JP2001082133A - Exhaust emission control device for diesel engine - Google Patents

Exhaust emission control device for diesel engine

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JP2001082133A
JP2001082133A JP26137599A JP26137599A JP2001082133A JP 2001082133 A JP2001082133 A JP 2001082133A JP 26137599 A JP26137599 A JP 26137599A JP 26137599 A JP26137599 A JP 26137599A JP 2001082133 A JP2001082133 A JP 2001082133A
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靖久 北原
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    • F01N3/0231Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using special exhaust apparatus upstream of the filter for producing nitrogen dioxide, e.g. for continuous filter regeneration systems [CRT]

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To clean both NOx and PM efficiently. SOLUTION: A catalyst oxide 4 for producing NO2 by the oxidization of an engine exhaust gas and NO and a reduction component adsorption catalyst 5 having the action adsorbing/releasing the reduction component (HC) in the exhaust gas by the temperature change of the catalyst or exhaust gas are arranged in a line in the exhaust passage 2 of a diesel engine 1. PM in the exhaust gas in collected in these down streamside and DPF 6 for reacting the collected PM to NO2 in the exhaust gas and a reduction component density change type NOx cleaning catalyst 7 for absorbing NOx in the exhaust gas when the reduction component density in the flow in exhaust gas is low and discharging and reducing NOx when the reduction component density in the flow in exhaust gas is high are arranged in series.

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、ディーゼル機関の
排気浄化装置、特に排気中に含まれるNOx(窒素酸化
物)と煤に代表されるパティキュレート(粒子状物質;
以下「PM」という)との両方を除去できるようにした
排気浄化装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for a diesel engine, and more particularly, to particulates (particulate matter; typified by NOx (nitrogen oxide) and soot contained in exhaust gas).
The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus capable of removing both of them.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の自動車用ガソリン機関のように酸
化成分と還元成分がほぼ等しく含まれている排気を浄化
するためには、触媒として、三元触媒が広く用いられて
いる。これは、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロ
ジウム(Rh)等の貴金属成分およびセリア(Ce)成
分をはじめとする各種成分を担持した活性アルミナを主
成分とする触媒であり、排気中の有害成分であるHC
(炭化水素)、CO(一酸化炭素)およびNOx(窒素
酸化物)を高い効率で浄化できる。
2. Description of the Related Art A three-way catalyst is widely used as a catalyst for purifying exhaust gas containing an oxidizing component and a reducing component substantially equal to each other as in a conventional automobile gasoline engine. This is a catalyst mainly composed of activated alumina carrying various components including a noble metal component such as platinum (Pt), palladium (Pd) and rhodium (Rh) and a ceria (Ce) component. HC, a harmful component
(Hydrocarbon), CO (carbon monoxide) and NOx (nitrogen oxide) can be purified with high efficiency.

【0003】一方、近年、燃費の向上、CO2 (二酸化
炭素)の排出量の削減といった観点から、理論空燃比よ
り高い空燃比でも運転するいわゆるリーンバーンエンジ
ンが注目されている。この種のエンジンの希薄燃焼時の
排気は、理論空燃比近傍で運転される従来のエンジンの
排気に比較して、酸素含有率が高く、上記の三元触媒で
は、NOxの浄化が不十分となる。そこで、リーンバー
ンエンジンにおける希薄燃焼時の排気中のNOxを高効
率で除去できる新たな触媒が望まれていた。
On the other hand, in recent years, a so-called lean burn engine that operates even at an air-fuel ratio higher than the stoichiometric air-fuel ratio has attracted attention from the viewpoints of improving fuel efficiency and reducing CO 2 (carbon dioxide) emissions. The exhaust gas of this type of engine at the time of lean combustion has a higher oxygen content than the exhaust gas of a conventional engine that is operated near the stoichiometric air-fuel ratio. Become. Therefore, a new catalyst that can efficiently remove NOx in exhaust gas during lean burn in a lean burn engine has been desired.

【0004】その一つとして、特許第2600492号
公報では、流入する排気の空燃比がリーンであるときに
NOxを吸収し、流入する排気の酸素濃度を低下させる
とNOxを放出するNOx吸収材を使った装置が提案さ
れている。
As one of them, Japanese Patent No. 2604002 discloses a NOx absorbing material that absorbs NOx when the inflowing exhaust gas has a lean air-fuel ratio and releases NOx when the inflowing exhaust gas has a reduced oxygen concentration. The device used has been proposed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この装
置では、ある一定以上の高酸素濃度範囲においては、空
燃比のリーン度合を下げることにより酸素濃度を低下さ
せてNOxを放出させる制御を行っても、NOxの放出
量が極端に減少してしまい、NOx吸収−放出浄化サイ
クルが得られなくなるという問題があった。
However, in this device, in a high oxygen concentration range above a certain level, even if control is performed to lower the oxygen concentration by lowering the lean degree of the air-fuel ratio to release NOx. In addition, there has been a problem that the amount of released NOx is extremely reduced, and a NOx absorption-release purification cycle cannot be obtained.

【0006】このため、実際の内燃機関の排気ガスで使
用する場合には、有効なNOxの吸収−放出浄化サイク
ルを得ようとすると、酸素濃度が0%に近い理論空燃比
もしくはリッチな空燃比で内燃機関を運転したり、HC
や燃料を排気通路内に二次的に供給したりすることが必
要となり、そのため内燃機関の燃費が犠牲になってしま
う。
Therefore, in the case of using the exhaust gas of an actual internal combustion engine, in order to obtain an effective NOx absorption-release purification cycle, the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio in which the oxygen concentration is close to 0% is obtained. Operating an internal combustion engine with
Or secondary supply of fuel or fuel into the exhaust passage, which sacrifices fuel efficiency of the internal combustion engine.

【0007】さらに、圧縮着火を行うディーゼル機関に
おいては、常に空気過剰な条件の下で燃焼が行われ、理
論空燃比もしくはリッチ状態での運転が通常は不可能で
あるが、NOx吸収触媒上で該NOx吸収触媒から放出
されたNOxを還元浄化するためにも、NOx吸収触媒
からNOxを放出すべきときには、流入排気ガスの空燃
比が理論空燃比もしくはリッチ状態でなければならず、
例えば、排気通路内へ気体状の還元剤を供給し、この還
元剤によって触媒に蓄積されたNOxを還元する、とい
った複雑な装置が必要となり、ディーゼル機関へ適用す
る場合には燃費の大きな犠牲を伴う。
[0007] Further, in a diesel engine that performs compression ignition, combustion is always performed under an excess air condition, and operation at a stoichiometric air-fuel ratio or a rich state is normally impossible. When NOx is to be released from the NOx absorption catalyst in order to reduce and purify the NOx released from the NOx absorption catalyst, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas must be a stoichiometric air-fuel ratio or a rich state.
For example, a complicated device such as supplying a gaseous reducing agent into the exhaust passage and reducing NOx accumulated in the catalyst by the reducing agent is required. Accompany.

【0008】そこで、酸素濃度4.5%以上の酸素過剰
雰囲気下で、流入する排気中の還元成分濃度が100p
pmより低いときに排気中のNOxを吸収し、かつ流入
する排気中の還元成分濃度が200ppmより高いとき
にNOxを放出還元するNOx浄化触媒を、特願平10
−319689号にて、先に提案し、ディーゼル機関へ
の適用を容易にした。この先願の触媒を以下、還元成分
濃度変動型NOx浄化触媒という。
Therefore, in an oxygen-excess atmosphere having an oxygen concentration of 4.5% or more, the concentration of reducing components in the inflowing exhaust gas is 100 p.
A NOx purifying catalyst that absorbs NOx in exhaust when the pressure is lower than pm and releases and reduces NOx when the concentration of reducing components in the inflowing exhaust gas is higher than 200 ppm is disclosed in
No. 319689, which was previously proposed to facilitate application to diesel engines. Hereinafter, the catalyst of the prior application is referred to as a NOx purification catalyst with a variable concentration of reducing components.

【0009】この還元成分濃度変動型NOx浄化触媒
は、以下に示す方法で作成できたが、基本的には、貴金
属とNOx吸収材をハニカム担体に担持することで、N
Ox吸収放出還元反応を有する触媒を得ることができ
る。
[0009] This NOx purification catalyst with variable reducing component concentration can be prepared by the following method. Basically, the NOx purification catalyst is prepared by supporting a noble metal and a NOx absorbent on a honeycomb carrier.
A catalyst having an Ox absorption-release reduction reaction can be obtained.

【0010】1%硝酸水溶液900gにべーマイトアル
ミナ10gを混合撹拌して得られたアルミナゾルと、活
作γアルミナ粉末を磁性ボールミルに投入し、粉砕して
アルミナスラリーを得た。このスラリー液をコーディエ
ライト質モノリス担体(1L、400セル)に付着さ
せ、400℃で1時間焼成してコート層重量100g/
Lの担体を得た。得られた担体材料に、酢酸バリウム水
溶液を含浸し、乾燥した後、空気中で400℃、1時間
の焼成を行った。当該材料中のバリウム含有量は、1
5.0g/Lであった。得られた担体材料に、ジニトロ
ジアミン白金の混合水溶液を含浸し、乾燥した後、空気
中で400℃、1時間の焼成を行い、NOx浄化触媒を
得た。この触媒中の白金の含有量は、1.18g/Lで
あった。
An alumina sol obtained by mixing and stirring 10 g of boehmite alumina with 900 g of a 1% aqueous nitric acid solution and an activated γ-alumina powder were charged into a magnetic ball mill and pulverized to obtain an alumina slurry. This slurry liquid was adhered to a cordierite-based monolithic carrier (1 L, 400 cells) and baked at 400 ° C. for 1 hour to obtain a coat layer weight of 100 g /
L carrier was obtained. The obtained carrier material was impregnated with a barium acetate aqueous solution, dried, and then calcined in air at 400 ° C. for 1 hour. The barium content in the material is 1
It was 5.0 g / L. The resulting carrier material was impregnated with a mixed aqueous solution of dinitrodiamine platinum, dried, and then calcined at 400 ° C. for 1 hour in air to obtain a NOx purification catalyst. The platinum content in this catalyst was 1.18 g / L.

【0011】また、酢酸バリウム水溶液の代わりに、次
のような化合物を用いても還元成分濃度変動型NOx浄
化触媒を作成できる。 バリウム Ba(CH3 COO)2 ・H2 O カリウム KCH3 COO・2H2 O ナトリウム NaNO3 リチウム LiNO3 セシウム Cs(CH3 COO) マグネシウム Mg(NO3 2 ・6H2 O カルシウム Ca(NO3 3 ストロンチウム Sr(CH3 COO) ランタン La(NO3 3 セリウム Ce(CH3 COO)3 イットリウム Y(NO3 3 ・6H2 O プラセオジウム Pr(NO3 3 ネオジウム Nd(CH3 COO)3 サマリウム Sm(NO3 3 ・6H2 O ジルコニウム ZrO(NO3 2 ・2H2 O マンガン Mn(NO3 2 鉄 Fe(NO3 3 ・9H2 O ニッケル Ni(NO3 2 ・6H2 O コバルト Co(NO3 2 ・6H2 O タングステン (NH4 10[W12422 ]10H2 O モリブデン (NH4 6 [Mo7 24]4H2 O またさらに、ジニトロジアミン白金水溶液の代わりに、
硝酸ロジウム、硝酸パラジウム、硝酸イリジウムを用い
ても同様に作成できる。
Further, a NOx purification catalyst with a variable concentration of reducing components can be prepared by using the following compounds instead of the aqueous barium acetate solution. Barium Ba (CH 3 COO) 2 · H 2 O Potassium KCH 3 COO · 2H 2 O Sodium NaNO 3 lithium LiNO 3 cesium Cs (CH 3 COO) Magnesium Mg (NO 3) 2 · 6H 2 O Calcium Ca (NO 3) 3 strontium Sr (CH 3 COO) lanthanum La (NO 3) 3 cerium Ce (CH 3 COO) 3 yttrium Y (NO 3) 3 · 6H 2 O praseodymium Pr (NO 3) 3 neodymium Nd (CH 3 COO) 3 samarium sm (NO 3) 3 · 6H 2 O zirconium ZrO (NO 3) 2 · 2H 2 O , manganese Mn (NO 3) 2 iron Fe (NO 3) 3 · 9H 2 O nickel Ni (NO 3) 2 · 6H 2 O cobalt Co (NO 3) 2 · 6H 2 O tungsten (NH 4) 10 [W 12 O 42 H 2] 10H 2 O molybdenum (NH 4) 6 [Mo 7 O 24 ] 4H 2 O Further, instead of the aqueous solution of dinitrodiamine platinum,
It can be similarly prepared using rhodium nitrate, palladium nitrate, and iridium nitrate.

【0012】白金(Pt)およびバリウム(Ba)をア
ルミナに担持した後、ハニカム担体にコーティングした
Pt−Ba吸収触媒に対し、NOの酸化剤である貴金属
と吸収材を、種々変更した各触媒は、Pt−Ba触媒と
同様、高いNOx放出率と吸収NOxの還元性能を有し
ている。
After platinum (Pt) and barium (Ba) are supported on alumina, the catalyst obtained by changing the noble metal, which is an oxidizing agent for NO, and the absorbent into the Pt-Ba absorption catalyst coated on the honeycomb carrier is variously changed. Like the Pt-Ba catalyst, it has a high NOx release rate and a reduction performance of absorbed NOx.

【0013】また、上記還元成分濃度変動型NOx浄化
触媒は、タングステンと、白金、パラジウム、ロジウ
ム、イリジウムからなる群より選ばれる少なくとも1つ
を含む。
[0013] Further, the reducing component concentration fluctuating NOx purifying catalyst contains at least one selected from the group consisting of tungsten and platinum, palladium, rhodium and iridium.

