JP2000282843A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust emission control device for internal combustion engine

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JP2000282843A
JP2000282843A JP11093890A JP9389099A JP2000282843A JP 2000282843 A JP2000282843 A JP 2000282843A JP 11093890 A JP11093890 A JP 11093890A JP 9389099 A JP9389099 A JP 9389099A JP 2000282843 A JP2000282843 A JP 2000282843A
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JP
Japan
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exhaust gas
exhaust
exhaust passage
catalyst
internal combustion
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Application number
JP11093890A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiro Ito
和浩 伊藤
Toshiaki Tanaka
俊明 田中
Eiji Iwasaki
▲英▼二 岩▲崎▼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively disperse reducing agent in an exhaust emission control device for performing exhaust emission control through the supply of the reducing agent. SOLUTION: This exhaust emission control device comprises a first exhaust passage 2a for discharging exhaust gas from a lean-burn internal combustion engine, a second exhaust passage 2b branching from the first exhaust passage 2b and passing exhaust gas, having a volume which is smaller than that of exhaust gas flowing through the first exhaust passage 3a, urea selecting reduction catalyst 4 as exhaust purifying catalyst, and a reducing agent supply means 6 for feeding reducing agent for purifying the exhaust gas into the second exhaust passage 2b. With this arrangement, the reducing agent can be easily dispersed in the second exhaust passage 2 through the exhaust gas flows at a low flow rate.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の排気浄化
装置に係り、特に、希薄燃焼式の内燃機関から排出され
る排気ガス中のNOx 等を浄化する装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, and more particularly to an apparatus for purifying NOx and the like in exhaust gas discharged from a lean burn type internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】希薄燃焼式内燃機関の排気浄化装置とし
て、例えば、特開平3−213614号に記載された装
置が知られている。
2. Description of the Related Art As an exhaust gas purifying apparatus for a lean-burn internal combustion engine, for example, an apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-213614 is known.

【0003】この装置は、ディーゼルエンジンの燃焼室
及び燃焼室近傍の排気通路のいずれか一方に向けて所定
のタイミングで尿素水溶液を噴射するインジェクタを設
けたディーゼルエンジンの排気浄化装置である。
This device is an exhaust gas purifying device for a diesel engine provided with an injector for injecting an aqueous urea solution at a predetermined timing toward one of a combustion chamber of the diesel engine and an exhaust passage near the combustion chamber.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】前記したような装置で
は、還元剤添加時に排気流の影響で還元剤が十分に分散
されないまま触媒へと添加されるので、触媒中にも還元
剤が十分に分散しないおそれがある。
In the above-described apparatus, when the reducing agent is added, the reducing agent is added to the catalyst without being sufficiently dispersed due to the influence of the exhaust gas flow. May not be dispersed.

【0005】本発明はこのような点に鑑みなされたもの
で、還元剤を添加することにより排気浄化を行う選択還
元型触媒に還元剤を十分に分散供給することのできる内
燃機関の排気浄化装置の提供を課題とする。
The present invention has been made in view of the above points, and an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine capable of sufficiently dispersing and supplying a reducing agent to a selective reduction catalyst that purifies exhaust gas by adding a reducing agent. To provide

【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、以下の手段を採った。すなわち、本発明の
内燃機関の排気浄化装置は、希薄燃焼式内燃機関の排気
ガスを排出する第1排気通路と、この第1排気通路から
分岐して前記第1の排気通路に流れる排気ガス量よりも
少ない量の排気ガスが流れる第2排気通路と、この第2
排気通路内に設けられ第2排気通路内を流れる排気ガス
を浄化する排気浄化触媒と、前記第2排気通路内におい
て前記排気ガス浄化触媒の上流側に設けられ前記排気ガ
ス浄化触媒用の還元剤を第2排気通路中に供給する還元
剤供給手段と、を備えたことを特徴とする。
The present invention adopts the following means in order to solve the above-mentioned problems. That is, the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes a first exhaust passage for discharging exhaust gas from a lean burn internal combustion engine, and an amount of exhaust gas branched from the first exhaust passage and flowing into the first exhaust passage. A second exhaust passage through which a smaller amount of exhaust gas flows;
An exhaust purification catalyst provided in the exhaust passage for purifying exhaust gas flowing in the second exhaust passage; and a reducing agent for the exhaust gas purification catalyst provided in the second exhaust passage upstream of the exhaust gas purification catalyst. And a reducing agent supply means for supplying the reducing agent into the second exhaust passage.

【0007】本発明が適用される内燃機関は希薄燃焼式
のディーゼルエンジンやガソリンエンジンであり、筒内
噴射式のエンジンを含む。本発明では、第1排気通路が
排気ガスの主流を形成し、第2排気通路が排気ガスの副
流を形成するので、第2排気通路に流れる排気ガスの量
が第1排気通路に流れる排気ガスの量より少ない。この
ため、還元剤供給手段から供給された還元剤は十分に排
気ガス中に分散する。この目的のために前記第2排気通
路中を流れる排気ガスの流速が、前記第1排気通路を流
れる排気ガスの流速より遅くしてもよい。
The internal combustion engine to which the present invention is applied is a lean burn type diesel engine or gasoline engine, and includes a direct injection type engine. In the present invention, since the first exhaust passage forms the main flow of the exhaust gas and the second exhaust passage forms the sub-flow of the exhaust gas, the amount of the exhaust gas flowing through the second exhaust passage is reduced by the amount of the exhaust gas flowing through the first exhaust passage. Less than the amount of gas. Therefore, the reducing agent supplied from the reducing agent supply means is sufficiently dispersed in the exhaust gas. For this purpose, the flow velocity of the exhaust gas flowing in the second exhaust passage may be lower than the flow velocity of the exhaust gas flowing in the first exhaust passage.

【0008】また、前記排気ガス浄化触媒と還元剤供給
手段との間に加熱手段を備えると、加熱手段による加熱
によって排気ガスの飽和上限が上昇してより多くの還元
剤が分散するとともに、触媒の加熱による活性化すなわ
ち排気ガス浄化率の向上を図ることができる。
When a heating means is provided between the exhaust gas purifying catalyst and the reducing agent supply means, the upper limit of exhaust gas saturation is increased by heating by the heating means, so that more reducing agent is dispersed and Of the exhaust gas, that is, the exhaust gas purification rate can be improved.

【0009】さらに、本発明では、第1排気通路を流れ
る排気ガスの浄化のため、第1排気通路にも排気浄化触
媒を設置してもよいことはもちろんであるが、その場
合、次のような構成が好ましい。すなわち、前記第2排
気通路の終端が前記第1排気通路に接続し、その接続点
よりも下流側の第1排気通路に、内燃機関から排出され
た排気ガスの空燃比がリーンのときにNOx を吸蔵し、
排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸蔵したNOx を放
出・還元するNOx 吸蔵還元型触媒を備えた構成であ
る。
Further, in the present invention, it is needless to say that an exhaust gas purifying catalyst may be provided in the first exhaust gas passage for purifying the exhaust gas flowing through the first exhaust gas passage. Is preferable. That is, when the end of the second exhaust passage is connected to the first exhaust passage, and when the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine is lean, the NOx enters the first exhaust passage downstream of the connection point. Occlude,
The system is provided with a NOx storage-reduction catalyst that releases and reduces the stored NOx when the oxygen concentration in the exhaust gas decreases.

