(57)【要約】【課題】  ＮＯX吸蔵還元触媒のＳ被毒の発生を防止する。【解決手段】  内燃機関の排気通路５に、触媒コンバータ７を配置する。触媒コンバータ７はケーシング７１内に、排気空燃比がリーンの時に排気中のＳＯXを吸蔵し排気空燃比がリッチ空燃比になったときに吸蔵したＳＯXを放出するＳＯXトラップ７３、排気空燃比がリッチ空燃比のときに排気中のＨＣ、ＣＯ等から水素を生成する水素生成触媒７５、排気空燃比がリーンのときに排気中のＮＯXを吸蔵し排気空燃比がリッチ空燃比になったときに吸蔵したＮＯXを還元浄化するＮＯX吸蔵還元触媒７７、を上流側からこの順に配置する。ＳＯXトラップとＮＯX吸蔵還元触媒との間に水素生成触媒を配置したことにより、Ｓ被毒回復処理時にＳＯXトラップから放出されたＳＯXがＮＯX吸蔵還元触媒に吸蔵されることが防止されるとともに、ＮＯX吸蔵還元触媒からのＳＯXの脱離が促進される。【選択図】      図２
2006138213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関排気通路に配置され、流入する排気空燃比がリーン空燃比のときに排気中のＮＯXを吸収、吸着もしくはその両方により吸蔵し、流入する排気空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比のときに吸蔵したＮＯXを排気中の還元成分を用いて還元浄化するＮＯX吸蔵還元触媒を排気通路に備えた内燃機関の排気浄化装置であって、
更に、流入する排気空燃比がリーン空燃比のときに排気中のＳＯXを吸蔵し、流入する排気空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比のときに吸蔵したＳＯXを放出するＳＯXトラップを前記ＮＯX吸蔵還元触媒上流側の排気通路に、
流入する排気空燃比がリッチ空燃比のときに排気中の炭化水素または一酸化炭素と水分とから水素を生成する水素生成触媒を前記ＳＯXトラップの下流側かつ前記ＮＯX吸蔵還元触媒の上流側に、
それぞれ配置したことを特徴とする、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、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流入する排気の空燃比がリーン空燃比のときに排気中のＮＯX成分を吸蔵し、流入する排気の空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比になったときに排気中の還元成分を用いて吸蔵したＮＯXを還元浄化するＮＯX吸蔵還元触媒を用いた内燃機関の排気浄化装置が知られている。
【０００３】
ところが、ＮＯX吸蔵還元触媒は排気中にＳＯX（硫黄酸化物）が存在すると、排気空燃比がリーン空燃比のときにＮＯXと同様にＳＯXを吸蔵してしまう。
しかも、ＳＯXはＮＯX吸蔵成分との親和力が強く、安定した化合物を生成するため、ＮＯX吸蔵還元触媒に一旦ＳＯXが吸蔵されると、単に排気空燃比をリッチ空燃比にした程度ではＮＯX吸蔵還元触媒から脱離せず、触媒内にＳＯXが徐々に蓄積されて行くようになる。
【０００４】
すなわち、通常のＮＯXの吸蔵と還元浄化のための処理ではＮＯX吸蔵還元触媒に吸蔵されたＳＯXは殆ど脱離することがないため、吸蔵したＳＯX量が増大するとＮＯX吸蔵還元触媒のＮＯX吸蔵能力（ＮＯX吸蔵還元触媒が吸蔵可能な最大ＮＯX量）は吸蔵したＳＯX量に相当する分だけ低下する。このため、ＮＯX吸蔵還元触媒に吸蔵されたＳＯX量が増大するとＮＯX吸蔵還元触媒は排気中のＮＯXを十分に吸蔵することができなくなってしまい、ＮＯXの浄化率が大幅に低下する、いわゆる硫黄被毒（Ｓ被毒）が生じる。
【０００５】
ＮＯX吸蔵還元触媒へのＳ被毒を防止するためには、吸蔵ＳＯX量が増大する前に吸蔵したＳＯXをＮＯX吸蔵還元触媒から脱離させＳＯXの吸蔵量を低減する被毒回復処理を行う必要がある。
