排気浄化方法及び装置
【課題】排気温度の低い運転条件下でも性能低下を招くことなく高いＮＯx低減率を維持し得る排気浄化方法及び装置を提供する。
【解決手段】排気空燃比がリーンの時に排気管４途中のＮＯx吸蔵還元触媒５により排気ガス３中のＮＯxを硝酸塩の状態で一時的に吸蔵し、前記ＮＯx吸蔵還元触媒５の入側に燃料８を添加することで排気空燃比をリッチとしてＮＯxを分解放出せしめ且つその放出ＮＯxを添加燃料から生じた還元成分により還元浄化して前記ＮＯx吸蔵還元触媒５の再生を図るに際し、前記ＮＯx吸蔵還元触媒５の入側で添加した燃料８に点火して排気空燃比がリッチの状態で燃焼を行い、その燃焼位置における雰囲気温度を燃料改質温度以上に上げてＨ2とＣＯを生成し、これらＨ2とＣＯを還元剤として用いてＮＯx吸蔵還元触媒５を再生する。
【解決手段】排気空燃比がリーンの時に排気管４途中のＮＯx吸蔵還元触媒５により排気ガス３中のＮＯxを硝酸塩の状態で一時的に吸蔵し、前記ＮＯx吸蔵還元触媒５の入側に燃料８を添加することで排気空燃比をリッチとしてＮＯxを分解放出せしめ且つその放出ＮＯxを添加燃料から生じた還元成分により還元浄化して前記ＮＯx吸蔵還元触媒５の再生を図るに際し、前記ＮＯx吸蔵還元触媒５の入側で添加した燃料８に点火して排気空燃比がリッチの状態で燃焼を行い、その燃焼位置における雰囲気温度を燃料改質温度以上に上げてＨ2とＣＯを生成し、これらＨ2とＣＯを還元剤として用いてＮＯx吸蔵還元触媒５を再生する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ディーゼルエンジンにおいては、排気空燃比がリーンの時に排気ガス中のＮＯxを酸化して硝酸塩の状態で一時的に吸蔵し且つ排気ガス中のＯ2濃度が低下した時に未燃ＨＣやＣＯ等の介在によりＮＯxを分解放出して還元浄化する性質を備えたＮＯx吸蔵還元触媒を排気管の途中に装備し、このＮＯx吸蔵還元触媒によりＮＯxの排出濃度を低減することが行われている。
【０００３】
ただし、ＮＯx吸蔵還元触媒においては、ＮＯxの吸蔵量が増大して飽和量に達してしまうと、それ以上のＮＯxを吸蔵できなくなるため、ＮＯxの吸蔵量が飽和量に達する前にＮＯx吸蔵還元触媒に流入する排気ガスのＯ2濃度をＨＣ等の還元剤により低下させてＮＯxを分解放出させる必要がある。
【０００４】
例えば、ガソリンエンジンに使用した場合であれば、機関の運転空燃比を低下（機関をリッチ空燃比で運転）することにより、排気ガス中のＯ2濃度を低下し且つ排気ガス中の未燃ＨＣやＣＯ等の還元成分を増加してＮＯxの分解放出を促すことができるが、ＮＯx吸蔵還元触媒をディーゼルエンジンの排気浄化装置として使用した場合には機関をリッチ空燃比で運転することが困難である。
【０００５】
このため、ＮＯx吸蔵還元触媒をディーゼルエンジンの排気浄化装置として使用する場合には、ＮＯx吸蔵還元触媒の上流側で排気ガス中に燃料を添加することにより、この添加燃料から生じたＨＣを還元剤としてＮＯx吸蔵還元触媒上でＯ2と反応させて排気ガス中のＯ2濃度を低下させる必要がある。
【０００６】
尚、この種の排気浄化装置に関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献１等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−９７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述の如くＮＯx吸蔵還元触媒の上流側で燃料添加を行う方式では、その添加燃料から生じたＨＣの一部がＮＯx吸蔵還元触媒の表面上で排気ガス中のＯ2と反応（燃焼）し、ＮＯx吸蔵還元触媒の周囲の雰囲気中におけるＯ2濃度がほぼ零となってからＮＯxの分解放出が開始されることになるため、排気温度の低い運転条件下（例えば、渋滞の多い都市内での徐行運転等）では、ＮＯx吸蔵還元触媒の触媒活性が低いためにＮＯx吸蔵還元触媒からＮＯxを効率良く分解放出させることができず、ＮＯx吸蔵還元触媒の再生が効率良く進まないことで触媒の容積中に占めるＮＯx吸蔵サイトの回復割合が小さくなって吸蔵能力が落ちるという問題があった。
【０００９】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、排気温度の低い運転条件下でも性能低下を招くことなく高いＮＯx低減率を維持し得る排気浄化方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、排気空燃比がリーンの時に排気管途中のＮＯx吸蔵還元触媒により排気ガス中のＮＯxを硝酸塩の状態で一時的に吸蔵し、前記ＮＯx吸蔵還元触媒の入側に燃料を添加することで排気空燃比をリッチとしてＮＯxを分解放出せしめ且つその放出ＮＯxを添加燃料から生じた還元成分により還元浄化して前記ＮＯx吸蔵還元触媒の再生を図る排気浄化方法であって、前記ＮＯx吸蔵還元触媒の入側で添加燃料に点火して排気空燃比がリッチの状態で燃焼を行い、その燃焼位置における雰囲気温度を燃料改質温度以上に上げてＨ2とＣＯを生成し、これらＨ2とＣＯを還元剤として用いてＮＯx吸蔵還元触媒を再生することを特徴とするものである。
【００１１】
而して、このようにＮＯx吸蔵還元触媒の入側で添加燃料に点火して排気空燃比をリッチの状態として燃焼を行うと、その燃焼位置における雰囲気温度が燃料改質温度（約１０００℃程度）以上となった時に、雰囲気中に残存する未燃の燃料が分解してＨ2とＣＯが生成され、これらＨ2とＣＯが還元剤としてＮＯx吸蔵還元触媒に供給されることになる。
【００１２】
この際、燃焼により消費される燃料分は、排気ガス中のＯ2を消費してＯ2濃度を下げることに寄与しているため、Ｈ2とＣＯが還元剤としてＮＯx吸蔵還元触媒に供給された直後から雰囲気中のＯ2濃度が零となってＮＯxの分解放出が直ちに開始され、そのままＮＯx吸蔵還元触媒の表面上で反応性の高いＨ2及びＣＯにより、ＨＣを還元剤とした場合よりも低い温度からＮＯxが効率良くＮ2に還元処理されることになる。
【００１３】
