JP2000008833A - Exhaust gas purifier of internal combustion engine - Google Patents
Exhaust gas purifier of internal combustion engineInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関から排出
される排気ガス中の粒子状物質を除去する排気浄化装置
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for removing particulate matter in exhaust gas discharged from an internal combustion engine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ディーゼルエンジンから排出される排気
ガスには、煤やＳＯＦ（Soluble Organic Fraction）等
の粒子状物質（以下、ＰＭと略す）やＮＯxが含まれて
おり、大気に排気するにはこれらを除去する必要があ
る。2. Description of the Related Art Exhaust gas discharged from a diesel engine contains particulate matter (hereinafter abbreviated as PM) such as soot and SOF (Soluble Organic Fraction) and NOx. These need to be removed.
【０００３】特開平７−３１０５３５号公報には、ディ
ーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる煤、即ちカーボ
ンを還元剤として、ＮＯxをＮＯx触媒上で還元するよう
にした排気浄化装置が開示されており、この排気浄化装
置によれば、ＮＯxの還元浄化と煤の除去が同時に行わ
れるとしている。Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 7-310535 discloses an exhaust gas purifying apparatus in which soot contained in exhaust gas of a diesel engine, that is, carbon is used as a reducing agent to reduce NOx on a NOx catalyst. According to this exhaust gas purification apparatus, reduction purification of NOx and removal of soot are performed simultaneously.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、ディーゼル
エンジンの排気ガス中、煤と反応し易いＮＯ2の濃度
は、排気ガス中の煤の全てを酸化するのに十分な濃度と
は言えない。そのため、ＮＯx触媒上で煤を十分に反応
させることができず、多くの煤が除去されないまま大気
に放出されてしまうという問題があった。[SUMMARY OF THE INVENTION Incidentally, the exhaust gas from diesel engines, the concentration of easily NO 2 reacts with the soot can not be said sufficient concentration to oxidize all of the soot in the exhaust gas. For this reason, there has been a problem that soot cannot be sufficiently reacted on the NOx catalyst, and a large amount of soot is released to the atmosphere without being removed.
【０００５】本発明はこのような従来の技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする
課題は、ＰＭ捕集手段にＮＯ2を供給することによっ
て、ＰＭ捕集手段に捕集されたＰＭを酸化し、排気ガス
の浄化を図ることにある。[0005] The present invention has been made in view of such problems of the prior art, an object of the present invention is to provide, by feeding NO 2 to PM collecting means, the PM collection The purpose is to oxidize PM collected by the means and purify exhaust gas.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、以下の手段を採用した。本発明は、内燃機
関から排出される酸素を過剰に含む排気ガスが流れる排
気通路に、粒子状物質を捕集するＰＭ捕集手段を備えた
内燃機関の排気浄化装置において、前記ＰＭ捕集手段に
ＮＯ2を供給するＮＯ2供給手段を備えたことを特徴とす
る内燃機関の排気浄化装置である。The present invention has the following features to attain the object mentioned above. The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, comprising: a particulate matter trapping means for trapping particulate matter in an exhaust passage through which exhaust gas containing excess oxygen discharged from the internal combustion engine flows. An exhaust gas purification device for an internal combustion engine, comprising: a NO 2 supply means for supplying NO 2 to a vehicle.
【０００７】排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）はＰＭ捕
集手段に捕集されるので、排気ガス中からＰＭが除去さ
れる。捕集されたＰＭを構成する炭素（Ｃ）はＮＯ2供
給手段から供給されたＮＯ2と化学反応をしてＣＯ2とＮ
Ｏになり、ＰＭ捕集手段からＰＭが除去される。[0007] Since particulate matter (PM) in the exhaust gas is collected by the PM collecting means, the PM is removed from the exhaust gas. Carbon constituting the collected PM (C) is a chemical reaction with NO 2 supplied from NO 2 supply means CO 2 and N
It becomes O, and PM is removed from the PM collecting means.
【０００８】本発明における内燃機関としては、ディー
ゼルエンジンやリーンバーンガソリンエンジンを例示す
ることができる。本発明におけるＰＭ捕集手段として
は、ＤＰＦ（Diesel Particulate filter）と称される
フィルタを例示することができ、フィルタの構造例とし
ては、ウォールフロータイプやフォームタイプを例示す
ることができる。[0008] Examples of the internal combustion engine in the present invention include a diesel engine and a lean burn gasoline engine. A filter called a DPF (Diesel Particulate filter) can be exemplified as the PM collecting means in the present invention, and a wall flow type or a foam type can be exemplified as a structural example of the filter.
