JP2001132432A - Exhaust gas purifying method, and exhaust gas purifying device - Google Patents

Exhaust gas purifying method, and exhaust gas purifying device

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JP2001132432A
JP2001132432A JP31426999A JP31426999A JP2001132432A JP 2001132432 A JP2001132432 A JP 2001132432A JP 31426999 A JP31426999 A JP 31426999A JP 31426999 A JP31426999 A JP 31426999A JP 2001132432 A JP2001132432 A JP 2001132432A
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JP
Japan
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exhaust gas
nox
catalyst
ammonia
oxygen concentration
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JP31426999A
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Japanese (ja)
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Hidehiro Iizuka
秀宏 飯塚
Kojiro Okude
幸二郎 奥出
Masahito Kanae
雅人 金枝
Kousei Nagayama
更成 永山
Hisao Yamashita
寿生 山下
Osamu Kuroda
黒田  修
Yuichi Kitahara
雄一 北原
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and device for purifying exhaust gas at high efficiency. SOLUTION: In this method and device for purifying exhaust gas from an internal combustion engine, a cylinder which is actuated in a stoichiometric air-fuel ratio or fuel rich condition, and a cylinder in which the stoichiometric air-fuel ratio or fuel rich condition and lean burn are alternately conducted are provided, thereby NOx in lean burn exhaust gas is eliminated by ammonia denitration and NOx arresting.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関から排出
されるガスを浄化する方法及び装置に係わり、特にリー
ンバーン排ガスを浄化するのに好適な排ガス浄化方法及
び浄化装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for purifying gas discharged from an internal combustion engine, and more particularly to an exhaust gas purifying method and apparatus suitable for purifying lean burn exhaust gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、自動車を含む種々の内燃機関に
は、有害物質排出量の一層の低減と、燃料消費量の削減
が求められている。そのような背景の中で、理論空燃比
または燃料リッチ状態で動作させる少なくとも1以上の
気筒と、希薄燃焼を行わせる他の気筒を備えた内燃機関
で、理論空燃比または燃料リッチ状態で動作させる少な
くとも1以上の気筒からの排ガスからアンモニアを生成
し、該アンモニアと希薄燃焼排ガス中のNOxとをアン
モニア脱硝触媒に接触させてNOxを除去する方法が特
開平8―4522号公報に記載されている。
2. Description of the Related Art In recent years, various internal combustion engines including automobiles have been required to further reduce harmful substance emissions and fuel consumption. In such a background, an internal combustion engine having at least one or more cylinders operating in a stoichiometric air-fuel ratio or a fuel-rich state and another cylinder performing lean combustion is operated in a stoichiometric air-fuel ratio or a fuel-rich state. JP-A-8-4522 describes a method of removing ammonia by generating ammonia from exhaust gas from at least one or more cylinders and bringing the ammonia and NOx in lean combustion exhaust gas into contact with an ammonia denitration catalyst. .

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、リーン排ガ
ス中のNOxをアンモニアで脱硝する方法において、リ
ーンでのNOx浄化性能を高めることにある。また、リ
ーンでNOxを浄化できる温度領域を広くすることにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to enhance the lean NOx purification performance in a method for denitrifying NOx in lean exhaust gas with ammonia. Another object of the present invention is to widen a temperature range in which NOx can be purified lean.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題を解
決するため、NOx浄化触媒とアンモニア脱硝触媒を組
み合わせ、かつ該組み合わせによる生じる問題点を克服
することで、広い温度領域において長時間のリーン運転
を可能とすることを目的とした。 本発明者の要旨を以
下に記す。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention combines a NOx purifying catalyst and an ammonia denitration catalyst, and overcomes the problems caused by the combination. The purpose was to enable lean operation. The gist of the present inventors is described below.

【0005】[1]内燃機関の排ガス流路にアンモニア脱
硝触媒とリーンNOx捕捉触媒を設ける。そして、空燃
比がリーンの排ガスにアンモニアを含有させてアンモニ
ア脱硝触媒とリーンNOx捕捉触媒に順次に流入させ
る。
[1] An ammonia denitration catalyst and a lean NOx trapping catalyst are provided in an exhaust gas passage of an internal combustion engine. Then, the exhaust gas having a lean air-fuel ratio contains ammonia, and the ammonia is sequentially flown into the ammonia denitration catalyst and the lean NOx trapping catalyst.

【0006】このようにすることによって、アンモニア
脱硝触媒で除去しきれないNOxをリーンNOx捕捉触
媒で除去することができる。
[0006] In this manner, NOx that cannot be completely removed by the ammonia denitration catalyst can be removed by the lean NOx trapping catalyst.

【0007】また、リーンNOx触媒で捕捉するNOx
量はアンモニア脱硝触媒を用いない場合に比べて極めて
少ないので、リーン運転を長時間継続できる。
Further, NOx trapped by a lean NOx catalyst
Since the amount is extremely small as compared with the case where the ammonia denitration catalyst is not used, the lean operation can be continued for a long time.

【0008】ここで、該リーンNOx捕捉触媒とは、流
入する排ガスの酸素濃度が共存する還元剤を完全に酸化
するのに必要な酸素濃度よりも高い(以下、排ガスの空
燃比がリーンと記す)ときに該排ガス中のNOxを吸着,
吸収などにより捕捉する機能を有する触媒を言う。
[0008] Here, the lean NOx trapping catalyst means that the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is higher than the oxygen concentration necessary for completely oxidizing the coexisting reducing agent (hereinafter, the air-fuel ratio of the exhaust gas is referred to as lean). ) Sometimes adsorb NOx in the exhaust gas,
Refers to a catalyst having a function of capturing by absorption or the like.

【0009】アンモニア脱硝触媒とは、NOxをNH
とOを用いてN2に還元する機能を有する触媒を言
う。
An ammonia denitration catalyst is a catalyst for converting NOx to NH 3
It refers to a catalyst having a function of reducing the N2 using the O 2.

【0010】[2]内燃機関の排ガス流路にアンモニア脱
硝触媒とリーンNOx還元触媒を設ける。
[2] An ammonia denitration catalyst and a lean NOx reduction catalyst are provided in an exhaust gas passage of an internal combustion engine.

【0011】本発明によれば、アンモニア脱硝触媒で除
去しきれないNOxがリーンNOx還元触媒で窒素に還
元される。リーンNOx還元触媒に流入するNOxはア
ンモニア脱硝触媒がない場合に比べると極めて少ないの
で、リーンNOx還元触媒でのNOx還元浄化は効率的
に行われる。
According to the present invention, NOx that cannot be completely removed by the ammonia denitration catalyst is reduced to nitrogen by the lean NOx reduction catalyst. Since the amount of NOx flowing into the lean NOx reduction catalyst is extremely small as compared with the case where there is no ammonia denitration catalyst, the NOx reduction purification by the lean NOx reduction catalyst is performed efficiently.

【0012】[3]内燃機関の排ガス流路にアンモニア脱
硝触媒とNOx浄化触媒を設ける。そして、空燃比がリ
ーンとリッチまたはストイキの排ガスを交互に流入させ
る。
[3] An ammonia denitration catalyst and a NOx purification catalyst are provided in an exhaust gas passage of an internal combustion engine. Then, the exhaust gas having an air-fuel ratio of lean and rich or stoichiometric flows alternately flows.

【0013】ここで、NOx浄化触媒は、排ガスの空燃
比がリーンの状態でNOxを捕捉し、排ガスの空燃比が
リッチまたはストイキの状態で捕捉NOxと排ガスに含
まれるNOxを還元浄化する機能を有する。
The NOx purifying catalyst has a function of trapping NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, and reducing and purifying the trapped NOx and NOx contained in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas is rich or stoichiometric. Have.

【0014】本発明によれば、排ガスの空燃比がリーン
のときにNOx浄化触媒に捕捉されたNOxが、リッチ
またはストイキのときに還元浄化されて、NOx捕捉機
能が回復する。
According to the present invention, NOx trapped by the NOx purification catalyst when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean is reduced and purified when the exhaust gas is rich or stoichiometric, and the NOx trapping function is restored.

【0015】なお、NOx浄化触媒に、排ガスの空燃比
がリーンのときにNOx還元機能を持たせることは好ま
しい。
It is preferable that the NOx purification catalyst has a NOx reduction function when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean.

【0016】[4]独立に空燃比を制御することが可能な
複数の気筒の一部の排ガス流路にアンモニア生成触媒を
設ける。複数の気筒の排ガスが合流する合流部の後流に
アンモニア脱硝触媒とNOx浄化触媒を順次に設ける。
そして、合流部の排ガスの空燃比がリーンとリッチまた
はストイキの間を交互に繰りかえされるようにする。
[4] An ammonia generation catalyst is provided in a part of the exhaust gas passages of a plurality of cylinders capable of independently controlling the air-fuel ratio. An ammonia denitration catalyst and a NOx purification catalyst are sequentially provided downstream of a junction where exhaust gases from a plurality of cylinders join.
The air-fuel ratio of the exhaust gas at the junction is alternately switched between lean and rich or stoichiometric.

【0017】[5]独立に空燃比を制御することが可能な
複数の気筒の全ての排ガス流路にアンモニア生成触媒を
設け、以後は前記[4]と同様の構成にする。
[5] Ammonia generating catalysts are provided in all exhaust gas passages of a plurality of cylinders capable of independently controlling the air-fuel ratio, and thereafter the configuration is the same as in the above [4].

【0018】なお、この場合、各気筒の空燃比がリーン
とリッチまたはストイキに切替えられる周期をずらす。
In this case, the cycle at which the air-fuel ratio of each cylinder is switched between lean, rich, and stoichiometric is shifted.

【0019】前記[4]と[5]は前記[1]の方法を具体化す
るものである。
The above [4] and [5] embody the method of the above [1].

【0020】[6]前記[1]〜[5]のいずれかにおいて、リ
ーン捕捉触媒またはNOx浄化触媒またはリーンNOx
還元触媒に流入する排ガス中から少なくとも一部のアン
モニアを除去する手段を設ける。例えば、アンモニア酸
化触媒を設ける。
[6] In any one of the above [1] to [5], the lean trap catalyst, the NOx purifying catalyst or the lean NOx
Means is provided for removing at least a part of the ammonia from the exhaust gas flowing into the reduction catalyst. For example, an ammonia oxidation catalyst is provided.

【0021】アンモニア除去手段を設けない場合には、
リーンNOx捕捉触媒またはNOx浄化触媒またはリー
ンNOx還元触において、アンモニアの酸化が起こり、
NOx浄化または捕捉が起こりにくくなる。
When no ammonia removing means is provided,
In the lean NOx trapping catalyst, the NOx purification catalyst, or the lean NOx reduction catalyst, the oxidation of ammonia occurs,
NOx purification or capture is less likely to occur.

【0022】なお、リーンNOx捕捉触媒またはNOx
浄化触媒またはリーンNOx還元触において、NOx浄
化または捕捉が起こりにくくならないようにするために
は、アンモニア除去手段により、排ガス中のアンモニア
濃度を35ppm以下まで下げることが望ましい。
The lean NOx trapping catalyst or NOx
In order to make it difficult for NOx purification or trapping to occur in the purification catalyst or lean NOx reduction catalyst, it is desirable that the ammonia concentration in the exhaust gas be reduced to 35 ppm or less by ammonia removing means.

【0023】ストイキまたはリッチで動作する気筒への
空気流入量を増やすことでも、アンモニア脱硝触媒から
流出するアンモニア濃度を下げることは可能である。
It is also possible to reduce the concentration of ammonia flowing out of the ammonia denitration catalyst by increasing the amount of air flowing into the stoichiometric or rich operating cylinder.

【0024】[7]前記[1] 〜[6]のいずれかにおいて、リ
ーンでNOxを浄化する温度領域の異なる複数の触媒を
組み合わせる。例えば、400〜600℃で高いリーン
NOx浄化性能を有するアンモニア脱硝触媒と、200
〜500℃で高いNOx浄化性能を有するリーンNOx
捕捉触媒またはリーンNOx還元触媒またはNOx浄化
触媒とを組み合わせる。または、高いNOx浄化性能を
有する温度範囲が100〜300℃のアンモニア脱硝触
媒と、300〜400℃のアンモニア脱硝触媒及び40
0〜600℃のアンモニア脱硝触媒とを組み合わせる。
[7] In any one of the above [1] to [6], a plurality of catalysts having different temperature ranges for purifying NOx in a lean manner are combined. For example, an ammonia denitration catalyst having high lean NOx purification performance at 400 to 600 ° C .;
Lean NOx with high NOx purification performance at ~ 500 ° C
A trapping catalyst, a lean NOx reduction catalyst, or a NOx purification catalyst is combined. Alternatively, an ammonia denitration catalyst having a high NOx purification performance in a temperature range of 100 to 300 ° C, an ammonia denitration catalyst of 300 to 400 ° C and 40
Combine with an ammonia denitration catalyst at 0-600 ° C.

【0025】なお、アンモニア脱硝触媒に流入する排ガ
スの温度がアンモニア脱硝触媒の最適温度領域よりも低
い場合には、ストイキまたはリッチ状態で動作する気筒
の空燃比を希薄燃焼状態に一時的に切替え、アンモニア
生成触媒でのNH生成を防止し、排ガス温度がアンモ
ニア脱硝触媒の最適温度領域に達してから、一時的に希
薄燃焼状態で動作していた気筒の空燃比をストイキまた
はリッチ状態に戻すことが望ましい。
When the temperature of the exhaust gas flowing into the ammonia denitration catalyst is lower than the optimum temperature range of the ammonia denitration catalyst, the air-fuel ratio of the cylinder operating in the stoichiometric or rich state is temporarily switched to the lean combustion state. Preventing NH 3 generation in the ammonia generation catalyst, and returning the air-fuel ratio of the cylinder that has been operating in the lean burn state temporarily to the stoichiometric or rich state after the exhaust gas temperature reaches the optimum temperature range of the ammonia denitration catalyst Is desirable.

