JPH11303625A - Exhaust emission control device for internal combustion engine and exhaust emission control method using it - Google Patents
Exhaust emission control device for internal combustion engine and exhaust emission control method using itInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】[発明の背景]本発明は、内
燃機関において燃料燃焼後に排出される排気ガスを浄化
する排気浄化装置およびそれを用いた排気浄化法に関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for purifying exhaust gas discharged after fuel combustion in an internal combustion engine and an exhaust gas purifying method using the same.
【0002】[0002]
【従来技術】内燃機関において燃料燃焼後に排出される
排気ガスの主成分は、主に二酸化炭素(CO2)、一酸
化炭素(CO)、水(H2O)、酸素(O2)、窒素(N
2)、水素(H2)などであるが、微量成分として窒素酸
化物(NOx)、硫黄酸化物(SOx)、炭化水素(H
C)も含まれている。2. Description of the Related Art The main components of exhaust gas discharged after fuel combustion in an internal combustion engine are mainly carbon dioxide (CO 2 ), carbon monoxide (CO), water (H 2 O), oxygen (O 2 ), and nitrogen. (N
2 ), hydrogen (H 2 ), etc., and nitrogen oxides (NOx), sulfur oxides (SOx), hydrocarbons (H
C) is also included.
【0003】この排ガス中の有害成分は、一酸化炭素
(CO)、窒素酸化物(NOx)、硫黄酸化物(SO
x)、炭化水素(HC)、等である。The harmful components in the exhaust gas include carbon monoxide (CO), nitrogen oxide (NOx), and sulfur oxide (SO
x), hydrocarbons (HC), and the like.
【0004】より具体的には、COは動物の代謝機能に
悪影響を及ぼし、またNOxは中枢神経機能、呼吸気系
への障害を生じさせるなど、動物、人間に対して直接影
響を及ぼす。また、NOx、HCは大気中に拡散された
後、太陽光線による様々な化学反応を生じて、光化学ス
モッグを生成し、皮膚や粘膜、目等を刺激するなど、動
物、人間に対して間接的に影響を及ぼす原因となる。[0004] More specifically, CO adversely affects the metabolic function of animals, and NOx directly affects animals and humans, for example, causing damage to the central nervous system and respiratory system. In addition, after being diffused into the atmosphere, NOx and HC generate various chemical reactions due to sunlight, generate photochemical smog, and stimulate skin, mucous membranes, eyes, etc., and are indirect to animals and humans. May be affected.
【0005】上記問題提起により、近年、動物、人間へ
の悪影響回避、国際的な地球環境保護の高まりから世界
各国で排気規制が強化されている。例えば、欧州、アジ
ア、豪州では排気強化法案、米国加州の低ミッション車
規制法案、わが国の窒素酸化物の総量規制(ディーゼル
車に適用)等が、検討され、可決、導入されている。In view of the above-mentioned problems, in recent years, emission regulations have been tightened in various countries around the world due to avoidance of adverse effects on animals and human beings and global protection of the global environment. For example, in Europe, Asia and Australia, legislation to enhance emissions, legislation for low-mission vehicles in the United States of America, and regulations on total nitrogen oxides in Japan (applied to diesel vehicles) have been studied, approved, and introduced.
【0006】このため、従来より排気ガスを浄化するた
めに排気処理の研究開発が1960年代より行われ、1
970年代においてはHC、NOx、COを同時に低減
することができる三元触媒やその他の触媒、吸収剤等が
開発、実用化されるに至り、その後さらなる改良、改善
が行われている。[0006] For this reason, exhaust gas research and development has been conducted since the 1960s to purify exhaust gas.
In the 970s, three-way catalysts and other catalysts and absorbents capable of simultaneously reducing HC, NOx, and CO were developed and put into practical use, and further improvements and improvements have been made thereafter.
【0007】更に、排気ガス中の有害成分の発生は、内
燃機関内における空燃比、点火時期の影響、行程容積、
ストローク/ボア(S/D)比、圧縮比等のエンジン諸
元の影響、燃料の性状、排出量等の燃料自身の影響、お
よび湿度、温度、圧力等の内燃機関内に吸引される大気
の状態、およびその他の要因により左右されるものであ
るが、今日の研究成果により内燃機関内における空燃比
をコントロールすることで排気ガス中の有害成分を低減
できることが見出されている。Further, the generation of harmful components in the exhaust gas depends on the air-fuel ratio in the internal combustion engine, the influence of the ignition timing, the stroke volume,
Influence of engine specifications such as stroke / bore (S / D) ratio, compression ratio, etc., influence of fuel itself such as fuel properties and emission amount, and humidity, temperature, pressure, etc. of air sucked into the internal combustion engine Depending on conditions and other factors, recent research has shown that controlling the air-fuel ratio in an internal combustion engine can reduce harmful components in exhaust gases.
【0008】これは、空燃比(空気/燃料、即ちA/
F)がリーン側(実際の空燃比/理論空燃比>1)、即
ち酸素濃度が高い場合には、HC、NOx、CO、燃料
消費率ともに有効であるという結果に基づくものであ
る。This is based on the air-fuel ratio (air / fuel, ie, A /
When F) is on the lean side (actual air-fuel ratio / stoichiometric air-fuel ratio> 1), that is, when the oxygen concentration is high, it is based on the result that HC, NOx, CO, and the fuel consumption rate are all effective.
【0009】このことから、内燃機関製造開発業界にお
いては、空燃比をリーン側にして燃焼するリーンバーン
システムを開発しているが、空燃比をリーン側にする
と、排気ガスが酸素過剰状態になり、それによって生じ
る排気ガス中の有害成分(特にNOx)が増加するた
め、これを如何に浄化、排除することができるかが大き
な課題となっている。For this reason, the internal combustion engine manufacturing and development industry has developed a lean burn system in which combustion is performed with the air-fuel ratio lean, but when the air-fuel ratio is lean, the exhaust gas becomes excessively oxygen. Since harmful components (especially NOx) in the exhaust gas generated thereby increase, how to purify and eliminate the harmful components has become a major issue.
【0010】現在、排気ガス中の有害成分を浄化する方
法として、リーン時に排出されるNOxを吸収して、理
論空燃比またはリッチ時(酸素濃度が低い時)に、吸収
したNOxを還元浄化するシステム、およびその他の方
法が見出されている。At present, as a method for purifying harmful components in exhaust gas, NOx discharged at the time of leaning is absorbed, and the absorbed NOx is reduced and purified at a stoichiometric air-fuel ratio or at a rich time (when the oxygen concentration is low). Systems and other methods have been found.
【0011】具体的には、リーン混合気を燃焼させるよ
うにした内燃機関において、流入排気ガスの空燃比がリ
ーン時にはNOxを吸収し、流入排気ガス中の酸素濃度
が低下すると吸収したNOxを放出するNOx吸収剤
を、内燃機関排気通路内に配置することで、リーン混合
気を燃焼した際に発生するNOxをNOx吸収剤により
吸収し、NOx吸収剤のNOx吸収能力が飽和する前に
NOx吸収剤への流入排気ガスの空燃比を一時的にリッ
チにして、NOx吸収剤からNOxを放出させると共に
放出されたNOxを還元するようにした、内燃機関用排
気浄化装置が先に提案されている(特願平第3−284
095号明細書参照)。More specifically, in an internal combustion engine in which a lean air-fuel mixture is burned, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, NOx is absorbed, and when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases, the absorbed NOx is released. By disposing the NOx absorbent in the exhaust passage of the internal combustion engine, the NOx generated when the lean mixture is burned is absorbed by the NOx absorbent, and the NOx absorbent is absorbed before the NOx absorption capacity of the NOx absorbent is saturated. An exhaust gas purification device for an internal combustion engine has been proposed in which an air-fuel ratio of exhaust gas flowing into an agent is temporarily made rich to release NOx from a NOx absorbent and reduce the released NOx. (Japanese Patent Application No. 3-284
095).
