(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＯx吸蔵化合物により排気ガス中のＮＯxを酸化して硝酸塩の状態で一時的に吸蔵し、適宜に吸入空気量を理論空燃比より減らした運転状態として排気ガス中にＨ2，ＣＯ，ＨＣのうちの一種類以上を添加することにより前記ＮＯx吸蔵化合物からＮＯxを分解放出させて該ＮＯx吸蔵化合物の再生を図り、その放出したＮＯxをＮＯx還元触媒上で前記Ｈ2，ＣＯ，ＨＣのうちの一種類以上と反応させて還元浄化するディーゼルエンジンの排気浄化方法であって、吸入空気量を理論空燃比より減らした運転状態で燃料を主噴射以外のタイミングで噴射させ、その噴射した燃料を燃焼させずに熱分解させることでＨ2，ＣＯ，ＨＣを生成して排気ガス中に添加すると共に、排気管におけるＮＯx吸蔵化合物及びＮＯx還元触媒の夫々に対し必要に応じて還元剤を追加導入し、しかも、排気ガス再循環装置により排気ガスを再循環して吸入空気量を減らすことを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンの排気浄化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりディーゼルエンジンにおいては、排気ガスが流通する排気管の途中に、白金，ロジウム，イリジウム，銀，銅，コバルト，鉄等から選ばれた少なくとも一つをアルミナ等の担体上に担持させて成るＮＯx還元触媒を装備し、該ＮＯx還元触媒の上流側に必要量の還元剤を添加して該還元剤をＮＯx還元触媒上で排気ガス中のＮＯx（窒素酸化物）と還元反応させることによりＮＯxの排出濃度を低減し得るようにしたものがある。
【０００３】
ただし、一般的に、この種のＮＯx還元触媒においては、比較的高温域で活性を有するようになっているため、低温域では十分なＮＯx低減効果が得られないという不具合があり、このような不具合を解消する目的で、低温域にて排気ガス中のＮＯxを酸化して硝酸塩の状態で一時的に吸蔵し且つＮＯx還元触媒が活性を有する高温域で硝酸塩を熱分解してＮＯxを放出する性質を有するＮＯx吸蔵化合物を併用した排気浄化装置が考えられている。
【０００４】
尚、ＮＯx吸蔵化合物としては、例えば白金に対し銀，マグネシウム，バリウム，ジルコニウム，イットリウム，ランタノイド系の硝酸塩・炭酸塩・酸化物のうちの一種類以上を混合してアルミナ等の担体上に担持させたものを採用すれば良い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上に述べた如き排気浄化装置にあっては、ＮＯx吸蔵化合物がＮＯxを分解放出する温度域とＮＯx還元触媒の活性温度域とを、双方の組成に基づく化学的な性質だけに依存して正確にマッチングさせることが困難であり、このようなＮＯx吸蔵化合物をＮＯx還元触媒に併用した排気浄化装置の開発は未だ実用化に至っていない。
【０００６】
本発明は、上述の実情に鑑みてなされたものであり、ＮＯx還元触媒の活性温度域に合わせて積極的にＮＯx吸蔵化合物からＮＯxを放出させるように制御し、ＮＯx吸蔵化合物をＮＯx還元触媒に併用して成る排気浄化装置の実用化を図ることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＮＯx吸蔵化合物により排気ガス中のＮＯxを酸化して硝酸塩の状態で一時的に吸蔵し、適宜に吸入空気量を理論空燃比より減らした運転状態として排気ガス中にＨ2，ＣＯ，ＨＣのうちの一種類以上を添加することにより前記ＮＯx吸蔵化合物からＮＯxを分解放出させて該ＮＯx吸蔵化合物の再生を図り、その放出したＮＯxをＮＯx還元触媒上で前記Ｈ2，ＣＯ，ＨＣのうちの一種類以上と反応させて還元浄化するディーゼルエンジンの排気浄化方法であって、吸入空気量を理論空燃比より減らした運転状態で燃料を主噴射以外のタイミングで噴射させ、その噴射した燃料を燃焼させずに熱分解させることでＨ2，ＣＯ，ＨＣを生成して排気ガス中に添加すると共に、排気管におけるＮＯx吸蔵化合物及びＮＯx還元触媒の夫々に対し必要に応じて還元剤を追加導入し、しかも、排気ガス再循環装置により排気ガスを再循環して吸入空気量を減らすことを特徴とするものである。
【０００８】
