JP2967113B2 - Exhaust gas purification method - Google Patents
Exhaust gas purification methodInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、自動車などの多気筒内
燃機関から排出されるＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣなどからなる
排気を浄化する排気浄化方法に関する。さらに詳しく
は、ＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣなどからなる排気を高浄化率で
浄化でき、かつ、多気筒内燃機関を燃料希薄条件下で運
転できる（すなわち、多気筒内燃機関の燃費を向上でき
る）排気浄化方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purification method for purifying exhaust gas composed of NOx, CO, HC and the like discharged from a multi-cylinder internal combustion engine of an automobile or the like. More specifically, exhaust gas purification that can purify exhaust gas composed of NOx, CO, HC, and the like at a high purification rate and can operate a multi-cylinder internal combustion engine under fuel-lean conditions (that is, can improve fuel efficiency of a multi-cylinder internal combustion engine) About the method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】自動車などの内燃機関から排出されるＮ
Ｏｘ、ＣＯ、ＨＣなどの有害成分からなる排気を効率よ
く浄化するとともに、その内燃機関の燃費を低減できる
排気浄化方法が、従来から望まれており、各種の方法が
開発されている。たとえば、特開昭６１−２７９７４９
号公報には、ＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣなどを効率よく浄化す
る方法として、三元触媒と酸素センサを用いた、いわゆ
るフィードバック制御方法が開示されている。2. Description of the Related Art N2 emissions from internal combustion engines such as automobiles
Exhaust purification methods capable of efficiently purifying exhaust gas composed of harmful components such as Ox, CO, and HC and reducing fuel consumption of the internal combustion engine have been desired, and various methods have been developed. For example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No.
The publication discloses a so-called feedback control method using a three-way catalyst and an oxygen sensor as a method for efficiently purifying NOx, CO, HC and the like.
【０００３】このフィードバック制御方法は、酸素セン
サを用いて排気中の酸素濃度を検出し、燃料の空燃比を
精密に化学当量点（すなわち、空燃比、Ａ／Ｆ＝１４．
６）になるように、燃料噴射量、空気供給量などを制御
し、その後、排気を貴金属（たとえば、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐ
ｄなど）を担持した三元触媒に接触させて、排気中の有
害成分を浄化しようとするものである。このフィードバ
ック制御方法においては、空燃比を化学当量点を中心と
して±０．０５の範囲に制御し、三元触媒によってＮＯ
ｘ、ＣＯ、ＨＣを浄化している。In this feedback control method, the oxygen concentration in exhaust gas is detected using an oxygen sensor, and the air-fuel ratio of fuel is precisely adjusted to a chemical equivalent point (that is, air-fuel ratio, A / F = 14.
6), the fuel injection amount, the air supply amount, etc. are controlled, and then the exhaust gas is converted to a noble metal (for example, Pt, Rh, P
d) is to be brought into contact with a three-way catalyst carrying the catalyst to purify harmful components in the exhaust gas. In this feedback control method, the air-fuel ratio is controlled within a range of ± 0.05 around the chemical equivalent point, and the three-way catalyst
Purifies x, CO and HC.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】前記したフィードバッ
ク制御方法は、有害成分の浄化という点では理論上最良
の方法である。しかし、実用上、以下のような問題があ
る。すなわち、最大の問題は、排気の空燃比を精密に
化学当量点（すなわち、Ａ／Ｆ＝１４．６±０．０５）
に制御しなければならないので、空気に対する燃料の混
合割合を少なくすることができない。つまり、内燃機関
の燃費を低減することができない。酸素センサを用い
て排気中の酸素濃度を検出し、燃料の空燃比を前記のよ
うに精密に制御しなければならないので、酸素センサ、
燃料噴射量および空気供給量を制御する機器に高精度が
要求される。したがって、制御装置が高価なものとなっ
てしまう。たとえば、燃料過剰域から燃料希薄域などの
過渡状態においては、空燃比が前記化学当量点から大幅
に外れ、有害成分を浄化できない恐れがある。また、三
元触媒には、資源として稀少かつ高価なＲｈを必要とす
る。The above-described feedback control method is theoretically the best in terms of purifying harmful components. However, there are practically the following problems. That is, the biggest problem is that the air-fuel ratio of the exhaust gas is precisely adjusted to the chemical equivalent point (that is, A / F = 14.6 ± 0.05).
Therefore, the mixing ratio of fuel to air cannot be reduced. That is, the fuel efficiency of the internal combustion engine cannot be reduced. The oxygen concentration in the exhaust gas is detected using an oxygen sensor, and the air-fuel ratio of the fuel must be precisely controlled as described above.
Equipment for controlling the fuel injection amount and the air supply amount is required to have high accuracy. Therefore, the control device becomes expensive. For example, in a transient state such as a fuel excess region to a fuel lean region, the air-fuel ratio may greatly deviate from the chemical equivalent point, and harmful components may not be purified. In addition, the three-way catalyst requires rare and expensive Rh as a resource.
【０００５】以上２つの問題のうち、問題を解決し、
かつ、燃費の低減を図るためには、燃料供給量を少なく
し空気供給量を多くした希薄燃焼方式がある。しかし、
空燃比を１４．６よりも大きくすると、Ｒｈを含む三元
触媒は、第３図に示すように、ＮＯｘを浄化することが
できなくなってしまう。また、希薄燃焼方式にて運転し
た内燃機関から排出されるＮＯｘを浄化する方法とし
て、以下のような方法がある。すなわち、（ａ）アンモ
ニアを排気に導入し、Ｖ−Ｔｉ触媒などを用いてＮＯｘ
をＮ2 に還元する方法、および、（ｂ）Ｃｕ−ゼオライ
ト触媒を用いてＮＯｘをＮ2 に還元する方法、などが知
られている。しかしながら、方法（ａ）においては、有
害なアンモニアを貯蔵し、かつ、排出されるＮＯｘに見
合った量のアンモニアを供給しなければならない。した
がって、自動車のように移動する排気発生源から排出さ
れるＮＯｘの浄化には、方法（ａ）は不適当である。ま
た、方法（ａ）によっては、ＮＯｘと同時に排出される
ＣＯ、ＨＣを十分に浄化することもできない。一方、方
法（ｂ）は、排気中に含まれるＨＣによって、ＮＯｘを
選択的に還元し、浄化するものであるが、以下のような
問題がある。すなわち、ＮＯｘの浄化率は、排気中のＨ
Ｃ濃度に依存する。さらに、ＮＯｘの浄化に有効なＨＣ
は、炭素数が２以上のＨＣでなければならない。したが
って、燃焼方法を改善すれば、必然的に排気中のＨＣ濃
度が減少し、ＮＯｘ浄化率が低下してしまう。また、メ
タノール、水素、天然ガスなどのガソリン代替燃料が用
いられた場合、方法（ｂ）は無力となってしまう。[0005] Of the above two problems, solving the problem,
In order to reduce fuel consumption, there is a lean burn system in which the fuel supply amount is reduced and the air supply amount is increased. But,
If the air-fuel ratio is larger than 14.6, the three-way catalyst containing Rh cannot purify NOx as shown in FIG. Further, as a method for purifying NOx emitted from an internal combustion engine operated by a lean burn system, there is the following method. That is, (a) ammonia is introduced into exhaust gas and NOx is produced using a V-Ti catalyst or the like.
Method of reducing the in N 2, and has been a method of reducing the NOx to N 2, and the like known with (b) Cu- zeolite catalyst. However, in the method (a), harmful ammonia must be stored and an amount of ammonia must be supplied in accordance with the amount of NOx emitted. Therefore, the method (a) is not suitable for purifying NOx emitted from an exhaust gas source moving like a car. Further, depending on the method (a), CO and HC discharged simultaneously with NOx cannot be sufficiently purified. On the other hand, the method (b) is for selectively reducing and purifying NOx by HC contained in exhaust gas, but has the following problems. That is, the NOx purification rate is determined by the H
Depends on C concentration. Furthermore, HC that is effective in purifying NOx
Must be HC with 2 or more carbon atoms. Therefore, if the combustion method is improved, the HC concentration in the exhaust gas will inevitably decrease, and the NOx purification rate will decrease. Further, when a gasoline substitute fuel such as methanol, hydrogen, or natural gas is used, the method (b) becomes ineffective.
【０００６】本発明は、前記した従来の技術の問題を解
決することを目的とする。すなわち、本発明は、排気中
のＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣを高浄化率で浄化でき、かつ、多
気筒内燃機関を燃料希薄条件下で運転できる排気浄化方
法を提供することを目的とする。また、本発明は、資源
として稀少かつ高価なＲｈを使用せずに、安価かつ簡便
に排気を浄化できる排気浄化方法を提供することも目的
とする。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional technology. That is, an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification method that can purify NOx, CO, and HC in exhaust gas at a high purification rate and that can operate a multi-cylinder internal combustion engine under fuel-lean conditions. Another object of the present invention is to provide an exhaust gas purification method that can easily and inexpensively purify exhaust gas without using rare and expensive Rh as a resource.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明の排気浄化方法
は、多気筒内燃機関をわずかに燃料過剰条件下で運転す
る状態と、燃料希薄条件下で運転する状態を繰り返す工
程（以下、第１工程ともいう。）と、前記燃料過剰条件
下で運転される状態で排出される排気中の少なくともＮ
Ｏｘを第１触媒でＮＨ3 に転換する工程（以下、第２工
程ともいう。）と、前記ＮＨ 3 を含む排気と前記燃料希
薄条件下で運転される状態で排出される排気とを合流
し、該排気中のＮＯｘとＮＨ3 を第２触媒でＮ2 に転換
する工程（以下、第３工程ともいう。）と、からなるこ
とを特徴とする排気浄化方法である。Exhaust gas purifying method of the present invention, in order to solve the problems] includes a state operating at a slight excess fuel conditions a multi-cylinder internal combustion engine, Engineering <br/> extent repeating the state of operating fuel lean conditions (Hereinafter, also referred to as a first step), and at least N in the exhaust gas discharged in a state where the fuel cell is operated under the fuel excess condition .
