JP2013024230A - Exhaust emission control system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control system which uses a base metal-supported NOelimination catalyst and enables deterioration in the NOelimination performance of the system caused by particle growth of base metal particles to be efficiently suppressed.SOLUTION: The exhaust emission control system includes: a base metal-supported NOelimination catalyst (12); an oxygen sensor (14) disposed downstream from the NOelimination catalyst; and an air-fuel ratio controller (15) for controlling an air-fuel ratio. In the exhaust emission control system, the oxygen storage amount of the NOelimination catalyst is measured by the oxygen sensor. When the oxygen storage amount is greater than a predetermined value, the air-fuel ratio of exhaust is controlled to a fuel enriched side by the air-fuel ratio controller and NOin the exhaust is eliminated by reduction. When the oxygen storage amount is less than the predetermined value, the air-fuel ratio of the exhaust is controlled to a fuel leaned side by the air-fuel controller, and regeneration processing of the NOelimination catalyst is performed.

Description

本発明は、排気浄化装置、特にガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関のための排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust purification device, and more particularly to an exhaust purification device for an internal combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine.

ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関からの排気に含有されている窒素酸化物(NO)を還元して浄化するために、NO浄化触媒を使用することが知られている。しかしながら、このようなNO浄化触媒の触媒成分として一般的に用いられる貴金属、例えばロジウム(Rh)等の白金族元素は、自動車の排気規制の強化とともに使用量が増加しており、それゆえ資源の枯渇が懸念されている。このため、白金族元素の使用量を減らすとともに、将来的には、白金族元素の役割を他の金属で代替することが必要とされている。 In order to reduce and purify nitrogen oxides (NO x ) contained in exhaust gas from internal combustion engines such as gasoline engines and diesel engines, it is known to use NO x purification catalysts. However, noble metals generally used as catalyst components of such NO x purification catalysts, such as platinum group elements such as rhodium (Rh), have been used in tandem with the tightening of automobile exhaust regulations, and therefore resources There is concern about the depletion of For this reason, while reducing the usage-amount of a platinum group element, it is required in the future to substitute the role of a platinum group element with another metal.

白金族元素の使用量を減らすための触媒成分又はそれに代わる触媒成分について、多くの研究が行われている。このような触媒成分の1つに銅(Cu)のような卑金属があり、卑金属粒子が金属酸化物担体上に担持されてなる卑金属担持NO浄化触媒、及びこのような卑金属担持NO浄化触媒を備えた内燃機関の排気浄化装置について、幾つかの提案がなされている(特許文献1)。 Much research has been conducted on catalyst components for reducing the amount of platinum group elements used or alternative catalyst components. One of such catalyst components is a base metal such as copper (Cu), a base metal-supported NO x purification catalyst in which base metal particles are supported on a metal oxide support, and such a base metal-supported NO x purification catalyst. Several proposals have been made on an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine equipped with the above (Patent Document 1).

なお、特許文献2では、金属酸化物担体上にバナジウムが担持されてなるバナジウム担持NO浄化触媒の活性が低下したときに、この触媒を150℃以上の酸素ガスと接触させて再生することを提案している。また、特許文献3では、白金、銅等の酸化触媒成分と水酸化物等の吸収体とを有する窒素酸化物吸収用の触媒/吸収体において、窒素酸化物を吸収したことによってこの触媒/吸収体の活性が低下したときに、炭化水素と不活性キャリアガスとを含有する再生ガスを用いて、触媒/吸収体の吸収体を再生することを提案している。また、特許文献4では、異なる価数の銅又は酸化銅の間の酸化還元反応を用いて脱臭を行う脱臭剤において、使用後の銅又は酸化銅を、酸化物質又は還元物質により再生することを提案している。 In Patent Document 2, when the activity of the vanadium bearing the NO x purification catalyst vanadium, which are supported drops on a metal oxide support, to reproduce the catalyst is contacted with 0.99 ° C. or more oxygen gas is suggesting. Further, in Patent Document 3, in the catalyst / absorber for absorbing nitrogen oxide having an oxidation catalyst component such as platinum and copper and an absorber such as hydroxide, the catalyst / absorption is obtained by absorbing the nitrogen oxide. It has been proposed to regenerate the catalyst / absorber absorber using a regeneration gas containing hydrocarbon and inert carrier gas when the body activity is reduced. Moreover, in patent document 4, in the deodorizing agent which deodorizes using the oxidation-reduction reaction between copper or copper oxides of different valences, the used copper or copper oxide is regenerated with an oxidizing substance or a reducing substance. is suggesting.

特開2001−003733号公報JP 2001-003733 A 特開昭52−026393号公報JP-A-52-026393 特開2002−502691号公報JP 2002-502691 A 特開平5−228339号公報JP-A-5-228339

一般的に、排気の空燃比が燃料リーンや理論空燃比近傍である場合には、銅等の卑金属は、ロジウム等の貴金属に比べて、排気中のNOに対する還元能力が低い。すなわち、銅等の卑金属は、排気の空燃比が燃料リーン又は理論空燃比近傍であると、排気中に含まれるNOを充分に還元浄化することができない。したがって、銅等の卑金属をNO浄化触媒の触媒金属として使用する場合には、排気の空燃比を燃料リッチに制御することが一般に好ましい。 In general, when the air-fuel ratio of the exhaust is near the fuel lean or the stoichiometric air-fuel ratio, the base metal such as copper has a lower reducing ability for NO x in the exhaust than the noble metal such as rhodium. That is, base metals such as copper cannot sufficiently reduce and purify NO x contained in the exhaust if the air-fuel ratio of the exhaust is near the fuel lean or stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, when a base metal such as copper is used as the catalyst metal of the NO x purification catalyst, it is generally preferable to control the air-fuel ratio of the exhaust to be rich in fuel.

しかしながら、銅等の卑金属は、貴金属等に比べて熱的な安定性が低く、したがって燃料リッチ雰囲気で用いられている場合であっても、加速走行時や高速走行時等の排気が高温になる条件において長期間にわたって用いられると、卑金属粒子の粒成長が生じ、排気との接触面積が減少し、それによってNO浄化性能が低下する傾向がある。 However, base metals such as copper have a lower thermal stability than noble metals, and therefore, even when used in a fuel-rich atmosphere, the exhaust temperature during acceleration or high-speed driving becomes high. When used over a long period of time in conditions caused grain growth of the base metal particles, reduces the contact area with the exhaust, it is thereby the NO x purification performance tends to be lowered.

