(57)【要約】【課題】  排気ガス中のＮＯXを連続的に捕集しながら、ＮＯX吸蔵触媒を効率的に再生することができるＮＯX吸蔵触媒の再生方法及び排気浄化装置を提供する。【解決手段】  内燃機関の排気浄化装置に備えられるＮＯX吸蔵触媒の再生方法であって、ＮＯX吸蔵触媒に流入する排気ガスの流路を制御して、ＮＯX吸蔵触媒の一部を選択的に通過させることにより、排気ガスを通過させる領域において、排気ガス中のＮＯXを浄化させる一方、排気ガスを通過させない領域において、還元剤を導入して、ＮＯX吸蔵触媒に吸着したＮＯXを還元反応させて除去することを特徴とする。【選択図】  図２
2006194088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気浄化装置に備えられるＮＯX吸蔵触媒の再生方法であって、
前記ＮＯX吸蔵触媒に流入する排気ガスの流路を制御して、前記ＮＯX吸蔵触媒の一部を選択的に通過させることにより、
前記排気ガスを通過させる領域において、前記排気ガス中のＮＯXを浄化させる一方、
前記排気ガスを通過させない領域において、還元剤を導入して、前記ＮＯX吸蔵触媒に吸着したＮＯXを還元反応させて除去することを特徴とするＮＯX吸蔵触媒の再生方法。
【請求項２】
前記酸化触媒における前記排気ガスの通過位置を切り換えながら、前記ＮＯX吸蔵触媒の一部を選択的に通過させることを特徴とする請求項１に記載のＮＯX吸蔵触媒の再生方法。
【請求項３】
前記還元剤として、燃料過濃度ガスを導入することを特徴とする請求項１又は２に記載のＮＯX吸蔵触媒の再生方法。
【請求項４】
前記還元剤を、バーナによる火炎噴射又はインジェクタによる燃料噴射により導入することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のＮＯX吸蔵触媒の再生方法。
【請求項５】
内燃機関の排気通路中に備えられ、排気ガス中のＮＯXを浄化するためのＮＯX吸蔵触媒を含む排気浄化装置において、
前記ＮＯX吸蔵触媒に流入する排気ガスを、当該ＮＯX吸蔵触媒の一部を選択的に通過させるための流路制御手段と、
前記排気ガスを通過させない領域に対して、還元剤を導入することにより、前記ＮＯX吸蔵触媒に吸着したＮＯXを還元反応させて除去するための還元剤供給手段と、
を含むことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記流路制御手段が、流路制御弁であることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記還元剤供給手段が、前記流路制御手段とＮＯX吸蔵触媒との間に配置してあることを特徴とする請求項５又は６に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記還元剤供給手段が、バーナ又はインジェクタであることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＯX吸蔵触媒の再生方法及び内燃機関の排気浄化装置に関する。特に、排気ガス中のＮＯXを捕集しながら、ＮＯX吸蔵触媒を効率的に再生することができるＮＯX吸蔵触媒の再生方法及び内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガス中には、粒子状物質（以下、ＰＭと称する）や窒素酸化物（以下、ＮＯXと称する）等が含まれている。そのために、内燃機関の後処理装置として、ＮＯXを捕集することを主目的としたＮＯX吸蔵触媒や、ＰＭを捕集することを主目的としたディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦと称する）を設けて、排気ガスを浄化する対策がとられている。
このうち、ＮＯX吸蔵触媒においては、時間の経過とともに、捕集されたＮＯX等によって触媒が目詰まりを起こし、排気ガスの浄化率が低下する場合がある。したがって、内燃機関の運転中においても、ＮＯX吸蔵触媒に吸着されたＮＯXを還元反応させて除去することにより、ＮＯX吸蔵触媒を再生させる必要がある。
【０００３】
かかるＮＯX吸蔵触媒の再生が可能なエンジンの排ガス浄化装置として、図７に示すように、エンジンの排気管に設けられたＮＯX吸蔵触媒１２４と、その上流側に設けられた炭化水素系液体を噴射可能な液体噴射ノズル１２９と、ＮＯX吸蔵触媒１２４をバイパスするバイパス管１３８と、ＮＯX吸蔵触媒１２４及びバイパス管１３８にそれぞれ流す排ガスの流量を調整する排ガス調整弁１４１、１４２と、を含むエンジンの排ガス浄化装置が開示されている（特許文献１参照）。
