JP2002256926A - Exhaust emission control method and exhaust emission control device of internal combustion engine - Google Patents

Exhaust emission control method and exhaust emission control device of internal combustion engine

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JP2002256926A JP2001054343A JP2001054343A JP2002256926A JP 2002256926 A JP2002256926 A JP 2002256926A JP 2001054343 A JP2001054343 A JP 2001054343A JP 2001054343 A JP2001054343 A JP 2001054343A JP 2002256926 A JP2002256926 A JP 2002256926A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control method and an exhaust emission control device of an internal combustion engine having excellent NOx purifying performance while maintaining SOx resistance of an exhaust emission control catalyst. SOLUTION: This exhaust emission control method of the internal combustion engine has the exhaust emission control catalyst in an exhaust gas passage for reducing and purifying captured NOx to N2 in stoichimetric or rich by capturing the NOx in lean of the air-fuel ratio not less than 18, and has an exhaust gas temperature detecting means for detecting a temperature of exhaust gas flowing in the exhaust emission control catalyst, and purifies the NOx in the exhaust gas by contacting the exhaust gas with the exhaust emission control catalyst. When the exhaust gas temperature detected by the exhaust gas temperature detecting means is not less than a predetermined lower limit temperature and not more than an upper limit temperature, operation including the lean of the air-fuel ratio not less than 18 is performed, and when the exhaust gas temperature is not more than the lower limit temperature or not less than the upper limit temperature, the operation is performed in the stoichimetric or the rich of the air-fuel ratio not more than 14.7.

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、内燃機関の排ガス
浄化方法及び排ガス浄化装置に係り、特に、少なくとも
空燃比18以上のリーンで運転可能な自動車等の内燃機関
の排ガス浄化方法及び排ガス浄化装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying method and an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, and more particularly, to an exhaust gas purifying method and an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine such as an automobile capable of operating at least lean with an air-fuel ratio of 18 or more. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、車両等に搭載される内燃機関の分
野においては、環境問題或いは燃料消費量の低減等の課
題から空燃比を大きくし燃料を希薄にして燃焼するリー
ンバーン内燃機関が注目され、種々の開発提案がなされ
ている。
2. Description of the Related Art In recent years, in the field of internal combustion engines mounted on vehicles and the like, attention has been paid to lean-burn internal combustion engines that increase the air-fuel ratio and make the fuel lean to burn due to environmental problems or problems such as reduction in fuel consumption. And various development proposals have been made.

【0003】該リーンバーン内燃機関は、酸素濃度の高
い雰囲気で燃焼が行われるものであるので、従来の理論
空燃比で燃焼する内燃機関に用いられている三元触媒で
は、特に、排ガス中のNOx成分を十分に浄化できないと
の不具合が生じる。このため、この種のリーンバーン内
燃機関においては、該内燃機関の排気通路にNOx吸収成
分を有する触媒を配置し、該NOx吸収成分は、燃料の希
薄燃焼時には排ガス中のNOx成分を吸収し、該排ガス中
の酸素濃度が低くなると該吸収したNOx成分を放出して
下流の他のNOx浄化触媒等で浄化することが提案され
ている。
[0003] Since the lean-burn internal combustion engine burns in an atmosphere having a high oxygen concentration, the three-way catalyst used in a conventional internal combustion engine burning at a stoichiometric air-fuel ratio has a problem particularly in the exhaust gas. The problem arises that the NOx component cannot be sufficiently purified. For this reason, in this type of lean burn internal combustion engine, a catalyst having a NOx absorption component is disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine, and the NOx absorption component absorbs the NOx component in the exhaust gas during lean combustion of the fuel, It has been proposed that when the oxygen concentration in the exhaust gas becomes low, the absorbed NOx component is released and purified by another downstream NOx purification catalyst or the like.

【0004】一方、内燃機関に使用される燃料には、通
常、硫黄成分が含まれている。このため、該燃料を燃焼
させると、排ガス中に該硫黄の酸化物SOx、主として
SO2が含まれることになる。このSOxは、NOx吸収
成分又はNOx吸着成分と反応してNOx吸収性能又はNOx吸
着性能を低下させる、いわゆるSOx被毒の要因となっ
ている。特開平11-81987号公報に所載の技術は、内燃機
関の排ガス流路にSOx吸収材とNOx浄化触媒とを設けて、
該NOx浄化触媒のSOx被毒を防止または抑制する排ガス浄
化方法を提案したものである。
[0004] On the other hand, fuels used in internal combustion engines usually contain sulfur components. Therefore, when the fuel is burned, the sulfur oxide SOx, mainly SO2, is contained in the exhaust gas. The SOx reacts with the NOx absorbing component or the NOx adsorbing component to lower the NOx absorbing performance or the NOx absorbing performance, which is a factor of so-called SOx poisoning. The technology described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-81987 discloses a SOx absorbent and a NOx purification catalyst provided in an exhaust gas passage of an internal combustion engine,
The present invention has proposed a method for purifying exhaust gas which prevents or suppresses SOx poisoning of the NOx purification catalyst.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した特
開平11-81987号公報に所載の技術は、内燃機関のリーン
燃焼において、SOx吸収材が排ガス中のSOxを吸収するこ
とで、NOx浄化触媒の耐SOxを高めることができるが、NO
x浄化触媒の耐SOx性を維持するために、特別な排ガス浄
化触媒の活性化のための内燃機関の制御が必要となる。
即ち、リーン燃焼でのSOx吸収材の吸収SOx量が飽和に達
する前に、内燃機関の燃焼をストイキまたはリッチな燃
焼状態として、該状態の間にSOx吸収材からSOxを除去す
るための制御が必要である。
By the way, the technology described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-81987 discloses that in lean combustion of an internal combustion engine, a SOx absorbent absorbs SOx in exhaust gas to reduce NOx. The SOx resistance of the catalyst can be increased, but NO
In order to maintain the SOx resistance of the x purification catalyst, it is necessary to control the internal combustion engine to activate a special exhaust gas purification catalyst.
That is, before the absorbed SOx amount of the SOx absorbent in the lean combustion reaches saturation, the combustion of the internal combustion engine is set to a stoichiometric or rich combustion state, and control for removing SOx from the SOx absorbent during the state is performed. is necessary.

【0006】前記リーンバーン内燃機関において、排気
ガス浄化触媒の活性化等のために、内燃機関の制御を行
う技術として、特開平11−351019号公報に所載
の技術、あるいは、特開平6−288231号公報に所
載の技術がある。該各技術は、内燃機関の排気ガス温度
等を検出して、その検出結果に基づいて内燃機関の空燃
比の変動制御を行い、NOx触媒の活性化や浄化性能の
向上を図ったものであるが、該各技術は、NOx浄化触媒
の耐SOx性を維持するための排ガス浄化触媒の内燃機関
の制御に関するものではない。本発明は、前記課題に鑑
みてなされたものであって、その目的とするところは、
排ガス浄化触媒の耐SOx性を維持しつつ、優れたNOx浄化
性能を有する内燃機関の排ガス浄化方法及び排ガス浄化
装置を提供することにある。
In the lean-burn internal combustion engine, as a technique for controlling the internal combustion engine to activate an exhaust gas purifying catalyst or the like, a technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. There is a technique described in Japanese Patent No. 288231. Each of these technologies detects an exhaust gas temperature or the like of an internal combustion engine, controls the fluctuation of the air-fuel ratio of the internal combustion engine based on the detection result, and activates the NOx catalyst and improves the purification performance. However, these techniques do not relate to controlling the internal combustion engine of an exhaust gas purifying catalyst to maintain the SOx resistance of the NOx purifying catalyst. The present invention has been made in view of the above-described problems, and the object thereof is to:
An object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying method and an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine having excellent NOx purifying performance while maintaining the SOx resistance of the exhaust gas purifying catalyst.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、
本発明の内燃機関の排ガス浄化方法は、空燃比が18以
上のリーンにおいてNOxを捕捉しストイキ又はリッチに
おいて該捕捉NOxをN2に還元浄化する排ガス浄化触媒を
排ガス流路に備え、該排ガス浄化触媒に流入する排ガス
の温度を検出する排ガス温度検出手段を備え、前記排ガ
ス浄化触媒に排ガスを接触させて該排ガス中のNOxを浄
化する内燃機関に適用されるものであって、前記排ガス
温度検出手段で検出した排ガス温度が予め決めておいた
下限温度以上及び上限温度以下の場合には、空燃比が1
8以上のリーンを含む運転とし、前記排ガス温度が前記
下限温度以下又は前記上限温度以上の場合には、空燃比
14.7以下のストイキ又はリッチで運転することを特徴と
している。
In order to achieve the above object,
An exhaust gas purifying method for an internal combustion engine according to the present invention includes an exhaust gas purifying catalyst provided in an exhaust gas flow path for trapping NOx in a lean air-fuel ratio of 18 or more and reducing and purifying the trapped NOx to N2 at stoichiometric or rich conditions. Exhaust gas temperature detection means for detecting the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust gas, applied to an internal combustion engine for purifying NOx in the exhaust gas by contacting the exhaust gas with the exhaust gas purification catalyst, the exhaust gas temperature detection means If the exhaust gas temperature detected in step 2 is equal to or higher than the predetermined lower limit temperature and equal to or lower than the predetermined upper limit temperature, the air-fuel ratio becomes 1
When the exhaust gas temperature is equal to or lower than the lower limit temperature or equal to or higher than the upper limit temperature, the air-fuel ratio
It is characterized by driving at stoichiometric or rich of 14.7 or less.

【0008】また、前記空燃比が18以上のリーンを含
む運転は、空燃比が18以上のリーン燃焼と、空燃比が
14.7以下のストイキ又はリッチ燃焼とを、定期的に
繰り返すものであることが望ましい。更に、前記空燃比
18以上のリーンを含む運転は、リーン燃焼において前
記排ガス浄化触媒が捕捉できるNOx最大量に達する前
に、リーン燃焼からストイキ又はリッチ燃焼に切換える
ことが望ましい。
In the operation including the lean operation with the air-fuel ratio of 18 or more, the lean combustion having the air-fuel ratio of 18 or more and the stoichiometric or rich combustion having the air-fuel ratio of 14.7 or less are periodically repeated. It is desirable. Further, it is desirable that the operation including the lean operation with the air-fuel ratio of 18 or more be switched from lean combustion to stoichiometric or rich combustion before reaching the maximum amount of NOx that can be captured by the exhaust gas purifying catalyst in lean combustion.