ところが、前述したように、ＮＯX吸蔵還元触媒に吸蔵されたＳＯXはＮＯXに較べてはるかに安定化しているため、単にＮＯX吸蔵還元触媒に流入する排気の空燃比をリッチ空燃比にしたのみではほとんど触媒から脱離しない。
【０００６】
従って、通常、被毒回復処理としては排気の空燃比をリッチ空燃比にするとともに、ＮＯX吸蔵還元触媒を高温（例えば約９３０度Ｋ以上）に維持することが行われている。
上記のように、被毒回復処理では排気の空燃比をリッチ空燃比にするとともに、排気温度を上昇させる等によりＮＯX吸蔵還元触媒の温度を上昇させる必要があるため、機関に供給する燃料を増大する必要がある。更に、ＳＯXはＮＯX吸蔵還元触媒から脱離しにくいため、被毒回復処理には比較的長時間を要し、被毒回復処理により機関の燃費が悪化してしまう。また、長時間の被毒回復処理を行うと触媒が高温に曝される時間が増大するため触媒の熱劣化が生じやすくなる問題がある。
【０００７】
被毒回復処理による機関の燃費の悪化を防止するために、ＮＯX吸蔵還元触媒からのＳＯXの脱離を促進する試みがなされている。
例えば、上記の被毒回復処理時にＮＯX吸蔵還元触媒に流入する排気中に水素を添加するとＮＯX吸蔵還元触媒からのＳＯXの脱離速度が増大し、短時間で被毒回復処理を完了することができることが知られている。また、当然ながら通常のＮＯX吸蔵還元触媒の吸蔵したＮＯXの還元浄化の際にも排気中に水素を添加するとＮＯXの還元速度が大きくなり効率的にＮＯXの還元浄化を行うことができる。
【０００８】
被毒回復処理時、或いはＮＯXの還元浄化時に排気に水素を添加する手段としては、水素生成触媒を使用することができる。
後述するように、水素生成触媒は触媒に流入する排気空燃比がリッチ空燃比のときに排気中のＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）等と水分とから水性ガスシフト反応等により水素を生成する触媒である。水素生成触媒をＮＯX吸蔵還元触媒の上流側の排気通路に配置することにより、ＮＯX還元処理時及び被毒回復処理時のリッチ空燃比の排気中に水素を生成し、ＮＯX吸蔵還元触媒に供給することができるためＮＯX吸蔵還元触媒のＮＯX浄化率を向上し、Ｓ被毒を軽減することができる。
【０００９】
ＮＯX吸蔵還元触媒の上流側の排気通路に水素生成触媒を配置し、ＮＯXの還元或いはＳ被毒回復処理時にＮＯX吸蔵還元触媒に水素を供給するようにした排気浄化装置は、例えば特許文献１から特許文献４に記載されている。
【００１０】
特許文献１から４の排気浄化装置では、ＮＯX吸蔵還元触媒の上流側に配置した水素生成触媒により、被毒回復処理時に水素を発生させ短時間で効率的にＮＯX吸蔵還元触媒の吸蔵したＳＯXを脱離させるようにしている。
【００１１】
一方、特許文献５は、ＮＯX吸蔵還元触媒の上流側にＳＯXトラップを設けた排気浄化装置を開示している。
ＳＯXトラップは、流入する排気の空燃比がリーンのときに排気中のＳＯXを吸蔵し、流入する排気の空燃比がリッチ空燃比になったときに吸蔵したＳＯXを放出するものである。
【００１２】
ＮＯX吸蔵還元触媒上流側にＳＯXトラップを配置した場合には、ＮＯX吸蔵還元触媒がＳＯXを吸蔵してしまうリーン空燃比の排気では排気中のＳＯXは上流側のＳＯXトラップに吸収されるため、ＮＯX吸蔵還元触媒に到達する排気中のＳＯX量は極めて少なくなる。このため、下流側のＮＯX吸蔵還元触媒ではＳＯXの吸蔵量の増大速度が極めて小さくなり、Ｓ被毒回復処理を実行すべき頻度を低く抑えることが出来る。
【００１３】
また、排気空燃比がリッチ空燃比になるとＳＯXトラップから硫黄が脱離するが、この場合空燃比がリッチ空燃比であるためＳＯXトラップから脱離したＳＯXはＮＯX吸蔵還元触媒に吸蔵されることなくＮＯX吸蔵還元触媒を通過するようになる。このため、ＮＯX吸蔵還元触媒の上流側にＳＯXトラップを配置することにより、Ｓ被毒回復処理実行頻度を低く抑え、機関燃料消費量の悪化を防止することが可能となる。
