JP2005330887A - 排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 硫黄酸化物で被毒したＮＯｘ吸蔵還元型触媒を十分に再活性化でき、有害ガスの排出を十分に抑制できる排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法を提供すること。
【解決手段】 本発明は、希薄燃焼方式内燃機関４から排出される排ガスを流通させる排気部３４、排気部３４の下流側に接続され、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を収容する触媒収容部３６を備える排ガス浄化装置６において、排気部３４に設けられ、エタノールを排気部３４に導入する液体導入部４０を備える。この排ガス浄化装置６によれば、液体導入部４０により排気部３４にエタノールが導入される。これによりＮＯｘ吸蔵還元型触媒からＳＯｘが効率よく脱離される。またエタノールを用いることにより、触媒収容部３６をＨＣやＣＯ等の有害ガスが通過することが十分に防止される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法に係り、より詳細には、希薄燃焼方式内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法に関するものである。

近年、地球環境保護の観点から、自動車などの内燃機関から排出される排ガス中のＣＯ_２が問題視され、ＣＯ_２削減手段として、燃料を空気過剰雰囲気で希薄燃焼させる、いわゆる希薄燃焼方式内燃機関が有望視されている。この希薄燃焼方式内燃機関では、燃費が向上するため燃料の使用が低減され、その燃焼排ガスであるＣＯ_２の発生を抑制することができる。しかし、希薄燃焼時、即ち空燃比リーン時は、排ガスが酸素過剰雰囲気となっている。このため、この排ガス中に含まれるＮＯｘは、空燃比が理論空燃比（ストイキ）となる排ガス中のＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘを同時に酸化・還元し浄化する従来の三元触媒では十分に還元除去することができない。このため、希薄燃焼方式内燃機関から排出される排ガス中のＮＯｘを高効率に浄化する触媒および浄化システムの開発が望まれている。

この要望に対し、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒（例えば下記特許文献１参照）が提案されている。ＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、アルミナ等の多孔質担体に、Ｐｔ等の貴金属と、アルカリ土類金属、アルカリ金属あるいは希土類元素を含む化合物とを担持した触媒である。この触媒は、空燃比リーン時に排ガス中のＮＯｘを吸蔵して排ガスから除去し、燃料が短時間パルス状に導入される空燃比リッチ時（リッチスパイク時）に、吸蔵されたＮＯｘを排ガス中のＣＯやＨＣ等の還元性ガスと反応させ、Ｎ_２へと浄化するものであり、この触媒により、希薄燃焼方式の内燃機関から排出される排ガスに対しＮＯｘの高効率浄化が図られている。

しかし、前述したＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、排ガスの高効率浄化を可能とするものの、燃料中に含まれる硫黄分に由来する硫黄酸化物（ＳＯｘ）によって時間とともに被毒されるようになり、触媒によるＮＯｘの浄化活性が経時的に低下する。これは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒中のＮＯｘ吸蔵剤であるアルカリ土類金属、アルカリ金属あるいは希土類元素を含む化合物がＳＯｘと反応して安定な硫酸塩を形成し、ＮＯｘを吸蔵できなくなるためである。

従って、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を実際の自動車で使用するためには、一定時間あるいは一定走行距離ごとにＮＯｘ吸蔵還元型触媒を被毒したＳＯｘを高温の空燃比リッチの雰囲気、即ち還元性ガス雰囲気で還元し、脱離させる再生処理が必要である。

このとき使用される還元性ガスとしては一般的にはＣＯやＨＣが使用されており、特にディーゼルエンジンの場合、燃料であるＨＣが中心となる。
特開平５−３１７６５２号公報

しかしながら、本発明者らは、上記のような還元性ガスでＮＯｘ吸蔵還元型触媒を被毒したＳＯｘを還元しても、ＮＯｘの浄化率を高くすることができないことを見出した。即ち本発明者らは、硫黄酸化物で被毒したＮＯｘ吸蔵還元型触媒を十分に再活性化することができないことを見出した。

