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JP3237611B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置

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JP3237611B2
JP3237611B2 JP14285798A JP14285798A JP3237611B2 JP 3237611 B2 JP3237611 B2 JP 3237611B2 JP 14285798 A JP14285798 A JP 14285798A JP 14285798 A JP14285798 A JP 14285798A JP 3237611 B2 JP3237611 B2 JP 3237611B2
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selective reduction
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exhaust
catalyst
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俊明 田中
伸基 大橋
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Description

【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
や希薄燃焼を行なうガソリンエンジン等のリーン空燃比
燃焼を行なう内燃機関の排気浄化装置に関し、詳細には
リーン空燃比の排気中のＮＯX を還元浄化するＮＯX 浄
化触媒を用いた排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】リーン空燃比の燃焼を行なう内燃機関の
排気通路に、排気中のＮＯX と炭化水素（ＨＣ）、一酸
化炭素（ＣＯ）等の成分とをリーン空燃比雰囲気下で選
択的に反応させることが可能な選択還元触媒を配置し、
排気中のＮＯX を還元浄化する内燃機関の排気浄化装置
が知られている。
【０００３】この種の排気浄化装置の例としては、例え
ば特開昭６３−２８３７２７号公報に記載されたものが
ある。同公報の装置は内燃機関の排気通路に選択還元触
媒を配置し、内燃機関からの排気にＮＯX とともに含ま
れるＨＣ、ＣＯ成分により選択還元触媒上でＮＯX を還
元浄化するようにしたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】選択還元触媒を用いて
リーン空燃比排気中のＮＯX を還元浄化するためには、
選択還元触媒にＨＣ、ＣＯ等の成分を供給する必要があ
る。この場合、上記特開昭６３−２８３７２７号公報の
装置のように内燃機関の燃焼時に発生したＨＣ、ＣＯ成
分を排気とともに選択還元触媒に供給するか、別途還元
剤供給装置を設け選択還元触媒上流側の排気通路の排気
に還元剤（本明細書では排気中でＨ2 、ＣＯ等の還元成
分やＨＣ成分等を生成するものを還元剤と称する）を供
給することが一般的に行なわれる。ところが、選択還元
触媒は後述するようにリーン空燃比雰囲気下でＨＣ、Ｃ
Ｏ成分を酸化する酸化触媒としての機能を有するため、
選択還元触媒に流入するリーン空燃比排気中のＨＣ、Ｃ
Ｏ成分はそのほとんどが選択還元触媒上流側端部近傍で
酸化されてしまい触媒後端部近傍まで到達しない。特
に、酸化力の強い白金（Ｐｔ）を用いた白金−ゼオライ
ト系等の触媒の場合にはこの傾向が強くなる。このた
め、選択還元触媒の後半部分ではＨＣ、ＣＯ成分の供給
が不十分となりＮＯX の浄化作用が行なわれず、全体と
してＮＯX の浄化率が低下してしまう問題がある。ま
た、機関の燃料には微量の硫黄成分が含まれているため
機関排気には硫黄成分の燃焼により生成する二酸化硫黄
（ＳＯ2 ）が含まれており、このＳＯ2 が酸化雰囲気下
で酸化触媒と接触すると酸化され三酸化硫黄（ＳＯ3 ）
が生成される。ＳＯ3 は触媒中または排気中でＨ2 Ｏと
反応しＨ2 ＳＯ4 （硫酸ミスト）を生成するが、硫酸ミ
ストはパティキュレートとして検出されるため排気を酸
化触媒と接触させると排気中のパティキュレートが増大
することになる。上述したように、選択還元触媒は酸化
触媒としての機能を有するため酸化触媒と同様リーン空
燃比下では選択還元触媒上でもサルフェート（以下の説
明では、ＳＯ3 、Ｈ2 ＳＯ4 の両方を含めてサルフェー
トと総称する）が生成され、排気中のパティキュレート
量が増大する問題がある。
【０００５】一方、後述するように選択還元触媒上にサ
ルフェートとともに還元剤が存在するとサルフェートが
還元剤と反応してＳＯ2 に還元され排気中のパティキュ
レートの増大が抑制されることが知られている。ところ
が、排気通路に選択還元触媒を複数個直列に配置したよ
うな場合には、前述のように還元剤は上流側の選択還元
触媒で酸素と反応して消費されてしまい下流側の選択還
元触媒にはほとんど到達しなくなってしまう。このた
め、下流側の選択還元触媒ではＮＯX の浄化が不十分に
なるだけでなく、選択還元触媒上でサルフェートが生成
され排気中のパティキュレートの量が増大する問題が生
じる。
【０００６】これらの問題は、例えば選択還元触媒を複
数に分割して排気通路に直列に配置するとともに、還元
剤供給装置から各選択還元触媒それぞれの入口部分に還
元剤を供給することによっても一応解決することができ
る。しかし、このように複数の選択還元触媒に個別に還
元剤を供給するためには還元剤供給装置を選択還元触媒
の数だけ設けることが必要となり、装置の複雑化やコス
トの上昇を生じる問題がある。
【０００７】本発明は、上記問題に鑑み装置の複雑化や
コストの上昇を生じることなくＮＯ X の浄化率を高く維
持し、しかもサルフェートによる排気中のパティキュレ
ートの増大を抑制することが可能な内燃機関の排気浄化
装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、リーン空燃比燃焼を行なう内燃機関の排気通路
に、リーン空燃比排気中のＮＯＸを還元剤と選択的に反
応させ還元浄化する選択還元触媒を配置し、該選択還元
触媒上流側の排気通路に配置した還元剤供給手段から前
記選択還元触媒に還元剤を供給することにより排気中の
ＮＯＸを選択還元触媒上で還元浄化する内燃機関の排気
浄化装置において、前記選択還元触媒を排気通路に複数
個直列に配置し、最上流側の選択還元触媒の上流側の排
気に前記還元剤供給手段から還元剤を供給するととも
に、少なくとも最上流側選択還元触媒にバイパス通路を
設け、該バイパス通路を設けた選択還元触媒に流入すべ
