉＯ₂及びこれらの２つ以上の混合物から成る群から選ばれる。

【0076】

したがって、本発明は上述した触媒スートフィルタに係り、ｋ個の更なる出口被膜の少なくとも一つ、好ましくは各々が少なくとも一種の多孔質支持材料を含み、ｋ個の更なる出口被膜の少なくとも一つ、好ましくは各々の少なくとも一種の多孔質材料は、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、ＣｅＯ₂、ＳｉＯ₂及びこれらの２つ以上の混合物から成る群から選ばれる。

【0077】

したがって、本発明は上述した触媒スートフィルタに係り、最初の入口被膜及び出口被膜は、少なくとも一種の多孔質支持材料を含み、最初の入口被膜の少なくとも一種の多孔質支持材料は、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、ＣｅＯ₂、ＳｉＯ₂及びこれらの２つ以上の混合物から成る群から選ばれ、出口被膜の少なくとも一種の多孔質支持材料は、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、ＣｅＯ₂、ＳｉＯ₂及びこれらの２つ以上の混合物から成る群から選ばれる。

【0078】

好ましい実施の形態によれば、最初の入口被膜及び／又は最初の出口被膜の耐火性金属酸化物は、基本的にアルミナ、より好ましくはγアルミナ又はγ又はηアルミナ等の活性化アルミナから成る。好ましくは、活性化アルミナは、DIN 66131 に従うＢＥＴ表面積測定法により測定された６０から３００ｍ²／ｇ、好ましくは９０から２００ｍ²／ｇ、より好ましくは１００から１８０ｍ²／ｇの比表面積を有する。

【0079】

本発明の更により好ましい実施の形態によれば、出口被膜の各々は、同一の化学組成を有する。すなわち、本発明の触媒スートフィルタの準備工程において、ウォールフロー基板にｋ+１の出口被膜を被膜することは、一種の特定のウォッシュコート組成を用いて行われる。更に、好ましくは、全ての被膜、すなわち最初の入口被膜及び全ての出口被膜は同一の化学組成を有する。

【0080】

本発明の触媒スートフィルタが一つ以上の更なる出口被膜、すなわち少なくとも２つの出口被膜を有する場合、最初の入口被膜と出口被膜は、ウォールフロー基板上に、０．５未満の被膜ローディング比で存在する。ここで、被膜ローディング比は、最初の入口被膜のローディング（ｇ／ｉｎｃｈ³（ｇ／（２．５４ｃｍ）³））：全ての出口被膜の総合のローディング（ｇ／ｉｎｃｈ³（ｇ／（２．５４ｃｍ）³））の比として計算される。

【0081】

２つ以上の出口被膜を含む本発明の触媒スートフィルタの製造方法に限り、基本的に同一の方法が実行される。最初の入口被膜のみを含む触媒スートフィルタに関して前述した通りである。しかしながら、工程（ｉｉｉ）の後に、少なくとも一種の更なる出口被膜は、最初の出口被膜に塗布される。最初の入口被膜を塗布した後、付加的に乾燥及び／又は焼成の後、２番目の出口被膜が最初の出口被膜に塗布される。もし３番目の出口被膜を塗布するなら、付加的に最初と２番目の出口被膜を含むフィルタの乾燥及び／又は焼成の後に、３番目の出口被膜を２番目の出口被膜に塗布することが望ましい。したがって、本発明は、上述した製造方法に係り、前記方法は更に、以下の工程を含む。
（ｉｖ）工程（ｉｉｉ）の後に、ｋ個の更なる出口被膜を塗布する。ここで、（J+１）番目の出口被膜はJ番目の出口被膜の上に位置し、前記（J+１）番目の出口被膜は出口端から（J+１）番目の出口被膜端まで延在し、これにより（J+１）番目の出口被膜の長さが画定される。（J+１）番目の出口被膜の長さはJ番目の出口被膜の長さのｙ_j+1％であって、０＜ｙ_j+1≦１００である。ここで、ｋは整数であって、ｋ≧１であり、好ましくは１から４、より好ましくは１から３の範囲内にある。；ここで、ｊは製数であって１≦ｊ≦ｋである。

【0082】

より好ましくは、（J+１）番目の出口被膜は、J番目の出口被膜に、（J+１）番目の出口被膜の長さが最初の出口被膜の長さの１００・（１−ｊ/（ｋ+１））％となるように塗布される。

【0083】

ｋ個の更なる出口被膜の一般的な及び好ましい塗布方法に関する限り、最初の出口被膜に関して上述したように、一般的及び好ましい方法について言及することができる。個々の出口被膜の塗布の間に又は後に、乾燥及び／又は焼成工程中に塗布する一般的な及び好ましい条件に関する限り、最初の出口被膜の乾燥及び／又は焼成に関して前述した一般的な及び／又は好ましい条件について言及することができる。