また、本発明は、排気管の途中にＮＯx吸蔵還元触媒を装備すると共に、該ＮＯx吸蔵還元触媒を再生させるための還元剤として前記ＮＯx吸蔵還元触媒の入側に燃料を添加する燃料添加装置を配設した排気浄化装置であって、前記燃料添加装置からの添加燃料に点火する点火装置と、該点火装置により点火した燃料の燃焼位置における雰囲気温度を計測する温度センサと、該温度センサからの検出信号を入力して燃料改質温度以上の温度域で排気空燃比がリッチの状態となるように前記燃料添加装置の燃料添加量を制御し且つ燃料改質温度未満の温度域では前記燃料添加装置の燃料添加量を相対的に抑制するように制御する制御装置とを備えたことを特徴とするものでもある。
【００１４】
このようにすれば、温度センサにより計測される雰囲気温度が燃料改質温度以上の場合に、制御装置により排気空燃比がリッチの状態となるように燃料添加装置の燃料添加量が制御されるので、確実に燃料改質温度以上の条件下で排気空燃比をリッチ状態とした燃焼が行われてＨ2及びＣＯが効率良く生成されることになる。
【００１５】
一方、温度センサにより計測される雰囲気温度が燃料改質温度未満の場合には、制御装置により前記燃料添加装置の燃料添加量が相対的に抑制されるので、Ｈ2及びＣＯの生成に寄与しない無駄な燃料添加が削減されると共に、少ない燃料添加量で効率良く雰囲気温度を燃料改質温度まで上げることが可能となり、燃料添加の開始段階から一律に多く燃料添加量を添加して燃焼を行う場合よりもＨ2及びＣＯの生成量を増やすことが可能となる。
【００１６】
即ち、燃料添加の開始段階から一律に多く燃料添加量を添加してしまうと、その燃焼の初期段階で燃料が過剰となり、その蒸発潜熱による温度低下が影響して雰囲気温度が効率良く燃料改質温度まで上がり難くなってしまうが、燃料改質温度に到達するまで燃料添加量を抑制して過不足のない燃料添加を行えば、少ない燃料添加量でも効率良く雰囲気温度を燃料改質温度まで上げることが可能となり、より早く雰囲気温度を燃料改質温度まで上げられることで燃料改質反応が早期に起こる結果、Ｈ2及びＣＯの生成量が増えることになる。
【００１７】
また、本発明においては、燃料添加装置とＮＯx吸蔵還元触媒との間にパティキュレートフィルタを介装しても良く、このようにすれば、燃料の燃焼で発生する熱をパティキュレートフィルタで吸収してＮＯx吸蔵還元触媒における触媒床温度の上昇を抑制することが可能となり、ＮＯx吸蔵還元触媒の触媒床温度の上昇により吸蔵ＮＯxの放出が促されてＮＯx低減率が低下してしまうことが防止される。
【００１８】
即ち、ＮＯx吸蔵還元触媒の飽和吸蔵量は、所定のピーク温度に到達するまで触媒床温度の上昇に応じて増加するものの、ピーク温度を超えて更に触媒床温度が上昇すると逆に低下してしまう性質となっており、ＮＯx吸蔵還元触媒の触媒床温度がピーク温度を超えて高まり過ぎてしまうと、ＮＯxの放出量が増えてＮＯx低減率が低下してしまう虞れがあるため、ＮＯx吸蔵還元触媒の触媒床温度が燃料の燃焼で発生する熱により高まり過ぎないよう考慮することが重要である。
【００１９】
また、このように燃料添加装置の直後にパティキュレートフィルタが配置されていれば、燃料添加装置からの燃料に添加して燃焼を行うことで前記パティキュレートフィルタの再生を図ることも可能であり、しかも、その再生にあたっての温度上昇も速やかに行うことが可能である。
【００２０】
更に、パティキュレートフィルタとＮＯx吸蔵還元触媒との間に通気構造の蓄熱材を介装するようにしても良く、このようにすれば、前記蓄熱材で更なる熱の吸収を行わせることでＮＯx吸蔵還元触媒における触媒床温度の上昇をより一層抑制することが可能となる。
【００２１】
また、本発明においては、ＮＯx吸蔵還元触媒の後段に酸素共存下でも選択的にＮＯxをＮＨ3と反応させ得る選択還元型触媒を備えることが好ましく、このようにすれば、ＮＯx吸蔵還元触媒にてＨ2とＮＯxとが反応してＮＨ3が生成されたとしても、このＮＨ3を更なる還元剤として後段の選択還元型触媒でＮＯxを還元浄化することが可能となる。
【００２２】
即ち、Ｈ2を還元剤として用いた場合、排気空燃比が深いリッチの状態にある条件下では、ＮＯx吸蔵還元触媒におけるＨ2とＮＯxとの反応で一部がＮＨ3を生成してしまうが、このＮＨ3を還元剤として後段の選択還元型触媒で用いれば、更なるＮＯxの低減化を図ることが可能となると共に、リークアンモニア対策にもなる。
【発明の効果】
【００２３】
上記した本発明の排気浄化方法及び装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００２４】
（Ｉ）本発明の請求項１、２に記載の発明によれば、ＮＯx吸蔵還元触媒の入側で添加燃料に点火して排気空燃比がリッチの状態で燃焼を行い、その燃焼位置における雰囲気温度を燃料改質温度以上に上げてＨ2とＣＯを生成し、これらＨ2とＣＯを還元剤としてＮＯx吸蔵還元触媒に導くことで、ＨＣを還元剤とした場合よりも低い温度からＮＯxを効率良くＮ2に還元処理することができるので、排気温度の低い運転条件下でも性能低下を招くことなく高いＮＯx低減率を維持することができる。
【００２５】
（ＩＩ）本発明の請求項３に記載の発明によれば、燃料の燃焼で発生する熱をパティキュレートフィルタで吸収してＮＯx吸蔵還元触媒における触媒床温度の上昇を抑制することができるので、ＮＯx吸蔵還元触媒の触媒床温度の上昇により吸蔵ＮＯxが放出されてＮＯx低減率が低下してしまう事態を防止することができ、しかも、燃料の燃焼で発生する熱でパティキュレートフィルタの再生を図ることもでき、その再生にあたっての温度上昇も速やかに行うことができる。
【００２６】
（ＩＩＩ）本発明の請求項４に記載の発明によれば、蓄熱材で更なる熱の吸収を行わせることでＮＯx吸蔵還元触媒における触媒床温度の上昇をより一層抑制することができるので、ＮＯx吸蔵還元触媒の触媒床温度の上昇によるＮＯx低減率の低下を更に確実に防止することができる。
【００２７】
（ＩＶ）本発明の請求項５に記載の発明によれば、ＮＯx吸蔵還元触媒にてＨ2とＮＯxとが反応してＮＨ3が生成されたとしても、このＮＨ3を更なる還元剤として後段の選択還元型触媒でＮＯxを還元浄化することができるので、ＮＯxの更なる低減化を図ることができると共に、ＮＨ3を還元剤として消費することでＮＨ3の車外への排出を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】従来の燃料添加パターンを示すグラフである。