【0010】ここで、前記第2排気通路内に設けられる
排気ガス浄化触媒は、還元剤の供給により排気浄化のた
めの還元作用を行えるものであればどのようなものでも
よいが、還元剤の添加により選択還元が行われる選択還
元型触媒であることが好ましく、さらには、尿素などの
アンモニア化合物の添加により選択還元が行われるアン
モニア化合物選択還元触媒であることがより好ましい。
その場合、前記還元剤供給手段は、尿素等のアンモニア
化合物を還元剤として供給する手段であるとよい。還元
剤としてのアンモニア化合物としては、尿素の他、カル
バミン酸アンモニウム等を例示できる。
Here, the exhaust gas purifying catalyst provided in the second exhaust passage may be of any type as long as it can perform a reducing action for purifying exhaust gas by supplying a reducing agent. The catalyst is preferably a selective reduction catalyst in which selective reduction is performed by addition, and more preferably an ammonia compound selective reduction catalyst in which selective reduction is performed by addition of an ammonia compound such as urea.
In this case, the reducing agent supply means may be a means for supplying an ammonia compound such as urea as a reducing agent. Examples of the ammonia compound as the reducing agent include urea, ammonium carbamate and the like.

【0011】NOx 吸蔵還元型触媒は、内燃機関が高回
転高負荷のリーン燃焼下で運転されているときNOx 吸
収剤に吸収されたNOx が触媒によって還元されず、N
Ox吸収剤が還元されないため、NOx 浄化が不可能と
なる。しかし高回転高負荷の運転条件下では、尿素選択
還元触媒が機能し、NOx を浄化する。よって、NOx
吸蔵還元型触媒のみを設けた場合に比較して、NOx 浄
化を行える運転領域が広がる。
In the NOx storage-reduction catalyst, when the internal combustion engine is operated under high-speed, high-load, lean combustion, NOx absorbed by the NOx absorbent is not reduced by the catalyst, and
Since the Ox absorbent is not reduced, NOx purification becomes impossible. However, under high-rotation, high-load operating conditions, the urea selective reduction catalyst functions to purify NOx. Therefore, NOx
As compared with the case where only the storage reduction catalyst is provided, the operating range in which NOx can be purified is widened.

【0012】なお、前記第2排気通路中を流れる排気ガ
スの流量を調節する流量調節手段を備えると、第2排気
通路での還元剤の分散を制御することができる。さら
に、第2排気通路内に尿素(アンモニア化合物)選択還
元触媒を設置した場合、前記尿素(アンモニア化合物)
選択還元触媒に流入する排気ガス中のNOx 量と、内燃
機関の吸入空気量とから前記尿素(アンモニア化合物)
選択還元触媒に添加すべき尿素(アンモニア化合物)量
を推定する添加尿素(アンモニア化合物)量決定手段を
前記各構成からなる排気浄化装置に備えると、添加すべ
き尿素(アンモニア化合物)量を容易に決定できる。
If a flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the exhaust gas flowing in the second exhaust passage is provided, the dispersion of the reducing agent in the second exhaust passage can be controlled. Further, when a urea (ammonia compound) selective reduction catalyst is provided in the second exhaust passage, the urea (ammonia compound)
Based on the NOx amount in the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst and the intake air amount of the internal combustion engine, the urea (ammonia compound)
If the exhaust gas purification apparatus having the above-mentioned configuration is provided with an added urea (ammonia compound) amount determining means for estimating the amount of urea (ammonia compound) to be added to the selective reduction catalyst, the amount of urea (ammonia compound) to be added can be easily determined. Can decide.

【0013】さらに、前記尿素(アンモニア化合物)選
択還元触媒から流出する尿素(アンモニア化合物)を検
出する尿素(アンモニア化合物)検出手段と、この尿素
(アンモニア化合物)検出手段で検出した尿素(アンモ
ニア化合物)検出量から添加すべき尿素(アンモニア化
合物)量を適正な添加量に修正する制御手段を備えれ
ば、より正確に添加尿素(アンモニア化合物)量を制御
することができ、より効果的な排気浄化を行うことがで
きる。
Further, urea (ammonia compound) detecting means for detecting urea (ammonia compound) flowing out from the urea (ammonia compound) selective reduction catalyst, and urea (ammonia compound) detected by the urea (ammonia compound) detecting means By providing a control means for correcting the amount of urea (ammonia compound) to be added from the detected amount to an appropriate amount, the amount of added urea (ammonia compound) can be controlled more accurately, and more effective exhaust gas purification It can be performed.

【0014】また、尿素(アンモニア化合物)選択還元
触媒の温度状態を検出する触媒温度検出手段と、検出し
た触媒温度によって、尿素(アンモニア化合物)選択還
元触媒への尿素(アンモニア化合物)添加量を増減する
尿素(アンモニア化合物)添加量制御手段とを備えるよ
うにしてもよい。なお、上記各構成は、可能な限り互い
に組み合わせることができる。
A catalyst temperature detecting means for detecting a temperature state of the urea (ammonia compound) selective reduction catalyst, and the amount of urea (ammonia compound) added to the urea (ammonia compound) selective reduction catalyst is increased or decreased according to the detected catalyst temperature. Urea (ammonia compound) addition amount controlling means may be provided. Note that the above configurations can be combined with each other as much as possible.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しつつ説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0016】<実施形態1>図1に示した例は、筒内噴
射式である希薄燃焼式ガソリンエンジン1の排気管2を
第1排気通路2aと第2排気通路2bとに分岐せしめ、
さらに、第2排気通路2bの終端で第2排気通路2bを
第1排気通路2aに接続した構造である。そして、第2
排気通路2b中に尿素選択還元触媒4を配置し、第2排
気通路の終端と第1排気通路との接続点より下流側の第
1排気通路中にNOx 吸蔵還元型触媒3を配置してあ
る。
<Embodiment 1> In the example shown in FIG. 1, the exhaust pipe 2 of the in-cylinder injection lean-burn gasoline engine 1 is branched into a first exhaust passage 2a and a second exhaust passage 2b.
Further, the second exhaust passage 2b is connected to the first exhaust passage 2a at the end of the second exhaust passage 2b. And the second
The urea selective reduction catalyst 4 is disposed in the exhaust passage 2b, and the NOx storage reduction catalyst 3 is disposed in the first exhaust passage downstream of the connection point between the end of the second exhaust passage and the first exhaust passage. .

【0017】第1排気通路2aから分岐した第2排気通
路2bの入り口では、第2排気通路を第1排気通路に直
交させることで、あるいは、第2排気通路の入り口で排
気流のうず流を形成する窪みなどの淀み部分を形成する
ことなどの手段により第2排気通路を流れる排気ガスの
量が第1排気通路を流れる排気ガスの量より少なくなっ
ており、また、第2排気通路を流れる排気ガスの速度が
第1排気通路を流れる排気ガスの速度より遅くなってい
る。
At the entrance of the second exhaust passage 2b branched from the first exhaust passage 2a, the vortex flow of the exhaust gas is reduced by making the second exhaust passage orthogonal to the first exhaust passage or at the entrance of the second exhaust passage. The amount of exhaust gas flowing through the second exhaust passage is smaller than the amount of exhaust gas flowing through the first exhaust passage, and the amount of exhaust gas flowing through the second exhaust passage is reduced by means such as forming a stagnation portion such as a depression to be formed. The speed of the exhaust gas is lower than the speed of the exhaust gas flowing through the first exhaust passage.

【0018】このエンジン1では、例えば次式に基づい
て燃料噴射時間TAUが算出される。 TAU=TP・K ここで、TPは基本燃料噴射時間を示しており、Kは補
正係数を示している。基本燃料噴射時間TPは機関シリ
ンダ内に供給される混合気の空燃比を理論空燃比とする
のに必要な燃料噴射時間を示している。この基本燃料噴
射時間TPは予め実験により求められ、機関負荷Q/N
(吸入空気量Q/機関回転数N)および機関回転数Nの
関数として、マップの形で予めROM内に記憶されてい
る。
In the engine 1, the fuel injection time TAU is calculated based on, for example, the following equation. TAU = TP · K Here, TP indicates a basic fuel injection time, and K indicates a correction coefficient. The basic fuel injection time TP indicates a fuel injection time required for setting the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the engine cylinder to the stoichiometric air-fuel ratio. This basic fuel injection time TP is obtained in advance by an experiment, and the engine load Q / N
As a function of (intake air amount Q / engine speed N) and engine speed N, they are stored in the ROM in advance in the form of a map.

