(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リーンバーンエンジン（２）の排気流れの上流側に、ストイキ運転中でのＣＯ浄化率がＨＣ浄化率よりも低い三元触媒を配置し、また前記排気流れの下流側にリーンＮＯｘ触媒を配置した排気浄化装置において、
ストイキ運転中でのＣＯ浄化率がＨＣ浄化率よりも低い前記三元触媒として、Ｐｄ、ＰｔおよびＲｈを含まないペロブスカイト型複酸化物を用いたことを特徴とする、リーンバーンエンジン用排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はリーンバーンエンジン用排気浄化装置、特に、リーンバーンエンジンの排気流れの上流側に、ストイキ運転中でのＣＯ浄化率がＨＣ浄化率よりも低い三元触媒を配置し、また前記排気流れの下流側にリーンＮＯｘ触媒を配置した排気浄化装置の改良に関する。前記ストイキ運転とは理論空燃比およびその近傍での運転を意味する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の排気浄化装置としては、前記三元触媒として貴金属三元触媒を用いたものが公知である（例えば、特開平１１−１０１１２５号公報参照）。
【０００３】
このように排気流れの上流側に前記機能を持つ貴金属三元触媒を配置する理由は次の通りである。即ち、リーン運転中にリーンＮＯｘ触媒に吸着されたＮＯｘをストイキ運転中において還元する場合、その還元剤としては、ＨＣよりもＣＯの方が効果的である。そこで、前記のような貴金属三元触媒を用いることにより、ストイキ運転中におけるＣＯの浄化を抑制して、十分な量のＣＯをリーンＮＯｘ触媒に供給するのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の排気流れ上流側の三元触媒は貴金属三元触媒であって、具体的には高価なＰｄ、ＰｔおよびＲｈを使用しているので、排気浄化装置の製造コストが高い、という問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記三元触媒として、貴金属に比べて格段に安価なものを用い、これにより製造コストの安い前記排気浄化装置を提供することを目的とする。
【０００６】
前記目的を達成するため本発明によれば、リーンバーンエンジンの排気流れの上流側に、ストイキ運転中でのＣＯ浄化率がＨＣ浄化率よりも低い三元触媒を配置し、また前記排気流れの下流側にリーンＮＯｘ触媒を配置した排気浄化装置において、ストイキ運転中でのＣＯ浄化率がＨＣ浄化率よりも低い前記三元触媒として、Ｐｄ、ＰｔおよびＲｈを含まないペロブスカイト型複酸化物を用いた、リーンバーンエンジン用排気浄化装置が提供される。
【０００７】
前記ペロブスカイト型複酸化物としては、ストイキ運転中でのＣＯ浄化率がＨＣ浄化率よりも低い貴金属三元触媒と代替し得るものが用いられ、したがって、そのペロブスカイト型複酸化物は、前記貴金属三元触媒と同等の排気浄化能を有する。そして、そのペロブスカイト型複酸化物は、ストイキ運転中におけるＣＯ浄化率がＨＣ浄化率に比べて低いことから、この浄化率の差の利用下にて、ＣＯによるＮＯｘの還元が現出する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１において、排気浄化システム１は、リーンバーンエンジン２の排気管３に配置された排気浄化装置４と、そのリーンバーンエンジン２に供給される混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）を制御する空燃比制御装置５とを備えている。燃料噴射装置６は、空燃比制御装置５からの制御信号に基づいた量の燃料をリーンバーンエンジン２に噴射する。
【０００９】
排気浄化装置４は、排気流れ、したがって排気管３の上流側に配置された第１モノリス触媒ＭＣ１と、排気流れ、したがって排気管３の下流側に配置された第２モノリス触媒ＭＣ２とを備えている。第１モノリス触媒ＭＣ１は、三元触媒として機能するペロブスカイト型複酸化物を有し、一方、第２モノリス触媒ＭＣ２はリーンＮＯｘ触媒を有する。
【００１０】
ペロブスカイト型複酸化物はリーンバーンエンジン２のストイキ運転中でのＣＯ浄化率がＨＣ浄化率よりも低い、という特性を持ち、一方、リーンＮＯｘ触媒はＮＯｘ吸着材であるＢａと、貴金属であるＰｔおよびＲｈを有する。
【００１１】
排気管３において、排気浄化装置４の上流側に空燃比センサ（Ｏ2 センサ）７が配置され、その空燃比センサ７は、リーンバーンエンジン２から排出されて排気浄化装置４に導入される排気の空燃比、したがってリーンバーンエンジン２に供給された混合気の空燃比を酸素濃度として検出する。空燃比制御装置５は、空燃比センサ７からの信号に基づいて、リーンバーンエンジン２に供給される混合気の空燃比を制御する。
【００１２】
