(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出される排ガスに含まれる有害成分を、貴金属触媒を備える排ガス浄化触媒により浄化する排ガス浄化方法であって、
前記排ガスの空燃比をストイキ又はリッチ側に調整した状態で、該排ガスを前記排ガス浄化触媒に供給することによって、前記排ガスに含まれる有害成分を浄化する排ガス浄化モードと；
前記排ガスの空燃比をストイキよりもリーン側に調整した状態で、該排ガスを前記排ガス浄化触媒に供給することによって、前記排ガスに含まれる硫黄化合物によって被毒された前記貴金属触媒を再生する被毒触媒再生モードと；
を包含し、
ここで、前記排ガス浄化モードを実施している間に、前記排ガスの温度が所定の基準値を上回り、且つ、前記排ガス浄化モードの継続時間が所定の基準値を上回った場合に、前記排ガス浄化モードを前記被毒触媒再生モードに切り替えること、及び、
前記排ガス浄化触媒として、酸化アルミニウム或いは該酸化アルミニウムを主体として含む複合材料からなる担体に前記貴金属触媒が担持されてなる触媒材料が含まれていることを特徴とする、排ガス浄化方法。
【請求項２】
前記排ガスの温度に対する基準値は、４００℃〜１０００℃の範囲内で設定された値である、請求項１に記載の排ガス浄化方法。
【請求項３】
前記排ガス浄化モードの継続時間に対する基準値は、５０秒〜１００秒の範囲内で設定された値である、請求項１又は２に記載の排ガス浄化方法。
【請求項４】
前記酸化アルミニウム或いは該酸化アルミニウムを主体として含む複合材料からなる担体に担持される貴金属触媒として、パラジウム或いは該パラジウムを主体とする合金が含まれている、請求項１〜３の何れか一項に記載の排ガス浄化方法。
【請求項５】
前記酸化アルミニウム或いは該酸化アルミニウムを主体として含む複合材料からなる担体に前記貴金属触媒が担持されてなる触媒材料には、前記担体１００質量部に対して０．１質量部〜５質量部の割合で前記貴金属触媒が含まれている、請求項１〜４の何れか一項に記載の排ガス浄化方法。
【請求項６】
前記排ガス浄化モードにおいて、前記排ガスの空燃比をＡ／Ｆ≦１４．７に調整する、請求項１〜５の何れか一項に記載の排ガス浄化方法。
【請求項７】
前記被毒触媒再生モードにおいて、前記排ガスの空燃比をＡ／Ｆ≧１５に調整する、請求項１〜６の何れか一項に記載の排ガス浄化方法。
【請求項８】
内燃機関から排出される排ガスに含まれる有害成分を、貴金属触媒を備える排ガス浄化触媒により浄化する排ガス浄化システムであって、
前記排ガスの空燃比をストイキよりもリッチ側に調整した状態で、該排ガスを前記排ガス浄化触媒に供給することによって、前記排ガスに含まれる有害成分を浄化する排ガス浄化モードと；
前記排ガスの空燃比をストイキよりもリーン側に調整した状態で、該排ガスを前記排ガス浄化触媒に供給することによって、前記排ガスに含まれる硫黄化合物によって被毒された前記貴金属触媒を再生する被毒触媒再生モードと；
が設定されている制御部を備え、
ここで、前記制御部が、前記排ガス浄化モードを実施している間に、前記排ガスの温度が所定の基準値を上回り、且つ、前記排ガス浄化モードの継続時間が所定の基準値を上回った場合に、前記排ガス浄化モードを前記被毒触媒再生モードに切り替えること、及び
前記排ガス浄化触媒が、酸化アルミニウム或いは該酸化アルミニウムを主体として含む複合材料からなる担体に前記貴金属触媒を担持してなる触媒材料を備えることを特徴とする、排ガス浄化システム。
【請求項９】
前記排ガスの温度に対する基準値は、４００℃〜１０００℃の範囲内で設定された値である、請求項８に記載の排ガス浄化システム。
【請求項１０】
前記排ガス浄化モードの継続時間に対する基準値は、５０秒〜１００秒の範囲内で設定された値である、請求項８又は９に記載の排ガス浄化システム。
【請求項１１】
前記貴金属触媒が、パラジウム或いは該パラジウムを主体とする合金である、請求項８〜１０の何れか一項に記載の排ガス浄化システム。
【請求項１２】
前記貴金属触媒は、前記担体１００質量部に対して０．１質量部〜５質量部の割合で前記触媒材料に含まれる、請求項８〜１１の何れか一項に記載の排ガス浄化システム。
【請求項１３】
前記制御部は、前記排ガス浄化モードにおいて、前記排ガスの空燃比をＡ／Ｆ≦１４．７に調整する、請求項８〜１２の何れか一項に記載の排ガス浄化システム。
【請求項１４】
前記制御部は、前記被毒触媒再生モードにおいて、前記排ガスの空燃比をＡ／Ｆ≧１５に調整する、請求項８〜１３の何れか一項に記載の排ガス浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス浄化方法および該排ガス浄化方法を実施する排ガス浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの内燃機関から排出される排ガスには、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）などの有害成分が含まれている。一般的に、これらの有害成分を排ガスから除去するために、内燃機関の排気通路には排ガス浄化触媒が配置されている。この排ガス浄化触媒は、貴金属触媒を備えており、該貴金属触媒の触媒作用によって排ガスに含まれる有害成分を酸化または還元にして無害なガス（例えば、二酸化炭素（ＣＯ２）、水蒸気（Ｈ２Ｏ）、窒素（Ｎ２）など）に変換（浄化）する。例えば、ガソリンエンジンを内燃機関として用いた場合、排ガス浄化触媒の貴金属触媒としてパラジウム、白金、ロジウムなどを含む三元触媒が用いられる。この三元触媒は、上記３種類の貴金属触媒の作用により、排ガスに含まれる複数の有害成分を同時に、かつ、効率的に浄化できる。
【０００３】
上記三元触媒は、排ガス中の空燃比が理論空燃比（ストイキ：Ａ／Ｆ＝１４．７）若しくはその近傍にある場合に、その浄化性能を最大限に発揮することができる。該浄化性能を発揮できる空燃比の範囲を拡張させるために、上記三元触媒は、酸素吸蔵放出能を有する酸素吸蔵材からなる担体（例えば、セリア系化合物）に担持された状態で排ガス浄化触媒に使用される。例えば、特許文献１には、パラジウムとともに白金で含浸されたセリア／ジルコニアの焼成粒子、貴金属としてロジウムのみで含浸された別のセリア／ジルコニアの焼成粒子、及び貴金属で含浸されないアルミナ粒子、の混合物を含む三元触媒の製造方法が開示されている。また、その他貴金属触媒を担持する担体（支持体）に関する技術が特許文献２に記載されている。
【０００４】
ところで、内燃機関からの排ガスには、硫黄化合物（例えば硫黄酸化物（ＳＯｘ））も含まれる。この硫黄化合物に含まれる硫黄成分は、排ガス浄化触媒の貴金属触媒の表面に付着し、貴金属触媒の表面を被覆することによってその触媒活性点を低下させたり、貴金属触媒を硫化物に変質させたりする。このような、硫黄成分による貴金属触媒の触媒機能低下のことを一般的に「硫黄被毒（Ｓ被毒）」という。
【０００５】
特許文献３には、Ｓ被毒された貴金属触媒を再生するための方法が記載されている。具体的には、特許文献３に記載の方法では、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒用の改質触媒に対して少なくとも１回、高温リッチ工程と、その後の高温リーン工程を含む処理を施すことにより、該触媒をＳ被毒状態から再生させている。また、この種の硫黄被毒を再生させる技術が特許文献４〜５に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２３２２００号公報
【特許文献２】特開平１０−２４９１６８号公報
【特許文献３】特開２００５−１２５２５７号公報
【特許文献４】特開２０１０−２２３０７６号公報