き排気の一部を該バイパス通路を通して下流側にある選
択還元触媒に直接供給し、機関運転中、常に全部の選択
還元触媒とバイパス通路とを還元剤を含んだ排気が通過
するようにした内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【０００９】すなわち、請求項１の発明では還元剤を含
んだ排気の一部は上流側の選択還元触媒を通過すること
なく、これをバイパスして直接下流側の選択還元触媒に
供給される。このため、還元剤供給装置からそれぞれの
選択還元触媒の入口部分に還元剤を供給しなくても、下
流側の選択還元触媒に十分な量の還元剤が供給される。
従って請求項１の発明では、下流側の選択還元触媒のＮ
ＯX 浄化率が向上するため排気浄化装置全体としてのＮ
ＯX 浄化率が向上するとともに、排気中のパティキュレ
ート量の増大が抑制される。
【００１０】請求項２に記載の発明によれば、前記バイ
パス通路は、バイパス通路を設ける選択還元触媒の担体
中の一部のセルまたは細管に触媒成分を担持させないこ
とにより形成される請求項１に記載の内燃機関の排気浄
化装置が提供される。請求項２の発明では、選択還元触
媒担体中の一部のセルまたは細管の壁面には触媒成分が
担持されていない。このため、この触媒成分を担持しな
いセルまたは細管を通過する排気に含まれる還元剤は触
媒と接触して酸化されることなく選択還元触媒の担体を
通過する。すなわち、請求項２の発明では選択還元触媒
成分を担持しないセルまたは細管は下流側の選択還元触
媒に還元剤を含んだ排気を直接到達させるバイパス通路
として機能する。
【００１１】請求項３記載の発明によれば、前記バイパ
ス通路は、バイパス通路を設ける選択還元触媒の担体の
一部を、排気流方向に担体上流側端面から下流側端面に
至るまで欠損させることにより形成される請求項１に記
載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。請求項３の
発明では、バイパス通路を設ける担体の一部が担体上流
側端面から下流側端面まで切り欠かれているため、この
部分を通る排気は触媒と接触することなく下流側の選択
還元触媒に到達する。すなわち、担体のこの切欠部分
（欠損部分）は還元剤を含んだ排気を直接下流側の選択
還元触媒に到達させるバイパス通路として機能する。
【００１２】請求項４に記載の発明によれば、前記バイ
パス通路は、バイパス通路を設ける選択還元触媒の担体
の排気流直角方向断面の中央部近傍に配置された請求項
２または３のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置
が提供される。請求項４の発明では、請求項２または３
のバイパス通路は上流側選択還元触媒の排気流れ中央部
に配置されるようになるため、バイパス通路を通過した
排気は下流側の選択還元触媒に均一に到達する。これに
より、下流側選択還元触媒に均一に還元剤が供給される
ようになり、下流側選択還元触媒全体のＮＯX 浄化率が
向上する。
【００１３】請求項５に記載の発明によれば、前記複数
の選択還元触媒の担体の上流側触媒担体の排気流直角方
向断面積は下流側触媒担体の排気流直角方向断面積より
も大きい請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置が提
供される。請求項５の発明では、上流側選択還元触媒の
断面積が下流側選択還元触媒に比べて大きく設定されて
いるため、バイパス通路を選択還元触媒担体内に設けた
場合に上流側の選択還元触媒の有効断面積が下流側の選
択還元触媒より低下することが防止される。また、これ
により、選択還元触媒を通過する排気の空間速度はＮＯ
X 浄化上有効な上流側の触媒程小さくなるため装置全体
としてＮＯX の浄化率が大幅に上昇する。請求項６に記
載の発明によれば、更に、機関運転状態に応じて前記バ
イパス通路を流れる排気流量を制御する流量制御手段を
備えた請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供
される。
【００１４】すなわち、請求項６の発明ではバイパス通
路を通る排気流量が運転状態に応じて制御される。例え
ば上流側選択還元触媒での排気中の還元剤の消費量は排
気温度（触媒温度）が低い場合には比較的小さいため、
上流側選択還元触媒を通過した排気中にも比較的多量の
還元剤が残留しており、バイパス通路を介さずとも充分
な量の還元剤が下流側選択還元触媒に供給される。この
ような場合にはバイパス通路を通る排気流量を低減して
も全体としてのＮＯX の浄化率の低下やパティキュレー
ト生成量の増大は生じない。一方、後述するように選択
還元触媒上には生成されたサルフェートが吸着されてい
るが、機関の急加速や負荷の急増等により排気温度が上
昇すると各選択還元触媒から吸着したサルフェートが急
速に脱離するようになる。このような場合には、各選択
還元触媒に供給される還元剤の量を短時間で増加する必
要がある。このため、機関の急加速や負荷の急増時等に
はバイパス通路を通る排気流量を運転状態に応じて増大
させ、下流側の選択還元触媒にも直接多量の還元剤を供
給することにより下流側選択還元触媒から脱離したサル
フェートが還元されずに硫酸ミストを生成することが防
止される。
【００１５】なお、流量制御手段としては、例えばバイ
パス通路に流量制御用の制御弁を設けたり、或いは上流
側と下流側の選択還元触媒との間の排気通路に絞り弁を
設けるようにしても良い。請求項７に記載の発明によれ
ば、前記複数の選択還元触媒のうち、少なくとも最下流
側の選択還元触媒の担持する触媒成分は、上流側の選択
還元触媒の担持する触媒成分より排気中の硫黄成分のサ
ルフェートへの転換率が低い請求項１に記載の内燃機関
の排気浄化装置が提供される。
【００１６】すなわち、請求項７の発明では少なくとも
最下流側の選択還元触媒には上流側の選択還元触媒に較
べて硫黄成分のサルフェートへの転換率が低い触媒成分
が担持されている。例えば、白金（Ｐｔ）等の貴金属触
媒成分は酸化力が強く排気中の硫黄成分のサルフェート
への転換率が高い。これに対して、銀（Ａｇ）や銅（Ｃ
ｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）等の卑金属触媒成
分は酸化力が比較的弱いため貴金属触媒成分に較べてサ
ルフェートの転換率が低い。そこで、本発明では上流側
の選択還元触媒には例えば白金（Ｐｔ）等の貴金属触媒
成分を担持させ、少なくとも最下流側の選択還元触媒に
は鉄（Ｆｅ）等の卑金属選択還元触媒成分を担持させる
ようにしている。これにより、最下流側の選択還元触媒
では到達した還元剤成分が全量酸化され、ＨＣ、ＣＯ等
の大気放出が防止されるとともに、サルフェートの生成
