JP2003278529A

JP2003278529A - 内燃機関の排気浄化方法及び浄化装置

Info

Publication number: JP2003278529A
Application number: JP2002079296A
Authority: JP
Inventors: Shinji Tsuji; 慎二辻; Kenji Kato; 健治加藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-03-20
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2003-10-02
Anticipated expiration: 2022-03-20
Also published as: JP4196573B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、NOx吸蔵還元型の排気浄化
触媒のSOx被毒現象を抑止すると共に排気ガス中の粒子
状物質も効果的に浄化し、排気ガスの浄化率をより一層
向上させることのできる内燃機関の排気浄化方法を提供
する。【解決手段】本発明の内燃機関の排気浄化方法は、排
気通路７上に配されたパティキュレートフィルタ４７よ
りも上流側で、内燃機関１の燃焼後に硫黄酸化物を生成
させる原因となる硫黄成分を、塩基性金属元素を含む硫
黄成分固形化剤を用いて固形化し、固形化した硫黄成分
を内燃機関の燃焼時に生成される粒子状物質と共にパテ
ィキュレートフィルタ４７で捕集し、捕集した粒子状物
質を硫黄成分固形化剤によって分解すると共に、排気ガ
ス中の窒素酸化物、炭化水素、及び／又は、一酸化炭素
をパティキュレートフィルタ４７よりも下流側に配され
たNOx吸蔵還元型排気浄化触媒３９ａで浄化することを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関から排出
される排気ガスの浄化方法及び浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の排気ガスは、三元触媒などの
排気浄化触媒によって浄化された後に大気に放出され
る。そして、このような排気浄化触媒の一つとして、排
気ガス中に酸素O₂が過剰にあるときは窒素酸化物NOxを
吸蔵し、排気ガス中の酸素O₂が少ないときに吸蔵した窒
素酸化物をNOx放出して還元させる（このとき排気ガス
中の一酸化炭素COや炭化水素HCは酸化される）、NOx吸
蔵還元型の排気浄化触媒も用いられるようになってきて
いる。

【０００３】このような排気浄化触媒を用いることによ
って、リーン運転時の排気ガス中の窒素酸化物NOxを吸
蔵し、ストイキ又はリッチ運転時に吸蔵した窒素酸化物
NOxを放出・還元することによって、排気浄化率をより
一層向上させることができる。このようなNOx吸蔵還元
型の排気浄化触媒は、通常のエンジンよりもリーン運転
を積極的に行うリーンバーンエンジンの排気浄化率を向
上させるのに有用で、燃費改善との両立にも寄与してい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらのNOx
吸蔵還元型の排気浄化触媒は、窒素酸化物NOxよりも硫
黄酸化物SOxをより安定的に吸蔵してしまうという性質
を有している。排気ガス中の硫黄酸化物SOxは、燃料中
やエンジンオイル中に含まれる硫黄成分が、内燃機関の
燃焼によって酸化されることによって生じる。燃料中や
エンジンオイル中に含まれる硫黄成分は微量であるが、
NOx吸蔵還元型の排気浄化触媒に安定的に吸蔵されてし
まうために吸蔵量は徐々に蓄積されて増加する。NOx吸
蔵還元型の排気浄化触媒に硫黄酸化物SOxが多量に吸蔵
されてしまうと、窒素酸化物NOxの吸蔵と放出・還元と
を適正に行えなくなってしまう。これが、いわゆる、NO
x吸蔵還元型の排気浄化触媒における「SOx被毒」現象で
ある。

【０００５】従来のNOx吸蔵還元型の排気浄化触媒にお
いては、新品時には吸蔵能力のほとんどが窒素酸化物NO
xの吸蔵に用いられるが、SOx被毒を受けると吸蔵能力の
僅かしか窒素酸化物NOxの吸蔵に用いられなくなってし
まう。このSOx被毒現象を抑止することができれば、窒
素酸化物NOxの吸蔵可能量や放出可能量を大きくとるこ
とができ、NOx吸蔵還元型の排気浄化触媒の排気浄化性
能を大幅に向上させることができる。なお、このような
NOx吸蔵還元触媒のSOx被毒を抑止するものとして、特開
2000-27712号公報に記載のものなども知られているが、
まだその効果は充分でなく、更なる改良が望まれてい
た。

【０００６】さらに、排気ガス中には、粒子状物質（Pa
rticulate Matter：以下単にＰＭと呼ぶ）も含まれる。
このＰＭはディーゼルエンジンの燃焼時に顕著に生成さ
れるとされているが、上述したリーンバーンエンジンな
どでもリーン燃焼時に生成され得る。ＰＭの主成分は、
煤（Soot）、未燃燃料の炭化水素HCやエンジンオイルの
燃え滓であるＳＯＦ（Soluble Organic Fraction：有機
溶剤に溶ける物質）及びサルフェート（硫酸ミスト）な
どである。これらのＰＭも排気ガスを大気に放出する以
前に浄化する必要があり、パティキュレートフィルタな
どで捕集・分解することが行われている。

【０００７】しかし、NOxとＰＭの排出は相反する関係
にある。ＰＭの生成を減らそうとして高温で燃焼させる
とNOxの生成が助長されてしまうし、NOxの生成を減らそ
うとして燃焼温度を下げるとＰＭの生成が増加してしま
う。このため、NOx及びＰＭの双方の排出を有効に抑止
する改善も望まれていた。

【０００８】従って、本発明の目的は、NOx吸蔵還元型
の排気浄化触媒のSOx被毒現象を抑止すると共に排気ガ
ス中の粒子状物質も効果的に浄化し、排気ガスの浄化率
をより一層向上させることのできる内燃機関の排気浄化
方法及び浄化装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の内燃機
関の排気浄化方法は、排気通路上に配されたパティキュ
レートフィルタよりも上流側で、内燃機関の燃焼後に硫
黄酸化物を生成させる原因となる硫黄成分を、塩基性金
属元素を含む硫黄成分固形化剤を用いて固形化し、固形
化した硫黄成分を内燃機関の燃焼時に生成される粒子状
物質と共にパティキュレートフィルタで捕集し、捕集し
た粒子状物質を硫黄成分固形化剤によって分解すると共
に、排気ガス中の窒素酸化物、炭化水素、及び／又は、
一酸化炭素をパティキュレートフィルタよりも下流側に
配されたNOx吸蔵還元型排気浄化触媒で浄化することを
特徴としている。

【００１０】請求項２に記載の内燃機関の排気浄化方法
は、請求項１に記載の発明において、パティキュレート
フィルタの下流側には、NOx吸蔵還元型排気浄化触媒に
加えて三元触媒も配設されており、パティキュレートフ
ィルタへの排気ガス温度が所定温度よりも高い場合に
は、NOx吸蔵還元型排気浄化触媒への排気ガス流路を遮
断し、排気ガスが三元触媒への流路のみを通るようにす
ることを特徴としている。

