(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関排気通路内にＮＯ2の増大により浄化性能の高められる排気浄化触媒を配置し、排気浄化触媒上流の機関排気通路内にＮＯ2生成用のＮＯ2生成触媒を配置した内燃機関において、ＮＯ2生成触媒上流の排気管内に小型アンモニア生成触媒を配置し、小型アンモニア生成触媒上流の排気管内に小型アンモニア生成触媒へ炭化水素からなる燃料を供給するための燃料供給弁を配置し、該小型アンモニア生成触媒は排気管の断面よりも小さな断面を有していて排気管内を流れる排気ガスの一部が小型アンモニア生成触媒を流れると共に残りの排気ガスが小型アンモニア生成触媒の周りを流れ、小型アンモニア生成触媒内を流れる排気ガスの空燃比が小型アンモニア生成触媒内においてＮＯxをアンモニアまで還元させることのできるリッチ度合のリッチ空燃比となりかつ小型アンモニア生成触媒周りの排気管内を流れる排気ガスの空燃比およびＮＯ2生成触媒に流入する排気ガスの空燃比が共にリーン空燃比となるのに必要な量の燃料を燃料供給弁から供給し、小型アンモニア生成触媒において生成されたアンモニアをＮＯ2生成触媒内に流入させ、ＮＯ2生成触媒において排気ガス中に含まれるＮＯをＮＯ2に酸化するようにした内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
小型アンモニア生成触媒内においてＮＯxをアンモニアまで還元させることのできるリッチ度合の空燃比が１２．０以下である請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
上記小型アンモニア生成触媒は排気ガスの流れ方向に延びる筒状をなす請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
上記小型アンモニア生成触媒はＮＯx生成触媒に向かう排気ガスが流通する排気管内の中央に配置されている請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
上記小型アンモニア生成触媒はＮＯx生成触媒に向かう排気ガスが流通する排気管内の周辺部に配置されている請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
上記小型アンモニア生成触媒の上流側端面上に該上流側端面の周縁部から上流に向けて延びる燃料案内部が形成されており、燃料供給弁から該燃料案内部に向けて燃料が噴射される請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
上記小型アンモニア生成触媒が酸化触媒からなる請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
上記小型アンモニア生成触媒がＮＯx吸着触媒からなる請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
上記ＮＯ2生成触媒が酸化触媒からなる請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
上記排気浄化触媒は、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるＮＯxを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比がリッチになると吸蔵したＮＯxを放出するＮＯx吸蔵触媒から構成されている請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１１】
上記排気浄化触媒がアンモニアの存在のもとで排気ガス中のＮＯxを還元することのできるＮＯx選択還元触媒から構成されており、該ＮＯx選択還元触媒に尿素水を供給するための尿素水供給弁を具備している請求項１に記載の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】
