JP2000027625A - 内燃機関の排気ガス浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気ガス浄化装置

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勲 小森谷
Masaru Ogawa
賢 小川
Yasunori Ebara
安則 江原
Masanori Hayashi
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リーン運転可能な内燃機関において、ＮＯｘ
浄化性能（さらにはＨＣ浄化性能）と燃費性能の向上を
両立させると共に、耐久性を向上させる。 【解決手段】 排気系に、イリジウムを活性種とし、リ
ーン雰囲気でＨＣを還元剤としてＮＯｘを選択的に還元
するイリジウム系の選択還元触媒（第１の触媒２８）を
配置すると共に、その下流に、リーン雰囲気においてＮ
Ｏｘを吸着し、理論空燃比あるいはそれ以下のリッチ空
燃比において吸着したＮＯｘを還元するＮＯｘ吸着触媒
（第２の触媒３０）を配置する。即ち、浄化機能が異な
る触媒を組み合わせることで浄化性能を向上させると共
に、燃費性能および耐久性を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は内燃機関の排気ガ
ス浄化装置に関し、具体的には、排気系に２種のＮＯｘ
浄化触媒を直列に配置してＮＯｘ浄化効率と燃費性能を
向上させると共に、耐久性も向上させるようにしたもの
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、リーンバーン機関ないしは直噴機
関など、空燃比のリーン化が進みつつあり、酸化雰囲気
でのＮＯｘ（窒素酸化物）成分の浄化性能の一層の向上
が望まれている。その種の技術として、特開平５−３０
２５０８号公報記載の技術を挙げることができる。
【０００３】この従来技術においては、リーン運転可能
な内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記内燃機関
の排気系に、ゼオライトに遷移金属を担持せしめたゼオ
ライト系ＮＯｘ触媒を配置すると共に、その下流に、流
入する排気ガスの空燃比がリーンであるときにＮＯｘを
吸収し、流入する排気ガス中の酸素濃度が低下すると、
吸収したＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸収剤を配置して
いる。
【０００４】この従来技術にあっては、ＮＯｘ吸収剤
（ＮＯｘ吸着触媒）は短時間でＮＯｘ吸着性能が飽和し
て還元剤（ＨＣ（炭化水素）など）を頻繁に供給しなけ
ればならない不都合を解消するべく、その上流側にゼオ
ライト系ＮＯｘ触媒を設け、リーン空燃比においてＮＯ
ｘ触媒でＮＯｘを還元浄化し、残余のＮＯｘを後段のＮ
Ｏｘ吸収剤で吸収させるように構成することで飽和まで
の時間を長くすると共に、リーン空燃比が継続するとき
に空燃比を周期的にリッチあるいは理論空燃比に切り換
えるように構成している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＮＯｘ
吸着触媒の吸着効率は排気ガス中のＮＯｘ濃度の増加に
比例して低下すると共に、吸着量には上限があることか
ら、従来技術のように飽和時間の延長を図ったとしても
限度がある。従って、かなりの頻度で空燃比のリッチ化
を図る必要があって燃費性能を損なうと共に、燃費性能
を重視すると、意図したＮＯｘ浄化性能を達成すること
が困難になる。
【０００６】また、従来技術で使用する上流側のゼオラ
イト系ＮＯｘ触媒は、リーン空燃比下におけるＮＯｘ浄
化率および耐久性が、イリジウム系の選択還元触媒に比
べて劣る欠点がある。