量が少なくなりパティキュレート量の増大が防止され
る。
【００１７】請求項８に記載の発明によれば、ターボチ
ャージャを備えた内燃機関のターボチャージャ下流側の
排気通路に、流入する排気の空燃比がリーンのときに排
気中のＮＯX を吸収し流入する排気の空燃比が低下した
ときに吸収したＮＯX を放出、還元浄化するＮＯX 吸蔵
還元触媒を配置し、機関がリーン空燃比で運転されたと
きに排気中のＮＯX をＮＯX 吸蔵還元触媒に吸収させ、
ターボチャージャ上流側の排気通路に還元剤供給手段か
ら還元剤を供給することによりＮＯX 吸蔵還元触媒から
前記吸収したＮＯX を放出、還元浄化させる内燃機関の
排気浄化装置において、前記ＮＯX 吸蔵還元触媒をター
ボチャージャ下流側の排気通路に複数個直列に配置する
とともに、少なくとも最上流側のＮＯX 吸蔵還元触媒を
バイパスして前記ターボチャージャのウェイストゲート
通路と下流側のＮＯX 吸蔵還元触媒入口とを接続するバ
イパス通路を設けた内燃機関の排気浄化装置が提供され
る。
【００１８】すなわち、請求項８の発明ではＮＯX 吸蔵
還元触媒が排気通路に直列に配置されている。ＮＯX 吸
蔵還元触媒はリーン空燃比で排気中のＮＯX を吸収し、
排気に還元剤が供給されて排気空燃比がリッチになると
吸収したＮＯX を放出、還元浄化する。ところが、この
場合も上流側のＮＯX 吸蔵還元触媒より上流側の排気通
路に還元剤を供給すると、供給した還元剤は上流側のＮ
ＯX 吸蔵還元触媒で消費されてしまい、下流側のＮＯX
吸蔵還元触媒には到達しない問題がある。また、ＮＯX
吸蔵還元触媒には温度によりＮＯX の吸蔵還元能力が変
化する特性があるため、機関高負荷運転時等で上流側の
ＮＯX 吸蔵還元触媒の温度が上昇するとＮＯX の浄化が
不十分になる場合がある。そこで、本発明では、軽負荷
運転時でターボチャージャのウェイストゲートバルブが
閉じているときには、上流側のＮＯX 吸蔵還元触媒に全
量の排気を供給して、上流側のＮＯX 吸蔵還元触媒で排
気中のＮＯX の吸蔵還元による浄化を行なう。そして、
高負荷運転等によりターボチャージャのウェイストゲー
トバルブが開弁する運転領域では、温度が上昇してＮＯ
X の吸蔵還元能力が低下した上流側のＮＯX 吸蔵還元触
媒に代わり、ウェイストゲート通路を介して比較的低温
の下流側のＮＯX 吸蔵還元触媒に直接排気（還元剤）を
供給することにより、下流側のＮＯX 吸蔵還元触媒でＮ
ＯX の吸蔵還元による浄化を行なう。このため、本発明
によれば、ＮＯX 吸蔵還元触媒の温度による能力変化に
応じたＮＯX 浄化を自動的に行なうことが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。図１は本発明を自動車用デ
ィーゼルエンジンに適用した場合の実施形態の概略構成
を示す図である。図１において、１は自動車用ディーゼ
ルエンジン、３はエンジン１の各気筒排気ポートに排気
マニホルド３ａを介して接続される排気管、７は排気管
３に配置された後述する選択還元触媒を内蔵する触媒コ
ンバータである。本実施形態では、触媒コンバータ７上
流側の排気通路３に還元剤を供給する還元剤供給装置５
が設けられている。還元剤供給装置５は、触媒コンバー
タ７上流側の排気通路３に配置された噴射ノズル５ａか
ら排気通路３内の排気に還元剤を供給するものである。
【００２０】還元剤供給装置５から供給する還元剤とし
ては排気中でＨ2 、ＣＯ等の還元成分やＨＣ成分を発生
するものであれば良く、例えば水素、一酸化炭素等の還
元性気体、プロパン、プロピレン、ブタン等の気体また
は液体の炭化水素、ガソリン、軽油、灯油等の液体燃料
等が還元剤として使用できる。本実施形態では、補給、
貯蔵の便を考慮してエンジン１の燃料と同じディーゼル
油を還元剤として使用している。なお、図１の実施形態
では内燃機関１としてディーゼルエンジンを使用したた
め別途還元剤供給装置５を設けているが、内燃機関１と
してガソリンエンジンを使用する場合には還元剤供給装
置５を設けずに、機関の燃焼状態を制御することによ
り、排気中のＨＣ、ＣＯ成分を増大させて触媒コンバー
タ７に還元剤として供給するようにしても良い。この場
合、例えば点火時期の遅角、空燃比の低下等の操作を定
期的に短時間行なって排気中のＨＣ、ＣＯ成分を増大さ
せＨＣ、ＣＯ成分を選択還元触媒に吸蔵させておき、通
常の運転時に吸蔵したＨＣ、ＣＯ成分を使用して排気中
のＮＯX 成分を浄化するようにすることも可能である。
【００２１】図２は本実施形態の触媒コンバータ７の構
成を示す断面図である。図２において、触媒コンバータ
７は排気管３に接続されるケーシング７１と、このケー
シング７１内に互いに排気流方向に離間して配置された
複数の選択還元触媒７５ａ、７５ｂ、７５ｃ及び７５d
を備えている。本実施形態で使用する選択還元触媒とし
ては、例えばゼオライトＺＳＭ−５やアルミナＡｌ2 Ｏ
3 等の多孔質担体に触媒成分として、白金（Ｐｔ）、銀
（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、イ
リジウム（Ｉｒ）等の貴金属、または銅（Ｃｕ）、鉄
（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）等の卑
金属を含浸、イオン交換などにより担持させた物が用い
られる。選択還元触媒は排気空燃比がリーンのときに、
適量のＨＣ、ＣＯ等の存在下でＮＯX をＨＣ、ＣＯと選
択的に反応させることにより、排気中のＮＯX を還元し
てＮ2 に転換する機能を有している。すなわち、選択還
元触媒では、流入する排気中にＨＣ等の成分が存在する
と、これらＨＣ成分等がゼオライトの細孔に吸着され
る。また、選択還元触媒の白金、銅等の金属触媒成分に
はリーン空燃比下で排気中のＮＯX 成分が吸着される。
そして、ゼオライトに吸着されたＨＣ等の成分は一定の
温度範囲で表面に侵出し白金、銅等の表面に吸着された
ＮＯX と優先的に反応し、以下の反応によりＮＯX が還
元される。
【００２２】 ｕＨＣ＋ｖＮＯ2 →ｗＨ2 Ｏ＋ｙＣＯ2 ＋ｚＮ2 （ｕ、ｖ、ｗ、ｙ、ｚは係数）。 ところが、ゼオライトに担持された銅、白金等の金属触
媒成分は酸化触媒としても機能するため、リーン空燃比
下では排気中のＨＣ、ＣＯ成分を酸化してしまう。この
ため、通常の選択還元触媒では排気中のＨＣ、ＣＯ成分
は触媒担体の入口近傍部分でそのほとんどが酸化されて
しまい触媒担体の後半部には到達しなくなる。従って、
通常の選択還元触媒では触媒担体の入口近傍部分のみで
しかＮＯ X の浄化が行なわれなくなりＮＯX の浄化率が
低下する問題が生じる。特に、白金は酸化触媒としての
作用が強いためゼオライトに白金を担持させた選択還元
触媒ではＮＯX の浄化率の低下が大きくなる。