そこで、本発明は、卑金属担持NO浄化触媒を用いる排気浄化装置であって、卑金属粒子の粒成長に起因するNO浄化性能の低下を効率的に抑制できる排気浄化装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an exhaust purification device that uses a base metal-supported NO x purification catalyst, and that can efficiently suppress a reduction in NO x purification performance due to grain growth of base metal particles. And

上記課題を解決する本発明は下記のようなものである。
(1)排気流路に配置されており、かつ卑金属粒子が金属酸化物担体上に担持されてなる、卑金属担持NO浄化触媒、
上記NO浄化触媒の下流側で排気流路に配置されている、酸素センサー、及び
上記NO浄化触媒に流入する排気の空燃比を制御するための、空燃比制御部
を備えており、かつ
上記NO浄化触媒に流入する排気の空燃比を、上記空燃比制御部によって、燃料リッチと燃料リーンとの間で切り換え、そして上記NO浄化触媒から流出する排気の酸素濃度を上記酸素センサーで測定することによって、上記NO浄化触媒の酸素吸蔵量を測定し、上記酸素吸蔵量が、所定の値よりも大きい場合には、上記NO浄化触媒に流入する排気の空燃比を、上記空燃比制御部によって燃料リッチに制御して、上記排気中のNOを還元浄化し、かつ上記酸素吸蔵量が、所定の値以下である場合には、上記NO浄化触媒に流入する排気の空燃比を、上記空燃比制御部によって燃料リーンに制御して、上記NO浄化触媒の再生処理を行う、
排気浄化装置。
(2)上記酸素吸蔵量の測定を、1分以上の間隔を空けて行う、上記(1)に記載の排気浄化装置。
(3)上記卑金属が遷移金属である、上記(1)又は(2)に記載の排気浄化装置。
(4)上記卑金属が銅である、上記(3)に記載の排気浄化装置。
(5)上記金属酸化物担体が、アルミナ、ジルコニア、セリア、セリア−ジルコニア、シリカ、及びチタニアからなる群より選択される、上記(1)〜(4)のいずれか一項に記載の排気浄化装置。
(6)再生処理を行う際に、上記排気が500℃以上の温度を有するようにする、上記(1)〜(5)のいずれか一項に記載の排気浄化装置。
(7)再生処理を行う際に、上記排気が3mol%以上の酸素濃度を有するようにする、上記(1)〜(6)のいずれか一項に記載の排気浄化装置。
(8)上記排気浄化装置が、少なくとも2つの上記NO浄化触媒を有し、
上記少なくとも2つのNO浄化触媒が、上記排気流路において並列に配置されており、かつ
少なくとも1つの上記NO浄化触媒の再生処理を行っている間に、他の少なくとも1つの上記NO浄化触媒においてNOを還元浄化する、
上記(1)〜(7)のいずれか一項に記載の排気浄化装置。
The present invention for solving the above problems is as follows.
(1) a base metal-supported NO x purification catalyst, which is disposed in the exhaust passage and has base metal particles supported on a metal oxide support;
An oxygen sensor disposed in the exhaust passage downstream of the NO x purification catalyst, and an air-fuel ratio control unit for controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x purification catalyst, and The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x purification catalyst is switched between fuel rich and fuel lean by the air-fuel ratio control unit, and the oxygen concentration of the exhaust gas flowing out from the NO x purification catalyst is changed by the oxygen sensor. By measuring, the oxygen storage amount of the NO x purification catalyst is measured, and when the oxygen storage amount is larger than a predetermined value, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x purification catalyst is determined as the air-fuel ratio. by controlling the fuel-rich by-fuel ratio control unit, and reduce and purify NO x in the exhaust, and when the oxygen storage amount is below a predetermined value, an empty exhaust gas flowing into the the NO x purification catalyst Burning The ratio is controlled to be lean by the air-fuel ratio control unit, and the regeneration processing of the NO x purification catalyst is performed.
Exhaust purification device.
(2) The exhaust emission control device according to (1), wherein the oxygen storage amount is measured with an interval of 1 minute or more.
(3) The exhaust emission control device according to (1) or (2), wherein the base metal is a transition metal.
(4) The exhaust emission control device according to (3), wherein the base metal is copper.
(5) The exhaust gas purification according to any one of (1) to (4), wherein the metal oxide support is selected from the group consisting of alumina, zirconia, ceria, ceria-zirconia, silica, and titania. apparatus.
(6) The exhaust emission control device according to any one of (1) to (5), wherein the exhaust gas has a temperature of 500 ° C. or higher when the regeneration process is performed.
(7) The exhaust emission control device according to any one of (1) to (6), wherein the exhaust gas has an oxygen concentration of 3 mol% or more when performing the regeneration process.
(8) The exhaust purification device includes at least two NO x purification catalysts,
Said at least two of the NO x purification catalyst is disposed in parallel in the exhaust passage, and while performing the regeneration process of the at least one of said the NO x purification catalyst, at least one other of said the NO x purification NO x is reduced and purified in the catalyst,
The exhaust emission control device according to any one of (1) to (7) above.

本発明の排気浄化装置によれば、卑金属担持NO浄化触媒の酸素吸蔵量を、この触媒の劣化の程度の指標として用い、この酸素吸蔵量が所定の値以下になったときに、卑金属担持NO浄化触媒の再生処理を行うことによって、卑金属粒子の粒成長に起因するNO浄化性能の低下を効率的に抑制できる。 According to the exhaust purification system of the present invention, the oxygen storage amount of the base metal carrying the NO x purification catalyst, used as an indicator of the degree of deterioration of the catalyst, when the oxygen storage amount is equal to or less than a predetermined value, a base metal bearing By performing the regeneration treatment of the NO x purification catalyst, it is possible to efficiently suppress the decrease in the NO x purification performance due to the growth of the base metal particles.

図1は、卑金属担持NO浄化触媒における卑金属粒子の粒成長及び再分散を模式的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing grain growth and redispersion of base metal particles in a base metal-supported NO x purification catalyst. 図2は、本発明の排気浄化装置の第1の実施態様を模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing a first embodiment of the exhaust emission control device of the present invention. 図3は、本発明の排気浄化装置の第2の実施態様を模式的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing a second embodiment of the exhaust emission control device of the present invention. 図4は、本発明の排気浄化装置の第2の実施態様における操作のフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart of the operation in the second embodiment of the exhaust emission control device of the present invention. 図5は、銅担持アルミナ触媒(Cu/Al触媒)の透過型電子顕微鏡(TEM)写真である。FIG. 5 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of a copper-supported alumina catalyst (Cu / Al 2 O 3 catalyst). 図6は、300℃〜600℃の各温度で再生処理を行った銅担持アルミナ触媒(Cu/Al触媒)によるNO浄化率を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the NO x purification rate of the copper-supported alumina catalyst (Cu / Al 2 O 3 catalyst) that was regenerated at temperatures of 300 ° C. to 600 ° C. 図7は、銅担持アルミナ触媒(Cu/Al触媒)の酸素吸蔵量とNO浄化率との関係を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the oxygen storage amount of the copper-supported alumina catalyst (Cu / Al 2 O 3 catalyst) and the NO x purification rate.

本発明の排気浄化装置は、排気流路に配置されており、かつ卑金属粒子が金属酸化物担体上に担持されてなる卑金属担持NO浄化触媒と、NO浄化触媒の下流側で排気流路に配置されている酸素(O)センサーと、NO浄化触媒に流入する排気の空燃比(A/F)を制御するための空燃比制御部とを備えている。ここで、この排気浄化装置では、NO浄化触媒に流入する排気の空燃比を、空燃比制御部によって、燃料リッチと燃料リーンとの間で切り換え、そしてNO浄化触媒から流出する排気の酸素濃度を酸素センサーで測定することによって、NO浄化触媒の酸素吸蔵量を測定し、酸素吸蔵量が、所定の値よりも大きい場合には、NO浄化触媒に流入する排気の空燃比を、空燃比制御部によって燃料リッチに制御して、排気中のNOを還元浄化し、かつ酸素吸蔵量が、所定の値以下である場合には、NO浄化触媒に流入する排気の空燃比を、空燃比制御部によって燃料リーンに制御して、NO浄化触媒の再生処理を行う。 Exhaust purification system of the present invention is disposed in the exhaust passage, and a base metal bearing the NO x purification catalyst base metal particles are carried on a metal oxide support, the exhaust passage downstream of the NO x purification catalyst and oxygen (O 2) sensor disposed in, and a air-fuel ratio control unit for controlling the air-fuel ratio (a / F) of the exhaust gas flowing into the the NO x purification catalyst. Here, in this exhaust purification device, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x purification catalyst is switched between the fuel rich and the fuel lean by the air-fuel ratio control unit, and the oxygen of the exhaust gas flowing out from the NO x purification catalyst By measuring the concentration with an oxygen sensor, the oxygen storage amount of the NO x purification catalyst is measured. When the oxygen storage amount is larger than a predetermined value, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x purification catalyst is When the air-fuel ratio is controlled to be rich by the air-fuel ratio control unit to reduce and purify NO x in the exhaust gas and the oxygen storage amount is not more than a predetermined value, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x purification catalyst is reduced. Then, the regeneration of the NO x purification catalyst is performed under the control of the fuel lean by the air-fuel ratio control unit.