【００１１】請求項３に記載の内燃機関の排気浄化方法
は、請求項１又は２に記載の発明において、硫黄成分固
形化剤を、予め燃料に混合させておくことを特徴として
いる。

【００１２】請求項４に記載の内燃機関の排気浄化方法
は、請求項１又は２に記載の発明において、硫黄成分固
形化剤を、燃料とは別に、吸気通路、燃焼室内、又は、
排気通路において添加することを特徴としている。

【００１３】請求項５に記載の内燃機関の排気浄化方法
は、請求項１に記載の発明において、NOx吸蔵還元型排
気浄化触媒にはアルカリ金属元素又はアルカリ土類金属
元素が担持され、かつ、硫黄成分固形化剤に含まれる塩
基性の金属元素がアルカリ金属元素又はアルカリ土類金
属元素であり、硫黄成分固形化剤中のアルカリ金属元素
又はアルカリ土類金属元素として、排気浄化触媒に担持
されたアルカリ金属元素又はアルカリ土類金属元素より
も塩基性の強いものを用いることを特徴としている。

【００１４】請求項６に記載の内燃機関の浄化装置は、
塩基性金属元素を含む硫黄成分固形化剤を用いて固形化
した硫黄成分を燃焼時に生成される粒子状物質と共に捕
集するパティキュレートフィルタを排気通路上に有する
と共に、排気ガス中の窒素酸化物、炭化水素、及び／又
は、一酸化炭素を浄化するNOx吸蔵還元型排気浄化触媒
を前記パティキュレートフィルタよりも下流側に有して
いることを特徴としている。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の排気浄化方法及び浄化装
置の一実施形態について、以下に説明する。本実施形態
の浄化方法を行う浄化装置を有する内燃機関（エンジ
ン）１を図１に示す。

【００１６】以下に説明するエンジン１は、多気筒エン
ジンであるが、ここではそのうちの一気筒のみを断面図
として示す。エンジン１は、燃料を直接シリンダ３内に
噴射する筒内噴射型エンジンであり、リーンバーン（希
薄燃焼）エンジンである。エンジン１は、点火プラグ２
によって各シリンダ３内の混合気に対して点火を行うこ
とによって駆動力を発生する。エンジン１の燃焼に際し
て、外部から吸入した空気は吸気通路４を通り、インジ
ェクタ５から噴射された燃料と混合されて混合気とな
る。シリンダ３の内部と吸気通路４との間は、吸気バル
ブ６によって開閉される。シリンダ３の内部で燃焼され
た混合気は、排気ガスとして排気通路７に排気される。
シリンダ３の内部と排気通路７との間は、排気バルブ８
によって開閉される。

【００１７】吸気通路４上には、シリンダ３内に吸入さ
れる吸入空気量を調節するスロットルバルブ９が配設さ
れている。このスロットルバルブ９には、その開度を検
出するスロットルポジションセンサ１０が接続されてい
る。スロットルバルブ９に付随して、アクセルペダル１
１の踏み込み位置を検出するアクセルポジションセンサ
１２や、スロットルバルブ９を駆動するスロットルモー
タ１３なども配設されている。また、図１に示されてい
ないが、吸気通路４上には吸入空気の温度を検出する吸
気温センサも取り付けられている。

【００１８】また、スロットルバルブ９の下流側には、
サージタンク１４が形成されており、サージタンク１４
の内部に、バキュームセンサ１５及びコールドスタート
インジェクタ１７が配設されている。バキュームセンサ
１５は、吸気通路４内の圧力（吸気管圧力）を検出す
る。コールドスタートインジェクタ１７は、エンジン１
の冷間始動性を向上させるためのもので、冷間始動時に
サージタンク１４内に燃料を拡散噴霧させて均質な混合
気を形成させるものである。

【００１９】サージタンク１４のさらに下流側には、ス
ワールコントロールバルブ１８が配設されている。スワ
ールコントロールバルブ１８は、希薄燃焼（成層燃焼）
時にシリンダ３の内部に安定したスワールを発生させる
ためのものである。スワールコントロールバルブ１８に
付随して、スワールコントロールバルブ１８の開度を検
出するSCVポジションセンサ１９やスワールコントロー
ルバルブ１８を駆動するDCモータ２０なども配設されて
いる。

【００２０】また、本実施形態のエンジン１における吸
気バルブ６は、その開閉タイミングを可変バルブタイミ
ング機構２１によって可変制御することができる。吸気
バルブ６の開閉状況は、吸気バルブ６を開閉させるカム
が形成されているカムシャフトの回転位置を検出するカ
ムポジションセンサ２２によって検出できる。さらに、
エンジン１のクランクシャフト近傍には、クランクシャ
フトの回転位置を検出するクランクポジションセンサ２
３が取り付けられている。クランクポジションセンサ２
３の出力からは、シリンダ３内のピストン２４の位置
や、エンジン回転数を求めることもできる。エンジン１
には、エンジン１のノッキングを検出するノックセンサ
２５や冷却水温度を検出する水温センサ２６も取り付け
られている。

【００２１】一方、排気通路７上には、エンジン１本体
に近い側に、、通常の三元触媒である始動時触媒２７が
配設されている。始動時触媒２７は、エンジン１の燃焼
室（シリンダ３）に近いので排気ガスによって昇温され
やすく、エンジン始動直後に、より早期に触媒活性温度
にまで上昇して排気ガス中の有害物質を浄化するように
配設されている。このエンジン１は四気筒であり、二気
筒毎に一つずつ、計二つの始動時触媒２７が取り付けら
れている。各始動時触媒２７には、それぞれ排気温セン
サ２８が取り付けられており、排気温センサ２８は排気
ガスの温度を検出している。

【００２２】始動時触媒２７の下流側では排気管が一つ
にまとめられてNOx吸蔵還元型排気浄化触媒３９ａ（以
下単に排気浄化触媒３９ａとも言うこととする）と通常
の三元触媒（酸化触媒）３９ｂとが直列に配設されてい
る。この排気浄化触媒３９ａについては、追って詳しく
説明する。排気浄化触媒３９ａの上流側には、排気浄化
触媒３９ａに流入する排気ガスの排気空燃比を検出する
空燃比センサ４０が取り付けられている。空燃比センサ
４０としては、排気空燃比をリッチ域からリーン域にか
けてリニアに検出し得るリニア空燃比センサや、排気空
燃比がリッチ域にあるかリーン域にあるかをオン−オフ
的に検出するO₂センサ（酸素センサ）などが用いられ
る。