【0026】アンモニア脱硝触媒に流入する排ガス温度
の検出は、アンモニア脱硝触媒の上流に温度センサーを
設けることで可能である。
The temperature of the exhaust gas flowing into the ammonia denitration catalyst can be detected by providing a temperature sensor upstream of the ammonia denitration catalyst.

【0027】リーンとリッチに切り替わる前にリーンN
Ox捕捉触媒またはNOx浄化触媒のNOx捕捉量が飽
和に達する可能性を考慮した場合のシステム例を以下に
記す。
Before switching to lean and rich, lean N
An example of a system in consideration of the possibility that the NOx trapping amount of the Ox trapping catalyst or the NOx purification catalyst reaches saturation will be described below.

【0028】内燃機関は、エンジンコントロールユニッ
トを有し、気筒毎の空燃比制御が可能である。また、各
気筒を複数のグループに分割し、各グループ毎に空燃比
制御することも可能である。
The internal combustion engine has an engine control unit and can control the air-fuel ratio for each cylinder. It is also possible to divide each cylinder into a plurality of groups and control the air-fuel ratio for each group.

【0029】ここで、気筒の一部は、理論空燃比(スト
イキ)または燃料リッチ状態で動作する。残りの気筒
は、理論空燃比または燃料リッチ状態と希薄燃焼状態を
交互に運転する。
Here, a part of the cylinder operates in a stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric) or a fuel-rich state. The remaining cylinders alternately operate between a stoichiometric air-fuel ratio or a fuel rich state and a lean burn state.

【0030】理論空燃比または燃料リッチ状態で動作す
る気筒数と理論空燃比または燃料リッチ状態と希薄燃焼
状態を交互に運転する気筒数は、浄化すべきNOx濃
度、排ガス量、排ガス温度などの運転状態をリアルタイ
ムでエンジンコントロールユニットで推定し、前記運転
状態に応じてその都度、最適化し可変制御されるのが好
ましい。また、前記気筒数は運転状態に依存せず予め固
定して運転することも可能である。
The number of cylinders operating in the stoichiometric air-fuel ratio or fuel-rich state and the number of cylinders operating in the stoichiometric air-fuel ratio or the fuel-rich state and lean-burn state alternately depend on the operating conditions such as the NOx concentration to be purified, the amount of exhaust gas, and the temperature of exhaust gas. Preferably, the state is estimated by the engine control unit in real time, and optimized and variably controlled each time according to the operating state. Further, it is also possible to operate with the number of cylinders fixed in advance without depending on the operation state.

【0031】合流部の後流において、排ガス中の炭化水
素類,一酸化炭素,H2を完全酸化するのに必要な酸素濃
度より高い酸素を有する排ガスと該酸素濃度以下の酸素
濃度を有する排ガスが交互に流れる。
In the downstream of the junction, an exhaust gas having an oxygen concentration higher than the oxygen concentration required for completely oxidizing hydrocarbons, carbon monoxide and H2 in the exhaust gas and an exhaust gas having an oxygen concentration lower than the oxygen concentration are obtained. Flow alternately.

【0032】少なくとも理論空燃比または燃料リッチ状
態で動作する気筒の後流にはアンモニア生成触媒を備え
ている。前記気筒数を可変制御する場合には、理論空燃
比または燃料リッチ状態と希薄燃焼状態を交互に運転す
る気筒の後流にアンモニア生成触媒を設置しても良い。
At least the wake of a cylinder operating in the stoichiometric air-fuel ratio or fuel-rich state is provided with an ammonia generating catalyst. When the number of cylinders is variably controlled, an ammonia generation catalyst may be provided downstream of a cylinder that operates alternately between a stoichiometric air-fuel ratio or a fuel rich state and a lean combustion state.

【0033】本発明によるNOx浄化機構は必ずしも明
らかでないが、NOx浄化機構は主に式(1)-(7)による
ものと推定される。
Although the NOx purification mechanism according to the present invention is not always clear, it is estimated that the NOx purification mechanism is mainly based on the equations (1)-(7).

【0034】 2NO+5H2→2NH3+2H2O (1) 4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O (2) 8NH3+6NO2→7N2+12H2O (3) NOx+NOx捕捉剤→NOx(捕捉) (4) (NOx(捕捉):NOxがNOx捕捉材に捕捉された状態) NOx(捕捉)+HC,CO,H2,NH3→N2+CO2+H2O (5) NOx+HC,CO,H2→N2+CO2+H2O (6) NH3+1.25O2→NO+1.5H2O (7a) NH3+1.75O2→NO2+1.5H2O (7a)2NO + 5H2 → 2NH3 + 2H2O (1) 4NH3 + 4NO + O2 → 4N2 + 6H2O (2) 8NH3 + 6NO2 → 7N2 + 12H2O (3) NOx + NOx trapping agent → NOx (trapping) (4) (NOx (Capture): NOx is captured by the NOx capture material) NOx (Capture) + HC, CO, H2, NH3 → N2 + CO2 + H2O (5) NOx + HC, CO, H2 → N2 + CO2 + H2O ( 6) NH3 + 1.25O2 → NO + 1.5H2O (7a) NH3 + 1.75O2 → NO2 + 1.5H2O (7a)

【0035】理論空燃比または燃料リッチ状態で動作す
る気筒の排ガスは炭化水素,一酸化炭素,Hに対して共
存酸素が少ないため、アンモニア生成触媒で、式(1)に
代表されるNOxのNH転換反応が起こる。
Exhaust gas from a cylinder operating in a stoichiometric air-fuel ratio or in a fuel-rich state contains less coexisting oxygen than hydrocarbons, carbon monoxide, and H 2 , and is therefore an ammonia-producing catalyst. An NH 3 conversion reaction occurs.

【0036】生成NHは合流部にて他の気筒の排ガス
と合流する。
The generated NH 3 merges with the exhaust gas of another cylinder at the junction.

【0037】理論空燃比または燃料リッチ状態と希薄燃
焼状態を交互に行っている理論空燃比または燃料リッチ
状態と希薄燃焼状態を交互に行っている気筒が希薄燃焼
状態の場合、アンモニア脱硝触媒にて式(2)-(3)に代表
されるNOx還元が起こる。アンモニア脱硝触媒にて未
反応のNOxは、NOx浄化触媒において捕捉される
(式(4))。または、NOx浄化触媒において還元される
(式(5))。
When the stoichiometric air-fuel ratio or the fuel-rich state and the lean-burn state alternately perform the stoichiometric air-fuel ratio or the fuel-rich state and the lean-burn state alternately, the ammonia denitration catalyst is used when the cylinder is the lean-burn state. NOx reduction represented by the equations (2) to (3) occurs. NOx not reacted by the ammonia denitration catalyst is captured by the NOx purification catalyst.
(Equation (4)). Alternatively, it is reduced in the NOx purification catalyst
(Equation (5)).

【0038】未反応のNH3はNOx浄化触媒で酸化
(式(7a),(7b))され、少なくとも一部は浄化される。
Unreacted NH3 is oxidized by the NOx purifying catalyst.
(Equations (7a) and (7b)), and at least a portion is purified.

【0039】ここで、捕捉されたNOxの状態は吸着と
吸収の少なくとも一つを含む。
Here, the state of the trapped NOx includes at least one of adsorption and absorption.

【0040】理論空燃比または燃料リッチ状態と希薄燃
焼状態を交互に行っている気筒が理論空燃比または燃料
リッチ状態の場合、捕捉NOxは排ガス中の共存HC、
CO、H、NH棟の還元剤で還元される(式(5))。
また、排ガス中のNOxも還元剤により還元される(式
(6))。 上記方法により、広い温度領域において高いNOx浄化
性能を得ることが可能となる。
When the cylinders performing the stoichiometric air-fuel ratio or the fuel-rich state and the lean-burn state alternately have the stoichiometric air-fuel ratio or the fuel-rich state, the trapped NOx is the coexisting HC in the exhaust gas,
CO, H 2 , and NH are reduced with a reducing agent in three buildings (Equation (5)).
NOx in the exhaust gas is also reduced by the reducing agent (formula
(6)). According to the above method, high NOx purification performance can be obtained in a wide temperature range.

【0041】ここで、仮に、アンモニア脱硝触媒の上流
にNOx浄化触媒が設置されていると、理論空燃比また
は燃料リッチ状態と希薄燃焼状態を交互に行っている気
筒が希薄燃焼状態において共存酸素とNHの酸化反応
(式(7a),(7b))がNOx浄化触媒上で進行する。結果、
アンモニア脱硝触媒にてNOxを還元(式(2)-(3))する
のに必要なNHが不足する。従って、アンモニア脱硝
触媒の上流にNOx浄化触媒が設置されているのは原理
上好ましくない。
Here, if a NOx purifying catalyst is provided upstream of the ammonia denitration catalyst, the cylinder which alternately performs the stoichiometric air-fuel ratio or the fuel rich state and the lean combustion state will not react with the coexisting oxygen in the lean combustion state. Oxidation reaction of NH 3
(Equations (7a) and (7b)) proceed on the NOx purification catalyst. result,
There is a shortage of NH 3 required to reduce NOx (Equations (2)-(3)) with the ammonia denitration catalyst. Therefore, it is not preferable in principle that the NOx purification catalyst is provided upstream of the ammonia denitration catalyst.

【0042】また、アンモニア脱硝触媒の後流にNOx
浄化触媒を配置する方法はアンモニア脱硝触媒でNOx
浄化に関与しなかった未反応NHがNOx浄化触媒へ
流入する可能性がある。NOx浄化触媒は、排ガス中に
NHが多量に存在するとNOx捕捉反応(式(4))が阻
害される。NHがNOx浄化触媒に吸着してNOx捕
捉反応(式(4))を抑制され、NOx浄化性能が低下す
る。また、NOx浄化触媒上でNHが酸化され(式(7
a),(7b))、NOx浄化触媒で捕捉すべきNOx量が増加
し、NOx浄化性能が低下する。これらの相乗効果がN
Ox浄化性能低下の原因と推定される。
Further, NOx is added downstream of the ammonia denitration catalyst.
The method of arranging the purification catalyst is NOx with ammonia denitration catalyst.
Unreacted NH 3 not involved in the purification may flow into the NOx purification catalyst. When a large amount of NH 3 is present in the exhaust gas, the NOx purifying catalyst inhibits the NOx trapping reaction (formula (4)). NH 3 is suppressed adsorption to NOx scavenging reaction in the NOx purification catalyst (equation (4)), NOx purification performance is decreased. Further, NH 3 is oxidized on the NOx purification catalyst (formula (7)
a), (7b)), the amount of NOx to be captured by the NOx purification catalyst increases, and the NOx purification performance decreases. These synergistic effects are N
It is presumed to be the cause of the decrease in Ox purification performance.

【0043】従って、NOx浄化触媒に接触する排ガス
中には極力NHが共存しないことが望ましい。
Therefore, it is desirable that NH 3 be minimized in the exhaust gas contacting the NOx purification catalyst.

【0044】本発明において、アンモニア酸化触媒層の
上層にアンモニア脱硝触媒層をコーティングすることは
望ましい。
In the present invention, it is desirable to coat an ammonia denitration catalyst layer on the ammonia oxidation catalyst layer.

【0045】また、NOx浄化触媒の上層にアンモニア
酸化触媒層をコーティングし、該アンモニア酸化触媒層
の上層にアンモニア脱硝触媒層をコーティングすること
も望ましい。
It is also desirable to coat an ammonia oxidation catalyst layer on the upper layer of the NOx purification catalyst and coat an ammonia denitration catalyst layer on the upper layer of the ammonia oxidation catalyst layer.

【0046】これにより、省スペース化が図れる。As a result, space can be saved.

【0047】アンモニア生成触媒、アンモニア脱硝触
媒、アンモニア酸化触媒、リーンNOx捕捉触媒、NO
x浄化触媒及びリーンNOx還元触媒の調製方法は、含
浸法、混練法、共沈法、ゾルゲル法などがいずれも適用
できる。
Ammonia generation catalyst, ammonia denitration catalyst, ammonia oxidation catalyst, lean NOx trapping catalyst, NO
As the method for preparing the x purification catalyst and the lean NOx reduction catalyst, any of an impregnation method, a kneading method, a coprecipitation method, and a sol-gel method can be applied.

【0048】一般に、排ガス浄化触媒は、ハニカム状触
媒として用いられることが多い。本発明の触媒について
含浸法でハニカム状触媒を作製する場合は、最初に多孔
質担体をハニカムにコーティングする。次いで、活性金
属含有溶液を前記多孔質担体コーティングハニカムに浸
漬し、乾燥及び焼成することが望ましい。また、混練法
でハニカム状触媒を作製する場合、多孔質担体と活性金
属含有溶液を湿式混練した後、乾燥及び焼成して活性金
属含有触媒粉末を得る。この触媒粉末をハニカムにコー
ティングすることでハニカム状触媒が得られる。
Generally, exhaust gas purifying catalysts are often used as honeycomb catalysts. When preparing a honeycomb catalyst by the impregnation method for the catalyst of the present invention, first, a porous carrier is coated on the honeycomb. Next, it is desirable that the active metal-containing solution be dipped in the porous carrier-coated honeycomb, dried and fired. When a honeycomb catalyst is prepared by a kneading method, the porous carrier and the active metal-containing solution are wet-kneaded, and then dried and calcined to obtain an active metal-containing catalyst powder. A honeycomb catalyst is obtained by coating this catalyst powder on a honeycomb.

【0049】本発明に好適な触媒材料の具体例を以下に
記す。
Specific examples of the catalyst material suitable for the present invention are described below.

