JP2004036456A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust emission control device for internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP2004036456A
JP2004036456A JP2002193630A JP2002193630A JP2004036456A JP 2004036456 A JP2004036456 A JP 2004036456A JP 2002193630 A JP2002193630 A JP 2002193630A JP 2002193630 A JP2002193630 A JP 2002193630A JP 2004036456 A JP2004036456 A JP 2004036456A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust gas
catalyst
particulate filter
auxiliary catalyst
reducing agent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2002193630A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3826287B2 (en
Inventor
Koichiro Nakatani
中谷 好一郎
Toshiaki Tanaka
田中 俊明
Shinya Hirota
広田 信也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2002193630A priority Critical patent/JP3826287B2/en
Publication of JP2004036456A publication Critical patent/JP2004036456A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3826287B2 publication Critical patent/JP3826287B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the amount of sulfate to be exhausted into the air. <P>SOLUTION: An auxiliary catalyst is arranged in an exhaust passage on the downstream side of a particulate filter supporting a NOx catalyst. Prior to particulate oxidation control for oxidizing accumulated particulates on the particulate filter, SOx removal control is performed for removing SOx deposited on the auxiliary catalyst. Prior to accumulated SOx reduction control for reducing the accumulated SOx in the NOx catalyst, SOx removal control is performed. In the SOx removal control, an average air-fuel ratio AFA of exhaust gas flowing into the auxiliary catalyst is turned slightly rich. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【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。
【0002】
【従来の技術】
従来より、リーン空燃比のもとで継続して燃焼が行われる内燃機関の排気通路内に、流入する排気ガス中の微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタを配置し、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに流入する排気ガス中のNOを蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中に還元剤が含まれていると蓄えているNOを還元して蓄えているNOの量が減少するNO触媒をこのパティキュレートフィルタ上に担持させると共に、パティキュレートフィルタ下流の排気通路内に酸化能を有する補助触媒を配置した内燃機関が知られている。この補助触媒はNO触媒から流出したHC,COを酸化し、従って大気中に多量のHC,COが排出されるのが阻止される。
【0003】
ところで、このような内燃機関では、パティキュレートフィルタ上に堆積した微粒子を酸化除去するために、パティキュレートフィルタ内に流入する排気ガスの空燃比をリーンに維持しながらパティキュレートフィルタの温度が一時的に高められる。一方、詳しくは後述するが、NO触媒内にはSOが硫酸塩を形成することなく蓄えられており、このSOはNO触媒内に流入する排気ガスの空燃比がリーンであってもNO触媒の温度が高くなるとNO触媒から排出される。従って、パティキュレートフィルタ上の堆積微粒子を酸化除去する毎にNO触媒からSOが例えばSOの形で排出されることになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようにパティキュレートフィルタ上の堆積微粒子が酸化除去されているときには補助触媒の温度も高くなっており、しかも補助触媒内に流入する排気ガスの空燃比がリーンであるので即ち補助触媒内に流入する排気ガス中の還元剤量が少ないので、このときNO触媒から排出されたSOが補助触媒でサルフェートSOに酸化され、次いでSOの形で大気中に排出されるという問題点がある。
【0005】
そこで本発明の目的は、大気中に排出されるサルフェートの量を低減することができる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために1番目の発明によれば、リーン空燃比のもとで継続して燃焼が行われる内燃機関の排気通路内に流入する排気ガス中のSOを一時的に蓄えるSO蓄積剤を配置すると共に、該SO蓄積剤下流の排気通路内に酸化能を有する補助触媒を配置し、SO蓄積剤に付着しているSOがSO蓄積剤から排出されるのに先立って、補助触媒に付着しているSOを補助触媒から除去するようにしている。
【0007】
また、2番目の発明によれば1番目の発明において、前記補助触媒に還元剤を供給するための還元剤供給手段を具備し、補助触媒に付着しているSOを補助触媒から除去するために、補助触媒内に流入する排気ガスの空燃比がリッチになるように還元剤供給手段から補助触媒に還元剤を供給するようにしている。
【0008】
また、3番目の発明によれば1番目の発明において、前記SO蓄積剤が流入する排気ガス中の微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタ上に担持されている。
【0009】
また、4番目の発明によれば1番目の発明において、前記パティキュレートフィルタ上に堆積している微粒子を酸化するためにパティキュレートフィルタ内に流入する排気ガスの空燃比をリーンに維持しながらパティキュレートフィルタの温度が上昇されるのに先立って、前記補助触媒に付着しているSOを補助触媒から除去するようにしている。
【0010】
また、5番目の発明によれば1番目又は3番目の発明において、前記SO蓄積剤を、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに流入する排気ガス中のNOを蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中に還元剤が含まれていると蓄えているNOを還元して蓄えているNOの量が減少するNO触媒から形成している。
【0011】
また、6番目の発明によれば1番目の発明において、前記NO触媒内に硫酸塩の形で蓄えられているSOがNO触媒から排出されるのに先立って、前記補助触媒に付着しているSOを補助触媒から除去するようにしている。
【0012】
また、7番目の発明によれば1番目の発明において、前記補助触媒が流入する排気ガス中の微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタ上に担持されている。
【0013】
なお、本明細書では排気通路の或る位置よりも上流の排気通路、燃焼室、及び吸気通路内に供給された空気と炭化水素HC及び一酸化炭素COのような還元剤との比をその位置における排気ガスの空燃比と称している。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1は本発明を圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示している。なお、本発明は火花点火式内燃機関にも適用することもできる。
【0015】
図1を参照すると、1は機関本体、2はシリンダブロック、3はシリンダヘッド、4はピストン、5は燃焼室、6は電気制御式燃料噴射弁、7は吸気弁、8は吸気ポート、9は排気弁、10は排気ポートを夫々示す。吸気ポート8は対応する吸気枝管11を介してサージタンク12に連結され、サージタンク12は吸気ダクト13を介して排気ターボチャージャ14のコンプレッサ15に連結される。吸気ダクト13内にはステップモータ16により駆動されるスロットル弁17が配置され、更に吸気ダクト13周りには吸気ダクト13内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置18が配置される。図1に示される実施例では機関冷却水が冷却装置18内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
【0016】
一方、排気ポート10は排気マニホルド19及び排気管20を介して排気ターボチャージャ14の排気タービン21に連結され、排気タービン21の出口は排気管20aを介して触媒コンバータ22に接続される。
【0017】
図1と共に図2を参照すると、触媒コンバータ22はステップモータ60により駆動される切替弁61を具備し、この切替弁61の流入ポート62に排気管20aの出口が接続される。また、流入ポート62に対向する切替弁61の流出ポート63には触媒コンバータ22の排気ガス排出管64が接続される。切替弁61は更に、流入ポート62及び流出ポート63を結ぶ直線の両側において互いに対向する一対の流入流出ポート65,66を有しており、これら流入流出ポート65,66には触媒コンバータ22の環状排気管67の両端がそれぞれ接続される。なお、排気ガス排出管64の出口には排気管23が接続される。
【0018】
環状排気管67は排気ガス排出管64を貫通して延びており、環状排気管67の排気ガス排出管64内に位置する部分にはフィルタ収容室68が形成される。このフィルタ収容室68内には排気ガス中の微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタ69が収容される。なお、図2において69a及び69bはパティキュレートフィルタ69の一端面及び他端面をそれぞれ示している。
【0019】
パティキュレートフィルタ69の一端面69aを含む触媒コンバータ22の部分縦断面図を示す図2(A)、及び触媒コンバータ22の部分横断面図を示す図2(B)に示されるようにパティキュレートフィルタ69はハニカム構造をなしており、互いに平行をなして延びる複数個の排気ガス通路70,71を具備する。これら排気ガス通路は一端が開放されかつ他端がシール材72により閉塞されている排気ガス通路70と、他端が開放されかつ一端がシール材73により閉塞されている排気ガス通路71とにより構成される。なお、図2(A)においてハッチングを付した部分はシール材73を示している。これら排気ガス通路70,71は例えばコージェライトのような多孔質材から形成される薄肉の隔壁74を介して交互に配置される。云い換えると排気ガス通路70,71は各排気ガス通路70が4つの排気ガス通路71によって包囲され、各排気ガス通路71が4つの排気ガス通路70によって包囲されるように配置される。
【0020】
パティキュレートフィルタ69上には後述するようにNO触媒81が担持されている。一方、切替弁61の流出ポート63と環状排気管67が貫通している部分との間の排気ガス排出管64内には触媒収容室75が形成されており、この触媒収容室75内にはハニカム構造の基材に担持された酸化能を有する補助触媒76が収容される。
【0021】
