KR20080106924A - 내연 기관용 배기가스 정화 장치 - Google Patents

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고따로 하야시
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도요타지도샤가부시키가이샤
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Abstract

엔진의 배기가스 통로 내로 미세한 연료 액적의 형태로 연료를 첨가하는 연료 첨가 밸브(14), 상류 NOx 흡장 환원 촉매(12) 및 하류 NOx 흡장 환원 촉매(13)가 이 순서로 배치된다. 귀금속으로서 백금(Pt) 및 팔라듐(Pd)은 백금(Pt) 및 팔라듐(Pd)의 몰수의 합에 대한 백금(Pt)의 몰수의 비율이 대략 50％ 내지 대략 80％이도록 하류 NOx 흡장 환원 촉매(13)에 담지된다. 상류 NOx 흡장 환원 촉매(12)에는 오직 백금(Pt) 만이 담지된다. 이 구조에 따르면, 액체 연료가 배기가스 중에 공급된 경우에도, NOx는 NOx 흡장 환원 촉매로부터 효과적으로 방출될 수 있고, 또한 NOx 흡장 환원 촉매가 저온에서 흡수할 수 있는 NOx의 양이 증가한다.
NOx 흡장 환원 촉매, NOx 흡수제, 연료 첨가 밸브, 팔라듐, 반응열,

Description

내연 기관용 배기가스 정화 장치 {EXHAUST GAS PURIFICATION APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 내연 기관용 배기가스 정화 장치에 관한 것이다.
배기가스 통로 내에 배기가스의 공연비가 희박(lean)하면 유입되는 배기가스 중에 함유된 NOx를 흡수하고 배기가스의 공연비가 이론 공연비와 같거나 농후하면 흡수된 NOx를 방출하는 NOx 흡장 환원 촉매가 제공된 내연 기관이 공지되어 있다. NOx 흡장 환원 촉매는 백금(Pt)으로 이루어지는 귀금속 촉매 및 NOx 흡수제를 포함한다. 배기가스의 공연비가 희박하면, 배기가스 중에 함유된 NOx, 즉 배기가스 중에 함유된 NO는 백금(Pt) 상에서 NO2로 산화되어 질산 이온(NO3 -)의 형태로 NOx 흡수제 내에 흡수된다.
한편, NOx 흡수제로부터 흡수된 NOx를 방출하여 방출된 NOx를 환원할 때는, NOx 흡장 환원 촉매로 유입하는 배기가스의 공연비가 농후하게 된다. 배기가스의 공연비가 농후하게 됨에 따라, 배기가스의 산소 농도가 저하되어, 질산 이온(NO3 -)의 형태로 NOx 흡수제 내에 흡수된 NOx는 NO2가 되어 백금(Pt)의 표면으로 이동하 고, 배기가스 중에 함유된 미연소 HC 및 CO에 의해서 환원된다.
배기가스의 공연비는 추가적인 연료를 각 연소실에 공급함에 의해서 또는 연료를 배기가스 통로 내로 첨가함에 의해서 농후해질 수 있다. 어느 경우에서도, 연료가 첨가되고 첨가된 연료가 연료 가스의 형태로 NOx 흡장 환원 촉매로 유입하면, NOx는 즉시 NOx 흡장 환원 촉매로부터 방출되어 배기가스의 공연비가 농후해지면 이에 응답하여 환원된다. 그러나 이는 연료가 미세한 연료 액적의 형태로 배기가스 통로 내에 첨가되어 연료 액적의 형태로 NOx 흡장 환원 촉매에 부착된 때에는 일어나지 않는다.
즉, 배기가스의 공연비를 농후하게 만들기 위해 첨가된 연료가 연료 액적의 형태로 NOx 흡장 환원 촉매에 부착된 때에는, NOx 흡장 환원 촉매에 담지된 백금(Pt)은 액체 연료에 의해서 덮힌다. 백금(Pt)이 액체 연료에 의해서 덮히면, 배기가스 중에 함유된 산소가 백금(Pt)의 표면에 도달할 수 없다. 따라서, 백금(Pt) 상의 액체 연료는 적절하게 산화될 수 없다. 액체 연료가 적절하게 산화될 수 없을 때, 배기가스 중의 산소는 충분하게 소모되지 못한다. 따라서, 산소 농도가 충분하게 감소되지 않고, 따라서 NOx는 NOx 흡수제로부터 충분하게 방출되지 않는다. 또한, 이 경우 액체 연료가 효과적으로 기화되지 않기 때문에, 배기가스 중의 미연소 HC의 양이 불충분하게 되고, 따라서 방출된 NOx는 충분하게 환원될 수 없다.
이를 고려하여, 본 발명자는, 연구 과정에서, 팔라듐(Pd)의 산소 흡장 능력에 초점을 맞추어 다음을 발견했다. 즉, 팔라듐(Pd)이 백금(Pt)과 함께 귀금속으로 NOx 흡장 환원 촉매에 담지된 때, NOx 흡장 환원 촉매 상의 액체 연료의 산화는 팔라듐(Pd) 내에 흡장된 대량의 산소에 의해서 촉진되고, 이 산화에 의해서 발생된 열은 백금(Pt) 상의 액체 연료의 기화를 가속하여, NOx 흡수제로부터 NOx의 방출을 촉진한다.
팔라듐(Pd)의 양이 증가되고 백금(Pt)의 양이 감소될 때, 백금(Pt) 상의 액체 연료의 기화는 팔라듐(Pd)의 산화를 통해 발생된 반응열에 의해서 촉진된다. 그러나, 이 경우 백금(Pt)의 양이 적기 때문에, NOx 방출 효과는 약하고, 따라서 NOx는 효과적으로 방출될 수 없다. 한편, 팔라듐(Pd)의 양이 감소되고 백금(Pt)의 양이 증가될 때, 백금(Pt) 상의 액체 연료의 산화는 팔라듐(Pd) 내에 흡수된 산소의 산화를 통해 발생된 반응열에 의해서 촉진되지 못하고, 따라서 NOx 방출 효과는 증가된 백금(Pt)에도 불구하고 약해진다. 따라서, 이 경우에도 역시 NOx는 효과적으로 방출될 수 없다.
이와 같이, NOx의 효과적인 방출은 백금(Pt)의 양과 팔라듐(Pd)의 양 사이의 비율이 과도하게 높거나 과도하게 낮지 않은 주어진 적절한 범위 내에 있는 경우에만 달성될 수 있다는 것이 명백하다. 이 점과 관련하여, 일본공개특허공보 제2003-205245호(JP-A-2003-205245호)는 필터 본체의 체적 1리터당 1그램의 백금 및 1그램의 팔라듐이 담지되도록 백금(Pt) 및 팔라듐(Pd)이 담지되어 있는 미립자 필터를 개시한다. 이 경우, 백금(Pt) 및 팔라듐(Pd)의 몰수(mole number)의 합에 대한 백금(Pt)의 몰수의 비는 대략 35.7이다. 그러나, 이러한 몰 비율에서는, 백금(Pt)의 양에 비해 팔라듐(Pd)의 양이 너무 많다. 따라서, NOx는 효과적으로 방출될 수 없다.