【００２３】また、排気通路７上には、排気浄化触媒３
９ａをバイパスするバイパス路４５が形成されている。
バイパス路４５と排気通路７のメイン流路との接合部に
は、排気ガスの流路を排気浄化触媒３９ａ側とバイパス
路４５側とに切り替える切替弁４６が配設されている。
切替弁４６を制御するモータは後述するＥＣＵ３７に接
続されており、切替弁４６はＥＣＵ３７によって制御さ
れる。切替弁４６は、上述した空燃比センサ４０よりも
下流側に位置している。

【００２４】さらに、空燃比センサ４０のさらに上流側
には、排気ガス中のＰＭを捕集するパティキュレートフ
ィルタ４７が配設されている。このパティキュレートフ
ィルタ４７についても、追って詳しく説明する。パティ
キュレートフィルタ４７の上流側には、パティキュレー
トフィルタ４７へに流入する排気ガスの温度を検出する
温度センサ４８が配設されている。この温度センサ４８
も後述するＥＣＵ３７に接続されている。

【００２５】排気通路７から吸気通路４にかけては、排
気ガスを還流させる外部EGR(Exhaust Gas Recirculatio
n)通路４３が形成されている。外部EGR通路４３の吸気
通路４側はサージタンク１４に接続され、排気通路７側
は始動時触媒２７の上流側に接続されている。外部EGR
通路４３上には、還流させる排気ガス量を調節するEGR
バルブ４４が配設されている。EGR機構は、吸気通路４
内の吸気管負圧を利用して排気ガスの一部を吸気通路４
に戻し、NOx生成抑制効果や燃費向上効果を得るもので
ある。なお、吸気バルブ６の開閉タイミングを制御する
ことで同様の効果を得る内部EGR制御も併用され得る。

【００２６】エンジン１のインジェクタ５には、燃料タ
ンク２９に貯蔵された燃料が送出用の低圧フューエルポ
ンプ３０によって送出され、これがフューエルフィルタ
３１を経過して高圧フューエルポンプ３２によって高圧
化された後に供給される。このエンジン１は希薄燃焼可
能なものであり、良好な希薄燃焼（成層燃焼）を行わせ
るために圧縮行程中のシリンダ３内に燃料を直接噴射し
て成層燃焼に適した状態を形成させなくてはならず、そ
のために燃料を高圧にしてからインジェクタ５によって
噴射する。

【００２７】インジェクタ５に付随して、精密な制御を
行うために燃料の圧力を検出する燃圧センサ３３も配設
されている。高圧フューエルポンプ３２は、エンジン１
の動力、即ち、排気バルブ８側のカムシャフトの回転を
利用して燃料を高圧化している。なお、コールドスター
トインジェクタ１７に対しては、低圧フューエルポンプ
３０によって送出された燃料がそのまま供給される。

【００２８】燃料タンク２９に付随して、燃料タンク２
９内で蒸発した燃料を捕集するチャコールキャニスタ３
４が配設されている。チャコールキャニスタ３４は、内
部に活性炭フィルタを有しており、この活性炭フィルタ
で蒸発燃料を捕集する。そして、捕集された燃料は、パ
ージコントロールバルブ３５によってパージ量を制御さ
れつつ、吸気通路４にパージされてシリンダ３内で燃焼
される。なお、燃料タンク２９には、燃料噴射されなか
った残りの燃料を燃料タンクに戻すリターンパイプ３６
も取り付けられている。

【００２９】上述した点火プラグ２、インジェクタ５、
スロットルポジションセンサ１０、アクセルポジション
センサ１２、スロットルモータ１３、バキュームセンサ
１５、コールドスタートインジェクタ１７、DCモータ２
０、可変バルブタイミング機構２１のアクチュエータ、
カムポジションセンサ２２、クランクポジションセンサ
２３、ノックセンサ２５、水温センサ２６、排気温セン
サ２８、パージコントロールバルブ３５、空燃比センサ
４０、EGRバルブ４４、吸気温センサやその他のアクチ
ュエータ類・センサ類は、エンジン１を総合的に制御す
る電子制御ユニット（ＥＣＵ）３７と接続されている。

【００３０】なお、図１に示されるシステムでは、ＥＣ
Ｕ３７とインジェクタ５との間に電子制御ドライブユニ
ット(ＥＤＵ)３８が設けられている。ＥＤＵ３８は、Ｅ
ＣＵ３７からの駆動電流を増幅して、高電圧・大電流に
よってインジェクタ５を駆動するためのものである。こ
れらのアクチュエータ類・センサ類は、ＥＣＵ３７から
の信号に基づいて制御され、あるいは、検出結果をＥＣ
Ｕ３７に対して送出している。ＥＣＵ３７は、内部に演
算を行うＣＰＵや演算結果などの各種情報量を記憶する
ＲＡＭ、バッテリによってその記憶内容が保持されるバ
ックアップＲＡＭ、各制御プログラムを格納したＲＯＭ
等を有している。ＥＣＵ３７は、吸気通路内圧力や空燃
比などの各種情報量に基づいてエンジン１を制御する。

【００３１】NOx吸蔵還元型の排気浄化触媒３９ａにつ
いて説明する。

【００３２】排気浄化触媒３９ａは、表面にアルミナの
薄膜層がコーティングされた担体上に、白金やパラジウ
ムやロジウムなどの貴金属の他にアルミナコーティング
層上に、アルカリ金属（Ｋ，Ｎａ，Ｌｉ，Ｃｓなど）、
アルカリ土類金属（Ｂａ，Ｃａなど）又は希土類元素
（Ｌａ，Ｙなど）などをもさらに担持させ、エンジンが
リーン空燃比で運転されたときに排気ガス中に含まれる
NOxを吸蔵させることができるようにしたものである。
このため、排気浄化触媒３９ａは、通常の三元触媒とし
ての機能、即ち、理論空燃比近傍で燃焼されたときの排
気ガス内のHC,CO,NOxを浄化する機能に加えて、リーン
空燃比で排気ガス中に含まれるNOxを吸蔵することがで
きる。これに対して、三元触媒３９ｂは、NOx吸蔵還元
機能を有しない通常の酸化還元触媒である。

【００３３】また、パティキュレートフィルタ４７は、
ウォールフロー構造（ウォールスルー構造とも言われ
る）を有している。ここに言うウォールフロー構造と
は、多孔質の薄肉壁によって仕切られた細長い多数のセ
ルを有し、上流側を開口させ下流側を閉塞させたセルと
下流側を開口させ上流側を閉塞させたセルとが互いに隣
接して配置されてなり、排気ガスが薄肉壁を通って、上
流側を開口させたセルから下流側を開口させたセルに流
れるようにした構造をいう。ここでは、上述した細長い
セルが、排気ガスの流れ方向にほぼ平行となるように配
置される。ウォールフロー構造については、特開平9-94
434号公報などに具体的構造が記載されている。