また、切替弁61の流入流出ポート65とパティキュレートフィルタ69間の環状排気管67にはパティキュレートフィルタ69に還元剤を供給するための電気制御式還元剤供給弁77が取り付けられる。還元剤供給弁77には電気制御式の還元剤ポンプ78から還元剤が供給される。本発明による実施例では還元剤として内燃機関の燃料即ち軽油が用いられている。なお、本発明による実施例では流入流出ポート66とパティキュレートフィルタ69間の環状排気管67に還元剤供給弁が配置されていない。
【0022】
更に図1を参照すると、排気マニホルド19とサージタンク12とは排気ガス再循環(以下、EGRと称す)通路24を介して互いに連結され、EGR通路24内には電気制御式EGR制御弁25が配置される。また、EGR通路24周りにはEGR通路24内を流れるEGRガスを冷却するための冷却装置26が配置される。図1に示される実施例では機関冷却水が冷却装置26内に導かれ、機関冷却水によってEGRガスが冷却される。
【0023】
一方、各燃料噴射弁6は燃料供給管6aを介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール27に連結される。このコモンレール27内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ28から燃料が供給され、コモンレール27内に供給された燃料は各燃料供給管6aを介して燃料噴射弁6に供給される。コモンレール27にはコモンレール27内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ29が取付けられ、燃料圧センサ29の出力信号に基づいてコモンレール27内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ28の吐出量が制御される。
【0024】
電子制御ユニット40はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス41によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)42、RAM(ランダムアクセスメモリ)43、CPU(マイクロプロセッサ)44、入力ポート45及び出力ポート46を具備する。燃料圧センサ29の出力信号は対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力される。補助触媒下流76下流の排気ガス排出管64には補助触媒76から流出した排気ガスの温度を検出するための温度センサ48が取り付けられ、温度センサ48の出力電圧は対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力される。この排気ガスの温度は補助触媒76の温度を表している。排気管20aには排気管20a内の圧力、即ち機関背圧を検出するための圧力センサ49が取り付けられ、圧力センサ49の出力電圧は対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力される。また、アクセルペダル50にはアクセルペダル50の踏み込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ51が接続され、負荷センサ51の出力電圧は対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力される。更に入力ポート45にはクランクシャフトが例えば30°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ52が接続される。
【0025】
一方、出力ポート46は対応する駆動回路53を介して燃料噴射弁6、スロットル弁駆動用ステップモータ16、EGR制御弁25、燃料ポンプ28、切替弁駆動用ステップモータ60、還元剤供給弁77、及び還元剤剤ポンプ78にそれぞれ接続される。
【0026】
切替弁61は通常、図3(B)において実線で示される位置と破線で示される位置とのうちいずれか一方に位置せしめられる。切替弁61が図3(B)において実線で示される位置に位置せしめられると、流入ポート62が切替弁61によって流出ポート63及び流入流出ポート66との連通が遮断されながら流入流出ポート65に連通され、流出ポート63が切替弁61によって流入流出ポート66に連通される。その結果、図3(B)において実線の矢印で示されるように排気管20a内を流通する全ての排気ガスが流入ポート62及び流入流出ポート65を順次介して環状排気管67内に流入し、次いでパティキュレートフィルタ69を通過した後に流入流出ポート66及び流出ポート63を順次介して排気ガス排出管64内に流出する。
【0027】
これに対し、切替弁61が図3(B)において破線で示される位置に位置せしめられると、流入ポート62が切替弁61によって流出ポート63及び流入流出ポート65との連通が遮断されながら流入流出ポート66に連通され、流出ポート63が切替弁61によって流入流出ポート65に連通される。その結果、図3(B)において破線の矢印で示されるように排気管20a内を流通する全ての排気ガスが流入ポート62及び流入流出ポート66を順次介して環状排気管67内に流入し、次いでパティキュレートフィルタ69を通過した後に流入流出ポート65及び流出ポート63を順次介して排気ガス排出管64内に流出する。
【0028】
このように切替弁61の位置を切り替えることによって環状排気管67内における排気ガスの流れが反転する。言い換えると、排気ガスがNO触媒81内にその一端面を介し流入しNO触媒81からその他端面を介し流出するように排気ガスを案内するか、又はNO触媒81内にその他端面を介し流入しNO触媒81からその一端面を介し流出するように排気ガスを案内するかを切り替え可能になっている。以下では、図3(B)において実線で示される排気ガスの流れを順流と称し、破線で示される排気ガスの流れを逆流と称することにする。また、図3(B)において実線で示される切替弁61の位置を順流位置と称し、破線で示される切替弁61の位置を逆流位置と称する。
【0029】
流出ポート66を介し排気ガス排出管64内に流出した排気ガスは図3(A)及び(B)に示されるように、次いで触媒76を通過し、環状排気管67の外周面に沿いつつ進行した後に排気管23内に流出する。
【0030】
パティキュレートフィルタ69における排気ガスの流れを説明すると、順流時には排気ガスは一端面69aを介しパティキュレートフィルタ69内に流入し、他端面69bを介しパティキュレートフィルタ69から流出する。このとき、排気ガスは一端面69a内に開口している排気ガス通路70内に流入し、次いで周囲の隔壁74内を通って隣接する排気ガス通路71内に流出する。一方、逆流時には排気ガスは他端面69bを介しパティキュレートフィルタ69内に流入し、一端面69aを介しパティキュレートフィルタ69から流出する。このとき、排気ガスは他端面69b内に開口している排気ガス通路71内に流入し、次いで周囲の隔壁74内を通って隣接する排気ガス通路70内に流出する。
【0031】
パティキュレートフィルタ69の隔壁74上即ち例えば隔壁74の両側面及び細孔内壁面上には、図4に示されるようにNO触媒81がそれぞれ担持されている。このNO触媒81は例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウムK、ナトリウムNa、リチウムLi、セシウムCsのようなアルカリ金属、バリウムBa、カルシウムCaのようなアルカリ土類、ランタンLa、イットリウムYのような希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金Pt、パラジウムPd、ロジウムRh、イリジウムIrのような貴金属とが担持されている。
【0032】
NO触媒は流入する排気ガスの平均空燃比がリーンのときにはNOを蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中に還元剤が含まれていると蓄えているNOを還元して蓄えているNOの量を減少させる蓄積還元作用を行う。
【0033】
NO触媒の蓄積還元作用の詳細なメカニズムについては完全には明らかにされていない。しかしながら、現在考えられているメカニズムを、担体上に白金Pt及びバリウムBaを担持させた場合を例にとって簡単に説明すると次のようになる。
【0034】
即ち、NO触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもかなりリーンになると流入する排気ガス中の酸素濃度が大巾に増大し、酸素OがO 又はO2−の形で白金Ptの表面に付着する。一方、流入する排気ガス中のNOは白金Ptの表面に付着し白金Ptの表面上でO 又はO2−と反応し、NOとなる(NO+O→NO+O、ここでOは活性酸素)。次いで生成されたNOの一部は白金Pt上でさらに酸化されつつNO触媒内に吸収されて酸化バリウムBaOと結合しながら、硝酸イオンNO の形でNO触媒内に拡散する。このようにしてNOがNO触媒内に蓄えられる。
【0035】
これに対し、NO触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチ又は理論空燃比になると、排気ガス中の酸素濃度が低下してNOの生成量が低下し、反応が逆方向(NO →NO+2O)に進み、斯くしてNO触媒内の硝酸イオンNO がNOの形でNO触媒から放出される。この放出されたNOは排気ガス中に還元剤即ちHC,COが含まれているとこれらHC,COと反応して還元せしめられる。このようにして白金Ptの表面上にNOが存在しなくなるとNO触媒から次から次へとNOが放出されて還元され、NO触媒内に蓄えられているNOの量が次第に減少する。
【0036】
なお、硝酸塩を形成することなくNOを蓄え、NOを放出することなくNOを還元することも可能である。また、活性酸素Oに着目すれば、NO触媒はNOの蓄積及び放出に伴って活性酸素Oを生成する活性酸素生成触媒と見ることもできる。
【0037】
一方、補助触媒76は本発明による実施例では、アルカリ金属、アルカリ土類、及び希土類を含むことなく貴金属例えば白金Ptを含む貴金属触媒から形成される。しかしながら、補助触媒76を上述したNO触媒から形成してもよい。
【0038】
ここで、パティキュレートフィルタ69は環状排気管67のほぼ中央部に配置されており、即ち切替弁61の流入ポート62からパティキュレートフィルタ69までの距離と、パティキュレートフィルタ69から流出ポート63までの距離とが切替弁61が順流位置にあるときと逆流位置にあるときとでほとんど変わらない。このことはパティキュレートフィルタ69の状態例えば温度が切替弁61が順流位置にあるときと逆流位置にあるときとでほとんど変わらないことを意味しており、従って切替弁61の位置に応じた特別な制御を必要としない。
【0039】
本発明による実施例では、機関低負荷運転が行われる毎に切替弁61が順流位置から逆流位置に又はその逆に切り替えられる。このようにすると、後の説明からわかるように、パティキュレートフィルタ69及びNO触媒81を迂回する微粒子及びNOの量を低減することができる。
【0040】
上述したように順流時であろうと逆流時であろうと排気ガスはパティキュレートフィルタ69を通過する。また、図1に示される内燃機関はリーン空燃比のもとでの燃焼が継続して行われており、従ってパティキュレートフィルタ69内に流入する排気ガスの空燃比はリーンに維持されている。その結果、排気ガス中のNOはパティキュレートフィルタ69上のNO触媒81内に蓄えられる。
【0041】
時間の経過と共にNO触媒81内の蓄積NO量は次第に増大する。そこで本発明による実施例では、例えばNO触媒81内の蓄積NO量が許容量を越えたときにはNO触媒81内に蓄えられているNOを還元しNO触媒81内の蓄積NO量を減少させるために還元剤供給弁77からNO触媒81に還元剤即ち還元剤を一時的に供給するようにしている。この場合、NO触媒81内に流入する排気ガスの空燃比が一時的にリッチに切り替えられる。
【0042】
一方、排気ガス中に含まれる主に炭素の固体からなる微粒子はパティキュレートフィルタ69上に捕集される。即ち、概略的に説明すると、順流時には排気ガス通路70側の隔壁74の側面上及び細孔内に微粒子が捕集され、逆流時には排気ガス通路71側の隔壁74の側面上及び細孔内に微粒子が捕集される。図1に示される内燃機関はリーン空燃比のもとでの燃焼が継続して行われており、また、NO触媒81は酸化能を有しているので、パティキュレートフィルタ69の温度が微粒子を酸化しうる温度、例えば250℃以上に維持されていれば、パティキュレートフィルタ69上で微粒子が酸化せしめられ除去される。
【0043】
