KR101536038B1

KR101536038B1 - 내연 기관의 배기 정화 장치

Info

Publication number: KR101536038B1
Application number: KR1020127000949A
Authority: KR
Inventors: 다카미츠 아사누마; 요시히사 츠카모토; 가즈히로 우메모토; 준이치 마츠오; 히로마사 니시오카
Original assignee: 도요타 지도샤（주）
Priority date: 2009-07-23
Filing date: 2009-07-23
Publication date: 2015-07-10
Also published as: US20120110987A1; ES2613409T3; BR112012001566A2; BR112012001566B1; EP2458170A1; US8701393B2; JPWO2011010398A1; JP5229390B2; EP2458170B1; CN102472140A; WO2011010398A1; RU2485332C1; EP2458170A4; KR20130083819A; CN102472140B

Abstract

내연 기관에 있어서, 배기 가스 중에 함유되는 SO_x 를 포획하기 위한 SO_x 트랩 촉매 (13) 가, 배기 가스 중에 함유되는 SO₂ 를 흡착할 수 있는 산소 흡방출재 (54) 와, SO_x 를 황산염의 형태로 흡장할 수 있는 SO_x 흡장재 (55) 를 함유하고 있다. 배기 가스 중에 함유되는 SO₂ 는 산화시키지 않고 산소 흡방출재 (54) 에 화학 흡착되고, SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도가 흡착 SO₂ 이동 개시 온도보다 높아지면 산소 흡방출재 (54) 에 화학 흡착되어 있는 SO₂ 가 산화되어 황산염의 형태로 SO_x 흡장재 (55) 에 흡장된다.

Description

내연 기관의 배기 정화 장치{EXHAUST GAS PURIFIER FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 내연 기관의 배기 정화 장치에 관한 것이다.

내연 기관에 사용되는 연료 및 윤활유 내에는 황이 함유되어 있고, 따라서 배기 가스 중에는 SO_x 가 함유되어 있다. 그런데 이 SO_x 는 기관 배기 통로 내에 배치된 배기 가스 정화용 촉매 등의 후처리 장치의 성능이나 내구성을 대폭 저하시키는 작용이 있고, 따라서 배기 가스 중의 SO_x 는 제거하는 것이 바람직하다.

그래서 기관 배기 통로 내에 배기 가스 중에 함유되는 SO_x 를 포획할 수 있는 SO_x 트랩 촉매를 배치한 내연 기관이 공지되어 있다 (특허문헌 1 참조). 이 SO_x 트랩 촉매 내에는 주로 알칼리 금속이 분산되어 담지되어 있고, SO_x 트랩 촉매에 유입되는 배기 가스의 공연비가 린 (lean) 일 때에는 배기 가스 중에 함유되는 SO_x 가 SO_x 트랩 촉매의 표면 부분에 존재하는 질산염과 반응하여 황산염의 형태로 포획된다. 한편, 이 내연 기관에서는 SO_x 트랩 촉매의 표면 부분의 황산염이 증대되어 SO_x 트랩률이 저하되기 시작했을 때에는 SO_x 트랩 촉매의 온도가 알칼리 금속의 질산염의 융점 이상으로 유지되고, 그에 따라 SO_x 트랩 촉매 내의 질산염이 SO_x 트랩 촉매 표면으로 이동하여 응집된다. 질산염이 SO_x 트랩 촉매 표면에 응집되면, 배기 가스 중의 SO₂ 가 응집된 질산염과 반응하여 황산염의 형태로 양호하게 포획되게 되고, 그에 따라 NO_x 트랩률이 회복된다.

국제공개 WO2008/004493 A1

그러나 이 SO_x 트랩 촉매에서는 촉매의 표면 부분이 황산염에 의해 덮이기 때문에, 이 황산염에 저지되어 배기 가스 중의 SO₂ 가 SO_x 트랩 촉매 내로 확산될 수 없게 된다. 그 결과, SO_x 트랩 촉매가 여전히 충분한 포획 용량을 갖고 있음에도 불구하고 SO₂ 를 포획할 수 없게 되고, 그리하여 SO_x 트랩 촉매의 포획 용량을 충분히 활용할 수 없다는 문제가 있다.

이와 같이 SO_x 트랩 촉매의 포획 용량을 충분히 활용할 수 없는 것은, 배기 가스 중에 함유되는 SO₂ 를 SO_x 트랩 촉매의 표면 상에서 산화시켜 SO_x 트랩 촉매의 표면 부분에 황산염의 형태로 포획하기 때문이다. 이 경우, SO₂ 를 SO_x 트랩 촉매의 표면 상에서 산화시키지 않으면, 이 SO₂ 는 질산염과 반응하지 않고, 따라서 SO_x 트랩 촉매의 표면 부분에 황산염의 형태로 포획되는 경우가 없어지기 때문에, 이 SO₂ 는 SO_x 트랩 촉매 내로 확산될 수 있게 된다. 따라서 이 경우 SO_x 트랩 촉매 내에 SO₂ 가 확산된 후에 SO₂ 가 황산염의 형태로 포획되도록 하면, SO_x 트랩 촉매의 포획 용적을 충분히 활용할 수 있게 된다.

그래서 본 발명에서는, 기관 배기 통로 내에 배기 가스 중에 함유되는 SO_x 를 포획하기 위한 SO_x 트랩 촉매를 배치하고, SO_x 트랩 촉매가, 배기 가스 중에 함유되는 SO₂ 를 흡착할 수 있는 SO₂ 흡착용 산화물과, SO_x 를 황산염의 형태로 흡장할 수 있는 SO_x 흡장재를 함유하고 있고, SO_x 트랩 촉매는, 배기 가스 중에 함유되는 SO₂ 를 산화시키지 않고 SO₂ 흡착용 산화물에 흡착될 수 있는 성질을 가짐과 함께, SO₂ 흡착용 산화물에 흡착되어 있는 SO₂ 가 SO_x 흡장재를 향하여 이동을 개시하는 흡착 SO₂ 이동 개시 온도보다 SO_x 트랩 촉매의 온도가 높아지면 SO₂ 흡착용 산화물에 흡착되어 있는 SO₂ 가 산화되어 황산염의 형태로 SO_x 흡장재에 흡장되는 성질을 갖고 있고, 기관 운전 중에 SO_x 트랩 촉매의 온도가 흡착 SO₂ 이동 개시 온도 이하부터 흡착 SO₂ 이동 개시 온도 이상으로 반복하여 변화된다.