【0014】この触媒では、NOx低減率がさらに向上
する。その理由は、定かではないが、HCの濃度を低濃
度から高濃度へ制御したとき、副反応であるHCと酸素
の反応が遅延化され、相対的にHCとNOxの反応が推
進されたためと考えられる。また、HCと酸素の反応が
遅延化される理由としては、HCの濃度を低濃度から高
濃度へ制御したとき、HCと酸素が反応するときに発生
する反応熱が触媒に吸収され、その結果、触媒は加熱さ
れることになる。該触媒中のタングステンは酸化物と考
えられるが、その原子量が大きく、熱容量が大きいた
め、触媒への熱の吸収が大きく、触媒の加熱は遅延化さ
れるため、HCと酸素の反応が遅延化されたと推定され
る。
With this catalyst, the NOx reduction rate is further improved. The reason is not clear, but when the concentration of HC is controlled from a low concentration to a high concentration, the reaction between HC and oxygen, which is a side reaction, is delayed, and the reaction between HC and NOx is relatively promoted. Conceivable. Also, the reason that the reaction between HC and oxygen is delayed is that when the concentration of HC is controlled from a low concentration to a high concentration, the reaction heat generated when the reaction between HC and oxygen is absorbed by the catalyst. , The catalyst will be heated. Tungsten in the catalyst is considered to be an oxide, but because of its large atomic weight and large heat capacity, the absorption of heat into the catalyst is large and the heating of the catalyst is delayed, so the reaction between HC and oxygen is delayed. It is estimated that this was done.

【0015】さらに、上記還元成分濃度変動型NOx浄
化触媒は、タングステンとジルコニアが複合化してなる
酸化物と、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウムか
らなる群より選ばれる少なくとも1つを含む。
Further, the reducing component concentration variable NOx purification catalyst contains at least one selected from the group consisting of an oxide obtained by compounding tungsten and zirconia, and platinum, palladium, rhodium and iridium.

【0016】このように、タングステンをジルコニアと
複合化させることで、NOx低減率がさらに向上する。
これは、タングステンをジルコニアと複合化させること
でタングステンの分散性が向上し、該触媒中の貴金属と
の接触性が向上した結果、触媒への熱の吸収効率が改善
され、さらにHCと酸素の反応が遅延化したためと考え
られる。
As described above, by combining tungsten with zirconia, the NOx reduction rate is further improved.
This is because the dispersibility of tungsten is improved by compounding tungsten with zirconia, and the contact with the noble metal in the catalyst is improved.As a result, the heat absorption efficiency of the catalyst is improved, and the HC and oxygen It is considered that the reaction was delayed.

【0017】一方、触媒ではNOxは除去できても、P
M(特に煤、すなわちカーボンが主成分のドライスー
ト)は除去できないので、排気中のPMを捕集するディ
ーゼルパティキュレートフィルタ(以下「DPF」とい
う)を設け、さらにこのDPFの上流に酸化触媒を配置
し、この酸化触媒で排気中のNO(一酸化窒素)を酸化
させてNO2 (二酸化窒素)を生成させ(図3参照)、
DPFに捕集されているPMをこの生成させた高酸化力
のあるNO2 によって燃焼させて除去することにより、
DPFを再生するようにしたものがある(特開平1−3
18715号公報参照)。このPM除去装置を以下、C
RT(Continuously Regenerating Trap)という。
On the other hand, even if the catalyst can remove NOx,
Since M (especially soot, that is, dry soot containing carbon as a main component) cannot be removed, a diesel particulate filter (hereinafter referred to as “DPF”) for trapping PM in exhaust gas is provided, and an oxidation catalyst is provided upstream of the DPF. The oxidation catalyst oxidizes NO (nitrogen monoxide) in the exhaust gas to generate NO 2 (nitrogen dioxide) (see FIG. 3).
By removing the PM trapped in the DPF by burning with the generated high oxidizing NO 2 ,
There is one that regenerates a DPF (Japanese Patent Laid-Open No. 1-3
No. 18715). This PM removal device is hereinafter referred to as C
It is called RT (Continuously Regenerating Trap).

【0018】ところで、従来のCRTのPM除去の反応
原理は、「NO2 +C→NO+CO、2NO2 +C→2
NO+CO2 、および、2NO2 +2C→N2 +2CO
2 」であり、エンジンからのPM発生量に見合ったNO
2 量が存在すれば、酸化触媒が比較的低温度であっても
DPFに捕集されたPMが連続的に除去され、DPFに
PMが堆積しないため、DPFを再生させるための特別
な加熱装置等を設ける必要がない。この点は、本出願人
の研究において確認している。
The reaction principle of the conventional CRT for removing PM is as follows: "NO 2 + C → NO + CO, 2NO 2 + C → 2
NO + CO 2 and 2NO 2 + 2C → N 2 + 2CO
2 ), which is equivalent to the amount of PM generated from the engine.
If two amounts are present, even if the oxidation catalyst is at a relatively low temperature, the PM trapped in the DPF is continuously removed and no PM is deposited on the DPF, so a special heating device for regenerating the DPF is used. There is no need to provide such a device. This has been confirmed in the applicant's research.

【0019】しかしながら、酸化触媒によるNOからN
2 への転換は触媒温度に依存しており、NOからNO
2 への転換は触媒入口の排気温度で約150℃当たりか
ら始まる。また、上記の「NO2 +C→NO+CO、2
NO2 +C→2NO+CO2、および、2NO2 +2C
→N2 +2CO2 」の反応もやはり温度に依存している
ため、実用上はディーゼル機関の排気温度は比較的低い
温度であることが多いので、上記2NO2 +2C→N2
+2CO2 の反応はほとんど発生せず、大部分の反応は
NO2 +C→NO+CO、2NO2 +C→2NO十CO
2 である。このため、従来のCRTではDPF上の煤を
処理するとNOが排気と共に大気中に放出してしまうと
いう問題がある。
However, NO from the oxidation catalyst to N
The conversion to O 2 is dependent on the catalyst temperature, from NO to NO
The conversion to 2 starts around 150 ° C. at the exhaust temperature at the catalyst inlet. In addition, the above “NO 2 + C → NO + CO, 2
NO 2 + C → 2NO + CO 2 and 2NO 2 + 2C
Since the reaction of “→ N 2 + 2CO 2 ” also depends on the temperature, the exhaust temperature of a diesel engine is often relatively low in practice, so the above 2NO 2 + 2C → N 2
The reaction of + 2CO 2 hardly occurs, and most of the reaction is NO 2 + C → NO + CO, 2NO 2 + C → 2NO 10 CO
2 For this reason, in the conventional CRT, when soot on the DPF is treated, there is a problem that NO is released into the atmosphere together with exhaust gas.

【0020】このため、特開平9−53442号公報で
は、流入する排気の空燃比がリーンであるときにNOx
を吸収し、流入する排気の酸素濃度を低下させるとNO
xを放出する従来のNOx吸収材(特許第260049
2号公報と同様)をCRTの下流に配置した装置が提案
されている。
For this reason, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-53442 discloses that when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, NOx
Is absorbed and the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is reduced.
NOx absorber that releases x (Japanese Patent No. 260049)
(Similar to Japanese Patent Publication No. 2) has been proposed.

【0021】この装置では、従来のNOx吸収材に吸収
されたNOxを放出させ、NOx吸収能力を回復させる
(NOx吸収材の再生操作と呼ぶ)ため、排気空燃比を
短時間理論空燃比よりリッチ側にする。この従来のNO
x吸収材の再生操作はディーゼル機関の通常の燃料噴射
に加えて、定期的に排気行程に燃料噴射を行い、燃料の
未燃成分を排気通路に排出することで実現している。つ
まり排気通路に排出された燃料の未燃成分は酸化触媒で
酸化され、排気中の酸素がほとんど消費されてディーゼ
ル機関を理論混合比で運転した場合と同程度まで酸素濃
度が減少する。また、排気空燃比がリッチであるため、
多くの未燃成分、すなわちHC、COが酸化されないで
従来のNOx吸収材に流入するようにしている。そして
従来のNOx吸収材からNOxを放出させ、還元成分で
あるHC、COによってNOxが還元浄化される。
In this device, the exhaust air-fuel ratio is made richer than the stoichiometric air-fuel ratio for a short time in order to release the NOx absorbed by the conventional NOx absorbent and restore the NOx absorption capacity (referred to as NOx absorbent regeneration operation). To the side. This conventional NO
The regeneration operation of the x-absorbing material is realized by periodically performing fuel injection in the exhaust stroke in addition to the normal fuel injection of the diesel engine, and discharging unburned components of the fuel to the exhaust passage. That is, the unburned components of the fuel discharged into the exhaust passage are oxidized by the oxidation catalyst, and the oxygen in the exhaust is almost consumed, and the oxygen concentration is reduced to about the same level as when the diesel engine is operated at the stoichiometric mixture ratio. Also, because the exhaust air-fuel ratio is rich,
Many unburned components, that is, HC and CO are allowed to flow into the conventional NOx absorbent without being oxidized. Then, NOx is released from the conventional NOx absorbent, and NOx is reduced and purified by the reducing components HC and CO.

【0022】しかしながら、この装置であっても、NO
x吸収材からNOxを放出して還元浄化すべきときに
は、流入排気の空燃比がリッチ状態でなければ上述した
反応が起こらないため、ディーゼル機関へ適用する場合
には燃費の大きな犠牲を伴うという本質的な問題が解消
できない。
However, even with this device, NO
When NOx is released from the x-absorbent to reduce and purify, the above-described reaction does not occur unless the air-fuel ratio of the inflow exhaust gas is in a rich state. Therefore, when applied to a diesel engine, there is a substantial sacrifice in fuel efficiency. Problem cannot be solved.

【0023】本発明は、上記の問題点を解決し、CRT
機能(PMを高酸化力のあるNO2によって燃焼させて
除去する機能)によってDPFに捕集されたPMを処理
すると共に、常に酸素過剰な状態においてもNOxを効
率よく吸収−放出・還元浄化させることができ、燃費の
大きな犠牲を伴わないでディーゼル機関へ適用すること
ができる排気浄化装置を提供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned problems and provides a CRT
A function (a function of burning and removing PM with NO 2 having a high oxidizing power) treats the PM trapped in the DPF, and efficiently absorbs, releases and reduces NOx even in a state where oxygen is always excessive. It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purifying apparatus which can be applied to a diesel engine without significant sacrifice of fuel efficiency.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】このため、請求項1に係
る発明では、ディーゼル機関の排気通路に配置される排
気浄化装置であって、機関排気の一部に対して作用し、
少なくともNOを酸化してNO2 を生成する酸化触媒
と、触媒もしくは排気の温度変化により排気中の還元成
分を吸着および脱離する作用を有する還元成分吸着触媒
と、排気中のPM(パティキュレート)を捕集し、捕集
したPMを排気中のNO2 と反応させるDPF(ディー
ゼルパティキュレートフィルタ)と、流入する排気中の
還元成分濃度が低いときに排気中のNOxを吸収し、か
つ流入する排気中の還元成分濃度が高いときにNOxを
放出還元する還元成分濃度変動型NOx浄化触媒と、を
備えていることを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas purifying apparatus disposed in an exhaust passage of a diesel engine, wherein the exhaust gas purifying apparatus acts on a part of engine exhaust gas.
An oxidation catalyst that oxidizes NO at least to generate NO 2 , a reducing component adsorbing catalyst having a function of adsorbing and desorbing a reducing component in exhaust gas by a change in temperature of the catalyst or the exhaust gas, and PM (particulate) in the exhaust gas (Diesel Particulate Filter) that collects PM and reacts the collected PM with NO 2 in the exhaust gas, and absorbs NOx in the exhaust gas when the concentration of the reducing component in the exhaust gas flowing in is low and flows in And a reducing component concentration-variable NOx purification catalyst that releases and reduces NOx when the reducing component concentration in the exhaust gas is high.

【0025】請求項2に係る発明では、前記酸化触媒お
よび前記還元成分吸着触媒は、排気通路に並列に配置さ
れ、これらの下流側に、前記DPFおよび前記還元成分
濃度変動型NOx浄化触媒が直列に配置されることを特
徴とする。
According to the second aspect of the present invention, the oxidation catalyst and the reducing component adsorption catalyst are arranged in parallel in an exhaust passage, and the DPF and the reducing component concentration-variable NOx purification catalyst are connected in series downstream of these. It is characterized by being arranged in.

【0026】請求項3に係る発明では、前記酸化触媒に
対し、排気を酸化させずに通過させるバイパス通路が並
設され、これらの下流側に、前記還元成分吸着触媒、前
記DPFおよび前記還元成分濃度変動型NOx浄化触媒
が直列に配置されることを特徴とする。尚、このバイパ
ス通路は、前記酸化触媒の内部に設けてもよいし、外部
に設けてもよい。
According to the third aspect of the present invention, a bypass passage is provided in parallel with the oxidation catalyst for allowing exhaust gas to pass through the oxidation catalyst without being oxidized, and the reduction component adsorption catalyst, the DPF, and the reduction component are provided downstream of these bypass passages. It is characterized in that concentration-variable NOx purification catalysts are arranged in series. Note that this bypass passage may be provided inside the oxidation catalyst or may be provided outside.