【０００９】また、本発明においては、前記ＮＯ2供給
手段を、尿素を供給する尿素供給手段と、前記尿素供給
手段から供給された尿素を反応させる酸化能を有する触
媒と、から構成することができる。尿素を加熱すると加
水分解してアンモニアが生じ、アンモニアは触媒上で酸
化してＮＯ2に変化する。In the present invention, the NO 2 supply means may comprise urea supply means for supplying urea, and a catalyst having an oxidizing ability for reacting urea supplied from the urea supply means. it can. When urea is heated, it is hydrolyzed to produce ammonia, which is oxidized on the catalyst and changed to NO 2 .
【００１０】また、本発明は、前記ＰＭ捕集手段の下流
にＮＯx触媒を備えたことを特徴とする内燃機関の排気
浄化装置である。ＮＯx触媒は、排気ガス中のＮＯx、Ｎ
Ｏ2供給手段から供給されたＮＯ2とＰＭの反応によって
生成されたＮＯ、及び、ＮＯ2供給手段から供給された
がＰＭと反応しなかった未反応のＮＯ2を浄化する。The present invention is also an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, comprising a NOx catalyst downstream of the PM trapping means. The NOx catalyst is used for NOx, N
O NO produced by the reaction of the supplied NO 2 and PM from second supply means, and has been supplied from the NO 2 supply means for purifying the NO 2 unreacted that did not react with PM.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の排
気浄化装置の実施の形態を図１から図５の図面に基いて
説明する。尚、以下の各実施の形態は、内燃機関として
の車両用ディーゼルエンジンに適用した態様である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to FIGS. Each of the following embodiments is an aspect applied to a vehicle diesel engine as an internal combustion engine.
【００１２】〔第１の実施の形態〕図１は、第１の実施
の形態における内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示
す図である。車両用ディーゼルエンジン（内燃機関）１
の燃焼室（図示せず）で燃料の軽油が燃焼して生じた排
気ガスは、排気管２、ＰＭ捕集手段としてのＤＰＦ（Di
esel Particulate filter）３、排気管４を通って大気
中に排気される。ＤＰＦ３には、酸化能の高い触媒、例
えば白金（Ｐｔ）系の触媒が坦持されている。[First Embodiment] FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to a first embodiment. Vehicle diesel engine (internal combustion engine) 1
Exhaust gas generated by burning light oil of fuel in a combustion chamber (not shown) of the exhaust gas is exhausted by an exhaust pipe 2 and a DPF (Di
The gas is exhausted to the atmosphere through an esel particulate filter 3 and an exhaust pipe 4. The DPF 3 supports a catalyst having a high oxidizing ability, for example, a platinum (Pt) -based catalyst.
【００１３】排気管２には、尿素（（ＮＨ2）2・ＣＯ）
の水溶液（以下、尿素水という）を排気ガス中に噴射す
る噴射ノズル５が設けられている。噴射ノズル５は供給
管６を介してポンプ等からなる尿素水供給装置７に接続
されており、これらは尿素供給手段を構成する。尿素水
供給装置７はエンジンコントロール用電子制御ユニット
（以下、ＥＣＵと略す）８によって運転制御される。尿
素水供給装置７の運転制御については後で詳述する。The exhaust pipe 2 has urea ((NH 2 ) 2 .CO)
Is provided with an injection nozzle 5 for injecting an aqueous solution (hereinafter, referred to as urea water) into the exhaust gas. The injection nozzle 5 is connected to a urea water supply device 7 composed of a pump or the like via a supply pipe 6, and these constitute urea supply means. The operation of the urea water supply device 7 is controlled by an engine control electronic control unit (hereinafter abbreviated as ECU) 8. The operation control of the urea water supply device 7 will be described later in detail.
【００１４】ＤＰＦ３の上流の排気管２には、ＤＰＦ３
の直前の排気ガス圧力、即ち背圧を検出する背圧センサ
９が設けられており、背圧センサ９は検出した背圧に比
例した出力信号をＥＣＵ８に出力する。The exhaust pipe 2 upstream of the DPF 3 has a DPF 3
A back pressure sensor 9 for detecting an exhaust gas pressure immediately before the above, that is, a back pressure, is provided. The back pressure sensor 9 outputs an output signal proportional to the detected back pressure to the ECU 8.
【００１５】ＤＰＦ３の下流の排気管４には、ＤＰＦ３
を通った排気ガスの温度を検出する排気温センサ１０が
設けられており、排気温センサ１０は検出した排気ガス
温度に比例した出力信号をＥＣＵ８に出力する。An exhaust pipe 4 downstream of the DPF 3 has a DPF 3
An exhaust gas temperature sensor 10 for detecting the temperature of the exhaust gas passing therethrough is provided, and the exhaust gas temperature sensor 10 outputs an output signal proportional to the detected exhaust gas temperature to the ECU 8.