なお、本発明に関して、排気が「理論空燃比」であることは、排気組成が、理論空燃比(「ストイキ」ともいう)の混合気の燃焼によって得られる排気組成に対応していることを意味している。また、排気が「燃料リッチ」であることは、排気組成が、理論空燃比よりも小さい空燃比の混合気の燃焼によって得られる排気組成に対応していることを意味している。また更に、排気が「燃料リーン」であることは、排気組成が、理論空燃比よりも大きい空燃比の混合気の燃焼によって得られる排気組成に対応していることを意味している。なお、燃料がガソリンである場合、理論空燃比(A/F)は14.6であり、燃料リッチ空燃比は例えば、14.5以下、14.4以下、14.3以下であることが、NOの浄化に関して好ましく、また13.4以上、13.6以上、又は13.8以上であることが、燃費に関して好ましい。 In the present invention, the fact that the exhaust gas is “theoretical air-fuel ratio” means that the exhaust gas composition corresponds to the exhaust gas composition obtained by combustion of the air-fuel mixture having the stoichiometric air-fuel ratio (also referred to as “stoichiometric”). doing. Further, the fact that the exhaust is “fuel rich” means that the exhaust composition corresponds to the exhaust composition obtained by the combustion of the air-fuel mixture having an air-fuel ratio smaller than the stoichiometric air-fuel ratio. Still further, the fact that the exhaust is “fuel lean” means that the exhaust composition corresponds to an exhaust composition obtained by combustion of an air / fuel mixture having a larger air / fuel ratio than the stoichiometric air / fuel ratio. When the fuel is gasoline, the theoretical air fuel ratio (A / F) is 14.6, and the fuel rich air fuel ratio is, for example, 14.5 or less, 14.4 or less, 14.3 or less, NO x purification is preferable, and 13.4 or higher, 13.6 or higher, or 13.8 or higher is preferable for fuel efficiency.

(酸素吸蔵量)
本発明の排気浄化装置では、卑金属担持NO浄化触媒の酸素吸蔵量を、この触媒の劣化の程度の指標として用いている。すなわち、本発明の排気浄化装置では、卑金属担持NO浄化触媒の酸素吸蔵量が、所定の値以下である場合に、卑金属担持NO浄化触媒のNO浄化性能が劣化していると判断して、再生処理を行っている。したがって、本発明の排気浄化装置によれば、一般的に用いられており、かつ高い信頼性が実証されている酸素センサーを用いて、卑金属担持NO浄化触媒の劣化の程度を判断することができる。
(Oxygen storage amount)
In the exhaust purification apparatus of the present invention, the oxygen storage amount of the base metal-supported NO x purification catalyst is used as an indicator of the degree of deterioration of the catalyst. That is, in the exhaust purification system of the present invention, the oxygen storage amount of base metal carrying the NO x purification catalyst is equal to or less than a predetermined value, it is determined that the NO x purification performance of the base metal carrying the NO x purification catalyst is deteriorated The playback process is performed. Therefore, according to the exhaust gas purification apparatus of the present invention, it is possible to determine the degree of deterioration of the base metal-supported NO x purification catalyst using an oxygen sensor that is generally used and has proven high reliability. it can.

ここで、理論に限定されるものではないが、卑金属担持NO浄化触媒の酸素吸蔵量が、この触媒の劣化の程度に相関している理由としては、下記のような理由が考えられる。すなわち、卑金属担持NO浄化触媒に流入する排気の空燃比を、燃料リッチと燃料リーンとの間で切り替えると、卑金属粒子が微細な状態で担持されている卑金属担持NO浄化触媒では、微細な卑金属粒子が還元及び酸化され、この還元及び酸化が、触媒の酸素吸蔵作用として現れると考えられる。これに対して、卑金属粒子が焼結して粗大粒子になっている卑金属担持NO浄化触媒では、同様に空燃比を燃料リッチと燃料リーンとの間で切り替えた場合にも、卑金属粒子の還元及び酸化が起こりにくく、あるいは還元及び酸化される体積が減少しこれが、触媒の酸素吸蔵量の減少として現れると考えられる。 Here, although not limited to theory, the reason why the oxygen storage amount of the base metal-supported NO x purification catalyst correlates with the degree of deterioration of the catalyst may be as follows. That is, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the base metal-supported NO x purification catalyst is switched between fuel rich and fuel lean, the base metal-supported NO x purification catalyst in which base metal particles are supported in a fine state is fine. It is considered that the base metal particles are reduced and oxidized, and this reduction and oxidation appear as an oxygen storage function of the catalyst. In contrast, in the base metal-supported NO x purification catalyst in which the base metal particles are sintered and become coarse particles, the reduction of the base metal particles is similarly performed when the air-fuel ratio is switched between fuel rich and fuel lean. It is considered that oxidation is difficult to occur, or the volume to be reduced and oxidized is reduced, which appears as a decrease in the oxygen storage amount of the catalyst.

なお、再生処理を行うか否かの基準としての酸素吸蔵量の「所定の値」は、例えば500℃の排気温度及び14.0の空燃比において、80%以下、90%以下、又は95%以下のNO浄化率に相当する酸素吸蔵量として、設定することができる。また、本願発明の排気浄化装置において、卑金属担持NO浄化触媒の酸素吸蔵量の測定及びそれによる劣化の評価は、周期的に行うこと、例えば1分以上、3分以上、又は5分以上の間隔を空けて行うことができる。また、この間隔は例えば、24時間以下、10時間以下、5時間以下、1時間以下、又は30分以下にすることができる。 The “predetermined value” of the oxygen storage amount as a criterion for determining whether or not to perform the regeneration process is, for example, 80% or less, 90% or less, or 95% at an exhaust temperature of 500 ° C. and an air-fuel ratio of 14.0. The oxygen storage amount corresponding to the following NO x purification rate can be set. Further, in the exhaust purification apparatus of the present invention, the measurement and evaluation of the degradation due to its oxygen storage amount of the base metal carrying the NO x purification catalyst is performed periodically, for example, 1 minute or more, more than three minutes, or more than 5 minutes Can be done at intervals. Also, this interval can be, for example, 24 hours or less, 10 hours or less, 5 hours or less, 1 hour or less, or 30 minutes or less.