この場合、上述したNO触媒81のNOの蓄積還元メカニズムによれば、NO触媒81内にNOが蓄えられるときにもNOが放出されるときにも活性酸素が生成される。この活性酸素は酸素Oよりも活性が高く、従ってパティキュレートフィルタ69上に堆積している微粒子を速やかに酸化する。即ち、パティキュレートフィルタ69上にNO触媒81を担持させると、パティキュレートフィルタ69内に流入する排気ガスの空燃比がリーンであろうとリッチであろうとパティキュレートフィルタ69上に堆積している微粒子が酸化される。このようにして微粒子が連続的に酸化される。
【0044】
ところが、パティキュレートフィルタ69の温度が微粒子を酸化しうる温度に維持されなくなるか又は単位時間当たりにパティキュレートフィルタ69内に流入する微粒子の量がかなり多くなると、パティキュレートフィルタ69上に堆積する微粒子の量が次第に増大し、パティキュレートフィルタ69の圧損が増大する。
【0045】
そこで本発明による実施例では、例えばパティキュレートフィルタ69上の堆積微粒子量が許容最大量を越えたときには、パティキュレートフィルタ69に流入する排気ガスの空燃比をリーンに維持しつつパティキュレートフィルタ69の温度を微粒子酸化要求温度TNP例えば600℃以上まで上昇し次いで微粒子酸化要求温度TNP以上に維持する微粒子酸化制御が行われる。この微粒子酸化制御が行われるとパティキュレートフィルタ69上に堆積した微粒子が着火燃焼せしめられ除去される。なお、図1に示される実施例では、切替弁61が順流位置又は逆流位置に保持されているときに圧力センサ49により検出される機関背圧が許容値を越えたときにパティキュレートフィルタ69上の堆積微粒子量が許容最大量を越えたと判断される。
【0046】
具体的に説明すると、図1に示される実施例では、切替弁61を順流位置に保持しながら、パティキュレートフィルタ69に流入する排気ガスの空燃比がリーンに維持されつつパティキュレートフィルタ69の温度が微粒子酸化要求温度TNP以上まで上昇され次いで微粒子酸化要求温度TNP以上に維持されるように、還元剤供給弁77から還元剤が供給される。この還元剤はパティキュレートフィルタ69上で酸化され、その結果パティキュレートフィルタ69の温度TNが微粒子酸化要求温度TNP以上に上昇され、維持される。
【0047】
ところで、排気ガス中にはイオウ分がSOの形で含まれており、NO触媒81内にはNOばかりでなくSOも蓄えられる。このSOのNO触媒81内への蓄積メカニズムはNOの蓄積メカニズムと同じであると考えられる。即ち、担体上に白金Pt及びバリウムBaを担持させた場合を例にとって簡単に説明すると、NO触媒81に流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには上述したように酸素OがO 又はO2−の形で白金Ptの表面に付着しており、流入する排気ガス中のSOは白金Ptの表面に付着し白金Ptの表面上でO 又はO2−と反応し、SOとなる。次いで生成されたSOは白金Pt上でさらに酸化されつつNO触媒81内に吸収されて酸化バリウムBaOと結合しながら、硫酸イオンSO の形でNO触媒81内に拡散する。この硫酸イオンSO は次いでバリウムイオンBaと結合して硫酸塩BaSOを生成する。
【0048】
この硫酸塩BaSOは分解しにくく、NO触媒81内に流入する排気ガスの空燃比をただ単にリッチにしてもNO触媒81内の硫酸塩BaSOの量は減少しない。このため、時間が経過するにつれてNO触媒81内の硫酸塩BaSOの量が増大し、その結果NO触媒81が蓄えうるNOの量が減少することになる。
【0049】
ところが、NO触媒81の温度を550℃以上に維持しつつNO触媒81に流入する排気ガスの平均空燃比を理論空燃比又はリッチにすると、NO触媒81内の硫酸塩BaSOが分解してSOの形でNO触媒81から放出される。この放出されたSOは排気ガス中に還元剤即ちHC,COが含まれているとこれらHC,COと反応してSOに還元せしめられる。このようにしてNO触媒81内に硫酸塩BaSOの形で蓄えられているSOの量が次第に減少し、このときNO触媒81からSOがSOの形で流出することがない。
【0050】
そこで本発明による実施例では、例えばNO触媒81内の蓄積SO量が許容量を越えたときには、NO触媒81内の蓄積SO量を減少させるために、NO触媒81に流入する排気ガスの平均空燃比を理論空燃比又はリッチに維持しつつSO量減少要求温度TNS例えば550℃以上に維持する蓄積SO量減少制御が行われる。
【0051】
具体的に説明すると、図1に示される実施例では、切替弁61を図5に示されるような弱順流位置に保持しながら、NO触媒81内に流入する排気ガスの平均空燃比がわずかばかりリッチに維持されつつNO触媒81の温度がSO量減少要求温度TNS以上に維持されるように、還元剤供給弁77から還元剤を供給するようにしてもよい。切替弁61が弱順流位置に保持されると、図5に矢印で示されるように排気管20a内を流通した排気ガスのうちわずかばかりの排気ガスが流入流出ポート65を介し環状排気管67内に流入し、次いでNO触媒81内を順流方向に流通し、残りの大部分の排気ガスが流入ポート62から流出ポート63を介し直接的に排気ガス排出管64内に流出し即ちNO触媒81を迂回して補助触媒76内に流入する。なお、本発明による実施例では、燃料噴射弁6から供給された燃料及び還元剤供給弁77から供給された還元剤(燃料)の積算値が求められ、この積算値が予め定められたしきい値を越えたときにNO触媒81内の蓄積SO量が許容量を越えたと判断される。
【0052】
ところが、蓄積SO量減少制御が行われるときにパティキュレートフィルタ69上に微粒子が堆積していると、この堆積微粒子の温度が高くされつつ堆積微粒子に比較的多量の還元剤が供給されることになる。その結果、堆積微粒子がいわゆる異常燃焼を起こし、パティキュレートフィルタ69が溶損する恐れがある。
【0053】
そこで本発明による実施例のSO制御では、NO触媒81内の蓄積SO量が許容量を越えたときにはまず微粒子酸化制御を行い、次いで蓄積SO量減少制御を行うようにしている。即ち、蓄積SO量減少制御が行われる前にパティキュレートフィルタ69上の堆積微粒子が除去される。
【0054】
次に、図6を参照しながら本発明による実施例を説明する。図6においてQRは還元剤供給弁77から供給される還元剤の量、AFAは補助触媒76内に流入する排気ガスの平均空燃比、AFNはNO触媒81内ないしパティキュレートフィルタ69内に流入する排気ガスの平均空燃比、TAは補助触媒76の温度、TNはNO触媒81ないしパティキュレートフィルタ69の温度、TinはNO触媒81内ないしパティキュレートフィルタ69内に流入する排気ガスの温度をそれぞれ表している。
【0055】
図6において矢印Xで示されるようにNO触媒81内の蓄積SO量QSが許容量QSUを越えるとまず、補助触媒76に付着しているSOを除去するためのSO除去制御が行われる。即ち、切替弁61が例えば順流位置から逆流位置に切り替えられて保持され、矢印Rで示されるように還元剤供給弁77から還元剤が間欠的に供給される。その結果、還元剤がパティキュレートフィルタ69及びNO触媒81に到ることなく、補助触媒76内に流入する。このとき還元剤供給弁77から供給される還元剤の量QRは補助触媒76内に流入する排気ガスの平均空燃比AFAをわずかばかりリッチにするのに必要なQRRとされる。なお、この場合にはNO触媒81内に流入する排気ガスの平均空燃比AFNはリーンに維持されている。また、還元剤が補助触媒76内で酸化されるので補助触媒76の温度TAが若干上昇する。
【0056】
次いで、図6において矢印XXで示されるように補助触媒76内の付着SO量が例えばほぼゼロになるとSO除去制御が完了され、直ちに微粒子酸化制御が開始される。即ち、切替弁61が逆流位置から順流位置に切り替えられて保持され、矢印Rで示されるように還元剤供給弁77から還元剤が間欠的に供給される。このとき還元剤供給弁77から供給される還元剤の量QRは切替弁61が順流位置にあるときにパティキュレートフィルタ69の温度TNを上述した微粒子酸化要求温度TNP以上に維持するのに必要なQRPとされる。その結果、パティキュレートフィルタ69の温度TNが上昇し、微粒子酸化要求温度TNP以上に維持される。この場合、補助触媒76の温度TAはパティキュレートフィルタ69の温度TNとほぼ同じになっている。また、補助触媒76内に流入する排気ガスの平均空燃比AFAがリーンに戻され、NO触媒81内に流入する排気ガスの平均空燃比AFNが若干小さくなる。
【0057】
次いで、図6において矢印Yで示されるようにパティキュレートフィルタ69上の堆積微粒子量が例えばほぼゼロになると微粒子酸化制御が完了され、直ちにSO除去制御が再び行われる。即ち、上述したように、切替弁61が順流位置から逆流位置に切り替えられて保持され、QR=QRRのもとでの還元剤供給作用が行われ、このとき補助触媒76内に流入する排気ガスの平均空燃比AFAがわずかばかりリッチにされる。
【0058】
次いで、図6において矢印YYで示されるように補助触媒76内の付着SO量が例えばほぼゼロになるとSO除去制御が完了され、直ちに蓄積SO量減少制御が開始される。即ち、切替弁61を弱順流位置に保持しながら、矢印Rで示されるように還元剤供給弁77から還元剤が間欠的に供給される。このとき還元剤供給弁77から供給される還元剤の量QRはNO触媒81内に流入する排気ガスの平均空燃比AFNをわずかばかりリッチに維持しつつNO触媒81の温度TNをSO量減少要求温度TNS以上に維持するのに必要なQRSとされる。この場合、比較的多量の排気ガスがNO触媒81を迂回しており、従って補助触媒76内に流入する排気ガスの平均空燃比AFAはリーンに維持されている。また、NO触媒81を迂回する排気ガスの温度は低いので、蓄積SO量減少制御が行われると補助触媒76の温度TAが低下する。
【0059】
次いで、図6において矢印Zで示されるようにNO触媒81内の蓄積SO量が例えばほぼゼロになると蓄積SO量減少制御が完了される。この場合、切替弁61が例えば順流位置に切り替えられ、還元剤供給弁77からの還元剤供給作用が停止される。
【0060】
このように本発明による実施例では、微粒子酸化制御が行われるのに先立ってSO除去制御が行われ、蓄積SO量減少制御が行われるのに先立ってSO除去制御が行われる。このようにすると、補助触媒76から排出されるサルフェートSOの量を低減することができる。これは次の理由による。
【0061】
即ち、本願発明者らによれば、NO触媒81内に流入する排気ガスの平均空燃比AFNがリーンに維持されていてもNO触媒81の温度TNが高くなると、NO触媒81から流出する排気ガス中のSO濃度がNO触媒81内に流入する排気ガス中のSO濃度よりも一時的に高くなることが確認されている。このことは、NO触媒81の温度が高くなるとNO触媒81内に蓄えられているSOが排出され、このSOは硫酸塩BaSOを形成することなく蓄えられているということを意味している。
【0062】
このようなSOがどのような形でNO触媒81内に蓄えられるのかは必ずしも明らかではないが、次のようにして蓄えられると考えられている。即ち、上述したようにNO触媒81内に流入する排気ガス中のSOはまず例えば白金Pt表面上に付着した後に硫酸塩BaSOの形で蓄えられる。ところが硫酸塩BaSOの形で蓄えられているSOの量が多くなると、白金Pt表面上に付着しているSOが硫酸塩BaSOになりにくくなり、SOのまま白金Pt表面上に付着し続ける。このようにしてSOが硫酸塩BaSOを形成することなく蓄えられる。
【0063】
そうすると、NO触媒81内には硫酸塩BaSOの形で蓄えられるSOもあれば、硫酸塩BaSOを形成することなく蓄えられるSOもあるということになる。従って、一般的に言うと、NO触媒81は流入する排気ガス中のSOを硫酸塩の形か又は硫酸塩を形成しない形かのいずれかで蓄えるSO蓄積剤として作用することになる。
【0064】
微粒子酸化制御が開始されてNO触媒81の温度TNが高くなると、硫酸塩BaSOを形成することなく蓄えられているSOがNO触媒81から一気に放出され、このSOは次いで補助触媒76内に流入する。
【0065】
一方、補助触媒76内に流入したSOは補助触媒76の例えば白金表面上に一旦付着し、白金表面から離脱して補助触媒76から排出され、このときSOが補助触媒76に付着している時間は補助触媒76に付着しているSOの量が多くなると短くなると考えられている。また、SOが補助触媒76の白金表面上に付着しているとき又は白金表面から離脱するときに補助触媒76内に流入する排気ガス中の還元剤量が少なく又は補助触媒76内に流入する排気ガスの平均空燃比AFAがリーンであると、SOがサルフェートSOの形で補助触媒76から排出される恐れがある。
【0066】
微粒子酸化制御が開始される前の補助触媒76内には、先の蓄積SO量減少制御中にNO触媒81から排出されたSOや、通常運転時にNO触媒81を通過したSOが流入しており、このため微粒子酸化制御を開始すべきときの補助触媒76には多量のSOが付着している。
【0067】
従って、この状態で微粒子酸化制御が行われて補助触媒76内に多量のSOが流入すると、このSOは直ちに補助触媒76から排出され、このとき上述したように補助触媒76内に流入する還元剤量が少なく又は補助触媒76内に流入する排気ガスの平均空燃比AFAがリーンになっているので、多量のサルフェートSOが補助触媒76から排出される恐れがある。