【００１６】ＥＣＵ８はデジタルコンピュータからな
り、双方向バスによって相互に接続されたＲＯＭ（リー
ドオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモ
リ）、ＣＰＵ（セントラルプロセッサユニット）、入力
ポート、出力ポートを具備し、エンジンの燃料噴射量制
御等の基本制御を行うほか、この実施の形態では、ＤＰ
Ｆ３の再生制御を行っている。The ECU 8 is composed of a digital computer and includes a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a CPU (Central Processor Unit), an input port, and an output port, which are interconnected by a bidirectional bus. In addition to performing basic control such as fuel injection amount control of the
The reproduction control of F3 is performed.
【００１７】これら制御のために、ＥＣＵ８の入力ポー
トには、アクセル開度センサ１１からの入力信号と、ク
ランク角センサ１２からの入力信号が入力される。アク
セル開度センサ１１はアクセル開度に比例した出力電圧
をＥＣＵ８に出力し、ＥＣＵ８はアクセル開度センサ１
１の出力信号に基づいて機関負荷を演算する。クランク
角センサ１２はクランクシャフトが一定角度回転する毎
に出力パルスをＥＣＵ８に出力し、ＥＣＵ８はこの出力
パルスに基づいて機関回転速度を演算する。これらエン
ジン負荷とエンジン回転速度によってエンジン運転状態
が判別される。For these controls, an input signal from the accelerator opening sensor 11 and an input signal from the crank angle sensor 12 are input to input ports of the ECU 8. The accelerator opening sensor 11 outputs an output voltage proportional to the accelerator opening to the ECU 8.
The engine load is calculated based on the first output signal. The crank angle sensor 12 outputs an output pulse to the ECU 8 every time the crankshaft rotates by a certain angle, and the ECU 8 calculates the engine rotation speed based on the output pulse. The engine operation state is determined based on the engine load and the engine rotation speed.
【００１８】この排気浄化装置では、ディーゼルエンジ
ン１の排気ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）がＤＰ
Ｆ３に捕集される。ＤＰＦ３はＰＭの捕集によって目詰
まりを起こしガスが流れにくくなるので、適宜にフィル
タに捕集されたＰＭを除去してフィルタを再生する必要
がある。そこで、この排気浄化装置では、ＤＰＦ３に規
定量のＰＭが捕集された時に、排気ガス中に尿素水を添
加し、尿素水から生成したＮＯ2をＤＰＦ３に供給し、
ＤＰＦ３に捕集されたＰＭをＮＯ2と反応させて燃焼す
ることにより、ＤＰＦ３の再生を行うようにしている。In this exhaust gas purification apparatus, the particulate matter (PM) contained in the exhaust gas of the diesel engine 1 is reduced to the DP.
Collected in F3. Since the DPF 3 is clogged by the trapped PM and the gas becomes difficult to flow, it is necessary to appropriately remove the PM collected by the filter and regenerate the filter. Therefore, in this exhaust gas purification apparatus, when a specified amount of PM is collected in the DPF 3, urea water is added to the exhaust gas, and NO 2 generated from the urea water is supplied to the DPF 3,
The DPF 3 is regenerated by causing the PM trapped in the DPF 3 to react with NO 2 and burn.
【００１９】ＤＰＦ３の再生処理制御について、図２に
従って説明する。図２の制御ルーチンは、ＥＣＵ８のＲ
ＯＭに格納されＣＰＵに呼び出されて演算が実行され、
一定時間毎に割り込まれる。The control of the regeneration process of the DPF 3 will be described with reference to FIG. The control routine of FIG.
It is stored in the OM and called by the CPU to execute the operation,
Interrupted at regular intervals.
【００２０】まず、ＥＣＵ８は、ステップ１００におい
て、ＤＰＦ３が再生時期か否かを判定する。ステップ１
００で再生時期であると判定されたときにはステップ１
０１に進んで排気ガス温が再生可能温度か否かを判定
し、ステップ１００で再生時期ではないと判定されたと
きには本制御ルーチンを終了する。ステップ１０１で再
生可能温度であると判定されたときにはステップ１０２
に進んで尿素添加処理を実行し、ステップ１０１で再生
可能温度でないと判定されたときにはステップ１０３に
進んで排気ガス温を上昇させるべく昇温処理を実行す
る。以下、各ステップ毎に詳述する。First, in step 100, the ECU 8 determines whether or not the DPF 3 is in the regeneration time. Step 1
If it is determined at 00 that it is the regeneration time, step 1
In step 01, it is determined whether or not the exhaust gas temperature is the regenerable temperature. If it is determined in step 100 that it is not the regeneration time, the present control routine ends. When it is determined in step 101 that the temperature is the reproducible temperature, step 102
Then, if it is determined in step 101 that the temperature is not the reproducible temperature, the routine proceeds to step 103, where a temperature increasing process is performed to increase the exhaust gas temperature. Hereinafter, each step will be described in detail.
