JP2003041929A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust emission control device for internal combustion engine

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JP2003041929A
JP2003041929A JP2001233987A JP2001233987A JP2003041929A JP 2003041929 A JP2003041929 A JP 2003041929A JP 2001233987 A JP2001233987 A JP 2001233987A JP 2001233987 A JP2001233987 A JP 2001233987A JP 2003041929 A JP2003041929 A JP 2003041929A
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JP
Japan
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exhaust gas
nox
exhaust
reducing agent
filter
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Application number
JP2001233987A
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Japanese (ja)
Inventor
Shiro Tanno
史朗 丹野
Shinji Kamoshita
伸治 鴨下
Michio Furuhashi
道雄 古橋
Takashi Yamamoto
崇 山本
Bungo Kawaguchi
文悟 川口
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide technique for recovering functions of a filter carrying catalyst while preventing fixing of a nozzle vane in a variable displacement type turbo charger in an exhaust emission control device for an internal combustion engine. SOLUTION: This device is provided with the variable displacement type turbo charger 15, the filter 20 carrying occlusion-reduction type NOx catalyst provided in to downstream side of the variable displacement type turbo charger 15 to be capable of temporarily catching particles in exhaust, and a reducer adding means 28 provided between the variable displacement type turbo charger 15 and the filter 20 to add a reducer to exhaust.

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
化装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディーゼルエンジンやガソリンエンジン
などの内燃機関からの排気を浄化する排気浄化装置とし
て、リーンNOx触媒を内燃機関の排気通路に配置する
技術が知られている。
2. Description of the Related Art As an exhaust gas purification device for purifying exhaust gas from an internal combustion engine such as a diesel engine or a gasoline engine, a technique of arranging a lean NOx catalyst in an exhaust passage of the internal combustion engine is known.

【0003】リーンNOx触媒は、ディーゼルエンジン
やリーンバーンガソリンエンジンなど希薄燃焼可能な内
燃機関から排出される排気を浄化可能な触媒であり、こ
れには選択還元型NOx触媒や吸蔵還元型NOx触媒等が
挙げられる。
The lean NOx catalyst is a catalyst capable of purifying exhaust gas emitted from a lean-burn internal combustion engine such as a diesel engine or a lean burn gasoline engine, and includes a selective reduction type NOx catalyst and a storage reduction type NOx catalyst. Is mentioned.

【0004】吸蔵還元型NOx触媒は、例えばアルミナ
(Al23)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と、バリウム(B
a)、カルシウム(Ca)、のようなアルカリ土類と、
ランタン(La)イットリウム(Y)のような希土類と
の中から選ばれた少なくとも1つと、白金(Pt)のよ
うな貴金属とを坦持して構成されている。
The NOx storage reduction catalyst uses, for example, alumina (Al 2 O 3 ) as a carrier, and an alkali such as potassium (K), sodium (Na), lithium (Li) or cesium (Cs) is used on the carrier. Metal and barium (B
a), alkaline earths such as calcium (Ca),
It is configured to carry at least one selected from rare earths such as lanthanum (La) yttrium (Y) and a noble metal such as platinum (Pt).

【0005】この吸蔵還元型NOx触媒は、流入排気の
酸素濃度が高いときはNOxを吸収し、流入排気の酸素
濃度が低下すると吸収していたNOxを放出しつつN2
還元するNOxの吸放出作用を行う。
This NOx storage reduction catalyst absorbs NOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is high, and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is low, and reduces it to N 2. Performs release action.

【0006】この吸蔵還元型NOx触媒の場合、前記内
燃機関では通常運転時の排気の空燃比がリーンとなるた
め、排気中のNOxがNOx触媒に吸収されることとな
る。しかしながら、リーン空燃比の排気がNOx触媒に
供給され続けると、NOx触媒のNOx吸収能力が飽和
し、それ以上NOxを吸収できなくなり、NOxがリーク
されることとなる。そこで、NOx触媒では、NOx吸収
能力が飽和する前に所定のタイミングで流入排気の酸素
濃度を低下させるとともに排気中のHC成分量を増加さ
せ、NOx触媒に吸収されていたNOxを放出しつつN2
に還元し、NOx触媒のNOx吸収能力を回復させる必要
がある。
In the case of this NOx storage reduction catalyst, the air-fuel ratio of the exhaust gas in the normal operation of the internal combustion engine becomes lean, so that the NOx in the exhaust gas is absorbed by the NOx catalyst. However, if the lean air-fuel ratio exhaust gas is continuously supplied to the NOx catalyst, the NOx absorption capacity of the NOx catalyst becomes saturated, NOx cannot be absorbed any more, and NOx is leaked. Therefore, in the NOx catalyst, the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is reduced and the amount of HC component in the exhaust gas is increased at a predetermined timing before the NOx absorbing capacity is saturated, and the NOx absorbed in the NOx catalyst is released while Nx is released. 2
To recover the NOx absorption capacity of the NOx catalyst.

【0007】このようにリーンNOx触媒を利用した排
気浄化装置では、NOxが浄化されるために間欠的に排
気の酸素濃度を低下させる必要がある。そして、間欠的
に排気の酸素濃度を低下させる方法の一つとして排気中
の燃料添加がある。
As described above, in the exhaust gas purification apparatus using the lean NOx catalyst, it is necessary to intermittently reduce the oxygen concentration of the exhaust gas in order to purify NOx. Then, as one of the methods of intermittently reducing the oxygen concentration of the exhaust gas, there is addition of fuel in the exhaust gas.

【0008】一方、内燃機関においては、該内燃機関か
ら排出される排気のエネルギを利用して駆動される可変
容量型ターボチャージャを設けると、燃焼室の充填効率
を向上させて機関出力を向上させることができる。
On the other hand, in the internal combustion engine, if a variable displacement turbocharger driven by utilizing the energy of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine is provided, the filling efficiency of the combustion chamber is improved and the engine output is improved. be able to.

【0009】可変容量型ターボチャージャは、例えば、
内燃機関の低回転運転領域のように排気量が少ないとき
でも、ノズルベーンを閉方向に回動させると、排気の流
速を高めタービンホイールの回転速度及び回転力を増加
させることができる。これにより、コンプレッサホイー
ルの回転速度及び回転力が増加し、吸入空気の密度を高
め、燃焼室の充填効率を向上させることができる。
The variable capacity turbocharger is, for example,
Even when the displacement is small, such as in the low rotation speed region of the internal combustion engine, by rotating the nozzle vanes in the closing direction, the flow velocity of exhaust gas can be increased and the rotational speed and rotational force of the turbine wheel can be increased. As a result, the rotational speed and rotational force of the compressor wheel are increased, the density of intake air is increased, and the efficiency of filling the combustion chamber can be improved.

【0010】ところで、一般にターボチャージャは、排
気から高いエネルギを得るほど充填効率を向上させるこ
とができるため、排気マニホールド直後に設けられるこ
とが多い。従って、排気浄化触媒等は、ターボチャージ
ャの下流に設けられることになり、該ターボチャージャ
にエネルギを供給して温度が低下した排気が排気浄化触
媒等を流通する。
By the way, in general, a turbocharger is often provided immediately after an exhaust manifold because the charging efficiency can be improved as higher energy is obtained from exhaust gas. Therefore, the exhaust gas purification catalyst and the like are provided downstream of the turbocharger, and the exhaust gas whose energy has been lowered by supplying energy to the turbocharger flows through the exhaust gas purification catalyst and the like.

【0011】ここで、リーンNOx触媒に燃料を添加し
てNOxの還元を行うと、可変容量型ターボチャージャ
のノズルベーン周辺に炭化水素(HC)が付着して、該
ノズルベーンの作動が制限されることがある。
Here, when fuel is added to the lean NOx catalyst to reduce NOx, hydrocarbons (HC) adhere to the periphery of the nozzle vanes of the variable displacement turbocharger, and the operation of the nozzle vanes is restricted. There is.

【0012】このような問題に対して、特開2000−
220445号公報では、排気中に還元剤を供給するた
めのノズルを可変容量型ターボチャージャとリーンNO
x触媒との間に設け、還元剤が可変容量型ターボチャー
ジャを通過しないようにして、ノズルベーンの作動が制
限されることを防止している。
To solve such a problem, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-
In JP-A-220445, a nozzle for supplying a reducing agent into exhaust gas is provided with a variable capacity turbocharger and a lean NO.
It is provided between the catalyst and the x-catalyst so that the reducing agent does not pass through the variable capacity turbocharger to prevent the operation of the nozzle vanes from being restricted.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】ところで、ディーゼル
エンジンは経済性に優れている反面、排気中に含まれる
浮遊粒子状物質である煤に代表されるパティキュレート
マター(Particulate Matter:以下、「PM」とい
う。)の除去が重要な課題となっている。このため、大
気中にPMが放出されないようにディーゼルエンジンの
排気系にPMの捕集を行うパティキュレートフィルタ
(以下、単に「フィルタ」とする)を設ける技術が知ら
れている。
By the way, while the diesel engine is excellent in economical efficiency, it is a particulate matter (hereinafter referred to as "PM") represented by soot which is a suspended particulate matter contained in exhaust gas. That is the important issue. For this reason, there is known a technique of providing a particulate filter (hereinafter, simply referred to as “filter”) for collecting PM in an exhaust system of a diesel engine so that PM is not released into the atmosphere.

【0014】このフィルタを設けることにより排気中の
PMを一旦捕集することができ、PMが大気中へ放出さ
れることを防止することができる。しかし、フィルタに
捕集されたPMの量が多くなり、該フィルタに堆積して
しまうと該フィルタに目詰まりが発生することがある。
この目詰まりが発生すると、フィルタ上流の排気の圧力
が上昇し内燃機関の出力低下やフィルタの毀損を誘発す
る虞がある。このようなときには、該フィルタに堆積し
たPMを着火燃焼せしめることにより該PMを除去する
ことができる。このようにフィルタに堆積したPMを除
去することをフィルタの再生という。
By providing this filter, PM in the exhaust gas can be temporarily collected and PM can be prevented from being released into the atmosphere. However, if the amount of PM trapped in the filter increases and accumulates on the filter, clogging may occur in the filter.
If this clogging occurs, the pressure of the exhaust gas upstream of the filter may increase, which may lead to a decrease in the output of the internal combustion engine or damage to the filter. In such a case, the PM accumulated on the filter can be removed by igniting and burning it. The removal of PM deposited on the filter in this way is called filter regeneration.

【0015】また、フィルタには、煤等の微粒子の除去
だけでなく、排気中の有害成分(HC,CO,NOx)
も同時に浄化可能なように、触媒(三元触媒やリーンN
Ox触媒)が坦持されたものがある。この場合にも前述
と同様の理由により、排気の酸素濃度を低下させてNO
xを還元することが多々行われる。
The filter not only removes fine particles such as soot, but also contains harmful components (HC, CO, NOx) in the exhaust gas.
The catalyst (three-way catalyst or lean N
Some have Ox catalyst). Also in this case, for the same reason as described above, the oxygen concentration in the exhaust gas is reduced to reduce NO.
There are many ways to reduce x.

【0016】また、吸蔵還元型NOx触媒には燃料に含
まれる硫黄分が燃焼して生成される硫黄酸化物(SO
x)もNOxと同じメカニズムで吸収される。この吸収さ
れたSOxはNOxよりも放出されにくく、NOx触媒内
に蓄積される。これをSOx被毒といい、NOx浄化率が
低下するため、適宜の時期にSOx被毒から回復させる
被毒回復処理を施す必要がある。この被毒回復処理は、
NOx触媒を高温(例えば600乃至650℃程度)に
しつつ酸素濃度を低下させた排気をNOx触媒に流通さ
せて行われている。
Further, the storage reduction type NOx catalyst is a sulfur oxide (SO
x) is also absorbed by the same mechanism as NOx. The absorbed SOx is less likely to be released than NOx, and is accumulated in the NOx catalyst. This is called SOx poisoning, and since the NOx purification rate decreases, it is necessary to perform poisoning recovery processing for recovering from SOx poisoning at an appropriate time. This poisoning recovery process is
The NOx catalyst is heated at a high temperature (for example, about 600 to 650 ° C.) and the exhaust gas having a reduced oxygen concentration is passed through the NOx catalyst.

【0017】ところが希薄燃焼運転時の排気の温度は低
いため、SOx被毒の回復若しくは堆積した微粒子が燃
焼するような温度に触媒を昇温することは困難である。
このようなときに、排気通路へ燃料の添加を行うと触媒
の温度を上昇させることができる。
However, since the temperature of the exhaust gas during the lean burn operation is low, it is difficult to recover the SOx poisoning or raise the temperature of the catalyst to a temperature at which the accumulated fine particles burn.
In such a case, the temperature of the catalyst can be raised by adding fuel to the exhaust passage.

【0018】ここで、前記特開2000−220445
号公報記載の発明では、単にNOx触媒に流入する排気
の温度を上昇させてNOxを還元しているだけで、SOx
被毒回復やフィルタの再生時の空燃比や排気温度は考慮
されていなかった。NOx還元とSOx被毒回復とフィル
タの再生とは、排気中へ還元剤を添加して行うことがで
きる点では共通しているが、これらの実行に必要な温度
や酸素濃度等の条件は夫々異なるため、全てを共通の制
御で行っても十分な効果は得られない。
Here, the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 2000-220445.
In the invention described in the publication, the temperature of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is simply raised to reduce the NOx, and the SOx is reduced.
The air-fuel ratio and exhaust temperature during poisoning recovery and filter regeneration were not considered. NOx reduction, SOx poisoning recovery, and filter regeneration are common in that they can be performed by adding a reducing agent to the exhaust gas, but the conditions such as the temperature and oxygen concentration necessary for these executions are the same. Since they are different, even if they are all controlled by common control, a sufficient effect cannot be obtained.

【0019】本発明は、以上の問題を解決するためにな
されたものであり、内燃機関の排気浄化装置において、
可変容量型ターボチャージャのノズルベーンの固着を防
止しつつ吸蔵還元型NOx触媒を担持したパティキュレ
ートフィルタの排気浄化機能を回復させることができる
技術を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and in an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine,
An object of the present invention is to provide a technique capable of recovering the exhaust gas purification function of a particulate filter carrying a NOx storage reduction catalyst while preventing the nozzle vanes of a variable capacity turbocharger from sticking.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に本発明の内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採
用した。即ち、吸気の過給圧を所望の圧力とすべくター
ビンホイールに吹き付けられる排気の流速を可変とする
可変容量型ターボチャージャと、前記可変容量型ターボ
チャージャの下流に設けられ、燃焼室から排出された排
気ガス中の微粒子を除去するためのパティキュレートフ
ィルタ上に、周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取り込
んで酸素を保持し且つ周囲の酸素濃度が低下すると保持
した酸素を活性酸素の形で放出すると共に、パティキュ
レートフィルタに流入する排気ガスの空燃比がリーンの
ときには排気ガス中のNOxを吸収しパティキュレート
フィルタに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又は
リッチになると吸収したNOxを放出する活性酸素放出
・NOx吸収剤を担持させ、パティキュレートフィルタ
に流入する排気ガスの空燃比を通常はリーンに維持する
と共に時折一時的にリッチに切換えて排気ガスの空燃比
がリッチに切換えられたときには活性酸素放出・NOx
吸収剤から放出される活性酸素によりパティキュレート
フィルタ上の微粒子の酸化反応を促進させると共に、活
性酸素放出・NOx吸収剤から放出されるNOxを還元さ
せ、それによってパティキュレートフィルタ上の微粒子
が輝炎を発することなく酸化除去せしめられると共に同
時に排気ガス中のNOxが除去せしめられるパティキュ
レートフィルタと、前記可変容量型ターボチャージャと
前記パティキュレートフィルタとの間に設けられ排気中
に還元剤を添加する還元剤添加手段と、を備えたことを
特徴とする。
In order to achieve the above object, the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine of the present invention employs the following means. That is, a variable capacity turbocharger that varies the flow rate of the exhaust gas blown to the turbine wheel so that the supercharging pressure of intake air becomes a desired pressure, and a variable capacity turbocharger that is provided downstream of the variable capacity turbocharger and is discharged from the combustion chamber. On the particulate filter for removing particulates in the exhaust gas, if excess oxygen exists in the surroundings, it takes in oxygen and retains it, and when the surrounding oxygen concentration decreases, the retained oxygen is released in the form of active oxygen. In addition, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter is lean, it absorbs NOx in the exhaust gas, and when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich, it releases the absorbed NOx. It supports the active oxygen release and NOx absorbent, and changes the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter. Normal active oxygen release · NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas is switched occasionally temporarily rich while maintaining lean switched to rich
The active oxygen released from the absorbent accelerates the oxidation reaction of the particulates on the particulate filter and reduces the active oxygen release / NOx released from the NOx absorbent, which causes the particulates on the particulate filter to shine. Is provided between the variable-capacity turbocharger and the particulate filter, which is capable of oxidizing and removing NOx in the exhaust gas at the same time, and reducing the NOx in the exhaust gas. And an agent adding means.