한편, 본 발명자는 팔라듐(Pd)의 효과에 대한 계속적인 연구의 결과로서 다음의 사항을 발견했다. 즉, 백금(Pt)의 양과 팔라듐(Pd)의 양 사이의 비율이 적절하게 설정될 때, NOx의 효과적인 방출이 달성될 수 있다. 그러나, NOx 흡장 환원 촉매의 온도가 낮다면, 팔라듐(Pd)은 NOx 흡수제 내로 배기가스 중의 NO2의 흡수를 방해한다. 따라서, 시동 직후와 같이 NOx 흡장 환원 촉매의 온도가 낮으면, NOx 정화율은 저하된다.
상기에 비추어, 본 발명은 NOx 흡장 환원 촉매로부터 NOx를 방출할 때 연료가 연료 액적의 형태로 첨가되는 때조차도 NOx 흡장 환원 촉매로부터 NOx가 효과적으로 방출되는 것을 보장하고 NOx 흡장 환원 촉매의 온도가 낮은 때 개선된 정화율을 달성하는 배기가스 정화 장치를 제공한다.
본 발명의 제1 태양은 내연 기관의 배기가스 통로 내에 제공되어 배기가스 통로 내에 미세한 연료 액적의 형태로 연료를 첨가하는 연료 첨가 장치와, 배기가스 통로 내에서 연료 첨가 장치의 하류에 제공되고 배기가스의 공연비가 희박하면 NOx 흡장 환원 촉매에 유입하는 배기가스 중에 함유된 NOx를 흡수하고 배기가스의 공연비가 농후하면 흡수된 NOx를 방출하는 NOx 흡장 환원 촉매를 포함하고, NOx 흡장 환원 촉매로부터 흡수된 NOx를 방출하기 위하여 NOx 흡장 환원 촉매로 유입하는 배기가스의 공연비를 농후하게 할 필요가 있으면 연료 첨가 장치로부터 연료를 첨가하고 첨가된 연료가 연료 액적의 형태로 NOx 흡장 환원 촉매에 부착되는 내연 기관용 배기가스 정화 장치에 관한 것이다. 이 배기가스 정화 장치에 따르면, NOx 흡장 환원 촉매는 백금(Pt) 및 선택적으로 팔라듐(Pd)이 담지되는 상류 NOx 흡장 환원 촉매, 및 상류 NOx 흡장 환원 촉매의 하류에 배치되고 백금(Pt) 및 팔라듐(Pd)이 담지되는 하류 NOx 흡장 환원 촉매를 포함하는, 직렬로 배치된 복수의 NOx 흡장 환원 촉매로 구성된다. 또한, 하류 NOx 흡장 환원 촉매에 담지되는 백금(Pt) 및 팔라듐(Pd)의 몰수의 합에 대한 하류 NOx 흡장 환원 촉매에 담지되는 백금(Pt)의 몰수의 비율은 대략 50％ 내지 대략 80％이다. 또한, 상류 NOx 흡장 환원 촉매에 담지되는 백금(Pt) 및 팔라듐(Pd)의 몰수의 합에 대한 상류 NOx 흡장 환원 촉매에 담지되는 백금(Pt)의 몰수의 비율은 하류 NOx 흡장 환원 촉매(13)에 담지된 백금(Pt) 및 팔라듐(Pd)의 몰수의 합에 대한 하류 NOx 흡장 환원 촉매에 담지된 백금(Pt)의 몰수의 비율보다 높다.
하류 NOx 흡장 환원 촉매로부터 NOx의 효과적인 방출은 하류 NOx 흡장 환원 촉매에 담지되는 백금(Pt) 및 팔라듐(Pd)의 몰수의 합에 대한 하류 NOx 흡장 환원 촉매에 담지되는 백금(Pt)의 몰수의 비율이 대략 50％ 내지 대략 80％로 설정될 때 보장될 수 있다. 보다 바람직하게는, 하류 NOx 흡장 환원 촉매에 담지되는 백금(Pt)의 몰수의 비율은 대략 58％ 내지 대략 75％로 설정된다. 또한, 하류 NOx 흡장 환원 촉매에 담지되는 백금(Pt)의 몰수의 비율이 대략 66％로 설정될 때, 높은 NOx 정화율이 달성될 수 있다. 또한, 복수의 NOx 흡장 환원 촉매에 대하여 NOx 흡장 환원 촉매가 더욱 상류에 위치될수록 백금(Pt)의 몰수의 비율이 높아지도록 백금(Pt)의 몰수의 비율이 설정될 때, NOx 흡장 환원 촉매의 온도가 낮을 때에도 높은 NOx 정화율이 달성될 수 있다.
본 발명의 특징, 이점과 기술적 및 산업적 중요성은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예의 후속 상세한 설명을 읽음으로써 더욱 잘 이해될 것이다.
도1은 압축 착화식 내연 기관의 전체도이다.
도2는 다른 예에 따른 압축 착화식 내연 기관의 전체도이다.
도3은 또 다른 예에 따른 압축 착화식 내연 기관의 전체도이다.
도4A는 미립자 필터의 정면도이다.
도4B는 미립자 필터의 측단면도이다.
도5는 상류 NOx 흡장 환원 촉매의 기재의 표면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도6A 및 도6B는 하류 NOx 흡장 환원 촉매의 기재의 표면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도7A 및 도7B는 하류 NOx 흡장 환원 촉매의 기재의 표면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도8은 산화 속도와 백금 몰 비율 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도9는 NOx 정화율과 NOx 흡장 환원 촉매의 온도 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도10은 NOx 정화율과 백금 몰 비율 사이의 관계를 도시하는 그래프이다.
도11은 오직 백금(Pt)만이 담지된 NOx 흡장 환원 촉매의 NOx 농도와 백 금(Pt) 및 팔라듐(Pd)이 담지된 NOx 흡장 환원 촉매의 NOx 농도를 비교하는 차트이다.
도12는 저온에서 NOx 흡수량과 백금 몰 비율 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도13은 NOx를 방출하는 처리를 나타내는 타임차트이다.
도14는 단위 시간당 흡수되는 NOx의 양을 나타내는 맵이다.
도15는 배기가스 정화 처리를 도시하는 플로우차트이다.
다음의 설명 및 첨부 도면에서, 예시적인 실시예를 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명할 것이다.
