KR100320283B1 - 배기정화장치 - Google Patents

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나까무라히로까즈
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Abstract

본 발명은, 배기정화장치에 관하여, 특히, 정화능력을 신속히 부활할 수 있는 NOx흡장환원촉매를 구비하고, 희박연소식또는 기통내분사식의 내연기관에 사용하는데 호적한 배기정화장치에 관한 것으로서 3원촉매와 그 하류에 배치된 NOx흡장환원촉매를 구비한 배기정화장치에 있어서, NOx흡장환원촉매의 정화능력을 단시간내에 부활시키는 것을 과제로 한 것이며, 그 해결수단으로서 NOx흡장환원촉매의 알루미나 담지층에는 촉매종으로서의 Ni를 담지시켰다. 엔진을 농후공연비영역에서 운전하여 NOx촉매를 중심으로 환원분위기를 형성하면, NiO를 NiS로 전화하는 반응이 일어나서 H2S가 소비되고, 이것에 수반해서 SO2의 소비가 진행하여, 산화분위기속에서 NOx촉매에 부착한 유황의 산화생성물인 BaSO4를 NOx흡장제인 BaCO3로 전화하는 반응이 촉진되고, NOx촉매의 정화능력이 부활한다.

Description

배기정화장치{Exhaust gas purifing Apparatus}
본 발명은, 배기정화장치에 관한 것으로서, 특히, 정화능력을 신속히 부활할 수 있는 NOx흡장(吸藏)환원촉매를 구비하고,희박연소식 또는 기통내분사식의 내연기관에 사용하는데 호적한 배기정화장치에 관한 것이다.
이론공연비근처의 영역에서의 내연기관의 운전중에 양호한 정화작용을 이루는 3원촉매와 희박공연비영역에서의 운전중에NOx(질소산화물)를 정화하는 희박NOx촉매를 구비한 배기정화장치가 알려져 있다. 이런 종류의 배기정화장치에 있어서 3원촉매를 내연기관의 배기관내의 상류쪽에 배설하므로써, 3원촉매를 신속히 활성화할 수 있고, 내연기관의, 특히 시동직후에 있어서의 배기가스특성을 향상시킬 수 있다. 이와 같은 장치구성의 경우, 배기가스속의 탄화수소나 일산화탄소는,3원촉매에서의 배기가스정화할 때에 소비되므로, 3원촉매의 하류에 설치한 NOx촉매에 배기가스가 도달했을 때에는 배기가스속의 탄화수소나 일산화탄소의 농도는 낮게 되어 있다. 따라서, NOx촉매를 3원촉매의 하류에 설치한 배기정화장치에있어서는, NOx를 탄화수소 등과 반응시켜서 NOx를 제거하는 선택환원촉매를 사용하는 여지는 결핍하고, 일반적으로는, NOx흡장환원촉매가 사용된다. 이 NOx흡장환원촉매는, 산화분위기에 있어서 배기가스속의 NOx를 그 산화생성물의 모양으로흡착시키는 NOx흡장제를 가지고, 이것에 흡착한 NOx산화생성물을 환원분위기속에서 환원시키고 NOx흡장제를 재생하면서 NOx를 무해의 질소가스로 분해하도록 하고 있다. 그러나, 이런 종류의 NOx촉매를 사용한 경우에도, 촉매에의 NOx흡착량이포화량에 달하면 NOx촉매에 흡착되지 않고서 대기속으로 배출되어 버린다.
그래서, WO93/07363호 공보 등에 의한 제안에서는, 포화 NOx흡착량에 달하기 전에 내연기관의 운전영역을 희박공연비영역으로부터 농후공연비영역으로 절환해서 촉매를 중심으로 환원분위기를 형성하고, 이 환원분위기속에서 NOx의 산화생성물을 환원하도록 하고 있다.
그러나, NOx촉매에는 NOx의 산화생성물이 부착할 뿐만 아니라, 연료속에 함유되는 유황분의 산화생성물 등이 부착한다.그리고, 이들 부착물질은, 촉매에의 NOx의 부착을 저해해서, 촉매의 NOx정화능력을 저감시킨다. 또한, 촉매에 부착한 유황의 산화생성물을 환원제거하는 것은 특히 곤란하다.
그래서, NOx촉매를 고온하에 둔 상태에서 내연기관을 농후공연비영역에서 운전하므로써 유황의 산화생성물을 환원제거하고, NOx촉매의 정화능력을 재생시키는 기술이 일본국특개평 6-88518호 공보 등에 개시되어 있다.
그러나, 유황의 산화생성물을 환원 제거하는데는 공연비를 상당히 농후화시킬 필요가 있으며, 이 촉매재생프로세스가 행하여지고 있는 동안, 연비(燃費)나 배기가스특성이 악화한다. 또, 내연기관의 통상운전영역으로부터 재생프로세스운전영역으로의 이행시 및 상기 프로세스운전영역으로부터의 이탈시에 공연비가 변화해서 출력토오크가 변화한다. 또한, 상기의 재생프로세스에 의한 유황의 산화생성물의 환원제거에는 상당히 긴 시간을 요하고, 이 동안, 재생프로세스의 실행에수반하는 상기의 불편이 발생한다.
본 발명은, NOx촉매에 부착한 유황의 산화생성물의 환원을 촉진해서, NOx촉매의 정화능력을 비교적 단시간에 부활할 수 있도록 한 배기정화장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 의한 배기정화장치를 구비한 희박연소내연기관의 개략구성도
도 2는 도 1의 전자제어유닛(ECU)이 실행하는 리프레시제어루틴의 순서도
도 3은 도 2의 리프레시제어루틴에 의해 실행되는 NOx리프레시운전부루틴의 순서도
도 4는 도 2의 리프레시제어루틴에 의해 실행되는 SOx리프레시운전부루틴의 순서도
도 5는 NOx리프레시운전 및 SOx리프레시운전의 각각의 실시시간 및 실시주기를 표시한 도면
도 6은 Ni를 첨가한 NOx흡장환원촉매위에서 환원분위기속에서 일어나는 반응의 일부를 모식적으로 표시한 도면
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1: 엔진 3b: 배기파이프
8: 연료분사밸브 9: 촉매콘버터
9a: 3원촉매 9b: NO흡장환원촉매
23: 전자제어유닛 35: 점화플럭
본 발명의 제 1발명의 배기정화장치는, 내연기관의 배기관내에 배치된 3원촉매와, 상기 배기관내에 있어서 상기 3원촉매의 하류에 배치된 NOx흡장환원촉매를 구비하고, 상기 NOx흡장환원촉매에 Ni 또는 Ni의 산화물을 첨가한 것을 특징으로 한다.