より詳細には、ＮＯX吸蔵触媒の再生時には、大部分の排ガスをバイパス管に流し、かつ一部の排ガスをＮＯX吸蔵触媒に流すように排ガス調整弁を調整するとともに、液体噴射ノズルから液体を噴射することにより、ＮＯX吸蔵触媒入口の排ガス中の空気過剰率が低下して、還元剤割合が増加するため、吸着されたＮＯXをＮ2等に分解させることができる排ガス浄化装置である。
【特許文献１】特開２００２−３４９２３６号公報  （特許請求の範囲  図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されたエンジンの排ガス浄化装置は、ＮＯX吸蔵触媒を再生する際に、触媒の全面を一度に再生しようとするものであり、ＮＯXの分解に使用するための還元剤を多量に消費し、その結果、燃費の悪化を生じるという問題があった。また、ＮＯX吸蔵触媒の再生時においては、大部分の排ガスを、ＮＯX吸蔵触媒をバイパスさせるために、その間にエンジンから排出された排ガスにおいては、ＮＯXを捕集することができないという問題もあった。
一方、ＮＯX吸蔵触媒を再生させるために、エンジン筒内の燃料の噴射量を増やして排気ガスの空燃比をリッチ状態にする方法もあるが、かかる方法では、やはり燃費の悪化を招くとともに、エンジン出力において、急激なトルク変動を発生させる場合があるために、エンジンの運転状態の制御が困難になるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の発明者らは鋭意努力し、ＮＯX吸蔵触媒を再生させる際に、ＮＯX吸蔵触媒を通過させる排気ガスの流路を変更して、排気ガスを、ＮＯX吸蔵触媒の一部を通過させながら、他方で、還元剤を導入して、ＮＯX吸蔵触媒を部分的に再生させることにより、排気ガス中のＮＯXを捕集しつつ、ＮＯX吸蔵触媒を効率的に再生させることができることを見出し、本発明を完成させたものである。
すなわち、本発明の目的は、ＮＯX吸蔵触媒における排気ガスの通過路を制御することにより、排気ガス中のＮＯXを補修しながら、ＮＯX吸蔵触媒を再生させることができるＮＯX吸蔵触媒の再生方法及び内燃機関の排気浄化装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、内燃機関の排気浄化装置に備えられるＮＯX吸蔵触媒の再生方法であって、
ＮＯX吸蔵触媒に流入する排気ガスの流路を制御して、ＮＯX吸蔵触媒の一部を選択的に通過させることにより、
排気ガスを通過させる領域において、排気ガス中のＮＯXを浄化させる一方、
排気ガスを通過させない領域において、還元剤を導入して、ＮＯX吸蔵触媒に吸着したＮＯXを還元反応させて除去することを特徴とするＮＯX吸蔵触媒の再生方法である。
なお、本発明において、排気ガスを通過させる領域とは、大部分の排気ガスを流入させる領域を意味し、排気ガスを通過させない領域とは、排気ガスをほとんど流入させない領域を意味する。したがって、排気ガスを通過させない領域においても、結果として、多少の排気ガスが流入する場合もあり得る。
【０００７】
また、本発明のＮＯX吸蔵触媒の再生方法を実施するにあたり、酸化触媒における排気ガスの通過位置を切り換えながら、ＮＯX吸蔵触媒の一部を選択的に通過させることが好ましい。
【０００８】
また、本発明のＮＯX吸蔵触媒の再生方法を実施するにあたり、還元剤として、燃料過濃度ガスを導入することが好ましい。
【０００９】
また、本発明のＮＯX吸蔵触媒の再生方法を実施するにあたり、還元剤を、バーナによる火炎噴射又はインジェクタによる燃料噴射により導入することが好ましい。
【００１０】
また、本発明の別の態様は、内燃機関の排気通路中に備えられ、排気ガス中のＮＯXを浄化するためのＮＯX吸蔵触媒を含む排気浄化装置であって、
ＮＯX吸蔵触媒に流入する排気ガスを、当該ＮＯX吸蔵触媒の一部を選択的に通過させるための流路制御手段と、
排気ガスを通過させない領域に対して、還元剤を導入することにより、ＮＯX吸蔵触媒に吸着したＮＯXを還元反応させて除去するための還元剤供給手段と、
を含むことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である。
【００１１】
