(57)【要約】【課題】低コストでＮＯｘを低減できるようにすること。【解決手段】排気通路Ｌ２の途中に２個の吸蔵部１２，１３を設け、交互に切り替えて使用する。酸化部１０から排ガスを第１吸蔵部１２に流入させると、排ガス中のＮＯｘが第１吸蔵部１２に吸蔵される（Ｓ１）。次に、適当な時期に各切替弁１１，１４を切り替えると、還元剤タンク１５からの還元剤（例えば、燃料）が第１吸蔵部１２に供給され、吸蔵していたＮＯｘが放出される（Ｓ２）。供給された還元剤の一部は、吸蔵材からのＮＯｘ放出に消費され、余った還元剤は、放出されたＮＯｘと共に還流通路Ｌ４及び吸気通路Ｌ１を介して燃焼室５内に還流する（Ｓ３）。ＮＯｘは燃焼により一部が還元され、還元剤は燃料として燃焼に使用され、エンジン出力の一部となる（Ｓ４）。これにより、還元剤を無駄なく使用することができ、低コストでＮＯｘ浄化を行うことができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（１）からの排ガス中のＮＯｘを吸蔵する吸蔵手段（１２，１３）と、
前記吸蔵手段（１２，１３）に還元剤を供給することにより、吸蔵されたＮＯｘを放出させる還元剤供給手段（１５）と、
前記放出されたＮＯｘ及び前記吸蔵手段（１２，１３）に供給された還元剤とを前記エンジン（１）の燃焼室（５）に還流させる還流手段（Ｌ４）と、
を備えたことを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項２】
前記排ガス又は外気のいずれか一方を前記還元剤供給手段（１５）に導入し、前記還元剤と前記排ガス（Ｌ６）又は外気（Ｌ５）との混合気体を前記吸蔵手段に供給させる請求項１に記載の排ガス浄化装置。
【請求項３】
エンジンからの排ガスを吸蔵手段に導いて、前記排ガス中のＮＯｘを前記吸蔵手段に吸蔵させるステップ（Ｓ１）と、
前記吸蔵手段に還元剤を供給することにより、前記吸蔵手段に吸蔵されたＮＯｘを放出させるステップ（Ｓ２）と、
前記放出されたＮＯｘ及び前記吸蔵手段に供給された還元剤とを前記エンジンの燃焼室に還流させるステップ（Ｓ３）と、
を含んだことを特徴とする排ガス浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ディーゼルエンジン等のエンジンから排出される排ガス中のＮＯｘ（窒素化合物）を除去して排ガスを浄化する排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジン等から排出されるＮＯｘを低減する方法としては、例えば、排ガスを再び燃焼室に戻して燃焼させるＥＧＲ（排気再循環）、排ガスを吸蔵してから還元させる吸蔵還元触媒法等が知られている。このうち、ＮＯｘ低減効果が比較的大きい吸蔵還元触媒法がよく使用されている。
【０００３】
第１の従来技術としては、空燃比リーン運転時に、ＮＯｘを酸化して吸蔵材に貯蔵せしめ、空燃比リッチ運転時に、排ガス中の未燃焼燃料（ＨＣ）や一酸化炭素とＮＯｘとを反応させて還元し、浄化させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、第２の従来技術としては、排気通路中に２個の吸蔵還元触媒を設けて交互に切替使用し、一方の吸蔵還元触媒を使用してＮＯｘを吸蔵中に、他方の吸蔵還元触媒に還元剤を供給して還元し、浄化させる方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特許２６００４９２号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開昭６２−１０６８２６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