【0019】補正係数Kは機関シリンダ内に供給される
混合気の空燃比を制御するための係数であって、K=
1.0であれば機関シリンダ内に供給される混合気は理
論空燃比(ストイキ)となる。これに対してK<1.0
になれば機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比は
理論空燃比よりも大きくなり、即ちリーンとなり、K>
1.0になれば機関シリンダ内に供給される混合気の空
燃比は理論空燃比よりも小さくなり、即ちリッチとな
る。
The correction coefficient K is a coefficient for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the engine cylinder.
If it is 1.0, the air-fuel mixture supplied to the engine cylinder has a stoichiometric air-fuel ratio. On the other hand, K <1.0
, The air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the engine cylinder becomes larger than the stoichiometric air-fuel ratio, that is, becomes lean, and K>
At 1.0, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the engine cylinder becomes smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, that is, becomes rich.

【0020】そして、このエンジン1では、機関低中負
荷運転領域では補正係数Kの値が1.0よりも小さい値
とされてリーン空燃比制御が行われ、機関高負荷運転領
域、エンジン1始動時の暖機運転時、加速時、及び例え
ば120km/h以上の定速運転時には補正係数Kの値
が1.0とされてストイキ制御が行われ、機関全負荷運
転領域では補正係数Kの値は1.0よりも大きな値とさ
れてリッチ空燃比制御が行われるように設定してある。
In the engine 1, in the engine low-medium load operation range, the value of the correction coefficient K is set to a value smaller than 1.0 to perform lean air-fuel ratio control, and the engine 1 operates in the engine high load operation range and the engine 1 starts. During warm-up operation, acceleration, and at a constant speed operation of, for example, 120 km / h or more, the value of the correction coefficient K is set to 1.0 and stoichiometric control is performed. Is set to a value larger than 1.0 and rich air-fuel ratio control is performed.

【0021】内燃機関では通常、低中負荷運転される頻
度が最も高く、したがって運転期間中の大部分において
補正係数Kの値が1.0よりも小さくされて、リーン混
合気が燃焼せしめられることになる。
In an internal combustion engine, low-medium load operation is usually performed most frequently, and therefore, during most of the operation period, the value of the correction coefficient K is made smaller than 1.0, and the lean mixture is burned. become.

【0022】前記NOx 吸蔵還元型触媒3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、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と、白金Ptのような
貴金属とが担持されている。機関吸気通路及びNOx 吸
蔵還元型触媒3上流での排気通路内に供給された空気及
び燃料(炭化水素)の比をNOx 吸蔵還元型触媒3への
流入排気ガスの空燃比と称するとき、このNOx 吸蔵還
元型触媒3は、流入排気ガスの空燃比がリーンのときは
NOx を吸収し、流入排気ガス中の酸素濃度が低下する
と吸収したNOx を放出する。
The NOx storage reduction type catalyst 3 uses, for example, alumina as a carrier, and on the carrier, for example, an alkali metal such as potassium K, sodium Na, lithium Li, and cesium Cs, and an alkaline earth such as barium Ba and calcium Ca. And at least one selected from rare earths such as lanthanum La and yttrium Y, and a noble metal such as platinum Pt. When the ratio of air and fuel (hydrocarbon) supplied into the engine intake passage and the exhaust passage upstream of the NOx storage reduction catalyst 3 is referred to as the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst 3, this NOx The storage reduction type catalyst 3 absorbs NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases.

【0023】なお、NOx 吸蔵還元型触媒3上流の排気
通路内に燃料(炭化水素)或いは空気が供給されない場
合、流入排気ガスの空燃比は燃焼室内に供給される混合
気の空燃比に一致し、従ってこの場合には、NOx 吸蔵
還元型触媒3は燃焼室内に供給される混合気の空燃比が
リーンのときには、NOx を吸収し、燃焼室内に供給さ
れる混合気中の酸素濃度が低下すると吸収したNOx を
放出・還元する。
When fuel (hydrocarbon) or air is not supplied into the exhaust passage upstream of the NOx storage reduction catalyst 3, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas matches the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber. Therefore, in this case, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber is lean, the NOx storage reduction catalyst 3 absorbs NOx and the oxygen concentration in the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber decreases. Releases and reduces absorbed NOx.

【0024】NOx 吸蔵還元型触媒3でのNOx 吸収・
還元は、図2に示したようなメカニズムで行われると考
えられている。このメカニズムは、担体上に白金Pt及
びバリウムBaを担持させた場合であるが、他の貴金
属,アルカリ金属,アルカリ土類,希土類を用いても同
様のメカニズムとなる。
NOx absorption and reduction in the NOx storage reduction catalyst 3
It is believed that the reduction is performed by a mechanism as shown in FIG. This mechanism is a case where platinum Pt and barium Ba are supported on a carrier, but the same mechanism can be obtained by using other noble metals, alkali metals, alkaline earths, and rare earths.

【0025】まず、排気ガスがかなりリーンになると排
気ガス中の酸素濃度が大巾に増大するため、図2(A)
に示すように酸素O2 がO2 -又はO2-の形で白金Ptの
表面に付着する。次に、排気ガスに含まれるNOは、白
金Ptの表面上でO2 -又はO 2-と反応し、NO2 となる
(2NO+O2 →2NO2 )。
First, when the exhaust gas becomes considerably lean, the exhaust gas is exhausted.
Since the oxygen concentration in the gas greatly increases, FIG.
Oxygen O as shown inTwoIs OTwo -Or O2-In the form of platinum Pt
Attaches to surface. Next, NO contained in the exhaust gas is white.
O on the surface of gold PtTwo -Or O 2-Reacts with NOTwoBecomes
(2NO + OTwo→ 2NOTwo).

【0026】その後、生成されたNO2 は、NOx 吸蔵
還元型触媒3のNOx 吸収能力が飽和しない限り、白金
Pt上で酸化されながら触媒内に吸収されて酸化バリウ
ムBaOと結合し、図2(A)に示されるように硝酸イ
オンNO3 -の形でNOx 吸蔵還元型触媒3内に拡散す
る。このようにしてNOx がNOx 吸蔵還元型触媒3内
に吸収される。
[0026] Then, the generated NO 2 as long as the NOx absorbing capability of the NOx storage reduction catalyst 3 is not saturated, is absorbed in the catalyst bonding with the barium oxide BaO while being oxidized on platinum Pt, FIG. 2 ( nitrate ions NO as shown in a) 3 - diffuses in the NOx storage reduction catalyst 3 in the form of. In this way, NOx is absorbed in the NOx storage reduction type catalyst 3.

【0027】これに対し、排気ガス中の酸素濃度が低下
した場合は、NO2の生成量が低下し、前記反応とは逆
の反応によって、NOx 吸蔵還元型触媒3内の硝酸イオ
ンNO3 -は、NO2 またはNOの形でNOx 吸蔵還元型
触媒3から放出される。
On the other hand, when the oxygen concentration in the exhaust gas decreases, the amount of generated NO 2 decreases, and the nitrate ion NO 3 in the NOx storage-reduction catalyst 3 is reduced by the reverse reaction. Is released from the NOx storage reduction catalyst 3 in the form of NO 2 or NO.

【0028】つまり、NOx は、排気ガス中の酸素濃度
が低下すると、NOx 吸蔵還元型触媒3から放出される
ことになる。図3に示されたように、流入排気ガスのリ
ーン度合いが低くなれば、流入排気ガス中の酸素濃度が
低下し、従って、流入排気ガスのリーン度合いを低くす
れば、たとえ流入排気ガスの空燃比がリーンであっても
NOx 吸蔵還元型触媒3からNOx が放出されることと
なる。
That is, NOx is released from the NOx storage reduction catalyst 3 when the oxygen concentration in the exhaust gas decreases. As shown in FIG. 3, when the lean degree of the inflowing exhaust gas decreases, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases. Therefore, when the leanness of the inflowing exhaust gas decreases, even if the inflowing exhaust gas becomes empty, Even when the fuel ratio is lean, NOx is released from the NOx storage reduction catalyst 3.