SO_x 트랩 촉매의 포획 용량을 SO_x 포획을 위해서 충분히 활용할 수 있다.

도 1 은 압축 착화식 내연 기관의 전체 도면이다.
도 2 는 SO_x 트랩 촉매의 확대 단면도이다.
도 3 은 도 2 의 A 부분의 확대 단면도이다.
도 4 는 SO₂ 의 흡착 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 는 SO₂ 이동률과 KNO₃ 의 용융 비율을 나타내는 도면이다.
도 6 은 SO_x 트랩 촉매의 코트층을 나타내는 도면이다.
도 7 은 SO_x 트랩 촉매의 승온 제어를 설명하기 위한 타임 차트이다.
도 8 은 단위 시간당의 배출 SO_x 량 SOXA 의 맵을 나타내는 도면이다.
도 9 는 SO_x 포획을 제어하기 위한 플로우 차트이다.
도 10 은 압축 착화식 내연 기관의 다른 실시예를 나타내는 전체도이다.
도 11 은 전환 밸브의 개폐 제어를 나타내는 타임 차트이다.
도 12 는 전환 밸브를 제어하기 위한 플로우 차트이다.
도 13 은 산소 농도의 변화를 나타내는 타임 차트이다.
도 14 는 산소 농도를 제어하기 위한 플로우 차트이다.
도 15 는 압축 착화식 내연 기관의 또 다른 실시예를 나타내는 전체도이다.
도 16 은 산소 농도를 제어하기 위한 플로우 차트이다.

도 1 에 압축 착화식 내연 기관의 전체 도면을 나타낸다.

도 1 을 참조하면, 1 은 기관 본체, 2 는 각 기통의 연소실, 3 은 각 연소실 (2) 내에 각각 연료를 분사하기 위한 전자 제어식 연료 분사 밸브, 4 는 흡기 매니폴드, 5 는 배기 매니폴드를 각각 나타낸다. 흡기 매니폴드 (4) 는 흡기 덕트 (6) 를 개재하여 배기 터보 차저 (7) 의 컴프레서 (7a) 의 출구에 연결되고, 컴프레서 (7a) 의 입구는 흡입 공기량 검출기 (8) 를 개재하여 에어 클리너 (9) 에 연결된다. 흡기 덕트 (6) 내에는 스텝 모터에 의해 구동되는 스로틀 밸브 (10) 가 배치되고, 또한 흡기 덕트 (6) 주위에는 흡기 덕트 (6) 내를 흐르는 흡입 공기를 냉각시키기 위한 냉각 장치 (11) 가 배치된다. 도 1 에 나타내는 실시예에서는, 기관 냉각수가 냉각 장치 (11) 내로 유도되고, 기관 냉각수에 의해 흡입 공기가 냉각된다.

한편, 배기 매니폴드 (5) 는 배기 터보 차저 (7) 의 배기 터빈 (7b) 의 입구에 연결되고, 배기 터빈 (7b) 의 출구는 산화 촉매 (12) 의 입구에 연결된다. 산화 촉매 (12) 의 출구는 SO_x 트랩 촉매 (13) 의 입구에 연결되고, SO_x 트랩 촉매 (13) 의 출구는 NO_x 흡장 촉매 (14) 의 입구에 연결된다.

배기 매니폴드 (5) 와 흡기 매니폴드 (4) 는 배기 가스 재순환 (이하, EGR 이라고 한다) 통로 (15) 를 개재하여 서로 연결되고, EGR 통로 (15) 내에는 전자 제어식 EGR 제어 밸브 (16) 가 배치된다. 또, EGR 통로 (15) 주위에는 EGR 통로 (15) 내를 흐르는 EGR 가스를 냉각시키기 위한 냉각 장치 (17) 가 배치된다. 도 1 에 나타내는 실시예에서는 기관 냉각수가 냉각 장치 (17) 내에 유도되고, 기관 냉각수에 의해 EGR 가스가 냉각된다. 한편, 각 연료 분사 밸브 (3) 는 연료 공급관 (18) 을 개재하여 코먼 레일 (19) 에 연결된다. 이 코먼 레일 (19) 내에는 전자 제어식의 토출량 가변인 연료 펌프 (20) 에서 연료가 공급되고, 코먼 레일 (19) 내로 공급된 연료는 각 연료 공급관 (18) 을 개재하여 연료 분사 밸브 (3) 에 공급된다.

전자 제어 유닛 (30) 은 디지털 컴퓨터로 이루어지고, 쌍방향성 버스 (31) 에 의해 서로 접속된 ROM (리드 온리 메모리) (32), RAM (랜덤 액서스 메모리) (33), CPU (마이크로 프로세서) (34), 입력 포토 (35) 및 출력 포토 (36) 를 구비한다. SO_x 트랩 촉매 (13) 에는 SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도를 검출하기 위한 온도 센서 (21) 가 장착되고, 이 온도 센서 (21) 및 흡입 공기량 검출기 (8) 의 출력 신호는 각각 대응하는 AD 변환기 (37) 를 개재하여 입력 포토 (35) 에 입력된다.

액셀러레이터 페달 (40) 에는 액셀러레이터 페달 (40) 의 밟음량 (L) 에 비례한 출력 전압을 발생시키는 부하 센서 (41) 가 접속되고, 부하 센서 (41) 의 출력 전압은 대응하는 AD 변환기 (37) 를 개재하여 입력 포토 (35) 에 입력된다. 또한, 입력 포토 (35) 에는, 크랭크 샤프트가 예를 들어 15°회전할 때마다, 출력 펄스를 발생시키는 크랭크각 센서 (42) 가 접속된다. 한편, 출력 포토 (36) 는 대응하는 구동 회로 (38) 을 개재하여 연료 분사 밸브 (3), 스로틀 밸브 (10) 구동용 스텝 모터, EGR 제어 밸브 (16) 및 연료 펌프 (20) 에 접속된다.

그런데, 압축 착화식 내연 기관에서는 기관으로부터 배출되는 배기 가스의 공연비가 통상적으로 린이고, 이 때 배기 가스 중에 함유되는 NO_x 는 NO_x 흡장 촉매 (14) 에 흡장된다. 한편, NO_x 흡장 촉매 (14) 의 NO_x 흡장량이 포화에 가까워지면 기관에서 배출되는 배기 가스의 공연비가 일시적으로 리치가 되고, 그에 따라 NO_x 흡장 촉매 (14) 에 흡장된 NO_x 가 방출되고 환원된다.