【０００７】さらに、従来技術において、上流側のゼオ
ライト系ＮＯｘ触媒と下流側のＮＯｘ吸収材（ＮＯｘ吸
着触媒）は、ＮＯｘ浄化温度域が必ずしも一致しない不
都合がある。
【０００８】さらに、従来技術において、上流側のゼオ
ライト系ＮＯｘ触媒は、ＮＯｘ浄化温度域における理論
空燃比でのＨＣ，ＣＯなどに対する酸化性能が優れるた
め、理論空燃比において下流側のＮＯｘ吸収材に還元剤
を十分に供給することができない不都合がある。
【０００９】このように、従来技術は、ＮＯｘ浄化性能
および燃費性能ならびに耐久性の向上などにおいて必ず
しも満足できるものではなく、組み合わせるべき触媒の
選定など、多くの課題を残していた。
【００１０】従って、この発明の目的は上記した不都合
を解消することにあり、リーン運転可能な内燃機関にお
いて２種の触媒を最適に組み合わせることでＮＯｘ浄化
性能と燃費性能を向上させると共に、耐久性も向上させ
るようにした内燃機関の排気ガス浄化装置を提供するこ
とにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１項にあっては、リーン運転可能な内燃機
関の排気ガス浄化装置において、前記内燃機関の排気系
に、イリジウムを活性種とし、リーン雰囲気でＨＣを還
元剤としてＮＯｘを選択的に還元（還元浄化）するイリ
ジウム系の選択還元触媒を配置すると共に、その下流
に、リーン雰囲気においてＮＯｘを吸着し、理論空燃比
あるいはそれ以下のリッチ空燃比において吸着したＮＯ
ｘを還元（還元浄化）するＮＯｘ吸着触媒を配置する如
く構成した。尚、下流のＮＯｘ吸着触媒に、リーン空燃
比においてさらに選択的にＮＯｘを還元（還元浄化）す
る機能を付加しても良い。
【００１２】これによってイリジウム系の選択還元触媒
とＮＯｘ吸着触媒はＮＯｘ浄化機能あるいは特性が異な
るため、浄化率を最良にすることができる。即ち、上流
側のイリジウム系の選択還元触媒は、リーン空燃比（酸
化雰囲気）でＮＯｘと多重結合ＨＣとを反応させてＮＯ
ｘを浄化すると共に、下流側のＮＯｘ吸着触媒は、リー
ン空燃比（酸化雰囲気）でＮＯｘを吸着（あるいは吸
蔵）させ、理論空燃比あるいはリッチ空燃比で還元剤に
よってＮＯｘを還元浄化する。
【００１３】このように両者は浄化機能あるいは特性が
異なることから、両者を組み合わせることで、浄化率を
最大限度まで高めることが可能となる。
【００１４】また、イリジウム系の選択還元触媒とＮＯ
ｘ吸着触媒は共に、浄化性能（浄化率）が触媒温度にお
いて４００℃付近で最大となるので、触媒温度を求め、
触媒温度がこの付近にあるときにリーン空燃比を供給す
る、あるいは触媒温度が４００℃付近の値となるように
制御することで、ＮＯｘ浄化率を上げることも可能とな
る。
【００１５】また、イリジウム系の選択還元触媒の場
合、空間速度Space/Velocity（流通系反応、特に気相反
応において原料供給容積速度Ｆの反応器容積Ｖに対する
割合Ｆ／Ｖ。単位１／時間）依存性が極めて小さいた
め、触媒容量を小さくして熱容量を低減でき、機関の低
温始動時などに有利となる。さらに、それによって下流
のＮＯｘ吸着触媒の活性化を早めることができると共
に、その負担も軽減することができる。
【００１６】さらに、上流側のイリジウム系の選択還元
触媒でＮＯｘを浄化してＮＯｘ濃度を減少させること
で、下流側のＮＯｘ吸着触媒が飽和点に達するまでの時
間を延長することができ、理論空燃比あるいはリッチ空
燃比の運転時間を減少させることができてＮＯｘ浄化性
能と燃費性能とを最適に向上させることができる。
【００１７】さらに、後段のＮＯｘ吸着触媒自体はリー
ン空燃比においては優れたＮＯｘ浄化性能（吸着性能）
を有することから、イリジウム系の選択還元触媒とＮＯ
ｘ吸着触媒とを直列に配置することにより、リーン空燃