【００１４】
【特許文献１】特開２００３−１３７２８号公報
【特許文献２】特開２００４−６８６２３号公報
【特許文献３】特開２００１−３００２６２号公報
【特許文献４】特開２００３−１０６４６号公報
【特許文献５】特許第３３７４７５９号
【特許文献６】特開２００３−２７８５２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
近年、ＮＯX吸蔵能力を増大させた高吸蔵タイプのＮＯX吸蔵還元触媒が使用されるようになっている。高吸蔵タイプのＮＯX吸蔵還元触媒は、ＮＯXと親和力の高い吸収材を使用することにより、単位体積あたりに吸蔵可能なＮＯX量を従来に較べて大幅に増大したＮＯX吸蔵還元触媒である。
ところが、このような高吸蔵タイプのＮＯX吸蔵還元触媒を使用した場合には、上述した従来技術のように水素生成触媒やＳＯXトラップを使用しても短時間で十分にＮＯX吸蔵還元触媒からＳＯXを脱離させることができない問題が生じる。
【００１６】
高吸蔵タイプのＮＯX吸蔵還元触媒はＮＯXの吸蔵能力が増大している分だけＳＯXの吸蔵能力も増大しており、通常のＮＯX吸蔵還元触媒より更にＳＯXが吸蔵されやすく、脱離し難くなっている。このため、被毒回復処理時に排気に水素を添加しても、触媒からのＳＯXの脱離速度は十分に大きくならず、比較的短時間のＳ被毒回復処理ではＮＯX吸蔵還元触媒のＮＯX吸蔵能力が十分に回復するまでにＳＯXを脱離させることができず、Ｓ被毒が発生する問題が生じるのである。
【００１７】
また、高吸蔵タイプのＮＯX吸蔵還元触媒の場合には、ＳＯXトラップを使用した場合にも同様な問題が生じる。
すなわち、高吸蔵タイプのＮＯX吸蔵還元触媒は極めてＳＯXを吸蔵しやすいため、Ｓ被毒回復処理時にＳＯXトラップから比較的高濃度のＳＯXが放出されると下流側に位置するＮＯX吸蔵還元触媒ではリッチ空燃比雰囲気であってもＳＯXを吸蔵してしまうことが判明している。
【００１８】
このため、ＳＯXトラップを使用した場合にも、高吸蔵タイプのＮＯX吸蔵還元触媒ではＳ被毒回復処理時に再吸蔵したＳＯXを短時間でＮＯX吸蔵還元触媒から脱離させることはできず、Ｓ被毒が進行する問題が生じるのである。
【００１９】
本発明は、上記従来技術の問題に鑑み、高吸蔵タイプのＮＯX吸蔵還元触媒を使用した場合にもＳ被毒が生じることを防止可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明によれば、機関排気通路に配置され、流入する排気空燃比がリーン空燃比のときに排気中のＮＯXを吸収、吸着もしくはその両方により吸蔵し、流入する排気空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比のときに吸蔵したＮＯXを排気中の還元成分を用いて還元浄化するＮＯX吸蔵還元触媒を排気通路に備えた内燃機関の排気浄化装置であって、更に、流入する排気空燃比がリーン空燃比のときに排気中のＳＯXを吸蔵し、流入する排気空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比のときに吸蔵したＳＯXを放出するＳＯXトラップを前記ＮＯX吸蔵還元触媒上流側の排気通路に、流入する排気空燃比がリッチ空燃比のときに排気中の炭化水素または一酸化炭素と水分とから水素を生成する水素生成触媒を前記ＳＯXトラップの下流側かつ前記ＮＯX吸蔵還元触媒の上流側に、それぞれ配置したことを特徴とする、内燃機関の排気浄化装置。
【００２１】
すなわち、本発明の排気浄化装置では、ＳＯXトラップ、水素生成触媒及びＮＯX吸蔵還元触媒がこの順に排気通路の上流側から配置されている。