【0009】更にまた、前記排ガス浄化触媒の上流に前
記排ガス温度検出手段を設置することが好ましく、前記
排ガス浄化触媒に流入する排ガス温度が、300乃至7
00℃の時には、空燃比が18以上のリーン燃焼を含む運
転をし、前記排ガス温度が300℃未満又は700℃よ
り高い時には、空燃比が14.7以下のストイキ又はリ
ッチで運転することが望ましい。
Further, it is preferable that the exhaust gas temperature detecting means is provided upstream of the exhaust gas purifying catalyst, and the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purifying catalyst is 300 to 7
When the temperature is 00 ° C., it is desirable to perform an operation including lean combustion with an air-fuel ratio of 18 or more, and when the exhaust gas temperature is less than 300 ° C. or higher than 700 ° C., it is desirable to operate with a stoichiometric or rich air-fuel ratio of 14.7 or less .

【0010】前記構成の如く、本発明者らは、少なくと
も空燃比18以上のリーン(以下、リーンと記載する)で運
転可能な内燃機関の排ガス流路に、空燃比を18以上のリ
ーンにおいてNOxを捕捉(吸収と吸着)し、ストイキま
たはリッチにおいて該捕捉NOxをN2に還元浄化する排ガ
ス浄化触媒を設けて排ガスを浄化する内燃機関の排ガス
浄化方法及び排ガス浄化装置について鋭意検討し、その
結果、排ガス浄化触媒の上流に排ガス温度検出手段を設
けて排ガス温度を検出し、該排ガス温度に応じて、空燃
比18以上のリーン燃焼を含む運転制御を行うことと、空
燃比14.7以下のストイキまたはリッチのみで運転制御を
行うこととに空燃比を選択して制御することが、排ガス
浄化触媒にとって有効であることを見出した。
[0010] As described above, the present inventors provide NOx in an exhaust gas flow path of an internal combustion engine that can be operated at least with a lean air-fuel ratio of 18 or more (hereinafter referred to as lean). An exhaust gas purifying method and an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine for purifying exhaust gas by providing an exhaust gas purifying catalyst for trapping (absorbing and adsorbing) and reducing and purifying the trapped NOx to N2 in stoichiometric or rich conditions, and as a result, Provide exhaust gas temperature detection means upstream of the exhaust gas purification catalyst to detect the exhaust gas temperature, perform operation control including lean combustion with an air-fuel ratio of 18 or more according to the exhaust gas temperature, and perform stoichiometric or rich air-fuel ratio 14.7 or less. It has been found that it is effective for the exhaust gas purifying catalyst to perform the operation control only by selecting the air-fuel ratio and to control the air-fuel ratio.

【0011】即ち、排ガス温度の上限温度と下限温度を
予め決めておき、排ガス温度検出手段で検出した排ガス
温度が該下限温度以上、該上限温度以下においては、空
燃比18以上のリーンを含む運転をする制御を行い、該排
ガス温度が該下限温度未満または該上限温度より高い場
合には、空燃比14.7以下のストイキまたはリッチのみで
運転する制御を行うことが、排ガス浄化触媒の耐SOx性
を維持しつつ、優れたNOx浄化性能維持するために有効
である。
That is, the upper limit temperature and the lower limit temperature of the exhaust gas temperature are determined in advance, and when the exhaust gas temperature detected by the exhaust gas temperature detecting means is equal to or higher than the lower limit temperature and equal to or lower than the upper limit temperature, an operation including a lean air-fuel ratio of 18 or higher is performed. When the exhaust gas temperature is lower than the lower limit temperature or higher than the upper limit temperature, it is possible to perform control to operate only with stoichiometric or rich air-fuel ratio of 14.7 or less, thereby reducing the SOx resistance of the exhaust gas purifying catalyst. It is effective to maintain excellent NOx purification performance while maintaining it.

【0012】このとき、前記排ガス温度の上下限値は、
排ガス浄化触媒の耐SOx性とNOx浄化性能の両面から予め
決定される。排ガス中には、微量のSOxが含まれてお
り、酸素が過剰に存在するリーンにおいてSO2の酸化が
進み、SOxは排ガス浄化触媒に捕捉される。結果、リー
ンでのNOx捕捉性能が低下する。いわゆる、SOx被毒が起
こる。このSOx被毒はリーンにおける排ガス温度が30
0℃のとき最も大きい。
At this time, the upper and lower limits of the exhaust gas temperature are as follows:
It is determined in advance from both the SOx resistance and the NOx purification performance of the exhaust gas purification catalyst. The exhaust gas contains a trace amount of SOx, and oxidation of SO2 proceeds in a lean state where oxygen is excessive, and the SOx is captured by the exhaust gas purification catalyst. As a result, lean NOx trapping performance decreases. So-called SOx poisoning occurs. This SOx poisoning has a lean exhaust gas temperature of 30.
It is largest at 0 ° C.

【0013】一方、排ガス温度が300℃以上(好まし
くは350℃以上)の高温になると、排ガス浄化触媒へ
のSOx捕捉は、抑制され、SOx被毒は軽減される。更に、
排ガス温度500℃以上の高温においてストイキまたは
リッチ排ガスを排ガス浄化触媒に接触させると、排ガス
浄化触媒がリーンで捕捉したSOxを還元除去される。従
って、排ガス温度300℃以上においては、リーンとス
トイキまたはリッチを定期的に繰り返す運転をすること
で、排ガス浄化触媒のSOx被毒を軽減できる。
On the other hand, when the temperature of the exhaust gas rises to 300 ° C. or higher (preferably 350 ° C. or higher), SOx trapping by the exhaust gas purifying catalyst is suppressed, and SOx poisoning is reduced. Furthermore,
When the stoichiometric or rich exhaust gas is brought into contact with the exhaust gas purification catalyst at an exhaust gas temperature of 500 ° C. or higher, SOx trapped by the exhaust gas purification catalyst is reduced and removed. Therefore, at an exhaust gas temperature of 300 ° C. or higher, SOx poisoning of the exhaust gas purification catalyst can be reduced by performing an operation of periodically repeating lean, stoichiometric, or rich.

【0014】また、リーンにおけるNOx浄化性能は、排
ガス温度600℃以上で低下し、650℃以上で大きく
低下し、700℃以上で実用的ではなくなる。従って、
リーンとストイキまたはリッチを定期的に繰り返す運転
をする排ガス温度の上限は700℃が望ましい。好まし
くは650℃であり、600℃が最適となる。以上のこ
とから、リーンを含む運転制御をするための排ガス温度
は、300℃以上、700℃以下が好ましい。望ましく
は、350℃以上、650℃以下である。350℃以
上、600℃以下が好適である。
On the other hand, the lean NOx purification performance decreases at an exhaust gas temperature of 600 ° C. or higher, greatly decreases at 650 ° C. or higher, and becomes impractical at 700 ° C. or higher. Therefore,
The upper limit of the exhaust gas temperature at which the operation of periodically repeating lean, stoichiometric or rich operation is desirably 700 ° C. Preferably it is 650 ° C, and 600 ° C is optimal. From the above, it is preferable that the exhaust gas temperature for performing operation control including lean operation is 300 ° C. or more and 700 ° C. or less. Desirably, the temperature is 350 ° C. or more and 650 ° C. or less. The temperature is preferably 350 ° C. or more and 600 ° C. or less.

【0015】本発明の排ガス浄化方法においては、前記
排ガス温度範囲となるように、排ガス浄化触媒を設ける
のが良い。具体的には、排ガス温度は、内燃機関直下よ
り外気に排出されるまでの間に徐々に低下するために、
前記好適温度範囲とするためには、内燃機関側に排ガス
浄化触媒を設置して温度が低下しないようにすることが
好ましい。
In the exhaust gas purifying method of the present invention, it is preferable to provide an exhaust gas purifying catalyst so as to be in the above-mentioned exhaust gas temperature range. Specifically, since the exhaust gas temperature gradually decreases before being discharged to the outside air from immediately below the internal combustion engine,
In order to keep the temperature in the above-mentioned preferable temperature range, it is preferable to install an exhaust gas purifying catalyst on the internal combustion engine side so that the temperature does not decrease.

【0016】例えば、自動車においては、車速30−1
00km/hにおいて、排ガス浄化触媒に流入する排ガス温
度を350−650℃とすべく、内燃機関側に排ガス浄
化触媒を設置する。なお、車速120km/h以上では、排
ガス温度は700℃−900℃となる可能性を有してい
る。従って、本発明においては、排ガス浄化触媒の耐SO
x性を維持しつつ、高いNOx浄化性能を得るために、排ガ
ス浄化触媒は、耐熱性を有することも必要となる。
For example, in an automobile, the vehicle speed is 30-1.
At 00 km / h, the exhaust gas purifying catalyst is installed on the internal combustion engine side so that the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purifying catalyst is 350 to 650 ° C. Note that at a vehicle speed of 120 km / h or more, the exhaust gas temperature has a possibility of being 700 ° C. to 900 ° C. Accordingly, in the present invention, the exhaust gas purifying catalyst
In order to obtain high NOx purification performance while maintaining x properties, the exhaust gas purification catalyst also needs to have heat resistance.