【図３】センサ温度の変化を示すグラフである。
【図４】本形態例の燃料添加パターンを示すグラフである。
【図５】Ｈ2濃度の変化を示すグラフである。
【図６】本発明の別の形態例を示す概略図である。
【図７】本発明の更に別の形態例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００３０】
図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、本形態例においては、ディーゼルエンジン１から排気マニホールド２を介して排出される排気ガス３が流通する排気管４の途中に、排気空燃比がリーンの時に排気ガス３中のＮＯxを酸化して硝酸塩の状態で一時的に吸蔵し且つ排気ガス３中のＯ2濃度が低下した時に還元剤の介在によりＮＯxを分解放出して還元浄化するＮＯx吸蔵還元触媒５が触媒ケース６に抱持されて装備されている。
【００３１】
また、前記触媒ケース６の入口部分には、軽油タンク７内の燃料８（軽油）を軽油ポンプ９を介し導いて噴射する燃料添加ノズル１０が設けられており、これら軽油タンク７、軽油ポンプ９、燃料添加ノズル１０により燃料添加装置１１が構成されるようになっている。
【００３２】
更に、前記燃料添加装置１１の燃料添加ノズル１０による燃料８の噴射位置近傍には、該燃料８に点火するイグナイタ１２（点火装置）と、該イグナイタ１２により点火した燃料８の燃焼位置における雰囲気温度を計測する温度センサ１３とが装備されており、該温度センサ１３からの検出信号１３ａが制御装置１４に入力されるようになっている。
【００３３】
そして、この制御装置１４においては、前記温度センサ１３からの検出信号１３ａに基づき燃料８からＨ2及びＣＯへの燃料改質の反応が起こり得る燃料改質温度（約１０００℃程度）以上の温度域で排気空燃比がリッチの状態となるように前記燃料添加装置１１の燃料添加量を制御信号１１ａにより制御し且つ燃料改質温度未満の温度域では前記燃料添加装置１１の燃料添加量を相対的に抑制するように制御信号１１ａにより制御するようになっている。
【００３４】
また、図１に示している例においては、燃料添加装置１１とＮＯx吸蔵還元触媒５との間に、酸化触媒を担持して成る触媒担持型のパティキュレートフィルタ１５を介装した場合を例示しており、このパティキュレートフィルタ１５は、排気ガス３中のパティキュレート（Particulate Matter：粒子状物質）を捕集し得るようコージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造としてある。
【００３５】
而して、このようにした場合、排気空燃比がリーンの時にＮＯx吸蔵還元触媒５により排気ガス３中のＮＯxが硝酸塩の状態で一時的に吸蔵されるので、前記ＮＯx吸蔵還元触媒５の入側に燃料８を添加することで排気空燃比をリッチとしてＮＯxを分解放出せしめ且つその放出ＮＯxを前記燃料８から生じた還元成分により還元浄化して前記ＮＯx吸蔵還元触媒５の再生を図る必要があるが、この際に、前記ＮＯx吸蔵還元触媒５の入側でイグナイタ１２により前記燃料８に点火して排気空燃比をリッチの状態として燃焼を行うと、その燃焼位置における雰囲気温度が燃料改質温度（約１０００℃程度）以上となった時に、雰囲気中に残存する未燃の燃料８が分解してＨ2とＣＯが生成され、これらＨ2とＣＯが還元剤としてＮＯx吸蔵還元触媒５に供給されることになる。
【００３６】
この際、燃焼により消費される燃料分は、排気ガス３中のＯ2を消費してＯ2濃度を下げることに寄与しているため、Ｈ2とＣＯが還元剤としてＮＯx吸蔵還元触媒５に供給された直後から雰囲気中のＯ2濃度が零となってＮＯxの分解放出が直ちに開始され、そのままＮＯx吸蔵還元触媒５の表面上で反応性の高いＨ2及びＣＯにより、ＨＣを還元剤とした場合よりも低い温度からＮＯxが効率良くＮ2に還元処理されることになる。
【００３７】
尚、図１に示している例では、燃料添加装置１１とＮＯx吸蔵還元触媒５との間に、酸化触媒を担持したパティキュレートフィルタ１５が介装されているが、Ｈ2及びＣＯが生成される段階では、排気ガス３中のＯ2が消費されて酸欠状態となっているため、Ｈ2及びＣＯは、パティキュレートフィルタ１５で酸化処理されることなくＮＯx吸蔵還元触媒５まで到達することになる。
【００３８】
また、特に本形態例の排気浄化装置では、温度センサ１３により計測される雰囲気温度が燃料改質温度以上の場合に、制御装置１４により排気空燃比がリッチの状態となるように燃料添加装置１１の燃料添加量が制御されるので、確実に燃料改質温度以上の条件下で排気空燃比をリッチ状態とした燃焼が行われてＨ2及びＣＯが効率良く生成されることになる。
【００３９】
一方、温度センサ１３により計測される雰囲気温度が燃料改質温度未満の場合には、制御装置１４により前記燃料添加装置１１の燃料添加量が相対的に抑制されるので、Ｈ2及びＣＯの生成に寄与しない無駄な燃料８の添加が削減されると共に、少ない燃料添加量で効率良く雰囲気温度を燃料改質温度まで上げることが可能となり、燃料８の添加の開始段階から一律に多く燃料添加量を添加して燃焼を行う場合よりもＨ2及びＣＯの生成量を増やすことが可能となる。
【００４０】
即ち、図２に示す如く、燃料添加の開始段階から一律に多く燃料添加量を添加してしまうと、その燃焼の初期段階で燃料８が過剰となり、図３のグラフ中に鎖線で示すように、その蒸発潜熱による温度低下が影響して雰囲気温度が効率良く燃料改質温度まで上がり難くなってしまうが、図４に示す如く、燃料改質温度に到達するまで燃料添加量を抑制して過不足のない燃料添加を行えば、少ない燃料添加量でも効率良く雰囲気温度を燃料改質温度まで上げることが可能となり、先の図３のグラフ中に実線で示すように、より早く雰囲気温度を燃料改質温度まで上げることが可能となる。
【００４１】