【特許文献５】特開２００８−１７８８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記引用文献３に記載の方法によれば、Ｓ被毒した貴金属触媒を高温リーン処理することにより硫黄成分を脱離させ、貴金属触媒を再生することができる。本発明者は、上述のような貴金属触媒の再生処理をより好適に実施できるような方法について鋭意検討を重ね、以下のような２つの課題を見出した。
【０００８】
本発明者が見出した課題の一つは、上記再生処理を行うタイミングについてである。上述したように、三元触媒は、排ガスがストイキ若しくはその近傍にある場合に、その浄化性能を最大限に発揮できる。すなわち、排ガスの空燃比をリーンに調整する再生処理が実施されている間は、排ガス浄化触媒における浄化機能が低くなる。したがって、貴金属触媒のＳ被毒が軽微な状態（若しくはＳ被毒されていない状態）において再生処理を頻繁に行うと、排ガス浄化効率が低下する原因となる。一方、上記再生処理の間隔が長すぎる（再生処理の頻度が少ない）と、Ｓ被毒により触媒機能が低下した排ガス浄化触媒で排ガスの浄化を行うことになり、排ガス浄化効率が低下する。したがって、再生処理は、Ｓ被毒による排ガス浄化触媒の触媒機能の低下を考慮して、適切なタイミングで実施されることが求められる。
【０００９】
一方、本発明者が見出した２つめの課題とは、再生処理後の残存硫黄成分による貴金属触媒の再被毒である。具体的には、上記再生処理を行うと、Ｓ被毒された貴金属触媒から硫黄成分が脱離するが、脱離した硫黄成分は貴金属触媒上に付着したまま残存する。この残存硫黄成分が貴金属触媒上に付着したまま再生処理が終了すると、排ガスの浄化を再開した場合に、ストイキ（若しくはリッチ側）に調整された排ガスが排ガス浄化触媒に供給されると、残存硫黄成分によって貴金属触媒が再び被毒される。したがって、一度被毒された貴金属触媒は、再生処理を行っても被毒されやすくなる。このため、残存硫黄成分による触媒金属粒子の差異被毒を好適に防止できるような方法が求められる。
【００１０】
本発明は、上述の課題を解決すべく創出されたものであり、Ｓ被毒された貴金属触媒をより好適に再生できる排ガス浄化方法、及びそのような排ガス浄化方法を好適に実施できる排ガス浄化システム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】
【００１１】
上記目的を実現するべく、本発明によって以下の構成の排ガス浄化方法が提供される。
即ち、本発明に係る排ガス浄化方法は、内燃機関から排出される排ガスに含まれる有害成分（例えば、窒素酸化物（ＮＯｘ））を、貴金属触媒を備える排ガス浄化触媒により浄化する排ガス浄化方法である。この排ガス浄化方法は、
上記排ガスの空燃比をストイキ又はリッチ側（例えば、空燃比（Ａ／Ｆ）≦１４．７）に調整した状態で、該排ガスを上記排ガス浄化触媒に供給することによって、上記排ガスに含まれる有害成分を浄化する排ガス浄化モードと；
上記排ガスの空燃比をストイキよりもリーン側（例えば、空燃比（Ａ／Ｆ）≧１５）に調整した状態で、該排ガスを上記排ガス浄化触媒に供給することによって、上記排ガスに含まれる硫黄化合物によって被毒された上記貴金属触媒を再生する被毒触媒再生モードと；を包含している。
ここで、本発明の排ガス浄化方法は、上記排ガス浄化モードを実施している間に、上記排ガスの温度が所定の基準値を上回り、且つ、上記排ガス浄化モードの継続時間が所定の基準値を上回った場合に、上記排ガス浄化モードを上記被毒触媒再生モードに切り替えることを特徴としている。
さらに、本発明の排ガス浄化方法は、上記排ガス浄化触媒として、酸化アルミニウム或いは該酸化アルミニウムを主体として含む複合材料からなる担体に上記貴金属触媒が担持されてなる触媒材料が含まれていることも特徴としている。
【００１２】
ここで開示される排ガス浄化方法では、排ガスに含まれる有害成分を浄化する排ガス浄化モードと、硫黄被毒された貴金属触媒を再生する被毒触媒再生モードとを包含している。そして、この排ガス浄化方法では、上記排ガス温度が所定の基準値を上回ることを、被毒触媒再生モードが開始されるための第１の条件としている。このため、Ｓ被毒された触媒金属粒子から硫黄成分を好適に除去できるような温度に排ガス温度が上昇したときに、被毒触媒再生モードを開始できる。したがって、被毒触媒再生モード中に排ガス温度を上昇させる必要がないため、被毒触媒再生モードが必要以上に長く実施されることを防止できる。なお、「排ガス温度に対する基準値」は、Ｓ被毒された貴金属触媒を好適に再生できるような温度範囲内に設定すると好ましい。
一方、この排ガス浄化方法では、上記排ガス浄化モードの継続時間が所定の基準値を上回ることを、被毒触媒再生モードが開始されるための第２の条件としている。これによって、排ガス浄化モードを適切なタイミングで停止させ、被毒触媒再生モードを開始させることができる。なお、排ガス浄化モードの継続時間に対する基準値は、例えば、貴金属触媒のＳ被毒が軽微な状態（若しくはＳ被毒されていない状態）でなく、且つ、貴金属触媒のほぼ全てが完全にＳ被毒されていない状態のときに、被毒触媒再生モードが開始されるように設定することができる。これによって、被毒触媒再生モードの継続時間が必要以上に長くなったり、短くなったりすることで触媒浄化効率が低下するのを好適に防止できる。
従って、ここで開示される排ガス浄化方法によると、上記２つの条件を満たした場合に、被毒触媒再生モードを開始させるため、排ガス浄化モードと被毒触媒再生モードとを適切なタイミングで実施することができる。
【００１３】
さらに、ここで開示される排ガス浄化方法では、排ガス浄化触媒として、酸化アルミニウム或いは該酸化アルミニウムを主体として含む複合材料からなる担体（以下、適宜「アルミナ系担体」という。）に、貴金属触媒が担持されてなる触媒材料が含まれていることも特徴とする。このアルミナ系担体は、排ガス中の酸素濃度が高い（リーン状態）場合に、硫黄成分（例えば、硫黄酸化物（ＳＯｘ））を吸着させるという特性を有している。すなわち、排ガスをリーン側に調整する被毒触媒再生モードを実施している間に、貴金属触媒から脱離した硫黄成分がアルミナ系担体に吸着される。これによって、貴金属触媒から脱離した硫黄成分が、貴金属触媒上に残存することを防止できるので、被毒触媒再生モード後における残存硫黄成分による貴金属触媒の再被毒を防止できる。
【００１４】
以上のように、ここで開示される排ガス浄化方法によれば、排ガス浄化モードと被毒触媒再生モードとを適切なタイミングで切り替えることができ、且つ、被毒触媒再生モード後の残存硫黄成分による貴金属触媒の再被毒を好適に防止できるので、排ガス浄化触媒による排ガス浄化能力を高い状態で維持することができる。
【００１５】
また、ここで開示される排ガス浄化方法の好ましい一態様では、上記排ガスの温度に対する基準値は４００℃〜１０００℃の範囲内で設定された値である。上述の温度範囲内で被毒触媒再生モードを実施した場合、Ｓ被毒された貴金属触媒を好適に再生することができる。したがって、上記温度範囲内の値を上回ることを被毒触媒再生モードの開始条件することによって、被毒触媒再生モードをより好適に実施できる。さらに、上記基準値は、７００℃〜１０００℃の範囲内に設定されるとより好ましい。この温度範囲内で被毒触媒再生モードを行うと、触媒金属粒子から硫黄成分をより好適に除去し、アルミナ系担体に吸着させることができるため、被毒触媒再生モード後における残存硫黄成分による再被毒を好適に防止できる。
【００１６】