また、本発明の排気浄化装置を構成するにあたり、流路制御手段が、流路制御弁であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置を構成するにあたり、還元剤供給手段が、流路制御手段とＮＯX吸蔵触媒との間に配置してあることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置を構成するにあたり、還元剤供給手段が、バーナ又はインジェクタであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のＮＯX吸蔵触媒の再生方法によれば、ＮＯX吸蔵触媒を再生する際に、排気ガスを、ＮＯX吸蔵触媒を部分的に通過させて、排気ガスを通過させる領域において、排気ガス中のＮＯXを捕集する一方、排気ガスを通過させない領域において、ＮＯX吸蔵触媒を再生させることができる。
また、このようにＮＯX吸蔵触媒を部分的に再生させることにより、少量の還元剤を用いて再生させることができるために、例えば、還元剤として、燃料を用いた場合であっても、燃費が著しく悪化することを防ぐことができる。
【００１５】
また、本発明のＮＯX吸蔵触媒の再生方法において、排気ガスの通過位置を切り替えながらＮＯX吸蔵触媒の一部を通過させることにより、少量の還元剤を用いて、ＮＯX吸蔵触媒の全面を均一に再生させることができるとともに、ＮＯX吸蔵触媒の温度のバラつきを防ぐことができる。
【００１６】
また、本発明のＮＯX吸蔵触媒の再生方法において、還元剤として、燃料過濃度ガスを用いることにより、燃費を著しく悪化させることなく、エンジン燃料をそのまま還元剤として利用することができる。
【００１７】
また、本発明のＮＯX吸蔵触媒の再生方法によれば、所定方法により還元剤を導入することにより、エンジン燃料を用いて、ＮＯXの還元剤としてのＣＯ、ＣＯ2、及びＨＣを効率的に供給することができる。
【００１８】
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、所定の流路制御手段と、還元剤供給手段と、を備えることにより、排気ガスを、ＮＯX吸蔵触媒を部分的に通過させることができるとともに、排気ガスを通過させない領域に対しては還元剤を導入することができるために、排気ガス中のＮＯXを捕集しながら、ＮＯX吸蔵触媒を効率的に再生することができる排気浄化装置を提供することができる。
【００１９】
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置において、流路制御手段として、流路制御弁を備えることにより、より簡易な構成で、ＮＯX吸蔵触媒における排気ガスの通過路を変えることができる。
【００２０】
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置において、所定箇所に還元剤供給手段を配置することにより、排気ガスを通過させない領域を局所的に燃料リッチ状態にして、効率よくＮＯX吸蔵触媒を再生させることができる。
【００２１】
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置において、所定の還元剤供給手段を備えることにより、エンジン燃料をそのまま用いて、ＮＯXの還元剤を効率的に供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明に係るＮＯX吸蔵触媒の再生方法、及び当該ＮＯX吸蔵触媒の再生方法を実施可能な内燃機関の排気浄化装置に関する実施形態について具体的に説明する。ただし、かかる実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。
【００２３】
１．排気浄化装置
（１）基本的構成
本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、内燃機関５１の排気通路２０中に備えられ、排気ガス中のＮＯXを浄化するためのＮＯX吸蔵触媒１１を含む排気浄化装置１０であって、ＮＯX吸蔵触媒に流入する排気ガスを、当該ＮＯX吸蔵触媒１１の一部を選択的に通過させるための流路制御手段１３と、排気ガスを通過させない領域に対して、還元剤を導入することにより、ＮＯX吸蔵触媒に吸着したＮＯXを還元反応させて除去するための還元剤供給手段１５と、を含むことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置１０である。ここで、図１（ａ）は、本発明の排気浄化装置１０を概略的に示す図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）中の矢印方向から排気浄化装置１０を眺めた場合の概略図である。