アンモニアの存在下で排気ガス中のＮＯxを還元しうるＮＯx選択還元触媒を用いた場合には排気ガス中に含まれるＮＯとＮＯ2との比率が１：１のときにＮＯx浄化率が最も高くなる。しかしながら機関から排出される排気ガス中のＮＯxの大部分はＮＯであってＮＯ2の量は極めて少ない。そこで排気ガス中に含まれるＮＯをＮＯ2に変換することによりＮＯ2を生成しうるＮＯ2生成触媒をＮＯx選択還元触媒の上流に配置し、ＮＯx選択還元触媒に流入する排気ガス中のＮＯとＮＯ2との比率をできるだけ１：１に近ずけるようにした内燃機関が公知である（例えば特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００６−５１２５２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところでこのような内燃機関において例えばＮＯx選択還元触媒を昇温させるためにＮＯ2生成触媒の上流に炭化水素からなる燃料を供給すると運転状態によっては多量の炭化水素がＮＯ2生成触媒に付着することがある。しかしながらこのように多量の炭化水素がＮＯ2生成触媒に付着すると付着した炭化水素周りの空燃比がリッチとなるためにＮＯ2生成触媒内においてＮＯ2がＮＯに還元されてしまい、斯くしてＮＯ2生成触媒がその機能を果さなくなるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記問題を解決するために本発明によれば、機関排気通路内にＮＯ2の増大により浄化性能の高められる排気浄化触媒を配置し、排気浄化触媒上流の機関排気通路内にＮＯ2生成用のＮＯ2生成触媒を配置した内燃機関において、ＮＯ2生成触媒上流の排気管内に小型アンモニア生成触媒を配置し、小型アンモニア生成触媒上流の排気管内に小型アンモニア生成触媒へ炭化水素からなる燃料を供給するための燃料供給弁を配置し、小型アンモニア生成触媒は排気管の断面よりも小さな断面を有していて排気管内を流れる排気ガスの一部が小型アンモニア生成触媒を流れると共に残りの排気ガスが小型アンモニア生成触媒の周りを流れ、小型アンモニア生成触媒内を流れる排気ガスの空燃比が小型アンモニア生成触媒内においてＮＯxをアンモニアまで還元させることのできるリッチ度合のリッチ空燃比となりかつ小型アンモニア生成触媒周りの排気管内を流れる排気ガスの空燃比およびＮＯ2生成触媒に流入する排気ガスの空燃比が共にリーン空燃比となるのに必要な量の燃料を燃料供給弁から供給し、小型アンモニア生成触媒において生成されたアンモニアをＮＯ2生成触媒内に流入させ、ＮＯ2生成触媒において排気ガス中に含まれるＮＯをＮＯ2に酸化するようにしている。
【発明の効果】
【０００５】
ＮＯ2生成触媒には少くとも重質の炭化水素が流入することがないのでＮＯx生成触媒に炭化水素が付着することがない。従ってＮＯ2生成触媒内を流れる排気ガスの空燃比は局所的にリッチになることはなく、全体的にリーンとなるのでＮＯはＮＯ2に良好に酸化されることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１に圧縮着火式内燃機関の全体図を示す。
図１を参照すると、１は機関本体、２は各気筒の燃焼室、３は各燃焼室２内に夫々燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、４は吸気マニホルド、５は排気マニホルドを夫々示す。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の出口に連結され、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に連結される。吸気ダクト６内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁１０が配置され、更に吸気ダクト６周りには吸気ダクト６内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１１が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置１１内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
【０００７】
一方、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の入口に連結され、排気タービン７ｂの出口は排気管１２を介してＮＯ2生成触媒１３に連結される。このＮＯ2生成触媒１３上流の機関排気通路内には、即ち排気管１２内にはＮＯ2生成触媒１３よりも体積が小さくかつＮＯ2生成触媒１３に流入する排気ガスの一部が流通する小型アンモニア生成触媒１４が配置され、この小型アンモニア生成触媒１４上流の機関排気通路内には、即ち排気管１２内には小型アンモニア生成触媒１４に炭化水素からなる燃料を供給するための燃料供給弁１５が配置される。
【０００８】
一方、ＮＯ2生成触媒１３の出口は排気管１６を介してＮＯ2の増大により浄化性能の高められる排気浄化触媒１７に連結される。図１に示される実施例ではこの排気浄化触媒１７はＮＯx吸蔵触媒からなる。
【０００９】