【００２３】また、白金、銅等の金属触媒成分は酸化触
媒としても機能するため、排気中に二酸化硫黄（Ｓ
Ｏ2 ）が存在すると、ＳＯ2 が選択還元触媒上で酸化さ
れ、ＳＯ 3 が生成される。このＳＯ3 は一部が排気中の
Ｈ2 Ｏと反応してＨ2 ＳＯ4 を生成し、一部は触媒成分
の金属塩を生成する。また、生成されたＨ2 ＳＯ4 や金
属塩などのサルフェートの一部は触媒担体の細孔内に吸
着、保持される。後述するように、触媒担体の細孔内に
吸着されたサルフェートは触媒温度が上昇したり、流入
する排気の酸素濃度が低下すると担体から脱離して排気
中に放出されるようになる。
【００２４】一方、排気中に還元剤が存在すると上記Ｓ
Ｏ2 の酸化により生成されたサルフェートは還元剤によ
りＳＯ2 に還元されるため、結果として選択還元触媒に
おけるサルフェートの生成が抑制されるようになる。と
ころが、選択還元触媒を排気通路に直列に配置した場合
には、上流側の選択還元触媒で還元剤の大部分が酸化さ
れてしまい、下流側の選択還元触媒に還元剤がほとんど
到達しなくなるため、上流側の選択還元触媒でサルフェ
ートの還元により生成したＳＯ2 が再度酸化されてサル
フェートが生成されるようになってしまう。このため、
排気に還元剤を供給したにもかかわらず全体としてサル
フェートの生成が抑制されないことになる。本実施形態
では選択還元触媒を分割して直列に配置するとともに、
還元剤供給装置５により還元剤が添加された排気の一部
を上流側の選択還元触媒をバイパスして下流側の選択還
元触媒に直接到達させるバイパス通路を設けることによ
り、各選択還元触媒に十分な量の還元剤を供給するよう
にしている。これにより、各選択還元触媒でＮＯX の浄
化が行なわれるようになるとともに、サルフェートの生
成が抑制され、触媒コンバータ７全体としてサルフェー
トの生成量の低減とＮＯX の浄化率の大幅り向上とを得
ることができる。
【００２５】図２の選択還元触媒では触媒７５ａから７
５ｃのそれぞれの担体内部に複数のバイパス通路７７が
形成されている。本実施形態では、それぞれのバイパス
通路は、触媒担体形成後、触媒成分を担持させる前に担
体内の一部のセル（細管）の内壁面をマスクしておくこ
とにより、壁面に触媒成分を担持していないセル（細
管）を残すことによって形成される。バイパス通路を通
る排気流量、すなわち下流側の各選択還元触媒に供給さ
れる還元剤の量は触媒成分を担持させないセルの数を変
えることにより任意に設定することが可能である。
【００２６】また、上記のように担体内に触媒成分を担
持させないセルを形成する代わりに、通常の製法で全部
のセルに触媒を担持させた後、担体にバイパス通路７７
をドリル等により穿設するようにしても良い。すなわ
ち、この場合には触媒担体のセル欠損部がバイパス通路
として機能する。図２に示したように触媒担体にバイパ
ス通路７７を設けた結果、触媒コンバータ７に流入する
還元剤を含む排気はその一部が選択還元触媒７５ａを通
過し、残りはバイパス通路７７を通過して下流側の選択
還元触媒７５ｂに直接到達するようになる。また、選択
還元触媒７５ａを通過する排気中の還元剤成分はその一
部が選択還元触媒７５ａ上でＮＯX の浄化とサルフェー
トの還元に消費され、残りの還元剤成分の大部分は選択
還元触媒７５ａにより酸化される。このため、選択還元
触媒７５ａを通過して下流側の選択還元触媒７５ｂに到
達する排気にはわずかな量のＨＣ、ＣＯ成分しか含まれ
ない。しかし、本実施形態では上流側の選択還元触媒７
５ａのバイパス通路７７を通り、直接下流側の選択還元
触媒７５ｂに到達する排気により、下流側選択還元触媒
７５ｂに十分な量のＨＣ、ＣＯ成分が供給されるため下
流側選択還元触媒７５ｂ上でも排気中のＮＯX の浄化と
サルフェートの還元とが行なわれるようになる。また、
選択還元触媒７５ｂ、７５ｃにもバイパス通路７７が設
けられており、下流側の選択還元触媒７５ｃ、７５ｄに
も同様に十分な量のＨＣ、ＣＯ成分が供給されるため、
選択還元触媒７５ｃ、７５ｄ上でもＮＯX の浄化が行な
われる。このため、図２の触媒コンバータでは、各選択
還元触媒７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７５ｄに個別に還元
剤供給装置５から還元剤を供給することなく各選択還元
触媒でのＮＯX 浄化率を向上させ、触媒コンバータ７全
体としてのＮＯX 浄化率の向上とサルフェート生成の抑
制とを行なうことが可能となっている。
【００２７】また、図２の実施形態において、バイパス
通路７７を触媒担体に穿設し、担体の一部を欠損させる
ことによりバイパス通路を形成した場合には、触媒担体
に比べてバイパス通路７７の流路抵抗が低くなるため、
担体を通過する排気の流速はバイパス通路を設けない場
合に比べて低下する。一般に選択還元触媒では通過する
排気の空間速度が小さくなるとＮＯX の浄化率が向上す
るため、これによりバイパス通路を設けた選択還元触媒
のＮＯX 浄化率は更に向上するようになる。
【００２８】なお、本実施形態のように、各選択還元触
媒にバイパス通路を設置した場合には、最下流側の選択
還元触媒７５d にも比較的多量のＨＣ、ＣＯ成分が到達
するようになる。このため、本実施形態では最下流側の
選択還元触媒７５d にはバイパス通路を設けずに、選択
還元触媒７５d に到達したＨＣ、ＣＯ成分の全量が選択
還元触媒７５d で消費されるようにしている。これによ
り、触媒コンバータ７下流側にＨＣ、ＣＯ成分が流出す
ることが防止される。
【００２９】図３は触媒担体の一部を欠損させてバイパ
ス通路を設ける場合の別の実施形態を示している。本実
施形態では、７５ａから７５e の５つの選択還元触媒が
設けられている。また、本実施形態では上流側の７５ａ
から７５d の４つの選択還元触媒の担体は軸線方向に半
分に切断された半円形の断面形状とされており、選択還
元触媒７５ａから７５e はそれぞれ９０度ずつ位相をず
らせて配置されている。すなわち、この場合には各選択
還元触媒のバイパス通路は触媒コンバータ７のケーシン
グ７１の断面積の半分を占めることになる。このため、
本実施形態では各選択還元触媒でバイパス通路を通過し
て流れる排気流量はかなり大きくなり、各選択還元触媒
を通過する排気の空間速度はかなり小さくなる。従っ
て、各選択還元触媒におけるＮＯX 浄化率を大幅に向上
させることができる。この場合、ＮＯX 浄化率が向上し
ても各選択還元触媒を通過する排気流量が低下するた
め、各選択還元触媒で浄化されるＮＯX の絶対量は低下
することになる。そこで、本実施形態では図２の実施形
態に比べて多くの選択還元触媒（７５ａから７５e ）を
配置することが必要となっている。また、この場合も触
媒コンバータ７下流側にＨＣ、ＣＯ成分が流出すること