【００２４】
かかる排気浄化装置１０は、主として、内燃機関５１から排出される排気ガスＤ中に含まれるＮＯXをＮＯX吸蔵触媒１１に吸着させて、排気ガスを浄化するための装置である。また、ＮＯX吸蔵触媒に吸着されたＮＯXは、ＣＯ（一酸化炭素）やＨＣ（生ガス）等の還元剤を用いて還元反応させることにより、Ｎ2（窒素）、水（Ｈ2Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ2）等に分解されて排出される。
なお、本発明を実施することにより、排気ガス中のＮＯXを有効に浄化することができるが、その他、排気ガス中に含まれるＰＭについては、例えば、内燃機関において、燃料の噴射タイミングを遅らせるように制御することにより、排気ガス中のＰＭ量を有効に減少させることができる。
【００２５】
（２）内燃機関
図１中、矢印Ｄで示される排気ガスを排出する内燃機関５１としては、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンが典型的であるが、排気浄化装置の取り付けが必須であるばかりか、その再生が必須のディーゼルエンジンを対象とすることが適している。
【００２６】
（３）排気通路
また、排気通路２０は、内燃機関の排気口２２に接続されており、その途中に、ＮＯX吸蔵触媒等の排気浄化部材が配設される。かかる排気通路２０の断面形状は、円形、楕円、角柱等の排気通路２０であれば特にその形態は特に制限されるものではない。
【００２７】
（４）ＮＯX吸蔵触媒
また、ＮＯX吸蔵触媒１１は、排気通路２０の途中に配置され、排気ガス中に含まれるＮＯXを吸着させるとともに、ＮＯXの還元反応を促進させるための触媒である。すなわち、排気ガス中に含まれるＮＯやＮＯ2を触媒によって捕集するとともに、導入される還元剤との還元反応を促進させ、ＮＯXを効率的にＮ2と、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2に分解して排出する。
かかるＮＯX吸蔵触媒については特に制限されるものではなく、公知のもの、例えば、多孔質担体上に、活性成分としてのストロンチウム又はバリウム、及びマグネシウム等のアルカリ土類金属や、セリウムとランタン等の希土類金属、白金とロジウム等の貴金属等を含むものを用いることができる。
【００２８】
また、ＮＯX吸蔵触媒１１は、排気ガスの流れ方向を回転軸として回転可能であったり、排気ガスの流れ方向に対して前後方向に移動可能であったり等、配置位置が可変であることが好ましい。すなわち、排気ガスの流路を一定にした状態で、ＮＯX吸蔵触媒における排気ガスの流路を切り換えたり、流路制御手段とＮＯX吸蔵触媒との距離を変えたりできるように構成されていることが好ましい。
この理由は、後述する流路制御手段による排気ガスの通過位置の切換えと合わせて、ＮＯX吸蔵触媒の配置位置を変えることにより、ＮＯX吸蔵触媒における排気ガスの通過位置や通過面積等を容易に制御することができるためである。
したがって、排気ガス中に含まれるＮＯXの捕集をしながら、ＮＯX吸蔵触媒の再生を効率的に行うことができる。
【００２９】
（５）流路制御手段
また、排気通路２０におけるＮＯX吸蔵触媒１１の上流側には、ＮＯX吸蔵触媒１１に流入する排気ガスを、ＮＯX吸蔵触媒１１の一部を選択的に通過させるための流路制御手段１３が備えられている。すなわち、ＮＯX吸蔵触媒１１における一部の領域にのみ大部分の排気ガスを通過させて排気ガス中のＮＯXの捕集を連続的に行う一方、その他の領域には排気ガスをほとんど通過させないようにして、同時に、ＮＯX吸蔵触媒の再生を行うことができる。
かかる流路制御手段としては、例えば、図２（ａ）に示すように、回転軸１８を中心に回転可能な扇体部材１７を含む流路制御弁１３とすることが好ましい。この理由は、かかる流路制御弁であれば、比較的簡易な構成で、排気ガスの流路を容易に制御することができるためである。
【００３０】
より具体的には、ＮＯX吸蔵触媒に吸着されているＮＯXの量が少ない、通常の状態においては、図２（ｂ）に示すように、流路制御弁１３を排気ガスＤの流れ方向と平行に配置する。そうすると、ＮＯX吸蔵触媒１１の全面に対して排気ガスＤが流れ込むために、ＮＯX吸蔵触媒１１の全面を利用して、排気ガス中のＮＯXの捕集を効率的に行うことができる。