また本発明者らは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を被毒したＳＯｘを還元するために、上記のような還元性ガスを大量に供給しても有害ガスであるＨＣやＣＯが大量に排出されることも見出した。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、硫黄酸化物で被毒したＮＯｘ吸蔵還元型触媒を十分に再活性化することができ、有害ガスの排出を十分に抑制できる排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、排ガスに特定の液体を添加することにより上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち本発明は、希薄燃焼方式内燃機関から排出される排ガスを流通させる排気部と、前記排気部の下流側に接続され、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を収容する触媒収容部とを備える排ガス浄化装置において、前記排気部に設けられ、エーテル、アルコール、アルデヒド及びケトンからなる群より選ばれる少なくとも１種を含む液体を前記排気部に導入する液体導入部を備えることを特徴とする。

この排ガス浄化装置によれば、希薄燃焼方式内燃機関から排出される排ガスは、排気部を経て触媒収容部に導入される。このとき、排ガスは、触媒収容部に収容されているＮＯｘ吸蔵還元型触媒と接触する。これにより、排ガス中のＮＯｘがＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵される。この後、排ガス中の空燃比を低くして燃料リッチの状態とすると、吸蔵されたＮＯｘはＮ_２に還元される。こうして排ガスが浄化される。こうして排ガスを浄化すると、排ガス中にＳＯｘが含まれている場合には、時間の経過と共にＮＯｘ吸蔵還元型触媒がＳＯｘで被毒され、排ガスからのＮＯｘの除去能力が低下してくる。このとき、本発明の排ガス浄化装置では、液体導入部により排気部に液体が導入される。ここで、液体としては、エーテル、アルコール、アルデヒド及びケトンからなる群より選ばれる少なくとも１種を含む液体が用いられる。このとき、排ガスは内燃機関から排出されるため、一般に高温となっており、液体はこの排ガスによって気化され、気化された液体によって、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒からＳＯｘが効率よく脱離される。このため、ＳＯｘの被毒により活性が低下したＮＯｘ吸蔵還元型触媒を十分に再活性化することができる。この理由は明らかではないが、上記のように分子中に酸素原子を含む液体が、ＨＣやＣＯ等に比べてＳＯｘの脱離能力に優れているためではないかと考えられる。また上記液体を用いることにより、触媒収容部をＨＣやＣＯ等の有害ガスが通過することが十分に防止される。この理由も明らかではないが、上記液体が燃料と比べてＳＯｘの還元で消費される量が多いこと、及び消費されなかった液体が排ガス中のＨ_２Ｏと反応してＨ_２とＣＯ_２になることによるのではないかと考えられる。

上記排ガス浄化装置は、排気部に設けられ、希薄燃焼方式内燃機関で使用可能な燃料を供給する燃料供給部を更に備えることが好ましい。この場合、燃料供給部により、希薄燃焼方式内燃機関で使用可能な燃料を供給することが可能となる。この燃料は一般に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を被毒したＳＯｘを還元する能力はあまり高くないものの、排ガス中に含まれる酸素と反応して酸素を消費するため、上記液体が酸素により消費されるのを低減する。このため、排ガスに対し、上記液体のほかに燃料をも供給することで、上記液体の添加量を低減することができる。

また本発明は、希薄燃焼方式内燃機関から排出される排ガスを、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒と接触させることにより浄化する排ガス浄化方法において、前記排ガスに対してエーテル、アルコール、アルデヒド及びケトンからなる群より選ばれる少なくとも１種を含む液体を添加する液体添加工程を含むことを特徴とする。