【0021】本発明の最大の特徴は、可変容量型ターボ
チャージャと吸蔵還元型NOx触媒を担持したパティキ
ュレートフィルタとを備え、可変容量型ターボチャージ
ャとフィルタとの間に還元剤添加手段を設けて可変容量
型ターボチャージャに還元剤が流通しないようにし、以
て還元剤の付着によるノズルベーンの固着を防止するこ
とにある。
The greatest feature of the present invention is that it is provided with a variable capacity turbocharger and a particulate filter carrying a NOx storage reduction catalyst, and a reducing agent addition means is provided between the variable capacity turbocharger and the filter. This is to prevent the reducing agent from flowing through the variable capacity turbocharger, thereby preventing the nozzle vanes from sticking due to the reducing agent.

【0022】このように構成された内燃機関の排気浄化
装置では、排気の空燃比がリーン空燃比のときは、排気
中に含まれるNOxはフィルタに担持された吸蔵還元型
NOx触媒に吸収される。そして、可変容量型ターボチ
ャージャの下流の排気中に還元剤添加手段が還元剤を添
加し、排気中の酸素濃度が低下すると吸蔵還元型NOx
触媒に吸収されていたNOxは吸蔵還元型NOx触媒か
ら放出され還元される。
In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine configured as described above, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, the NOx contained in the exhaust gas is absorbed by the NOx storage reduction catalyst carried by the filter. . Then, when the reducing agent adding means adds the reducing agent to the exhaust gas downstream of the variable capacity turbocharger and the oxygen concentration in the exhaust gas decreases, the storage reduction type NOx.
The NOx absorbed by the catalyst is released and reduced from the NOx storage reduction catalyst.

【0023】一方、上記のように吸蔵還元型NOx触媒
にNOxが吸収されるとき及びNOxが放出されるときに
酸素が発生する。この酸素は活性な酸素であり、微粒子
を酸化除去することが可能である。
On the other hand, as described above, oxygen is generated when NOx is absorbed by the NOx storage reduction catalyst and when NOx is released. This oxygen is active oxygen and can oxidize and remove fine particles.

【0024】また、還元剤添加手段は、可変容量型ター
ボチャージャの下流に還元剤を添加するので、該可変容
量型ターボチャージャに還元剤が付着することを防止で
きる。
Further, since the reducing agent adding means adds the reducing agent downstream of the variable capacity turbocharger, it is possible to prevent the reducing agent from adhering to the variable capacity turbocharger.

【0025】本発明においては、前記還元剤添加手段と
前記パティキュレートフィルタとの間に排気中の窒素酸
化物を浄化するNOx触媒を備えることができる。
In the present invention, a NOx catalyst for purifying nitrogen oxides in exhaust gas may be provided between the reducing agent adding means and the particulate filter.

【0026】このように構成された内燃機関の排気浄化
装置では、窒素酸化物を浄化する触媒で排気の温度が上
昇し、下流のフィルタの温度を上昇させることができ、
また、上昇したフィルタの温度を維持させることができ
る。ここで、触媒には排気浄化を効果的に行うことがで
きる温度領域があるので、早期に温度上昇させる必要が
ある。機関始動時等でパティキュレートフィルタの温度
が低いときに上流側の触媒に還元剤を添加すると上流側
の触媒で還元剤が反応し、排気の温度が上昇する。この
ようにして温度が上昇した排気により下流側のフィルタ
を早期に温度上昇させることができる。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine thus configured, the temperature of the exhaust gas is raised by the catalyst for purifying nitrogen oxides, and the temperature of the downstream filter can be raised.
In addition, it is possible to maintain the increased filter temperature. Here, since the catalyst has a temperature range where exhaust gas can be effectively purified, it is necessary to raise the temperature early. If the reducing agent is added to the upstream catalyst when the temperature of the particulate filter is low such as when the engine is started, the reducing agent reacts with the upstream catalyst and the temperature of the exhaust gas rises. Thus, the temperature of the downstream filter can be raised early by the exhaust gas whose temperature has risen.

【0027】本発明においては、前記パティキュレート
フィルタの下流に酸化触媒を備えることができる。
In the present invention, an oxidation catalyst may be provided downstream of the particulate filter.

【0028】このようにすると、パティキュレートフィ
ルタへ添加した還元剤が該パティキュレートフィルタで
酸化されなかったとしても下流に設けた酸化触媒で浄化
することが可能となる。
In this way, even if the reducing agent added to the particulate filter is not oxidized by the particulate filter, it can be purified by the oxidation catalyst provided downstream.

【0029】本発明においては、前記パティキュレート
フィルタに捕獲された微粒子を除去する必要が生じ且つ
内燃機関からの排気の空燃比がリーン空燃比のときに、
前記還元剤添加手段は排気中に還元剤を添加し且つ前記
可変容量型ターボチャージャはノズルベーンを開閉して
前記パティキュレートフィルタに捕獲された微粒子を除
去することができる。
In the present invention, when it is necessary to remove the particulates captured by the particulate filter and the air-fuel ratio of the exhaust gas from the internal combustion engine is the lean air-fuel ratio,
The reducing agent adding means may add a reducing agent to the exhaust gas, and the variable capacity turbocharger may open and close the nozzle vanes to remove the particulates captured by the particulate filter.

【0030】このように構成された内燃機関の排気浄化
装置では、還元剤添加手段が排気中に添加した還元剤に
より、排気中の酸素濃度が低下する。このときに、排気
中の温度が高くなるとPMの酸化が促進されるので、ノ
ズルベーンを例えば開弁して吸入空気量を減少させれ
ば、インタークーラで冷却された吸気の内燃機関への導
入量が減少し、結果的に排気の温度が上昇してPMを酸
化(燃焼)させることができる。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine configured as described above, the reducing agent added to the exhaust gas by the reducing agent adding means reduces the oxygen concentration in the exhaust gas. At this time, if the temperature in the exhaust gas becomes high, the oxidation of PM is promoted. Therefore, if the nozzle vane is opened to reduce the intake air amount, the intake amount of the intake air cooled by the intercooler into the internal combustion engine is increased. Is reduced, and as a result, the temperature of the exhaust gas rises and PM can be oxidized (burned).

【0031】本発明においては、前記還元剤添加手段は
排気中に還元剤を添加し且つ前記可変容量型ターボチャ
ージャはノズルベーンを開閉して前記パティキュレート
フィルタに担持された吸蔵還元型NOx触媒の硫黄被毒
の回復を行うことができる。
In the present invention, the reducing agent adding means adds a reducing agent to the exhaust gas, and the variable capacity turbocharger opens and closes the nozzle vanes to store sulfur in the NOx storage reduction catalyst carried on the particulate filter. Can recover poisoning.

【0032】このように構成された内燃機関の排気浄化
装置では、還元剤添加手段が排気中に添加した還元剤に
より、排気中の酸素濃度を低下させることができる。ま
た、硫黄被毒回復時にはパティキュレートフィルタの温
度を高温にする必要があるため、ノズルベーンを例えば
開弁して吸入空気量を減少させれば、インタークーラで
冷却された吸気の内燃機関への導入量が減少する。この
結果、排気の温度が上昇し、パティキュレートフィルタ
を昇温させることが可能となる。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine configured as described above, the reducing agent added by the reducing agent adding means can reduce the oxygen concentration in the exhaust gas. Further, since it is necessary to raise the temperature of the particulate filter when recovering from sulfur poisoning, if the nozzle vane is opened, for example, to reduce the intake air amount, the intake air cooled by the intercooler will be introduced into the internal combustion engine. The amount decreases. As a result, the temperature of the exhaust gas rises, and it becomes possible to raise the temperature of the particulate filter.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の排
気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて
説明する。ここでは、本発明に係る内燃機関の排気浄化
装置を車両駆動用のディーゼル機関に適用した場合を例
に挙げて説明する。 <第1の実施の形態>図1は、本実施の形態に係る排気
浄化装置を適用するエンジン1とその吸排気系の概略構
成を示す図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Specific embodiments of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, the case where the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is applied to a diesel engine for driving a vehicle will be described as an example. <First Embodiment> FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an engine 1 to which an exhaust emission control device according to the present embodiment is applied and an intake / exhaust system thereof.

【0034】図1に示すエンジン1は、4つの気筒2を
有する水冷式の4サイクル・ディーゼル機関である。
The engine 1 shown in FIG. 1 is a water-cooled four-cycle diesel engine having four cylinders 2.

【0035】エンジン1は、各気筒2の燃焼室に直接燃
料を噴射する燃料噴射弁3を備えている。各燃料噴射弁
3は、燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室(コモンレー
ル)4と接続されている。このコモンレール4には、該
コモンレール4内の燃料の圧力に対応した電気信号を出
力するコモンレール圧センサ4aが取り付けられてい
る。
The engine 1 is equipped with a fuel injection valve 3 for directly injecting fuel into the combustion chamber of each cylinder 2. Each fuel injection valve 3 is connected to a pressure accumulator (common rail) 4 that accumulates fuel to a predetermined pressure. A common rail pressure sensor 4a that outputs an electric signal corresponding to the pressure of the fuel in the common rail 4 is attached to the common rail 4.

【0036】前記コモンレール4は、燃料供給管5を介
して燃料ポンプ6と連通している。この燃料ポンプ6
は、エンジン1の出力軸(クランクシャフト)の回転ト
ルクを駆動源として作動するポンプであり、該燃料ポン
プ6の入力軸に取り付けられたポンププーリ6aがエン
ジン1の出力軸(クランクシャフト)に取り付けられた
クランクプーリ1aとベルト7を介して連結されてい
る。
The common rail 4 communicates with a fuel pump 6 via a fuel supply pipe 5. This fuel pump 6
Is a pump that operates using the rotational torque of the output shaft (crankshaft) of the engine 1 as a drive source. A pump pulley 6a attached to the input shaft of the fuel pump 6 is attached to the output shaft (crankshaft) of the engine 1. The crank pulley 1a is connected to the crank pulley 1a via a belt 7.

【0037】このように構成された燃料噴射系では、ク
ランクシャフトの回転トルクが燃料ポンプ6の入力軸へ
伝達されると、燃料ポンプ6は、クランクシャフトから
該燃料ポンプ6の入力軸へ伝達された回転トルクに応じ
た圧力で燃料を吐出する。
In the fuel injection system thus constructed, when the rotational torque of the crankshaft is transmitted to the input shaft of the fuel pump 6, the fuel pump 6 is transmitted from the crankshaft to the input shaft of the fuel pump 6. The fuel is discharged at a pressure according to the rotating torque.

【0038】前記燃料ポンプ6から吐出された燃料は、
燃料供給管5を介してコモンレール4へ供給され、コモ
ンレール4にて所定圧まで蓄圧されて各気筒2の燃料噴
射弁3へ分配される。そして、燃料噴射弁3に駆動電流
が印加されると、燃料噴射弁3が開弁し、その結果、燃
料噴射弁3から気筒2内へ燃料が噴射される。
The fuel discharged from the fuel pump 6 is
It is supplied to the common rail 4 through the fuel supply pipe 5, accumulated in the common rail 4 up to a predetermined pressure, and distributed to the fuel injection valve 3 of each cylinder 2. When a drive current is applied to the fuel injection valve 3, the fuel injection valve 3 opens, and as a result, fuel is injected from the fuel injection valve 3 into the cylinder 2.

【0039】次に、エンジン1には、吸気枝管8が接続
されており、吸気枝管8の各枝管は、各気筒2の燃焼室
と吸気ポート(図示省略)を介して連通している。
Next, an intake branch pipe 8 is connected to the engine 1, and each branch pipe of the intake branch pipe 8 communicates with a combustion chamber of each cylinder 2 through an intake port (not shown). There is.

【0040】前記吸気枝管8は、吸気管9に接続され、
該吸気管9の途中には、排気の熱エネルギを駆動源とし
て作動する遠心過給機(ターボチャージャ)15のコン
プレッサハウジング15aが設けられ、コンプレッサハ
ウジング15aより下流の吸気管9には、前記コンプレ
ッサハウジング15a内で圧縮されて高温となった吸気
を冷却するためのインタークーラ16が設けられてい
る。
The intake branch pipe 8 is connected to the intake pipe 9,
A compressor housing 15a of a centrifugal supercharger (turbocharger) 15 that operates using heat energy of exhaust gas as a drive source is provided in the middle of the intake pipe 9, and the intake pipe 9 downstream of the compressor housing 15a is provided with the compressor housing 15a. An intercooler 16 is provided to cool the intake air that has been compressed in the housing 15a and has a high temperature.

【0041】このように構成された吸気系では、吸気は
吸気管9を介してコンプレッサハウジング15aに流入
する。
In the intake system thus constructed, the intake air flows into the compressor housing 15a via the intake pipe 9.

【0042】コンプレッサハウジング15aに流入した
吸気は、該コンプレッサハウジング15aに内装された
コンプレッサホイールの回転によって圧縮される。前記
コンプレッサハウジング15a内で圧縮されて高温とな
った吸気は、インタークーラ16にて冷却された後、吸
気枝管8に流入する。吸気枝管8に流入した吸気は、各
枝管を介して各気筒2の燃焼室へ分配され、各気筒2の
燃料噴射弁3から噴射された燃料を着火源として燃焼さ
れる。
The intake air flowing into the compressor housing 15a is compressed by the rotation of the compressor wheel installed in the compressor housing 15a. The intake air that has been compressed in the compressor housing 15 a and has a high temperature is cooled by the intercooler 16 and then flows into the intake branch pipe 8. The intake air that has flowed into the intake branch pipe 8 is distributed to the combustion chamber of each cylinder 2 through each branch pipe, and is burned using the fuel injected from the fuel injection valve 3 of each cylinder 2 as an ignition source.

【0043】一方、エンジン1には、排気枝管18が接
続され、排気枝管18の各枝管が図示しない排気ポート
を介して各気筒2の燃焼室と連通している。
On the other hand, an exhaust branch pipe 18 is connected to the engine 1, and each branch pipe of the exhaust branch pipe 18 communicates with a combustion chamber of each cylinder 2 via an exhaust port (not shown).

【0044】前記排気枝管18は、前記遠心過給機15
のタービンハウジング15bと接続されている。前記タ
ービンハウジング15bは、排気管19と接続され、こ
の排気管19は、下流にてマフラー(図示省略)に接続
されている。タービンハウジング15bの上流の排気枝
管18には、該排気枝管18内を流通する排気の空燃比
に対応した電気信号を出力する空燃比センサ37が取り
付けられている。また、タービンハウジング15bの下
流の排気管19には、ECU35からの信号により開弁
して燃料を噴射する還元剤噴射弁28が設けられてい
る。
The exhaust branch pipe 18 is used for the centrifugal supercharger 15.
Is connected to the turbine housing 15b. The turbine housing 15b is connected to an exhaust pipe 19, and the exhaust pipe 19 is connected downstream to a muffler (not shown). An air-fuel ratio sensor 37 that outputs an electric signal corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the exhaust branch pipe 18 is attached to the exhaust branch pipe 18 upstream of the turbine housing 15b. Further, a reducing agent injection valve 28 that is opened by a signal from the ECU 35 and injects fuel is provided in the exhaust pipe 19 downstream of the turbine housing 15b.

【0045】前記排気管19の途中には、吸蔵還元型N
Ox触媒を担持したパティキュレートフィルタ(以下、
単にフィルタという。)20が設けられている。前記還
元剤噴射弁28の下流で且つフィルタ20より上流の排
気管19には、該排気管19内を流通する排気の温度に
対応した電気信号を出力する排気温度センサ24、及び
該排気管19内を流通する排気の空燃比に対応した電気
信号を出力する空燃比センサ38が取り付けられてい
る。
In the middle of the exhaust pipe 19, a storage reduction type N
A particulate filter carrying an Ox catalyst (hereinafter,
Simply called a filter. ) 20 are provided. An exhaust gas temperature sensor 24 that outputs an electric signal corresponding to the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 19, and an exhaust pipe 19 that is downstream of the reducing agent injection valve 28 and upstream of the filter 20. An air-fuel ratio sensor 38 that outputs an electric signal corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing inside is attached.