第１の従来技術では、空燃比を変化させることにより、ＮＯｘの吸蔵と還元を制御するため、高度かつ複雑な空燃比制御を行う必要がある。また、燃焼状態を変化させる時にショックが生じる可能性もある。さらに、吸蔵されたＮＯｘを還元させるために、燃料を過剰にして空燃比をリッチに切り替えると、その分だけ燃費が低下する。第１の従来技術では、排ガス中の未燃焼成分を還元剤として利用するため、還元反応を確実かつ速やかに行わせるために、必要以上の燃料を還元剤として供給する必要がある。しかし、必要以上に供給された還元剤のうち、還元反応に使用されなかった還元剤は、排気として排出されてしまうため、燃料が無駄に使用されて燃費が悪化する。
【０００８】
第２の従来技術では、吸蔵材からＮＯｘを放出させ、さらに放出されたＮＯｘを還元させるために、水素等の還元剤を使用しているが、還元剤は、還元反応のためだけに消費されるので、還元剤の分だけコストが増加する。水素に代えて燃料を還元剤に用いる場合は、前記同様に、燃焼に寄与しない還元剤としての燃料の分だけ燃費が低下する。
【０００９】
本発明は、上記のような種々の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、還元剤を無駄にせずに効率よくＮＯｘを浄化できる排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法を提供することにある。本発明の他の目的は、後述する実施の形態の記載から明らかになるであろう。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の排ガス浄化装置は、エンジンからの排ガス中のＮＯｘを吸蔵する吸蔵手段と、吸蔵手段に還元剤を供給することにより、吸蔵されたＮＯｘを放出させる還元剤供給手段と、放出されたＮＯｘ及び吸蔵手段に供給された還元剤とをエンジンの燃焼室に還流させる還流手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
吸蔵手段としては、例えば、アルカリ金属（カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）等）、アルカリ土類（バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）等）、希土類（ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）等）の酸化物を用いることができる。あるいは、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）やジルコン酸アルミニウム（ＺｒＯ２−Ａｌ２Ｏ３）系の酸化物を用いることもできる。吸蔵手段は、酸化雰囲気中ではＮＯｘを吸蔵し、還元雰囲気では吸蔵したＮＯｘを放出する。より正確には、吸蔵手段は、還元剤の少ない雰囲気中でＮＯｘを吸蔵し、還元剤の多い雰囲気中ではＮＯｘを放出する。
【００１２】
エンジンからの排ガスが吸蔵手段に供給されると、吸蔵手段は排ガス中のＮＯｘを吸蔵する。次に、還元剤供給手段が、吸蔵手段に還元剤を供給すると、吸蔵手段に吸蔵されていたＮＯｘが放出される。還元剤としては、例えば、炭化水素（ＨＣ）、燃料（ガソリンや軽油）、プロパン、ブタン、プロピレン、水素、一酸化炭素等を用いることができる。
【００１３】
ここで、留意すべきは、本発明では、還元剤を主としてＮＯｘ放出のために用いる点にある。多少の還元反応は生じるにしても、本発明では、還元剤を主として吸蔵手段からのＮＯｘ放出のために使用する。