【００２１】ステップ１００におけるＤＰＦ３の再生時
期か否かの判定については、ＤＰＦ３に流れる排気ガス
流量と、背圧センサ９で検出される背圧に基づいて行
う。ＤＰＦ３に捕集されたＰＭの捕集量と、背圧センサ
９により検出される背圧と、排気ガス流量との間には相
関関係がある。つまり、排気ガス流量を一定とした場合
には、ＰＭ捕集量が増大するにしたがって背圧は増大
し、ＰＭ捕集量を一定とした場合には、排気ガス流量が
増大すると背圧は増大する。そこで、ＤＰＦ３を再生す
べきとするＰＭ捕集量（以下、これを再生捕集量と称
す）を予め設定しておき、再生捕集量となったときの背
圧と排気ガス流量との対応関係を予め実験により求め、
これをマップ化してＥＣＵ８のＲＯＭに記憶しておく。
ＥＣＵ８は、クランク角センサ１２の出力信号から機関
回転速度を求め、さらに機関回転速度から排気ガス流量
を演算し、この排気ガス流量と背圧センサ９で検出され
た背圧に基づいて、前記マップを参照して再生時期か否
かを判定する。The determination as to whether or not it is time to regenerate the DPF 3 in step 100 is made based on the flow rate of exhaust gas flowing through the DPF 3 and the back pressure detected by the back pressure sensor 9. There is a correlation between the amount of PM collected by the DPF 3, the back pressure detected by the back pressure sensor 9, and the exhaust gas flow rate. In other words, when the exhaust gas flow rate is constant, the back pressure increases as the PM trapping amount increases, and when the PM trapping amount is constant, the back pressure increases when the exhaust gas flow rate increases. I do. Therefore, a PM trapping amount at which the DPF 3 is to be regenerated (hereinafter, referred to as a regenerative trapping amount) is set in advance, and a correspondence between the back pressure and the exhaust gas flow rate when the regenerating trapping amount is reached. The relationship is determined in advance by experiments,
This is mapped and stored in the ROM of the ECU 8.
The ECU 8 determines the engine speed from the output signal of the crank angle sensor 12, further calculates the exhaust gas flow rate from the engine speed, and calculates the map based on the exhaust gas flow rate and the back pressure detected by the back pressure sensor 9. To determine whether it is the regeneration time.
【００２２】ステップ１０１における再生可能温度か否
かの判定は、排気温センサ１０で検出される排気ガス温
度に基づいて行う。ＰＭを構成する炭素（Ｃ）とＮＯ2
を反応させるためにはＤＰＦ３のフィルタ床温度として
約３００゜Ｃ以上の温度が必要であり、この温度以上で
なければＤＰＦ３を再生することはできない。そこで、
フィルタ床温度として排気ガス温度を代用し、排気ガス
温度が再生可能温度以上であればステップ１０２に進ん
で尿素添加を実行してＤＰＦ３の再生を実行し、再生可
能温度に満たない場合はステップ１０３に進んで昇温処
理を実行し、ＤＰＦ３のフィルタ床温度を上昇させる。The determination as to whether or not the temperature is at the reproducible temperature in step 101 is made based on the exhaust gas temperature detected by the exhaust gas temperature sensor 10. Carbon (C) and NO 2 constituting PM
Requires a temperature of about 300 ° C. or more as the filter bed temperature of the DPF 3, and the DPF 3 cannot be regenerated unless this temperature is exceeded. Therefore,
The exhaust gas temperature is used as the filter bed temperature. If the exhaust gas temperature is equal to or higher than the regenerable temperature, the process proceeds to step 102, where urea is added to regenerate the DPF 3; To perform a temperature raising process to raise the filter bed temperature of the DPF 3.
【００２３】ステップ１０３における昇温処理は、例え
ば、ＤＰＦ３の周囲にヒータを設置したり、あるいはＤ
ＰＦ３よりも上流に位置する排気管２にヒータを設置
し、これらヒータを稼働することにより行うことができ
る。The temperature raising process in step 103 includes, for example, installing a heater around the DPF 3 or
This can be performed by installing a heater in the exhaust pipe 2 located upstream of the PF 3 and operating these heaters.
【００２４】ステップ１０２における尿素添加は、尿素
水供給装置７を運転し噴射ノズル５から所定量の尿素水
を排気管２内に噴射することにより実行される。ここ
で、尿素水は予め所定の濃度に調整されたものが使用さ
れ、尿素水の噴射量は、前記再生捕集量のＰＭをほぼ完
全に燃焼させるのに必要な尿素水量とする。The urea addition in step 102 is performed by operating the urea water supply device 7 and injecting a predetermined amount of urea water into the exhaust pipe 2 from the injection nozzle 5. Here, the urea water used is adjusted to a predetermined concentration in advance, and the injection amount of the urea water is an amount of the urea water necessary to burn the regeneration trapped amount of PM almost completely.
