JP2003322012A

JP2003322012A - 排気ガス浄化システム

Info

Publication number: JP2003322012A
Application number: JP2002129504A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Onodera; 仁小野寺; Hironori Wakamatsu; 広憲若松
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-05-01
Filing date: 2002-05-01
Publication date: 2003-11-14

Abstract

(57)【要約】【課題】低温の排気ガス条件下であっても優れたＮＯ
ｘ浄化性能を発揮する排気ガス浄化システムを提供する
こと。【解決手段】排気ガス空燃比をリッチ〜リーンで変動
可能な主として希薄燃焼を行う内燃機関の排気ガス浄化
システムである。排気通路に配置したＮＯｘトラップ触
媒を備え、排気ガスの温度がＮＯｘトラップ触媒の入口
で２００℃以下の際、排気ガス空燃比をリッチ化したと
きに、ＣＯとＯ_２が次式（ＣＯ／Ｏ_２）≧５．０…で
表される満足するように排気ガス中にＣＯとＯ_２を共存
させ、ＣＯを還元剤としてＮＯｘを脱離浄化する。式
の関係を満足する排気ガスがＮＯｘトラップ触媒に流入
したとき、このＮＯｘトラップ触媒の入口温度と内部温
度との比が１．１以上になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガス浄化シス
テムに係り、更に詳細には、低温の排気ガス条件下であ
っても優れたＮＯｘ（窒素酸化物）浄化性能を発揮し、
ディーゼルエンジンに適用するのに好適な排気ガス浄化
システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、希薄燃焼（リーンバーン）を行う
ことのできる内燃機関の排気ガス浄化において、排気ガ
ス空燃比がリーンのときにＮＯｘをＮＯｘトラップ触媒
にトラップし、トラップしたＮＯｘをリッチのときに供
給される還元剤により脱離浄化する手法が知られてい
る。このＮＯｘの吸着と脱離浄化を低温、具体的にはＮ
Ｏｘトラップ触媒入口において２００℃以下で行うに
は、水素（Ｈ_２）をリッチでの還元剤として用いること
により可能になる。

【０００３】本発明者らは、特開２００１−２３４７３
７号公報において、Ｈ_２を用いるＮＯｘ浄化を提案して
おり、低温において、Ｈ_２と、Ｈ_２、ＨＣ（炭化水素）
及びＣＯ（一酸化炭素）などの全還元剤との濃度比が
０．３以上のときに、リーンでトラップしたＮＯｘの脱
離浄化が可能である。ここで、低温においてＨ_２と全還
元剤との濃度比を０．３以上にするには、排気ガス中の
Ｈ_２を増加させる手段か、排気ガス中に含まれるＣＯを
選択的に低減する手段が必要である。排気ガス中のＨ_２
を増加させる手段としては、リッチでＮＯｘトラップ触
媒入口にＨ_２ガスを注入する手段、又はリッチでの排気
ガス中に含まれるＨＣとＣＯからＨ_２を生成する手段が
用いられる。ＨＣとＣＯからＨ_２を生成する手段として
は、ＨＣの部分酸化又はＣＯでの水性ガスシフト反応を
行う触媒が用いられる。排気ガス中のＣＯを減少させる
手段としては、ＣＯを選択的に酸化する触媒が用いら
れ、該触媒は排気ガス通路内のＮＯｘトラップ触媒の前
段（上流）に配置される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の手法において、排気ガス通路内のＮＯｘトラップ触
媒入口に水素を供給する手段を設けると、供給手段の他
にもＨ_２を貯蔵する手段が必要となりコストがかかる。
また、貯蔵したＨ_２が消費されてしまうと、低温でのＮ
Ｏｘ脱離浄化が十分ではなくなるという問題点がある。