この結果、図２の如き燃料添加の開始段階から一律に多く燃料添加を実施する燃料添加パターンよりも、図４の如き制御を加えて燃料添加を実施する燃料添加パターンとした方が、より早く雰囲気温度が燃料改質温度まで上がって燃料改質反応が早期に起こるので、Ｈ2及びＣＯの生成量が増えることになり、特にＨ2濃度に着目すれば、図５にグラフで示す如く、図２の燃料添加で鎖線のようなＨ2濃度であったものが、図４の燃料添加で実線のようなＨ2濃度まで上げられることが確認されている。
【００４２】
従って、上記形態例によれば、ＮＯx吸蔵還元触媒５の入側で添加した燃料８に点火して排気空燃比がリッチの状態で燃焼を行い、その燃焼位置における雰囲気温度を燃料改質温度以上に上げてＨ2とＣＯを生成し、これらＨ2とＣＯを還元剤としてＮＯx吸蔵還元触媒５に導くことで、ＨＣを還元剤とした場合よりも低い温度からＮＯxを効率良くＮ2に還元処理することができるので、排気温度の低い運転条件下でも性能低下を招くことなく高いＮＯx低減率を維持することができる。
【００４３】
事実、本発明者による検証実験によれば、燃料８への点火を行わずにＨＣを還元剤として用いた場合に５０％程度のＮＯx低減率であったものが、同じ運転モードで燃料８に点火して排気空燃比がリッチの状態で燃焼を行った場合に６５％程度までＮＯx低減率を向上することができた。
【００４４】
また、本形態例においては、燃料添加装置１１とＮＯx吸蔵還元触媒５との間にパティキュレートフィルタ１５を介装しているので、燃料８の燃焼で発生する熱をパティキュレートフィルタ１５で吸収してＮＯx吸蔵還元触媒５における触媒床温度の上昇を抑制することができ、ＮＯx吸蔵還元触媒５の触媒床温度の上昇により吸蔵ＮＯxの放出が促されてＮＯx低減率が低下してしまう事態を防止することができる。
【００４５】
即ち、ＮＯx吸蔵還元触媒５の飽和吸蔵量は、所定のピーク温度に到達するまで触媒床温度の上昇に応じて増加するものの、ピーク温度を超えて更に触媒床温度が上昇すると逆に低下してしまう性質となっており、ＮＯx吸蔵還元触媒５の触媒床温度がピーク温度を超えて高まり過ぎてしまうと、ＮＯxの放出量が増えてＮＯx低減率が低下してしまう虞れがあるため、ＮＯx吸蔵還元触媒５の触媒床温度が燃料８の燃焼で発生する熱により高まり過ぎないよう考慮することが重要である。
【００４６】
また、このように燃料添加装置１１の直後にパティキュレートフィルタ１５が配置されていれば、燃料添加装置１１からの燃料８に添加して燃焼を行うことで前記パティキュレートフィルタ１５の再生を図ることもでき、しかも、その再生にあたっての温度上昇も速やかに行うことができる。
【００４７】
図６は本発明の別の形態例を示すもので、パティキュレートフィルタ１５とＮＯx吸蔵還元触媒５との間に通気構造の蓄熱材１６を更に介装した構成となっている。このようにすれば、前記蓄熱材１６で更なる熱の吸収を行わせることでＮＯx吸蔵還元触媒５における触媒床温度の上昇をより一層抑制することができるので、ＮＯx吸蔵還元触媒５の触媒床温度の上昇によるＮＯx低減率の低下を更に確実に防止することができる。
【００４８】
図７は本発明の更に別の形態例を示すもので、ＮＯx吸蔵還元触媒５の後段に酸素共存下でも選択的にＮＯxをＮＨ3と反応させ得る選択還元型触媒１７を備えた構成となっている。
【００４９】
このようにすれば、ＮＯx吸蔵還元触媒５にてＨ2とＮＯxとが反応してＮＨ3が生成されたとしても、このＮＨ3を更なる還元剤として後段の選択還元型触媒１７でＮＯxを還元浄化することができるので、ＮＯxの更なる低減化を図ることができると共に、ＮＨ3を還元剤として消費することでＮＨ3の車外への排出を防止することができる。
【００５０】
即ち、Ｈ2を還元剤として用いた場合、排気空燃比が深いリッチの状態にある条件下では、ＮＯx吸蔵還元触媒５におけるＨ2とＮＯxとの反応で一部がＮＨ3を生成してしまうが、このＮＨ3を還元剤として後段の選択還元型触媒１７で用いれば、更なるＮＯxの低減化を図ることが可能となると共に、リークアンモニア対策にもなるのである。
【００５１】
尚、本発明の排気浄化方法及び装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００５２】
３ 排気ガス
４ 排気管
５ ＮＯx吸蔵還元触媒
８ 燃料
１１ 燃料添加装置
１１ａ 制御信号
１２ イグナイタ（点火装置）
１３ 温度センサ
１３ａ 検出信号
１４ 制御装置
１５ パティキュレートフィルタ
１６ 蓄熱材
１７ 選択還元型触媒
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ディーゼルエンジンにおいては、排気空燃比がリーンの時に排気ガス中のＮＯxを酸化して硝酸塩の状態で一時的に吸蔵し且つ排気ガス中のＯ2濃度が低下した時に未燃ＨＣやＣＯ等の介在によりＮＯxを分解放出して還元浄化する性質を備えたＮＯx吸蔵還元触媒を排気管の途中に装備し、このＮＯx吸蔵還元触媒によりＮＯxの排出濃度を低減することが行われている。
【０００３】
ただし、ＮＯx吸蔵還元触媒においては、ＮＯxの吸蔵量が増大して飽和量に達してしまうと、それ以上のＮＯxを吸蔵できなくなるため、ＮＯxの吸蔵量が飽和量に達する前にＮＯx吸蔵還元触媒に流入する排気ガスのＯ2濃度をＨＣ等の還元剤により低下させてＮＯxを分解放出させる必要がある。
【０００４】
例えば、ガソリンエンジンに使用した場合であれば、機関の運転空燃比を低下（機関をリッチ空燃比で運転）することにより、排気ガス中のＯ2濃度を低下し且つ排気ガス中の未燃ＨＣやＣＯ等の還元成分を増加してＮＯxの分解放出を促すことができるが、ＮＯx吸蔵還元触媒をディーゼルエンジンの排気浄化装置として使用した場合には機関をリッチ空燃比で運転することが困難である。
【０００５】
このため、ＮＯx吸蔵還元触媒をディーゼルエンジンの排気浄化装置として使用する場合には、ＮＯx吸蔵還元触媒の上流側で排気ガス中に燃料を添加することにより、この添加燃料から生じたＨＣを還元剤としてＮＯx吸蔵還元触媒上でＯ2と反応させて排気ガス中のＯ2濃度を低下させる必要がある。
【０００６】
