(57)【要約】【課題】硫黄酸化物によって被毒された吸蔵還元触媒から、少ない還元剤添加量でこの硫黄酸化物を放出して浄化再生することができ、かつこれを装置が複雑になることなく実現できる内燃機関の排気浄化装置を得る。【解決手段】排気浄化装置１０では、吸蔵還元触媒２０を備えると共に、還元剤添加ノズル２２が設けられている。気体化された還元剤を噴霧することで窒素酸化物を吸蔵還元すると共に、硫黄酸化物によって被毒された吸蔵還元触媒２０から硫黄酸化物を放出して浄化再生する際には、液体化された還元剤を吸蔵還元触媒２０の表面に直接噴射して当該表面を液体化された還元剤によって被覆し、当該表面を局所的に還元雰囲気とする。これにより、当該表面を覆った還元剤が蒸発・燃焼して当該表面のみが局所的に高温となり、吸蔵還元触媒２０から硫黄酸化物が還元・放出されて浄化再生され、窒素酸化物の吸蔵還元率が回復する。【選択図】　　　　図１
2004044499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関の排気通路内に設けられ、窒素酸化物（ＮＯＸ）を吸蔵還元する吸蔵還元触媒と、
前記排気通路内において前記吸蔵還元触媒よりも上流側に配置され、還元剤を気体化して前記排気通路内に噴霧可能な気体噴霧手段と、
前記排気通路内において前記吸蔵還元触媒よりも上流側に配置され、還元剤を液体化して前記吸蔵還元触媒の表面に直接噴射可能な液体噴射手段と、
を有し、
気体化された前記還元剤を前記気体噴霧手段によって噴霧することで窒素酸化物（ＮＯＸ）を吸蔵還元すると共に、硫黄酸化物（ＳＯＸ）によって被毒された前記吸蔵還元触媒から前記硫黄酸化物（ＳＯＸ）を放出して浄化再生する際には、液体化された前記還元剤を前記液体噴射手段によって前記吸蔵還元触媒の表面に直接噴射して当該表面を前記液体化された還元剤によって被覆する、
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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の排気ガスを浄化するために、特に窒素酸化物（ＮＯＸ）を吸蔵還元して浄化する吸蔵還元触媒を用いた排気浄化装置が知られている。
【０００３】
この種の排気浄化装置では、吸蔵還元触媒が排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯＸ）を吸蔵還元することで浄化することができるが、排気ガス中には燃料に含有する硫黄分も含まれているため、吸蔵還元触媒が硫黄酸化物（ＳＯＸ）によって被毒され、時間の経過と共に吸蔵還元触媒の窒素酸化物（ＮＯＸ）の吸蔵還元率（浄化作用）が悪化するという問題があった。
【０００４】
この場合、硫黄酸化物（ＳＯＸ）によって被毒された吸蔵還元触媒から硫黄酸化物（ＳＯＸ）を放出して浄化再生するためには、還元剤を添加して吸蔵還元触媒を高温の還元雰囲気に暴露する必要がある。しかしながら、例えばディーゼルエンジンのように排気ガス中に多量の酸素を含む機関では、前述の如き硫黄酸化物（ＳＯＸ）によって被毒された吸蔵還元触媒から硫黄酸化物（ＳＯＸ）を放出して浄化再生しようとすると、多量の還元剤を添加する必要がある。
【０００５】
そこで、上記のような問題を解消するために、一対の吸蔵還元触媒を並列配置した構成の排気浄化装置が提案されている（一例として、特開平６−１７３６５９号公報）。
【０００６】
前記公報に示された排気浄化装置では、排気通路に対して一対の吸蔵還元触媒を並列配置すると共に、これらの吸蔵還元触媒よりも上流側の排気通路に排気制御弁を設け、この排気制御弁によって排気ガスの流れを分配する構成となっている。硫黄酸化物（ＳＯＸ）によって被毒された吸蔵還元触媒からこの硫黄酸化物（ＳＯＸ）を放出して浄化再生する際には、当該吸蔵還元触媒への排気ガスの流れを（排気流量）を減少させ、この状態で還元剤を添加することで当該吸蔵還元触媒を高温の還元雰囲気に暴露して硫黄酸化物（ＳＯＸ）を浄化再生するようになっている。
【０００７】
しかしながら、前述の如き従来の排気浄化装置では、排気ガスの流れを（排気流量）を変更させるための排気制御弁が不可欠な構成であり、また各吸蔵還元触媒のそれぞれに還元剤の添加ノズル等が必要であり、装置（排気システム）が全体として複雑になるという欠点があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事実を考慮し、硫黄酸化物（ＳＯＸ）によって被毒された吸蔵還元触媒から、少ない還元剤添加量でこの硫黄酸化物（ＳＯＸ）を放出して浄化再生することができ、かつこれを装置が複雑になることなく実現できる内燃機関の排気浄化装置を得ることが目的である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