【０００５】一方、排気ガス中のＨＣとＣＯから水素を
生成させる手段として、ＨＣの部分酸化又はＣＯの水性
ガスシフト反応触媒をＮＯｘトラップ触媒前段に配置す
ると、Ｈ_２を生成させるのに少なくとも４００℃以上の
温度が要求され、この温度を実現するにはそれだけ多く
の燃料を必要とするため、燃費が悪化するという問題点
がある。また、かかる部分酸化触媒又は水性ガスシフト
反応触媒を用いる手法では、リッチでの排気ガス組成の
中に酸素が存在すると、ＨＣ及びＣＯの酸化が起こり、
Ｈ_２の生成量が不足してしまうという問題点もある。

【０００６】更に、排気ガス中のＣＯを減少させる手段
としてＣＯを選択的に酸化する触媒を用いた場合、かか
るＣＯ選択酸化触媒が劣化したときには、Ｈ_２とＣＯと
の所望の濃度比を確保することができず、ＮＯｘの脱離
浄化が不十分になるという問題点がある。

【０００７】本発明は、このような従来技術の有する課
題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、低温の排気ガス条件下であっても優れたＮＯｘ浄化
性能を発揮する排気ガス浄化システムを提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、ＮＯｘトラップ触
媒に流入する排気ガスのＣＯ／Ｏ_２比を所定値に制御
し、一部のＣＯと酸素の燃焼熱によってＮＯｘトラップ
触媒を活性温度に昇温するとともに、残余のＣＯをＮＯ
ｘ還元に供することにより、上記課題が解決されること
を見出し、本発明を完成するに至った。

【０００９】即ち、本発明の排気ガス浄化システムは、
主として希薄燃焼運転を実施する内燃機関であって、排
気ガス空燃比をリッチ〜リーンで変動させ得る内燃機関
に適用されるシステムである。この排気ガス浄化システ
ムは、かかる内燃機関の排気通路に配置したＮＯｘタラ
ップ触媒を有するものであり、排気ガス温度がＮＯｘト
ラップ触媒の入口で２００℃以下のことがあり、この場
合には排気ガス空燃比をリッチ化するが、このリッチ化
した排気ガス中で、（ＣＯ／Ｏ_２）≧４．０の存在比率
を満足するように、ＣＯ量とＯ_２量を制御するものであ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の排気ガス浄化シス
テムについて詳細に説明する。なお、本明細書におい
て、「％」は特記しない限り質量百分率を示すものとす
る。上述の如く、本発明の排気ガス浄化システムは、主
としてリーンバーン運転を実行するが、一時的又は間欠
的に排気ガス空燃比をリッチ化することが可能で排気ガ
ス空燃比としてはリッチ〜リーンを変動し得る内燃機関
を適用対象とするものである。また、かかる内燃機関の
排気ガス温度については低温状態の占める割合が多く、
具体的には、排気通路に配置したＮＯｘトラップ触媒の
入口で排気ガス温度が２００℃以下の時間が多い。この
ような内燃機関の実例としては、ディーゼルエンジンを
挙げることができる。

【００１１】本発明の排気ガス浄化システムにおいて
は、排気ガス温度が上記低温状態の場合には、空燃比を
リッチ化するが、この際、排気ガス中のＣＯとＯ_２が次
式（ＣＯ／Ｏ_２）≧４．０… で表される満足するようにＣＯとＯ_２を共存させ、一部
のＣＯを酸素との燃焼に供してＮＯｘトラップ触媒を昇
温して活性化状態（代表的には２２０℃以上）に導き、
且つ残余のＣＯを還元剤として、ＮＯｘトラップ触媒か
ら放出されたＮＯｘを脱離浄化することを骨子とするも
のである。ＣＯ／Ｏ_２＜４．０では、Ｏ_２とＣＯがＮＯ
ｘトラップ触媒上で優先的に反応することになり、ＮＯ
ｘトラップ触媒にトラップされたＮＯｘを処理するのに
足りる還元剤量が確保できず、ＮＯｘが大気中に放出さ
れることになる。