Step of converting Ox to NH 3 with the first catalyst (hereinafter referred to as the second step )
Also called. ) And merges the exhaust and discharged in a state of being operated with the fuel lean conditions with exhaust gas containing the NH 3, conversion of NOx and NH 3 in the exhaust in the second catalyst to N 2
The step of (hereinafter also referred to as the third step.) And an exhaust purification method, characterized in that it consists of.
【０００８】本発明の排気浄化方法においては、まず、
多気筒内燃機関をわずかに燃料過剰条件下で運転する状
態と、燃料希薄条件下で運転する状態を繰り返してい
る。この工程は、たとえば、多気筒内燃機関の気筒のう
ちの一部の気筒をわずかに燃料過剰条件下で運転すると
ともに、残りの気筒を燃料希薄条件下で運転することに
よって、実施することができる。なお、多気筒内燃機関
を全体として燃料希薄条件下で運転し燃費の向上を図る
ために、多気筒内燃機関の気筒のうちの半分未満の数の
気筒をわずかに燃料過剰条件下で運転するとともに、残
りの気筒を燃料希薄条件下で運転するのが好ましい。こ
のように多気筒内燃機関を運転するのは、図５に示すよ
うに、燃料過剰条件下（たとえば、Ａ／Ｆ＝１４なる条
件下）で発生するＮＯｘの量は、燃料希薄条件下（たと
えば、Ａ／Ｆ＝１８なる条件下）で発生するＮＯｘのそ
れよりも十分に多いためである。ここで、わずかに燃料
過剰条件とは、Ａ／Ｆの値が１４．０〜１４．６の範囲
にあることいい、下記で説明する第２工程で用いられた
第１触媒によって、燃料過剰条件下で運転される気筒か
ら排出される排気中のＮＯｘをＮＨ3 に高効率で転換す
るに際して実用的である。In the exhaust gas purification method of the present invention, first,
Operating a multi-cylinder internal combustion engine under slightly fuel-rich conditions
State and operating under lean fuel conditions
You. This step may, for example, while operating at a slightly excess fuel conditions some of the cylinders of the cylinders of multi-cylinder internal combustion engine, to operate the remaining cylinders at a fuel lean conditions
Therefore, it can be implemented. In order to operate the multi-cylinder internal combustion engine as a whole under fuel-lean conditions and improve fuel efficiency, less than half of the cylinders of the multi-cylinder internal combustion engine are operated under slightly fuel-rich conditions. Preferably, the remaining cylinders are operated under fuel-lean conditions. As shown in FIG. 5, the operation of the multi-cylinder internal combustion engine is such that the amount of NOx generated under an excess fuel condition (for example, under the condition of A / F = 14) depends on the fuel lean condition (for example, , A / F = 18), which is sufficiently larger than that of NOx generated. Here, the slight excess fuel condition means that the value of A / F is in the range of 14.0 to 14.6, and the first catalyst used in the second step described below causes the excess fuel condition. This is practical when converting NOx in exhaust gas discharged from a cylinder operated under the atmosphere to NH 3 with high efficiency.
【０００９】多気筒内燃機関を全体として燃料希薄条件
下で運転する方法には、酸素センサおよび燃料噴射弁を
次のように電子制御する方法が考えられるが、本発明
は、これに限定されるものではない。すなわち、わずか
に燃料過剰条件下で運転するべき気筒の排出口に連通す
る排気管のうち少なくとも一本に酸素センサを配設し、
その出力（すなわち、起電力）をマイコンからなるエン
ジン制御装置によって監視する。酸素センサの出力が高
い場合、その排気管に連通する気筒は、燃料過剰条件下
（すなわち、還元雰囲気）で運転されていることにな
る。また、酸素センサの出力が低い場合、その排気管に
連通する気筒は、燃料希薄条件下（すなわち、酸化雰囲
気）で運転されていることになる。このようにエンジン
制御装置で酸素センサを監視すれば、わずかに燃料過剰
条件下で運転される気筒の運転条件から、燃料希薄条件
下で運転するべき気筒の運転条件を算出することができ
る。As a method of operating the multi-cylinder internal combustion engine as a whole under a fuel-lean condition, a method of electronically controlling an oxygen sensor and a fuel injection valve as follows can be considered, but the present invention is not limited to this. Not something. That is, an oxygen sensor is provided in at least one of the exhaust pipes communicating with the exhaust port of the cylinder to be operated under a slightly excessive fuel condition,
The output (ie, electromotive force) is monitored by an engine control device including a microcomputer. When the output of the oxygen sensor is high, the cylinder that communicates with the exhaust pipe is being operated under an excess fuel condition (that is, a reducing atmosphere). When the output of the oxygen sensor is low, the cylinder communicating with the exhaust pipe is operated under a fuel-lean condition (that is, an oxidizing atmosphere). When the oxygen sensor is monitored by the engine control device in this manner, the operating condition of the cylinder to be operated under the fuel-lean condition can be calculated from the operating condition of the cylinder that is operated under the slightly excessive fuel condition.
【００１０】まず、前記わずかに燃料過剰条件下で運転
される気筒における燃料噴射制御を次のように行う。す
なわち、燃料過剰条件下で運転される気筒の燃料噴射弁
からの燃料噴射量を一旦所定量だけ増量した噴射量と
し、その増量された噴射量から所定の割合かつ所定の速
度で噴射量が減量されていくよう前記燃料噴射弁を制御
する。そして、酸素センサの出力信号によりＡ／Ｆがリ
ーンになったと判断されると直ちに再び前記所定量だけ
増量された噴射量に戻す。このような工程を繰り返し行
うよう制御することにより、平均としてこの気筒はわず
かに燃料過剰条件下で運転されることになる。この際、
このような制御工程中、極短時間だけ燃料希薄条件とな
る恐れがあるが、下記で説明する第１触媒に、Ｃｅ
Ｏ2 、ＺｒＯ2 などの過剰の酸素を貯蔵する能力を有す
る助触媒を添加することによって、このような恐れは事
実上解消できるものである。First, the fuel injection control in the cylinder operated under the condition of a slight excess of fuel is performed as follows. That is, the fuel injection amount from the fuel injection valve of the cylinder operated under an excess fuel condition is temporarily increased by a predetermined amount, and the injection amount is reduced at a predetermined rate and a predetermined speed from the increased injection amount. The fuel injection valve is controlled to be controlled. As soon as the A / F is determined to be lean based on the output signal of the oxygen sensor, the injection amount is returned to the injection amount increased by the predetermined amount again. By controlling such steps to be repeated, this cylinder is operated under a slightly excessive fuel condition on average. On this occasion,
During such a control process, there is a possibility that the fuel lean condition may occur only for a very short time.
By adding a cocatalyst capable of storing excess oxygen, such as O 2 , ZrO 2, such fears can be virtually eliminated.
【００１１】次に、燃料希薄条件下で運転される気筒に
おける燃料噴射制御を次のように行う。すなわち、前記
酸素センサの出力信号に基づき化学当量点となる燃料噴
射量を前記エンジン制御装置により演算し、この演算さ
れた噴射量から所定の割合だけ減量された噴射量を、燃
料希薄条件下で運転される気筒の噴射量とする。こうし
て減量演算された噴射量によって運転されることによ
り、これらの気筒は燃料希薄条件下で運転されることに
なる。この際、この所定の割合の減量は、化学当量点と
するのに必要な燃料噴射量に対して１５〜５０％とする
のが好ましい。Next, the fuel injection control in the cylinder operated under the lean condition is performed as follows. That is, the engine control device calculates a fuel injection amount corresponding to a chemical equivalent point based on an output signal of the oxygen sensor, and calculates an injection amount reduced by a predetermined ratio from the calculated injection amount under a fuel-lean condition. This is the injection amount of the operated cylinder. These cylinders are operated under fuel-lean conditions by operating with the reduced injection amount. At this time, it is preferable that the reduction of the predetermined ratio is 15 to 50% with respect to the fuel injection amount necessary for obtaining the chemical equivalent point.
【００１２】次いで、本発明の排気浄化方法において
は、燃料過剰条件下で運転される状態で排出される排気
中の少なくともＮＯｘを第１触媒でＮＨ 3 に転換してい
る。この工程は、たとえば、燃料過剰条件下で運転され
る気筒から排出される排気中の少なくともＮＯｘを第１
触媒でＮＨ3 に転換することによって、実施することが
できる。したがって、第１触媒は、排気中の大部分のＮ
Ｏｘを高効率でＮＨ3 に転換する能力を有している。通
常、自動車などの多気筒内燃機関の気筒から排出される
排気にはＣＯ、ＨＣなども含まれているので、第１触媒
は、排気中のＣＯ、ＨＣなどを高効率で酸化し浄化する
能力も有するものでもよい。このような作用をする第１
触媒は、通常の担体と、この担体に担持した貴金属系の
触媒と、からなる構成とすることができる。たとえば、
第１触媒は、活性アルミナと、この活性アルミナに担持
したＰｔとＰｄのうちの少なくとも一つと、からなる構
成とすることができる。 Next, in the exhaust gas purification method of the present invention, the exhaust gas discharged while operating under an excess fuel condition is provided.
At least NOx in it is converted to NH 3 by the first catalyst.
You. In this step, for example, at least NOx in exhaust gas discharged from a cylinder operated under an excess fuel condition is first removed.
By converting the NH 3 in the catalyst, it is carried out
I can . Therefore, the first catalyst is capable of removing most of the N in the exhaust gas.
It has the ability to convert Ox to NH 3 with high efficiency. Normally, the exhaust gas discharged from the cylinders of a multi-cylinder internal combustion engine such as an automobile contains CO, HC, etc., so the first catalyst has the ability to oxidize and purify CO, HC, etc. in the exhaust gas with high efficiency. May also be provided. The first that acts like this
The catalyst can be configured to include a normal carrier and a noble metal-based catalyst supported on the carrier. For example,
The first catalyst can be configured to include activated alumina and at least one of Pt and Pd supported on the activated alumina.