도1은 압축 착화식 내연 기관의 전체도이다. 도1을 참조하면, 내연 기관은 엔진 본체(1), 개별 실린더의 연소실(2), 개별 실린더(2) 내로 연료를 분사하기 위한 전자 제어식 연료 분사 밸브(3), 흡기 매니폴드(4) 및 배기 매니폴드(5)를 갖는다. 흡기 매니폴드(4)는 흡기 덕트(6)를 거쳐서 터보 차저(7)의 압축기(7a)의 출구에 연결된다. 압축기(7a)의 입구는 에어 클리너(8)에 연결된다. 흡기 덕트(6) 내에 스텝 모터에 의해서 구동되는 스로틀 밸브(9)가 제공된다. 흡기 덕트(6) 주위에 흡기 덕트(6) 내에서 유동하는 흡입 공기를 냉각하기 위한 냉각 장치(10)가 제공된다. 도1에 도시된 예시적인 실시예에서, 냉각 장치(10) 내로는 엔진 냉각수가 분배되고 엔진 냉각수에 의해 흡입 공기가 냉각된다.
한편, 배기 매니폴드(5)는 터보 차저(7)의 터빈(7b)의 입구에 연결된다. 터 빈(7b)의 출구(11)에 NOx 흡장 환원 촉매(12, 13)가 직렬로 제공된다. 이 예시적인 실시예에서 두 개의 NOx 흡장 환원 촉매(12, 13)가 직렬로 제공되지만, 3개 이상의 NOx 흡장 환원 촉매가 직렬로 제공될 수도 있다. 배기 매니폴드(5)에는 연료 첨가 밸브(14)가 제공된다. 연료 첨가 밸브(14)는 미세한 연료 액적의 형태로 배기가스 내에 연료를 첨가한다. 이 예시적인 실시예에서, 연료로서 경유가 사용된다.
배기 매니폴드(5) 및 흡기 매니폴드(4)는 배기가스 재순환(EGR) 통로(15)를 거쳐서 서로 연결된다. EGR 통로(15) 내에는 전자 제어식 밸브인 EGR 제어 밸브(16)가 제공된다. EGR 통로(15) 주위에는 EGR 통로(15) 내에서 유동하는 EGR 가스를 냉각하기 위한 냉각 장치(17)가 제공된다. 도1에 도시된 예시적인 실시예에서, 엔진 냉각수는 냉각 장치(17) 내로 분배되고 EGR 가스는 엔진 냉각수에 의해 냉각된다. 연료 분사 밸브(3)는 대응하는 연료 공급 파이프(18)를 거쳐서 커먼 레일(19)에 연결된다. 연료는 토출 속도를 변경할 수 있는 전자 제어식 연료 펌프(20)로부터 커먼 레일(19)로 공급된다. 그런 후 커먼 레일(19) 내의 연료는 연료 공급 파이프(18)를 거쳐서 연료 분사 밸브(3)에 각각 공급된다.
양방향 통신 버스(31)에 의해서 모두 상호 연결된 ROM(Read Only Memory)(32), RAM(Random Access Memory)(33), CPU(마이크로프로세서)(34), 입력 포트(35) 및 출력 포트(36)를 갖는 디지털 컴퓨터에 의해서 전자 제어 유닛(30)이 구성된다. 가속 페달(40)에 부하 센서(41)가 연결된다. 부하 센서(41)는 가속 페달(40)의 답입량(L)에 비례하는 전압을 출력한다. 부하 센서(41)로부터 출력된 전 압은 AD 변환기(37)를 거쳐서 입력 포트(35)에 입력된다. 또한, 입력 포트(35)에 크랭크각 센서(42)가 연결된다. 크랭크각 센서(42)는 크랭크축이 예를 들어 15도 회전할 때마다 하나의 펄스를 출력한다. 한편, 출력 포트(36)는 대응하는 구동 회로(38)를 거쳐서 연료 분사 밸브(3), 스로틀 밸브(9)를 구동하기 위한 스텝 모터, 연료 첨가 밸브(14), EGR 제어 밸브(16) 및 연료 펌프(20)에 연결된다.
도2는 압축 착화식 내연 기관의 다른 예를 도시한다. 이 예에서, 상류측에 제공된 NOx 흡장 환원 촉매(12)와 하류측에 제공된 NOx 흡장 환원 촉매(13)가 일체로 되어 있다.
도3은 압축 착화식 내연 기관의 다른 예를 도시한다. 이 예에서, 하류측에 제공된 NOx 흡장 환원 촉매(13)가 미립자 필터(13a)에 담지된다. 도4A 및 도4B는 NOx 흡장 환원 촉매(13)가 담지되는 미립자 필터(13a)의 구조를 도시한다. 도4A는 미립자 필터(13a)의 정면도이고 도4B는 미립자 필터(13a)의 측단면도임에 유의하라. 도4A 및 도4B를 참조하면, 미립자 필터(13a)는 배기가스 입구 통로(60) 및 배기가스 출구 통로(61)가 서로 나란하게 연장하는 벌집 구조를 갖는다. 각각의 배기가스 입구 통로(60)의 하류 단부는 스토퍼(62)에 의해서 폐색되고 각각의 배기가스 출구 통로(61)의 상류 단부는 스토퍼(63)에 의해서 폐색된다. 도4의 빗금 부분이 스토퍼(63)를 표시함에 유의하라. 즉, 배기가스 입구 통로(60) 및 배기가스 출구 통로(61)는 그들 사이에 얇은 격벽(64)을 개재시킨 상태에서 교대로 배열된다. 다시 말해, 배기가스 입구 통로(60) 및 배기가스 출구 통로(61)는 각각의 배기가스 입구 통로(60)가 4개의 배기가스 출구 통로(61)에 의해서 포위되고 각각의 배기가 스 출구 통로(61)는 4개의 배기가스 입구 통로(60)에 의해서 포위되도록 배열된다.
미립자 필터(13a)는 코디어라이트(cordierite)와 같은 다공성 재료로 만들어진다. 따라서, 배기가스는 각 배기가스 입구 통로(60)로 유입되고 그런 후 도4B에 화살표로 지시된 것과 같이 주위 격벽(64)을 통해서 인접하는 배기가스 출구 통로(61)로 통과한다. 하류 NOx 흡장 환원 촉매(13)에는 미립자 필터(13a)에 걸리는 차압, 즉 하류 NOx 흡장 환원 촉매(13)에 걸리는 차압을 검출하기 위한 차압 센서(21)가 제공된다. 이하, 도1 내지 도3에 도시된 것과 같은 상류측에 제공된 NOx 흡장 환원 촉매(12)는 "상류 NOx 흡장 환원 촉매"로 참조되고, 도1 내지 도3에 도시된 것과 같이 하류측에 제공된 NOx 흡장 환원 촉매는 "하류 NOx 흡장 환원 촉매"로 참조될 것이다.