【００３４】排気浄化触媒３９ａは、上述したように、
NOxよりもSOxを安定的に吸蔵してしまうという性質を有
しており、これによってSOx被毒現象が生じる。本実施
形態では、このようなSOxの原因となる硫黄成分を固形
化してしまい、排気浄化触媒３９ａよりも上流側のパテ
ィキュレートフィルタ４７でＰＭと共に捕集する。これ
により、排気ガス中のSOx濃度を低減し、NOx吸蔵還元型
の排気浄化触媒３９ａに吸蔵されるSOxの量を減らす
（あるいはSOxが吸蔵されないようにする）。この結
果、排気浄化触媒３９ａのNOx吸蔵還元に用いられる容
量（NOx吸蔵可能量）が拡大し、排気ガス中のNOxの浄化
率を向上させることができる。本実施形態の浄化方法
は、硫黄成分を固形化するために硫黄成分固形化剤を用
いる。

【００３５】硫黄成分固形化剤（以下、単に「固形化
剤」とも言う）を用いて排気ガス中の硫黄成分を固形化
するが、その固形化は、排気ガス中の硫黄成分がパティ
キュレートフィルタ４７に流入する以前に固形化すれば
よい。この場合、硫黄成分固形化剤の添加は、シリンダ
３よりも上流側の吸入空気中に添加しても良いし、シリ
ンダ３内で添加しても良いし、シリンダ３から排出され
た排気ガスに対して添加しても良い。また、燃料（ガソ
リン）に予め添加されても良いし、燃料タンクへ添加し
ても良い。

【００３６】本実施形態の固形化剤は、硫黄成分を酸化
させる機能を有する金属元素（以下、単に「酸化機能を
有する金属元素」とも言う）と、塩基性の金属元素とを
含んでいる。この両成分を有していることによって、硫
黄成分を効果的に固形化することができる。ここで、酸
化機能を有する金属元素は、遷移元素であると効果的で
ある。さらに、塩基性の金属元素としては、アルカリ金
属元素又はアルカリ土類金属元素であることが好まし
く、特に、カリウムの原子番号以上の原子番号を持つア
ルカリ金属であることが特に好ましい。

【００３７】酸化機能を有する金属元素としては、具体
的には、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｆｅ，Ｃｅ，Ｉｎ，Ａｇ，
Ａｕ，Ｉｒがある。このうち、Ｉｎ以外のものが遷移元
素である。一方、塩基性の金属元素としては、具体的に
は、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ，Ｆｒ，Ｂｅ，Ｍｇ，
Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｒａｌ，Ｚｎ，Ｚｒ，Ｌａがある。
このうち、アルカリ金属は、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃ
ｓ，Ｆｒであり、このうち、カリウムの原子番号以上の
原子番号を持つものは、Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ，Ｆｒである。
アルカリ土類金属は、Ｂｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，
Ｒａである。

【００３８】硫黄成分の固形化は、以下のように行われ
ると思われる（ここで、酸化機能を有する金属元素をＭ
₁とし、塩基性の金属元素をＭ₂とする）。エンジン１の
燃焼によって、ＳＯ₂やＳＯ₃が生成される。そして、こ
れらが、ＳＯ₂−（Ｍ₁）→ＳＯ₃→Ｍ₂ＳＯ₃→Ｍ₂ＳＯ₄ … のように反応する。

【００３９】上述したように、固形化剤に酸化機能を有
する金属元素を含有させることによって、硫黄成分の酸
化反応が進みやすくなる。即ち、上記に示されるよう
に、ＳＯ₂がＳＯ₃になりやすくなり、硫黄の固形化率を
向上させることができる。そして、酸化された硫黄酸化
物は、塩基性の金属元素によって、亜硫酸塩や硫酸塩と
して固形化される。

【００４０】このとき、塩基性の金属元素として、カリ
ウムの原子番号以上の原子番号を持つアルカリ金属を用
いることによって、硫黄成分の固形化率を向上させるこ
とができる。これは、カリウムの原子番号以上の原子番
号を持つアルカリ金属は塩基性が強いので硫黄成分と結
び付きやすく、上述した以外に、ＳＯ₂→Ｍ₂ＳＯ₂−（Ｍ₁）→Ｍ₂ＳＯ₃→Ｍ₂ＳＯ₄… のような反応が起き、結果として硫黄成分の固形化率が
向上するものと考えられる。（上記では、酸化機能を
有する金属元素Ｍ₁は、亜硫酸ガスＳＯ₂と塩基性の金属
元素Ｍ₂との化合物Ｍ₂ＳＯ₂を酸化させると考えられ
る。）

【００４１】通常、エンジン１などの内燃機関の燃焼時
のような燃焼時の高温下では、ＳＯ ₂は、一旦ＳＯ₃に酸
化されるが、化学平衡的にＳＯ₃ガスよりも亜硫酸ガス
ＳＯ₂状態となるため、上述したの反応も起きない
と、硫黄の固形化率向上は望めない。なお、SOxとして
は、ＳＯなどもあり得るが、これは酸化されることによ
ってＳＯ₂やＳＯ₃となるので、その後は上述したように
固形化される。

【００４２】上述した固形化剤の効果を実験的に検証し
た。実験には、硫黄分を重量比で500ppm含有する燃料中
に固形化剤を投入したものを試験燃料として用いた。エ
ンジン回転数が2000rpm、負荷が60Nmの条件でエンジン
を運転したときの排気ガス中のSOx濃度を測定し、固形
化剤を投入しない通常の燃料で運転したときの排気ガス
中のSOx濃度からの減少分を硫黄成分の固形化率として
算出した。なお、固形化剤の投入量は、固形化剤に含ま
れる塩基性の金属元素(Ｍ₂)と燃料中に含まれる硫黄と
による生成硫黄塩（Ｍ₂ＳＯ₄）の理論モル数から計算さ
れる。各固形化剤として各元素を含有させた場合の硫黄
成分の固形化率を次の〔表１〕に示す。

【００４３】

【表１】

【００４４】〔表１〕から明らかなように、酸化機能を
有する金属元素（Ｃｅ，Ｆｅ）のみの場合は塩を形成す
るための相手がないので、当然ながらほとんど効果がな
い。塩基性金属元素（Ｃａ，Ｂａ，Ｋ，Ｃｓ）のみを含
む場合は、固形化率20%〜30%程度の効果があるが、これ
ら両者を含有させた場合は更なる効果がある。特に、塩
基性金属として、カリウムの原子番号以上の原子番号を
有するアルカリ金属元素（Ｋ，Ｃｓ）を用いると飛躍的
な効果がある。さらに、ここで用いた酸化機能を有する
金属元素（Ｃｅ，Ｆｅ）では、Ｃｅを塩基性金属と併用
する場合の方が固形化率が良く、ＫとＣｅの組み合わせ
が一番固形化率が良かった。