상기의 배기정화장치에 의하면, 배기관내가 산화분위기로 되면, NOx촉매의 표면에 예를 들면 금속산화물의 모양으로 존재하는 NOx흡장제(촉매종:觸媒種)가, 배기가스속의 NOx와 반응해서 NOx의 산화생성물을 생성한다. 또, 상기의 NOx흡장제는,연료속의 유황분의 연소에 의해 발생한 SO2로부터 생성된 SO3과 반응해서, 유황의 산화생성물을 생성한다. 이와 같이 해서생성된 NOx의 산화생성물 및 유황의 산화생성물은, NOx흡장환원촉매에 부착해서 그 정화능력을 저하시킨다.
배기관내가 환원분위기로 되면, 3원촉매 및 NOx촉매에서는, 배기가스속의 SO2가 환원되어서 황화수소가 생성된다. 이 황화수소는, Ni 또는 Ni의 산화물을 첨가한 NOx촉매위에 존재하는 니켈산화물과 반응해서 황화니켈을 생성한다. 또, NOx의산화생성물 및 유황의 산호생성물을 환원하는 반응이 발생한다.
주목해야할 것은, 황화니켈을 생성하는 NOx촉매에서의 상기의 환원반응이 진행됨에 따라서, 황화수소가 소비되는 것이다.그리고, 이와 같이 소비되는 황화수소를 보충하기 위해, NOx촉매에서는, SO2로부터 황화수소를 생성시키는 상기의 환원반응이 촉진되어서 SO2가 소비된다. 이 SO2의 소비를 보충하기 위하여, NOx촉매에서의, 유황의 산화생성물을 환원하는 반응이 촉진된다. 즉, Ni를 첨가한 NOx흡장환원촉매를 사용하므로써, 환원분위기에서는, 유황의 산화생성물을 NOx흡장제로전화(轉化)하는 반응이 신속히 진행하는 평형상태가 형성된다. 이 결과, NOx촉매의 정화능력저하를 조래하는 유황의 산화생성물이 비교적 단시간내에 제거된다.
본 발명의 제 2발명의 배기정화장치는, NOx흡장환원촉매를 승온시키는 승온수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
이 배기정화장치에 의하면, 유황의 산화생성물을 환원하는 환원반응에 있어서 NOx촉매가 승온되어서, 이 환원반응이 촉진된다.
본 발명의 제 3발명의 배기정화장치는, 내연기관으로부터 배기관으로 배출되는 배기가스를 승온시키는 배기승온수단에 의해 승온수단을 구성한 것을 특징으로 한다.
이 배기정화장치에 의하면, 촉매가열히터 등을 사용하는 일없이, NOx촉매를 승온시킬 수 있다.
본 발명의 제 4발명의 배기정화장치는, 배기승온수단이, 내연기관의 점화시기를 지연시키는 점화시기조정수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이 배기정화장치에 의하면, 내연기관의 점화시기를 지연시키므로써, 배기가스 나아가서는 NOx촉매를 승온시킬 수 있다.
본 발명의 제 5발명의 배기정화장치는, 연소실에 연료를 직접 분사하는 기통내분사식 내연기관에 장비되는 것이며, 배기승온수단을, 내연기관의 각 기통에 대한 연료분사를 각 기통의 1사이클중에 복수회에 걸쳐서 행하게 하는 연료분사제어수단에 의해 구성한 것을 특징으로 한다.
이 배기정화장치에 의하면, 내연기관의 각 기통에 대해서 1사이클중에 복수회에 걸쳐서 연료를 호적한 타이밍으로 분사하므로써, 배기가스 나아가서는 NOx촉매를 승온시킬 수 있다.
본 발명의 제 6발명의 배기정화장치는, 내연기관의 공연비를 농후공연비영역으로 들어가도록 제어하는 공연비제어수단을구비한 것을 특징으로 한다.
이 배기정화장치에 의하면, 내연기관을 농후연소운전시키므로써 NOx촉매를 중심으로 환원분위기를 적당히 형성해서 NOx촉매의 정화능력의 재생에 필요한 반응을 일으킬 수 있다.
이하, 도면을 참조해서, 본 발명의 일실시형태에 의한 배기정화장치를 장비한 기통내분사식 내연기관을 설명한다.
도 1에 있어서, 참조부호(1)은, 불꽃점화식 기통내분사형 직렬4기통4사이클 가솔린엔진을 표시한다. 이 엔진(1)의 실린더헤드에는, 각 기통마다 점화플럭(35)과 함께 전자식의 연료분사밸브(8)가 장착되고, 연료분사밸브(8)로부터 연소실(1a)내에 연료를 직접 분사하도록 되어 있다. 실린더내에 배치된 피스톤(1b)의 정상면에는 반구형상의 캐비티(1c)가 형성되고, 피스톤(1)이 상사점(TDC)근처에 있을 때, 연료분사밸브(8)로부터의 연료분무가 캐비티(1c)내에 도달하도록 되어있다. 실린더헤드의 상부에는, 엔진(1)의 흡배기밸브(4),(5)를 각각 구동하는 흡기쪽 및 배기쪽캠샤프트가 회전자재로유지되고 있다.
실린더헤드에는 흡기포오트(2a)가 대략 직립으로 형성되고, 이 흡기포트(2a)를 통과한 흡기흐름에 의해, 연소실(1a)내에서 소위 역텀블흐름을 발생가능하게 하고 있다. 배기포오트(3a)는 대략 수평방향으로 형성되고, 이 배기포오트로부터큰 직경의 EGR포오트(도시생략)가 비스듬히 분기되어 있다.
도 1중, 부호(19)는 냉각수온을 검출하는 수온센서, (21)은, 각 기통의 소정의 크랭크위치(예를 들면 5°BTDC 및 75°BTDC)에서 크랭크각신호를 출력하는 크랭크각센서, (34)는, 점화플럭(35)에 고전압을 출력하는 점화코일을 각각 표시한다. 캠샤프트에는, 기통판별신호를 출력하는 기통판별센서(도시생략)가 배설되고, 이 센서로부터의 신호에 의해서 크랭크각신호에 대응하는 기통을 판별하도록 하고 있다.