(再生処理)
本発明の排気浄化装置では、卑金属担持NO浄化触媒の酸素吸蔵量が、所定の値よりも大きい場合には、NO浄化触媒が劣化していないと判断し、このNO浄化触媒に流入する排気の空燃比を、空燃比制御部によって燃料リッチに制御して、排気中のNOを還元浄化する。また、本発明の排気浄化装置では、卑金属担持NO浄化触媒の酸素吸蔵量が、所定の値以下である場合には、NO浄化触媒が劣化していると判断し、このNO浄化触媒に流入する排気の空燃比を、空燃比制御部によって燃料リーンに制御して、このNO浄化触媒の再生処理を行う。
(Reproduction processing)
In the exhaust purifying apparatus of the present invention, the oxygen storage amount of base metal carrying the NO x purification catalyst is larger than the predetermined value, it is determined that the NO x purification catalyst is not deteriorated, flows into the the NO x purification catalyst The air-fuel ratio of the exhaust gas to be exhausted is controlled to be rich in fuel by the air-fuel ratio control unit to reduce and purify NO x in the exhaust gas. Further, in the exhaust purification device of the present invention, when the oxygen storage amount of the base metal-supported NO x purification catalyst is equal to or less than a predetermined value, it is determined that the NO x purification catalyst has deteriorated, and this NO x purification catalyst The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust gas is controlled to be lean by the air-fuel ratio control unit, and the regeneration process of the NO x purification catalyst is performed.

本発明の装置において、卑金属担持NO浄化触媒の卑金属粒子の粒成長、及びこのように粒成長した卑金属粒子を有する卑金属担持NO浄化触媒の再生は、図1の模式図で示すようにして起こると考えられる。 In the apparatus of the present invention, grain growth of the base metal particles of base metal carrying the NO x purification catalyst, and regeneration of the base metal carrying the NO x purification catalyst having thus the grain growth and base metal particles, as shown by the schematic diagram of FIG. 1 It is thought to happen.

すなわち、図1に示すように、微細卑金属粒子1を担体2に担持してなる卑金属担持NO浄化触媒6を、燃料リッチ雰囲気においてNOの還元浄化のために用いていると、担体2上の微細卑金属粒子1が粒成長し、それによって粗大卑金属粒子3を有する卑金属担持NO浄化触媒7となり、それによってNO浄化率が低下する。しかしながら、このような粗大卑金属粒子3は、燃料リーン雰囲気に露出させると、酸化して再分散し、再び燃料リッチ雰囲気に露出させたときに微細な微細卑金属粒子1になり、それによってNO浄化触媒が再生される。このように再生されたNO浄化触媒6は、燃料リッチ雰囲気においてNOの還元浄化のために再び好ましく用いることができる。 That is, as shown in FIG. 1, when a base metal-supported NO x purification catalyst 6 in which fine base metal particles 1 are supported on a carrier 2 is used for reduction purification of NO x in a fuel-rich atmosphere, The fine base metal particles 1 grow and thereby become a base metal-supported NO x purification catalyst 7 having coarse base metal particles 3, thereby reducing the NO x purification rate. However, such coarse base metal particles 3, when exposed to the fuel-lean atmosphere is oxidized and redispersed, become fine fine base metal particles 1 when exposed again fuel-rich atmosphere, whereby the NO x purification The catalyst is regenerated. The regenerated NO x purification catalyst 6 can be preferably used again for NO x reduction purification in a fuel-rich atmosphere.

なお、この再生処理は、所定の温度、例えば約500℃以上、約600℃以上、又は約700℃以上の温度において行うことが、再生処理を促進するために好ましいことがある。また、この再生処理は例えば、900℃以下、又は800℃以下の温度で行うことができる。このような再生処理時の温度を達成するためには、内燃機関等の運転条件を調節して、排気の温度を高めること、電気ヒータのような加熱部によってNO浄化触媒を加熱すること等ができる。 In order to accelerate the regeneration process, it may be preferable to perform the regeneration process at a predetermined temperature, for example, a temperature of about 500 ° C. or higher, about 600 ° C. or higher, or about 700 ° C. or higher. Moreover, this regeneration process can be performed at a temperature of 900 ° C. or lower or 800 ° C. or lower, for example. To achieve the temperature of such regeneration processing time is to adjust the operating conditions of the internal combustion engine or the like, to increase the temperature of the exhaust, that like to heat the the NO x purification catalyst by the heating unit such as an electric heater Can do.

また、この再生処理は、NO浄化触媒を少なくとも部分的に再生することができる任意の時間にわたって行うことができ、例えば1秒以上、3秒以上、5秒以上、10秒以上、1分以上であって、60分以下、30分以下、10分以下、又は5分以下の時間にわたって実施することができる。 Further, this regeneration treatment can be performed for any time during which the NO x purification catalyst can be at least partially regenerated, for example, 1 second or more, 3 seconds or more, 5 seconds or more, 10 seconds or more, 1 minute or more. And can be carried out over a period of 60 minutes or less, 30 minutes or less, 10 minutes or less, or 5 minutes or less.

また更に、この再生処理は、排気の酸素濃度が3mol%以上、5mol%以上、10mol%以上になるようにして、行うことができる。また、再生処理の際の酸素濃度は、例えば50mol%以下、30%以下、又は25%以下であってよい。このような酸素濃度は、空燃比制御部による制御によって達成できる。具体的には例えば、このような酸素濃度は、空燃比制御部によって、内燃機関等の燃焼装置に供給される酸素及び/又は燃料の量を調節して達成できる。   Furthermore, this regeneration treatment can be performed so that the oxygen concentration in the exhaust gas is 3 mol% or more, 5 mol% or more, and 10 mol% or more. The oxygen concentration during the regeneration process may be, for example, 50 mol% or less, 30% or less, or 25% or less. Such oxygen concentration can be achieved by control by the air-fuel ratio control unit. Specifically, for example, such an oxygen concentration can be achieved by adjusting the amount of oxygen and / or fuel supplied to a combustion apparatus such as an internal combustion engine by an air-fuel ratio control unit.

(用途)
本発明の排気浄化装置は、内燃機関のような燃焼装置からの排気中におけるNOの還元浄化のために用いることができる。このような内燃機関としては特に、自動車用エンジン、例えば自動車用ガソリン及びディーゼルエンジンを挙げることができる。
(Use)
Exhaust purification system of the present invention can be used for the reduction and purification of the NO x in the exhaust from the combustion device such as an internal combustion engine. Such internal combustion engines can in particular include automotive engines, such as automotive gasoline and diesel engines.

(卑金属担持NO浄化触媒)
本発明に関して、卑金属担持NO浄化触媒は、卑金属粒子が金属酸化物担体に担持されているNO浄化触媒である。
(Base metal-supported NO x purification catalyst)
The context of the present invention, a base metal bearing the NO x purification catalyst is the NO x purification catalyst base metal particles are supported on a metal oxide support.

ここで、卑金属としては、遷移金属、特にチタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、及び銀、より特に銅を用いることができる。また、担体としては、金属酸化物担体として一般に用いられる任意の金属酸化物、例えばアルミナ(Al)、ジルコニア(ZrO)、セリア(CeO)、セリア−ジルコニア(CeO−ZrO)、シリカ(SiO)、チタニア(TiO)を用いることができる。 Here, as the base metal, transition metals, particularly titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, and silver, and more particularly copper can be used. The support may be any metal oxide generally used as a metal oxide support, such as alumina (Al 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ), ceria (CeO 2 ), ceria-zirconia (CeO 2 —ZrO 2). ), Silica (SiO 2 ), and titania (TiO 2 ).