【0050】アンモニア生成触媒は、多孔質担体と、P
t、Pd、Rh、Ruから選ばれた少なくとも一種を含
むことが望ましい。市販の三元触媒やエンジン始動時の
炭化水素を除去することを目的とするプリ触媒を使用す
ることも可能である。
The ammonia producing catalyst is composed of a porous carrier, P
It is desirable to include at least one selected from t, Pd, Rh, and Ru. It is also possible to use a commercially available three-way catalyst or a precatalyst for removing hydrocarbons at the time of starting the engine.

【0051】アンモニア脱硝触媒は、NOx浄化の最適
温度領域が100〜300℃である材料として、TiO2
‐Cr2O3,TiO2‐MnOx, TiO2‐CoOなどがある。ま
た、NOx浄化の最適温度領域が300〜500℃であ
る材料として、TiO2‐WO3、TiO2‐SnO2、TiO2‐Ni
O、TiO2‐CeO2、TiO2‐Fe2O3、TiO2-Fe2O3-MoO3,T
iO2-MoO3などがある。
The ammonia denitration catalyst is made of TiO2 as a material whose optimal temperature range for NOx purification is 100 to 300 ° C.
-Cr2O3, TiO2-MnOx, TiO2-CoO and the like. In addition, TiO2-WO3, TiO2-SnO2, TiO2-Ni are used as materials whose optimum temperature range for NOx purification is 300 to 500C.
O, TiO2-CeO2, TiO2-Fe2O3, TiO2-Fe2O3-MoO3, T
iO2-MoO3 and others.

【0052】アンモニア酸化触媒は、多孔質担体と、A
g、Fe、Ni、Cu、Coから選ばれた少なくとも一種を有す
ることが望ましい。
The ammonia oxidation catalyst comprises a porous carrier, A
It is desirable to have at least one selected from g, Fe, Ni, Cu, and Co.

【0053】NOx浄化触媒は、多孔質担体と、アルカ
リ金属(Li、Na、K、Rb、Cs)とアルカリ土類金属(Mg、C
a、Sr、Ba)から選ばれた少なくとも一種と、貴金属を有
することが望ましい。好ましくは、さらにTi、Zr、Siか
ら選ばれた少なくとも一種と、希土類金属としてCe,La
から選ばれた少なくとも一種を有する。NOxはアルカ
リ金属(Li、Na、K、Rb、Cs)とアルカリ土類金属(Mg、C
a、Sr、Ba)から選ばれた少なくとも一種またはアルカリ
金属(Li、Na、K、Rb、Cs)とアルカリ土類金属(Mg、Ca、
Sr、Ba)から選ばれた少なくとも一種とTi、Zr、Siから
選ばれた少なくとも一種との複合酸化物に捕捉される。
The NOx purification catalyst comprises a porous carrier, an alkali metal (Li, Na, K, Rb, Cs) and an alkaline earth metal (Mg, C
It is desirable to have at least one selected from a, Sr, and Ba) and a noble metal. Preferably, at least one selected from Ti, Zr and Si, and Ce or La as a rare earth metal
At least one selected from the group consisting of: NOx is composed of alkali metals (Li, Na, K, Rb, Cs) and alkaline earth metals (Mg, C
a, Sr, Ba) selected from at least one or alkali metals (Li, Na, K, Rb, Cs) and alkaline earth metals (Mg, Ca,
It is captured by a composite oxide of at least one selected from Sr and Ba) and at least one selected from Ti, Zr and Si.

【0054】本発明をリーン運転のみ可能でリッチ運転
できない内燃機関に適用する場合には、アンモニア生成
触媒に流入する排ガスに外部から還元剤を添加し、排ガ
スの空燃比をリッチまたはストイキにすることが望まし
い。
When the present invention is applied to an internal combustion engine that can perform only lean operation but cannot perform rich operation, a reducing agent is added to the exhaust gas flowing into the ammonia generation catalyst from the outside to make the air-fuel ratio of the exhaust gas rich or stoichiometric. Is desirable.

【0055】[0055]

【発明の実施の形態】以下、具体的な例で本発明を説明
するが、本発明はこれらの実施例により制限されるもの
ではない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described with reference to specific examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0056】[0056]

【実施例1】図1にアンモニア生成触媒とアンモニア脱
硝触媒とNOx浄化触媒の組み合わせによる構成概略図
の一例を示した。ストロットルバルブ1、2の開度は運転
者のアクセル踏み込み量により決定されると共に,内燃
機関の気筒5-8に入り込む空気量を定める。各気筒及び
スロットルバルブはエンジンコントロールユニット19で
制御される。前記気筒5-8には図示を省略したが各気筒
毎に、空気量に対して定まった値の空燃比とする燃料を
吹き込むインジェクタ、燃料と空気の混合気に着火して
爆発させる点火プラグが設けられている。前記気筒5-8
と排ガス合流部10の間の排気マニホールド9にはアンモ
ニア生成触媒11,20-22が設けられている。また、合流部
10の後流には、アンモニア脱硝触媒12とNOx浄化触媒
13が設けられている。
Embodiment 1 FIG. 1 shows an example of a schematic configuration diagram of a combination of an ammonia generation catalyst, an ammonia denitration catalyst, and a NOx purification catalyst. The opening degree of the throttle valves 1 and 2 is determined by the amount of depression of the accelerator pedal by the driver, and also determines the amount of air that enters the cylinder 5-8 of the internal combustion engine. Each cylinder and throttle valve are controlled by an engine control unit 19. Although not shown in the cylinders 5-8, an injector that injects fuel having an air-fuel ratio of a fixed value with respect to the air amount for each cylinder, an ignition plug that ignites an air-fuel mixture and explodes. Is provided. The cylinder 5-8
The exhaust manifold 9 between the gas and the exhaust gas merging section 10 is provided with ammonia generation catalysts 11, 20-22. Also, the junction
In the wake of 10, ammonia denitration catalyst 12 and NOx purification catalyst
13 are provided.

【0057】このような構成において、気筒5は空燃比
を理論空燃比(ストイキ)またはリッチ状態で定常的に動
作させ、気筒6-8は理論空燃比または燃料リッチ状態と
希薄燃焼を交互に動作させることが可能である。
In such a configuration, the cylinder 5 operates steadily with the air-fuel ratio at the stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric) or the rich state, and the cylinder 6-8 alternately operates the stoichiometric air-fuel ratio or the fuel-rich state and the lean combustion. It is possible to do.

【0058】ストイキまたはリッチで動作する気筒から
の排ガス中のNOxはアンモニア生成触媒でNHに転
換される。生成NHは合流部で他の排ガスと混合され
る。
NOx in the exhaust gas from the stoichiometric or rich operating cylinder is converted to NH 3 by the ammonia generation catalyst. The generated NH 3 is mixed with other exhaust gas at the junction.

【0059】気筒6-8が希薄燃焼で動作していて、かつ
合流部の排ガスの空燃比がリーンの場合、前記混合ガス
中のNOxの一部は、アンモニア脱硝触媒12で還元浄化
される。アンモニア脱硝触媒12で未反応のNOxはNO
x浄化触媒13で捕捉される。
When the cylinders 6-8 are operating in lean combustion and the air-fuel ratio of the exhaust gas at the junction is lean, part of the NOx in the mixed gas is reduced and purified by the ammonia denitration catalyst 12. NOx unreacted by the ammonia denitration catalyst 12 is NO
It is captured by the x purification catalyst 13.

【0060】気筒6-8が理論空燃比または燃料リッチ状
態に切り替わると、NOx浄化触媒13に捕捉されたNO
xは排ガス中の炭化水素,一酸化炭素、H2、NH
どの還元剤により還元浄化される。
When the cylinder 6-8 switches to the stoichiometric air-fuel ratio or the fuel rich state, the NOx trapped by the NOx purifying catalyst 13
x is reduced and purified hydrocarbon in the exhaust gas, carbon monoxide, by a reducing agent such as H2, NH 3.

【0061】なお、NOx浄化触媒層の上層にアンモニ
ア脱硝触媒層をコーティングして一体化しても良い。
Incidentally, an ammonia denitration catalyst layer may be coated on the NOx purification catalyst layer to be integrated.

【0062】[0062]

【実施例2】図2はアンモニア脱硝触媒12とNOx浄化
触媒13の間にアンモニア酸化触媒15を設置した構成の一
例である。
Second Embodiment FIG. 2 shows an example of a configuration in which an ammonia oxidation catalyst 15 is provided between an ammonia denitration catalyst 12 and a NOx purification catalyst 13.

【0063】アンモニア脱硝触媒12でNOx還元に使わ
れずに排出されたNHはアンモニア酸化触媒15により
酸化される。
The NH 3 discharged without being used for NOx reduction in the ammonia denitration catalyst 12 is oxidized by the ammonia oxidation catalyst 15.

【0064】なお、アンモニア酸化触媒層の上層にアン
モニア脱硝触媒層をコーティングした多層コート触媒と
しても良い。
It is to be noted that a multi-layer coated catalyst in which an ammonia denitration catalyst layer is coated on the ammonia oxidation catalyst layer may be used.

【0065】または、NOx浄化触媒層の上層にアンモ
ニア酸化触媒層をコーティングし、さらにアンモニア酸
化触媒層の上層にアンモニア脱硝触媒層をコーティング
した多層コート触媒としても良い。
Alternatively, a multi-layer catalyst may be used in which an ammonia oxidation catalyst layer is coated on the NOx purification catalyst layer and an ammonia denitration catalyst layer is further coated on the ammonia oxidation catalyst layer.

【0066】[0066]

【実施例3】図3は触媒温度センサー18をアンモニア脱
硝触媒12の前に設置したシステム例である。気筒5は定
常的に燃料リッチ状態で運転されている。気筒6-8は燃
料リッチ状態と希薄燃焼状態を各気筒同じ周期で運転さ
れている。エンジンコントロールユニット19には排ガス
温度に対するアンモニア脱硝触媒12のNOx浄化率のマ
ップが入力されている。図4はアンモニア脱硝触媒とN
Ox浄化触媒の排ガス温度に対するそれぞれのNOx浄
化率の例である。温度T1[℃]以下でアンモニア脱硝触媒
のNOx浄化率はX1[%]未満となる。
Third Embodiment FIG. 3 shows an example of a system in which a catalyst temperature sensor 18 is installed in front of an ammonia denitration catalyst 12. The cylinder 5 is constantly operated in a fuel-rich state. The cylinders 6-8 are operated in the fuel rich state and the lean burn state at the same cycle for each cylinder. A map of the NOx purification rate of the ammonia denitration catalyst 12 with respect to the exhaust gas temperature is input to the engine control unit 19. Figure 4 shows the ammonia denitration catalyst and N
It is an example of each NOx purification rate with respect to exhaust gas temperature of an Ox purification catalyst. Below the temperature T1 [° C.], the NOx purification rate of the ammonia denitration catalyst becomes less than X1 [%].

【0067】触媒温度センサー18にて排ガス温度Tを測
定し、エンジンコントロールユニット19でアンモニア脱
硝触媒12のNOx浄化率Xを推定する。該推定値がX1未
満となったとエンジンコントロールユニット19が判定す
ると、スロットルバルブ1を絞り、気筒5へ流入する空気
量を減少させる。アンモニア生成触媒11へ流入する排ガ
ス流量は減少し、合流部10でのNH濃度は低下する。
結果、アンモニア脱硝触媒12から排出される未反応NH
濃度が減少し、NOx浄化触媒13のNOx浄化率の低
下が抑制される。
The exhaust gas temperature T is measured by the catalyst temperature sensor 18, and the NOx purification rate X of the ammonia denitration catalyst 12 is estimated by the engine control unit 19. When the engine control unit 19 determines that the estimated value is less than X1, the throttle valve 1 is throttled to reduce the amount of air flowing into the cylinder 5. The flow rate of the exhaust gas flowing into the ammonia generation catalyst 11 decreases, and the NH 3 concentration at the junction 10 decreases.
As a result, unreacted NH discharged from the ammonia denitration catalyst 12
3 is reduced, and a decrease in the NOx purification rate of the NOx purification catalyst 13 is suppressed.

【0068】[0068]

【実施例4】図5に全気筒の空燃比制御及び空気量制御
するシステム構成概略図を示した。図6にアンモニア脱
硝触媒の排ガス温度Tに対するNOx浄化率Xと燃料リッ
チで運転する気筒数Nのマップ例を示した。NOx浄化
率XがX1未満では燃料リッチで定常運転する気筒数NはN0
となる。一方、該NOx浄化率XがX1以上では燃料リッ
チで定常運転する気筒数NはN1となる。ここで、N0<N1
であり、かつN1は1以上である。ここでは仮にN0を0、N1
を1とする。エンジンコントロールユニット19には予め
図6のマップがプログラムされている。
Embodiment 4 FIG. 5 is a schematic diagram showing a system configuration for controlling the air-fuel ratio and the air amount of all cylinders. FIG. 6 shows an example of a map of the NOx purification rate X with respect to the exhaust gas temperature T of the ammonia denitration catalyst and the number N of cylinders operated with fuel rich. When the NOx purification rate X is less than X1, the number N of cylinders that perform steady operation with fuel rich is N0
Becomes On the other hand, when the NOx purification rate X is equal to or more than X1, the number N of cylinders that perform steady operation with fuel rich becomes N1. Where N0 <N1
And N1 is 1 or more. Here, suppose N0 is 0, N1
Is set to 1. The map of FIG. 6 is programmed in the engine control unit 19 in advance.