【００１３】なお、図３の斜線部が示すように、Ｒｈを
含む従来の三元触媒は、わずかに燃料過剰条件下、すな
わち、前記したようにＡ／Ｆが１４．０〜１４．６の範
囲内で運転される気筒から排出される排気の浄化におい
ては、ＮＯｘをＮ2 へ転換する割合が高く、ＮＨ3 へは
高効率で転換できない。したがって、第１触媒にＲｈを
含めることは好ましくない。また、図４に示すように、
Ｐｔなどからなる貴金属系の触媒（すなわち、第１触
媒）は、Ａ／Ｆが１４．０〜１４．６の範囲内で運転さ
れる気筒から排出される排気の浄化において、最も効率
よくＮＯｘをＮＨ 3 に転換する。Ａ／Ｆが１４．０未満
の場合、図５に示すように、エンジンから排出されるＮ
Ｏｘ濃度が低下し、また、図４に示すように、第１触媒
は、ＮＯｘをＮＨ3 に効率よく転換できなくなるため、
十分なＮＨ3 を発生できない。また、Ａ／Ｆが１４．６
を越える場合、図４からわかるように、第１触媒は、ほ
とんどＮＨ3 を生成しないので、下記で説明する第３工
程において、ＮＯｘを浄化することができない。このよ
うな第１触媒の特性からも、前記したように第１工程に
おいて、多気筒内燃機関の気筒のうちの一部の気筒をわ
ずかに燃料過剰条件下（１４．０≦Ａ／Ｆ≦１４．６）
で運転するものである。さらに、わずかに燃料過剰条件
下で運転される気筒の制御方法によっては、前記したよ
うに極短時間だけ燃料希薄条件となる恐れがある。この
ような制御方法を採用する場合、第１触媒に、Ｃｅ
Ｏ2 、ＺｒＯ2 などの過剰の酸素を貯蔵する能力を有す
る助触媒を添加すればよい。As shown by the hatched portion in FIG.
Conventional three-way catalysts, including slightly fuel-rich conditions,
That is, as described above, the A / F is in the range of 14.0 to 14.6.
Purification of exhaust gas discharged from cylinders operated in the enclosure
The NOxTwoConversion rate to NHThreeTo
Cannot convert at high efficiency. Therefore, Rh is added to the first catalyst.
It is not preferred to include it. Also, as shown in FIG.
Noble metal based catalysts such as Pt (that is, the first catalyst)
Medium) is operated when the A / F is in the range of 14.0 to 14.6.
Efficiency in purifying exhaust gas discharged from
Often NOx NH ThreeConvert to A / F is less than 14.0
In the case of N, as shown in FIG.
The Ox concentration decreases, and as shown in FIG.
Converts NOx to NHThreeCan not be efficiently converted to
Enough NHThreeCan not occur. A / F is 14.6
In the case where the first catalyst is exceeded, as can be seen from FIG.
Tondoh NHThreeIs not generated, so the third process described below
In the process, NOx cannot be purified. This
From the characteristics of the first catalyst, as described above, the first step
Some of the cylinders of a multi-cylinder internal combustion engine
Immediately under fuel excess condition (14.0 ≦ A / F ≦ 14.6)
It is something to drive with. In addition, slightly overfueled conditions
Depending on the control method of the cylinder operated below,
There is a risk that the fuel lean condition will be reached for a very short time. this
When such a control method is adopted, Ce catalyst is used as the first catalyst.
OTwo, ZrOTwoHave the ability to store excess oxygen, such as
A co-catalyst may be added.
【００１４】さらに、本発明の排気浄化方法において
は、ＮＨ 3 を含む排気と燃料希薄条件下で運転される状
態で排出される排気とを合流し、排気中のＮＯｘとＮＨ
3 を第２触媒でＮ 2 に転換している。この工程は、たと
えば、第２工程を経た排気と燃料希薄条件下で運転され
る気筒から排出される排気とを合流し合流排気とした
後、合流排気中のＮＯｘとＮＨ3 を第２触媒でＮ2 に転
換することによって、実施することができる。したがっ
て、第２触媒は、合流排気中のＮＯｘをＮＨ3 によって
Ｎ2 に還元し浄化する能力を有している。このような作
用をする第２触媒は、ＮＯｘを浄化することだけを考慮
すれば、通常の脱硝用触媒を使用することができる。し
かし、多気筒内燃機関においては、排気は各気筒から同
時に排出されるものではなく、各気筒毎に所定の順序で
排出されるものである。換言すれば、ＮＯｘとＮＨ3 と
が同時に排出される条件はほとんどない。したがって、
第２触媒は、ＮＨ3 を一時的に貯蔵する能力を有するも
のが好ましい。また、合流排気中には、第１触媒によっ
て酸化、浄化され得なかったＣＯ、ＨＣなど、および、
燃料希薄条件下で運転される気筒から排出される排気中
のＣＯ、ＨＣなどが混在している。このため、第２触媒
は、燃料希薄条件下で合流排気中のＣＯ、ＨＣなどを高
効率で酸化し浄化する能力も有するものが好ましい。ま
た、第２触媒は、様々な多気筒内燃機関の運転条件に適
応できる能力、すなわち、高温安定性を有するものが好
ましい。したがって、本発明の排気浄化方法は、以下の
ように構成するのがより好ましい。たとえば、本発明の
排気浄化方法は、多気筒内燃機関をわずかに燃料過剰条
件下で運転する状態と、燃料希薄条件下で運転する状態
を繰り返す工程と、燃料過剰条件下で運転される状態で
排出される排気中の少なくともＮＯｘを第１触媒でＮＨ
3 に転換する工程と、ＮＨ 3 を含む排気と燃料希薄条件
下で運転される状態で排出される排気とを合流し、排気
中のＮＨ 3 を一時的に第２触媒に貯蔵するとともに、Ｎ
ＯｘとＮＨ 3 を第２触媒でＮ 2 に転換する工程と、から
構成するのがより好ましい。すなわち、より好ましい態
様に構成した本発明の排気浄化方法においては、合流さ
れた排気中のＮＨ 3 を一時的に第２触媒に貯蔵している
ので、燃料過剰の混 合気から生じた排気と燃料希薄の混
合気から生じた排気とが交互に導入された場合であって
も、ＮＯｘとＮＨ 3 とを第２触媒上で同時に反応させる
ことができる。この結果、より好ましい態様に構成した
本発明の排気浄化方法によれば、第２触媒から放出され
るＮＯｘまたはＮＨ 3 の量をより効果的に抑制すること
ができる。 Further, in the exhaust gas purification method of the present invention, the exhaust gas containing NH 3 is operated under a fuel-lean condition.
NOx and NH in the exhaust
3 is converted to N 2 by the second catalyst . This step
For example , after the exhaust gas having passed through the second step and the exhaust gas discharged from the cylinder operated under the fuel-lean condition are merged into a merged exhaust gas, NOx and NH 3 in the merged exhaust gas are converted to N 2 by the second catalyst.
In other words, it can be implemented . Accordingly, the second catalyst has the ability to reduce and purify the N 2 NOx in junction exhaust by NH 3. As the second catalyst having such an operation, an ordinary denitration catalyst can be used if only consideration is given to purifying NOx. However, in a multi-cylinder internal combustion engine, exhaust is not discharged from each cylinder at the same time, but is discharged in a predetermined order for each cylinder. In other words, conditions and NOx and NH 3 are discharged simultaneously is little. Therefore,
The second catalyst preferably has the ability to temporarily store NH 3 . Also, in the combined exhaust gas, CO, HC, etc., which could not be oxidized and purified by the first catalyst, and
CO, HC, and the like in the exhaust gas discharged from a cylinder operated under a fuel-lean condition are mixed. Therefore, it is preferable that the second catalyst also has the ability to oxidize and purify CO, HC, and the like in the combined exhaust gas with high efficiency under a fuel-lean condition. Further, it is preferable that the second catalyst has an ability to adapt to various operating conditions of the multi-cylinder internal combustion engine, that is, a catalyst having high-temperature stability. Therefore, the exhaust gas purification method of the present invention includes the following:
It is more preferable to configure as follows. For example, in the present invention,
Exhaust gas purification methods use a multi-cylinder internal combustion engine with a slight excess of fuel.
Operating under conditions and operating under fuel-lean conditions
In a state where it is operated under fuel-rich conditions
At least NOx in the exhaust gas that is exhausted is converted to NH
3 and exhaust and fuel-lean conditions containing NH 3
Combine with exhaust that is exhausted while operating under
While temporarily storing NH 3 in the second catalyst.
Converting Ox and NH 3 to N 2 with a second catalyst ;
It is more preferable to configure. That is, a more preferable state
In the exhaust gas purification method of the present invention configured as described above,
NH 3 in the exhaust gas is temporarily stored in the second catalyst
Because, exhaust and fuel lean of mixed resulting from the excess fuel of mixed Aiki
When the exhaust from aiki is introduced alternately
Also, simultaneous reaction between NOx and NH 3 over a second catalyst
be able to. As a result, a more preferable embodiment was configured.
According to the exhaust gas purification method of the present invention, the exhaust gas discharged from the second catalyst is
Possible to more effectively suppress the amount of NOx or NH 3 that
Can be.
【００１５】前記したような第２触媒として、高シリカ
含有ゼオライト（たとえば、ＳｉＯ 2 とＡｌ2 Ｏ3 の含
有比率（ＳｉＯ2 ／Ａｌ2 Ｏ3 ）が、モル比で２０以上
のもの）を使用することが好ましい。このような高シリ
カ含有ゼオライトは、その構造中にＮＨ3 を吸着可能な
多数の強酸点を多数有している。特に、ＺＳＭ−５型、
フェリエライト、モルデナイトなどの高シリカ含有ゼオ
ライトが好ましい。また、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅなど
を前記ゼオライトに担持してもよい。これらの金属を高
シリカ含有ゼオライトに担持することによって、合流排
気中のＨＣとＮＯｘを反応させることができるので、ガ
ソリンを燃料に使用した場合、より高浄化率でＨＣとＮ
Ｏｘを浄化することができる。なお、この第２触媒は、
前記したような燃料希薄条件下（すなわち、化学当量点
とするのに必要な燃料噴射量に対して１５〜５０％だけ
減量した燃料希薄条件下、または、Ａ／Ｆが１７以上）
で運転される気筒から排出される排気に対して、効率よ
く作用するものが好ましい。As the second catalyst as described above, high silica
Containing zeolites (eg, SiO TwoAnd AlTwoOThreeIncluding
Proportion (SiOTwo/ AlTwoOThree) Is at least 20 in molar ratio
Is preferred. Such a high silicon
Ca-containing zeolites have NH in their structure.ThreeCan adsorb
It has many strong acid sites. In particular, ZSM-5 type,
High silica content zeo such as ferrierite and mordenite
Light is preferred. In addition, Co, Cu, Ni, Fe, etc.