而して、主としてＮＯx還元触媒が活性温度域となっていない場合に、ＮＯx吸蔵化合物により排気ガス中のＮＯxが酸化されて硝酸塩の状態で吸蔵されることになるが、十分な量のＮＯxを吸蔵してＮＯx吸蔵化合物の吸蔵能力が低下してきた際には、ＮＯx還元触媒が活性温度域となるのを待って排気ガス再循環装置により排気ガスを再循環し、これにより吸入空気量を理論空燃比より減らした運転状態として酸素濃度の低い還元性雰囲気をつくり、斯かる運転状態を維持して燃料を主噴射以外のタイミングで噴射させる。
【０００９】
このように燃料を主噴射以外のタイミングで噴射させると、気筒内が酸素濃度の低い還元性雰囲気となっていることにより、噴射された燃料が燃焼せずに熱分解してＨ2，ＣＯ，ＨＣが生成され、これらの還元力の強いＨ2，ＣＯ，ＨＣが、酸素濃度の低い還元性雰囲気下で排気ガス中に添加されることにより、ＮＯx吸蔵化合物からＮＯxが積極的に分解放出されて該ＮＯx吸蔵化合物が再生され、更には、その放出されたＮＯxが活性状態のＮＯx還元触媒上で前記Ｈ2，ＣＯ，ＨＣと反応して、Ｎ2＋Ｈ2Ｏ，Ｎ2＋ＣＯ2＋Ｈ2Ｏ，Ｎ2＋ＣＯ2の何れかの状態に良好に還元浄化されることになる。
【００１０】
また、燃料の熱分解によるＨ2，ＣＯ，ＨＣの添加が不十分であったような場合に、排気管におけるＮＯx吸蔵化合物及びＮＯx還元触媒の夫々に対し必要に応じて還元剤が追加導入され、ＮＯx吸蔵化合物におけるＮＯxの分解放出やＮＯx還元触媒におけるＮＯxの還元浄化が促進されることになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、本形態例の排気浄化装置においては、ディーゼルエンジン１からの排気ガス２が流通する排気管３の途中に、ＮＯx吸蔵化合物４とＮＯx還元触媒５とが排気ガス２の流れ方向に順次直列に配置されており、ＮＯx還元触媒５の上流に配置されているＮＯx吸蔵化合物４は、主にＮＯx還元触媒５の活性温度域から外れた温度域で排気ガス２中のＮＯxを酸化して硝酸塩の状態で一時的に吸蔵するようになっている。
【００１３】
これらＮＯx吸蔵化合物４とＮＯx還元触媒５は、例えばフロースルー方式のハニカム構造などとして形成されるが、その製作にあたっては、押し出し成形によりハニカム型に成形したり、ハニカム担体にコーティングしたりして製作することが可能であり、更には、図示の如き別体のＮＯx吸蔵化合物４とＮＯx還元触媒５とを直列に配置することに換えて、ハニカム担体にＮＯx還元触媒をコーティングし且つその上層にＮＯx吸蔵化合物を更にコーティングした一体型の多層触媒とすることも可能である。
【００１４】
また、ここに図示しているディーゼルエンジン１では、排気ガス再循環装置を成すＥＧＲパイプ６により排気管３と吸気管７との間が接続されており、このＥＧＲパイプ６の途中に備えた常時閉のＥＧＲバルブ８を吸気行程中に開け、前記ＥＧＲパイプ６を通して排気ガス２の一部を吸入空気９と一緒に再循環して気筒内に送り込み、該気筒内での燃焼温度を下げてＮＯxの低減化を図るようにしてある。尚、図中１０はディーゼルエンジン１の各気筒に対し図示しない燃料タンクからの燃料（軽油）を噴射する燃料ポンプを示す。
【００１５】
更に、ＮＯx吸蔵化合物４の上流側の排気管３と還元剤タンク１１との間が還元剤供給管１２により接続され、該還元剤供給管１２の途中に設けた還元剤供給ポンプ１３の駆動により還元剤タンク１１内の還元剤１４（軽油など）がノズル１５を介しＮＯx吸蔵化合物４の上流側に添加されるようになっている。
【００１６】
しかも、特に本形態例においては、還元剤供給管１２を途中で分岐した枝管１２’がＮＯx還元触媒５の直前に接続されており、枝管１２’の途中に備えた開閉バルブ１６を介しＮＯx還元触媒５の直前に還元剤１４がノズル１７から追加導入されるようにもなっている。
【００１７】
而して、主としてＮＯx還元触媒５が活性温度域となっていない場合に、ＮＯx吸蔵化合物４により排気ガス２中のＮＯxが酸化されて硝酸塩の状態で吸蔵されることになるが、十分な量のＮＯxを吸蔵してＮＯx吸蔵化合物４の吸蔵能力が低下してきた際には、ＮＯx還元触媒５が活性温度域となるのを待ってＥＧＲバルブ８を開け、これにより排気ガス２を再循環して吸入空気量を理論空燃比より減らした運転状態として酸素濃度の低い還元性雰囲気をつくり、斯かる運転状態を維持して燃料ポンプ１０により燃料を主噴射以外のタイミングで噴射させる。
【００１８】