また、ここで開示される排ガス浄化方法の好ましい一態様では、上記排ガス浄化モードの継続時間に対する基準値は、５０秒〜５００秒の範囲内で設定された値である。一般的に、排ガス浄化モードを５００秒以上継続させると、貴金属触媒の大部分がＳ被毒されてしまい、排ガス浄化触媒の排ガス浄化能力が大きく低下する。また、排ガス浄化モードの継続時間を５０秒以下に設定すると、貴金属触媒のＳ被毒が軽微な状態で被毒触媒再生モードが開始されるため、排ガス浄化効率が悪くなる。すなわち、排ガス浄化モードの継続時間に対する基準値を上記数値範囲内に設定することによって、被毒触媒再生モードを適切なタイミングで開始させることができる。また、上記排ガス浄化モードの継続時間に対する基準値は、５０秒〜１００秒の範囲内の値に設定するとより好ましい。当該基準値を１００秒以下に設定することによって貴金属触媒の触媒機能が低下し切る前に被毒触媒再生モードが開始するため、貴金属触媒の触媒機能を高い状態に維持しながら、排ガスの浄化を行うことができる。
【００１７】
また、ここで開示される排ガス浄化方法の好ましい一態様では、上記アルミナ系担体に担持される貴金属触媒として、パラジウム或いは該パラジウムを主体とする合金が含まれている。上記パラジウム（或いは該パラジウムを主体とする合金）は、窒素酸化物（ＮＯｘ）の分解反応に対して高い触媒機能を有している反面、Ｓ被毒により触媒機能が低下しやすいという特性を有している。ここで開示される排ガス浄化方法によると、Ｓ被毒した貴金属触媒を好適に再生できるため、上記パラジウムを貴金属触媒として用いることによるデメリットを解消し、高い触媒機能というメリットのみを享受できる。
【００１８】
また、ここで開示される排ガス浄化方法の好ましい一態様では、上記アルミナ系担体に上記貴金属触媒が担持されてなる触媒材料には、上記アルミナ系担体１００質量部に対して０．１質量部〜５質量部の割合で上記貴金属触媒が含まれている。
これによって、アルミナ系担体の全体に亘って貴金属触媒を好適な割合で均質に担持させることができる。これによって、貴金属触媒の触媒機能を好適に発揮できる。
【００１９】
また、本発明は、他の側面として、内燃機関から排出される排ガスに含まれる有害成分を、貴金属触媒を備える排ガス浄化触媒により浄化する排ガス浄化システムを提供する。ここで開示される排ガス浄化システムは、制御部を備えており、該制御部には、
上記排ガスの空燃比をストイキよりもリッチ側に調整した状態で、該排ガスを上記排ガス浄化触媒に供給することによって、上記排ガスに含まれる有害成分を浄化する排ガス浄化モードと；
上記排ガスの空燃比をストイキよりもリーン側に調整した状態で、該排ガスを上記排ガス浄化触媒に供給することによって、上記排ガスに含まれる硫黄化合物によって被毒された上記貴金属触媒を再生する被毒触媒再生モードと；
が設定されている。
ここで開示される排ガス浄化システムは、上記制御部が、上記排ガス浄化モードを実施している間に、上記排ガスの温度が所定の基準値を上回り、且つ、上記排ガス浄化モードの継続時間が所定の基準値を上回った場合に、上記排ガス浄化モードを上記被毒触媒再生モードに切り替えることを特徴とする。
さらに、開示される排ガス浄化システムは、上記排ガス浄化触媒が、酸化アルミニウム或いは該酸化アルミニウムを主体として含む複合材料からなる担体に上記貴金属触媒を担持してなる触媒材料を備えることを特徴とする。
【００２０】
上記構成の排ガス浄化システムによると、制御部が、「排ガス温度」と「排ガス浄化モードの継続時間」に基づいて排ガス浄化モードを被毒触媒再生モードに切り替えているため、好適なタイミングに基づいて被毒触媒再生モードを開始させることができる。
また、排ガス浄化触媒が、アルミナ系担体に貴金属触媒を担持してなる触媒材料を備えているため、被毒触媒再生モード後の残存硫黄成分による貴金属触媒の再被毒を好適に防止することができる。
【００２１】
また、本発明によれば、ここで開示される排ガス浄化システムを備えることを特徴とする車両を提供することができる。上述のように、上記排ガス浄化システムは、好適なタイミングに基づいて被毒触媒再生モードを開始させることができ、且つ、残存硫黄成分による貴金属触媒の再被毒を防止できる。このため、上記排ガス浄化システムを適用した車両では、排ガス浄化触媒の排ガス浄化機能が高い状態で維持されており、内燃機関で生じた排ガスをクリーンな状態で外部へ排出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る排ガス浄化システムを模式的に示した図。
【図２】本発明の一実施形態に係る排ガス浄化システムの排ガス浄化触媒を模式的に示した図。
【図３】一般的な触媒材料（Ｐｄ担持アルミナ及びＰｄ担持ＣＺ）における硫黄酸化物（ＳＯ２）の吸蔵挙動を示したグラフ。縦軸は、触媒材料を通過した後のＳＯ２濃度（ｐｐｍ）を示しており、横軸はＳＯ２含有ガスを曝露した時間（ｓｅｃ）を示している。
【図４】本発明の一実施形態に係る排ガス浄化システムの制御部における制御の一例を示すフローチャート。
【図５】排ガス温度５００℃における各サンプルのＮＯｘ浄化率を示したグラフ。
【図６】各サンプルのＰｄ硫化物形成温度を示したグラフ。
【図７】Ｐｄ硫化物形成温度を測定した際に用いた装置を模式的に示す図。
【図８】排ガス温度５００℃における各サンプルのＮＯｘ浄化率を示したグラフ。
【図９】各サンプルのＰｄ硫化物形成温度を示したグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
【００２４】
＜排ガス浄化システム＞
ここでは、先ず、図１を参照しながら本発明の一実施形態に係る排ガス浄化システム１００について説明する。図１に示すように、排ガス浄化システム１００は、内燃機関（エンジン）１と制御部（ＥＣＵ：Engine Control Unit）３０と排ガス浄化部４０とを備えている。
【００２５】
Ａ．内燃機関
図１に示す構成の排ガス浄化システム１００では、内燃機関１は、ガソリンエンジンを主体として構成されている（内燃機関１には、エンジンを駆動するためのアクセルやその他の操作系を含む。）。以下、かかるガソリンエンジン１の構成を簡単に説明する。なお、以下に説明するガソリンエンジン１は、上記内燃機関１の一例に過ぎない。本発明に係る排ガス浄化システム１００は、内燃機関１としてガソリンエンジン以外のエンジン（例えばディーゼルエンジン等）を用いることもできる。
【００２６】
内燃機関１は、複数の燃焼室２と、各燃焼室２に燃料を噴射する燃料噴射弁３とを備えている。各燃焼室２は、吸気マニホルド４および排気マニホルド５と連通している。吸気マニホルド４は吸気ダクト６を介して、排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａの出口に接続されている。コンプレッサ７ａの入口は、吸入空気量検出器８を介してエアクリーナ９に接続されている。吸気ダクト６内にはスロットル弁（ＥＧＲバルブ）１０が配置されている。吸気ダクト６の周りには、吸気ダクト６内を流れる空気を冷却するための冷却装置（インタークーラー）１１が配置されている。排気マニホルド５は、排気ターボチャージャ７の排気タービン７ｂの入口に接続されている。排気タービン７ｂの出口は、排ガスが流通する排気通路（排気管）１２に接続されている。
【００２７】
排気マニホルド５と吸気マニホルド４とは、排ガス再循環通路（以下、「ＥＧＲ通路」と称する。）１８を介して互いに連結されている。ＥＧＲ通路１８内には、電子制御式の制御弁１９が配置されている。また、ＥＧＲ通路１８の周りには、ＥＧＲ通路１８内を流れるＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲ冷却装置２０が配置されている。
【００２８】
各燃料噴射弁３は、燃料供給管２１を介してコモンレール２２に接続されている。コモンレール２２は、燃料ポンプ２３を介して燃料タンク２４に接続されている。ここでは燃料ポンプ２３は、吐出量可変な電子制御式の燃料ポンプである。ただし、燃料ポンプ２３の構成は特に限定される訳ではない。
【００２９】