【００２５】排気管２内に噴射された尿素水（（Ｎ
Ｈ2）2・ＣＯ）は、排気ガスによって加熱されて加水分
解しアンモニアを生じる。 （ＮＨ2）2・ＣＯ ＋ Ｈ2Ｏ → ＣＯ2 ＋ ２ＮＨ3 このアンモニアがＤＰＦ３に流入すると、ＤＰＦ３に坦
持されている触媒の酸化作用により、次のように化学反
応を起こし、ＮＯ2を生成する。 ４ＮＨ3 ＋ ５Ｏ2 → ４ＮＯ ＋ ６Ｈ2Ｏ ２ＮＯ ＋ Ｏ2 → ２ＮＯ2 このＮＯ2はＰＭを構成する炭素と反応して二酸化炭素
と一酸化窒素を生成する。 ２ＮＯ2 ＋ Ｃ → ＣＯ2 ＋ ２ＮＯ このようにして、ＤＰＦ３に捕集されたＰＭはＮＯ2に
よって燃焼され、ＤＰＦ３から離脱することになる。Urea water ((N
H 2 ) 2 .CO) is heated by the exhaust gas and hydrolyzed to produce ammonia. (NH 2 ) 2 .CO + H 2 O → CO 2 + 2NH 3 When this ammonia flows into DPF 3 , a chemical reaction occurs as follows due to the oxidizing action of the catalyst carried on DPF 3 , and NO 2 is generated. Generate. 4NH 3 + 5O 2 → 4NO + 6H 2 O 2NO + O 2 → 2NO 2 This NO 2 reacts with carbon constituting PM to generate carbon dioxide and nitric oxide. 2NO 2 + C → CO 2 + 2NO In this way, the PM trapped in the DPF 3 is burned by the NO 2 and departs from the DPF 3.
【００２６】尚、ＤＰＦ３の再生処理中もディーゼルエ
ンジン１から排出される排気ガスがＤＰＦ３に流入す
る。この排気ガス中にはＮＯxが含まれており、排気ガ
ス中のＮＯxもＤＰＦ３に坦持された触媒によって酸化
されＮＯ2を生成し、このＮＯ2もＰＭの燃焼に利用され
ることになる。そこで、ＤＰＦ３の再生中に流入する排
気ガス中のＮＯxから生成されるＮＯ2量を機関運転状態
から推定して、このＮＯ 2量に相当する分、噴射ノズル
５から噴射すべき尿素水の量を低減させるようにするの
が、より好ましい。It should be noted that even during the regeneration of the DPF 3, the diesel
Exhaust gas discharged from engine 1 flows into DPF 3
You. This exhaust gas contains NOx, and the exhaust gas
NOx is also oxidized by the catalyst supported on DPF3
NOTwoAnd this NOTwoIs also used to burn PM
Will be. Therefore, the exhaust gas flowing during regeneration of the DPF 3 is
NO generated from NOx in gaseous gasTwoEngine running state
From this NO TwoInjection nozzle equivalent to the amount
5 to reduce the amount of urea water to be injected
Is more preferred.
【００２７】〔第２の実施の形態〕前述第１の実施の形
態では、ＤＰＦ３の再生を達成することはできるもの
の、ＮＯ2とＰＭの反応によりＮＯが生成されること、
及び、ＰＭと反応しなかったＮＯ2が排気管４に流出す
ることにより、排気ガス中のＮＯx濃度が増大してしま
う。そこで、この第２の実施の形態では、ＤＰＦ３の下
流にＮＯx触媒を配置して排気ガス中のＮＯxも浄化しよ
うするものである。[Second Embodiment] In the first embodiment, although the regeneration of DPF 3 can be achieved, NO is generated by the reaction between NO 2 and PM.
And, by NO 2 which has not reacted with PM flows out into the exhaust pipe 4, the NOx concentration in the exhaust gas increases. Therefore, in the second embodiment, a NOx catalyst is disposed downstream of the DPF 3 to purify NOx in exhaust gas.
【００２８】図３は、第２の実施の形態における内燃機
関の排気浄化装置の概略構成を示す図である。第１の実
施の形態と同一態様部分には同一符号を付して説明を省
略し、第１の実施の形態との相違点についてだけ説明す
る。FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to a second embodiment. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Only different points from the first embodiment will be described.