【0046】前記したフィルタ20より下流の排気管1
9には、該排気管19内を流通する排気の流量を調節す
る排気絞り弁21が設けられている。この排気絞り弁2
1には、ステップモータ等で構成されて該排気絞り弁2
1を開閉駆動する排気絞り用アクチュエータ22が取り
付けられている。また、フィルタ20と排気絞り弁21
との間の排気管19には、該排気管19内を流通する排
気の空燃比に対応した電気信号を出力する空燃比センサ
39が取り付けられている。
Exhaust pipe 1 downstream of the filter 20 described above
An exhaust throttle valve 21 for adjusting the flow rate of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 19 is provided in the valve 9. This exhaust throttle valve 2
1, an exhaust throttle valve 2 which is composed of a step motor or the like
An exhaust throttle actuator 22 for driving to open and close 1 is attached. In addition, the filter 20 and the exhaust throttle valve 21
An air-fuel ratio sensor 39 that outputs an electric signal corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas that flows through the exhaust pipe 19 is attached to the exhaust pipe 19 between and.

【0047】尚、本実施の形態では、前記ターボチャー
ジャに可変容量型ターボチャージャを採用する。
In this embodiment, a variable capacity type turbocharger is used as the turbocharger.

【0048】次に、可変容量型ターボチャージャ15の
具体的な構成について図2及び図3に基づいて説明す
る。
Next, a specific configuration of the variable capacity turbocharger 15 will be described with reference to FIGS. 2 and 3.

【0049】図2は、可変容量型ターボチャージャの構
成を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing the structure of a variable capacity turbocharger.

【0050】図3は、可変容量型ターボチャージャの可
変ノズル機構を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the variable nozzle mechanism of the variable displacement turbocharger.

【0051】可変容量型ターボチャージャ(以下、単に
ターボチャージャという。)15は、図2に示すよう
に、コンプレッサハウジング15aとタービンハウジン
グ15bとをセンタハウジング15cを介して連結して
構成される。
As shown in FIG. 2, the variable displacement turbocharger (hereinafter, simply referred to as a turbocharger) 15 is formed by connecting a compressor housing 15a and a turbine housing 15b via a center housing 15c.

【0052】センタハウジング15cでは、ロータシャ
フト48の一端は、コンプレッサハウジング15a内に
突出し、その突出部分には、複数のコンプレッサインペ
ラ46aを備えたコンプレッサホイール46が取り付け
られている。
In the center housing 15c, one end of the rotor shaft 48 projects into the compressor housing 15a, and a compressor wheel 46 having a plurality of compressor impellers 46a is attached to the projecting portion.

【0053】ロータシャフト48の他端は、タービンハ
ウジング15b内に突出し、その突出部分には、複数の
タービンインペラ47aを備えたタービンホイール47
が取り付けられている。
The other end of the rotor shaft 48 projects into the turbine housing 15b, and the projecting portion has a turbine wheel 47 provided with a plurality of turbine impellers 47a.
Is attached.

【0054】コンプレッサハウジング15aにおいてセ
ンタハウジング15cと反対側に位置する部分には、コ
ンプレッサハウジング15a内に吸気を取り入れるため
の吸気取入口62aが形成されている。コンプレッサハ
ウジング15a内には、コンプレッサホイール46の外
周を包囲する渦巻き状のコンプレッサ通路64が形成さ
れると共に、コンプレッサホイール46の内装部分とコ
ンプレッサ通路64とを連通する環状の送出通路65が
形成されている。コンプレッサ通路64の終端部には、
コンプレッサハウジング15a内で圧縮された吸気を排
出するための吸気排出口(図示省略)が形成されてい
る。
An intake port 62a for taking intake air into the compressor housing 15a is formed in a portion of the compressor housing 15a located on the opposite side of the center housing 15c. In the compressor housing 15a, a spiral compressor passage 64 that surrounds the outer periphery of the compressor wheel 46 is formed, and an annular delivery passage 65 that connects the interior portion of the compressor wheel 46 and the compressor passage 64 is formed. There is. At the end of the compressor passage 64,
An intake air exhaust port (not shown) for exhausting the intake air compressed in the compressor housing 15a is formed.

【0055】一方、タービンハウジング15b内には、
タービンホイール47の外周を包囲する渦巻き状のスク
ロール通路66が形成されると共に、タービンホイール
47の内装部分とスクロール通路66とを連通する環状
のノズル通路67が形成されている。スクロール通路6
6の基端部には、タービンハウジング15b内に排気を
取り入れるための排気取入口(図示省略)が形成されて
いる。タービンハウジング15bにおいてセンタハウジ
ング15cと反対側に位置する部分には、タービンハウ
ジング15b内の排気を排出するための排気排出口63
aが設けられている。
On the other hand, in the turbine housing 15b,
A spiral scroll passage 66 that surrounds the outer periphery of the turbine wheel 47 is formed, and an annular nozzle passage 67 that connects the interior portion of the turbine wheel 47 and the scroll passage 66 is formed. Scroll passage 6
An exhaust inlet (not shown) for taking in the exhaust gas into the turbine housing 15b is formed at the base end of 6. An exhaust gas exhaust port 63 for exhausting exhaust gas in the turbine housing 15b is provided in a portion of the turbine housing 15b located on the opposite side of the center housing 15c.
a is provided.

【0056】更に、タービンハウジング15bのセンタ
ハウジング15c側には、可変ノズル機構71が内装さ
れている。この可変ノズル機構71は、図3(a)、
(b)に示すようにリング状に形成されたノズルバック
プレート72を備えている。このノズルバックプレート
72は、ボルト(図示省略)によってタービンハウジン
グ15bに固定されている。続いて、ノズルバックプレ
ート72には、複数の軸73が同プレート72の円心を
中心として等角度毎に設けられている。
Further, a variable nozzle mechanism 71 is installed inside the turbine housing 15b on the side of the center housing 15c. This variable nozzle mechanism 71 is shown in FIG.
As shown in (b), the nozzle back plate 72 formed in a ring shape is provided. The nozzle back plate 72 is fixed to the turbine housing 15b by bolts (not shown). Subsequently, the nozzle back plate 72 is provided with a plurality of shafts 73 at equal angles centered on the circle center of the plate 72.

【0057】各軸73は、ノズルバックプレート72を
その厚さ方向に貫通して回転可能に支持されている。各
軸73の一端部(図3(a)中の左端部)には、ノズル
ベーン74が固定されている。一方、軸73の他端部
(図3(a)中の右端部)には、軸73と直行してノズ
ルバックプレート72の外縁部へ延びる開閉レバー75
が固定され、軸73と開閉レバー75とが一体で回転可
能になっている。開閉レバー75の先端には、二股に分
岐した一対の挟持部75aが設けられている。
Each shaft 73 is rotatably supported by penetrating the nozzle back plate 72 in its thickness direction. A nozzle vane 74 is fixed to one end portion (the left end portion in FIG. 3A) of each shaft 73. On the other hand, the other end of the shaft 73 (the right end in FIG. 3A) has an opening / closing lever 75 that extends orthogonally to the shaft 73 and extends to the outer edge of the nozzle back plate 72.
Is fixed, and the shaft 73 and the opening / closing lever 75 are integrally rotatable. At the tip of the opening / closing lever 75, a pair of holding portions 75a that are bifurcated are provided.

【0058】各開閉レバー75とノズルバックプレート
72との間には、ノズルバックプレート72と重なり合
うように環状のリングプレート76が設けられている。
このリングプレート76は、その円心を中心に周方向へ
回転可能となっている。又、リングプレート76には、
その円心を中心として等角度毎に複数のピン77が設け
られており、それらピン77が各開閉レバー75の挟持
部75a間に回転可能な状態で挟持されている。
An annular ring plate 76 is provided between each opening / closing lever 75 and the nozzle back plate 72 so as to overlap with the nozzle back plate 72.
The ring plate 76 is rotatable in the circumferential direction around its center. In addition, the ring plate 76,
A plurality of pins 77 are provided at equal angles around the center of the circle, and the pins 77 are rotatably held between the holding portions 75 a of the opening / closing levers 75.

【0059】このように構成された可変ノズル機構71
では、上記したリングプレート76がその円心を中心に
回転されると、各ピン77が各開閉レバー75の挟持部
75aをリングプレート76の回転方向と同方向に押す
ことになる。その結果、開閉レバー75が軸73を回動
させ、軸73の回動に同期してノズルベーン74が軸7
3を中心に回動することになる。
The variable nozzle mechanism 71 configured as described above
Then, when the above-mentioned ring plate 76 is rotated about its center, each pin 77 pushes the sandwiching portion 75a of each opening / closing lever 75 in the same direction as the rotation direction of the ring plate 76. As a result, the opening / closing lever 75 rotates the shaft 73, and in synchronization with the rotation of the shaft 73, the nozzle vane 74 is rotated by the shaft 7.
It will rotate about 3.

【0060】例えば、ノズルベーン74においてリング
プレート76の円心側に位置する端部をその円心から離
脱させる方向に回動させるべくリングプレート76が回
動すると、隣接するノズルベーン74間の間隙が狭くな
り、ノズルベーン74間の流路が閉じられることにな
る。
For example, when the ring vanes 74 rotate to move the end of the nozzle vanes 74 located on the circle center side in the direction of moving away from the circle center, the gap between the adjacent nozzle vanes 74 becomes narrow. The flow path between the nozzle vanes 74 is closed.

【0061】一方、ノズルベーン74においてリングプ
レート76の円心側に位置する端部をその円心に接近さ
せる方向に回動させるべくリングプレート76が回動す
ると、隣接するノズルベーン74間の間隙が広くなり、
ノズルベーン74間の流路が開かれることになる。
On the other hand, when the ring plate 76 is rotated to rotate the end portion of the nozzle vane 74 located on the circle center side of the ring plate 76 in the direction of approaching the circle center, the gap between the adjacent nozzle vanes 74 is widened. Becomes
The flow path between the nozzle vanes 74 will be opened.

【0062】次に、可変ノズル機構71の駆動、即ち、
リングプレート76の回動駆動を行う機構について述べ
る。図2及び図3に示すように、リングプレート76の
外縁の一部には、軸線Lと同方向に延びるピン86が取
り付けられ、そのピン86に駆動機構82が連結されて
いる。
Next, the variable nozzle mechanism 71 is driven, that is,
A mechanism for rotationally driving the ring plate 76 will be described. As shown in FIGS. 2 and 3, a pin 86 extending in the same direction as the axis L is attached to a part of the outer edge of the ring plate 76, and the drive mechanism 82 is connected to the pin 86.

【0063】駆動機構82は、センタハウジング15c
にピン86と平行にコンプレッサハウジング15a側に
延びた状態で回動自在に支持された支軸83を備えてい
る。この支軸83のタービンハウジング15b側の端部
(図2中の左側端部)には、ピン86に対して回動可能
に連結された駆動レバー84が固定されている。支軸8
3のコンプレッサハウジング15a側の端部(図2中の
右側端部)には、支軸83を中心にして回動可能な操作
片85が取り付けられている。操作片85は、負圧式の
VNTアクチュエータ87に連結されている。
The drive mechanism 82 includes the center housing 15c.
Further, a support shaft 83 rotatably supported in a state of extending to the compressor housing 15a side in parallel with the pin 86 is provided. A drive lever 84 rotatably connected to a pin 86 is fixed to an end of the support shaft 83 on the turbine housing 15b side (left end in FIG. 2). Support shaft 8
An operation piece 85 rotatable about the support shaft 83 is attached to the end of the compressor 3 on the compressor housing 15a side (the right end in FIG. 2). The operation piece 85 is connected to a negative pressure type VNT actuator 87.

【0064】VNTアクチュエータ87は、図4に示す
ように、ダイヤフラム88によって負圧室87aと大気
室87bとに区画されている。負圧室87aには、ダイ
ヤフラム88と直行する方向に伸縮動作するコイルスプ
リング88aが内装されている。更に、負圧室87aに
は、負圧通路89が接続されており、負圧通路89は、
エンジン1のクランクシャフトに駆動連結されたバキュ
ームポンプ91に接続されている。負圧通路89の途中
には、エレクトリック・バキューム・レギュレーティン
グ・バルブ(EVRV)90が設けられている。
As shown in FIG. 4, the VNT actuator 87 is divided by a diaphragm 88 into a negative pressure chamber 87a and an atmosphere chamber 87b. The negative pressure chamber 87a is internally provided with a coil spring 88a which expands and contracts in a direction orthogonal to the diaphragm 88. Further, a negative pressure passage 89 is connected to the negative pressure chamber 87a, and the negative pressure passage 89 is
It is connected to a vacuum pump 91 which is drivingly connected to the crankshaft of the engine 1. An electric vacuum regulating valve (EVRV) 90 is provided in the middle of the negative pressure passage 89.

【0065】EVRV90は、大気中に開口された大気
導入口(図示省略)を備えており、EVRV90よりV
NTアクチュエータ87側に位置する負圧通路89aと
大気導入口の導通と、EVRV90よりバキュームポン
プ91側に位置する負圧通路89bとVNTアクチュエ
ータ87側の負圧通路89aの導通と、を切り換える。
The EVRV90 is equipped with an air inlet (not shown) that is open to the atmosphere.
It connects between the negative pressure passage 89a located on the NT actuator 87 side and the atmosphere introduction port, and the negative pressure passage 89b located on the vacuum pump 91 side of the EVRV 90 and the negative pressure passage 89a on the VNT actuator 87 side.

【0066】尚、EVRV90は、電磁ソレノイドを備
えており、電磁ソレノイドが非励磁状態にあるときは、
負圧通路89aと大気導入口とを導通状態に保持し、電
磁ソレノイドが励磁状態にあるときは負圧通路89aと
負圧通路89bとを導通常状態に保持する。一方、VN
Tアクチュエータ87の大気室87bは、VNTアクチ
ュエータ87の外部(大気中)と連通し、大気室87b
内の圧力が常に大気圧となるようになっている。
The EVRV 90 is equipped with an electromagnetic solenoid, and when the electromagnetic solenoid is in a non-excited state,
The negative pressure passage 89a and the atmosphere introduction port are held in a conductive state, and when the electromagnetic solenoid is in an excited state, the negative pressure passage 89a and the negative pressure passage 89b are held in a conducting state. On the other hand, VN
The atmosphere chamber 87b of the T actuator 87 communicates with the outside (in the atmosphere) of the VNT actuator 87, and the atmosphere chamber 87b
The pressure inside is always atmospheric pressure.

【0067】ダイヤフラム88の大気室87b側には、
コイルスプリング88aの伸長方向に延出したロッド8
8bが突設されている。このロッド88bは、大気室8
7bを貫通してVNTアクチュエータ87の外部まで突
出しており、その先端部が前記操作片85に連結されて
いる。
On the side of the atmosphere chamber 87b of the diaphragm 88,
The rod 8 extending in the extension direction of the coil spring 88a
8b is projected. This rod 88b is used in the atmosphere chamber 8
It penetrates through 7b and protrudes to the outside of the VNT actuator 87, and its tip is connected to the operation piece 85.

【0068】このように構成されたVNTアクチュエー
タ87では、EVRV90の電磁ソレノイドが非励磁状
態にあるときは、負圧通路89aと大気導入口とが導通
状態となり負圧室87a内が大気圧となる。この場合、
VNTアクチュエータ87のロッド88bは、コイルス
プリング88aの付勢力によって最も進出した状態に保
持される。
In the VNT actuator 87 having such a structure, when the electromagnetic solenoid of the EVRV 90 is in a non-excited state, the negative pressure passage 89a and the atmosphere introduction port are in a conductive state and the negative pressure chamber 87a is at atmospheric pressure. . in this case,
The rod 88b of the VNT actuator 87 is held in the most advanced state by the biasing force of the coil spring 88a.

【0069】また、EVRV90の電磁ソレノイドが励
磁状態にあるときは、負圧通路89aと負圧通路89b
とが導通状態になり、VNTアクチュエータ87の負圧
室87a内が負圧となる。この場合、ダイヤフラム88
がコイルスプリング88aの付勢力に抗して変位し、そ
れに伴ってロッド88bが最も退行した状態に保持され
る。
When the electromagnetic solenoid of the EVRV 90 is in the excited state, the negative pressure passage 89a and the negative pressure passage 89b are provided.
Are brought into conduction, and the inside of the negative pressure chamber 87a of the VNT actuator 87 becomes negative pressure. In this case, the diaphragm 88
Is displaced against the biasing force of the coil spring 88a, and accordingly, the rod 88b is held in the most retracted state.