一方、ＮＯX吸蔵触媒１１によって捕集したＮＯXの量が増加し、ＮＯX吸蔵触媒を再生させる必要がある場合には、図２（ｃ）に示すように、流路制御弁１３を排気ガスＤの流れ方向に対して斜め方向に傾斜させて配置する。そうすると、大部分の排気ガスＤはＮＯX吸蔵触媒１１における一部の領域を選択的に通過するようになる。したがって、排気ガスＤが通過する領域においては、通過面積は小さくなるものの、排気ガスＤ中のＮＯXを連続的に捕集し続けることができる。一方、排気ガスＤがほとんど通過しなくなる領域においては、後述する還元剤を用いて、ＮＯX吸蔵触媒１１の再生を行うことができる。
なお、具体的なＮＯX吸蔵触媒の再生方法については、後述する。
【００３１】
（６）還元剤供給手段
また、還元剤供給手段１５は、ＮＯX吸蔵触媒１１に吸着したＮＯXを分解して、ＮＯX吸蔵触媒１１を再生させるために、ＨＣやＣＯ等の還元剤をＮＯX吸蔵触媒１１の上流側に導入して、当該触媒１１に流入させる手段である。このような還元剤を導入することにより、ＮＯX吸蔵触媒に吸着されたＮＯXを、Ｎ2やＨ2Ｏ、ＣＯ2等に分解して排出することができ、排気ガスを浄化させつつ、ＮＯX吸蔵触媒を効率的に再生させることができる。
かかる還元剤供給手段としては、還元剤としてのＣＯやＨＣ等を供給することができるものであれば特に制限されることはなく、例えば、ＣＯやＨＣを多く含む不完全燃焼ガスを供給可能なバーナや、霧状の燃料（ＨＣ）を噴射可能なインジェクタ等を使用することができる。
【００３２】
例えば、還元剤供給手段として、図３に示すように、高圧燃料を供給するためのインジェクタ６０と、高圧燃料に空気を混合するための第１の空気導入管６１と、供給された燃料を加熱して蒸発させるための燃料蒸発装置６３と、蒸発して気化した燃料を拡散噴射させるためのオリフィス６５と、燃料の燃焼を補助するための空気を取り入れる第２の空気導入管６７と、燃料に着火して燃焼ガスとするための燃料点火装置６９と、を含むバーナ５０とすることが好ましい。
この理由は、このように構成することにより、例えば、予備混合タイプの構成のバーナと比較して、バーナ５０の小型化を図ることができるとともに、噴射する不完全燃焼ガスに含まれる未燃焼のＨＣやＣＯの量を容易に制御することができるためである。
より詳細には、かかるバーナであれば、拡散タイプのオリフィス６５によって、燃料を拡散して噴射させることにより、その中心部の燃料は、第２の空気導入管６７から取り入れた空気に触れないために不完全燃焼させることができる。したがって、ＨＣやＣＯを燃焼ガス中に含んだ状態で噴射させることができるものである。
なお、ＮＯXの還元効率に着目した場合には、ＨＣよりもＣＯの含有量が多いほど、還元効率が高くなることが判明している。
【００３３】
また、図３に示す還元剤供給手段は、バーナ５０から噴射される不完全燃焼ガスを酸化させるための酸化触媒６６をさらに備えることが好ましい。この理由は、酸化触媒６６を備えることにより、バーナ５０において所定の設定空燃比で燃焼させた不完全燃焼ガス中のＨＣを酸化させて、効率的にＣＯを生成することができるためである。
より具体的には、バーナ５０から噴射された不完全燃焼ガスは、所定量の熱量及びＨＣを含むため、通常であれば、ＨＣの一部が余熱によって不完全燃焼を起こし、少量のＣＯが発生する。ところが、バーナ５０の下流側に酸化触媒６６を備えることにより、不完全燃焼ガス中の熱量によって当該酸化触媒６６が活性化させられるとともに、不完全燃焼ガス中のＨＣ及び少量の酸素が酸化触媒６６によって不完全燃焼を起こし、効率的にＣＯを発生させることができる。したがって、不完全燃焼ガス中の熱量、及びＣＯ、さらに残存するＨＣを利用して、ＮＯX吸蔵触媒の再生効率を著しく向上させることができる。
【００３４】
また、かかる還元剤供給手段は、流路制御手段１３とＮＯX吸蔵触媒１１との間に配置されていることが好ましい。
この理由は、このように構成することにより、ＮＯX吸蔵触媒における排気ガスを通過させない領域に対してのみ、還元剤を導入することができ、かかる領域のみを局所的に燃料過濃度状態にして、少量の燃料によって効率的にＮＯX吸蔵触媒の再生を行うことができるためである。
例えば、流量制御手段が上述の流量制御弁１３である場合には、図２に示すように、回転可能の扇体部材１７の回転軸１８の位置と、ＮＯX吸蔵触媒１１との間に、回転軸１８の方向に還元剤を噴出すように配置してあることが好ましい。
この理由は、このように還元剤供給手段を配置することにより、ＮＯX吸蔵触媒の再生時に、扇体部材をいずれの方向に傾斜させた状態であっても、排気ガスがほとんど流入しない領域に対して還元剤を供給することができるためである。
【００３５】