【0069】触媒温度センサー18にて合流部10での排ガ
ス温度Tを測定する。エンジンコントロールユニット19
でアンモニア脱硝触媒12のNOx浄化率Xを推定する。
該推定値がX1以上となったとエンジンコントロールユニ
ット19が判定すると、燃料リッチで運転する気筒数Nを1
と決定する。このとき、気筒5が燃料リッチのみで運転
する。一方、気筒6-8は燃料リッチ状態と希薄燃焼状態
が切り替えることが可能な制御をしている。
The exhaust gas temperature T at the junction 10 is measured by the catalyst temperature sensor 18. Engine control unit 19
Then, the NOx purification rate X of the ammonia denitration catalyst 12 is estimated.
When the engine control unit 19 determines that the estimated value is equal to or more than X1, the number N of cylinders operating in fuel rich is set to 1
Is determined. At this time, the cylinder 5 operates only with fuel rich. On the other hand, the cylinders 6-8 perform control capable of switching between a fuel rich state and a lean burn state.

【0070】一方、排ガス温度TがT1未満になると、N
Ox浄化率の推定値はX1となり、燃料リッチで運転する
気筒数Nは0と決定される。このとき、エンジンコントロ
ールユニット19は気筒5を気筒6-8と同じ制御に切り替え
る。結果、全気筒は燃料リッチ状態と希薄燃焼状態とを
切り替えることが可能な制御となる。
On the other hand, when the exhaust gas temperature T becomes lower than T1, N
The estimated value of the Ox purification rate is X1, and the number N of cylinders operating in fuel rich is determined to be zero. At this time, the engine control unit 19 switches the control of the cylinder 5 to the same control as that of the cylinder 6-8. As a result, all cylinders are controlled to be able to switch between the fuel rich state and the lean combustion state.

【0071】希薄燃焼状態ではアンモニア生成触媒11に
てNHが生成せず、合流部10にはNHが存在しな
い。結果、NOx浄化触媒13のNHによるNOx浄化
率の低下が防止される。
In the lean combustion state, NH 3 is not generated by the ammonia generation catalyst 11, and no NH 3 is present at the junction 10. As a result, a decrease in the NOx purification rate of the NOx purification catalyst 13 due to NH 3 is prevented.

【0072】気筒5-8を燃料リッチ状態と希薄燃焼状態
とに切り替える方法例は以下となる。
The following is an example of a method for switching the cylinder 5-8 between the fuel rich state and the lean combustion state.

【0073】NOx浄化触媒13がNOx捕捉機能を有す
る場合、エンジンコントロールユニット19が希薄燃焼状
態において捕捉NOx量を推定するNOx捕捉量推定部
と、リッチ状態における捕捉NOxの浄化量を推定する
NOx浄化量推定部を有している。
When the NOx purifying catalyst 13 has a NOx trapping function, the engine control unit 19 estimates the trapped NOx amount in the lean burn state, and the NOx purifier estimates the purifying amount of the trapped NOx in the rich state. It has a quantity estimator.

【0074】NOx捕捉量推定部は、排ガス温度Tと各
気筒の吸入空気量と空燃比から推定される合流部10での
NOx量からアンモニア陀性触媒12で浄化されるNOx
量を差し引きNOx浄化触媒13に流入するNOx量を推
定し、NOx浄化触媒13に捕捉されるNOx量の時間変
化を推定する。
The NOx trapping amount estimating unit is configured to convert the NOx amount in the merging unit 10 estimated from the exhaust gas temperature T, the intake air amount of each cylinder and the air-fuel ratio into NOx to be purified by the ammonia catalyst 12.
By subtracting the amount, the amount of NOx flowing into the NOx purification catalyst 13 is estimated, and the time change of the amount of NOx captured by the NOx purification catalyst 13 is estimated.

【0075】そして、NOx捕捉量推定部がNOx浄化
触媒13の許容NOx捕捉量(NOx捕捉量の最大値以下
に設定)を超えると判断すると、気筒5-8の空燃比をリッ
チに切り替える。
When the NOx trapping amount estimating section determines that the NOx trapping amount exceeds the allowable NOx trapping amount of the NOx purifying catalyst 13 (set to be equal to or less than the maximum value of the NOx trapping amount), the air-fuel ratio of the cylinder 5-8 is switched to rich.

【0076】次に、NOx浄化量推定部は、リッチの空
燃比と空気量と排ガス温度から捕捉NOxを浄化するの
に必要な時間(以下、リッチ時間)を推定する。
Next, the NOx purification amount estimating unit estimates a time required for purifying trapped NOx (hereinafter, rich time) from the rich air-fuel ratio, the air amount, and the exhaust gas temperature.

【0077】そして、エンジンコントロールユニット19
は気筒5-8を前記リッチ時間で運転したと判断すると、
気筒5-8の空燃比を希薄燃焼に戻す。
Then, the engine control unit 19
Determines that cylinders 5-8 have been operated during the rich time,
Return the air-fuel ratio of cylinders 5-8 to lean burn.

【0078】以上のシステムにより、アンモニア脱硝触
媒12とNOx浄化触媒13の相乗効果による高いNOx浄
化性能を広い温度領域において維持できる。
With the above-described system, high NOx purification performance can be maintained in a wide temperature range by the synergistic effect of the ammonia denitration catalyst 12 and the NOx purification catalyst 13.

【0079】[0079]

【実施例5】アンモニア生成触媒にPd/Al2O3触媒を用い
て燃料リッチ排ガス中のNOxからNHの生成を確認
した。
Example 5 The generation of NH 3 from NOx in fuel-rich exhaust gas was confirmed using a Pd / Al 2 O 3 catalyst as an ammonia generation catalyst.

【0080】触媒調製法は以下の通りである。The method for preparing the catalyst is as follows.

【0081】アルミナ粉末とアルミナの前駆体からなり
硝酸酸性に調整したスラリーをコージェライト製ハニカ
ム(400セル/inc2)にコーティングした後、乾燥焼
成して、ハニカム見掛けの容積1リットルあたり190g
のアルミナをコーティングしたアルミナコートハニカム
を得た。前記アルミナコートハニカムに、硝酸Pdを溶解
した水溶液を含浸した後、200℃で乾燥、続いて60
0℃で焼成した。
A slurry made of alumina powder and an alumina precursor and adjusted to be nitric acid was coated on a cordierite honeycomb (400 cells / inc2), dried and fired, and the honeycomb had an apparent volume of 190 g per liter.
To obtain an alumina-coated honeycomb coated with alumina. The alumina coated honeycomb was impregnated with an aqueous solution of Pd nitrate, dried at 200 ° C.,
Baking at 0 ° C.

【0082】以上により、アルミナ190gに対して、
金属換算でPdを2g含有する実施例触媒1を得た。
As described above, for 190 g of alumina,
Example catalyst 1 containing 2 g of Pd in terms of metal was obtained.

【0083】(試験例1)リッチまたはストイキの排ガス
を模擬したモデルガスを用いて、実施例触媒1のアンモ
ニア生成率を評価した。
Test Example 1 Using a model gas simulating a rich or stoichiometric exhaust gas, the ammonia production rate of Example Catalyst 1 was evaluated.

【0084】ストイキ排ガスのモデルガスの組成は、 N
Ox:1000ppm, C3H6:600ppm, CO:0.5%, CO2:5%, O2:
0.5%, H2:0.3%,H2O:10%, N2:残部とした。
The composition of the model gas of the stoichiometric exhaust gas is N
Ox: 1000ppm, C3H6: 600ppm, CO: 0.5%, CO2: 5%, O2:
0.5%, H2: 0.3%, H2O: 10%, N2: balance.

【0085】リッチ排ガスのモデルガスの組成は、 NO
x:750ppm, C3H6:580ppm, CO:3.5%, CO2:5%, O2:0.
3%, H2:0.5%,H2O:10%, N2:残部とした。
The composition of the model gas of the rich exhaust gas is NO
x: 750ppm, C3H6: 580ppm, CO: 3.5%, CO2: 5%, O2: 0.
3%, H2: 0.5%, H2O: 10%, N2: balance.

【0086】触媒容積を6cc、SVを30,000/
hとした。反応温度を500℃から段階的に下げてNO
xのNH転換率を測定した。
The catalyst volume was 6 cc and the SV was 30,000 /
h. Reduce the reaction temperature stepwise from 500 ° C to NO
The NH 3 conversion of x was measured.

【0087】NH生成率は、モデルガス組成を所定温
度で流通した後にNH生成率が安定したところとし
た。ここで、NH生成率は、式(8)に従う。
The NH 3 generation rate was defined as a point at which the NH 3 generation rate became stable after flowing the model gas composition at a predetermined temperature. Here, the NH 3 generation rate follows equation (8).

【0088】 [0088]

【0089】(試験結果)試験結果を表1に示す。ストイ
キ及びリッチ状態でNOxの大部分はNHとなってい
ることを確認できた。
(Test Results) The test results are shown in Table 1. It was confirmed that most of the NOx was NH 3 in the stoichiometric and rich states.

【0090】[0090]

【表1】 [Table 1]

【0091】[0091]

【実施例6】(1)アンモニア脱硝触媒を以下の調製方法
で得た。
Example 6 (1) An ammonia denitration catalyst was obtained by the following preparation method.

【0092】メタタングステン酸アンモニウム溶液をチ
タニア粉末に、W-Tiモル比で1/9となるように加え
て混練した。この混練物を150℃で乾燥、続いて60
0℃で焼成してW‐Ti触媒粉末を得た。この触媒粉末
にチタニアゾルを加えてコーティング用スラリーを得
た。このコーティング用スラリーを用いて、コージェラ
イト製ハニカム(400セル/inc2)にハニカム見掛け
の容積1リットルあたり360gの触媒粉末をコーティ
ングした。コーティング時の焼成温度は600℃とし
た。
The ammonium metatungstate solution was added to the titania powder at a W-Ti molar ratio of 1/9 and kneaded. The kneaded material is dried at 150 ° C.
Calcination at 0 ° C. yielded a W—Ti catalyst powder. A titania sol was added to the catalyst powder to obtain a coating slurry. Using this coating slurry, a cordierite honeycomb (400 cells / inc2) was coated with 360 g of catalyst powder per liter of apparent honeycomb volume. The firing temperature during coating was 600 ° C.

【0093】以上により得た触媒を実施例触媒2とす
る。
The catalyst thus obtained is referred to as Example Catalyst 2.

【0094】(2)以下の調製方法でNOx浄化触媒を得
た。
(2) A NOx purification catalyst was obtained by the following preparation method.

【0095】アルミナ粉末とアルミナの前駆体からなり
硝酸酸性に調整したスラリーをコージェライト製ハニカ
ム(400セル/inc2)にコーティングした後、乾燥焼
成して、ハニカム見掛けの容積1リットルあたり190g
のアルミナをコーティングしたアルミナコートハニカム
を得た。該アルミナコートハニカムに、硝酸Ce水溶解を
含浸した後、200℃で乾燥、続いて600℃で焼成し
た。
A slurry made of alumina powder and alumina precursor and adjusted to be nitric acid was coated on a cordierite honeycomb (400 cells / inc2), dried and fired, and the honeycomb had an apparent volume of 190 g per liter.
To obtain an alumina-coated honeycomb coated with alumina. The alumina coated honeycomb was impregnated with Ce nitrate dissolved in water, dried at 200 ° C., and then fired at 600 ° C.

【0096】次に、ジニトロジアンミンPt硝酸溶液、
硝酸Rh溶液、硝酸Naと硝酸Mgとチタニアゾルを含
む水溶液を含浸した後、200℃で乾燥、続いて600
℃で焼成した。
Next, a dinitrodiammine Pt nitric acid solution,
After impregnating with a nitric acid Rh solution, an aqueous solution containing Na nitrate, Mg nitrate and titania sol, drying at 200 ° C.
Fired at ℃.

【0097】以上により、アルミナ190gに対して、
金属換算でNa18.5g、Ti4g、Mg1.8g、R
h0.14g、Pt2.8g、Mg2.1g、Ce27gを
含有する、実施例触媒3を得た。
As described above, for 190 g of alumina,
18.5 g of Na, 4 g of Ti, 1.8 g of Mg, R
Example catalyst 3 was obtained, which contained 0.14 g of Pt, 2.8 g of Pt, 2.1 g of Mg, and 27 g of Ce.

【0098】(3)以下の方法で、アンモニア酸化触媒を
調製した。
(3) An ammonia oxidation catalyst was prepared by the following method.

【0099】(2)と同様に作製したアルミナコートハニ
カムに、硝酸Agを溶解した水溶液を含浸した後、20
0℃で乾燥、続いて600℃で焼成した。以上により、
アルミナ190gに対して、金属換算でAgを30g含
有する、実施例触媒4を得た。
After impregnating the alumina-coated honeycomb prepared in the same manner as (2) with an aqueous solution in which Ag nitrate was dissolved,
Drying at 0 ° C. followed by firing at 600 ° C. From the above,
Example Catalyst 4 was obtained, containing 190 g of alumina and 30 g of Ag in terms of metal.

【0100】(試験例2)アンモニア脱硝触媒について、
希薄燃焼排ガス中にNHが添加されたときのNOx浄
化性能を検討した。
(Test Example 2) Regarding the ammonia denitration catalyst,
The NOx purification performance when NH 3 was added to the lean combustion exhaust gas was examined.

【0101】試験には、希薄燃焼排ガスを模擬したモデ
ルガスにNHを0‐705ppm添加したものを用い
た。
For the test, a model gas obtained by adding 0 to 705 ppm of NH 3 to a model gas simulating a lean combustion exhaust gas was used.

【0102】試験に用いたガスの組成は、NH3:705-0pp
m, NOx:600ppm, C3H6:500ppm, CO:0.1%, CO2:10%,
O2:5%, H2O:10%, N2:残部とした。
The composition of the gas used in the test was NH3: 705-0 pp
m, NOx: 600ppm, C3H6: 500ppm, CO: 0.1%, CO2: 10%,
O2: 5%, H2O: 10%, N2: balance.