【００４５】なお、固形化剤は、酸化機能を有する金属
元素や塩基性を有する金属元素をイオンとして含んでい
ても良いし、可溶性の化合物として含んでいても良い。
固形化剤は、固体でも液体でも、あるいは、気体でも良
く、上述した可溶性の化合物も溶剤に溶かしたものや、
燃料となるガソリンを溶剤として溶ける固体など、様々
な形態で提供され得る。

【００４６】例えば、塩基性金属の化合物であるクエン
酸カリウムやナフテン酸カルシウムをエタノールに溶か
して溶液中でイオンとし、これを燃料であるガソリンに
添加することが考えられる。あるいは、塩基性金属の化
合物である炭酸カリウムや炭酸ナトリウムや水酸化カル
シウムを水で溶かして水溶液中でイオンとし、これを吸
気通路やシリンダ、排気通路上に噴霧して添加すること
も考えられる。

【００４７】上述したように、排気ガス中に含まれる硫
黄成分の大部分を固形化させてパティキュレートフィル
タ４７で捕集してしまうことによって、NOx吸蔵還元型
の排気浄化触媒３９ａにSOxが吸蔵され難くなる。この
ため、その分、排気浄化触媒３９ａの吸蔵能力をNOxの
吸蔵に用いることができ、NOxの浄化率を向上させるこ
とができる。

【００４８】さらに、パティキュレートフィルタ４７に
固形化された硫黄成分が捕集されることによって、パテ
ィキュレートフィルタ４７に固形化剤中の酸化機能を有
する金属元素（上述したＣｅなど）が保持されるが、こ
れがＰＭを燃焼させる触媒成分として機能する。即ち、
固形化剤は、パティキュレートフィルタ４７に保持され
ることによってＰＭを酸化させる触媒となり、パティキ
ュレートフィルタ４７の目詰まりによる圧損増加を抑止
し、排気浄化性能を高く維持することができる。そし
て、この固形化剤によるＰＭの燃焼は、比較的低温から
起こるので、ＰＭの浄化の上で非常に都合がよい。

【００４９】ここで、パティキュレートフィルタ４７が
ウォールフロー構造であると、パティキュレートフィル
タ４７の内部に、固形化された硫黄成分及びＰＭが均一
に保持されやすくなり、下流側の排気浄化触媒３９ａで
のNOx浄化を促進して排気ガスの浄化性能を向上させる
ことができる。なお、パティキュレートフィルタ４７に
捕集されたＰＭは上述したように燃焼されるが、捕集さ
れた硫黄成分はそのままでは徐々に蓄積されてしまう。
硫黄成分が蓄積されすぎればパティキュレートフィルタ
４７が目詰まりを起こし、圧力損失が増加してしまう。
そこで、このパティキュレートフィルタ４７に捕集され
た固形化された硫黄成分を除去するために、リッチスパ
イク運転が行われる。リッチスパイク運転とは、リッチ
空燃比で短時間エンジンを運転するもので、排気ガスの
温度が一時的に高温となり、捕集された硫黄成分を分解
することとなる。

【００５０】なお、このリッチスパイク時には、捕集さ
れたＰＭも燃焼が促進されることになる。このリッチス
パイク運転を行うことによって、パティキュレートフィ
ルタ４７の目詰まりによる圧力損失の増加を抑止でき
る。ただし、リッチスパイク時には、分解された硫黄成
分が排気通路７の下流側に流出することとなる。これを
排気浄化触媒３９ａを通過させてしまうと、上述したよ
うに排気浄化触媒３９ａに安定的に吸着されてしまうの
で、このようなときには排気ガスを上述したバイパス路
４５を通過させることによって、硫黄成分の排気浄化触
媒３９ａへの吸蔵を回避する。

【００５１】なお、意図的にリッチスパイク運転を行う
場合の他、運転状態によっては排気ガス温が高温となっ
て同様なことが起こる場合も充分考えられる。そこで、
ここではパティキュレートフィルタ４７に流入する排気
ガスの温度を温度センサ４８で監視し、パティキュレー
トフィルタ４７から硫黄成分が分解脱離すると思われる
排気ガス温度以上となったときに、排気ガスの流れをバ
イパス路４５側に切り替えるような制御を行っている。

【００５２】ここでは、温度センサ４８によって検出さ
れる排気ガスの温度が５００℃以上の場合は、排気ガス
がバイパス路４５を通過するように切替弁４６が切り替
えられる。また、温度センサ４８によって検出される排
気ガスの温度が５００℃未満となると、再び切替弁４６
が切り替えられ、排気ガスは排気浄化触媒３９ａを通過
するようになる。なお、排気通路７内での排気ガスの移
動にかかる時間を考慮して、温度センサ４８による所定
温度検出と切替弁４６の切替とのタイミングを意図的に
ずらすなどしても良い。

【００５３】なお、図１に示される例においては、パテ
ィキュレートフィルタ４７、吸蔵還元型の排気浄化触媒
３９ａ、及び、三元触媒３９ｂが排気通路７上に直列状
に配列された。しかし、パティキュレートフィルタ４７
に流入する排気ガスの温度が所定温度よりも高い場合に
排気浄化触媒３９ａへの排気ガス流路を遮断し、排気ガ
スが三元触媒３９ｂへの流路のみを通るようにするに
は、図１以外の配置方法も考えられる。別の実施形態を
図２に示す。図２には、排気通路７上のパティキュレー
トフィルタ４７、吸蔵還元型の排気浄化触媒３９ａ、及
び、三元触媒３９ｂが配設される部分のみを示してあ
る。

【００５４】図２に示される実施形態においては、上述
した図１の実施形態における排気浄化触媒３９ａと三元
触媒３９ｂとが一体化されて、排気通路７上の触媒拡径
部３９の内部に配置されている。なお、ここでは、上述
した実施形態と同等又は同一の構成部分には同一の符号
を付してその詳しい説明は省略する。また、図示されて
いない部分は、上述した実施液体と同一の構成である。
触媒拡径部３９の内部では、その中央部に円柱状のNOx
吸蔵還元型排気浄化触媒３９ａが配置され、円筒形の隔
壁３９ｃを介してその外方に円筒状の三元触媒３９ｂが
配置されている。三元触媒の外周面は、触媒拡径部３９
の内周面と接している。