【００１２】ここで、ＮＯｘトラップ触媒としては、例
えば白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）及びロジウム
（Ｒｈ）等の貴金属のうち少なくとも１種を活性アルミ
ナ等の基材に担持した粉末を混合粉砕して、コージェラ
イト質のモノリス担体に塗布した触媒（一体構造型触
媒）に、例えばカリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、
リチウム（Ｌｉ）及びセシウム（Ｃｓ）のようなアルカ
リ金属、バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）及びス
トロンチウム（Ｓｒ）のようなアルカリ土類金属、ラン
タン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）及びイットリウム
（Ｙ）のような希土類のうちの少なくとも１種を担持し
たものを挙げることができる。

【００１３】かかるＮＯｘトラップ触媒は、排気ガス空
燃比がリーンのときに排気通路に流入するＮＯｘを利用
して触媒貴金属上で硝酸イオン（ＮＯ_３ ⁻）を形成する
が、この硝酸イオンは、例えばＮＯｘトラップ剤として
担持されているＢａの酸化物及び／又はＢａの炭酸塩と
結合してＮＯｘトラップ触媒内にトラップされる。そし
て、排気ガス空燃比がリッチのとき、ＮＯｘトラップ触
媒の貴金属上でのＮＯ_３ ⁻が減少し、触媒内にトラップ
されているＮＯ_３ ⁻がＮＯ_２の形で放出され、触媒貴金
属上で排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ及びＨ２等の還
元剤と反応することによりＮＯ_２が還元浄化される。

【００１４】本発明において、式で表される関係は、
ＮＯｘトラップ触媒の上流側（排気通路の前段）に、排
気ガス中のＣＯの消費を抑制する手段（ＣＯ消費抑制手
段）、排気ガス中のＣＯを富化する手段（ＣＯ富化手
段）又は排気ガス中の酸素を富化する手段（酸素富化手
段）、及びこれらの任意の組合せに係る手段を配置する
ことにより実現される。ここで、ＣＯ消費抑制手段とし
ては、排気ガス中のＣＯを選択的に透過する機能を有す
る触媒（ＣＯ選択透過触媒）を挙げることでき、具体的
には、チタン酸化物、ジルコニウム酸化物又はゼオライ
ト、及びこれらの任意の混合物を含有するＨＣ選択酸化
触媒を例示することができる。

【００１５】なお、このＨＣ選択酸化触媒に含有される
ゼオライトとしては、排気ガス中に含まれるＨＣのうち
でも炭素数が２以上のＨＣを捕捉する細孔径を有するも
のが好ましい。細孔径が炭素数が２未満のＨＣを捕捉す
るものでは、ディーゼルエンジンにおいて、排出される
ＨＣ成分の割合からＨＣの処理が不十分となりＨＣが大
気中に放出されることがある。また、ＨＣ選択酸化触媒
としては、更に白金及び／又はパラジウムを含有し、か
かる白金及び／又はパラジウムの全量の６０〜１００％
がチタン酸化物に含まれているようなものが好ましい。
白金等のチタン酸化物に含まれる割合が６０％未満で
は、リーンにおけるＨＣ処理が不十分となり、リーンで
のＨＣ浄化が不十分となるとともに、リーンにおけるＨ
Ｃ／ＮＯ比が高くなるために、ＮＯｘトラップ触媒での
リーンにおけるＮＯｘトラップ量も低下する。

【００１６】ＣＯ富化手段としては、ボンベやタンクな
どのＣＯ貯蔵部材と、圧送・減圧ポンプなどのＣＯ移送
部材と、流量制御弁、マスフローメータやＣＯ噴射装置
などのＣＯ移送量制御部材と、を備えるものを挙げるこ
とができる。

【００１７】一方、酸素富化手段としても、ボンベやタ
ンクなどの酸素貯蔵部材と、圧送・減圧ポンプなどの酸
素移送部材と、流量制御弁、マスフローメータやＣＯ噴
射装置などの酸素移送量制御部材と、を備えるものを例
示することができる。なお、酸素富化手段としては、酸
素をこの内燃機関の吸気系、例えばエンジンの吸気通路
から排気通路に２次的に供給するようなものであっても
よい。