の内燃機関の排気浄化装置は、機関の排気通路内に設けられ、窒素酸化物（ＮＯＸ）を吸蔵還元する吸蔵還元触媒と、前記排気通路内において前記吸蔵還元触媒よりも上流側に配置され、還元剤を気体化して前記排気通路内に噴霧可能な気体噴霧手段と、前記排気通路内において前記吸蔵還元触媒よりも上流側に配置され、還元剤を液体化して前記吸蔵還元触媒の表面に直接噴射可能な液体噴射手段と、を有し、気体化された前記還元剤を前記気体噴霧手段によって噴霧することで窒素酸化物（ＮＯＸ）を吸蔵還元すると共に、硫黄酸化物（ＳＯＸ）によって被毒された前記吸蔵還元触媒から前記硫黄酸化物（ＳＯＸ）を放出して浄化再生する際には、液体化された前記還元剤を前記液体噴射手段によって前記吸蔵還元触媒の表面に直接噴射して当該表面を前記液体化された還元剤によって被覆する、ことを特徴としている。
【００１０】
請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置では、気体噴霧手段によって還元剤を気体化して排気通路内に噴霧することができると共に、液体噴射手段によって還元剤を液体化して吸蔵還元触媒の表面に直接噴射することができる。
【００１１】
ここで、通常は、気体噴霧手段によって還元剤を気体化して排気通路内に噴霧すれば、吸蔵還元触媒の作用により排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯＸ）が吸蔵還元されて排気ガスが浄化される。
【００１２】
一方、吸蔵還元触媒が硫黄酸化物（ＳＯＸ）によって被毒され、時間の経過と共に吸蔵還元触媒の窒素酸化物（ＮＯＸ）の吸蔵還元率（浄化作用）が悪化し始めた場合には（すなわち、吸蔵還元触媒から硫黄酸化物（ＳＯＸ）を放出して浄化再生する際には）、液体噴射手段によって還元剤を液体化して吸蔵還元触媒の表面に直接噴射する。これにより、吸蔵還元触媒の表面が液体化した還元剤によって被覆されて局所的に還元雰囲気とされる。このため、吸蔵還元触媒の表面を覆った還元剤が蒸発・燃焼して当該表面のみが局所的に高温となり、吸蔵還元触媒から硫黄酸化物（ＳＯＸ）が還元・放出されて浄化再生される。したがって、適宜に上記液体噴射手段による液体化した還元剤の噴射を行うことで、吸蔵還元触媒の窒素酸化物（ＮＯＸ）の高い吸蔵還元率（浄化作用）を維持することができる。
【００１３】
このように、請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置では、硫黄酸化物（ＳＯＸ）によって被毒された吸蔵還元触媒の表面のみを高温の還元雰囲気とするため、少ない還元剤の添加量で硫黄酸化物（ＳＯＸ）を放出・浄化再生することができる。また、単に、液体化した還元剤を噴射する液体噴射手段を設ける構成であるため、装置が複雑化することがない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１には本発明の実施の形態に係る内燃機関の排気浄化装置１０の全体構成が示されている。
【００１５】
この排気浄化装置１０が適用される内燃機関３０（例えば、ディーゼルエンジン）には、吸気管１２及び排気管１４が接続されている。また、内燃機関３０には燃料噴射量検出器１６が設けられており、電子制御装置１８の入力ポートに接続されている。
【００１６】
一方、内燃機関３０の排気管１４には、吸蔵還元触媒２０が設けられている。この吸蔵還元触媒２０は、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯＸ）を吸蔵還元することができる。さらに、排気管１４内には、吸蔵還元触媒２０の上流側に、気体噴霧手段及び液体噴射手段としての還元剤添加ノズル２２が設けられている。この還元剤添加ノズル２２は、図２（Ａ）に概略的に示す如く、還元剤Ｋを気体化して排気管１４内に噴霧することができると共に、図２（Ｂ）に概略的に示す如く、同様の還元剤Ｋを液体化して吸蔵還元触媒２０の表面に直接噴射することができる構成となっている。
【００１７】
また、還元剤添加ノズル２２は、パイプ２４を介して還元剤タンク２６に接続されている。さらに、パイプ２４には電磁弁２８が装着されており、この電磁弁２８は電子制御装置１８の出力ポートに接続されている。
【００１８】
電子制御装置１８は、燃料噴射量検出器１６からの信号に基づいて、電磁弁２８を制御することにより、還元剤添加ノズル２２から還元剤Ｋを気体化して噴霧するか、あるいは、還元剤Ｋを液体化して噴射することができる構成である。
【００１９】
なお、前述の如く還元剤Ｋを気体化及び液体化してぞれぞれ供給できる単一の還元剤添加ノズル２２に代えて、還元剤Ｋを気体化して噴霧するノズルと還元剤Ｋを液体化して噴射するノズルとを別体で設けるように構成してもよい。