【００５５】さらに、隔壁３９ｃの上流側は縮径されて
おり、この縮径された部分に切替弁４６が配設されてい
る。切替弁４６が開いているときは、排気ガスは排気浄
化触媒３９ａと三元触媒３９ｂの双方に流れ得るが、切
替弁４６が閉じられているときは、排気浄化触媒３９ａ
への排気ガス流路が遮断され、排気ガスが三元触媒３９
ｂのみを通過する。このようにしても、パティキュレー
トフィルタ４７から硫黄成分が脱離する際の排気浄化触
媒３９ａのSOx被毒を抑止することができる。

【００５６】次に、固形化剤の添加方法について説明す
る。固形化剤を添加するには、上述したように、いくつ
かの方法が考えられる。まず、上述した硫黄成分固形化
剤を燃料に混合させておく場合について簡単に説明す
る。上述した図１の内燃機関は、この場合の構成を示し
てある。この場合、吸排気系及び燃料系を含むエンジン
１全体が固形化剤を固形化させる硫黄成分固形化手段と
して機能している。ここでは、塩基性のアルカリ金属元
素としてカリウムを用いており、クエン酸カリウムをエ
タノールに溶かした溶液を固定化剤として使用する。こ
の固定化剤には、酸化機能を有する遷移金属元素とし
て、Ｃｅをオクチル酸セリウムとしてさらに含有させて
いる。

【００５７】この固形化剤を燃料タンク２９内に投入し
た。固形化剤の投入は、ガソリンタンクに燃料を一杯ま
で補充した直後などに行えば、燃料であるガソリンとの
混合比を所定の混合比にしやすく都合がよい。このよう
に、燃料であるガソリンに固形化剤を添加すれば、燃料
をシリンダ３内に噴射して燃焼させることによって、上
述した硫黄成分を固形化する反応が起こり、排気ガス中
の硫黄成分（その元は燃料中、又は、エンジンオイル中
の硫黄成分）が固形化され、パティキュレートフィルタ
４７に捕集されて排気浄化触媒３９ａに吸蔵されなくな
る。

【００５８】次に、上述した硫黄成分固形化剤を吸気通
路４上に噴霧させることによって添加する場合について
簡単に説明する。この場合のエンジン１及びその周辺の
構成を図３に示す。なお、上述した図１に示されるもの
と同一又は同等の構成部位に関しては同一の符号を付
し、その詳しい説明は省略する。ここでは、塩基性のア
ルカリ金属元素としてカリウムを用いており、水酸化カ
リウム水溶液を固定化剤として使用する。この固定化剤
には、酸化機能を有する遷移金属元素として、Ｃｅをオ
クチル酸セリウムとしてさらに含有させている。

【００５９】そして、この固形化剤を溜めておく固形化
剤タンク４１が、エンジン１に付随して配設されてい
る。固形化剤タンク４１からサージタンク１４まで配管
が配されており、この配管の先端には、サージタンク１
４内に向けて固形化剤を噴霧する噴霧ノズル１６が接続
されている。また、この配管の途中には、固形化剤を噴
霧するための噴霧ポンプ４２が配設されている。噴霧ポ
ンプ４２は、バッテリの電力あるいは、エンジン１の出
力の一部によって駆動される。さらに、噴霧ノズル１６
は、上述したＥＣＵ３７に接続されており、ＥＣＵ３７
によって固形化剤の噴霧タイミングや噴霧量が制御され
る。

【００６０】噴霧ノズル１６を用いて、吸入空気に対し
て固形化剤を噴霧すると、これがそのままシリンダ３内
に吸気されてインジェクタ５から噴射された燃料と共に
燃焼される。この結果、上述した硫黄成分を固形化する
反応が起こり、排気ガス中の硫黄成分（その元は燃料
中、又は、エンジンオイル中の硫黄成分）が固形化さ
れ、パティキュレートフィルタ４７に捕集されて排気浄
化触媒３９ａに吸蔵されなくなる。この場合、吸排気系
及び燃料系を含むエンジン１全体と、固形化剤を供給す
る噴霧ノズル１６、固形化剤タンク４１、噴霧ポンプ４
２などが固形化剤を固形化させる硫黄成分固形化手段と
して機能している。

【００６１】次に、上述した硫黄成分固形化剤をシリン
ダ３内に噴霧させることによって添加する場合について
簡単に説明する。この場合のエンジン１及びその周辺の
構成を図４に示す。なお、上述した図１及び図３に示さ
れるものと同一又は同等の構成部位に関しては同一の符
号を付し、その詳しい説明は省略する。ここでも、塩基
性のアルカリ金属元素としてカリウムを用いており、水
酸化カリウム水溶液を固定化剤として使用する。この固
定化剤には、酸化機能を有する遷移金属元素として、Ｃ
ｅをオクチル酸セリウムとしてさらに含有させている。

【００６２】そして、この固形化剤を溜めておく固形化
剤タンク４１が、エンジン１に付随して配設されてい
る。固形化剤タンク４１からシリンダ３まで配管が配さ
れており、この配管の先端には、シリンダ３の内部に向
けて固形化剤を噴霧する噴霧ノズル１６が接続されてい
る。また、この配管の途中には、固形化剤を噴霧するた
めの噴霧ポンプ４２が配設されている。噴霧ポンプ４２
は、バッテリの電力あるいは、エンジン１の出力の一部
によって駆動される。さらに、噴霧ノズル１６は、上述
したＥＣＵ３７に接続されており、ＥＣＵ３７によって
固形化剤の噴霧タイミングや噴霧量が制御される。

【００６３】噴霧ノズル１６を用いて、シリンダ３内に
固形化剤を噴霧すると、上述した硫黄成分を固形化する
反応が起こり、排気ガス中の硫黄成分（その元は燃料
中、又は、エンジンオイル中の硫黄成分）が固形化さ
れ、パティキュレートフィルタ４７に捕集されて排気浄
化触媒３９ａに吸蔵されなくなる。この場合も、吸排気
系及び燃料系を含むエンジン１全体と、固形化剤を供給
する噴霧ノズル１６、固形化剤タンク４１、噴霧ポンプ
４２などが固形化剤を固形化させる硫黄成分固形化手段
として機能している。

【００６４】次に、上述した硫黄成分固形化剤を排気通
路７上に噴霧させることによって添加する場合について
簡単に説明する。この場合のエンジン１及びその周辺の
構成を図５に示す。なお、上述した図１、図３及び図４
に示されるものと同一又は同等の構成部位に関しては同
一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。ここで
も、塩基性のアルカリ金属元素としてカリウムを用いて
おり、水酸化カリウム水溶液を固定化剤として使用す
る。この固定化剤には、酸化機能を有する遷移金属元素
として、Ｃｅをオクチル酸セリウムとしてさらに含有さ
せている。