【００２９】排気管４の下流には、選択還元型ＮＯx触
媒１３と排気管１４が設置されている。選択還元型ＮＯ
x触媒１３をＤＰＦ３の直ぐ近くに配置する場合には、
ＤＰＦ３の再生時には比較的高温の排気ガスが選択還元
型ＮＯx触媒１３に流入することとなるので、選択還元
型ＮＯx触媒１３には、比較的高温時（３００゜Ｃ以
上）にＮＯxを選択的に還元するものを採用し、例え
ば、銅（Ｃｕ）系あるいはコバルト（Ｃｏ）系のように
酸化能の低い触媒を用いる。選択還元型ＮＯx触媒をＤ
ＰＦ３から離れた位置に配置する場合には、選択還元型
ＮＯx触媒１３に至るまでに排気ガス温が低下するの
で、選択還元型ＮＯx触媒１３には比較的低温時（例え
ば２００〜３００゜Ｃ）にＮＯxを選択的に還元するも
の（例えば白金（Ｐｔ）系の触媒）を採用する。Downstream of the exhaust pipe 4, a selective reduction type NOx catalyst 13 and an exhaust pipe 14 are provided. Selective reduction type NO
When the x-catalyst 13 is disposed in the immediate vicinity of the DPF 3,
When the DPF 3 is regenerated, relatively high temperature exhaust gas flows into the selective reduction type NOx catalyst 13. Therefore, the selective reduction type NOx catalyst 13 selectively removes NOx at a relatively high temperature (300 ° C. or higher). A reducing agent is employed, and a catalyst having a low oxidizing ability such as a copper (Cu) -based or cobalt (Co) -based catalyst is used. Selective reduction type NOx catalyst
If the exhaust gas temperature is lowered before reaching the selective reduction type NOx catalyst 13 when the catalyst is disposed at a position distant from the PF3, the temperature of the selective reduction type NOx catalyst 13 is relatively low (for example, 200 to 300 ° C.). A catalyst that selectively reduces NOx (for example, a platinum (Pt) -based catalyst) is employed.
【００３０】排気管４には、尿素水を排気ガス中に噴射
する噴射ノズル１５が設けられている。噴射ノズル１５
は供給管１６を介してポンプ等からなる尿素水供給装置
１７に接続されており、尿素水供給装置１７はＥＣＵ８
によって運転制御される。The exhaust pipe 4 is provided with an injection nozzle 15 for injecting urea water into the exhaust gas. Injection nozzle 15
Is connected via a supply pipe 16 to a urea water supply device 17 composed of a pump or the like.
The operation is controlled by
【００３１】尿素水は予め所定の濃度に調整されたもの
が使用され、ＤＰＦ３の再生中において噴射ノズル１５
から噴射される尿素水の噴射量は、噴射ノズル５から噴
射された尿素水から生成されるＮＯ、及び未反応のＮＯ
2を還元させるのに必要な尿素水量とする。The urea water used is adjusted to a predetermined concentration in advance, and during the regeneration of the DPF 3, the injection nozzle 15
The amount of urea water injected from the nozzles is determined by the NO generated from the urea water injected from the injection nozzle 5 and the unreacted NO
The amount of urea water required to reduce 2 is used.
【００３２】排気管４内に噴射された尿素水は、排気ガ
スによって加熱されて加水分解しアンモニアを生じる。 （ＮＨ2）2・ＣＯ ＋ Ｈ2Ｏ → ＣＯ2 ＋ ２ＮＨ3 このアンモニアが選択還元型ＮＯx触媒１３に流入する
と、次のような化学反応によりＮＯ、ＮＯ2は還元され
る。 ６ＮＯ ＋ ４ＮＨ3 → ５Ｎ2 ＋ ６Ｈ2Ｏ ６ＮＯ2 ＋ ８ＮＨ3 → ７Ｎ2 ＋ １２Ｈ2Ｏ 尚、第１の実施の形態において説明したように、ＤＰＦ
３の再生処理中もディーゼルエンジン１から排出される
排気ガスがＤＰＦ３に流入し、この排気ガス中のＮＯx
から生成されたＮＯ2もＰＭの燃焼に利用されてＮＯを
生成する。そして、排気ガス中のＮＯxから生成された
ＮＯも選択還元型ＮＯx触媒１３に流入するので、ＤＰ
Ｆ３の再生中に流入する排気ガス中のＮＯxから生成さ
れるＮＯ量を機関運転状態から推定して、このＮＯ量に
相当する分、噴射ノズル１５から噴射すべき尿素水の量
を増大させるようにするのが、より好ましい。The urea water injected into the exhaust pipe 4 is heated by the exhaust gas and hydrolyzed to produce ammonia. (NH 2 ) 2 .CO + H 2 O → CO 2 + 2NH 3 When this ammonia flows into the selective reduction type NOx catalyst 13, NO and NO 2 are reduced by the following chemical reaction. 6NO + 4NH 3 → 5N 2 + 6H 2 O 6NO 2 + 8NH 3 → 7N 2 + 12H 2 O As described in the first embodiment, DPF
Exhaust gas discharged from the diesel engine 1 flows into the DPF 3 even during the regeneration processing of the NOx 3 and NOx in the exhaust gas
The NO 2 generated from is also used for PM combustion to generate NO. Then, NO generated from NOx in the exhaust gas also flows into the selective reduction type NOx catalyst 13, so that DP
The amount of NO generated from NOx in the exhaust gas flowing during the regeneration of F3 is estimated from the engine operating state, and the amount of urea water to be injected from the injection nozzle 15 is increased by an amount corresponding to the amount of NO. Is more preferable.