尚、この種の排気浄化装置に関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献１等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−９７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述の如くＮＯx吸蔵還元触媒の上流側で燃料添加を行う方式では、その添加燃料から生じたＨＣの一部がＮＯx吸蔵還元触媒の表面上で排気ガス中のＯ2と反応（燃焼）し、ＮＯx吸蔵還元触媒の周囲の雰囲気中におけるＯ2濃度がほぼ零となってからＮＯxの分解放出が開始されることになるため、排気温度の低い運転条件下（例えば、渋滞の多い都市内での徐行運転等）では、ＮＯx吸蔵還元触媒の触媒活性が低いためにＮＯx吸蔵還元触媒からＮＯxを効率良く分解放出させることができず、ＮＯx吸蔵還元触媒の再生が効率良く進まないことで触媒の容積中に占めるＮＯx吸蔵サイトの回復割合が小さくなって吸蔵能力が落ちるという問題があった。
【０００９】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、排気温度の低い運転条件下でも性能低下を招くことなく高いＮＯx低減率を維持し得る排気浄化方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、排気空燃比がリーンの時に排気管途中のＮＯx吸蔵還元触媒により排気ガス中のＮＯxを硝酸塩の状態で一時的に吸蔵し、前記ＮＯx吸蔵還元触媒の入側に燃料を添加することで排気空燃比をリッチとしてＮＯxを分解放出せしめ且つその放出ＮＯxを添加燃料から生じた還元成分により還元浄化して前記ＮＯx吸蔵還元触媒の再生を図る排気浄化方法であって、前記ＮＯx吸蔵還元触媒の入側で添加燃料に点火して排気空燃比がリッチの状態で燃焼を行い、その燃焼位置における雰囲気温度を燃料改質温度以上に上げてＨ2とＣＯを生成し、これらＨ2とＣＯを還元剤として用いてＮＯx吸蔵還元触媒を再生することを特徴とするものである。
【００１１】
而して、このようにＮＯx吸蔵還元触媒の入側で添加燃料に点火して排気空燃比をリッチの状態として燃焼を行うと、その燃焼位置における雰囲気温度が燃料改質温度（約１０００℃程度）以上となった時に、雰囲気中に残存する未燃の燃料が分解してＨ2とＣＯが生成され、これらＨ2とＣＯが還元剤としてＮＯx吸蔵還元触媒に供給されることになる。
【００１２】
この際、燃焼により消費される燃料分は、排気ガス中のＯ2を消費してＯ2濃度を下げることに寄与しているため、Ｈ2とＣＯが還元剤としてＮＯx吸蔵還元触媒に供給された直後から雰囲気中のＯ2濃度が零となってＮＯxの分解放出が直ちに開始され、そのままＮＯx吸蔵還元触媒の表面上で反応性の高いＨ2及びＣＯにより、ＨＣを還元剤とした場合よりも低い温度からＮＯxが効率良くＮ2に還元処理されることになる。
【００１３】
また、本発明は、排気管の途中にＮＯx吸蔵還元触媒を装備すると共に、該ＮＯx吸蔵還元触媒を再生させるための還元剤として前記ＮＯx吸蔵還元触媒の入側に燃料を添加する燃料添加装置を配設した排気浄化装置であって、前記燃料添加装置からの添加燃料に点火する点火装置と、該点火装置により点火した燃料の燃焼位置における雰囲気温度を計測する温度センサと、該温度センサからの検出信号を入力して燃料改質温度以上の温度域で排気空燃比がリッチの状態となるように前記燃料添加装置の燃料添加量を制御し且つ燃料改質温度未満の温度域では前記燃料添加装置の燃料添加量を相対的に抑制するように制御する制御装置とを備えたことを特徴とするものでもある。
【００１４】
このようにすれば、温度センサにより計測される雰囲気温度が燃料改質温度以上の場合に、制御装置により排気空燃比がリッチの状態となるように燃料添加装置の燃料添加量が制御されるので、確実に燃料改質温度以上の条件下で排気空燃比をリッチ状態とした燃焼が行われてＨ2及びＣＯが効率良く生成されることになる。
【００１５】
一方、温度センサにより計測される雰囲気温度が燃料改質温度未満の場合には、制御装置により前記燃料添加装置の燃料添加量が相対的に抑制されるので、Ｈ2及びＣＯの生成に寄与しない無駄な燃料添加が削減されると共に、少ない燃料添加量で効率良く雰囲気温度を燃料改質温度まで上げることが可能となり、燃料添加の開始段階から一律に多く燃料添加量を添加して燃焼を行う場合よりもＨ2及びＣＯの生成量を増やすことが可能となる。
【００１６】
即ち、燃料添加の開始段階から一律に多く燃料添加量を添加してしまうと、その燃焼の初期段階で燃料が過剰となり、その蒸発潜熱による温度低下が影響して雰囲気温度が効率良く燃料改質温度まで上がり難くなってしまうが、燃料改質温度に到達するまで燃料添加量を抑制して過不足のない燃料添加を行えば、少ない燃料添加量でも効率良く雰囲気温度を燃料改質温度まで上げることが可能となり、より早く雰囲気温度を燃料改質温度まで上げられることで燃料改質反応が早期に起こる結果、Ｈ2及びＣＯの生成量が増えることになる。
【００１７】
また、本発明においては、燃料添加装置とＮＯx吸蔵還元触媒との間にパティキュレートフィルタを介装しても良く、このようにすれば、燃料の燃焼で発生する熱をパティキュレートフィルタで吸収してＮＯx吸蔵還元触媒における触媒床温度の上昇を抑制することが可能となり、ＮＯx吸蔵還元触媒の触媒床温度の上昇により吸蔵ＮＯxの放出が促されてＮＯx低減率が低下してしまうことが防止される。
【００１８】
即ち、ＮＯx吸蔵還元触媒の飽和吸蔵量は、所定のピーク温度に到達するまで触媒床温度の上昇に応じて増加するものの、ピーク温度を超えて更に触媒床温度が上昇すると逆に低下してしまう性質となっており、ＮＯx吸蔵還元触媒の触媒床温度がピーク温度を超えて高まり過ぎてしまうと、ＮＯxの放出量が増えてＮＯx低減率が低下してしまう虞れがあるため、ＮＯx吸蔵還元触媒の触媒床温度が燃料の燃焼で発生する熱により高まり過ぎないよう考慮することが重要である。
【００１９】
また、このように燃料添加装置の直後にパティキュレートフィルタが配置されていれば、燃料添加装置からの燃料に添加して燃焼を行うことで前記パティキュレートフィルタの再生を図ることも可能であり、しかも、その再生にあたっての温度上昇も速やかに行うことが可能である。