【0017】以下に、本発明の排ガス浄化触媒の構成と
耐熱性向上について記載する。まず、排ガス浄化触媒の
構成について記載する。排ガス浄化触媒は、モノリス構
造体の上に多孔質無機酸化物がコートされ、該多孔質無
機酸化物にNOをNO2に酸化するNO酸化材と該酸化NO2を捕
捉するNOx捕捉材を担持してなるものが望ましい。NOx捕
捉材は、アルカリ金属及びアルカリ土類金属から選ばれ
た少なくとも一つを有する。
The structure of the exhaust gas purifying catalyst of the present invention and the improvement in heat resistance will be described below. First, the configuration of the exhaust gas purifying catalyst will be described. The exhaust gas purifying catalyst is coated with a porous inorganic oxide on a monolith structure, and the porous inorganic oxide carries a NO oxidizing material that oxidizes NO to NO2 and a NOx trapping material that traps the oxidized NO2. Is desirable. The NOx trapping material has at least one selected from an alkali metal and an alkaline earth metal.

【0018】NOxを吸収により捕捉する触媒のNOx捕捉材
としては、Na,K,Cs,Ba,Srから選ばれた少なくとも一つ
を有することが望ましい。また、排ガス温度が500℃以
上の高温度域で高いNOx浄化性能を得るためには、Na,K,
Csから選ばれた少なくとも一つを有することが好まし
い。
The NOx trapping material of the catalyst for trapping NOx by absorption preferably has at least one selected from the group consisting of Na, K, Cs, Ba and Sr. Also, in order to obtain high NOx purification performance in a high temperature range where the exhaust gas temperature is 500 ° C or higher, Na, K,
It is preferable to have at least one selected from Cs.

【0019】NOxを吸着により捕捉する触媒のNOx吸着材
として、Na,K,Cs,Ba,Srから選ばれた少なくとも一つとT
iとSiとMnから選ばれた少なくとも一つを有することが
望ましい。また、排ガス温度が500℃以上の高温度域で
高いNOx浄化性能を得るためには、Na,K,Csから選ばれた
少なくとも一つを有することが好ましい。NO酸化材は、
Pt,Rh,Pdから選ばれた少なくとも一つを有する。また、
Pt,Rh,Pdは、ストイキまたはリッチにおいて、排ガス中
に共存するHC,COなどの還元剤によりリーンで捕捉したN
Oxを還元除去する効果も有する。
At least one selected from the group consisting of Na, K, Cs, Ba, and Sr is used as a NOx adsorbent for a catalyst that traps NOx by adsorption.
It is desirable to have at least one selected from i, Si and Mn. In order to obtain high NOx purification performance in a high temperature range where the exhaust gas temperature is 500 ° C. or higher, it is preferable to have at least one selected from Na, K, and Cs. NO oxidizer
It has at least one selected from Pt, Rh, and Pd. Also,
Pt, Rh, and Pd are captured lean by a reducing agent such as HC and CO that coexist in the exhaust gas in stoichiometric or rich conditions.
It also has the effect of reducing and removing Ox.

【0020】モノリス構造体として通常使われるコージ
ェライトハニカムを用いた場合の排ガス浄化触媒の熱劣
化は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の熱凝集、
及びアルカリ金属またはアルカリ土類金属とコージェラ
イトハニカムとの反応が主な原因と考えられる。従っ
て、排ガス浄化触媒の耐熱性を高めるためには、前記二
原因について改善することが必要となる。アルカリ金属
またはアルカリ土類金属の熱凝集を抑制する方法として
は、まず、アルカリ金属又はアルカリ土類金属とMnとTi
の複合酸化物を形成する方法が望ましい。複合酸化物は
結晶性と非結晶性を含む。
When a cordierite honeycomb, which is usually used as a monolith structure, is used, the thermal deterioration of the exhaust gas purifying catalyst is caused by thermal aggregation of alkali metal or alkaline earth metal,
And the reaction of alkali metal or alkaline earth metal with cordierite honeycomb is considered to be the main cause. Therefore, in order to increase the heat resistance of the exhaust gas purifying catalyst, it is necessary to improve the two causes. As a method of suppressing thermal aggregation of an alkali metal or an alkaline earth metal, first, an alkali metal or an alkaline earth metal and Mn and Ti
Is desirable. The composite oxide includes crystalline and non-crystalline.

【0021】次に、モノリス構造体上のコート層内の多
孔質無機酸化物粒子間に、耐熱性を有し、かつアルカリ
金属またはアルカリ土類金属と合金または複合酸化物を
形成し難い酸化物(以下、アンカー材と記す)を配置する
方法が望ましい。アンカー材により、多孔質無機酸化物
粒子の接触が抑制され、多孔質無機酸化物粒子間のNOx
捕捉材の移動が抑制される。
Next, an oxide having heat resistance and hardly forming an alloy or a composite oxide with an alkali metal or an alkaline earth metal between porous inorganic oxide particles in a coat layer on the monolith structure. (Hereinafter referred to as anchor material) is desirable. By the anchor material, contact of the porous inorganic oxide particles is suppressed, and NOx between the porous inorganic oxide particles is reduced.
The movement of the trapping material is suppressed.

【0022】さらに、アンカー材とアルカリ金属又はア
ルカリ土類金属とは、合金または複合酸化物を形成し難
いため、アンカー材を経由して多孔質無機酸化物粒子ま
たはモノリス構造体への移動が抑制される。そのため、
アルカリ金属またはアルカリ土類金属とコージェライト
ハニカムとの反応が抑制される。
Further, since it is difficult to form an alloy or a composite oxide between the anchor material and the alkali metal or alkaline earth metal, migration to the porous inorganic oxide particles or the monolith structure via the anchor material is suppressed. Is done. for that reason,
The reaction between the alkali metal or alkaline earth metal and the cordierite honeycomb is suppressed.

【0023】該アンカー材としては、アンカー材の酸化
物の融点が2500℃以上であり、かつ、アンカー材の
イオンの電気陰性度が7.0−5.0であることが望ま
しい。融点は、アンカー材の耐熱性に対応し、電気陰性
度は、アンカー材とアルカリ金属またはアルカリ土類金
属との反応性に対応する。アルカリ金属またはアルカリ
土類金属の電気陰性度は、低いため、アンカー材の電気
陰性度が小さいと、アルカリ金属またはアルカリ土類金
属と同様の塩基性を示すようになり、アンカー材とアル
カリ金属又はアルカリ土類金属との反応性は、低下す
る。
As the anchor material, it is desirable that the melting point of the oxide of the anchor material is 2500 ° C. or more and the electronegativity of ions of the anchor material is 7.0 to 5.0. The melting point corresponds to the heat resistance of the anchor material, and the electronegativity corresponds to the reactivity of the anchor material with the alkali metal or alkaline earth metal. Since the electronegativity of the alkali metal or the alkaline earth metal is low, if the electronegativity of the anchor material is small, it will show the same basicity as the alkali metal or the alkaline earth metal, and the anchor material and the alkali metal or Reactivity with alkaline earth metals is reduced.

【0024】融点が2500℃以上であることで、耐熱
性が得られる。アンカー材のイオンの電気陰性度が7.
0以下であることで、アルカリ金属またはアルカリ土類
金属とアンカー材の反応が抑制される。なお、該電気陰
性度が5.0未満となると、酸化物の融点が2500℃
より低くなるので好ましくない。
When the melting point is 2500 ° C. or higher, heat resistance can be obtained. 6. The electronegativity of the ions of the anchor material is 7.
By being 0 or less, the reaction between the alkali metal or alkaline earth metal and the anchor material is suppressed. When the electronegativity is less than 5.0, the melting point of the oxide is 2500 ° C.
It is not preferable because it becomes lower.

【0025】該アンカー材としては、Ca,Mgが好ましい
が、特に、MgOが好適である。MgOの融点は、2826℃
(出典:日本化学会編,化学便覧基礎編I改訂4版,p16
9)と高く、800−1000℃程度の熱負荷を被って
も、MgO粒子はコート層で安定に存在している。また、
イオンの電気陰性度は、5.0(出典:触媒学会編集,触
媒工学講座10,p752)のアルカリ土類金属であり、
アルカリ金属またはアルカリ土類金属と合金または複合
酸化物を形成し難い。
As the anchor material, Ca and Mg are preferable, but MgO is particularly preferable. The melting point of MgO is 2826 ° C
(Source: Chemical Society of Japan, Basic Handbook of Chemistry I, 4th revised edition, p. 16)
9), and the MgO particles are stably present in the coat layer even when subjected to a heat load of about 800 to 1000 ° C. Also,
The electronegativity of the ions is 5.0 (Source: Catalysis Society of Japan, Catalyst Engineering Course 10, p752).
It is difficult to form an alloy or a composite oxide with an alkali metal or an alkaline earth metal.

【0026】具体的には、排ガス浄化触媒は、モノリス
構造体の上に多孔質無機酸化物とMgOの混合物がコート
され、該コート層にアルカリ金属とアルカリ土類金属か
ら選ばれた少なくとも一つと、貴金属から選ばれた少な
くとも一つと、希土類金属から選ばれた少なくとも一つ
と、チタンとMnが担持されているものが好適である。更
に、排ガス浄化触媒のモノリス構造体をメタルハニカム
とすることで、アルカリ金属及びアルカリ土類金属とモ
ノリス構造体の反応を防止でき、優れた耐熱性を得るこ
とができる。
Specifically, in the exhaust gas purifying catalyst, a mixture of a porous inorganic oxide and MgO is coated on a monolith structure, and at least one selected from an alkali metal and an alkaline earth metal is coated on the coating layer. Preferably, at least one selected from noble metals, at least one selected from rare earth metals, and titanium and Mn are supported. Furthermore, by using a metal honeycomb for the monolith structure of the exhaust gas purifying catalyst, it is possible to prevent a reaction between the monolith structure and the alkali metal and alkaline earth metal, and to obtain excellent heat resistance.