【００３３】また、この尿素水供給装置１７は、ＤＰＦ
３を再生処理をしていない時にも運転され、所定量の尿
素水が噴射ノズル１５から排気管４内に噴射される。こ
れは、ＤＰＦ３の非再生時に排気ガス中のＮＯxを選択
還元型ＮＯx触媒１３によって浄化するのに還元剤（尿
素）が必要だからであり、ディーゼルエンジン１の運転
状態から排気ガス中のＮＯx濃度を推定し、このＮＯxを
浄化するのに必要な尿素水量を噴射ノズル１５から噴射
する。The urea water supply device 17 is provided with a DPF
The engine 3 is operated even when the regeneration process is not performed, and a predetermined amount of urea water is injected from the injection nozzle 15 into the exhaust pipe 4. This is because a reducing agent (urea) is required to purify NOx in the exhaust gas by the selective reduction type NOx catalyst 13 when the DPF 3 is not regenerating, and the NOx concentration in the exhaust gas is reduced from the operating state of the diesel engine 1. The injection nozzle 15 injects an estimated amount of urea water necessary for purifying this NOx.
【００３４】〔その他の実施の形態〕前述した第１及び
第２の実施の形態では、尿素水供給装置７と噴射ノズル
５とＤＰＦ３に坦持された触媒によって、ＮＯ2供給手
段を構成したが、ＮＯ2供給手段は図４あるいは図５に
示すように構成することも可能である。尚、図中、第１
の実施の形態と同一態様部分には同一符号を付してい
る。[Other Embodiments] In the first and second embodiments described above, the NO 2 supply means is constituted by the urea water supply device 7, the injection nozzle 5, and the catalyst carried on the DPF 3. , NO 2 supply means may be configured as shown in FIG. 4 or FIG. In the figure, the first
The same reference numerals are given to the same aspects as those of the embodiment.
【００３５】図４に示す例は、ＤＰＦ３には触媒を坦持
せず、ＤＰＦ３の上流の排気管２の途中に酸化触媒１８
を設置し、この酸化触媒１８の上流に尿素水を噴射する
噴射ノズル５を設置したものである。尿素水供給装置７
から供給管６を通って噴射ノズル５から噴射された尿素
水は加水分解してアンモニアを生成し、このアンモニア
が酸化触媒１８を通過する際に酸化されてＮＯ2が生成
され、このＮＯ2がＤＰＦ３のＰＭの燃焼に供される。
この場合には、ＮＯ2供給手段は、尿素水供給装置７と
噴射ノズル５と酸化触媒１８によって構成されることと
なる。In the example shown in FIG. 4, a catalyst is not carried on the DPF 3 and the oxidation catalyst 18 is provided in the exhaust pipe 2 upstream of the DPF 3.
And an injection nozzle 5 for injecting urea water upstream of the oxidation catalyst 18. Urea water supply device 7
Urea water injected from the injection nozzle 5 through the supply pipe 6 is hydrolyzed to produce ammonia, are oxidized NO 2 when the ammonia passes through the oxidation catalyst 18 is produced, this NO 2 The DPF 3 is used to burn PM.
In this case, the NO 2 supply means is constituted by the urea water supply device 7, the injection nozzle 5, and the oxidation catalyst 18.
【００３６】図５に示す例は、ＤＰＦ３には触媒を坦持
せず、排気管２にＮＯ2供給管１９を接続し、ＮＯ2供給
管１９の途中に酸化触媒１８を設置し、酸化触媒１８の
上流に尿素水を噴射する噴射ノズル５を設置したもので
ある。尿素水供給装置７から供給管６を通って噴射ノズ
ル５から噴射された尿素水は加水分解してアンモニアを
生成し、このアンモニアが酸化触媒１８を通過する際に
酸化されてＮＯ2が生成され、このＮＯ2がＮＯ2供給管
１９を介して排気管２内に供給され、ＤＰＦ３のＰＭの
燃焼に供される。この場合も、ＮＯ2供給手段は、尿素
水供給装置７と噴射ノズル５と酸化触媒１８によって構
成されることとなる。In the example shown in FIG. 5, the DPF 3 does not carry a catalyst, a NO 2 supply pipe 19 is connected to the exhaust pipe 2, and an oxidation catalyst 18 is installed in the middle of the NO 2 supply pipe 19. An injection nozzle 5 for injecting urea water is installed upstream of 18. The urea water injected from the injection nozzle 5 through the supply pipe 6 from the urea water supply device 7 is hydrolyzed to generate ammonia, and this ammonia is oxidized when passing through the oxidation catalyst 18 to generate NO 2. This NO 2 is supplied into the exhaust pipe 2 via the NO 2 supply pipe 19, and is used for burning PM of the DPF 3. Also in this case, the NO 2 supply means is constituted by the urea water supply device 7, the injection nozzle 5, and the oxidation catalyst 18.