서어지탱크(2b)를 가진 흡기매니폴드(2)를 개재해서 흡기포오트(2a)에 접속된 흡기관(6)은, 에어클리너(6a)와, 스로틀보디(6b)와, 스테퍼모터식의 아이들스피드조정밸브(아이들조정밸브)(16)를 구비하고 있다. 흡기관(6)에는, 스로틀보디(6b)를 우회해서 흡기매니폴드(2)에 흡입공기를 도입하는 큰 직경의 에어바이패스파이프(50a)가 병설되고, 파이프(50a)에는 리니어솔레노이드식으로 대형의 에어바이패스밸브(ABV)(50)가 설치되어 있다. 에어바이패스파이프(50a)는, 흡기관(6)에 준하는 유로(流路)면적을 가지고 있으며, ABV(50)을 완전개방시킨 상태에서는, 엔진저중속영역에서 요구되는 양의흡입공기를 파이프(50a)를 개재해서 엔진(1)에 공급가능하다. 아이들조정밸브(16)는, ABV(50)보다도 작은 유로면적을가지고, 이 조정밸브(16)를 사용해서 흡입공기량을 정밀도좋게 조정가능하다.
스로틀보디(6b)에는, 스로틀밸브(7)와, 스로틀개방도를 검출하는 스로틀센서(14)와, 스로틀밸브 완전폐쇄상태를 검출하는아이들스위치(15)가 설치되어 있다. 또, 에어클리너(6a)의 내부에는, 흡기밀도를 구하기 위한 흡기온도센서(12)와 대기압센서(13)가 배설되고, 대기압 및 흡기온도를 각각 나타내는 출력신호가 양센서로부터 출력된다. 또, 흡기관(6)의 입구근처에 배설된 카르만소용돌이식의 에어플로센서(11)는, 1흡기행정당의 체적공기흐름량에 비례한 소용돌이발생신호를출력한다.
상기의 EGR포오트는, 큰 직경의 EGR파이프(10b)를 개재해서, 스로틀밸브(7)의 하류 또한 흡기매니폴드(2)의 상류에 접속되어 있다. EGR파이프(10b)에는 스테퍼모터식의 EGR밸브(10a)가 배설되고, 요소(10b)와 함께 EGR장치(10)를 구성하고있다.
참조부호(17)는, 배기매니폴드(3)에 장착되어 배기가스속의 산소농도를 검출하는 O2센서를 표시하고, 부호(9)는, 배기파이프(3b)에 설치한 배기정화용의 촉매콘버터(배기정화장치)를 표시한다.
이 촉매콘버터(9)는, 배기파이프(3b)내에 배치된 3원촉매(9a)와, 배기파이프(3b)내에 있어서 3원촉매(9a)의 하류에 배치된 희박NO촉매(9b)를 가지고 있다. 엔진(1)의 연소실(1a)로부터 배기파이프(3b)에 배출되는 배기가스속의 CO, HC, NOx의 3가지의 유해성분은, 이론공연비근처영역에서의 엔진운전중, 3원촉매(9a)에 의해 충분히 정화된다. 희박NOx촉매(9b)는, 엔진(1)의 희박연소운전중, 3원촉매(9a)에 의해서는 충분히 정화할 수 없는 배기가스속의 NOx를 정화하는 기능을 가진다. 따라서, 이 NOx촉매(9b)와 3원촉매(9a)를 포함한 촉매콘버터(9)는, 연비향상 등을 기도하여 희박공연비영역에서운전하게 되는 일이 많은 기통내분사식엔진(1)이나 희박연소식엔진에 호적하다. 또, 3원촉매(9a)는, 배기파이프(3b)내의 상류쪽에 배치하므로써 조기에 활성화가 가능하며, 엔진(1)의 시동시의 배기정화능력이 풍부하다.
희박NOx촉매(9b)는 NOx흡장환원촉매로 이루어진다. 이 NOx흡장환원촉매(9b)는, 예를 들면, Al2O3(알루미나)등으로 이루어진 담지층(擔持層)과, 이 담지층에 담지된 여러가지의 촉매종을 가지고 있다. 본 실시형태의 NOx촉매(9b)에는, 알칼리금속, 알칼리토류, 알칼리희토류 등의 촉매종, 예를 들면, Pt(백금), Rh(로듐), Ba(바륨), K(칼륨), La(랜턴), Ce(세륨)등의 촉매종이 사용된다. 이 NOx촉매(9b)는, Ni(니켈)이 촉매종으로서 첨가되어 있는 것에 특징이 있다. 본 실시형태에서는, Ni미립자가 알루미나 담지층의 표면 또는 표층부에 분산되어 유지되고 있다. Ni미립자의 담지방법으로서는, 다른 촉매종내에 Ni을 첨가해서 액화시키고, 그 촉매용액속에 담지체(擔持)를 침지시켜, 이에 의해 담지체표면에 촉매층을 형성하도록 하고 있다. 상기의 촉매종은, 작용시에, 금속산화물의 형태를 취할 수 있다. 예를 들면, Ba는, BaCO3의 형태를 취하고 NOx흡장제로서 가능한다.
이하, 상기 구성의 촉매콘버터(9)의 배기가스정화기구를 설명한다.
엔진(1)이 희박공연비영역(후술의 압축행정분사희박영역, 흡기행정희박영역에 대응)에서 운전되어서, 배기파이프(3b)내가산화분위기로 되면, 3원촉매(9a)위에서는, 하기의 반응 ①∼④이 발생하는 것으로 생각할 수 있다.
SＯ2＋1/2Ｏ2 → SＯ3 … [1]
3SＯ3＋2CeＯ2 → Ce2(SＯ4)3＋1/2Ｏ2 … [2]
2HC＋5/2Ｏ2 → H2Ｏ＋2CＯ2 … [3]
CＯ＋1/2Ｏ2 → CＯ2 … [4]
한편, NOx촉매(9b)위에서는, 하기의 반응 [5]∼[7]이 발생하는 것으로 이해할 수 있다.
SＯ3＋BaCＯ3 → BaSＯ4＋CＯ2 … [5]
NＯ＋BaCＯ3＋3/2Ｏ2 → Ba(NＯ3)2＋CＯ2 … [6]
NiS＋3/2Ｏ2 → NiＯ＋SＯ2 … [7]
상기의 반응식에 표시한 바와 같이, 연료에 함유되어 있던 유황분의 대부분은 연소실내에서 연소해서 SO2의 모양으로 배기파이프(3b)내에 배출되고, 3원촉매(9a)위에서 배기가스속의 산소와 반응해서 SO3으로 된다. 이 SO3은 3원촉매(9a)위의 CeO2와 반응해서 Ce2(SO4)3을 생성한다. 즉, SO3은, Ce2(SO4)3의 형태로 포촉된다. 3원촉매에 의해 포촉되지 않았던 SO3은, NOx촉매(9b)로 유입하여 NOx촉매(9b)위의 NOx흡장제인 BaCO3과 반응해서, 유황분의 산화생성물인 황산염 X-SO4로서의 BaSO4를 생성한다. 이 BaSO4는 NOx촉매(9b)의 표면에 부착해서 NOx촉매의 정화력을 저하시킨다.