【0027】以上、本発明の内燃機関の排ガス浄化方法
は、該方法により、耐熱性を有する排ガス浄化触媒を用
い、該排ガス浄化触媒の耐SOx性を維持することで、高
いNOx浄化性能が得られる。なお、NOx捕捉が吸収の場
合、リッチまたはストイキに切換えると酸素濃度が低下
して、捕捉NOxを放出する可能性がある。この場合、排
ガス浄化触媒の後流に三元触媒など、ストイキまたはリ
ッチにおいて、NOxを還元浄化するNOx還元触媒を設け、
放出NOxを還元浄化する排ガス浄化方法も可能である。
As described above, according to the method for purifying exhaust gas of an internal combustion engine of the present invention, a high NOx purification performance is obtained by using an exhaust gas purification catalyst having heat resistance and maintaining the SOx resistance of the exhaust gas purification catalyst. Can be When NOx trapping is absorption, switching to rich or stoichiometric reduces the oxygen concentration and may release trapped NOx. In this case, a NOx reduction catalyst for reducing and purifying NOx is provided downstream of the exhaust gas purification catalyst, such as a three-way catalyst, in stoichiometric or rich conditions,
An exhaust gas purification method for reducing and purifying released NOx is also possible.

【0028】本発明によるNOx浄化触媒及び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、
イオン交換法、蒸着法等の物理的調製方法や化学反応を
利用した調製方法等いずれも適用可能である。NOx浄化
触媒及びNOx還元触媒の出発原料として、硝酸化合物、
酢酸化合物、錯体化合物、水酸化物、炭酸化合物、有機
化合物、ジニトロジアミン錯体などの種々の化合物や金
属及び金属酸化物を用いることができる。
The method for preparing the NOx purification catalyst and the NOx reduction catalyst according to the present invention includes an impregnation method, a kneading method, a coprecipitation method, a sol-gel method,
Any of a physical preparation method such as an ion exchange method and a vapor deposition method and a preparation method utilizing a chemical reaction can be applied. As a starting material for the NOx purification catalyst and the NOx reduction catalyst, a nitrate compound,
Various compounds such as acetic acid compounds, complex compounds, hydroxides, carbonate compounds, organic compounds, and dinitrodiamine complexes, and metals and metal oxides can be used.

【0029】本発明の内燃機関の排ガス浄化方法におけ
る多孔質担体としては、アルミナの他にチタニア、シリ
カ、シリカ-アルミナ等の金属酸化物や複合酸化物等を
用いることができる。耐熱性を有する担体としてアルミ
ナが好ましい。本発明の内燃機関は、空燃比18以上の酸
化雰囲気運転とストイキまたはリッチ運転を実施する成
層または均質リーン燃焼が可能なガソリン車やディーゼ
ル車に好適である。
As the porous carrier in the method for purifying exhaust gas of an internal combustion engine of the present invention, metal oxides such as titania, silica, silica-alumina and composite oxides can be used in addition to alumina. Alumina is preferred as a carrier having heat resistance. INDUSTRIAL APPLICABILITY The internal combustion engine of the present invention is suitable for a gasoline-powered vehicle or a diesel-powered vehicle capable of performing stratified or homogeneous lean combustion that performs oxidizing atmosphere operation with an air-fuel ratio of 18 or more and stoichiometric or rich operation.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の内燃
機関の排ガス浄化方法及び排ガス浄化装置の実施形態を
詳細に説明する。図1は、本発明の第一の実施形態の排
ガス浄化装置を有する内燃機関を備えた自動車を示した
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of an exhaust gas purifying method and an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an automobile equipped with an internal combustion engine having the exhaust gas purifying apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【0031】自動車Aは、その前部に内燃機関100を
配置し、該内燃機関100は、内燃機関本体1を備え、
該内燃機関本体1からの排ガスは、エキゾーストパイプ
13を通じて排ガス浄化触媒10に流入し、該排ガス浄
化触媒10を経て自動車Aの後部から排出される。内燃
機関100は、リーンバーン筒内噴射内燃機関で、空燃
比18以上のリーン燃焼と空燃比14.7以下のストイ
キまたはリッチ燃焼を意図的に繰り返すことができる。
排ガス浄化触媒10は、NOx捕捉材、NO酸化材、及び、N
Ox還元材を有しており、排ガス温度は、排ガス温度セ
ンサ8で検出され、該排ガス温度の情報は内燃機関コン
トロールユニット(制御装置)11に入力されて、常時モ
ニタされる。
The automobile A has an internal combustion engine 100 disposed in front of the automobile A. The internal combustion engine 100 includes an internal combustion engine main body 1.
Exhaust gas from the internal combustion engine body 1 flows into the exhaust gas purifying catalyst 10 through the exhaust pipe 13, and is discharged from the rear of the automobile A through the exhaust gas purifying catalyst 10. The internal combustion engine 100 is a lean burn in-cylinder injection internal combustion engine, and can intentionally repeat lean combustion with an air-fuel ratio of 18 or more and stoichiometric or rich combustion with an air-fuel ratio of 14.7 or less.
The exhaust gas purifying catalyst 10 includes a NOx trapping material, a NO oxidizing material, and N
The exhaust gas temperature is detected by an exhaust gas temperature sensor 8, and information on the exhaust gas temperature is input to an internal combustion engine control unit (control device) 11 and constantly monitored.

【0032】図2は、図1の本実施形態の内燃機関10
0を詳細に示したものであり、該内燃機関100は、イ
ンジョクタ5と点火プラグ6とを有するリーンバーン燃
焼が可能な内燃機関本体1と、エアクリーナ12、エア
フローセンサ2、及び、スロットルバルブ3を有する吸
気系と、酸素濃度センサ7、排ガス温度センサ8、触媒
出口ガス温度センサ9、及び、排ガス浄化触媒10等を
有する排気系と、内燃機関コントロールユニット(制御
装置)11とを備えている。なお、酸素濃度センサ7に
代えてA/Fセンサを用いてもよい。
FIG. 2 shows an internal combustion engine 10 according to this embodiment shown in FIG.
0, the internal combustion engine 100 includes an internal combustion engine body 1 having an injector 5 and a spark plug 6 and capable of performing lean burn, an air cleaner 12, an air flow sensor 2, and a throttle valve 3. An exhaust system having an oxygen concentration sensor 7, an exhaust gas temperature sensor 8, a catalyst outlet gas temperature sensor 9, an exhaust gas purifying catalyst 10, and the like, and an internal combustion engine control unit (control device) 11 are provided. Note that an A / F sensor may be used instead of the oxygen concentration sensor 7.

【0033】内燃機関コントロールユニット11は、図示
を省略するが、入出力インターフェースとしてのI/O、L
SI、演算処理装置MPU、多数の制御プログラムを記憶さ
せた記憶装置RAM及びROM、タイマーカウンタ等により構
成される。内燃機関本体1への吸入空気は、エアクリー
ナ12部から入力して、該エアクリーナ12でろ過され
た後、エアフローセンサ2により計量され、スロットバ
ルブ3を経て、内燃機関本体1の燃焼室1aに供給さ
れ、該燃焼室1aで、インジェクタ5から噴射される燃
料と接触して混合気となる。
Although not shown, the internal combustion engine control unit 11 has I / O and L as input / output interfaces.
It comprises an SI, an arithmetic processing unit MPU, a storage device RAM and ROM storing a large number of control programs, a timer counter, and the like. The intake air to the internal combustion engine main body 1 is input from the air cleaner 12, filtered by the air cleaner 12, measured by the air flow sensor 2, and supplied to the combustion chamber 1 a of the internal combustion engine main body 1 via the slot valve 3. Then, in the combustion chamber 1a, the fuel comes into contact with the fuel injected from the injector 5 to form an air-fuel mixture.

【0034】エアフローセンサ2等のセンサからの信号
は、内燃機関コントロールユニット11へ入力され、内
燃機関コントロールユニット11では、内燃機関の運転状
態及び排ガス浄化触媒10の状態を評価して運転空燃比
を決定し、インジェクタ5の噴出時間等を制御して、混
合気の燃料濃度を所定値に設定する。前記燃焼室1a内
の混合気は、内燃機関コントロールユニット11からの信
号で制御される点火プラグ6により着火され燃焼する。
燃焼排ガスは、排気浄化系に導かれ、排気浄化系に設け
られた排ガス浄化触媒10により浄化される。
A signal from a sensor such as the air flow sensor 2 is input to the internal combustion engine control unit 11, and the internal combustion engine control unit 11 evaluates the operating state of the internal combustion engine and the state of the exhaust gas purifying catalyst 10 to determine the operating air-fuel ratio. The fuel concentration of the air-fuel mixture is set to a predetermined value by controlling the injection time of the injector 5 and the like. The air-fuel mixture in the combustion chamber 1a is ignited by a spark plug 6 controlled by a signal from the internal combustion engine control unit 11 and burns.
The combustion exhaust gas is guided to an exhaust gas purification system and purified by an exhaust gas purification catalyst 10 provided in the exhaust gas purification system.

【0035】図3は、本実施形態の内燃機関コントロー
ルユニット(制御装置)11の制御ブロック図である。制
御装置11は、排ガス温度検出部111と、リーン及びリッ
チまたはストイキ運転制御部112と、ストイキまたはリ
ッチ運転制御部113と、を有している。
FIG. 3 is a control block diagram of the internal combustion engine control unit (control device) 11 of the present embodiment. The control device 11 includes an exhaust gas temperature detection unit 111, a lean and rich or stoichiometric operation control unit 112, and a stoichiometric or rich operation control unit 113.

【0036】図4は、図3の制御装置11の制御ブロック
に基づく制御フローを示したものである。ステップ10
01では、排ガス温度センサ8で排ガス温度Tを検出
し、ステップ1002では、排ガス温度検出部111で排
ガス温度Tが350℃以上650℃以下であるか否かを判定
し、350℃以上650℃以下であると判定した場合には、ス
テップ1003に進み、内燃機関100がリーンとスト
イキまたはリッチ燃焼を意図的に繰り返しても良いと認
識し、リーンとストイキまたはリッチ燃焼運転制御部11
2で、リーンとストイキまたはリッチ燃焼運転制御を行
う。
FIG. 4 shows a control flow based on the control block of the control device 11 of FIG. Step 10
In 01, the exhaust gas temperature sensor 8 detects the exhaust gas temperature T, and in step 1002, the exhaust gas temperature detector 111 determines whether the exhaust gas temperature T is 350 ° C or more and 650 ° C or less. If it is determined that this is the case, the routine proceeds to step 1003, where it is recognized that the internal combustion engine 100 may intentionally repeat lean and stoichiometric or rich combustion.
At 2, lean and stoichiometric or rich combustion operation control is performed.

