(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（１０）の排気管（１２）に設けられたＮＯｘ吸着剤（１４）と、
前記ＮＯｘ吸着剤（１４）より排ガス下流側の排気管（１２）に設けられたＮＯｘ触媒（１３）と、
前記ＮＯｘ触媒（１３）に向けて炭化水素系液体（２０）を噴射可能な噴射ノズル（１６）と、
前記噴射ノズル（１６）に調整弁（１８）を介して前記液体（２０）を供給する炭化水素系液体供給手段（１９）と、
前記エンジン（１０）の回転速度を検出する回転センサ（２２）と、
前記エンジン（１０）の負荷を検出する負荷センサ（２３）と、
前記ＮＯｘ触媒（１３）の入口の排気管内の排ガスの温度を検出する温度センサ（２４）と、
前記回転センサ（２２）、負荷センサ（２３）及び温度センサ（２４）の検出出力に基づいて前記調整弁（１８）を開閉して前記液体（２０）の噴射ノズル（１６）への供給量を調整するコントローラ（３０）と
を備えたことを特徴とするエンジンの排ガス浄化装置において、
前記ＮＯｘ吸着剤（１４）がコージェライト製のハニカム担体にＬａＣｏＯ３，ＬａＣｕＯ３又はＬａＮｉＯ３のいずれかのペロブスカイト化合物をコーティングして形成されたことを特徴とするエンジンの排ガス浄化装置。
【請求項２】
ＮＯｘ触媒（１３）より排ガス下流側の排気管（１２）に酸化触媒（１５）が設けられた請求項１記載のエンジンの排ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ディーゼルエンジンの排ガスに含まれる窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）を低減するエンジンの排ガス浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の排ガス浄化装置として、銅イオン交換ゼオライトからなるモノリス触媒を用いた装置が知られている。この銅イオン交換ゼオライトはＮａ型のＺＳＭ−５ゼオライトのＮａイオンをＣｕイオンとイオン交換した物質であって、銅イオン交換ゼオライト触媒はコージェライト等のセラミック材料で作られたハニカム状のモノリス担体の表面に銅イオン交換ＺＳＭ−５ゼオライトをコーティングして作られる。
この銅イオン交換ゼオライト触媒は触媒上に酸素と炭化水素が共存すると、排ガス温度が主として３５０〜５００℃の温度範囲でＮＯｘの選択還元が効率良く触媒的に進行し、ディーゼルエンジン、希薄燃焼方式ガソリンエンジン等の排ガス浄化を可能にする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の銅イオン交換ゼオライト触媒は３５０〜５００℃の温度範囲で高いＮＯｘの選択還元機能を示す反面、分子構造上、水が存在しこれを吸着するとＮＯｘの選択還元機能が低下する不具合があった。また、３００℃以下の温度ではＮＯｘの選択還元機能が十分に発揮されず、しかも水が存在し排ガス温度が高温になるとゼオライトの結晶構造が破壊され易い欠点があった。
またコバルト・アルミナ触媒は水共存下においても劣化しないが、低温での活性がなく、高温側でＮＯｘを低減するという特徴があった。
本発明の目的は、水の存在下においても、また３００℃以下の低温でも安定して高い効率で排ガスに含まれるＮＯｘを低減し得るエンジンの排ガス浄化装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の構成を実施例に対応する図１〜図４に基づいて説明する。
本発明の排ガス浄化装置は、エンジン１０の排気管１２に設けられたＮＯｘ吸着剤１４と、このＮＯｘ吸着剤１４より排ガス下流側の排気管１２に設けられたＮＯｘ触媒１３と、このＮＯｘ触媒１３に向けて炭化水素系液体２０を噴射可能な噴射ノズル１６と、この噴射ノズル１６に調整弁１８を介して液体２０を供給する炭化水素系液体供給手段１９と、エンジン１０の回転速度を検出する回転センサ２２と、エンジン１０の負荷を検出する負荷センサ２３と、ＮＯｘ触媒１３の入口の排気管内の排ガスの温度を検出する温度センサ２４と、回転センサ２２、負荷センサ２３及び温度センサ２４の検出出力に基づいて調整弁１８を開閉して液体２０の噴射ノズル１６への供給量を調整するコントローラ３０とを備えたエンジンの排ガス浄化装置の改良である。