これにより、排気空燃比がリッチ空燃比になりＳＯXトラップからＳＯXが放出されるときには、同時に水素生成触媒により生成された水素がＳＯXとともにＮＯX吸蔵還元触媒に供給されるようになる。
【００２２】
ＮＯX吸蔵還元触媒に供給された水素は、高吸蔵タイプのＮＯX吸蔵還元触媒においてもＳＯXトラップから放出されたＳＯXがＮＯX吸蔵還元触媒に再吸蔵されることを防止するため、ＳＯXトラップから放出されたＳＯXは吸蔵されることなくＮＯX吸蔵還元触媒を通過するようになり、ＳＯXトラップから放出されたＳＯXによりＮＯX吸蔵還元触媒にＳ被毒が進行することが防止される。
【００２３】
また、上流側にＳＯXトラップを設けたことにより、排気空燃比がリーンのときには排気中のＳＯXのほとんどはＳＯXトラップに吸蔵されるため、高吸蔵タイプのＮＯX吸蔵還元触媒を使用していてもＮＯX吸蔵還元触媒に吸蔵されるＳＯXの量はわずかになる。
このため、ＮＯX吸蔵還元触媒に吸蔵されたＳＯXを脱離させるためのＳ被毒回復処理の実行頻度はかなり低くなる。
【００２４】
しかも、本発明では、水素生成触媒をＳＯXトラップの下流側に配置したことにより、水素生成触媒で生成した水素がＳＯXトラップ上でＳＯXの還元に消費されることなく直接ＮＯX吸蔵還元触媒に供給されるようになる。このため、Ｓ被毒回復処理実施時にも比較的多量の水素がＮＯX吸蔵還元触媒に供給され、ＮＯX吸蔵還元触媒へのＳＯXの再吸蔵が防止されるだけでなくＮＯX吸蔵還元触媒からのＳＯXの脱離が促進されるため、元々のＳＯX吸蔵量が少ないことと相俟って、ＳＯXの脱離が完全に行われるようになる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、高吸蔵タイプのＮＯX吸蔵還元触媒を用いた場合にもＳ被毒が生じることを効果的に防止することが可能となる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明を自動車用内燃機関に適用した実施形態の概略構成を示す図である。
【００２７】
図１において、１は内燃機関全体を示す。本実施形態では、機関１は、リッチ空燃比からリーン空燃比までの広い空燃比範囲での運転が可能であり、運転領域の大部分でリーン空燃比運転を行うリーンバーン機関とされている。
図１において２は機関の吸気通路、５は機関の排気通路を示す。本実施形態では、排気通路５には触媒コンバータ７が設けられている。
後述するように、本実施形態では触媒コンバータ７は、１つのケーシング内にＳＯXトラップ、水素生成触媒、ＮＯX吸蔵還元触媒を収納した構成とされている。
【００２８】
図１に３０で示すのは、機関１の電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。
ＥＣＵ３０は機関１の燃料噴射制御などの各種制御を行う他、本実施形態では機関１のリーン空燃比運転中に触媒コンバータ７内のＮＯX吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯX量が所定値まで増大する毎に、燃料噴射弁１１からの燃料噴射量を増大して短時間機関１をリッチ空燃比で運転することによりＮＯX吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯXを還元浄化するリッチスパイク操作を行う。
【００２９】
更に、本実施形態ではＥＣＵ３０は、機関１のリーン空燃比運転中に触媒コンバータ内のＮＯX吸蔵還元触媒に吸蔵されたＳＯX量が所定値以上に増大する毎に、排気温度が上昇する条件下で機関１をリッチ空燃比で運転し、触媒コンバータ７に高温かつリッチ空燃比の排気を供給するＳ被毒回復処理を行う。
Ｓ被毒回復処理では、後述するようにＳＯXトラップからＳＯXが放出されるとともに、水素生成触媒により生成された水素がＮＯX吸蔵還元触媒に供給され、ＮＯX吸蔵還元触媒に吸蔵されたＳＯXが脱離、放出される。
【００３０】
図２は、触媒コンバータ７の詳細を示す図である。