【００２０】
更に、パティキュレートフィルタとＮＯx吸蔵還元触媒との間に通気構造の蓄熱材を介装するようにしても良く、このようにすれば、前記蓄熱材で更なる熱の吸収を行わせることでＮＯx吸蔵還元触媒における触媒床温度の上昇をより一層抑制することが可能となる。
【００２１】
また、本発明においては、ＮＯx吸蔵還元触媒の後段に酸素共存下でも選択的にＮＯxをＮＨ3と反応させ得る選択還元型触媒を備えることが好ましく、このようにすれば、ＮＯx吸蔵還元触媒にてＨ2とＮＯxとが反応してＮＨ3が生成されたとしても、このＮＨ3を更なる還元剤として後段の選択還元型触媒でＮＯxを還元浄化することが可能となる。
【００２２】
即ち、Ｈ2を還元剤として用いた場合、排気空燃比が深いリッチの状態にある条件下では、ＮＯx吸蔵還元触媒におけるＨ2とＮＯxとの反応で一部がＮＨ3を生成してしまうが、このＮＨ3を還元剤として後段の選択還元型触媒で用いれば、更なるＮＯxの低減化を図ることが可能となると共に、リークアンモニア対策にもなる。
【発明の効果】
【００２３】
上記した本発明の排気浄化方法及び装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００２４】
（Ｉ）本発明の請求項１、２に記載の発明によれば、ＮＯx吸蔵還元触媒の入側で添加燃料に点火して排気空燃比がリッチの状態で燃焼を行い、その燃焼位置における雰囲気温度を燃料改質温度以上に上げてＨ2とＣＯを生成し、これらＨ2とＣＯを還元剤としてＮＯx吸蔵還元触媒に導くことで、ＨＣを還元剤とした場合よりも低い温度からＮＯxを効率良くＮ2に還元処理することができるので、排気温度の低い運転条件下でも性能低下を招くことなく高いＮＯx低減率を維持することができる。
【００２５】
（ＩＩ）本発明の請求項３に記載の発明によれば、燃料の燃焼で発生する熱をパティキュレートフィルタで吸収してＮＯx吸蔵還元触媒における触媒床温度の上昇を抑制することができるので、ＮＯx吸蔵還元触媒の触媒床温度の上昇により吸蔵ＮＯxが放出されてＮＯx低減率が低下してしまう事態を防止することができ、しかも、燃料の燃焼で発生する熱でパティキュレートフィルタの再生を図ることもでき、その再生にあたっての温度上昇も速やかに行うことができる。
【００２６】
（ＩＩＩ）本発明の請求項４に記載の発明によれば、蓄熱材で更なる熱の吸収を行わせることでＮＯx吸蔵還元触媒における触媒床温度の上昇をより一層抑制することができるので、ＮＯx吸蔵還元触媒の触媒床温度の上昇によるＮＯx低減率の低下を更に確実に防止することができる。
【００２７】
（ＩＶ）本発明の請求項５に記載の発明によれば、ＮＯx吸蔵還元触媒にてＨ2とＮＯxとが反応してＮＨ3が生成されたとしても、このＮＨ3を更なる還元剤として後段の選択還元型触媒でＮＯxを還元浄化することができるので、ＮＯxの更なる低減化を図ることができると共に、ＮＨ3を還元剤として消費することでＮＨ3の車外への排出を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】従来の燃料添加パターンを示すグラフである。
【図３】センサ温度の変化を示すグラフである。
【図４】本形態例の燃料添加パターンを示すグラフである。
【図５】Ｈ2濃度の変化を示すグラフである。
【図６】本発明の別の形態例を示す概略図である。
【図７】本発明の更に別の形態例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００３０】
図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、本形態例においては、ディーゼルエンジン１から排気マニホールド２を介して排出される排気ガス３が流通する排気管４の途中に、排気空燃比がリーンの時に排気ガス３中のＮＯxを酸化して硝酸塩の状態で一時的に吸蔵し且つ排気ガス３中のＯ2濃度が低下した時に還元剤の介在によりＮＯxを分解放出して還元浄化するＮＯx吸蔵還元触媒５が触媒ケース６に抱持されて装備されている。
【００３１】
また、前記触媒ケース６の入口部分には、軽油タンク７内の燃料８（軽油）を軽油ポンプ９を介し導いて噴射する燃料添加ノズル１０が設けられており、これら軽油タンク７、軽油ポンプ９、燃料添加ノズル１０により燃料添加装置１１が構成されるようになっている。
【００３２】
更に、前記燃料添加装置１１の燃料添加ノズル１０による燃料８の噴射位置近傍には、該燃料８に点火するイグナイタ１２（点火装置）と、該イグナイタ１２により点火した燃料８の燃焼位置における雰囲気温度を計測する温度センサ１３とが装備されており、該温度センサ１３からの検出信号１３ａが制御装置１４に入力されるようになっている。
【００３３】
そして、この制御装置１４においては、前記温度センサ１３からの検出信号１３ａに基づき燃料８からＨ2及びＣＯへの燃料改質の反応が起こり得る燃料改質温度（約１０００℃程度）以上の温度域で排気空燃比がリッチの状態となるように前記燃料添加装置１１の燃料添加量を制御信号１１ａにより制御し且つ燃料改質温度未満の温度域では前記燃料添加装置１１の燃料添加量を相対的に抑制するように制御信号１１ａにより制御するようになっている。
【００３４】
また、図１に示している例においては、燃料添加装置１１とＮＯx吸蔵還元触媒５との間に、酸化触媒を担持して成る触媒担持型のパティキュレートフィルタ１５を介装した場合を例示しており、このパティキュレートフィルタ１５は、排気ガス３中のパティキュレート（Particulate Matter：粒子状物質）を捕集し得るようコージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造としてある。
【００３５】