【0070】更に、EVRV90の電磁ソレノイドの励
磁と非励磁とをデューティ制御することにより、ロッド
88bの進退量を調整することが可能となる。
Further, the amount of advance / retreat of the rod 88b can be adjusted by duty-controlling the excitation and non-excitation of the electromagnetic solenoid of the EVRV 90.

【0071】上記したようなVNTアクチュエータ87
のロッド88bの進退動作により、前記操作片85が回
動される。操作片85が回動されると、それに同期して
支軸83が回転し、支軸83の回転に伴って駆動レバー
84が支軸83を中心に回動する。その結果、駆動レバ
ー84がピン86を介してリングプレート76を周方向
に押し、軸線Lを中心にリングプレート76を回動させ
ることになる。
VNT actuator 87 as described above
The operation piece 85 is rotated by the forward / backward movement of the rod 88b. When the operation piece 85 is rotated, the support shaft 83 rotates in synchronization with it, and the drive lever 84 rotates about the support shaft 83 as the support shaft 83 rotates. As a result, the drive lever 84 pushes the ring plate 76 in the circumferential direction via the pin 86 and rotates the ring plate 76 about the axis L.

【0072】以上述べた可変容量型ターボチャージャ1
5では、駆動機構82によってノズルベーン74の回動
方向と回動量とを調整することにより、ノズルベーン7
4間の流路の向き、及びノズルベーン74間の間隙を変
更することが可能となる。即ち、ノズルベーン74の回
動方向と回動量とを制御することにより、スクロール通
路66からタービンホイール47に吹き付けられる排気
の方向と流速が調節されることになる。
Variable capacity type turbocharger 1 described above
In No. 5, the drive mechanism 82 adjusts the rotation direction and the rotation amount of the nozzle vane 74, so that the nozzle vane 7
It is possible to change the direction of the flow path between the nozzles 4 and the gap between the nozzle vanes 74. That is, by controlling the rotation direction and the rotation amount of the nozzle vane 74, the direction and flow velocity of the exhaust gas blown from the scroll passage 66 to the turbine wheel 47 are adjusted.

【0073】例えば、エンジン1からの排気の量が少な
い場合は、可変ノズル機構71のノズルベーン74を閉
じるべく駆動機構82を動作させることにより、タービ
ンホイール47に吹き付けられる排気の流速が高まると
共に、排気とタービンインペラ47aとの衝突角度がよ
り垂直に近づくため、少ない排気量でもタービンホイー
ル47の回転速度及び回転力を高めることが可能とな
る。
For example, when the amount of exhaust gas from the engine 1 is small, the drive mechanism 82 is operated to close the nozzle vanes 74 of the variable nozzle mechanism 71, so that the flow velocity of the exhaust gas blown to the turbine wheel 47 is increased and the exhaust gas is exhausted. Since the collision angle between the turbine impeller 47a and the turbine impeller 47a becomes more vertical, the rotational speed and rotational force of the turbine wheel 47 can be increased even with a small displacement.

【0074】反対に、エンジン1からの排気の量が十分
に多い場合は、可変ノズル機構71のノズルベーン74
を開くべく駆動機構82を動作させることにより、ター
ビンホイール47に吹き付けられる排気の流速の過剰な
上昇が制御され、タービンホイール47の回転速度及び
回転力の過剰な上昇を抑制することが可能となる。
On the contrary, when the amount of exhaust gas from the engine 1 is sufficiently large, the nozzle vane 74 of the variable nozzle mechanism 71 is used.
By operating the drive mechanism 82 to open the valve, the excessive increase in the flow velocity of the exhaust gas blown to the turbine wheel 47 is controlled, and it is possible to suppress the excessive increase in the rotational speed and the rotational force of the turbine wheel 47. .

【0075】尚、本実施の形態では、EVRV90の電
磁ソレノイドが非励磁状態にあって、VNTアクチュエ
ータ87のロッド88bが最も進出した状態のときに、
ノズルベーン74が最も開いた状態に保持され、EVR
V90の電磁ソレノイドが励磁状態にあって、VNTア
クチュエータ87のロッド88bが最も退行した状態の
ときに、ノズルベーン74が最も閉じた状態に保持され
るものとする。
In this embodiment, when the electromagnetic solenoid of the EVRV 90 is in the non-excited state and the rod 88b of the VNT actuator 87 is in the most advanced state,
Nozzle vane 74 is held in the most open state, and EVR
It is assumed that when the electromagnetic solenoid of V90 is in the excited state and the rod 88b of the VNT actuator 87 is in the most retracted state, the nozzle vane 74 is kept in the most closed state.

【0076】このように構成された排気系では、エンジ
ン1の各気筒2で燃焼された混合気(既燃ガス)が排気
ポートを介して排気枝管18へ排出され、次いで排気枝
管18から遠心過給機15のタービンハウジング15b
へ流入する。タービンハウジング15bに流入した排気
は、該排気が持つ熱エネルギを利用してタービンハウジ
ング15b内に回転自在に支持されたタービンホイール
47を回転させる。その際、タービンホイール47の回
転トルクは、前述したコンプレッサハウジング15aの
コンプレッサホイール46へ伝達される。
In the exhaust system thus constructed, the air-fuel mixture (burnt gas) burned in each cylinder 2 of the engine 1 is discharged to the exhaust branch pipe 18 through the exhaust port, and then the exhaust branch pipe 18 is exhausted. Turbine housing 15b of centrifugal supercharger 15
Flow into. The exhaust gas that has flowed into the turbine housing 15b uses the thermal energy of the exhaust gas to rotate the turbine wheel 47 that is rotatably supported in the turbine housing 15b. At that time, the rotational torque of the turbine wheel 47 is transmitted to the compressor wheel 46 of the compressor housing 15a described above.

【0077】前記タービンハウジング15bから排出さ
れた排気は、排気管19を介してフィルタ20へ流入
し、排気中のPMが捕集され且つ有害ガス成分が除去又
は浄化される。フィルタ20にてPMを捕集され且つ有
害ガス成分を除去又は浄化された排気は、必要に応じて
排気絞り弁21によって流量を調節された後にマフラー
を介して大気中に放出される。
The exhaust gas discharged from the turbine housing 15b flows into the filter 20 through the exhaust pipe 19, PM in the exhaust gas is collected, and harmful gas components are removed or purified. The exhaust gas, in which the PM is collected by the filter 20 and the harmful gas component is removed or purified, is discharged into the atmosphere through the muffler after the flow rate is adjusted by the exhaust throttle valve 21 as necessary.

【0078】空燃比センサ37は、還元剤噴射弁28か
らの燃料添加によらずエンジン1から排出される排気の
空燃比を計測することができる。従って、空燃比センサ
37の出力信号からエンジン1の燃焼状態を検知するこ
とができる。一方、空燃比センサ38は、還元剤噴射弁
28からの燃料添加後の空燃比を計測することができ、
フィルタ20に実際に導入される空燃比を検知すること
ができる。従って、フィルタ20のNOx還元時やSOx
被毒回復時、PM除去時等に要求される空燃比となるよ
うに還元剤噴射弁28からの燃料の噴射量をフィードバ
ック制御することができる。また、空燃比センサ38及
び空燃比センサ39により、フィルタ20の劣化判定を
行うことができる。フィルタ20が劣化して触媒能力が
低下すると、フィルタ20で酸化される炭化水素(H
C)等の量が減少するため、劣化が進むにつれてフィル
タ20前後の空燃比の差が小さくなっていく。従って、
空燃比センサ38及び空燃比センサ39の出力信号の差
が予め定めておいた数値よりも小さくなったときに触媒
が劣化したと判定することができる。
The air-fuel ratio sensor 37 can measure the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the engine 1 regardless of the addition of fuel from the reducing agent injection valve 28. Therefore, the combustion state of the engine 1 can be detected from the output signal of the air-fuel ratio sensor 37. On the other hand, the air-fuel ratio sensor 38 can measure the air-fuel ratio after the fuel addition from the reducing agent injection valve 28,
The air-fuel ratio actually introduced into the filter 20 can be detected. Therefore, at the time of NOx reduction of the filter 20 and SOx
The fuel injection amount from the reducing agent injection valve 28 can be feedback-controlled so that the air-fuel ratio is required at the time of poisoning recovery, PM removal, or the like. In addition, the deterioration determination of the filter 20 can be performed by the air-fuel ratio sensor 38 and the air-fuel ratio sensor 39. When the filter 20 deteriorates and its catalytic ability decreases, the hydrocarbons (H
Since the amount of C) and the like decreases, the difference in the air-fuel ratio before and after the filter 20 becomes smaller as the deterioration progresses. Therefore,
It can be determined that the catalyst has deteriorated when the difference between the output signals of the air-fuel ratio sensor 38 and the air-fuel ratio sensor 39 becomes smaller than a predetermined value.

【0079】このように、空燃比センサ37、38及び
39を設けることにより、エンジン1の燃焼状態とフィ
ルタ20を通過する排気の状態とを独立に検知すること
ができ、また、気筒2内へ噴射する燃料量及び排気中へ
添加する燃料量を独立に制御することが可能となる。
As described above, by providing the air-fuel ratio sensors 37, 38 and 39, the combustion state of the engine 1 and the state of the exhaust gas passing through the filter 20 can be detected independently, and the inside of the cylinder 2 is detected. It is possible to control the amount of fuel injected and the amount of fuel added to the exhaust gas independently.

【0080】次に、排気枝管18と吸気枝管8とは、排
気枝管18内を流通する排気の一部を吸気枝管8へ再循
環させる排気再循環通路(以下、EGR通路とする。)
25を介して連通されている。このEGR通路25の途
中には、電磁弁などで構成され、印加電力の大きさに応
じて前記EGR通路25内を流通する排気(以下、EG
Rガスとする。)の流量を変更する流量調整弁(以下、
EGR弁とする。)26が設けられている。
Next, the exhaust branch pipe 18 and the intake branch pipe 8 are exhaust gas recirculation passages (hereinafter referred to as EGR passages) for recirculating a part of the exhaust gas flowing in the exhaust branch pipe 18 to the intake branch pipes 8. .)
25 are communicated with each other. In the middle of the EGR passage 25, an exhaust valve (hereinafter, referred to as EG, which is composed of a solenoid valve or the like, flows through the EGR passage 25 according to the magnitude of the applied power.
R gas. ) Flow rate adjustment valve (hereinafter,
Use EGR valve. ) 26 are provided.

【0081】前記EGR通路25の途中でEGR弁26
より上流には、該EGR通路25内を流通するEGRガ
スを冷却するEGRクーラ27が設けられている。前記
EGRクーラ27には、冷却水通路(図示省略)が設け
られエンジン1を冷却するための冷却水の一部が循環す
る。
In the middle of the EGR passage 25, the EGR valve 26
An EGR cooler 27 that cools the EGR gas flowing through the EGR passage 25 is provided further upstream. A cooling water passage (not shown) is provided in the EGR cooler 27, and a part of the cooling water for cooling the engine 1 circulates.

【0082】このように構成された排気再循環機構で
は、EGR弁26が開弁されると、EGR通路25が導
通状態となり、排気枝管18内を流通する排気の一部が
前記EGR通路25へ流入し、EGRクーラ27を経て
吸気枝管8へ導かれる。
In the exhaust gas recirculation mechanism constructed as described above, when the EGR valve 26 is opened, the EGR passage 25 is brought into a conductive state, and a part of the exhaust gas flowing through the exhaust branch pipe 18 is part of the EGR passage 25. To the intake branch pipe 8 via the EGR cooler 27.

【0083】その際、EGRクーラ27では、EGR通
路25内を流通するEGRガスとエンジン1の冷却水と
の間で熱交換が行われ、EGRガスが冷却される。
At this time, in the EGR cooler 27, heat exchange is performed between the EGR gas flowing in the EGR passage 25 and the cooling water of the engine 1 to cool the EGR gas.

【0084】EGR通路25を介して排気枝管18から
吸気枝管8へ還流されたEGRガスは、吸気枝管8の上
流から流れてきた新気と混ざり合いつつ各気筒2の燃焼
室へ導かれる。
The EGR gas recirculated from the exhaust branch pipe 18 to the intake branch pipe 8 through the EGR passage 25 is introduced into the combustion chamber of each cylinder 2 while being mixed with the fresh air flowing from the upstream side of the intake branch pipe 8. Get burned.

【0085】ここで、EGRガスには、水(H2O)や
二酸化炭素(CO2)などのように、自らが燃焼するこ
とがなく、且つ、吸熱性を有する不活性ガス成分が含ま
れているため、EGRガスが混合気中に含有されると、
混合気の燃焼温度が低められ、以て窒素酸化物(NO
x)の発生量が抑制される。
Here, the EGR gas contains an inert gas component such as water (H 2 O) and carbon dioxide (CO 2 ) which does not burn by itself and has an endothermic property. Therefore, when EGR gas is contained in the air-fuel mixture,
The combustion temperature of the air-fuel mixture is lowered, so nitrogen oxides (NO
x) is suppressed.

【0086】更に、EGRクーラ27においてEGRガ
スが冷却されると、EGRガス自体の温度が低下すると
ともにEGRガスの体積が縮小されるため、EGRガス
が燃焼室内に供給されたときに該燃焼室内の雰囲気温度
が不要に上昇することがなくなるとともに、燃焼室内に
供給される新気の量(新気の体積)が不要に減少するこ
ともない。
Further, when the EGR gas is cooled in the EGR cooler 27, the temperature of the EGR gas itself is lowered and the volume of the EGR gas is reduced, so that when the EGR gas is supplied into the combustion chamber, the EGR gas is reduced. The ambient temperature of 1 is not unnecessarily increased, and the amount of fresh air (volume of fresh air) supplied into the combustion chamber is not unnecessarily reduced.

【0087】次に、フィルタ20について説明する。Next, the filter 20 will be described.

【0088】図5にフィルタ20の構造を示す。なお、
図5において(A)はフィルタ20の横方向断面を示し
ており、(B)はフィルタ20の縦方向断面図を示して
いる。図5(A)及び(B)に示されるようにフィルタ
20は、互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路
50、51を具備するいわゆるウォールフロー型であ
る。これら排気流通路は下流端が栓52により閉塞され
た排気流入通路50と、上流端が栓53により閉塞され
た排気流出通路51とにより構成される。なお、図5
(A)においてハッチングを付した部分は栓53を示し
ている。従って、排気流入通路50および排気流出通路
51は薄肉の隔壁54を介して交互に配置される。換言
すると排気流入通路50および排気流出通路51は各排
気流入通路50が4つの排気流出通路51によって包囲
され、各排気流出通路51が4つの排気流入通路50に
よって包囲されるように配置される。
FIG. 5 shows the structure of the filter 20. In addition,
In FIG. 5, (A) shows the cross section of the filter 20 in the horizontal direction, and (B) shows the cross section of the filter 20 in the vertical direction. As shown in FIGS. 5A and 5B, the filter 20 is a so-called wall flow type having a plurality of exhaust flow passages 50 and 51 extending in parallel with each other. These exhaust flow passages are composed of an exhaust inflow passage 50 whose downstream end is closed by a plug 52 and an exhaust outflow passage 51 whose upstream end is closed by a plug 53. Note that FIG.
The hatched portion in (A) shows the plug 53. Therefore, the exhaust inflow passages 50 and the exhaust outflow passages 51 are alternately arranged via the thin partition walls 54. In other words, the exhaust inflow passage 50 and the exhaust outflow passage 51 are arranged such that each exhaust inflow passage 50 is surrounded by the four exhaust outflow passages 51, and each exhaust outflow passage 51 is surrounded by the four exhaust inflow passages 50.

【0089】フィルタ20は例えばコージライトのよう
な多孔質材料から形成されており、従って排気流入通路
50内に流入した排気は図5(B)において矢印で示さ
れるように周囲の隔壁54内を通って隣接する排気流出
通路51内に流出する。
The filter 20 is made of, for example, a porous material such as cordierite. Therefore, the exhaust gas flowing into the exhaust gas inflow passage 50 flows in the surrounding partition wall 54 as shown by the arrow in FIG. 5B. It flows out into the adjacent exhaust outflow passage 51.

【0090】本発明による実施例では各排気流入通路5
0および各排気流出通路51の周壁面、即ち各隔壁54
の両側表面上および隔壁54内の細孔内壁面上には例え
ばアルミナからなる担体の層が形成されており、この担
体上に吸蔵還元型NOx触媒が坦持されている。
In the embodiment according to the present invention, each exhaust inflow passage 5
0 and the peripheral wall surface of each exhaust outflow passage 51, that is, each partition wall 54
A carrier layer made of, for example, alumina is formed on both side surfaces of the above and on the inner wall surface of the pores in the partition wall 54, and the occlusion reduction type NOx catalyst is carried on this carrier.