この排ガス浄化方法によれば、希薄燃焼方式内燃機関から排出される排ガスは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒と接触される。これにより、排ガス中のＮＯｘがＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵される。この後、排ガス中の空燃比を低くして燃料リッチの状態とすると、吸蔵されたＮＯｘはＮ_２に還元される。こうして排ガスが浄化される。こうして排ガスを浄化すると、排ガス中にＳＯｘが含まれている場合には、時間の経過と共にＮＯｘ吸蔵還元型触媒がＳＯｘで被毒され、排ガスからのＮＯｘの除去能力が低下してくる。このとき、本発明の排ガス浄化方法では、液体が添加される。ここで、上記液体としては、エーテル、アルコール、アルデヒド及びケトンからなる群より選ばれる少なくとも１種を含む液体が用いられる。このとき、排ガスは内燃機関から排出されるため、一般に高温となっており、液体はこの排ガスによって気化され、気化された液体によって、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒からＳＯｘが効率よく脱離される。このため、ＳＯｘの被毒により活性が低下したＮＯｘ吸蔵還元型触媒を十分に再活性化することができる。この理由は明らかではないが、上記のように分子中に酸素原子を含む液体が、ＨＣやＣＯ等に比べてＳＯｘの脱離能力に優れているためではないかと考えられる。また上記液体を用いることにより、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒をＨＣやＣＯ等の有害ガスが通過することが十分に防止される。この理由も明らかではないが、上記液体が燃料と比べてＳＯｘの還元で消費される量が多いこと、及び消費されなかった液体が排ガス中のＨ_２Ｏと反応してＨ_２とＣＯ_２になることによるのではないかと考えられる。

上記液体添加工程においては、希薄燃焼方式内燃機関で使用可能な燃料をさらに供給することが好ましい。この場合、希薄燃焼方式内燃機関で使用可能な燃料を供給することが可能となる。この燃料は一般に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を被毒したＳＯｘを還元する能力はあまり高くないものの、排ガス中に含まれる酸素と反応して酸素を消費するため、上記液体が酸素により消費されるのを低減する。このため、排ガスに対し、上記液体のほかに燃料をも供給することで、上記液体の添加量を低減することができる。

本発明による排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法によれば、排ガス中のＳＯｘにより被毒されたＮＯｘ吸蔵還元型触媒を十分に再活性化することができる。また、ＨＣやＣＯ等の有害ガスの排出を十分に抑制することができる。

以下、本発明の実施形態について詳しく説明する。

図１は、本発明の排ガス浄化装置の一実施形態を示す部分断面図であり、４気筒ディーゼルエンジンシステムを示している。図１に示すように、４気筒ディーゼルエンジンシステム２は、吸気装置３と、吸気装置３で吸気された空気と燃料とにより燃焼を起こして駆動力を発生させる希薄燃焼方式内燃機関４と、内燃機関４によって排出される排ガスを浄化する排ガス浄化装置６とを備えている。

吸気装置３は、吸気管８と、吸気管８に接続され吸気を行う第１過給器１０と、第１過給器１０に接続される吸入管１２とを備えている。吸入管１２には、吸入管１２内の空気を冷却して高密度化するインタークーラ１５が設置されている。

内燃機関４は、吸入管１２に接続されるシリンダブロック収容部１４を備えている。シリンダブロック収容部１４には、４本のシリンダ１４ａが形成されたシリンダブロック１６が収容されており、シリンダブロック収容部１４は、シリンダブロック１６によって流入空気収容室１８と、排ガス収容室２０とに分けられている。シリンダブロック１６には、各シリンダ１４ａ内に燃料を噴射する燃料噴射ノズル２２が設けられており、各燃料噴射ノズル２２は、燃料を供給するコモンレール２４に接続され、コモンレール２４に供給される燃料が各燃料噴射ノズル２２に供給されるようになっている。コモンレール２４及び燃料噴射ノズル２２によりコモンレール式燃料噴射装置が構成されている。なお、本実施形態は、ディーゼルエンジンシステム２に係るものであるため、燃料としては、軽油が用いられる。

またシリンダブロック１６の一側には、流入空気収容室１８内の空気を各シリンダ１４ａに吸入するためのインテークマニホールド２６が設けられており、シリンダブロック１６の他側には、シリンダ１４ａ内の排ガスを排ガス収容室２０に排出するためのエグゾーストマニホールド２８が設けられている。