【0027】請求項4に係る発明では、前記バイパス通
路に、定められた温度条件でのみ、開弁するバイパス弁
を介装したことを特徴とする。請求項5に係る発明で
は、請求項1、請求項3又は請求項4に係る発明におい
て、前記DPFに還元成分吸着触媒を担持させて、前記
還元成分吸着触媒と前記DPFとを一体化したことを特
徴とする。すなわち、還元成分吸着触媒付きDPFを用
いることを特徴とする。
The invention according to claim 4 is characterized in that a bypass valve that opens only under a predetermined temperature condition is interposed in the bypass passage. In the invention according to claim 5, in the invention according to claim 1, 3, or 4, the DPF carries a reducing component adsorption catalyst, and the reducing component adsorption catalyst and the DPF are integrated. It is characterized by. That is, a DPF with a reducing component adsorption catalyst is used.

【0028】請求項6に係る発明では、前記酸化触媒の
担体に、還元成分吸着触媒を担持させたことを特徴とす
る。請求項7に係る発明では、前記酸化触媒の担体に担
持された還元成分吸着触媒は、他の還元成分吸着触媒
(単体で設けた還元成分吸着触媒又はDPFに担持させ
た還元成分吸着触媒)よりも低い温度で還元成分を脱離
するものとしたことを特徴とする。
[0028] The invention according to claim 6 is characterized in that a reducing component adsorption catalyst is carried on the carrier of the oxidation catalyst. In the invention according to claim 7, the reduced component adsorption catalyst supported on the carrier of the oxidation catalyst is different from another reduced component adsorption catalyst (a reduced component adsorption catalyst provided alone or a reduced component adsorption catalyst supported on DPF). At a low temperature.

【0029】請求項8に係る発明では、前記還元成分吸
着触媒(単体で設けた還元成分吸着触媒又はDPFに担
持させた還元成分吸着触媒)の担体に、金属(銅又はパ
ラジウム等)をイオン交換したゼオライト系の選択還元
触媒を担持させたことを特徴とする。
In the invention according to claim 8, a metal (copper or palladium or the like) is ion-exchanged on the carrier of the reducing component adsorption catalyst (a reducing component adsorption catalyst provided alone or a reducing component adsorption catalyst supported on DPF). Characterized in that the zeolite-based selective reduction catalyst is supported.

【0030】[0030]

【発明の効果】請求項1に係る発明によれば、機関排気
の一部に対して作用し、NOを酸化してNO2 を生成す
る酸化触媒と、排気中の還元成分を吸着および脱離する
作用を有する還元成分吸着触媒と、排気中のPMを捕集
し、捕集したPMを排気中のNO2 と反応させるDPF
と、排気中の還元成分濃度が低いときに排気中のNOx
を吸収し、排気中の還元成分濃度が高いときにNOxを
放出還元する還元成分濃度変動型NOx浄化触媒と、を
備えることで、酸化触媒によるNOからNO2 への酸化
と、還元成分吸着触媒による還元成分(HC)の吸着・
脱離との両方を発現させ、NO2 によるDPFの再生を
可能にすると共に、排気空燃比をリッチにすることな
く、還元成分(HC)の濃度変動でNOx浄化触媒によ
りNOxの浄化を可能にすることができる。従って、排
気空燃比をリッチにする必要がないため、燃費の大きな
犠牲を伴わないで、ディーゼル機関へ適用することがで
きる。
According to the first aspect of the present invention, an oxidation catalyst that acts on a part of the engine exhaust gas to oxidize NO to generate NO 2 , and adsorbs and desorbs a reducing component in the exhaust gas. And a DPF for trapping PM in the exhaust gas and reacting the trapped PM with NO 2 in the exhaust gas
NOx in the exhaust when the concentration of the reducing component in the exhaust is low
Absorb, and the reducing component concentration change type NOx purifying catalyst to release reducing NOx when a high reducing component concentration in the exhaust gas, that and a oxidation of NO to NO 2 by the oxidation catalyst, reducing component adsorption catalyst Of reducing component (HC) by
In addition to enabling both desorption and regeneration, DPF can be regenerated with NO 2 , and NOx can be purified by a NOx purification catalyst by a change in the concentration of reducing components (HC) without making the exhaust air-fuel ratio rich. can do. Therefore, since it is not necessary to make the exhaust air-fuel ratio rich, the present invention can be applied to a diesel engine without sacrificing great fuel efficiency.

【0031】請求項2に係る発明によれば、酸化触媒お
よび還元成分吸着触媒は、排気通路に並列に配置される
ので、酸化触媒によるNOからNO2 への酸化と、還元
成分吸着触媒による還元成分(HC)の吸着・脱離との
両方を確実に発現させることができる。
According to the second aspect of the present invention, since the oxidation catalyst and the reducing component adsorption catalyst are arranged in parallel in the exhaust passage, the oxidation of NO to NO 2 by the oxidation catalyst and the reduction by the reducing component adsorption catalyst are performed. Both the adsorption and desorption of the component (HC) can be reliably expressed.

【0032】請求項3に係る発明によれば、酸化触媒に
対し、排気を酸化させずに通過させるバイパス通路が並
設されるので、酸化触媒によるNOからNO2 への酸化
と、還元成分吸着触媒による還元成分(HC)の吸着・
脱離との両方を確実に発現させることができる。
According to the invention of claim 3, with respect to the oxidation catalyst, since the bypass passage for passing the exhaust without oxidizing is arranged, and oxidation of NO to NO 2 by the oxidation catalyst, the reducing component adsorption Adsorption of reducing component (HC) by catalyst
Both elimination and elimination can be reliably expressed.

【0033】請求項4に係る発明によれば、前記バイパ
ス通路に、定められた温度条件でのみ開弁するバイパス
弁を介装し、所定温度(HC脱離温度)以下で排気をバ
イパスすることで、還元成分(HC)の濃度変動を強化
できる。
According to the fourth aspect of the present invention, the bypass passage is provided with a bypass valve that opens only under a predetermined temperature condition, and the exhaust gas is bypassed at a predetermined temperature (HC desorption temperature) or lower. Thus, the concentration fluctuation of the reducing component (HC) can be enhanced.

【0034】請求項5に係る発明によれば、還元成分吸
着触媒付きDPFを用いることで、特別に還元成分吸着
触媒を配置する必要がなくなり、排気浄化装置全体の搭
載スペースが減少して搭載性が向上すると共に、簡素化
によるコスト低減を図ることができる。
According to the fifth aspect of the present invention, the use of the DPF with a reducing component adsorption catalyst eliminates the need for a specially arranged reducing component adsorption catalyst, thereby reducing the mounting space of the entire exhaust gas purification apparatus and reducing the mountability. And the cost can be reduced by simplification.

【0035】請求項6に係る発明によれば、酸化触媒の
担体にも還元成分吸着触媒を担持させることで、還元成
分(HC)の吸着力を強化できる。請求項7に係る発明
によれば、酸化触媒の担体に担持された還元成分吸着触
媒を、他の還元成分吸着触媒よりも低い温度で還元成分
を脱離するものとすることで、還元成分(HC)の濃度
変動を強化できる。
According to the sixth aspect of the present invention, by adsorbing the reducing component adsorption catalyst also on the carrier of the oxidation catalyst, the adsorbing power of the reducing component (HC) can be enhanced. According to the invention according to claim 7, the reducing component adsorbing catalyst supported on the carrier of the oxidation catalyst is configured to desorb the reducing component at a lower temperature than other reducing component adsorbing catalysts. HC) concentration fluctuation can be enhanced.

【0036】請求項8に係る発明によれば、還元成分吸
着触媒の担体に、Cu又はPd等の金属をイオン交換し
たゼオライト系の選択還元触媒を担持させることで、高
温時のNOx還元浄化性能が向上する。
According to the eighth aspect of the present invention, the NOx reduction / purification performance at high temperatures is achieved by supporting a zeolite-based selective reduction catalyst obtained by ion-exchanging a metal such as Cu or Pd on the carrier of the reducing component adsorption catalyst. Is improved.

【0037】[0037]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。先ず本発明の第1の実施形態につ
いて図1により説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0038】図1において、1はディーゼル機関(エン
ジン)の本体、2は排気通路である。排気通路2に配置
されるケーシング2a内には、酸化触媒4と、還元成分
吸着触媒5とが、1つのケーシング2a内で排気流れ方
向に平行に分割されて並列配置されている。
In FIG. 1, 1 is a main body of a diesel engine (engine), and 2 is an exhaust passage. An oxidation catalyst 4 and a reducing component adsorption catalyst 5 are divided and arranged in parallel in the exhaust gas flow direction in one casing 2a in a casing 2a arranged in the exhaust passage 2.

【0039】ケーシング2aの下流に配置されるケーシ
ング2b内には、上流側より、DPF(ディーゼルパテ
ィキュレートフィルタ)6と、還元成分濃度変動型NO
x浄化触媒7とが、直列配置されている。
In a casing 2b disposed downstream of the casing 2a, a DPF (Diesel Particulate Filter) 6 and a reducing component concentration variable NO
The x purification catalyst 7 is arranged in series.

【0040】ここで、酸化触媒4は、機関排気を酸化
し、NOを酸化してNO2 を生成するものである。具体
的には、例えばコージェライト製のモノリス担体に、P
t、Pd等の貴金属成分を担持させた活性アルミナをコ
ーティングさせたものであり、排気中の未燃成分である
HC、COを高い効率で酸化して浄化できると共に、N
O成分を酸化してNO2 成分を生成する。
Here, the oxidation catalyst 4 oxidizes engine exhaust and oxidizes NO to produce NO 2 . Specifically, for example, a monolithic carrier made of cordierite is
It is coated with activated alumina supporting noble metal components such as t and Pd, and can oxidize and purify HC and CO, which are unburned components in exhaust gas, with high efficiency.
The O component is oxidized to produce the NO 2 component.

【0041】還元成分吸着触媒5は、触媒もしくは排気
の温度変化により排気中の還元成分(HC)を吸着およ
び脱離する作用を有するものである。具体的には、例え
ばコージェライト製のモノリス担体に、ゼオライト成分
を担持したものであり、ゼオライトとしては、ZSM−
5、β、USY、モルデナイト型が知られており、これ
らを単独で、あるいは組み合せて用いることが望まし
い。
The reducing component adsorption catalyst 5 has a function of adsorbing and desorbing the reducing component (HC) in the exhaust gas by changing the temperature of the catalyst or the exhaust gas. Specifically, for example, a zeolite component is supported on a cordierite monolithic carrier, and the zeolite includes ZSM-
5, β, USY, and mordenite types are known, and it is desirable to use these alone or in combination.

【0042】DPF6は、排気中のPM(パティキュレ
ート;特に煤)を捕集し、捕集したPMを排気中のNO
2 と反応させるPMの捕集・処理用のフィルタである。
具体的には、筒の部分に多数の孔を設けた有底円筒状の
芯部材6aにセラミックファイバー6bを幾層にも巻き
回したもので、底のある方を下流側にして取り付けてい
る。このとき、排気は図示の矢印のように流れ、排気中
のPMがセラミックファイバー6bに捕集される。DP
Fはこのタイプのものに限らず、従来より公知のウォー
ルフローハニカムタイプのものであってもよい。
The DPF 6 collects PM (particulates; especially soot) in the exhaust gas, and removes the collected PM from the NO in the exhaust gas.
This is a filter for collecting and processing PM that reacts with 2 .
Specifically, ceramic fibers 6b are wound around the core member 6a having a bottom and having a cylindrical shape and provided with a large number of holes, and the bottom side is attached to the downstream side. . At this time, the exhaust gas flows as shown by the arrow in the figure, and PM in the exhaust gas is collected by the ceramic fiber 6b. DP
F is not limited to this type, and may be a conventionally known wall flow honeycomb type.

【0043】還元成分濃度変動型NOx浄化触媒7は、
流入する排気中の還元成分濃度が低いときに排気中のN
Oxを吸収し、かつ流入する排気中の還元成分濃度が高
いときにNOxを放出還元するものである。具体的に
は、酸素濃度4.5%以上の酸素過剰雰囲気下で、流入
する排気中の還元成分濃度が100ppmより低いとき
に排気中のNOxを吸収し、かつ流入する排気中の還元
成分濃度が200ppmより高いときにNOxを放出還
元する先願(特願平10−319689号)の触媒で、
基本的には、Pt、Rh、Pd、Ir等の貴金属とバリ
ウム、カリウム、ナトリウム等のNOx吸収材をハニカ
ム担体に担持することで、NOxの吸収放出還元反応を
有する触媒を得ることができる。
The NOx purifying catalyst 7 with a variable reducing component concentration is
When the concentration of the reducing component in the inflowing exhaust gas is low, the N
It absorbs Ox and releases and reduces NOx when the concentration of the reducing component in the inflowing exhaust gas is high. Specifically, in an oxygen-excess atmosphere having an oxygen concentration of 4.5% or more, when the concentration of the reducing component in the inflowing exhaust gas is lower than 100 ppm, it absorbs NOx in the exhaust gas and reduces the concentration of the reducing component in the inflowing exhaust gas. Is a catalyst of the prior application (Japanese Patent Application No. 10-319689), which releases and reduces NOx when is higher than 200 ppm.
Basically, by supporting a noble metal such as Pt, Rh, Pd, and Ir and a NOx absorbent such as barium, potassium, and sodium on a honeycomb carrier, a catalyst having a NOx absorption-release reduction reaction can be obtained.