【0012】また、燃料中には硫黄が含有されているた
め、その燃焼後に生じる硫化物(主としてSOx)がN
Ox吸収剤に吸収されてしまい、結果としてNOx吸収
剤のNOx吸収率が低下してしまうことから、排気ガス
中の硫化物を吸収するために、内燃機関排気通路内のN
Ox吸収剤配置上流部にイオウ捕獲装置を設けた排気浄
化装置の提案が、上記同一出願人による関連出願によっ
てなされている(特願平第4−208090号明細書参
照)。Further, since sulfur is contained in the fuel, sulfide (mainly SOx) generated after the combustion thereof is N
Since it is absorbed by the Ox absorbent, and as a result, the NOx absorption rate of the NOx absorbent decreases, the Nx in the exhaust passage of the internal combustion engine is reduced to absorb the sulfide in the exhaust gas.
An exhaust gas purifying device having a sulfur trapping device provided upstream of the Ox absorbent arrangement has been proposed by a related application by the same applicant (see Japanese Patent Application No. 4-208090).
【0013】上記先行技術は、確かにNOx吸収力を維
持して内燃機関での燃料燃焼によって発生する排気ガス
を浄化するという目的を達成するため、十分に改良、改
善が行われたものであるが、本発明者等が知り得る限り
ではNOxを十分吸収するには困難なものと考えられ
る。The prior art described above has been sufficiently improved and improved in order to achieve the object of purifying exhaust gas generated by fuel combustion in an internal combustion engine while maintaining NOx absorption power. However, it is considered that it is difficult to sufficiently absorb NOx as far as the present inventors know.
【0014】即ち、燃料及び内燃機関用潤滑油内にはイ
オウ含有物質が含まれているので内燃機関の排気ガス中
には、SOx(主にSO2の形態であるが、触媒上で酸
化されSO3となる)が含まれる。このSOxは、主と
してNOx吸収剤の上流部に配置されたSOx吸収剤に
より捕獲される。That is, since the fuel and the lubricating oil for an internal combustion engine contain a sulfur-containing substance, SOx (mainly in the form of SO 2 , which is oxidized on a catalyst in the exhaust gas of the internal combustion engine) SO 3 ). This SOx is mainly captured by the SOx absorbent disposed upstream of the NOx absorbent.
【0015】このSOx吸収剤は、一般的には、SOx
吸収能力が飽和する前に、SOx吸収剤への流入排気ガ
スの空燃比が一時的に理論空燃比またはリッチ時にされ
ると、吸収したSOxをSO2、H2S、COS、および
その他の硫化物に変化させて放出する。[0015] This SOx absorbent generally comprises SOx
Before absorption capacity is saturated, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SOx absorbent is temporarily during stoichiometric or rich, the absorbed SOx SO 2, H 2 S, COS, and other sulfide It is changed into an object and released.
【0016】放出された硫化物は、アルミナに吸収され
る。そして、空燃比をリーン時にした場合、NOx吸収
剤に含有されているセリアまたはセリウム酸化物又はそ
の複合酸化物又はその他の化合物に吸収された酸素によ
って酸化されてSO3を生じる。The released sulfide is absorbed by alumina. Then, when the air-fuel ratio is made lean, ceria or cerium oxide contained in the NOx absorbent is oxidized by oxygen absorbed by the composite oxide or other compound to generate SO 3 .
【0017】生じたSO3は、酸性が強いため、塩基性
であるアルカリ金属、アルカリ土類金属並びに希土類元
素の酸化物および/または炭酸塩からなるNOx吸収剤
に吸収されるので、その結果NOx吸収剤の吸収能力が
低下する。Since the generated SO 3 is strongly acidic, it is absorbed by a NOx absorbent composed of an oxide and / or a carbonate of a basic alkali metal, an alkaline earth metal, and a rare earth element. The absorption capacity of the absorbent decreases.
【0018】また、NOx吸収剤に流入される排気ガス
の空燃比を一時的にリッチ時にした場合、NOx吸収剤
に吸収されているSOxは、NOx吸収剤に吸収されて
いるNOxよりも放出されにくいため、NOx吸収剤を
長期間使用した場合には、SOxの吸収量が増大する一
方、NOxの吸収量が次第に低下して、ついにはNOx
吸収剤がNOxをほとんど吸収できなくなるという問題
があった。Further, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx absorbent is temporarily made rich, the SOx absorbed by the NOx absorbent is released more than the NOx absorbed by the NOx absorbent. When the NOx absorbent is used for a long period of time, the absorption amount of SOx increases, while the absorption amount of NOx gradually decreases, and finally the NOx absorption amount decreases.
There was a problem that the absorbent could hardly absorb NOx.
【0019】[0019]
【発明が解決するための課題】本発明は、内燃機関にお
いて燃料燃焼により排出される排気ガス中のNOx濃度
を十分浄化する内燃機関の排気浄化装置およびそれを用
いた排気浄化法を提供するものである。とりわけ、本発
明はリーン混合気を燃焼させる内燃機関において、酸素
吸収力を有しないNOx吸収剤を内燃機関排気通路内に
配置することにより、排出される排気ガス中のNOx濃
度を相当量浄化する内燃機関の排気浄化装置およびそれ
を用いた排気浄化法を提供するものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine which sufficiently purifies NOx concentration in exhaust gas discharged by fuel combustion in the internal combustion engine, and an exhaust gas purifying method using the same. It is. In particular, the present invention purifies a considerable amount of NOx concentration in exhaust gas discharged by arranging a NOx absorbent having no oxygen absorbing power in an exhaust passage of an internal combustion engine in an internal combustion engine burning a lean mixture. An exhaust gas purification device for an internal combustion engine and an exhaust gas purification method using the same are provided.
【0020】[0020]
【課題を解決するための手段】[発明の概要][Summary of the Invention]
【0021】<要旨>本発明は、上記諸問題を解決する
ことを目的とするものである。即ち、本発明による内燃
機関の排気浄化装置は、下記、(1)および(2)によ
り構成されること、を特徴とするものである。 (1)リーン混合気を燃焼させるようにした内燃機関に
おいて、流入排気ガスの空燃比がリーン時にはNOxを
吸収し、流入排気ガスの空燃比が理論空燃比またはリッ
チ時には吸収したNOxを放出するという酸素吸収力を
有しないNOx吸収剤が内燃機関排気通路内に配置して
なること、および、(2)SOx吸収剤がNOx吸収剤
の配置箇所から上流部分に配置してなること。<Summary> An object of the present invention is to solve the above problems. That is, the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is characterized by comprising the following (1) and (2). (1) In an internal combustion engine that burns a lean air-fuel mixture, it absorbs NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and releases the absorbed NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is stoichiometric or rich. The NOx absorbent having no oxygen absorbing power is disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine, and (2) the SOx absorbent is disposed upstream from the position where the NOx absorbent is disposed.
【0022】また、本発明による内燃機関の排気浄化装
置は、CO、HC、およびNOxを浄化する三元触媒が
内燃機関排気通路内に配置してあるNOx吸収剤の箇所
から下流部に必要に応じて配置してなること、をも特徴
するものである。Further, in the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, a three-way catalyst for purifying CO, HC and NOx is required in a downstream portion from a portion of the NOx absorbent disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine. It is also characterized by being arranged according to.
【0023】さらに、本発明においては、排気浄化法も
提供するものであるが、この方法は上記内燃機関の排気
浄化装置を用いている点、に特徴を有するものである。Further, the present invention also provides an exhaust gas purification method, which is characterized in that the exhaust gas purification device for an internal combustion engine is used.
【0024】<効果>本発明による内燃機関の排気浄化
装置およびそれを用いた排気浄化法は、内燃機関の燃料
燃焼により生じる排気ガス(特にNOx)をより効果的
に浄化するものであるところ、本発明の排気浄化装置は
酸素吸収力を有しないNOx吸収剤を内燃機関排気通路
内に配置してなることをその主要構成要素の一つとして
いるものであって、前記従来技術に内包されている種々
の問題点のいくつかを解決することができるものであ
る。<Effect> The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine and the exhaust gas purifying method using the same according to the present invention purify exhaust gas (especially NOx) generated by fuel combustion of the internal combustion engine more effectively. The exhaust gas purifying apparatus of the present invention has one of its main components in that a NOx absorbent having no oxygen absorbing power is disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, and is included in the above-mentioned prior art. Some of the various problems can be solved.