【００１４】
吸蔵手段に供給された還元剤のうち、ＮＯｘ放出（あるいは放出及び還元）に消費されなかった残余の還元剤は、還流手段によって、放出されたＮＯｘと共にエンジンの燃焼室に還流される。即ち、本発明では、還元剤の一部をＮＯｘの放出に用い、ＮＯｘ放出に消費されなかった残余の還元剤を燃焼室に送り込んで燃料として作用させる。
【００１５】
燃焼室に還流されたＮＯｘは、燃焼によって一部が浄化される。一方、還元剤は、燃料としてエンジン出力の一部となる。従って、ＮＯｘ放出に必要な量よりも多くの還元剤を吸蔵手段に供給した場合でも、余った還元剤は燃焼室内で燃料として再利用されるため、還元剤を無駄にすることがなく、エンジンの燃費も向上する。
【００１６】
本発明の一態様では、排ガス又は外気のいずれか一方を還元剤供給手段に導入し、還元剤と排ガス又は外気との混合気体を吸蔵手段に供給させる。
【００１７】
即ち、還元剤と排ガスとの混合気体又は還元剤と外気の混合気体の形態で、還元剤を吸蔵手段に供給させる。これにより、還元剤だけを供給する場合に比べて、ＮＯｘ放出に使用する還元剤ガス流量を大きくでき、吸蔵材から放出されたＮＯｘを速やかに取り除いて燃焼室に還流させることができる。また、排ガス中のＮＯをＮＯ２に酸化させる白金触媒を備えた吸蔵手段を用いる場合でも、排ガスや外気中に含まれる酸素により触媒上での還元反応を抑制でき、還元剤が還元反応に費やされるのを未然に防止することができる。
【００１８】
本発明に従う排ガス浄化方法は、エンジンからの排ガスを吸蔵手段に導いて、排ガス中のＮＯｘを吸蔵手段に吸蔵させるステップと、吸蔵手段に還元剤を供給することにより、吸蔵手段に吸蔵されたＮＯｘを放出させるステップと、放出されたＮＯｘ及び吸蔵手段に供給された還元剤とをエンジンの燃焼室に還流させるステップと、を含んだことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２０】
１．第１の実施形態
【００２１】
図１〜図３に基づいて、第１の実施形態を説明する。図１は、例えば、自動車用エンジン装置等に排ガス浄化装置を適用した場合の全体構成図である。
【００２２】
エンジン１は、例えば、乗用車等に搭載されるもので、４サイクル式のガソリンエンジンとして構成されている。これに限らず、ディーゼルエンジンや２サイクルエンジン等のような他の形式のエンジンにも本発明は適用できる。
【００２３】
エンジン１のシリンダブロックには、例えば、２個、４個、６個等の複数のシリンダ２が形成されており、各シリンダ２内にはピストン３がそれぞれ摺動可能に設けられている（説明の便宜上１つのシリンダのみ図示）。各シリンダ２の開口部は、シリンダヘッド４によって気液密に施蓋されており、ピストン３の上面には燃焼室５が形成されている。燃焼室５と吸気マニホールド８との接続部には吸気弁６が、燃焼室５と排気マニホールド９との間には排気弁７が、それぞれ開閉可能に設けられている。
【００２４】
吸気マニホールド８には、外気を導入するための吸気通路Ｌ１が接続されており、排気マニホールド９には、排ガスを大気に開放するための排気通路Ｌ２が接続されている。そして、排気通路Ｌ２の途中には、後述の排ガス浄化装置が設けられている。
【００２５】
排ガス浄化装置は、それぞれ後述するように、酸化部１０、第１切替弁１１、第１吸蔵部１２、第２吸蔵部１３、第２切替弁１４、還元剤タンク１５及び制御部１６を備えて構成されている。
【００２６】