【００１８】本発明の排気ガス浄化システムにおいて
は、上述のような構成を採用することにより、式の関
係を満足する排気ガスをＮＯｘトラップ触媒に流入させ
ることでき、これにより、ＮＯｘトラップ触媒の入口温
度と内部温度との比が代表的には１．１以上になる。な
お、本発明の排気ガス浄化システムにおいては、ＣＯ消
費抑制手段やＣＯ・酸素富化手段の上流側に、三元触媒
のような通常の排気ガス浄化触媒を配置することが可能
である。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を若干の実施例により更に詳細
に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるもの
ではない。

【００２０】（実施例１）［ＣＯを選択的に透過する機能を有する触媒の調製］チ
タン酸化物粉末に所定量のＰｔを含有したジニトロジア
ミンＰｔ水溶液を含浸し、１５０℃で１２時間乾燥した
後、４００℃で１時間焼成してＰｔ担持チタン酸化物粉
末（粉末Ａ）を得た。この粉末ＡのＰｔ担持濃度は５％
であった。ジルコニウム酸化物粉末に所定量のＰｔを含
有したジニトロジアミンＰｔ水溶液を含浸し、１５０℃
で１２時間乾燥した後、４００℃で１時間焼成してＰｔ
担持ジルコニウム酸化物粉末（粉末Ｂ）を得た。この粉
末ＢのＰｔ担持濃度は５％であった。粉末Ａを５００
ｇ、粉末Ｂを３００ｇ、βゼオライトを７００ｇ、ＺＳ
Ｍ−５を３００ｇ、純水を１８００ｇ、磁性ボールミル
に投入し、混合粉砕してスラリーを得た。このスラリー
をコージェライト質モノリス担体に付着させ、空気流に
て余剰のスラリーを取り除いて１３００℃で乾燥した
後、４００℃で１時間焼成し、コート層重量１８１ｇ／
Ｌ−担体を得た（触媒１）。

【００２１】［ＮＯｘトラップ触媒の調製］硝酸Ｐｄ水
溶液を活性アルミナ粉末に含浸し、１５０℃で１２時間
乾燥した後、４００℃で１時間焼成して、Ｐｄ担持アル
ミナ粉末（粉末Ｃ）を得た。この粉末ＣのＰｄ濃度は
５．０％であった。硝酸Ｒｈ水溶液を活性アルミナ粉末
に含浸し、１５０℃で１２時間乾燥した後、４００℃で
１時間焼成して、Ｒｈ担持アルミナ粉末（粉末Ｄ）を得
た。この粉末ＤのＲｈ濃度は３．０％であった。粉末Ｃ
を３４７ｇ、粉末Ｄを５８ｇ、アルミナ粉末を４９６
ｇ、水９００ｇを磁性ボールミルに投入し、混合粉砕し
てスラリーを得た。粉砕時間は１時間とした。このスラ
リーをコージェライト質モノリス担体（１．３Ｌ、４０
０セル／８ミル）に付着させ、空気流にて余剰のスラリ
ーを取り除き、１３０℃で乾燥した後、４００℃で１時
間焼成し、コート層重量２００ｇ／Ｌ−担体（触媒２）
を得た。更に、触媒２に酢酸バリウム水溶液を含浸し、
ＢａＯとして３５ｇ／Ｌ担持した触媒（触媒３）を得
た。

【００２２】［排気ガス浄化システムの構築］希薄燃焼
を行うエンジン１の排気通路の上流に、エンジン排気ガ
ス中のＨＣを選択的に酸化し、ＣＯを透過する触媒３
（触媒１）を配置し、その下流にＮＯｘトラップ触媒４
（触媒３）を配置して、図１に示すような本実施例の排
気ガス浄化システムを構築した。また、ＣＯ透過触媒３
とＮＯｘトラップ触媒４の間には、酸素濃度測定装置５
とＣＯ濃度測定装置６が設置され、ＮＯｘトラップ触媒
４の入口には触媒入口温度測定装置７、内部には触媒内
部温度測定装置８が設置されている。なお、本実施例で
は、希薄燃焼を行うエンジンとして筒内直接噴射型のデ
ィーゼルエンジンを使用した。本エンジンは、ＮＯｘト
ラップ触媒４にトラップされたＮＯｘを脱離浄化するた
めに、排気ガス雰囲気をリッチにする手段を備えたエン
ジンであり、制御装置２の管理下で、燃料噴射装置、吸
入空気量制限装置、排気ガス温度センサー及びガス濃度
センサー（図示せず）などの希薄燃焼及び還元雰囲気運
転を行う装置を備えている。