(酸素センサー)
本発明に関して、酸素センサーは、排気中の酸素濃度を測定可能な任意のセンサーであってよい。このような酸素センサーとしては、自動車からの排気中の酸素濃度を測定するために用いられている酸素センサー、特にジルコニアを酸素イオン伝導体として用いる酸素センサーを挙げることができる。
(Oxygen sensor)
In the context of the present invention, the oxygen sensor may be any sensor capable of measuring the oxygen concentration in the exhaust. Examples of such an oxygen sensor include an oxygen sensor used for measuring the oxygen concentration in exhaust from an automobile, particularly an oxygen sensor using zirconia as an oxygen ion conductor.

(空燃比制御部)
本発明に関して、空燃比制御部は、電子制御ユニット(ECU)、例えば内燃機関に供給される混合気の空燃比を調節することによって排気の空燃比を調節する電子制御ユニットであってよい。ここで、このような混合気の空燃比の調節は、燃料噴射弁から噴射される燃料の量を調節すること、混合気に含有される空気の量を調節すること等によって達成できる。
(Air-fuel ratio control unit)
With respect to the present invention, the air-fuel ratio control unit may be an electronic control unit (ECU), for example, an electronic control unit that adjusts the air-fuel ratio of the exhaust gas by adjusting the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine. Here, such adjustment of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture can be achieved by adjusting the amount of fuel injected from the fuel injection valve, adjusting the amount of air contained in the air-fuel mixture, and the like.

(実施態様)
以下、図面を参照して、本発明の排気浄化装置の好ましい実施態様についてより詳しく説明するが、以下の説明は、本発明の好ましい実施態様の単なる例示を意図するものであって、本発明をこのような特定の実施態様に限定することを意図するものではない。
(Embodiment)
The preferred embodiments of the exhaust emission control device of the present invention will be described in more detail below with reference to the drawings. However, the following description is merely intended to illustrate preferred embodiments of the present invention, and It is not intended to be limited to such specific embodiments.

(第1の実施態様)
図2は、内燃機関からの排気の浄化に関する本発明の排気浄化装置の第1の実施態様を模式的に示した図である。
(First embodiment)
FIG. 2 is a diagram schematically showing a first embodiment of the exhaust gas purification apparatus of the present invention relating to purification of exhaust gas from an internal combustion engine.

図2において、内燃機関10の排気側は、排気流路11を介して卑金属担持NO浄化触媒12に連結され、さらにこのNO浄化触媒12の出口部は、排気流路13に連結されている。なお、矢印10in及び10outはそれぞれ、内燃機関10に供給される混合気及び内燃機関10から出る排気の流れ方向を示している。 2, the exhaust side of the internal combustion engine 10 is coupled to the base metal carrying the NO x purification catalyst 12 through the exhaust passage 11, further outlet of the the NO x purification catalyst 12 is connected to an exhaust passage 13 Yes. Note that arrows 10 in and 10 out indicate the flow direction of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine 10 and the exhaust gas exiting from the internal combustion engine 10, respectively.

この実施態様では、NO浄化触媒12から流出する排気中の酸素濃度を検出するための酸素(O)センサー14が、排気流路13に取り付けられている。また、排気の空燃比は、空燃比制御部としての電子制御ユニット(ECU)15により制御されている。 In this embodiment, an oxygen (O 2 ) sensor 14 for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas flowing out from the NO x purification catalyst 12 is attached to the exhaust flow path 13. Further, the air-fuel ratio of the exhaust is controlled by an electronic control unit (ECU) 15 as an air-fuel ratio control unit.

(第1の実施態様−操作)
この実施態様では、卑金属担持NO浄化触媒12の酸素吸蔵量を、酸素センサー14によって測定する。このように測定された酸素吸蔵量が、所定の値よりも大きい場合には、NO浄化触媒が劣化していないと判断して、電子制御ユニット15によって排気の空燃比を燃料リッチに制御して、NO浄化触媒12によって排気中のNOを還元浄化する。また、このように測定された酸素吸蔵量が、所定の値以下である場合には、NO浄化触媒12が劣化していると判断して、電子制御ユニット15によって排気の空燃比を燃料リーンに制御して、NO浄化触媒12の再生処理を行う。
(First embodiment-operation)
In this embodiment, the oxygen storage amount of the base metal-supported NO x purification catalyst 12 is measured by the oxygen sensor 14. When the oxygen storage amount measured in this way is larger than a predetermined value, it is determined that the NO x purification catalyst has not deteriorated, and the electronic control unit 15 controls the air-fuel ratio of the exhaust to be rich in fuel. Te, reduces and purifies NO x in the exhaust by the NO x purification catalyst 12. Further, when the oxygen storage amount measured in this way is equal to or less than a predetermined value, it is determined that the NO x purification catalyst 12 has deteriorated, and the electronic control unit 15 sets the air-fuel ratio of the exhaust to the fuel lean. And the regeneration process of the NO x purification catalyst 12 is performed.

(第2の実施態様)
図3は、内燃機関からの排気の浄化に関する本発明の排気浄化装置の第2の実施態様を模式的に示した図である。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a view schematically showing a second embodiment of the exhaust emission control device of the present invention relating to the purification of exhaust gas from the internal combustion engine.

図3において、内燃機関20は、第1〜第4気筒21〜24を有しており、これら各気筒21〜24にはそれぞれ、燃料噴射弁21a〜24aが設けられている。第1及び第4気筒21及び24は、排気流路25を介して、第1の卑金属担持NO浄化触媒27に連結されており、また第2及び第3気筒22及び23は、排気流路26を介して、第2の卑金属担持NO浄化触媒28に連結されている。また、第1及び第2のNO浄化触媒27及び28の出口部はそれぞれ、排気流路29及び30に連結され、これらの排気流路29及び30は、さらに下流側において共通の1つの排気流路31に合流している。なお、矢印20in及び20outはそれぞれ、内燃機関20に供給される混合気及び内燃機関20から出る排気の流れ方向を示している。 3, the internal combustion engine 20 has first to fourth cylinders 21 to 24, and fuel injection valves 21a to 24a are provided in the cylinders 21 to 24, respectively. The first and fourth cylinders 21 and 24, through the exhaust passage 25, the first base metal supported NO x in purification catalyst 27 are connected, also the second and third cylinders 22 and 23, the exhaust passage 26 is connected to the second base metal-supported NO x purification catalyst 28. Further, the outlet portions of the first and second NO x purification catalysts 27 and 28 are respectively connected to the exhaust passages 29 and 30, and these exhaust passages 29 and 30 are further connected to a single exhaust on the downstream side. It merges with the flow path 31. Note that arrows 20 in and 20 out indicate the flow direction of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine 20 and the exhaust gas exiting from the internal combustion engine 20, respectively.

この実施態様では、第1及び第2のNO浄化触媒27及び28から流出する排気中の酸素濃度を検出するための酸素センサー32及び33が、排気流路29及び30にそれぞれ取り付けられている。 In this embodiment, oxygen sensors 32 and 33 for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas flowing out from the first and second NO x purification catalysts 27 and 28 are attached to the exhaust passages 29 and 30, respectively. .

(第2の実施態様−操作)
図4は、本発明の排気浄化装置の第2の実施態様についての、操作のフローチャートである。
(Second Embodiment-Operation)
FIG. 4 is a flowchart of the operation of the second embodiment of the exhaust emission control device of the present invention.