その特徴ある構成は、ＮＯｘ吸着剤１４がコージェライト製のハニカム担体にＬａＣｏＯ３，ＬａＣｕＯ３又はＬａＮｉＯ３のいずれかのペロブスカイト化合物をコーティングして形成されたところにある。
【０００５】
【作用】
ＮＯｘ吸着剤１４に含まれるペロブスカイト化合物は結晶構造において、酸素欠損構造を取り易い。そのため、排ガス中のＮＯｘが吸着剤１４に接触すると、ＮＯｘのうち酸素基が吸着剤１４に結合することにより、ＮＯｘが吸着又は吸収される。エンジン１０の排ガスの温度が２５０℃以上となると、吸着剤１４に吸着又は吸収されていたＮＯはＮＯ又はＮＯ２の形態で排出される。
エンジン１０が中高負荷にあって、その回転速度が中高速域にあり、温度センサ２４がＮＯｘ触媒入口で２００〜５００℃の排ガス温度を検出すると、コントローラ３０は噴射ノズル１６から液体２０をＮＯｘ触媒１３に噴射して、吸着剤１４より脱離したＮＯ又はＮＯ２をＮＯｘ触媒１３でＮ２に還元する。温度センサ２４が２００℃未満の排ガス温度を検出するときには、コントローラ３０は噴射ノズル１６から液体２０を噴射させない。
なお、ＮＯｘ触媒１３の排ガス下流側の排気管１２に酸化触媒１５を設けておけば、酸化触媒１５で液体２０の噴射に伴いＨＣ濃度が高まったときに、このＨＣをはじめとして排ガスに含まれるＣＯの酸化作用が促進され、Ｈ２ＯやＣＯ２に転化される。
【０００６】
【実施例】
次に本発明の実施例を比較例とともに図面に基づいて詳しく説明する。
＜実施例＞
図１に示すように、ディーゼルエンジン１０の排気マニホルド１１には排気管１２が接続される。この排気管１２の途中にはエンジン側からＮＯｘ吸着剤１４、ＮＯｘ触媒１３及び酸化触媒１５が設けられる。この例ではＮＯｘ吸着剤１４はコージェライト製のハニカム担体にペロブスカイト化合物であるＬａＣｏＯ３がコーティングされたものである。ＬａＣｏＯ３の代わりにＬａＣｕＯ３又はＬａＮｉＯ３のペロブスカイト化合物でもよい。またＮＯｘ触媒１３はモノリス触媒であって、コージェライト製のハニカム担体にコバルト・アルミナ（Ｃｏ−Ａｌ２Ｏ３）がコーティングされた触媒である。このＮＯｘ触媒１３の排ガス上流側の排気管１２には噴射ノズル１６がＮＯｘ触媒１３に向けて設けられる。また酸化触媒１５はコージェライトからなるハニカム担体にγ−アルミナ粉末を含むスラリーをコーティングした後、Ｐｔ又はＰｄを担持させて構成される。
噴射ノズル１６には供給管１７が接続され、この供給管１７は調整弁１８及びポンプ１９を介して炭化水素系液体２０が入ったタンク２１に配管される。この例では調整弁１８は噴射ノズル１６への液体２０の供給量を調整する三方弁であり、炭化水素系液体２０は軽油である。調整弁１８にはタンク２１に配管された戻り管１７ａが接続される。調整弁１８が閉じているときにはポンプ１９から吐出された液体２０は戻り管１７ａを通ってタンク２１に戻され、開いたときには噴射ノズル１６に吐出した液体２０を供給する。
【０００７】
噴射ノズル１６には供給管１７が接続され、この供給管１７は調整弁１８及びポンプ１９を介して炭化水素系液体２０が入ったタンク２１に配管される。この例では調整弁１８は噴射ノズル１６への液体２０の供給量を調整する三方弁であり、炭化水素系液体２０は軽油である。調整弁１８にはタンク２１に配管された戻り管１７ａが接続される。調整弁１８が閉じているときにはポンプ１９から吐出された液体２０は戻り管１７ａを通ってタンク２１に戻され、開いたときには噴射ノズル１６に吐出した液体２０を供給する。
【０００８】
噴射ノズル１６の近傍のＮＯｘ触媒１３の入口の排気管内の排ガス温度を検出する温度センサ２４が設けられる。このセンサ２４の検出出力はマイクロコンピュータからなるコントローラ３０の制御入力に接続される。その他コントローラ３０にはエンジン１０の回転速度を検出する回転センサ２２と、エンジン１０の負荷を検出する負荷センサ２３の各検出出力が接続される。この負荷センサ２３はこの例では燃料噴射ポンプ（図示せず）のロードレバーの変位量を検出する。コントローラ３０の制御出力は調整弁１８及びポンプ１９に接続される。コントローラ３０はメモリ３１を備える。メモリ３１にはエンジン回転、エンジン負荷、ＮＯｘ触媒入口の排ガス温度等に応じた調整弁１８の開閉及びポンプ１９の作動の有無が予め記憶される。