を防止するため最下流側の選択還元触媒７５e は通常の
形状のものを用い、担体の欠損部は設けない。
【００３０】次に、図４、図５を用いて各選択還元触媒
のバイパス通路７７の配置の上記とは別の実施形態につ
いて説明する。図４では、図２と同様なバイパス通路７
７が各選択還元触媒７５ａ、７５ｂ、７５ｃに設けられ
ているが、バイパス通路の数は下流側の選択還元触媒に
なるほど少なくなるように設定されている。これによ
り、下流側の選択還元触媒になるほどバイパス通路を通
過する排気流量が低下するため（すなわち、下流側の選
択還元触媒になるほど到達するＨＣ、ＣＯの量が低下す
るため）、最下流側の選択還元触媒７５d に到達するＨ
Ｃ、ＣＯ量は少なくなり、選択還元触媒７５d で排気中
のＨＣ、ＣＯ成分が完全に消費されるようになる。すな
わち、本実施形態によれば、触媒コンバータ７下流側に
ＨＣ、ＣＯ成分が流出することが完全に防止される。
【００３１】図５の実施形態では、図２と同様な配置の
選択還元触媒７５ａから７５d において、選択還元触媒
７５ａと７５ｃとには比較的大径のバイパス通路７７ａ
がそれぞれ担体中央に設けられている。また、中間の選
択還元触媒７５ｂには比較的小径のバイパス通路７７ｂ
が担体周辺近傍に複数個等間隔に形成されている。ま
た、図２と同様最下流側の選択還元触媒７５d にはバイ
パス通路は設けられていない。このように選択還元触媒
７５ａ、７５ｃの担体中央にバイパス通路７７ａを設け
たことにより、それぞれの下流側の選択還元触媒７５
ｂ、７５d に流入する排気中のＨＣ、ＣＯ成分濃度は偏
ることなく選択還元触媒７５ｂ、７５d 全体にわたって
均一に近くなる。また、図５に示すように選択還元触媒
７５ｂの担体周辺近傍に複数個のバイパス通路７７ｂを
設けたことにより、同様に選択還元触媒７５ｃに流入す
る排気中のＨＣ、ＣＯ成分濃度が均一になる。すなわ
ち、図５の実施形態ではバイパス通路を通る還元剤の分
散性が向上し、各選択還元触媒上でＨＣ、ＣＯ成分の濃
度の偏りが防止される。
【００３２】次に図６を用いて本発明の別の実施形態に
ついて説明する。図６の実施形態では、図４と同様に４
つの選択還元触媒７５ａ〜７５d を用い、上流側選択還
元触媒になるほど多数のバイパス通路を配置している。
しかし、図４の例では各触媒担体の排気流方向断面積は
同一であるのに対して、本実施形態では上流側の触媒に
なるほど担体の断面積が大きくなるように設定されてい
る。
【００３３】触媒コンバータ７の上流側の排気に還元剤
を供給した場合、各選択還元触媒にバイパス通路を設け
た場合でも上流側の選択還元触媒になるほど流入する排
気中のＨＣ、ＣＯ成分濃度は高くなっている。また、排
気中のＮＯX 濃度も上流側の選択還元触媒になるほど高
い。このため、上流側の選択還元触媒になるほどＮＯ X
浄化上好ましい条件が整って活発なＮＯX 浄化が行なわ
れるようになる。図６の実施形態では、上流側になるほ
ど選択還元触媒担体断面積を増加させることにより、触
媒の反応面積を増大させ良好な条件下でできるだけ多く
のＮＯX を浄化するようにして触媒コンバータ全体の浄
化効率を向上させるようにしたものである。また、本実
施形態によれば、図４と同様に上流側の触媒になるほど
バイパス通路の数（流路面積）を増大させた場合でも十
分な触媒反応面積を確保することができる利点がある。
更に、本実施形態では上流側になるほど触媒断面積を増
大させることにより、触媒を通過する排気の空間速度は
上流側の触媒になるほど小さくなるため、上記に加えて
上流側の触媒ではＮＯX の浄化率が更に向上する利点が
ある。
【００３４】なお、図２から図６の実施形態では触媒担
体中にバイパス通路を形成しているが、バイパス通路は
必ずしも担体中に形成する必要はなく、触媒コンバータ
７のケーシング７１外部に形成するようにしても良い。
図７は触媒コンバータ７のケーシング７１外部に各触媒
７５ａから７５ｃをバイパスする配管７６ａ、７６ｂ、
７６ｃを設けバイパス通路を形成する例を示している。
この場合、各バイパス通路を通過する排気の流量は配管
７６ａから７６ｃの数と径とを変えることにより調節可
能である。
【００３５】また、図８は触媒コンバータ７上流側（か
つ還元剤噴射ノズル５ａ下流側）の排気通路３と、ケー
シング７１の選択還元触媒７６ｂ、７６ｃ、７６d の入
口部分とを接続する配管７６ａ、７６ｂ、７６ｃを設け
バイパス通路を形成する例を示す。この場合には例えば
配管７６ａ、７６ｂ、７６ｃに流量調節用のオリフィス
７９ａ、７９ｂ、７９ｃを設けることにより、それぞれ
の選択還元触媒に供給される排気流量（還元剤の量）を
調節することができる。
【００３６】次に、図９を用いて本発明の別の実施形態
について説明する。図９において、図１と同じ参照符号
は同様な要素を示している。図９の実施形態では、２つ
の選択還元触媒７５ａ、７５ｂが機関１の排気管３に直
列に配置されている。また、本実施形態では選択還元触
媒７５ａ、７５ｂはそれぞれ独立したケーシング７１
ａ、７１ｂに格納されている。選択還元触媒７５ａ、７
５ｂは前述の各実施形態と同様な構成とされるが、触媒
７５ａ、７５ｂの担体内にはバイパス通路は設けられて
おらず、図９に７６で示すようにケーシング７１ａ自体
をバイパスするバイパス通路が設けられている。本実施
形態のバイパス通路７６は、排気管３の還元剤噴射ノズ
ル５ａ下流側部分と下流側選択還元触媒７５ｂのケーシ
ング７１ｂ入口部分とを接続している。図９に８１で示
すのは、バイパス通路７６内に設けられた流量制御弁、
８１ａは制御弁８１の弁体を駆動するソレノイド、負圧
アクチュエータ等の適宜な形式のアクチュエータであ
る。また、本実施形態では上流側と下流側との触媒ケー
シング７１ａ、７１ｂとを接続する排気管３ｂ上には、
バイパス通路７６接続部より上流側に絞り弁８２が設け
られている。絞り弁８２は、アクチュエータ８１ａと同
様なアクチュエータ８２ａにより駆動され、排気管３ｂ
の流路抵抗を変化させる。
【００３７】本実施形態では、流量制御弁８１と絞り弁
８２との開度を調節することにより選択還元触媒７５ａ
をバイパスしてバイパス通路７６を流れる排気流量、す
なわち還元剤供給装置５から噴射ノズル５ａを介して供
給される還元剤のうち、直接下流側選択還元触媒７５ｂ
に到達する還元剤量を制御している。例えば、機関が比
較的低負荷で運転され上流側選択還元触媒温度が低い
（例えば２００℃以下）ような条件では上流側選択還元
触媒７５ａでの還元剤の酸化はそれほど活発でなく、還
元剤供給装置５から上流側選択還元触媒７５ａに供給さ
れた還元剤のうち上流側選択還元触媒７５ａで酸化され
ずに通過する還元剤の量が比較的多くなる。このような
条件では、バイパス通路７６を用いずとも供給された還
元剤のうちかなりの量が上流側選択還元触媒７５ａを通