【００６５】そして、この固形化剤を溜めておく固形化
剤タンク４１が、エンジン１に付随して配設されてい
る。固形化剤タンク４１から排気通路７まで配管が配さ
れており、この配管の先端には、パティキュレートフィ
ルタ４７の上流側の排気通路７上に固形化剤を噴霧する
噴霧ノズル１６が接続されている。また、この配管の途
中には、固形化剤を噴霧するための噴霧ポンプ４２が配
設されている。噴霧ポンプ４２は、バッテリの電力ある
いは、エンジン１の出力の一部によって駆動される。さ
らに、噴霧ノズル１６は、上述したＥＣＵ３７に接続さ
れており、ＥＣＵ３７によって固形化剤の噴霧タイミン
グや噴霧量が制御される。

【００６６】噴霧ノズル１６を用いて、排気通路７上に
固形化剤を噴霧すると、固形化剤は硫黄成分を含む排気
ガスと混ざり合い、上述した硫黄成分を固形化する反応
が起こる。この反応時には、排気ガスの持つ熱が反応を
促進させ得る。この反応によって、排気ガス中の硫黄成
分（その元は燃料中、又は、エンジンオイル中の硫黄成
分）が固形化され、パティキュレートフィルタ４７に捕
集されて排気浄化触媒３９ａに吸蔵されなくなる。この
場合も、吸排気系及び燃料系を含むエンジン１全体と、
固形化剤を供給する噴霧ノズル１６、固形化剤タンク４
１、噴霧ポンプ４２などが固形化剤を固形化させる硫黄
成分固形化手段として機能している。

【００６７】次に、上述した硫黄成分固形化剤を外部EG
R通路４３上に噴霧させることによって添加する場合に
ついて簡単に説明する。この場合のエンジン１及びその
周辺の構成を図６に示す。なお、上述した図１及び図３
〜図５に示されるものと同一又は同等の構成部位に関し
ては同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。こ
こでも、塩基性のアルカリ金属元素としてカリウムを用
いており、水酸化カリウム水溶液を固定化剤として使用
する。この固定化剤には、酸化機能を有する遷移金属元
素として、Ｃｅをオクチル酸セリウムとしてさらに含有
させている。

【００６８】そして、この固形化剤を溜めておく固形化
剤タンク４１が、エンジン１に付随して配設されてい
る。固形化剤タンク４１から外部EGR通路４３上まで配
管が配されており、この配管の先端には、外部EGR通路
４３上の内部に固形化剤を噴霧する噴霧ノズル１６が接
続されている。また、この配管の途中には、固形化剤を
噴霧するための噴霧ポンプ４２が配設されている。噴霧
ポンプ４２は、バッテリの電力あるいは、エンジン１の
出力の一部によって駆動される。さらに、噴霧ノズル１
６は、上述したＥＣＵ３７に接続されており、ＥＣＵ３
７によって固形化剤の噴霧タイミングや噴霧量が制御さ
れる。

【００６９】噴霧ノズル１６を用いて、外部EGR通路４
３上に固形化剤を噴霧すると、固形化剤は硫黄成分を含
む排気ガスと混ざり合い、さらに、吸気通路４上で吸入
空気と混ざり合い、これがそのままシリンダ３内に吸気
されてインジェクタ５から噴射された燃料と共に燃焼さ
れる。この結果、上述した硫黄成分を固形化する反応が
起こる。この反応によって、排気ガス中の硫黄成分（そ
の元は燃料中、又は、エンジンオイル中の硫黄成分）が
固形化され、パティキュレートフィルタ４７に捕集され
て排気浄化触媒３９ａに吸蔵されなくなる。この場合
も、吸排気系及び燃料系を含むエンジン１全体と、固形
化剤を供給する噴霧ノズル１６、固形化剤タンク４１、
噴霧ポンプ４２などが固形化剤を固形化させる硫黄成分
固形化手段として機能している。

【００７０】なお、本発明は上述した実施形態に制限さ
れることはない。例えば、上述した実施形態における内
燃機関（エンジン１）は筒内噴射型のリーンバーンガソ
リンエンジンであったが、本発明は、他の形態のガソリ
ンエンジンやディーゼルエンジンに対しても適用が可能
である。また、図３〜図６における実施形態において
も、図２のような触媒構成を取ることが可能である。

【００７１】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、排気通
路上に設置されたパティキュレートフィルタに排気ガス
が流入する以前に排気ガス中の硫黄成分を固形化させて
パティキュレートフィルタで捕集するので、NOx吸蔵還
元型の排気浄化触媒のSOx被毒を抑止し、排気ガスの浄
化をより一層向上させることができる。この結果、排気
浄化触媒のSOx被毒の原因となる硫黄酸化物を効果的に
固形化することができ、浄化性能の向上を確実に実現す
ることができる。そして、重要なこととして、ここで
は、固形化された硫黄成分と共にＰＭもパティキュレー
トフィルタに捕集され、捕集した硫黄成分を分解させる
（が分解する）時にＰＭを低温で燃焼させて浄化させる
ことができる。このため、排気浄化性能をさらに向上さ
せることができ、排気浄化触媒の劣化を抑止することが
できる。

【００７２】請求項２に記載の発明によれば、排気ガス
温度が所定温度より高く、捕集した硫黄成分がパティキ
ュレートフィルタから脱離すると思われる状況には、NO
x吸蔵還元型排気浄化触媒への排気ガス流路を遮断して
排気ガスが三元触媒への流路のみを通るようにすること
によって、パティキュレートフィルタの目詰まり解消と
NOx吸蔵還元型排気浄化触媒のSOx被毒回避を両立するこ
とができる。

【００７３】請求項３に記載の発明によれば、硫黄成分
固形化剤を予め燃料に含有させることで、燃料量に対す
る硫黄成分固形化剤の添加量の比率調整が容易となる。
一方、請求項４に記載の発明によれば、硫黄成分固形化
剤を、燃料とは別に、吸気通路、燃焼室内、又は、排気
通路において添加するので、固形化の反応に適した添加
位置及び添加時期を選択できると共に、内燃機関の運転
状態などに応じて添加量（添加したくない場合も含む）
を調整することができる。何れの場合も、硫黄成分の固
形化率向上に寄与する。状況に応じて最適な方を採用す
ればよい。

【００７４】請求項５に記載の発明によれば、硫黄成分
固形化剤中のアルカリ金属元素又はアルカリ土類金属元
素として、NOx吸蔵還元型排気排気浄化触媒に当初から
担持されていたアルカリ金属元素又はアルカリ土類金属
元素よりも塩基性の強いものを用いるので、固形化され
なかったガス状の硫黄酸化物が新たに排気浄化触媒に流
入しても、排気浄化触媒に当初から担持されているアル
カリ金属元素又はアルカリ土類金属元素と結合しにくく
なる。その結果、元来の排気浄化触媒のNOx吸蔵能力は
劣化せず、排気浄化触媒の初期性能が維持され、結果と
して排気浄化性能を高く維持することができる。