【００２３】（比較例）［三元触媒の調製］活性アルミナに所定量のＰｄを含有
する硝酸Ｐｄ水溶液を含浸し、１５０℃で１２時間乾燥
した後、４００℃で１時間焼成して、Ｐｄ担持アルミナ
粉末（粉末Ｅ）を得た。この粉末のＰｄ担持濃度は１５
％であった。粉末Ｃを８００部、アルミナゾルを１００
０部、純水５００部を磁性ボールミルに投入し、混合粉
砕してスラリーを得た。このスラリーをコージェライト
質モノリス担体に付着させ、空気流にて余剰のスラリー
を除去、乾燥した後、４００℃で１時間焼成し、Ｐｄ担
持モノリス担体を得た。ジルコニウム酸化物に所定量の
Ｒｈを含有する硝酸Ｒｈ水溶液を含浸し、１５０℃で１
２時間乾燥した後、４００℃で１時間焼成して、Ｒｈ担
持ジルコニウム酸化物粉末（粉末Ｆ）を得た。この粉末
ＦのＲｈ担持濃度は５％であった。粉末Ｃを８００部、
アルミナゾルを１０００部、純水５００部を磁性ボール
ミルに投入し、混合粉砕してスラリーを得た。このスラ
リーをＰｄ担持モノリス担体に投入し、空気流で余剰な
スラリーを除去、乾燥した後、４００℃で焼成し、Ｐｄ
／Ｒｈ担持三元触媒（触媒４）を得た。

【００２４】［排気ガス浄化システムの構築］実施例１
と同様の希薄燃焼を行うエンジンの排気通路の上流に、
Ｐｄ／Ｒｈ担持三元触媒３ａ（触媒４）を配置し、その
下流にＮＯｘトラップ触媒４（触媒３）を配置して、図
２に示すような本比較例の排気ガス浄化システムを構築
した。なお、これ以外の部材・要素については、実施例
１と実質的に同一のものを用い、同一の符号を付した。

【００２５】［性能評価］以上に説明した実施例１及び
比較例の排気ガス浄化システムについて、下記の評価条
件で排気ガス性能評価（ＦＴＰ試験）を行った。得られ
た結果を表１に示す。（触媒耐久条件）エンジン排気量：３０００ｃｃ燃料：ガソリン触媒入口温度：７００℃ 耐久時間：５０時間（排気ガス性能評価条件）触媒容量：１．３Ｌ＋１．３Ｌ評価車両：日産自動車（株）製、２．５Ｌ筒内直接噴射
型ディーゼルエンジン評価モード：ＦＴＰモードＦＴＰモードにおけるリッチスパイク（リッチ化）条
件：リッチスパイク条件ＦＴＰモードにおいて、Ａ／Ｆ＝２０〜４０の酸素過剰
雰囲気運転と、Ａ／Ｆ＝１３．０の還元雰囲気変動（リ
ッチスパイク）を２〜６秒間行うことを繰り返し実施し
走行した。ＦＴＰモード走行時のＡ／Ｆ変動の概略図を
図６に示す。リッチスパイク条件ＦＴＰモードにおいて、Ａ／Ｆ＝２０〜４０の酸素過剰
雰囲気運転と、Ａ／Ｆ＝１１．０の還元雰囲気変動（リ
ッチスパイク）を２〜６秒間行うことを繰り返し実施し
走行した。ＦＴＰモード走行時のＡ／Ｆ変動の概略図を
図７に示す。評価燃料：軽油（硫黄濃度１０ｐｐｍ以下）