【０００９】
このような構成の排ガス浄化装置の動作を説明する。
先ずエンジン１０が軽負荷で、低速域の運転状態にあって、排気マニホルド１１から排出される排ガス温度が２００℃未満であるときには、コントローラ３０はメモリ３１の記憶内容に基づいてポンプ１９を不作動にして、調整弁１８を閉じる。これにより噴射ノズル１６からは液体２０は噴射されない。ここで排ガス中のＮＯｘが吸着剤１４に接触すると、ＮＯｘのうち酸素基が吸着剤１４に結合することにより、ＮＯｘが吸着又は吸収される。エンジン１０の排ガスの温度が２５０℃以上となると、吸着剤１４に吸着又は吸収されていたＮＯがＮＯ又はＮＯ２の形態で脱離を開始する。
【００１０】
排ガス温度が２００〜５００℃の温度範囲にあってエンジン１０が中高負荷で、中高速域の運転状態にあるときには、コントローラ３０はポンプ１９を作動させて、調整弁１８を開く。これにより噴射ノズル１６から所定量だけ液体２０がＮＯｘ触媒１３に噴射される。吸着剤から脱離したＮＯ又はＮＯ２はＮＯｘ触媒１３で高い効率でＮ２に還元される。酸化触媒１５においては液体２０の噴射に伴いＨＣ濃度が高まったときに、このＨＣをはじめとして排ガスに含まれるＣＯの酸化作用が促進され、Ｈ２ＯやＣＯ２に転化される。
この装置の触媒入口温度に対するＮＯｘ低減率を測定した。その結果を図２に示す。
【００１１】
＜比較例＞
比較例として図１においてＮＯｘ吸着剤１４及び酸化触媒１５を設けない、ＮＯｘ触媒のみの排ガス浄化装置を用意した。この装置において、同様にＮＯｘ低減率を測定した。その結果を図２に示す。このＮＯｘ触媒はモノリス触媒であって、コージェライト製のハニカム担体の表面にコバルト・アルミナ（Ｃｏ−Ａｌ２Ｏ３）をコーティングして作られる。
【００１２】
＜評価＞
図２から明らかなように、比較例では３００℃以下の温度でＮＯｘ低減率が低いのに対して、実施例ではＮＯｘ吸着剤の作用でＮＯｘ低減率を高めることができた。
【００１３】
なお、上記例ではＮＯｘ触媒としてコバルト・アルミナ触媒を、酸化触媒としてコージェライト担体に白金（Ｐｔ）・アルミナをコーティングしたものをそれぞれ挙げたが、本発明はこれらに限らず、銅イオン交換ゼオライト触媒からなるＮＯｘ触媒又は他の構成の酸化触媒でもよい。
また、上記例ではＮＯｘ吸着剤としてハニカム担体にＬａＣｏＯ３等を担持させたが、これらの化合物によりペレットを形成してもよい。
【００１４】
また、排ガス中にＨＣ濃度及びＣＯ濃度が高くなければ酸化触媒は特に設けなくてもよい。
また、上記例で示した調整弁を開閉する条件は一例であって、本発明は上記条件に限るものではない。
更に、上記例ではＮＯｘの還元剤として炭化水素系液体として軽油を用いたが、本発明はこれに限るものではなく、他の還元剤を用いてもよい。
【００１５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、ＮＯｘ触媒の排ガス上流側の排気管に、コージェライト製のハニカム担体にＬａＣｏＯ３，ＬａＣｕＯ３又はＬａＮｉＯ３のいずれかのペロブスカイト化合物をコーティングして形成されたＮＯｘ吸着剤を設けたので、排ガス中のＮＯｘ及び水分をこのＮＯｘ吸着剤で吸着又は吸収でき、高温でＮＯｘ吸着剤から排出されるＮＯ又はＮＯ２はＮＯｘ触媒で無害のＮ２に還元される。これにより、水の存在下においてもまた３００℃以下の低温でも安定して高い効率で排ガスに含まれるＮＯｘを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の排ガス浄化装置の構成図。
【図２】そのＮＯｘ触媒入口温度に対するＮＯｘ低減率の変化を示す図。
【符号の説明】
１０  エンジン
１２  排気管
１３  ＮＯｘ触媒
１４  ＮＯｘ吸着剤
１５  酸化触媒
１６  噴射ノズル
１８  調整弁
１９  ポンプ（炭化水素系液体供給手段）
２０  炭化水素系液体
２２  回転センサ
２３    負荷センサ
２４  温度センサ
３０  コントローラ
【図１】
0003570524.tif 000002
【図２】
0003570524.tif 000003