前記構成において、空燃比センサ７によって、リーンバーンエンジン２に供給された混合気の空燃比が検出されると、その検出信号は空燃比制御装置５にフィードバックされる。空燃比制御装置５においては、前記検出信号に基づいて排気浄化装置４上流における排気空燃比が理論空燃比となるように燃料噴射量が算出され、その量の燃料が燃料噴射装置６からリーンバーンエンジン２に噴射される。これによりリーンバーンエンジン２がストイキ運転され、その排気はペロブスカイト型複酸化物により浄化される。またリーンＮＯｘ触媒が三元触媒機能を有するときは、そのリーンＮＯｘ触媒による排気浄化も行われる。
【００１３】
排気空燃比が希薄混合比に制御されると、リーンバーンエンジン２はリーン運転され、これにより生じた排気中のＮＯｘは主としてリーンＮＯｘ触媒に吸着される。またＮＯｘと同時に生じた排気中の僅かなＣＯおよびＨＣはペロブスカイト型触媒においてＮＯｘの還元に寄与する。
【００１４】
リーンＮＯｘ触媒に吸着されたＮＯｘを還元すべく、リーンバーンエンジン２をストイキ運転すると、排気中のＣＯおよびＨＣはペロブスカイト型複酸化物により浄化（酸化）される。この場合、例えば、ＣＯは約７０％減少し、一方、ＨＣは約９０％減少する。その結果、ＣＯ量の多い排気がリーンＮＯｘ触媒に供給され、これによりＮＯｘの還元が効果的に行われる。
【００１５】
ペロブスカイト型複酸化物としては、バストネサイトから抽出されたランタノイド混合物を含むものが好ましく、この種のペロブスカイト型複酸化物としては一般式：Ａa-x ＢX ＭＯb で表わされ、Ａはバストネサイトから抽出されたランタノイド混合物であり、Ｂは２価または１価の陽イオンであり、Ｍは原子番号２２から３０、４０から５１および７３から８０までの元素群から選択された少なくとも１つの元素であり、ａは１または２であり、ｂはａが１のとき３、またはａが２のとき４であり、ｘは０≦ｘ＜０．７である、といったものが用いられる。
【００１６】
ペロブスカイト型複酸化物には、例えばＬｎ0.6 Ｃａ0.4 ＣｏＯ3 （Ｌｎはランタノイドで、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ等を含む。以下同じ）、Ｌｎ0.83Ｓｒ0.17ＭｎＯ3 、Ｌｎ0.7 Ｓｒ0.3 ＣｒＯ3 、Ｌｎ0.6 Ｃａ0.4 Ｆｅ0.8 Ｍｎ0.2 Ｏ3 、Ｌｎ0.8 Ｓｒ0.2 Ｍｎ0.9 Ｎｉ0.04Ｒｕ0.06Ｏ3 、Ｌｎ0.8 Ｋ0.2 Ｍｎ0.95Ｒｕ0.05Ｏ3 、Ｌｎ0.7 Ｓｒ0.3 Ｃｒ0.95Ｒｕ0.05Ｏ3 、ＬｎＮｉＯ3 、Ｌｎ2 （Ｃｕ0.6 Ｃｏ0.2 Ｎｉ0.2 ）Ｏ4 、Ｌｎ0.8 Ｋ0.2 Ｍｎ0.95Ｒｕ0.05Ｏ3 等が該当する。
【００１７】
このようなペロブスカイト型複酸化物は、特表２０００−５１５０５７号公報（国際公開第ＷＯ９７／３７７６０号明細書および図面）に開示されており、ここに開示されたものを本発明において用いることが可能である。また前記のような空燃比制御装置５は、本出願人の出願に係る特開昭６０−１３４２号公報に開示されており、ここに開示された電子コントロールユニット５が本発明において用いられる。
【００１８】
具体的には第１モノリス触媒ＭＣ１として、特表２０００−５１５０５７号公報、実施例５に基づいて得られた、ペロブスカイト型複酸化物であるＬｎ0.83Ｓｒ0.17ＭｎＯ3 を０．７Ｌのハニカム支持体にＢＥＴ比表面積が９．３ｍ2 ／ｇとなるように担持させたものを製造した。
【００１９】
図２はＬｎ0.83Ｓｒ0.17ＭｎＯ3 に関する排気空燃比Ａ／Ｆと排気浄化率との関係を示す。こゝで、理論空燃比Ａ／ＦはＡ／Ｆ＝１４．７であり、その近傍とは、例えば、Ａ／Ｆ＝１４．７を挟んでＡ／Ｆ≒１４．６５〜Ａ／Ｆ≒１４．７５を言う。図２より、このようなストイキ運転において、ＣＯ浄化率とＨＣ浄化率との間に差が生じていることが判る。
【００２０】
第２モノリス触媒ＭＣ２としては公知のものが用いられ、例えばハニカム支持体に下層と上層とよりなる触媒層を保持させたものである。この場合、下層はＰｔとＢａ（ＮＯｘ吸着材）をアルミナおよびセリアに担持させた触媒よりなり、一方、上層はＰｔ、ＲｈおよびＢａをゼオライトに担持させた触媒よりなる。
【００２１】
前記第１、第２モノリス触媒ＭＣ１、ＭＣ２をリーンバーンエンジン２の排気管３に組込むことによって、公知例である特開平１１−１０１１２５号公報に開示されたものと同等の排気浄化率を達成することが可能である。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、排気流れの上流側に配置されストイキ運転中でのＣＯ浄化率がＨＣ浄化率よりも低い三元触媒として、高価なＰｄ、ＰｔおよびＲｈを含まないペロブスカイト型複酸化物を用いたので、従来のＰｄ、ＰｔおよびＲｈを含む貴金属三元触媒を用いたものに比べて製造コストの安いリーンバーンエンジン用排気浄化装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  リーンバーンエンジンおよびその排気浄化装置のブロック図
【図２】  ペロブスカイト型複酸化物に関する排気空燃比と排気浄化率の関係を示すグラフ
【符号の説明】
２………リーンバーンエンジン
３………排気管（排気流れ）
４………排気浄化装置
ＭＣ１、ＭＣ２………第１、第２モノリス触媒
【図１】
0003696524.tif 000002
【図２】
0003696524.tif 000003