【0029】一方、このとき、燃焼室内に供給する混合
気がストイキあるいはリッチにされて、排気ガスの空燃
比がストイキあるいはリッチになると、図3に示すよう
に多量の未燃HC,COがエンジン1から排出される。
これら未燃HC,COは、白金Pt上の酸素O2 -又はO
2-とすぐに反応して酸化される。
On the other hand, at this time, when the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber is made stoichiometric or rich, and the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes stoichiometric or rich, a large amount of unburned HC and CO is produced as shown in FIG. Emitted from 1.
These unburned HC and CO are converted to oxygen O 2 - or O 2 on platinum Pt.
2- Reacts immediately and is oxidized.

【0030】また、流入排気ガスの空燃比がストイキあ
るいはリッチになると、排気ガス中の酸素濃度は極度に
低下するため、NOx 吸蔵還元型触媒3は、NO2 また
はNOを放出する。このNO2 またはNOは、図2
(B)に示すように、未燃HC、COと反応して還元さ
れる。このようにして白金Pt上のNO2 またはNOが
存在しなくなると、触媒から次から次へとNO2 または
NOが放出される。従って、流入排気ガスの空燃比をリ
ッチにすると短時間の内にNOx 吸蔵還元型触媒3から
NOx が放出される。白金Pt上のO2 -又はO2-を消費
しても未燃HC,COが残っていれば、NOx 吸蔵還元
型触媒3から放出されたNOx も、エンジン1から排出
されたNOx も、この未燃HC,COによって還元され
る。
When the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes stoichiometric or rich, the oxygen concentration in the exhaust gas extremely decreases, and the NOx storage reduction catalyst 3 releases NO 2 or NO. This NO 2 or NO is shown in FIG.
As shown in (B), it is reduced by reacting with unburned HC and CO. When NO 2 or NO on the platinum Pt is no longer present, NO 2 or NO is released from the catalyst one after another. Therefore, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made rich, NOx is released from the NOx storage reduction catalyst 3 within a short time. Platinum Pt on the O 2 - or O 2- unburned be consumed HC, any remaining CO is, NOx released from the NOx storage reduction catalyst 3 also, even NOx discharged from the engine 1, the It is reduced by unburned HC and CO.

【0031】従って、流入排気ガスの空燃比をリッチに
すれば短時間の内にNOx 吸蔵還元型触媒3に吸収され
ているNOx が放出され、しかも、この放出されたNO
x が還元されるために大気中にNOx が排出されるのを
阻止することができる。
Therefore, if the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made rich, the NOx absorbed in the NOx storage-reduction catalyst 3 is released within a short time, and the released NOx is released.
NOx can be prevented from being discharged into the atmosphere due to reduction of x.

【0032】また、NOx 吸蔵還元型触媒3は還元触媒
の機能を有しているので、流入排気ガスの空燃比を理論
空燃比にしてもNOx 吸蔵還元型触媒3から放出された
NOx が還元される。しかし、流入排気ガスの空燃比を
理論空燃比にした場合、NOx 吸蔵還元型触媒3からは
NOx が徐々にしか放出されないため、NOx 吸蔵還元
型触媒3に吸収されている全NOx を放出するには長い
時間を要する。
Since the NOx storage-reduction catalyst 3 has a function of a reduction catalyst, the NOx released from the NOx storage-reduction catalyst 3 is reduced even if the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is set to the stoichiometric air-fuel ratio. You. However, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is set to the stoichiometric air-fuel ratio, NOx is gradually released from the NOx storage-reduction catalyst 3, so that all the NOx absorbed by the NOx storage-reduction catalyst 3 is released. Takes a long time.

【0033】流入排気ガスの空燃比をリーンの度合いを
低くすればたとえ流入排気ガスの空燃比がリーンであっ
たとしても、NOx 吸蔵還元型触媒3からNOx が放出
される。従って、NOx 吸蔵還元型触媒3からNOx を
放出させるには、流入排気ガス中の酸素濃度を低下させ
ればよいこととなる。
If the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made lower, the NOx is released from the NOx storage reduction catalyst 3 even if the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean. Therefore, in order to release NOx from the NOx storage reduction catalyst 3, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas should be reduced.

【0034】次に、前記尿素選択還元触媒4は、NOx
触媒に尿素添加により選択還元を行うものである。ここ
でいうNOx 触媒は、第4、5及び6周期の遷移元素の
酸化物および/または希土類の酸化物を含有するゼオラ
イト触媒を例示できる。特に好ましくは、Al23にT
i、Vを担持した触媒が例示できる。
Next, the urea selective reduction catalyst 4
The selective reduction is performed by adding urea to the catalyst. The NOx catalyst mentioned here can be exemplified by a zeolite catalyst containing an oxide of a transition element and / or a rare earth oxide in the fourth, fifth and sixth cycles. Particularly preferably, T 2 is added to Al 2 O 3 .
A catalyst supporting i and V can be exemplified.

【0035】この触媒上に尿素水溶液が添加されると、
所定の排気温度下、排気中の窒素酸化物が以下の反応式
のように還元される。
When an aqueous urea solution is added to the catalyst,
At a predetermined exhaust temperature, nitrogen oxides in the exhaust are reduced according to the following reaction formula.

【0036】 (NH22CO+H2O→2NH3 X+CO2 …(1) 4NH3 X+4NO+O2→4N2+6H2O …(2) 以上説明した、NOx 吸蔵還元型触媒3と尿素選択還元
触媒4とを機能させるため、本例では、NOx 吸蔵還元
型触媒3と尿素選択還元触媒4の上流側の第1排気通路
にNOx センサ5が設けられている。また、第2排気通
路中における尿素選択還元触媒の上流側に尿素添加制御
弁6が設けられている。
(NH 2 ) 2 CO + H 2 O → 2NH 3 X + CO 2 (1) 4NH 3 X + 4NO + O 2 → 4N 2 + 6H 2 O (2) The NOx storage reduction catalyst 3 and the urea selective reduction described above. In this embodiment, a NOx sensor 5 is provided in the first exhaust passage on the upstream side of the NOx storage-reduction catalyst 3 and the urea selective reduction catalyst 4 so that the catalyst 4 functions. A urea addition control valve 6 is provided in the second exhaust passage on the upstream side of the urea selective reduction catalyst.

【0037】さらに、NOx 吸蔵還元型触媒3の直上流
側には触媒入ガス温度センサ7が配置されるとともに、
NOx 吸蔵還元型触媒3の下流側にアンモニアセンサ8
が配置されている。
Further, a catalyst-input gas temperature sensor 7 is disposed immediately upstream of the NOx storage reduction catalyst 3.
An ammonia sensor 8 is provided downstream of the NOx storage-reduction catalyst 3.
Is arranged.

【0038】NOx センサ5、尿素添加制御弁6、触媒
入ガス温度センサ7、アンモニアセンサ8はそれぞれコ
ンピュータからなる制御装置(ECU)9に電気的に接
続されている。さらに、図示しないが機関回転数を検出
するための回転数センサが設けられ、このセンサもまた
制御装置(ECU)9に接続されている。
The NOx sensor 5, the urea addition control valve 6, the catalyst-containing gas temperature sensor 7, and the ammonia sensor 8 are each electrically connected to a control unit (ECU) 9 composed of a computer. Further, although not shown, a speed sensor for detecting the engine speed is provided, and this sensor is also connected to the control device (ECU) 9.