また、ここで開示される排ガス浄化システムには、排ガスの空燃比を検出する空燃比センサが設けられている。該空燃比センサは、排ガス浄化システムの排気系に設けられており、内燃機関から排ガス浄化触媒に供給される排ガスの空燃比を測定する。かかる空燃比センサを設置する箇所は、特に限定されるものではないが、排気マニホルドや排気タービン、排気通路（排気管）などが挙げられる。また、空燃比センサは、後述の制御部に電気的に接続されており、測定した排ガスの空燃比を電気信号からなる空燃比情報として制御部へ送信する。図１に示す構成の排ガス浄化システム１００では、排ガス浄化触媒４０よりも上流の排気管１２に空燃比センサ１４が設けられており、信号線を介して制御部３０と接続されている。
【００３０】
また、ここで開示される排ガス浄化システムには、排ガスの温度を検出する温度センサが設けられている。該温度センサは、例えば、排ガス浄化システムの排気系に設けられており、内燃機関から排ガス浄化触媒に供給される排ガスの排ガスの温度を測定する。温度センサも、上記空燃比センサと同様に、排気マニホルドや排気タービン、排気通路（排気管）、排ガス浄化触媒などに設置することができる。また、温度センサによって測定された排ガス温度は、電気信号である排ガス温度情報として制御部へ送信することができる。なお、排気系を流動する排ガスは、その流動過程において温度が変化する可能性があるため、温度センサは排ガス浄化触媒の付近若しくは排ガス浄化触媒に直接設けられていると好ましい。また、排ガスの正確な温度を検出するために、複数の温度センサが設けられていてもよい。この場合、制御部は、該複数の温度センサから送信される温度情報の平均値を算出し、該算出した平均値を「排ガス温度」として用いることができる。また、メインの温度センサから得られる温度情報を、サブの温度センサから得られる温度情報で補正した値を「排ガス温度」として用いることもできる。
図１に示す構成の排ガス浄化システム１００では、排ガス浄化触媒４０に温度センサ１５ａ，１５ｂが設けられており、各々のセンサ１５ａ，１５ｂが信号線を介して制御部３０と接続されている。
【００３１】
また、ここで開示される排ガス浄化システムには、排ガスの空燃比を調整する空燃比調整機構が設けられている。空燃比調整機構は、排気系における排ガス浄化触媒よりも上流に設けられている。かかる空燃比調整機構は、排ガスの空燃比を調整できればよく、その具体的な構成は本発明を限定するものではない。例えば、かかる空燃比調整機構としては、排気系へ燃料を噴射することによって排ガスをリッチ化させる燃料噴射弁や、排気系に外気を導入することによって排ガスをリーン化させる外気導入弁などを用いることができる。図１に示す構成の排ガス浄化システムでは、排気マニホルド５に燃料噴射弁１３が設けられている。この燃料噴射弁１３は、排気マニホルド５内に燃料Ｆを霧状の液滴として噴射することによって、排ガスの空燃比をリッチ化させる。なお、内燃機関１から生じる排ガスは、基本的にリーン状態であるため、燃料噴射弁１３のＯＮ／ＯＦＦのみで排気系の空燃比をリッチ側に調整することもできるし、リーン側に調整することもできる。
【００３２】
Ｂ．排ガス浄化部
排ガス浄化部は、内燃機関に連通する排気系（ここでは、排気通路１２）に設けられており、内燃機関より排出された排ガスが供給される。排ガス浄化部には、貴金属触媒を有する触媒材料が用いられており、該触媒材料の触媒機能によって排ガスに含まれる有害成分（例えば、窒素酸化物（ＮＯｘ）、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）など）を浄化する。図１に示す構成の排ガス浄化部４０は、排気通路１２の下流側に設けられている。この排ガス浄化部４０の模式図を図２に示す。図２に示すように、排ガス浄化部４０は、基材４２と、該基材４２に担持された触媒材料から構成されている。
【００３３】
Ｂ−１．基材
ここで開示される排ガス浄化触媒の基材には、従来公知の排ガス浄化触媒の基材と同じものを用いることができる。例えば、基材は、多孔質構造を有した耐熱性素材で構成されていると好ましい。かかる耐熱性素材としては、コージェライト、炭化ケイ素（シリコンカーバイド：ＳｉＣ）、チタン酸アルミニウム、窒化ケイ素、ステンレス鋼などの耐熱性金属やその合金などが挙げられる。また、基材は、ハニカム構造、フォーム形状、ペレット形状などを有していると好ましい。なお、基材全体の外形は、円筒形状、楕円筒形、多角筒形などを採用することができる。図２に示す構成の排ガス浄化触媒４０の基材４２は、ハニカム構造を有した円筒形状の部材であり、その筒軸方向（排ガスが流れる方向）に沿った複数の流路４８を有している。また、基材４２の容量（基材４２内の流路４８の体積）は、０．１Ｌ以上（好ましくは０．５Ｌ）であり、５Ｌ以下（好ましくは３Ｌ以下、より好ましくは２Ｌ以下）であるとよい。
【００３４】
Ｂ−２．触媒材料
ここで開示される排ガス処理制御システムには、担体に貴金属触媒が担持された触媒材料が含まれている。この触媒材料は、上記基材の表面に担持されている。図２に示す構成の排ガス浄化触媒４０の場合、ハニカム構造の基材４２の表面に触媒材料を含む触媒層が形成されている（図示省略）。排ガス浄化触媒４０に供給された排ガスは、流路４８内を流動し、上記触媒材料を含む触媒層に接触し、触媒材料の触媒機能によって有害成分が浄化される。以下、かかる触媒材料を構成する担体と貴金属触媒について説明する。
【００３５】
Ｂ−２−１．アルミナ系担体
この排ガス浄化触媒の触媒材料の担体としては、酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ２Ｏ３）或いは該酸化アルミニウムを主体として含む複合材料で構成された担体（アルミナ系担体）が用いられる。該アルミナ系担体を構成する酸化アルミニウムの結晶構造は本発明を限定するものではなく、α−アルミナ、γ−アルミナなどを用いることができるが、これらの中でも高い比表面積を有するγ−アルミナを好ましく用いることができる。また、上述のように、アルミナ系担体には、酸化アルミニウム以外の材料が含まれていてもよい。かかるアルミナ系担体を構成するその他の材料としては、例えば、従来公知の貴金属触媒用の担体が挙げられる。かかる貴金属触媒用担体としては、酸化セリウム（セリア：ＣｅＯ２）、酸化ジルコニウム（ジルコニア：ＺｒＯ２）、セリア−ジルコニア複合酸化物、アルミナ−セリア−ジルコニア複合酸化物などの金属酸化物が挙げられる。このような金属酸化物と上記酸化アルミニウムとを含むアルミナ系担体を用いる場合、上記酸化アルミニウムは、アルミナ系担体全体を１００質量％として、１０質量％以上９０質量％以下、好ましくは１０質量％以上７０質量％以下、より好ましくは１０質量％以上５０質量％以下の割合で含まれていると好ましい。これによって、貴金属触媒から脱離した硫黄成分をアルミナ系担体に好適に吸着させることができる。
【００３６】
Ｂ−２−１．貴金属触媒
上記アルミナ系担体に担持されている貴金属触媒は、排ガスに含まれる有害成分に対する触媒機能を有していればよく、種々の貴金属元素からなる貴金属粒子を用いることができる。例えば、白金族に含まれる何れかの金属、或いは該白金族に含まれる何れかの金属を主体とする合金などを好ましく用いることができる。上記白金族に含まれる金属としては、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）が挙げられる。これらの貴金属の中でも、パラジウムは、排ガス中の有害成分である窒素酸化物（ＮＯｘ）の分解反応に対して高い触媒機能を有している反面、Ｓ被毒によって触媒機能が低下しやすいという特性を有しているため、本発明における貴金属触媒として最も好適に用いられる。また、貴金属触媒として用いられ得る合金としては、上記白金族に含まれる金属と遷移金属との合金が挙げられる。例えば、パラジウム−ニッケル合金（Ｐｄ−Ｎｉ合金）、パラジウム−コバルト合金（Ｐｄ−Ｃｏ合金）などが貴金属触媒として用いることができる。また、上述した白金族の金属以外にも、金（Ａｕ）や銀（Ａｇ）等も貴金属触媒として用いることができる。なお、上記貴金属触媒は、酸素などと結合した化合物の状態であってもよい。また、上記貴金属触媒は、上記アルミナ系担体１００質量部に対して０．１質量部〜５質量部（好ましくは０．１質量部〜１質量部、例えば０．５質量部）の割合で触媒材料に含まれると好ましい。上述のような割合に、貴金属触媒の含有量を調整することによって、アルミナ系担体の全体に亘って均質に貴金属触媒を担持させることができる。これによって、担体と貴金属触媒と触媒対象（例えば、窒素酸化物（ＮＯｘ））との界面が一同に会する三相界面が形成される数が多くなるため、より好適な触媒機能を発揮することができる。