May be supported on the zeolite. High these metals
By supporting on silica-containing zeolite, combined discharge
Since it is possible to react HC in the air with NOx,
When sorin is used as fuel, HC and N
Ox can be purified. This second catalyst is
Under the fuel-lean conditions described above (that is, the chemical equivalent point
15 to 50% of the fuel injection amount required to
Reduced fuel lean conditions or A / F of 17 or more)
Efficiency against exhaust discharged from cylinders operated at
Those that work well are preferred.
【００１６】さらに、使用する燃料によっては、すなわ
ち、有害なホルムアルデヒドを発生しやすいメタノー
ル、酸化され難いメタンからなる天然ガスなどの、より
酸化反応を必要とする成分を含むガソリン代替燃料を使
用する場合、本発明の排気浄化方法において、燃料希薄
条件下で運転される気筒に連通する排気管の排出口に、
アルデヒド、メタンなどを高浄化率で酸化し浄化する能
力を有する第３触媒をさらに配設してもよい。このよう
な第３触媒は、通常の担体と、この担体に担持した貴金
属系の触媒または金属酸化物系の触媒と、からなる構成
とすることができる。たとえば、第３触媒は、活性アル
ミナと、この活性アルミナに担持したＰｔとＰｄのうち
の少なくとも一つと、からなる構成、または、活性アル
ミナと、この活性アルミナに担持したＬａ−Ｓｒ−Ｃｏ
−Ｏ系またはＣｕ−Ｓｒ−Ｃｏ−Ｏ系の金属酸化物系の
触媒と、からなる構成とすることができる。また、前記
したようなガソリン代替燃料を使用した場合、ＣＯ、Ｈ
Ｃを高浄化率で酸化し浄化するため、第３触媒は、でき
るだけ高温条件下、具体的には、排気流の上流側（すな
わち、できるだけ多気筒内燃機関の近傍）に配設するこ
とが好ましい。Further, depending on the fuel to be used, that is, when a gasoline alternative fuel containing a component that requires a more oxidative reaction, such as methanol which easily generates harmful formaldehyde and natural gas made of methane which is hardly oxidized, is used. In the exhaust gas purification method of the present invention, the exhaust port of an exhaust pipe communicating with a cylinder operated under a fuel-lean condition,
A third catalyst having an ability to oxidize and purify aldehyde, methane, and the like at a high purification rate may be further provided. Such a third catalyst can be configured to include a normal carrier and a noble metal-based catalyst or a metal oxide-based catalyst supported on the carrier. For example, the third catalyst may be composed of activated alumina and at least one of Pt and Pd supported on the activated alumina, or may include activated alumina and La-Sr-Co supported on the activated alumina.
-O-based or Cu-Sr-Co-O-based metal oxide-based catalyst. Also, when the gasoline alternative fuel as described above is used, CO, H
In order to oxidize and purify C at a high purification rate, it is preferable that the third catalyst be disposed under as high a temperature as possible, specifically, on the upstream side of the exhaust flow (that is, as close to the multi-cylinder internal combustion engine as possible). .
【００１７】なお、水素を燃料として使用した場合、排
気中には第３触媒で浄化するべき有害成分が存在しない
ため、第３触媒は不要である。また、ガソリンを燃料と
して使用した場合、多気筒内燃機関の運転条件によって
は、第３触媒は不要である。つまり、ガソリンを燃料と
して使用した場合、第３工程において、第２触媒はＮＨ
3 とＮＯｘを反応させてＮ2 に浄化しており、また、第
２触媒は、このＮＨ3 とＮＯｘの反応と平行して、ＮＯ
ｘとＨＣを反応させて、ＮＯｘとＨＣを同時に浄化して
いるので、ＮＯｘを高効率で浄化することが可能であ
る。しかし、この場合、ＨＣの一部がＣＯに転換する条
件が存在するため、ＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣのうちいずれを
最も浄化しなければならないかを考慮して、第３触媒を
配設する必要があるか否かを決定するのがよい。When hydrogen is used as the fuel, the third catalyst is unnecessary because there is no harmful component to be purified by the third catalyst in the exhaust gas. When gasoline is used as the fuel, the third catalyst is unnecessary depending on the operating conditions of the multi-cylinder internal combustion engine. That is, when gasoline is used as fuel, in the third step, the second catalyst is NH 3
3 reacts with NOx to purify it to N 2 , and the second catalyst, in parallel with the reaction of NH 3 and NOx,
Since x and HC are reacted to purify NOx and HC at the same time, it is possible to purify NOx with high efficiency. However, in this case, since there is a condition that a part of HC is converted to CO, it is necessary to arrange the third catalyst in consideration of which of NOx, CO, and HC must be most purified. It is good to determine whether there is.
【００１８】[0018]
【発明の作用および効果】本発明の排気浄化方法におい
ては、まず、多気筒内燃機関をわずかに燃料過剰条件下
で運転する状態と、燃料希薄条件下で運転する状態を繰
り返している。たとえば、多気筒内燃機関の気筒のうち
の半分未満の数の気筒をわずかに燃料過剰条件下で運転
するとともに、残りの気筒を燃料希薄条件下で運転すれ
ば、多気筒内燃機関を全体として燃料希薄条件下で運転
でき、燃費の低減を図れるので、より好ましい。According to the exhaust gas purification method of the present invention, first, the state in which the multi-cylinder internal combustion engine is operated under a slightly excessive fuel condition and the state in which the multi-cylinder internal combustion engine is operated under a lean fuel condition are repeated.
I'm returning . For example , if less than half of the cylinders of a multi-cylinder internal combustion engine are operated under a slightly fuel-rich condition, and the remaining cylinders are operated under a fuel-lean condition, the fuel consumption of the multi-cylinder internal combustion engine as a whole can be improved. It is more preferable because it can be operated under lean conditions and fuel efficiency can be reduced.
【００１９】次いで、本発明の排気浄化方法において
は、わずかに燃料過剰条件下で運転される状態で排出さ
れる排気中の大部分のＮＯｘを第１触媒でＮＨ3 に高効
率で転換している。したがって、この第２工程を経た排
気、すなわち、第１触媒の作用を受けた排気は、ＮＨ3
と、微量のＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣと、からなる排気に転換
されている。また、使用する第１触媒によっては、排気
中のＣＯ、ＨＣなどをさらに高効率で酸化し浄化するこ
ともできる。[0019] Then, in the exhaust gas purifying method of the present invention, slightly converted most of the NOx in the exhaust gas is discharged in a state of being operated in an excess fuel condition in the first catalyst at a high efficiency in NH 3 I have. Therefore, the exhaust gas that has passed through the second step , that is, the exhaust gas that has undergone the action of the first catalyst, is NH 3
And a small amount of NOx, CO, and HC. Further, depending on the first catalyst used, CO, HC and the like in the exhaust gas can be oxidized and purified with higher efficiency.
【００２０】さらに、本発明の排気浄化方法において
は、ＮＨ 3 を含む排気と燃料希薄条件下で運転される状
態で排出される排気とを合流し、排気中のＮＯｘとＮＨ
3 を第２触媒でＮ2 に転換している。なお、前記したよ
うに多気筒内燃機関の気筒のうちの半分未満の数の気筒
をわずかに燃料過剰条件下で運転するとともに、残りの
気筒を燃料希薄条件下で運転すれば、合流された排気
は、燃料希薄条件（すなわち、酸化雰囲気）となる。 Furthermore, in the exhaust gas purifying method of the present invention, like that it is operated by the exhaust and fuel lean conditions comprising NH 3
Joined exhaust and discharged by state, NOx and NH in the exhaust gas
3 is converted to N 2 by the second catalyst. Incidentally, while operating at less than half a slight excess fuel conditions the cylinder number of the cylinders of multi-cylinder internal combustion engine as described above, when driving the remaining cylinders at a fuel lean conditions, were junction exhaust Is a fuel-lean condition (that is, an oxidizing atmosphere).
【００２１】ここで、燃料希薄条件下においては、ＮＯ
ｘ（たとえば、ＮＯ）のＮＨ3 による還元反応は、つぎ
のような化学反応式で表すことができる。 ＮＯ＋ＮＨ3 ＋（１／４）Ｏ2 →Ｎ2 ＋（３／２）Ｈ2 Ｏ・・・（１） つまり、本発明の排気浄化方法の第３工程においては、
合流排気中には（１）式の還元反応に十分な量のＮＨ3
が含まれている。したがって、合流排気中のＮＯとＮＨ
3 はモル比１：１で反応し、第２触媒によって高効率で
無害のＮ2 に浄化される。なお、合流排気中に炭素数が
２以上のＨＣが存在した場合、ＮＯの一部は、ＨＣによ
ってＮ2 に還元される。この還元反応は、つぎのような
化学反応式で表すことができる。Here, under fuel-lean conditions, NO
The reduction reaction of x (eg, NO) with NH 3 can be represented by the following chemical reaction formula. NO + NH 3 + (１ ／) O 2 → N 2 + (3/2) H 2 O (1) That is, in the third step of the exhaust gas purification method of the present invention,
During the combined exhaust, a sufficient amount of NH 3 is used for the reduction reaction of the formula (1).
It is included. Therefore, NO and NH in the combined exhaust gas
3 reacts at a molar ratio of 1: 1 and is purified to harmless N 2 by the second catalyst with high efficiency. When HC having two or more carbon atoms is present in the combined exhaust gas, a part of NO is reduced to N 2 by HC. This reduction reaction can be represented by the following chemical reaction formula.