【0039】また、尿素添加制御弁6には、ポンプ10
が接続され、かつ、プレッシャレギュレータ11を介し
て還元剤を貯溜する還元剤貯溜漕12が接続されてい
る。ポンプ10で還元剤貯溜漕12から汲み上げた還元
剤としての尿素水溶液はプレッシャレギュレータ11で
加圧されて尿素添加制御弁6から尿素水溶液を第2排気
通路2bへと供給する。
The urea addition control valve 6 has a pump 10
And a reducing agent storage tank 12 for storing a reducing agent via a pressure regulator 11. The urea aqueous solution as a reducing agent pumped up from the reducing agent storage tank 12 by the pump 10 is pressurized by the pressure regulator 11 and supplies the urea aqueous solution from the urea addition control valve 6 to the second exhaust passage 2b.

【0040】なお、供給する還元剤としては、水溶液で
なく粉体あるいはガスであってもよい。また、還元剤貯
溜漕12中には還元剤残量センサ13が設けられてい
る。これは液面センサ等により構成される。さらに、還
元剤貯溜漕12には、キャニスタ14が接続され、還元
剤貯溜漕12中でガス化した還元剤を内燃機関の吸気系
に戻すようになっている。
The reducing agent to be supplied may be not an aqueous solution but a powder or a gas. Further, a reducing agent remaining amount sensor 13 is provided in the reducing agent storage tank 12. This is constituted by a liquid level sensor or the like. Further, a canister 14 is connected to the reducing agent storage tank 12 so that the reducing agent gasified in the reducing agent storage tank 12 is returned to the intake system of the internal combustion engine.

【0041】前記したセンサ等からの情報により、各触
媒の状態ひいては内燃機関の運転状態が検出される。そ
して、これらセンサ等から入力されるデータから内燃機
関の運転状態を検出する運転状態検出手段15が前記制
御装置(ECU)9のコンピュータ上に実現されてい
る。さらに、検出した運転状態に応じて、前記尿素添加
制御弁6に尿素添加指令を出すとともに、添加量を制御
する尿素添加量制御手段16もまた、前記制御装置(E
CU)9のコンピュータ上に実現されている。なお、尿
素添加量制御手段16により尿素が添加されるとき、そ
の添加中であることを運転者に表示する還元剤インジケ
ータ17がメーターパネル等18に設けられている。
Based on the information from the above-described sensors and the like, the state of each catalyst, and thus the operating state of the internal combustion engine, is detected. Operating state detecting means 15 for detecting the operating state of the internal combustion engine from data input from these sensors and the like is realized on a computer of the control device (ECU) 9. Further, according to the detected operating state, the urea addition control valve 6 issues a urea addition command to the urea addition control valve 6, and the urea addition amount control means 16 for controlling the addition amount also includes the control device (E
CU) 9. When urea is added by the urea addition amount control means 16, a reducing agent indicator 17 for indicating to the driver that urea is being added is provided on a meter panel 18 or the like.

【0042】NOx センサ5は前記NOx 吸蔵還元型触
媒3を経由した排気ガス中のNOx濃度、すなわち、尿
素選択還元触媒4への入りガス中のNOx 濃度を検出す
る。前記尿素添加量制御手段16は、NOx センサ5に
より検出されたNOx 濃度と、吸気系に設けたエアフロ
ーメータ19により検出された空気量により内燃機関か
ら排出されるNOx 量を求め、求められたNOx 量から
尿素選択還元触媒4に添加すべき尿素量を推定する添加
尿素量決定手段(図示せず)を有し、その推定値に従っ
た量の尿素を添加するよう指令する。
The NOx sensor 5 detects the NOx concentration in the exhaust gas passing through the NOx occlusion reduction type catalyst 3, that is, the NOx concentration in the gas entering the urea selective reduction catalyst 4. The urea addition amount control means 16 obtains the NOx amount discharged from the internal combustion engine based on the NOx concentration detected by the NOx sensor 5 and the air amount detected by the air flow meter 19 provided in the intake system. There is added urea amount determining means (not shown) for estimating the amount of urea to be added to the urea selective reduction catalyst 4 from the amount, and instructs to add an amount of urea according to the estimated value.

【0043】ここで、尿素量を推定するため、検出した
NOx 量と添加すべき尿素量との関係を予め定めたマッ
プをROMに記憶させておくとよい。なお、NOx セン
サ5の代わりにアクセル開度、ひいては燃料噴射量、機
関回転数、EGR制御装置によるEGR量などからNO
x 量を推定してもよい。また、内燃機関の吸入空気量は
エアフローメータ19での検出に代えた他の手段、例え
ば、スロットル開度などによってもよい。
Here, in order to estimate the amount of urea, a map in which the relationship between the detected amount of NOx and the amount of urea to be added is predetermined may be stored in the ROM. It should be noted that, instead of the NOx sensor 5, the accelerator opening, the fuel injection amount, the engine speed, the EGR amount by the EGR control device, etc.
The x amount may be estimated. Further, the intake air amount of the internal combustion engine may be determined by other means instead of the detection by the air flow meter 19, for example, by a throttle opening.

【0044】触媒入りガス温度センサ7は、NOx 吸蔵
還元型触媒3へ流入する排気ガスの温度を検出する触媒
温度検出手段として機能し、この温度から尿素選択還元
触媒4の活性化状態を判定することができる。この触媒
への入りガス温度が低いときは、触媒の浄化能力が低い
ので、尿素添加量制御手段16において、尿素添加量を
減らす。なお、触媒への入りガス温度(触媒温度)と尿
素添加量との関係は予めマップとしてROMに記憶して
おく。
The catalyst-containing gas temperature sensor 7 functions as catalyst temperature detection means for detecting the temperature of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst 3, and determines the activation state of the urea selective reduction catalyst 4 from this temperature. be able to. When the temperature of the gas entering the catalyst is low, the purification capacity of the catalyst is low, and the urea addition amount control means 16 reduces the urea addition amount. The relationship between the temperature of the gas entering the catalyst (catalyst temperature) and the amount of urea added is stored in the ROM in advance as a map.

【0045】アンモニアセンサ8は、尿素添加量の補正
に使用する。すなわち、尿素選択還元触媒4の下流側に
あるアンモニアセンサ8によりアンモニアを検出すると
いうことは、NOx 量以上に、添加された尿素が多すぎ
ることを意味する。このため、アンモニアセンサ8で検
出したアンモニア検出量を尿素添加量制御手段16にフ
ィードバックして、添加すべき尿素量を適正な目標値に
修正するフィードバック制御手段を備えている。この制
御手段もまた尿素添加量制御手段16の一部として制御
装置(ECU)9のコンピュータ上に実現されている。
The ammonia sensor 8 is used for correcting the amount of urea added. That is, detecting ammonia by the ammonia sensor 8 downstream of the urea selective reduction catalyst 4 means that the added urea is too much more than the NOx amount. Therefore, a feedback control unit is provided which feeds back the detected amount of ammonia detected by the ammonia sensor 8 to the urea addition amount control unit 16 and corrects the amount of urea to be added to an appropriate target value. This control means is also realized on a computer of the control device (ECU) 9 as a part of the urea addition amount control means 16.

【0046】以下、本例による排気浄化制御を説明す
る。内燃機関が運転されると、筒内で燃料が燃焼される
ことにより、排気ガスが排出され、排出されたガスは排
気管2内を流れ、第1排気通路2aからNOx 吸蔵還元
型触媒3を経由して図示しないマフラーを通り、大気へ
と放出される。また、排気ガスの一部は第2排気通路2
bを経由して尿素選択還元触媒4を経由して、第1排気
通路2aに戻り、NOx 吸蔵還元型触媒3を経由して図
示しないマフラーを通り、大気へと放出される。
Hereinafter, the exhaust gas purification control according to this embodiment will be described. When the internal combustion engine is operated, fuel is burned in the cylinder to discharge exhaust gas, and the discharged gas flows through the exhaust pipe 2 and flows through the first exhaust passage 2a through the NOx storage reduction catalyst 3. Through a muffler (not shown), the gas is discharged to the atmosphere. A part of the exhaust gas is supplied to the second exhaust passage 2.
The fuel gas returns to the first exhaust passage 2a via the urea selective reduction catalyst 4 via b, passes through a muffler (not shown) via the NOx storage reduction catalyst 3, and is discharged to the atmosphere.