【００２６】

【表１】

【００２７】表１より、比較例の浄化システムに比べ
て、実施例１の浄化システムではＮＯｘ浄化に対する活
性が高く、本発明の効果を確認することができた。本実
施例における還元雰囲気変動時のＣＯ／Ｏ_２比は、比較
例の場合よりも高く、且つ後段のＮＯｘトラップ触媒４
の内部温度が比較例に比べて上昇していることも明らか
である。

【００２８】（実施例２）［ＣＯガス供給装置（ＣＯ富化手段）］図３に、本発明
の排気ガス浄化システムの他の実施例を示す。以下、実
施例１の場合と実質的に同一の部材・要素には同一符号
を付す。この浄化システムは、排気ガス通路に連結した
ＣＯガス供給手段を備えた例である。このＣＯガス供給
手段は、ＣＯガス貯蔵手段１１とＣＯガスを排気通路内
に供給するための圧力を発生させるための圧送ポンプ１
０と、ＣＯガス噴射時期及び量を制御する噴射装置９を
備えている。この浄化システムは、排気ガス通路内の前
段に排気ガス浄化触媒の一例である三元触媒３ａ、後段
にＮＯｘトラップ触媒４が配置され、ＣＯガス供給手段
は両触媒の中間に配置されている。本実施例では、上記
ＣＯガス供給手段により、ＮＯｘトラップ触媒４の入口
ガス組成（ＣＯ／Ｏ_２）を所望の値に制御できる構成と
なっている。

【００２９】また、この触媒システムでは、上記両触媒
の中間に、酸素濃度測定装置５とＣＯ濃度測定装置６が
設置されており、検出される酸素濃度を基にして、ＮＯ
ｘトラップ触媒４に供給される酸素濃度が所望の酸素濃
度となるように内燃機関の空燃比及び吸気量を制御でき
る。更に、ＮＯｘトラップ触媒４には触媒入口温度検出
手段７と触媒内部温度検出手段８が設置されており、内
部温度が所望の温度となるようにＣＯ濃度及びＯ２濃度
の供給量を制御できる。なお、ＮＯｘトラップ触媒４の
前段に設置した排気ガス浄化触媒３ａは、例えば三元触
媒のような通常の排気ガス浄化触媒であれば十分であ
り、本発明に関連するＣＯ透過触媒である必要はない。
但し、排気ガス浄化触媒としてＣＯ透過触媒を用いるこ
とは、ＮＯｘトラップ触媒の入口ガス組成を制御する上
では更に好適である。

【００３０】（実施例３）［酸素ガス供給装置（酸素富化手段）］図４に、本発明
の排気ガス浄化システムの更に他の実施例を示す。この
排気ガス浄化システムは、排気ガス通路に連結した酸素
ガス供給手段を備えた例である。この酸素ガス供給手段
は、酸素ガス貯蔵手段１１と、酸素ガスを排気通路内に
供給するための圧力を発生させる圧送ポンプ１０ａと、
酸素ガス噴射時期及び量を制御する噴射装置９ａを備え
ている。この触媒システムでは、排気ガス通路内の前段
に排気ガス浄化触媒３、後段にＮＯｘトラップ触媒４が
配置され、酸素ガス供給手段は両触媒の中間に配置され
ている。本実施例では、上記酸素ガス供給手段により、
ＮＯｘトラップ触媒４の入口ガス組成（ＣＯ／Ｏ_２）を
所望の値に制御できる構成となっている。

【００３１】この触媒システムでは、実施例２と同様
に、上記両触媒の中間に酸素濃度検出手段５とＣＯ濃度
検出手段６が設置されており、検出されるＣＯ濃度を基
にＮＯｘトラップ触媒４に供給される酸素濃度が所望の
酸素濃度となるように内燃機関の空燃比を適切に制御で
きる。更に、ＮＯｘトラップ触媒４には、触媒入口温度
検出手段７と触媒内部温度検出手段８が設置されてお
り、内部温度が所望の温度となるようにＣＯ濃度及び酸
素濃度の供給量を制御できる。なお、ＮＯｘトラップ触
媒４の前段に設置した排気ガス浄化触媒３は、例えば三
元触媒のような通常の排気ガス浄化触媒であれば十分で
あり、本発明に関連するＣＯ透過触媒である必要はな
い。但し、排気ガス浄化触媒としてＣＯ透過触媒を用い
ることは、ＮＯｘトラップ触媒の入口ガス組成を制御す
る上では更に好適である。