【００３７】
また、排ガス浄化触媒の貴金属触媒としては、パラジウム、プラチナ、ロジウムなどを主成分とする三元触媒を用いてもよい。かかる三元触媒を用いることによって、排ガスに含まれる有害成分である炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）を好適に除去することができる。
なお、三元触媒は、排ガスの空燃比が理論空燃比（ストイキ）の状態にあるときに最も好適な効果を発揮するため、貴金属触媒として三元触媒を用いる場合には、後述の排ガス浄化モードにおける排ガスの空燃比がストイキ付近になるように調整すると好ましい。
【００３８】
Ｃ．制御部（ＥＣＵ）
制御部（ＥＣＵ）３０は、主としてデジタルコンピュータから構成されており、排ガス浄化システム１００の稼働における制御装置として機能する。制御部３０は、例えば、読み込み専用の記憶装置であるＲＯＭ、読み書き可能な記憶装置であるＲＡＭ、任意の演算や判別を行うＣＰＵを有している。また、制御部３０には入力ポートが設けられており、内燃機関１や排ガス浄化部４０の各部位に設置されているセンサ（温度センサ１５ａ，１５ｂ、吸入空気量センサ８など）と電気的に接続されている。これによって、各々のセンサで検知した情報が、上記入力ポートを経て電気信号としてＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵに伝達される。また、制御部３０には出力ポートも設けられている。制御部３０は、該出力ポートを介して、内燃機関１や、スロットル弁（ＥＧＲバルブ）１０などに接続しており、これらの部材に制御信号を送信することによって各部材の稼働を制御している。
【００３９】
また、ここで開示される排ガス浄化システムの制御部は、上記排ガス浄化触媒に供給される排ガスの空燃比を調整できる。例えば、図１に示す構成の排ガス浄化システム１００では信号線を省略しているが、制御部３０が出力ポートを介して燃料噴射弁１３に接続されている。制御部３０は、燃料噴射信号を作成し、該信号を燃料噴射弁１３に送信する。燃料噴射信号を受信した燃料噴射弁１３は、該信号に設定された量の燃料Ｆを霧状の液滴として排気通路１２内に噴霧する。これによって、制御部３０は、排ガス浄化触媒４０に供給される排ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）を調整する。
【００４０】
ここで開示される排ガス浄化システムの制御部には、排ガスに含まれる有害成分を除去しつつ、上記排ガス浄化触媒の貴金属触媒を好適に再生させるために「排ガス浄化モード」と「被毒触媒再生モード」とが設定されており、これらのモードを適宜切り替えながら排ガスを処理する排ガス浄化方法を実施する。以下、制御部より実施される「排ガス浄化モード」、「被毒触媒再生モード」及びこれらのモードの切り替えタイミングについて詳しく説明する。
【００４１】
１．排ガス浄化モード
排ガス浄化モード中の制御部は、内燃機関から生じる排ガスの空燃比をストイキ又はリッチ側に調整した状態で、該排ガスを排ガス浄化触媒に供給することによって、排ガスに含まれる有害成分を浄化する。排ガス浄化モード中の制御部は、空燃比センサから得られる排ガスの空燃比情報に基づいて、燃料を排ガス中に噴霧させることによって排ガスの空燃比をストイキ又はリッチ側に調整する。
また、上記排ガス浄化モード中の排ガス温度は、３００℃〜１０００℃であるとよく、４００℃〜７００℃であるとより好ましい。上記温度範囲で排ガス浄化モードを実施することによって、有害成分を排ガスから好適に除去することができる。なお、内燃機関から排出される排ガスの温度は、内燃機関に用いるエンジンの種類で異なる。
【００４２】
上述のようにして、排ガス浄化モード中では、上記ストイキ又はリッチ側に調整された排ガスが排ガス浄化触媒に供給される。このとき、ストイキ又はリッチ雰囲気の排ガスが排ガス浄化システムの貴金属触媒に接触するため、排ガス中の有害成分が貴金属触媒の触媒機能によって浄化される。例えば、排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）は、ストイキ又はリッチ雰囲気において貴金属触媒に接触した際に、貴金属触媒の触媒機能によって窒素（Ｎ２）ガスと水蒸気（Ｈ２Ｏ）などに分解される。
また、この排ガス浄化モード中に供給される排ガスに硫黄化合物（例えば、硫黄酸化物（ＳＯｘ））が含まれていると、硫黄化合物の硫黄成分によって貴金属触媒が被毒され、貴金属触媒の触媒機能が低下する。したがって、上記排ガス浄化モードの継続時間に応じて、排ガス浄化触媒による排ガス浄化機能は低下する。
【００４３】
図１に示す構成の排ガス浄化システム１００において排ガス浄化モードを実施する場合について説明する。この排ガス浄化システム１００では、空燃比センサ１４から制御部３０に、排ガスの空燃比情報が送信されている。排ガス浄化モード中の制御部３０は、空燃比センサ１４から送信された空燃比情報がリーン状態であった場合に、燃料噴射信号を作成し、該信号を燃料噴射弁１３に送信する。燃料噴射信号を受信した燃料噴射弁１３は、排気マニホルド５内に燃料Ｆを噴射する。これによって、排ガスの空燃比がストイキ又はリッチ側に調整される。ストイキ又はリッチ側に空燃比を調整された排ガスは、排気通路１２を通って、排ガス浄化触媒４０に供給される。排ガス浄化触媒４０は、その浄化機能（主に触媒材料の触媒機能）によって、ストイキ又はリッチ側に空燃比を調整された排ガスに含まれる有害成分を浄化する。
【００４４】
２．被毒触媒再生モード
被毒触媒再生モード中の制御部は、排ガスの空燃比をストイキよりもリーン側に調整した状態で、該排ガスを排ガス浄化触媒に供給することによって、排ガスに含まれる硫黄化合物によって被毒された貴金属触媒を再生する。被毒触媒再生モード中の制御部は、測定した空燃比がストイキ又はリッチ側であった場合に燃料Ｆの噴射を停止する。上述したように、内燃機関から生じる排ガスの空燃比は、基本的にリーン雰囲気であるため、制御部が燃料Ｆの噴射を停止させると、排ガス浄化触媒に供給される排ガスの空燃比はストイキよりもリーン側になる。なお、被毒触媒再生モードにおける空燃比の調整は、外気を排気系に導入することで行ってもよい。被毒触媒再生モードにおける排ガスの空燃比は、Ａ／Ｆ＞１４．７であればよいが、Ａ／Ｆ≧１５であるとより好ましい。
【００４５】
上記被毒触媒再生モード中の排ガス温度は、Ｓ被毒された貴金属触媒を再生できる程度の温度範囲内に設定されている。かかる被毒触媒再生モード中の排ガス温度としては、４００℃〜１０００℃であるとよい。また、かかる排ガス温度は、７００℃〜１０００℃（例えば８００℃）であるとより好ましい。この場合、被毒触媒再生モード後に生じ得る残存硫黄成分をアルミナ系担体に好適に吸着させることができるため、被毒触媒再生モード後における残存硫黄成分による触媒金属粒子の再被毒を好適に防止できる。なお、後述の「モードの切り替え」の項で詳しく説明するが、排ガス温度は、被毒触媒再生モードに切り替えるための第１の条件に設定されているため、被毒触媒再生モードの開始時に上記好適な温度範囲内に維持されている。
【００４６】