이 경우, NO_x 흡장 촉매 (14) 에 유입되는 배기 가스 중에 SO_x 가 함유되어 있으면 이 SO_x 는 NO_x 흡장 촉매 (14) 에 흡장되고, 그 결과 NO_x 흡장 촉매 (14) 가 흡장될 수 있는 NO_x 양이 점차 감소하여 마지막에는 NO_x 를 흡장할 수 없게 되어 버린다. 즉, NO_x 흡장 촉매 (14) 가 SO_x 피독 (被毒) 을 받게 된다. 그래서 도 1 에 나타내는 실시예에서는 이와 같이 NO_x 흡장 촉매 (14) 가 SO_x 피독을 받는 것을 저지하기 위해서 NO_x 흡장 촉매 (14) 의 상류에 SO_x 트랩 촉매 (13) 가 배치되어 있다.

도 2 는 배기 가스의 흐름 방향에 대해 수직인 단면에 있어서의 SO_x 트랩 촉매 (13) 의 확대 단면도를 나타낸다. 도 2 에 있어서 50 은, 예를 들어 코디어라이트로 형성된 허니콤 구조의 기체를 나타내고, 이 기체 (50) 에 의해 배기 가스의 흐름 방향으로 곧게 연장되는 다수의 배기 가스 유통로 (51) 가 형성되어 있다. 각 배기 가스 유통로 (51) 를 획정 (劃定) 하고 있는 기체 (50) 의 내주면 상에는 코트층 (52) 이 형성되어 있고, 도 2 에 있어서 화살표 A 로 나타나는 부분의 코트층 (52) 의 확대 단면도가 도 3 에 나타나 있다.

도 3 에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 실시예에서는 무수한 세공 (53) 을 갖는 촉매 담체 (54) 에 의해 코트층 (52) 이 형성되고 있다. 이 실시예에서는 이 촉매 담체 (54) 는 그 90 퍼센트 이상이 세리아 CeO₂ 로 이루어진다. 한편, 각 세공 (53) 의 표면 상에는 검은 점으로 나타내는 바와 같이 무수한 SO_x 흡장재 (55) 가 분산, 담지되어 있다. 이 SO_x 흡장재 (55) 를 구성하는 성분으로는, 칼륨 K, 나트륨 Na, 세슘 Cs 와 같은 알칼리 금속, 바륨 Ba, 칼슘 Ca 와 같은 알칼리 토금속에서 선택된 적어도 하나가 사용된다. 도 3 에 나타내는 예에서는 SO_x 흡장재 (55) 를 구성하는 성분으로서 바륨 Ba 및 칼륨 K 가 사용되고 있다.

도 4 의 (A) 및 (B) 는 세공의 표면 부분, 즉 촉매 담체 (54) 의 표면 부분을 도해적으로 나타내고 있다. 촉매 담체 (54) 상에 바륨 Ba 및 칼륨 K 가 담지되면, 이들 바륨 Ba 및 칼륨 K 는 대기 중의 CO₂ 와 결합되어 각각 탄산염 BaCO₃ 및 K₂CO₃ 이 된다. 따라서 도 4 의 (A) 에 나타내는 바와 같이 촉매 담체 (54) 상에 담지되어 있는 SO_x 흡장재 (55) 는 탄산염 BaCO₃ 및 K2CO₃ 의 형태를 취하고 있다.

다음으로 도 4 의 (A) 및 (B) 을 참조하면서 본 발명에 의한 SO_x 의 포획 메커니즘에 대해 설명한다.

배기 가스 중에 함유되어 있는 SO_x 의 대부분은 SO₂ 이고, 이 SO₂ 는 백금 등의 귀금속 촉매와 접촉하면 산화되어 SO₃ 이 된다. SO₂ 는 SO₂ 자체로는 탄산염 BaCO₃ 및 K₂CO₃ 과는 반응하지 않고, SO₂ 가 산화되어 SO₃ 이 되면 탄산염과 반응하여 황산염이 된다. 즉, SO₂ 는 산화되면 황산염의 형태로 SO_x 흡장재 (55) 에 흡장되게 된다.

그러나 도 3 에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 의한 실시예에서는 촉매 담체 (54) 상에는 백금과 같은 SO₂ 를 산화시킬 수 있는 귀금속 촉매가 담지되어 있지 않고, 따라서 배기 가스 중에 함유되는 SO₂ 는 산화되지 않고 세공 (53) 내에 침입해 들어가게 된다. 한편, 배기 가스는 산소 과잉 상태에 있고, 따라서 촉매 담체 (54) 를 구성하고 있는 세륨 Ce 는, 도 4 의 (A) 에 나타내는 바와 같이 세리아 CeO₂ 의 형태를 취하고 있다.

SO₂ 와 세리아 CeO₂ 는 전기적으로 결합되기 쉽고, 따라서 세공 (53) 내에 침입한 SO₂ 가 세리아 CeO₂ 를 만나면, 도 4 의 (A) 에 나타내는 바와 같이 SO₂ 는 세리아 CeO₂ 에 화학 흡착된다. 즉, 세공 (53) 내에 침입한 SO₂ 는 세공 (53) 내에서 촉매 담체 (54) 상에 화학 흡착되게 된다. 이 경우, SO₂ 는 세공 (53) 의 입구부에서 안쪽부를 향하여 순차적으로 촉매 담체 (54) 상으로 화학 흡착되어 가는 것으로 생각할 수 있다. 따라서, 최종적으로는 세공 (53) 의 가장 안쪽부까지 SO₂ 가 촉매 담체 (54) 상에 화학 흡착되게 된다. 이와 같이 SO₂ 가 세리아 CeO₂ 로 이루어지는 촉매 담체 (54) 상에 흡착되는 것은 실험에 의해 확인되어 있다.

한편, 이와 같이 SO₂ 가 촉매 담체 (54) 상에 화학 흡착되어 있는 상태에서 SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도를 거의 200 ℃ 이상으로 상승시키면, SO₂ 가 소멸되고, 황산염 BaSO₄ 및 K₂SO₄ 가 생성되는 것이 실험적으로 확인되어 있다. 이 경우, 세리아 CeO₂ 와 화학 결합되어 있는 SO₂ 가 황산염 BaSO₄ 및 K₂SO₄ 로 되기까지의 과정은 분명하지 않으나, 아마도 다음과 같은 반응이 발생되는 것으로 생각할 수 있다.