【0068】
一方、補助触媒76内に流入する還元剤の量を増大させ又は補助触媒76内に流入する排気ガスの平均空燃比AFAをリッチにすると、補助触媒76に付着しているSOが補助触媒76から除去され、このときSOがSOの形で補助触媒76から排出される。
【0069】
そこで本発明による実施例では、図6に示されるように微粒子酸化制御を行うのに先立って、補助触媒76に付着しているSOを除去するSO除去制御を行うようにしている。具体的には、上述したように補助触媒76内に流入する排気ガスの平均空燃比AFAがわずかばかりリッチになるように還元剤が供給される。その結果、補助触媒76の付着SO量が例えばほぼゼロまで減少し、このとき補助触媒76からサルフェートSOが排出されない。
【0070】
SO除去制御が完了すると引き続いて微粒子酸化制御が開始され、このとき補助触媒76内に流入した多量のSOは補助触媒76に付着し、補助触媒76から少しずつ排出される。従って、補助触媒76から多量のサルフェートSOが排出されるのを阻止することができる。
【0071】
同様に、蓄積SO量減少制御を開始すべきときにも補助触媒76に多量のSOが付着しており、蓄積SO量減少制御が行われるとNO触媒81内に硫酸塩BaSOの形で蓄えられていたSOがNO触媒81から一気に排出され、次いで補助触媒76内に流入する。また、このとき補助触媒76内に流入する排気ガスの平均空燃比AFAはリーンになっている。
【0072】
そこで本発明による実施例では、図6に示されるように微粒子酸化制御が完了した後、蓄積SO量減少制御を行うのに先立ってSO除去制御を行うようにしている。従って、この場合にも補助触媒76から多量のサルフェートSOが排出されるのを阻止することができる。
【0073】
本発明による実施例では、上述したようにパティキュレートフィルタ69上の堆積微粒子量が許容最大量を越えたときにも微粒子酸化制御が行われる。この場合にも、微粒子酸化制御が行われるのに先立ってSO除去制御が行われる。
【0074】
図7は本発明による実施例のSO制御ルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。図7を参照すると、まずステップ200ではNO触媒81内の蓄積SO量QSが許容量QSUを越えたか否かが判別される。QS≦QSUのときには処理サイクルを終了し、QS>QSUのときには次いでステップ201に進み、図9を参照して後述するSO除去制御ルーチンが実行される。続くステップ202では図10を参照して後述する微粒子酸化制御ルーチンが実行される。続くステップ203では図9を参照して後述するSO除去制御ルーチンが再度実行される。続くステップ204では図11を参照して後述する蓄積SO量減少制御ルーチンが実行される。
【0075】
図8は本発明による実施例の微粒子制御ルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。図8を参照すると、まずステップ210ではパティキュレートフィルタ69上の堆積微粒子量QPMが許容量QPMUを越えたか否かが判別される。QPM≦QPMUのときには処理サイクルを終了し、QPM>QPMUのときには次いでステップ211に進み、図9を参照して後述するSO除去制御ルーチンが実行される。続くステップ212では図10を参照して後述する微粒子酸化制御ルーチンが実行される。
【0076】
図9は上述したSO除去制御ルーチンを示している。図9を参照すると、まずステップ220では切替弁61が逆流位置に切り替えられ又は保持される。続くステップ221では還元剤供給量QRが上述したQRRに設定される。続くステップ222では還元剤供給弁77から還元剤供給量QRだけ還元剤が供給される。続くステップ223ではSO除去制御を完了すべきか否かが判別される。本発明による実施例では、SO除去制御が開始されてから、補助触媒76に付着しているSOの量をほぼゼロにするのに必要な時間だけ経過したときにSO除去制御を完了すべきであると判断される。この必要な時間は予め実験により求めておくことができる。SO除去制御を完了すべきであると判断されるまでステップ222に戻って還元剤が繰り返し供給され、SO除去制御を完了すべきであると判断されると処理サイクルを終了する。
【0077】
図10は上述した微粒子酸化制御ルーチンを示している。図10を参照すると、まずステップ230では切替弁61が順流位置に切り替えられ又は保持される。続くステップ231では還元剤供給量QRが上述したQRPに設定される。続くステップ232では還元剤供給弁77から還元剤供給量QRだけ還元剤が供給される。続くステップ233では微粒子酸化制御を完了すべきか否かが判別される。本発明による実施例では、パティキュレートフィルタ69上の堆積微粒子量がほぼゼロになったときに微粒子酸化制御を完了すべきであると判断される。微粒子酸化制御を完了すべきであると判断されるまでステップ232に戻って還元剤が繰り返し供給され、微粒子酸化制御を完了すべきであると判断されると処理サイクルを終了する。
【0078】
図11は上述した蓄積SO量減少制御ルーチンを示している。図11を参照すると、まずステップ240では切替弁61が弱順流位置に切り替えられる。続くステップ241では還元剤供給量QRが上述したQRSに設定される。続くステップ242では還元剤供給弁77から還元剤供給量QRだけ還元剤が供給される。続くステップ243では蓄積SO量減少制御を完了すべきか否かが判別される。本発明による実施例では、NO触媒81内の蓄積SO量がほぼゼロになったときに蓄積SO量減少制御を完了すべきであると判断される。蓄積SO量減少制御を完了すべきであると判断されるまでステップ242に戻って還元剤が繰り返し供給され、蓄積SO量減少制御を完了すべきであると判断されると処理サイクルを終了する。
【0079】
次に、本発明による別の実施例のSO除去制御を説明する。
【0080】
上述したSO除去制御では、補助触媒76内に流入する排気ガスの平均空燃比AFAをリッチにするために、還元剤供給弁77から還元剤を供給するようにしている。
【0081】
しかしながら、この目的のために、排気管20a内を流通する排気ガスの平均空燃比をリッチとなるようにしてもよく、即ち排気マニホルド19内又は排気管20,21内に還元剤を供給してもよいし、或いは内燃機関から排出される排気ガスの平均空燃比をリッチにしてもよい。ここで、内燃機関から排出される排気ガスの平均空燃比をリッチにするためには、燃焼室5内に供給される混合気の空燃比をリッチにする方法もあれば、燃焼行程又は排気行程に燃料噴射弁6から追加の燃料を噴射する方法もある。
【0082】
本発明による別の実施例では、この追加の燃料を噴射する方法により補助触媒76内に流入する排気ガスの平均空燃比AFAがわずかばかりリッチになるようにしている。次に、図12を参照して本発明による別の実施例を詳しく説明する。図12において、QPは燃焼行程又は排気行程に燃料噴射弁6から噴射される追加の燃料量、AFEは内燃機関から排出される排気ガスの平気空燃比をそれぞれ示している。
【0083】
図12において矢印Xで示されるようにNO触媒81内の蓄積SO量QSが許容量QSUを越えると、又は矢印Yで示されるように微粒子酸化制御が完了するとSO除去制御が行われる。即ち、切替弁61が例えば順流位置からバイパス位置に切り替えられて保持され、矢印Pで示されるように燃料噴射弁6から燃焼行程又は排気行程に追加の燃料が噴射される。切替弁61がバイパス位置に保持されると、図13に示されるように排気管20a内を流通した全ての排気ガスが流入ポート62から流出ポート63を介し直接的に排気ガス排出管64内に流出し即ちNO触媒81及びパティキュレートフィルタ69を迂回し、排気ガスがNO触媒81内及びパティキュレートフィルタ69内を流通しない。このように、切替弁61がバイパス位置に保持されているときには、切替弁61の流入ポート62から流出ポート63までの排気ガス流路はパティキュレートフィルタ69を迂回するバイパス通路として作用することになる。その結果、内燃機関から排出された排気ガス中に含まれる多量の還元剤がNO触媒81を迂回し、従って補助触媒76内に流入する前にNO触媒81内で酸化され消費されるのが阻止される。
【0084】
このとき追加の燃料量QPは補助触媒76内に流入する排気ガスの平均空燃比AFAをわずかばかりリッチにするのに必要なQRR’とされる。なお、この場合には補助触媒76内に流入する排気ガスの平均空燃比AFAは内燃機関から排出される排気ガスの平均空燃比AFEに一致している。
【0085】
図14は上述した本発明による別の実施例のSO除去制御ルーチンを示している。なお、この実施例においても図7に示されるSO制御ルーチン及び図8に示される微粒子制御ルーチンが実行され、これらルーチンのステップ201,203,211において図14のSO除去制御ルーチンが実行される。図14を参照すると、まずステップ250では切替弁61がバイパス位置に切り替えられる。続くステップ251では追加の燃料噴射量QPが上述したQRR’に設定される。続くステップ252では燃焼行程又は排気行程に燃料噴射弁6からQPだけ追加の燃料が噴射される。続くステップ253ではSO除去制御を完了すべきか否かが判別される。SO除去制御を完了すべきであると判断されるまでステップ252に戻って追加の燃料が繰り返し噴射され、SO除去制御を完了すべきであると判断されると処理サイクルを終了する。
【0086】
これまで述べてきた本発明による実施例は例えば図15に示される内燃機関にも適用することができる。
【0087】
図15に示される内燃機関では、排気管20aの出口にケーシング168が接続され、このケーシング167は排気管20cを介してケーシング175に接続され、ケーシング175は排気管23に接続される。これらケーシング168,175内にはNO触媒81を担持したパティキュレートフィルタ69、及び補助触媒76がそれぞれ収容される。
【0088】
排気管20aからバイパス管185が分岐されており、このバイパス管185の流出端は排気管20cに開口している。また、バイパス管185の流入端が開口している排気管20aの部分には、図示しない電子制御ユニットによって制御される切替弁161が配置される。更に、バイパス管185の流入端とパティキュレートフィルタ69間の排気管20aに還元剤供給弁77が配置される。
【0089】
切替弁161は通常、図16に実線で示される通常位置に保持される。切替弁161がこの通常位置に保持されると、バイパス管185が遮断され、排気管20a内に流入したほぼ全ての排気ガスがパティキュレートフィルタ69内に導かれる。従って、切替弁161の通常位置は図1の内燃機関における切替弁61の順流位置又は逆流位置に相当する。
【0090】
この内燃機関でも、微粒子酸化制御が行われるのに先立ってSO除去制御が行われ、蓄積SO量減少制御が行われるのに先立ってSO除去制御が行われる。微粒子酸化制御を行うべきときには、切替弁161を通常位置に保持しながら還元剤供給弁77から還元剤が供給される。また、蓄積SO量減少制御を行うべきときには、切替弁161を図16に一点鎖線で示される弱流位置に保持しながら還元剤供給弁77から還元剤が供給される。切替弁161が弱流位置に保持されると、排気管20a内に流入した排気ガスのわずかな一部がパティキュレートフィルタ69内に導かれ残りの排気ガスがバイパス管185内に導かれる。従って、切替弁161の弱流位置は図1の内燃機関における切替弁61の弱順流位置に相当する。
【0091】
SO除去制御を行うべきときには切替弁161を図16に破線で示されるバイパス位置に保持しながら、内燃機関から排出される排気ガスの平均空燃比がリッチにされる。切替弁161がバイパス位置に保持されると、バイパス管185が開放され、排気管20a内に流入したほぼ全ての排気ガスがパティキュレートフィルタ69を迂回する。従って、切替弁161のバイパス位置は図1の内燃機関における切替弁61のバイパス位置に相当する。
【0092】
図17に示されるように、ケーシング168内にNO触媒81を収容し、ケーシング175内に補助触媒76を担持したパティキュレートフィルタ69が収容することもできる。
【0093】
従って、一般的に言うと、排気通路内にNO触媒を配置すると共にNO触媒下流の排気通路内に補助触媒を配置し、NO触媒上流の排気通路から分岐してNO触媒と補助触媒間の排気通路に到るバイパス通路を設け、バイパス通路内を流通する排気ガスの量を制御することによりNO触媒内を流通する排気ガスの量を制御するための切替弁を設け、バイパス通路の分岐部分とNO触媒間の排気通路内に還元剤を供給するための還元剤供給弁を配置しているということになる。
【0094】
その上で、図1に示される内燃機関では、排気ガスがNO触媒内にその一端面を介し流入しNO触媒からその他端面を介し流出するように排気ガスを案内するか、又はNO触媒内にその他端面を介し流入しNO触媒からその一端面を介し流出するように排気ガスを案内するかを切り替えているということになる。