またシリンダブロック１６の他側には、排ガス収容室２０に燃料を添加する燃料添加ノズル２１が設置されており、燃料添加ノズル２１には、コモンレール２４から燃料が供給されるようになっている。また燃料添加ノズル２１には燃料添加弁（図示せず）が設置されている。そして、燃料添加弁の開閉により、燃料添加ノズル２１から排ガス収容室２０内に燃料を添加することが可能となっている。なお、燃料添加ノズル２１及び燃料添加弁により燃料供給部が構成されている。

シリンダブロック収容部１４には、排ガス収容室２０と連通する第１排気管３０が接続され、第１排気管３０は、第２過給器３２を介して第２排気管３４に接続されている。そして、第２排気管３４には、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を収容する触媒収容部３６が接続されている。ここで、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒としては、例えばγ型アルミナ等の多孔質酸化物担体に、Ｐｔ等の貴金属と、Ｂａ、Ｋ、Ｌｉ等のアルカリ金属やアルカリ土類金属あるいはアルカリ土類金属の酸化物を担持した触媒が用いられる。

なお、第１過給器１０及び第２過給器３２は隣り合って配置され、第２過給器３２の回転軸と第１過給器１０の回転軸とは、共通となっており、第１過給器１０のタービンの回転に連動して第２過給器３２のタービンが回転するようになっている。

第２排気管３４には、第２過給器３２の下流側に、第２排気管３４内の排ガスに基づき空燃比（Ａ／Ｆ）を検知する空燃比センサ３８が設けられている。なお、空燃比センサ３８は、燃料添加ノズル２１の下流側に設けられている。これは、燃料添加ノズル２１からの燃料供給量を空燃比センサ３８により監視し、コントロールすることを考慮したものである。

また第２排気管３４には、空燃比センサ３８の下流側に、第２排気管３４内に排ガスに対して液体を噴霧して導入する液体噴霧ノズル４０が設置されており、液体噴霧ノズル４０は、液体貯留タンク（図示しない）に接続されている。上記液体は、液体貯留タンクから液体噴霧ノズル４０を経て第２排気管３４内に導入することが可能である。ここで、上記液体としては、ＳＯｘの脱離性能、低コスト、安全性、取扱い容易性の点から、エタノールが好適に用いられる。なお、本実施形態では、上記液体噴霧ノズル４０及び液体貯留タンクによって液体導入部が構成されている。また排ガス収容室２０、第１排気管３０及び第２排気管３４によって排気部が構成されている。

第２排気管３４は、第２過給器３２に接続されるストレート部３４ａと、触媒収容部３６に接続されるストレート部３４ｂと、これらストレート部３４ａ，３４ｂ間のコーナー部３４ｃとから構成されている。そして、液体噴霧ノズル４０は、コーナー部３４ｃに設置され且つ液体の噴霧方向が触媒収容部３６の方に向けられていることが好ましい。

液体噴霧ノズル４０から噴射される液体の量は、空燃比センサ３８で検知された空燃比に基づいて制御されるようになっており、コモンレール式燃料噴射装置によって各シリンダ１４ａ内に噴射される燃料の量も、空燃比センサ３８で検知された空燃比に基づいて制御されるようになっている。従って、各シリンダ１４ａ内における空燃比が所望の値に制御されるようになっている。

なお、排ガス収容室２０、燃料添加ノズル２１、燃料添加弁、第１排気管３０、第２過給器３２、第２排気管３４、空燃比センサ３８、液体噴射ノズル４０、液体貯留タンク、触媒収容部３６及びＮＯｘ吸蔵還元型触媒によって排ガス浄化装置６が構成されている。

次に、上述したディーゼルエンジンシステム２を用いた排ガス浄化方法について説明する。

まず排ガス浄化方法の説明に先立って、ディーゼルエンジンシステム２の動作について説明する。第１過給器１０が作動すると、強制的に吸気が行われる。このとき、空気は、吸気により吸気管８から第１過給器１０を経て吸入管１２に導入された後、インタークーラ１５で冷却されて高密度化されてシリンダブロック収容部１４内の流入空気収容室１８内に流入される。そして、インテークマニホールド２６を経てシリンダ１４ａ内に導入される。