【0025】即ち、酸素吸収力のあるNOx吸収剤(特
にセリウム・ジルコニウム複合酸化物、およびその他の
ものを使用したNOx吸収剤)を内燃機関排気通路内に
配置してなる排気浄化装置においては、流入排気ガスの
空燃比がリーン時にはSO2がSOx吸収剤に吸収され
ているが、流入排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッ
チ時にはSOx吸収剤に吸収されているSOxが放出さ
れ、NOx吸収剤に吸収されている酸素と反応してSO
3が生成される。That is, in an exhaust gas purification apparatus in which a NOx absorbent having an oxygen absorbing power (particularly, a NOx absorbent using a cerium-zirconium composite oxide and other substances) is disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine. When the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, SO 2 is absorbed by the SOx absorbent, but when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is the stoichiometric air-fuel ratio or rich, the SOx absorbed by the SOx absorbent is released, and the NOx is absorbed. Reacts with oxygen absorbed in the agent
3 is generated.
【0026】この生成されたSO3がNOx吸収剤にS
Oxとして吸収され、その結果NOx吸収剤がこのSO
xにより飽和されてしまいNOxを吸収することができ
なくなるといった事態がしばしば経験される。The generated SO 3 is used as NO in the NOx absorbent.
Is absorbed as Ox, so that the NOx absorbent
It is often the case that the fuel cell is saturated by x and cannot absorb NOx.
【0027】しかしながら、酸素吸収力を有しないNO
x吸収剤を用いる本発明においてはそのような問題点は
大幅に改善される。However, NO having no oxygen absorbing power
In the present invention using the x absorbent, such a problem is greatly improved.
【0028】[発明の具体的な説明]本発明による内燃
機関の排気浄化装置は、典型的には、リーン混合気を燃
焼させる内燃機関において、その内燃機関排気通路内の
上流部にSOx吸収剤を、その下流部に酸素吸収力を有
しないNOx吸収剤を、さらには必要に応じてそれらが
配置してある箇所より下流部に三元触媒を配置してなる
もの、から構成されるものである。[Specific Description of the Invention] An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is typically an SOx absorbent in an internal combustion engine that burns a lean air-fuel mixture. A NOx absorbent having no oxygen-absorbing power in a downstream portion thereof, and a three-way catalyst disposed in a downstream portion of a portion where they are disposed as necessary. is there.
【0029】<排気浄化装置−内燃機関>本発明による
排気浄化装置は、内燃機関であればいずれの機関に属す
るものであっても使用することができる。<Exhaust Gas Purifying Apparatus—Internal Combustion Engine> The exhaust gas purifying apparatus according to the present invention can be used for any internal combustion engine.
【0030】例えば、ピストンの行程、動作により分類
される2サイクル、4サイクルの機関であってもよく、
燃料点火装置により分類される火花点火機関、圧縮着火
機関であってもよく、および使用燃料によって分類され
るガソリン機関、ディゼル機関、石油機関、アルコール
機関、およびその他の機関であっても使用することがで
きる。なお、これらは例示列挙したものであって何らこ
れらのものに本発明が限定されるものではない。For example, the engine may be a two-cycle or four-cycle engine classified by the stroke and operation of the piston.
It may be a spark ignition engine, a compression ignition engine classified by a fuel ignition device, and even a gasoline engine, a diesel engine, a petroleum engine, an alcohol engine, and other engines classified by a used fuel. Can be. In addition, these are listed as examples, and the present invention is not limited to these at all.
【0031】また、本発明が使用される内燃機関は、
「リーン混合気を燃焼させるようにした」という条件が
課せられるが、常にリーン混合気を燃焼させる状態に維
持するという意味ではなくて、必要に応じて理論空燃比
またはリッチ状態にして混合気を燃焼させる場合も含む
ものである。An internal combustion engine to which the present invention is applied is
The condition that "lean mixture is burned" is imposed, but this does not mean that the lean mixture is always burned, but the stoichiometric air-fuel ratio or rich state is used if necessary to This includes the case of burning.
【0032】さらに、「リーン混合気」の調製は、機械
的、物理的、電気的、およびその他のいずれの手法、さ
らにはこれらの混合手法によってなされてもよい。Further, the preparation of the "lean mixture" may be performed by any of mechanical, physical, electrical, and other methods, and a mixing method thereof.
【0033】<排気浄化装置−SOx吸収剤>本発明の
排気浄化装置を構成するSOx吸収剤は、内燃機関から
生じる排気ガス中のSOxをリーン時には吸収し、理論
空燃比またはリッチ時には放出するものであればいずれ
のものであっても使用することができる。<Exhaust Purification Device-SOx Absorbent> The SOx absorbent constituting the exhaust purification device of the present invention absorbs SOx in the exhaust gas generated from the internal combustion engine when lean and releases it when the stoichiometric air-fuel ratio or rich. Any of them can be used.
【0034】一般的には、例えば、アルミナ、ゼオライ
ト、活性炭、およびその他のトラップ剤、アルミナやゼ
オライトおよびその他のものを担体として、白金(P
t)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニ
ウム(Ru)、イリジウム(Ir)、オスミウム(O
s)等の貴金属、およびアルカリ金属、アルカリ土類金
属、希土類属の元素、ニッケル(Ni)、マンガン(M
n)、銅(Cu)、バナジウム(V)、クロム(C
r)、亜鉛(Zn)、等の卑金属、およびその他のもの
からなる活性物質を、担持してなる、SOx吸収剤が用
いられる。In general, for example, alumina (zeolite), activated carbon, and other trapping agents, platinum (P)
t), palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), iridium (Ir), osmium (O
s) and noble metals, alkali metals, alkaline earth metals, rare earth elements, nickel (Ni), manganese (M
n), copper (Cu), vanadium (V), chromium (C
An SOx absorbent carrying an active substance consisting of a base metal such as r), zinc (Zn) and the like, and other substances is used.
【0035】典型的なものとしては、アルミナおよびそ
の他のものを担体として、亜鉛(Zn)、マンガン(M
n)、カルシュウム(Ca)、およびその他のものの群
から選ばれる少なくとも一種、および必要に応じ白金
(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ル
テニウム(Ru)、イリジウム(Ir)、オスミウム
(Os)、およびその他の貴金属の群から選ばれる少な
くとも一種の貴金属を、担持してなるSOx吸収剤が好
ましい。Typically, zinc (Zn), manganese (M
n), calcium (Ca), and at least one selected from the group consisting of others, and platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), iridium (Ir), osmium ( An SOx absorbent carrying at least one noble metal selected from the group consisting of Os) and other noble metals is preferable.
【0036】なお、このSOx吸収剤は、上記に例示し
たものに限定されるものではなく、また一種または二種
以上(同種または異種を問わない)を混合して使用する
ことができる。さらにそのSOx吸収剤の使用形態も問
わないため、平面状、球状、亜球状、粒状、三次元網目
構造板状、網目状、およびその他の形状、であってもよ
い。The SOx absorbent is not limited to those exemplified above, and may be used alone or in combination of two or more (regardless of the same type or different types). Further, since the usage form of the SOx absorbent is not limited, the SOx absorbent may have a flat shape, a spherical shape, a sub-spherical shape, a granular shape, a three-dimensional network structure plate shape, a mesh shape, and other shapes.
【0037】このSOx吸収剤は、内燃機関排気通路内
のいずれの位置にも配置することができるが、内燃機関
排気通路内において、NOx吸収剤および三元触媒の配
置場所よりも上流部に配置するのが好ましい。The SOx absorbent can be arranged at any position in the exhaust passage of the internal combustion engine, but is arranged in the exhaust passage of the internal combustion engine at a position upstream of the place where the NOx absorbent and the three-way catalyst are arranged. Is preferred.
【0038】特にNOx吸収剤の配置位置より上流部に
SOx吸収剤を配置することにより、その後のNOx吸
収剤による排気ガス中のNOx処理をより効果的に行う
ことができる。In particular, by arranging the SOx absorbent upstream of the arrangement position of the NOx absorbent, the subsequent treatment of NOx in the exhaust gas by the NOx absorbent can be performed more effectively.
【0039】<排気浄化装置−NOx吸収剤>本発明の
排気浄化装置を構成するNOx吸収剤は、内燃機関から
生じる排気ガス中のNOxをリーン時には吸収し、理論
空燃比またはリッチ時には放出するものであればいずれ
のものであっても使用することができる。<Exhaust Purification Device-NOx Absorbent> The NOx absorbent constituting the exhaust purification device of the present invention absorbs NOx in exhaust gas generated from the internal combustion engine when lean and releases it when the stoichiometric air-fuel ratio or rich. Any of them can be used.