또, 배기가스속의 NOx와 BaCO3과의 반응에 의해, NOx의 산화생성물인 질산염 X-NO로서의 Ba(NO3)2가 생성된다. 이 결과,배기가스속의 NOx가 NOx흡장제에 흡장된다. 단, SO3의 존재하에서는, BaSO4를 생성하는 상기의 반응(5)이, NO흡장을위한 반응(6)에 우선적으로 행하여지기 때문에 NOx촉매의 정화력이 저하한다.
식 [7]중의 NiS는 후술의 환원분위기에 있어서의 NOx촉매(9b)위에서의 NiO를 환원하는 반응에 의해서 생성되는 것이다.이 NiS는 배기가스속의 잉여산소와 반응해서 NiO를 생성한다. NiO는 NOx촉매의 표면에 머무른다. 상기의 반응의 결과로서 발생한 CO2나 SO2는 대기속으로 배출된다.
농후공연비영역(후술의 오픈루프영역 및 리프레시(refresh)운전에 대응)에서의 엔진운전에 의해 배기파이프(3b)내가 환원분위기로 되면, 3원촉매(9a)위에서는 하기의 반응 [11]∼[13]이 발생한다고 생각할 수 있다.
SＯ2＋3H2 → H2S＋2H2Ｏ … [11]
Ce2(SＯ4)3＋11H2 → 3H2S＋2CeＯ2＋8H2Ｏ … [12]
NＯ＋CＯ → 1/2N2＋CＯ2 … [13]
한편, NOx촉매(9b)위에서는 하기의 반응 [14]∼[18]이 발생한다고 생각할 수 있다.
BaSＯ4＋CＯ → BaCＯ3＋SＯ2 … [14]
SＯ2＋3H2 → H2S＋2H2Ｏ … [15]
NiＯ＋H2S → NiS＋H2Ｏ … [16]
Ba(NＯ3)2＋CＯ → BaCＯ3＋2NＯ＋Ｏ2 … [17]
NＯ＋CＯ → 1/2N2＋CＯ2 … [18]
즉, 환원분위기에 있어서, 3원촉매 및 NOx촉매에서는, 배기가스속의 SO2가 환원되어서 H2S가 생성된다. 이 H2S는, NO촉매위에서 NiO와 반응해서 NiS를 생성한다. NiS는 NOx촉매표면에 머물으므로, 악취를 가진 H2S의 대기속으로의 방출이억제된다.
또, 식 [14]에 표시한 바와 같이, 유황분의 황산염인 BaSO4는 배기가스속의 CO와 반응해서 BaCO3(NOx흡장제)으로 환원된다. 이 환원반응에 수반해서 SO2가 발생한다.
상기 반응식 [14]에 표시한 환원반응은, 일반적으로는 NOx촉매를 고온하에 둔 경우에도 진행하기 어렵다. 즉, NOx촉매표면에 부착한 BaSO4를 단시간내에 환원제거하는 것은 곤란하다. 종래의 NOx흡장환원촉매에 있어서는, H2S의 존재가, 식[14]에 표시한 유황의 산화생성물의 NOx흡수제에의 전화를 저지하도록 작용하기 때문이다.
본 실시형태에서는, NOx촉매(9b)에 Ni를 촉매종으로서 첨가하므로써, 반응식[14]의 환원반응을 촉진해서, BaSO4를 비교적단시간내에 제거하도록 하고 있다(도 6을 참조).
상세히는, 식[16]에서 표시한 NiO를 NiS로 환원하는 반응이 NOx촉매위에서 진행됨에 따라서, H2S가 소비된다. 이와 같이, NOx촉매(9b)에 첨가된 Ni는, NiO의형태를 취해서, 유황의 산화생성물의 NOx흡수제에의 전화를 저지하는 H2S를 제거하는 기능을 이룬다. 바꿔말하면, NiO는, H2S의 모양으로 나타나는 유황분을 흡수하는 말하자면 유황흡수제로서 기능한다.
NiO의 NiS로의 전화에 수반해서 소비되는 H2S를 보충하기 위해, NOx촉매에서는, 식[15]에서 표시한 SO2를 H2S로 환원하는반응이 촉진되어서 SO2가 소비된다. 이 SO2의 소비를 보충하기 위하여, 식[14]에 표시한 NOx촉매에서의 BaSO4를 BaCO3으로 환원하는 반응이 촉진된다. 이 결과, NOx촉매의 정화능력의 저하를 초래하는 BaSO4가 비교적 단시간내에 제거되어서NOx촉매의 정화능력이 회복된다.
후술한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 엔진(1)의 점화시기를 지연시키고 배기가스 나아가서는 NOx촉매를 승온시킨 상태에서, 농후공연비영역에서의 엔진운전을 행하여, BaSO4를 제거하는 식[14]의 환원반응을 촉진시키도록 하고 있다.
또한, 3원촉매와 그 하류에 배치된 NOx흡장환원촉매를 조합하여 사용하는 배기정화장치에 있어서, 3원촉매에 Ni를 첨가하는 것은, NOx촉매가 유황피독(被毒)되므로 불편하다. 즉, Ni를 첨가한 3원촉매에서 상기식[16]의 반응의 결과로서 NiS가 생성되면, 산화분위기에서 NiS가 산화되어서 식[7]에 표시한 바와 같이 NiO 및 SO2를 생성하여, SO2가 산화되어서 SO3으로 된다. 이 SO3이 NO촉매에 달하면, 상기식[5]에 표시한 NOx흡장제의 SO3피독이 발생한다.
이하, 엔진 1 및 그 주변요소를 다시 설명한다.
도시를 생략하나, 차체후부에 설치된 연료탱크내에 저류된 연료는, 전동식의 저압연료펌프에 의해 빨아올려져, 저압피드파이프를 개재해서 엔진(1)쪽으로 송급되고, 또, 실린더헤드에 장착된 고압연료펌프에 의해, 고압피드파이프와 딜리버리파이프를 개재해서 각 연료분사밸브(8)로 송급된다.