図4で示されているように、まず初めにステップ101では、酸素センサー32によって、第1の卑金属担持NO浄化触媒27の酸素吸蔵量Cを測定する。その後、ステップ201において、第1のNO浄化触媒27の測定された酸素吸蔵量Cが、所定の値C以下であるか否かを判定し、測定された値Cが、所定の値C以下である(C≦C)場合、すなわち第1のNO浄化触媒27が、劣化していると判断される場合には、ステップ301に進む。 As shown in FIG. 4, first, in step 101, the oxygen storage amount C 1 of the first base metal-supported NO x purification catalyst 27 is measured by the oxygen sensor 32. Thereafter, in step 201, the measured oxygen storage amount C 1 in the first of the NO x purification catalyst 27, it is determined whether less than a predetermined value C p, the measured value C 1, predetermined If it is equal to or less than the value C p (C 1 ≦ C p ), that is, if it is determined that the first NO x purification catalyst 27 has deteriorated, the routine proceeds to step 301.

一方で、ステップ201において、第1のNO浄化触媒27の測定された酸素吸蔵量Cが、所定の値Cよりも大きい(C>C)場合、すなわち第1のNO浄化触媒27が充分な触媒活性を有すると判断される場合には、ステップ102に進んで、第2の卑金属担持NO浄化触媒28についての操作を開始する。 On the other hand, when the measured oxygen storage amount C 1 of the first NO x purification catalyst 27 is larger than the predetermined value C p in step 201 (C 1 > C p ), that is, the first NO x purification. If it is determined that the catalyst 27 has sufficient catalytic activity, the routine proceeds to step 102 where the operation for the second base metal-supported NO x purification catalyst 28 is started.

次に、ステップ301では、第1及び第4気筒21及び24の燃料噴射弁21a及び24aを閉じること、これらの燃料噴射弁21a及び24aから噴出される燃料の量を減らすこと等によって、第1のNO浄化触媒27に流入する排気の空燃比を、燃料リーンに制御して、再生処理を開始する。その後、ステップ401では、再生処理が完了したか否かを判定し、再生処理が完了した場合にはステップ501に進む。なお、再生処理完了の判定については、例えば、この再生処理を開始した時点からの経過時間をタイマーによって計測し、このタイマーによって計測される経過時間が所定の時間を超えた時に再生処理が完了したと判断することができる。 Next, in step 301, the first and fourth cylinders 21 and 24 are closed by closing the fuel injection valves 21a and 24a, reducing the amount of fuel injected from these fuel injection valves 21a and 24a, etc. the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x purification catalyst 27, by controlling the fuel-lean, starts reproduction processing. Thereafter, in step 401, it is determined whether or not the reproduction process is completed. If the reproduction process is completed, the process proceeds to step 501. Regarding the determination of the completion of the reproduction process, for example, the elapsed time from the start of the reproduction process is measured by a timer, and the reproduction process is completed when the elapsed time measured by the timer exceeds a predetermined time. It can be judged.

そして、再生処理が完了した後、ステップ501において燃料噴射弁21a及び24aを開くこと、これらの燃料噴射弁21a及び24aから噴出される燃料の量を増やすこと等によって、第1のNO浄化触媒27に流入する排気の空燃比を、燃料リッチに制御して、再生処理を修了する。 After the regeneration process is completed, the first NO x purification catalyst is opened by opening the fuel injection valves 21a and 24a in step 501 and increasing the amount of fuel injected from these fuel injection valves 21a and 24a. The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the engine 27 is controlled to be rich in fuel, and the regeneration process is completed.

一方、先に記載したとおり、ステップ201において第1のNO浄化触媒27が充分な触媒活性を示していると判断した場合には、ステップ102に進んで第2のNO浄化触媒28についての操作を、第1のNO浄化触媒27の場合と同様にして行う。 On the other hand, as described above, when it is determined in step 201 that the first NO x purification catalyst 27 exhibits sufficient catalytic activity, the process proceeds to step 102 and the second NO x purification catalyst 28 is inspected. The operation is performed in the same manner as in the case of the first NO x purification catalyst 27.

上記のとおり、この実施態様によれば、常時、第1及び第2のNO浄化触媒27及び28の両方において排気中のNOを還元浄化することができる。そして、第1及び第2のNO浄化触媒27及び28のうちいずれか一方のNO浄化触媒が所定の程度まで劣化した場合には、このNO浄化触媒に流入する排気の雰囲気のみを燃料リーン雰囲気に切り換えてこのNO浄化触媒の再生処理を実施しつつ、もう一方のNO浄化触媒において排気中のNOを還元浄化することができる。 As described above, according to this embodiment, it is possible to reduce and purify NO x in the exhaust gas at both the first and second NO x purification catalysts 27 and 28 at all times. When either one of the NO x purification catalyst of the first and second of the NO x purification catalyst 27 and 28 is deteriorated to a predetermined degree, the fuel only atmosphere of the exhaust gas flowing into the the NO x purification catalyst while switching to a lean atmosphere performed regeneration process of the NO x purification catalyst, it is possible to reduce and purify NO x in the exhaust at the other of the NO x purification catalyst.

〈実施例1〉
この実施例では、燃料リッチ及び燃料リーン雰囲気における熱処理が、銅担持アルミナ触媒の銅粒子の粒子径に与える影響について評価した。
<Example 1>
In this example, the effect of heat treatment in a fuel-rich and fuel-lean atmosphere on the particle size of the copper particles of the copper-supported alumina catalyst was evaluated.

含浸法によって5質量%の銅(Cu)をアルミナ(Al)担体に担持し、120℃で乾燥し、そして600℃で5時間にわたって焼成して、銅担持アルミナ触媒(Cu/Al触媒)を得た。 5 mass% copper (Cu) was supported on an alumina (Al 2 O 3 ) support by an impregnation method, dried at 120 ° C., and calcined at 600 ° C. for 5 hours to obtain a copper-supported alumina catalyst (Cu / Al 2 O 3 catalyst) was obtained.

この銅担持アルミナ触媒を、1mol%の水素(H)及び残部の窒素(N)を含有する雰囲気、すなわち燃料リッチ雰囲気において、700℃で10分間にわたって加熱処理した。このようにして加熱処理した銅担持アルミナ触媒の透過型電子顕微鏡(TEM)写真を図5(a)に示す。図5(a)では、数nm程度の粒子径を有する銅粒子が観察された。 This copper-supported alumina catalyst was heat-treated at 700 ° C. for 10 minutes in an atmosphere containing 1 mol% of hydrogen (H 2 ) and the balance of nitrogen (N 2 ), that is, a fuel-rich atmosphere. A transmission electron microscope (TEM) photograph of the copper-supported alumina catalyst thus heat-treated is shown in FIG. In FIG. 5A, copper particles having a particle size of about several nm were observed.

また、このようにして燃料リッチ雰囲気で加熱処理した銅担持アルミナ触媒を、空気雰囲気、すなわち燃料リーン雰囲気において、500℃で10分間にわたって加熱処理した。このようにして加熱処理した銅担持アルミナ触媒の透過型電子顕微鏡(TEM)写真を図5(b)に示す。図5(b)では、図5(a)において確認されていた銅粒子が消失していることが観察された。これは、燃料リーン雰囲気での加熱処理によって、銅粒子が原子レベルの非常に微細な粒子に分散化していることを示している。   The copper-supported alumina catalyst thus heat-treated in the fuel-rich atmosphere was heat-treated at 500 ° C. for 10 minutes in an air atmosphere, that is, a fuel-lean atmosphere. A transmission electron microscope (TEM) photograph of the copper-supported alumina catalyst thus heat-treated is shown in FIG. In FIG.5 (b), it was observed that the copper particle confirmed in Fig.5 (a) has lose | disappeared. This indicates that the copper particles are dispersed into very fine particles at the atomic level by heat treatment in a fuel-lean atmosphere.