도5는 예를 들어 알루미나로 만들어지고 상류 NOx 흡장 환원 촉매(12)의 기재에 담지되는 촉매 담지체(45)의 표면의 단면을 개략적으로 도시한다. 도6A, 도6B, 도7A 및 도7B는 예를 들어 알루미나로 만들어지고 하류 NOx 흡장 환원 촉매(13)의 기재에 담지되는 촉매 담지체(45)의 표면의 단면을 개략적으로 도시한다.
상류 NOx 흡장 환원 촉매(12)의 구조와 관련하여, 도5에 도시된 것과 같이, 백금(Pt)(46)이 촉매 담지체(45)의 표면에 분산되어 담지되고, NOx 흡수제(47)의 층이 또한 촉매 담지체(45)의 표면에 형성된다. 한편, 하류 NOx 흡장 환원 촉매(13)와 관련하여, 도6A, 도6B, 도7A 및 도7B에 도시된 것과 같이, 백금(Pt)(46) 및 팔라듐(Pd)(48)은 촉매 담지체(45) 상에 분산되어 담지되고 NOx 흡수제(47)의 층도 또한 촉매 담지체(45) 상에 형성된다. 도5, 도6A, 도6B, 도7A 및 도7B에 도 시된 NOx 흡수제(47)는 알칼리 금속(예를 들어, 칼륨(K), 나트륨(Na), 세슘(Cs)), 알칼리 토류(예를 들어, 바륨(Ba), 칼슘(Ca)) 및 알칼리 희토류(예를 들어, 란타늄(La), 이트륨(Y))으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나에 의해서 만들어진다.
배기가스의 공연비가 엔진 흡기 통로, 상류 NOx 흡장 환원 촉매(12) 및 상류 NOx 흡장 환원 촉매(12) 상류의 배기가스 통로에 공급되는 공기와 연료(탄화수소) 사이의 비율이라고 하면, 배기가스의 공연비가 희박하면 NOx 흡수제(47)는 NOx를 흡수하고, 배기가스 중의 산소 농도가 감소하면 NOx 흡수제(47)는 흡수된 NOx를 방출한다.
즉, 예를 들어, NOx 흡수제(47)가 바륨(Ba)으로 만들어진 경우, 배기가스의 공연비가 희박하면, 즉 배기가스의 산소 농도가 높으면, 배기가스 중에 함유된 NO가 도6A 및 도6B에 도시된 것과 같이 백금(Pt)(46) 상에서 NO2로 산화되고, 그런 후 NO2는 NOx 흡수제(47)에 흡수되어 바륨 산화물(BaO)과 결합되어 질산 이온(NO3 -)의 형태로 NOx 흡수제(47)에 분산된다.
팔라듐(Pd)(48)은 이의 온도가 대략 300℃ 내지 330℃ 이하이면 낮은 산화 능력 및 높은 산소 포획 능력을 나타낸다. 이 상태에서, 도6A에 도시된 것과 같이, 팔라듐(Pd)(48)의 표면에서 배기가스 중의 NO2에서 산소가 제거되어 NO가 된다. 이 NO는 인접하는 팔라듐(Pd)(48)의 표면에서 NO2로 되어 질산 이온(NO3 -)의 형태로 NOx 흡수제(47) 내에 흡수된다. 한편, 팔라듐(Pd)(48)은 온도가 대략 300℃ 내지 330℃보다 높으면 높은 산화 능력을 나타낸다. 이 상태에서, 도6B에 도시된 것과 같이, 배기가스 중에 함유된 NO는 팔라듐(Pd)(48)의 표면 상에서 NO2로 산화되어 NOx 흡수제(47)에 질산 이온(NO3 -)의 형태로 흡수된다.
도5, 도6A 및 도6B를 참조하면, 배기가스 중에 함유된 NO2의 부분이 질산 이온(NO3 -)의 형태로 NOx 흡수제(47)에 직접 흡수된다. 이는 배기가스 중에 함유된 NO 및 NO2, 즉 배기가스 중에 함유된 NOx가 NOx 흡수제(47)에 흡수되는 방식이다. 따라서, 배기가스의 산소 농도가 높은 한, 백금(Pt)(46)의 표면 상에서 또는 팔라듐(Pd)(48)의 표면 상에서 NO2가 생성되고, NOx 흡수제(47)의 NOx 흡장 능력이 포화되지 않는 한, NOx 흡수제(47)에 NO2가 흡수되어 질산 이온(NO3 -)이 생성된다.
한편, 배기가스의 공연비가 농후하거나 이론 공연비와 같다면, 배기가스의 산소 농도는 감소되고 이는 역반응(NO3 - → NO2)이 진행되게 한다. 따라서, NOx 흡수제(47) 내의 질산 이온(NO3 -)이 NO2의 형태로 배기가스 중으로 방출된다. 방출된 NOx는 배기가스 중에 함유된 미연소 HC 및 CO에 의해 환원된다.
이와 같이, 배기가스의 공연비가 희박하면, 즉 엔진 연소가 희박 공연비에서 수행되면, 배기가스 중의 NOx는 NOx 흡수제(47)에 흡수된다. 그러나, 엔진 연소가 희박 공연비에서 계속되면, NOx 흡수제(47)의 NOx 흡장 능력이 조만간 포화되고 따라서 NOx 흡수제(47)는 더 이상 NOx를 흡수할 수 없게 된다. 이를 해결하기 위하여, 본 발명의 예시적인 실시예에서는, NOx 흡수제(47)의 흡장 능력이 포화되기 전에 연료 첨가 밸브(14)로부터 연료가 첨가된다. 이로써, 배기가스의 공연비가 임시로 농후하게 되어, NOx 흡수제(47)에 흡수된 NOx가 그로부터 방출된다.
백금(Pt)이 이의 표면에 산소를 포집하는 특성을 가질 지라도, 백금(Pt)이 포획할 수 있는 산소의 양은 많지 않다. 백금과 비교하여, 팔라듐(Pd)은 훨씬 더 많은 양의 산소를 포획할 수 있다. 따라서 도6A에 도시된 것과 같이 배기가스의 공연비가 희박하면, 팔라듐(Pd)(48)은 백금(Pt)(46)보다 훨씬 더 많은 양의 산소를 포획하여 저장한다. 한편, 산화 능력 면에서, 백금(Pt)은 극히 높은 산화 능력을 갖는 반면에 팔라듐(Pd)은 낮은 산화 능력을 갖는다. 이와 같이, 백금(Pt)과 팔라듐(Pd)은 특성이 상당히 다르다.