（７）ラムダセンサ
また、還元剤供給手段の供給口と、ＮＯX吸蔵触媒との間に、ラムダセンサを備えることが好ましい。
この理由は、ＮＯX吸蔵触媒を再生させる領域において、還元剤としてエンジン燃料のガス（ＨＣ）を使用した場合に、ＮＯX吸蔵触媒に流入する不完全燃焼ガスの空燃費を測定して、その測定値をもとに還元剤供給手段から供給される還元剤の量を制御するためである。したがって、ＮＯXの還元反応が最も効率的に行われる空燃比となるように、還元剤を供給させることができるためである。
【００３６】
（８）制御手段
また、図示しないものの、流路制御手段１３の位置を決定するための制御手段が備えられていることが好ましい。この理由は、例えば、経過時間に合わせて、ＮＯX吸蔵触媒の全面又は一部に対して排気ガスを通過させるよう、流路制御手段の位置を決定することはもちろんのこと、ＮＯX吸蔵触媒の一部に対して排気ガスを通過させる場合であっても、その通過位置を所定のタイミングで切り換えるように制御するためである。
これによって、ＮＯX吸蔵触媒の全面を均一に再生させることができるとともに、ＮＯX吸蔵触媒の温度が部分的にばらつくことを防いで、温度を全体的に均一にすることができる。また、エンジンの運転時間の経過にしたがって、所定タイミングでＮＯX吸蔵触媒を再生させることができるために、排気ガス中のＮＯXの浄化効率を向上させることができる。
【００３７】
（９）その他
その他、排気通路の途中には、排気ガスの温度を測定するための温度センサや、ＮＯX吸蔵触媒を早期に活性化温度まで昇温させるための酸化触媒、あるいは、排気ガス中のＰＭを吸着するためのディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）等を備えていても構わない。
【００３８】
２．ＮＯX吸蔵触媒の再生方法
次に、図４〜図６を参照して、上述した構成の排気浄化装置における、ＮＯX吸蔵触媒の再生方法について詳細に説明する。なお、以下の説明においては、内燃機関としてディーゼルエンジンを用いた例を説明する。
【００３９】
まず、ＮＯX吸蔵触媒に吸着しているＮＯXの量が少なく、触媒を再生させる必要がない通常の状態においては、流路制御手段によって排気ガスの流路を制御して、ＮＯX吸蔵触媒の全面に対して排気ガスが流入するようにする。この状態においては、ＮＯX吸蔵触媒の全面を用いて排気ガス中のＮＯXを吸着することができるために、効率的に排気ガス中のＮＯXを分解、排出させることができる。
例えば、流量制御手段として回転可能な扇体部材１７を含む流量制御弁１３を用いた場合には、図４（ａ）に示すように、排気ガスＤの流れ方向に平行となるように流量制御弁１３を配置することにより、流量制御弁１３によって排気ガスＤの流れを変えることなく、ＮＯX吸蔵触媒１１の全面に対して排気ガスＤを流入させることができる。
【００４０】
次いで、時間の経過にしたがって、ＮＯX吸蔵触媒に吸着されたＮＯXの量が増え、ＮＯX吸蔵触媒を再生させる必要がある場合には、流量制御手段によって排気ガスの流路を変えて、ＮＯX吸蔵触媒の一部に対して選択的に大部分の排気ガスを通過させるとともに、その他の部分には排気ガスをほとんど通過させないようにする。
例えば、流路制御手段として上述の流路制御弁１３を用いた場合には、図４（ｂ）に示すように、排気ガスＤの流れ方向に対して斜め方向に傾斜するように流量制御弁１３を配置する。このようにすることにより、領域Ｂにおいては、排気ガスＤがほとんど流入しなくなる一方、大部分の排気ガスＤが通過する領域Ａにおいては、排気ガスＤの通過面積が小さくなっているものの、排気ガスＤ中のＮＯXを連続的に捕集し続けることができる。
【００４１】
次いで、図４（ｃ）に示すように、排気ガスＤがほとんど流入しない領域Ｂに対して、還元剤供給手段１５により還元剤１６を導入する。そうすると、かかる領域Ｂにおいては、還元剤１６の密度が高くなっているために、ＮＯX吸蔵触媒１１に吸着されたＮＯXを、Ｎ2やＨ2Ｏ等に効率的に分解、排出させてＮＯX吸蔵触媒１１を効率的に再生させることができる。
例えば、上述の流量制御弁１３を用いた場合には、領域Ｂに対して、還元剤１６としてＨＣやＣＯを含む不完全燃焼ガスを導入することにより、かかる領域Ｂは局所的に燃料リッチ状態となるために、ＮＯX吸蔵触媒１１に吸着されているＮＯXを、Ｎ2とＨ2ＯとＣＯ2とに効率的に分解して、ＮＯX吸蔵触媒１１を再生させることができる。
【００４２】
ここで、還元剤供給手段として、上述した図３に示すようなバーナ５０を用いて、還元剤１６を導入することが好ましい。