比におけるＮＯｘ浄化性能を向上させることができる。
【００１８】さらに、イリジウム系の選択還元触媒は、
ＮＯｘ浄化温度域ではＨＣ浄化性能が三元触媒などに比
較して低いため、後段のＮＯｘ吸着触媒が理論空燃比あ
るいはリッチ空燃比下で吸着したＮＯｘを還元するのに
必要な還元成分（ＨＣなど）を浄化することなく、ＮＯ
ｘ吸着触媒に供給することができ、理論空燃比あるいは
リッチ空燃比において、ＮＯｘ吸着触媒のＮＯｘ還元浄
化性能を向上させることができる。
【００１９】さらに、イリジウム系の選択還元触媒を用
いることで、従来技術に比して耐久性を向上させること
ができる。
【００２０】請求項２項にあっては、前記イリジウム系
の選択還元触媒は、ペロブスカイト型複酸化物、望まし
くはＬａ原子およびＣｏ原子を含むもの、例えばＬａＣ
ｏＯ3 ，ＬａＣｒＯ3 ，ＬａＭｎＯ3 ，ＬａＦｅＯ3 ，
ＢａＴｉＯ3 など、より望ましくはＬａＣｏＯ3 を含む
如く構成した。
【００２１】これによって、前記した作用、効果に加
え、イリジウム系の選択還元触媒の耐久性を一層向上さ
せることができる。即ち、イリジウム系の選択還元触媒
は揮散するという欠点があるが、活性種のイリジウムと
ペロブスカイト型複酸化物を合わせて担持させるか、あ
るいはイリジウム触媒をペロブスカイト型複酸化物で被
覆することで、揮散を抑制して耐久性を一層上げること
ができる。
【００２２】さらに、これによって、酸素過剰雰囲気に
おいて、ペロブスカイト型複酸化物を主としてＮＯ＋Ｏ
2 →ＮＯ2 という酸化反応に寄与させ、イリジウムを主
としてＨＣ（炭化水素）を還元剤とする、ＮＯ2 ＋ＨＣ
＋Ｏ2 →Ｎ2 ＋ＣＯ2 ＋Ｈ2Ｏという還元反応に寄与さ
せることができる。
【００２３】このように、イリジウム触媒とペロブスカ
イト型複酸化物を併用することで、イリジウム触媒への
ＮＯ2 の寄与を積極的に行わせると共に、イリジウム触
媒によりＮＯ2 のＮ2 への還元を効率良く行わせること
ができ、ＮＯｘ浄化性能を一層向上させることが可能と
なる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に即してこの出願
に係る内燃機関の排気ガス浄化装置の実施の形態を説明
する。
【００２５】図１はその装置を概略的に示す全体図であ
る。
【００２６】図において、符号１０はＯＨＣ直列４気筒
４サイクルの内燃機関（以下「エンジン」という）を示
し、吸気管１２の先端に配置されたエアクリーナ１４か
ら導入された吸気は、スロットルバルブ１６でその流量
を調節されつつサージタンク１８と吸気マニホルド２０
を経て、吸気バルブ（図示せず）を介して第１から第４
気筒へと流入される。
【００２７】各気筒の吸気バルブ（図示せず）の付近に
はインジェクタ２２が設けられて燃料を噴射する。噴射
されて吸気と一体となった混合気は、各気筒内で図示し
ない点火プラグで点火されて燃焼してピストン（図示せ
ず）を駆動する。
【００２８】燃焼後の排気ガスは、排気バルブ（図示せ
ず）を介して排気マニホルド２４に排出され、排気管２
６を経て第１の触媒２８と、その下流に配置された第２
の触媒３０とで浄化されてエンジン外に排出される。こ
れら触媒については後述する。
【００２９】エンジン１０には、排気ガスを吸気側に還
流させるＥＧＲ機構（排気還流機構）１００が設けられ
る。
【００３０】また、エンジン１０のクランク軸（あるい
はカム軸。共に図示せず）にはクランク角センサ４０が
設けられ、所定気筒の所定クランク角度で気筒判別信号
を出力すると共に、各気筒のＴＤＣなどの所定クランク
角度およびそれを細分した１５度などのクランク角度で
ＴＤＣ信号およびＣＲＫ信号を出力する。
【００３１】スロットルバルブ１６にはスロットル開度
センサ４２が接続され、その開度に応じた信号を出力す