전술한 것과 같이 연료 첨가 밸브(14)로부터 연료를 첨가함에 의해서 배기가스의 공연비가 농후하게 되면, NOx는 NOx 흡수제(47)로부터 방출되고 그런 후 방출된 NOx는 배기가스 중에 함유된 미연소 HC 및 CO에 의해서 환원된다. 이 경우, 첨가된 연료가 액체 상태일 때, 배기가스의 산소 농도는 배기가스의 공연비가 이론적으로 "농후"가 된 때에도 감소하지 않는다. 따라서, 이 경우 NOx가 NOx 흡수제(47)로부터 방출되지 않는다. 그러나, 본 발명에 따르면 첨가된 연료가 액체 상태인 때조차도 NOx는 NOx 흡수제(47)로부터 효과적으로 방출될 수 있다.
즉, 연료 첨가 밸브(14)로부터 첨가된 연료의 일부가 연료 가스로 바뀌지만, 대부분의 연료는 배기가스와 함께 연료 액적의 형태로 배기가스 통로를 통해 유동하고 연료 액적은 NOx 흡장 환원 촉매(12, 13)에 부착된다. 그 결과, 하류 NOx 흡장 환원 촉매(13)에서, 백금(Pt) 및 팔라듐(Pd)이 도7A에 도시된 것과 같이 연료 액적(50)에 의해서 덮힌다. 백금(Pt)이 연료 액적(50)에 의해서 덮히면, 배기가스 중에 함유된 산소는 백금(Pt) 상의 연료 액적(50)에 의해서 차단되기 때문에 백금(Pt)의 표면에 도달할 수 없다. 따라서, 백금(Pt) 만이 평가되면, 백금(Pt)의 산화 능력이 아무리 높을지라도, 연료 액적(50)의 산화 반응은 그다지 진행되지 않으며 따라서 연료 액적(50)은 그다지 기화되지 않는다.
한편, 대량의 산소가 팔라듐(Pd)에 저장되기 때문에, 팔라듐(Pd)이 연료 액적(50)에 의해 덮히면 연료 액적(50)은 팔라듐(Pd) 상에서 대량의 산소에 의해서 산화된다. 이때, 대량의 산화 반응열이 발생되고, 이 산화 반응열은 팔라듐(Pd)을 덮고 있는 연료 액적(50)을 기화시키고 또한 백금(Pt)을 덮고 있는 연료 액적(50)도 기화시킨다. 백금(Pt)을 덮고 있는 연료 액적(50)이 기화되면, 배기가스 중의 산소가 백금(Pt)의 표면에 도달하기 시작하고, 이는 백금(Pt) 상에서의 미연소 HC 및 CO의 산화 반응을 촉진한다. 그 결과, 배기가스의 산소 농도가 감소되어, NOx 흡수제(47)로부터 NOx가 방출되고 그런 후 방출된 NOx가 기화된 미연소 HC 및 CO에 의해 환원된다.
이와 같이, 팔라듐(Pd)이 백금(Pt)과 함께 하류 NOx 흡장 환원 촉매(13)에 담지되면, NOx의 방출 및 환원이 적절하게 수행될 수 있다. 그러나, 백금(Pt)의 양과 팔라듐(Pd)의 양의 합을 일정한 값으로 유지하면서 팔라듐(Pd)의 양이 증가되고 백금(Pt)의 양이 감소되면, 연료 액적(50)의 기화는 팔라듐(Pd)에 저장된 산소에 의해서 유발되는 증가된 산화 반응열에 의해서 촉진되긴 하지만 백금(Pt)의 감소 때문에 미연소 HC 및 CO가 충분하게 산화되는 것을 어렵게 하고 따라서 NOx는 효과적으로 방출될 수 없다.
한편, 팔라듐(Pd)의 양이 감소되고 백금(Pt)의 양이 상응하여 증가되면, 백금(Pt) 상의 연료 액적(50)의 기화는 팔라듐(Pd)에 저장된 산소의 산화 반응열에 의해서 충분하게 촉진되지 않고, 따라서 백금(Pt)의 증가된 양에도 불구하고, 미연소 HC 및 CO는 충분하게 산화될 수 없다. 즉, 이 경우, 역시 NOx는 충분하게 방출될 수 없다. 이와 같이, NOx의 효과적인 방출은 백금(Pt)의 양과 팔라듐(Pd)의 양 사이의 비율이 과도하게 높지 않고 과도하게 낮지 않은 주어진 적절한 범위 내에 있는 경우에만 달성될 수 있는 것이 명백하다.
도8은 단위 시간당 산화량을 나타내는 산화 속도와 백금(Pt)과 팔라듐(Pd)의 몰수의 합에 대한 백금(Pt)의 몰수의 비율(이하 "팔라듐 몰 비율"이라 함) 사이의 실험적으로 얻어진 관계를 도시한다. 도8을 참조하면, 산화 속도가 빠를수록, NOx 흡수제(47)로부터 NOx를 방출하는 효과가 향상된다. 도8에 도시된 것과 같이, NOx 방출 효과는 백금 몰 비율이 대략 66％이면 최대이다.
도9는 NOx의 방출 후에 실험적으로 얻어진 하류 NOx 흡장 환원 촉매(13)의 NOx 정화율과 온도(Tc) 사이의 관계를 나타낸다. 도9에서, 검은 점은 백금(Pt)만이 하류 NOx 흡장 환원 촉매(13)에 담지되는 경우, 즉 백금 몰 비율이 100％인 경 우를 나타낸다. 한편, 하얀 점은 백금 몰 비율이 66％인 경우를 나타낸다. 도9로부터 명백한 것과 같이, 100％ 백금 몰 비율의 경우 및 66％ 백금 몰 비율의 경우 모두에서 NOx 정화율은 하류 NOx 흡장 환원 촉매(13)의 온도(Tc)가 증가함에 따라 증가한다. 그러나, 임의의 레벨의 온도(Tc)에서 백금 몰 비율이 66％인 쪽이 100％인 경우보다 NOx 정화율이 높다.
도10은 하류 NOx 흡장 환원 촉매(13)의 온도(Tc)가 350℃일 때 얻어진 NOx 정화율과 백금 몰 비율 사이의 관계를 나타낸다. 도10에 표시된 NOx 정화율의 변동과 도8의 산화 속도의 변동 사이에는 공통의 경향이 있다. 도10에 도시된 것과 같이, NOx 정화율은 백금 몰 비율이 대략 66％인 때 최대이다. 따라서, 가장 바람직하게는, 하류 NOx 흡장 환원 촉매(13)에 담지될 백금(Pt) 및 팔라듐(Pd)의 양이 그들 사이의 비율이 대략 66％가 되도록 설정된다.
NOx 정화율이 감소되면, 감소 비율이 5％ 정도 이내일 때, 여진히 최대 NOx 정화율이라고 말할 수 있다. 백금 NOx 정화율의 이 공차에 대응하는 백금 몰 비율의 범위는 도10에서 "X"로 표시된 것과 같이 대략 58％ 내지 대략 75％이다. 이와 같이, 백금 몰 비율은 바람직하게는 대략 58％ 내지 대략 75 ％의 범위 내로 설정된다.