【0103】触媒容積を6cc、SVを30,000/
Hとした。反応温度を550℃から段階的に下げてNO
x浄化性能を測定した。
The catalyst volume was 6 cc and the SV was 30,000 /
H. Reduce the reaction temperature stepwise from 550 ° C to NO
x The purification performance was measured.

【0104】NOx浄化率は、酸化雰囲気モデルガス組
成を所定温度で流通した後にNOx浄化率が安定したと
ころとした。ここで、NOx浄化率は、式(9)に従う。
The NOx purification rate was defined as a point at which the NOx purification rate became stable after flowing the oxidizing atmosphere model gas composition at a predetermined temperature. Here, the NOx purification rate follows equation (9).

【0105】 [0105]

【0106】(試験結果)550℃から300℃における
NOx浄化率の測定結果を表2に示す。実施例触媒2は
350℃以上の酸化雰囲気の自動車排ガスにおいてNH
を添加することで高いNOx定常還元性能を有するこ
とは明らかである。
(Test Results) Table 2 shows the measurement results of the NOx purification rates from 550 ° C. to 300 ° C. The catalyst 2 of the present invention was used in an automobile exhaust gas in an oxidizing atmosphere of 350 ° C. or more in NH 4
It is clear that the addition of 3 has high NOx steady reduction performance.

【0107】また、400〜550℃の領域で50%以
上のNOx浄化率を得るためには、NH/NO比を
0.9以上とすると良い。
Further, in order to obtain a NOx purification rate of 50% or more in the region of 400 to 550 ° C., the NH 3 / NO ratio is preferably set to 0.9 or more.

【0108】[0108]

【表2】 [Table 2]

【0109】(試験例3)アンモニア脱硝触媒について、
理論空燃比または燃料リッチ燃焼と希薄燃焼を交互に繰り
返したときの排ガスにNHが共存するときのNOx浄
化性能を検討した。
(Test Example 3) Regarding the ammonia denitration catalyst,
The stoichiometric air-fuel ratio or the NOx purification performance when NH 3 coexists in the exhaust gas when fuel-rich combustion and lean combustion are alternately repeated was studied.

【0110】(試験方法)実施例触媒2において、NH
を添加したリーン排ガスとリッチ排ガスのモデルガスを
用いてNOxの浄化性能を検討した。
(Test method) In Example 2, NH 3 was used.
The purification performance of NOx was studied using lean exhaust gas and rich exhaust gas to which NO was added.

【0111】リーンモデルガスの組成は、NH3:705ppm,
NOx:600ppm, C3H6:500ppm, CO:0.1%, CO2:10%, O
2:5%, H2O:10%, N2:残部とした。
The composition of the lean model gas is NH3: 705 ppm,
NOx: 600ppm, C3H6: 500ppm, CO: 0.1%, CO2: 10%, O
2: 5%, H2O: 10%, N2: balance.

【0112】リッチモデルガスの組成は、NH3:705ppm
,NOx:1000ppm, C3H6:600ppm, CO:0.5%, CO2:5%, O
2:0.5%, H2:0.3%,H2O:10%, N2:残部とした。
The composition of the rich model gas is NH3: 705 ppm
, NOx: 1000ppm, C3H6: 600ppm, CO: 0.5%, CO2: 5%, O
2: 0.5%, H2: 0.3%, H2O: 10%, N2: balance.

【0113】測定方法は、リッチモデルガスとリーンモ
デルガスを3分間毎に交互に触媒層に流通させる試験(以
下、繰り返し試験)をしてNOx浄化率を測定した。触
媒容積を6cc、SVを30,000/hとした。反応
温度を500℃としてNOx浄化性能を測定した。NO
x浄化率は式(9)に従う。
The NOx purification rate was measured by performing a test in which a rich model gas and a lean model gas alternately flow through the catalyst layer every three minutes (hereinafter, a repeated test). The catalyst volume was 6 cc and the SV was 30,000 / h. The NOx purification performance was measured at a reaction temperature of 500 ° C. NO
x The purification rate follows equation (9).

【0114】(試験結果)試験結果を表3に示した。実
施例触媒2はリーンモデルガスのNOx浄化率は1〜3
分において85%であった。また、リッチモデルガスで
のNOx浄化率は1〜3分において65%であった。こ
れらのNOx浄化率はリーンとリッチを繰り返しを10
回行っても変わらなかった。
(Test Results) Table 3 shows the test results. The catalyst 2 of the embodiment has a lean model gas NOx purification rate of 1 to 3.
85% in minutes. The NOx purification rate with the rich model gas was 65% in 1 to 3 minutes. These NOx purification rates repeat lean and rich 10 times.
It did not change even if I went there.

【0115】[0115]

【表3】 [Table 3]

【0116】(試験例4)試験例2に従って、実施例触媒2
流通後のガス中のNHを測定した。
Test Example 4 According to Test Example 2, the catalyst of Example 2 was used.
NH 3 in the gas after the circulation was measured.

【0117】(試験結果)結果を表4に示した。NH
実施例触媒2にて完全に消費されていなかった。
(Test Results) The results are shown in Table 4. NH 3 was not completely consumed in Example Catalyst 2.

【0118】[0118]

【表4】 [Table 4]

【0119】(試験例5)実施例触媒2の後段に実施例触媒
4を設置した。実施例触媒の触媒容積は6ccとした。
試験例4と同様の方法で、実施例触媒4、及び実施例触媒
2と実施例触媒4の組み合わせのNOx浄化率、HC浄化
率及びCO浄化率とNH濃度を測定した。モデルガス
中のNH濃度は705ppmとした。
Test Example 5 Example Catalyst 2
4 was installed. The catalyst volume of the example catalyst was 6 cc.
In the same manner as in Test Example 4, Example Catalyst 4, and Example Catalyst
The NOx purification rate, HC purification rate, CO purification rate, and NH 3 concentration of the combination of Example 2 and Example Catalyst 4 were measured. The NH 3 concentration in the model gas was 705 ppm.

【0120】(試験結果)結果を表5に示した。実施例触
媒2と実施例触媒4の組み合わせにより、NOx、H
C、CO浄化と未反応NH放出の抑制が防止できる。
(Test Results) The results are shown in Table 5. NOx, H by the combination of Example Catalyst 2 and Example Catalyst 4
C and CO purification and suppression of unreacted NH 3 release can be prevented.

【0121】[0121]

【表5】 [Table 5]

【0122】[0122]

【実施例7】実施例触媒2を上流に設置し、その後流に
実施例触媒3を設置した。各触媒容積は6ccとした。
試験例3と同様の方法で、実施例触媒2と実施例触媒3の
組み合わせのNOx浄化率、HC浄化率及びCO浄化率
とNH濃度を測定した。なお、モデルガス中のNH
濃度は705ppmとした。また、各浄化率はリーン切
替え1分後のものとした。結果を表6に示した。実施例
触媒2と実施例触媒3とを組み合わせることにより、実施
例触媒2または実施例触媒3を単独で用いる場合より、リ
ーンにおいて高いNOx、HC、CO浄化性能が得られ
る。また、リッチにおいても実施例触媒2と実施例触媒3
とを組み合わせのNOx浄化率は95%以上であった。
さらに、実施例触媒2と実施例触媒3とを組み合わせるこ
とにより、未反応のNHも除去できた。以上のことか
ら、実施例触媒2と実施例触媒3とを組み合わせにより高
いNOx浄化性能とHC、CO浄化性能が得られること
は明らかである。
Example 7 Example catalyst 2 was installed upstream, and example catalyst 3 was installed downstream. Each catalyst volume was 6 cc.
In the same manner as in Test Example 3, the NOx purification rate, the HC purification rate, the CO purification rate, and the NH 3 concentration of the combination of Example Catalyst 2 and Example Catalyst 3 were measured. The NH 3 in the model gas
The concentration was 705 ppm. Further, each purification rate was one minute after the lean switching. The results are shown in Table 6. By combining the example catalyst 2 and the example catalyst 3, higher NOx, HC, and CO purification performance can be obtained in a lean state than when the example catalyst 2 or the example catalyst 3 is used alone. Further, even in the rich case, the catalysts of Example 2 and Example 3 were used.
The NOx purification rate of the combination of the above was 95% or more.
Further, by combining Example Catalyst 2 and Example Catalyst 3, unreacted NH 3 could be removed. From the above, it is clear that high NOx purification performance and HC and CO purification performance can be obtained by combining the example catalyst 2 and the example catalyst 3.

【0123】[0123]

【表6】 [Table 6]

【0124】[0124]

【実施例8】(試験例6)800℃で5時間焼成した後の
実施例触媒3(触媒容積6cc)を設置し、試験例3と同様
の方法で、NOx浄化率を測定した。ただし、リーンモ
デルガス中のNH濃度とNOx濃度は変化させた。ま
た、各浄化率は酸化雰囲気切替え1分後のものとした。
Example 8 (Test Example 6) Catalyst 3 (catalyst volume: 6 cc) was fired at 800 ° C. for 5 hours, and the NOx purification rate was measured in the same manner as in Test Example 3. However, the NH 3 concentration and the NOx concentration in the lean model gas were changed. Each purification rate was one minute after the oxidizing atmosphere was switched.

【0125】(試験結果)結果を表7に示した。NH
度が35ppmより高い場合、NH3と同量のNOxを
添加した場合に較べて、NOx浄化率は低くなった。一
方、NH添加濃度が35ppm以下の場合、NOx浄
化率は、NHと同量のNOxを添加した場合とほぼ同
等であった。従って、実施例触媒3と実施例触媒2の組
み合わせによりNOx浄化性能を高めるためには、実施
例触媒2からの未反応NH量を35ppm以下に低減
することが必要である。
(Test Results) The results are shown in Table 7. If NH 3 concentration is higher than 35 ppm, compared to the case of adding the same amount of NOx and NH3, NOx purification rate was lower. On the other hand, when the NH 3 addition concentration was 35 ppm or less, the NOx purification rate was almost equal to the case where the same amount of NOx as NH 3 was added. Therefore, in order to increase the NOx purification performance by the combination of the example catalyst 3 and the example catalyst 2, it is necessary to reduce the amount of unreacted NH 3 from the example catalyst 2 to 35 ppm or less.

【0126】[0126]

【表7】 [Table 7]

【0127】[0127]

【実施例9】実施例触媒2の後流に実施例触媒4を設置
し、さらに実施例触媒4の後流に実施例触媒3を設置する
方法について検討した。
Example 9 A method was described in which Example Catalyst 4 was installed downstream of Example Catalyst 2, and Example Catalyst 3 was installed downstream of Example Catalyst 4.

【0128】(試験例7)実施例触媒4を設置し、試験例3
と同様の方法で、NOx、HC、CO浄化率を測定し
た。
(Test Example 7) Example catalyst 4 was installed, and
The NOx, HC, and CO purification rates were measured in the same manner as described above.

【0129】(試験結果)反応温度500℃における各反
応ガス切替え3分後の浄化率を表8に示した。実施例触
媒4はリッチにおいてHC、COを完全に浄化しなかっ
た。NOx浄化触媒となる実施例触媒3は、リーンにお
いて捕捉したNOxをリッチで還元除去する。従って、
リッチにおいて実施例触媒4でHC、COが完全に除去
されると、実施例触媒3の捕捉NOxを還元除去するこ
とが不可能となる。しかしながら、本試験結果から、実
施例触媒3の前段に実施例触媒4を設置しても、リッチに
おいて実施例触媒3で捕捉されたNOxは還元除去でき
ることは明らかである。
(Test Results) Table 8 shows the purification rates after three minutes of switching each reaction gas at a reaction temperature of 500 ° C. The catalyst of Example 4 did not completely purify HC and CO in a rich condition. The example catalyst 3 serving as the NOx purification catalyst richly reduces and removes NOx trapped in the lean state. Therefore,
When HC and CO are completely removed by the example catalyst 4 in the rich condition, it is impossible to reduce and remove the trapped NOx of the example catalyst 3. However, from the results of this test, it is clear that even if the example catalyst 4 is provided before the example catalyst 3, the NOx trapped by the example catalyst 3 in a rich state can be reduced and removed.

【0130】[0130]

【表8】 [Table 8]

【0131】(試験例8)実施例触媒2の後流に実施例触媒
4を設置し、さらに実施例触媒4の後流に実施例触媒3を
設置した。各実施例触媒の容積は6ccとした。試験例
3と同様の方法で、NOx、HC、CO浄化率を測定し
た。なお、反応温度は300,400,500℃とし
た。
Test Example 8 Example Catalyst 2
4 and the example catalyst 3 was further installed downstream of the example catalyst 4. The volume of each example catalyst was 6 cc. Test example
In the same manner as in 3, the NOx, HC, and CO purification rates were measured. The reaction temperature was 300, 400, 500 ° C.

【0132】(試験結果)結果を表9に示した。実施例触
媒2と実施例触媒4と実施例触媒3の組み合わせの500
℃におけるNOx浄化率は75%であり、実施例触媒2
と実施例触媒3の組み合わせ(65%)よりNOx浄化性
能を向上できた。NOx浄化率向上の原因は、実施例触
媒4流通後に未反応NHが存在しない(実施例14試験例
1)ことに起因すると考えられる。
(Test Results) The results are shown in Table 9. 500 of the combination of Example Catalyst 2, Example Catalyst 4 and Example Catalyst 3
The NOx purification rate at 75 ° C. was 75%.
The NOx purification performance was improved by the combination of (Example 65) and Example Catalyst 3 (65%). The cause of the improvement of the NOx purification rate is that unreacted NH 3 does not exist after the catalyst 4 of the embodiment (Example 14 test example)
It is thought to be due to 1).