このように燃料ポンプ１０を制御して燃料を主噴射以外のタイミングで噴射させると、気筒内が酸素濃度の低い還元性雰囲気となっていることにより、噴射された燃料が燃焼せずに熱分解してＨ2，ＣＯ，ＨＣが生成され、これらの還元力の強いＨ2，ＣＯ，ＨＣが、酸素濃度の低い還元性雰囲気下で排気ガス２中に添加されることにより、ＮＯx吸蔵化合物４からＮＯxが積極的に分解放出されて該ＮＯx吸蔵化合物４が再生され、更には、その放出されたＮＯxが活性状態のＮＯx還元触媒５上で前記Ｈ2，ＣＯ，ＨＣと反応して、Ｎ2＋Ｈ2Ｏ，Ｎ2＋ＣＯ2＋Ｈ2Ｏ，Ｎ2＋ＣＯ2の何れかの状態に良好に還元浄化されることになる。
【００１９】
また、燃料の熱分解によるＨ2，ＣＯ，ＨＣの添加が不十分であったような場合に、排気管３におけるＮＯx吸蔵化合物４及びＮＯx還元触媒５の夫々に対し必要に応じて還元剤１４が追加導入され、ＮＯx吸蔵化合物４におけるＮＯxの分解放出やＮＯx還元触媒５におけるＮＯxの還元浄化が促進されることになる。
【００２０】
従って、上記形態例によれば、ＮＯx還元触媒５の活性温度域に合わせて積極的にＮＯx吸蔵化合物４からＮＯxを放出させるように制御することができるので、ＮＯx吸蔵化合物４をＮＯx還元触媒５に併用して成る排気浄化装置の実用化を図ることができる。
【００２１】
特に本形態例においては、吸入空気量を理論空燃比より減らした運転状態で燃料を主噴射以外のタイミングで噴射させ、その噴射した燃料を燃焼させずに熱分解させることでＨ2，ＣＯ，ＨＣを生成して排気ガス２中に添加するようにしているので、運転状態を適切に制御するだけで燃料を熱分解させてＨ2，ＣＯ，ＨＣの全てを生成することができ、特にＮＯxをＮＯx吸蔵化合物４から脱離させる効果の高いＨ2を添加できてＮＯx吸蔵化合物４からのＮＯxの分解放出をより確実に行わせることができる。
【００２２】
また、燃料の熱分解によるＨ2，ＣＯ，ＨＣの添加が不十分であったような場合に、排気管３におけるＮＯx吸蔵化合物４及びＮＯx還元触媒５の夫々に対し必要に応じて還元剤１４を追加導入するようにしているので、ＮＯx吸蔵化合物４におけるＮＯxの分解放出やＮＯx還元触媒５におけるＮＯxの還元浄化を促進することができる。
【００２３】
尚、本発明のディーゼルエンジンの排気浄化方法は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、吸入空気量を理論空燃比より減らした運転状態とする具体的な手法としては、図示の如き従来周知のＥＧＲパイプから成る排気ガス再循環装置を利用するだけでなく、バルブタイミングの可変手段により吸気行程で排気弁を開けて排気ガスを気筒内に呼び戻すようにした排気ガス再循環装置を用いたり、吸入空気量を直接制限するような手段を講じたりしても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２４】
【発明の効果】
上記した本発明のディーゼルエンジンの排気浄化方法によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００２５】
（Ｉ）ＮＯx還元触媒の活性温度域に合わせて積極的にＮＯx吸蔵化合物からＮＯxを放出させるように制御することができるので、ＮＯx吸蔵化合物をＮＯx還元触媒に併用して成る排気浄化装置の実用化を図ることができる。
【００２６】
（ＩＩ）吸入空気量を理論空燃比より減らした運転状態で燃料を主噴射以外のタイミングで噴射させ、その噴射した燃料を燃焼させずに熱分解させることでＨ2，ＣＯ，ＨＣを生成して排気ガス中に添加するようにしているので、運転状態を適切に制御するだけで燃料を熱分解させてＨ2，ＣＯ，ＨＣの全てを生成することができ、特にＮＯxをＮＯx吸蔵化合物から脱離させる効果の高いＨ2を添加できてＮＯx吸蔵化合物からのＮＯxの分解放出をより確実に行わせることができる。
【００２７】
（ＩＩＩ）燃料の熱分解によるＨ2，ＣＯ，ＨＣの添加が不十分であったような場合に、排気管におけるＮＯx吸蔵化合物及びＮＯx還元触媒の夫々に対し必要に応じて還元剤を追加導入するようにしているので、ＮＯx吸蔵化合物におけるＮＯxの分解放出やＮＯx還元触媒におけるＮＯxの還元浄化を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１          ディーゼルエンジン
２          排気ガス
３          排気管
４          ＮＯx吸蔵化合物
５          ＮＯx還元触媒
６          ＥＧＲパイプ（排気ガス再循環装置）
９          吸入空気
１４          還元剤
【図１】
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