또한, NOx 정화율이 최대 NOx 정화율보다 10％ 정도 낮아진 때조차도, 실제 사용에는 여전히 효과적이며, -10％ NOx 정화율의 범위에 대응하는 백금 몰 비율의 범위는 도10에서 "Y"로 표시된 것과 같이 대략 50％ 내지 대략 80％이다. 이와 같이, 실제 사용 면에서, 백금 몰 비율을 대략 50％ 내지 대략 80％의 범위로 설정하 면 충분하다.
도11은 가솔린 엔진의 연소실 내의 공연비가 농후하게 되면, 즉 기체 상태인 배기가스의 공연비가 농후하게 되면 NOx 흡장 환원 촉매로부터 배출된 배기가스의 NOx 농도가 어떻게 변하는 지를 도시한다. 보다 구체적으로, 도11은 오직 백금(Pt) 만을 담지한 NOx 흡장 환원 촉매에서 관찰되는 NOx 농도 변동, 및 백금(Pt)과 팔라듐(Pd)을 담지한 NOx 흡장 환원 촉매에서 관찰되는 NOx 농도 변동을 도시한다. 도11로부터 명백한 것과 같이, 오직 백금(Pt) 만을 담지한 NOx 흡장 환원 촉매가 이용되면, 배기가스의 공연비가 농후하게 되면 NOx 농도는 낮다. 한편, 백금(Pt) 및 팔라듐(Pd)을 담지한 NOx 흡장 환원 촉매가 이용되면, 배기가스의 공연비가 농후하게 되면 NOx 농도가 높다.
즉, 배기가스의 산소 농도는 배기가스의 공연비가 농후하게 되면 감소하기 때문에, 이는 NOx가 NOx 흡수제(47)로부터 방출되게 한다. 그러나, 팔라듐(Pd)이 NOx 흡장 환원 촉매에 담지될 때, 미연소 HC 및 CO가 팔라듐(Pd)에 저장된 대량의 산소에 의해서 산화되고 따라서 방출된 NOx는 미연소 HC 및 CO에 의해서 환원되지 않는다. 이와 같이, NOx 농도는 백금(Pt) 및 팔라듐(Pd)이 NOx 흡장 환원 촉매에 담지되면 증가한다.
즉, 팔라듐(Pd)이 NOx 흡장 환원 촉매에 담지되는 경우, 배기가스의 공연비가 NOx 흡수제(47)로부터 NOx를 방출하도록 농후하게 되면, 대량의 NOx가 대기로 방출되고 따라서 NOx 정화율은 대응하여 감소한다. 그러나, 팔라듐(Pd)을 담지하는 NOx 흡장 환원 촉매가 이용되는 때에도, NOx 흡수제(47)로부터 NOx를 방출할 때 연료 액적의 형태로 연료가 배기가스 중으로 첨가되면, 높은 NOx 정화율이 달성될 수 있다. 따라서, NOx 정화율에 비추어, 연료가 연료 액적의 형태로 첨가되면 팔라듐(Pd)이 효과적으로 작용하는 것으로 생각된다.
도6A 및 도7A를 참조하여 이미 설명된 것과 같이, 배기가스의 공연비가 희박하면, 배기가스 중에 함유된 NO 및 NO2, 즉 배기가스 중에 함유된 NOx는 하류 NOx 흡장 환원 촉매(13)의 NOx 흡수제(47)에 흡수된다. 그러나, NOx 흡수제(47)는 백금(Pt)(46)이 활성화된 상태에 있을 때에만 NO 및 NO2를 흡수할 수 있다. 즉, 백금(Pt)(46)이 아직 활성화되어 있지 않을 때, NOx 흡수제(47)는 NO 및 NO2를 충분하게 흡수할 수 없다.
백금(Pt)은 이의 온도가 대략 200℃ 이상이면 활성화된다. 따라서, 엔진 시동 후에, 백금(Pt)은 온도가 대략 200℃를 초과할 때까지 비활성 상태에 있다. 도7B는 백금(Pt)(46)이 비활성 상태에 있는 경우를 도시한다.
도7B를 참조하면, 백금(Pt)(46)이 비활성화된 상태에 있기 때문에, 배기가스 중에 담긴 NO는 백금(Pt)(46)의 표면 상에서 NO2로 산화되지 않는다. 따라서, NO는 NOx 흡수제(47)에 흡수되지 않고 통과해버린다. 한편, 전술된 것과 같이, 팔라듐(Pd)(48)의 산화 능력은 백금(Pt)(46)의 산화 능력보다 낮다. 따라서, 백금(Pt)(46)이 충분하게 산화 효과를 발휘할 수 없는 상태에서, 팔라듐(Pd)은 산화 효과를 전혀 발휘할 수 없다. 따라서, 백금(Pt)(46)이 비활성화된 상태에 있다면, NO는 팔라듐(Pd)(48)의 표면 상에서 NO2로 산화되지 않고, 따라서 NO는 NOx 흡수제(47)에 흡수되지 않고 통과해버린다.
한편, 전술된 것과 같이, 팔라듐(Pd)(48)의 산소 포획 능력은 백금(Pt)(46)보다 높고, 따라서 팔라듐(Pd)(48)의 산소 포획 능력은 백금(Pt)(46)이 비활성 상태에서 있을 때에도 높다. 따라서, 도7B에 도시된 것과 같이, 배기가스 중에 함유된 NO2는 팔라듐(Pd)(48)의 표면에서 산소가 제거되고 따라서 NO로 전환된다. 이 NO는 NOx 흡수제(47)에 의해서 흡수되지 않고 외부로 방출된다.
즉, 전술된 것과 같이, 배기가스 중에 함유된 NO2는 NOx 흡수제(47)에 직접 흡수된다. 그러나, 팔라듐(Pd)(48)이 있는 경우, 도7B에 도시된 것과 같이 배기가스 중에 함유된 NO2는 NO로 전환되고, 따라서 NOx 흡수제(47)에 흡수될 NOx의 양이 줄어든다. 도12는 백금(Pt)이 비활성 상태, 즉 백금(Pt)(46)이 낮은 온도에 있을 때 흡수된 NOx의 양이 어떻게 변하는 지에 대한 연구 결과를 도시한다. 도12를 참조하면, 백금 몰 비율이 낮을수록, 즉 팔라듐(Pd)(48)의 몰수의 비율이 높을수록, NOx 흡수제(47)에 흡수되는 NOx의 양은 적어진다.