【0091】次に、本実施の形態に係るフィルタ20に
担持された吸蔵還元型NOx触媒の働きについて説明す
る。
Next, the function of the NOx storage reduction catalyst carried by the filter 20 according to this embodiment will be described.

【0092】フィルタ20は、例えば、アルミナを担体
とし、その担体上に、カリウム(K)、ナトリウム(N
a)、リチウム(Li)、もしくはセシウム(Cs)等
のアルカリ金属と、バリウム(Ba)もしくはカルシウ
ム(Ca)等のアルカリ土類と、ランタン(La)もし
くはイットリウム(Y)等の希土類とから選択された少
なくとも1つと、白金(Pt)等の貴金属とを担持して
構成されている。尚、本実施の形態では、アルミナから
なる担体上にバリウム(Ba)と白金(Pt)とを担持
し、更にO2ストレージ能力のあるセリア(Ce23
を添加して構成される吸蔵還元型NOx触媒を採用し
た。
The filter 20 uses, for example, alumina as a carrier, and potassium (K) and sodium (N) are deposited on the carrier.
a), an alkali metal such as lithium (Li) or cesium (Cs), an alkaline earth such as barium (Ba) or calcium (Ca), and a rare earth such as lanthanum (La) or yttrium (Y). And at least one of them is carried and a noble metal such as platinum (Pt). In the present embodiment, barium (Ba) and platinum (Pt) are supported on a carrier made of alumina, and ceria (Ce 2 O 3 ) having an O 2 storage capacity is further supported.
An NOx storage reduction catalyst was added.

【0093】このように構成された吸蔵還元型NOx触
媒は、該吸蔵還元型NOx触媒に流入する排気の酸素濃
度が高いときは排気中の窒素酸化物(NOx)を吸収す
る。このときに、活性な酸素が放出されPMの酸化が促
進される。
The NOx storage reduction catalyst thus constructed absorbs nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas when the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst is high. At this time, active oxygen is released to accelerate the oxidation of PM.

【0094】一方、吸蔵還元型NOx触媒は、該吸蔵還
元型NOx触媒に流入する排気の酸素濃度が低下したと
きは吸収していた窒素酸化物(NOx)を放出する。そ
の際、排気中に炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)
等の還元成分が存在していれば、吸蔵還元型NOx触媒
は、該吸蔵還元型NOx触媒から放出された窒素酸化物
(NOx)を窒素(N2)に還元せしめることができる。
同時に、活性な酸素が放出され、PMの酸化が促進され
る。
On the other hand, the NOx storage reduction catalyst releases nitrogen oxides (NOx) absorbed when the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst decreases. At that time, hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) are contained in the exhaust gas.
If a reducing component such as is present, the NOx storage reduction catalyst can reduce nitrogen oxides (NOx) released from the NOx storage reduction catalyst to nitrogen (N 2 ).
At the same time, active oxygen is released and the oxidation of PM is promoted.

【0095】ところで、エンジン1が希薄燃焼運転され
ている場合は、エンジン1から排出される排気の空燃比
がリーン雰囲気となり排気の酸素濃度が高くなるため、
排気中に含まれる窒素酸化物(NOx)が吸蔵還元型N
Ox触媒に吸収されることになるが、エンジン1の希薄
燃焼運転が長期間継続されると、吸蔵還元型NOx触媒
のNOx吸収能力が飽和し、排気中の窒素酸化物(NO
x)が吸蔵還元型NOx触媒にて除去されずに大気中へ放
出されてしまう。
By the way, when the engine 1 is in the lean burn operation, the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the engine 1 becomes a lean atmosphere and the oxygen concentration of the exhaust gas becomes high.
Nitrogen oxide (NOx) contained in exhaust gas is a storage reduction type N
Although it is absorbed by the Ox catalyst, when the lean burn operation of the engine 1 is continued for a long period of time, the NOx absorption capacity of the NOx storage reduction catalyst is saturated and the nitrogen oxides (NO
x) is not removed by the NOx storage reduction catalyst and is released into the atmosphere.

【0096】特に、エンジン1のようなディーゼル機関
では、大部分の運転領域においてリーン空燃比の混合気
が燃焼され、それに応じて大部分の運転領域において排
気の空燃比がリーン空燃比となるため、吸蔵還元型NO
x触媒のNOx吸収能力が飽和し易い。
In particular, in a diesel engine such as the engine 1, the lean air-fuel mixture is burned in most operating regions, and the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes lean air-fuel ratio in most operating regions accordingly. , Storage reduction type NO
The NOx absorption capacity of the x catalyst is easily saturated.

【0097】従って、エンジン1が希薄燃焼運転されて
いる場合は、吸蔵還元型NOx触媒のNOx吸収能力が飽
和する前に吸蔵還元型NOx触媒に流入する排気中の酸
素濃度を低下させるとともに還元剤の濃度を高め、吸蔵
還元型NOx触媒に吸収された窒素酸化物(NOx)を放
出及び還元させる必要がある。
Therefore, when the engine 1 is in the lean burn operation, the oxygen concentration in the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst is reduced before the NOx absorption capacity of the NOx storage reduction catalyst is saturated, and the reducing agent is reduced. It is necessary to increase the concentration of NOx and release and reduce the nitrogen oxides (NOx) absorbed by the NOx storage reduction catalyst.

【0098】本実施の形態に係る内燃機関の排気浄化装
置は、フィルタ20より上流の排気管19を流通する排
気中に還元剤たる燃料(軽油)を添加する還元剤供給機
構を備え、この還元剤供給機構から排気中へ燃料を添加
することにより、フィルタ20に流入する排気の酸素濃
度を低下させるとともに還元剤の濃度を高めるようにし
た。
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment is equipped with a reducing agent supply mechanism for adding a fuel (light oil) as a reducing agent to the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 19 upstream of the filter 20. By adding fuel from the agent supply mechanism into the exhaust gas, the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 20 is reduced and the concentration of the reducing agent is increased.

【0099】還元剤供給機構は、図1に示されるよう
に、その噴孔が排気管19内に臨むようターボチャージ
ャ15とフィルタ20との間に取り付けられ、ECU3
5からの信号により開弁して燃料を噴射する還元剤噴射
弁28と、前述した燃料ポンプ6から吐出された燃料を
前記還元剤噴射弁28へ導く還元剤供給路29と、還元
剤供給路29に設けられて該還元剤供給路29内の燃料
の流通を遮断する遮断弁31と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the reducing agent supply mechanism is mounted between the turbocharger 15 and the filter 20 so that its injection hole faces the exhaust pipe 19, and the ECU 3
5, a reducing agent injection valve 28 that opens by a signal from 5 to inject fuel, a reducing agent supply path 29 that guides the fuel discharged from the fuel pump 6 to the reducing agent injection valve 28, and a reducing agent supply path. And a shutoff valve 31 provided on the shutoff valve 29 for shutting off the flow of fuel in the reducing agent supply passage 29.

【0100】このような還元剤供給機構では、燃料ポン
プ6から吐出された高圧の燃料が還元剤供給路29を介
して還元剤噴射弁28へ印加される。そして、ECU3
5からの信号により該還元剤噴射弁28が開弁して排気
管19内へ還元剤としての燃料が噴射される。
In such a reducing agent supply mechanism, the high-pressure fuel discharged from the fuel pump 6 is applied to the reducing agent injection valve 28 via the reducing agent supply passage 29. And ECU3
The reducing agent injection valve 28 is opened by a signal from 5 and fuel as a reducing agent is injected into the exhaust pipe 19.

【0101】還元剤噴射弁28から排気管19内へ噴射
された還元剤は、排気管19の上流から流れてきた排気
の酸素濃度を低下させる。
The reducing agent injected from the reducing agent injection valve 28 into the exhaust pipe 19 reduces the oxygen concentration of the exhaust gas flowing from the upstream side of the exhaust pipe 19.

【0102】このようにして形成された酸素濃度の低い
排気はフィルタ20に流入し、フィルタ20に吸収され
ていた窒素酸化物(NOx)を放出させつつ窒素(N2
に還元することになる。
The thus formed exhaust gas having a low oxygen concentration flows into the filter 20 and releases nitrogen oxides (NOx) absorbed in the filter 20 while releasing nitrogen (N 2 ).
Will be reduced to.

【0103】その後、ECU35からの信号により還元
剤噴射弁28が閉弁し、排気管19内への還元剤の添加
が停止されることになる。
After that, the reducing agent injection valve 28 is closed by a signal from the ECU 35, and the addition of the reducing agent into the exhaust pipe 19 is stopped.

【0104】以上述べたように構成されたエンジン1に
は、該エンジン1を制御するための電子制御ユニット
(ECU:Electronic Control Unit)35が併設され
ている。このECU35は、エンジン1の運転条件や運
転者の要求に応じてエンジン1の運転状態を制御するユ
ニットである。
The engine 1 configured as described above is provided with an electronic control unit (ECU) 35 for controlling the engine 1. The ECU 35 is a unit that controls the operating state of the engine 1 in accordance with the operating conditions of the engine 1 and the driver's request.

【0105】ECU35には、コモンレール圧センサ4
a、エアフローメータ11、吸気温度センサ12、吸気
管圧力センサ17、排気温度センサ24、クランクポジ
ションセンサ33、水温センサ34、アクセル開度セン
サ36、空燃比センサ37、38及び39等の各種セン
サが電気配線を介して接続され、上記した各種センサの
出力信号がECU35に入力されるようになっている。
The ECU 35 includes the common rail pressure sensor 4
a, an air flow meter 11, an intake air temperature sensor 12, an intake pipe pressure sensor 17, an exhaust temperature sensor 24, a crank position sensor 33, a water temperature sensor 34, an accelerator opening sensor 36, various sensors such as air-fuel ratio sensors 37, 38 and 39. The output signals of the various sensors described above are connected to each other via electrical wiring and are input to the ECU 35.

【0106】一方、ECU35には、燃料噴射弁3、吸
気絞り用アクチュエータ14、排気絞り用アクチュエー
タ22、還元剤噴射弁28、EGR弁26、遮断弁31
等が電気配線を介して接続され、上記した各部をECU
35が制御することが可能になっている。
On the other hand, the ECU 35 has a fuel injection valve 3, an intake throttle actuator 14, an exhaust throttle actuator 22, a reducing agent injection valve 28, an EGR valve 26, and a shutoff valve 31.
Etc. are connected via electrical wiring, and the above-mentioned parts are connected to the ECU.
35 can be controlled.

【0107】ここで、ECU35は、図6に示すよう
に、双方向性バス350によって相互に接続された、C
PU351と、ROM352と、RAM353と、バッ
クアップRAM354と、入力ポート356と、出力ポ
ート357とを備えるとともに、前記入力ポート356
に接続されたA/Dコンバータ(A/D)355を備え
ている。
Here, the ECU 35, as shown in FIG. 6, is connected to each other by a bidirectional bus 350, C,
The input port 356 includes a PU 351, a ROM 352, a RAM 353, a backup RAM 354, an input port 356, and an output port 357.
And an A / D converter (A / D) 355 connected to.

【0108】前記入力ポート356は、クランクポジシ
ョンセンサ33のようにデジタル信号形式の信号を出力
するセンサの出力信号を入力し、それらの出力信号をC
PU351やRAM353へ送信する。
The input port 356 receives the output signals of a sensor that outputs a digital signal format signal such as the crank position sensor 33, and outputs those output signals to C
It is transmitted to the PU 351 and the RAM 353.

【0109】前記入力ポート356は、コモンレール圧
センサ4a、エアフローメータ11、吸気温度センサ1
2、吸気管圧力センサ17、排気温度センサ24、水温
センサ34、アクセル開度センサ36、空燃比センサ3
7、38及び39等のように、アナログ信号形式の信号
を出力するセンサのA/D355を介して入力し、それ
らの出力信号をCPU351やRAM353へ送信す
る。
The input port 356 is used for the common rail pressure sensor 4a, the air flow meter 11, and the intake air temperature sensor 1.
2, intake pipe pressure sensor 17, exhaust temperature sensor 24, water temperature sensor 34, accelerator opening sensor 36, air-fuel ratio sensor 3
7, 38, 39 and the like are input via the A / D 355 of a sensor that outputs an analog signal type signal, and those output signals are transmitted to the CPU 351 and the RAM 353.

【0110】前記出力ポート357は、燃料噴射弁3、
吸気絞り用アクチュエータ14、排気絞り用アクチュエ
ータ22、EGR弁26、還元剤噴射弁28、遮断弁3
1等と電気配線を介して接続され、CPU351から出
力される制御信号を、前記した燃料噴射弁3、吸気絞り
用アクチュエータ14、排気絞り用アクチュエータ2
2、EGR弁26、還元剤噴射弁28、あるいは遮断弁
31へ送信する。
The output port 357 is connected to the fuel injection valve 3,
Intake throttle actuator 14, exhaust throttle actuator 22, EGR valve 26, reducing agent injection valve 28, shutoff valve 3
1 and the like via electric wiring, and outputs control signals output from the CPU 351 to the fuel injection valve 3, the intake throttle actuator 14, the exhaust throttle actuator 2 described above.
2, to the EGR valve 26, the reducing agent injection valve 28, or the shutoff valve 31.

【0111】前記ROM352は、燃料噴射弁3を制御
するための燃料噴射制御ルーチン、吸気絞り弁13を制
御するための吸気絞り制御ルーチン、排気絞り弁21を
制御するための排気絞り制御ルーチン、EGR弁26を
制御するためのEGR制御ルーチン、フィルタ20に還
元剤を添加して吸収されたNOxを放出させるとともに
PMを燃焼除去する燃料添加制御ルーチン、フィルタ2
0のSOx被毒を解消する被毒解消制御ルーチン、ター
ボチャージャ15のノズルベーン74を開閉させるノズ
ル開度制御ルーチン等のアプリケーションプログラムを
記憶している。
The ROM 352 has a fuel injection control routine for controlling the fuel injection valve 3, an intake throttle control routine for controlling the intake throttle valve 13, an exhaust throttle control routine for controlling the exhaust throttle valve 21, and an EGR. An EGR control routine for controlling the valve 26, a fuel addition control routine for adding a reducing agent to the filter 20 to release the absorbed NOx, and burning and removing PM, the filter 2
Application programs such as a poisoning elimination control routine for eliminating SOx poisoning of 0 and a nozzle opening control routine for opening and closing the nozzle vanes 74 of the turbocharger 15 are stored.

【0112】前記ROM352は、上記したアプリケー
ションプログラムに加え、各種の制御マップを記憶して
いる。前記制御マップは、例えば、エンジン1の運転状
態と基本燃料噴射量(基本燃料噴射時間)との関係を示
す燃料噴射量制御マップ、エンジン1の運転状態と基本
燃料噴射時期との関係を示す燃料噴射時期制御マップ、
エンジン1の運転状態と吸気絞り弁13の目標開度との
関係を示す吸気絞り弁開度制御マップ、エンジン1の運
転状態と排気絞り弁21の目標開度との関係を示す排気
絞り弁開度制御マップ、エンジン1の運転状態とEGR
弁26の目標開度との関係を示すEGR弁開度制御マッ
プ、エンジン1の運転状態と還元剤の目標添加量(若し
くは排気の目標空燃比)との関係を示す還元剤添加量制
御マップ、還元剤の目標添加量と還元剤噴射弁28の開
弁時間との関係を示す還元剤噴射弁制御マップ等であ
る。
The ROM 352 stores various control maps in addition to the above application programs. The control map is, for example, a fuel injection amount control map showing the relationship between the operating state of the engine 1 and the basic fuel injection amount (basic fuel injection time), and the fuel showing the relationship between the operating state of the engine 1 and the basic fuel injection timing. Injection timing control map,
An intake throttle valve opening control map showing the relationship between the operating state of the engine 1 and the target opening degree of the intake throttle valve 13, and an exhaust throttle valve opening map showing the relationship between the operating state of the engine 1 and the target opening degree of the exhaust throttle valve 21. Control map, engine 1 operating status and EGR
An EGR valve opening control map showing the relationship with the target opening of the valve 26, a reducing agent addition control map showing the relationship between the operating state of the engine 1 and the target addition of the reducing agent (or the target air-fuel ratio of the exhaust gas), It is a reducing agent injection valve control map and the like showing the relationship between the target addition amount of the reducing agent and the valve opening time of the reducing agent injection valve 28.