【0040】本発明の酸素吸収力を有しないNOx吸収
剤は、典型的には、アルミナ、チタニア、シリカ、およ
びジルコニアの群から選ばれる少なくとも一種を担体と
して、カリウム(K)、ナトリウム(Na)、リチウム
(Li)、セシウム(Cs)、およびその他のアルカリ
金属、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、
バリウム(Ba)、およびその他のアルカリ土類金属、
およびスカンジウム(Sc)、イットリウム(I)、ラ
ンタン(La)、およびその他の希土類元素の群から選
ばれる少なくとも一種の塩基性物質と、白金(Pt)、
パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム
(Ru)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、
およびその他の貴金属の群から選ばれる少なくとも一種
の貴金属とを、担持してなるNOx吸収剤であって、セ
リアまたはセリウム・ジルコニウム複合酸化物、および
それらと同等の酸化吸収剤を含まないことを特徴とす
る、NOx吸収剤である。The NOx absorbent having no oxygen-absorbing power of the present invention is typically potassium (K), sodium (Na), using at least one selected from the group consisting of alumina, titania, silica, and zirconia as a carrier. , Lithium (Li), cesium (Cs), and other alkali metals, calcium (Ca), strontium (Sr),
Barium (Ba) and other alkaline earth metals,
And at least one basic substance selected from the group consisting of scandium (Sc), yttrium (I), lanthanum (La), and other rare earth elements, and platinum (Pt);
Palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), iridium (Ir), osmium (Os),
And a NOx absorbent carrying at least one noble metal selected from the group of noble metals and other noble metals, which does not contain ceria or cerium-zirconium composite oxide, and an oxidizing absorbent equivalent thereto. It is a NOx absorbent.
【0041】上記NOx吸収剤によれば、流入排気ガス
の空燃比がリーン時であっても酸素を吸収することはな
いので、流入排気ガスの空燃比が理論空燃比またはリッ
チ時になった場合でも、SOx吸収剤から放出されたS
Ox(主としてSO2)又はH2SがNOx吸収剤におい
てSO3となる酸化反応を起こすことはないので、SO3
としてNOx吸収剤に吸収されることはなく、その結果
NOx吸収剤がこのSOxにより飽和されてNOxを吸
収することができなくなるといった事態は生じない。According to the above NOx absorbent, oxygen is not absorbed even when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean. Therefore, even when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich, , S released from SOx absorbent
Since Ox (mainly SO 2 ) or H 2 S does not cause an oxidation reaction to become SO 3 in the NOx absorbent, SO 3
As a result, the NOx absorbent does not absorb the NOx, and as a result, the situation where the NOx absorbent is saturated by the SOx and the NOx absorbent cannot be absorbed does not occur.
【0042】なお、これらのNOx吸収剤は、上記に例
示したものに限定されるものではなく、また一種または
二種以上(同種または異種を問わない)を混合して使用
することができる。さらに、そのNOx吸収剤の使用形
態も問わないため、平面状、球状、亜球状、粒状、三次
元網目構造板状、網目状、およびその他の形状、であっ
てもよい。It should be noted that these NOx absorbents are not limited to those exemplified above, and may be used alone or in combination of two or more (regardless of the same type or different types). Further, since the use form of the NOx absorbent is not limited, it may be a flat shape, a spherical shape, a subspherical shape, a granular shape, a three-dimensional network structure plate shape, a mesh shape, and other shapes.
【0043】このNOx吸収剤は、内燃機関排気通路内
のいずれの位置にも配置することができるが、内燃機関
排気通路内において、SOx吸収剤配置場所よりも下流
部に、また三元触媒よりも上流部に配置することが好ま
しい。The NOx absorbent can be arranged at any position in the exhaust passage of the internal combustion engine. Is also preferably arranged in the upstream part.
【0044】特にSOx吸収剤の配置位置より下流部に
NOx吸収剤を配置することによって、その後のNOx
吸収剤による排気ガス中のNOx処理を容易にすること
ができ、またNOx処理剤の配置位置から下流部に必要
に応じて配置される三元触媒の有効活用を図ることがで
きる。In particular, by disposing the NOx absorbent downstream of the arrangement position of the SOx absorbent, the subsequent NOx
The treatment of NOx in the exhaust gas by the absorbent can be facilitated, and the three-way catalyst disposed as needed in the downstream portion from the disposition position of the NOx treating agent can be effectively used.
【0045】<排気浄化装置−任意の三元触媒>本発明
の排気浄化装置においては、さらに必要に応じて内燃機
関排気通路内にCO、HC、およびNOxの三種の汚染
物質を同時に浄化できる三元触媒を配置することができ
る。<Exhaust gas purifier-optional three-way catalyst> In the exhaust gas purifier of the present invention, if necessary, three types of pollutants of CO, HC and NOx can be simultaneously purified in the exhaust passage of the internal combustion engine. A source catalyst can be placed.
【0046】本発明の排気浄化装置において、必要に応
じて用いられる三元触媒は、HC、CO、NOxの汚染
物質を効率よく処理できる触媒であればいずれのもので
あっても使用することができ、また当該技術分野におい
て公知、慣用されている三元触媒を用いることができ
る。In the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, the three-way catalyst used as required may be any catalyst that can efficiently treat HC, CO and NOx pollutants. Alternatively, a three-way catalyst known and commonly used in the art can be used.
【0047】例えば、一般的には、白金(Pt)、パラ
ジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、およびその他の貴
金属の一種または二種以上の組合せからなる触媒、低温
HC浄化向上を図ったパラジウム(Pd)系触媒、およ
びアルミナ、ゼオライト、およびその他のものを担体と
して、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム
(Rh)、およびその他のものの群から選ばれる少なく
とも一種の貴金属、セリウム(Ce)または酸化セリウ
ム、カルシウム(Ca)、およびストロンチウム(S
r)、バリウム(Ba)、およびその他のアルカリ土類
金属、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、
バリウム(Ba)、およびその他のアルカリ土類金属、
スカンジウム(Sc)、イットリウム、およびその他の
希土類元素からなるものを、担持してなる触媒がある。For example, in general, a catalyst comprising one or a combination of two or more of platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), and other noble metals, and a palladium ( Pd) -based catalyst and at least one noble metal selected from the group consisting of platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), and others, using cerium (Ce) and alumina, zeolite, and others as carriers Or cerium oxide, calcium (Ca), and strontium (S
r), barium (Ba), and other alkaline earth metals, calcium (Ca), strontium (Sr),
Barium (Ba) and other alkaline earth metals,
There is a catalyst that supports scandium (Sc), yttrium, and other rare earth elements.
【0048】本発明において任意に使用される三元触媒
は、アルミナを担体として、白金(Pt)、パラジウム
(Pd)、ロジウム(Rh)およびその他のものの群か
ら選択される少なくとも一種の貴金属、および酸化セリ
ウムまたはセリウム・ジルコニウム複合酸化物を担持し
たものであって、低温活性を向上させた触媒が好まし
い。The three-way catalyst optionally used in the present invention comprises at least one noble metal selected from the group consisting of platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh) and others using alumina as a carrier, and A catalyst supporting cerium oxide or a cerium-zirconium composite oxide and having improved low-temperature activity is preferable.
【0049】なお、これらの三元触媒は、上記に例示さ
れたものに限定されるものではなく、また一種または二
種以上(同種または異種を問わない)を混合して使用す
ることができ、さらにはこの三元触媒の使用形態も問わ
ないため、平面状、球状、亜球状、粒状、三次元網目構
造板状、網目状、およびその他の形状であってもよい。These three-way catalysts are not limited to those exemplified above, and may be used alone or in combination of two or more (regardless of the same type or different types). Further, since the usage form of the three-way catalyst is not limited, the three-way catalyst may have a planar shape, a spherical shape, a subspherical shape, a granular shape, a three-dimensional network structure plate shape, a mesh shape, and other shapes.
【0050】三元触媒は、内燃機関排気通路内のいずれ
の位置にも配置することができるが、内燃機関排気通路
内において、SOx吸収剤、NOx吸収剤の配置場所よ
りも下流部に配置するのが好ましい。The three-way catalyst can be arranged at any position in the exhaust passage of the internal combustion engine. However, in the exhaust passage of the internal combustion engine, the three-way catalyst is arranged downstream of the place where the SOx absorbent and the NOx absorbent are arranged. Is preferred.