過して下流側選択還元触媒７５ｂに到達する。従って、
機関軽負荷運転時等の排気温度が低い条件下では、バイ
パス通路７６の流量制御弁８１は閉弁され、かつ排気管
３ｂの絞り弁８２は全開状態に維持される。これによ
り、排気の全量が上流側選択還元触媒７５ａと下流側選
択還元触媒７５ｂとを通過し、排気中のＮＯX が良好に
浄化される。また、上流側選択還元触媒７５ａを通過し
た排気には充分な量の還元剤が含まれているため、下流
側選択還元触媒７５ｂ上でのサルフェートの生成が抑制
される。
【００３８】一方、機関負荷が増大して排気温度が上昇
すると（例えば２００〜３００℃程度）、上流側選択還
元触媒７５ａ上での還元剤の酸化が活発になるため下流
側選択還元触媒７５ｂに到達する還元剤量が低下する。
このため、この運転領域では、絞り弁８２は開弁したま
まで流量制御弁８１を開弁する。これにより、バイパス
通路７６を通って下流側選択還元触媒７５ｂに直接供給
される排気（還元剤）の量が増大するため、下流側選択
還元触媒７５ｂ上でのＮＯX の浄化とサルフェート生成
抑制とが維持されるようになる。
【００３９】また、機関負荷の増大により更に排気温度
が上昇すると、上流側選択還元触媒７５ａの温度も更に
上昇し、上流側選択還元触媒７５ａ上ではサルフェート
の生成が活発になりサルフェート生成量が増大する。こ
のため、このような場合にはサルフェートの生成量の増
大を避けるために上流側選択還元触媒７５ａに供給する
排気量を低減し、大部分の排気をバイパス通路７６を介
して直接下流側選択還元触媒７５ｂに供給するようにす
る。すなわち、この場合には、絞り弁８２を適宜な開度
まで閉弁するとともに、制御弁８１の開度を調節するこ
とにより、上流側選択還元触媒７５ａを通過する排気流
量とバイパス通路７６を通って直接下流側選択還元触媒
７５ｂに流入する排気流量との割合を調節する。これに
より、上流側選択還元触媒７５ａにはほとんど排気が流
入しなくなり、高温の選択還元触媒７５ａ上でのサルフ
ェートの生成が抑制される。この場合、ＮＯX の浄化は
主に下流側選択還元触媒７５ｂで行なうことになるが、
下流側選択還元触媒７５ｂは上流側選択還元触媒７５ａ
に較べて低温であり、サルフェートの生成量そのものが
少なくなり、更に還元剤供給装置５からバイパス通路７
６を介して充分な量の還元剤が供給されるため、サルフ
ェートの生成が抑制されるようになる。
【００４０】また、前述したように選択還元触媒７５
ａ、７５ｂの担体には運転中にサルフェートが吸着され
ている。この吸着されたサルフェートは触媒温度が上昇
したり、或いは排気の酸素濃度が低下すると担体から脱
離して排気に混入するようになる。このため、機関の急
加速や負荷急増等により排気温度が急激に増大すると上
流側選択還元触媒７５ａからはサルフェートが放出さ
れ、下流側選択還元触媒７５ｂに流入する排気中のサル
フェートが急増するようになる。このような場合には下
流側選択還元触媒７５ｂに供給する還元剤の量を短時間
で増大させて流入するサルフェートを還元する必要があ
る。このため、機関急加速や負荷急増時には絞り弁８２
開度をある程度絞るとともに、バイパス通路７６の流量
制御弁８１開度を増大させて、下流側選択還元触媒７５
ｂに供給する還元剤の割合を短時間で増大させる。これ
により、上流側選択還元触媒７５ａから短時間に放出さ
れたサルフェートの全量が下流側選択還元触媒７５ｂで
還元され、サルフェートが大気に放出されることが防止
される。
【００４１】なお、本実施形態ではバイパス通路７６の
流量制御弁８１と排気管３ｂの絞り弁８２との両方を用
いてバイパス通路７６を通る排気流量を制御している
が、流量制御弁８１と絞り弁８２とのいずれか一方のみ
を用いることによってもバイパス通路７６を通る排気流
量の制御は可能である。次に、本発明の別の実施形態に
ついて説明する。本実施形態では、上述の図２から図８
の実施形態において、最下流側の選択還元触媒（図２か
ら図８の７５d）の担持する金属触媒成分を上流側（図
２から図８の７５ａ、７５ｂ、７５ｃ）の担持する金属
触媒成分と異なる成分とした点が上述の各実施形態と相
違している。
【００４２】前述したように、選択還元触媒に担持する
金属触媒成分としては、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、パ
ラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉ
ｒ）等の貴金属、または銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、コバ
ルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）等の卑金属が使用され
るが、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等の卑金属や、Ａｇ等は
Ｐｔ等、他の貴金属に較べて酸化触媒としての能力（酸
化力）が比較的低い。
【００４３】このため、これらの触媒成分は還元剤（Ｈ
Ｃ）は酸化するもののサルフェートはほとんど生成しな
い。そこで、本実施形態では上流側の選択還元触媒には
白金（Ｐｔ）等の酸化力の強い金属触媒成分を担持させ
ＮＯX の浄化率を向上させるとともに、最下流側の選択
還元触媒には鉄（Ｆｅ）等の卑金属や銀（Ａｇ）等のサ
ルフェートの生成量が少ない金属触媒成分を担持させて
いる。
【００４４】本実施形態では、機関の中負荷運転等の排
気温度が比較的低い状態（例えば２００から３００℃程
度）で還元剤供給装置５から還元剤が供給されると、そ
の一部はバイパス通路を通って最下流側選択還元触媒７
５d に到達する。しかし、この排気温度では最下流側選
択還元触媒７５d の温度はかなり低くなっており、到達
した還元剤は酸化力の低い最下流側選択還元触媒７５d
では酸化されず、ＨＣ、ＣＯ成分として触媒７５d 内に
吸着される。この状態で機関の急加速、負荷急増等によ
り排気温度が上昇し、上流側の選択還元触媒の温度が高
くなると上流側選択還元触媒に吸着されていたサルフェ
ートが一斉に脱離し、最下流側選択還元触媒７５d に流
入する。しかし、この場合最下流側選択還元触媒７５d
内には比較的多量のＨＣ、ＣＯ成分が吸着されているた
め、脱離したサルフェートは最下流側選択還元触媒７５
d 上でＨＣ、ＣＯにより還元される。また、最下流側選
択還元触媒７５d はサルフェート生成量の低い触媒成分
を担持しているため、還元されたサルフェートが再度酸
化されてサルフェートを生成することがなく、最下流側
選択還元触媒７５d からサルフェートが大気に放出され
ることがない。これにより、上流側選択還元触媒ではＮ
ＯX の浄化が良好に行なわれるとともに、機関運転条件