즉, SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도를 거의 200 ℃ 이상으로 상승시키면, 세리아 CeO₂ 에 화학 흡착되어 있던 SO₂ 는 세리아 CeO₂ 로부터 산소를 빼앗아 SO₃ 을 거쳐 SO₄ 가 되고, 산소를 빼앗긴 세륨 Ce 는 가수를 4 가에서 3 가로 줄여 세리아 Ce₂O₃ 가 된다. 한편, 생성된 산성의 SO₄ 는, 도 4 의 (B) 에 나타내는 바와 같이 근방에 있는 염기성의 SO_x 흡장재 (55) 까지 즉시 이동하거나 혹은 세리아 상을 이동한 후, SO_x 흡장재 (55) 에 도달한다. 황산 SO₄ 는 탄산 CO₃ 보다 산성이 강하고, 따라서 SO₄ 가 탄산염 BaCO₃ 또는 K₂CO₃ 에 도달하면 바륨 Ba 또는 칼륨 K 에 결합되어 있는 탄산 CO₃ 이 황산 SO₄ 로 치환되기 때문에 코트층 (52) 내에는 황산염 BaSO₄ 및 K₂SO₄ 가 생성되게 된다.

황산염 BaSO₄ 및 K₂SO₄ 는 안정되어 있어 분해되기 어렵고, 따라서 일단 황산염이 형성되면 황산염은 황산염인 상태로 코트층 (52) 내에 유지된다. 즉, SO₂ 가 황산염의 형태로 SO_x 트랩 촉매 (13) 내에 포획되게 된다. 본 발명에서는 세공 (53) 내에 침입한 SO₂ 는, 세공 (53) 내의 넓은 범위로 분산되어 촉매 담체 (54) 상에 화학 흡착되기 때문에, 세공 (53) 내에 분산되어 있는 SO_x 흡장재 (55) 의 전체가 SO₂ 를 흡장하기 위해서 사용되고, 이렇게 하여 SO_x 트랩 촉매 (13) 의 포획 용량을 충분히 활용할 수 있게 된다.

상기 서술한 바와 같이, SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도가 거의 200 ℃ 를 초과하면, 화학 흡착되어 있는 SO₂ 가 SO_x 흡장재 (55) 를 향하여 이동을 개시하는 것으로 생각할 수 있다. 도 5 의 (A) 는 실험을 통해서 이끌어내지는 SO₂ 의 이동률과 SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도 TC 의 관계를 나타내고 있다. 도 5 의 (A) 로부터 SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도 TC 가 거의 200 ℃ 이하일 때에는 SO_x 흡장재 (55) 를 향하는 흡착 SO₂ 는 거의 이동하지 않고, SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도 TC 가 거의 200 ℃ 를 초과하면 거의 모든 흡착 SO₂ 가 SO_x 흡장재 (55) 를 향하여 이동하는 것을 알 수 있다.

흡착 SO₂ 가 SO_x 흡장재 (55) 를 향하여 이동을 개시할 때의 SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도 TC 를 본원 명세서에서는 흡착 SO₂ 이동 개시 온도라고 하고 있다. 이 흡착 SO₂ 이동 개시 온도는 SO₂ 의 화학 흡착 에너지로부터 정해지는 온도로서, 본 발명에 의한 실시예에서는 이 흡착 SO₂ 이동 개시 온도는 도 5 의 (A) 로부터 알 수 있는 바와 같이 거의 200 ℃ 이다.

그런데, 배기 가스 중에 함유되는 SO₂ 를 적절히 화학 흡착시키기 위해서는, 촉매 담체 (54) 를 세리아와 같이 배기 가스 중에서 산화 상태가 변화되는 산소 흡방출재로 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같은 산소 흡방출재를 구성하는 금속으로서 세륨 Ce 외에 철 Fe 를 사용할 수도 있다. 이 철 Fe 도 배기 가스 중에서 가수가 상이한 2 개의 산화 상태 FeO 및 Fe₂O₃ 를 취한다.

또, 세리아나 산화철과 같은 금속 산화물 대신에, 배기 가스 중에서 가수가 상이한 2 개의 산화 상태 Pd 및 PdO 를 취하는 팔라듐 Pd 를 사용할 수도 있다. 또, 배기 가스 중에서 가수가 변화되는 경우는 없지만, SO₂ 의 흡착 작용이 있는 알루미나 Al₂O₃ 을 사용할 수도 있다.

즉, 이들 모두를 포함하도록 표현하면, 본 발명에서는 SO₂ 를 흡착하기 위해서 SO₂ 를 흡착할 수 있는 SO₂ 흡착용 산화물이 사용되고 있는 것이 된다. 본 발명에 의한 실시예에서는 이 SO₂ 흡착용 산화물은 금속 산화물로 이루어지고, 전술한 바와 같이 이 금속 산화물은 배기 가스 중에서 산화 상태가 변화되는 산소 흡방출재로 이루어지는 것이 바람직하다.

SO₂ 흡착용 산화물로서 세리아가 사용되고, 이 세리아가 촉매 담체 (54) 의 90 퍼센트 이상을 차지하는 경우에는, 상기 서술한 바와 같이 흡착 SO₂ 이동 개시 온도는 거의 200 ℃ 가 된다. 그러나 이 흡착 SO₂ 이동 개시 온도는 사용되는 SO₂ 흡착용 산화물 및 그 사용량에 따라서 변화된다. 또, 사용되는 SO₂ 흡착용 산화물 및 그 사용량에 따라서는 SO₂ 이동량이 SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도 TC 의 상승에 대해 도 5 의 (A) 에 나타내는 바와 같이 급격하게 상승하지 않고 천천히 상승하는 경우가 있다. 이 경우에는 SO₂ 이동률이 일정한 비율, 예를 들어 50 퍼센트까지 상승했을 때의 촉매 온도 TC 가 흡착 SO₂ 이동 개시 온도로 된다. 즉, 본 발명에 있어서의 흡착 SO₂ 이동 개시 온도는, SO₂ 의 이동 개시 온도를 대표하는 온도로서 가장 적절한 것으로서 미리 설정된 온도이고, 이 흡착 SO₂ 이동 개시 온도는 사용되는 흡착용 산화물 및 사용량에 따라 다양하게 변화된다.