【0051】三元触媒を特にSOx吸収剤、NOx吸収
剤の下流部に配置することにより、CO、HC、NOx
を最終的に効率よく処理することができる。By arranging the three-way catalyst particularly downstream of the SOx absorbent and the NOx absorbent, CO, HC, NOx
Can be efficiently processed finally.
【0052】<排気浄化装置−その他の任意の構成物>
本発明の排気浄化装置は、内燃機関排気通路内に、SO
x吸収剤、酸素吸収力を有しないNOx吸収剤、さらに
必要に応じて三元触媒を必要不可欠な構成要素とするも
のではあるが、これらの構成要素のみならず、本発明の
趣旨を逸脱しない範囲においてその他の構成要素を含ん
でもよいものである。<Exhaust gas purifier-other optional components>
The exhaust gas purifying apparatus of the present invention has an SO.
Although the x absorbent, the NOx absorbent having no oxygen absorbing power and, if necessary, the three-way catalyst are required as essential components, not only these components but also the spirit of the present invention are not deviated. Other components may be included in the scope.
【0053】従って、CO、HC等を吸着するトラップ
剤や触媒、外部電力やバーナで触媒を急速に加熱するシ
ステム、およびその他のものを一種または二種以上を組
み合わせて使用してもよい。Therefore, a trapping agent or a catalyst for adsorbing CO, HC, etc., a system for rapidly heating the catalyst with an external electric power or a burner, and others may be used alone or in combination of two or more.
【0054】<排気浄化装置を用いた排気浄化法>本発
明の排気浄化装置は、典型的には、内燃機関の排気ガス
流出部であるマニホールドの下流部にSOx吸収剤、N
Ox吸収剤、必要に応じて三元触媒、の順に配置してな
る内燃機関排気通路が設けられている。<Exhaust Gas Purification Method Using Exhaust Gas Purifier> The exhaust gas purifier of the present invention is typically provided with an SOx absorbent and N 2 gas downstream of a manifold which is an exhaust gas outlet of an internal combustion engine.
An internal combustion engine exhaust passage is provided, which is arranged in the order of an Ox absorbent and, if necessary, a three-way catalyst.
【0055】また本発明の排気浄化装置の実施形態、お
よび本発明の排気浄化装置を用いた排気ガス浄化法は、
典型的には、(1)〜(4)の工程により行われる。 (1)内燃機関内においてリーン混合燃料が燃焼される
ことにより生じた排気ガスは、排気弁により排気マニホ
ールドを通過して、本発明の排気浄化装置が設置されて
いる内燃機関内排気通路に流入する。 (2)流入排気ガスは、先ずSOx吸収剤を通過する。
この際、流入排気ガスの空燃比がリーン時、あるいは
(理論空燃比またはリッチ時)と微調整されることによ
り、SOxが酸化または還元反応によりSOx吸収剤に
吸着または放出される。 (3)続いて、流入排気ガスは、SOx吸収剤の下流に
配置してあるNOx吸収剤を通過する。この際、流入排
気ガスの空燃比がリーン時、あるいは(理論空燃比また
はリッチ時)と微調整されることにより、NOxが酸化
または還元反応によりNOx吸収剤に吸着または放出さ
れる。この工程によりNOxの大部分がN2に変換され
る。 (4)最後に、処理された排気ガスはそのまま内燃機関
通路内を通過して大気中に放出されるか、またはNOx
吸収剤の下流部に必要に応じて配置された三元触媒を通
過することにより、排気ガス中のNOx、HC、COが
効率よく浄化されて放出される。Further, an embodiment of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention and an exhaust gas purifying method using the exhaust gas purifying apparatus of the present invention are as follows.
Typically, it is performed by the steps (1) to (4). (1) Exhaust gas generated by combustion of the lean mixed fuel in the internal combustion engine passes through an exhaust manifold by an exhaust valve, and flows into an exhaust passage in the internal combustion engine in which the exhaust emission control device of the present invention is installed. I do. (2) The inflowing exhaust gas first passes through the SOx absorbent.
At this time, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is finely adjusted to be lean or (theoretical air-fuel ratio or rich), SOx is adsorbed or released to the SOx absorbent by an oxidation or reduction reaction. (3) Subsequently, the inflowing exhaust gas passes through the NOx absorbent disposed downstream of the SOx absorbent. At this time, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is finely adjusted to be lean or (theoretical air-fuel ratio or rich), NOx is adsorbed or released to the NOx absorbent by an oxidation or reduction reaction. Most of the NOx is converted into N 2 by this step. (4) Finally, the treated exhaust gas passes through the passage of the internal combustion engine as it is and is released to the atmosphere or NOx
By passing through a three-way catalyst arranged as necessary downstream of the absorbent, NOx, HC, and CO in the exhaust gas are efficiently purified and released.
【0056】<排気浄化装置−利用>本発明の排気浄化
装置は、内燃機関を用いるものであればいずれのものに
も利用することができる。例えば、運送機(自動車、例
えば乗用車、バス、トラック、およびその他のもの、気
動車、オートバイ、原動機付き自転車、重機、およびそ
の他のもの)、農林水産業機械(耕耘機、トラクター、
コンバインおよびその他のもの、チェンソー、トロッ
コ、木材運搬機およびその他のもの、船舶、漁船、モー
ターボートおよびその他のもの)、土木作業機械(クレ
ーン、圧搾機、掘削機、およびその他のもの)、発電
機、およびその他の様々な分野において使用することが
できるものである。しかし、本発明の排気浄化装置は、
上記に例示したものの使用に限定されるものではない。<Exhaust Gas Purification Apparatus-Utilization> The exhaust gas purification apparatus of the present invention can be used for any apparatus using an internal combustion engine. For example, transporters (automobiles, such as passenger cars, buses, trucks, and others, railcars, motorcycles, motorized bicycles, heavy equipment, and other things), agricultural and forestry and fishery machinery (tilling machines, tractors,
Combine and other things, chainsaws, minecarts, timber transporters and other things, ships, fishing boats, motorboats and other things), civil engineering machines (cranes, presses, excavators and other things), generators, And various other fields. However, the exhaust gas purification device of the present invention
It is not limited to the use of those exemplified above.
【0057】[0057]
【実施例】下記の実施形態及び実施例は、本発明を更に
詳細に説明するものである。従って、下記の実施形態及
び実施例は、本発明の内容を容易に理解するために単に
例示列挙したものであって、何ら本発明の範囲を限定す
るものではない。The following embodiments and examples illustrate the present invention in more detail. Therefore, the following embodiments and examples are merely enumerated and listed for easy understanding of the contents of the present invention, and do not limit the scope of the present invention in any way.
【0058】<実施例1> (1)試供機械 実施例1は、図1に示されている内燃機関であるエンジ
ン、およびそのエンジンの排気口に接続してある本発明
の排気浄化装置を用いて行う。なお、図1中の符号1は
排気マニホールド、符号2はSOx吸収剤、符号3はN
Ox吸収剤、を示すものである。Example 1 (1) Sample Machine Example 1 uses an engine which is an internal combustion engine shown in FIG. 1 and an exhaust gas purifying apparatus of the present invention connected to an exhaust port of the engine. Do it. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an exhaust manifold, reference numeral 2 denotes an SOx absorbent, and reference numeral 3 denotes N.
Ox absorbent.