【００２２】 ＮＯ＋ＨＣ→Ｎ2 ＋Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ2 ・・・（２） 以上の説明から明らかなように、本発明の排気浄化方法
においては、第２工程で用いた第１触媒は、わずかに燃
料過剰条件下で運転される気筒から排出される排気中の
ＮＯｘの大部分をＮＨ3 に高効率で転換し、（１）式の
反応に十分な量のＮＨ3 源としている。さらに、第３工
程で用いた第２触媒は、第２工程で得られたＮＨ3 と燃
料希薄条件下で運転される気筒から排出されるＮＯｘお
よび第２工程でＮＨ3 に転換されなかったＮＯｘを
（１）式に基づいて反応させ、高効率で無害のＮ2 に浄
化している。また、合流排気中に炭素数が２以上のＨＣ
が存在すれば、第２触媒は、合流排気中のＮＯｘの一部
を（２）式に基づいてＮ2 に浄化する。したがって、本
発明の排気浄化方法は、多気筒内燃機関から排出される
ＮＯｘを極めて高効率で浄化できるものである。一方、
従来の排気浄化方法においては、主として（２）式に基
づき、ＮＯｘを浄化していたため、そのＮＯｘ浄化率は
高々５０％程度であった。NO + HC → N 2 + H 2 O + CO 2 (2) As is clear from the above description, in the exhaust gas purification method of the present invention, the first catalyst used in the second step has a slight excess of fuel. most of the NOx in the exhaust gas discharged from the cylinder to be operated under conditions to convert at high efficiency NH 3, is set to (1) an amount sufficient NH 3 source for the reaction. Further, a second catalyst used in the third step was not converted to NH 3 in the NOx and the second step is discharged from the cylinder to be operated in NH 3 and fuel lean conditions obtained in the second step NOx Is reacted on the basis of the equation (1) to purify the harmless N 2 with high efficiency. In addition, HC having 2 or more carbon atoms in the combined exhaust gas
If There exists, the second catalyst purifies the N 2 based on a part of NOx in the junction exhaust (2) below. Therefore, the exhaust gas purification method of the present invention can purify NOx exhausted from a multi-cylinder internal combustion engine with extremely high efficiency. on the other hand,
In the conventional exhaust gas purification method, since NOx is mainly purified based on the equation (2), the NOx purification rate is at most about 50%.
【００２３】また、第３工程で用いた第２触媒は、合流
排気中の第２工程を経た排気中に残存しているＣＯ、Ｈ
Ｃ、および、燃料希薄条件下で運転される気筒から排出
されるＣＯ、ＨＣを高効率で酸化し浄化もするので、多
気筒内燃機関から排出される排気中の全ＣＯ、ＨＣを低
減することができる。また、第３工程で用いる第２触媒
に、その構造中にＮＨ3 を吸着可能な多数の強酸点を多
数有するものを使用すれば、ＮＯｘとＮＨ3 とが同時に
排出される条件がほとんどない自動車のような移動する
排気発生源であっても、別途、ＮＯｘの浄化のためにＮ
Ｈ3 源を準備する必要もない。Further, the second catalyst used in the third step is used for removing CO, H remaining in the exhaust gas having passed through the second step in the combined exhaust gas.
C and CO and HC discharged from a cylinder operated under a lean fuel condition are oxidized and purified with high efficiency, so that total CO and HC in exhaust discharged from a multi-cylinder internal combustion engine are reduced. Can be. In addition, if the second catalyst used in the third step has a large number of strong acid sites capable of adsorbing NH 3 in its structure, an automobile having almost no conditions for simultaneously releasing NOx and NH 3 is used. Moving exhaust gas source such as N
There is no need to prepare an H 3 source.
【００２４】なお、燃料希薄条件下で運転される気筒に
連通する排気管の排出口に、ＣＯ、ＨＣを高浄化率で酸
化し浄化する能力を有する第３触媒を配設すれば、本発
明の排気浄化方法は、メタノ−ル、天然ガスなどのガソ
リン代替燃料を使用する多気筒内燃機関から排出される
排気をも、高浄化率で浄化することができるようにな
る。If a third catalyst capable of oxidizing and purifying CO and HC at a high purification rate is disposed at the exhaust port of an exhaust pipe communicating with a cylinder operated under a lean fuel condition, the present invention can be realized. The exhaust gas purification method described above can purify exhaust gas discharged from a multi-cylinder internal combustion engine using a gasoline alternative fuel such as methanol or natural gas at a high purification rate.
【００２５】本発明の排気浄化方法は、以上詳述したよ
うな作用をするので、つぎのような効果を奏することが
できる。第１に、ＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣなどからなる排気
を高浄化率で浄化できるとともに、多気筒内燃機関を全
体として燃料希薄条件下で運転できる。すなわち、環境
に悪影響を与えずに自動車などの燃費を低減することが
できる。第２に、資源として稀少かつ高価なＲｈを使用
する必要がないので、安価に排気を浄化できる。第３
に、従来のフィードバック制御と較べて、必要な酸素セ
ンサの数は少数となる。そして、エンジン制御装置が、
その少数の酸素センサを監視し、その監視結果に基づい
て燃料噴射弁を制御するだけで、多気筒内燃機関を全体
として燃料希薄条件下で運転することが可能となる。し
たがって、エンジン制御装置およびその関連機構を簡便
かつ安価なものとすることができる。The exhaust gas purifying method of the present invention operates as described in detail above, and can provide the following effects. First, it is possible to purify exhaust gas composed of NOx, CO, HC, and the like at a high purification rate, and to operate the multi-cylinder internal combustion engine as a whole under fuel-lean conditions. That is, it is possible to reduce the fuel efficiency of an automobile or the like without adversely affecting the environment. Second, since it is not necessary to use rare and expensive Rh as a resource, exhaust gas can be purified at low cost. Third
In addition, the number of required oxygen sensors is small compared to the conventional feedback control. And the engine control device
It is possible to operate the multi-cylinder internal combustion engine as a whole under a fuel-lean condition only by monitoring the small number of oxygen sensors and controlling the fuel injection valve based on the monitoring result. Therefore, the engine control device and its related mechanism can be made simple and inexpensive.
【００２６】[0026]
（第１実施例）以下、本発明の実施例を図１および図２
を参照しながら説明する。まず、電子燃料噴射弁を装備
した、総排気量２０００ｃｃ、４気筒の自動車用エンジ
ンを準備した。このエンジンを図１に示すように改造し
た。まず、エンジン１の４つの気筒を第１気筒、第２気
筒、第３気筒および第４気筒に分類し、それらの排気口
に連通する排気管を第１排気管１１、第２排気管１２、
第３排気管１３および第４排気管１４に分割した。な
お、吸気多岐管１５の分岐管が、第１〜第４気筒の吸気
口にそれぞれ連通している。(First Embodiment) FIGS. 1 and 2 show an embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. First, a four-cylinder automobile engine equipped with an electronic fuel injection valve and having a total displacement of 2000 cc was prepared. This engine was modified as shown in FIG. First, the four cylinders of the engine 1 are classified into a first cylinder, a second cylinder, a third cylinder, and a fourth cylinder, and the exhaust pipes communicating with their exhaust ports are first exhaust pipe 11, second exhaust pipe 12,
It was divided into a third exhaust pipe 13 and a fourth exhaust pipe 14. Note that branch pipes of the intake manifold 15 communicate with the intake ports of the first to fourth cylinders, respectively.
【００２７】そして、第１排気管１１のみに酸素センサ
１６を配設した。この酸素センサ１６は、エンジン制御
装置（以下、ＥＣＵという）２に接続され、第１排気管
１１内の排気中の酸素濃度をＥＣＵ２に出力する。ＥＣ
Ｕ２は、酸素センサ１６の出力に応じて吸気多岐管１５
の各分岐に配設された電子燃料噴射弁１７の燃料噴射量
を制御する。したがって、第１気筒の運転条件から、第
２〜第４気筒の運転条件が算出されている。The oxygen sensor 16 is provided only on the first exhaust pipe 11. The oxygen sensor 16 is connected to an engine control device (hereinafter, referred to as ECU) 2 and outputs the oxygen concentration in the exhaust gas in the first exhaust pipe 11 to the ECU 2. EC
U2 is based on the output of the oxygen sensor 16 and the intake manifold 15
The fuel injection amount of the electronic fuel injection valve 17 disposed in each branch is controlled. Therefore, the operating conditions of the second to fourth cylinders are calculated from the operating conditions of the first cylinder.
【００２８】第１気筒は、以下のような制御によって、
わずかに燃料過剰条件下で運転されている。すなわち、
図２に示すように、酸素センサ１６の出力に基づき、Ｅ
ＣＵ２が第１気筒が燃料希薄条件下で運転されていると
判断した場合、ＥＣＵ２は、第１気筒の吸気口に連通す
る吸気多岐管１５の分岐管に配設された電子燃料噴射弁
１７が直ちに５％増量された量の燃料を噴射するように
制御する。そして、ＥＣＵ２が再び第１気筒が燃料希薄
条件下で運転されていると判断するまで、ＥＣＵ２は、
その電子燃料噴射弁１７が３％／秒の速度で減量された
量の燃料を噴射するように制御する。また、第２〜第４
気筒は、酸素センサ１６の出力に基づき、燃料希薄条件
下で運転されている。すなわち、ＥＣＵ２は、酸素セン
サ１６の出力から化学当量点となるような燃料噴射量を
演算し、これが各気筒に対して３５％だけ減量された量
の燃料（すなわち、第１気筒への燃料噴射量のほぼ６５
％）を、第２〜第４気筒の吸気口に連通する吸気多岐管
１５の分岐管に配設された電子燃料噴射弁１７がこのよ
うに減量された量の燃料を噴射するように制御する。The first cylinder is controlled by the following control.
It is operating under slightly overfueled conditions. That is,
As shown in FIG. 2, based on the output of the oxygen sensor 16, E
When the CU 2 determines that the first cylinder is operating under the fuel-lean condition, the ECU 2 determines that the electronic fuel injection valve 17 provided in the branch pipe of the intake manifold 15 communicating with the intake port of the first cylinder is not used. Immediately, control is performed so as to inject the increased amount of fuel by 5%. Until the ECU 2 determines again that the first cylinder is operating under the fuel-lean condition,
The electronic fuel injection valve 17 is controlled to inject a reduced amount of fuel at a speed of 3% / sec. In addition, the second to fourth
The cylinder is operated under a fuel-lean condition based on the output of the oxygen sensor 16. That is, the ECU 2 calculates a fuel injection amount from the output of the oxygen sensor 16 such that the fuel injection amount becomes a chemical equivalent point, and this is reduced by 35% for each cylinder (that is, fuel injection to the first cylinder). Almost 65 in quantity
%) Is controlled such that the electronic fuel injection valve 17 arranged in the branch pipe of the intake manifold 15 communicating with the intake ports of the second to fourth cylinders injects the reduced amount of fuel. .