【0037】一方、ステップ1002で、排ガス温度が
300℃未満または650℃より高くなったと判定した場合
は、ステップ1004に進み、ストイキまたはリッチ運
転制御部113を作動させ、内燃機関100をストイキま
たはリッチ燃焼運転のみを実施させる。
On the other hand, in step 1002, the exhaust gas temperature
If it is determined that the temperature has become lower than 300 ° C. or higher than 650 ° C., the process proceeds to step 1004, in which the stoichiometric or rich operation control unit 113 is operated to cause the internal combustion engine 100 to execute only the stoichiometric or rich combustion operation.

【0038】リーンとストイキまたはリッチ燃焼運転制
御部112での制御方法としては、例えば、リーンにおけ
るNOxとSOxの捕捉量を推定し、予め決められたNOx及びS
Ox捕捉量を超えたときには、ストイキまたはリッチ運転
にする制御を行う。以上のような内燃機関の運転制御に
より、リーン運転、ストイキまたはリッチ運転の全ての
内燃機関燃焼条件下における排ガスを効果的に浄化す
る。
As a control method in the lean and stoichiometric or rich combustion operation control unit 112, for example, the amount of trapped NOx and SOx in the lean is estimated, and a predetermined NOx and Sx are determined.
When the Ox trapping amount is exceeded, control is performed to set stoichiometric or rich operation. By the operation control of the internal combustion engine as described above, the exhaust gas under all the internal combustion engine combustion conditions of the lean operation, the stoichiometric operation, or the rich operation is effectively purified.

【0039】図5は、本発明の第二の実施形態の排ガス
浄化制御装置を有する内燃機関を備えた自動車Bを示し
たものであって、触媒として、排ガス浄化触媒10とNO
x還元触媒14とを備えたものであり、図1の本発明の
第一の実施形態と同じものは同じ符号を付している。
FIG. 5 shows an automobile B equipped with an internal combustion engine having an exhaust gas purification control device according to a second embodiment of the present invention.
The same components as those in the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0040】自動車Bは、その前部に内燃機関100を
配置し、該内燃機関100は、内燃機関本体1を備え、
該内燃機関本体1からの排ガスは、エキゾーストパイプ
13を通じて排ガス浄化触媒10に流入し、該排ガス浄
化触媒10とNOx還元触媒13とを経て自動車Bの後部
から排出される。内燃機関100は、リーンバーン筒内
噴射内燃機関で、空燃比18以上のリーン燃焼と空燃比
14.7以下のストイキまたはリッチ燃焼を意図的に繰
り返すことができる。次に、前記二つの実施形態の排ガ
ス浄化制御装置に用いた排気浄化触媒について詳細に説
明する。
The automobile B has an internal combustion engine 100 disposed at a front portion thereof. The internal combustion engine 100 includes an internal combustion engine main body 1.
Exhaust gas from the internal combustion engine main body 1 flows into the exhaust gas purifying catalyst 10 through the exhaust pipe 13, and is discharged from the rear of the automobile B through the exhaust gas purifying catalyst 10 and the NOx reduction catalyst 13. The internal combustion engine 100 is a lean burn in-cylinder injection internal combustion engine, and can intentionally repeat lean combustion with an air-fuel ratio of 18 or more and stoichiometric or rich combustion with an air-fuel ratio of 14.7 or less. Next, the exhaust gas purification catalyst used in the exhaust gas purification control devices of the two embodiments will be described in detail.

【0041】[使用触媒]前記排気浄化触媒の選定に当た
っては、リーンにおいてNOxを吸着により捕捉し、排ガ
ス中の酸素濃度が低下しても捕捉NOxを脱着することな
く、ストイキまたはリッチにおいて捕捉NOxをN2に還元
浄化するものの代表例として、次の実施例触媒1及び実
施例触媒2を用いて検討した。
[Catalyst used] In selecting the exhaust gas purifying catalyst, NOx is trapped by adsorption in a lean state, and the trapped NOx is not desorbed even if the oxygen concentration in the exhaust gas is reduced. As a representative example of purification by reduction to N2, the following Example Catalyst 1 and Example Catalyst 2 were examined.

【0042】(実施例触媒1)実施例触媒1の製造に当た
っては、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メタルハニカムにコーティ
ングした後、乾燥焼成して、ハニカムの見掛けの容積1
リットルあたり200g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、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。
(Example Catalyst 1) In the production of Example Catalyst 1, a slurry composed of alumina powder and an alumina precursor and adjusted to nitric acid acid was coated on a metal honeycomb, dried and fired, and the apparent appearance of the honeycomb was measured. Volume 1
An alumina-coated honeycomb coated with 200 g of alumina per liter was obtained. The alumina-coated honeycomb was impregnated with a solution of Ce nitrate in water, dried at 200 ° C, and then fired at 600 ° C.

【0043】次に、焼成した前記アルミナコートハニカ
ムに、ジニトロジアンミンPt硝酸溶液と硝酸Rhと硝酸Pd
と硝酸Mnと酢酸Kの混合液を含浸し、200℃で乾燥
し、続いて600℃で焼成した。最後に、酢酸Kと硝酸N
aと硝酸Liとチタニアゾルの混合液を含浸し、200℃
で乾燥、続いて600℃で焼成した。以上により、ハニ
カムの見掛けの容積1Lに対して、金属換算でCe:27g,Rh:
0.14g,Pt:2.8g,Pd:1.4g,K:15.6g,Na:12.4g,Li:1.6g,Ti:
4.3g, Mn :13.7gを含有する実施例触媒1を得た(表1
の実施例触媒1)。
Next, a dinitrodiammine Pt nitric acid solution, a nitric acid Rh, and a nitric acid Pd were added to the calcined alumina-coated honeycomb.
And a mixture of Mn nitrate and K acetate was impregnated, dried at 200 ° C., and subsequently fired at 600 ° C. Finally, K acetate and N nitrate
impregnated with a mixed solution of a, Li nitrate and titania sol,
And then calcined at 600 ° C. From the above, for an apparent volume of 1 L of the honeycomb, Ce: 27 g, Rh:
0.14g, Pt: 2.8g, Pd: 1.4g, K: 15.6g, Na: 12.4g, Li: 1.6g, Ti:
Example catalyst 1 containing 4.3 g, Mn: 13.7 g was obtained (Table 1).
Example catalyst 1).

【0044】(実施例触媒2)実施例触媒2は、実施例触
媒1と同様であるが、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にMgO(平均粒
径:30μm、比表面積:1m2/g)を添加したMgO-アルミ
ナ混合スラリーを、メタルハニカムにコーティングした
後、乾燥焼成して、ハニカムの見掛けの容積1リットル
あたり190gのアルミナと10gのMgOをコーティング
したMgO-アルミナコートハニカムを用いた実施例触媒2
を得た(表1の実施例触媒2)。
(Example Catalyst 2) Example catalyst 2 is the same as example catalyst 1 except that it is composed of alumina powder and a precursor of alumina, and MgO (average particle size: 30 μm, MgO-alumina mixed slurry to which specific surface area: 1 m2 / g) was added was coated on a metal honeycomb, and then dried and fired, so that MgO-alumina coated with 190 g of alumina and 10 g of MgO per liter of apparent volume of the honeycomb was obtained. Example catalyst 2 using coated honeycomb
(Example Catalyst 2 in Table 1).

【0045】[0045]

【表1】 [Table 1]

【0046】[試験例1]前記実施例触媒1及び2の耐熱
性を検討するために、熱処理前後のNOx浄化率を検討し
た。なお、600℃焼成をした触媒を初期品とし、83
0℃で60hの空気焼成による熱処理をした触媒を耐熱
処理品とした。試験に用いたガスは、リーンバーン排ガ
スを模擬したリーンモデルガスと、理論空燃比燃焼を模
擬したストイキモデルガスとし、触媒容積を6cc、SVを3
0,000/hとした。
Test Example 1 In order to examine the heat resistance of the catalysts 1 and 2 of the above example, the NOx purification rates before and after the heat treatment were examined. The catalyst fired at 600 ° C. was used as an initial product, and 83
A catalyst heat-treated by air calcination at 0 ° C. for 60 hours was used as a heat-resistant product. The gas used for the test was a lean model gas simulating lean burn exhaust gas and a stoichiometric model gas simulating stoichiometric air-fuel ratio combustion, with a catalyst volume of 6 cc and SV of 3
It was set to 0,000 / h.

【0047】リーンモデルガスの組成は、 NOx:600pp
m, C3H6:500ppm, CO:0.1%, CO2:10%, O2:5%, H2O:
10%, N2:残部とした。ストイキ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 lean model gas is as follows: NOx: 600 pp
m, C3H6: 500ppm, CO: 0.1%, CO2: 10%, O2: 5%, H2O:
10%, N2: Residual. The composition of the stoichiometric model gas is N
Ox: 1000ppm, C3H6: 600ppm, CO: 0.5%, CO2: 5%, O2:
0.5%, H2: 0.3%, H2O: 10%, N2: balance.

【0048】試験方法は、以下の手順〜に従って行
った。 ストイキモデルガスを流通しながら500℃まで加熱し
た。 ストイキモデルガスの流通を止め、200-700℃の所定
温度に保持した。 所定温度において、ストイキモデルガスを3分間触媒
層に流通させた後、直ちにリーンモデルガスに切換えて
3分間流通させた。この3分毎にストイキモデルガスとリ
ーンモデルガスを交互に触媒層に流通させる試験(以
下、繰り返し試験)を18分間継続した。なお、NOx浄化率
は、ストイキモデルガスからリーンモデルガス切り替え
1分後の触媒層流通前後のNOx濃度の減少率とした。定義
式を次の式(1)とした。
The test was performed according to the following procedures. The mixture was heated to 500 ° C. while flowing a stoichiometric model gas. The flow of the stoichiometric model gas was stopped, and the temperature was maintained at a predetermined temperature of 200 to 700 ° C. At a predetermined temperature, after allowing the stoichiometric model gas to flow through the catalyst layer for 3 minutes, immediately switch to the lean model gas.
Allowed to flow for 3 minutes. A test in which the stoichiometric model gas and the lean model gas alternately flow through the catalyst layer every three minutes (hereinafter, repeated test) was continued for 18 minutes. The NOx purification rate is switched from stoichiometric model gas to lean model gas.
The reduction rate of the NOx concentration before and after circulation of the catalyst layer after 1 minute was defined as the reduction rate. The definition formula was the following formula (1).