上述のように、被毒触媒再生モード中の排ガス浄化触媒には、上記ストイキよりもリーン側に調整さており、且つ、Ｓ被毒された貴金属触媒を再生できる程度の温度の排ガスが供給される。これによって、排ガス浄化触媒の貴金属触媒を被毒している硫黄成分が、貴金属触媒から脱離する。これによって、Ｓ被毒された貴金属触媒が再生される。さらに、ここで開示される排ガス浄化システムでは、貴金属触媒を担持する担体にアルミナ系担体を用いているため、貴金属触媒から脱離した硫黄成分がアルミナ系担体に吸着される。これによって、貴金属触媒から脱離した硫黄成分が貴金属触媒上に残存することを防止できるため、被毒触媒再生モード後における残存硫黄成分による貴金属触媒の再被毒を防止できる。
【００４７】
図１に示す構成の排ガス浄化システム１００において被毒触媒再生モードを実施する場合について説明する。被毒触媒再生モード中の制御部３０は、空燃比センサ１４から送信された空燃比情報がストイキ又はリッチ（Ａ／Ｆ≦１４．７）であった場合に、燃料噴射停止信号を作成し、該信号を燃料噴射弁１３に送信して、燃料Ｆの噴射を停止させる。これによって、内燃機関１で生じたリーン雰囲気の排ガスがそのまま排ガス浄化触媒に供給されることとなる。このようにして、被毒触媒再生モード中の制御部３０は、空燃比がリーン側に調整された排ガスを排ガス浄化触媒４０に供給する。これによって、排ガス浄化触媒４０の貴金属触媒から硫黄成分が脱離され、貴金属触媒の触媒機能が回復する。
【００４８】
３．モードの切り替え
ここで開示される排ガス浄化方法では、排ガスの温度が所定の基準値を上回り、且つ、排ガス浄化モードの継続時間が所定の基準値を上回った場合に、上記排ガス浄化モードを上記被毒触媒再生モードに切り替えることを特徴とする。
【００４９】
３−１．温度条件
上記制御部による制御が「排ガス浄化モード」から「被毒触媒再生モード」に切り替わるための第１の条件が「排ガスの温度」である。該「排ガスの温度」が所定の基準値を上回った場合に、モード切り替えのための条件の一つが満たされる。かかる排ガス温度に対する基準値は、上述した被毒触媒再生モードにおける好適な排ガス温度に設定するとよい。これによって、排ガス浄化モードから被毒触媒再生モードに切り替えた直後から、好適な排ガス温度で被毒触媒再生モードを実施することができるため、被毒触媒再生モードの継続時間が必要以上に長くなることを防止できる。具体的には、排ガス温度に対する基準値は、４００℃〜１０００℃の範囲内で設定された値であると好ましく、例えば５００℃以上の値、より好ましくは８００℃程度に設定するとよい。
なお、排ガス浄化システムは、排ガスの温度を任意で調整できるような機構を備えていてもよいし、内燃機関から排出された排ガスの温度を調節せずに排ガス浄化触媒に供給してもよい。上記「１．排ガス浄化モード」の項で述べたように、内燃機関に使用するエンジンの種類によって、排ガス浄化システムの構成を適宜変更するとよい。なお、排ガスを加熱できるような機構を排気系に設ける場合には、下記「３−２．排ガス浄化モードの継続時間」で説明する第２の条件を満たした場合に、排ガスの加熱を行うとよい。これによって、排ガス浄化触媒に供給される排ガスが不必要に加熱されることを防止できる。
【００５０】
３−２．排ガス浄化モードの継続時間
ここで開示される排ガス浄化方法において、「排ガス浄化モード」を「被毒触媒再生モード」に切り替えるため第２の条件が「排ガス浄化モードの継続時間」である。該「排ガス浄化モードの継続時間」が所定の基準値を上回った場合に、上記切り替えのための条件のもう一方が満たされる。
【００５１】
排ガス浄化モードの継続時間に対する基準値は、例えば、貴金属触媒のほぼ全てが完全にＳ被毒されていない状態のときに、被毒触媒再生モードが開始されるように設定することができる。具体的には、図３に示すように、貴金属触媒を担体に担持させた触媒材料（図３におけるＰｄ／Ａｌ２Ｏ３及びＰｄ／ＣＺ）は、硫黄化合物を含んだガスに曝された際に該硫黄化合物を吸着するが、この曝露時間が長時間続くと飽和吸着状態となる。硫黄成分が飽和吸着状態になった触媒材料では、貴金属触媒のほぼ全てが硫黄成分に被毒されているため触媒機能が大きく低下する。したがって、排ガス浄化モードの継続時間に対する基準値は、硫黄成分が飽和吸着状態になる前の時間に設定するとよい。例えば、図３のグラフに基づくと、排ガス浄化モードの継続時間に対する基準値は、５００秒以下、好ましくは１００秒以下に設定すると好ましい。
また、排ガス浄化モードの継続時間に対する基準値は、貴金属触媒のＳ被毒が軽微な状態（若しくはＳ被毒されていない状態）のときに、被毒触媒再生モードが開始しないような値に設定すると好ましい。例えば、図３のグラフでは、曝露時間が５０秒以下のときには、硫黄化合物がほとんど吸着されていない。したがって、このようなときに被毒触媒再生モードを開始させると、貴金属触媒のＳ被毒が軽微な状態で被毒触媒再生モードが行われることになり、触媒浄化効率が悪くなる。したがって、図３のグラフに基づくと、排ガス浄化モードの継続時間に対する基準値は、５０秒以上に設定すると好ましい。
なお、ここでは、便宜上、図３のグラフに基づいて、排ガス浄化モードの継続時間に対する基準値を説明したが、かかる図３のグラフによって得られる基準値は本発明を限定するものではない。例えば、硫黄成分の吸着状態は、触媒材料を構成する貴金属触媒と担体の種類によって変化し得る。このため、被毒触媒再生モードの継続時間に対する基準値は、予備試験を実施してその結果に基づいて定めるとよい。
【００５２】
以上のように、ここで開示される排ガス浄化方法では、上記２つの条件を満たした場合に、被毒触媒再生モードを開始させる。排ガス温度が所定の基準値を上回ることを第１の条件とすることによって、好適な温度条件の下で被毒触媒再生モードを実施することができる。また、排ガス浄化モードの継続時間が所定の基準値を上回ることを第２の条件とすることによって、触媒金属粒子のＳ被毒状況に応じて適切なタイミングで被毒触媒再生モードを開始させることができる。したがって、ここで開示される排ガス浄化方法によると、被毒触媒再生モードと排ガス浄化モードの両方を適切なタイミングで、且つ、好適な条件で実施することができる。
【００５３】
以上、ここで開示される排ガス制御システム１００及び排ガス浄化方法について説明した。次に、上記排ガス浄化方法の一例について図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。ここで開示される排ガス浄化方法は、例えば、「ａ．初期化処理Ｓ１０」、「ｂ．空燃比のリッチ側への調整Ｓ２０」、「ｃ．リッチ雰囲気の判定Ｓ３０」、「ｄ．排ガス浄化モードの開始Ｓ４０」、「ｅ．排ガス浄化モード継続時間の判定Ｓ５０」、「ｆ．排ガス温度の判定Ｓ６０」、「ｇ．空燃比のリーン側への調整Ｓ７０」、「ｈ．リ−ン雰囲気の判定Ｓ８０」、「ｉ．被毒触媒再生モードの開始Ｓ９０」、「ｊ．被毒触媒再生モード継続時間の判定Ｓ１００」の工程を含む。以下、各工程について説明する。
【００５４】
ａ．初期化処理Ｓ１０
図４に示すフローチャートでは、先ず、前回の制御においてカウントされた排ガス浄化モード継続時間（Ｔｘ）と、被毒触媒再生モード継続時間（Ｔｙ）を初期化する（Ｓ１０）。これによって、各モードの正確な継続時間に基づいて、後述の制御処理を実行できるようになる。
【００５５】
ｂ．空燃比のリッチ側への調整Ｓ２０
上記「初期化処理Ｓ１０」が完了すると、制御部３０は、排ガス浄化モードを開始させるために、リーン雰囲気で内燃機関から排出される排ガスをリッチ側に調整する（Ｓ２０）。具体的には、制御部３０は、空燃比センサ１４から送信された排ガスの空燃比情報に基づいて燃料噴射信号を作成し、該信号を燃料噴射弁１３に送信する。燃料噴射信号を受信した燃料噴射弁１３は、排気通路１２内に燃料Ｆを霧状の液滴として噴射する。これによって、排ガス浄化部４０に供給される排ガスの燃料Ｆの含有量が増加し、排ガスの空燃比がストイキ若しくはリッチに調整される。