排気マニホルド５と吸気マニホルド４とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路１８を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路１８内には電子制御式ＥＧＲ制御弁１９が配置される。また、ＥＧＲ通路１８周りにはＥＧＲ通路１８内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置２０が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置２０内に導かれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。一方、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に連結され、このコモンレール２２は電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２３を介して燃料タンク２４に連結される。燃料タンク２４内に貯蔵されている燃料は燃料ポンプ２３によってコモンレール２２内に供給され、コモンレール２２内に供給された燃料は各燃料供給管２１を介して燃料噴射弁３に供給される。
【００１０】
電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具備する。図１に示されるように吸入空気量検出器８の出力信号は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。アクセルペダル４０にはアクセルペダル４０の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続され、負荷センサ４１の出力電圧は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。更に入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４２が接続される。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して燃料噴射弁３、スロットル弁１０の駆動用ステップモータ、ＥＧＲ制御弁１９および燃料ポンプ２３に接続される。
【００１１】
図２（Ａ）は図１における小型アンモニア生成触媒１４周りの拡大図を示しており、図２（Ｂ）は図２（Ａ）においてＢ−Ｂ線に沿ってみた断面図を示している。図２（Ａ），（Ｂ）に示される実施例ではこの小型アンモニア生成触媒１４は酸化触媒からなる。図２（Ａ），（Ｂ）に示されるようにこの小型アンモニア生成触媒１４は金属薄肉平板と金属薄肉波形板との積層構造からなる基体を有しており、この基体の表面上に例えばアルミナからなる触媒担体の層が形成されていると共にこの触媒担体上には白金Ｐｔ、ロジウムＲｄ、パラジウムＰｄのような貴金属触媒が担持されている。なお、この小型アンモニア生成触媒１４はゼオライトのようなＮＯx吸着触媒から形成することもできる。
【００１２】
図２（Ａ），（Ｂ）からわかるようにこの小型アンモニア生成触媒１４はＮＯx生成触媒１３に向かう排気ガスの全流路断面よりも小さな断面、即ち排気管１２の断面よりも小さな断面を有していると共に、排気管１２内の中央において排気ガスの流れ方向に延びる筒状をなしている。なお、図２（Ａ），（Ｂ）に示される実施例では小型アンモニア生成触媒１４は円筒状外枠２５内に配置されており、この円筒状外枠２５は複数のステー２６によって排気管１２内に支持されている。
【００１３】
また、ＮＯ2生成触媒１３は例えば白金Ｐｔのような貴金属触媒を担持した酸化触媒から構成されている。
【００１４】
一方、図１に示されるＮＯx吸蔵触媒１７の基体上には例えばアルミナからなる触媒担体が担持されており、図３はこの触媒担体４５の表面部分の断面を図解的に示している。図３に示されるように触媒担体４５の表面上には貴金属触媒４６が分散して担持されており、更に触媒担体４５の表面上にはＮＯx吸収剤４７の層が形成されている。
【００１５】
図３に示される例では貴金属触媒４６として白金Ｐｔが用いられており、ＮＯx吸収剤４７を構成する成分としては例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、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が用いられている。
【００１６】