の変化にかかわらずサルフェートの大気放出が抑制され
る。
【００４５】次に、本発明の上記各実施形態とは異なる
実施形態について説明する。図１０は本実施形態の排気
浄化装置の概略構成を説明する図である。本実施形態で
は、前述の各実施形態とは異なり、内燃機関としてリー
ン空燃比運転の可能なガソリンエンジン（リーンバーン
エンジン）（図示せず）が使用される。また、機関の排
気通路にはターボチャージャ１００が設けられており、
ターボチャージャの排気出口に接続された排気通路１０
３には２つのＮＯX 吸蔵還元触媒１７５ａ、１７５ｂが
直列に接続されている。ＮＯX 吸蔵還元触媒１７５ａ、
１７５ｂは例えばアルミナを担体とし、この担体上に例
えばカリウムＫ、ナトリウムＮa 、リチウムＬi 、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 、セリウ
ムＣｅ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少
なくとも一つの成分と、白金Ｐｔのような貴金属とを担
持したものである。ＮＯX 吸蔵還元触媒は排気空燃比が
リーンのときに排気中のＮＯX （ＮＯ2 、ＮＯ）を硝酸
イオンＮＯ3 - の形で吸収するとともに、排気空燃比が
リッチになると吸収したＮＯX を放出し、排気中の還元
剤（ＨＣ、ＣＯ）によりＮＯX を還元浄化する性質を有
している。本実施形態では、内燃機関は通常リーン空燃
比運転を行なうため、排気中のＮＯX はＮＯX 吸蔵還元
触媒１７５ａ、１７５ｂに吸収される。また、本実施形
態では定期的に機関を短時間リッチ空燃比で運転するこ
とによりＮＯX 吸蔵還元触媒１７５ａ、１７５ｂにリッ
チ空燃比の排気を供給し、ＮＯX 吸蔵還元触媒から吸収
したＮＯXを放出させ、還元浄化するようにしている。
すなわち、本実施形態では内燃機関自体が還元剤供給手
段として機能する。
【００４６】なお、本実施形態では、ターボチャージャ
１００のウェイストゲートバルブ出口（ウェイストゲー
トポート）１１０は、ウェイストゲート通路１７６によ
り、上流側ＮＯX 吸蔵還元触媒１７５ａと下流側ＮＯX
吸蔵還元触媒１７５ｂとの間の排気通路１０３ｂに接続
されている。図１０において、１０１ａはターボチャー
ジャ１００のコンプレッサ１００ａへの吸気入口通路、
１０１ｂはコンプレッサ１００ａと機関の吸気マニホル
ド（図示せず）とを接続する吸気通路である。また、１
０３ａは機関の排気マニホルド（図示せず）から排気を
ターボチャージャのタービン１００ｂへ導く排気入口通
路、１０３はタービン１００ｂ出口に接続された排気通
路である。ターボチャージャ１００のウェイストゲート
バルブは、コンプレッサ１００ａの出口圧力（過給圧）
が所定値以下になるようにタービン１００ｂを通過する
排気流量を調節するものである。すなわち、機関軽負荷
運転時等で比較的排気流量が少ない場合には、ウェイス
トゲートバルブは全閉し、排気流量の全量をタービン１
００ｂに供給する。一方、機関負荷が増大し排気流量が
増大するとウェイストゲートバルブは開弁し、排気の一
部をタービン１００ｂをバイパスしてウェイストゲート
通路１７６に逃がすことによりターボチャージャ１００
の回転が上昇して過給圧が過度に上昇することを防止す
る。
【００４７】前述したように、本実施形態では定期的に
機関をリッチ空燃比運転することによりＮＯX 吸蔵還元
触媒からのＮＯX の放出と還元浄化とを行なっている。
ところが、排気通路に複数のＮＯX 吸蔵還元触媒を直列
配置した構成では、リッチ空燃比排気中のＨＣ、ＣＯ成
分は上流側のＮＯX 吸蔵還元触媒で消費されてしまい、
下流側のＮＯX 吸蔵還元触媒には到達しにくい問題が生
じる。また、ＮＯX 吸蔵還元触媒は触媒温度が過度に上
昇するとＮＯX の吸蔵還元能力が低下し、未浄化のまま
のＮＯX を放出するようになる問題がある。
【００４８】本実施形態では、ウェイストゲート通路１
７６を下流側ＮＯX 吸蔵還元触媒１７５ｂに入口に接続
しているため、排気温度が上昇する機関負荷増大時には
ウェイストゲートバルブが開弁し、ウェイストゲート通
路１７６を介して排気の一部が直接下流側ＮＯX 吸蔵還
元触媒１７５ｂに供給されるようになる。このため、機
関負荷増大時に排気温度が上昇して上流側ＮＯX 吸蔵還
元触媒１７５ａから未浄化のＮＯX が放出されたような
場合でも、機関をリッチ空燃比運転すると排気中のＨ
Ｃ、ＣＯ成分が直接下流側ＮＯX 吸蔵還元触媒１７５ｂ
に到達するようになる。また、下流側ＮＯX 吸蔵還元触
媒１７５ｂは上流側ＮＯX 吸蔵還元触媒１７５ａに較べ
て温度が低いため、排気温度上昇により上流側ＮＯX 吸
蔵還元触媒１７５ａのＮＯX 浄化能力が低下したような
場合でも高いＮＯX 浄化能力を維持している。このた
め、機関負荷増大時には上流側ＮＯX 吸蔵還元触媒１７
５ａから放出されたＮＯX 及び機関から放出された排気
中のＮＯX は下流側ＮＯX 吸蔵還元触媒１７５ｂにより
浄化されるようになる。
【００４９】すなわち、本実施形態では機関軽負荷運転
時（ウェイストゲートバルブ閉弁時）には主に上流側の
ＮＯX 吸蔵還元触媒１７５ａでＮＯX の吸収と放出、還
元浄化が行なわれる。また、機関負荷増大により排気温
度が上昇し、上流側のＮＯX吸蔵還元触媒１７５ａのＮ
ＯX 吸蔵還元能力が低下するような運転条件では、過給
圧調整のためにウェイストゲートバルブが開弁され、比
較的低温の下流側ＮＯ X 吸蔵還元触媒１７５ｂに排気の
一部が直接到達するようになる。このため、下流側のＮ
ＯX 吸蔵還元触媒１７５ｂではリーン空燃比運転中のＮ
ＯX の吸収とリッチ空燃比運転中のＮＯX の放出、還元
浄化が行なわれるようになり、ＮＯX の浄化は主に下流
側のＮＯX 吸蔵還元触媒１７５ｂにより行なわれるよう
になる。
【００５０】本実施形態によれば、ＮＯX 吸蔵還元触媒
の温度（機関負荷）によるＮＯX 浄化能力の変化が、ウ
ェイストゲートバルブの動作により自動的に補償される
ため、機関運転状態によらず常に良好なＮＯX 浄化を行
なうことができる。
【００５１】
【発明の効果】請求項１から７に記載の発明によれば、
選択還元触媒を機関の排気通路に複数個直列に配置して
リーン空燃比の排気中のＮＯX を浄化する際に、装置の
複雑化やコストの上昇を生じることなくＮＯX の浄化率
を高く維持し、しかもサルフェートの生成を抑制するこ
とが可能となるという共通の効果を奏する。
【００５２】また、請求項８に記載の発明によれば、Ｎ
ＯX 吸蔵還元触媒を機関の排気通路に複数個直列に配置
してリーン空燃比の排気中のＮＯX を浄化する際に、機
関の運転状態によらず常に良好なＮＯX 浄化を行なうこ
とが可能となる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を自動車用ディーゼルエンジンに適用し