【0095】
【発明の効果】
大気中に排出されるサルフェートの量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】内燃機関の全体図である。
【図2】触媒コンバータの構造を示す図である。
【図3】切替弁が順流位置又は逆流位置にあるときの排気ガスの流れを説明するための図である。
【図4】パティキュレートフィルタの隔壁の部分拡大断面図である。
【図5】切替弁が弱順流位置にあるときの排気ガスの流れを説明するための図である。
【図6】本発明による実施例を説明するためのタイムチャートである。
【図7】本発明による実施例のSO制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図8】本発明による実施例の微粒子酸化制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図9】本発明による実施例のSO除去制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図10】本発明による実施例の微粒子酸化制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図11】本発明による実施例の蓄積SO量減少制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図12】本発明による別の実施例を説明するためのタイムチャートである。
【図13】切替弁がバイパス位置にあるときの排気ガスの流れを説明するための図である。
【図14】本発明による別の実施例のSO除去制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図15】別の実施例を示す図である。
【図16】図15に示される実施例の切替弁の位置を説明するための図である。
【図17】別の実施例を示す図である。
【符号の説明】
1…機関本体
20a…排気管
22…触媒コンバータ
61…切替弁
64…排気ガス排出管
67…環状排気管
69…パティキュレートフィルタ
76…補助触媒
77…還元剤供給弁
81…NO触媒
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a particulate filter for trapping fine particles in an inflowing exhaust gas is disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine in which combustion is continuously performed under a lean air-fuel ratio, and the NO in exhaust gas flowing in when the air-fuel ratio is leanXNO when the reducing agent is contained in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas decreasesXNO stored and reducedXNO decreases the amount ofXThere is known an internal combustion engine in which a catalyst is supported on the particulate filter and an auxiliary catalyst having oxidizing ability is disposed in an exhaust passage downstream of the particulate filter. This auxiliary catalyst is NOXThe HC and CO flowing out of the catalyst are oxidized, so that a large amount of HC and CO is prevented from being discharged into the atmosphere.
[0003]
By the way, in such an internal combustion engine, in order to oxidize and remove fine particles deposited on the particulate filter, the temperature of the particulate filter is temporarily increased while maintaining the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter lean. To be increased. On the other hand, as will be described in detail later, NOXSO in the catalystXAre stored without the formation of sulfate and this SOXIs NOXNO even if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst is leanXNO when catalyst temperature risesXExhausted from the catalyst. Therefore, every time the particulates deposited on the particulate filter are oxidized and removed, NOXCatalyst to SOXIs SO2Will be discharged in the form of
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the particulate matter deposited on the particulate filter is thus oxidized and removed, the temperature of the auxiliary catalyst is also high, and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the auxiliary catalyst is lean. Since the amount of reducing agent in the exhaust gas flowing into theXSO discharged from the catalyst2Is an auxiliary catalyst with sulfate SO3And then SO3There is a problem that it is discharged into the atmosphere in the form of
[0005]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification device for an internal combustion engine that can reduce the amount of sulfate discharged into the atmosphere.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a fuel cell system in which SOx in exhaust gas flowing into an exhaust passage of an internal combustion engine in which combustion is continuously performed under a lean air-fuel ratio.XSO that temporarily storesXA storage agent is arranged and the SOXAn auxiliary catalyst having oxidizing ability is arranged in the exhaust passage downstream of the storage agent,XSO adhering to the storage agentXIs SOXPrior to being discharged from the storage agent, the SO adhering to the auxiliary catalystXIs removed from the auxiliary catalyst.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, there is provided a reducing agent supply means for supplying a reducing agent to the auxiliary catalyst, and the SOx adhering to the auxiliary catalyst is provided.XIs removed from the auxiliary catalyst, the reducing agent is supplied from the reducing agent supply means to the auxiliary catalyst so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the auxiliary catalyst becomes rich.
[0008]
According to a third aspect, in the first aspect, the SOXThe storage agent is carried on a particulate filter for collecting fine particles in the exhaust gas flowing into the storage device.
[0009]
Further, according to a fourth aspect, in the first aspect, the particulate matter is maintained while maintaining the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter lean so as to oxidize the fine particles deposited on the particulate filter. Prior to raising the temperature of the curated filter, SO2 adhering to the auxiliary catalystXIs removed from the auxiliary catalyst.
[0010]
According to a fifth aspect, in the first or third aspect, the SOXNO in the inflowing exhaust gas when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is leanXNO when the reducing agent is contained in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas decreasesXNO stored and reducedXNO decreases the amount ofXFormed from catalyst.
[0011]
Further, according to a sixth aspect, in the first aspect, the NOXSO stored in the form of sulfate in the catalystXIs NOXPrior to being discharged from the catalyst, the SO adhering to the auxiliary catalystXIs removed from the auxiliary catalyst.
[0012]
According to a seventh aspect, in the first aspect, the auxiliary catalyst is carried on a particulate filter for collecting fine particles in exhaust gas flowing into the auxiliary catalyst.