【0049】[0049]

【数1】 NOx浄化率 =(触媒層流通前のNOx濃度−触媒層流通後のNOx濃度) /(触媒層流通前のNOx濃度)×100 式(1) (試験結果)図6は、前記実施例触媒1及び実施例触媒2
の熱処理前後の各温度におけるNOx浄化率の測定結果を
示したものである。初期品のNOx浄化率は、300−7
00℃において、実施例触媒1及び実施例触媒2共に、
70−100%となった。
## EQU1 ## NOx purification rate = (NOx concentration before flowing through the catalyst layer−NOx concentration after flowing through the catalyst layer) / (NOx concentration before flowing through the catalyst layer) × 100 Equation (1) (Test results) FIG. Example catalyst 1 and example catalyst 2
3 shows measurement results of NOx purification rates at various temperatures before and after heat treatment. NOx purification rate of initial product is 300-7
At 00 ° C., both Example Catalyst 1 and Example Catalyst 2
70-100%.

【0050】耐熱処理後、低温側のNOx浄化率は、30
0℃において40−50%、350℃において50−6
0%となった。300℃以下では、NOx浄化率は、30−
40%と低いことから、高いNOx浄化率を得るための下限
温度は、300℃、好ましくは350℃と考えられる。
After the heat treatment, the NOx purification rate on the low temperature side is 30
40-50% at 0 ° C, 50-6 at 350 ° C
It was 0%. Below 300 ° C, the NOx purification rate is 30-
Since it is as low as 40%, the lower limit temperature for obtaining a high NOx purification rate is considered to be 300 ° C, preferably 350 ° C.

【0051】また、高温側のNOx浄化率は、700℃で
10%、650℃で40%、600℃で50−60%とな
った。700℃より高くなると、実用的なNOx浄化率は
得られないと考えられる。更に、耐SOx性を考慮する
と、なるべくリーン運転する上限温度は、可能な限り高
温側が望ましい。従って、リーン運転する上限温度は、
700℃が最高温度となる。また、NOx浄化性能を考慮
すると、650℃が好ましく、600℃が適している。
しかし、600℃以下では、リーン運転する下限温度と
近くなり、リーン運転領域を狭めるので好ましくない。
The NOx purification rate on the high temperature side was 10% at 700 ° C., 40% at 650 ° C., and 50-60% at 600 ° C. If the temperature is higher than 700 ° C., it is considered that a practical NOx purification rate cannot be obtained. Further, in consideration of the SOx resistance, it is desirable that the upper limit temperature for the lean operation is as high as possible. Therefore, the upper limit temperature for lean operation is
700 ° C. is the highest temperature. In consideration of NOx purification performance, 650 ° C. is preferable, and 600 ° C. is suitable.
However, when the temperature is 600 ° C. or lower, the temperature becomes close to the lower limit temperature for the lean operation, and the lean operation region is narrowed, which is not preferable.

【0052】以上のことから、前記下限温度(300−
350℃)以上と、上限温度(600−700℃)以下の
温度領域にて、リーンとストイキまたはリッチ運転し、
それ以外の温度域では、ストイキまたはリッチ運転する
ことで、排ガス中のNOxを効率良く浄化できることが明
らかになった。なお、200−700℃において、スト
イキモデルガスに切換えて、3分後のNOx浄化率は、ほぼ
100%となった。
From the above, the lower limit temperature (300-
(350 ° C) or higher, and in a temperature range below the upper limit temperature (600-700 ° C), perform lean and stoichiometric or rich operation,
In other temperature ranges, it was found that NOx in exhaust gas can be efficiently purified by stoichiometric or rich operation. At 200-700 ° C, switching to stoichiometric model gas, the NOx purification rate after 3 minutes was almost
100%.

【0053】[試験例2]700℃で、5時間焼成した実
施例触媒1を用いて、250−500℃における耐SOx
性について検討した。試験に用いたガスは、ストイキ雰
囲気のSOx被毒ガス、リーン雰囲気のSOx被毒ガス、及
び、ストイキモデルガスとし、触媒容積を6cc、SVを
30,000/hとした。
[Test Example 2] SOx resistance at 250-500 ° C was measured using Example Catalyst 1 calcined at 700 ° C for 5 hours.
Sex was examined. The gas used for the test was SOx poisoning gas in a stoichiometric atmosphere, SOx poisoning gas in a lean atmosphere, and a stoichiometric model gas, the catalyst volume was 6 cc, and the SV was 30,000 / h.

【0054】ストイキ雰囲気のSOx被毒ガスの組成は、S
Ox:1500ppm,NOx:1000ppm, C3H6:600ppm, CO:0.5%,
CO2:5%, O2:0.5 %, H2:0.3%,H2O:10%, N2:残部と
した。リーン雰囲気のSOx被毒ガスの組成は、SOx:1500
ppm, NOx:600ppm, C3H6:500ppm, CO:0.1%, CO2:10
%, O2:5%, H2O:10%, N2:残部とした。
The composition of the SOx poisoning gas in the stoichiometric atmosphere is S
Ox: 1500ppm, NOx: 1000ppm, C3H6: 600ppm, CO: 0.5%,
CO2: 5%, O2: 0.5%, H2: 0.3%, H2O: 10%, N2: balance. The composition of SOx poisoning gas in lean atmosphere is SOx: 1500
ppm, NOx: 600ppm, C3H6: 500ppm, CO: 0.1%, CO2: 10
%, O2: 5%, H2O: 10%, N2: balance.

【0055】試験方法は、以下の手順〜に従って行
った。 反応管に触媒をセットした後、試験例1に記載の方法
で、350℃における初期のNOx浄化率を測定した。 SOx被毒処理:温度を250−500℃の所定温度に
保持し、ストイキ雰囲気のSOx被毒ガス、またはリーン
雰囲気のSOx被毒ガスを1時間流通させた。1時間後にN
2ガスを流通させながら室温まで冷却した。 試験例1に記載の方法で、350℃におけるSOx被毒後
のNOx浄化率を測定した。 再生処理:N2雰囲気中で600℃まで加熱した後、ス
トイキモデルガスを10分間流通した。 ストイキモデルガスの流通を止め、350℃に冷却し
た。 試験例1の方法で350℃における再処理後のNOx浄化率
を測定した。
The test was performed according to the following procedures. After the catalyst was set in the reaction tube, the initial NOx purification rate at 350 ° C. was measured by the method described in Test Example 1. SOx poisoning treatment: The temperature was maintained at a predetermined temperature of 250 to 500 ° C., and SOx poisoning gas in a stoichiometric atmosphere or SOx poisoning gas in a lean atmosphere was allowed to flow for one hour. 1 hour later N
The mixture was cooled to room temperature while flowing two gases. The NOx purification rate after SOx poisoning at 350 ° C. was measured by the method described in Test Example 1. Regeneration treatment: After heating to 600 ° C. in an N 2 atmosphere, stoichiometric model gas was passed for 10 minutes. The flow of the stoichiometric model gas was stopped, and the mixture was cooled to 350 ° C. The NOx purification rate after reprocessing at 350 ° C. was measured by the method of Test Example 1.

【0056】(試験結果)表2は、リーン燃焼雰囲気にお
けるSOx被毒温度に対するNOx浄化率を示したものであ
る。SOx処理後のNOx浄化率は、SOx被毒温度250℃で
70%、300℃で68%、350℃で73%、400℃
で78%、500℃で80%となった。SOx被毒温度30
0℃で、最もNOx浄化率は低下した。
(Test Results) Table 2 shows the NOx purification rate with respect to the SOx poisoning temperature in a lean combustion atmosphere. NOx purification rate after SOx treatment is 70% at SOx poisoning temperature 250 ° C, 68% at 300 ° C, 73% at 350 ° C, 400 ° C
At 78 ° C. and 80% at 500 ° C. SOx poisoning temperature 30
At 0 ° C., the NOx purification rate decreased most.

【0057】一方、再生処理後のNOx浄化率は、250
−300℃では、回復が完全ではないが、350℃以上
では、ほぼ初期まで回復した。以上のことから、SOx被
毒を抑制し、再生を容易にするためのリーン運転の下限
温度は、300℃以上であることが望ましく、350℃
以上がより適していることは明らかとなった。
On the other hand, the NOx purification rate after the regeneration treatment is 250
At −300 ° C., the recovery was not complete, but at 350 ° C. or higher, it almost recovered to the initial stage. From the above, the lower limit temperature of the lean operation for suppressing SOx poisoning and facilitating the regeneration is desirably 300 ° C or higher, and 350 ° C or higher.
It became clear that the above was more suitable.

【0058】[0058]

【表2】 [Table 2]

【0059】[試験例3]700℃で5時間焼成した実施
例触媒1を用いて再生処理温度の影響を検討した。試験
方法は、試験例2の方法を用いて行った。ただし、SOx
処理温度は、全ての試験において350℃とした。再生
処理条件は、再生処理温度400、500、600℃、
再生処理時間10分間とした。NOx浄化率は、350℃
にて測定した。
Test Example 3 The effect of the regeneration treatment temperature was examined using the catalyst of Example 1 calcined at 700 ° C. for 5 hours. The test method was performed using the method of Test Example 2. However, SOx
The processing temperature was 350 ° C. in all tests. Regeneration processing conditions were: regeneration processing temperatures 400, 500, 600 ° C.
The regeneration processing time was 10 minutes. NOx purification rate is 350 ℃
Was measured.