차실내에는 전자제어유닛(ECU)(23)이 설치되어 있으며, 이 ECU(23)는, 도시생략한 입출력장치, 제어프로그램이나 제어맵등의 기억에 제공되는 기억장치(ROM, RAM, 불휘발성 RAM 등), 중앙처리장치(CPU), 타이머카운터 등을 구비하여, 엔진(1)의 종합적인 제어를 행하도록 되어있다.
ECU(23)의 입력쪽에는, 작동시에 엔진(1)의 부하가 되는 에어콘장치, 파워스티어링장치, 자동변속장치 등의 작동상황을검출하는 스위치류 등이 각각 접속되어 있다.
ECU(23)는, 상기의 각종센서류 및 스위치류로부터의 입력신호에 의거하여, 후술의 연료분사모드, 연료분사량(공연비), 연료분사종료시기, 점화시기, EGR가스도입량 등을 결정하여, 연료분사밸브(8), 점화코일(34), EGR밸브(10a)등을 구동제어한다.
앞서 설명한 바와 같이, NOx촉매(9b)의 정화능력의 저하요인이 되는 유황의 황산염(BaSO4)의 환원제거를 촉진해서 정화능력을 신속히 재생시키기 위해, 본 실시형태에서는, 엔진(1)의 점화시기를 지연시키고 배기가스 나아가서는 NOx촉매를 승온시킨 상태에서, 농후공연비영역에서의 엔진운전을 행하도록 하고 있다. 바꿔말하면, 본 실시형태의 배기정화장치는,점화시기를 지연시키는 점화시기조정수단과, 공연비를 농후공연비에 들어가도록 제어하는 공연비제어수단을 구비하고 있다. 그리고, 이들 수단의 점화시기지연기능 및 공연비제어기능은 후술한 바와 같이, ECU(23)에 의해 실현된다.
상기와 같이 구성된 엔진(1)의 운전은, 통상, ECU(23)에 의해 이하와 같이 제어된다.
냉각상태에서의 엔진시동시 및 워밍업중에는, 흡기행정분사모드가 선택되어서, 비교적 농후한 공연비가 되도록 연료분사가 행하여진다. 또, ABV(50)는 폐쇄되고, 흡입공기는 스로틀밸브(7)의 틈새나 아이들조정밸브(16)로부터 연소실(1a)에공급된다. 또, 아이들회전수제어를 위해, 에어콘 등의 보조기기류에 의한 엔진부하의 증감에 따라서 아이들조정밸브(16)(필요에 따라서 ABV(50))가 조정된다. 그리고 , O2센서(17)가 활성온도에 달하면, O2센서(17)의 출력전압에 의거한공연비피드백제어가 개시되어, 유해배출가스성분은 촉매콘버터(9)의 3원촉매(9a)에 의해 정화된다.
엔진(1)의 워밍업이 종료하면, 스로틀개방도θth 등으로부터 얻은 목표평균유효압력과 엔진속도에 의거하여, 도시생략한맵으로부터 현재의 연료분사제어영역(엔진운전영역)이 검색되고, 검색된 영역에 적합한 연료분사모드와 연료분사량이 결정되어서 연료분사밸브(8)가 구동된다. 또, ABV(50)나 EGR밸브(45)의 밸브개방제어가 행하여진다.
상세히는, 아이들운전시 등의 저부하·저회전운전시에는, 엔진운전이 압축행정분사희박영역에서 행하여지고 있다고 판별되어서, 압축행정분사모드가 선택되는 동시에 ABV(50) 및 EGR밸브(10a)가 엔진운전상태에 따라서 밸브개방되고, 희박공연비(20∼40정도)가 되도록 연료분사가 제어된다.
이 경우, 흡기포오트(2a)로부터 유입한 흡기흐름에 의해서 연소실(1a)내에 형성되는 역텀블흐름에 의해 연료분무가 피스톤(1b)의 캐비티(1c)내에 보존되고, 점화시점에 있어서 점화플럭(35)의 주위에는 이론공연비근처의 혼합가스가 형성된다.이 결과, 전체적으로 극히 희박한 공연비라도 착화가 가능하게 되고, CO 및 HC배출이 억제되는 동시에 연비가 대폭적으로향상된다. 또, 배기가스의 환류에 의해서 NOx배출량도 억제된다.
엔진중간부하영역에서는, 엔진운전영역이, 흡기행정희박영역 또는 이론공연비피드백제어영역(S-F/B영역)이 되기 때문에,흡기행정분사모드가 선택된다. 흡기행정희박영역에서는, 비교적 희박한 공연비(예를 들면, 20∼23정도)가 되도록ABV(50)의 밸브개방량과 연료분사량이 제어된다. S-F/B영역에서는, ABV(50)와 EGR밸브(10a)를 개폐제어하는 동시에, O2센서(17)의 출력전압에 따라서 공연비피드백제어가 행하여진다.
또, 엔진의 급가속운전시나 고속운전시에는, 엔진(1)이 오픈루프영역에서 운전되고 있는 것이 판별되어서, 흡기행정분사모드가 선택되는 동시에 ABV(50)가 폐쇄되고, 비교적 농후한 공연비가 되도록 연료분사가 제어된다.
또, 중고속주행중의 타행운전시 등에는, 운전영역은 연료중단영역이 되기 때문에, 연료분사는 완전히 정지된다.
이하, 도 2 내지 도 4를 참조해서, ECU(23)에 의해 실행되는 리프레시제어에 대해서 설명한다.
이 리프레시제어는, 배기가스속에 함유되는 NOx및 SOx의 산화생성물인 질산염X-NO3 및 황산염X-SO4(본 실시형태에서는Ba(NO3)2 및 BaSO4)를 환원제거해서, NO촉매(9b)의 정화능력을 재생시키는 것을 기도하고 있다. 후술한 바와 같이, 리프레시제어에서는, NOx리프레시운전과 SOx리프레시운전이 필요에 따라서 실시된다.
도시생략한 연료분사제어루틴에 있어서 상기한 바와 같이 엔진운전영역에 따른 연료분사제어가 행하여지고 있는 동안에리프레시제어실행시기가 도래하면, 도 2의 리프레시제어루틴의 실행이 개시된다.
먼저, 엔진(1)이 희박공연비영역(압축행정분사희박영역 또는 흡기행정희박영역)에서 운전중인지 아닌지가 판별된다(스텝S1). 이 판별결과가 부정, 즉, 희박공연비운전중이 아니라고 판별되면, 이 리프레시제어루틴은 일단 종료되고, 제어루틴실행주기Tc가 경과했을 때에 본루틴이 스텝S1으로부터 재차 실행된다.