한편, 전술한 바와 같이, 본 발명에 의한 실시예에서는, 촉매 담체 (54) 상에 SO₂ 를 산화할 수 있는 백금과 같은 귀금속 촉매는 담지되어 있지 않다. 그러나 소량의 SO₂ 가 산화되어도 SO_x 트랩 촉매 (13) 의 포획 용량을 충분히 활용할 수 있는 경우에는, 소량의 백금과 같은 귀금속 촉매를 촉매 담체 (54) 상에 담지시킬 수 있다.

그런데, SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도가 흡착 SO₂ 이동 개시 온도보다 낮을 때에는, SO₂ 가 SO₂ 흡착용 산화물 상에, 즉 촉매 담체 (54) 상에 계속 흡착된다. 이에 대해, SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도가 흡착 SO₂ 이동 개시 온도 이상으로 상승하면 흡착 SO₂ 가 황산염으로 변환된다.

흡착 SO₂ 가 황산염에 변환되면 SO₂ 흡착량은 0 이 되고, 세리아는 점차 Ce₂O₃ 에서 CeO₂ 가 된다. SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도가 흡착 SO₂ 이동 개시 온도보다 높을 때에는 SO₂ 는 촉매 담체 (54) 상에 흡착되자마자 이동을 개시하여 황산염이 되는 것으로 생각할 수 있다. SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도가 흡착 SO₂ 이동 개시 온도를 초과한 후, 다시 흡착 SO₂ 이동 개시 온도 이하가 되면 촉매 담체 (54) 상에 대한 SO₂ 의 흡착 작용이 다시 개시된다.

이와 같이 SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도가 흡착 SO₂ 이동 개시 온도보다 낮을 때, 촉매 담체 (54) 상에 흡착된 SO₂ 는 SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도가 흡착 SO₂ 이동 개시 온도 이상이 되었을 때 황산염으로 변환되고, 이 흡착 SO₂ 의 황산염으로의 변환 작용이 반복되어 배기 가스 중의 SO_x 가 황산염의 형태로 SO_x 트랩 촉매 (13) 에 포획된다. 이와 같이 흡착 SO₂ 의 황산염으로의 변환 작용을 반복함으로써, 배기 가스 중의 SO₂ 를 SO_x 트랩 촉매 (13) 에 계속 흡착되도록 한 것이 본 발명의 하나의 특징이다.

즉, 본 발명은, SO_x 트랩 촉매 (13) 가, 배기 가스 중에 함유되는 SO₂ 를 흡착할 수 있는 SO₂ 흡착용 산화물 (54) 과, SO_x 를 황산염의 형태로 흡장할 수 있는 SO_x 흡장재 (55) 를 함유하고 있고, SO_x 트랩 촉매 (13) 는, 배기 가스 중에 함유되는 SO₂ 를 산화시키지 않고 SO₂ 흡착용 산화물 (54) 에 흡착될 수 있는 성질을 가짐과 함께, SO₂ 흡착용 산화물 (54) 에 흡착되어 있는 SO₂ 가 SO_x 흡장재 (55) 를 향하여 이동을 개시하는 흡착 SO₂ 이동 개시 온도보다 SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도가 높아지면, SO₂ 흡착용 산화물 (54) 에 흡착되어 있는 SO₂ 가 산화되어 황산염의 형태로 SO_x 흡장재 (55) 에 흡장되는 성질을 갖고 있고, 기관 운전 중에 SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도가 흡착 SO₂ 이동 개시 온도 이하에서 흡착 SO₂ 이동 개시 온도 이상으로 반복하여 변화되는 점에 있다.

그런데 배기 가스 중의 NO_x 의 양은 SO_x 의 양에 비해 훨씬 많고, 따라서 촉매 담체 (54) 상에 흡착된 NO_x 가 코트층 (52) 내의 탄산염 BaSO₄ 및 K₂SO₄ 와 반응하는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우에는 탄산염 BaSO₄ 및 K₂SO₄ 는 각각 질산염 Ba(NO₃)₂ 및 KNO₃ 이 된다. 그런데 이 경우, 알칼리 금속의 탄산염이 질산염으로 되면 융점이 대폭 저하되고, 예를 들어 칼륨 K 에 대해 말하면 K₂CO₃ 의 융점은 891 ℃ 인 것에 대해 KNO₃ 의 융점은 333 ℃ 가 된다. 덧붙여서 K₂SO₄ 의 융점은 1069 ℃ 로서 매우 높다.

도 5 의 (B) 는 질산염 KNO₃ 의 용융 비율과 SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도 TC 의 관계를 나타낸다. 도 5 의 (B) 로부터 알 수 있는 바와 같이, 질산염 KNO₃ 은 SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도 TC 가 333 ℃ 이상이 되면 용융 상태가 된다. 그러나 이와 같이 SO_x 트랩 촉매 (13) 가 용융 상태가 되면, 코트층 (52) 의 표면 부분에서 다량의 황산 이온 SO₄ ² ^- 가 형성된 경우, 질산염 KNO₃ 이 코트층 (52) 의 표면 부분을 향해 이동하여 코트층 (52) 의 표면 부분에 응집될 위험성이 있다. 이와 같이 질산염이 코트층 (52) 의 표면 부분에 응집되면, 코트층 (52) 의 표면 부분이 황산염에 의해 덮이기 때문에, 배기 가스 중의 SO₂ 가 세공 (53) 에 침입할 수 없게 된다는 문제를 일으킨다. 따라서 SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도는 333 ℃ 이하, 즉 코트층 (52) 내에 생성되는 알칼리 금속의 질산염을 융점 이하로 유지하는 것이 바람직하다고 말할 수 있다.

도 6 의 (A) 및 (B) 는 코트층 (52) 의 변형예를 나타낸다. 이 변형예에서는 코트층 (52) 의 표면측과 비교하여 코트층 (52) 의 안쪽부의 염기성을 높이도록 하고 있다. 즉, SO_x 트랩 촉매 (13) 의 포획 용적을 충분히 활용하기 위해서는 배기 가스 중의 SO₂ 를 세공 (53) 내를 가능한 한 안쪽부까지 침입시킬 필요가 있다. 한편, 산성인 SO₂ 는 염기성이 강한 방향으로 끌어들여진다. 따라서 도 6 의 (A) 에 나타내는 변형예에서는 코트층 (52) 의 안쪽부일수록 염기성이 강해져 있다. 또한, 도 6 의 (A) 에 있어서의 농담은 SO_x 흡장재 (55) 의 밀도를 나타내고, 따라서 도 6 의 (A) 에 나타내는 변형예에서는 코트층 (52) 의 안쪽부일수록 염기성이 높아져 있다.