図２に示すように、触媒コンバータ７は、それぞれ排気通路５に接続される排気入口７ａと排気出口７ｂとを有するケーシング７１内に、上流側から（排気入口７ａ側から）ＳＯXトラップ７３、水素生成触媒７５、ＮＯX吸蔵還元触媒７７を直列に配置した構成とされている。
【００３１】
ＳＯXトラップ７３は、流入する排気の空燃比がリーンの時に排気中のＳＯXを吸蔵し、流入する排気の空燃比がリッチ空燃比になったときに吸蔵したＳＯXを、例えばＳＯ2の形で排気中に放出するものである。
ＳＯXトラップ７３としては、例えば、アルミナの担体上にカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ等のようなアルカリ金属、カルシウムＣａ等のようなアルカリ土類から選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ、イリジウムＩｒのような貴金属とを担持したものなどが使用される。
【００３２】
ＳＯXトラップ７３は、ＳＯXが排気空燃比がリッチ空燃比になったときに脱離しやすいように、ＳＯXを硫酸イオンＳＯ42-の形で、或いは硫酸塩を形成したとしても硫酸塩が安定しない状態でＳＯXトラップ内に保持する。
【００３３】
例えば、担体上に白金ＰｔとカルシウムＣａとを担持させた場合を例に取ると、排気空燃比がリーンのときには、排気中のＳＯX（例えばＳＯ2）が白金Ｐｔの表面で酸化されつつ硫酸イオンＳＯ42-の形で酸化カルシウムＣａＯ内に吸収され拡散し、硫酸カルシウムＣａＳＯ4を形成する。ところが、硫酸カルシウムは比較的安定性が低く、流入する排気の空燃比がリッチ空燃比になり排気中の酸素濃度が低下すると、一定温度以上では容易に分解し（ＣａＳＯ4→Ｃａ2+＋ＳＯ42-）、硫酸イオンＳＯ42-がＳＯX（ＳＯ2）の形でＳＯXトラップから放出される。
【００３４】
このようなＳＯXトラップ７３を触媒コンバータ７内でＮＯX吸蔵還元触媒７７の上流側に配置することにより、排気の空燃比がリーンのときには排気中のＳＯXがＳＯXトラップ７３に吸蔵され、下流側のＮＯX吸蔵還元触媒７７にはほとんどＳＯX成分が到達しなくなる。
【００３５】
次に、水素生成触媒７５について説明する。
水素生成触媒７５は、流入する排気の空燃比がリッチ空燃比のときに、水性ガスシフト反応（ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ2）、或いは水蒸気改質（ＨＣ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ2）により、排気中の炭化水素などから水素を生成する触媒である。
水素生成触媒７５としては、例えば酸性質担体またはゼオライト担体上に白金Ｐｔを担持させたものが使用される。
【００３６】
水素生成触媒７５をＮＯX吸蔵還元触媒７７の上流側に配置したことにより、ＮＯX吸蔵還元触媒７７の吸蔵したＮＯXの還元浄化のためのリッチスパイク操作やＮＯX吸蔵還元触媒７７の吸蔵したＳＯXを脱離させるためのＳ被毒回復処理時に排気空燃比がリッチ空燃比にされると、水素生成触媒７７により水素が生成され、ＮＯX吸蔵還元触媒７７に供給される。
【００３７】
また、ＮＯX吸蔵還元触媒７７は、流入する排気空燃比がリーンのときに排気中のＮＯXを吸蔵し、流入する排気空燃比がリッチ空燃比になったときに吸蔵したＮＯXを排気中のＨＣや還元成分により還元浄化するものである。
【００３８】
ＮＯX吸蔵還元触媒７７は、例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウムＫ，ナトリウムＮa , リチウムＬi ，セシウムＣs のようなアルカリ金属、バリウムＢa ，カルシウムＣa のようなアルカリ土類、ランタンＬa ，イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐt 、ロジウムＲｈ等のような貴金属とを担持させたものであり、リーン空燃比雰囲気で排気中のＮＯXを硝酸イオンまたは硝酸塩の形で吸収材（担持したＢａ等の酸化物）に吸蔵する。