【００２０】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００２１】
上記構成の排気浄化装置１０では、還元剤添加ノズル２２によって還元剤Ｋを気体化して排気管１４内に噴霧することができると共に、同様にこの還元剤添加ノズル２２によって還元剤Ｋを液体化して吸蔵還元触媒２０の表面に直接噴射することができる。
【００２２】
ここで、図３（Ａ）には、排気浄化装置１０の吸蔵還元触媒２０による窒素酸化物（ＮＯＸ）の吸蔵還元率（浄化率）の変化が線図にて示されており、また図３（Ｂ）には、還元剤添加ノズル２２によって供給添加される還元剤添加率の変化が線図にて示されている。
【００２３】
通常は、図３（Ａ）のＸ部分及び図３（Ｂ）のＲ部分にて示す如く、還元剤添加ノズル２２によって還元剤Ｋを気体化して排気管１４内に噴霧すれば、吸蔵還元触媒２０の作用により排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯＸ）が吸蔵還元されて排気ガスが浄化される。
【００２４】
一方、吸蔵還元触媒２０は、時間の経過と共に硫黄酸化物（ＳＯＸ）によって被毒される。すなわち、排気ガス中に含有する硫黄分が吸蔵還元触媒２０に吸蔵され（硫黄酸化物（ＳＯＸ）によって被毒され）、図３（Ａ）のＹ部分にて示す如く、時間の経過と共に吸蔵還元触媒２０の窒素酸化物（ＮＯＸ）の吸蔵還元率（浄化作用）が悪化し始める。図４（Ａ）には、このような硫黄酸化物（ＳＯＸ）によって被毒された吸蔵還元触媒２０の化学的な状態が概略的に示されている。
【００２５】
ここで、このように吸蔵還元触媒２０の窒素酸化物（ＮＯＸ）の吸蔵還元率（浄化作用）が悪化し始めた場合には（すなわち、吸蔵還元触媒２０から硫黄酸化物（ＳＯＸ）を放出して浄化再生する際には）、図３（Ｂ）のＳ部分にて示す如く、還元剤添加ノズル２２によって還元剤Ｋを液体化して吸蔵還元触媒２０の表面に直接噴射する。
【００２６】
これにより、図４（Ｂ）に概略的に示す如く、吸蔵還元触媒２０の表面が液体化した還元剤Ｋによって被覆されて局所的に還元雰囲気とされる。このため、図４（Ｃ）に概略的に示す如く、吸蔵還元触媒２０の表面を覆った還元剤Ｋが蒸発・燃焼して当該表面のみが局所的に高温となり、吸蔵還元触媒２０から硫黄酸化物（ＳＯＸ）が還元・放出されて、図３（Ａ）のＺ部分及び図４（Ｄ）に概略的に示す如く、吸蔵還元触媒２０が浄化再生されて窒素酸化物（ＮＯＸ）の吸蔵還元率（浄化作用）が回復する。
【００２７】
したがって、適宜に上記還元剤添加ノズル２２による液体化した還元剤Ｋの噴射を行うことで、吸蔵還元触媒２０の窒素酸化物（ＮＯＸ）の高い吸蔵還元率（浄化作用）を維持することができる。
【００２８】
このように、本実施の形態に係る排気浄化装置１０では、硫黄酸化物（ＳＯＸ）によって被毒された吸蔵還元触媒２０の表面のみを高温の還元雰囲気とするため、少ない還元剤Ｋの添加量で硫黄酸化物（ＳＯＸ）を放出・浄化再生することができる。また、単に、液体化した還元剤Ｋを噴射する還元剤添加ノズル２２を設ける構成であるため、装置が複雑化することがない。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明した如く本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、硫黄酸化物（ＳＯＸ）によって被毒された吸蔵還元触媒から、少ない還元剤添加量でこの硫黄酸化物（ＳＯＸ）を放出して浄化再生することができ、かつこれを装置が複雑になることなく実現できるという優れた効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る排気浄化装置の全体構を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る排気浄化装置の還元剤添加ノズルによる還元剤の噴射状態を示す概略的な断面図である。
【図３】（Ａ）は、本発明の実施の形態に係る排気浄化装置の吸蔵還元触媒による窒素酸化物（ＮＯＸ）の浄化率の変化を示す線図であり、（Ｂ）は、還元剤添加ノズルによって供給添加される還元剤添加率の変化を示す線図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る排気浄化装置の吸蔵還元触媒の化学的な吸蔵還元状態を概略的に示す説明図である。
【符号の説明】
１０　　排気浄化装置
１４　　排気管（排気通路）
２０　　吸蔵還元触媒
２２　　還元剤添加ノズル（気体噴霧手段・液体噴射手段）
３０　　内燃機関
Ｋ　　　還元剤
【図１】
2004044499.tif 000003
【図２】
2004044499.tif 000004
【図３】
2004044499.tif 000005
【図４】
2004044499.tif 000006