機関吸気通路、燃焼室２およびＮＯx吸蔵触媒１７上流の排気通路内に供給された空気および燃料（炭化水素）の比を排気ガスの空燃比と称すると、ＮＯx吸収剤４７は排気ガスの空燃比がリーンのときにはＮＯxを吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸蔵したＮＯxを放出するＮＯxの吸放出作用を行う。
【００１７】
即ち、ＮＯx吸収剤４７を構成する成分としてバリウムＢａを用いた場合を例にとって説明すると、排気ガスの空燃比がリーンのとき、即ち排気ガス中の酸素濃度が高いときには排気ガス中に含まれるＮＯは図３に示されるように白金Ｐｔ４６上において酸化されてＮＯ2となり、次いでＮＯx吸収剤４７内に吸収されて炭酸バリウムＢａＣＯ3と結合しながら硝酸イオンＮＯ3-の形でＮＯx吸収剤４７内に拡散する。このようにしてＮＯxがＮＯx吸収剤４７内に吸蔵される。排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金Ｐｔ４６の表面でＮＯ2が生成され、ＮＯx吸収剤４７のＮＯx吸収能力が飽和しない限りＮＯ2がＮＯx吸収剤４７内に吸収されて硝酸イオンＮＯ3-が生成される。
【００１８】
これに対し、排気ガス中のＮＯ2はＮＯx吸収剤４７に直接吸収される。従って排気ガス中のＮＯ2の量が多いほど排気ガス中のＮＯxはＮＯx吸蔵触媒１７に吸蔵されやすくなり、斯くしてＮＯx浄化率が高められることになる。本発明では図１に示されるようにＮＯx吸蔵触媒１７の上流にＮＯ2生成用のＮＯ2生成触媒１３が配置されており、斯くして高いＮＯx浄化率を得ることができる。
【００１９】
一方、排気ガスの空燃比がリーンからリッチ或いは理論空燃比に切換えられると排気ガス中の酸素濃度が低下するために反応が逆方向（ＮＯ3-→ＮＯ2）に進み、斯くしてＮＯx吸収剤４７内の硝酸イオンＮＯ3-がＮＯ2の形でＮＯx吸収剤４７から放出される。次いで放出されたＮＯxは排気ガス中に含まれる未燃ＨＣ，ＣＯによって還元される。
【００２０】
さて、ＮＯx吸蔵触媒１７は或る程度温度が高くならないと良好なＮＯx浄化率を得ることができない。従ってＮＯx吸蔵触媒１７の温度が低いときにはＮＯx吸蔵触媒１７を昇温する必要がある。また、排気浄化触媒１７をパティキュレートフィルタから構成し、このパティキュレートフィルタ１７上にＮＯx吸蔵触媒を担持させることもできる。この場合にはパティキュレートフィルタ１７上に一定量以上のパティキュレートが堆積した場合には堆積したパティキュレートを燃焼させる必要があり、従ってこの場合にもパティキュレートフィルタ１７を昇温する必要がある。
【００２１】
このように排気浄化触媒１７を昇温すべきときには本発明では図２（Ａ）においてＦで示されるように燃料供給弁１５から小型アンモニア生成触媒１４に向けて炭化水素からなる燃料、即ち軽油が噴射される。このとき小型アンモニア生成触媒１４内を流れる排気ガスの空燃比は１２．０以下のリッチ空燃比となるがＮＯ2生成触媒１３内に流入する排気ガスの空燃比はリーンとなる量の燃料が燃料供給弁１５から供給される。このとき燃料の一部は小型アンモニア生成触媒１４内において燃焼するために小型アンモニア生成触媒１４の温度は急上昇する。その結果小型アンモニア生成触媒１７から流出する排気ガス温が上昇するために排気浄化触媒１３の温度が上昇せしめられる。
【００２２】
次にこのときの機関排気通路の各位置における排気ガスの空燃比Ａ／Ｆと排気ガス中のＮＯ，ＮＯ2，ＮＨ3の量について図４を参照しつつ説明する。前述したように機関から排出されるＮＯxの大部分はＮＯであってＮＯ2の量は極めて少なく、従って図４に示されるように小型アンモニア生成触媒１４上流における排気ガス中のＮＯ2の量はＮＯの量に比べてかなり少ない。
【００２３】
一方、小型アンモニア生成触媒１４内を流れる排気ガスの空燃比がリッチになると排気ガス中のＮＯxおよび小型アンモニア生成触媒１４に吸着しているＮＯxは燃料供給弁１５から供給された炭化水素ＨＣによって還元されるようになる。例えばＮＯ2は還元されてＮＯとなり、ＮＯは還元されてＮ2となる。一方、この場合、小型アンモニア生成触媒１４内を流れる排気ガスの空燃比のリッチ度合が高くなるとＮＯxの還元は更に進み、小型アンモニア生成触媒１４内を流れる排気ガスの空燃比が１２．０以下になるとアンモニアＮＨ3が生成されるようになる。
【００２４】
そこで本発明では図４においてＸ1で示されるように小型アンモニア生成触媒１４内を流れる排気ガスの空燃比が１２．０以下のリッチ空燃比となるようにしている。なお、このとき小型アンモニア生成触媒１４の周りの排気管１２内を流れる排気ガスの空燃比は図４においてＸ2で示されるようにリーンになっている。このように小型アンモニア生成触媒１４内を流れる排気ガスの空燃比が１２．０以下のリッチ空燃比にされるとＮＯおよびＮＯ2がアンモニアＮＨ3に還元されるために小型アンモニア生成触媒１４の配置されている領域では図４に示されるようにＮＯおよびＮＯ2が減少してアンモニアＮＨ3が増大することになる。