【0059】(2)使用吸収剤 実施例1で使用するSOx吸収剤、NOx吸収剤は、以
下の様にして調製した。SOx吸収剤 市販のアルミナ(BET比表面積200m2/g)粉末
に酢酸と水を加え、ボールミルにて1時間粉砕してスラ
リーとした。このスラリーに市販の400セルコージェ
ライトハニカム(外径106mm、長さ114mm)を
漬けた後引き上げ、エアガンで余分なスラリーを取り除
いた後に、105℃で30分乾燥して、さらに500℃
で1時間焼成する。付着したスラリーの量は120g/
Lである。このハニカムの吸水量に基づき、Ptが1g
/L担持できるように[Pt(NH3)4]Cl2溶液を
調製する。この溶液にスラリーの付着したハニカムを浸
漬したあと、105℃で30分乾燥して、さらに500
℃で1時間焼成した。その後、Ptと同じ方法でCaが
6.5g/L担持できるようにCa(NO3)2溶液を用
いて担持し、SOx吸収剤を得た。(2) Absorbent used The SOx absorbent and the NOx absorbent used in Example 1 were prepared as follows. SOx Absorbent Acetic acid and water were added to commercially available alumina (BET specific surface area: 200 m 2 / g) powder, and the mixture was pulverized for 1 hour with a ball mill to form a slurry. A commercially available 400-cell cordierite honeycomb (outer diameter: 106 mm, length: 114 mm) is immersed in this slurry, pulled up, and after removing excess slurry with an air gun, dried at 105 ° C. for 30 minutes, and further dried at 500 ° C.
For 1 hour. The amount of the attached slurry is 120 g /
L. Based on the water absorption of the honeycomb, Pt is 1 g
A [Pt (NH 3 ) 4 ] Cl 2 solution is prepared so that / L can be supported. After the honeycomb with the slurry attached is immersed in this solution, it is dried at 105 ° C. for 30 minutes, and further dried at 500 ° C.
Calcination was carried out at ℃ for 1 hour. Thereafter, Ca was loaded using a Ca (NO 3 ) 2 solution so that 6.5 g / L of Ca could be loaded in the same manner as Pt, to obtain an SOx absorbent.
【0060】酸素吸収剤を含まないNOx吸収剤 市販のTiO2(BET比表面積120m2/g)粉末に
酢酸と水を加え、ボールミルにて1時間粉砕しスラリー
とした。このスラリーに市販の400セルコージェライ
トハニカム(外径106mm、長さ114mm)を漬け
た後引き上げ、エアガンで余分なスラリーを取り除いた
後に、105℃で30分乾燥して、さらに500℃で1
時間焼成する。付着したスラリーの量は150g/Lで
ある。このハニカムの吸水量に基づき、Ptが3.5g
/L、Rhが0.35g/L、担持できるように[Pt
(NH3)4]Cl2とRh(NO3)3の混合溶液を調製
した。この溶液にスラリーを付着したハニカムを浸漬し
たあと、エアガンで余分な溶液を取り除き、105℃で
30分乾燥、500℃で1時間焼成した。その後、Pt
及びRhの場合と同じ方法でBaが28g/L担持でき
るように酢酸バリウム溶液を用いて担持し、酸素吸収剤
を含まないNOx吸収剤を得た。[0060] Oxygen absorbers the NOx absorbent commercial TiO 2 (BET specific surface area 120 m 2 / g) powder in acetic acid and free water was added and the slurry was milled with a ball mill for 1 hour. A commercially available 400-cell cordierite honeycomb (outer diameter: 106 mm, length: 114 mm) is immersed in this slurry, pulled up, and after removing excess slurry with an air gun, dried at 105 ° C. for 30 minutes, and further dried at 500 ° C. for 1 minute.
Bake for hours. The amount of the attached slurry is 150 g / L. Based on the amount of water absorbed by this honeycomb, Pt is 3.5 g
/ L, Rh is 0.35 g / L, so that [Pt
(NH 3 ) 4 ] A mixed solution of Cl 2 and Rh (NO 3 ) 3 was prepared. After dipping the honeycomb with the slurry attached to this solution, the excess solution was removed with an air gun, dried at 105 ° C. for 30 minutes, and fired at 500 ° C. for 1 hour. Then, Pt
And using a barium acetate solution so as to support 28 g / L of Ba in the same manner as in the case of Rh to obtain a NOx absorbent containing no oxygen absorbent.
【0061】(3)実施内容 図1に示したエンジンにおいて、リーン混合気状態にあ
る燃料を燃焼させる。燃焼により生じた排気ガスは、排
気弁、排気マニホールドを通じて、本発明品の排気浄化
装置が配置してある内燃機関排気通路内に流入する。(3) Implementation Details In the engine shown in FIG. 1, fuel in a lean mixture is burned. The exhaust gas generated by the combustion flows through the exhaust valve and the exhaust manifold into the exhaust passage of the internal combustion engine in which the exhaust gas purification device of the present invention is disposed.
【0062】流入した排気ガスは、先ずSOx吸収剤で
処理される。この際、流入排気ガスの空燃比がリーン時
には、SOx吸収剤に担持してある金属によりSOx
(主成分はSO2)がSO3に酸化されてSOx吸収剤に
吸収される。The exhaust gas that has flowed in is first treated with a SOx absorbent. At this time, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, SOx is reduced by the metal carried on the SOx absorbent.
(The main component is SO 2 ) is oxidized to SO 3 and absorbed by the SOx absorbent.
【0063】SOx吸収剤への流入排気ガスの空燃比が
理論空燃比またはリッチ時になると、SOx吸収剤に吸
収されているSO3が排気ガス中の還元成分(CO、H
C、H2)により還元されSOx吸収剤よりSO2あるい
はH2Sの化学物質として放出される。When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SOx absorbent becomes a stoichiometric air-fuel ratio or rich, the SO 3 absorbed by the SOx absorbent becomes a reducing component (CO, H) in the exhaust gas.
C, H 2 ), and is released from the SOx absorbent as a chemical substance of SO 2 or H 2 S.
【0064】次に、排気ガスは、SOx吸収剤の下流に
配置してあるNOx吸収剤で処理される。この際、NO
x吸収剤に流入する排気ガスの空燃比がリーン時には、
NOx吸収剤に担持された金属によりNOx(主成分は
NO)はNO2に酸化されNOx吸収剤に吸収される。
この際、SOxはSOx吸収剤に全量吸収されるため、
NOx吸収剤には全く吸収されていない。Next, the exhaust gas is treated with the NOx absorbent disposed downstream of the SOx absorbent. At this time, NO
x When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent is lean,
NOx (main component is NO) is oxidized to NO 2 by the metal supported on the NOx absorbent and absorbed by the NOx absorbent.
At this time, since SOx is completely absorbed by the SOx absorbent,
It is not absorbed at all by the NOx absorbent.
【0065】NOx吸収剤に流入する排気ガスの空燃比
を理論空燃比またはリッチ時にすると、NOx吸収剤に
吸収されたNOxは大部分がNOとして排出されると共
に、NOx吸収剤に担持された金属上で排気ガス中の還
元物質(CO、HC、H2)により還元されて、大部分
のNOxが無害なN2に還元される。When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx absorbent is set at the stoichiometric air-fuel ratio or rich, most of the NOx absorbed by the NOx absorbent is exhausted as NO and the metal carried on the NOx absorbent is discharged. reducing substances in the exhaust gas above (CO, HC, H 2) is reduced by the majority of the NOx is reduced to harmless N 2.
【0066】この時、SOx吸収剤から放出されるSO
2並びにH2Sは、NOx吸収剤でS03に酸化されるこ
となく(空燃比がリーン時の場合、NOx吸収剤には酸
素が吸収されていないからである)、即ち、NOx吸収
剤に吸収されずにそのまま放出される。At this time, the SO released from the SOx absorbent is
2 and H 2 S, without being oxidized to S0 3 in the NOx absorbent (when the air-fuel ratio is lean, the NOx absorbent is because oxygen is not absorbed), i.e., the NOx absorbent Released as is without absorption.
【0067】このように、本発明の排気浄化装置は、内
燃機関の排気浄化系において上記のような化学的、物理
的反応が作用しているものと本発明者等は考える次第で
ある。As described above, it is up to the present inventors to consider that the exhaust gas purifying apparatus of the present invention has the above-described chemical and physical reactions acting in the exhaust gas purifying system of the internal combustion engine.
【0068】<実施例2> (1)試供機械 実施例2は、図2に示されている内燃機関であるエンジ
ン、およびそのエンジンの排気口に接続してある本発明
の排気浄化装置を用いて行う。なお、図2中の符号4は
排気マニホールド、符号5はSOx吸収剤、符号6はN
Ox吸収剤、および符号7は三元触媒、を示すものであ
る。Example 2 (1) Sample Machine Example 2 uses an engine which is an internal combustion engine shown in FIG. 2 and an exhaust gas purifying apparatus of the present invention connected to an exhaust port of the engine. Do it. 2, reference numeral 4 denotes an exhaust manifold, reference numeral 5 denotes an SOx absorbent, and reference numeral 6 denotes N.