一方、コモンレール２４に燃料が供給され、供給された燃料は、燃料噴射ノズル２２から各シリンダ１４ａ内に噴射される。このとき、シリンダ１４ａ内で燃料と空気とが混合され燃焼が起こる。この燃焼により排ガスが発生する。ここで、排ガスの浄化は以下のようにして行われる。

燃焼により発生する排ガスは、シリンダ１４ａからエグゾーストマニホールド２８を経て排ガス収容室２０に排出される。このとき、第２過給器３２を作動させる。すると、排ガス収容室２０内の排ガスは、第１排気管３０から第２過給器３２を経て第２排気管３４に導入され、触媒収容部３６内に導入される。なお、本実施形態では、第１過給器１０の作動に連動して第２過給器３２も作動している。

そして、排ガスが、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒と接触する。これにより、排ガス中のＮＯｘがＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵される。

ＮＯｘ吸蔵還元型触媒にＮＯｘを吸蔵させて一定時間経過した後は、燃料添加弁を開き、燃料添加ノズル２１から噴射した燃料を排ガスに添加する。これにより、空燃比が低くなり、吸蔵されたＮＯｘがＮ_２に還元される。こうして触媒収容部３６で排ガスが浄化されて大気中に放出される。

こうして排ガスを浄化すると、排ガス中にＳＯｘが含まれている場合には、時間の経過と共にＮＯｘ吸蔵還元型触媒がＳＯｘで被毒され、排ガスからのＮＯｘの除去能力が低下してくる。

そこで、エンジン始動から一定時間経過した後、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒につき再生処理を行う。本実施形態では、液体噴霧ノズル４０から液体を噴霧して導入する。このとき、第２排気管３４を排ガスが流れているため、排ガスに対し液体が添加されることになる（液体添加工程）。このような液体としては、上述したようにエタノールを用いる。

このとき、排ガスは内燃機関４から排出されるため、一般に高温となっており、液体はこの排ガスによって気化され、気化された液体によって、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒からＳＯｘが効率よく脱離される。このため、ＳＯｘの被毒により活性が低下したＮＯｘ吸蔵還元型触媒を十分に再活性化することができる。この理由は明らかではないが、エタノールのように、分子中に酸素原子を含む液体が、ＨＣやＣＯ等に比べてＳＯｘの脱離能力に優れているためではないかと考えられる。

またエタノールを用いることにより、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒をＨＣやＣＯ等の有害ガスが通過することが十分に防止される。つまり、排ガス浄化装置６からの有害ガスの排出が十分に抑制される。この理由も明らかではないが、エタノールが燃料と比べてＳＯｘの還元で消費される量が多いこと、及び消費されなかったエタノールが排ガス中のＨ_２Ｏと反応してＨ_２とＣＯ_２になることによるのではないかと考えられる。

更に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の再生処理時にエタノールを使用すると、再生処理に使う燃料の消費量を低減できるため、燃費を向上させることも可能である。

ＮＯｘ吸蔵還元型触媒につき再生処理を行う場合、上記液体の導入流量は、排ガスの流量に対して０．０１〜１０％であることが好ましい。０．０１％未満では０．０１％以上である場合に比べて、被毒したＳＯｘが十分に離脱しなくなる傾向があり、１０％を超えると、１０％以下である場合に比べて、上記液体がそのまま排ガス浄化装置から排出される傾向がある。

ＮＯｘ吸蔵還元型触媒につき再生処理を行う場合には、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を加熱することが好ましい。これにより、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒からのＳＯｘの脱離を促進することができる。ここで、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、５５０〜７５０℃の温度まで加熱することがより好ましい。５５０℃未満では５５０℃以上である場合に比べて、被毒したＳＯｘが十分に離脱しない傾向があり、７５０℃を超えると、７５０℃以下の場合に比べてＮＯｘ吸蔵還元型触媒が熱劣化により性能低下する傾向がある。