ると共に、スロットルバルブ１６下流の吸気管１２内に
は絶対圧センサ４４が設けられ、吸気管内絶対圧ＰＢＡ
に応じた信号を出力する。
【００３２】エンジン１０の適宜位置には大気圧センサ
４６が設けられて大気圧ＰＡに応じた信号を出力すると
共に、スロットルバルブ１６の上流側には吸気温センサ
４８が設けられて吸入空気の温度ＴＡに応じた信号を出
力する。また、エンジン１０の適宜位置には水温センサ
５０が設けられてエンジン水温ＴＷに応じた信号を出力
する。
【００３３】更に、排気系において、排気マニホルド２
４の下流側で第１の触媒装置２８の上流側の排気系集合
部には、空燃比センサ５４が設けられ、排気ガスの酸素
濃度に比例した信号を出力する。
【００３４】これらセンサの出力は、マイクロコンピュ
ータからなる電子制御ユニット（ＥＣＵ）６０に送ら
れ、そこで検出値に基づいて燃料噴射量が算出され、算
出値に基づいて各気筒のインジェクタ２２が駆動され
る。
【００３５】ここで、上記した触媒について説明する
と、この実施の形態において、第１の触媒２８は、イリ
ジウム（Ｉｒ）を活性種とし、リーン雰囲気でＨＣを還
元剤としてＮＯｘを選択的に還元するイリジウム系の選
択還元触媒、具体的には、ペロブスカイト型複酸化物
（ＬａＣｏＯ3 など）を含む触媒、より具体的には、活
性種であるイリジウムとペロブスカイト型複酸化物を合
わせて担持させるか、あるいはイリジウム触媒をペロブ
スカイト型複酸化物（ＬａＣｏＯ3 など）で被覆した触
媒からなる。
【００３６】これについて説明すると、イリジウム触媒
は、酸素過剰雰囲気で高いＮＯｘ浄化性能を示す反面、
高温の酸素過剰雰囲気で耐久性が低いという欠点があ
る。即ち、イリジウムの一部が酸化されて二酸化イリジ
ウム（ＩｒＯ2 ）に変化し、さらに酸化されて三酸化イ
リジウム（ＩｒＯ3 ）に変化して気化（揮散）するとい
う欠点がある。
【００３７】そこで、この実施の形態においては、活性
種のイリジウムとペロブスカイト型複酸化物を合わせて
担持させるか、あるいはイリジウム触媒をペロブスカイ
ト型複酸化物で被覆することで、揮散を抑制して耐久性
を上げるようにした。
【００３８】さらに、上記のように構成すると、酸素過
剰雰囲気において、ペロブスカイト型複酸化物を主とし
てＮＯ＋Ｏ2 →ＮＯ2 という酸化反応に寄与させ、イリ
ジウムを主としてＨＣ（炭化水素）を還元剤とする、Ｎ
Ｏ2 ＋ＨＣ＋Ｏ2 →Ｎ2 ＋ＣＯ2 ＋Ｈ2 Ｏという還元反
応に寄与させることができる。
【００３９】このように、イリジウム触媒とペロブスカ
イト型複酸化物を併用することで、イリジウム触媒への
ＮＯ2 の寄与を積極的に行わせると共に、イリジウム触
媒によりＮＯ2 のＮ2 への還元を効率良く行わせること
ができ、ＮＯｘ浄化性能を一層向上させることが可能と
なる。
【００４０】ペロブスカイト型複酸化物としては、望ま
しくはＬａ原子およびＣｏ原子を含む、例えばＬａＣｏ
Ｏ3 ，ＬａＣｒＯ3 ，ＬａＭｎＯ3 ，ＬａＦｅＯ3 ，Ｂ
ａＴｉＯ3 など、より望ましくはＬａＣｏＯ3 を用い、
その粉末とシリカ（バインダ）とから焼成してイリジウ
ム触媒の上に層状に被覆するか、もしくはイリジウムと
合わせて担持させても良い。
【００４１】上記したイリジウム系選択還元触媒２８
は、酸化雰囲気（リーン空燃比）においてＨＣとＮＯｘ
を反応（還元）させてＮＯｘを還元浄化する。
【００４２】尚、そのときのＮＯｘ浄化率は、ＨＣ濃度
とＮＯｘ濃度比、より詳しくは二重結合、三重結合など
の多重結合を有するオレフィン系ＨＣ（あるいはアロマ
系ＨＣ）ＨＣ濃度／ＮＯｘ濃度の比が増加するに従って
増大する。ただし、ＮＯｘ浄化率は、ある点で飽和す
る。
【００４３】従って、その比を最適に設定して最大のＮ
Ｏｘ浄化率を得ることができる。尚、それについては、