또한, 희박공연비운전중에는 배기파이프(3b)내가 산화분위기로 되어서, 3원촉매(9a)위 및 NOx촉매(9b)위에서는 상기의 반응 [1]∼[4] 및 반응 [5]∼[7]이 발생하고, BaSO4 및 Ba(NO3)2가 NO촉매에 서서히 부착해서 정화능력을 서서히 저하시킨다.
상기의 스텝S1에 있어서 희박공연비운전중인 것이 판별되면, 전회의 NOx리프레시운전의 종료시점이후에 있어서의 희박공연비운전의 합계실행시간을 나타내는 제 1의 계시시간T1에 제어루틴실행주기 Tc가 가산되고, 또, 전회의 SOx리프레시운전의 종료시점이후에 있어서의 희박공연비운전의 합계실행시간을 나타내는 제 2의 계시시간T2에 제어루틴실행주기 Tc가 가산된다(스텝 S2). 예를 들면, 도시생략한 T1계시용 및 T2계시용의 타이머카운터치의 각각이 주기 Tc에 대응하는 값 1만큼 증분(increment)된다. 또한, 시간 T1, T2의 초기치는 0이다.
다음에, 제 1의 소정시간 T1ref가 ECU(23)의 기억장치로부터 판독되어, 제 1의 계시시간 T1이 제 1의 소정시간 T1ref에달했는지 여부가 판별된다(스텝 S3). 이 판별결과가 부정이면, 제 2의 소정시간 T2ref가 기억장치로부터 판독되고, 제2의 계시시간 T2가 제 2의 소정시간 T2ref에 달했는지 여부가 판별된다(스텝 S4). 스텝S4에서의 판별결과가 부정이면,본루틴을 일단 종료한다.
제 1 및 제 2의 소정시간 T1ref, T2ref는, 당해시간에 걸쳐서 희박공연비운전이 연속적 또는 간헐적으로 실시된 경우에도, 또, 희박공연비운전중의 엔진운전상태가 여하한 것이었다고 해도, Ba(NO3)2 및 BaSO4의 NOx촉매(9b)에의 부착량이 각각의 허용량을 초과하지 않는 시간으로 설정되어 있다.
도 5에 표시한 바와 같이, 제 2의 소정시간 T2ref는 제 1의 소정시간 T1ref보다도 길게 되어 있다. 배기가스속의 SOx함유량은 NOx함유량보다도 적고, 희박연소운전의 실시에 수반하는 NOx촉매에의 BaSO4의 부착의 진행속도가, Ba(NO3)2의 부착의 진행속도보다도 느리기 때문이다.
상기 스텝S3에서의 판별결과가 긍정, 즉, 전회의 NOx리프레시운전의 종료시점으로부터 제 1의 소정시간 T1ref가 경과한것이 판별되면, Ba(NO3)2의 부착량이 허용량을 초과할 우려가 있으므로, Ba(NO3)2를 환원제거하기 위하여, NOx리프레시운전이 실행된다(스텝 S5). 이 NOx리프레시운전에서는, NOx촉매(9b)로부터 Ba(NO3)2 나아가서는 NOx를 탈리(脫離:elimination)시키는데 적합한 공연비로, 엔진(1)이, NOx탈리에 요하는 시간에 걸쳐서 운전된다.
상세히는, 도 3에 표시한 NOx리프레시운전부루틴에 있어서, NOx탈리에 적합한 공연비(예를 들면, 이론공연비근처의 농후공연비인 값 14의 공연비)를 달성하기 위한 연료분사시간이 도시생략한 맵을 참조해서 결정된다(스텝 S501). 다음에, 스텝 S501에서 결정된 NOx탈리용의 연료분사시간에 걸친 연료분사를 행하기 위한 연료분사개시시기 및 종료시기가 결정되고(스텝 S502), 또, 점화시기가 도시생략한 맵에 의거해서 결정된다(스텝 S503). 그리고, NOx탈리에 요하는 엔진운전시간인 NOx리프레시운전시간 tnref가 기억장치로부터 판독되고(스텝 S504), NOx리프레시운전실행시간 tn을 계시하는 도시생략한 타이머카운터가 기동된다(스텝 S505).
다음에, NOx탈리를 위한 연료분사제어의 실시가 허용된다(스텝 S506). 이결과, 엔진운전영역에 따른 연료분사제어로부터 NOx탈리를 위한 연료분사제어로 절환된다. 따라서, 스텝 S502에서 결정된 연료분사개시시기에 도달하면, 엔진(1)의기통이 대응하는 것의 연료분사밸브(8)가 개방되고, 연료분사종료시기에 도달하면 밸브폐쇄된다. 또, 스텝 S503에서 결정된 점화시기에 도달하면 점화플럭(35)이 작동한다.
스텝 S507에서는, 상기의 타이머카운터에 의한 계시시간 tn이 NOx리프레시운전시간 tnref에 도달했는지 여부가 판별된다.이 판별결과가 부정이면, 스텝 S507을 재차 실행한다. 따라서, 스텝 S507에서의 판별결과가 부정인 동안은, 연료분사개시시기에 도달할 때마다 연료분사가 개시되고, 또, 점화시기에 도달할 때마다 연료분무에의 점화가 행하여진다. 이 결과, 엔진(1)은, NOx탈리에 적합한 이론공연비근처의 농후공연비로 운전되고, 이에 의해, NOx촉매(9b)에 부착한 Ba(NO3)2의BaCO3에의 전화가 서서히 진행된다(상기의 반응식[17]을 참조). 즉, NOx의 탈리가 진행된다. 또한, NOx촉매가 환원분위기내에 놓여지므로, 상기의 식[14]에 따라서 SOx의 탈리도 약간 진행한다.
NOx리프레시운전이 시간 tnref에 걸쳐서 실시되어서 스텝 S507에서의 판별결과가 긍정으로 되면, NOx의 탈리가 충분히 진행했다고 판단해서 NOx탈리용의 연료분사의 실시가 금지되고(스텝 S508), 엔진운전영역에 따른 연료분사제어가 재개된다.그리고, 스텝 S509에서는, NOx리프레시운전실행시간 tn을 계시하는 타이머가 리세트된다.
이상과 같이 해서, NOx리프레시운전이 종료하면, 제어프로그램은, 도 2의 리프레시제어루틴의 스텝 S6으로 진행하고, NOx리프레시운전의 종료시점이후에 있어서의 희박공연비운전의 합계실행시간을 나타내는 제 1의 계시시간 T1이 0으로 리세트된다.