[0013]
In the present specification, the ratio of air supplied to the exhaust passage, the combustion chamber, and the intake passage upstream of a certain position in the exhaust passage to a reducing agent such as hydrocarbon HC and carbon monoxide CO is referred to as the ratio. It is called the air-fuel ratio of the exhaust gas at the position.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows a case where the present invention is applied to a compression ignition type internal combustion engine. The present invention can also be applied to a spark ignition type internal combustion engine.
[0015]
Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a cylinder block, 3 is a cylinder head, 4 is a piston, 5 is a combustion chamber, 6 is an electrically controlled fuel injection valve, 7 is an intake valve, 8 is an intake port, 9 Denotes an exhaust valve, and 10 denotes an exhaust port. The intake port 8 is connected to a surge tank 12 via a corresponding intake branch pipe 11, and the surge tank 12 is connected to a compressor 15 of an exhaust turbocharger 14 via an intake duct 13. A throttle valve 17 driven by a step motor 16 is arranged in the intake duct 13, and a cooling device 18 for cooling intake air flowing through the intake duct 13 is arranged around the intake duct 13. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the cooling device 18, and the engine cooling water cools the intake air.
[0016]
On the other hand, the exhaust port 10 is connected to an exhaust turbine 21 of the exhaust turbocharger 14 via an exhaust manifold 19 and an exhaust pipe 20, and an outlet of the exhaust turbine 21 is connected to a catalytic converter 22 via an exhaust pipe 20a.
[0017]
Referring to FIG. 2 together with FIG. 1, the catalytic converter 22 includes a switching valve 61 driven by a step motor 60, and an outlet of the exhaust pipe 20 a is connected to an inflow port 62 of the switching valve 61. Further, an exhaust gas exhaust pipe 64 of the catalytic converter 22 is connected to an outlet port 63 of the switching valve 61 facing the inlet port 62. The switching valve 61 further has a pair of inflow / outflow ports 65 and 66 facing each other on both sides of a straight line connecting the inflow port 62 and the outflow port 63. Both ends of the exhaust pipe 67 are respectively connected. The exhaust pipe 23 is connected to the outlet of the exhaust gas discharge pipe 64.
[0018]
The annular exhaust pipe 67 extends through the exhaust gas exhaust pipe 64, and a filter housing chamber 68 is formed in a portion of the annular exhaust pipe 67 located inside the exhaust gas exhaust pipe 64. A particulate filter 69 for collecting fine particles in exhaust gas is accommodated in the filter accommodation chamber 68. In FIG. 2, reference numerals 69a and 69b denote one end face and the other end face of the particulate filter 69, respectively.
[0019]
As shown in FIG. 2A showing a partial vertical cross-sectional view of the catalytic converter 22 including one end surface 69a of the particulate filter 69, and FIG. A honeycomb structure 69 has a plurality of exhaust gas passages 70 and 71 extending parallel to each other. These exhaust gas passages are constituted by an exhaust gas passage 70 having one end opened and the other end closed by a seal member 72, and an exhaust gas passage 71 having the other end opened and one end closed by a seal member 73. Is done. In FIG. 2A, a hatched portion indicates the sealing material 73. These exhaust gas passages 70 and 71 are alternately arranged via thin partition walls 74 formed of a porous material such as cordierite. In other words, the exhaust gas passages 70, 71 are arranged such that each exhaust gas passage 70 is surrounded by four exhaust gas passages 71, and each exhaust gas passage 71 is surrounded by four exhaust gas passages 70.
[0020]
The NO on the particulate filter 69 is described later.XA catalyst 81 is supported. On the other hand, a catalyst accommodating chamber 75 is formed in the exhaust gas exhaust pipe 64 between the outflow port 63 of the switching valve 61 and a portion through which the annular exhaust pipe 67 penetrates. An auxiliary catalyst 76 having an oxidizing ability and supported on a substrate having a honeycomb structure is accommodated therein.
[0021]
An electrically controlled reducing agent supply valve 77 for supplying a reducing agent to the particulate filter 69 is attached to the annular exhaust pipe 67 between the inflow / outflow port 65 of the switching valve 61 and the particulate filter 69. The reducing agent supply valve 77 is supplied with a reducing agent from an electrically controlled reducing agent pump 78. In the embodiment according to the present invention, the fuel of the internal combustion engine, that is, light oil, is used as the reducing agent. In the embodiment according to the present invention, the reducing agent supply valve is not disposed in the annular exhaust pipe 67 between the inflow / outflow port 66 and the particulate filter 69.
[0022]
Still referring to FIG. 1, the exhaust manifold 19 and the surge tank 12 are connected to each other via an exhaust gas recirculation (hereinafter, referred to as EGR) passage 24, and an electrically controlled EGR control valve 25 is provided in the EGR passage 24. Be placed. Further, a cooling device 26 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 24 is disposed around the EGR passage 24. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the cooling device 26, and the engine cooling water cools the EGR gas.
[0023]
On the other hand, each fuel injection valve 6 is connected to a fuel reservoir, a so-called common rail 27, via a fuel supply pipe 6a. Fuel is supplied into the common rail 27 from a fuel pump 28 of an electrically controlled variable discharge amount, and the fuel supplied into the common rail 27 is supplied to the fuel injection valve 6 through each fuel supply pipe 6a. A fuel pressure sensor 29 for detecting the fuel pressure in the common rail 27 is attached to the common rail 27, and the fuel pump 28 is controlled so that the fuel pressure in the common rail 27 becomes the target fuel pressure based on the output signal of the fuel pressure sensor 29. Is controlled.
[0024]
The electronic control unit 40 is composed of a digital computer, and is connected to each other by a bidirectional bus 41 such as a ROM (Read Only Memory) 42, a RAM (Random Access Memory) 43, a CPU (Microprocessor) 44, an input port 45 and an output port 46. Is provided. The output signal of the fuel pressure sensor 29 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. A temperature sensor 48 for detecting the temperature of the exhaust gas flowing out of the auxiliary catalyst 76 is attached to the exhaust gas exhaust pipe 64 downstream of the auxiliary catalyst 76, and the output voltage of the temperature sensor 48 is supplied via a corresponding AD converter 47. Input to the input port 45. The temperature of the exhaust gas indicates the temperature of the auxiliary catalyst 76. A pressure sensor 49 for detecting the pressure in the exhaust pipe 20a, that is, the engine back pressure, is attached to the exhaust pipe 20a, and the output voltage of the pressure sensor 49 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. You. A load sensor 51 that generates an output voltage proportional to the amount of depression of the accelerator pedal 50 is connected to the accelerator pedal 50, and the output voltage of the load sensor 51 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. You. Further, the input port 45 is connected to a crank angle sensor 52 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, by 30 °.
[0025]
On the other hand, the output port 46 is connected to the fuel injection valve 6, the throttle valve driving step motor 16, the EGR control valve 25, the fuel pump 28, the switching valve driving step motor 60, the reducing agent supply valve 77, And a reducing agent pump 78.
[0026]
The switching valve 61 is usually located at one of the position indicated by the solid line and the position indicated by the broken line in FIG. When the switching valve 61 is positioned at the position shown by the solid line in FIG. 3B, the inflow port 62 communicates with the inflow / outflow port 65 while the communication with the outflow port 63 and the inflow / outflow port 66 is cut off by the switching valve 61. The outflow port 63 is connected to the inflow / outflow port 66 by the switching valve 61. As a result, all the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 20a flows into the annular exhaust pipe 67 via the inflow port 62 and the inflow / outflow port 65 sequentially as indicated by the solid arrow in FIG. Next, after passing through the particulate filter 69, it flows out into the exhaust gas discharge pipe 64 through the inflow / outflow port 66 and the outflow port 63 in order.
[0027]
On the other hand, when the switching valve 61 is positioned at the position shown by the broken line in FIG. 3B, the inflow port 62 is inflowed and outflowed while the communication between the outflow port 63 and the inflow / outflow port 65 is cut off by the switching valve 61. The outflow port 63 is communicated with the inflow / outflow port 65 by the switching valve 61. As a result, all the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 20a flows into the annular exhaust pipe 67 via the inflow port 62 and the inflow / outflow port 66 sequentially as indicated by the broken arrow in FIG. Next, after passing through the particulate filter 69, it flows out into the exhaust gas discharge pipe 64 via the inflow / outflow port 65 and the outflow port 63 in order.
[0028]
By switching the position of the switching valve 61 in this manner, the flow of the exhaust gas in the annular exhaust pipe 67 is reversed. In other words, if the exhaust gas is NOXNO flows into the catalyst 81 through one end surface thereof andXThe exhaust gas is guided to flow out of the catalyst 81 through the other end face, or NOXNO flows into the catalyst 81 through the other end face.XIt is possible to switch whether to guide the exhaust gas so as to flow out of the catalyst 81 via one end surface thereof. Hereinafter, the flow of the exhaust gas indicated by a solid line in FIG. 3B is referred to as a forward flow, and the flow of the exhaust gas indicated by a broken line is referred to as a reverse flow. In FIG. 3B, the position of the switching valve 61 indicated by a solid line is referred to as a forward flow position, and the position of the switching valve 61 indicated by a broken line is referred to as a reverse flow position.
[0029]
The exhaust gas that has flowed into the exhaust gas exhaust pipe 64 via the outflow port 66 then passes through the catalyst 76 and proceeds along the outer peripheral surface of the annular exhaust pipe 67 as shown in FIGS. After that, it flows out into the exhaust pipe 23.
[0030]
Explaining the flow of the exhaust gas in the particulate filter 69, the exhaust gas flows into the particulate filter 69 via one end surface 69a and flows out of the particulate filter 69 via the other end surface 69b at the time of forward flow. At this time, the exhaust gas flows into the exhaust gas passage 70 opened in the one end surface 69a, and then flows out into the adjacent exhaust gas passage 71 through the surrounding partition wall 74. On the other hand, at the time of backflow, the exhaust gas flows into the particulate filter 69 via the other end surface 69b, and flows out of the particulate filter 69 via the one end surface 69a. At this time, the exhaust gas flows into the exhaust gas passage 71 opened in the other end surface 69b, and then flows out into the adjacent exhaust gas passage 70 through the surrounding partition wall 74.