【００３２】（実施例４）［２次空気供給手段（酸素富化手段）］図５に、本発明
の排気ガス浄化システムの他の実施例を示す。この浄化
システムは、排気ガス通路に連結した２次空気供給手段
を備えた例である。この２次空気供給手段は、吸気経路
１１ｂから排気ガス通路内に供給する空気を圧送するポ
ンプ１０ｂと、圧送された空気を噴射する空気噴射装置
９ｂを備えている。この浄化システムでは、実施例２及
び３と同様に、排気ガス通路内の前段に排気ガス浄化触
媒３、後段にＮＯｘトラップ触媒４が配置され、２次空
気供給手段は両触媒の中間に配置される。本実施例で
は、上記空気供給手段により、ＮＯｘトラップ触媒４の
入口ガス組成（ＣＯ／Ｏ_２）を所望の値に制御できる構
成となっている。

【００３３】また、この触媒システムでは、実施例２と
同様に、上記両触媒の中間に酸素濃度検出手段５とＣＯ
濃度検出手段６が設置されており、検出される酸素濃度
を基にＮＯｘトラップ触媒４に供給される酸素濃度が所
望の酸素濃度となるように内燃機関の空燃比及び吸気量
を制御できる。更に、ＮＯｘトラップ触媒４には、触媒
入口温度検出手段７と触媒内部温度検出手段８が設置さ
れており、内部温度が所望の温度となるようにＣＯ濃度
及びＯ２濃度の供給量を制御できる。なお、ＮＯｘトラ
ップ触媒４の前段に設置した排気ガス浄化触媒３は、例
えば三元触媒のような通常の排気ガス浄化触媒であれば
十分であり、本発明に関連するＣＯ透過触媒である必要
はない。但し、排気ガス浄化触媒としてＣＯ透過触媒を
用いることは、ＮＯｘトラップ触媒の入口ガス組成を制
御する上では更に好適である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気ガスのＣＯ／Ｏ
_２比を所定値に制御することとしたため、低温の排気ガ
ス条件下であっても優れたＮＯｘ浄化性能を発揮する排
気ガス浄化システムが提供される。例えば、特定のＣＯ
富化手段や酸素富化手段を用いて、ＣＯガスと酸素ガス
の濃度比を制御すれば、還元雰囲気でのＮＯｘトラップ
触媒の内部温度が上昇するので、流入する排気ガス温度
が低温でも効率良くＮＯｘを脱離浄化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の排気ガス浄化システムの一実施例を示
すシステム構成図である。

【図２】本発明範囲外の排気ガス浄化システムの一例を
示すシステム構成図である。

【図３】本発明の排気ガス浄化システムの他の実施例を
示すシステム構成図である。

【図４】本発明の排気ガス浄化システムの更に他の実施
例を示すシステム構成図である。

【図５】本発明の排気ガス浄化システムの他の実施例を
示すシステム構成図である。

【図６】ＦＴＰモード走行時のＡ／Ｆ変動の概略図であ
る。

【図７】ＦＴＰモード走行時のＡ／Ｆ変動の概略図であ
る。

【符号の説明】

１内燃機関（ディーゼルエンジン）２制御装置３ＣＯ透過触媒３ａ三元触媒４ＮＯｘトラップ触媒５酸素濃度測定装置６ＣＯ濃度測定装置７触媒入口温度測定装置８触媒内部温度測定装置９ＣＯガス噴射装置９ａ酸素ガス噴射装置９ｂ空気噴射装置１０ＣＯガス圧送ポンプ１０ａ酸素ガス圧送ポンプ１０ｂ空気圧送ポンプ１１ＣＯガス貯蔵タンク１１ａ酸素ガス貯蔵タンク１１ｂ吸気経路