【0044】さて、DPF6の上流側に酸化触媒4を設
け、この酸化触媒4で排気中のNOを酸化させてNO2
を生成させ(NOx中のNO2 の比率が増加)、DPF
6に捕集されているPMをこの生成させた高酸化力のあ
るNO2 によって燃焼させて除去することにより、DP
F6を再生するが、PM除去の反応原理は、「NO2
C→NO+CO、2NO2 +C→2NO十CO2 、およ
び、2NO2 +2C→N2 +2CO2 」であり、エンジ
ンからのPM発生量に見合ったNO2 量が存在すれば、
比較的低温度であってもDPF6に捕集されたPMが連
続的に除去され、DPF6にPMが堆積しないため、D
PF6を再生させるための特別な加熱装置等を設ける必
要がない。
An oxidation catalyst 4 is provided upstream of the DPF 6, and the oxidation catalyst 4 oxidizes NO in the exhaust gas to produce NO 2
(The ratio of NO 2 in NOx increases), and DPF
By burning the PM trapped in the NO. 6 by the generated high oxidizing NO 2 and removing the PM, the DP
F6 is regenerated, but the reaction principle of PM removal is “NO 2 +
C → NO + CO, 2NO 2 + C → 2NO 10 CO 2 , and 2NO 2 + 2C → N 2 + 2CO 2 ”, and if there is an NO 2 amount corresponding to the PM generation amount from the engine,
Even if the temperature is relatively low, PM trapped in the DPF 6 is continuously removed, and no PM is deposited on the DPF 6, so that D
There is no need to provide a special heating device or the like for regenerating the PF6.

【0045】しかしながら、酸化触媒4によるNOから
NO2 への転換は、図3に示すように、触媒に流入する
排気温度、もしくは触媒の温度に依存している。NOか
らNO2 への転換は酸化触媒4の入口排気温度で約15
0℃当たりから始まる。また、上記の「NO2 +C→N
O+CO、2NO2 +C→2NO十CO2 、および、2
NO2 +2C→N2 +2CO2 」の反応もやはり酸化触
媒4の温度に依存しているため、実用上は約250〜3
00℃以上の温度でないと、DPF6に捕集されたPM
が連続的に除去される状況にはならないことが、本出願
人の研究において判明した。
However, the conversion of NO to NO 2 by the oxidation catalyst 4 depends on the temperature of the exhaust gas flowing into the catalyst or the temperature of the catalyst as shown in FIG. The conversion from NO to NO 2 takes about 15 at the exhaust temperature at the inlet of the oxidation catalyst 4.
Start around 0 ° C. In addition, the above “NO 2 + C → N
O + CO, 2NO 2 + C → 2NO 10 CO 2 , and 2
Since the reaction of “NO 2 + 2C → N 2 + 2CO 2 ” also depends on the temperature of the oxidation catalyst 4, about 250 to 3
If the temperature is not higher than 00 ° C, PM collected in DPF6
Does not result in a situation that is continuously removed.

【0046】従って、アイドリング運転の比率が高くな
る渋滞運転時などの排気低温時には徐々にDPF6にP
Mが堆積していくため、渋滞運転が継続されたのでは、
背圧上昇によってエンジンの動力性能が悪くなる。ま
た、PMの燃焼条件に合致したときに、PMの堆積量が
多いと、PM燃焼による発熱が過大となってDPF6が
焼損する可能性があるため、定期的に約250〜300
℃以上の排気温度になる頻度を高める必要がある。
Accordingly, when the exhaust gas is at a low temperature such as during a traffic congestion operation in which the idling operation ratio becomes high, the PPF 6 is gradually supplied to the DPF 6.
If traffic congestion continued because M was accumulating,
The power performance of the engine deteriorates due to the rise of the back pressure. Further, when the PM deposition conditions are met, if the deposition amount of PM is large, the heat generated by the PM combustion becomes excessive and the DPF 6 may be burned out.
It is necessary to increase the frequency at which the exhaust temperature becomes higher than ℃.

【0047】さて、一般的にディーゼルエンジンはNO
xの排出量に対してHCの排出量が比較的少ない。コモ
ンレール式の燃料噴射装置等の高圧燃料噴射装置を用い
ているディーゼルエンジンでは、特にこの傾向が顕著で
あり、エンジンの暖機が完了した状態でのHC排出量
は、無負荷条件で約200ppm〜最大負荷条件で約1
00ppm程度しかない。
In general, diesel engines have NO
The emission amount of HC is relatively small with respect to the emission amount of x. In a diesel engine using a high-pressure fuel injection device such as a common rail type fuel injection device, this tendency is particularly remarkable, and the HC emission in a state where the engine has been warmed up is about 200 ppm or less under no-load conditions. Approx. 1 under maximum load conditions
Only about 00 ppm.

【0048】上述したように、還元成分濃度変動型NO
x浄化触媒7のNOxの浄化効率を高めるためには、還
元剤としてのHCの濃度変動を必要とする。つまり、還
元成分濃度変動型NOx浄化触媒7は、流入する排気中
の還元成分濃度が100ppmより低いときに排気中の
NOxを吸収し、かつ流入する排気中の還元成分濃度が
200ppmより高いときにNOxを放出還元する。
As described above, the reducing component concentration variable NO
In order to increase the NOx purification efficiency of the x purification catalyst 7, it is necessary to change the concentration of HC as a reducing agent. That is, the reducing component concentration variable NOx purification catalyst 7 absorbs NOx in the exhaust gas when the reducing component concentration in the inflowing exhaust gas is lower than 100 ppm, and absorbs the NOx in the inflowing exhaust gas when the reducing component concentration in the inflowing exhaust gas is higher than 200 ppm. NOx is released and reduced.

【0049】このため、例えばコモンレール式の燃料噴
射装置を用いるディーゼルエンジンにあっては、エンジ
ンから排出されるHC濃度を、還元成分濃度変動型NO
x浄化触媒7に流入する時点で約半減することができれ
ば、NOx吸収性能を発現することができる。
For this reason, for example, in a diesel engine using a common rail type fuel injection device, the concentration of HC discharged from the engine is reduced by a reducing component concentration type NO.
If it can be reduced by about half at the time of flowing into the x purification catalyst 7, NOx absorption performance can be exhibited.

【0050】しかし、逆に、吸収したNOxの放出還元
性能を発現させるためには、エンジンから排出されるH
C濃度に対して、還元成分濃度変動型NOx浄化触媒7
に流入する時点で最大100ppm以上の濃度増加が発
生できるようにすることが必要である。
However, conversely, in order to exhibit the performance of releasing and reducing the absorbed NOx, the amount of H
The NOx purification catalyst 7 with a variable concentration of reducing component relative to the C concentration
It is necessary to be able to generate a concentration increase of 100 ppm or more at the time of flowing into the water.

【0051】ここで、図4は、コージェライト製のモノ
リス担体に、Ptを担持させた活性アルミナをコーティ
ングさせた酸化触媒、およびコージェライト製のモノリ
ス担体に、βゼオライトを担持した還元成分吸着触媒
(HC吸着触媒)について、20℃/secの排気温度
変化で、無負荷状態から最大負荷まで連続昇温し、最大
負荷に達した時点で、逆に無負荷まで連続降温したとき
の、流入排気のHC濃度に対する夫々の触媒出口でのH
C低減率を示している。
Here, FIG. 4 shows an oxidation catalyst in which Pt-supported active alumina is coated on a cordierite monolithic carrier, and a reducing component adsorption catalyst in which β-zeolite is supported on a cordierite monolithic carrier. (HC adsorption catalyst), when the exhaust temperature changes by 20 ° C./sec, the temperature rises continuously from the no-load state to the maximum load, and when the maximum load is reached, the temperature decreases continuously to the no-load state. H at each catalyst outlet relative to the HC concentration of
The C reduction rate is shown.

【0052】これについて説明する。先ず、Pt系の酸
化触媒は、約200℃以上にならないと酸化活性が発現
しない。また、HC中の重質成分(以下SOFと呼ぶ)
は約200℃以上にならないと完全に気化しない。この
ため100℃では触媒の酸化活性が発現しないのでSO
Fが吸着し40%程度HC濃度が減少する。この状態か
ら昇温していくとSOFは温度が上昇するのに伴って気
化し、吸着率が低下すると共に吸着していたSOFが脱
離するため、HC低減率が低下する。
This will be described. First, a Pt-based oxidation catalyst does not exhibit oxidizing activity until the temperature reaches about 200 ° C. or higher. Heavy components in HC (hereinafter referred to as SOF)
Does not completely evaporate unless it exceeds about 200 ° C. For this reason, at 100 ° C., the oxidation activity of the catalyst does not appear,
F is adsorbed and the HC concentration decreases by about 40%. When the temperature rises from this state, the SOF evaporates as the temperature rises, and the adsorption rate decreases and the adsorbed SOF desorbs, so that the HC reduction rate decreases.

【0053】そして約250℃でHCの脱離ピークとな
り、入口HCよりも100%程度出口濃度が高くなる。
さらに昇温していくと、酸化されて減少するHCの量が
HCの脱離量を上回るため、HC低減率が増加してい
く。そして約400℃以上では脱離するHCが無くなる
ため、酸化触媒本来の酸化活性によって非常に高いHC
低減率が得られる。
At about 250 ° C., the peak of desorption of HC is reached, and the outlet concentration becomes higher by about 100% than the inlet HC.
When the temperature is further increased, the amount of HC that is oxidized and reduced exceeds the amount of desorbed HC, so that the HC reduction rate increases. At about 400 ° C. or higher, the desorbed HC disappears, so that the very high HC due to the original oxidation activity of the oxidation catalyst is used.
A reduction rate is obtained.

【0054】最大負荷に達した時点で降温していくと、
酸化触媒にはSOFが吸着していないので、触媒の高い
酸化活性により約300℃までは高いHC低減率が得ら
れ、さらに降温すると酸化活性が弱くなって徐々にHC
低減率が低下し、約200℃で再びSOFが吸着しはじ
めるため、昇温時の性能と同程度になる。
When the temperature decreases when the maximum load is reached,
Since SOF is not adsorbed on the oxidation catalyst, a high HC reduction rate can be obtained up to about 300 ° C. due to the high oxidation activity of the catalyst.
Since the reduction rate decreases and the SOF starts to be adsorbed again at about 200 ° C., the performance becomes almost the same as the performance at the time of temperature rise.

【0055】次に、βゼオライトを担持した還元成分吸
着触媒(HC吸着触媒)は、ほとんど酸化活性がない。
また、ガス状の軽質HCがゼオライトの細孔に捕捉され
るため、HCの吸着率が非常に高いという特性を持って
いる。このため100℃程度の低温度ではSOFの吸着
と軽質HCの捕捉により80%程度の高いHC低減率が
得られる。この状態から昇温していくと、約200℃以
上でSOFが気化し、250℃以上ではHCの気化率が
高くなるため、吸着していたSOFと軽質HCが脱離し
はじめ、HC低減率が低下する。
Next, the reducing component adsorption catalyst (HC adsorption catalyst) supporting β zeolite has almost no oxidizing activity.
Further, since gaseous light HC is trapped in the pores of zeolite, it has a characteristic that the adsorption rate of HC is extremely high. Therefore, at a low temperature of about 100 ° C., a high HC reduction rate of about 80% can be obtained by adsorption of SOF and trapping of light HC. As the temperature rises from this state, the SOF vaporizes at about 200 ° C. or higher, and the HC vaporization rate increases at 250 ° C. or higher, so that the adsorbed SOF and light HC begin to desorb, and the HC reduction rate decreases. descend.

【0056】そして約400℃でHCの脱離ピークとな
り、入口HCよりも500%程度出口濃度が高くなる。
さらに昇温していくと約500℃以上では脱離するHC
が少なくなるため出口濃度の増加は減少する。
At about 400 ° C., the peak of HC desorption is reached, and the outlet concentration is about 500% higher than that of the inlet HC.
HC desorbs at about 500 ° C or more when the temperature is further increased
And the increase in outlet concentration is reduced.

【0057】最大負荷に達した時点では脱離するHCが
なくなるため、入口HCに対して出口HCが若干低減す
る。これは、重質のHCの吸着、あるいは軽質HCの酸
化と思われる。
When the maximum load is reached, no HC is desorbed, so that the outlet HC is slightly reduced with respect to the inlet HC. This is probably due to the adsorption of heavy HC or the oxidation of light HC.

【0058】さらに降温していくと、還元成分吸着触媒
はHCを吸着していないので、約400℃までは低いH
C低減率の状態で移行し、さらに降温するとHCの気化
率が低下するのに伴って、約350℃で再びHCがゼオ
ライトの細孔に捕捉されてHC低減率が増加しはじめ
る。そして約250℃で昇温時の性能と同程度になる。
When the temperature is further decreased, the reduced component adsorption catalyst does not adsorb HC, so that the H
The state shifts to the state of the C reduction rate, and when the temperature is further lowered, the HC vaporization rate decreases, and at about 350 ° C., the HC is again captured in the pores of the zeolite, and the HC reduction rate starts to increase. Then, at about 250 ° C., the performance becomes almost the same as that at the time of temperature rise.

【0059】本発明の第1の実施形態では、酸化触媒4
と還元成分吸着触媒5とを1つのケーシング2a内で排
気流れ方向に平行に分割して並列配置している。例え
ば、図5は酸化触媒4と還元成分吸着触媒5に等量の排
気が流入するように構成し、上述したのと同様に、20
℃/secの排気温度変化で、無負荷状態から最大負荷
まで連続昇温し、最大負荷に達した時点で、逆に無負荷
まで連続降温したときの、エンジン1出口のHC濃度に
対するDPF6入口でのHCの低減率を示している。
In the first embodiment of the present invention, the oxidation catalyst 4
The reduction component adsorption catalyst 5 is divided and arranged in parallel in the exhaust gas flow direction in one casing 2a. For example, FIG. 5 shows a configuration in which an equal amount of exhaust gas flows into the oxidation catalyst 4 and the reduction component adsorption catalyst 5, and, as described above,
The temperature rises continuously from the no-load state to the maximum load with the exhaust gas temperature change of ° C./sec. Shows the HC reduction rate.