酸化部１０は、排ガス中の酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ２）に酸化させる酸化触媒（例えば、Ｐｔ、Ｍｎ２Ｏ３等）を有しており、排気通路Ｌ２の上流側に設けられている。酸化部１０の下流側には、第１切替弁１１及び第２切替弁１４が排気通路Ｌ２の途中に設けられている。
【００２７】
第１切替弁１１及び第２切替弁１４は、それぞれ第１切替手段、第２切替手段として表現可能なものであり、例えば、４ポート２位置の電磁弁として構成されている。各切替弁１１，１４は、それぞれ２つの切替位置（ａ），（ｂ）を有しており、制御部１６からの制御信号に応じて、互いに同期して位置を切り替えるようになっている。なお、各切替弁１１，１４は、各ポートがどこにも接続されない過渡位置を備えてもよく、この場合、４ポート３位置の電磁弁となる。また、電磁弁に限らず、空圧弁としてもよいし、あるいは、いわゆるレボルバー式の切替機構に代えてもよい。
【００２８】
第１の切替弁１１と第２の切替弁１４との間には、第１吸蔵部１２及び第２吸蔵部１３が並列的に設けられている。第１吸蔵部１２は、第１分岐通路Ｌ２１を介して第１切替弁１１及び第２切替弁１４に接続されており、第２吸蔵部１３は、第２分岐通路Ｌ２２を介して第１切替弁１１及び第２切替弁１４に接続されている。各吸蔵部１２，１３は、それぞれ例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類等の酸化物（具体的には、例えば、酸化バリウム（ＢａＯ））から構成されており、酸化雰囲気中ではＮＯｘを吸蔵し、還元雰囲気中ではＮＯｘを放出するようになっている。より正確には、各吸蔵部１２，１３は、還元剤の少ない雰囲気中でＮＯｘを吸蔵し、還元剤の多い雰囲気中でＮＯｘを放出させる。
【００２９】
各切替弁１１，１４がそれぞれ第１位置（ａ）にある場合、第１吸蔵部１２の上流側は第１分岐通路Ｌ２１を介して酸化部１０に接続され、第１吸蔵部１２の下流側は大気に開放される。一方、第２吸蔵部１３の上流側は、還元剤供給通路Ｌ３を介して還元剤タンク１５に接続され、第２吸蔵部１３の下流側は、還流通路Ｌ４を介して吸気通路Ｌ１の途中に接続される。なお、本明細書において、上流及び下流とは、それぞれ流体（排ガス、還元剤、外気）の流れ方向の上流及び下流を示す。
【００３０】
各切替弁１１，１４がそれぞれ第１位置（ａ）にある場合、第１吸蔵部１２には、酸化部１０から第１分岐通路Ｌ２１を介して排ガスが供給され、第１吸蔵部１２は、排ガス中のＮＯｘを吸蔵する（Ｓ１）。第２吸蔵部１３には、還元剤供給通路Ｌ３を介して気体状の還元剤が供給され、第２吸蔵部１３は、吸蔵していたＮＯｘを放出させる（Ｓ２）。
【００３１】
放出されたＮＯｘ及びＮＯｘ放出に消費されずに余った還元剤は、還流通路Ｌ４を介して負圧状態の吸気通路Ｌ１に流れ込み、吸気通路Ｌ１を介して燃焼室５内に流入する（Ｓ３）。燃焼室５内に流入したＮＯｘ及び還元剤は、燃焼室５内で燃焼される（Ｓ４）。これにより、ＮＯｘは還元され、還元剤は、燃料としてエンジン出力の一部となる。
【００３２】
各切替弁１１，１４がそれぞれ第１位置（ａ）から第２位置（ｂ）に切り替われると、上記とは逆に、第１吸蔵部１２が還元剤タンク１５に接続され、第２吸蔵部１３が酸化部１０に接続される。即ち、各切替弁１１，１４が第１位置（ａ）にある場合、第１吸蔵部１２はＮＯｘ吸蔵モードで使用され、第２吸蔵部１３は、ＮＯｘ放出モードで使用される。そして、各切替弁１１，１４がそれぞれ第２位置（ｂ）に切り替わると、第１吸蔵部１２はＮＯｘ吸蔵モードからＮＯｘ放出モードに切り替わり、第２吸蔵部１３はＮＯｘ放出モードからＮＯｘ吸蔵モードに切り替わる。
【００３３】