【0113】前記RAM353は、各センサからの出力
信号やCPU351の演算結果等を格納する。前記演算
結果は、例えば、クランクポジションセンサ33がパル
ス信号を出力する時間的な間隔に基づいて算出される機
関回転数である。これらのデータは、クランクポジショ
ンセンサ33がパルス信号を出力する都度、最新のデー
タに書き換えられる。
The RAM 353 stores the output signal from each sensor, the calculation result of the CPU 351 and the like. The calculation result is, for example, the engine speed calculated based on the time interval at which the crank position sensor 33 outputs a pulse signal. These data are rewritten to the latest data each time the crank position sensor 33 outputs a pulse signal.

【0114】前記バックアップRAM354は、エンジ
ン1の運転停止後もデータを記憶可能な不揮発性のメモ
リである。
The backup RAM 354 is a non-volatile memory capable of storing data even after the engine 1 is stopped.

【0115】前記CPU351は、前記ROM352に
記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作し
て、燃料噴射弁制御、吸気絞り制御、排気絞り制御、E
GR制御、燃料添加制御、被毒解消制御等を実行する。
The CPU 351 operates according to the application program stored in the ROM 352 to control the fuel injection valve, intake throttle control, exhaust throttle control, E
GR control, fuel addition control, poisoning elimination control, etc. are executed.

【0116】例えば、燃料添加制御では、CPU351
は、フィルタ20に流入する排気中へ燃料を添加し酸素
濃度を比較的に短い周期で変動させる。
For example, in the fuel addition control, the CPU 351
Adds fuel to the exhaust flowing into the filter 20 to change the oxygen concentration in a relatively short cycle.

【0117】燃料添加制御では、CPU351は、所定
の周期毎に燃料添加制御実行条件が成立しているか否か
を判別する。この燃料添加制御実行条件としては、例え
ば、フィルタ20が活性状態にある、排気温度センサ2
4の出力信号値(排気温度)が所定の上限値以下であ
る、被毒解消制御が実行されていない、等の条件を例示
することができる。
In the fuel addition control, the CPU 351 determines whether or not the fuel addition control execution condition is satisfied every predetermined period. As the fuel addition control execution condition, for example, the exhaust temperature sensor 2 in which the filter 20 is in the active state is used.
The output signal value of 4 (exhaust gas temperature) is equal to or lower than a predetermined upper limit value, the poisoning elimination control is not executed, or the like.

【0118】上記したような燃料添加制御実行条件が成
立していると判定された場合は、CPU351は、ノズ
ルベーン74を開き側へ回動させて吸入空気量を減少さ
せつつ還元剤噴射弁28からスパイク的に還元剤たる燃
料を噴射させるべく当該還元剤噴射弁28を制御するこ
とにより、フィルタ20に流入する排気の空燃比を一時
的に所定の目標リッチ空燃比とする。
When it is determined that the fuel addition control execution condition as described above is satisfied, the CPU 351 rotates the nozzle vane 74 to the open side to reduce the intake air amount and to reduce the intake air amount from the reducing agent injection valve 28. By controlling the reducing agent injection valve 28 to inject the fuel that is the reducing agent in a spike manner, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter 20 is temporarily set to the predetermined target rich air-fuel ratio.

【0119】具体的には、CPU351は、可変ノズル
機構71のノズルベーン74を全開にすべく駆動機構8
2を動作させる。すると、タービンホイール47に吹き
付けられる排気の流速が下降し、タービンホイール47
の回転速度及び回転力が下降してエンジン1に吸入され
る空気量が減少する。
Specifically, the CPU 351 causes the drive mechanism 8 to fully open the nozzle vanes 74 of the variable nozzle mechanism 71.
2 is operated. Then, the flow velocity of the exhaust gas blown to the turbine wheel 47 decreases,
The rotation speed and the rotation force of the engine 1 decrease, and the amount of air taken into the engine 1 decreases.

【0120】次に、CPU351は、RAM353に記
憶されている機関回転数、アクセル開度センサ36の出
力信号(アクセル開度)、エアフローメータ11の出力
信号値(吸入空気量)、空燃比センサの出力信号、燃料
噴射量等を読み出す。
Next, the CPU 351 controls the engine speed stored in the RAM 353, the output signal of the accelerator opening sensor 36 (accelerator opening), the output signal value of the air flow meter 11 (intake air amount), and the air-fuel ratio sensor. The output signal, fuel injection amount, etc. are read.

【0121】CPU351は、前記した機関回転数とア
クセル開度と吸入空気量と燃料噴射量とをパラメータと
してROM352の還元剤添加量制御マップへアクセス
し、排気の空燃比を予め設定された目標空燃比とする上
で必要となる還元剤の添加量(目標添加量)を算出す
る。
The CPU 351 accesses the reducing agent addition amount control map of the ROM 352 by using the engine speed, the accelerator opening, the intake air amount and the fuel injection amount described above as parameters, and sets the air-fuel ratio of the exhaust gas to the preset target air-fuel ratio. The amount of addition of the reducing agent (target amount of addition) required to obtain the fuel ratio is calculated.

【0122】続いて、CPU351は、前記目標添加量
をパラメータとしてROM352の還元剤噴射弁制御マ
ップへアクセスし、還元剤噴射弁28から目標添加量の
還元剤を噴射させる上で必要となる還元剤噴射弁28の
開弁時間(目標開弁時間)を算出する。
Subsequently, the CPU 351 accesses the reducing agent injection valve control map of the ROM 352 using the target addition amount as a parameter, and the reducing agent necessary for injecting the target addition amount of the reducing agent from the reducing agent injection valve 28. The valve opening time (target valve opening time) of the injection valve 28 is calculated.

【0123】還元剤噴射弁28の目標開弁時間が算出さ
れると、CPU351は、還元剤噴射弁28を開弁させ
る。
When the target valve opening time of the reducing agent injection valve 28 is calculated, the CPU 351 opens the reducing agent injection valve 28.

【0124】CPU351は、還元剤噴射弁28を開弁
させた時点から前記目標開弁時間が経過すると、還元剤
噴射弁28を閉弁させる。
The CPU 351 closes the reducing agent injection valve 28 when the target valve opening time elapses from the time when the reducing agent injection valve 28 is opened.

【0125】このように還元剤噴射弁28が目標開弁時
間だけ開弁されると、目標添加量の燃料が還元剤噴射弁
28から排気管19内へ噴射されることになる。そし
て、還元剤噴射弁28から噴射された還元剤は、排気管
19の上流から流れてきた排気と混ざり合って目標空燃
比の混合気を形成してフィルタ20に流入する。
When the reducing agent injection valve 28 is opened for the target valve opening time in this way, the target addition amount of fuel is injected from the reducing agent injection valve 28 into the exhaust pipe 19. Then, the reducing agent injected from the reducing agent injection valve 28 mixes with the exhaust flowing from the upstream of the exhaust pipe 19 to form a mixture having a target air-fuel ratio, and then flows into the filter 20.

【0126】この結果、フィルタ20に流入する排気の
空燃比は、比較的に短い周期で酸素濃度が変化すること
になり、以て、フィルタ20が窒素酸化物(NOx)の
吸収と放出・還元とを交互に短周期的に繰り返すことに
なる。
As a result, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter 20 is such that the oxygen concentration changes in a relatively short cycle, so that the filter 20 absorbs and releases / reduces nitrogen oxides (NOx). And will be repeated alternately in a short cycle.

【0127】ここで、ノズルベーン74が全開にされる
ため、吸入空気量が通常よりも減少しているので、添加
する燃料量が少量でも酸素濃度を十分に低下させること
ができ、従って、燃費の悪化を抑制することが可能とな
る。
Here, since the nozzle vanes 74 are fully opened, the intake air amount is smaller than usual, so that the oxygen concentration can be sufficiently reduced even if the amount of fuel added is small, and therefore the fuel consumption can be reduced. It is possible to suppress the deterioration.

【0128】次に、被毒解消制御では、CPU351
は、フィルタ20の酸化物による被毒を解消すべく被毒
解消処理を行うことになる。
Next, in the poisoning elimination control, the CPU 351
Will perform a poisoning elimination process in order to eliminate the poisoning due to the oxide of the filter 20.

【0129】ここで、エンジン1の燃料には硫黄(S)
が含まれている場合があり、そのような燃料がエンジン
1で燃焼されると、二酸化硫黄(SO2)や三酸化硫黄
(SO3)などの硫黄酸化物(SOx)が生成される。
Here, sulfur (S) is used as the fuel for the engine 1.
When such a fuel is burned in the engine 1, sulfur oxides (SOx) such as sulfur dioxide (SO 2 ) and sulfur trioxide (SO 3 ) are generated.

【0130】硫黄酸化物(SOx)は、排気とともにフ
ィルタ20に流入し、窒素酸化物(NOx)と同様のメ
カニズムによってフィルタ20に吸収される。
Sulfur oxide (SOx) flows into the filter 20 together with the exhaust gas and is absorbed by the filter 20 by the same mechanism as nitrogen oxide (NOx).

【0131】具体的には、フィルタ20に流入する排気
の酸素濃度が高いときには、流入排気ガス中の二酸化硫
黄(SO2)や三酸化硫黄(SO3)等の硫黄酸化物(S
Ox)が白金(Pt)の表面上で酸化され、硫酸イオン
(SO4 2-)の形でフィルタ20に吸収される。更に、
フィルタ20に吸収された硫酸イオン(SO4 2-)は、
酸化バリウム(BaO)と結合して硫酸塩(BaS
4)を形成する。
Specifically, when the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 20 is high, sulfur oxides (S 2 ) such as sulfur dioxide (SO 2 ) and sulfur trioxide (SO 3 ) in the inflowing exhaust gas are obtained.
Ox) is oxidized on the surface of platinum (Pt) and absorbed by the filter 20 in the form of sulfate ions (SO 4 2− ). Furthermore,
The sulfate ions (SO 4 2- ) absorbed by the filter 20 are
Sulfate (BaS) combined with barium oxide (BaO)
O 4 ) is formed.

【0132】ところで、硫酸塩(BaSO4)は、硝酸
バリウム(Ba(NO32)に比して安定していて分解
し難く、フィルタ20に流入する排気の酸素濃度が低く
なっても分解されずにフィルタ20内に残留してしま
う。
By the way, the sulfate (BaSO 4 ) is more stable than barium nitrate (Ba (NO 3 ) 2 ) and hard to decompose, and is decomposed even when the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 20 becomes low. Instead, they remain in the filter 20.

【0133】フィルタ20における硫酸塩(BaS
4)の量が増加すると、それに応じて窒素酸化物(N
Ox)の吸収に関与することができる酸化バリウム(B
aO)の量が減少するため、フィルタ20のNOx吸収
能力が低下する、いわゆるSOx被毒が発生する。
Sulfate (BaS in filter 20)
As the amount of O 4 ) increases, the nitrogen oxides (N
Barium oxide (B) which can participate in the absorption of Ox)
Since the amount of aO) decreases, so-called SOx poisoning occurs in which the NOx absorption capacity of the filter 20 decreases.

【0134】フィルタ20のSOx被毒を解消する方法
としては、フィルタ20の雰囲気温度をおよそ600℃
〜650℃の高温域まで昇温させるとともに、フィルタ
20に流入する排気の酸素濃度を低くすることにより、
フィルタ20に吸収されている硫酸バリウム(BaSO
4)をSO3 -やSO4 -に熱分解し、次いでSO3 -やSO4
-を排気中の炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)と
反応させて気体状のSO2 -に還元する方法を例示するこ
とができる。
As a method for eliminating SOx poisoning of the filter 20, the ambient temperature of the filter 20 is set to about 600.degree.
By raising the temperature to a high temperature range of ˜650 ° C. and reducing the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 20,
Barium sulfate (BaSO) absorbed by the filter 20
4) the SO 3 - and SO 4 - and pyrolyzed, followed by SO 3 - and SO 4
- it can be exemplified a method of reducing the - is reacted with a hydrocarbon in the exhaust gas (HC) and carbon monoxide (CO) gaseous SO 2 and.

【0135】そこで、本実施の形態に係る被毒解消処理
では、CPU351は、先ずフィルタ20の床温を高め
る触媒昇温処理を実行した上で、フィルタ20に流入す
る排気の酸素濃度を低くするようにした。
Therefore, in the poisoning elimination process according to the present embodiment, the CPU 351 first executes the catalyst temperature raising process for raising the bed temperature of the filter 20, and then lowers the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 20. I did it.

【0136】触媒昇温処理では、CPU351は、可変
ノズル機構71のノズルベーン74を全開にすべく駆動
機構82を動作させる。すると、タービンホイール47
に吹き付けられる排気の流速が下降し、タービンホイー
ル47の回転速度及び回転力が下降してエンジン1に吸
入される空気量が減少する。このようにして吸入空気量
が減少すると、インタークーラ16で冷却された新気の
エンジン1への導入量が減少し、その結果排気の温度が
上昇する。温度が上昇した排気がフィルタ20に到達す
るとフィルタ20の温度が上昇する。
In the catalyst temperature raising process, the CPU 351 operates the drive mechanism 82 to fully open the nozzle vanes 74 of the variable nozzle mechanism 71. Then, turbine wheel 47
The flow velocity of the exhaust gas blown onto the engine 1 decreases, the rotational speed and the rotational force of the turbine wheel 47 decrease, and the amount of air taken into the engine 1 decreases. When the intake air amount decreases in this way, the amount of fresh air cooled by the intercooler 16 introduced into the engine 1 decreases, and as a result, the exhaust gas temperature rises. When the exhaust gas whose temperature has risen reaches the filter 20, the temperature of the filter 20 rises.

【0137】逆に、排気の温度が過剰に上昇した場合に
は、CPU351は、可変ノズル機構71のノズルベー
ン74を閉めるべく駆動機構82を動作させる。する
と、タービンホイール47に吹き付けられる排気の流速
が上昇し、タービンホイール47の回転速度及び回転力
が上昇してエンジン1に吸入される空気量が増加する。
このようにして吸入空気量が増加すると、インタークー
ラ16で冷却された新気のエンジン1への導入量が増加
し、その結果排気の温度が下降する。温度が下降した排
気がフィルタ20に到達するとフィルタ20の温度が下
降する。
On the contrary, when the temperature of the exhaust gas rises excessively, the CPU 351 operates the drive mechanism 82 to close the nozzle vane 74 of the variable nozzle mechanism 71. Then, the flow velocity of the exhaust gas blown to the turbine wheel 47 increases, the rotational speed and the rotational force of the turbine wheel 47 increase, and the amount of air taken into the engine 1 increases.
When the intake air amount increases in this manner, the amount of fresh air cooled by the intercooler 16 introduced into the engine 1 increases, and as a result, the exhaust gas temperature decreases. When the exhaust gas whose temperature has dropped reaches the filter 20, the temperature of the filter 20 drops.

【0138】上記したような触媒昇温処理によりフィル
タ20の床温が600℃〜650℃程度の高温域まで上
昇すると、CPU351は、フィルタ20に流入する排
気の酸素濃度を低下させるべく還元剤噴射弁28から燃
料を噴射させる。
When the bed temperature of the filter 20 rises to a high temperature range of about 600 ° C. to 650 ° C. by the catalyst temperature raising process as described above, the CPU 351 causes the reducing agent injection to reduce the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 20. Fuel is injected from the valve 28.

【0139】尚、還元剤噴射弁28から過剰な燃料が噴
射されると、それらの燃料がフィルタ20で急激に燃焼
してフィルタ20が過熱し、或いは還元剤噴射弁28か
ら噴射された過剰な燃料によってフィルタ20が不要に
冷却される虞があるため、CPU351は、空燃比セン
サ38の出力信号に基づいて還元剤噴射弁28からの燃
料噴射量をフィードバック制御するようにすることが好
ましい。
When excess fuel is injected from the reducing agent injection valve 28, those fuels burn rapidly in the filter 20 and the filter 20 overheats, or excess fuel injected from the reducing agent injection valve 28 is injected. Since the filter 20 may be unnecessarily cooled by the fuel, the CPU 351 preferably feedback-controls the fuel injection amount from the reducing agent injection valve 28 based on the output signal of the air-fuel ratio sensor 38.

【0140】このように被毒解消処理が実行されると、
フィルタ20の床温が高い状況下で、フィルタ20に流
入する排気の酸素濃度が低くなるため、フィルタ20に
吸収されている硫酸バリウム(BaSO4)がSO3 -
SO4 -に熱分解され、それらSO3 -やSO4 -が排気中の
炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)と反応して還元
され、以てフィルタ20のSOx被毒が解消されること
になる。
When the poisoning elimination processing is executed in this way,
When the bed temperature of the filter 20 is high, the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 20 is low, so that barium sulfate (BaSO 4 ) absorbed by the filter 20 is thermally decomposed into SO 3 and SO 4 −. The SO 3 and SO 4 react with hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) in the exhaust gas and are reduced, whereby SOx poisoning of the filter 20 is eliminated.