【0084】

本発明の触媒スートフィルタは、統合された排気処理システムで使用することができる。特に、ディーゼル排気放出の処理のための一つ以上の付加的な部品を含む排気導管において使用することができる。例えば、ディーゼルエンジンと好ましく流体連通するそのような排気導管は、本発明の触媒スートフィルタを含む。また、更に、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）及び／又は選択接触還元（ＳＣＤ）触媒及び／又はＮＯｘ吸蔵及び還元（ＮＳＲ）触媒を含む。最も好ましくは、ＤＯＣ及び／又はＳＣＲ及び/又はＮＳＲは触媒スートフィルタと流体連通している。ディーゼル酸化触媒は、触媒スートフィルタ及び／又は選択接触還元触媒成分から上流又は下流に配置することができる。より好ましくは、本発明の触媒スートフィルタは、ＤＯＣから下流に配置される。更により好ましくは、本発明の触媒スートフィルタはＳＣＲの上流又は下流に配置される。

【0085】

したがって、本発明は、ディーゼルエンジン排気流の処理システムに係り、このシステムは、排気マニホールドを介してディーゼルエンジンと流体連通している排気導管；前述した触媒スートフィルタ；及び触媒スートフィルタと流体連通した一つ以上の次のもの：ディ−ゼル酸化触媒（ＤＯＣ）；選択接触還元（ＳＣＲ）触媒；ＮＯｘ吸蔵及び還元（ＮＳＲ）触媒を含む。

【0086】

排気導管で使用される適切なＳＣＲは、一般に、低い排気温度に関連する低負荷の条件下でも十分なＮＯｘレベルが処理できるように、６００℃未満の温度でディーゼル排気に含まれるＮＯｘ成分の還元を効果的に促進させる。適切なＳＣＲは、システムに添加される適切な還元剤に量に依存して、少なくともＮＯｘの５０％をＮ₂に変換させることができる。ＳＣＲの他の望ましい属性は、ＮＨ₃を大気に放出しないように、Ｏ₂と過剰のＮＨ₃と反応させＮ₂とＨ₂Ｏを生成する反応を促進させ得る可能性を有する。排気導管で使用される有用なＳＣＲ触媒組成物は、６５０℃以上の耐熱性を有さねばならない。そのような高温は、上流触媒スートフィルタの再生中に遭遇し得る。適切なＳＣＲは、例えば、US 4,961,917 及び US 5,516,497 に記載されている。適切なＳＣＲは、ゼオライト中に存在する鉄及び銅の助触媒の双方又は一つを含んでいる。その量は、助触媒とゼオライトを足した総質量の略０．１から３０質量％、好ましくは略１から５質量％である。ＮＯｘをＮＨ₃により還元しＮ₂を生成促進する能力に加えて、開示されているＳＣＲは、特に高い助触媒濃度を有するこれらの組成物に関して、過剰のＮＨ₃とＯ₂との酸化を促進することが可能である。

【0087】

本発明の排気ガス処理システムは、ＮＯｘ吸蔵（及び付加的に還元）物を更に含んでも良い。ＮＯｘ吸蔵（及び付加的に還元）物は、触媒スートフィルタの下流に好ましく位置する。

【0088】

更に、本発明はディーゼルエンジン排気流の処理の方法に係り、排気流はスート粒子を含み、前記方法は、排気流を上述した触媒スートフィルタに接触させ、付加的にその後、排気流を、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）を通すようにする。前記ＤＯＣは、好ましくは、フロースルー基板又はウォールフロー基板である。この方法は、付加的にＤＯＣ又は触媒スートフィルタからの結果として生じる排気流を、選択接触還元（ＳＣＲ）触媒を通すようにすることを含む。

【0089】

以下に、本発明の実施例を示す。

【0090】

（実施例）
１．触媒準備工程
１．１ 入口／出口のウォッシュコートローディング比が０．３である帯状触媒スートフィルタ（サンプルＡ、本発明の実施形態）

【0091】

入口被膜用に、γアルミナ０．３ｇ／ｉｎ³が１０ｇ／ｆｔ³の最終の乾燥Ｐｄを与える硝酸パラジウム水溶液に含浸された。続いて、アミン安定化Ｐｔ複合体としての白金を有する白金水溶液に含浸され、２０ｇ／ｆｔ³の乾燥Ｐｔ成分が供給された。得られた粉末は水中に分散された。続いて、得られた懸濁液が菫青石フィルタ基板（長さ：６インチ＝１５．２４ｃｍ；直径：５．６６インチ＝１４．３８ｃｍ）の入口側からフィルタ全長の５０％までの被膜に使用された。１１０℃の空気で乾燥と空気中４５０℃で焼成した後、フィルタ基板の入口５０％のウォッシュコートの量は、略０．３２ｇ／ｉｎ³であった。

【0092】

出口被膜用に、γアルミナ１．０ｇ／ｉｎ³が５ｇ／ｆｔ³の最終の乾燥Ｐｄを与える硝酸パラジウム水溶液に含浸された。続いて、アミン安定化Ｐｔ複合体としての白金を有する白金水溶液に含浸され、１０ｇ／ｆｔ³の乾燥Ｐｔ成分が供給された。得られた粉末は水中に分散された。続いて、得られた懸濁液が菫青石フィルタ基板の出口側からフィルタ全長の５０％までの被膜に使用された。１１０℃の空気で乾燥と空気中４５０℃で焼成した後、フィルタ基板の出口５０％のウォッシュコートの量は、略１．０１ｇ／ｉｎ³であった。