또한, NOx리프레시운전중에 가속요구 등이 있었을 경우에, NOx리프레시운전을 중지하고, 가속요구 등에 적합한 연료분사제어를 실시하도록 해도 된다. SOx리프레시운전에 대해서도 마찬가지이다.
도 2의 리프레시제어루틴에 있어서, 스텝 S4에서의 판별결과가 긍정, 즉, 전회의 SOx리프레시운전의 종료시점으로부터 제2의 소정시간 T2ref가 경과한 것이 판별되면, 허용BaSO4부착량을 초과할 우려가 있으므로, BaSO4를 환원제거해서 SOx를이탈시키는 SOx리프레시운전이 실행된다(스텝 S7). 이 SOx리프레시운전에서는, NO촉매(9b)로부터 BaSO4 나아가서는 SOx를 탈리시키는데 적합한 공연비에서의 엔진운전이, SOx의 탈리에 요하는 시간에 걸쳐서 행하여진다. 또, BaSO4를 BaCO3으로 전화시키는 반응을 촉진시키기 위해, NOx촉매의 승온이 행하여진다. 본 실시형태에서는, 점화시기를 지연시키므로써 배기가스온도를 상승시키도록 하고 있다.
상세히는, 도 4에 표시한 SOX리프레시운전부루틴에 있어서, SOx탈리에 적합한 농후공연비(예를 들면 11)를 달성하기 위한연료분사시간이 도시생략한 맵을 참조해서 결정된다(스텝 S701). 다음에, 스텝 S701에서 결정된 SOx탈리용의 연료분사시간에 걸친 연료분사를 행하기 위한 연료분사개시시기 및 연료분사종료시기가 결정된다(스텝 S702). 그리고, 점화시기θig가 도시생략한 맵에 의거해서 임시로 설정되어(스텝 S703), 배기승온을 위한 점화시기지연량 △θig가 도시생략한 맵으로부터 구해지고(스텝 S704), 다음에 스텝 S703에서 임시로 결정한 점화시기 θig에 지연량 △θig를 최종적으로 결정한다(스텝 S705).
이어서, SOx탈리에 요하는 엔진운전시간인 SOx리프레시운전시간 tsref가 기억장치로부터 판독되고(스텝 S706), SOx리프레시운전실행시간 ts를 계시하는 도시생략한 타이머카운터가 기동된다(스텝 S707).
다음에, SOx탈리를 위한 연료분사제어의 실시가 허용된다(스텝 S708). 이 결과, 엔진운전영역에 따른 연료분사제어로부터 SOx탈리를 위한 연료분사제어로 절환된다.
스텝 S709에서는, 타이머카운터에 의한 계시시간 ts가 SOx리프레시운전시간 tsref에 도달했는지 여부가 판별된다. 이판별결과가 부정이면, 스텝 S709를 재차 실행한다. 따라서, 스텝 S709에서의 판별결과가 부정인 동안은, 연료분사개시시기에 도달할 때마다 연료분사가 개시되고, 연료종료시시가 도래하면 연료분사가 종료된다. 또, 점화시기에 도달할 때마다 연료분무에의 점화가 행하여진다. 이 결과, 엔진(1)은, SOx탈리에 적합한 농후공연비로 운전되고, 이에 의해, NOx촉매(9b)에 부착한 BaSO4의 BaCO3에의 전화가 서서히 진행한다(상기의 식[14]을 참조). 즉, SOx의 탈리가 진행된다.SOx리프레시운전중, 점화시기가 지연되므로 배기가스온도가 상승한다. 이에 수반에서 NOx촉매온도가 상승하여, BaSO4를BaCO3으로 전화시키는 식[14]의 반응이 촉진된다. 또한, Ni를 첨가한 NOx촉매(9b)에 의하면, H2S를 소비하는 식[16]의반응이 일어나므로, 식[14]의 반응이 또 촉진된다. SOx리프레시운전중에는 NOx촉매가 환원분위기내에 놓여지므로, NOx의탈리도 진행한다.
SOx리프레시운전이 시간 tsref에 걸쳐서 실시되어서 스텝 S709에서의 판별결과가 긍정으로 되면, SOx의 탈리가 충분히 진행했다고 판단해서 SOx탈리용의 연료분사의 실시가 금지되고(스텝 S710). 엔진운전영역에 따른 연료분사제어가 재개된다. 그리고, 스텝 S711에서는, SOx리프레시운전실행시간ts를 계시하는 타이머카운터가 리세트된다.
이상과 같이 해서, SOx리프레시운전이 종료하면, 제어프로그램은 도 2의 리프레시제어루틴의 스텝 S7으로 진행하고, SOx리프레시운전의 종료시점이후에 있어서의 희박공연비운전의 합계실행시간을 나타내는 제 2의 계시시간 T2가 0으로 리세트된다.
상기한 바와 같이, 상기 실시형태에서는 Ni를 첨가한 NOx촉매를 환원분위기속에 있어서 유황분의 산화생성물을 신속히 환원제거하고, 또, 이 환원제거할 때에 NOx촉매온도를 상승시켜서 환원반응을 촉진시키고 있다. 또, NOx리프레시운전과 SOx리프레시운전을 다른 농후공연비 또한 다른 주기에 의해 실시해서, 양 리프레시운전에 사용되는 연료량을 극력 저감시키고 있다.
본 발명은 상기의 실시형태에 한정되지 않고, 여러가지로 변형가능하다.
예를 들면, 상기 실시형태에서는, 본 발명을 기통내분사식4기통엔진에 적용한 경우에 대해서 설명했으나, 4기통이외의 엔진이나 기통내분사식엔진이외의 예를 들면 희박혼합기연소엔진에도 적용가능하다.
또, 상기의 실시형태에서는, 점화시기의 지연에 의한 배기승온에 의해 NOx촉매를 승온시키도록 했으나, 촉매가열히터, 2차공기공급 등의 그 외의 NOx촉매승온수단이 사용가능하다. 기통내분사식엔진에서는, 점화시기의 지연에 대신해서, 엔진의 각 기통의 1사이클중에 복수회에 걸쳐서 연료분사를 행하므로서 배기승온 나아가서는 NOx촉매의 승온을 실현가능하다. 이 경우, ECU(23)는, 복수회의 연료분사를 행하는데 있어서의 연료분사제어수단으로서 기능한다. 또, 이와 같은복수회의 연료분사를 점화시기지연과 함께 실시해도 된다.