【0060】(試験結果)表3は、リーン燃焼での再生処
理温度に対するNOx浄化率を示したものである。再処理
温度400℃では、NOx浄化率は、SOx処理後と再生処理
後でほぼ等しく、回復はみられない。しかし、500℃
及び600℃での再生処理では、NOx浄化率が回復して
いる。以上のことから、排ガス温度500℃以上のスト
イキまたはリッチ排ガスに排ガス浄化触媒を接触させる
と、リーンにおいて捕捉したSOxが除去されることは明
らかとなった。
(Test Results) Table 3 shows the NOx purification rate with respect to the regeneration processing temperature in the lean combustion. At the reprocessing temperature of 400 ° C., the NOx purification rates are almost equal after the SOx treatment and after the regeneration treatment, and no recovery is observed. However, 500 ° C
In the regeneration process at 600 ° C., the NOx purification rate has recovered. From the above, it has been clarified that when the exhaust gas purification catalyst is brought into contact with a stoichiometric or rich exhaust gas having an exhaust gas temperature of 500 ° C. or higher, SOx trapped in the lean is removed.

【0061】[0061]

【表3】 [Table 3]

【0062】図7は、本発明の第三の実施形態の排ガス
浄化装置を有する内燃機関を備えた自動車Cを示したも
のであって、触媒として、プリ触媒20と排ガス浄化触
媒10とを備えたものであり、図1の本発明の第一の実
施形態と同じものは同じ符号を付している。
FIG. 7 shows an automobile C equipped with an internal combustion engine having an exhaust gas purifying apparatus according to a third embodiment of the present invention. The automobile C includes a pre-catalyst 20 and an exhaust gas purifying catalyst 10 as catalysts. The same components as those in the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0063】内燃機関100の下流の直下にプリ触媒2
0を備え、プリ触媒20の下流に排ガス浄化触媒10を
備え、内燃機関始動時やリーン運転下限温度以下の低温
度域では、空燃比はストイキまたはリッチ近傍で運転さ
れる。この低温度域での排ガス中のNOxを、排ガス浄化
触媒10のみで十分に浄化することができない場合、プ
リ触媒20を用いると有効である。
The pre-catalyst 2 is located immediately downstream of the internal combustion engine 100.
0, the exhaust gas purifying catalyst 10 is provided downstream of the pre-catalyst 20, and the air-fuel ratio is operated near stoichiometric or rich when the internal combustion engine is started or in a low temperature range equal to or lower than the lean operation lower limit temperature. When NOx in the exhaust gas in the low temperature range cannot be sufficiently purified only by the exhaust gas purification catalyst 10, the use of the precatalyst 20 is effective.

【0064】内燃機関の下流直下では、排ガス温度損失
が免れるため、該下流直下は、内燃機関始動時から比較
的高い排ガス温度が得られる。しかしながら、定常運転
では非常に高い温度(例えば、900-1000℃)に上昇する。
従って、プリ触媒20の機能は、ストイキまたはリッチ
近傍の排ガス浄化と、高耐熱性であることが要求され
る。プリ触媒20の成分は、例えば、貴金属や希土類金
属酸化物などの三元触媒成分を有している。
Since exhaust gas temperature loss is avoided immediately below the internal combustion engine, a relatively high exhaust gas temperature can be obtained immediately below the internal combustion engine from the start of the internal combustion engine. However, in steady state operation, the temperature rises to a very high temperature (for example, 900-1000 ° C.).
Therefore, the function of the pre-catalyst 20 is required to purify exhaust gas in the vicinity of stoichiometric or rich and to have high heat resistance. The components of the precatalyst 20 include, for example, three-way catalyst components such as noble metals and rare earth metal oxides.

【0065】前記機能をするプリ触媒20と排ガス浄化
触媒10との組合せにより、広範囲の温度領域におい
て、排ガス浄化ができる。以上、本発明の三つの実施形
態について詳述したが、本発明は、前記実施形態限定さ
れるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明
の精神を逸脱することなく、設計において種々変更がで
きるものである。
By the combination of the precatalyst 20 and the exhaust gas purifying catalyst 10 having the above function, the exhaust gas can be purified in a wide temperature range. As described above, the three embodiments of the present invention have been described in detail. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various designs may be made without departing from the spirit of the present invention described in the appended claims. It can be changed.

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

【図1】本発明の第一の実施形態の排ガス浄化装置(排
ガス浄化触媒)を有する内燃機関を備えた自動車を示し
た図。
FIG. 1 is a diagram showing an automobile equipped with an internal combustion engine having an exhaust gas purification device (exhaust gas purification catalyst) according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の内燃機関の排ガス浄化装置の全体構成を
示した図。
FIG. 2 is a diagram showing an overall configuration of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine in FIG. 1;

【図3】図2の排ガス浄化装置の制御装置の制御ブロッ
ク図。
FIG. 3 is a control block diagram of a control device of the exhaust gas purifying apparatus of FIG. 2;

【図4】図2の排ガス浄化の制御装置の制御フローチャ
ート。
FIG. 4 is a control flowchart of an exhaust gas purification control device of FIG. 2;

【図5】本発明の第二の実施形態の排ガス浄化装置(排
ガス浄化触媒とNOx還元触媒)を有する内燃機関を備え
た自動車を示した図。
FIG. 5 is a diagram showing an automobile equipped with an internal combustion engine having an exhaust gas purification device (exhaust gas purification catalyst and NOx reduction catalyst) according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の排ガス浄化触媒のNOx浄化性能の図。FIG. 6 is a diagram showing the NOx purification performance of the exhaust gas purification catalyst of the present invention.

【図7】本発明の第三の実施形態の排ガス浄化装置(プ
リ触媒と排ガス浄化触媒)を有する内燃機関を備えた自
動車を示した図。
FIG. 7 is a diagram showing an automobile equipped with an internal combustion engine having an exhaust gas purifying apparatus (a pre-catalyst and an exhaust gas purifying catalyst) according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2:エアフローセンサ、3:スロットルバルブ、5:イ
ンジェクタ、6:点火プラグ、7:酸素濃度センサ、
8:排ガス温度センサ、10:排ガス浄化触媒、11:
内燃機関コントロールユニット、12:エアクリーナ、1
4:NOx還元触媒、20:プリ触媒、100:内燃機
関、101:エキゾーストパイプ、A、B、C:自動車
2: air flow sensor, 3: throttle valve, 5: injector, 6: spark plug, 7: oxygen concentration sensor,
8: Exhaust gas temperature sensor, 10: Exhaust gas purification catalyst, 11:
Internal combustion engine control unit, 12: air cleaner, 1
4: NOx reduction catalyst, 20: pre-catalyst, 100: internal combustion engine, 101: exhaust pipe, A, B, C: automobile

───────────────────────────────────────────────────── 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) F01N 3/10 F01N 3/28 301C 3/20 301P 3/24 F02D 41/02 330A 3/28 301 45/00 312Z B01D 53/36 ZAB F02D 41/02 330 101B 45/00 312 B01J 23/64 104A (72)発明者 奥出 幸二郎 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 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 (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 Fターム(参考) 3G084 AA00 AA04 BA09 BA13 DA10 DA19 EA11 FA27 FA29 3G091 AA12 AA24 AB03 AB04 AB06 BA11 BA14 CB02 DB10 EA17 FB02 FB03 FB10 FB11 FB12 GB02Y GB03Y GB04Y GB05W GB06W GB07W GB10X HA09 HA10 HA36 3G301 HA01 HA04 HA15 JA25 LB04 MA01 MA12 NA08 NE13 NE14 NE15 NE17 NE19 PD02Z PD11Z 4D048 AA06 AB02 AB07 BA01X BA03X BA07Y BA10Y BA14X BA15Y BA18Y BA19X BA28X BA30X BA31X BA33X BA39X BA41X BA42X BB02 CC32 DA01 DA02 DA03 DA06 DA08 DA20 EA04 4G069 AA03 BA01A BA01B BA04A BA06A BA17 BA20A BA20B BB02A BB04A BB04B BB06A BB06B BC01A BC02A BC02B BC03A BC03B BC04A BC04B BC06A BC08A BC10A BC10B BC12A BC13A BC16A BC16B BC38A BC43A BC43B BC50A BC50B BC62A BC71A BC71B BC72A BC72B BC75A BC75B CA03 CA08 CA13 EA18 EA19 ED06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F01N 3/10 F01N 3/28 301C 3/20 301P 3/24 F02D 41/02 330A 3/28 301 45 / 00 312Z B01D 53/36 ZAB F02D 41/02 330 101B 45/00 312 B01J 23/64 104A (72) Inventor Kojiro Okude 7-2-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi, Ltd. Electric Power & Electric Machinery Co., Ltd. Inside the Research Laboratory (72) Inventor Toshio Yamashita 7-2-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Pref. Inside Power and Electricity Development Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Yuichi Kitahara 2520 Takada, Daijita, Hitachinaka City, Ibaraki Pref. (72) Inventor Osamu Kuroda Oita High School, Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture 2520 F-term in Hitachi, Ltd. Automotive Equipment Group (reference) HA10 HA36 3G301 HA01 HA04 HA15 JA25 LB04 MA01 MA12 NA08 NE13 NE14 NE15 NE17 NE19 PD02Z PD11Z 4D048 AA06 AB02 AB07 BA01X BA03X BA07Y BA10Y BA14X BA15Y BA18Y BA19X BA28X BA30X BA31X BA33X BA39X BA02DA03 DA02A02 DA02A02 DA02A02 DA02A BA04A BA06A BA17 BA20A BA20B BB02A BB04A BB04B BB06A BB06B BC01A BC02A BC02B BC03A BC03B BC04A BC04B BC06A BC08A BC10A BC10B BC12A BC13A BC16A BC16B BC38A BC43A BC43B BC50A BC50BBCA BCBC BC BC BC BC BC