【0133】また、還元雰囲気におけるNOx浄化率は
95%以上であった。さらに、全ての触媒の組み合わせ
において、後段流通後のガスから未反応NHは検出さ
れかった。この性能は酸化雰囲気と還元雰囲気を何回繰
り返しても再現した。
Further, the NOx purification rate in a reducing atmosphere was 95% or more. Furthermore, in all the combinations of the catalysts, unreacted NH 3 was not detected from the gas after the second-stage flow. This performance was reproduced no matter how many times the oxidizing atmosphere and the reducing atmosphere were repeated.

【0134】以上のことから、アンモニア脱硝触媒(実
施例触媒2)とアンモニア酸化触媒(実施例触媒4)とNO
x浄化触媒(実施例触媒3)の組み合わせとすることで、
優れたNOx、HC、CO浄化性能が両立することは明
らかである。
From the above, the ammonia denitration catalyst (Example catalyst 2), the ammonia oxidation catalyst (Example catalyst 4) and the NO
By using a combination of x purification catalyst (Example catalyst 3),
It is clear that excellent NOx, HC and CO purification performances are compatible.

【0135】[0135]

【表9】 [Table 9]

【0136】(試験例9)試験例2と同様の方法で、リーン
でのNOx浄化率の定常値を測定した。
(Test Example 9) In the same manner as in Test Example 2, the steady-state value of the lean NOx purification rate was measured.

【0137】(試験結果)結果を表10に示した。実施例
触媒2と実施例触媒4と実施例触媒3の組み合わせは、実
施例触媒3より定常NOx浄化率に優れていた。
(Test Results) The results are shown in Table 10. The combination of Example Catalyst 2, Example Catalyst 4, and Example Catalyst 3 was superior to Example Catalyst 3 in the steady-state NOx purification rate.

【0138】[0138]

【表10】 [Table 10]

【0139】以上のことから,実施例触媒2と実施例触媒
4と実施例触媒3の組み合わせは、アンモニア脱硝触媒
(実施例触媒2)とNOx浄化触媒(実施例触媒3)の機能が
単純に加算されたものではなく、アンモニア酸化触媒
(実施例触媒4)との組み合わせにより優れたNOx浄化
性能を有することは明らかである。
From the above, it was found that Example Catalyst 2 and Example Catalyst 2
The combination of 4 and Example Catalyst 3 is an ammonia denitration catalyst
The functions of the (Example catalyst 2) and the NOx purification catalyst (Example catalyst 3) are not simply added, but the ammonia oxidation catalyst
It is clear that the combination with (Example Catalyst 4) has excellent NOx purification performance.

【0140】[0140]

【実施例10】メタタングステン酸アンモニウム溶液を
チタニア粉末に、W/Tiモル比で1/9となるように加
えて混練した。この混練物を150℃で乾燥、続いて6
00℃で焼成してW‐Ti触媒粉末を得た。このW‐T
i触媒粉末を実施例触媒3に100g/Lコーティングし
た実施例触媒5を得た。NH濃度は705ppmとし
た。
Example 10 An ammonium metatungstate solution was added to and mixed with titania powder at a molar ratio of W / Ti of 1/9. The kneaded material is dried at 150 ° C.
Calcination at 00 ° C. gave a W-Ti catalyst powder. This WT
Example catalyst 5 was obtained by coating Example catalyst 3 with i catalyst powder at 100 g / L. The NH 3 concentration was 705 ppm.

【0141】試験例3と同様の方法で、実施例触媒5のN
Ox浄化率を測定した。500℃のNOx浄化率は70
%となった。
In the same manner as in Test Example 3, the N
The Ox purification rate was measured. NOx purification rate at 500 ° C is 70
%.

【0142】[0142]

【実施例11】メタタングステン酸アンモニウム溶液を
チタニア粉末に、W/Tiモル比で1/9となるように加
えて混練した。この混練物を150℃で乾燥、続いて6
00℃で焼成してW‐Ti触媒粉末を得た。
Example 11 An ammonium metatungstate solution was added to titania powder at a W / Ti molar ratio of 1/9 and kneaded. The kneaded material is dried at 150 ° C.
Calcination at 00 ° C. gave a W-Ti catalyst powder.

【0143】このW‐Ti触媒粉末を実施例触媒4に1
00g/Lコーティングした実施例触媒6を得た。
This W—Ti catalyst powder was added to Example Catalyst 4 as 1
Example catalyst 6 coated with 00 g / L was obtained.

【0144】実施例触媒6(触媒容積6cc)の後段に実施例
触媒3(触媒容積6cc)を設置し、試験例3と同様の方法
で、NOx浄化率を測定した。NH濃度は705pp
mとした。
Example catalyst 3 (catalyst volume 6 cc) was installed downstream of example catalyst 6 (catalyst volume 6 cc), and the NOx purification rate was measured in the same manner as in Test Example 3. NH 3 concentration 705pp
m.

【0145】実施例触媒6と実施例触媒3の組み合わせに
よる500℃のNOx浄化率は73%となった。
The NOx purification rate at 500 ° C. by the combination of Example Catalyst 6 and Example Catalyst 3 was 73%.

【0146】[0146]

【実施例12】メタタングステン酸アンモニウム溶液を
チタニア粉末に、W/Tiモル比で1/9となるように加
えて混練した。この混練物を150℃で乾燥、続いて6
00℃で焼成してW‐Ti触媒粉末を得た。
Example 12 An ammonium metatungstate solution was added to titania powder at a molar ratio of W / Ti of 1/9 and kneaded. The kneaded material is dried at 150 ° C.
Calcination at 00 ° C. gave a W-Ti catalyst powder.

【0147】アルミナ粉末に硝酸Ag溶液を加えて混練
した。この混練物を150℃で乾燥、続いて600℃で
焼成してアルミナ100重両部に対してAgを30重量
部担持したAg触媒粉末を得た。
A Ag nitrate solution was added to the alumina powder and kneaded. The kneaded product was dried at 150 ° C. and subsequently calcined at 600 ° C. to obtain an Ag catalyst powder having 30 parts by weight of Ag supported on both parts of 100 parts of alumina.

【0148】実施例5と同じ方法で、コージェライトハ
ニカムにアルミナ150g/Lコーティングし、アルミナ
150gに対して金属換算でNa18.5g、Ti4g、M
g1.8g、Rh0.14g、Pt2.8g、Mg2.1g、Ce27
gを含有する、実施例触媒7を作製した。
In the same manner as in Example 5, a cordierite honeycomb was coated with 150 g of alumina / L, and 18.5 g of Na, 8.5 g of Ti, 4 g of M
g 1.8 g, Rh 0.14 g, Pt 2.8 g, Mg 2.1 g, Ce27
Example catalyst 7 containing g was prepared.

【0149】このAg触媒粉末を実施例触媒7に50g/
Lコーティングした。さらに、Ag触媒粉末コーティン
グ層の上にW‐Ti触媒粉末を100g/Lコーティング
した実施例触媒8を得た。
This Ag catalyst powder was added to Example Catalyst 7 in an amount of 50 g /
L coated. Further, Example Catalyst 8 was obtained in which W-Ti catalyst powder was coated at 100 g / L on the Ag catalyst powder coating layer.

【0150】試験例3と同様の方法で、実施例触媒8のN
Ox浄化率を測定した。NH濃度は705ppmとし
た。
In the same manner as in Test Example 3, the N
The Ox purification rate was measured. The NH 3 concentration was 705 ppm.

【0151】実施例触媒8の500℃のNOx浄化率は
72%となった。
The NOx purification rate at 500 ° C. of Example Catalyst 8 was 72%.

【0152】[0152]

【実施例13】図7は、実施例1において、気筒6-7の合
流部101の後流にアンモニア生成触媒20を設けた例を示
す。アンモニア生成触媒20の後流にて、気筒5の排ガス
と合流する合流部10が設けられている。
[Embodiment 13] FIG. 7 shows an embodiment in which an ammonia generation catalyst 20 is provided downstream of the junction 101 of the cylinders 6-7 in the first embodiment. At the downstream side of the ammonia generation catalyst 20, there is provided a merging section 10 which merges with the exhaust gas of the cylinder 5.

【0153】気筒6-8を一つのグループとして管理する
ことにより、アンモニア生成触媒の個数を減少できる。
By managing the cylinders 6-8 as one group, the number of ammonia producing catalysts can be reduced.

【0154】[0154]

【実施例14】図8は、気筒6-8の合流部101の後流にア
ンモニア生成触媒を設けず、NOx浄化触媒13の上流に
酸素濃度センサー23を設けた例を示す。なお、気筒6-8
の合流排ガスと気筒5の排ガスは合流部10において合流
する。
Embodiment 14 FIG. 8 shows an example in which an ammonia generation catalyst is not provided downstream of the junction 101 of the cylinders 6-8, and an oxygen concentration sensor 23 is provided upstream of the NOx purification catalyst 13. Note that cylinders 6-8
The merged exhaust gas and the exhaust gas of the cylinder 5 merge at the merge section 10.

【0155】酸素濃度センサー23において、アンモニア
脱硝流通後の排ガスの酸素濃度を計測し、排ガスの空燃
比をエンジンコントロールユニット19にて推定する。
The oxygen concentration sensor 23 measures the oxygen concentration of the exhaust gas after the ammonia denitration, and the air-fuel ratio of the exhaust gas is estimated by the engine control unit 19.

【0156】そして、合流部10での空燃比がリーンとリ
ッチまたはストイキとに交互になるように、気筒5-8の
空燃比及び吸入空気量をエンジンコントロールユニット
19にて制御する。
The air-fuel ratio of cylinders 5-8 and the amount of intake air are controlled by the engine control unit so that the air-fuel ratio at the junction 10 alternates between lean and rich or stoichiometric.
Controlled at 19.

【0157】なお、なお図8の変形例として、NOx浄
化触媒13をリーンNOx捕捉触媒またはリーンNOx還
元触媒に置きかえ、これらの触媒に流入する排ガスの空
燃比をリーンにすることもできる。
As a modification of FIG. 8, the NOx purifying catalyst 13 can be replaced with a lean NOx trapping catalyst or a lean NOx reducing catalyst, and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into these catalysts can be made lean.

【0158】リーン排ガス中のNOxはアンモニア脱硝
触媒にて大部分浄化されるので、リーンNOx捕捉触媒
あるいはリーンNOx還元触媒に流入するNOx濃度は
低い。そのため、リーンNOx捕捉触媒あるいはリーン
NOx還元触媒にて十分にNOxを捕捉或いは浄化でき
る。
Since most of NOx in the lean exhaust gas is purified by the ammonia denitration catalyst, the concentration of NOx flowing into the lean NOx trapping catalyst or the lean NOx reduction catalyst is low. Therefore, NOx can be sufficiently captured or purified by the lean NOx trapping catalyst or the lean NOx reduction catalyst.

【0159】[0159]

【発明の効果】本発明により、リーンでの高いNOx浄
化性能が得られる。また、広い温度領域で高いNOx浄
化性能が得られる。
According to the present invention, high lean NOx purification performance can be obtained. Further, high NOx purification performance can be obtained in a wide temperature range.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】アンモニア生成触媒とアンモニア脱硝触媒とN
Ox浄化触媒を用いたシステム図。
FIG. 1 shows an ammonia generation catalyst, an ammonia denitration catalyst, and N
FIG. 1 is a system diagram using an Ox purification catalyst.

【図2】アンモニア生成触媒とアンモニア脱硝触媒とア
ンモニア酸化触媒とNOx浄化触媒を用いたシステム
図。
FIG. 2 is a system diagram using an ammonia generation catalyst, an ammonia denitration catalyst, an ammonia oxidation catalyst, and a NOx purification catalyst.

【図3】温度センサーによる制御を用いたシステム図。FIG. 3 is a system diagram using control by a temperature sensor.

【図4】アンモニア酸化触媒の温度によるNOx浄化率
の模式図。
FIG. 4 is a schematic diagram of a NOx purification rate depending on the temperature of an ammonia oxidation catalyst.

【図5】全気筒の空燃比と空気量を制御するシステム
図。
FIG. 5 is a system diagram for controlling the air-fuel ratio and the air amount of all cylinders.

【図6】アンモニア酸化触媒の温度によるNOx浄化率と
燃料リッチ状態で運転する気筒数の模式図。
FIG. 6 is a schematic diagram showing the NOx purification rate depending on the temperature of the ammonia oxidation catalyst and the number of cylinders operated in a fuel-rich state.

【図7】図1の気筒6-7の合流部にアンモニア生成触媒を
設けるシステム図。
FIG. 7 is a system diagram in which an ammonia generation catalyst is provided at a junction of cylinders 6-7 in FIG. 1;

【図8】NOx浄化触媒13の上流に酸素濃度センサー23
を設けたシステム図。
FIG. 8 shows an oxygen concentration sensor 23 upstream of the NOx purification catalyst 13.
System diagram provided with.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2,23,24…スロットルバルブ、 3,4,2
5,26…吸気マニホールド、 5〜8…気筒、 9…
排気マニホールド、 10、101…合流部、11、2
0〜22…アンモニア生成触媒、 12…アンモニア脱
硝触媒、 13…NOx浄化触媒、 14…アンモニア
脱硝触媒とリーンNOx捕捉触媒を一体化した触媒、
15…アンモニア酸化触媒、 16…アンモニア脱硝触
媒とアンモニア酸化触媒を一体化した触媒、 17…ア
ンモニア脱硝触媒とアンモニア酸化触媒とリーンNOx
捕捉触媒を一体化した触媒、 18…温度センサー、1
9…エンジンコントロールユニット。
1, 2, 23, 24 ... throttle valve, 3, 4, 2
5, 26 ... intake manifold, 5-8 ... cylinder, 9 ...
Exhaust manifold, 10, 101 ... junction, 11, 2
0 to 22: ammonia generating catalyst, 12: ammonia denitration catalyst, 13: NOx purification catalyst, 14: catalyst in which an ammonia denitration catalyst and a lean NOx trapping catalyst are integrated,
15: Ammonia oxidation catalyst, 16: Catalyst integrating ammonia denitration catalyst and ammonia oxidation catalyst, 17: Ammonia denitration catalyst, ammonia oxidation catalyst, lean NOx
Catalyst integrated with trapping catalyst, 18… Temperature sensor, 1
9 ... Engine control unit.