【0047】まず、第1排気通路2aを通過した排気ガ
スは、NOx 吸蔵還元型触媒3において、上記した原理
でNOx の吸蔵と還元が繰り替えされ、排気浄化が行わ
れる。すなわち、NOx 吸蔵還元型触媒3からNOx が
放出されるとき、流入排気ガスの空燃比をリッチにし
て、NOx 吸蔵還元型触媒3において放出したNOx を
還元する。
First, the exhaust gas that has passed through the first exhaust passage 2a is subjected to NOx storage and reduction in the NOx storage reduction type catalyst 3 according to the above-described principle, whereby exhaust gas is purified. That is, when NOx is released from the NOx storage reduction catalyst 3, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made rich to reduce the released NOx in the NOx storage reduction catalyst 3.

【0048】一方、第2排気通路2bを通過する排気ガ
スは、尿素選択還元触媒4によって浄化される。尿素選
択還元触媒4は、NOx 吸蔵還元型触媒3での浄化領域
を越えた高負荷高回転の機関運転領域において機能する
ので、NOx 吸蔵還元型触媒3の浄化領域を越えて可能
な限り広い領域での排気浄化を行うことが可能となる。
On the other hand, the exhaust gas passing through the second exhaust passage 2b is purified by the urea selective reduction catalyst 4. The urea selective reduction catalyst 4 functions in a high-load, high-speed engine operation region beyond the purification region of the NOx storage-reduction catalyst 3, so that the region as wide as possible beyond the purification region of the NOx storage-reduction catalyst 3 can be used. It is possible to purify exhaust gas at the same time.

【0049】そこで、このような運転領域であること
を、運転状態検出手段15が検出したことを受けて、尿
素添加量制御手段16が前記尿素添加制御弁6に尿素添
加指令を出す。尿素添加制御弁6からは尿素水溶液が噴
射され、これにより、上記した原理によって、排気浄化
がなされる。
The urea addition amount control means 16 issues a urea addition command to the urea addition control valve 6 in response to the detection of the operation state by the operation state detection means 15. An aqueous urea solution is injected from the urea addition control valve 6, whereby the exhaust gas is purified according to the above-described principle.

【0050】第2排気通路2bを流れる排気ガスは、第
1排気通路2aよりも少ない量で、かつ流速が遅くなっ
ており、そのため、添加される尿素が排気ガス流で流さ
れてしまうことなく、満遍なく排気ガス中に分散され
る。その結果、尿素選択還元触媒4にも十分分散され
る。
The amount of the exhaust gas flowing through the second exhaust passage 2b is smaller than that of the first exhaust passage 2a, and has a lower flow rate, so that the added urea does not flow in the exhaust gas flow. , Are dispersed throughout the exhaust gas. As a result, it is sufficiently dispersed also in the urea selective reduction catalyst 4.

【0051】このことは特に、排気ガスが低温であると
きに効果的である。この間NOx センサ5により、内燃
機関から排出されるNOx の濃度を検出し、この検出値
を受けて、制御装置(ECU)9の尿素添加量制御手段
16が、NOx 濃度と、内燃機関への吸入空気量により
内燃機関から排出されるNOx 量を求め、その値から尿
素選択還元触媒4に添加すべき尿素量を添加尿素量決定
手段によって推定し、その推定値に従った量の尿素を添
加するよう尿素添加制御弁6に指令する。
This is particularly effective when the exhaust gas is at a low temperature. During this time, the NOx sensor 5 detects the concentration of NOx discharged from the internal combustion engine, and in response to the detected value, the urea addition amount control means 16 of the control unit (ECU) 9 controls the NOx concentration and the intake to the internal combustion engine. The amount of NOx exhausted from the internal combustion engine is determined from the amount of air, the amount of urea to be added to the urea selective reduction catalyst 4 is estimated from the value, and the amount of urea is added according to the estimated value. To the urea addition control valve 6.

【0052】また、触媒入ガス温度センサ7により尿素
選択還元触媒4への入ガス温度が測定され、その検出値
の高低に応じて、制御装置(ECU)9の尿素添加量制
御手段16において、尿素添加量を増減する。
Further, the temperature of the gas entering the urea selective reduction catalyst 4 is measured by the catalyst entering gas temperature sensor 7, and the urea addition amount control means 16 of the control unit (ECU) 9 Increase or decrease the amount of urea added.

【0053】さらに、アンモニアセンサ8が尿素選択還
元触媒4を通過した出ガス中のアンモニア濃度を検出し
ており、この検出値を受けて、尿素添加量制御手段16
におけるフィードバック制御手段は、尿素選択還元触媒
4を通過した排気ガス中のアンモニア濃度が少なくなる
方向に、添加尿素量を修正する。
Further, the ammonia sensor 8 detects the concentration of ammonia in the exhaust gas passing through the urea selective reduction catalyst 4, and receives this detected value,
The feedback control means in (1) corrects the added urea amount in a direction in which the ammonia concentration in the exhaust gas passing through the urea selective reduction catalyst 4 decreases.

【0054】このようにして、NOx 吸蔵還元型触媒3
と尿素選択還元触媒4とで排気浄化が行われるが、ここ
で、NOx 吸蔵還元型触媒3と尿素選択還元触媒4によ
る排気浄化の補完関係を図4に示す。図4における
(A)はNOx 吸蔵還元型触媒3による浄化可能領域を
示し、図4における(B)は尿素選択還元触媒4による
浄化可能領域を示す。
In this way, the NOx storage reduction catalyst 3
The exhaust gas purification is performed by the NOx storage reduction catalyst 3 and the urea selective reduction catalyst 4. The complementary relationship between the NOx storage reduction catalyst 3 and the urea selective reduction catalyst 4 is shown in FIG. FIG. 4A shows a purifiable region by the NOx storage reduction catalyst 3, and FIG. 4B shows a purifiable region by the urea selective reduction catalyst 4.

【0055】また、図5に、NOx 吸蔵還元型触媒3と
尿素選択還元触媒4における排気温度と浄化率との関係
を示す。図5の(A)はNOx 吸蔵還元型触媒3による
浄化可能領域を示し、図5における(B)は尿素選択還
元触媒4による浄化可能領域を示す。図5から明らかな
ように排気温度の低い領域でNOx 吸蔵還元型触媒3が
機能し、排気温度の高い領域で尿素選択還元触媒4が機
能することが理解される。
FIG. 5 shows the relationship between the exhaust gas temperature and the purification rate in the NOx storage reduction catalyst 3 and the urea selective reduction catalyst 4. FIG. 5A shows a purifiable region by the NOx storage reduction catalyst 3, and FIG. 5B shows a purifiable region by the urea selective reduction catalyst 4. As is clear from FIG. 5, it is understood that the NOx occlusion reduction type catalyst 3 functions in a region where the exhaust gas temperature is low, and the urea selective reduction catalyst 4 functions in a region where the exhaust gas temperature is high.

【0056】なお、本例では、第2排気通路に尿素選択
還元触媒を配置したが、この尿素選択還元触媒に代え
て、HC添加の触媒、還元剤として燃料を噴射するNO
x 選択還元触媒を配置してもよい。
In this embodiment, the urea selective reduction catalyst is disposed in the second exhaust passage. However, instead of the urea selective reduction catalyst, an HC-added catalyst or NO for injecting fuel as a reducing agent is used.
x A selective reduction catalyst may be provided.