【００７５】請求項６に記載の発明によれば、固形化さ
れた排気ガス中の硫黄成分を捕集するパティキュレート
フィルタを排気通路上に有しているので、NOx吸蔵還元
型の排気浄化触媒のSOx被毒を抑止し、排気ガスの浄化
をより一層向上させることができる。この結果、排気浄
化触媒のSOx被毒の原因となる硫黄酸化物を効果的に固
形化することができ、浄化性能の向上を確実に実現する
ことができる。そして、重要なこととして、ここでは、
パティキュレートフィルタによって固形化された硫黄成
分と共にＰＭも捕集され、捕集した硫黄成分を分解させ
る（が分解する）時にＰＭを低温で燃焼させて浄化させ
ることができる。このため、排気浄化性能をさらに向上
させることができ、排気浄化触媒の劣化を抑止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の排気浄化方法の第一実施形態を実施す
る内燃機関及びその周辺を示す構成図である。

【図２】NOx吸蔵還元型排気浄化触媒及び三元触媒の他
の構成例を示す一部断面図である。

【図３】本発明の排気浄化方法の第二実施形態を実施す
る内燃機関及びその周辺を示す構成図である。

【図４】本発明の排気浄化方法の第三実施形態を実施す
る内燃機関及びその周辺を示す構成図である。

【図５】本発明の排気浄化方法の第四実施形態を実施す
る内燃機関及びその周辺を示す構成図である。

【図６】本発明の排気浄化方法の第五実施形態を実施す
る内燃機関及びその周辺を示す構成図である。

【符号の説明】

１…エンジン（内燃機関）、３…シリンダ、４…吸気通
路、７…排気通路、８…排気バルブ、１６…噴霧ノズ
ル、２７…始動時触媒、２９…燃料タンク、３９ａ…排
気浄化触媒（NOx吸蔵還元型）、３９ｂ…三元触媒、４
１…固形化剤タンク、４２…噴霧ポンプ、４３…外部EG
R通路、４５…バイパス路、４６…切替弁、４７…パテ
ィキュレートフィルタ、４８…温度センサ。

───────────────────────────────────────────────────── 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 3/20 Ｆ０１Ｎ 3/20 ＰＶ 3/24 Ｅ 3/24 Ｒ 3/28 ３０１Ｄ 3/28 ３０１３０１ＥＦ０２Ｍ 25/00 ＮＦ０２Ｍ 25/00 ＳＺＢ０１Ｄ 46/42 Ｂ // Ｂ０１Ｄ 46/42 53/36 １０３ＢＦターム(参考） 3G090 AA02 BA01 CA01 CB21 DA10 DA12 DA14 DA15 DA18 DA20 DB10 EA02 EA06 EA07 EA08 3G091 AA02 AA11 AA12 AA17 AA23 AA24 AA28 AB03 AB06 AB13 BA00 BA04 BA11 BA14 BA15 BA19 BA20 CA12 CA13 CA15 CB02 CB03 CB05 CB07 CB08 DA01 DA02 DB10 EA00 EA01 EA06 EA07 EA12 EA15 EA16 EA17 EA31 EA34 GB02W GB03W GB05W GB06W GB07W HA09 HA10 HA11 HA15 HA16 HA36 HA37 HB02 HB03 HB05 HB08 4D048 AA06 AA13 AA14 AA18 AC10 BA14X BA15X BA18X BA30X BA31X BA33X BB02 BB14 BC01 CC26 CC32 CC44 CC61 CD01 CD05 CD08 DA01 DA02 DA03 DA05 DA06 DA10 EA04 4D058 JA32 JB06 MA44 SA08 TA02 TA06 UA25

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気ガスを浄化する内燃機関
の排気浄化方法において、排気通路上に配されたパティキュレートフィルタよりも
上流側で、前記内燃機関の燃焼後に硫黄酸化物を生成さ
せる原因となる硫黄成分を、塩基性金属元素を含む硫黄
成分固形化剤を用いて固形化し、固形化した硫黄成分を前記内燃機関の燃焼時に生成され
る粒子状物質と共に前記パティキュレートフィルタで捕
集し、捕集した粒子状物質を前記硫黄成分固形化剤によって分
解すると共に、排気ガス中の窒素酸化物、炭化水素、及び／又は、一酸
化炭素を前記パティキュレートフィルタよりも下流側に
配されたNOx吸蔵還元型排気浄化触媒で浄化することを
特徴とする内燃機関の排気浄化方法。
【請求項２】前記パティキュレートフィルタの下流側
には、前記NOx吸蔵還元型排気浄化触媒に加えて三元触
媒も配設されており、前記パティキュレートフィルタへの排気ガス温度が所定
温度よりも高い場合には、前記NOx吸蔵還元型排気浄化
触媒への排気ガス流路を遮断し、排気ガスが前記三元触
媒への流路のみを通るようにすることを特徴とする請求
項１に記載の内燃機関の排気浄化方法。
【請求項３】前記硫黄成分固形化剤を、予め燃料に混
合させておくことを特徴とする請求項１又は２に記載の
内燃機関の排気浄化方法。
【請求項４】前記硫黄成分固形化剤を、燃料とは別
に、吸気通路、燃焼室内、又は、排気通路において添加
することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関
の排気浄化方法。
【請求項５】前記NOx吸蔵還元型排気浄化触媒にはア
ルカリ金属元素又はアルカリ土類金属元素が担持され、
かつ、前記硫黄成分固形化剤に含まれる塩基性の金属元
素がアルカリ金属元素又はアルカリ土類金属元素であ
り、前記硫黄成分固形化剤中のアルカリ金属元素又はア
ルカリ土類金属元素として、前記排気浄化触媒に担持さ
れたアルカリ金属元素又はアルカリ土類金属元素よりも
塩基性の強いものを用いることを特徴とする請求項１に
記載の内燃機関の排気浄化方法。
【請求項６】内燃機関の排気ガスを浄化する内燃機関
の排気浄化装置において、塩基性金属元素を含む硫黄成分固形化剤を用いて固形化
した硫黄成分を燃焼時に生成される粒子状物質と共に捕
集するパティキュレートフィルタを排気通路上に有する
と共に、排気ガス中の窒素酸化物、炭化水素、及び／又は、一酸
化炭素を浄化するNOx吸蔵還元型排気浄化触媒を前記パ
ティキュレートフィルタよりも下流側に有していること
を特徴とする内燃機関の排気浄化装置。