【００２９】このように制御された第１気筒から排出さ
れた排気から算出した平均Ａ／Ｆ値は１４．３、酸素セ
ンサ１６の出力波形から、第１気筒は９２％が燃料過剰
条件下にあった。なお、この時のエンジン１の運転条件
は、回転数２０００ｒｐｍ、トルク３０Ｎｍであった。
そして、第１気筒から排出される排気中のＮＯｘ、ＴＨ
ＣおよびＣＯの平均濃度は、それぞれ、２１００ｐｐ
ｍ、２７００ｐｐｍ、３．４％、第２〜第４気筒から排
出される排気中のＮＯｘ、ＴＨＣおよびＣＯの平均濃度
は、それぞれ、５４０ｐｐｍ、３２００ｐｐｍ、０．１
１％であった。また、以下に述べる第１触媒３および第
２触媒４を装備しなかった場合の全排気中のＮＯｘ、Ｔ
ＨＣおよびＣＯの平均濃度は、それぞれ、９３０ｐｐ
ｍ、３０８０ｐｐｍ、０．９３％であった。The average A / F value calculated from the exhaust gas discharged from the first cylinder controlled in this way is 14.3, and from the output waveform of the oxygen sensor 16, 92% of the first cylinder is under an excess fuel condition. there were. The operating conditions of the engine 1 at this time were a rotation speed of 2000 rpm and a torque of 30 Nm.
Then, NOx and TH in the exhaust gas discharged from the first cylinder
The average concentrations of C and CO were 2100 pp, respectively.
m, 2700 ppm, 3.4%, and the average concentrations of NOx, THC, and CO in the exhaust gas discharged from the second to fourth cylinders are 540 ppm, 3200 ppm, and 0.1, respectively.
1%. Further, NOx and T in the entire exhaust gas when the first catalyst 3 and the second catalyst 4 described below were not provided.
The average concentrations of HC and CO were 930 pp, respectively.
m, 3080 ppm and 0.93%.
【００３０】そして、第１気筒に連通する第１排気管１
１の排出口に、つぎのように調製した第１触媒３を配設
した。まず、第１触媒３の基体として、容量０．５リッ
トルの円筒形ハニカム基体を準備した。この円筒形ハニ
カム基体は、４００メッシュのコーディエライトからな
るものであった。つぎに、８０ｇのγ−アルミナをこの
円筒形ハニカム基体にウォッシュコートした。最後に、
γ−アルミナをウォッシュコートした円筒形ハニカム基
体に、貴金属系の触媒として、Ｐｔを担持し、第１触媒
３を調製した。なお、このように調製した第１触媒３を
前記のように装備した後、第１触媒３の排出口における
排気中のＮＯｘおよびＮＨ3 の平均濃度を測定したとこ
ろ、ＮＯｘ濃度は、２８０ｐｐｍとなっていた。また、
ＮＨ3 の濃度は、１０９０ｐｐｍであり、前記した
（１）式に基づきＮＯｘをＮ2 に還元し転換するのに十
分な量のＮＨ3 が生成していることがわかった、そし
て、残り７３０ｐｐｍのＮＯｘは、Ｎ2 にまで還元、転
換されていた。このように、第１気筒から排出される排
気中のＮＯｘは、第１触媒３によって高効率でＮＨ3 に
転換されていることがわかった。ここで、図１には第３
触媒５が図示されているが、第１実施例においては、第
３触媒５を省略した。このため、第１触媒３の排出口
を、第２〜第４排気管１２〜１４を分岐管としてまとめ
た排気分岐管６の途中に接続した。このようにして、第
１触媒３を通過した排気と燃料希薄条件下で運転される
第２〜第４気筒から排出される排気を合流させた。Then, the first exhaust pipe 1 communicating with the first cylinder 1
The first catalyst 3 prepared as follows was disposed at the outlet of No. 1. First, as a substrate of the first catalyst 3, a cylindrical honeycomb substrate having a capacity of 0.5 liter was prepared. This cylindrical honeycomb substrate was made of 400 mesh cordierite. Next, 80 g of γ-alumina was wash-coated on the cylindrical honeycomb substrate. Finally,
A first catalyst 3 was prepared by supporting Pt as a noble metal-based catalyst on a cylindrical honeycomb substrate wash-coated with γ-alumina. Note that after equipped with first catalyst 3 prepared in this manner as described above, the average concentration of NOx and NH 3 in the exhaust gas in the outlet of the first catalyst 3 was measured, NOx concentration, a 280ppm I was Also,
The NH 3 concentration was 1090 ppm, and it was found that a sufficient amount of NH 3 was generated to reduce and convert NOx to N 2 based on the above formula (1), and the remaining 730 ppm NOx is reduced to the N 2, it had been converted. Thus, it was found that NOx in the exhaust gas discharged from the first cylinder was converted to NH 3 by the first catalyst 3 with high efficiency. Here, FIG.
Although the catalyst 5 is illustrated, the third catalyst 5 is omitted in the first embodiment. For this reason, the outlet of the first catalyst 3 was connected in the middle of an exhaust branch pipe 6 in which the second to fourth exhaust pipes 12 to 14 were combined as branch pipes. In this way, the exhaust gas passing through the first catalyst 3 and the exhaust gas discharged from the second to fourth cylinders operated under a fuel-lean condition were merged.
【００３１】さらに、排気分岐管６の排出口に、つぎの
ように調製した第２触媒４を配設した。まず、第２触媒
４の基体として、容量１．３リットルの断面が楕円形の
ハニカム基体を準備した。この断面が楕円形のハニカム
基体は、４００メッシュのコーディエライトからなるも
のであった。最後に、３重量％のＣｕＯが担持された２
６０ｇのＺＳＭ−５型ゼオライトを、断面が楕円形のハ
ニカム基体にウォッシュコートし、第２触媒４を調製し
た。Further, a second catalyst 4 prepared as follows was disposed at the outlet of the exhaust branch pipe 6. First, as a substrate of the second catalyst 4, a honeycomb substrate having a capacity of 1.3 liters and an elliptical cross section was prepared. This honeycomb substrate having an elliptical cross section was made of cordierite of 400 mesh. Finally, 2 with 3% by weight of CuO supported
60 g of ZSM-5 type zeolite was wash-coated on a honeycomb substrate having an elliptical cross section to prepare a second catalyst 4.
【００３２】このような構成の排気浄化装置を装備した
エンジン１を、前記した運転条件で運転し、第２触媒４
の排出口における排気中のＮＯｘ、ＴＨＣおよびＣＯの
平均濃度を測定した。その結果、ＮＯｘ、ＴＨＣおよび
ＣＯの平均濃度は、それぞれ、１８０ｐｐｍ、１２０ｐ
ｐｍ、０．０７％であった。このように、エンジン１か
ら排出される排気中のＮＯｘ、ＴＨＣおよびＣＯは、高
浄化率で浄化されており、排気からこのような有害物質
を大幅に低減することができた。なお、第２触媒４の排
出口における排気中のＮＨ3 の平均濃度は、２０ｐｐｍ
以下であった、これは実害ある濃度ではなかった。な
お、排気中の有害成分の浄化結果を、以下の実施例と比
較例のものとを合わせて表１にまとめてある。 （第２実施例）第２実施例は、第１実施例と同様の構成
の排気浄化装置を装備したエンジン１を、第１実施例と
同様の運転条件で運転し、そのエンジン１から排出され
る排気を浄化したものである。しかし、第２実施例にお
いては、第１実施例の第１触媒３と同量の貴金属触媒金
属Ｐｔに加えて助触媒としてＣｅＯ2を０．２モル担持
した第１触媒３を調製し、第１排気管の排出口に配設し
た。この変更以外は、すべて第１実施例と同一である。
なお、この第１触媒３の排出口における排気中のＮＯｘ
およびＮＨ3 の平均濃度を測定したところ、ＮＯｘ濃度
は７０ｐｐｍ、ＮＨ3 の濃度は１４３０ｐｐｍであっ
た。このように、助触媒ＣｅＯ2 の酸素貯蔵能力によっ
て、第１触媒３のＮＯｘをＮＨ3 に還元し転換する能力
が最適化されていることがわかった。The engine 1 equipped with the exhaust gas purifying apparatus having such a configuration is operated under the above-described operating conditions, and the second catalyst 4
The average concentrations of NOx, THC, and CO in the exhaust gas at the exhaust port were measured. As a result, the average concentrations of NOx, THC and CO were 180 ppm and 120 p, respectively.
pm, 0.07%. As described above, NOx, THC, and CO in the exhaust gas discharged from the engine 1 were purified at a high purification rate, and such harmful substances could be significantly reduced from the exhaust gas. The average concentration of NH 3 in the exhaust gas at the outlet of the second catalyst 4 is 20 ppm.
This was not a harmful concentration. The results of purifying harmful components in exhaust gas are summarized in Table 1 together with those of the following examples and comparative examples. (Second Embodiment) In a second embodiment, an engine 1 equipped with an exhaust gas purifying apparatus having the same configuration as the first embodiment is operated under the same operating conditions as the first embodiment, and the engine 1 is discharged. Exhaust gas that has been purified. However, in the second embodiment, the first catalyst 3 supporting 0.2 mol of CeO 2 as a co-catalyst was prepared in addition to the same amount of the noble metal catalyst metal Pt as the first catalyst 3 of the first embodiment. (1) Disposed at the outlet of the exhaust pipe. Except for this change, all are the same as the first embodiment.
The NOx in the exhaust gas at the outlet of the first catalyst 3
When the average concentrations of NH 3 and NH 3 were measured, the NOx concentration was 70 ppm and the NH 3 concentration was 1430 ppm. Thus, it was found that the ability of the first catalyst 3 to reduce and convert NOx to NH 3 was optimized by the oxygen storage capacity of the co-catalyst CeO 2 .