【００３７】[0037]
【発明の効果】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置に
よれば、排気通路にＰＭ捕集手段を設け、このＰＭ捕集
手段にＮＯ2を供給するＮＯ2供給手段を備えたことによ
り、ＰＭ捕集手段に捕集された粒子状物質をＮＯ2によ
って確実に燃焼させることができ、ＰＭ捕集手段の再生
を確実に行うことができる。According to the exhaust purification system of an internal combustion engine according to the present invention, provided the PM trapping means in the exhaust passage, by having a NO 2 supply means for supplying NO 2 in the PM collecting means, The particulate matter trapped by the PM trapping means can be reliably burned with NO 2 , and the PM trapping means can be reliably regenerated.
【００３８】また、前記ＰＭ捕集手段の下流にＮＯx触
媒を備えた場合には、ＮＯ2供給手段からのＮＯ2の供給
により増大する排気ガス中のＮＯxを浄化することがで
きる。Further, when provided with a NOx catalyst downstream of the PM trapping means can purify NOx in the exhaust gas increased by the supply of NO 2 from NO 2 supply means.
【図１】 本発明に係る排気浄化装置の第１の実施の形
態における概略構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a first embodiment of an exhaust gas purification apparatus according to the present invention.
【図２】 前記第１の実施の形態におけるＰＭ捕集手段
の再生処理制御手順を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing a control procedure of a regeneration process performed by a PM collection unit according to the first embodiment.
【図３】 本発明に係る排気浄化装置の第２の実施の形
態における概略構成を示す図である。FIG. 3 is a view showing a schematic configuration of a second embodiment of the exhaust gas purification apparatus according to the present invention.
【図４】 本発明に係る排気浄化装置におけるＮＯ2供
給手段の他の実施の形態を示す図である。FIG. 4 is a view showing another embodiment of the NO 2 supply means in the exhaust gas purification apparatus according to the present invention.
【図５】 本発明に係る排気浄化装置におけるＮＯ2供
給手段のさらに別の実施の形態を示す図である。FIG. 5 is a view showing still another embodiment of the NO 2 supply means in the exhaust gas purification apparatus according to the present invention.
１ ディーゼルエンジン（内燃機関） ２，４，１４ 排気管（排気通路） ３ ＤＰＦ（ＰＭ捕集手段） ５ 噴射ノズル（尿素供給手段、ＮＯ2供給手段） ６ 供給管（尿素要求手段、ＮＯ2供給手段） ７ 尿素水供給装置（尿素供給手段、ＮＯ2供給手段） ８ ＥＣＵ １３ 選択還元型ＮＯx触媒（ＮＯx触媒） １８ 酸化触媒（ＮＯ2供給手段）Reference Signs List 1 diesel engine (internal combustion engine) 2, 4, 14 exhaust pipe (exhaust passage) 3 DPF (PM collection means) 5 injection nozzle (urea supply means, NO 2 supply means) 6 supply pipe (urea request means, NO 2 supply Means 7 urea water supply device (urea supply means, NO 2 supply means) 8 ECU 13 selective reduction type NOx catalyst (NOx catalyst) 18 oxidation catalyst (NO 2 supply means)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 Ｆターム(参考） 3G090 BA04 CA01 DA03 DA12 DA18 EA02 EA04 3G091 AA02 AA18 AB02 AB04 AB13 BA14 CA21 EA01 EA17 EA32 GB06W HA15 HA16 HA36 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Eiji Iwasaki 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation F-term (reference) 3G090 BA04 CA01 DA03 DA12 DA18 EA02 EA04 3G091 AA02 AA18 AB02 AB04 AB13 BA14 CA21 EA01 EA17 EA32 GB06W HA15 HA16 HA36
Claims (3)
む排気ガスが流れる排気通路に、粒子状物質を捕集する
ＰＭ捕集手段を備えた内燃機関の排気浄化装置におい
て、前記ＰＭ捕集手段にＮＯ2を供給するＮＯ2供給手段
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。1. An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, comprising: a PM collecting means for collecting particulate matter in an exhaust passage through which exhaust gas containing excess oxygen discharged from the internal combustion engine flows. exhaust purifying apparatus for an internal combustion engine characterized by comprising the NO 2 supply means for supplying NO 2 to the means.
尿素供給手段と、前記尿素供給手段から供給された尿素
を反応させる酸化能を有する触媒と、から構成されてい
ることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄
化装置。Wherein said NO 2 supply means is characterized and urea supply means for supplying urea, a catalyst having oxidizing ability reacting urea supplied from the urea supply means, that is composed of The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to claim 1.
備えたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排
気浄化装置。3. An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising a NOx catalyst provided downstream of said PM trapping means.
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