【００３９】
近年の研究ではＮＯX吸収材として強塩基性のものを使用すると吸収材単位あたりのＮＯX吸蔵量を増大させることができることが判明しており、吸収材として上記のアルカリ金属のうちカリウムＫやナトリウムＮａ等の強塩基性の成分を担持させた高吸蔵タイプのＮＯX吸蔵還元触媒が実際に使用されるようになっている。
【００４０】
ところが、前述したように高吸蔵タイプのＮＯX吸蔵還元触媒は、排気中のＳＯXとの親和力も極めて大きくなっており、通常のＮＯX吸蔵還元触媒よりも更にＳＯXが吸蔵されやすく脱離し難くなっている。
このため、前述したように、高吸蔵タイプのＮＯX吸蔵還元触媒を使用した場合には、吸蔵したＳＯXを脱離させることが困難であり、ＮＯX吸蔵還元触媒がＳ被毒を受けやすくなる問題が生じるのである。
【００４１】
本実施形態では、上記のようにＳＯXトラップ７３をＮＯX吸蔵還元触媒７７の上流側に配置し、更に水素生成触媒７５をＳＯXトラップ７３の下流側かつＮＯX吸蔵還元触媒７７の上流側に配置したことにより上記問題を解決している。
【００４２】
前述したように、ＳＯXトラップ７３、或いは水素生成触媒７５をＮＯX吸蔵還元触媒７７上流側に配置することにより、それぞれ単独でもＮＯX吸蔵還元触媒７７のＳ被毒の防止にはある程度の効果を得ることができる。
【００４３】
例えば、ＳＯXトラップ７３をＮＯX吸蔵還元触媒７７の上流側に配置することにより、機関のリーン空燃比運転中には、排気中のＳＯXがＳＯXトラップ７３に吸蔵されるため、下流側のＮＯX吸蔵還元触媒７７に到達する排気中にはほとんどＳＯXが含まれなくなる。
【００４４】
このため、ＮＯX吸蔵還元触媒７７のＳＯXの吸蔵量の増大速度が極めて小さくなり、 Ｓ被毒回復処理の間隔を長くすることができる効果がある。
【００４５】
従って、ＳＯXトラップ７３をＮＯX吸蔵還元触媒７７の上流側に配置することにより、ＮＯX吸蔵還元触媒７７のＳ被毒回復処理の間隔を長くすることができるため、機関の燃料消費量の増大を抑制することができる。また、これによりＳ被毒回復処理の実行頻度が減少するため、触媒が高温に曝される機会も減少し、触媒の熱劣化が抑制されるようになる。
【００４６】
ところが、実際には高吸蔵タイプのＮＯX吸蔵還元触媒をＮＯX吸蔵還元触媒７７として使用したような場合には、ＳＯXを吸蔵しやすく脱離し難い特性を有するため、前述のように排気空燃比がリッチ空燃比の場合であってもＳＯXトラップ７３から比較的高濃度のＳＯXが放出されるとＳ被毒による劣化が生じやすくなる問題が生じるのである。
【００４７】
また、前述したように水素生成触媒７５をＮＯX吸蔵還元触媒７７の上流側に配置することにより、リッチスパイク操作時にＮＯXの還元浄化を促進するとともに、Ｓ被毒回復処理時にＮＯX吸蔵還元触媒７７からのＳＯXの脱離を促進することができる。
【００４８】
ところが、、この場合にもＮＯX吸蔵還元触媒７７として高吸蔵タイプのものを使用した場合には、Ｓ被毒回復処理時に水素をＮＯX吸蔵還元触媒７７に供給しても、ＳＯXの吸蔵量が大きすぎるため、ＳＯXが脱離しきれずに触媒内に残留してしまいＳ被毒を完全に回復することができない問題が生じる。
【００４９】
本実施形態では、ＳＯXトラップと水素生成触媒との両方を使用し、ＳＯXトラップの下流側に水素生成触媒を配置したことにより上記の問題を解決している。
【００５０】
本実施形態においてＳ被毒回復処理が開始されると、触媒コンバータ７には比較的高温かつリッチ空燃比の排気が流入する。
これにより、最上流側に配置されたＳＯXトラップ７３からはＳＯXが放出され、中段の水素生成触媒７５には比較的多量のＳＯXを含んだリッチ空燃比の排気が流入する。