而して、このようにした場合、排気空燃比がリーンの時にＮＯx吸蔵還元触媒５により排気ガス３中のＮＯxが硝酸塩の状態で一時的に吸蔵されるので、前記ＮＯx吸蔵還元触媒５の入側に燃料８を添加することで排気空燃比をリッチとしてＮＯxを分解放出せしめ且つその放出ＮＯxを前記燃料８から生じた還元成分により還元浄化して前記ＮＯx吸蔵還元触媒５の再生を図る必要があるが、この際に、前記ＮＯx吸蔵還元触媒５の入側でイグナイタ１２により前記燃料８に点火して排気空燃比をリッチの状態として燃焼を行うと、その燃焼位置における雰囲気温度が燃料改質温度（約１０００℃程度）以上となった時に、雰囲気中に残存する未燃の燃料８が分解してＨ2とＣＯが生成され、これらＨ2とＣＯが還元剤としてＮＯx吸蔵還元触媒５に供給されることになる。
【００３６】
この際、燃焼により消費される燃料分は、排気ガス３中のＯ2を消費してＯ2濃度を下げることに寄与しているため、Ｈ2とＣＯが還元剤としてＮＯx吸蔵還元触媒５に供給された直後から雰囲気中のＯ2濃度が零となってＮＯxの分解放出が直ちに開始され、そのままＮＯx吸蔵還元触媒５の表面上で反応性の高いＨ2及びＣＯにより、ＨＣを還元剤とした場合よりも低い温度からＮＯxが効率良くＮ2に還元処理されることになる。
【００３７】
尚、図１に示している例では、燃料添加装置１１とＮＯx吸蔵還元触媒５との間に、酸化触媒を担持したパティキュレートフィルタ１５が介装されているが、Ｈ2及びＣＯが生成される段階では、排気ガス３中のＯ2が消費されて酸欠状態となっているため、Ｈ2及びＣＯは、パティキュレートフィルタ１５で酸化処理されることなくＮＯx吸蔵還元触媒５まで到達することになる。
【００３８】
また、特に本形態例の排気浄化装置では、温度センサ１３により計測される雰囲気温度が燃料改質温度以上の場合に、制御装置１４により排気空燃比がリッチの状態となるように燃料添加装置１１の燃料添加量が制御されるので、確実に燃料改質温度以上の条件下で排気空燃比をリッチ状態とした燃焼が行われてＨ2及びＣＯが効率良く生成されることになる。
【００３９】
一方、温度センサ１３により計測される雰囲気温度が燃料改質温度未満の場合には、制御装置１４により前記燃料添加装置１１の燃料添加量が相対的に抑制されるので、Ｈ2及びＣＯの生成に寄与しない無駄な燃料８の添加が削減されると共に、少ない燃料添加量で効率良く雰囲気温度を燃料改質温度まで上げることが可能となり、燃料８の添加の開始段階から一律に多く燃料添加量を添加して燃焼を行う場合よりもＨ2及びＣＯの生成量を増やすことが可能となる。
【００４０】
即ち、図２に示す如く、燃料添加の開始段階から一律に多く燃料添加量を添加してしまうと、その燃焼の初期段階で燃料８が過剰となり、図３のグラフ中に鎖線で示すように、その蒸発潜熱による温度低下が影響して雰囲気温度が効率良く燃料改質温度まで上がり難くなってしまうが、図４に示す如く、燃料改質温度に到達するまで燃料添加量を抑制して過不足のない燃料添加を行えば、少ない燃料添加量でも効率良く雰囲気温度を燃料改質温度まで上げることが可能となり、先の図３のグラフ中に実線で示すように、より早く雰囲気温度を燃料改質温度まで上げることが可能となる。
【００４１】
この結果、図２の如き燃料添加の開始段階から一律に多く燃料添加を実施する燃料添加パターンよりも、図４の如き制御を加えて燃料添加を実施する燃料添加パターンとした方が、より早く雰囲気温度が燃料改質温度まで上がって燃料改質反応が早期に起こるので、Ｈ2及びＣＯの生成量が増えることになり、特にＨ2濃度に着目すれば、図５にグラフで示す如く、図２の燃料添加で鎖線のようなＨ2濃度であったものが、図４の燃料添加で実線のようなＨ2濃度まで上げられることが確認されている。
【００４２】
従って、上記形態例によれば、ＮＯx吸蔵還元触媒５の入側で添加した燃料８に点火して排気空燃比がリッチの状態で燃焼を行い、その燃焼位置における雰囲気温度を燃料改質温度以上に上げてＨ2とＣＯを生成し、これらＨ2とＣＯを還元剤としてＮＯx吸蔵還元触媒５に導くことで、ＨＣを還元剤とした場合よりも低い温度からＮＯxを効率良くＮ2に還元処理することができるので、排気温度の低い運転条件下でも性能低下を招くことなく高いＮＯx低減率を維持することができる。
【００４３】
事実、本発明者による検証実験によれば、燃料８への点火を行わずにＨＣを還元剤として用いた場合に５０％程度のＮＯx低減率であったものが、同じ運転モードで燃料８に点火して排気空燃比がリッチの状態で燃焼を行った場合に６５％程度までＮＯx低減率を向上することができた。
【００４４】
また、本形態例においては、燃料添加装置１１とＮＯx吸蔵還元触媒５との間にパティキュレートフィルタ１５を介装しているので、燃料８の燃焼で発生する熱をパティキュレートフィルタ１５で吸収してＮＯx吸蔵還元触媒５における触媒床温度の上昇を抑制することができ、ＮＯx吸蔵還元触媒５の触媒床温度の上昇により吸蔵ＮＯxの放出が促されてＮＯx低減率が低下してしまう事態を防止することができる。
【００４５】
即ち、ＮＯx吸蔵還元触媒５の飽和吸蔵量は、所定のピーク温度に到達するまで触媒床温度の上昇に応じて増加するものの、ピーク温度を超えて更に触媒床温度が上昇すると逆に低下してしまう性質となっており、ＮＯx吸蔵還元触媒５の触媒床温度がピーク温度を超えて高まり過ぎてしまうと、ＮＯxの放出量が増えてＮＯx低減率が低下してしまう虞れがあるため、ＮＯx吸蔵還元触媒５の触媒床温度が燃料８の燃焼で発生する熱により高まり過ぎないよう考慮することが重要である。
【００４６】
また、このように燃料添加装置１１の直後にパティキュレートフィルタ１５が配置されていれば、燃料添加装置１１からの燃料８に添加して燃焼を行うことで前記パティキュレートフィルタ１５の再生を図ることもでき、しかも、その再生にあたっての温度上昇も速やかに行うことができる。
【００４７】
図６は本発明の別の形態例を示すもので、パティキュレートフィルタ１５とＮＯx吸蔵還元触媒５との間に通気構造の蓄熱材１６を更に介装した構成となっている。このようにすれば、前記蓄熱材１６で更なる熱の吸収を行わせることでＮＯx吸蔵還元触媒５における触媒床温度の上昇をより一層抑制することができるので、ＮＯx吸蔵還元触媒５の触媒床温度の上昇によるＮＯx低減率の低下を更に確実に防止することができる。
【００４８】
図７は本発明の更に別の形態例を示すもので、ＮＯx吸蔵還元触媒５の後段に酸素共存下でも選択的にＮＯxをＮＨ3と反応させ得る選択還元型触媒１７を備えた構成となっている。