図１中の下側に示すタイムチャート１６Ａのように、各吸蔵部１２，１３の使用モードを交互に切り替えることにより、一方の吸蔵部でＮＯｘを吸蔵しつつ、他方の吸蔵部からＮＯｘを放出させて再生することができ、排ガス中のＮＯｘを連続的に吸蔵して浄化させることができる。なお、実施例では、２個の吸蔵部１２，１３を設ける場合を例示しているが、本発明はこれに限らず、３個以上の吸蔵部を切替使用する構成としてもよい。
【００３４】
還元剤タンク１５は、還元剤を収容しており、還元剤供給通路Ｌ３及び第２切替弁１４を介して第１吸蔵部１２又は第２吸蔵部１３のいずれか一方に還元剤を供給するものである。還元剤としては、例えば、炭化水素、ガソリン、軽油、プロパン、ブタン、プロピレン、水素、一酸化炭素等を用いることができる。なお、吸蔵部を３個以上設ける場合は、放出モードで使用する複数の吸蔵部に還元剤を供給する。
【００３５】
還元剤タンク１５は、例えば、加圧された気体状の還元剤を供給するようになっている。これに限らず、液状の還元剤を用いることもできる。液体状の還元剤を用いる場合は、例えば、加熱して気化させた還元剤を吸蔵部に供給したり、あるいは、後述する実施形態のように、排ガスや外気等のガス中に液体状の還元剤を噴霧して吸蔵部に供給すればよい。
【００３６】
なお、還元剤として燃料の一部を利用する場合は、還元剤専用のタンク１５を設ける必要はなく、還元剤供給通路Ｌ３を燃料タンクや燃料配管に接続して燃料を取り込む構成とすればよい。液体状の還元剤を用いる場合は、気化させたり霧化させる機構が必要になるため、気体状の還元剤を用いる方が簡素な構成にできる。しかし、燃料を還元剤として利用する場合は、燃料タンクや燃料配管から燃料の一部を取り出して使用できるので、還元剤タンク１５を設けたり、タンク１５を交換等する手間を省くことができる。
【００３７】
制御部１６は、タイムチャート１６Ａに示すように、各切替弁１１，１４の作動を制御する。上述の通り、制御部１６は、適当な時期に各切替弁１１，１４に制御信号を出力し、各切替弁１１，１４の位置を切替させる。制御部１６は、マイクロコンピュータシステムとして構成することもできるし、電磁リレー等のハードウェア回路として構成することもできる。また、制御部１６は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）の一部として実現させることもできる。
【００３８】
次に、図２に基づいて、本実施形態の動作を説明する。
【００３９】
図２（ａ）は、第１吸蔵部１２でＮＯｘを吸蔵させ、第２吸蔵部１３でＮＯｘを放出させる場合を示す。この場合は、上述の通り、燃焼室５内で発生した排ガスは、酸化部１０により酸化された後、第１切替弁１１から第１吸蔵部１２に導入される。第１吸蔵部１２によりＮＯｘが除去された排ガスは、第２切替弁１４を介して排気通路Ｌ２から大気中に排出される。なお、第２切替弁１４の下流側で排気通路Ｌ２の途中に三元触媒等をさらに設けてもよい。
【００４０】
次に、図２（ｂ）に示すように、各切替弁１１，１４がそれぞれ切り替わると、還元剤供給通路Ｌ３及び第２切替弁１４を介して、還元剤タンク１５からの還元剤が第１吸蔵部１２に流入する。第１吸蔵部１２に流入した還元剤の一部は、第１吸蔵部１２に吸蔵されているＮＯｘを放出させる。第１吸蔵部１２から放出されたＮＯｘ及び余った還元剤は、第１分岐通路Ｌ２１、第１切替弁１１、還流通路Ｌ４を介して吸気通路Ｌ１に流れ込み、吸気通路Ｌ１を介して燃焼室５内に還流される。燃焼室５内でＮＯｘの一部は還元され、一方、還元剤は燃料の一部として燃やされる。
【００４１】