【0060】ここで、酸化触媒4はコージェライト製の
モノリス担体にPtを担持させた活性アルミナをコーテ
ィングさせている。また、還元成分吸着触媒5はコージ
ェライト製のモノリス担体に、βゼオライトを担持させ
ている。
Here, the oxidation catalyst 4 is obtained by coating a monolithic carrier made of cordierite with activated alumina carrying Pt. Further, the reducing component adsorption catalyst 5 has a β-zeolite supported on a cordierite monolithic carrier.

【0061】図5に示すように、本発明の第1の実施形
態では、酸化触媒4と還元成分吸着触媒5の特性が複合
された特性を示す。すなわち、100℃程度の低排気温
度ではエンジン1の出口HCよりも60%程度HCが減
少し、この状態から昇温していくと、約400℃でHC
の脱離ピークとなり、エンジン1の出口HCよりも20
0%程度DPF6の入口HCが高くなる。最大負荷に達
した時点では還元成分吸着触媒5から脱離するHCもな
く、酸化触媒4の酸化性能の影響で、エンジン1の出口
HCに対してDPF6の入口HCが約60%程度減少す
る。
As shown in FIG. 5, in the first embodiment of the present invention, the characteristics of the oxidation catalyst 4 and the reduction component adsorption catalyst 5 are combined. That is, at a low exhaust gas temperature of about 100 ° C., the amount of HC decreases by about 60% from the outlet HC of the engine 1, and as the temperature rises from this state, the HC becomes about 400 ° C.
Desorption peak, which is 20 times higher than HC at the exit of engine 1.
The inlet HC of the DPF 6 increases by about 0%. When the load reaches the maximum load, there is no HC desorbed from the reducing component adsorption catalyst 5, and the inlet HC of the DPF 6 is reduced by about 60% with respect to the outlet HC of the engine 1 due to the effect of the oxidation performance of the oxidation catalyst 4.

【0062】また、同時に酸化触媒4によってNO2
生成される(同時にHCの吸着脱離、および酸化も発生
する)。さて、実用運転では無負荷から高負荷までの加
減速が頻繁に行われるため、排気温度の昇温と降温も頻
繁に発生し、酸化触媒4によって生成されたNO2 によ
ってDPF6に捕集されたPMも除去できるし、還元成
分濃度変動型NOx浄化触媒7に流入するHCに濃度変
動が発生し、還元成分濃度変動型NOx浄化触媒7にお
けるNOxの吸収と放出還元が効率良く行われる。
At the same time, NO 2 is generated by the oxidation catalyst 4 (at the same time, adsorption and desorption of HC and oxidation also occur). By the way, in practical operation, acceleration and deceleration from no load to high load are frequently performed, so that the temperature of the exhaust gas rises and falls frequently, and the exhaust gas is trapped by the DPF 6 by NO 2 generated by the oxidation catalyst 4. PM can also be removed, and the concentration of the HC flowing into the reducing component concentration-variable NOx purification catalyst 7 fluctuates, so that NOx absorption and emission reduction in the reducing component concentration-variable NOx purification catalyst 7 are efficiently performed.

【0063】一方、低排気温度、あるいは高排気温度で
連続して長時間運転されるような状態、例えば、低排気
温度で連続して運転される場合には、還元成分吸着触媒
5からHCを脱離させるための温度上昇が必要である。
On the other hand, in a state where the operation is continuously performed for a long time at a low exhaust temperature or a high exhaust temperature, for example, when the operation is continuously performed at a low exhaust temperature, HC is removed from the reducing component adsorption catalyst 5. It is necessary to raise the temperature for desorption.

【0064】逆に高排気温度で連続して運転される場合
には、還元成分濃度変動型NOx浄化触媒7において、
吸収したNOxを放出還元浄化させるために、還元剤で
あるHCを強制的に増加させる必要が生じてくる。
On the other hand, when the exhaust gas is continuously operated at a high exhaust gas temperature, the NOx purification catalyst 7 of the reducing component concentration fluctuating type
In order to release and reduce the absorbed NOx, it is necessary to forcibly increase HC as a reducing agent.

【0065】これには、コモンレール式の燃料噴射装置
を用いて、各気筒の膨張行程もしくは排気行程で少量の
燃料を後噴射し、エンジン出口における未燃HCの増加
と温度上昇を発生させることが有効である。
To achieve this, a small amount of fuel is post-injected in the expansion stroke or the exhaust stroke of each cylinder using a common rail type fuel injection device to generate an increase in unburned HC and an increase in temperature at the engine outlet. It is valid.

【0066】ここで、後噴射するタイミングは圧縮上死
点からのクランク角度間隔が大きいほど主噴射された燃
料の燃焼の影響を受けにくく、したがって後噴射された
燃料が未燃HCとなって排出される割合が多くなる。こ
の逆に、後噴射するタイミングが圧縮上死点からのクラ
ンク角度間隔が小さくなるほど主噴射された燃料の燃焼
の影響を受けやすく、したがって後噴射された燃料のう
ち燃焼する割合が多くなるため、排気温度は上昇する
が、未燃HCとなって排出される割合が少なくなる。
Here, the timing of the post-injection is less affected by the combustion of the main injected fuel as the crank angle interval from the compression top dead center is larger, so that the post-injected fuel becomes unburned HC and is discharged. Will be increased. Conversely, the timing of the post-injection is more susceptible to the combustion of the main injected fuel as the crank angle interval from the compression top dead center becomes smaller, and therefore the proportion of the post-injected fuel that burns increases, Although the exhaust gas temperature rises, the proportion of unburned HC and exhausted decreases.

【0067】このため、図6および図7に示すように、
低排気温度の条件では後噴射によって主に温度上昇を発
生させ、高排気温度の条件では主にHCの増加を生じさ
せるように、エンジンの負荷、回転数が増大するほど、
主噴射からの遅角間隔を増大するように設定しており、
できれば膨張行程で後噴射を実施するのが望ましい。さ
らに、あまりにも低排気温度で後噴射を実行しても、還
元成分吸着触媒5からHCが脱離しにくいため、後噴射
を実施する排気温度は例えば200℃以上が望ましい。
For this reason, as shown in FIGS. 6 and 7,
As the engine load and the number of revolutions increase, the temperature increases mainly due to the post-injection under low exhaust temperature conditions and the HC increases under high exhaust temperature conditions.
The delay interval from the main injection is set to increase,
If possible, it is desirable to carry out the post-injection in the expansion stroke. Furthermore, even if the post-injection is performed at an extremely low exhaust temperature, HC is not easily desorbed from the reducing component adsorption catalyst 5, so that the exhaust temperature at which the post-injection is performed is preferably, for example, 200 ° C. or higher.

【0068】また、排気温度はエンジンの状態(負荷、
回転数)から定まるので、エンジントルクと回転数をパ
ラメータとして設定し、エンジンの暖機後の定常条件で
マッチングしておけばよいわけである。
Also, the exhaust temperature depends on the state of the engine (load,
Therefore, the engine torque and the number of revolutions are set as parameters, and matching may be performed under steady-state conditions after the engine is warmed up.

【0069】そこで、触媒の温度を検出するセンサを設
けておき、エンジンの負荷と回転数だけでなく、触媒温
度に基づいても判定を行う。次に、後噴射に用いるコモ
ンレール式の燃料噴射装置を図2により概説する(詳細
は特開昭9−112251号公報参照)。
Therefore, a sensor for detecting the temperature of the catalyst is provided, and the determination is made based not only on the load and the number of revolutions of the engine but also on the catalyst temperature. Next, a common rail type fuel injection device used for post-injection will be outlined with reference to FIG. 2 (for details, refer to Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-112251).

【0070】この燃料噴射装置10は、主に燃料タンク
11、燃料供給通路12、サプライポンプ14、コモン
レール(蓄圧室)16、気筒毎に設けられる燃料噴射弁
17からなり、サプライポンプ14により加圧された燃
料は燃料供給通路15を介してコモンレール16に一旦
蓄えられた後、コモンレール16の高圧燃料が気筒数分
の燃料噴射弁17に分配される。
The fuel injection device 10 mainly includes a fuel tank 11, a fuel supply passage 12, a supply pump 14, a common rail (accumulator) 16, and a fuel injection valve 17 provided for each cylinder. The stored fuel is temporarily stored in the common rail 16 via the fuel supply passage 15, and then the high-pressure fuel in the common rail 16 is distributed to the fuel injection valves 17 for the number of cylinders.

【0071】燃料噴射弁17は、針弁18、ノズル室1
9、ノズル室19への燃料供給通路20、リテーナ2
1、油圧ピストン22、針弁18を閉弁方向(図で下
方)に付勢するリターンスプリング23、油圧ピストン
22への燃料供給通路24、この燃料供給通路24に介
装される三方弁(電磁弁)25などからなる。
The fuel injection valve 17 includes the needle valve 18 and the nozzle chamber 1
9, fuel supply passage 20 to nozzle chamber 19, retainer 2
1. A return spring 23 for urging the hydraulic piston 22, the needle valve 18 in the valve closing direction (downward in the figure), a fuel supply passage 24 to the hydraulic piston 22, and a three-way valve (electromagnetic Valve 25).

【0072】ここで、バルブボディ内の通路20と24
が連通して油圧ピストン22上部とノズル室19に共に
高圧燃料が導かれる三方弁25のOFF時(ポートAと
Bが連通、ポートBとCが遮断する時)には、油圧ピス
トン22の受圧面積が針弁18の受圧面積より大きいこ
とから、針弁18が着座状態にある。
Here, the passages 20 and 24 in the valve body
When the three-way valve 25 through which the high-pressure fuel is guided to both the upper part of the hydraulic piston 22 and the nozzle chamber 19 is turned off (when the ports A and B are connected and the ports B and C are shut off), the pressure of the hydraulic piston 22 is received. Since the area is larger than the pressure receiving area of the needle valve 18, the needle valve 18 is in a seated state.

【0073】これに対し、三方弁25がON状態(ポー
トAとBが遮断、ポートBとCが連通する状態)になる
と、油圧ピストン22上部の燃料が戻し通路28を介し
て燃料タンク11に戻され、油圧ピストン22に作用す
る燃料圧力が低下する。これによって針弁18が上昇し
て燃料噴射弁17先端の噴孔より燃料が噴射される。
On the other hand, when the three-way valve 25 is turned ON (the ports A and B are shut off and the ports B and C are in communication), the fuel above the hydraulic piston 22 is transferred to the fuel tank 11 via the return passage 28. The fuel pressure acting on the hydraulic piston 22 is reduced. As a result, the needle valve 18 rises and fuel is injected from the injection hole at the tip of the fuel injection valve 17.

【0074】三方弁25を再びOFF状態に戻せば、油
圧ピストン22にコモンレール(蓄圧室)16の高圧燃
料が導かれて、燃料噴射が終了する。つまり、三方弁2
5のON時間により燃料噴射量が調整され、コモンレー
ル16の圧力が同じであれば、ON時間が長くなるほど
燃料噴射量が多くなる。26は逆止弁、27はオリフィ
スである。
When the three-way valve 25 is returned to the OFF state again, the high-pressure fuel in the common rail (accumulator) 16 is guided to the hydraulic piston 22, and the fuel injection ends. That is, the three-way valve 2
The fuel injection amount is adjusted by the ON time of No. 5, and if the pressure of the common rail 16 is the same, the longer the ON time, the larger the fuel injection amount. 26 is a check valve, and 27 is an orifice.

【0075】この燃料噴射装置10にはさらに、コモン
レール圧力を制御するため、サプライポンプ14から吐
出された燃料を戻すことができる戻し通路13に圧力制
御弁31を備える。
The fuel injection device 10 is further provided with a pressure control valve 31 in the return passage 13 in which the fuel discharged from the supply pump 14 can be returned in order to control the common rail pressure.

【0076】この圧力制御弁31は電子制御ユニット4
1からのデューティ信号に応じて戻し通路13の流路面
積を変えるためのもので、コモンレール16への燃料吐
出量を調整することによりコモンレール圧力を側御す
る。コモンレール16の燃料圧力によっても燃料噴射量
は変化し、三方弁25のON時間が同じであれば、コモ
ンレール16の燃料圧力が高くなるほど燃料噴射量が多
くなる。
The pressure control valve 31 is connected to the electronic control unit 4
The common rail pressure is controlled by adjusting the amount of fuel discharged to the common rail 16 in order to change the flow area of the return passage 13 according to the duty signal from 1. The fuel injection amount also changes depending on the fuel pressure of the common rail 16. If the ON time of the three-way valve 25 is the same, the fuel injection amount increases as the fuel pressure of the common rail 16 increases.

【0077】電子制御ユニット41には、コモンレール
圧力PCR1を検出するセンサ32、酸化触媒4および
還元成分吸着触媒5の入口側の排気温度T1を検出する
センサ37からの信号が、アクセル開度センサ33(ア
クセルペダルの踏み込み量に比例した出力Lを発生)、
クランク角センサ34(エンジン回転数Neとクランク
角度を検出)、気筒判別センサ35(気筒判別信号Cy
lを発生)、水温センサ36からの信号と共に、入力さ
れている。
The electronic control unit 41 receives signals from a sensor 32 for detecting the common rail pressure PCR1 and a sensor 37 for detecting the exhaust gas temperature T1 on the inlet side of the oxidation catalyst 4 and the reducing component adsorption catalyst 5, and an accelerator opening sensor 33. (Generates an output L proportional to the amount of depression of the accelerator pedal),
Crank angle sensor 34 (detects engine speed Ne and crank angle), cylinder discriminating sensor 35 (cylinder discriminating signal Cy
1), together with the signal from the water temperature sensor 36.