The Ox absorbent and the symbol 7 indicate a three-way catalyst.
【0069】(2)使用吸収剤および三元触媒SOx吸収剤、NOx吸収剤 上記実施例1と同様のものを使用する。三元触媒 三元触媒は、アルミナを担体として、白金(Pt)、パ
ラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)およびその他のも
のの群から選択される少なくとも一種の貴金属、および
酸化セリウムまたはセリウム・ジルコニウム複合酸化物
を、担持したものであって、低温活性を向上させた触媒
を使用する。(2) Absorbent Used, Three- Way Catalyst SOx Absorber, NOx Absorber The same absorbent as in the first embodiment is used. Three-way catalyst The three-way catalyst comprises alumina as a carrier, at least one noble metal selected from the group consisting of platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh) and others, and cerium oxide or cerium-zirconium composite oxide. A catalyst that supports the substance and has improved low-temperature activity is used.
【0070】(3)実施内容 実施例1と同様に行う。NOx吸収剤の下流に三元触媒
が配置してあるため排気ガスをさらに浄化できることが
わかる。(3) Implementation Details The operation is performed in the same manner as in the first embodiment. It can be seen that the exhaust gas can be further purified because the three-way catalyst is arranged downstream of the NOx absorbent.
【0071】<比較例1> (1)試供機械 比較例1は、図3に示されている内燃機関であるエンジ
ン、およびそのエンジンの排気口に接続してある排気浄
化装置(従来型)を用いて行う。なお、図3中の符号8
は排気マニホールド、符号9はSOx吸収剤、符号10
はNOx吸収剤、を示すものである。<Comparative Example 1> (1) Sample Machine In Comparative Example 1, an engine which is an internal combustion engine shown in FIG. 3 and an exhaust gas purifying device (conventional type) connected to an exhaust port of the engine were used. Perform using Note that reference numeral 8 in FIG.
Is an exhaust manifold, 9 is an SOx absorbent, 10 is
Indicates a NOx absorbent.
【0072】(2)使用吸収剤SOx吸収剤 実施例1と同様のものを使用する。(2) Absorbent used SOx absorbent The same absorbent as in Example 1 is used.
【0073】酸素吸収剤を含むNOx吸収剤 比較例1で使用するNOx吸収剤は、以下の様にして調
製した。市販のAl203(BET比表面積200m2/
g)粉末に、酸化セリウム粉末を全混合物に占める酸化
セリウムの割合が25重量%になるように加えて混合す
る。さらに、この混合粉末に酢酸と水を加え、ボールミ
ルにて1時間粉砕しスラリーとした。このスラリーに市
販の400セルコージェライトハニカム(外径106m
m、長さ114mm)を漬けた後引き上げ、エアガンで
余分なスラリーを取り除いた後に、105℃で30分乾
燥して、さらに500℃で1時間焼成する。付着したス
ラリーの量は150g/Lである。このハニカムの吸水
量に基づき、Ptが3.5g/T、Rhが0.35g/
L、担持できるように[Pt(NH3)4]Cl2とRh
(NO3)3の混合溶液を調製した。この溶液にスラリー
を付着したハニカムを浸漬したあと、エアガンで余分な
溶液を取り除き、105℃で30分乾燥、500℃で1
時間焼成した。その後、Pt及びRhの場合と同じ方法
でBaが28g/L担持できるように酢酸バリウム溶液
を用いて担持し、酸素吸収剤を含むNOx吸収剤を得
た。 NOx Absorbent Containing Oxygen Absorber The NOx absorbent used in Comparative Example 1 was prepared as follows. Commercially available Al 2 O 3 (BET specific surface area 200 m 2 /
g) Cerium oxide powder is added to and mixed with the powder so that the proportion of cerium oxide in the total mixture is 25% by weight. Further, acetic acid and water were added to the mixed powder, and the mixture was pulverized for 1 hour with a ball mill to form a slurry. A commercially available 400 cell cordierite honeycomb (outer diameter: 106 m) was added to this slurry.
m, 114 mm in length) and then pulled up, and after removing excess slurry with an air gun, drying at 105 ° C. for 30 minutes and baking at 500 ° C. for 1 hour. The amount of the attached slurry is 150 g / L. Based on the water absorption of the honeycomb, Pt was 3.5 g / T and Rh was 0.35 g / T.
L, [Pt (NH 3 ) 4 ] Cl 2 and Rh
A mixed solution of (NO 3 ) 3 was prepared. After immersing the honeycomb with the slurry attached to this solution, the excess solution was removed with an air gun, dried at 105 ° C for 30 minutes, and dried at 500 ° C for 1 minute.
Fired for hours. After that, Ba was loaded using a barium acetate solution so that 28 g / L of Ba could be loaded by the same method as in the case of Pt and Rh to obtain a NOx absorbent containing an oxygen absorbent.
【0074】(2)実施内容 実施例1と同様に、図3に示したエンジンにおいて、リ
ーン混合気状態にある燃料を燃焼させる。燃焼により生
じた排気ガスは、排気弁、排気マニホールドを通じて、
排気浄化装置(従来品)が配置してある内燃機関排気通
路内に流入する。(2) Implementation Details As in the first embodiment, in the engine shown in FIG. 3, fuel in a lean mixture state is burned. Exhaust gas generated by combustion passes through exhaust valves and exhaust manifolds.
The exhaust gas flows into an exhaust passage of an internal combustion engine in which an exhaust purification device (conventional product) is arranged.
【0075】流入した排気ガスは、先ずSOx吸収剤で
処理される。この際、SOx吸収剤への流入排気ガスの
空燃比がリーン時には、SOx吸収剤に担持してある金
属によりSOx(主成分はSO2)はSO3に酸化されS
Ox吸収剤に吸収される。The inflowing exhaust gas is first treated with a SOx absorbent. At this time, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SOx absorbent is lean, SOx (the main component is SO 2 ) is oxidized to SO 3 by the metal supported on the SOx absorbent, and S
Absorbed by Ox absorbent.
【0076】SOx吸収剤への流入排気ガスの空燃比が
理論空燃比またはリッチ時に振れた場合、SOx吸収剤
に吸収されているSO3が排気ガス中の還元成分(C
O、HC、H2)により還元されて、SOx吸収剤より
SO2あるいはH2Sの化学物質として放出される。When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SOx absorbent fluctuates at the time of the stoichiometric air-fuel ratio or rich, the SO 3 absorbed by the SOx absorbent becomes a reducing component (C) in the exhaust gas.
O, HC, and H 2 ), and are released from the SOx absorbent as SO 2 or H 2 S chemicals.
【0077】次に、排気ガスはSOx吸収剤の下流に配
置してあるNOx吸収剤で処理される。この際、NOx
吸収剤に流入する排気ガスの空燃比がリーン時にはNO
x吸収剤に担持された金属により、NOx(主成分はN
O)はNO2に酸化されNOx吸収剤に吸収される。ま
た、排気ガスの空燃比はリーン時であるため、酸素がN
Ox吸収剤に吸収される。さらに、SOxはSOx吸収
剤に全量吸収されるためにNOx吸収剤には全く吸収さ
れない。Next, the exhaust gas is treated with the NOx absorbent disposed downstream of the SOx absorbent. At this time, NOx
NO when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent is lean
NOx (main component is N
O) is oxidized to NO 2 and absorbed by the NOx absorbent. Also, since the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean,
Absorbed by Ox absorbent. Furthermore, SOx is not absorbed at all by the NOx absorbent because SOx is absorbed in its entirety by the SOx absorbent.
【0078】NOx吸収剤に流入する排気ガスの空燃比
を理論空燃比またはリッチ時にすると、NOx吸収剤に
吸収されたNOxは大部分NOとして排出されると共
に、NOx吸収剤に担持され金属上で排気ガス中の還元
物質(CO、HC、H2)により還元されて、大部分無
害なN2に還元される。When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx absorbent is set at the stoichiometric air-fuel ratio or rich, the NOx absorbed by the NOx absorbent is mostly discharged as NO, and is also carried by the NOx absorbent on the metal. It is reduced by reducing substances (CO, HC, H 2 ) in the exhaust gas and reduced to mostly harmless N 2 .