【００３３】第１実施例と同様に、エンジン１を運転
し、第２触媒４の排出口における排気中のＮＯｘ、ＴＨ
ＣおよびＣＯの平均濃度を測定した。その結果、ＮＯ
ｘ、ＴＨＣおよびＣＯの平均濃度は、それぞれ、７５ｐ
ｐｍ、１００ｐｐｍ、０．０５％であった。第２実施例
においては、エンジン１から排出される排気中のＮＯｘ
が、特に、高浄化率で浄化されていた。また、ＴＨＣお
よびＣＯの浄化率も向上することができた。なお、第２
実施例においても、第２触媒４の排出口における排気中
のＮＨ3 の平均濃度は、２０ｐｐｍ以下であった、前記
したように、これは実害ある濃度ではなかった。 （比較例１）比較例１は、第１実施例の第１触媒３を除
去した構成の排気浄化装置を装備したエンジン１を、第
１実施例と同様の運転条件で運転し、そのエンジン１か
ら排出される排気を浄化したものである。第１実施例と
同様に、エンジン１を運転し、第２触媒４の排出口にお
ける排気中のＮＯｘ、ＴＨＣおよびＣＯの平均濃度を測
定したところ、それぞれ、４８０ｐｐｍ、３１０ｐｐ
ｍ、０．３３％であった。比較例１による排気中の有害
成分の浄化においては、第１実施例のそれと較べて、Ｎ
Ｏｘ、ＴＨＣ、ＣＯの浄化率が、全て劣っていた。 （比較例２）比較例２は、第１実施例と同様の構成の排
気浄化装置を装備したエンジン１を、第１実施例と同様
の運転条件で運転し、そのエンジン１から排出される排
気を浄化したものである。しかし、比較例２において
は、第１実施例の第１触媒３の貴金属系の触媒Ｐｔに替
えて、貴金属系の触媒としてＲｈを０．２ｇ担持した第
１触媒３を調製し、第１排気管の排出口に配設した。こ
の変更以外は、すべて第１実施例と同一である。この比
較例２において、第２触媒４の排出口における排気中の
ＮＯｘ、ＴＨＣ、ＣＯの平均濃度を測定したところ、そ
れぞれ、３５０ｐｐｍ、１１０ｐｐｍ、０．０７％であ
った。貴金属系の触媒としてＲｈを担持した第１触媒３
は、燃料過剰条件下で運転される第１気筒から排出され
る排気中のＮＯｘをよく浄化するものであったが、ＮＯ
ｘをＮＨ3 へ転換する能力は劣っていた。このため、こ
の第１触媒３による浄化を経た排気は、燃料希薄条件下
で運転される第２〜第４気筒から排出される排気中のＮ
Ｏｘの浄化に寄与できなかったものと考えられる。 （比較例３）比較例３は、第１実施例の第２触媒４に替
えてＰｔ−酸化チタン触媒からなる第２触媒４を配設し
た構成の排気浄化装置を装備したエンジン１を、第１実
施例と同様の運転条件で運転し、そのエンジン１から排
出される排気を浄化したものである。なお、Ｐｔの担持
量は、２．１ｇであった。第１実施例と同様に、エンジ
ン１を運転し、第２触媒４の排出口における排気中のＮ
Ｏｘ、ＴＨＣおよびＣＯの平均濃度を測定したところ、
それぞれ、２７０ｐｐｍ、４０ｐｐｍ、０．０２％であ
った。このように、比較例３で用いた第２触媒４は、Ｎ
ＯｘとＮＨ3 が同時に導入された場合、ＮＯｘを９０％
以上の高効率で転換できるものであったにも関わらず、
比較例３による排気中の有害成分の浄化においては、第
１実施例のそれと較べて、ＮＯｘの浄化率が悪化し、か
つ、第２触媒４の排出口における排気中のＮＨ3 の平均
濃度は、１７０ｐｍもあった。これは、比較例３で用い
たＰｔ−酸化チタン触媒からなる第２触媒４には、ＮＨ
3 を貯蔵する能力がなかったこと、および、燃料希薄条
件下でのＮＯｘの浄化能力が劣っていたことに起因する
ものと考えられる。 （第３実施例）第３実施例は、第１実施例と同様の構成
の排気浄化装置に、さらに第３触媒５を配設した排気浄
化装置を装備したエンジン１を、第１実施例と同様の運
転条件で運転し、そのエンジン１から排出される排気を
浄化したものである。すなわち、図１に示すように、第
３実施例においては、第２〜第４排気管１２〜１４を分
岐管としてまとめた排気分岐管６の途中に第３触媒５を
配設した。また、第１触媒３の排出口を排気分岐管６の
排出口の近傍に接続し、そして、排気分岐管６の排出口
を第２触媒４の吸気口に接続した。このようにして、第
１触媒３を通過した排気と第３触媒５を通過した排気を
合流させた。なお、第３触媒５として、第１実施例の第
１触媒３の貴金属系の触媒ＰｔをＰｄに替えたものを使
用した。ここで、Ｐｄの担持量は、１．６ｇであった、
その他の構成は、第１実施例の第１触媒３と同一であっ
た。In the same manner as in the first embodiment, the engine 1 is operated, and NOx and TH in the exhaust gas at the discharge port of the second catalyst 4 are changed.
The average concentrations of C and CO were measured. As a result, NO
The average concentrations of x, THC and CO were 75 p, respectively.
pm, 100 ppm, 0.05%. In the second embodiment, NOx in exhaust gas discharged from the engine 1
However, it was particularly purified at a high purification rate. In addition, the purification rates of THC and CO could be improved. The second
Also in the example, the average concentration of NH 3 in the exhaust gas at the outlet of the second catalyst 4 was 20 ppm or less. As described above, this was not a harmful concentration. (Comparative Example 1) In Comparative Example 1, the engine 1 equipped with the exhaust gas purifying device of the first embodiment having the configuration in which the first catalyst 3 was removed was operated under the same operating conditions as in the first embodiment. It purifies the exhaust gas discharged from. As in the first embodiment, when the engine 1 was operated and the average concentrations of NOx, THC and CO in the exhaust gas at the outlet of the second catalyst 4 were measured, they were 480 ppm and 310 pp, respectively.
m, 0.33%. In the purification of the harmful components in the exhaust gas according to the comparative example 1, compared with that of the first embodiment, N
The purification rates of Ox, THC and CO were all inferior. (Comparative Example 2) In Comparative Example 2, an engine 1 equipped with an exhaust gas purification device having the same configuration as that of the first embodiment was operated under the same operating conditions as in the first embodiment, and the exhaust gas discharged from the engine 1 was changed. Is purified. However, in Comparative Example 2, a first catalyst 3 supporting 0.2 g of Rh as a noble metal catalyst was prepared in place of the noble metal catalyst Pt of the first catalyst 3 of the first embodiment, and the first exhaust gas was prepared. Located at the outlet of the pipe. Except for this change, all are the same as the first embodiment. In Comparative Example 2, when the average concentrations of NOx, THC, and CO in the exhaust gas at the outlet of the second catalyst 4 were measured, they were 350 ppm, 110 ppm, and 0.07%, respectively. First catalyst 3 supporting Rh as a noble metal-based catalyst 3
Has been designed to purify NOx in exhaust gas discharged from a first cylinder operated under an excess fuel condition.
The ability to convert x to NH 3 was poor. For this reason, the exhaust gas that has been purified by the first catalyst 3 becomes N 2 in the exhaust gas discharged from the second to fourth cylinders operated under a fuel-lean condition.
It is considered that they could not contribute to the purification of Ox. (Comparative Example 3) In Comparative Example 3, an engine 1 equipped with an exhaust gas purification device having a configuration in which a second catalyst 4 made of a Pt-titanium oxide catalyst was provided in place of the second catalyst 4 of the first embodiment was used. The engine is operated under the same operating conditions as in the first embodiment, and the exhaust gas discharged from the engine 1 is purified. In addition, the carried amount of Pt was 2.1 g. As in the first embodiment, the engine 1 is operated, and N2 in the exhaust gas at the outlet of the second catalyst 4 is reduced.
When the average concentrations of Ox, THC and CO were measured,
They were 270 ppm, 40 ppm, and 0.02%, respectively. Thus, the second catalyst 4 used in Comparative Example 3 was N 2
When Ox and NH 3 are introduced simultaneously, NOx is reduced by 90%
Despite the above high efficiency conversion,
In the purification of the harmful components in the exhaust gas according to the comparative example 3, the purification rate of NOx is deteriorated and the average concentration of NH 3 in the exhaust gas at the outlet of the second catalyst 4 is lower than that of the first embodiment. , 170 pm. This is because the second catalyst 4 composed of the Pt-titanium oxide catalyst used in Comparative Example 3 contains NH 3
This is considered to be due to the lack of the ability to store 3 and the poor ability to purify NOx under fuel-lean conditions. (Third Embodiment) In a third embodiment, an engine 1 equipped with an exhaust gas purification device having the same structure as that of the first embodiment and further provided with a third catalyst 5 is provided. The engine is operated under the same operating conditions, and the exhaust gas discharged from the engine 1 is purified. That is, as shown in FIG. 1, in the third embodiment, the third catalyst 5 is disposed in the middle of the exhaust branch pipe 6 in which the second to fourth exhaust pipes 12 to 14 are combined as a branch pipe. The outlet of the first catalyst 3 was connected near the outlet of the exhaust branch pipe 6, and the outlet of the exhaust branch pipe 6 was connected to the inlet of the second catalyst 4. Thus, the exhaust gas passing through the first catalyst 3 and the exhaust gas passing through the third catalyst 5 were combined. As the third catalyst 5, a catalyst obtained by replacing the noble metal-based catalyst Pt of the first catalyst 3 of the first embodiment with Pd was used. Here, the carried amount of Pd was 1.6 g.
Other configurations were the same as those of the first catalyst 3 of the first embodiment.