この理由は、高温の不完全燃焼ガスの熱量によってＮＯX吸蔵触媒１１の温度を活性化温度以上まで上昇させる一方、バーナからの排気に含まれるＨＣやＣＯを、ＮＯXの還元剤１６として用いることができるために、ＮＯX吸蔵触媒１１の再生を極めて効率的に行なうことができるためである。また、バーナ自体の燃焼システムが、内燃機関と独立して存在しているために、内燃機関の運転状態とは独立して、バーナにおいて、燃料及び空気を所望濃度で混合して燃焼させることができる一方、バーナの燃焼状態もまた、内燃機関の運転状態等に影響を与えるおそれも無いためである。
【００４３】
より詳細には、バーナからの排気中のＨＣの含有量が、例えば０．１ｖｏｌ％未満の値になると、ＮＯXの還元剤が不足して、ＮＯX吸蔵触媒の再生効率が低下する場合がある。一方、バーナからの排気中のＨＣの含有量が、例えば５ｖｏｌ％を超えると、相関的にバーナからの排気の温度も低下しており、触媒の温度を十分に昇温させることができず、同様にＮＯX吸蔵触媒の再生効率が低下する場合がある。
また、ＨＣと同様に、ＨＣが余熱等によって不完全燃焼して酸化されたＣＯもＮＯXの還元剤として用いることができる。この場合においても、バーナからの排気中のＣＯの含有量が、例えば０．００１ｖｏｌ％未満の値になると、ＮＯXの還元剤が不足して、ＮＯX吸蔵触媒の再生効率が低下する場合がある。一方、燃焼ガス中の一酸化炭素の含有量が、例えば１０ｖｏｌ％を超えると、相関的にバーナからの排気の温度も低下しているため、触媒の温度を十分に上昇させることができず、ＮＯX吸蔵触媒の再生効率が低下する場合がある。
【００４４】
したがって、ＮＯX吸蔵触媒を再生する場合に再生効率を著しく向上させることができることから、バーナからの排気中のＣＯの含有量を０．０１〜９ｖｏｌ％の範囲内の値とすることが好ましく、０．１〜８ｖｏｌ％の範囲内の値とすることがより好ましい。同様に、バーナからの排気中のＨＣの含有量を０．１〜４．５ｖｏｌ％の範囲内の値とすることが好ましく、０．１５〜４ｖｏｌ％の範囲内の値とすることがより好ましい。
なお、還元効率を考慮した場合には、ＨＣよりもＣＯを用いることがより効率的であることが判明している。
【００４５】
また、バーナからの排気における空燃比（−）と、バーナからの排気中のＣＯ及びＨＣの含有量（ｖｏｌ％）と、バーナからの排気の温度と、の関係をそれぞれ説明する。
ここで、図５は、ＮＯX吸蔵触媒の上流側に接続されたバーナからの排気における空燃比としてのラムダ値（−）と、バーナからの排気中のＣＯ及びＨＣの含有量（ｖｏｌ％）と、バーナからの排気の温度と、の関係を示す図である。また、図５中、ラインＡが、ラムダ値と、ＣＯとの特性関係を示し、ラインＢが、ラムダ値と、ＨＣとの特性関係を示し、ラインＣが、ラムダ値と、バーナからの排気の温度と、の関係をそれぞれ示している。
【００４６】
かかる図５から容易に理解されるように、バーナからの排気の空燃比（ラムダ値）が所定範囲内の値であれば、ＣＯ及びＨＣが所定量含まれていることとなる。すなわち、例えば、ラムダ値を０．９程度にした場合には、バーナからの排気中に含まれるＣＯ及びＨＣの量を、それぞれ約０．００１ｖｏｌ％とすることができる。また、ラムダ値を０．５程度にした場合には、バーナからの排気中に含まれるＣＯの量を約７．５ｖｏｌ％、ＨＣの量を約５ｖｏｌ％とすることができる。さらに、ラムダ値を０．４以下の値とした場合には、その値が小さくなるにつれ、バーナからの排気中に含まれるＣＯ及びＨＣの量が増加することが理解できる。
【００４７】
また、バーナからの排気における空燃比（ラムダ値）が所定範囲内の値であれば、バーナからの排気の温度が２５０〜１，２００℃の範囲内の値となっている。すなわち、例えば、ラムダ値を０．９程度にした場合には、バーナからの排気の温度を約８００℃とすることができる。また、ラムダ値を０．５程度にした場合には、バーナからの排気の温度を約４５０℃とすることができる。さらに、ラムダ値を０．４以下の値とした場合には、その値が小さくなるつれ、バーナからの排気の温度が低下していくものの、次第に横這いになっていく傾向が見られる。
したがって、バーナからの排気での空燃比（ラムダ値）を０．１〜１．０未満の範囲内の値することが好ましく、０．１５〜０．８の範囲内の値とすることがより好ましく、０．２〜０．６の範囲内の値とすることがさらに好ましい。このような空燃比となるように不完全燃焼させることにより、所定量のＣＯ、あるいはＨＣをＮＯX吸蔵触媒に対して、２５０〜１，２００℃の高温状態で流入させることができ、ＮＯX吸蔵触媒の再生を極めて効率的に行なうことができるためである。