またＮＯｘ吸蔵還元型触媒につき再生処理を行う場合には、エタノールの添加時に、燃料添加弁を開き、燃料添加ノズル２１から燃料を添加することが好ましい。この場合、燃料添加ノズル２１により、希薄燃焼方式内燃機関４で使用している燃料と同じ燃料を供給することが可能となる。この燃料は一般に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を被毒したＳＯｘを還元する能力は低いものの、排ガス中の酸素と反応し、酸素を消費するので酸素によるエタノールの消費を低減することができる。このため、排ガスに対し、エタノールのほかに燃料をも供給することで、エタノールの添加量を低減することができる。このため、液体貯留タンクを低容量とすることができ、排ガス浄化装置６を自動車に搭載した場合、導入液体の一回の充填で長距離走行が可能となる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、液体噴霧ノズル４０は、第２排気管３４において、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を収容する触媒収容部１８の上流位置に設置されているが、液体噴霧ノズル４０は、第２排気管３４に限らず、第１排気管３０又は排ガス収容室２０に設置されても構わない。もっとも、液体の添加が空燃比に影響を与えない方が望ましいことを考えると、液体噴霧ノズル４０は、上記実施形態のように、第２排気管３４内であって空燃比センサ３８と触媒収容部３６入口との間の部分に設置されることが好適である。

また上記実施形態では、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の再生処理時に第２排気管３４内に導入する液体としてエタノールを用いているが、上記液体は、エタノールに限らず、メタノール、プロパノール、ブタノール等の他のアルコールでも構わない。これらを用いても、エタノールを用いた場合と同様の効果が得られる。また上記液体としては、アルコールのほか、エーテル、アルデヒド又はケトンであっても構わないし、これらを２種以上組み合わせたものであっても構わない。

また上記実施形態では、燃料添加ノズル２１は、排ガス収容室２０内であってエグゾーストマニホールド２８の外側に設置されているが、エグゾーストマニホールド２８の内側に設置されてもよい。また燃料添加ノズル２１は、排ガス収容室２０に限らず、第１排気管３０又は第２排気管３４に設置することも可能である。燃料添加ノズル２１を第２排気管３４に設置する場合は、液体噴霧ノズル４０より上流側であっても下流側であってもよい。
更に上記実施形態では、排ガス浄化装置がディーゼルエンジンシステム２に適用されているが、本発明の排ガス浄化装置は、ガソリンエンジンに適用することも可能である。この場合でも、排ガス中のＳＯｘにより被毒されたＮＯｘ吸蔵還元型触媒を十分に再活性化することができる。また、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒をＨＣやＣＯ等の有害ガスが通過することを十分に防止できる。

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
γ−アルミナ粉末（比表面積２２０ｍ^２／ｇ）１００ｇ、チタニアジルコニア固溶体粉末（比表面積１００ｍ^２／ｇ）１００ｇ、セリア粉末（比表面積３０ｍ^２／ｇ）２０ｇ、１重量％のＲｈを担持したジルコニア（比表面積８０ｍ^２／ｇ）５０ｇ、アルミナゾルバインダ（固形分８．９５重量％）１３６gおよびイオン交換水３００ｇを混合し、ボールミルを用いて粒度１０μｍ以下になるまで粉砕しスラリーを得た。得られたスラリーを、体積２０００ｃｍ^３のコージェライト製ハニカムモノリス基材に、基材体積１０００ｃｍ^３当たり１５０ｇの割合でコーティングした後、５００℃で３時間焼成した。その後、所定濃度のＰｔ（ＮＯ_２）_２（ＮＨ_３）_２水溶液中に含浸させ、３００℃で３時間焼成することによりＰｔを担持させた。Ｐｔ担持量は基材体積１０００ｃｍ^３当たり１．５gとした。さらにその後、所定濃度の酢酸リチウム、酢酸バリウムおよび酢酸カリウムの混合水溶液に含浸させて、３００℃で３時間焼成することによりＢａ、Ｋ、およびＬｉを担持させた。Ｂａ、Ｋ、およびＬｉの担持量は基材体積１０００ｃｍ^３あたり０．３ｍｏｌ、０．０５ｍｏｌおよび、０．０２５ｍｏｌとした。こうしてＮＯｘ吸蔵還元型触媒を得た。

ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を、図１に示す過給器付きディーゼルエンジンシステムの触媒収容部に充填し、触媒収容部に触媒床を形成した。また、第２排気管の途中であって触媒収容部の入口から０．８ｍの位置に、エタノールを一定流速で添加する加圧噴霧ノズルを設置した。この加圧噴霧ノズルには、液体貯留タンクを接続した。なお、ディーゼルエンジンシステムにおいては、総排気量を２．０リットルとし、シリンダ数を４本とした。

はじめに、ディーゼルエンジンシステムを通常走行時と同様の条件で運転させた。即ち、ディーゼルエンジンシステムにおいて、空燃比約３５で３０秒間運転させる工程と空燃比１２で３秒間運転させる工程とを交互に繰り返した。このとき、空燃比の制御は、空燃比センサを用いて行った。こうして走行距離約１００ｋｍ相当までディーゼルエンジンを運転した。このとき平均運転条件は、回転数１５００ｒｐｍ、トルク６０Ｎｍとした。

その後、以下のようにしてＮＯｘ吸蔵還元型触媒の再生処理（１回目）を行った。すなわち、ディーゼルエンジン気筒内のマルチ噴射、および燃料供給部から排気管への燃料供給により、空燃比１４で触媒床温度を６００℃まで昇温し、そこへエタノールを７．５ｍｌ／分で添加し、１０分間保持した。このときのディーゼルエンジンシステムの運転条件は、回転数２０００ｒｐｍ、トルク２５Ｎｍとした。またエタノール添加量は排ガス流量の約０．５％に相当する量であった。

その後、通常走行、再生処理（２回目）、通常走行の順に繰り返した。通常走行は上記と同様にして行い、２回目の再生処理は１回目と同様にして行った。

（実施例２）
再生処理時に、空燃比を１６とし、エタノールを１５ｍｌ／分で添加したこと以外は、実施例１と同様にしてディーゼルエンジンシステムから排出される排ガスの浄化処理を行った。このとき、消費される燃料の容量とエタノールの容量の合計は、実施例１の燃料の容量とエタノールの容量の合計とほぼ同じである。

（比較例１）
再生処理時に、空燃比を１３とし、エタノールは添加しなかったこと以外は実施例１と同様にしてディーゼルエンジンシステムから排出される排ガスの浄化処理を行った。このとき、消費される燃料の容量は、実施例１で用いた燃料の容量とエタノールの容量との合計とほぼ同じである。

（硫黄酸化物離脱性）
１回目と２回目の再生処理時の実施例１と２および比較例１のＮＯｘ吸蔵還元型触媒からのＳＯｘ脱離量を以下のようにして測定した。即ち、再生処理時の触媒からの出ガス中に含まれるＳＯｘ濃度をＳＯｘ分析計を用いて測定し、再生処理の１０分間で測定したＳＯｘ濃度を積算して求めた。結果を図２に示す。

図２に示すように、１回目と２回目ともに、実施例１及び実施例２のＳＯｘ脱離量はそれぞれ、比較例１のＳＯｘ脱離量よりも約２．０倍、約２．５倍多かった。このことから、再生処理時にエタノールを添加すると、ＳＯｘ脱離性が大幅に向上することがわかった。

（ＨＣとＣＯの排出量）
また、２回目の再生処理時の実施例１、実施例２および比較例１のＮＯｘ吸蔵還元型触媒からの排ガス中のＨＣとＣＯの濃度を以下のようにして測定した。即ち、再生処理時の触媒からの出ガス中のＨＣ濃度とＣＯ濃度をＨＣ分析計とＣＯ分析計を用いて測定し、再生処理の１０分間で測定したＨＣ濃度とＣＯ濃度をそれぞれ積算して求めた。結果を図３に示す。