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 3/22 Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１Ｃ 3/28 ３０１Ｂ０１Ｄ 53/36 １０１Ａ１０１ＢＦターム(参考） 3G091 AA12 AA18 AB02 AB05 AB06 BA01 BA14 CA16 CA23 CA24 DB09 EA17 EA19 EA22 EA24 EA33 EA34 FB02 GB02W GB03W GB04W GB06W GB07W GB09W GB10W HA10 HA36 HA37 4D048 AA06 AA13 AA18 AB02 AB05 AB07 AC02 AC06 BA03X BA07X BA08X BA10X BA11X BA15X BA30X BA31X BA33X BA41X BB02 CC32 CC47 CC61 DA01 DA02 DA03 DA10 DA11 DA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気ガス空燃比をリッチ〜リーンで変動
可能な主として希薄燃焼を行う内燃機関の排気ガス浄化
システムにおいて、この内燃機関の排気通路に配置したＮＯｘトラップ触媒
を備え、排気ガスの温度が上記ＮＯｘトラップ触媒の入口で２０
０℃以下の際、排気ガス空燃比をリッチ化したときに、
ＣＯとＯ_２が次式（ＣＯ／Ｏ_２）≧４．０… で表される条件を満足するように排気ガス中にＣＯとＯ
_２を共存させ、ＣＯを還元剤としてＮＯｘを脱離浄化することを特徴と
する排気ガス浄化システム。
【請求項２】式の関係を満足する排気ガスが上記Ｎ
Ｏｘトラップ触媒に流入したとき、このＮＯｘトラップ
触媒の入口温度と内部温度との比が１．１以上になるこ
とを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化システ
ム。
【請求項３】排気ガス中のＣＯの消費を抑制する手
段、排気ガス中のＣＯを富化する手段及び排気ガス中の
酸素を富化する手段から成る群より選ばれた少なくとも
１種の手段を上記ＮＯｘトラップ触媒の上流側に配置
し、式で表されるＣＯ／Ｏ_２比を成立させることを特
徴とする請求項１又は２に記載の排気ガス浄化システ
ム。
【請求項４】上記ＣＯ消費抑制手段が、排気ガス中の
ＣＯを選択的に透過する機能を有する触媒であることを
特徴とする請求項３に記載の排気ガス浄化システム。
【請求項５】上記ＣＯ選択透過触媒が、チタン酸化
物、ジルコニウム酸化物及びゼオライトから成る群より
選ばれた少なくとも１種の材料を含有するＨＣ選択酸化
触媒であることを特徴とする請求項４に記載の排気ガス
浄化システム。
【請求項６】上記ＨＣ選択酸化触媒に含有されるゼオ
ライトは、排気ガス中に含まれるＨＣのうちの炭素数が
２以上のＨＣを捕捉する細孔径を有することを特徴とす
る請求項５に記載の排気ガス浄化システム。
【請求項７】上記ＨＣ選択酸化触媒が、更に白金及び
／又はパラジウムを含有し、白金及び／又はパラジウム
の全量の６０〜１００％がチタン酸化物に含まれること
を特徴とする請求項５又は６に記載の排気ガス浄化シス
テム。
【請求項８】上記ＣＯ富化手段が、ＣＯ貯蔵部材と、
ＣＯ移送部材と、ＣＯ移送量制御部材を備えることを特
徴とする請求項３に記載の排気ガス浄化システム。
【請求項９】上記酸素富化手段が、酸素貯蔵部材と、
酸素移送部材と、酸素移送量制御部材を備えることを特
徴とする請求項３に記載の排気ガス浄化システム。
【請求項１０】上記酸素富化手段が、酸素をこの内燃
機関の吸気系から排気通路に２次的に供給する部材であ
ることを特徴とする請求項３に記載の排気ガス浄化シス
テム。