【００４９】
このようにすれば、ＮＯx吸蔵還元触媒５にてＨ2とＮＯxとが反応してＮＨ3が生成されたとしても、このＮＨ3を更なる還元剤として後段の選択還元型触媒１７でＮＯxを還元浄化することができるので、ＮＯxの更なる低減化を図ることができると共に、ＮＨ3を還元剤として消費することでＮＨ3の車外への排出を防止することができる。
【００５０】
即ち、Ｈ2を還元剤として用いた場合、排気空燃比が深いリッチの状態にある条件下では、ＮＯx吸蔵還元触媒５におけるＨ2とＮＯxとの反応で一部がＮＨ3を生成してしまうが、このＮＨ3を還元剤として後段の選択還元型触媒１７で用いれば、更なるＮＯxの低減化を図ることが可能となると共に、リークアンモニア対策にもなるのである。
【００５１】
尚、本発明の排気浄化方法及び装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００５２】
３ 排気ガス
４ 排気管
５ ＮＯx吸蔵還元触媒
８ 燃料
１１ 燃料添加装置
１１ａ 制御信号
１２ イグナイタ（点火装置）
１３ 温度センサ
１３ａ 検出信号
１４ 制御装置
１５ パティキュレートフィルタ
１６ 蓄熱材
１７ 選択還元型触媒
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気空燃比がリーンの時に排気管途中のＮＯx吸蔵還元触媒により排気ガス中のＮＯxを硝酸塩の状態で一時的に吸蔵し、前記ＮＯx吸蔵還元触媒の入側に燃料を添加することで排気空燃比をリッチとしてＮＯxを分解放出せしめ且つその放出ＮＯxを添加燃料から生じた還元成分により還元浄化して前記ＮＯx吸蔵還元触媒の再生を図る排気浄化方法であって、前記ＮＯx吸蔵還元触媒の入側で添加燃料に点火して排気空燃比がリッチの状態で燃焼を行い、その燃焼位置における雰囲気温度を燃料改質温度以上に上げてＨ2とＣＯを生成し、これらＨ2とＣＯを還元剤として用いてＮＯx吸蔵還元触媒を再生することを特徴とする排気浄化方法。
【請求項２】
排気管の途中にＮＯx吸蔵還元触媒を装備すると共に、該ＮＯx吸蔵還元触媒を再生させるための還元剤として前記ＮＯx吸蔵還元触媒の入側に燃料を添加する燃料添加装置を配設した排気浄化装置であって、前記燃料添加装置からの添加燃料に点火する点火装置と、該点火装置により点火した燃料の燃焼位置における雰囲気温度を計測する温度センサと、該温度センサからの検出信号を入力して燃料改質温度以上の温度域で排気空燃比がリッチの状態となるように前記燃料添加装置の燃料添加量を制御し且つ燃料改質温度未満の温度域では前記燃料添加装置の燃料添加量を相対的に抑制するように制御する制御装置とを備えたことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項３】
燃料添加装置とＮＯx吸蔵還元触媒との間にパティキュレートフィルタを介装したことを特徴とする請求項２に記載の排気浄化装置。
【請求項４】
パティキュレートフィルタとＮＯx吸蔵還元触媒との間に通気構造の蓄熱材を介装したことを特徴とする請求項３に記載の排気浄化装置。
【請求項５】
ＮＯx吸蔵還元触媒の後段に酸素共存下でも選択的にＮＯxをＮＨ3と反応させ得る選択還元型触媒を備えたことを特徴とする請求項２、３又は４に記載の排気浄化装置。
【請求項１】
排気空燃比がリーンの時に排気管途中のＮＯx吸蔵還元触媒により排気ガス中のＮＯxを硝酸塩の状態で一時的に吸蔵し、前記ＮＯx吸蔵還元触媒の入側に燃料を添加することで排気空燃比をリッチとしてＮＯxを分解放出せしめ且つその放出ＮＯxを添加燃料から生じた還元成分により還元浄化して前記ＮＯx吸蔵還元触媒の再生を図る排気浄化方法であって、前記ＮＯx吸蔵還元触媒の入側で添加燃料に点火して排気空燃比がリッチの状態で燃焼を行い、その燃焼位置における雰囲気温度を燃料改質温度以上に上げてＨ2とＣＯを生成し、これらＨ2とＣＯを還元剤として用いてＮＯx吸蔵還元触媒を再生することを特徴とする排気浄化方法。
【請求項２】
排気管の途中にＮＯx吸蔵還元触媒を装備すると共に、該ＮＯx吸蔵還元触媒を再生させるための還元剤として前記ＮＯx吸蔵還元触媒の入側に燃料を添加する燃料添加装置を配設した排気浄化装置であって、前記燃料添加装置からの添加燃料に点火する点火装置と、該点火装置により点火した燃料の燃焼位置における雰囲気温度を計測する温度センサと、該温度センサからの検出信号を入力して燃料改質温度以上の温度域で排気空燃比がリッチの状態となるように前記燃料添加装置の燃料添加量を制御し且つ燃料改質温度未満の温度域では前記燃料添加装置の燃料添加量を相対的に抑制するように制御する制御装置とを備えたことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項３】
燃料添加装置とＮＯx吸蔵還元触媒との間にパティキュレートフィルタを介装したことを特徴とする請求項２に記載の排気浄化装置。
【請求項４】
パティキュレートフィルタとＮＯx吸蔵還元触媒との間に通気構造の蓄熱材を介装したことを特徴とする請求項３に記載の排気浄化装置。
【請求項５】
ＮＯx吸蔵還元触媒の後段に酸素共存下でも選択的にＮＯxをＮＨ3と反応させ得る選択還元型触媒を備えたことを特徴とする請求項２、３又は４に記載の排気浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−８７６６２（Ｐ２０１２−８７６６２Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３４２１１（Ｐ２０１０−２３４２１１）
【出願日】平成２２年１０月１９日（２０１０．１０．１９）
【出願人】（０００００５４６３）日野自動車株式会社 (1,484)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１９日（２０１０．１０．１９）
【出願人】（０００００５４６３）日野自動車株式会社 (1,484)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]