【0141】ところで、フィルタを備えた内燃機関の排
気浄化装置では、エンジンが高回転高負荷の領域で運転
されたときに排出される高温の排気によりフィルタに堆
積したPMは燃焼され除去される。しかし、PMの燃焼
には時間を要するためPMが完全に燃焼して除去される
前にエンジンの運転領域が高回転高負荷領域から外れる
とPMが燃え残ることがある。このようなPMの燃焼に
適したエンジンの運転状態を長期間維持することは困難
である。このため、燃え残ったPMが次第にフィルタに
堆積し、フィルタが目詰まりを起こす要因となる。
By the way, in the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine equipped with the filter, the PM deposited on the filter is burned and removed by the high temperature exhaust gas discharged when the engine is operated in the high rotation and high load region. However, since it takes a long time to burn PM, if the operating region of the engine deviates from the high rotation and high load region before the PM is completely burned and removed, the PM may remain unburned. It is difficult to maintain such an engine operating state suitable for burning PM for a long period of time. For this reason, unburned PM gradually accumulates on the filter, which causes the filter to be clogged.

【0142】しかしながら、吸蔵還元型NOx触媒を担
持したフィルタでは、排気中へ還元剤を添加することに
より排気中のPMが燃焼し目詰まりを防止することが可
能となる。このように還元剤を添加する方法の一つに排
気中への前述の燃料添加がある。
However, in the filter carrying the NOx storage reduction catalyst, it is possible to prevent the PM in the exhaust gas from burning by adding the reducing agent to the exhaust gas. One of the methods for adding the reducing agent in this way is to add the above-mentioned fuel into the exhaust gas.

【0143】燃料添加の結果、フィルタ20に流入する
排気は、比較的に短い周期で酸素濃度が変化することに
なる。そして、フィルタ20に流入した燃料により活性
酸素が放出されることによって、PMが酸化されやすい
ものに変質し単位時間あたりの酸化除去可能量が向上す
る。また、燃料添加により、触媒の酸素被毒が除去さ
れ、触媒の活性が上がるため活性酸素を放出し易くな
る。そして、活性酸素によりPMは酸化燃焼され除去さ
れる。
As a result of the addition of fuel, the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 20 changes in a relatively short cycle. Then, the active oxygen is released by the fuel that has flowed into the filter 20, so that the PM is transformed into a substance that is easily oxidized, and the amount that can be oxidized and removed per unit time is improved. Further, the addition of fuel removes oxygen poisoning of the catalyst and increases the activity of the catalyst, so that active oxygen is easily released. Then, PM is oxidatively burned and removed by the active oxygen.

【0144】ここで、従来の内燃機関の排気浄化装置で
は、ターボチャージャ下流に燃料噴射弁を設けて、ノズ
ルベーンの固着を防止しつつ吸蔵還元型NOx触媒の温
度制御を行っていた。しかし、吸蔵還元型NOx触媒の
昇温が必要なときには目的によって必要な温度が異な
る。特に、吸蔵還元型NOx触媒を担持したパティキュ
レートフィルタを備えている場合には、NOx浄化の他
に、SOx被毒回復やPMの除去が必要となり、これら
を効果的に行うためには夫々異なる条件でなされる必要
がある。
In the conventional exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, a fuel injection valve is provided downstream of the turbocharger to control the temperature of the NOx storage reduction catalyst while preventing the nozzle vanes from sticking. However, when it is necessary to raise the temperature of the NOx storage reduction catalyst, the required temperature differs depending on the purpose. In particular, when the particulate filter carrying the NOx storage reduction catalyst is provided, it is necessary to recover the SOx poisoning and remove PM in addition to the NOx purification. It needs to be done on the terms.

【0145】その点、本実施の形態では、可変容量型タ
ーボチャージャ及びパティキュレートフィルタを備え、
可変容量型ターボチャージャとパティキュレートフィル
タとの間に還元剤を添加することにより、ノズルベーン
の固着を防止しつつ、ノズルベーンを操作してNOxの
還元、PMの除去及びSOx被毒回復を夫々異なる条件
で行うことができる。
In this respect, in the present embodiment, a variable capacity turbocharger and a particulate filter are provided,
By adding a reducing agent between the variable capacity turbocharger and the particulate filter, the nozzle vanes are prevented from sticking and the nozzle vanes are operated to reduce NOx, remove PM and recover SOx poisoning under different conditions. Can be done at.

【0146】従って、NOxの還元、PMの除去及びS
Ox被毒回復を夫々最適の状態で行うことが可能とな
る。 <第2の実施の形態>図7は、本実施の形態に係る排気
浄化装置を適用するエンジン1とその吸排気系の概略構
成を示す図である。本実施の形態に係る内燃機関の排気
浄化装置は、第1の実施の形態に係る内燃機関の排気浄
化装置と比較して以下の点で相違する。
Therefore, NOx reduction, PM removal and S
It is possible to recover the Ox poisoning in the optimum condition. <Second Embodiment> FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of an engine 1 to which an exhaust emission control device according to the present embodiment is applied and its intake and exhaust system. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to this embodiment differs from the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment in the following points.

【0147】即ち、本実施の形態では、還元剤噴射弁2
8の下流で且つフィルタ20の上流にNOx触媒40を
設けた。尚、本実施の形態においては、第1の実施の形
態と比較してNOx触媒40を設ける点で異なるもの
の、対用対象となるエンジン1やその他ハードウェアの
基本構成については、第1の実施の形態と共通なので説
明を割愛する。
That is, in the present embodiment, the reducing agent injection valve 2
The NOx catalyst 40 was provided downstream of 8 and upstream of the filter 20. Although the present embodiment is different from the first embodiment in that the NOx catalyst 40 is provided, the basic configuration of the engine 1 and other hardware to be applied is the same as that of the first embodiment. The explanation is omitted because it is the same as the form.

【0148】ところで、希薄燃焼可能な内燃機関におい
ては、諸条件により理論空燃比近辺で運転される場合が
ある。このようなときには、理論空燃比近辺の排気が排
出されるが、前記フィルタ20に担持された吸蔵還元型
NOx触媒では理論空燃比近辺での排気中の窒素酸化物
(NOx)を浄化する能力が低い。このように内燃機関
が理論空燃比近辺で運転されている場合には、排気通路
にNOx触媒を設置することが有効である。
Incidentally, an internal combustion engine capable of lean burn may be operated near the stoichiometric air-fuel ratio depending on various conditions. In such a case, the exhaust gas near the stoichiometric air-fuel ratio is discharged, but the storage reduction type NOx catalyst carried on the filter 20 has the ability to purify nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas near the stoichiometric air-fuel ratio. Low. As described above, when the internal combustion engine is operated near the stoichiometric air-fuel ratio, it is effective to install the NOx catalyst in the exhaust passage.

【0149】このNOx触媒は、排気中の炭化水素(H
C)及び一酸化炭素(CO)の酸化と、窒素酸化物(N
Ox)の還元を同時に行い、排気中のこれらの有害成分
を無害な二酸化炭素(CO2)、水(H2O)、及び窒素
(N2)に浄化する機能を有している。
This NOx catalyst is used for the hydrocarbons (H
C) and carbon monoxide (CO) oxidation, and nitrogen oxides (N
Ox) is simultaneously reduced to purify these harmful components in exhaust gas into harmless carbon dioxide (CO 2 ), water (H 2 O), and nitrogen (N 2 ).

【0150】ところで、上述の吸蔵還元型NOx触媒及
びNOx触媒には活性温度領域が存在し、この活性温度
領域に触媒の床温が入っていなければ高い浄化率を得る
ことはできない。そこで、NOx触媒40の容量を小さ
く設定すると、機関始動時等であっても早期に温度上昇
が可能となり、排気中の炭化水素(HC)及び一酸化炭
素(CO)の酸化と、窒素酸化物(NOx)の還元を早
期に行うことができる。そして、このときの反応熱がN
Ox触媒40を通過する排気の温度を上昇させ、この温
度が上昇した排気がNOx触媒40の下流に設けられた
フィルタ20を通過すると、フィルタ20の温度が上昇
する。このようにして、フィルタ20の早期温度上昇も
可能となる。
By the way, the above-mentioned NOx storage reduction catalyst and NOx catalyst have an active temperature range, and a high purification rate cannot be obtained unless the bed temperature of the catalyst is in this active temperature range. Therefore, when the capacity of the NOx catalyst 40 is set to be small, the temperature can be raised early even when the engine is started, etc., and the oxidation of hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) in the exhaust gas and nitrogen oxides can be prevented. (NOx) can be reduced at an early stage. And the reaction heat at this time is N
When the temperature of the exhaust gas passing through the Ox catalyst 40 is increased and the exhaust gas having the increased temperature passes through the filter 20 provided downstream of the NOx catalyst 40, the temperature of the filter 20 is increased. In this way, it is possible to increase the temperature of the filter 20 at an early stage.

【0151】また、ノズルベーン74を開き側へ回動さ
せると、NOx触媒40の温度を早期に上昇させること
ができる。即ち、CPU351がノズルベーン74を開
き側へ回動させると、タービンホイール47に吹き付け
られる排気の流速が下降し、タービンホイール47の回
転速度及び回転力が下降してエンジン1に吸入される空
気量が減少する。このようにして吸入空気量が減少する
と、インタークーラ16で冷却された新気のエンジン1
への導入量が減少し、その結果排気の温度が上昇する。
温度が上昇した排気がNOx触媒40に到達すると該N
Ox触媒40の温度が上昇する。
When the nozzle vane 74 is rotated to the open side, the temperature of the NOx catalyst 40 can be raised early. That is, when the CPU 351 rotates the nozzle vane 74 to the open side, the flow velocity of the exhaust gas blown to the turbine wheel 47 decreases, the rotational speed and rotational force of the turbine wheel 47 decrease, and the amount of air taken into the engine 1 decreases. Decrease. When the intake air amount decreases in this way, the fresh air engine 1 cooled by the intercooler 16
The amount of gas introduced into the exhaust gas decreases, and as a result, the temperature of the exhaust gas increases.
When the exhaust gas whose temperature has risen reaches the NOx catalyst 40, the N
The temperature of the Ox catalyst 40 rises.

【0152】以上述べたように、本実施の形態によれ
ば、フィルタ20でのNOx還元やPMの酸化及びSOx
被毒回復を早期に開始することができ、また、排気中の
炭化水素(HC)及び一酸化炭素(CO)の酸化と、窒
素酸化物(NOx)の還元を早期に開始することができ
る。 <第3の実施の形態>図8は、本実施の形態に係る排気
浄化装置を適用するエンジン1とその吸排気系の概略構
成を示す図である。本実施の形態に係る内燃機関の排気
浄化装置は、第2の実施の形態に係る内燃機関の排気浄
化装置と比較して以下の点で相違する。
As described above, according to the present embodiment, NOx reduction in the filter 20, oxidation of PM and SOx.
Poisoning recovery can be started early, and oxidation of hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) and reduction of nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas can be started early. <Third Embodiment> FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of an engine 1 to which an exhaust emission control device according to the present embodiment is applied and an intake / exhaust system thereof. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment differs from the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the second embodiment in the following points.

【0153】即ち、本実施の形態では、フィルタ20の
下流で且つ空燃比センサ39の上流に酸化触媒41を設
けた。この酸化触媒41は、排気中に含まれる一酸化炭
素(CO)、炭化水素(HC)を酸化する働きを有す
る。尚、本実施の形態においては、第2の実施の形態と
比較して酸化触媒41を設ける点で異なるものの、対用
対象となるエンジン1やその他ハードウェアの基本構成
については、第1の実施の形態と共通なので説明を割愛
する。
That is, in this embodiment, the oxidation catalyst 41 is provided downstream of the filter 20 and upstream of the air-fuel ratio sensor 39. The oxidation catalyst 41 has a function of oxidizing carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC) contained in the exhaust gas. Although the present embodiment is different from the second embodiment in that the oxidation catalyst 41 is provided, the basic configuration of the engine 1 and other hardware to be applied is the same as that of the first embodiment. The explanation is omitted because it is the same as the form.

【0154】フィルタ20には、NOx還元、PM除
去、SOx被毒回復を行う必要が生じたときに還元剤噴
射弁28から燃料が添加される。このときに添加された
燃料の一部がフィルタ20で反応しないでそのまますり
抜けてしまい大気中に放出される虞がある。
Fuel is added to the filter 20 from the reducing agent injection valve 28 when it is necessary to perform NOx reduction, PM removal, and SOx poisoning recovery. There is a possibility that a part of the fuel added at this time will pass through the filter 20 as it is without reacting and be released into the atmosphere.

【0155】フィルタ20の下流に酸化触媒41を設け
ると、該フィルタ20をすり抜けた燃料を酸化させ、浄
化することができる。
By providing the oxidation catalyst 41 downstream of the filter 20, the fuel that has passed through the filter 20 can be oxidized and purified.

【0156】ところで、酸化触媒41にも活性温度領域
が存在し、この活性温度領域に触媒の床温が入っていな
ければ高い浄化率を得ることはできない。このようなと
きには、ノズルベーン74を開き側へ回動させると、酸
化触媒41の温度を早期に上昇させることができる。即
ち、CPU351がノズルベーン74を開き側へ回動さ
せると、タービンホイール47に吹き付けられる排気の
流速が下降し、タービンホイール47の回転速度及び回
転力が下降してエンジン1に吸入される空気量が減少す
る。このようにして吸入空気量が減少すると、インター
クーラ16で冷却された新気のエンジン1への導入量が
減少し、その結果排気の温度が上昇する。温度が上昇し
た排気が酸化触媒41に到達すると該酸化触媒41の温
度が上昇する。
By the way, the oxidation catalyst 41 also has an active temperature region, and if the bed temperature of the catalyst is not within this active temperature region, a high purification rate cannot be obtained. In such a case, by rotating the nozzle vane 74 to the open side, the temperature of the oxidation catalyst 41 can be raised early. That is, when the CPU 351 rotates the nozzle vane 74 to the open side, the flow velocity of the exhaust blown to the turbine wheel 47 decreases, the rotation speed and the rotation force of the turbine wheel 47 decrease, and the amount of air taken into the engine 1 decreases. Decrease. When the intake air amount decreases in this way, the amount of fresh air cooled by the intercooler 16 introduced into the engine 1 decreases, and as a result, the exhaust gas temperature rises. When the exhaust gas whose temperature has risen reaches the oxidation catalyst 41, the temperature of the oxidation catalyst 41 rises.

【0157】以上述べたように、本実施の形態に係る内
燃機関の排気浄化装置によれば、大気中への燃料の放出
を抑制することができ、排気エミッション性能の悪化を
防止することができる。
As described above, according to the exhaust purification system of the internal combustion engine of the present embodiment, it is possible to suppress the release of fuel into the atmosphere and prevent the deterioration of exhaust emission performance. .

【0158】[0158]

【発明の効果】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置で
は、ターボチャージャ下流に還元剤を添加するため、還
元剤によるノズルベーンの固着を防止することができ
る。また、ノズルベーンを開き側へ回動させることによ
り排気の温度を上昇させ、NOx還元、PM除去及びS
Ox被毒回復等を行うときにフィルタの温度を上昇させ
ることができる。更に、フィルタに堆積したPMを除去
するための還元剤の添加や触媒床温の上昇のための還元
剤の添加回数を減少させることができる。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, since the reducing agent is added downstream of the turbocharger, it is possible to prevent the nozzle vanes from sticking to the reducing agent. Further, the temperature of the exhaust gas is raised by rotating the nozzle vane to the open side, and NOx reduction, PM removal and S
It is possible to raise the temperature of the filter when performing Ox poisoning recovery or the like. Further, it is possible to reduce the number of additions of the reducing agent for removing the PM deposited on the filter and the number of additions of the reducing agent for increasing the catalyst bed temperature.

【0159】従って、ノズルベーンの固着を防止しつつ
排気エミッションの悪化を抑制することができ、また、
燃費を向上させることができる。
Therefore, it is possible to prevent the exhaust emission from deteriorating while preventing the nozzle vanes from sticking.
Fuel efficiency can be improved.

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

【図1】 第1の実施の形態に係る内燃機関の排気浄化
装置を適用するエンジンとその吸排気系とを併せ示す概
略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an engine to which an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to a first embodiment is applied and an intake / exhaust system thereof.

【図2】 可変容量型ターボチャージャの構成を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a variable capacity turbocharger.