【００３４】第１実施例と同様に、エンジン１を運転
し、第２触媒４の排出口における排気中のＮＯｘ、ＴＨ
ＣおよびＣＯの平均濃度を測定した。その結果、ＮＯ
ｘ、ＴＨＣ、ＣＯの平均濃度は、それぞれ、１３０ｐｐ
ｍ、３０ｐｐｍ、０％であった。第２実施例で用いた第
３触媒５によって、エンジン１から排出される排気中の
ＮＯｘ、ＴＨＣ、ＣＯなどの有害成分の浄化率、特に、
ＴＨＣおよびＣＯのそれを、より向上することができた
ことがわかる。第１実施例と同様、第３実施例において
も、第２触媒４の排出口における排気中のＮＨ3 の平均
濃度は、実害のない２０ｐｐｍ以下の濃度であった。 （第４実施例）第４実施例は、第１実施例と同一の構成
の排気浄化装置を装備したエンジン１を、ガソリンに替
えて５０％のメタノールと残部がガソリンとからなる混
合燃料を使用して、第１実施例と同様の運転条件で運転
し、そのエンジン１から排出される排気を浄化したもの
である。In the same manner as in the first embodiment, the engine 1 is operated, and the NOx and TH in the exhaust gas at the outlet of the second catalyst 4 are changed.
The average concentrations of C and CO were measured. As a result, NO
The average concentrations of x, THC, and CO were 130 pp, respectively.
m, 30 ppm and 0%. The purification rate of harmful components such as NOx, THC, and CO in exhaust gas discharged from the engine 1 by the third catalyst 5 used in the second embodiment, in particular,
It can be seen that those of THC and CO could be further improved. As in the first embodiment, also in the third embodiment, the average concentration of NH 3 in the exhaust gas at the outlet of the second catalyst 4 was 20 ppm or less, which was harmless. (Fourth Embodiment) In a fourth embodiment, an engine 1 equipped with an exhaust gas purifying apparatus having the same configuration as that of the first embodiment uses a mixed fuel consisting of 50% methanol and the balance gasoline instead of gasoline. The engine 1 is operated under the same operating conditions as the first embodiment, and the exhaust gas discharged from the engine 1 is purified.
【００３５】第１実施例と同様に、エンジン１を運転
し、第２触媒４の排出口における排気中のＮＯｘ、ＴＨ
ＣおよびＣＯの平均濃度を測定した。その結果、ＮＯ
ｘ、ＴＨＣおよびＣＯの平均濃度は、それぞれ、１５０
ｐｐｍ、８０ｐｐｍ、０．１１％であった。この結果か
ら明らかなように、ガソリンに替えて混合燃料を使用し
た場合であっても、本発明の排気浄化方法は、エンジン
１から排出される排気中のＮＯｘ、ＴＨＣ、ＣＯなどの
有害物質を高浄化率で浄化できるものであったことがわ
かる。なお、第２触媒４のホルムアルデヒド浄化能力が
やや劣っていたためか、第２触媒４の排出口における排
気中のホルムアルデヒドの平均濃度は、５０ｐｐｍであ
った。 （第５実施例）第５実施例は、第３実施例と同一の構成
の排気浄化装置を装備したエンジン１を、ガソリンに替
えて５０％のメタノールと残部がガソリンとからなる混
合燃料を使用して、第３実施例と同様の運転条件で運転
し、そのエンジン１から排出される排気を浄化したもの
である。As in the first embodiment, the engine 1 is operated and NOx and TH in the exhaust gas at the exhaust port of the second catalyst 4 are reduced.
The average concentrations of C and CO were measured. As a result, NO
The average concentrations of x, THC and CO were 150
ppm, 80 ppm, and 0.11%. As is apparent from this result, even when a mixed fuel is used instead of gasoline, the exhaust gas purification method of the present invention removes harmful substances such as NOx, THC, and CO in the exhaust gas discharged from the engine 1. It can be seen that the product could be purified at a high purification rate. The average concentration of formaldehyde in the exhaust gas at the outlet of the second catalyst 4 was 50 ppm, probably because the formaldehyde purification ability of the second catalyst 4 was slightly inferior. (Fifth Embodiment) In a fifth embodiment, an engine 1 equipped with an exhaust gas purifying apparatus having the same configuration as the third embodiment uses a mixed fuel consisting of 50% methanol and the balance gasoline instead of gasoline. Then, the engine is operated under the same operating conditions as the third embodiment, and the exhaust gas discharged from the engine 1 is purified.
【００３６】第３実施例と同様に、エンジン１を運転
し、第２触媒４の排出口における排気中のＮＯｘ、ＴＨ
ＣおよびＣＯの平均濃度を測定した。その結果、ＮＯ
ｘ、ＴＨＣ、ＣＯの平均濃度は、それぞれ、１２０ｐｐ
ｍ、２５ｐｐｍ、０．０３％であった。第４実施例に較
べて、第５実施例においては、ＴＨＣおよびＣＯの浄化
率が向上していた。また、第２触媒４の排出口における
排気中のホルムアルデヒドの平均濃度は、８ｐｐｍまで
低減されていた。これは、第２〜第４排気管１２〜１４
を分岐管としてまとめた排気分岐管６の途中に配設した
第３触媒５による効果であったことは明らかである。In the same manner as in the third embodiment, the engine 1 is operated, and NOx and TH in the exhaust gas at the outlet of the second catalyst 4 are reduced.
The average concentrations of C and CO were measured. As a result, NO
The average concentrations of x, THC, and CO were each 120 pp.
m, 25 ppm and 0.03%. Compared with the fourth embodiment, in the fifth embodiment, the purification rates of THC and CO were improved. Further, the average concentration of formaldehyde in the exhaust gas at the outlet of the second catalyst 4 was reduced to 8 ppm. This corresponds to the second to fourth exhaust pipes 12 to 14.
It is obvious that the effect was obtained by the third catalyst 5 disposed in the middle of the exhaust branch pipe 6 in which the exhaust pipes were combined as a branch pipe.
【００３７】[0037]
【表１】 [Table 1]
【図１】本発明の排気浄化方法に用いた排気浄化装置の
ブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of an exhaust gas purification device used in an exhaust gas purification method of the present invention.
【図２】本発明の排気浄化方法に用いた、エンジンの第
１気筒をわずかに燃料過剰条件下で運転するための制御
方法を説明するタイミングチャートである。FIG. 2 is a timing chart illustrating a control method for operating a first cylinder of the engine under a slightly excessive fuel condition used in the exhaust gas purification method of the present invention.
【図３】従来のＲｈを含む三元触媒を用いた場合の排気
中の有害成分の濃度と空燃比の関係を示す浄化特性曲線
である。FIG. 3 is a purification characteristic curve showing the relationship between the concentration of harmful components in exhaust gas and the air-fuel ratio when a conventional three-way catalyst containing Rh is used.
【図４】従来のＲｈを含まない貴金属系の触媒が示す排
気中の有害成分の浄化特性曲線である。FIG. 4 is a characteristic curve of purifying harmful components in exhaust gas of a conventional noble metal catalyst containing no Rh.
【図５】排気中の有害成分の濃度と空燃比の関係を示す
特性曲線である。FIG. 5 is a characteristic curve showing the relationship between the concentration of harmful components in exhaust gas and the air-fuel ratio.
１：エンジン、１１：第１排気管、１２：第２排気管、
１３：第３排気管、１４：第４排気管、１５：吸気多岐
管、１６：酸素センサ、１７：電子燃料噴射弁、２：エ
ンジン制御装置、３：第１触媒、４：第２触媒、５：第
３触媒、６：排気多岐管1: engine, 11: first exhaust pipe, 12: second exhaust pipe,
13: third exhaust pipe, 14: fourth exhaust pipe, 15: intake manifold, 16: oxygen sensor, 17: electronic fuel injection valve, 2: engine control device, 3: first catalyst, 4: second catalyst, 5: Third catalyst, 6: Exhaust manifold
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石橋 一伸 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 田中 俊明 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−128427（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−279749（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−1715（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−111924（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F01N 3/24 F01N 3/08 F02D 41/04 330 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Kazunobu Ishibashi 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Toshiaki Tanaka 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation ( 56) References JP-A-58-128427 (JP, A) JP-A-61-279749 (JP, A) JP-A-54-1715 (JP, U) JP-A-63-111924 (JP, U) ) Surveyed field (Int.Cl. 6 , DB name) F01N 3/24 F01N 3/08 F02D 41/04 330
Claims (3)
で運転する状態と、燃料希薄条件下で運転する状態を繰
り返す工程と、 前記燃料過剰条件下で運転される状態で排出される排気
中の少なくともＮＯｘを第１触媒でＮＨ3 に転換する工
程と、 前記ＮＨ 3 を含む排気と前記燃料希薄条件下で運転され
る状態で排出される排気とを合流し、該排気中のＮＯｘ
とＮＨ3 を第２触媒でＮ2 に転換する工程と、からなる
ことを特徴とする排気浄化方法。1. A state in which a multi-cylinder internal combustion engine is operated under a slightly excessive fuel condition and a state in which it is operated under a fuel-lean condition.
A step of returning Ri, a step of converting at least NOx in exhaust gas discharged in a state of being operated by the excess fuel condition in the NH 3 in the first catalyst, in the fuel lean conditions with exhaust gas containing the NH 3 joined the exhaust and to be discharged in a state which is operated, NOx in the exhaust gas
And converting NH 3 to N 2 with a second catalyst.
で運転する状態と、燃料希薄条件下で運転する状態を繰Operating under fuel-lean conditions.
り返す工程と、The process of returning 前記燃料過剰条件下で運転される状態で排出される排気Exhaust gas emitted while operating under the excess fuel condition
中の少なくともＮＯｘを第１触媒でＮＨAt least NOx in the first catalyst with NH 3 Three に転換する工To convert to
程と、About 前記ＮＨThe NH 3 Three を含む排気と前記燃料希薄条件下で運転されOperated under lean and fuel rich conditions
る状態で排出される排気とを合流し、該排気中のＮＨWith the exhaust gas discharged in a state where 3 Three
を一時的に第２触媒に貯蔵するとともに、ＮＯｘとＮＨIs temporarily stored in the second catalyst, and NOx and NH
3 Three を第２触媒でＮIn the second catalyst with N 2 Two に転換する工程と、からなることをThe process of converting to
特徴とする排気浄化方法。Exhaust gas purification method characterized.
ＣＯを酸化する能力を有する請求項２記載の排気浄化方3. The method for purifying exhaust gas according to claim 2, which has an ability to oxidize CO.
法。Law.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3140147A JP2967113B2 (en) | 1991-06-12 | 1991-06-12 | Exhaust gas purification method |
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| JP3140147A JP2967113B2 (en) | 1991-06-12 | 1991-06-12 | Exhaust gas purification method |
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