図３に示すように、実施例１と実施例２の排ガス中のＨＣとＣＯの濃度は、比較例１のものより低かった。エタノールは、燃料であるＨＣと比べて、ＳＯｘの還元で消費される量が多かったため、そして、消費されなかったエタノールが排ガス中のＨ_２Ｏと反応して、Ｈ_２とＣＯ_２になったためではないかと考えられる。

（ＮＯｘ浄化活性）
１回目と２回目の再生処理後の走行時の実施例１、実施例２および比較例１の排ガス浄化方法によるＮＯｘ浄化率を以下のようにして測定した。即ち、空燃比３５で３０秒間と空燃比１２で３秒間を繰り返した場合の、触媒への入ガス中のＮＯｘ濃度の時間平均値と触媒からの出ガス中のＮＯｘ濃度の時間平均値から算出した。結果を図４に示す。なお、このときの触媒床温度はいずれの場合も約３００℃であった。

図４に示すように、１回目と２回目ともに、実施例１と実施例２のＮＯｘ浄化率はそれぞれ、比較例１より約１．７倍、約２．０倍高かった。このことから、再生処理時にエタノールを添加すると、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を高効率で再生できることがわかった。これは、硫黄酸化物脱離性が向上したことによる結果と考えられる。

（エタノール消費量）
実施例１と実施例２の排ガス浄化方法では、約１００ｋｍ走行相当の運転をするごとに、エタノールを７．５ｍｌ／分と１５ｍｌ／分で１０分間添加している。例えば、エタノールを１０リットル搭載すると、実施例１及び実施例２ではそれぞれ、約１３０００ｋｍ、約６６００ｋｍの走行中の再生処理を行うことが可能であり、この試算から再生処理のためのエタノール添加が十分実現可能であることがわかった。

本発明による排ガス処理装置の一実施形態を示す模式構成図である。 実施例１、２及び比較例１の再生処理時のＳＯｘ脱離量を示すグラフである。 実施例１、２及び比較例１の再生処理時の排ガス中のＨＣ濃度とＣＯ濃度を示すグラフである。 実施例１、２及び比較例１の再生処理後のＮＯｘ浄化率を示すグラフである。

符号の説明

４…希薄燃焼方式内燃機関、６…排ガス浄化装置、１４…シリンダブロック収容部（希薄燃焼方式内燃機関）、１４ａ…シリンダ（希薄燃焼方式内燃機関）、２０…排ガス収容室（排気部）、２１…燃料添加ノズル（燃料供給部）、２２…燃料噴射ノズル（希薄燃焼方式内燃機関）、３０…第１排気管（排気部）、３２…第２過給器（排ガス浄化装置）、３４…第２排気管（排気部）、３６…触媒収容部、３８…空燃比センサ（排ガス浄化装置）、４０…液体噴霧ノズル（液体導入部）。

Claims (4)

1. 希薄燃焼方式内燃機関から排出される排ガスを流通させる排気部と、
   前記排気部の下流側に接続され、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を収容する触媒収容部とを備える排ガス浄化装置において、
   前記排気部に設けられ、エーテル、アルコール、アルデヒド及びケトンからなる群より選ばれる少なくとも１種を含む液体を前記排気部に導入する液体導入部を備えることを特徴とする排ガス浄化装置。
2. 前記排気部に設けられ、前記希薄燃焼方式内燃機関で使用可能な燃料を前記排気部に供給する燃料供給部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化装置。
3. 希薄燃焼方式内燃機関から排出される排ガスを、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒と接触させることにより浄化する排ガス浄化方法において、
   前記排ガスに対してエーテル、アルコール、アルデヒド及びケトンからなる群より選ばれる少なくとも１種を含む液体を添加する液体添加工程を含むことを特徴とする排ガス浄化方法。
4. 前記液体添加工程において、前記排ガスに対して、さらに前記希薄燃焼方式内燃機関で使用可能な燃料を供給することを特徴とする請求項３に記載の排ガス浄化方法。

Images