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02D 41/04 305 F02D 41/04 305Z 43/00 301 43/00 301E 301T (72)発明者 金枝 雅人 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株 式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 (72)発明者 永山 更成 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株 式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 (72)発明者 山下 寿生 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株 式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 (72)発明者 黒田 修 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者 北原 雄一 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 Fターム(参考) 3G084 AA03 AA04 BA05 BA09 BA13 BA24 DA10 DA27 EA11 EB01 FA10 FA27 3G091 AA02 AA12 AA13 AA17 AA24 AA28 AB01 AB02 AB03 AB04 AB05 BA14 BA31 BA33 CA17 CB02 CB06 CB07 DA01 DA02 DB06 DB10 DB13 EA07 EA17 EA18 EA30 FB10 FB11 FB12 FC02 GA06 GA16 GB01W GB01X GB02W GB03W GB04W GB05W GB06W GB07W GB10W GB10X GB17X HA03 HA08 HA10 HA11 HA12 HA36 HA37 3G301 HA01 HA04 HA06 HA07 HA15 HA18 JA15 JA25 JA33 JB09 LA03 LB04 MA01 MA11 NA06 NA08 NA09 NC01 NC02 NE01 NE06 NE13 NE14 NE15 PD11B PD11Z PD12B PD12Z PF03B PF03Z Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (Reference) F02D 41/04 305 F02D 41/04 305Z 43/00 301 43/00 301E 301T (72) Inventor Masato Kaneda Hitachi City, Ibaraki Prefecture 7-2-1 Omikacho, Hitachi, Ltd. Power and Electricity Development Laboratory (72) Inventor Shosei Nagayama 7-2-1, Omikamachi, Hitachi, Ibaraki Pref., Hitachi Electric Power and Electricity Development Laboratory (72) Inventor Toshio Yamashita 7-2-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Electric Power & Electric Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Osamu Kuroda Hitachi, Ltd. 2520 Odaiba, Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture Hitachi, Ltd. (72) Inventor Yuichi Kitahara 2520 Oji Takaba, Hitachinaka-shi, Ibaraki F-term in Hitachi Automotive Equipment Group (reference) 3G084 AA03 AA04 BA05 BA09 BA13 BA24 DA10 DA27 EA11 EB01 FA10 FA27 3G091 AA0 2 AA12 AA13 AA17 AA24 AA28 AB01 AB02 AB03 AB04 AB05 BA14 BA31 BA33 CA17 CB02 CB06 CB07 DA01 DA02 DB06 DB10 DB13 EA07 EA17 EA18 EA30 FB10 FB11 FB12 FC02 GA06 GA16 GB01 HA GB HA GB HA HA GB GBW GB03 GB10 GB03 HA37 3G301 HA01 HA04 HA06 HA07 HA15 HA18 JA15 JA25 JA33 JB09 LA03 LB04 MA01 MA11 NA06 NA08 NA09 NC01 NC02 NE01 NE06 NE13 NE14 NE15 PD11B PD11Z PD12B PD12Z PF03B PF03Z