【0079】その際SOx吸収剤から放出されるSO2
並びにH2Sは、NOx吸収剤に吸収された酸素により
NOx吸収剤でSO3に酸化され、NOx吸収剤に吸着
される。At this time, SO 2 released from the SOx absorbent
In addition, H 2 S is oxidized to SO 3 by the NOx absorbent by the oxygen absorbed by the NOx absorbent, and is adsorbed by the NOx absorbent.
【0080】NOx吸収剤に吸収されたSOxはNOx
より放出されにくいために、時間の経過と共にNOx吸
収剤にSOxが吸収蓄積されてしまいNOx吸収能力が
低下する。The SOx absorbed by the NOx absorbent is NOx
Since it is less likely to be released, SOx is absorbed and accumulated in the NOx absorbent with the passage of time, and the NOx absorption capacity is reduced.
【0081】このように、比較例1の排気浄化装置は、
内燃機関の排気浄化系において上記のように化学的、物
理的反応が作用しているものと本発明者等は考える次第
である。As described above, the exhaust gas purifying apparatus of Comparative Example 1
It is up to the present inventors to consider that the chemical and physical reactions are acting in the exhaust gas purification system of the internal combustion engine as described above.
【0082】<評価>実施例1、2および比較例1で説
明した排気浄化装置を図1、図2又は図3にしたがっ
て、2Lのリーンバーンエンジンを装備した車両に取り
付け、車両ダイナモメーター上で1,000km走行し
た。燃料は50ppmのイオウを含むものを使用した。
走行後、そのままの状態で日本の排気ガス測定モードで
ある10−15モードにて車両テストを行い、吸収剤、
および触媒の性能を測定した。<Evaluation> The exhaust gas purification apparatus described in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 was mounted on a vehicle equipped with a 2L lean burn engine according to FIG. 1, FIG. 2 or FIG. I ran 1,000 km. The fuel used contained 50 ppm of sulfur.
After traveling, a vehicle test was performed in the same state as in the Japanese exhaust gas measurement mode 10-15 mode.
And the performance of the catalyst.
【0083】その測定結果は、下記表1に示す通りであ
る。The measurement results are as shown in Table 1 below.
【0084】[0084]
【表1】 表1から分かる通り、実施例1、2は、比較例1に比べ
て、NOx転化率が高いことが分かる。[Table 1] As can be seen from Table 1, it can be seen that Examples 1 and 2 have a higher NOx conversion rate than Comparative Example 1.
【0085】[0085]
【発明の効果】上記、実施例から理解できるように、本
発明による内燃機関の排気浄化装置およびそれを用いた
排気ガス浄化法は、酸素吸収力を有しないNOx吸収剤
を内燃機関排気通路内に配置することを特徴としている
ので、NOx吸収剤を長時間使用してもNOx吸収能力
を維持することができる。そして内燃機関の燃料燃焼に
より生じる排気ガス(特にNOx)をより効果的に浄化
することができる。この点、前記[発明の概要]の項で
述べた通りである。As can be understood from the above embodiments, the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine and the exhaust gas purifying method using the same according to the present invention provide a NOx absorbent having no oxygen absorbing power in the exhaust passage of the internal combustion engine. The NOx absorbing ability can be maintained even if the NOx absorbent is used for a long time. Further, exhaust gas (particularly, NOx) generated by fuel combustion of the internal combustion engine can be more effectively purified. This point is as described in the section of [Summary of the Invention].
【図1】図1は、内燃機関に本発明品である排気浄化装
置が取り付けてあるエンジンを示すものである。FIG. 1 shows an engine in which an exhaust gas purification device according to the present invention is attached to an internal combustion engine.
【図2】図2は、内燃機関に本発明品である排気浄化装
置が取り付けてあるエンジンを示すものである。FIG. 2 shows an engine in which an exhaust gas purification device according to the present invention is attached to an internal combustion engine.
【図3】図3は、内燃機関に従来品の排気浄化装置が取
り付けてあるエンジンを示すものである。FIG. 3 shows an engine in which a conventional exhaust gas purification device is attached to an internal combustion engine.
1 排気マニホールド 2 SOx吸収剤 3 NOx吸収剤 4 排気マニホールド 5 SOx吸収剤 6 NOx吸収剤 7 三元触媒 8 排気マニホールド 9 SOx吸収剤 10 NOx吸収剤 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exhaust manifold 2 SOx absorbent 3 NOx absorbent 4 Exhaust manifold 5 SOx absorbent 6 NOx absorbent 7 Three-way catalyst 8 Exhaust manifold 9 SOx absorbent 10 NOx absorbent
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F01N 3/24 B01J 23/56 301A (72)発明者 広 田 智 隆 栃木県塩谷郡喜連川町喜連川工業団地内 ジョンソン・マッセイ・ジャパン株式会社 喜連川テクニカルセンター内 (72)発明者 村 木 秀 昭 栃木県塩谷郡喜連川町喜連川工業団地内 ジョンソン・マッセイ・ジャパン株式会社 喜連川テクニカルセンター内Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI F01N 3/24 B01J 23/56 301A (72) Inventor Tomotaka Hirota Johnson Massey Japan K.K. Inside the Kitsuregawa Technical Center (72) Inventor Hideaki Muraki Inside the Kitsuregawa Industrial Park, Kitsuregawa-cho, Shioya-gun, Tochigi Prefecture Johnson Massey Japan Co., Ltd. Inside the Kitsuregawa Technical Center
Claims (4)
ること、を特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 (1)リーン混合気を燃焼させるようにした内燃機関に
おいて、流入排気ガスの空燃比がリーン時にはNOxを
吸収し、流入排気ガスの空燃比が理論空燃比またはリッ
チ時には吸収したNOxを放出させるという酸素吸収力
を有しないNOx吸収剤を内燃機関排気通路内に配置し
てなること、および、(2)SOx吸収剤がNOx吸収
剤の配置箇所から上流部分に配置してなること。An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, comprising: (1) and (2): (1) In an internal combustion engine that burns a lean mixture, NOx is absorbed when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and the absorbed NOx is released when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is the stoichiometric air-fuel ratio or rich. The NOx absorbent having no oxygen absorbing power is disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine, and (2) the SOx absorbent is disposed upstream from the position where the NOx absorbent is disposed.
ら選ばれる少なくとも一種を担体として、 アルカリ金属、アルカリ土類金属、および希土類元素の
群から選ばれる少なくとも一種の塩基性物質、および白
金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、
ルテニウム(Ru)、イリジウム(Ir)、オスミウム
(Os)、およびその他の貴金属の群から選ばれる少な
くとも一種の貴金属、 を担持してなるものであって、セリアまたはセリウム・
ジルコニウム複合酸化物、およびそれらと同等の酸化吸
収剤を含まないNOx吸収剤である、請求項1に記載さ
れた内燃機関の排気浄化装置。2. The NOx absorbent having no oxygen absorbing power is selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, and rare earth elements, using at least one selected from the group consisting of alumina, titania, silica, and zirconia as a carrier. At least one basic substance, and platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh),
At least one noble metal selected from the group consisting of ruthenium (Ru), iridium (Ir), osmium (Os), and other noble metals, comprising ceria or cerium.
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the NOx absorbent is a zirconium composite oxide and a NOx absorbent that does not contain an oxidation absorbent equivalent thereto.
触媒が内燃機関排気通路内に配置されたNOx吸収剤の
箇所から下流部に配置してなること、を特徴とする請求
項1および2に記載された排気浄化装置。3. A three-way catalyst for purifying CO, HC and NOx is disposed downstream from a location of a NOx absorbent disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine. 2. The exhaust gas purification device according to item 2.
用いること、を特徴とする内燃機関の排気浄化法。4. An exhaust gas purification method for an internal combustion engine, comprising using the exhaust gas purification device according to claim 1.
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JP10113710A JPH11303625A (en) | 1998-04-23 | 1998-04-23 | Exhaust emission control device for internal combustion engine and exhaust emission control method using it |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH11303625A true JPH11303625A (en) | 1999-11-02 |
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ID=14619206
Family Applications (1)
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JP10113710A Pending JPH11303625A (en) | 1998-04-23 | 1998-04-23 | Exhaust emission control device for internal combustion engine and exhaust emission control method using it |
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- 1998-04-23 JP JP10113710A patent/JPH11303625A/en active Pending
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