第２吸蔵部１３の動作は、第１吸蔵部１２の動作と逆になる。第１吸蔵部１２がＮＯｘを吸蔵している間、第２吸蔵部１３はＮＯｘを放出し、第１吸蔵部１２がＮＯｘを放出している間、第２吸蔵部１３はＮＯｘを吸蔵する。
【００４２】
次に、各部で生じる化学反応について説明する。まず、酸化部１０での酸化反応を下記化１に示す。
【００４３】
【化１】
ＮＯ＋１／２Ｏ２→ＮＯ２
【００４４】
次に、吸蔵材がＮＯ２を吸蔵するときの反応式を化２に示す（ＭＯは吸蔵材、Ｍは例えばＢａ）。
【００４５】
【化２】
ＮＯ２＋１／２ＭＯ＋１／４Ｏ２→１／２Ｍ（ＮＯ３）２
【００４６】
還元剤を（ＣＨ２）ｎと表現した場合の吸蔵材からのＮＯ２放出反応を化３、化４にそれぞれ示す。化３はＮＯ２として放出される場合を示し、化４はＮＯとして放出される場合を示す。
【００４７】
【化３】
１／２Ｍ（ＮＯ３）２＋１／６ｎ（ＣＨ２）ｎ→ＮＯ２＋１／２ＭＯ＋１／６ＣＯ２＋１／６Ｈ２Ｏ
【００４８】
【化４】
１／２Ｍ（ＮＯ３）２＋１／２ｎ（ＣＨ２）ｎ→ＮＯ＋１／２ＭＯ＋１／２ＣＯ２＋１／２Ｈ２Ｏ
【００４９】
以上の反応式をまとめると、ＮＯ２として放出される場合は化５に示され、ＮＯとして放出される場合は化６に示される。
【００５０】
【化５】
ＮＯ＋１／６ｎ（ＣＨ２）ｎ＋３／４Ｏ２→ＮＯ２＋１／６ＣＯ２＋１／６Ｈ２Ｏ
【００５１】
【化６】
１／２ｎ（ＣＨ２）ｎ＋３／４Ｏ２→１／２ＣＯ２＋１／２Ｈ２Ｏ
【００５２】
化５に示すように、１モルのＮＯを吸蔵放出するのに必要な炭化水素（ＨＣ）の量（Ｃのモル数）は、ＮＯ２として放出される場合は１／６モル、ＮＯとして排出される場合は１／２モルとなる。
【００５３】
なお、比較のために、放出されたＮＯｘを還元剤によってさらに還元させる場合の化学反応を検討すると、ＮＯ２として放出される場合の反応式は化７に示され、ＮＯとして放出される場合の反応式は化８に示される。
【００５４】
【化７】
ＮＯ２＋２／３ｎ（ＣＨ２）ｎ→１／２Ｎ２＋２／３ＣＯ２＋２／３Ｈ２Ｏ
【００５５】
【化８】
ＮＯ＋１／３ｎ（ＣＨ２）ｎ→１／２Ｎ２＋１／３ＣＯ２＋１／３Ｈ２Ｏ
【００５６】
従って、ＮＯ２として放出される場合とＮＯとして放出される場合のいずれの場合でも、全反応式は化９に示す通りとなり、
【００５７】
【化９】
ＮＯ＋５／６ｎ（ＣＨ２）ｎ＋３／４Ｏ２→１／２Ｎ２＋５／６ＣＯ２＋５／６Ｈ２Ｏ
１モルのＮＯを吸蔵材から放出させてさらに還元させるのに必要な炭化水素（ＨＣ）の量は、５／６モルとなる。
【００５８】
図３は、本実施形態によるＮＯｘ低減効果を示す特性図である。ディーゼル燃焼装置を用いて、燃焼室へ還流するＮＯｘ量と燃焼室から排出されるＮＯｘ量との関係を調べたものである。燃焼室への燃料の噴射量を６０ｍｍ３にした場合（四角形）と、燃料噴射量を１２０ｍｍ３にした場合（丸印）とでそれぞれＮＯｘ低減効果を測定した。なお、ＮＯｘ測定には、ＣＬＡ（化学発光法）を用いた。
【００５９】
図３中の点斜線は、ＮＯｘ低減効果が全く無いとした場合の理論値である。グラフの左端に示すように、ＮＯｘ還流量が０のときに、約５００ｐｐｍ程度のＮＯｘが発生する。これは、正常な燃焼により生じるＮＯｘ量である。本実施形態によるＮＯｘ低減効果が全く無いと仮定した場合、ＮＯｘは斜め点線に示すように、累積していく。
【００６０】
しかし、丸印あるいは四角形印をつなぐ実線は、いずれも斜め点線よりも下がった位置にあり、一定のＮＯｘ低減効果がみられる。燃料噴射量が１２０ｍｍ３の場合は、ＮＯｘ還流量が大きくなるにつれてＮＯｘ低減効果が増大している。また、燃料噴射量が６０ｍｍ３の場合は、ＮＯｘ還流量が１０００ｐｐｍ程度を越えるあたりから一定量のＮＯｘを低減しており、燃料噴射量１２０ｍｍ３の場合の方がＮＯｘ低減効果が大きい。