도 6 의 (B) 에 나타내는 변형예에서는 코트층 (52) 이 상층 (52a) 과 하층 (52b) 로 이루어지고, 상층 (52a) 보다 하층 (52b) 쪽이 염기성이 높아져 있다. 도 6 의 (B) 에 나타내는 변형예에서는 상층 (52a) 내에는 알칼리 토금속, 예를 들어 바륨 Ba 가 분산되어 있고, 하층 (52b) 내에는 알칼리 토금속보다 염기성이 강한 알칼리 금속, 예를 들어 칼륨 K 가 분산되어 있다. 또한, 도 6 의 (B) 에 나타내는 변형예에서는 칼륨 K 를 함유하는 하층 (52b) 을 형성한 후, 바륨 Ba 를 함유하는 상층 (52a) 을 형성했을 때, 일부의 바륨 Ba 가 하층 (52b) 내에 들어가기 때문에 하층 (52b) 은 칼륨 K 에 추가하여 바륨 Ba 를 함유하고 있다.

도 7 내지 도 9 는 SO_x 포획 제어의 일례를 나타낸다. 먼저 처음에 도 7을 참조하면, 도 7 에는 SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도 TC 의 변화와, SO_x 트랩 촉매 (13) 의 촉매 담체 (54) 상에 흡착되어 있는 SO₂ 의 흡착량 ΣSOX 의 변화와, SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도 TC 를 상승시키기 위한 승온 제어의 타이밍이 나타나 있다. 또한, 도 7 에서 TX 는 흡착 SO₂ 이동 개시 온도를 나타내고, SW 는 SO₂ 흡착량의 허용 한계치를 나타낸다.

SO₂ 흡착량 ΣSOX 는 기관에서 단위 시간당 배출되는 SO_x 량 SOXA 를 적산함으로써 산출된다. 이 SO_x 량 SOXA 는 예를 들어 기관 부하 L 및 기관 회전수 N 의 함수로서, 도 8 에 나타내는 맵의 형태로 미리 ROM32 내에 기억되어 있다. 또, 승온 제어는, 예를 들어 배기 온도를 상승시키기 위해서 주연료에 부가하여 연소실 (2) 내에 추가 연료를 분사함으로써, 혹은 주연료의 분사 시기를 지각 (遲角) 시킴으로써 행해진다.

도 7 의 시각 t1 에서와 같이 SO₂ 흡착량 ΣSOX 가 허용 한계치 SW 이하일 때 SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도 TC 가 흡착 SO₂ 이동 개시 온도 TX 를 초과했을 때에는 SO₂ 흡착량 ΣSOX 가 0 이 되고, 그 후 촉매 온도 TC 가 흡착 SO₂ 이동 개시 온도 TX 이상인 동안, SO₂ 흡착량 ΣSOX 가 0 으로 유지된다. 한편, 도 7 의 시각 t2 에서와 같이 촉매 온도 TC 가 흡착 SO₂ 이동 개시 온도 TX 이하일 때에 SO₂ 흡착량 ΣSOX 가 허용 한계치 SW 를 초과했을 때에는 SO₂ 흡착량이 포화에 근접되어 있기 때문에 흡착 SO₂ 를 황산염으로 변환할 필요가 있다. 따라서 이 때에는 촉매 온도 TC 가 흡착 SO₂ 이동 개시 온도 TX 를 초과할 때까지 SO_x 트랩 촉매 (13) 의 승온이 제어된다.

즉, 이 SO_x 포획 제어에서는, SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도 TC 가 미리 정해진 기간, 흡착 SO₂ 이동 개시 온도 TX 를 초과하고 있지 않을 때에는 SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도 TC 가 흡착 SO₂ 이동 개시 온도 TX 를 초과하도록 SO_x 트랩 촉매 (13) 의 승온 작용이 행해진다. 이 경우, 도 7 에 나타내는 예에서는 상기 서술한 미리 정해진 기간은, SO₂ 흡착량 ΣSOX 가 상승을 개시했을 때부터 허용 한계치 SW 에 이를 때까지의 기간으로 되어 있다. 즉, 도 7 에 나타내는 예에서는 SO₂ 흡착량 ΣSOX 를 산출하기 위한 산출 수단이 형성되어 있고, 산출된 SO₂ 흡착량 ΣSOX 가 미리 정해진 허용 한계치 SW 를 초과했을 때 SO_x 트랩 촉매 (13) 의 승온 작용이 행해진다.

도 9 에 SO_x 포획 제어 루틴을 나타낸다. 또한, 이 루틴은 일정 시간마다의 인터럽션 (interruption) 에 의해 실행된다.

도 9 를 참조하면, 먼저 처음에 단계 60 에서 도 8 에 나타내는 맵으로부터 단위 시간당의 배출 SO_x 량 SOXA 가 산출된다. 이어서 단계 61 에서는 SO₂ 흡착량 ΣSOX 에 SOXA 가 가산된다. 이어서 단계 62 에서는 SO_x 트랩 촉매 (13) 를 승온시켜야 할 때 세트되는 승온 플래그가 세트되어 있는지의 여부가 판별된다. 승온 플래그가 세트되어 있지 않을 때에는, 단계 63 으로 진행되어 SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도 TC 가 흡착 SO₂ 이동 개시 온도 TX 보다 높은지의 여부가 판별된다. TC＞TX 일 때에는 단계 64 로 진행되어 ΣSOX 가 클리어된다.

이에 대해, 단계 63 에 있어서 TC≤TX 인 것으로로 판별되었을 때에는 단계 65 로 진행되어 SO₂ 흡착량 ΣSOX 가 허용 한계치 SW 를 초과했는지의 여부가 판별된다. ΣSOX＞SW 가 되었을 때에는 단계 66 으로 진행되어 승온 플래그가 세트된다. 승온 플래그가 세트되면, 다음의 처리 사이클에서는 단계 62 에서 단계 67 로 진행되어 SO_x 트랩 촉매 (13) 의 승온이 제어된다. 이어서 단계 68 에서는 SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도 TC 가 흡착 SO₂ 이동 개시 온도 TX 보다 높게 되어 있는지의 여부가 판별된다. TC＞TX 가 되었을 때에는 단계 69 로 진행되어 ΣSOX 가 클리어되고, 이어서 단계 70 에서 승온 플래그가 리셋된다.