[0031]
On the partition wall 74 of the particulate filter 69, that is, for example, on both side surfaces of the partition wall 74 and the inner wall surface of the pores, as shown in FIG.XCatalysts 81 are respectively supported. This NOXThe catalyst 81 is made of, for example, alumina as a carrier. On this carrier, for example, alkali metals such as potassium K, sodium Na, lithium Li, and cesium Cs, alkaline earths such as barium Ba and calcium Ca, lanthanum La, and yttrium Y are used. And at least one selected from rare earth elements and a noble metal such as platinum Pt, palladium Pd, rhodium Rh, and iridium Ir.
[0032]
NOXThe catalyst is NO when the average air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean.XNO when the reducing agent is contained in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas decreasesXNO stored and reducedXPerforms an accumulation reducing action to reduce the amount of
[0033]
NOXThe detailed mechanism of the accumulation and reduction of the catalyst has not been fully elucidated. However, the mechanism currently considered is briefly described below, taking the case where platinum Pt and barium Ba are carried on a carrier as an example.
[0034]
That is, NOXWhen the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst becomes considerably leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the oxygen concentration in the exhaust gas flowing into the catalyst greatly increases, and the oxygen O2Is O2 Or O2-On the surface of platinum Pt. On the other hand, NO in the inflowing exhaust gas adheres to the surface of platinum Pt, and O on the surface of platinum Pt.2 Or O2-Reacts with NO2(NO + O2→ NO2+ O*, Where O*Is active oxygen). NO generated next2Is partially oxidized on platinum Pt while NOXWhile being absorbed in the catalyst and binding to barium oxide BaO, nitrate ions NO3 NO in the form ofXDiffusion into the catalyst. NO in this wayXIs NOXStored in the catalyst.
[0035]
In contrast, NOXWhen the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst becomes rich or stoichiometric, the oxygen concentration in the exhaust gas decreases and NO2Is reduced and the reaction proceeds in the opposite direction (NO3 → NO + 2O*) And thus NOXNitrate ion NO in catalyst3 Is NO in the form of NOXReleased from the catalyst. This released NOXIf the exhaust gas contains a reducing agent, that is, HC or CO, it reacts with these HC and CO to be reduced. Thus, NO on the surface of platinum PtXNO when no longer existsXNO from catalyst to catalystXIs released and reduced, and NOXNO stored in the catalystXGradually decreases.
[0036]
It should be noted that NO is formed without forming nitrate.XAnd store NOXNO without releasingXIt is also possible to reduce Also, active oxygen O*Focusing on, NOXThe catalyst is NOXOf active oxygen O along with the accumulation and release of oxygen*It can also be regarded as an active oxygen generation catalyst that generates OH.
[0037]
On the other hand, in the embodiment according to the present invention, the auxiliary catalyst 76 is formed of a noble metal catalyst containing noble metal, for example, platinum Pt without containing alkali metals, alkaline earths, and rare earths. However, when the auxiliary catalyst 76 isXIt may be formed from a catalyst.
[0038]
Here, the particulate filter 69 is disposed substantially at the center of the annular exhaust pipe 67, that is, the distance from the inflow port 62 of the switching valve 61 to the particulate filter 69, and the distance from the particulate filter 69 to the outflow port 63. The distance is almost the same between when the switching valve 61 is at the forward flow position and when it is at the reverse flow position. This means that the state of the particulate filter 69, for example, the temperature hardly changes between when the switching valve 61 is in the forward flow position and when the switching valve 61 is in the reverse flow position. No control required.
[0039]
In the embodiment according to the present invention, the switching valve 61 is switched from the forward flow position to the reverse flow position or vice versa each time the engine low load operation is performed. By doing so, as will be understood from the following description, the particulate filter 69 and the NOXParticles and NO bypassing the catalyst 81XCan be reduced.
[0040]
As described above, the exhaust gas passes through the particulate filter 69 regardless of whether the flow is in the forward flow or in the reverse flow. Further, in the internal combustion engine shown in FIG. 1, the combustion is continuously performed under the lean air-fuel ratio, and therefore, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter 69 is maintained lean. As a result, NO in the exhaust gasXIs NO on the particulate filter 69XIt is stored in the catalyst 81.
[0041]
NO over timeXNO stored in catalyst 81XThe amount increases gradually. Therefore, in the embodiment according to the present invention, for example, NOXNO stored in catalyst 81XNO when the amount exceeds the allowable amountXNO stored in catalyst 81XIs reduced to NOXNO stored in catalyst 81XNO from the reducing agent supply valve 77 to reduce the amountXA reducing agent, that is, a reducing agent is temporarily supplied to the catalyst 81. In this case, NOXThe air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 81 is temporarily switched to rich.
[0042]
On the other hand, fine particles mainly composed of solid carbon contained in the exhaust gas are collected on the particulate filter 69. That is, when roughly described, fine particles are trapped on the side surface of the partition wall 74 on the exhaust gas passage 70 side and in the pores during the forward flow, and on the side surface of the partition wall 74 and the pores on the exhaust gas passage 71 side during the reverse flow. Fine particles are collected. In the internal combustion engine shown in FIG. 1, combustion is continuously performed under a lean air-fuel ratio.XSince the catalyst 81 has an oxidizing ability, if the temperature of the particulate filter 69 is maintained at a temperature at which the particulates can be oxidized, for example, 250 ° C. or higher, the particulates are oxidized and removed on the particulate filter 69. You.
[0043]
In this case, the above-mentioned NOXNO of catalyst 81XAccording to the accumulation reduction mechanism of NO, NOXNO in catalyst 81XNO when is storedXActive oxygen is also generated when is released. This active oxygen is oxygen O2Therefore, the fine particles deposited on the particulate filter 69 are quickly oxidized. That is, NO on the particulate filter 69XWhen the catalyst 81 is carried, the particulates deposited on the particulate filter 69 are oxidized regardless of whether the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter 69 is lean or rich. In this way, the fine particles are continuously oxidized.
[0044]
However, when the temperature of the particulate filter 69 is not maintained at a temperature at which the particulates can be oxidized, or when the amount of the particulates flowing into the particulate filter 69 per unit time becomes considerably large, the particulates deposited on the particulate filter 69 become large. Gradually increases, and the pressure loss of the particulate filter 69 increases.
[0045]
Therefore, in the embodiment according to the present invention, for example, when the amount of deposited particulates on the particulate filter 69 exceeds the allowable maximum amount, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter 69 is maintained while maintaining a lean air-fuel ratio. Fine particle oxidation control is performed in which the temperature is raised to a required particle oxidation temperature TNP, for example, 600 ° C. or higher, and then maintained at or above the required particle oxidation temperature TNP. When the particulate oxidation control is performed, the particulates deposited on the particulate filter 69 are ignited and burned and removed. In the embodiment shown in FIG. 1, when the engine back pressure detected by the pressure sensor 49 when the switching valve 61 is held at the forward flow position or the backward flow position exceeds the allowable value, the particulate filter 69 Is determined to have exceeded the maximum allowable amount.
[0046]
More specifically, in the embodiment shown in FIG. 1, while maintaining the switching valve 61 at the forward flow position, while maintaining the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter 69 lean, the temperature of the particulate filter 69 The reducing agent is supplied from the reducing agent supply valve 77 so that the temperature is increased to or higher than the required particle oxidation temperature TNP and then maintained at or above the required particle oxidation temperature TNP. This reducing agent is oxidized on the particulate filter 69, and as a result, the temperature TN of the particulate filter 69 is raised to and maintained at the particulate oxidation required temperature TNP or higher.
[0047]
By the way, the sulfur content in the exhaust gas is SOXIn the form of NOXNO in the catalyst 81XNot only SOXIs also stored. This SOXNOXThe accumulation mechanism in the catalyst 81 is NOXIt is thought to be the same as the accumulation mechanism. That is, when the case where platinum Pt and barium Ba are supported on a carrier is briefly described as an example, NOXWhen the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 81 is lean, the oxygen O2Is O2 Or O2-Is attached to the surface of platinum Pt in the form of2Adheres to the surface of platinum Pt, and O2 Or O2-Reacts with SO3It becomes. Then the generated SO3Is further oxidized on platinum PtXWhile being absorbed in the catalyst 81 and binding to barium oxide BaO, sulfate ions SO4 NO in the form ofXIt diffuses into the catalyst 81. This sulfate ion SO4 Is then barium ion Ba+Combined with sulfate BaSO4Generate
[0048]
This sulfate BaSO4Is difficult to decompose, NOXEven if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 81 is simply rich, NOXSulfate BaSO in catalyst 814Does not decrease. Therefore, as time passes, NOXSulfate BaSO in catalyst 814Increases, resulting in NOXNO that can be stored in the catalyst 81XWill be reduced.
[0049]
However, NOXNO while maintaining the temperature of the catalyst 81 at 550 ° C. or higherXIf the average air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 81 is set to the stoichiometric air-fuel ratio or rich, NOXSulfate BaSO in catalyst 814Is decomposed into SO3NO in the form ofXReleased from the catalyst 81. This released SO3If the exhaust gas contains a reducing agent, that is, HC or CO, it reacts with these HC and CO and reacts with SO.2It is reduced to. NO in this wayXSulfate BaSO in catalyst 814SO stored in the form ofXGradually decreases, and at this time NOXCatalyst 81 to SOXIs SO3No spill in the form of
[0050]
Therefore, in the embodiment according to the present invention, for example, NOXSO stored in catalyst 81XIf the amount exceeds the allowable amount, NOXSO stored in catalyst 81XNO to reduce the amountXWhile maintaining the average air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 81 at the stoichiometric air-fuel ratio or rich,XAccumulated SO that is maintained at the required amount decrease temperature TNS, for example, 550 ° C. or higher.XThe amount reduction control is performed.