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】内燃機関の排ガス浄化方法において、排ガ
ス流路にアンモニア脱硝触媒と、流入する排ガスの酸素
濃度が共存する還元剤を完全に酸化するのに必要な酸素
濃度よりも高いときに該排ガス中のNOxを捕捉するリ
ーンNOx捕捉触媒を設け、酸素濃度が共存する還元剤
を完全に酸化するのに必要な酸素濃度よりも高い状態の
排ガスにアンモニアを含有してアンモニア脱硝触媒に流
入させて、排ガス中のNOxの少なくとも一部を浄化し
た後、リーンNOx捕捉触媒へ流入させることを特徴と
する排ガス浄化方法。
In the method for purifying exhaust gas of an internal combustion engine, when the oxygen concentration of the ammonia denitration catalyst and the exhaust gas flowing into the exhaust gas passage is higher than the oxygen concentration required for completely oxidizing the coexisting reducing agent. A lean NOx trapping catalyst for trapping NOx in the exhaust gas is provided, and ammonia is contained in the exhaust gas in a state where the oxygen concentration is higher than the oxygen concentration necessary for completely oxidizing the coexisting reducing agent, and the ammonia flows into the ammonia denitration catalyst. Exhaust gas, after purifying at least a part of NOx in exhaust gas, and then flowing the lean NOx into a lean NOx trapping catalyst.
【請求項2】内燃機関の排ガス浄化方法において、排ガ
ス流路にアンモニア脱硝触媒と、流入する排ガスの酸素
濃度が共存する還元剤を完全に酸化するのに必要な酸素
濃度よりも高いときに該排ガス中のNOxを還元するリ
ーンNOx還元触媒を設け、酸素濃度が共存する還元剤
を完全に酸化するのに必要な酸素濃度よりも高い状態の
排ガスにアンモニアを含有してアンモニア脱硝触媒に流
入させて、排ガス中のNOxの少なくとも一部を浄化し
た後、リーンNOx還元触媒へ流入させて、残りの少な
くとも一部のNOxを浄化することを特徴とする排ガス
浄化方法。
2. An exhaust gas purifying method for an internal combustion engine, comprising the steps of: providing an ammonia denitration catalyst in an exhaust gas passage and an oxygen concentration of an inflowing exhaust gas higher than an oxygen concentration required for completely oxidizing a coexisting reducing agent; A lean NOx reduction catalyst that reduces NOx in the exhaust gas is provided, and ammonia is contained in the exhaust gas in a state where the oxygen concentration is higher than the oxygen concentration required to completely oxidize the coexisting reducing agent, and the ammonia flows into the ammonia denitration catalyst. An exhaust gas purifying method comprising: purifying at least a part of NOx in exhaust gas, flowing the lean NOx into a lean NOx reduction catalyst, and purifying at least a part of the remaining NOx.
【請求項3】内燃機関の排ガス浄化方法において、排ガ
ス流路にアンモニア脱硝触媒と、流入する排ガスの酸素
濃度が共存する還元剤を完全に酸化するのに必要な酸素
濃度よりも高いときに該排ガス中のNOxを捕捉し、流
入する排ガスの酸素濃度が共存する還元剤を完全に酸化
するのに必要な酸素濃度以下のときに該排ガス中のNO
xと該捕捉NOxを還元するNOx浄化触媒を設け、酸
素濃度が共存する還元剤を完全に酸化するのに必要な酸
素濃度よりも高い状態の排ガスにアンモニアを含有して
アンモニア脱硝触媒に流入させて、排ガス中のNOxの
少なくとも一部を浄化した後、NOx浄化触媒へ流入さ
せて排ガス中に存在するNOxの少なくとも一部を捕捉
し、その後、少なくともNOx浄化触媒に流入する排ガ
スの酸素濃度を共存する還元剤を完全に酸化するのに必
要な酸素濃度以下にして、該捕捉NOx及び排ガス中の
NOxを還元することを特徴とする排ガス浄化方法。
3. An exhaust gas purifying method for an internal combustion engine, wherein the ammonia concentration in the exhaust gas passage is higher than the oxygen concentration required for completely oxidizing the coexisting reducing agent. NOx in the exhaust gas is trapped, and when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is lower than the oxygen concentration required to completely oxidize the coexisting reducing agent, the NO in the exhaust gas is reduced.
x and a NOx purifying catalyst for reducing the trapped NOx are provided, and the exhaust gas having an oxygen concentration higher than the oxygen concentration necessary for completely oxidizing the coexisting reducing agent contains ammonia and flows into the ammonia denitration catalyst. After purifying at least a portion of the NOx in the exhaust gas, the NOx is flown into the NOx purification catalyst to capture at least a portion of the NOx present in the exhaust gas, and then the oxygen concentration of the exhaust gas flowing at least into the NOx purification catalyst is reduced. An exhaust gas purifying method comprising reducing the trapped NOx and NOx in exhaust gas to an oxygen concentration required to completely oxidize a coexisting reducing agent.
【請求項4】独立に空燃比を制御することが可能な複数
の気筒を有する内燃機関から排出された排ガスの浄化方
法において、一部の気筒の排ガス流路にアンモニア生成
触媒を設けて、該アンモニア生成触媒に空燃比がリッチ
またはストイキの排ガスを流入させてアンモニアを生成
させ、アンモニア生成触媒の後流に複数の気筒の排ガス
を合流させる合流部を設け、該合流部の後流にアンモニ
ア脱硝触媒と、流入する排ガスの酸素濃度が共存する還
元剤を完全に酸化するのに必要な酸素濃度よりも高いと
きに該排ガス中のNOxを捕捉し、流入する排ガスの酸
素濃度が共存する還元剤を完全に酸化するのに必要な酸
素濃度以下のときに該排ガス中のNOxと該捕捉NOx
を還元するNOx浄化触媒を設け、合流部の排ガスの空
燃比をリーンにして、アンモニア脱硝触媒に流入させ
て、排ガス中の少なくとも一部のNOxを浄化した後、
NOx浄化触媒に流入させてNOxの少なくとも一部を
捕捉し、その後、合流部の排ガスの空燃比をリッチまた
はストイキにして、該捕捉NOx及び排ガス中のNOx
を浄化することを特徴とする内燃機関の排ガス浄化方
法。
4. A method for purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine having a plurality of cylinders capable of independently controlling the air-fuel ratio, wherein an ammonia generation catalyst is provided in an exhaust gas passage of some of the cylinders. An air-fuel ratio rich or stoichiometric exhaust gas flows into the ammonia generating catalyst to generate ammonia, and a merging section is provided for merging exhaust gases of a plurality of cylinders downstream of the ammonia generating catalyst, and ammonia denitration is provided downstream of the merging section. When the oxygen concentration of the catalyst and the inflowing exhaust gas is higher than the oxygen concentration necessary for completely oxidizing the coexisting reducing agent, the catalyst traps NOx in the exhaust gas and the reducing agent in which the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas coexists NOx in the exhaust gas and the trapped NOx when the oxygen concentration is lower than the oxygen concentration necessary to completely oxidize
After providing a NOx purification catalyst for reducing NOx, making the air-fuel ratio of the exhaust gas at the confluence part lean, and flowing it into the ammonia denitration catalyst to purify at least a part of NOx in the exhaust gas,
At least a part of the NOx is trapped by flowing into the NOx purification catalyst, and then the air-fuel ratio of the exhaust gas at the junction is made rich or stoichiometric, and the NOx in the trapped NOx and the exhaust gas is reduced.
A method for purifying exhaust gas of an internal combustion engine, comprising purifying exhaust gas.
【請求項5】独立に空燃比を制御することが可能な複数
の気筒を有する内燃機関から排出された排ガスの浄化方
法において、各気筒の排ガス流路にアンモニア生成触媒
を設けて、一部の気筒の空燃比がリッチまたはストイキ
の時に、他の気筒の空燃比はリーンであるようにし、ア
ンモニア生成触媒の後流に複数の気筒の排ガスを合流さ
せる合流部を設け、該合流部の後流にアンモニア脱硝触
媒と、流入する排ガスの酸素濃度が共存する還元剤を完
全に酸化するのに必要な酸素濃度よりも高いときに該排
ガス中のNOxを捕捉し、流入する排ガスの酸素濃度が
共存する還元剤を完全に酸化するのに必要な酸素濃度以
下のときに該排ガス中のNOxと該捕捉NOxを還元す
るNOx浄化触媒を設け、合流部の排ガスの空燃比をリ
ーンにして、アンモニア脱硝触媒に流入させて、排ガス
中の少なくとも一部のNOxを浄化した後、NOx浄化
触媒に流入させてNOxの少なくとも一部を捕捉し、そ
の後、合流部の排ガスの空燃比をリッチまたはストイキ
にして、該捕捉NOx及び排ガス中のNOxを浄化する
ことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化方法。
5. A method for purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine having a plurality of cylinders capable of independently controlling the air-fuel ratio. When the air-fuel ratio of a cylinder is rich or stoichiometric, the air-fuel ratio of the other cylinders is made lean, and a merging section is provided for merging exhaust gases of a plurality of cylinders with the downstream of the ammonia generation catalyst. When the oxygen concentration of the ammonia denitration catalyst and the inflowing exhaust gas is higher than the oxygen concentration required to completely oxidize the coexisting reducing agent, the NOx in the exhaust gas is captured, and the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas coexists. A NOx purification catalyst for reducing the NOx in the exhaust gas and the trapped NOx when the oxygen concentration is lower than the oxygen concentration necessary to completely oxidize the reducing agent to be exhausted. After flowing into the near denitration catalyst and purifying at least a part of NOx in the exhaust gas, it flows into the NOx purifying catalyst to capture at least a part of the NOx, and thereafter, the air-fuel ratio of the exhaust gas at the junction is rich or stoichiometric. And purifying the trapped NOx and NOx in the exhaust gas.
【請求項6】請求項5において、各気筒の空燃比をリー
ンとリッチまたはストイキとに交互に切替えることを特
徴とする内燃機関の排ガス浄化方法。
6. The exhaust gas purifying method for an internal combustion engine according to claim 5, wherein the air-fuel ratio of each cylinder is alternately switched between lean and rich or stoichiometric.
【請求項7】請求項1〜6のいずれかにおいて、リーン
NOx捕捉触媒またはNOx浄化触媒またはリーンNO
x還元触媒に排ガスが流入する前に、該排ガス中に含ま
れるアンモニアの少なくとも一部を除去することを特徴
とする内燃機関の排ガス浄化方法。
7. The lean NOx trapping catalyst, the NOx purifying catalyst, or the lean NOx according to claim 1,
An exhaust gas purifying method for an internal combustion engine, comprising removing at least a part of ammonia contained in the exhaust gas before the exhaust gas flows into the x reduction catalyst.
【請求項8】請求項7において、アンモニア脱硝触媒と
リーンNOx捕捉触媒またはNOx浄化触媒またはリー
ンNOx還元触媒の間にアンモニア酸化触媒を設け、ア
ンモニア酸化触媒に流入する排ガスがリーンのときに、
該排ガス中に含まれるアンモニアを酸化することを特徴
とする内燃機関の排ガス浄化方法。
8. An ammonia oxidation catalyst is provided between an ammonia denitration catalyst and a lean NOx trapping catalyst, a NOx purification catalyst or a lean NOx reduction catalyst, and when exhaust gas flowing into the ammonia oxidation catalyst is lean,
A method for purifying exhaust gas of an internal combustion engine, comprising oxidizing ammonia contained in the exhaust gas.
【請求項9】請求項7又は8において、リーンNOx捕
捉触媒またはNOx浄化触媒またはリーンNOx還元触
媒に排ガスが流入する前の排ガス中のアンモニア濃度を
35ppm以下にすることを特徴とする内燃機関の排ガ
ス浄化方法。
9. The internal combustion engine according to claim 7, wherein the ammonia concentration in the exhaust gas before the exhaust gas flows into the lean NOx trapping catalyst, the NOx purification catalyst, or the lean NOx reduction catalyst is 35 ppm or less. Exhaust gas purification method.
【請求項10】請求項9において、理論空燃比または燃
料リッチ状態で動作する気筒への流入空気量をかえるこ
とでアンモニア脱硝触媒での未反応アンモニア濃度を制
御することを特徴とする内燃機関の排ガス浄化方法。
10. The internal combustion engine according to claim 9, wherein the concentration of unreacted ammonia in the ammonia denitration catalyst is controlled by changing the stoichiometric air-fuel ratio or the amount of air flowing into a cylinder operating in a fuel-rich state. Exhaust gas purification method.
【請求項11】請求項1〜6のいずれかにおいて、排ガ
スの空燃比がリーンでのNOxを浄化しうる温度領域の
異なるアンモニア脱硝触媒とリーンNOx捕捉触媒また
はNOx浄化触媒またはリーンNOx還元触媒とを設け
たことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化方法。
11. An ammonia denitration catalyst, a lean NOx trapping catalyst, a NOx purification catalyst, or a lean NOx reduction catalyst according to any one of claims 1 to 6, wherein the exhaust gas has an air-fuel ratio different in a temperature range capable of purifying lean NOx. An exhaust gas purifying method for an internal combustion engine, comprising:
【請求項12】内燃機関の排ガス浄化装置において、排
ガス流路に、酸素濃度が共存する還元剤を完全に酸化す
るのに必要な酸素濃度よりも高く、かつアンモニアを含
有する排ガス中のNOxの少なくとも一部を浄化するア
ンモニア脱硝触媒を設け、その後流に、流入する排ガス
の酸素濃度が共存する還元剤を完全に酸化するのに必要
な酸素濃度よりも高いときに該排ガス中のNOxを捕捉
するリーンNOx捕捉触媒を設けたことを特徴とする内
燃機関の排ガス浄化装置。
12. An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, wherein the concentration of oxygen in the exhaust gas passage is higher than the oxygen concentration required for completely oxidizing the coexisting reducing agent, and the NOx in the exhaust gas containing ammonia. An ammonia denitration catalyst for purifying at least a portion is provided, and when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is higher than the oxygen concentration required to completely oxidize the coexisting reducing agent, the NOx in the exhaust gas is captured in the subsequent stream. An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, comprising a lean NOx trapping catalyst.
【請求項13】内燃機関の排ガス浄化装置において、排
ガス流路に、酸素濃度が共存する還元剤を完全に酸化す
るのに必要な酸素濃度よりも高く、かつアンモニアを含
有する排ガス中のNOxの少なくとも一部を浄化するア
ンモニア脱硝触媒を設け、その後流に、流入する排ガス
の酸素濃度が共存する還元剤を完全に酸化するのに必要
な酸素濃度よりも高いときに該排ガス中のNOxを還元
するリーンNOx還元触媒を設けたことを特徴とする内
燃機関の排ガス浄化装置。
13. An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, wherein the oxygen concentration in the exhaust gas passage is higher than the oxygen concentration necessary for completely oxidizing the coexisting reducing agent and the NOx in the exhaust gas containing ammonia. An ammonia denitration catalyst for purifying at least a portion is provided, and when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is higher than the oxygen concentration required to completely oxidize the coexisting reducing agent, NOx in the exhaust gas is reduced. An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, comprising a lean NOx reduction catalyst.
【請求項14】内燃機関の排ガス浄化装置において、排
ガス流路に、酸素濃度が共存する還元剤を完全に酸化す
るのに必要な酸素濃度よりも高く、かつアンモニアを含
有する排ガス中のNOxの少なくとも一部を浄化するア
ンモニア脱硝触媒を設け、その後流に、流入する排ガス
の酸素濃度が共存する還元剤を完全に酸化するのに必要
な酸素濃度よりも高いときに該排ガス中のNOxを捕捉
し、流入する排ガスの酸素濃度が共存する還元剤を完全
に酸化するのに必要な酸素濃度以下のときに該排ガス中
のNOxと該捕捉NOxを還元するNOx浄化触媒を設
けたことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
14. An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, wherein the oxygen concentration in the exhaust gas passage is higher than the oxygen concentration necessary for completely oxidizing the coexisting reducing agent, and the NOx concentration in the exhaust gas containing ammonia is reduced. An ammonia denitration catalyst for purifying at least a portion is provided, and when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is higher than the oxygen concentration required to completely oxidize the coexisting reducing agent, the NOx in the exhaust gas is captured in the subsequent stream. And a NOx purification catalyst for reducing NOx in the exhaust gas and the trapped NOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is equal to or lower than the oxygen concentration necessary for completely oxidizing the coexisting reducing agent. Exhaust gas purification device for an internal combustion engine.
【請求項15】独立に空燃比を制御することが可能な複
数の気筒を有する内燃機関から排出された排ガスの浄化
装置において、一部の気筒の排ガス流路に、流入する排
ガスの空燃比がリッチまたはストイキのときにアンモニ
アを生成するアンモニア生成触媒を設け、アンモニア生
成触媒の後流に複数の気筒の排ガスを合流させる合流部
を設け、該合流部の後流に、酸素濃度が共存する還元剤
を完全に酸化するのに必要な酸素濃度よりも高く、かつ
アンモニアを含有する排ガス中のNOxの少なくとも一
部を浄化するアンモニア脱硝触媒を設け、該アンモニア
脱硝触媒の後流に、流入する排ガスの酸素濃度が共存す
る還元剤を完全に酸化するのに必要な酸素濃度よりも高
いときに該排ガス中のNOxを捕捉し、流入する排ガス
の酸素濃度が共存する還元剤を完全に酸化するのに必要
な酸素濃度以下のときに該排ガス中のNOxと該捕捉N
Oxを還元するNOx浄化触媒を設け、合流部の排ガス
の空燃比をリーンとリッチまたはストイキとの間で交互
に切替えられるように各気筒の空燃比を制御する制御手
段を設けたことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装
置。
15. An exhaust gas purifying apparatus for exhaust gas discharged from an internal combustion engine having a plurality of cylinders capable of independently controlling the air-fuel ratio, wherein the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust gas passage of some of the cylinders is adjusted. An ammonia-generating catalyst for generating ammonia when rich or stoichiometric is provided, and a merging section for merging exhaust gases from a plurality of cylinders is provided downstream of the ammonia-generating catalyst. An ammonia denitration catalyst that is higher than the oxygen concentration necessary to completely oxidize the agent and that purifies at least a part of NOx in the exhaust gas containing ammonia; When the oxygen concentration of the exhaust gas is higher than the oxygen concentration required to completely oxidize the coexisting reducing agent, NOx in the exhaust gas is trapped, and the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas coexists. That NOx and the capture N of the exhaust gas when the oxygen concentration below that required to completely oxidize the reducing agent
A NOx purification catalyst for reducing Ox is provided, and control means for controlling the air-fuel ratio of each cylinder is provided so that the air-fuel ratio of the exhaust gas at the junction can be alternately switched between lean and rich or stoichiometric. Exhaust gas purification device for an internal combustion engine.
【請求項16】独立に空燃比を制御することが可能な複
数の気筒を有する内燃機関から排出された排ガスの浄化
装置において、各気筒の排ガス流路に、流入する排ガス
の空燃比がリッチまたはストイキのときにアンモニアを
生成するアンモニア生成触媒を設け、アンモニア生成触
媒の後流に複数の気筒の排ガスを合流させる合流部を設
け、該合流部の後流に、酸素濃度が共存する還元剤を完
全に酸化するのに必要な酸素濃度よりも高く、かつアン
モニアを含有する排ガス中のNOxの少なくとも一部を
浄化するアンモニア脱硝触媒を設け、該アンモニア脱硝
触媒の後流に、流入する排ガスの酸素濃度が共存する還
元剤を完全に酸化するのに必要な酸素濃度よりも高いと
きに該排ガス中のNOxを捕捉し、流入する排ガスの酸
素濃度が共存する還元剤を完全に酸化するのに必要な酸
素濃度以下のときに該排ガス中のNOxと該捕捉NOx
を還元するNOx浄化触媒を設け、一部の気筒の空燃比
がリッチまたはストイキの時に、他の気筒の空燃比はリ
ーンであり、さらに合流部の排ガスの空燃比がリーンと
リッチまたはストイキとに交互になるように各気筒の空
燃比を制御する制御手段を設けたことを特徴とする内燃
機関の排ガス浄化装置。
16. An exhaust gas purifying apparatus for exhaust gas discharged from an internal combustion engine having a plurality of cylinders capable of independently controlling the air-fuel ratio, wherein the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust gas passage of each cylinder is rich or An ammonia generating catalyst for generating ammonia at the time of stoichiometry is provided, and a merging section for merging exhaust gases of a plurality of cylinders is provided downstream of the ammonia generating catalyst, and a reducing agent having an oxygen concentration coexisting is provided downstream of the merging section. An ammonia denitration catalyst that is higher than the oxygen concentration necessary for complete oxidation and that purifies at least a portion of NOx in the exhaust gas containing ammonia is provided. When the concentration is higher than the oxygen concentration required to completely oxidize the coexisting reducing agent, NOx in the exhaust gas is trapped, and the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas coexists. NOx and the trapped NOx of the exhaust gas when Motozai oxygen concentration below that required to completely oxidize the
When the air-fuel ratio of some cylinders is rich or stoichiometric, the air-fuel ratio of the other cylinders is lean, and the air-fuel ratio of the exhaust gas at the junction is lean and rich or stoichiometric. An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, further comprising control means for controlling the air-fuel ratio of each cylinder so as to be alternated.
【請求項17】請求項16において、前記制御手段に各
気筒の空燃比をリーンとリッチまたはストイキとに交互
に切替える機能を持たせたことを特徴とする内燃機関の
排ガス浄化装置。
17. An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 16, wherein said control means has a function of alternately switching the air-fuel ratio of each cylinder between lean and rich or stoichiometric.
【請求項18】請求項12〜17のいずれかにおいて、
リーンNOx捕捉触媒またはNOx浄化触媒またはリー
ンNOx還元触媒に排ガスが流入する前に、該排ガス中
に含まれるアンモニアの少なくとも一部を除去する手段
を備えたことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
18. The method according to claim 12, wherein
An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, comprising: means for removing at least a part of ammonia contained in the exhaust gas before the exhaust gas flows into the lean NOx trapping catalyst, the NOx purification catalyst, or the lean NOx reduction catalyst. .
【請求項19】請求項18において、アンモニア脱硝触
媒とリーンNOx捕捉触媒またはNOx浄化触媒または
リーンNOx還元触媒の間に、流入する排ガスがリーン
のときに該排ガス中に含まれるアンモニアを酸化するア
ンモニア酸化触媒を設けたことを特徴とする内燃機関の
排ガス浄化装置。
19. An ammonia gas for oxidizing ammonia contained in exhaust gas between an ammonia denitration catalyst and a lean NOx trapping catalyst, a NOx purifying catalyst, or a lean NOx reduction catalyst when the exhaust gas flows lean. An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, comprising an oxidation catalyst.
【請求項20】請求項18又は19において、リーンN
Ox捕捉触媒またはNOx浄化触媒またはリーンNOx
還元触媒に排ガスが流入する前の排ガス中のアンモニア
濃度を35ppm以下にとなるように、リーンNOx捕
捉触媒またはNOx浄化触媒に流入する排ガスのアンモ
ニア濃度計測値に基づいて、少なくともリッチまたはス
トイキで運転する気筒の数または空燃比または空気量を
制御する制御手段を備えたことを特徴とする内燃機関の
排ガス浄化装置。
20. The method according to claim 18, wherein the lean N
Ox trapping catalyst or NOx purification catalyst or lean NOx
Operate at least rich or stoichiometric based on the ammonia concentration measurement value of the exhaust gas flowing into the lean NOx trapping catalyst or NOx purification catalyst so that the ammonia concentration in the exhaust gas before the exhaust gas flows into the reduction catalyst becomes 35 ppm or less. An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, comprising: control means for controlling the number of cylinders to be operated, the air-fuel ratio, or the amount of air.
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