た場合の実施形態の概略構成を説明する図である。
【図２】図１の触媒コンバータの構成の一例を示す断面
図である。
【図３】図１の触媒コンバータの別の構成例を示す断面
図である。
【図４】図１の触媒コンバータの別の構成例を示す断面
図である。
【図５】図１の触媒コンバータの別の構成例を示す断面
図である。
【図６】図１の触媒コンバータの別の構成例を示す断面
図である。
【図７】図１の触媒コンバータの別の構成例を示す断面
図である。
【図８】図１の触媒コンバータの別の構成例を示す断面
図である。
【図９】本発明の図１とは別の実施形態の概略構成を説
明する図である。
【図１０】本発明の図１、図９とは別の実施形態の概略
構成を説明する図である。
【符号の説明】
１…ディーゼルエンジン ３…排気管 ５…還元剤供給装置 ７…触媒コンバータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｎ 3/28 ＺＡＢ Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｂ (72)発明者 大橋 伸基 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 岩▲崎▼ ▲英▼二 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 伊藤 和浩 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 平６−272547（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−317524（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−93459（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−229911（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−336（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−150036（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−80619（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−87121（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01N 3/08 - 3/28 B01D 53/86

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 リーン空燃比燃焼を行なう内燃機関の排
    気通路に、リーン空燃比排気中のＮＯＸを還元剤と選択
    的に反応させ還元浄化する選択還元触媒を配置し、該選
    択還元触媒上流側の排気通路に配置した還元剤供給手段
    から前記選択還元触媒に還元剤を供給することにより排
    気中のＮＯＸを選択還元触媒上で還元浄化する内燃機関
    の排気浄化装置において、 前記選択還元触媒を排気通路に複数個直列に配置し、最
    上流側の選択還元触媒の上流側の排気に前記還元剤供給
    手段から還元剤を供給するとともに、少なくとも最上流
    側選択還元触媒にバイパス通路を設け、該バイパス通路
    を設けた選択還元触媒に流入すべき排気の一部を該バイ
    パス通路を通して下流側にある選択還元触媒に直接供給
    し、機関運転中、常に全部の選択還元触媒とバイパス通
    路とを還元剤を含んだ排気が通過するようにした内燃機
    関の排気浄化装置。
  2. 【請求項２】 前記バイパス通路は、バイパス通路を設
    ける選択還元触媒の担体中の一部のセルまたは細管に触
    媒成分を担持させないことにより形成される請求項１に
    記載の内燃機関の排気浄化装置。
  3. 【請求項３】 前記バイパス通路は、バイパス通路を設
    ける選択還元触媒の担体の一部を、排気流方向に担体上
    流側端面から下流側端面に至るまで欠損させることによ
    り形成される請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装
    置。
  4. 【請求項４】 前記バイパス通路は、バイパス通路を設
    ける選択還元触媒の担体の排気流直角方向断面の中央部
    近傍に配置された請求項２または３のいずれかに記載の
    内燃機関の排気浄化装置。
  5. 【請求項５】 前記複数の選択還元触媒の担体の上流側
    触媒担体の排気流直角方向断面積は下流側触媒担体の排
    気流直角方向断面積よりも大きい請求項１に記載の内燃
    機関の排気浄化装置。
  6. 【請求項６】 更に、機関運転状態に応じて前記バイパ
    ス通路を流れる排気流量を制御する流量制御手段を備え
    た請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  7. 【請求項７】 前記複数の選択還元触媒のうち、少なく
    とも最下流側の選択還元触媒の担持する触媒成分は、上
    流側の選択還元触媒の担持する触媒成分より排気中の硫
    黄成分のサルフェートへの転換率が低い請求項１に記載
    の内燃機関の排気浄化装置。
  8. 【請求項８】 ターボチャージャを備えた内燃機関のタ
    ーボチャージャ下流側の排気通路に、流入する排気の空
    燃比がリーンのときに排気中のＮＯX を吸収し流入する
    排気の空燃比が低下したときに吸収したＮＯX を放出、
    還元浄化するＮＯX 吸蔵還元触媒を配置し、機関がリー
    ン空燃比で運転されたときに排気中のＮＯX をＮＯX 吸
    蔵還元触媒に吸収させ、ターボチャージャ上流側の排気
    通路に還元剤供給手段から還元剤を供給することにより
    ＮＯX 吸蔵還元触媒から前記吸収したＮＯX を放出、還
    元浄化させる内燃機関の排気浄化装置において、 前記ＮＯX 吸蔵還元触媒をターボチャージャ下流側の排
    気通路に複数個直列に配置するとともに、少なくとも最
    上流側のＮＯX 吸蔵還元触媒をバイパスして前記ターボ
    チャージャのウェイストゲート通路と下流側のＮＯX 吸
    蔵還元触媒入口とを接続するバイパス通路を設けた内燃
    機関の排気浄化装置。
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