先に本出願人が提案した特願平９−２３３３２８号に記
載されているので、詳細な説明は省略する。
【００４４】また、第２の触媒３０は、この実施の形態
において、リーン雰囲気においてＮＯｘを吸着し、理論
空燃比あるいはそれ以下のリッチ空燃比において吸着し
たＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸着触媒からなる。
【００４５】ＮＯｘ吸着触媒としては、特開平６−８８
５１８号公報などで提案される、いわゆる吸蔵式の触
媒、あるいは本出願人が特願平１０−１２４３１７号で
提案する、いわゆる吸着式の触媒のいずれを用いても良
い。
【００４６】吸蔵式の触媒も吸着式の触媒も共に排気ガ
ス中の酸素濃度が高く、ＮＯｘが多いリーン雰囲気でＮ
Ｏｘを吸蔵（あるいは吸着）し、酸素濃度が比較的低
く、ＨＣ，ＣＯが多いリッチ雰囲気で吸蔵（あるいは吸
着）したＮＯｘをＨＣ，ＣＯで還元する特性を備える。
ＨＣ，ＣＯは酸化され、水蒸気および二酸化炭素として
放出される。
【００４７】吸蔵式の触媒は、例えば、ＢａＯ（酸化バ
リウム）からなり、吸着式の触媒は、例えば、ＮａとＴ
ｉ、あるいはＳｒとＴｉからなる。吸蔵式の触媒も吸着
式の触媒も、触媒素子として例えばＰｔなどを使用す
る。このように、共にＰｔを使用するので、酸化性能が
高く、ＮＯｘ浄化温度域における理論空燃比での三元触
媒特性も良い。
【００４８】この発明に係る排気ガス浄化装置において
特徴的なことは、上記したイリジウム系選択還元触媒２
８とＮＯｘ吸着触媒３０とを直列に配置したことにあ
る。以下、かかる組み合わせの利点について述べる。
【００４９】第１に、両者はＮＯｘ浄化機能あるいは特
性が異なると共に、両者の浄化温度域が重なっているこ
とから、それぞれ浄化率を十分に利用することができ
る。
【００５０】即ち、上流側のイリジウム系選択還元触媒
２８は、リーン空燃比（酸化雰囲気）でＨＣと多重結合
ＨＣとを反応させてＮＯｘを浄化すると共に、下流側の
ＮＯｘ吸着触媒３０は、リーン空燃比（酸化雰囲気）で
ＮＯｘを吸着（あるいは吸蔵）させ、理論空燃比あるい
はリッチ空燃比で還元剤によりＮＯｘを浄化する。
【００５１】このように両者は浄化機能あるいは特性が
異なることから、両者を組み合わせることで両者の浄化
率を最大限度まで使用することが可能となり、結果とし
て浄化性能を向上させることができる。
【００５２】それに対し、上記した従来技術（特開平５
−３０２５０８号）にあっては、下流側の触媒は本願と
同様であるが、上流側の触媒として、ゼオライトに遷移
金属を担持せしめたゼオライト系ＮＯｘ触媒、より詳し
くは、Ｃｕなどの遷移金属をイオン交換してゼオライト
に担持せしめたゼオライト系のＮＯｘ触媒を使用する。
【００５３】このゼオライト系ＮＯｘ触媒は、リーン空
燃比（酸化雰囲気）でＨＣ存在化においてＮＯｘを選択
的に還元するものであるが、リーン空燃比下におけるＮ
Ｏｘの浄化率がイリジウム系選択還元触媒ほど高くな
い。
【００５４】さらに、ゼオライト系ＮＯｘ触媒は、イリ
ジウム系の触媒などに比して耐久性が著しく劣ることに
加え、下流に配置されるＮＯｘ吸着触媒の浄化温度域と
必ずしも一致していない。従って、本願におけるよう
に、条件が異なるときに一方が他方を相補うような効果
を期待することができない。
【００５５】即ち、図２に示す如く、本願のイリジウム
系選択還元触媒２８とＮＯｘ吸着触媒３０は共に、浄化
性能（浄化率）が触媒温度において４００℃付近で最大
となる。
【００５６】従って、本出願人が前記の特願平９−２３
３３２９号で提案したように、触媒温度を求め、触媒温
度がこの付近にあるとき、あるいはそのような触媒温度
状態になるように制御しているときにリーン空燃比を供
給することで、ＮＯｘ浄化率を上げることができる。