【0093】

したがって、被膜ローディング比は略０．３２であった。

【0094】

１．２ 入口／出口のウォッシュコートローディング比が均一である帯状触媒スートフィルタ（サンプルＢ、比較例）

【0095】

入口被膜用に、γアルミナ０．３ｇ／ｉｎ³が１０ｇ／ｆｔ³の最終の乾燥Ｐｄを与える硝酸パラジウム水溶液に含浸された。続いて、アミン安定化Ｐｔ複合体としての白金を有する白金水溶液に含浸され、２０ｇ／ｆｔ³の乾燥Ｐｔ成分が供給された。得られた粉末は水中に分散された。続いて、得られた懸濁液が菫青石フィルタ基板（１．１と同一の基板）の入口側からフィルタ全長の５０％までの被膜に使用された。１１０℃の空気で乾燥と空気中４５０℃で焼成した後、フィルタ基板の入口５０％のウォッシュコートの量は、略０．３２ｇ／ｉｎ³であった。

【0096】

出口被膜用に、γアルミナ０．３ｇ／ｉｎ³が５ｇ／ｆｔ³の最終の乾燥Ｐｄを与える硝酸パラジウム水溶液に含浸された。続いて、アミン安定化Ｐｔ複合体としての白金を有する白金水溶液に含浸され、１０ｇ／ｆｔ³の乾燥Ｐｔ成分が供給された。得られた粉末は水中に分散された。続いて、得られた懸濁液が菫青石フィルタ基板の出口側からフィルタ全長の５０％までの被膜に使用された。１１０℃の空気で乾燥と空気中４５０℃で焼成した後、フィルタ基板の出口５０％のウォッシュコートの量は、略０．３２ｇ／ｉｎ³であった。

【0097】

したがって。被膜ローディング比は略１．０であった。

【0098】

２．現状の触媒技術と本発明の技術の比較（ドロップツーアイドル再生試験による最大スート負荷の試験）

【0099】

２．１ サンプルＡ（本発明）
入口／出口被膜のウォッシュコートローディング比が０．３２の帯状触媒スートフィルタ
−入口被膜：２０ｇ／ｆｔ³Ｐｔ、１０ｇ／ｆｔ³Ｐｄ、０．３ｇ／ｉｎ³γアルミナ
−出口被膜：１０ｇ／ｆｔ³Ｐｔ、５ｇ／ｆｔ³Ｐｄ、１．０ｇ／ｉｎ³γアルミナ

【0100】

２．２ サンプルＢ（比較例）
入口／出口被膜のウォッシュコートローディング比が略１（均一ウォッシュコートローディング）の帯状触媒スートフィルタ
−入口被膜：２０ｇ／ｆｔ³Ｐｔ、１０ｇ／ｆｔ³Ｐｄ、０．３ｇ／ｉｎ³γアルミナ
−出口被膜：１０ｇ／ｆｔ³Ｐｔ、５ｇ／ｆｔ³Ｐｄ、０．３ｇ／ｉｎ³γアルミナ

【0101】

３．試験方法（ＳＭＬのドロップツーアイドル試験）
サンプルＡとＢは、ドロップツーアイドル再生試験における最大温度が測定された。ドロップツーアイドル再生中に最大温度と勾配が低いほど、フィルタの最大スートローディングが高い。テストの前にサンプルは、２Ｌエンジン変位を有する４シリンダーのライトデューティディーゼルエンジンの排気流で、ローシティモード運転を経由して５．５ｇ／ｌ（ｌ基板当たり＝５．５ｇ）のスートがローディングされた。

【0102】

ドロップツーアイドル再生試験を行うために、各々のサンプルは、２Ｌ変位を有する４シリンダーのライトデューティーゼルエンジンからの排気ラインの下流に配置された。触媒スートフィルタの前面の温度は、６２０℃に上昇した。触媒スートフィルタの最初の熱電対（図３の１、ＣＳＦ入口側からの距離：１インチ＝２．５４ｃｍ）の温度がスート再生により６５０℃に到達すると、エンジンはアイドルモードに切り替えられる。最も高い温度及び温度勾配は、ＣＳＦの後ろの部分で起こった。

【0103】

ドロップツーアイドル再生に関し、サンプルＡとＢにおける熱電対１から４の位置について図３に示す。ドロップツーアイドル試験中の、サンプルＡとＢの４の熱電対に関し、温度と時間の曲線をそれぞれ図４と図５に示す。サンプルＡは、サンプルＢに比較して重要な低い最大温度を示している。温度が低いゆえに、サンプルＡは、より高いスートマスリミット、最大のスートマスリミットとなっている。触媒スートフィルタサンプルＡとＢの熱電対の最大温度は、下記の表１に示すと通りである。触媒スートフィルタ入口から後方位置、熱電対４”での最大温度は、入口／出口被膜のウォッシュコートローディング比が０．３２の帯状スートフィルタでは略１４０℃低い。

【0104】

【表1】

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】