また、このようにして空気中で加熱した銅担持アルミナ触媒を、1mol%の水素及び残部の窒素を含有する雰囲気、すなわち燃料リッチ雰囲気において、700℃でそれぞれ10分間及び50時間にわたって加熱処理した。このようにして加熱処理した銅担持アルミナ触媒の透過型電子顕微鏡(TEM)写真をそれぞれ図5(c)及び(d)に示す。図5(c)では、図5(a)の場合と同様に、数nm程度の粒子径を有する銅粒子が観察された。また、図5(d)(反転像で示したTEM写真)では、から明らかなように、数十nm、特には約50nmを超える大きな銅粒子(図5(d)中の白い塊)が多数観察された。   Further, the copper-supported alumina catalyst heated in the air in this way was heat-treated at 700 ° C. for 10 minutes and 50 hours, respectively, in an atmosphere containing 1 mol% hydrogen and the balance nitrogen, that is, a fuel-rich atmosphere. Transmission electron microscope (TEM) photographs of the copper-supported alumina catalyst thus heat-treated are shown in FIGS. 5 (c) and 5 (d), respectively. In FIG.5 (c), the copper particle which has a particle diameter of about several nanometer was observed similarly to the case of Fig.5 (a). Further, in FIG. 5 (d) (TEM photograph shown as an inverted image), as is clear from the above, there are many large copper particles (white lumps in FIG. 5 (d)) exceeding several tens of nm, particularly about 50 nm. Observed.

〈実施例2〉
この実施例では、燃料リーン雰囲気における再生処理条件が、銅担持アルミナ触媒の銅粒子の粒子径に与える影響について評価した。
<Example 2>
In this example, the effect of regeneration treatment conditions in a fuel-lean atmosphere on the particle size of copper particles of a copper-supported alumina catalyst was evaluated.

実施例1と同様に、銅担持アルミナ触媒(Cu/Al触媒)を得た。また、評価のために、この銅担持アルミナ触媒をペレット状に成形した。 In the same manner as in Example 1, a copper-supported alumina catalyst (Cu / Al 2 O 3 catalyst) was obtained. Moreover, this copper carrying | support alumina catalyst was shape | molded in the pellet form for evaluation.

このようにして得たペレット状の銅担持アルミナ触媒を、1mol%の水素(H)及び残部の窒素(N)を含有する雰囲気、すなわち燃料リッチ雰囲気において、700℃で30分間にわたって加熱処理して、劣化させた。その後、このようにして劣化させた銅担持アルミナ触媒を、空気雰囲気、すなわち燃料リーン雰囲気において、300℃、400℃、500℃、及び600℃で10分間にわたって加熱処理して、再生した。 The pellet-shaped copper-supported alumina catalyst thus obtained was heat-treated at 700 ° C. for 30 minutes in an atmosphere containing 1 mol% of hydrogen (H 2 ) and the balance of nitrogen (N 2 ), that is, a fuel-rich atmosphere. And deteriorated. Thereafter, the copper-supported alumina catalyst thus deteriorated was regenerated by heat treatment at 300 ° C., 400 ° C., 500 ° C., and 600 ° C. for 10 minutes in an air atmosphere, that is, a fuel lean atmosphere.

このように燃料リーン雰囲気において劣化させた銅担持アルミナ触媒、及び燃料リーン雰囲気において再生した銅担持アルミナ触媒について、NO浄化率を評価した。具体的には、このNO浄化率の評価は、このように加熱処理した銅担持アルミナ触媒3.0gに、下記の表1に示す組成の評価用モデルガスを、500℃の温度及び15L/分の流量で流通させ、定常状態に達した際のNO浄化率を測定した。なお、下記の表1に示す評価用モデルガスは、空燃比(A/F)が約14.0の排気に相当するよう調製したものである。 Thus fuel-lean atmosphere copper supported alumina catalyst was deteriorated in, and the copper on alumina catalyst was regenerated in fuel-lean atmosphere to evaluate the NO x purification rate. Specifically, the evaluation of the NO x purification rate was carried out by applying a model gas for evaluation having the composition shown in Table 1 below to a temperature of 500 ° C. and 15 L / 15 to 3.0 g of the copper-supported alumina catalyst thus heat-treated. was circulated at a flow rate were measured the NO x purification rate when steady state was reached. Note that the model gas for evaluation shown in Table 1 below is prepared so as to correspond to an exhaust having an air-fuel ratio (A / F) of about 14.0.

NO浄化率の評価結果を図6に示す。図6の結果から明らかなように、燃料リーン雰囲気において500℃以上の温度で再生処理を行うことで、約1〜5分程度、特には約3〜5分程度で、銅担持アルミナ触媒を有意に再生することができた。 The evaluation result of the NO x purification rate is shown in FIG. As is apparent from the results of FIG. 6, the regeneration treatment at a temperature of 500 ° C. or higher in a fuel lean atmosphere makes the copper-supported alumina catalyst significant in about 1 to 5 minutes, particularly about 3 to 5 minutes. Was able to play.

〈実施例3〉
この実施例では、銅担持アルミナ触媒を使用する雰囲気が、銅担持アルミナ触媒によるNO浄化性能に与える影響について評価した。
<Example 3>
In this embodiment, an atmosphere of using copper on alumina catalyst was evaluated for impact on the NO x purification performance of copper on alumina catalysts.

実施例1と同様に、銅担持アルミナ触媒(Cu/Al触媒)を得た。また、評価のために、この銅担持アルミナ触媒をペレット状に成形した。 In the same manner as in Example 1, a copper-supported alumina catalyst (Cu / Al 2 O 3 catalyst) was obtained. Moreover, this copper carrying | support alumina catalyst was shape | molded in the pellet form for evaluation.

このようにして得たペレット状の銅担持アルミナ触媒に、内燃機関からの排気を600℃及び500℃で供給して、NO浄化率を評価した。この評価の結果を、下記の表2に示す。 Exhaust gas from the internal combustion engine was supplied at 600 ° C. and 500 ° C. to the pellet-like copper-carrying alumina catalyst thus obtained, and the NO x purification rate was evaluated. The results of this evaluation are shown in Table 2 below.

この表2で示されているように、触媒金属として使用される銅を用いる場合、排気の空燃比を、リッチ雰囲気にすることによって、NO浄化を促進することができる。 As shown in Table 2, when using the copper used as the catalyst metal, the air-fuel ratio of the exhaust gas, by the rich atmosphere, it is possible to promote the NO x purification.

〈実施例4〉
この実施例では、NO浄化触媒の酸素吸蔵量とNO浄化性能との相関について検討した。
<Example 4>
In this example, the correlation between the oxygen storage amount of the NO x purification catalyst and the NO x purification performance was examined.

実施例1と同様に、銅担持アルミナ触媒(Cu/Al触媒)を得た。また、評価のために、この銅担持アルミナ触媒を、1.3リットルのハニカム基材(直径103mm、長さ155mm、400セル、4mil)にコートした。銅担持アルミナ触媒のコート重量は150g/基材−リットルであり、したがって銅重量は7.5g/基材−リットルであった。 In the same manner as in Example 1, a copper-supported alumina catalyst (Cu / Al 2 O 3 catalyst) was obtained. For evaluation, the copper-supported alumina catalyst was coated on a 1.3 liter honeycomb substrate (diameter 103 mm, length 155 mm, 400 cells, 4 mil). The coat weight of the copper supported alumina catalyst was 150 g / substrate-liter, so the copper weight was 7.5 g / substrate-liter.