【００２５】
一方、小型アンモニア生成触媒１４の温度が上昇すると燃料供給弁１５から供給された重質の炭化水素ＨＣは小型アンモニア生成触媒１４内において分子量の小さい軽質の炭化水素に分解される。この軽質の炭化水素の一部はＮＯxをアンモニアまで還元するために、即ちアンモニアを生成するために使用され、残りの軽質の炭化水素が小型アンモニア生成触媒１４から排出される。従ってＮＯ2生成触媒１３内にはアンモニアＮＨ3と軽質の炭化水素ＨＣが流入することになる。
【００２６】
図４に示される如く前述したように燃料供給弁１５からの噴射燃料量はＮＯ2生成触媒１３に流入する排気ガスの空燃比がリーンとなるように定められている。一方、上述したようにＮＯ2生成触媒１３に流入する炭化水素ＨＣは軽質であるのでＮＯ2生成触媒１３上には炭化水素ＨＣがほとんど付着しない。従ってＮＯ2生成触媒１３内に局所的にリッチ空燃比の領域が形成されることがないのでＮＯ2生成触媒１３内においてＮＯ2がＮＯに還元されることはない。従って図４に示されるようにＮＯ2生成触媒１３内において多量のＮＯがＮＯ2に変換されることになり、斯くしてＮＯ2生成触媒１３においてＮＯ2が良好に生成されることになる。
【００２７】
ＮＯ2生成触媒１３において多量のＮＯがＮＯ2に変換されると図４に示されるようにＮＯx吸蔵触媒１７にＮＯxが良好に吸蔵されることになる。このように本発明では、小型アンモニア生成触媒１４内を流れる排気ガスの空燃比が小型アンモニア生成触媒１４内においてＮＯxをアンモニアまで還元させることのできるリッチ度合のリッチ空燃比となり、かつＮＯ2生成触媒１３に流入する排気ガスの空燃比がリーン空燃比となるのに必要な量の燃料を燃料供給弁１５から供給するようにしており、それによりＮＯ2生成触媒１３においてＮＯ2が良好に生成されるようにしている。
【００２８】
一方、ＮＯ2生成触媒１３に流入した軽質の炭化水素ＨＣはＮＯ2生成触媒１３内において酸化せしめられ、その酸化反応熱によってＮＯx吸蔵触媒１７は更に昇温せしめられる。また、図４に示されるように図４に示される例ではアンモニアＮＨ3がＮＯ2生成触媒１３およびＮＯx吸蔵触媒１７において酸化せしめられるために排気ガス中のアンモニアＮＨ3はＮＯ2生成触媒１３およびＮＯx吸蔵触媒１７において低下する。しかしながらＮＯ2生成触媒１３としてアンモニアＮＨ3を酸化させないＮＯ2生成触媒を用いることもできる。
【００２９】
ところで前述したように排気ガスの空燃比がリーンであるとき、即ちリーン空燃比のもとで燃焼が行われているときには排気ガス中のＮＯxがＮＯx吸収剤４７内に吸蔵される。しかしながらリーン空燃比のもとでの燃焼が継続して行われるとその間にＮＯx吸収剤４７のＮＯx吸収能力が飽和してしまい、斯くしてＮＯx吸収剤４７によりＮＯxを吸収できなくなってしまう。そこで本発明による実施例ではＮＯx吸収剤４７の吸収能力が飽和する前に燃料供給弁１５から燃料を供給することによってＮＯx吸蔵触媒１７に流入する排気ガスの空燃比を一時的にリッチにし、それによってＮＯx吸収剤４７からＮＯxを放出させるようにしている。このときにはＮＯ2生成触媒１３に流入する排気ガスの空燃比もリッチになる。
【００３０】
一方、排気ガス中にはＳＯx、即ちＳＯ2が含まれており、このＳＯ2がＮＯx吸蔵触媒１７に流入するとこのＳＯ2は白金Ｐｔ４６において酸化されてＳＯ3となる。次いでこのＳＯ3はＮＯx吸収剤４７内に吸収されて炭酸バリウムＢａＣＯ3と結合しながら、硫酸イオンＳＯ42-の形でＮＯx吸収剤４７内に拡散し、安定した硫酸塩ＢａＳＯ4を生成する。しかしながらＮＯx吸収剤４７が強い塩基性を有するためにこの硫酸塩ＢａＳＯ4は安定していて分解しづらく、排気ガスの空燃比を単にリッチにしただけでは硫酸塩ＢａＳＯ4は分解されずにそのまま残る。従ってＮＯx吸収剤４７内には時間が経過するにつれて硫酸塩ＢａＳＯ4が増大することになり、斯くして時間が経過するにつれてＮＯx吸収剤４７が吸収しうるＮＯx量が低下することになる。即ち、ＮＯx吸蔵触媒１７がイオウ被毒を生ずることになる。
【００３１】