【0078】電子制御ユニット41では、エンジン回転
数Neとエンジン負荷(アクセル開度)Lに応じて主噴
射の目標燃料噴射量とコモンレール16の目標圧力を演
算し、圧力センサ32により検出されるコモンレール圧
力がこの目標圧力と一致するように、圧力制御弁31を
介してコモンレール16の燃料圧力をフィードバック制
御する。また、演算した主噴射の目標燃料噴射量に対応
して三方弁25のON時間を制御するほか、主噴射とは
別に各気筒の膨張行程で前述した後噴射を行って、温度
上昇と未燃HCの増加を発生させる。
The electronic control unit 41 calculates the target fuel injection amount of the main injection and the target pressure of the common rail 16 according to the engine speed Ne and the engine load (accelerator opening) L, and the common rail detected by the pressure sensor 32. The fuel pressure of the common rail 16 is feedback-controlled via the pressure control valve 31 so that the pressure matches the target pressure. Further, in addition to controlling the ON time of the three-way valve 25 in accordance with the calculated target fuel injection amount of the main injection, the post-injection described above is performed in the expansion stroke of each cylinder separately from the main injection to increase the temperature and increase the unburned fuel. Causes an increase in HC.

【0079】電子制御ユニット41で行われるこの制御
を図9〜図12のフローチャートに基づいて説明する。
図9は燃料噴射制御のメインルーチン、図10、図1
1、図12はメインルーチンの一部の詳細を示すサブル
ーチンである。
The control performed by the electronic control unit 41 will be described with reference to the flowcharts of FIGS.
FIG. 9 is a main routine of the fuel injection control, and FIGS.
1, FIG. 12 is a subroutine showing a part of the main routine in detail.

【0080】図9のメインルーチンにおいて、ステップ
100では、コモンレール圧力PCR1、エンジン回転
数Ne、気筒判別信号Cyl、エンジン負荷L、および
排気温度T1を読み込み、ステップ200、300、4
00では、コモンレール圧力制御、エンジンの出力制御
のための主噴射制御、温度上昇と未燃HCの増加を発生
させるための排気後処理制御(後噴射制御)を夫々実行
する。
In the main routine of FIG. 9, in step 100, the common rail pressure PCR1, the engine speed Ne, the cylinder discrimination signal Cyl, the engine load L, and the exhaust temperature T1 are read.
At 00, the common rail pressure control, main injection control for engine output control, and exhaust post-processing control (post-injection control) for generating an increase in temperature and an increase in unburned HC are executed.

【0081】図10のサブルーチンはコモンレール圧力
制御を行うためのものである。ステップ201、202
では、エンジン回転数Neとエンジン負荷Lから所定の
マップを検索して、コモンレール16の目標基準圧力P
CR0と、この目標基準圧力PCR0を得るための圧力
制御弁31の基準デューティ比(基準制御信号)Dut
y0とを求める。これらのマップはエンジン回転数Ne
とエンジン負荷Lをパラメータとして電子制御ユニット
41のROMに予め記憶しているものである。
The subroutine of FIG. 10 is for performing common rail pressure control. Step 201, 202
Then, a predetermined map is searched from the engine speed Ne and the engine load L, and the target reference pressure P of the common rail 16 is obtained.
CR0 and a reference duty ratio (reference control signal) Dut of the pressure control valve 31 for obtaining the target reference pressure PCR0.
Find y0. These maps show the engine speed Ne.
And the engine load L as parameters stored in the ROM of the electronic control unit 41 in advance.

【0082】ステップ203では、目標基準圧力PCR
0と実際のコモンレール圧力PCR1との差の絶対値|
PCR0−PCR1|を求め、これを目標基準圧力PC
R0に対して予め設定された許容圧力差ΔPCR0と比
較する。
At step 203, the target reference pressure PCR
Absolute value of difference between zero and actual common rail pressure PCR1 |
PCR0-PCR1 | is obtained, and this is set as the target reference pressure PC.
R0 is compared with a preset allowable pressure difference ΔPCR0.

【0083】|PCR0−PCR1|が許容範囲内であ
れば、ステップ206に進んで、基準デューティ比Du
ty0を開弁デューティ比Dutyとすることによって
同じデューティ比を維持し、ステップ207において、
このデューティ比Dutyからデューティ信号を作っ
て、圧力制御弁31を駆動する。
If | PCR0-PCR1 | is within the allowable range, the routine proceeds to step 206, where the reference duty ratio Du is set.
The same duty ratio is maintained by setting ty0 to the valve opening duty ratio Duty.
A duty signal is generated from the duty ratio Duty to drive the pressure control valve 31.

【0084】一方、|PCR0−PCR1|が許容範囲
内にない場合は、ステップ203よりステップ204に
進んで、PCR0−PCR1(=ΔP)に対応して予め
設定されているROMのテーブルを検索してデューティ
比補正係数KDutyを求める。例えばΔPがマイナス
(PCR0よりもPCR1が大きい)の場合は、KDu
tyが1よりも小さい値に、この逆にΔPがプラス(P
CR0よりもPCR1が小さい)の場合は、KDuty
が1よりも大きい値になる。具体的には圧力制御弁31
の特性に合わせてデューティ比補正係数KDutyのテ
ーブルデータを設定する。
On the other hand, if | PCR0-PCR1 | is not within the allowable range, the process proceeds from step 203 to step 204, where a preset ROM table is searched for PCR0-PCR1 (= ΔP). To calculate the duty ratio correction coefficient KDuty. For example, when ΔP is minus (PCR1 is larger than PCR0), KDu
ty is smaller than 1 and ΔP is plus (P
KD Duty when PCR1 is smaller than CR0)
Becomes a value larger than 1. Specifically, the pressure control valve 31
The table data of the duty ratio correction coefficient KDuty is set in accordance with the characteristics of (1).

【0085】そして、ステップ205では、基準デュー
ティ比Duty0をこの補正係数KDutyにより補正
した値(Duty0×KDuty)を開弁デューティ比
Dutyとした後、ステップ207の操作を実行する。
Then, in step 205, after the reference duty ratio Duty0 is corrected by this correction coefficient KDuty, a value (Duty0 × KDuty) is set as the valve opening duty ratio Duty, and then the operation of step 207 is executed.

【0086】図11のサブルーチンは主噴射制御を行う
ためのものである。ステップ301では、エンジン回転
数Neとエンジン負荷Lから所定のマップを検索して、
主噴射量Qmainを求める。
The subroutine of FIG. 11 is for performing main injection control. In step 301, a predetermined map is searched from the engine speed Ne and the engine load L,
The main injection amount Qmain is obtained.

【0087】ステップ302では、この主噴射量Qma
inとコモンレール圧力PCR1から所定のマップを検
索して、主噴射期間Mperiodを求める。ここで、
主噴射期間Mperiodはmsecで設定され、図8
に示したように主噴射量Qmainが同じならばコモン
レール圧力PCR1が高いほど主噴射期間Mperio
dが短くなり、コモンレール圧力PCR1が同じならば
主噴射量Qmainが多いほど主噴射期間Mperio
dが長くなる。
In step 302, the main injection amount Qma
A predetermined map is searched from in and the common rail pressure PCR1 to determine the main injection period Mperiod. here,
The main injection period Mperiod is set in msec.
As shown in the above, if the main injection amount Qmain is the same, the higher the common rail pressure PCR1 is, the higher the main injection period Mperio is
If d is shorter and the common rail pressure PCR1 is the same, the larger the main injection amount Qmain, the larger the main injection period Mperio
d becomes longer.

【0088】ステップ303では、エンジン回転数Ne
とエンジン負荷Lから所定のマップを検索して、主噴射
開始時期Mstartを求める。ステップ304では、
主噴射量Qmainが供給されるように主噴射開始時期
MstartよりMperiodの期間、主噴射すべき
気筒の燃料噴射弁17を、クランク角センサ34および
気筒判別センサ35の信号に基づいて、開弁駆動する。
At step 303, the engine speed Ne
And a predetermined map is searched from the engine load L to determine the main injection start timing Mstart. In step 304,
During the period of Mperiod from the main injection start timing Mstart to supply the main injection amount Qmain, the fuel injection valve 17 of the cylinder to be main-injected is driven to open based on the signals from the crank angle sensor 34 and the cylinder discrimination sensor 35. I do.

【0089】図12のサブルーチンは本実施形態におけ
る温度上昇と未燃HCの増加を発生させるための排気後
処理制御(後噴射制御)を行うためのものである。先ず
ステップ401では、酸化触媒4および還元成分吸着触
媒5の入口側の排気温度T1が、後噴射を行って、還元
成分吸着触媒5からHCを脱離させるのに適した温度、
あるいは還元成分濃度変動型NOx浄化触媒7にHCを
増加供給するのに適した温度(所定温度a)以上、例え
ば200℃以上であるか否かを判定する。
The subroutine of FIG. 12 is for performing exhaust post-processing control (post-injection control) for generating a rise in temperature and an increase in unburned HC in this embodiment. First, in step 401, the exhaust gas temperature T1 on the inlet side of the oxidation catalyst 4 and the reducing component adsorption catalyst 5 is adjusted to a temperature suitable for performing post-injection and desorbing HC from the reducing component adsorption catalyst 5;
Alternatively, it is determined whether or not the temperature is equal to or higher than a temperature (predetermined temperature a) suitable for increasing the supply of HC to the NOx purification catalyst 7 with a reduced component concentration, for example, 200 ° C or higher.

【0090】200℃未満であれば、後噴射に適してい
ないため、ステップ407に進み、後噴射を停止する。
200℃以上であれば、後噴射の効果が期待できるた
め、ステップ402に進み、200℃以上での継続運転
時間ΔTimeを計算する(計算途中で200℃未満に
なれば時間は0リセットされる)。そして、ステップ4
03で、200℃以上での継続運転時間ΔTimeが、
後噴射を実行すべき時間に到達したか、例えば10se
c経過したか否かを判定する。
If the temperature is lower than 200 ° C., it is not suitable for the post-injection.
If the temperature is 200 ° C. or more, the effect of the post-injection can be expected, so the process proceeds to step 402, and the continuous operation time ΔTime at 200 ° C. or more is calculated (if the temperature falls below 200 ° C. during the calculation, the time is reset to 0). . And step 4
03, the continuous operation time ΔTime above 200 ° C.
Whether the time to execute the post-injection has been reached, for example, 10 seconds
It is determined whether or not c has elapsed.

【0091】後噴射を実行すべき時間に到達していない
場合は、ステップ407に進み、後噴射を停止する。後
噴射を実行すべき時間に到達した場合は、主噴射制御の
場合と同様に、ステップ404で、エンジン回転数Ne
とエンジン負荷Lに対応して、予めROMに記憶されて
いるマップから、後噴射条件、すなわち、後噴射量Qa
ftおよびコモンレール圧力PCR1に対応する後噴射
期間Aperiod(図8参照)と、後噴射開始時期A
startとを求め、ステップ405で、後噴射を実行
する。
If the time to execute the post-injection has not been reached, the routine proceeds to step 407, where the post-injection is stopped. If the time to execute the post-injection has been reached, the engine speed Ne is determined at step 404, as in the case of the main injection control.
And a post-injection condition, that is, a post-injection amount Qa, from a map stored in the ROM in advance corresponding to the engine load L.
ft and the post-injection period Aperiod (see FIG. 8) corresponding to the common rail pressure PCR1 and the post-injection start timing A
In step 405, post-injection is executed.

【0092】そして、ステップ406で、所定時間、後
噴射が実行されたか否かを判定し、所定時間、後噴射が
実行されなければ、ステップ404に戻り、所定時間、
後噴射が実行された場合は、ステップ407で、後噴射
を停止する。
In step 406, it is determined whether or not the post-injection has been executed for a predetermined time. If the post-injection has not been executed for a predetermined time, the process returns to step 404, and
If the post-injection has been performed, in step 407, the post-injection is stopped.

【0093】ここで、膨張行程での後噴射は燃焼室気筒
壁に到達してオイル膜を希釈し長時間の走行では潤滑性
を損ねてエンジン摩耗に至る恐れがある。このため、1
回に噴射する後噴射燃料量は、主噴射燃料量に対して最
大でも約10%程度が望ましく、平均的には最大でも燃
費換算で2%を上限に噴射回数を設定するのことが望ま
しい(例えば、最大でも、1回当たり主噴射燃料の10
%を後噴射する場合、10sec毎に2sec、後噴射
を実行する)。
Here, the post-injection during the expansion stroke reaches the cylinder wall of the combustion chamber and dilutes the oil film, and if the vehicle is running for a long time, lubricity may be impaired and engine wear may occur. Therefore, 1
The amount of post-injection fuel to be injected each time is desirably about 10% at the maximum with respect to the main injection fuel quantity, and it is desirable to set the number of injections to an upper limit of 2% in terms of fuel consumption on average on average ( For example, at most, 10
%, The post-injection is executed every 2 seconds for 10 seconds).

【0094】図13には第2の実施形態を示す。尚、第
1の実施形態と同一の部分には同じ符号を付して説明を
省略する。ケーシング2a内には、酸化触媒4Aのみが
配置されている。この酸化触媒4Aには内部バイパス通
路45が設けられており、排気の一部(例えば約半分)
を酸化触媒4Aに流通させることなく(処理しない
で)、後方に通過させる。
FIG. 13 shows a second embodiment. Note that the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In the casing 2a, only the oxidation catalyst 4A is disposed. The oxidation catalyst 4A is provided with an internal bypass passage 45, and a part (for example, about half) of exhaust gas
Without passing through the oxidation catalyst 4A (without treatment).