【0057】<実施形態2>次に、図6に従って他の実
施形態を説明する。図6では、実施形態1で示した構成
において、前記尿素選択還元触媒4と尿素添加制御弁6
との間に加熱手段21を備えた構成である。加熱手段2
1を排気ガス流の遅い第2排気通路2bに設けること
で、排気ガスへの加熱が効率的に行える。そして、加熱
によって排気ガスの尿素飽和上限が上昇してより多くの
尿素を分散させることができるとともに、触媒の加熱に
よる活性化すなわち排気ガス浄化率の向上を図ることが
できる。
<Embodiment 2> Next, another embodiment will be described with reference to FIG. 6, in the configuration shown in the first embodiment, the urea selective reduction catalyst 4 and the urea addition control valve 6
And a heating means 21 provided between them. Heating means 2
By providing 1 in the second exhaust passage 2b having a slow exhaust gas flow, the exhaust gas can be efficiently heated. Further, the urea saturation upper limit of the exhaust gas is increased by the heating, so that more urea can be dispersed, and the activation by the heating of the catalyst, that is, the exhaust gas purification rate can be improved.

【0058】<実施形態3>図7に示したように、この
実施形態に示した排気浄化装置は、図6に示した構成に
おいて、触媒を栓詰触媒を使用したものである。
<Embodiment 3> As shown in FIG. 7, the exhaust gas purifying apparatus shown in this embodiment uses a plugging catalyst in the configuration shown in FIG.

【0059】栓詰触媒とは、触媒セルの端面を詰めた構
成のもので、この端面に液体状あるいは粉末状の還元剤
を散布するようにして使用する。
The plugged catalyst has a structure in which the end face of the catalyst cell is packed, and is used by spraying a liquid or powdery reducing agent on the end face.

【0060】<実施形態4>図8に示したように、この
例では、第1排気通路に接続した第2排気通路の入口と
出口に記第2排気通路中を流れる排気ガスの流量を調節
する流量調節手段としての流量制御弁41をそれぞれ設
けたものである。
<Fourth Embodiment> As shown in FIG. 8, in this example, the flow rate of the exhaust gas flowing through the second exhaust passage is adjusted at the inlet and the outlet of the second exhaust passage connected to the first exhaust passage. The flow control valves 41 are provided respectively as flow control means.

【0061】この流量制御弁41は、制御装置9からの
指令で駆動されるが、その制御量は、運転状態検出手段
15で機関が冷間運転中であると判定されたときなど、
より低温で尿素を活性化できるよう、排気ガスの低温時
に流量制御弁41を絞って、第2排気通路を流れる排気
ガス流量を少なくするようにしている。
The flow control valve 41 is driven by a command from the control device 9, and its control amount is determined, for example, when the operating state detecting means 15 determines that the engine is in cold operation.
In order to activate urea at a lower temperature, the flow control valve 41 is throttled when the temperature of the exhaust gas is low, so that the flow rate of the exhaust gas flowing through the second exhaust passage is reduced.

【0062】〔他の実施の形態〕前述した実施の形態で
は本発明をガソリンエンジン1に適用した例で説明した
が、本発明をディーゼルエンジンに適用することができ
ることは勿論である。ディーゼルエンジンの場合は、燃
焼室での燃焼がストイキよりもはるかにリーン域で行わ
れるので、通常の機関運転状態ではNOx 吸蔵還元型触
媒3に流入する排気ガスの空燃比は非常にリーンであ
り、NOx の吸収は行われるものの、NOxの放出が行
われることは殆どない。
[Other Embodiments] In the above-described embodiment, the present invention is applied to the gasoline engine 1. However, it goes without saying that the present invention can be applied to a diesel engine. In the case of a diesel engine, the combustion in the combustion chamber is performed in a much leaner region than the stoichiometric condition, so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst 3 is very lean under a normal engine operating condition. , NOx is absorbed, but NOx is hardly released.

【0063】そこで、ディーゼルエンジンでは、例えば
排気再循環装置(所謂、EGR装置)を導入し、排気再
循環ガスを多量に燃焼室に導入することによって、排気
ガスの空燃比をストイキまたはリッチにして、触媒に吸
収されているNOx を放出させることができる。
Therefore, in a diesel engine, for example, an exhaust gas recirculation device (a so-called EGR device) is introduced, and a large amount of exhaust gas recirculation gas is introduced into the combustion chamber to make the air-fuel ratio of the exhaust gas stoichiometric or rich. In addition, NOx absorbed by the catalyst can be released.

【0064】[0064]

【発明の効果】本発明の内燃機関の排気浄化装置によれ
ば、希薄燃焼式内燃機関の排気ガスを排出する第1排気
通路と、この第1排気通路から分岐して前記第1の排気
通路に流れる排気ガス量よりも少ない量の排気ガスが流
れる第2排気通路とを備え、この第2排気通路内に排気
ガス浄化触媒を配置し、この第2排気通路内において還
元剤供給手段により排気ガス浄化触媒用の還元剤を供給
するようにしたので、第1排気通路中に還元剤を供給す
る場合に比較して、十分に排気ガス中に分散する。
According to the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine of the present invention, the first exhaust passage for discharging the exhaust gas of the lean burn internal combustion engine, and the first exhaust passage branched from the first exhaust passage. A second exhaust passage through which an amount of exhaust gas smaller than the amount of exhaust gas flowing through the second exhaust passage is provided. An exhaust gas purifying catalyst is disposed in the second exhaust passage. Since the reducing agent for the gas purification catalyst is supplied, it is sufficiently dispersed in the exhaust gas as compared with the case where the reducing agent is supplied into the first exhaust passage.

【0065】さらに、尿素選択還元触媒を第2排気通路
に設ける場合、添加剤として尿素を添加すると、第2排
気通路では、尿素が効果的に分散した場合、還元剤とし
て反応性のよいアンモニアに効果的に変換できる。この
ことは、排気ガスがゆっくり流れる第2排気通路では低
温状態でも尿素が十分分散して、還元を効果的に行うこ
とができる。
Further, when a urea selective reduction catalyst is provided in the second exhaust passage, if urea is added as an additive, in the second exhaust passage, when the urea is effectively dispersed, it is converted into a highly reactive ammonia as a reducing agent. Can be converted effectively. This means that urea is sufficiently dispersed even in a low temperature state in the second exhaust passage through which the exhaust gas flows slowly, and the reduction can be effectively performed.

【0066】また、前記排気ガス浄化触媒と還元剤供給
手段との間に加熱手段を備えることで、加熱手段による
加熱によって排気ガスの飽和上限が上昇してより多くの
還元剤が分散するとともに、触媒の加熱による活性化す
なわち排気ガス浄化率の向上を図ることができる。よっ
て、低温時における還元剤の分散により効果的である。
Further, by providing heating means between the exhaust gas purifying catalyst and the reducing agent supply means, the upper limit of the exhaust gas saturation is increased by heating by the heating means, and more reducing agent is dispersed. Activation by heating the catalyst, that is, an improvement in the exhaust gas purification rate can be achieved. Therefore, it is more effective to disperse the reducing agent at a low temperature.

【0067】また、前記第2排気通路中を流れる排気ガ
スの流量を調節する流量調節手段を備えると、第2排気
通路での還元剤の分散をより効果的に制御することがで
きる。
When a flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the exhaust gas flowing in the second exhaust passage is provided, the dispersion of the reducing agent in the second exhaust passage can be more effectively controlled.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第1
の実施形態の概略構成図である。
FIG. 1 shows a first embodiment of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention.
It is a schematic structure figure of an embodiment.

【図2】 吸蔵還元型NOx 触媒のNOx 吸放出作用を
説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining the NOx absorbing / releasing action of a storage reduction type NOx catalyst.

【図3】 機関から排出される排気ガス中の未燃HC,
COおよび酸素の濃度を概略的に示す線図である。
FIG. 3 Unburned HC in exhaust gas discharged from the engine,
FIG. 3 is a diagram schematically showing the concentrations of CO and oxygen.