【００５６】
ｃ．リッチ雰囲気の判定Ｓ３０
「ｃ．リッチ雰囲気の判定Ｓ３０」では、上記燃料Ｆを噴射された排ガスがリッチ雰囲気になっているか否かを判定する。具体的には、この判定では、排ガスがリッチ雰囲気になっているか否かを判定するために、空燃比センサ１４から送信される空燃比情報が、所定の基準値を下回っているか否かを判定する。ここで、空燃比情報に対する基準値は、理論空燃比（ストイキ）か、ストイキよりも低い値（Ａ／Ｆ≦１４．７）に設定する。
なお、図示は省略するが、ここでは、「ｃ．リッチ雰囲気の判定Ｓ３０」の代わりに、「ｃ１．ストイキ雰囲気の判定Ｓ３０’」を実施してもよい。このストイキ雰囲気の判定Ｓ３０’を実施する場合、理論空燃比を基準とした所定の数値範囲からなる基準値を設定し、測定された空燃比情報が該基準値で定めた数値範囲内にある場合にＹＥＳとなるように設定するとよい。この理論空燃比を基準とした数値範囲は、例えば、１４．４≦Ａ／Ｆ≦１５．０（Ａ／Ｆ＝１４．７±０．３）に定めるとよい。
ここでの判定結果がＮＯの場合、制御部３０は排ガス空燃比が基準値を下回るまで監視を続ける。そして、判定結果がＹＥＳになると、次の「ｄ．排ガス浄化モード開始Ｓ４０
」に進む。
【００５７】
ｄ．排ガス浄化モード開始Ｓ４０
上記「ｃ．リッチ雰囲気の判定Ｓ３０」の判定結果がＹＥＳになると、制御部３０は、排ガス浄化モードを開始する（Ｓ４０）。このとき、制御部３０は、内部タイマーをスタートさせて、排ガス浄化モード継続時間（Ｔｘ）の測定を開始する。なお、排ガス浄化モードが実施されている間は、上記「ｂ．空燃比のリッチ側への調整Ｓ２０」で説明した排ガスへの燃料噴射が継続される。
【００５８】
ｅ．排ガス浄化モード継続時間の判定Ｓ５０
次に、制御部３０は、上記測定した排ガス浄化モード継続時間（Ｔｘ）が所定の基準値を上回っているか否かを判定する（Ｓ５０）。ここでの判定結果がＮＯの場合、制御部３０は排ガス浄化モード継続時間（Ｔｘ）が基準値を上回るまで監視を続ける。一方、判定結果がＹＥＳの場合、制御部３０は、モード切り替えのための条件の一つが満たされたと判断し、次の「ｆ．排ガス温度の判定Ｓ６０」を開始する。
【００５９】
ｆ．排ガス温度の判定Ｓ６０
次に、制御部３０は、排ガス浄化部４０に設けた温度センサ１５ａ，１５ｂから送信される排ガス温度が所定の基準値を上回っているか否かを判定する（Ｓ６０）。ここでの判定結果がＮＯの場合、制御部３０は排ガス温度が基準値を上回るまで監視を続ける。そして、判定結果がＹＥＳになると、モード切り替えのための条件が全て満たされたと判断し、排ガス浄化モードを終了させ、被毒触媒再生モードを開始させるべく、次の「ｇ．空燃比のリーン側への調整Ｓ７０」に進む。なお、この「ｆ．排ガス温度の判定Ｓ６０」と、上述の「ｅ．排ガス浄化モード継続時間の判定Ｓ５０」は、順序を逆にしてもよい。
【００６０】
ｇ．空燃比のリーン側への調整Ｓ７０
上記判定Ｓ６０の判定結果がＹＥＳの場合、制御部３０は、被毒触媒再生モードを開始させるために、排ガスの空燃比をリーン側に調整する（Ｓ７０）。具体的には、制御部３０は、燃料噴射停止信号を作成し、該信号を燃料噴射弁１３に送信することによって燃料の噴射を停止させる。これによって、内燃機関から排出されるリーン雰囲気の排ガスが排ガス浄化部４０に供給される。
【００６１】
ｈ．リ−ン雰囲気の判定Ｓ８０
「ｈ．リ−ン雰囲気の判定Ｓ８０」では、上記排ガスがリーン雰囲気になっているか否かを判定する（Ｓ８０）。この判定では、排ガスがリーン雰囲気になっているか否かを判定するために、空燃比センサ１４から送信される空燃比情報が、所定の基準値を上回っているか否かを判定する。ここでの排ガス空燃比に対する基準値は、理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）、若しくは該理論空燃比よりも高い値（例えばＡ／Ｆ＝１５）に設定するとよい。ここでの判定結果がＮＯの場合、制御部３０は空燃比情報が基準値を上回るまで監視を続ける。そして、判定結果がＹＥＳになると、次の「ｉ．被毒触媒再生モードの開始Ｓ９０」に進む。
【００６２】
ｉ．被毒触媒再生モードの開始Ｓ９０
上記「ｈ．リ−ン雰囲気の判定Ｓ８０」の判定結果がＹＥＳになると、制御部３０は、被毒触媒再生モードが開始したと判断する（Ｓ９０）。このとき、制御部３０は、内部タイマーをスタートさせて、被毒触媒再生モードの継続時間（Ｔｙ）の測定を開始する。
【００６３】
ｊ．被毒触媒再生モード継続時間の判定Ｓ１００
次に、制御部３０は、上記測定した被毒触媒再生モード継続時間（Ｔｙ）が所定の基準値を上回っているか否かを判定する（Ｓ１００）。なお、被毒触媒再生モード継続時間（Ｔｙ）に対する基準値は、Ｓ被毒された貴金属触媒から硫黄成分を好適に除去できる程度の時間（例えば、１０秒〜３０秒の範囲内の値）に設定するとよい。ここでの判定結果がＮＯの場合、制御部３０は被毒触媒再生モードの継続時間（Ｔｙ）が基準値を上回るまで監視を続ける。一方、判定結果がＹＥＳの場合、被毒触媒再生モードが終了し、「ａ．初期化処理Ｓ１０」に戻り、再び排ガス浄化モードを開始させる。
【００６４】
以上、本発明の好適な一実施形態について説明した。次に、本発明に関する実施例を説明するが、以下の実施例は本発明を限定することを意図したものではない。
【００６５】
＜実施例１＞
ここでは、先ず、被毒触媒再生モードの実施が排ガス浄化触媒の触媒機能に与える影響について調べた。具体的には、下記の組成の触媒材料（サンプル１，２）を用意し、各サンプルを硫黄ガスに曝露させることでＳ被毒させた。その後、Ｓ被毒した各サンプルをリーン雰囲気のガスに曝露させた後に、高温のリッチ雰囲気ガスに曝露させた。そして、各々のガス曝露処理後におけるサンプル１，２の触媒機能を調べた。詳細を以下に説明する。
【００６６】
（サンプル１）
ここでは、サンプル１の触媒材料として、貴金属触媒としてパラジウム、担体としてアルミナを用いたペレット状のＰｄ担持アルミナを用意した。なお、このＰｄ担持アルミナは、アルミナ１００質量部に対して、０．５質量部のパラジウムを含んでいる。
【００６７】
（サンプル２）
サンプル２の触媒材料は、触媒金属としてパラジウム、担体としてセリア−ジルコニア複合酸化物（ＣＺ）を用いたペレット状のＰｄ担持ＣＺである。このＰｄ担持ＣＺは、セリア−ジルコニア複合酸化物１００質量部に対して０．５質量部のパラジウムを含んでいる。
【００６８】
（Ｓ被毒処理）
ここでは、上記サンプル１，２をそれぞれ密閉容器内に収容し、該密閉容器内に硫黄化合物を含んだＳ被毒処理用ガスを１０００秒間供給することによって、サンプル１，２に対してＳ被毒処理を行った。このＳ被毒処理用ガスは、硫黄化合物として二酸化硫黄（ＳＯ２）を３０ｐｐｍの濃度で含んでおり、空燃比（Ａ／Ｆ）は１５．０である。また、Ｓ被毒処理用ガスは、上記密閉容器内に供給する際に４００℃に加熱した。なお、Ｓ被毒処理用ガスのその他の組成は、Ｏ２：０．３％、ＣＯ２：１４．２％、ＣＯ：１％、Ｈ２：０．３５％、ＮＯ：０．１％、Ｃ３Ｈ６：０．４５％、Ｈ２Ｏ：３％である。
【００６９】
（リッチガスの曝露）
次に、上記Ｓ被毒処理後のサンプル１、２をリッチガスに曝露させることによって、「排ガス浄化モード」を再現した。ここでは、上記サンプル１，２を収容した容器内に、空燃比（Ａ／Ｆ）＝１４．２のリッチ雰囲気のガスを６０秒間供給した。このときのガス流量は５００ｃｃ／ｍｉｎ、ガス温度は４００℃に設定した。また、ここで使用したリッチガスのその他組成については、下記の表１に示す。
【００７０】
（リーンガスの曝露）