【0095】ケーシング2aの下流に配置されるケーシ
ング2b内には、上流側より、還元成分吸着触媒5A
と、DPF6と、還元成分濃度変動型NOx浄化触媒7
とが、直列配置されている。
In the casing 2b disposed downstream of the casing 2a, the reducing component adsorbing catalyst 5A is provided from the upstream side.
, DPF 6, NOx purification catalyst 7 with reduced concentration of reducing component
And are arranged in series.

【0096】還元成分吸着触媒5Aは、第1の実施形態
と同様に、コージェライト製のモノリス担体に、ゼオラ
イト成分を担持したものであり、ゼオライトとしては、
ZSM−5、β、USY、モルデナイト型が知られてお
り、これらを単独で、あるいは組み合せて用いることが
望ましい。第2の実施形態では例えばβゼオライトが担
持されている。
The reducing component adsorption catalyst 5A has a zeolite component supported on a cordierite monolithic carrier in the same manner as in the first embodiment.
ZSM-5, β, USY, and mordenite types are known, and it is desirable to use these alone or in combination. In the second embodiment, for example, β zeolite is supported.

【0097】このように内部バイパス通路45が設けら
れた酸化触媒4Aと、還元成分吸着触媒5Aをタンデム
構成とすると、排気温度約250℃以下で、酸化触媒4
AのHC吸着性能に還元成分吸着触媒5AのHC吸着性
能が積算されることになるため、図5に示すように低排
気温度でのHC低減率が向上して、昇温時のHC脱離量
が増加する。
When the oxidation catalyst 4A having the internal bypass passage 45 and the reducing component adsorbing catalyst 5A are formed in a tandem configuration, the exhaust gas temperature is about 250.degree.
Since the HC adsorption performance of the reducing component adsorption catalyst 5A is integrated with the HC adsorption performance of A, the HC reduction rate at low exhaust temperatures is improved as shown in FIG. The amount increases.

【0098】このため、無負荷から高負荷までの加減速
が頻繁に行われる実用運転では、酸化触媒4Aによって
生成されたNO2 によってDPF6に捕集されたPMも
除去できるし、還元成分濃度変動型NOx浄化触媒7に
流入するHCの濃度変動がさらに増幅され、還元成分濃
度変動型NOx浄化触媒7におけるNOxの吸収と放出
還元が効率良く行われる。
Therefore, in a practical operation in which acceleration and deceleration from no load to high load are frequently performed, PM trapped in the DPF 6 by NO 2 generated by the oxidation catalyst 4A can be removed, and the concentration of the reducing component changes. Fluctuations in the concentration of HC flowing into the NOx purification catalyst 7 are further amplified, and NOx absorption and emission reduction in the NOx purification catalyst 7 with reduced component concentration are efficiently performed.

【0099】図14には第3の実施形態を示す。尚、第
1、第2の実施形態と同一の部分には同じ符号を付して
説明を省略する。ケーシング2a内には、第2の実施形
態と同様に、内部バイパス通路45が設けられた酸化触
媒4Aが配置されている。
FIG. 14 shows a third embodiment. The same parts as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. As in the second embodiment, an oxidation catalyst 4A provided with an internal bypass passage 45 is disposed in the casing 2a.

【0100】ケーシング2aの下流に配置されるケーシ
ング2b内には、上流側より、還元成分吸着触媒付きD
PF8と、還元成分濃度変動型NOx浄化触媒7とが、
直列配置されている。
A casing 2b disposed downstream of the casing 2a is provided with a reducing component adsorption catalyst D
The PF 8 and the NOx purification catalyst 7 with the variable concentration of reducing components are
They are arranged in series.

【0101】DPF8は還元成分吸着触媒付きであり、
筒の部分に多数の孔を設けた有底円筒状の芯部材8a
に、セラミックファイバー8bが幾層にも巻き回されて
おり、このセラミックファイバー8bに還元成分吸着触
媒としてゼオライト成分(例えばβゼオライト)が担持
されている。DPFはこのタイプのものに限らず、従来
より公知のウォールフローハニカムタイプのものにゼオ
ライト成分を担持させてもよい。
DPF 8 is equipped with a reducing component adsorption catalyst,
Bottomed cylindrical core member 8a having a large number of holes in a cylindrical portion
The ceramic fiber 8b is wound in several layers, and a zeolite component (for example, β zeolite) is supported on the ceramic fiber 8b as a reducing component adsorption catalyst. The DPF is not limited to this type, and a zeolite component may be supported on a conventionally known wall flow honeycomb type.

【0102】このような構成にすることで、DPF8に
は還元成分の吸着性能が付加されるため、第1および第
2の実施形態のように特別に還元成分吸着触媒を配置す
る必要がない。従って、排気浄化装置全体の搭載スペー
スが減少して搭載性が向上すると共に、簡素化によるコ
スト削減が行える。
With such a configuration, the DPF 8 is provided with the ability to adsorb a reducing component, so that there is no need to arrange a special reducing component adsorption catalyst as in the first and second embodiments. Therefore, the mounting space of the entire exhaust gas purification device is reduced, so that the mountability is improved, and the cost can be reduced by simplification.

【0103】図15には第4の実施形態を示す。尚、第
1、第2、第3の実施形態と同一の部分には同じ符号を
付して説明を省略する。ケーシング2a内には、酸化触
媒4Bのみが配置されている。そして、このケーシング
2a(酸化触媒4B)をバイパスするバイパス通路2c
が設けられ、このバイパス通路2cには、電子制御ユニ
ット41により図示しないアクチュエータを介して開閉
制御されるバイパス弁9が介装されている。
FIG. 15 shows a fourth embodiment. The same parts as those in the first, second, and third embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Only the oxidation catalyst 4B is arranged in the casing 2a. A bypass passage 2c that bypasses the casing 2a (oxidation catalyst 4B).
The bypass passage 2c is provided with a bypass valve 9 that is opened and closed by an electronic control unit 41 via an actuator (not shown).

【0104】ケーシング2aの下流に配置されるケーシ
ング2b内には、第3の実施形態と同様に、上流側よ
り、還元成分吸着触媒付きDPF8と、還元成分濃度変
動型NOx浄化触媒7とが、直列配置されている。
In the casing 2b disposed downstream of the casing 2a, as in the third embodiment, a DPF 8 with a reducing component adsorption catalyst and a reducing component concentration-variable NOx purification catalyst 7 are arranged from the upstream side in the same manner as in the third embodiment. They are arranged in series.

【0105】本実施形態において、電子制御ユニット4
1で行われる排気後処理制御を図16のフローチャート
に基づいて説明する。基本的には図12のフローチャー
トに対して、ステップ501、502、503で示すバ
イパス弁9の開閉制御を追加している。
In this embodiment, the electronic control unit 4
The exhaust post-processing control performed in step 1 will be described with reference to the flowchart of FIG. Basically, opening / closing control of the bypass valve 9 shown in steps 501, 502, and 503 is added to the flowchart of FIG.

【0106】先ずステップ401では、酸化触媒4Bの
入口側の排気温度T1が、後噴射を行ってDPF8の還
元成分吸着触媒からHCを脱離させるのに適した温度、
あるいは還元成分濃度変動型NOx浄化触媒7にHCを
増加供給するのに適した温度(所定温度a)以上、例え
ば200℃以上であるか否かを判定する。
First, in step 401, the exhaust gas temperature T1 on the inlet side of the oxidation catalyst 4B is adjusted to a temperature suitable for desorbing HC from the reducing component adsorption catalyst of the DPF 8 by performing post-injection.
Alternatively, it is determined whether or not the temperature is equal to or higher than a temperature (predetermined temperature a) suitable for increasing the supply of HC to the NOx purification catalyst 7 with a reduced component concentration, for example, 200 ° C or higher.

【0107】200℃未満であれば、後噴射に適してい
ないため、ステップ502に進んでバイパス弁9を開
き、ステップ407で後噴射を停止する。このようにす
ることで、排気の大部分が酸化触媒4Bを通らずに、バ
イパス通路2cを経てDPF8に流入し、PMが捕集さ
れると共にHCが吸着されて低減される。
If the temperature is lower than 200 ° C., it is not suitable for the post-injection. Therefore, the process proceeds to step 502, the bypass valve 9 is opened, and the post-injection is stopped in step 407. By doing so, most of the exhaust gas flows into the DPF 8 via the bypass passage 2c without passing through the oxidation catalyst 4B, and PM is collected and HC is adsorbed and reduced.

【0108】200℃以上であれば、後噴射の効果が期
待できるため、ステップ402に進み、200℃以上で
の継続運転時間ΔTimeを計算する。そして、ステッ
プ403で、後噴射を実行すべき時間(例えば10se
c)に到達したか否かを判定する。
If the temperature is equal to or higher than 200 ° C., the effect of the post-injection can be expected, so the routine proceeds to step 402, where the continuous operation time ΔTime at 200 ° C. or higher is calculated. Then, in step 403, the time for executing post-injection (for example, 10 seconds)
It is determined whether or not c) has been reached.

【0109】後噴射を実行すべき時間に到達していない
場合は、ステップ503に進んでバイパス介9を閉じ、
ステップ407で後噴射を停止する。ここで、200℃
以上でバイパス弁9を閉じると、排気のほぼ全量が酸化
触媒4Bに流入し、酸化触媒4BによってNOからNO
2 への酸化が促進され、DPF8に捕集されたPMのN
2 による除去が促進される。
If the time to execute the post-injection has not been reached, the routine proceeds to step 503, where the bypass 9 is closed.
In step 407, the post injection is stopped. Where 200 ° C
When the bypass valve 9 is closed as described above, almost all of the exhaust gas flows into the oxidation catalyst 4B, and is changed from NO to NO by the oxidation catalyst 4B.
Oxidation to 2 is promoted, and PM of DPM
Removal by O 2 is promoted.

【0110】また、一方で200℃未満からの加速が行
われて温度が上昇するような場合には、DPF8に吸着
したHCの脱離が発生し、還元成分濃度変動型NOx浄
化触媒7に流入するHCに濃度変動が発生し、還元成分
濃度変動型NOx浄化触媒7におけるNOxの吸収と放
出還元が効率良く行われる。
On the other hand, if the temperature rises due to acceleration from less than 200 ° C., desorption of HC adsorbed on the DPF 8 occurs, and the HC flows into the NOx purification catalyst 7 with a variable concentration of reduced components. The concentration of the generated HC fluctuates, and the NOx absorption and release reduction of the NOx purifying catalyst 7 with reduced component concentration are efficiently performed.

【0111】ステップ403での判定で、後噴射を実行
すべき時間(例えば10sec)に到達した場合は、ス
テップ404で、エンジン回転数Neとエンジン負荷L
に対応して、予めROMに記憶されているマップから、
後噴射条件、すなわち、後噴射期間と後噴射開始時期と
を求め、ステップ405で、後噴射を実行し、ステップ
501に進んで、バイパス弁9を開く。
If it is determined in step 403 that the time to execute the post-injection has reached (for example, 10 seconds), in step 404, the engine speed Ne and the engine load L
According to the map stored in the ROM in advance,
The post-injection conditions, that is, the post-injection period and the post-injection start timing are obtained, and in step 405, post-injection is executed, and the routine proceeds to step 501, where the bypass valve 9 is opened.

【0112】すなわち、後噴射によって排気の温度上昇
と未燃HCの増加を発生させた上で、排気の大部分を酸
化触媒4Bを通さずに、バイパス通路2cを経てDPF
8に流入させる。
That is, after the exhaust gas raises the temperature of the exhaust gas and the unburned HC by the post-injection, most of the exhaust gas does not pass through the oxidation catalyst 4B but passes through the bypass passage 2c through the DPF 2c.
Flow into 8.

【0113】このとき、PMはDPF8に捕集されるが
(排気温度が約500℃以上であれば燃焼する)、未燃
HCはDPF8を通り抜けるため、還元成分濃度変動型
NOx浄化触媒7に流入するHCに濃度変動が発生し、
還元成分濃度変動型NOx浄化触媒7におけるNOxの
吸収と放出還元が効率良く行われる。
At this time, PM is trapped in the DPF 8 (combustes when the exhaust gas temperature is about 500 ° C. or higher), but unburned HC passes through the DPF 8 and flows into the NOx purification catalyst 7 with a variable concentration of reducing components. Concentration fluctuations occur in the HC
The NOx absorption and emission reduction in the NOx purification catalyst 7 with the variable reducing component concentration are efficiently performed.

【0114】そして、ステップ406で、所定時間、後
噴射が実行されたか否かを判定し、所定時間、後噴射が
実行されなければ、ステップ404に戻り、所定時間、
後噴射が実行された場合は、ステップ503でバイパス
弁9を閉じて、ステップ407で後噴射を停止する。
In step 406, it is determined whether or not the post-injection has been performed for a predetermined time. If the post-injection has not been performed for a predetermined time, the process returns to step 404, where
If the post-injection has been executed, the bypass valve 9 is closed in step 503, and the post-injection is stopped in step 407.

【0115】第1の実施形態から第4の実施形態では、
還元成分吸着触媒5,5A、又は還元成分吸着触媒付き
DPF8にHCの吸着機能を持たせたが、酸化触媒4,
4A,4BにもHCの吸着性能を持たせてもよい。
In the first to fourth embodiments,
Although the reducing component adsorption catalysts 5 and 5A or the DPF 8 with the reducing component adsorption catalyst have the function of adsorbing HC,
4A and 4B may also have HC adsorption performance.