【図3】 (a)は、可変容量型ターボチャージャの可
変ノズル機構の側面視を示す図である。(b)は、可変
容量型ターボチャージャの可変ノズル機構の正面視を示
す図である。
FIG. 3A is a side view of a variable nozzle mechanism of a variable capacity turbocharger. (B) is a figure showing the front view of the variable nozzle mechanism of a variable capacity type turbocharger.

【図4】 可変容量型ターボチャージャのVNTアクチ
ュエータの構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a VNT actuator of a variable displacement turbocharger.

【図5】 (A)は、パティキュレートフィルタの横方
向断面を示す図である。(B)は、パティキュレートフ
ィルタの縦方向断面を示す図である。
FIG. 5A is a diagram showing a lateral cross section of a particulate filter. (B) is a figure which shows the longitudinal cross section of a particulate filter.

【図6】 ECUの内部構成を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing an internal configuration of an ECU.

【図7】 第2の実施の形態に係る内燃機関の排気浄化
装置の概略構成図である。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to a second embodiment.

【図8】 第3の実施の形態に係る内燃機関の排気浄化
装置の概略構成図である。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to a third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・・エンジン 1a・・・クランクプーリ 2・・・・気筒 3・・・・燃料噴射弁 4・・・・コモンレール 4a・・・コモンレール圧センサ 5・・・・燃料供給管 6・・・・燃料ポンプ 6a・・・ポンププーリ 8・・・・吸気枝管 9・・・・吸気管 15・・・ターボチャージャ 15a・・コンプレッサハウジング 15b・・タービンハウジング 15c・・センタハウジング 16・・・インタークーラ 18・・・排気枝管 19・・・排気管 20・・・パティキュレートフィルタ 25・・・EGR通路 26・・・EGR弁 27・・・EGRクーラ 28・・・還元剤噴射弁 29・・・還元剤供給路 31・・・遮断弁 33・・・クランクポジションセンサ 34・・・水温センサ 35・・・ECU 36・・・アクセル開度センサ 37・・・空燃比センサ 38・・・空燃比センサ 39・・・空燃比センサ 40・・・NOx触媒 41・・・酸化触媒 1 ... Engine 1a: Crank pulley 2 ... Cylinder 3 ... Fuel injection valve 4 ... Common rail 4a ... Common rail pressure sensor 5 ... Fuel supply pipe 6 ... Fuel pump 6a ... Pump pulley 8 ... Intake branch pipe 9 ... Intake pipe 15 ... Turbocharger 15a ... Compressor housing 15b · Turbine housing 15c ... Center housing 16 ... Intercooler 18 ... Exhaust branch pipe 19 ... Exhaust pipe 20 ... Particulate filter 25 ... EGR passage 26 ... EGR valve 27 ... EGR cooler 28 ... Reducing agent injection valve 29 ... Reductant supply path 31 ... Shut-off valve 33 ... Crank position sensor 34 ... Water temperature sensor 35 ... ECU 36 ... Accelerator opening sensor 37 ... Air-fuel ratio sensor 38 ... Air-fuel ratio sensor 39 ... Air-fuel ratio sensor 40 ... NOx catalyst 41 ... Oxidation catalyst

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B01D 53/94 F01N 3/08 A B01J 38/04 G F01N 3/02 321 3/24 E 3/08 T 3/28 301C 3/24 301D F02D 41/04 355 3/28 301 43/00 301E 301R F02D 41/04 355 301T 43/00 301 45/00 310T 314Z B01D 53/36 103C 45/00 310 ZAB 314 103B 101B K (72)発明者 古橋 道雄 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 山本 崇 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 川口 文悟 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) 3G084 AA01 AA04 BA05 BA08 BA09 BA13 BA15 BA19 BA20 BA24 DA10 DA27 EB01 FA02 FA07 FA10 FA11 FA12 FA20 FA26 FA27 FA28 FA30 FA33 FA38 3G090 AA03 BA01 CA01 CA02 CB25 DA01 DA09 DA10 DA11 DA12 DA14 DA18 DA20 EA02 EA05 EA06 EA07 3G091 AA02 AA10 AA11 AA12 AA18 AA28 AB02 AB04 AB06 AB08 AB09 AB13 BA00 BA03 BA04 BA11 BA14 BA15 BA19 BA32 BA33 BA38 CA13 CA18 CB02 CB07 CB08 DA01 DA02 DB06 DB10 DC01 DC05 EA00 EA01 EA05 EA06 EA07 EA15 EA16 EA17 EA30 EA31 EA34 FA02 FA04 FA06 FA11 FB02 FB03 FB10 FB11 FB12 FC04 FC07 FC08 GA06 GB01X GB02W GB02Y GB03W GB03Y GB04W GB04Y GB05W GB06W GB10X GB16X HA08 HA09 HA12 HA14 HA15 HA16 HA18 HA21 HA36 HA37 HA42 HB05 HB06 3G301 HA02 HA04 HA06 HA11 HA13 HA15 JA15 JA24 JA25 JA26 JB09 LA03 LB11 MA01 MA11 MA18 NA07 NA08 ND01 NE01 NE06 NE13 NE14 NE15 PA01B PA01Z PA07B PA07Z PA10B PA10Z PD04B PD04Z PD08B PD08Z PD09B PD09Z PD11B PD11Z PE01B PE01Z PE03B PE03Z PE04B PE04Z PE08B PE08Z PF03B PF03Z 4D048 AA06 AA13 AA14 AA18 AB01 AB02 AB05 AB07 AC02 AC10 BA02X BA03X BA14X BA15X BA18X BA30X BA32X BA33X BA34X BA41X Front page continuation (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) B01D 53/94 F01N 3/08 A B01J 38/04 G F01N 3/02 321 3/24 E 3/08 T 3/28 301C 3/24 301D F02D 41/04 355 3/28 301 43/00 301E 301R F02D 41/04 355 301T 43/00 301 45/00 310T 314Z B01D 53/36 103C 45/00 310 ZAB 314 103B 101B K (72 ) Inventor Michio Furuhashi 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation (72) Inventor Takashi Yamamoto 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation (72) Inventor Bungo Kawaguchi Aichi Prefecture Toyota-cho, Toyota-shi 1 F-term in Toyota Motor Corporation (reference) 3G084 AA01 AA04 BA05 BA08 BA09 BA13 BA15 BA19 BA20 BA24 DA10 DA27 EB01 FA02 FA07 FA10 FA11 FA12 FA20 FA26 FA27 FA28 FA30 FA33 FA38 3G090 AA03 BA01 CA01 CA02 CB25 DA01 D A09 DA10 DA11 DA12 DA14 DA18 DA20 EA02 EA05 EA06 EA07 3G091 AA02 AA10 AA11 AA12 AA18 AA28 AB02 AB04 AB06 AB08 AB09 AB13 BA00 BA03 BA04 BA11 BA14 BA15 BA19 EA06 EA05 EA07 DB01 BA01 DC01 DB01 DB05 DB01 DB01 DB01 DA01 DA02 DA01 DA02 DA01 DA02 EA15 EA16 EA17 EA30 EA31 EA34 FA02 FA04 FA06 FA11 FB02 FB03 FB10 FB11 FB12 FC04 FC07 FC08 GA06 GB01X GB02W GB02Y GB03W GB03Y GB04W GB04Y GB05W GB06W GB10X GB16X HA08 HA09 HA12 HA14 HA15 HA16 HA18 HA21 HA36 HA37 HA42 HB05 HB06 3G301 HA02 HA04 HA06 HA11 HA13 HA15 JA15 JA24 JA25 JA26 JB09 LA03 LB11 MA01 MA11 MA18 NA07 NA08 ND01 NE01 NE06 NE13 NE14 NE15 PA01B PA01Z PA07B PA07Z PA10B PA10Z PD04B PD04Z PD08B PD08Z PD09B PD09Z PD11B PD11Z PE01B PE01Z PE03B PE03Z PE04B PE04Z PE08B PE08Z PF03B PF03Z 4D048 AA06 AA13 AA14 AA18 AB01 AB02 AB05 AB07 AC02 AC10 BA02X BA03X BA14X BA15X BA18X BA30X BA32X BA33X BA34X BA41X

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】吸気の過給圧を所望の圧力とすべくタービ
ンホイールに吹き付けられる排気の流速を可変とする可
変容量型ターボチャージャと、 前記可変容量型ターボチャージャの下流に設けられ、燃
焼室から排出された排気ガス中の微粒子を除去するため
のパティキュレートフィルタ上に、周囲に過剰酸素が存
在すると酸素を取り込んで酸素を保持し且つ周囲の酸素
濃度が低下すると保持した酸素を活性酸素の形で放出す
ると共に、パティキュレートフィルタに流入する排気ガ
スの空燃比がリーンのときには排気ガス中のNOxを吸
収しパティキュレートフィルタに流入する排気ガスの空
燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収したNOxを
放出する活性酸素放出・NOx吸収剤を担持させ、パテ
ィキュレートフィルタに流入する排気ガスの空燃比を通
常はリーンに維持すると共に時折一時的にリッチに切換
えて排気ガスの空燃比がリッチに切換えられたときには
活性酸素放出・NOx吸収剤から放出される活性酸素に
よりパティキュレートフィルタ上の微粒子の酸化反応を
促進させると共に、活性酸素放出・NOx吸収剤から放
出されるNOxを還元させ、それによってパティキュレ
ートフィルタ上の微粒子が輝炎を発することなく酸化除
去せしめられると共に同時に排気ガス中のNOxが除去
せしめられるパティキュレートフィルタと、 前記可変容量型ターボチャージャと前記パティキュレー
トフィルタとの間に設けられ排気中に還元剤を添加する
還元剤添加手段と、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 variable capacity turbocharger for varying the flow velocity of exhaust gas blown to a turbine wheel so that a supercharging pressure of intake air becomes a desired pressure; and a combustion chamber provided downstream of the variable capacity turbocharger. On the particulate filter for removing the particulates in the exhaust gas discharged from, when excess oxygen exists in the surroundings, oxygen is taken in to retain oxygen and when the surrounding oxygen concentration decreases, the retained oxygen is converted into active oxygen. When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter is lean, it absorbs NOx in the exhaust gas, and when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich The exhaust gas that flows into the particulate filter supports the active oxygen release and NOx absorbent that releases NOx. When the air-fuel ratio of the exhaust gas is switched to rich by maintaining the fuel ratio normally to lean and occasionally temporarily changing to rich, the active oxygen release ・ The active oxygen released from the NOx absorbent causes the particulates on the particulate filter to be separated. Along with promoting the oxidation reaction, NOx released from the active oxygen release / NOx absorbent is reduced, whereby the particulates on the particulate filter are oxidized and removed without emitting a bright flame, and at the same time NOx in the exhaust gas is removed. A particulate filter that can be removed, and a reducing agent addition unit that is provided between the variable capacity turbocharger and the particulate filter and that adds a reducing agent to the exhaust gas. Exhaust purification device.
【請求項2】前記還元剤添加手段と前記パティキュレー
トフィルタとの間に排気中の窒素酸化物を浄化するNO
x触媒を備えたことを特徴とする請求項1に記載の内燃
機関の排気浄化装置。
2. NO for purifying nitrogen oxide in exhaust gas between the reducing agent adding means and the particulate filter.
The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising an x catalyst.
【請求項3】前記パティキュレートフィルタの下流に酸
化触媒を備えたことを特徴とする請求項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 2, further comprising an oxidation catalyst downstream of the particulate filter.
【請求項4】前記パティキュレートフィルタに捕獲され
た微粒子を除去する必要が生じ且つ内燃機関からの排気
の空燃比がリーン空燃比のときに、前記還元剤添加手段
は排気中に還元剤を添加し且つ前記可変容量型ターボチ
ャージャはノズルベーンを開閉して前記パティキュレー
トフィルタに捕獲された微粒子を除去することを特徴と
する請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. The reducing agent addition means adds a reducing agent to the exhaust gas when it becomes necessary to remove the particulates captured by the particulate filter and the air-fuel ratio of the exhaust gas from the internal combustion engine is a lean air-fuel ratio. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the variable capacity turbocharger opens and closes a nozzle vane to remove particulates captured by the particulate filter.
【請求項5】前記還元剤添加手段は排気中に還元剤を添
加し且つ前記可変容量型ターボチャージャはノズルベー
ンを開閉して前記パティキュレートフィルタに担持され
た吸蔵還元型NOx触媒の硫黄被毒の回復を行うことを
特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. The reducing agent addition means adds a reducing agent to the exhaust gas, and the variable capacity turbocharger opens and closes a nozzle vane to prevent sulfur poisoning of the storage reduction type NOx catalyst carried by the particulate filter. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1, which performs recovery.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004324454A (en) * 2003-04-22 2004-11-18 Mitsubishi Motors Corp Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP2005083352A (en) * 2003-09-11 2005-03-31 Toyota Motor Corp Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP2006083806A (en) * 2004-09-17 2006-03-30 Hino Motors Ltd REDUCING AGENT ADDITION METHOD TO NOx REDUCTION CATALYST
WO2006041223A1 (en) 2004-10-15 2006-04-20 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification system for internal combustion engine
JP2006274984A (en) * 2005-03-30 2006-10-12 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp Exhaust gas aftertreatment device
JP2008286129A (en) * 2007-05-18 2008-11-27 Toyota Motor Corp Catalyst deterioration detecting device for internal combustion engine
JP2010529345A (en) * 2007-06-01 2010-08-26 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング Method for regenerating a particle filter of an internal combustion engine
CN101688454B (en) * 2007-01-26 2012-03-28 博世株式会社 Reducing agent injection valve clogging judgment device and reducing agent injection valve clogging judgment method

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08303227A (en) * 1995-05-09 1996-11-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd Regenerating method for soot particle and nitrogen oxide eliminating device, and eliminating method for soot particle and nitrogen oxide
JPH1162602A (en) * 1997-08-09 1999-03-05 Toyota Motor Corp Control device for variable displacement turbocharger
JP2000220445A (en) * 1999-01-29 2000-08-08 Hino Motors Ltd Exhaust emission control device
JP2001090525A (en) * 1999-09-27 2001-04-03 Mitsubishi Motors Corp Controller for internal combustion engine
JP2001173498A (en) * 1999-12-16 2001-06-26 Toyota Motor Corp Internal combustion engine
JP2001193440A (en) * 2000-01-12 2001-07-17 Toyota Motor Corp Exhaust emission control device of diesel engine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08303227A (en) * 1995-05-09 1996-11-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd Regenerating method for soot particle and nitrogen oxide eliminating device, and eliminating method for soot particle and nitrogen oxide
JPH1162602A (en) * 1997-08-09 1999-03-05 Toyota Motor Corp Control device for variable displacement turbocharger
JP2000220445A (en) * 1999-01-29 2000-08-08 Hino Motors Ltd Exhaust emission control device
JP2001090525A (en) * 1999-09-27 2001-04-03 Mitsubishi Motors Corp Controller for internal combustion engine
JP2001173498A (en) * 1999-12-16 2001-06-26 Toyota Motor Corp Internal combustion engine
JP2001193440A (en) * 2000-01-12 2001-07-17 Toyota Motor Corp Exhaust emission control device of diesel engine

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004324454A (en) * 2003-04-22 2004-11-18 Mitsubishi Motors Corp Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP2005083352A (en) * 2003-09-11 2005-03-31 Toyota Motor Corp Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP2006083806A (en) * 2004-09-17 2006-03-30 Hino Motors Ltd REDUCING AGENT ADDITION METHOD TO NOx REDUCTION CATALYST
JP4530778B2 (en) * 2004-09-17 2010-08-25 日野自動車株式会社 Method for adding reducing agent to NOx reduction catalyst
US7832199B2 (en) 2004-10-15 2010-11-16 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purification system for internal combustion engine
WO2006041223A1 (en) 2004-10-15 2006-04-20 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification system for internal combustion engine
EP1801379A1 (en) * 2004-10-15 2007-06-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification system for internal combustion engine
EP1801379A4 (en) * 2004-10-15 2010-06-02 Toyota Motor Co Ltd Exhaust gas purification system for internal combustion engine
JP2006274984A (en) * 2005-03-30 2006-10-12 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp Exhaust gas aftertreatment device
CN101688454B (en) * 2007-01-26 2012-03-28 博世株式会社 Reducing agent injection valve clogging judgment device and reducing agent injection valve clogging judgment method
JP2008286129A (en) * 2007-05-18 2008-11-27 Toyota Motor Corp Catalyst deterioration detecting device for internal combustion engine
JP2010529345A (en) * 2007-06-01 2010-08-26 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング Method for regenerating a particle filter of an internal combustion engine
US8371110B2 (en) 2007-06-01 2013-02-12 Robert Bosch Gmbh Method for regenerating a particulate filter of an internal-combustion engine

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