このようにして得た銅担持アルミナ触媒に対して、内燃機関からの排気を500℃で供給して、銅担持アルミナ触媒によるNO浄化率を評価した。また、内燃機関において、間欠的に5秒間の燃料カットを行うことによって排気を燃料リーン雰囲気にし、それによって銅担持アルミナ触媒の再生処理を行った。 The exhaust gas from the internal combustion engine was supplied at 500 ° C. to the copper-supported alumina catalyst thus obtained, and the NO x purification rate by the copper-supported alumina catalyst was evaluated. Further, in the internal combustion engine, the fuel was cut intermittently for 5 seconds to make the exhaust gas into a fuel lean atmosphere, thereby regenerating the copper-carrying alumina catalyst.

NO浄化率を評価を評価するのと併せて、銅担持アルミナ触媒の酸素吸蔵量を評価した。具体的には、銅担持アルミナ触媒に供給する排ガスの組成を、燃料リッチ雰囲気と燃料リーン雰囲気との間で切り替えて、入りガス及び出ガスの酸素濃度を評価し、そして入りガス及び出ガスの酸素濃度及びモデルガス流量から、銅担持アルミナ触媒の酸素吸蔵量を求めた。 The the NO x purification rate in conjunction with assessing the evaluation, an evaluation of the oxygen storage amount of the copper on alumina catalysts. Specifically, the composition of the exhaust gas supplied to the copper-supported alumina catalyst is switched between a fuel-rich atmosphere and a fuel-lean atmosphere, the oxygen concentration of the input gas and the output gas is evaluated, and From the oxygen concentration and the model gas flow rate, the oxygen storage amount of the copper-supported alumina catalyst was determined.

銅担持アルミナ触媒の酸素吸蔵量とNO浄化率との関係を、図7に示している。図7からは、NO浄化触媒の酸素吸蔵量とNO浄化性能とが相関しており、酸素吸蔵量の低下が、NO浄化率の低下に対応していることが理解される。 The relationship between the oxygen storage amount and the NO x purification rate of the copper on alumina catalyst, is shown in FIG. From FIG. 7, it is understood that the oxygen storage amount of the NO x purification catalyst correlates with the NO x purification performance, and that the decrease in the oxygen storage amount corresponds to the decrease in the NO x purification rate.

1 微細卑金属粒子
2 担体
3 粗大卑金属粒子
6 微細卑金属粒子を有する卑金属担持NO浄化触媒
7 粗大卑金属粒子を有する卑金属担持NO浄化触媒
10 内燃機関
11、13 排気流路
12 卑金属担持NO浄化触媒
14 酸素センサー
15 空燃比制御部としての電子制御ユニット
Base metal carrying the NO x purification catalyst 10 an internal combustion engine 11, 13 exhaust passage 12 base metal carrying the NO x purification catalyst having a base metal bearing the NO x purification catalyst 7 coarse base metal particles having a fine base metal particles 2 carrier 3 coarse base metal particles 6 fine base metal particles 14 Oxygen sensor 15 Electronic control unit as air-fuel ratio controller

Claims (8)

排気流路に配置されており、かつ卑金属粒子が金属酸化物担体上に担持されてなる、卑金属担持NO浄化触媒、
前記NO浄化触媒の下流側で排気流路に配置されている、酸素センサー、及び
前記NO浄化触媒に流入する排気の空燃比を制御するための、空燃比制御部
を備えており、かつ
前記NO浄化触媒に流入する排気の空燃比を、前記空燃比制御部によって、燃料リッチと燃料リーンとの間で切り換え、そして前記NO浄化触媒から流出する排気の酸素濃度を前記酸素センサーで測定することによって、前記NO浄化触媒の酸素吸蔵量を測定し、前記酸素吸蔵量が、所定の値よりも大きい場合には、前記NO浄化触媒に流入する排気の空燃比を、前記空燃比制御部によって燃料リッチに制御して、前記排気中のNOを還元浄化し、かつ前記酸素吸蔵量が、所定の値以下である場合には、前記NO浄化触媒に流入する排気の空燃比を、前記空燃比制御部によって燃料リーンに制御して、前記NO浄化触媒の再生処理を行う、
排気浄化装置。
A base metal-supported NO x purification catalyst, which is disposed in the exhaust passage and has base metal particles supported on a metal oxide carrier;
An oxygen sensor disposed in the exhaust flow path downstream of the NO x purification catalyst, and an air-fuel ratio control unit for controlling the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the NO x purification catalyst, and The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x purification catalyst is switched between fuel rich and fuel lean by the air-fuel ratio control unit, and the oxygen concentration of the exhaust gas flowing out from the NO x purification catalyst is changed by the oxygen sensor. By measuring, the oxygen storage amount of the NO x purification catalyst is measured, and when the oxygen storage amount is larger than a predetermined value, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x purification catalyst is determined as the air-fuel ratio. When the fuel ratio is controlled by the fuel ratio control unit to reduce and purify NO x in the exhaust gas and the oxygen storage amount is equal to or less than a predetermined value, the exhaust air flowing into the NO x purification catalyst is emptied. Burning The ratio is controlled to be lean by the air-fuel ratio control unit, and the regeneration processing of the NO x purification catalyst is performed.
Exhaust purification device.
前記酸素吸蔵量の測定を、1分以上の間隔を空けて行う、請求項1に記載の排気浄化装置。   The exhaust emission control device according to claim 1, wherein the oxygen storage amount is measured with an interval of 1 minute or more. 前記卑金属が遷移金属である、請求項1又は2に記載の排気浄化装置。   The exhaust emission control device according to claim 1 or 2, wherein the base metal is a transition metal. 前記卑金属が銅である、請求項3に記載の排気浄化装置。   The exhaust emission control device according to claim 3, wherein the base metal is copper. 前記金属酸化物担体が、アルミナ、ジルコニア、セリア、セリア−ジルコニア、シリカ、及びチタニアからなる群より選択される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の排気浄化装置。   The exhaust emission control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the metal oxide support is selected from the group consisting of alumina, zirconia, ceria, ceria-zirconia, silica, and titania. 再生処理を行う際に、前記排気が500℃以上の温度を有するようにする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の排気浄化装置。   The exhaust emission control device according to any one of claims 1 to 5, wherein when performing the regeneration process, the exhaust gas has a temperature of 500 ° C or higher. 再生処理を行う際に、前記排気が3mol%以上の酸素濃度を有するようにする、前記請求項1〜6のいずれか一項に記載の排気浄化装置。   The exhaust emission control device according to any one of claims 1 to 6, wherein when performing the regeneration process, the exhaust gas has an oxygen concentration of 3 mol% or more. 前記排気浄化装置が、少なくとも2つの前記NO浄化触媒を有し、
前記少なくとも2つのNO浄化触媒が、前記排気流路において並列に配置されており、かつ
少なくとも1つの前記NO浄化触媒の再生処理を行っている間に、他の少なくとも1つの前記NO浄化触媒においてNOを還元浄化する、
請求項1〜7のいずれか一項に記載の排気浄化装置。
The exhaust purification device has at least two NO x purification catalysts;
Wherein at least two of the NO x purification catalyst is disposed in parallel in the exhaust passage, and while performing the regeneration process of the at least one of said the NO x purification catalyst, at least one other of said the NO x purification NO x is reduced and purified in the catalyst,
The exhaust emission control device according to any one of claims 1 to 7.
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