【0116】すなわち、酸化触媒は例えばコージェライ
ト製のモノリス担体にPt、Pd等の貴金属成分を担持
させた活性アルミナをコーティングさせたものである
が、還元成分吸着触媒としてのゼオライト成分を混ぜ
て、あるいは層別にコーティングすることで作成でき
る。
That is, the oxidation catalyst is, for example, a monolithic carrier made of cordierite coated with activated alumina carrying noble metal components such as Pt and Pd, and a zeolite component as a reduction component adsorption catalyst is mixed. Alternatively, it can be prepared by coating each layer.

【0117】これにより、低排温時のHC吸着性能がさ
らに向上するため、低排気温度でのHCの低減率が向上
して昇温時のHC脱離量が増加し、無負荷から高負荷ま
での加減速が城繁に行われる実用運転では、還元成分濃
度変動型NOx浄化触媒7に流入するHCの濃度変動が
さらに増幅され、還元成分濃度変動型NOx浄化触媒7
におけるNOxの吸収と放出還元が効率良く行われる。
As a result, the HC adsorbing performance at low exhaust temperatures is further improved, the HC reduction rate at low exhaust temperatures is improved, the amount of HC desorbed at elevated temperatures is increased, and no load is applied to high load. In a practical operation in which acceleration and deceleration up to the maximum are performed, fluctuations in the concentration of HC flowing into the NOx purification catalyst 7 with a variable concentration of reducing components are further amplified, and the NOx purification catalyst 7 with a variable concentration of a reducing component 7
NOx absorption and emission reduction are efficiently performed.

【0118】ゼオライトとしては、ZSM−5、β、U
SY、モルデナイト型等の中から、これらを単独で、あ
るいは組み合せて用いることが望ましいが、還元成分吸
着触媒5,5A、又は還元成分吸着触媒付きDPF8に
用いるゼオライト(例えばβ)に対して、HCの吸着力
が弱いゼオライト(脱離温度が比較的低い、例えばZS
M−5)を担持し、酸化触媒の酸化活性が強くなる温度
ではHCを脱離させるようにして、触媒で酸化燃焼させ
ないようにするのが望ましい(HC濃度変動が強くなら
ないため)。
Zeolite includes ZSM-5, β, U
It is desirable to use these alone or in combination from among SY, mordenite type and the like. However, the zeolite (for example, β) used for the reducing component adsorption catalysts 5, 5A or the DPF 8 with the reducing component adsorption catalyst, Zeolite having low adsorption power (desorption temperature is relatively low, for example, ZS
M-5) is carried, and it is desirable that HC be desorbed at a temperature at which the oxidation activity of the oxidation catalyst becomes strong so as not to oxidize and burn with the catalyst (because the HC concentration fluctuation does not become strong).

【0119】また、第1の実施形態から第4の実施形態
では、還元成分吸着触媒5,5A、又は還元成分吸着触
媒付きDPF8には、HCの吸着性能のみを持たせた
が、Cu又はPd等の金属をイオン交換したゼオライト
系の選択還元触媒を一緒に担持してもかまわない。これ
によって高温時のNOx還元浄化性能が向上する。
In the first to fourth embodiments, the reducing component adsorbing catalysts 5, 5A or the DPF 8 with the reducing component adsorbing catalyst have only the HC adsorption performance. Zeolite-based selective reduction catalysts obtained by ion-exchange of metals such as these may be supported together. Thereby, the NOx reduction / purification performance at high temperatures is improved.

【0120】以上説明したように、本発明に係る排気浄
化装置によれば、ディーゼル機関のように排気が常に酸
素過剰な状態において、NOxを効率よく吸収−放出・
還元浄化させることが可能となる。また、CRT機能
(PMを高酸化力のあるNO2によって燃焼させて除去
する機能)によってDPFに捕集されたPMを処理する
ことを両立できる。従って、例えば、コモンレール等の
燃料噴射装置を用いて後噴射する場合でも、排気空燃比
をリッチにする必要がないため、燃費の大きな犠牲を回
避することが可能となる。
As described above, according to the exhaust gas purification apparatus of the present invention, NOx can be efficiently absorbed, released, and released when the exhaust gas is always in an excessive oxygen state like a diesel engine.
It is possible to perform reduction purification. In addition, the CRT function (a function of burning and removing PM with NO 2 having a high oxidizing power) can process the PM collected by the DPF. Therefore, for example, even in the case of performing post-injection using a fuel injection device such as a common rail, it is not necessary to make the exhaust air-fuel ratio rich, so that it is possible to avoid a great sacrifice in fuel efficiency.

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

【図1】 第1の実施形態のディーゼル機関および排気
浄化装置の構成図
FIG. 1 is a configuration diagram of a diesel engine and an exhaust gas purification device according to a first embodiment.

【図2】 コモンレール式燃料噴射装置の構成図FIG. 2 is a configuration diagram of a common rail type fuel injection device.

【図3】 酸化触媒のNO→NO2 転換の特性図FIG. 3 is a characteristic diagram of NO → NO 2 conversion of an oxidation catalyst.

【図4】 HC吸着・脱離の特性図Fig. 4 Characteristic diagram of HC adsorption / desorption

【図5】 HC低減率の特性図FIG. 5 is a characteristic diagram of the HC reduction rate.

【図6】 後噴射時期の設定の特性図FIG. 6 is a characteristic diagram of setting of post-injection timing.

【図7】 後噴射時期の設定の特性図FIG. 7 is a characteristic diagram of setting of a post-injection timing.

【図8】 主噴射および後噴射の燃料噴射期間の特性図FIG. 8 is a characteristic diagram of fuel injection periods of main injection and post-injection.

【図9】 燃料噴射制御のメインルーチンのフローチャ
ート
FIG. 9 is a flowchart of a main routine of fuel injection control.

【図10】 コモンレール圧力制御のサブルーチンのフ
ローチャート
FIG. 10 is a flowchart of a common rail pressure control subroutine.

【図11】 主噴射制御のサブルーチンのフローチャー
FIG. 11 is a flowchart of a subroutine of main injection control.

【図12】 排気後処理制御のサブルーチンのフローチ
ャート
FIG. 12 is a flowchart of a subroutine of exhaust post-processing control.

【図13】 第2の実施形態の排気浄化装置の構成図FIG. 13 is a configuration diagram of an exhaust gas purification device according to a second embodiment.

【図14】 第3の実施形態の排気浄化装置の構成図FIG. 14 is a configuration diagram of an exhaust gas purification device according to a third embodiment.

【図15】 第4の実施形態の排気浄化装置の構成図FIG. 15 is a configuration diagram of an exhaust emission control device according to a fourth embodiment.

【図16】 第4の実施形態の排気後処理制御のサブル
ーチンのフローチャート
FIG. 16 is a flowchart of a subroutine of exhaust post-processing control according to a fourth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ディーゼル機関 2 排気通路 2a ケーシング 2b ケーシング 2c バイパス通路 4,4A,4B 酸化触媒 5,5A 還元成分吸着触媒 6 DPF 7 還元成分濃度変動型NOx浄化触媒 8 還元成分吸着触媒付きDPF 9 バイパス弁 10 燃料噴射装置 16 コモンレール 17 燃料噴射弁 41 電子制御ユニット 45 内部バイパス通路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Diesel engine 2 Exhaust passage 2a Casing 2b Casing 2c Bypass passage 4,4A, 4B Oxidation catalyst 5,5A Reduction component adsorption catalyst 6 DPF 7 Reduction component concentration variation type NOx purification catalyst 8 DPF with reduction component adsorption catalyst 9 Bypass valve 10 Fuel Injector 16 Common rail 17 Fuel injector 41 Electronic control unit 45 Internal bypass passage

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤間 弘 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 上條 元久 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 Fターム(参考) 3G090 AA01 CB04 CB22 DA12 DA14 DA18 DA20 DB01 DB02 3G091 AA18 AA28 AB02 AB06 AB09 BA00 BA01 CA12 CA13 CB02 CB06 DC05 EA00 EA01 EA03 EA07 EA16 EA17 EA18 FA02 FB02 GA04 GB06W HA11 HA19 HA20 HA21  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Hiroshi Akama, Nissan Motor Co., Ltd., 2 Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama, Kanagawa Prefecture (72) Motohisa Kamijo 2 Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama, Kanagawa, Nissan Motor Co., Ltd. Terms (reference) 3G090 AA01 CB04 CB22 DA12 DA14 DA18 DA20 DB01 DB02 3G091 AA18 AA28 AB02 AB06 AB09 BA00 BA01 CA12 CA13 CB02 CB06 DC05 EA00 EA01 EA03 EA07 EA16 EA17 EA18 FA02 FB02 GA04 GB06W HA11 HA19 HA20

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ディーゼル機関の排気通路に配置される排
気浄化装置であって、 機関排気の一部に対して作用し、少なくともNOを酸化
してNO2 を生成する酸化触媒と、 触媒もしくは排気の温度変化により排気中の還元成分を
吸着および脱離する作用を有する還元成分吸着触媒と、 排気中のパティキュレートを捕集し、捕集したパティキ
ュレートを排気中のNO2 と反応させるディーゼルパテ
ィキュレートフィルタと、 流入する排気中の還元成分濃度が低いときに排気中のN
Oxを吸収し、かつ流入する排気中の還元成分濃度が高
いときにNOxを放出還元する還元成分濃度変動型NO
x浄化触媒と、 を備えていることを特徴とするディーゼル機関の排気浄
化装置。
An exhaust purification device disposed in an exhaust passage of a diesel engine, the oxidation catalyst acting on a part of engine exhaust and oxidizing at least NO to generate NO 2 , a catalyst or exhaust gas and reducing component adsorption catalyst having an effect of adsorption and desorption of reducing components in the exhaust gas by temperature change, and of collecting particulates in exhaust, diesel reacted with NO 2 in the exhaust gas trapped particulates A curable filter, and N in the exhaust gas when the concentration of the reducing component in the exhaust gas is low.
Reduced component concentration variable NO that absorbs Ox and releases and reduces NOx when the concentration of the reduced component in the inflowing exhaust gas is high.
An exhaust purification device for a diesel engine, comprising: a x purification catalyst;
【請求項2】前記酸化触媒および前記還元成分吸着触媒
は、排気通路に並列に配置され、これらの下流側に、前
記ディーゼルパティキュレートフィルタおよび前記還元
成分濃度変動型NOx浄化触媒が直列に配置されること
を特徴とする請求項1記載のディーゼル機関の排気浄化
装置。
2. The oxidation catalyst and the reduction component adsorption catalyst are arranged in parallel in an exhaust passage, and the diesel particulate filter and the reduction component concentration-variable NOx purification catalyst are arranged in series on the downstream side of the oxidation catalyst and the reduction component adsorption catalyst. The exhaust gas purifying apparatus for a diesel engine according to claim 1, wherein:
【請求項3】前記酸化触媒に対し、排気を酸化させずに
通過させるバイパス通路が並設され、これらの下流側
に、前記還元成分吸着触媒、前記ディーゼルパティキュ
レートフィルタおよび前記還元成分濃度変動型NOx浄
化触媒が直列に配置されることを特徴とする請求項1記
載のディーゼル機関の排気浄化装置。
3. A bypass passage through which exhaust gas passes without being oxidized with respect to the oxidation catalyst is provided in parallel, and downstream of these bypass passages, the reduction component adsorption catalyst, the diesel particulate filter, and the reduction component concentration type The exhaust gas purifying apparatus for a diesel engine according to claim 1, wherein the NOx purifying catalyst is arranged in series.
【請求項4】前記バイパス通路に、定められた温度条件
でのみ、開弁するバイパス弁を介装したことを特徴とす
る請求項3記載のディーゼル機関の排気浄化装置。
4. The exhaust gas purifying apparatus for a diesel engine according to claim 3, wherein a bypass valve that opens only under a predetermined temperature condition is interposed in the bypass passage.
【請求項5】前記ディーゼルパティキュレートフィルタ
に還元成分吸着触媒を担持させて、前記還元成分吸着触
媒と前記ディーゼルパティキュレートフィルタとを一体
化したことを特徴とする請求項1、請求項3、請求項4
のいずれか1つに記載のディーゼル機関の排気浄化装
置。
5. The diesel particulate filter having a reducing component adsorption catalyst supported thereon, and the reducing component adsorption catalyst and the diesel particulate filter are integrated with each other. Item 4
An exhaust gas purification device for a diesel engine according to any one of the above.
【請求項6】前記酸化触媒の担体に、還元成分吸着触媒
を担持させたことを特徴とする請求項1〜請求項5のい
ずれか1つに記載のディーゼル機関の排気浄化装置。
6. The exhaust gas purifying apparatus for a diesel engine according to claim 1, wherein a reduction component adsorption catalyst is carried on a carrier of the oxidation catalyst.
【請求項7】前記酸化触媒の担体に担持された還元成分
吸着触媒は、他の還元成分吸着触媒よりも低い温度で還
元成分を脱離するものとしたことを特徴とする請求項6
記載のディーゼル機関の排気浄化装置。
7. The reduction component adsorption catalyst carried on the carrier of the oxidation catalyst, wherein the reduction component is desorbed at a lower temperature than other reduction component adsorption catalysts.
An exhaust purification device for a diesel engine as described in the above.
【請求項8】前記還元成分吸着触媒の担体に、金属をイ
オン交換したゼオライト系の選択還元触媒を担持させた
ことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1つに
記載のディーゼル機関の排気浄化装置。
8. The diesel engine according to claim 1, wherein a zeolite-based selective reduction catalyst obtained by ion-exchange of a metal is carried on a carrier of the reducing component adsorption catalyst. Engine exhaust purification device.
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