【００５７】また、本願のイリジウム系選択還元触媒２
８の場合、前記したように、空間速度依存性が極めて小
さい。従って、触媒容量を小さくして熱容量を低減する
ことができるため、エンジン１０の低温始動時などに有
利となる。さらに、熱容量を低減して活性化を早めるこ
とができるため、下流のＮＯｘ吸着触媒３０の活性化を
早めることができると同時に、ＮＯｘ吸着触媒３０の負
担も軽減することができる。
【００５８】それに対し、上記した従来技術のゼオライ
ト系のＮＯｘ触媒は一般的に空間速度依存性が高いた
め、所定の浄化性能を満たすためには触媒容量を大きく
する必要があり、そのような効果は期待し得ない。
【００５９】さらに、この発明に係る排気ガス浄化装置
においては、イリジウム系選択還元触媒２８とＮＯｘ吸
着触媒３０とを直列に配置したことから、上流側のイリ
ジウム系選択還元触媒２８によってＮＯｘを浄化してＮ
Ｏｘ濃度を低下させることで、下流側のＮＯｘ吸着触媒
３０が飽和点に達するまでの時間を延長することができ
る。
【００６０】即ち、図３はＮＯｘ濃度（ｐｐｍ）に対す
る触媒３０のＮＯｘ吸着効率（％）を示す説明グラフで
あるが、同図から明らかなように、上流側のイリジウム
系選択還元触媒２８でＮＯｘを浄化して低濃度化するこ
とで、下流のＮＯｘ吸着触媒３０の吸着効率を上げるこ
とができる。
【００６１】それによって、理論空燃比あるいはリッチ
空燃比の運転時間を減少させることができ、ＮＯｘ浄化
性能と燃費性能とを最適に向上させることができる。即
ち、図４に示す如く、イリジウム系選択還元触媒２８と
ＮＯｘ吸着触媒を単独に使用した場合に比較し、両者を
組み合わせることでＮＯｘ浄化性能と燃費性能とを共に
向上させることができる。
【００６２】また、イリジウム系選択還元触媒２８は、
ＮＯｘ浄化温度域ではＨＣ浄化性能が三元触媒などに比
較して低いため、後段のＮＯｘ吸着触媒３０が吸着した
ＮＯｘを還元するのに必要な還元成分（ＨＣなど）を理
論空燃比においても浄化することなく、ＮＯｘ吸着触媒
３０に供給する。従って、理論空燃比あるいはリッチ空
燃比においてＮＯｘ吸着触媒のＮＯｘ還元浄化性能を向
上させることができる。
【００６３】さらに、後段のＮＯｘ吸着触媒３０自体は
理論空燃比においては優れたＨＣ浄化性能（三元触媒性
能）を有することから、イリジウム系選択還元触媒２８
とＮＯｘ吸着触媒３０とを直列に配置することにより、
リーンからリッチ空燃比にわたってＮＯｘ浄化性能のみ
ならず、ＨＣやＣＯの浄化性能も向上させることができ
る。
【００６４】従って、上記した従来技術に見られるよう
に、排気系に上流側のゼオライト系ＮＯｘ触媒をバイパ
スするバイパス路を設けてリッチ運転時には排気ガスを
バイパス路を通してＮＯｘ吸着触媒に与える、あるいは
還元剤をタンクに充填しておいてリッチ運転時に供給す
るなどの複雑な構成が不要となる。
【００６５】この実施の形態は上記の如く、リーン運転
可能な内燃機関（エンジン１０）の排気ガス浄化装置に
おいて、前記内燃機関の排気系（排気管２６）に、イリ
ジウムを活性種とし、リーン雰囲気でＨＣを還元剤とし
てＮＯｘを選択的に還元（還元浄化）するイリジウム系
の選択還元触媒（第１の触媒２８）を配置すると共に、
その下流に、リーン雰囲気においてＮＯｘを吸着し、理
論空燃比あるいはそれ以下のリッチ空燃比において吸着
したＮＯｘを還元（還元浄化）するＮＯｘ吸着触媒（第
２の触媒）を配置する如く構成した。尚、下流のＮＯｘ
吸着触媒に、理論空燃比においてさらに選択的にＮＯｘ
を還元（還元浄化）する機能を付加しても良い。
【００６６】また、前記イリジウム系の選択還元触媒
は、ペロブスカイト型複酸化物、望ましくはＬａ原子お
よびＣｏ原子を含むもの、例えばＬａＣｏＯ3 ，ＬａＣ