상기의 복수회의 연료분사는, 예를 들면, 일본국특개평 8-100638호 공보에개시되어 있는 바와 같이, 통상의 1회째의 연료분사 및 점화에 의한 주연소의 팽창행정초기로부터 중기에 있어서 2회째의 추가연료분사를 행하는 것이어도 된다. 이경우, 2회째의 추가연료분사에 의한 연료는 주연소의 화염전파에 의해 착화되고, 이에 의해, 배기가스온도가 상승한다.
상기 실시형태에서는, SOx리프레시운전종료후, 엔진운전상태에 따른 연료분사제어에 즉각 절환하도록 했으나, SOx리프레시운전을 실시한 직후에는 NO촉매온도가 비교적 높은 듯하게 되어, NOx촉매의 NOx정화능력이 저하되는 일이 있다. 이와같은 정화능력저하를 보충하기 위하여, SOx리프레시운전종료직후에, 이론공연비에서의 엔진운전을 실시하도록 해도 된다. 이 경우, 3원촉매(9a)의 정화능력이 최대한도로 발휘되고, 이에 의해, SOx리프레시운전종료직후에서의 NOx촉매의 정화능력의 저하를 보충할 수 있다.
상기 실시형태에서는, NOx및 SOx리프레시운전개시조건으로서, 고정의 제 1 및 제 2의 소정시간 T1ref, T2ref를 사용했으나, 맵을 참조하는 등해서, 시간 T1ref 및 T2ref를 가변설정가능하다. 예를 들면, NOx촉매(9b)는 그 사용시간이 길게되면 열악화가 진행되기 때문에, 리프레시운전의 실시주기 T1ref 및 T2ref를 촉매사용시간에 따라서 가변설정하는 것이 효과적이다. 또는, 차량주행거리, 차량주행시간, 연료소비량의 적산치, 흡입공기량의 적산치 등의 각종조건에 따라서 리프레시운전을 개시하도록 해도 된다. NOx및 SOx리프레시운전시간 tnref 및 tsref에 대해서도 마찬가지이다.
또한, 상기 실시형태에 있어서는, Ni를 촉매에 첨가하고 있으나, Ni의 산화물을 첨가해도 된다. 이 이유는, 희박분위기에 있어서 촉매가 활성온도에 달하면 Ni는 O2에 의해서 촉매위에 NiO로서 존재하기 때문에, 미리 Ni의 산화물을 첨가해도되는 것이다.
본 발명의 제 1발명의 배기정화장치는, 내연기관의 배기관내에 배치된 3원촉매와, 상기 배기관내에 있어서 상기 3원촉매의 하류에 배치된 NOx흡장환원촉매를 구비하고, 상기 NOx흡장환원촉매에 Ni 또는 Ni의 산화물을 첨가한 것이며, NOx흡장환원촉매의 정화능력저하를 시키는 유황의 산화생성물을 비교적 단시간내에 제거할 수 있고, NOx흡장환원촉매의 정화능력을신속히 회복시킬 수 있다.
본 발명의 제 2발명의 배기정화장치는, NOx흡장환원촉매를 승온시키는 승온수단을 구비하므로, 유황의 산화생성물을 환원하는 반응을 진행시킬 때에 NOx촉매를 승온시키므로써 이 환원반응을 촉진시킬 수 있고, NOx촉매의 정화능력을 신속히 회복시킬 수 있다.
본 발명의 제 3발명의 배기정화장치는, 내연기관으로부터 배기관에 배출되는 배기가스를 승온시키는 배기승온수단에 의해승온수단을 구성했으므로, 촉매가열히터 등을 사용하는 일없이, NOx촉매를 승온시킬 수 있다.
본 발명의 제 4발명의 배기정화장치는, 배기승온수단이, 내연기관의 점화시기를 지연시키는 점화시기조정수단으로 이루어지므로, 내연기관의 점화시기를 지연시키므로써, 배기가스 나아가서는 NOx촉매를 승온시킬 수 있고, NOx촉매의 재생이용이하게 된다.
본 발명의 제 5발명의 배기정화장치는, 연소실에 연료를 직접 분사하는 기통내분사식내연기관에 장비되는 것이며, 배기승온수단을, 내연기관의 각 기통에 대한 연료분사를 각 기통의 1사이클중에 복수회에 걸쳐서 행하게 하는 연료분사제어수단에 의해 구성했으므로, 내연기관의 각 기통에 대해서 1사이클중에 복수회에 걸쳐서 연료를 호적한 타이밍으로 분사하므로써, 배기가스 나아가서는 NOx촉매를 승온시킬 수 있다.
본 발명의 제 6발명의 배기정화장치는, 내연기관의 공연비를 농후공연비영역으로 들어가도록 제어하는 공연비제어수단을구비하므로, 내연기관을 농후연소운전시켜서 NOx촉매를 중심으로 환원분위기를 적당히 형성할 수 있고, NOx촉매의 정화능력을 확실하게 재생시킬 수 있다.

Claims (5)

  1. 내연기관(1)의 배기관(3b)내에 배치된 3원촉매(9a)와, 상기 배기관(3b)내에 있어서 상기 3원촉매(9a)의 하류에 배치되는 동시에 산화분위기에서 배기가스 속의 NOX및 SOX를 흡장하고 또한 환원분위기에서 흡장한 NOX및 SOX를 탈리하는 NOX흡장환원촉매(9b)와, 상기 NOX흡장환원촉매(9b)에 부착한SOX를 탈리하기 위해서 상기 NOX흡장환원촉매(9b)의 온도를 상승시키는 동시에 상기 배기관내를 환원분위기로 하는 SOX리프레시제어수단을 구비하고, 상기 NOX흡장환원촉매에 Ni 또는 Ni의 산화물을 첨가한 것을 특징으로 하는 배기정화장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 SOX리프레시제어수단은, 상기 내연기관(1)으로부터 상기 배기관(3b)으로 배출되는 배기가스를 승온시키는 배기승온수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 배기정화장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 배기승온수단이, 상기 내연기관의 점화시기를 지연시키는 점화시기조정수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 배기정화장치.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 내연기관은, 그 연소실에 연료를 직접 분사하는 기통내분사식내연기관이며, 상기 배기승온수단은, 상기 내연기관의 각 기통에 대한 연료분사를 각 기통의 1사이클 중에 복수회에 걸쳐서 행하게 하는 연료분사제어수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 배기정화장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 내연기관의 공연비를 농후공연비영역으로 들어가도록 제어하는 공연비제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 배기정화장치.
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