ところでこの場合、ＮＯx吸蔵触媒１７の温度を６００℃以上のＳＯx放出温度まで上昇させた状態でＮＯx吸蔵触媒１７に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするとＮＯx吸収剤４７からＳＯxが放出される。そこで本発明ではＮＯx吸蔵触媒１７がイオウ被毒を生じたときには燃料供給弁１５から燃料を供給することによってＮＯx吸蔵触媒１７の温度をＳＯx放出温度まで上昇させ、ＮＯx吸蔵触媒１７に流入する排気ガスの空燃比をリッチにしてＮＯx吸蔵触媒１７からＳＯxを放出させるようにしている。このとき、即ちＮＯx吸蔵触媒１７に流入する排気ガスの空燃比をリッチにしたときにもＮＯ2生成触媒１３に流入する排気ガスの空燃比はリッチとなる。
【００３２】
図５（Ａ）〜（Ｃ）に小型アンモニア生成触媒１４の配置又は形状に関する種々の変形例を示す。
まず初めに図５（Ａ）から説明するとこの図５（Ａ）に示される変形例では燃料供給弁１５のノズル口が高温の排気ガス流に直接晒されないように排気管１２の内壁面上に形成された凹部内に配置されている。また、図５（Ｂ）に示す変形例では小型アンモニア生成触媒１４の上流側端面上に上流側端面の周縁部から上流に向けて延びるトラフ状の燃料案内部２７が形成されており、燃料供給弁１５から燃料案内部２７に向けて燃料が噴射される。一方、図５（Ｃ）に示される変形例では小型アンモニア生成触媒１４は排気管１２内の周辺部に配置されている。
【００３３】
図６に別の実施例を示す。この実施例では排気浄化触媒１７がアンモニアの存在のもとで排気ガス中のＮＯxを還元することのできるＮＯx選択還元触媒からなり、このＮＯx選択還元触媒１７上流の排気管１６内に尿素水を供給するための尿素水供給弁２８が配置されている。尿素水供給弁２８からは排気ガス中に含まれるＮＯxを還元するのに必要な量の尿素水が供給され、排気ガス中のＮＯxはＮＯx選択還元触媒１７において尿素水から生成されたアンモニアによって還元される。
【００３４】
ところでこのようにＮＯx選択還元触媒１７においてアンモニアＮＨ3により排気ガス中に含まれるＮＯxが選択的に還元されるときの最も速度の速い反応式は次式で示される。
ＮＯ＋ＮＯ2＋２ＮＨ3→２Ｎ2＋３Ｈ2Ｏ
従って上式から、排気ガス中のＮＯとＮＯ2との比率が１：１のときに反応速度が最も速くなり、斯くしてＮＯx浄化率が最も高くなることがわかる。
【００３５】
因みに、排気ガス中のＮＯ2が過剰の場合には例えばＮＯ2の過剰分は反応速度の遅い次式に従って反応が行われ、
６ＮＯ2＋８ＮＨ3→７Ｎ2＋１２Ｈ2Ｏ
排気ガス中のＮＯが過剰の場合には例えばＮＯの過剰分は反応速度の遅い次式に従って反応が行われる。
６ＮＯ＋４ＮＨ3→５Ｎ2＋６Ｈ2Ｏ
このように反応速度が遅くなるとＮＯx浄化率が低下する。
【００３６】
図６に示される実施例においても小型アンモニア生成触媒１４内を流れる排気ガスの空燃比が小型アンモニア生成触媒１４内においてＮＯxをアンモニアまで還元させることのできるリッチ度合のリッチ空燃比となりかつＮＯ2生成触媒１３に流入する排気ガスの空燃比がリーン空燃比となるのに必要な量の燃料を燃料供給弁１５から供給するようにしている。しかしながらこの場合、この実施例では更にＮＯx選択還元触媒１７に流入する排気ガス中のＮＯをＮＯ2との比率ができるだけ１：１に近ずくように燃料供給弁１５からの燃料供給量が定められている。
【００３７】
なお、このようなＮＯx選択還元触媒１７が用いられたときにはできる限り多くのアンモニアＮＨ3をＮＯx選択還元触媒１７に送り込むためにＮＯ2生成触媒１３としてはアンモニアＮＨ3を酸化することなくそのまま素通りしうるＮＯ2生成触媒１３を用いることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】圧縮着火式内燃機関の全体図である。
【図２】図１の小型アンモニア生成触媒周りの拡大図である。
【図３】ＮＯxの吸収作用を説明するための図である。
【図４】機関排気通路の各位置における排気ガスの空燃比とＮＯ，ＮＯ2，ＮＨ3の量の変化を示す図である。
【図５】種々の変形例を示す図である。
【図６】別の実施例を示す圧縮着火式内燃機関の全体図である。
【符号の説明】
【００３９】
４    吸気マニホルド
５    排気マニホルド
７    排気ターボチャージャ
１２，１６    排気管
１３    ＮＯ2生成触媒
１４    小型アンモニア生成触媒
１５    燃料供給弁
１７    排気浄化触媒
【図１】
0005018631.tif 000002
【図２】
0005018631.tif 000003
【図３】
0005018631.tif 000004
【図４】
0005018631.tif 000005
【図５】
0005018631.tif 000006
【図６】
0005018631.tif 000007