【００６１】
以上詳述した通り、本実施の形態によれば、還元剤を積極的な（あるいは実質的な）還元反応には用いずにＮＯｘ放出のために用い、ＮＯｘ放出に寄与しなかった残余の還元剤をＮＯｘと共に燃焼室５に還流させるため、ＮＯｘを燃焼室５内で還元させつつ、還元剤を燃料として燃焼させ、エンジン出力の一部にすることができる。
【００６２】
従って、還元剤を専ら還元反応にのみ用いる場合に比較して、還元剤を無駄に消費することがなく、ＮＯｘ低減コストを下げることができる。また、還元剤として燃料を利用する場合は、燃費を悪化させることもない。
【００６３】
２．第２の実施形態
【００６４】
次に、図４を参照して、本発明の第２の実施形態を説明する。本実施の形態の特徴は、酸化機能を備えた吸蔵部を用いた点にある。
【００６５】
本実施の形態による排ガス浄化装置は、第１の実施形態と同様に、各切替弁１１，１４及び各吸蔵部２１，２２を備え、各吸蔵部２１，２２を交互に切り替えて使用する。しかし、本実施形態では、独立した酸化部１０を廃止し、各吸蔵部２１，２２にそれぞれ酸化部２１Ａ，２２Ａを備えさせている。即ち、各吸蔵部２１，２２は、吸蔵材に酸化触媒を担持した構成となっており、酸化部２１Ａ，２２Ａと吸蔵材２１Ｂ，２２Ｂとを備える。なお、酸化触媒としては、酸素の少ない雰囲気中でも還元反応の生じにくい特性を備えていることが好ましい。
【００６６】
３．第３の実施形態
【００６７】
図５は、本発明の第３の実施形態を示す。本実施形態の特徴は、外気と還元剤との混合気体を用いてＮＯｘを放出させる点にある。
【００６８】
還元剤供給通路Ｌ３の途中には、外気導入通路Ｌ５が接続されている。還元剤タンク１５から流出する還元剤は、外気導入通路Ｌ５から導入される外気に混合されて各吸蔵部１２，１３のいずれかに供給される。
【００６９】
従って、本実施形態によれば、ＮＯｘ放出に用いる混合気体の量を、還元剤を単独で供給する場合よりも大きくすることができ、吸蔵材から放出されたＮＯｘを速やかに運び去って吸気通路Ｌ１に還流させることができる。
【００７０】
４．第４の実施形態
【００７１】
図６は、本発明の第４の実施形態を説明する。本実施形態の特徴は、排ガスと還元剤との混合気体を用いてＮＯｘを放出させる点にある。
【００７２】
還元剤供給通路Ｌ３の途中には、排ガス導入通路Ｌ６が接続されており、還元剤タンク１５からの還元剤は、排ガス導入通路Ｌ６から導入された排ガスに混合して、吸蔵部に供給される。
【００７３】
これにより、外気と還元剤を混合する場合と同様に、放出に用いる混合気体量を大きくして、ＮＯｘを速やかに運び去ることができる。また、本実施形態によれば、吸蔵時と放出時とで吸蔵部１２，１３の温度がほぼ変化せず、吸蔵材の温度をほぼ一定に保持できる。従って、ＮＯｘ放出時の温度低下を防止して、放出効果を高くすることができ（一般的に、吸蔵材が高温なほどＮＯｘ放出効果が大きい）、吸蔵時と放出時との温度差による熱疲労や劣化を防止できる。
【００７４】
５．第５の実施形態
【００７５】
図７に基づいて、本発明の第５の実施形態を説明する。本実施形態の特徴は、酸化機能付き吸蔵部に還元剤と外気との混合気体を供給する点にある。
【００７６】
本実施の形態による各吸蔵部２１，２２は、第２の実施形態と同様に、それぞれ酸化部２１Ａ，２２Ａを備えている。そして、還元剤供給通路Ｌ３には、第３の実施形態と同様に、外気導入通路Ｌ５が接続されている。
【００７７】