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 空燃比が18以上のリーンにおいてNOxを
捕捉しストイキ又はリッチにおいて該捕捉NOxをN2に還
元浄化する排ガス浄化触媒を排ガス流路に備え、該排ガ
ス浄化触媒に流入する排ガスの温度を検出する排ガス温
度検出手段を備え、前記排ガス浄化触媒に排ガスを接触
させて該排ガス中のNOxを浄化する内燃機関の排ガス浄
化方法において、 前記排ガス温度検出手段で検出した排ガス温度が予め決
めておいた下限温度以上及び上限温度以下の場合には、
空燃比が18以上のリーンを含む運転とし、前記排ガス
温度が前記下限温度以下又は前記上限温度以上の場合に
は、空燃比14.7以下のストイキ又はリッチで運転するこ
とを特徴とする内燃機関の排ガス浄化方法。
An exhaust gas purifying catalyst for trapping NOx in a lean air-fuel ratio of 18 or more and reducing and purifying the trapped NOx to N2 in stoichiometric or rich conditions is provided in an exhaust gas passage, and a temperature of exhaust gas flowing into the exhaust gas purifying catalyst is provided. An exhaust gas purification method for an internal combustion engine that includes exhaust gas temperature detection means for detecting the exhaust gas and contacts the exhaust gas with the exhaust gas purification catalyst to purify NOx in the exhaust gas, wherein the exhaust gas temperature detected by the exhaust gas temperature detection means is predetermined. If it is above the lower limit temperature and below the upper limit temperature,
When the exhaust gas temperature is equal to or lower than the lower limit temperature or equal to or higher than the upper limit temperature, the exhaust gas of the internal combustion engine is operated at a stoichiometric or rich air fuel ratio of 14.7 or less when the air-fuel ratio includes a lean operation of 18 or more. Purification method.
【請求項2】 前記空燃比が18以上のリーンを含む運
転は、空燃比が18以上のリーン燃焼と、空燃比が1
4.7以下のストイキ又はリッチ燃焼とを、定期的に繰
り返すものであることを特徴とする請求項1に記載の内
燃機関の排ガス浄化方法。
2. The operation including lean operation with an air-fuel ratio of 18 or more includes lean combustion with an air-fuel ratio of 18 or more and an air-fuel ratio of 1 or more.
The exhaust gas purification method for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the stoichiometric or rich combustion of 4.7 or less is periodically repeated.
【請求項3】 前記空燃比18以上のリーンを含む運転
は、リーン燃焼において前記排ガス浄化触媒が捕捉でき
るNOx最大量に達する前に、リーン燃焼からストイキ又
はリッチ燃焼に切換えることを特徴とする請求項2に記
載の内燃機関の排ガス浄化方法。
3. The operation including the lean operation with the air-fuel ratio of 18 or more switches from lean combustion to stoichiometric or rich combustion before reaching the maximum amount of NOx that can be captured by the exhaust gas purifying catalyst in lean combustion. Item 3. The method for purifying exhaust gas of an internal combustion engine according to Item 2.
【請求項4】 前記排ガス浄化触媒の上流に前記排ガス
温度検出手段を設置することを特徴とする請求項1〜3
のいずれか一項に記載の内燃機関の排ガス浄化方法。
4. The exhaust gas temperature detecting means is provided upstream of the exhaust gas purifying catalyst.
The method for purifying exhaust gas of an internal combustion engine according to any one of the above.
【請求項5】 前記排ガス浄化触媒に流入する排ガス温
度が300乃至700℃の時には、空燃比が18以上のリ
ーン燃焼を含む運転をし、前記排ガス温度が300℃未
満又は700℃より高い時には、空燃比が14.7以下
のストイキ又はリッチで運転することを特徴とする請求
項1乃至4のいづれか一項に記載の内燃機関の排ガス浄
化方法。
5. When the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purifying catalyst is 300 to 700 ° C., an operation including lean combustion with an air-fuel ratio of 18 or more is performed. When the exhaust gas temperature is lower than 300 ° C. or higher than 700 ° C., The exhaust gas purification method for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the operation is performed at a stoichiometric or rich air-fuel ratio of 14.7 or less.
【請求項6】 前記排ガス浄化触媒は、アルカリ金属及
びアルカリ土類金属から選ばれた少なくとも一つを有す
ることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記
載の内燃機関の排ガス浄化方法。
6. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust gas purifying catalyst has at least one selected from an alkali metal and an alkaline earth metal. Method.
【請求項7】 前記排ガス浄化触媒は、アルカリ金属及
びアルカリ土類金属から選ばれた少なくとも一つと、P
t,Rh,Pdから選ばれた少なくとも一つを有することを特
徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の内燃機
関の排ガス浄化方法。
7. The exhaust gas purifying catalyst comprises at least one selected from the group consisting of alkali metals and alkaline earth metals, and P
The exhaust gas purification method for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, comprising at least one selected from the group consisting of t, Rh, and Pd.
【請求項8】 前記排ガス浄化触媒は、モノリス構造体
の上に多孔質無機酸化物とMgOの混合物がコートされ、
該コート層にアルカリ金属とアルカリ土類金属から選ば
れた少なくとも一つと、貴金属から選ばれた少なくとも
一つと、希土類金属から選ばれた少なくとも一つと、チ
タンとMnとが担持されていることを特徴とする請求項1
乃至5のいずれか一項に記載の内燃機関の排ガス浄化方
法。
8. The exhaust gas purifying catalyst, wherein a monolith structure is coated with a mixture of a porous inorganic oxide and MgO,
At least one selected from alkali metals and alkaline earth metals, at least one selected from noble metals, at least one selected from rare earth metals, and titanium and Mn are supported on the coat layer. Claim 1
The exhaust gas purifying method for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5.
【請求項9】 前記モノリス構造体は、メタルハニカム
を用いることを特徴とする請求項8に記載の内燃機関の
排ガス浄化方法。
9. The exhaust gas purifying method for an internal combustion engine according to claim 8, wherein the monolith structure uses a metal honeycomb.
【請求項10】 空燃比が18以上のリーンにおいてNO
xを捕捉しストイキ又はリッチにおいて該捕捉NOxをN2に
還元浄化する排ガス流路に設けた排ガス浄化触媒と、該
排ガス浄化触媒に流入する排ガスの温度を検出する排ガ
ス温度検出手段と、空燃比制御装置と、を備えた内燃機
関の排ガス浄化装置において、 前記空燃比制御装置は、排ガス温度の上限温度と下限温
度を予め決めておき、前記排ガス温度検出手段で検出し
た前記排ガス温度が前記下限温度以上及び前記上限温度
以下の場合には、空燃比が18以上のリーンを含む運転
制御とし、前記排ガス温度が前記下限温度以下又は前記
上限温度以上の場合には、空燃比14.7以下のストイキ又
はリッチで運転制御することを特徴とする内燃機関の排
ガス浄化装置。
10. A lean air-fuel ratio of 18 or more
an exhaust gas purifying catalyst provided in an exhaust gas passage for trapping x and reducing and purifying the trapped NOx to N2 in stoichiometric or rich; exhaust gas temperature detecting means for detecting the temperature of exhaust gas flowing into the exhaust gas purifying catalyst; air-fuel ratio control An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, comprising: an air-fuel ratio control device, wherein an upper limit temperature and a lower limit temperature of the exhaust gas temperature are determined in advance, and the exhaust gas temperature detected by the exhaust gas temperature detecting means is the lower limit temperature. Above and below the upper limit temperature, the air-fuel ratio is set to operation control including lean of 18 or more, and when the exhaust gas temperature is below the lower limit temperature or above the upper limit temperature, the stoichiometric or rich air-fuel ratio is 14.7 or less. An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, the operation of which is controlled by an engine.
【請求項11】 前記空燃比制御装置は、排ガス温度検
出手段の検知温度が300乃至700℃の時には、空燃
比を18以上のリーン燃焼を含む運転制御とし、300℃
より低いか又は700℃より高い時には、空燃比を14.
7以下のストイキまたはリッチ燃焼のみの運転制御する
ことを特徴とする請求項10に記載の内燃機関の排ガス
浄化装置。
11. The air-fuel ratio control device according to claim 1, wherein when the temperature detected by the exhaust gas temperature detecting means is 300 to 700 ° C., the air-fuel ratio is set to an operation control including lean combustion at an air-fuel ratio of 18 or more.
When lower or above 700 ° C., the air / fuel ratio is increased to 14.
The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 10, wherein operation control of only stoichiometric or rich combustion of 7 or less is performed.
【請求項12】 前記排ガス浄化触媒は、アルカリ金属
及びアルカリ土類金属から選ばれた少なくとも一つを有
することを特徴とする請求項10又は11に記載の内燃
機関の排ガス浄化装置。
12. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 10, wherein the exhaust gas purifying catalyst has at least one selected from an alkali metal and an alkaline earth metal.
【請求項13】 前記排ガス浄化触媒は、アルカリ金属
及びアルカリ土類金属から選ばれた少なくとも一つと、
Pt,Rh,Pdから選ばれた少なくとも一つを有することを特
徴とする請求項10又は11に記載の内燃機関の排ガス
浄化装置。
13. The exhaust gas purifying catalyst, comprising: at least one selected from an alkali metal and an alkaline earth metal;
The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 10, further comprising at least one selected from Pt, Rh, and Pd.
【請求項14】 前記排ガス浄化触媒は、モノリス構造
体に多孔質無機酸化物とMgOの混合物がコートされ、該
コート層にアルカリ金属とアルカリ土類金属から選ばれ
た少なくとも一つと、貴金属から選ばれた少なくとも一
つと、希土類金属から選ばれた少なくとも一つと、チタ
ンとMnが担持されていることを特徴とする請求項10乃
至13のいずれか一項に記載の内燃機関の排ガス浄化装
置。
14. The exhaust gas purifying catalyst, wherein a monolith structure is coated with a mixture of a porous inorganic oxide and MgO, and the coating layer is selected from at least one selected from an alkali metal and an alkaline earth metal, and selected from a noble metal. 14. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 10, wherein at least one selected from the group consisting of at least one selected from rare earth metals, and titanium and Mn are supported.
【請求項15】 前記モノリス構造体は、メタルハニカ
ムを用いることを特徴とする請求項14に記載の内燃機
関の排ガス浄化装置。
15. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 14, wherein the monolith structure uses a metal honeycomb.
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