이를 고려하여, 본 발명에서, 상류 NOx 흡장 환원 촉매(12)에 대한 백금 몰 비율이 하류 NOx 흡장 환원 촉매(13)에 대한 백금 몰 비율보다 높게 만들어진다. 구체적으로, 도1 내지 도3에 도시된 예시적인 실시예에서, 도5에 도시된 것과 같이 상류측에 제공되는 상류 NOx 흡장 환원 촉매(12)에 대한 백금 몰 비율은 100％이다.
따라서, 배기가스 중에 함유된 NO2는 백금(Pt)(46)이 활성화될 때까지, 즉 엔진 시동 후에 하류 NOx 흡장 환원 촉매(13)의 워밍업이 완료될 때까지 상류 NOx 흡장 환원 촉매(12)에 효과적으로 흡수된다. 이와 같이, 엔진 시동 시로부터 백금(Pt)(46)의 활성화의 완료까지의 기간 동안의 NOx 정화율이 향상된다. 일단 백금(Pt)(46)이 활성화되면, 상류 NOx 흡장 환원 촉매(12) 및 하류 NOx 흡장 환원 촉매(13)는 곧 효과적으로 NOx를 흡수하기 시작할 것이다.
연료 첨가 밸브(14)로부터 첨가된 후, 연료는 상류 NOx 흡장 환원 촉매(12) 및 하류 NOx 흡장 환원 촉매(13)에 부착된다. 그러나, 상류 NOx 흡장 환원 촉매(12)에 부착된 연료는 하류 NOx 흡장 환원 촉매(13)에 부착된 연료처럼 효과적으로 기화되지 않는다. 따라서, 상류 NOx 흡장 환원 촉매(12)의 것과 비교할 때 하류 NOx 흡장 환원 촉매(13)의 NOx 방출 효과는 불충분하다. 그러나, 상류 NOx 흡장 환원 촉매(12)가 엔진 시동시부터 하류 NOx 흡장 환원 촉매(13)의 워밍업의 완료시까지의 기간 동안 NOx를 흡수하는 데 주로 이용되기 때문에, 상류 NOx 흡장 환원 촉매(12)가 이 기간 동안 효과적으로 NOx를 흡수할 수 있는 한, 상류 NOx 흡장 환원 촉매(12)의 NOx 방출 효과가 전술한 것과 같이 하류 NOx 흡장 환원 촉매(13)와 비교하여 불충분하더라도 별로 문제가 되지 않는다.
다음으로, 도13을 참조하여 NOx 방출 제어를 설명한다. 도13은 "ΣNOX"로 표시된 NOx 흡장 환원 촉매(12, 13)에 흡수된 NOx의 양의 변화, 및 "A/F"로 표시되는 배기가스의 공연비를 연료를 첨가함에 의해서 농후하게 만드는 타이밍을 도시한 다. 단위 시간당 엔진으로부터 배출되는 NOx의 양은 엔진의 운전 상태에 따라 변하고, 따라서 단위 시간당 NOx 흡장 환원 촉매(12, 13)에 새롭게 흡수되는 NOx의 양도 또한 엔진의 운전 상태에 따라 변한다. 예시적인 실시예에서, 단위 시간당 NOx 흡장 환원 촉매(12, 13)에 새롭게 흡수된 NOx의 양을 나타내는 NOx 양(NOXA)은 요구 토크(TQ) 및 엔진 회전수(N)의 함수로서 정의되며 도14에 도시된 맵의 형태로 ROM(32)에 저장된다. NOx 흡장 환원 촉매(12, 13)에 현재 흡수되어 있는 NOx의 양을 나타내는 NOx 양(ΣNOX)은 NOx 양(NOXA)의 값을 적산함에 의해서 산출될 수 있다.
도13의 "MAX"는 NOx 흡장 환원 촉매(12, 13)에 흡수될 수 있는 NOx의 양의 최대값을 나타내고, "NX"는 NOx 흡장 환원 촉매(12, 13)에 흡수될 수 있는 NOx의 양의 허용가능한 값을 나타낸다. 따라서, 도13에 도시된 것과 같이, NOx 양(ΣNOX)이 허용가능한 값(NX)에 도달하면, NOx 흡장 환원 촉매(12, 13)에 유입되는 배기가스의 공연비(A/F)를 임시로 농후하게 만들어, NOx 흡장 환원 촉매(12, 13)로부터 NOx를 방출시킨다.
한편, 도3에 도시된 예에서, 배기가스 중에 함유된 미립자 물질은 하류 NOx 흡장 환원 촉매(13)가 담지되는 미립자 필터(13a)에 의해서 포획되고, 그런 후 점진적으로 산화된다. 그러나, 미립자 물질이 미립자 필터(13a)에 포획되는 속도가 미립자 입자가 미립자 필터(13a)에서 산화되는 속도보다 빠를 때, 미립자 물질은 미립자 필터(13a) 상에 점진적으로 축적된다. 미립자 필터(13a) 상에 축적되는 미립자 물질의 양의 이러한 증가는 엔진 출력의 감소를 유발한다. 이를 방지하기 위 하여, 축적된 미립자 물질이 증가되면, 축적된 미립자 물질은 제거될 필요가 있다. 이 때, 예를 들어, 미립자 필터(13a)는 공기의 양을 과도한 수준으로 증가시키면서 대략 600℃로 승온되어, 축적된 미립자 물질이 산화되어 제거된다.
보다 구체적으로, 도3에 도시된 예에서, 미립자 필터(13a) 상에 축적된 미립자 물질의 양이 허용가능한 양을 초과하면, 미립자 필터(13a)의 온도는 배기가스의 공연비가 희박하게 유지되는 동안 상승되어, 축적된 미립자 물질이 산화되어 제거된다. 즉, 차압 센서(21)에 의해서 검출되는 미립자 필터(13a)에 걸린 차압(ΔP)이 허용가능한 값(PX)을 초과하면, 축적된 미립자 물질의 양은 허용가능한 양을 초과한 것으로 판정된다. 이 때, 미립자 필터(13a)에 유입되는 배기가스를 희박하게 유지한 상태에서 연료 분사 밸브(14)로부터 연료를 첨가함으로써 첨가된 연료의 산화를 통해 발생되는 반응열이 미립자 필터(13a)의 온도를 증가시키는 승온 제어가 실행된다.
도15는 도3에 도시된 예에 적합한 배기가스 정화 루틴을 도시한다. 우선, 단계 100에서, 단위 시간당 NOx 흡장 환원 촉매(12, 13)에 새롭게 흡수되는 NOx의 양을 나타내는 NOx 양(NOXA)이 도14에 도시된 맵으로부터 우선 산출된다. 그런 후, 단계 101에서, 산출된 NOx 양(NOXA)이 NOx 흡장 환원 촉매(12, 13)에 현재 흡수되어 있는 NOx의 양을 나타내는 NOx 양(ΣNOX)에 가산된다. 그런 후, 단계 102에서, NOx 양(ΣNOX)이 허용가능한 값(NX)을 초과하는 지가 판정된다. ΣNOX ＞ NX가 참일 때, 제어는 단계 103으로 진행하여 연료 첨가 밸브(14)로부터 연료를 첨가하기 위한 처리가 수행된다. 그런 후, 단계 104에서, 미립자 필터(13a)에 걸린 차압(ΔP)이 검출된다. 그런 후, 단계 105에서, 차압(ΔP)이 허용가능한 값(PX)을 초과하였는 지가 판정된다. ΔP＞PX가 참일 때, 제어는 단계 106으로 진행하여 상술된 승온 제어가 미립자 필터(13a)에 수행된다.