ｒＯ3，ＬａＭｎＯ3 ，ＬａＦｅＯ3 ，ＢａＴｉＯ3 な
ど、より望ましくはＬａＣｏＯ3 を含む如く構成した。
【００６７】
【発明の効果】請求項１項にあっては、ＮＯｘ浄化機能
あるいは特性において異なるイリジウム系の選択還元触
媒とＮＯｘ吸着触媒を組み合わせたことから、浄化率を
最良にすることができる。
【００６８】即ち、上流側のイリジウム系の選択還元触
媒は、リーン空燃比（酸化雰囲気）でＮＯｘと多重結合
ＨＣとを反応させてＮＯｘを浄化すると共に、下流側の
ＮＯｘ吸着触媒は、リーン空燃比（酸化雰囲気）でＮＯ
ｘを吸着（あるいは吸蔵）させ、理論空燃比あるいはリ
ッチ空燃比で還元剤によってＮＯｘを還元浄化する。こ
のように両者は浄化機能あるいは特性が異なることか
ら、両者を組み合わせることで、浄化率を最大限度まで
高めることが可能となる。
【００６９】また、イリジウム系の選択還元触媒とＮＯ
ｘ吸着触媒は共に、浄化性能（浄化率）が触媒温度にお
いて４００℃付近で最大となるので、触媒温度を求め、
触媒温度がこの付近にあるときにリーン空燃比を供給す
る、あるいは触媒温度が４００℃付近の値となるように
制御することで、ＮＯｘ浄化率を上げることも可能とな
る。
【００７０】また、イリジウム系の選択還元触媒の場
合、空間速度Space/Velocity（流通系反応、特に気相反
応において原料供給容積速度Ｆの反応器容積Ｖに対する
割合Ｆ／Ｖ。単位１／時間）依存性が極めて小さいた
め、触媒容量を小さくして熱容量を低減できて機関の低
温始動時などに有利となる。さらに、それによって下流
のＮＯｘ吸着触媒の活性化を早めることができると共
に、その負担も軽減することができる。
【００７１】さらに、上流側のイリジウム系の選択還元
触媒でＮＯｘを浄化してＮＯｘ濃度を減少させること
で、下流側のＮＯｘ吸着触媒が飽和点に達するまでの時
間を延長することができ、理論空燃比あるいはリッチ空
燃比の運転時間を減少させることができてＮＯｘ浄化性
能と燃費性能とを最適に向上させることができる。
【００７２】さらに、後段のＮＯｘ吸着触媒自体はリー
ン空燃比においては優れたＮＯｘ浄化性能（吸着性能）
を有することから、イリジウム系の選択還元触媒とＮＯ
ｘ吸着触媒とを直列に配置することにより、リーン空燃
比におけるＮＯｘ浄化性能を向上させることができる。
【００７３】さらに、イリジウム系の選択還元触媒は、
ＮＯｘ浄化温度域ではＨＣ浄化性能が三元触媒などに比
較して低いため、後段のＮＯｘ吸着触媒が理論空燃比あ
るいはリッチ空燃比下で吸着したＮＯｘを還元するのに
必要な還元成分（ＨＣなど）を浄化することなく、ＮＯ
ｘ吸着触媒に供給することができ、理論空燃比あるいは
リッチ空燃比において、ＮＯｘ吸着触媒のＮＯｘ還元浄
化性能を向上させることができる。
【００７４】さらに、イリジウム系の選択還元触媒を用
いることで、従来技術に比して耐久性を向上させること
ができる。
【００７５】請求項２項にあっては、前記した作用、効
果に加え、イリジウム系の選択還元触媒の耐久性を一層
向上させることができる。即ち、イリジウム系の選択還
元触媒は揮散するという欠点があるが、活性種のイリジ
ウムとペロブスカイト型複酸化物を合わせて担持させる
か、あるいはイリジウム触媒をペロブスカイト型複酸化
物で被覆することで、揮散を抑制して耐久性を一層上げ
ることができる。
【００７６】さらに、これによって、酸素過剰雰囲気に
おいて、ペロブスカイト型複酸化物を主としてＮＯ＋Ｏ
2 →ＮＯ2 という酸化反応に寄与させ、イリジウムを主
としてＨＣ（炭化水素）を還元剤とする、ＮＯ2 ＋ＨＣ
＋Ｏ2 →Ｎ2 ＋ＣＯ2 ＋Ｈ2Ｏという還元反応に寄与さ
せることができる。
【００７７】このように、イリジウム触媒とペロブスカ
イト型複酸化物を併用することで、イリジウム触媒への