도 10 내지 도 12 에 다른 실시예를 나타낸다. 전술한 바와 같이 코트층 (52) 내에 생성된 알칼리 금속의 질산염이 용융 상태가 되면 세공 (53) 내로의 SO₂ 의 침입이 저지될 위험성이 있고, 따라서 SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도는 알칼리 금속의 질산염의 융점 이하로 유지해 두는 것이 바람직하다. 그래서 이 실시예에서는, SO_x 흡장재 (55) 로서 알칼리 금속이 사용되고 있는 경우에는, SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도를 알칼리 금속의 질산염의 융점 이하로 유지하도록 하고 있다.

이와 같이 SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도를 알칼리 금속의 질산염의 융점 이하로 유지하기 위해서, 도 10 에 나타내는 실시예에서는, SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도가 알칼리 금속의 질산염의 융점을 초과했을 때 혹은 초과할 가능성이 있을 때에는, SO_x 트랩 촉매 (13) 에 유입되는 배기 가스를 냉각시키기 위한 냉각 장치 (75) 가 형성되어 있다.

즉, 도 10 에 나타내는 바와 같이 이 실시예에서는 산화 촉매 (12) 의 출구와 SO_x 트랩 촉매 (13) 의 입구를 연결하는 배기관 (76) 내에 전환 밸브 (77) 가 배치되어 있고, 전환 밸브 (77) 상류의 배기관 (76) 내와 전환 밸브 (77) 하류의 배기관 (76) 내가 바이패스관 (78) 에 의해 연결되어 있다. 이 바이패스관 (78) 은 주행풍에 의해 냉각되도록 배치되어 있고, 주행풍에 의한 냉각 작용을 높이기 위해서 바이패스관 (78) 의 외주에는 핀 (79) 이 형성되어 있다. 도 10 에 나타내는 실시예에서는 이 바이패스관 (78) 이 냉각 장치 (75) 를 형성하고 있다.

도 11 에 SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도 TC 의 변화와, 전환 밸브 (77) 의 개폐 동작이 나타나 있다. 또한, 도 11 에 있어서 MT 는 사용되고 있는 알칼리 금속의 질산염의 융점보다 조금 낮은 최대 허용 온도, 본 발명에 의한 실시예에서는 칼륨 K 의 질산염의 융점 333 ℃ 보다 조금 낮은 최대 허용 온도를 나타내고 있다. 도 11 에 나타내는 바와 같이 촉매 온도 TC 가 최대 허용 온도 MT 보다 낮을 때에는 전환 밸브 (77) 는 도 10 에 나타내는 바와 같이 개방되어 있다. 이 때 배기 가스는 바이패스관 (78) 내를 흐르지 않고, 배기관 (76) 내를 흘러 SO_x 트랩 촉매 (13) 내에 유입된다. 이에 비해, 촉매 온도 TC 가 최대 허용 온도 MT 보다 높아지면 전환 밸브 (77) 는 폐쇄된다. 이 때 배기 가스는 바이패스관 (78) 내를 흘러 냉각된 후에 SO_x 트랩 촉매 (13) 에 유입된다.

도 12 에 전환 밸브의 제어 루틴을 나타낸다. 도 12 를 참조하면, 먼저 처음에 단계 80 에서 SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도 TC 가 최대 허용 온도 MT 보다 높은지의 여부가 판별된다. TC≤MT 일 때에는 단계 81 로 진행되어 전환 밸브 (77) 가 개방된다. 이에 비해, TC＞MT 가 되면 단계 82 로 진행되어 전환 밸브 (77) 가 폐쇄된다.

도 13 에 다른 실시예를 나타낸다. 도 13 에는 SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도 TC 의 변화와 SO_x 트랩 촉매 (13) 에 유입되는 배기 가스 중의 산소 농도의 변화가 나타나 있다. 도 13 에 나타내는 바와 같이 이 실시예에서는 촉매 온도 TC 가 흡착 SO₂ 이동 개시 온도 TX 보다 낮을 때에는 SO_x 트랩 촉매 (13) 에 유입되는 배기 가스 중의 산소 농도가 ΔD 만큼 증대된다.

즉, 배기 가스 중의 SO₂ 는 촉매 담체 (54) 내의 산소와 전기적으로 결합함으로써 촉매 담체 (54) 상에 화학 흡착되기 때문에, 촉매 담체 (54) 내의 산소 농도를 증대시킬수록 SO₂ 의 흡착 작용은 촉진된다. 이 경우, 촉매 담체 (54) 내의 산소 농도는 SO_x 트랩 촉매 (13) 내에 유입되는 배기 가스 중의 산소 농도가 높아질수록 증대된다. 예를 들어, 촉매 담체 (54) 를 세륨 Ce 로 형성한 경우에는, 세리아는 배기 가스의 산소 농도가 높아질수록 Ce₂O₃ 에서 SO₂ 에 대해 높은 흡착력을 갖는 CeO₂ 로 변화된다.

그래서 이 실시예에서는, SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도가 흡착 SO₂ 이동 개시 온도 TX 이하일 때에는, SO_x 트랩 촉매 (13) 에 유입되는 배기 가스 중의 산소 농도를 증대시켜 SO₂ 의 흡착 작용을 촉진하도록 하고 있다.

도 14 는, 도 13 에 나타내는 바와 같이 촉매 온도 TC 가 흡착 SO₂ 이동 개시 온도 TX 보다 낮을 때에는 SO_x 트랩 촉매 (13) 에 유입되는 배기 가스 중의 산소 농도를 증대시키도록 한 산소 농도 제어 루틴의 일례를 나타낸다.

도 14 를 참조하면, 먼저 처음에 단계 85 에서 SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도 TC 가 흡착 SO₂ 이동 개시 온도 TX 보다 높은지의 여부가 판별된다. TC＞TX 일 때에는 단계 86 으로 진행되어 EGR 률이 미리 정해진 EGR 률이 되도록 EGR 제어 밸브 (16) 의 개도가 제어된다. 이에 대해, TC≤TX 일 때에는 단계 87 로 진행되어 EGR 률이 저하되거나 혹은 EGR 가스의 공급이 정지된다. 이와 같이 EGR 률이 저하되거나, 혹은 EGR 가스의 공급이 정지되면 배기 가스 중의 산소 농도가 높여진다.