【図4】 機関回転数及び機関負荷との関係で触媒によ
る排気浄化領域を示したグラフ図である。
FIG. 4 is a graph showing an exhaust gas purification region using a catalyst in relation to an engine speed and an engine load.

【図5】 排気温度と排気浄化率との関係を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between an exhaust gas temperature and an exhaust gas purification rate.

【図6】 第2の実施形態を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a second embodiment.

【図7】 第3の実施形態を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a third embodiment.

【図8】 第4の実施形態を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a fourth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エンジン 2 排気管 2a 第1排気通路 2b 第2排気通路 3 吸蔵還元型触媒 4 尿素選択還元触媒(排気浄化触
媒) 5 NOx センサ 6 尿素添加制御弁(還元剤供給手
段) 7 触媒入ガス温度センサ 8 アンモニアセンサ 9 制御装置(ECU) 10 ポンプ 11 プレッシャレギュレータ 12 還元剤貯溜漕 13 還元剤残量センサ 14 キャニスタ 15 運転状態検出手段 16 尿素添加量制御手段 17 還元剤インジケータ 18 メーターパネル等 19 エアフローメータ 21 加熱手段 41 流量制御弁(流量調節手段)
Reference Signs List 1 engine 2 exhaust pipe 2a first exhaust passage 2b second exhaust passage 3 storage reduction catalyst 4 urea selective reduction catalyst (exhaust purification catalyst) 5 NOx sensor 6 urea addition control valve (reducing agent supply means) 7 catalyst input gas temperature sensor Reference Signs List 8 ammonia sensor 9 control device (ECU) 10 pump 11 pressure regulator 12 reducing agent storage tank 13 reducing agent remaining amount sensor 14 canister 15 operating state detecting means 16 urea addition amount controlling means 17 reducing agent indicator 18 meter panel etc. 19 air flow meter 21 Heating means 41 Flow control valve (flow control 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) 3G091 AA02 AA11 AA17 AA18 AA24 AB05 AB06 BA03 BA14 CA03 CA12 CA13 CA16 CA17 CA27 CB02 CB08 DA01 DA02 DA05 DB10 DC01 EA01 EA05 EA07 EA17 EA22 EA33 FA02 FA04 FA09 FA12 FA13 FA14 FA17 FA18 FB02 FB10 FB11 FB12 FC04 FC05 FC07 GB01W GB01X GB02W GB03W GB04W GB05W GB06W GB09X GB10W GB10X GB16X HA08 HA36 HA37 HA45 HB03 HB05 4D048 AA06 AA13 AA18 AB01 AB02 AC04 AC09 BA03Y BA07Y BA11Y BA13X BA14Y BA15Y BA18Y BA23Y BA30Y BA41Y CC26 CC32 CC46 CC52 CC61 CD08 DA01 DA02 DA05 DA06 DA08 DA09 DA10 EA04  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Iwa ▲ saki ▼ ▲ English ▼ 2 Toyota Motor, Toyota City, Aichi Prefecture 1 Toyota Town F-term (reference) 3G091 AA02 AA11 AA17 AA18 AA24 AB05 AB06 BA03 BA14 CA03 CA12 CA13 CA16 CA17 CA27 CB02 CB08 DA01 DA02 DA05 DB10 DC01 EA01 EA05 EA07 EA17 EA22 EA33 FA02 FA04 FA09 FA12 FA13 FA14 FA17 FA18 FB02 FB10 FB11 FB12 FC04 FC05 FC07 GB01W GB01X GB02W GB03W GB04W GBXB GB03 GB06W GBX GB03 GB06 4D048 AA06 AA13 AA18 AB01 AB02 AC04 AC09 BA03Y BA07Y BA11Y BA13X BA14Y BA15Y BA18Y BA23Y BA30Y BA41Y CC26 CC32 CC46 CC52 CC61 CD08 DA01 DA02 DA05 DA06 DA08 DA09 DA10 EA04

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 希薄燃焼式内燃機関の排気ガスを排出す
る第1排気通路と、 この第1排気通路から分岐して前記第1の排気通路に流
れる排気ガス量よりも少ない量の排気ガスが流れる第2
排気通路と、 この第2排気通路内に設けられ第2排気通路内を流れる
排気ガスを浄化する排気ガス浄化触媒と、 前記第2排気通路内において前記排気ガス浄化触媒の上
流側に設けられ前記排気ガス浄化触媒用の還元剤を第2
排気通路中に供給する還元剤供給手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
1. A first exhaust passage for discharging exhaust gas of a lean-burn internal combustion engine, and an amount of exhaust gas branched from the first exhaust passage and flowing through the first exhaust passage is smaller than the amount of exhaust gas. Flowing second
An exhaust passage, an exhaust gas purification catalyst provided in the second exhaust passage for purifying exhaust gas flowing in the second exhaust passage, and an exhaust gas purification catalyst provided in the second exhaust passage on an upstream side of the exhaust gas purification catalyst. Second reduction agent for exhaust gas purification catalyst
An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, comprising: a reducing agent supply means for supplying a reducing agent into an exhaust passage.
【請求項2】 前記第2排気通路中を流れる排気ガスの
流速は、前記第1排気通路を流れる排気ガスの流速より
遅いことを特徴とする請求項1記載の内燃機関の排気浄
化装置。
2. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a flow velocity of the exhaust gas flowing through the second exhaust passage is lower than a flow velocity of the exhaust gas flowing through the first exhaust passage.
【請求項3】 前記排気ガス浄化触媒と還元剤供給手段
との間に加熱手段を備えたことを特徴とする請求項1ま
たは2に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising heating means between said exhaust gas purifying catalyst and said reducing agent supply means.
【請求項4】 前記第2排気通路の終端が前記第1排気
通路に接続し、その接続点よりも下流側の第1排気通路
に、内燃機関から排出された排気ガスの空燃比がリーン
のときにNOx を吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下
すると吸蔵したNOx を放出・還元するNOx 吸蔵還元
型触媒を備えたことを特徴とする請求項1から3のいず
れかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. An end of the second exhaust passage is connected to the first exhaust passage, and a first exhaust passage downstream of the connection point is provided with a lean air-fuel ratio of exhaust gas discharged from the internal combustion engine. The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, further comprising a NOx storage-reduction catalyst that stores NOx and releases and reduces the stored NOx when the oxygen concentration in the exhaust gas decreases. Exhaust purification equipment.
【請求項5】 前記第2排気通路内に設けられる排気ガ
ス浄化触媒は、還元剤の添加により選択還元が行われる
選択還元型触媒であることを特徴とする請求項1から4
のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. The exhaust gas purifying catalyst provided in the second exhaust passage is a selective reduction catalyst in which selective reduction is performed by adding a reducing agent.
An exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to any one of the above.
【請求項6】 前記第2排気通路内に設けられる排気ガ
ス浄化触媒は、アンモニア化合物添加により選択還元が
行われるアンモニア化合物選択還元触媒であり、前記還
元剤供給手段は、アンモニア化合物を還元剤として供給
することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載
の内燃機関の排気浄化装置。
6. An exhaust gas purifying catalyst provided in the second exhaust passage is an ammonia compound selective reduction catalyst in which selective reduction is performed by adding an ammonia compound, and the reducing agent supply means uses the ammonia compound as a reducing agent. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the exhaust gas is supplied.
【請求項7】 アンモニア化合物は、尿素であることを
特徴とする請求項6に記載の内燃機関の排気浄化装置。
7. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 6, wherein the ammonia compound is urea.
【請求項8】 前記第2排気通路中を流れる排気ガスの
流量を調節する流量調節手段を備えたことを特徴とする
請求項1から7のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化
装置。
8. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising a flow rate adjusting means for adjusting a flow rate of the exhaust gas flowing in the second exhaust passage.
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