そして、上記リッチガスの曝露処理の後のサンプル１，２を、高温のリーンガスに曝露させることによって、「被毒触媒再生モード」を再現した。具体的には、上記サンプル１，２を収容した容器内に、空燃比（Ａ／Ｆ）＝１５．０のリーン雰囲気のガスを６０秒間供給した。このときのガス流量は５００ｃｃ／ｍｉｎに設定した。ここで使用したリッチガスのその他組成については、下記の表１に示す。なお、ここでは、リーンガスの温度を４００℃に設定して曝露処理を行った後に後述の「触媒機能の評価」を行い、その後さらにリーンガス温度を５００℃に設定した曝露処理を行った後に「触媒機能の評価」を行った。
【００７１】
【表１】
0005672499.tif 000002
【００７２】
（触媒機能の評価）
ここでは、上述のＳ被毒処理前、Ｓ被毒処理後、４００℃のリーンガス曝露後、５００℃のリーンガス曝露後のそれぞれにおいてサンプル１，２の触媒機能を評価した。ここでは、触媒機能を評価するために、上記各々の処理の後のサンプル１，２に対して、リッチ（Ａ／Ｆ＝１４．２）雰囲気下でのＮＯｘ浄化率を測定した。具体的には。測定対象を密閉容器に収容したまま、該容器内に空燃比Ａ／Ｆ＝１４．２、温度５００℃、窒素酸化物（ＮＯｘ）濃度３０００ｐｐｍの評価用ガスを供給し、該容器の出口における評価用ガスのＮＯｘ濃度を測定した。そして、測定されたＮＯｘ濃度に基づいて、評価用ガスから除去されたＮＯｘの割合（ＮＯｘ浄化率）を算出した。この測定結果を図５に示す。
【００７３】
図５に示すように、サンプル１，２ともにＳ被毒処理によってＮＯｘ浄化率（％）が大きく低下した。これは、Ｓ被毒処理によって触媒材料の貴金属触媒（ここではパラジウム）が被毒されて触媒機能が低下したためと解される。そして、リーンガスを曝露させた後のサンプル１とサンプル２のＮＯｘ浄化率（％）を比較すると、サンプル１では、リーンガスの曝露によって貴金属触媒が再生されＮＯｘ浄化率（％）が上昇しているのに対し、サンプル２ではリーンガスの曝露後もＮＯｘ浄化率（％）がほとんど変化しなかった。このことから、担体にアルミナ系担体を用いた場合、Ｓ被毒によって貴金属触媒の触媒機能が低下しても、高温のリーンガスに曝すことによって、その触媒機能が再生することが分かった。従って、本発明のように、アルミナ系担体に貴金属触媒を担持させた触媒材料を排ガス浄化触媒に用い、「排ガス浄化モード」と「被毒触媒再生モード」とを適宜切り替えることによって、排ガス浄化触媒による排ガス浄化能力を高い状態で維持できると解される。
【００７４】
また、図５に示すように、４００℃リーンガス処理後と５００℃リーンガス処理後とにおけるサンプル１のＮＯｘ浄化率（％）を比較すると、５００℃リーンガス処理後の方がより高いレベル（Ｓ被毒処理前とほぼ同程度）までＮＯｘ浄化率が回復していた。このことから、排ガス浄化システムにおいて「被毒触媒再生モード」をより好適に実施するためには、排ガス浄化触媒に供給する排ガスの温度を５００℃以上に設定した方がよく、排ガス温度が５００℃以上になった場合にのみ「被毒触媒再生モード」が開始されるように設定するとより好適に貴金属触媒を再生できることが分かった。
【００７５】
（Ｐｄ硫化物の形成温度の測定）
また、この実施例１では、上記「触媒機能の評価」を行うとともに、各サンプルに含まれるパラジウムが硫化物を形成する温度を測定した。具体的には、上記各々の処理後のサンプル１，２に対して、Ｘ線吸収スペクトル測定（ＸＡＦＳ）を実施することによって、各々のサンプルでＰｄ硫化物が形成される温度を調べた。具体的には、図７に示す構成の装置１０００の容器１２０内部にサンプルＳを収容し、一対のＸ線カウンタ１１０ａ，１１０ｂと、サンプルＳを通過するようにＸ線を照射する。そして、Ｘ線カウンタ１１０ｂにおいて測定されるＸ線波形にＰｄ硫化物に起因するピークを調べることによって、サンプルＳにＰｄ硫化物が生じているか否かを判定することができる。
この状態で、容器１２０の入口１２２から容器１２０内に、表１に示すリッチガスを供給した。そして、容器１２０内に供給するリッチガスの温度を段階的に昇温させ、サンプルＳを通過するＸ線の波形にＰｄ硫化物に起因するピークが生じた温度を調べた。測定結果を図６に示す。
【００７６】
図６に示すように、Ｐｄ担持アルミナからなるサンプル１では、リーンガス処理を行うことによってＰｄ硫化物が形成されにくくなることが分かった。また、Ｐｄ担持ＣＺからなるサンプル２では、リーンガス処理後もＰｄ硫化物の形成されやすさはほとんど変わらなかった。ここで、上記容器１２０内に供給したリッチガスには、硫黄成分が含まれていないため、各サンプルで形成されるＰｄ硫化物はＰｄ上に付着する残存硫黄成分に起因する。すなわち、サンプル１のようなＰｄ担持アルミナを用いると、「被毒触媒再生モード」のような高温リーンガス処理を行った後の残存硫黄成分がアルミナに吸着されるため、残存硫黄成分によるパラジウムの再被毒が好適に防止できることが分かった。
【００７７】
＜実施例２＞
次に、実施例２として、リーンガス処理の温度をさらに高くした場合における「触媒機能」と「Ｐｄ硫化物の形成温度」について調べた。ここでは、上記実施例１と同様の組成のサンプル１，２を用意し、「Ｓ被毒処理」、「リッチガスの曝露」、「リーンガスの曝露」、「触媒機能の評価」、「Ｐｄ硫化物の形成温度の測定」を行った。上記実施例１と実施例２の異なる点は、「リーンガスの曝露」におけるリーンガスの温度を８００℃に設定した点である。このときの、触媒機能の測定の結果を図８に、Ｐｄ硫化物の形成温度の測定の結果を図９に示す。
【００７８】
図８及び図５に示すように、リーンガス処理の温度を８００℃に設定した場合と、５００℃に設定した場合とを比較すると、触媒機能の再生の度合いは大きく変わらなかった。一方、図９に示すように、Ｐｄ硫化物の形成温度については、８００℃のリーンガス処理を行うことによってサンプル１の硫化物形成温度が７００℃近くに上昇しており、４００℃や５００℃でリーンガス処理を行った場合に比べて、さらに残存硫黄成分による再被毒が生じにくくなっていることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
ここで開示される排ガス浄化方法及び排ガス浄化システムによれば、排ガス浄化モードと被毒触媒再生モードとを適切なタイミングで切り替えることができる。したがって、上述の各々のモードの処理時間が必要以上に長く実行されることによる触媒効率の低下を好適にできる。さらに、アルミナ系担体に貴金属触媒を担持させることによって、被毒触媒再生モード後における残存硫黄成分による再被毒を好適に防止できる。以上のように、本発明は、排ガス浄化触媒の触媒効率を高い状態に維持し排ガスを浄化できる。
【符号の説明】
【００８０】
１  内燃機関（エンジン）
２  燃焼室
３  燃料噴射弁
４  吸気マニホルド
５  排気マニホルド
６  吸気ダクト
７  排気ターボチャージャ
７ａ  コンプレッサ
８  吸入空気量検出器（吸入空気量センサ）
９  エアクリーナ
１０  スロットル弁（ＥＧＲバルブ）
１１  冷却装置（インタークーラー）
１２  排気通路（排気管）
１３  排気系燃料噴射弁
１４  空燃比センサ
１５ａ，１５ｂ  温度センサ
１８  、排ガス再循環通路「ＥＧＲ通路」
２０  ＥＧＲ冷却装置
２１  燃料供給管
２２  コモンレール
２３  燃料ポンプ
２４  燃料タンク
３０  制御部（ＥＣＵ：Engine Control Unit）
４０  排ガス浄化部
４２  基材
４８  流路
１００  排ガス浄化システム
【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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【図８】
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【図９】
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