本実施形態では、外気と還元剤とが混合した多量の気体によって、吸蔵部に吸蔵されているＮＯｘを放出させるため、酸素の少ない還元雰囲気中では放出されたＮＯｘを触媒上で還元するという特徴を有する白金触媒を用いた場合に特に効果がある。つまり、外気と還元剤とを混合させることにより、酸素の多い雰囲気を形成でき、この酸素の多い雰囲気下で還元反応を抑制しつつＮＯｘを放出させ、ＮＯｘ及び還元剤の残りを燃焼室５に還流させることができる。
【００７８】
６．第６の実施形態
【００７９】
図８に基づいて、本発明の第６の実施形態を説明する。本実施形態の特徴は、酸化機能付き吸蔵部に還元剤と排ガスとの混合気体を供給する点にある。
【００８０】
本実施の形態による各吸蔵部２１，２２は、第２の実施形態と同様に、それぞれ酸化部２１Ａ，２２Ａを備えている。また、還元剤供給通路Ｌ３には、排気通路Ｌ２から分岐する排ガス導入通路Ｌ６が接続されている。
【００８１】
これにより、放出に使用する混合気体量を大きくして速やかにＮＯｘを運び去ることができ、ＮＯｘ吸蔵時とＮＯｘ放出時の温度差を少なくして、ＮＯｘ放出効果を高めると共に、熱疲労や劣化等を防止できる。さらに、白金触媒を用いた場合でも、比較的酸素の多い雰囲気中でＮＯｘを放出させるため、放出されたＮＯｘが白金触媒上で還元されるのを防止できる。
【００８２】
なお、当業者であれば、各実施の形態に記載された本発明の要旨の範囲内で種々の追加や変更等が可能である。例えば、当業者は、前記各実施の形態を適宜組み合わせることができる。
【００８３】
例えば、本発明の排ガス浄化装置に、従来の還元触媒や三元触媒等をさらに追加する構成も可能である。
【００８４】
また、乗用車用エンジンに限らず、例えば、建設機械用エンジン、船舶用エンジン、農業機械用エンジン、発電用エンジン等の種々のエンジンに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る排ガス浄化装置の全体構成図である。
【図２】各吸蔵部の切替動作を示す説明図であって、（ａ）は第１吸蔵部でＮＯｘを吸蔵し第２吸蔵部でＮＯｘを放出する状態、（ｂ）は第１吸蔵部でＮＯｘを放出し第２吸蔵部でＮＯｘを吸蔵する状態、をそれぞれ示す。
【図３】本実施形態によるＮＯｘ低減効果を示す特性図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る排ガス浄化装置の全体構成図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る排ガス浄化装置の全体構成図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係る排ガス浄化装置の全体構成図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態に係る排ガス浄化装置の全体構成図である。
【図８】本発明の第６の実施の形態に係る排ガス浄化装置の全体構成図である。
【符号の説明】
１  エンジン
２  シリンダ
５  燃焼室
８  吸気マニホールド
９  排気マニホールド
１０  酸化部
１１  第１切替弁
１２  第１吸蔵部
１３  第２吸蔵部
１４  第２切替弁
１５  還元剤タンク
１６  制御部
Ｌ１  吸気通路
Ｌ２  排気通路
Ｌ３  還元剤供給通路
Ｌ４  還流通路
２１  第１吸蔵部
２１Ａ  酸化部
２１Ｂ  吸蔵材
２２  第２吸蔵部
２２Ａ  酸化部
２２Ｂ  吸蔵材
Ｌ５  外気導入通路
Ｌ６  排ガス導入通路
【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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