なお、かかるバーナからの排気の空燃比は、ラムダセンサを用いて実測することもでき、あるいは、使用する燃料量及び空気量から計算で算出することもできる。
【００４８】
以上のようにして、ＮＯX吸蔵触媒の一部を再生させた後、今度は、既にＮＯX吸蔵触媒を再生した領域に対して、今度は、排気ガスの大部分を流入させるように、流量制御手段を制御する。そうすると、まだＮＯX吸蔵触媒の再生がされていない箇所を含む領域において、排気ガスがほとんど流入しなくなる。
例えば、上述の流路制御弁１３を用いた場合には、図６（ａ）に示すように、排気ガスＤの流れ方向に対して、先に傾斜させていたのとは逆側に傾斜するように、流路制御弁１３を配置する。このように配置することにより、大部分の排気ガスＤが、ＮＯX吸蔵触媒におけるすでに再生された箇所を含む領域Ｂ´を通過するとともに、まだ再生されていない箇所を含む領域Ａ´には、排気ガスＤはほとんど流入しなくなる。
【００４９】
そして、図６（ｂ）に示すように、上述したのと同様にして、排気ガスＤがほとんど流入しなくなった領域Ａ´に対して還元剤１６を導入することにより、当該領域Ａ´のＮＯX吸蔵触媒１１を再生させることができる。このようにして、複数回、ＮＯX吸蔵触媒１１における排気ガスＤの通過路を切り換えることにより、ＮＯX吸蔵触媒１１の全面が再生されることとなる。
その後、図６（ｃ）に示すように、流量制御手段１３を初期の位置に戻してやることにより、再生されたＮＯX吸蔵触媒１１の全面を用いて排気ガスＤ中に含まれるＮＯXの吸着を行う、通常運転状態とすることができる。
なお、言うまでもないが、ＮＯX吸蔵触媒の再生中であっても、排気ガスはＮＯX吸蔵触媒の一部を通過していることから、排気ガス中のＮＯXの捕集は連続的に行われている。
【００５０】
なお、ＮＯX吸蔵触媒における排気ガスの通過位置を切り換えて、ＮＯX吸蔵触媒を部分ごとに順次再生させるためには、上述のように流路制御手段を切り換える方法以外にも、ＮＯX吸蔵触媒を、排気ガスの流れ方向を回転軸として回転させることによっても、実施することができる。
また、流路制御手段とＮＯX吸蔵触媒との距離を変えることによっても、ＮＯX吸蔵触媒における排気ガスの通過面積等を切り換えて、ＮＯX吸蔵触媒における再生位置を変えることができる。
【００５１】
このように、本発明のＮＯX吸蔵触媒の再生方法によれば、流量制御手段の設定を切換えて、ＮＯX吸蔵触媒における排気ガスの通過路を定期的に変えることにより、排気ガス中のＮＯXの捕集を連続的に行いながら、同時に、ＮＯX吸蔵触媒の再生を効率的に行うことができる。
また、このようにＮＯX吸蔵触媒の再生を行うことにより、局所的に、小さい容積の範囲で、燃料リッチ状態を生じさせ、ＮＯX吸蔵触媒の再生を行うことができるために、エンジン燃料等の還元剤の消費量を少量に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本発明に係る排気浄化装置を示す側面図及び平面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る流路制御手段を説明するために供する図である。
【図３】本発明の排気浄化装置に使用可能な還元剤供給手段としてのバーナを示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明のＮＯX吸蔵触媒の再生方法について説明するために供する図である（その１）。
【図５】還元剤供給手段としてのバーナの排気におけるラムダ値と、ＣＯ量、ＨＣ量、及び排気温度との関係を示す図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、本発明のＮＯX吸蔵触媒の再生方法について説明するために供する図である（その２）。
【図７】従来のエンジン排ガス装置を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０：排気浄化装置、１１：ＮＯX吸蔵触媒、１３：流路制御手段（流路制御弁）、１５：還元剤供給手段、１６：還元剤、１７：扇体部材、１８：回転軸、２０：排気通路、５０：バーナ、５１：内燃機関
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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