ＮＯ2 の寄与を積極的に行わせると共に、イリジウム触
媒によりＮＯ2 のＮ2 への還元を効率良く行わせること
ができ、ＮＯｘ浄化性能を一層向上させることが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願に係る内燃機関の排気ガス浄化装置を
全体的に示す概略図である。
【図２】図１中の第１の触媒（イリジウム系選択還元触
媒）と第２の触媒（ＮＯｘ吸着触媒）の触媒温度に対す
るＮＯｘ浄化率特性を示す説明グラフである。
【図３】図１中の第２の触媒のＮＯｘ濃度に対するＮＯ
ｘ吸着効率特性を示す説明グラフである。
【図４】図１中の第１の触媒（イリジウム系選択還元触
媒）と第２の触媒（ＮＯｘ吸着触媒）を共に使用した場
合の、それぞれを単独に使用した場合に比較して示す、
燃料消費量（燃費性能）の向上を示す説明グラフであ
る。
【符号の説明】
１０ 内燃機関（エンジン） ２６ 排気管 ２８ 第１の触媒（イリジウム系選択還元触媒） ３０ 第２の触媒（ＮＯｘ吸着触媒三元触媒） ６０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１ Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｃ (72)発明者 江原 安則 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 林 正規 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 3G091 AA11 AA12 AA17 AA23 AB05 BA03 BA07 BA14 BA15 BA19 CB01 EA01 EA03 EA06 EA07 EA14 EA16 EA30 EA31 EA34 FA02 FA04 FB02 FB10 FB11 FB12 FC07 GB01W GB03W GB04W GB05W GB10W HA08 HA36 HA47 HB05 4D048 AA06 AB02 AC02 BA07X BA13X BA15X BA18X BA25X BA28X BA33X BA36X BA37X BA39X BA42X CA01 CC32 DA01 DA03 DA13 4G069 AA01 AA03 AA08 AA14 BA17 BB06A BB06B BC12B BC13B BC42B BC50B BC58B BC62B BC66B BC67B BC74A BC74B BC75B CA02 CA08 CA09 CA13 CA14 CA15 DA06 EC23 EC28 EE01 EE09 FA01 FB23

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 リーン運転可能な内燃機関の排気ガス浄
    化装置において、前記内燃機関の排気系に、イリジウム
    を活性種とし、リーン雰囲気でＨＣを還元剤としてＮＯ
    ｘを選択的に還元するイリジウム系の選択還元触媒を配
    置すると共に、その下流に、リーン雰囲気においてＮＯ
    ｘを吸着し、理論空燃比あるいはそれ以下のリッチ空燃
    比において吸着したＮＯｘを還元するＮＯｘ吸着触媒を
    配置したことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装
    置。
  2. 【請求項２】 前記イリジウム系の選択還元触媒は、ペ
    ロブスカイト型複酸化物を含むことを特徴とする請求項
    １項記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
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