【００５１】
リッチ空燃比の排気が流入すると、水素生成触媒７５では排気中のＨＣ、ＣＯ等から水素Ｈ2が生成されるようになり、最下流に位置するＮＯX吸蔵還元触媒７７には、リッチ空燃比かつ水素を比較的多量に含む排気が到達するようになる。
【００５２】
前述したように、水素は還元剤として強い還元力を有するためＮＯX吸蔵還元触媒７７内に硫酸塩の形で吸蔵されたＳＯXの脱離を促進するとともに、排気中のＳＯXがＮＯX吸蔵還元触媒７７に再吸蔵されることを防止することができる。
このため、ＮＯX吸蔵還元触媒７７として高吸蔵タイプのものを使用した場合であっても、ＳＯXトラップから脱離したＳＯXはＮＯX吸蔵還元触媒７７に吸蔵されることなく触媒７７を通過するようになる。
【００５３】
すなわち、本実施形態では水素生成触媒７５により生成した水素は、Ｓ被毒回復処理時にＮＯX吸蔵還元触媒にＳＯXトラップから放出されたＳＯXが再吸蔵されることを防止する作用と、ＮＯX吸蔵還元触媒７７からのＳＯXの脱離を促進する作用との両方を有しているのである。
【００５４】
上記から判るように、本実施形態の構成上の特徴は単にＳＯXトラップ７３と水素生成触媒７５とをＮＯX吸蔵還元触媒７７の上流側に配置しただけでなく、この３つの要素を、上流側からＳＯXトラップ７３、水素生成触媒７５、ＮＯX吸蔵還元触媒７７の順に配置したことにある。
【００５５】
上述したように、ＳＯXトラップ７３からはＳ被毒回復処理時に比較的多量のＳＯXが放出される。ＮＯX吸蔵還元触媒７７にこの放出されたＳＯXが吸蔵されることを防止するためには、ＳＯXとともに排気中に比較的多量の水素が含まれるようにする必要がある。
【００５６】
ＳＯXトラップ７３と水素生成触媒７５とはＮＯX吸蔵還元触媒７７の上流側に配置しなければならないのは当然であるが、ＳＯXトラップ７３と水素生成触媒７５との位置関係を逆にしたのでは上記のように、ＳＯXトラップから放出されたＳＯXと水素生成触媒７５で生成された水素とを同時にＮＯX吸蔵還元触媒７７に到達させるようにすることはできない。
【００５７】
すなわち、水素生成触媒７５をＳＯXトラップ７３の上流側に配置したとすると、Ｓ被毒回復処理時に水素生成触媒７５で生成した水素は、ＳＯXトラップ７３からＳＯXを放出（脱離）させるのに消費されてしまい、更に下流側のＮＯX吸蔵還元触媒７７にはほとんど到達しなくなってしまう。このため、水素生成触媒７５をＳＯXトラップ７３の上流側に配置したのでは、Ｓ被毒回復処理時にＮＯX吸蔵還元触媒７７からのＳＯXの脱離が促進されないだけでなく、ＳＯXトラップ７３から放出されたＳＯXがＮＯX吸蔵還元触媒７７に再度吸蔵されてしまう。
従って、水素生成触媒７５は必ずＳＯXトラップの下流側に配置する必要があるのである。
【００５８】
なお、図２の実施形態では触媒コンバータ７のケーシング７１内にＳＯXトラップ７３、水素生成触媒７５、ＮＯX吸蔵還元触媒７７をこの順に配置、収納しているが、ＳＯXトラップ７３、水素生成触媒７５、ＮＯX吸蔵還元触媒７７は同一のケーシング内に収納する必要はなく、上記の順に排気通路５上に直列に配置されていれば、個別のケーシング内に収納されていても良いことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明を自動車用内燃機関に適用した実施形態の概略構成を説明する図である。
【図２】ＳＯXトラップ、水素生成触媒、ＮＯX吸蔵還元触媒の配置を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１    機関本体
５    排気通路
７    触媒コンバータ
３０    ＥＣＵ（電子制御ユニット）
７３    ＳＯXトラップ
７５    水素生成触媒
７７    ＮＯX吸蔵還元触媒
【図１】
2006138213.tif 000003
【図２】
2006138213.tif 000004