Claims (10)

  1. 내연 기관의 배기가스 통로 내에 제공되어 배기가스 통로 내에 미세한 연료 액적의 형태로 연료를 첨가하는 연료 첨가 장치와, 배기가스 통로 내에서 연료 첨가 장치의 하류에 제공되고 배기가스의 공연비가 희박하면 NOx 흡장 환원 촉매에 유입하는 배기가스 중에 함유된 NOx를 흡수하고 배기가스의 공연비가 농후하면 흡수된 NOx를 방출하는 NOx 흡장 환원 촉매를 포함하고, NOx 흡장 환원 촉매로부터 흡수된 NOx를 방출하기 위하여 NOx 흡장 환원 촉매로 유입하는 배기가스의 공연비를 농후하게 할 필요가 있으면 연료 첨가 장치로부터 연료를 첨가하고 첨가된 연료가 연료 액적의 형태로 NOx 흡장 환원 촉매에 부착되는 내연 기관용 배기가스 정화 장치에 있어서,
    NOx 흡장 환원 촉매는 백금(Pt) 및 선택적으로 팔라듐(Pd)이 담지되는 상류 NOx 흡장 환원 촉매, 및 상류 NOx 흡장 환원 촉매의 하류에 배치되고 백금(Pt) 및 팔라듐(Pd)이 담지되는 하류 NOx 흡장 환원 촉매를 포함하는, 직렬로 배치된 복수의 NOx 흡장 환원 촉매로 구성되고,
    하류 NOx 흡장 환원 촉매에 담지되는 백금(Pt) 및 팔라듐(Pd)의 몰수의 합에 대한 하류 NOx 흡장 환원 촉매에 담지되는 백금(Pt)의 몰수의 비율은 대략 50％ 내지 대략 80％이고,
    상류 NOx 흡장 환원 촉매에 담지되는 백금(Pt) 및 팔라듐(Pd)의 몰수의 합에 대한 상류 NOx 흡장 환원 촉매에 담지되는 백금(Pt)의 몰수의 비율은 하류 NOx 흡 장 환원 촉매(13)에 담지된 백금(Pt) 및 팔라듐(Pd)의 몰수의 합에 대한 하류 NOx 흡장 환원 촉매에 담지된 백금(Pt)의 몰수의 비율보다 높은 것을 특징으로 하는 내연 기관용 배기가스 정화 장치.
  2. 제1항에 있어서, 하류 NOx 흡장 환원 촉매에 담지되는 백금(Pt)의 몰수의 비율은 대략 58％ 내지 대략 75％인 것을 특징으로 하는 내연 기관용 배기가스 정화 장치.
  3. 제2항에 있어서, 하류 NOx 흡장 환원 촉매에 담지되는 백금(Pt)의 몰수의 비율은 대략 66％인 것을 특징으로 하는 내연 기관용 배기가스 정화 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상류 NOx 흡장 환원 촉매에 담지되는 백금(Pt)의 몰수의 비율은 100％인 것을 특징으로 하는 내연 기관용 배기가스 정화 장치.
  5. 제1항에 있어서, 하류 NOx 흡장 환원 촉매는 미립자 필터에 담지되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 배기가스 정화 장치.
  6. 내연 기관용 배기가스 정화 장치이며,
    내연 기관의 배기가스 통로 내에 제공되어 배기가스 통로 내로 미세한 연료 액적의 형태로 연료를 첨가하는 연료 첨가 장치와,
    배기가스 통로 내에서 연료 첨가 장치의 하류에 제공되고 배기가스의 공연비가 희박하면 NOx 흡장 환원 촉매로 유입하는 배기가스 중에 함유된 NOx를 흡수하고 배기가스의 공연비가 농후하면 흡수된 NOx를 방출하는 NOx 흡장 환원 촉매를 포함하고,
    NOx 흡장 환원 촉매로부터 흡수된 NOx를 방출하기 위하여 NOx 흡장 환원 촉매로 유입하는 배기가스의 공연비를 농후하게 할 필요가 있다면 연료 첨가 장치로부터 연료를 첨가하고 첨가된 연료가 연료 액적의 형태로 NOx 흡장 환원 촉매에 부착되고,
    NOx 흡장 환원 촉매는 백금(Pt) 및 선택적으로 팔라듐(Pd)이 담지되는 상류 NOx 흡장 환원 촉매, 및 상류 NOx 흡장 환원 촉매의 하류에 배치되고 백금(Pt) 및 팔라듐(Pd)이 담지되는 하류 NOx 흡장 환원 촉매를 포함하는, 직렬로 배치된 복수의 NOx 흡장 환원 촉매로 구성되고,
    하류 NOx 흡장 환원 촉매에 담지되는 백금(Pt) 및 팔라듐(Pd)의 몰수의 합에 대한 하류 NOx 흡장 환원 촉매에 담지되는 백금(Pt)의 몰수의 비율이 대략 50％ 내지 대략 80％이고,
    상류 NOx 흡장 환원 촉매에 담지되는 백금(Pt) 및 팔라듐(Pd)의 몰수의 합에 대한 상류 NOx 흡장 환원 촉매에 담지되는 백금(Pt)의 몰수의 비율은 하류 NOx 흡장 환원 촉매에 담지되는 백금(Pt) 및 팔라듐(Pd)의 몰수의 합에 대한 하류 NOx 흡장 환원 촉매에 담지되는 백금(Pt)의 몰수의 비율보다 높은 배기가스 정화 장치.
  7. 제6항에 있어서, 하류 NOx 흡장 환원 촉매에 담지되는 백금(Pt)의 몰수의 비율이 대략 58％ 내지 대략 75％인 배기가스 정화 장치.
  8. 제7항에 있어서, 하류 NOx 흡장 환원 촉매에 담지되는 백금(Pt)의 몰수의 비율이 대략 66％인 배기가스 정화 장치.
  9. 제6항에 있어서, 상류 NOx 흡장 환원 촉매에 담지되는 백금(Pt)의 몰수의 비율이 100％인 배기가스 정화 장치.
  10. 제6항에 있어서, 하류 NOx 흡장 환원 촉매는 미립자 필터에 담지되는 배기가스 정화 장치.
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