도 15 및 도 16 은 도 13 에 나타내는 바와 같이, 촉매 온도 TC 가 흡착 SO₂ 이동 개시 온도 TX 보다 낮을 때에는, SO_x 트랩 촉매 (13) 에 유입되는 배기 가스 중의 산소 농도를 증대시키도록 한 다른 예를 나타내고 있다. 이 예에서는 SO_x 트랩 촉매 (13) 상류의 배기관 (76) 내에 에어 펌프 (91) 를 사용하여 2 차 공기를 공급하기 위한 2 차 공기 공급 장치 (90) 가 형성되어 있고, 공급된 2 차 공기에 의해 SO_x 트랩 촉매 (13) 내에 유입되는 배기 가스 중의 산소 농도를 높일 수 있다.

도 16 에 산소 농도 제어 루틴을 나타낸다.

도 16 을 참조하면, 먼저 처음에 단계 95 에서 SO_x 트랩 촉매 (13) 의 온도 TC 가 흡착 SO₂ 이동 개시 온도 TX 보다 높은지의 여부가 판별된다. TC＞TX 일 때에는 단계 96 으로 진행되어 2 차 공기의 공급이 정지된다. 이에 대해, TC≤TX 일 때에는 단계 97 로 진행되어 2 차 공기가 공급되고, 그에 따라 SO_x 트랩 촉매 (13) 에 유입되는 배기 가스 중의 산소 농도가 높여진다.

4 : 흡기 매니폴드
5 : 배기 매니폴드
12 : 산화 촉매
13 : SO_x 트랩 촉매
14 : NO_x 흡장 촉매
50 : 기체
51 : 배기 가스 유통로
52 : 코트층
53 : 세공
54 : 촉매 담체
55 : SO_x 흡장재

Claims

기관 배기 통로 내에 배기 가스 중에 함유되는 SO_x 를 포획하기 위한 SO_x 트랩 촉매를 배치하고, 상기 SO_x 트랩 촉매가, 배기 가스 중에 함유되는 SO₂ 를 흡착할 수 있는 SO₂ 흡착용 산화물과, SO_x 를 황산염의 형태로 흡장할 수 있는 SO_x 흡장재를 함유하고 있고, 상기 SO_x 트랩 촉매는, 배기 가스 중에 함유되는 SO₂ 를 산화시키지 않고 SO₂ 흡착용 산화물에 흡착될 수 있는 성질을 가짐과 함께, SO₂ 흡착용 산화물에 흡착되어 있는 SO₂ 가 SO_x 흡장재를 향하여 이동을 개시하는 흡착 SO₂ 이동 개시 온도보다 SO_x 트랩 촉매의 온도가 높아지면 SO₂ 흡착용 산화물에 흡착되어 있는 SO₂ 가 산화되어 황산염의 형태로 SO_x 흡장재에 흡장되는 성질을 갖고 있고, 기관 운전 중에 SO_x 트랩 촉매의 온도가 그 흡착 SO₂ 이동 개시 온도 이하에서 상기 흡착 SO₂ 이동 개시 온도 이상으로 반복하여 변화되는 내연 기관의 배기 정화 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 SO₂ 흡착용 산화물이 금속 산화물로 이루어지고, 그 금속 산화물이 배기 가스 중에서 산화 상태가 변화되는 산소 흡방출재로 이루어지는 내연 기관의 배기 정화 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 산소 흡방출재를 구성하고 있는 금속이 세륨 Ce 또는 철 Fe 로 이루어지는 내연 기관의 배기 정화 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 SO_x 흡장재를 구성하는 성분으로서, 칼륨 K, 나트륨 Na, 세슘 Cs 를 포함하는 알칼리 금속, 바륨 Ba, 칼슘 Ca 를 포함하는 알칼리 토금속에서 선택된 적어도 하나가 사용되고 있는 내연 기관의 배기 정화 장치.
제 1 항에 있어서,
SO_x 트랩 촉매가 상기 SO₂ 흡착용 산화물과, SO_x 흡장재를 함유하는 코트층을 갖고 있고, SO_x 흡장재의 밀도를 변화시키거나, 코트층을 상하층으로 형성하여 상층보다도 하층의 염기성을 높이는 것에 의해 코트층의 표면측과 비교하여 코트층의 안쪽부의 염기성을 높이도록 한 내연 기관의 배기 정화 장치.
제 1 항에 있어서,
SO_x 트랩 촉매의 온도가 미리 정해진 기간, 상기 흡착 SO₂ 이동 개시 온도 이하일 때에는 SO_x 트랩 촉매의 온도가 상기 흡착 SO₂ 이동 개시 온도를 초과하도록 SO_x 트랩 촉매의 승온 작용이 행해지는 내연 기관의 배기 정화 장치.
제 6 항에 있어서,
SO₂ 흡착용 산화물에 흡착되는 SO₂ 흡착량을 산출하기 위한 산출 수단을 구비하고 있고, 산출된 SO₂ 흡착량이 미리 정해진 허용 한계치를 초과했을 때 SO_x 트랩 촉매의 승온 작용이 행해지는 내연 기관의 배기 정화 장치.
제 1 항에 있어서,
SO_x 흡장재로서 알칼리 금속이 사용되고 있는 경우에는 SO_x 트랩 촉매의 온도를 그 알칼리 금속의 질산염의 융점 이하로 유지하도록 한 내연 기관의 배기 정화 장치.
제 8 항에 있어서,
SO_x 트랩 촉매의 온도가 상기 알칼리 금속의 질산염의 융점을 초과했을 때에는 SO_x 트랩 촉매에 유입되는 배기 가스를 냉각시키기 위한 냉각 장치를 구비한 내연 기관의 배기 정화 장치.
제 1 항에 있어서,
SO_x 트랩 촉매의 온도가 상기 흡착 SO₂ 이동 개시 온도 이하일 때에는 SO_x 트랩 촉매에 유입되는 배기 가스 중의 산소 농도를 증대시켜 SO₂ 의 흡착 작용을 촉진하도록 한 내연 기관의 배기 정화 장치.