[0051]
More specifically, in the embodiment shown in FIG. 1, while the switching valve 61 is held at the weak forward flow position as shown in FIG.XWhile maintaining the average air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 81 slightly rich, the NOXWhen the temperature of the catalyst 81 is SOXThe reducing agent may be supplied from the reducing agent supply valve 77 so as to be maintained at or above the required amount decrease temperature TNS. When the switching valve 61 is held at the weak forward flow position, only a small amount of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 20a flows through the inflow / outflow port 65 into the annular exhaust pipe 67 as indicated by an arrow in FIG. And then NOXThe remaining most of the exhaust gas flows through the catalyst 81 in the forward flow direction, and most of the remaining exhaust gas flows directly from the inflow port 62 through the outflow port 63 into the exhaust gas exhaust pipe 64, that is, NO.XIt flows into the auxiliary catalyst 76 bypassing the catalyst 81. In the embodiment according to the present invention, the integrated value of the fuel supplied from the fuel injection valve 6 and the reducing agent (fuel) supplied from the reducing agent supply valve 77 is obtained, and this integrated value is a predetermined threshold. NO when exceededXSO stored in catalyst 81XIt is determined that the amount has exceeded the allowable amount.
[0052]
However, the accumulated SOXIf fine particles are deposited on the particulate filter 69 when the amount reduction control is performed, a relatively large amount of reducing agent is supplied to the deposited fine particles while the temperature of the deposited fine particles is increased. As a result, the deposited fine particles cause abnormal combustion, and the particulate filter 69 may be damaged.
[0053]
Therefore, the SO of the embodiment according to the present inventionXIn control, NOXSO stored in catalyst 81XWhen the amount exceeds the permissible amount, firstly, oxidation control of fine particles is performed, and then the accumulated SO is controlled.XThe amount decrease control is performed. That is, the accumulated SOXBefore the amount reduction control is performed, the deposited fine particles on the particulate filter 69 are removed.
[0054]
Next, an embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 6, QR is the amount of the reducing agent supplied from the reducing agent supply valve 77, AFA is the average air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the auxiliary catalyst 76, and AFN is NO.XAverage air-fuel ratio of exhaust gas flowing into the catalyst 81 or the particulate filter 69, TA is the temperature of the auxiliary catalyst 76, TN is NOXTemperature of catalyst 81 or particulate filter 69, Tin is NOXThe temperature of the exhaust gas flowing into the catalyst 81 or into the particulate filter 69 is shown.
[0055]
As shown by arrow X in FIG.XSO stored in catalyst 81XWhen the amount QS exceeds the allowable amount QSU, first, the SO adhering to the auxiliary catalyst 76XSO for removingXRemoval control is performed. That is, the switching valve 61 is switched and held, for example, from the forward flow position to the reverse flow position, and the reducing agent is intermittently supplied from the reducing agent supply valve 77 as indicated by an arrow R. As a result, the reducing agent becomes particulate filter 69 and NOXThe catalyst flows into the auxiliary catalyst 76 without reaching the catalyst 81. At this time, the amount QR of the reducing agent supplied from the reducing agent supply valve 77 is a QRR necessary for slightly increasing the average air-fuel ratio AFA of the exhaust gas flowing into the auxiliary catalyst 76. In this case, NOXThe average air-fuel ratio AFN of the exhaust gas flowing into the catalyst 81 is maintained lean. Further, since the reducing agent is oxidized in the auxiliary catalyst 76, the temperature TA of the auxiliary catalyst 76 slightly increases.
[0056]
Next, as shown by an arrow XX in FIG.XWhen the amount becomes almost zero, for example, SOXThe removal control is completed, and the particulate oxidation control is immediately started. That is, the switching valve 61 is switched from the reverse flow position to the forward flow position and held, and the reducing agent is intermittently supplied from the reducing agent supply valve 77 as shown by the arrow R. At this time, the amount QR of the reducing agent supplied from the reducing agent supply valve 77 is necessary to maintain the temperature TN of the particulate filter 69 at or above the particulate oxidation required temperature TNP when the switching valve 61 is in the forward flow position. QRP. As a result, the temperature TN of the particulate filter 69 rises and is maintained at or above the particulate oxidation required temperature TNP. In this case, the temperature TA of the auxiliary catalyst 76 is substantially the same as the temperature TN of the particulate filter 69. Further, the average air-fuel ratio AFA of the exhaust gas flowing into the auxiliary catalyst 76 is returned to lean, and NOXThe average air-fuel ratio AFN of the exhaust gas flowing into the catalyst 81 becomes slightly smaller.
[0057]
Next, as shown by an arrow Y in FIG. 6, when the amount of the deposited particulate on the particulate filter 69 becomes substantially zero, for example, the particulate oxidation control is completed, and the SOXThe removal control is performed again. That is, as described above, the switching valve 61 is switched from the forward flow position to the reverse flow position and held, and the reducing agent supply operation is performed under QR = QRR. At this time, the exhaust gas flowing into the auxiliary catalyst 76 Is slightly enriched.
[0058]
Next, as shown by an arrow YY in FIG.XWhen the amount becomes almost zero, for example, SOXThe removal control is completed and the stored SOXThe quantity reduction control is started. That is, the reducing agent is intermittently supplied from the reducing agent supply valve 77 as shown by the arrow R while the switching valve 61 is maintained at the weak forward flow position. At this time, the amount QR of the reducing agent supplied from the reducing agent supply valve 77 is NO.XWhile keeping the average air-fuel ratio AFN of the exhaust gas flowing into the catalyst 81 slightly rich, NOXThe temperature TN of the catalyst 81 is set to SOXThe QRS is required to maintain the temperature at or above the required amount decrease temperature TNS. In this case, a relatively large amount of exhaust gas is NOXThe average air-fuel ratio AFA of the exhaust gas that bypasses the catalyst 81 and thus flows into the auxiliary catalyst 76 is kept lean. NOXSince the temperature of the exhaust gas bypassing the catalyst 81 is low, the accumulated SOXWhen the amount decrease control is performed, the temperature TA of the auxiliary catalyst 76 decreases.
[0059]
Next, as shown by arrow Z in FIG.XSO stored in catalyst 81XWhen the amount becomes almost zero, for example, the accumulated SOXThe amount reduction control is completed. In this case, the switching valve 61 is switched to, for example, the forward flow position, and the reducing agent supply operation from the reducing agent supply valve 77 is stopped.
[0060]
As described above, in the embodiment according to the present invention, the SO control is performed before the particulate oxidation control is performed.XRemoval control is performed and the accumulated SOXBefore the amount decrease control is performed, SOXRemoval control is performed. By doing so, the sulfate SO discharged from the auxiliary catalyst 763Can be reduced. This is for the following reason.
[0061]
That is, according to the present inventors, NOXEven if the average air-fuel ratio AFN of the exhaust gas flowing into the catalyst 81 is maintained lean, NOXWhen the temperature TN of the catalyst 81 increases, NOXSO in the exhaust gas flowing out of the catalyst 81XNO concentrationXSO in the exhaust gas flowing into the catalyst 81XIt has been confirmed that the concentration is temporarily higher than the concentration. This means NOXNO when the temperature of the catalyst 81 risesXSO stored in the catalyst 81XIs discharged and this SOXIs the sulfate BaSO4Means that they are stored without forming
[0062]
Such SOXIs NO in any formXWhether it is stored in the catalyst 81 is not always clear, but it is considered that it is stored as follows. That is, as described above,XSO in the exhaust gas flowing into the catalyst 812Is first deposited on, for example, platinum Pt surface and then sulfate BaSO4It is stored in the form of However, sulfate BaSO4SO stored in the form ofXIncreases the amount of SO adhering on the platinum Pt surface.2Is sulfate BaSO4And SO2Continue to adhere to the platinum Pt surface as it is. Thus SOXIs sulfate BaSO4Is stored without forming
[0063]
Then, NOXIn the catalyst 81, sulfate BaSO4SO stored in the form ofXIf any, sulfate BaSO4SO stored without formingXThere is also. Therefore, generally speaking, NOXThe catalyst 81 removes SOXStoring SO in either sulfate or non-sulfate formXIt will act as a storage agent.
[0064]
Start of particulate oxidation control and NOXWhen the temperature TN of the catalyst 81 increases, the sulfate BaSO4SO stored without formingXIs NOXIt is released at once from the catalyst 81, and this SOXThen flows into the auxiliary catalyst 76.
[0065]
On the other hand, the SO flowing into the auxiliary catalyst 76XOnce adheres to, for example, the platinum surface of the auxiliary catalyst 76, is separated from the platinum surface, and is discharged from the auxiliary catalyst 76.XIs attached to the auxiliary catalyst 76 during the time when SO is attached to the auxiliary catalyst 76.XIt is believed that the larger the amount, the shorter it becomes. Also, SOXWhen the amount of the reducing agent in the exhaust gas flowing into the auxiliary catalyst 76 when is adhered to or separated from the platinum surface of the auxiliary catalyst 76, or the average of the exhaust gas flowing into the auxiliary catalyst 76 If the air-fuel ratio AFA is lean, SOXIs sulfate SO3May be discharged from the auxiliary catalyst 76 in the form of
[0066]
Before the start of the particulate oxidation control, the auxiliary catalyst 76 contains the previously accumulated SO.XNO during amount decrease controlXSO discharged from the catalyst 81XOr NO during normal operationXSO passed through catalyst 81XIs flowing into the auxiliary catalyst 76 when the particulate oxidation control should be started.XIs attached.
[0067]
Therefore, in this state, the particulate oxidation control is performed and a large amount of SOXFlows in, this SOXIs immediately discharged from the auxiliary catalyst 76, and since the amount of the reducing agent flowing into the auxiliary catalyst 76 is small or the average air-fuel ratio AFA of the exhaust gas flowing into the auxiliary catalyst 76 is lean as described above, Large amount of sulfate SO3May be discharged from the auxiliary catalyst 76.
[0068]
On the other hand, if the amount of the reducing agent flowing into the auxiliary catalyst 76 is increased or the average air-fuel ratio AFA of the exhaust gas flowing into the auxiliary catalyst 76 is made rich, the SO adhering to the auxiliary catalyst 76 isXIs removed from the auxiliary catalyst 76, at which time SO 2XIs SO2Is discharged from the auxiliary catalyst 76 in the form of
[0069]
Therefore, in the embodiment according to the present invention, as shown in FIG.XSO to removeXRemoval control is performed. Specifically, as described above, the reducing agent is supplied such that the average air-fuel ratio AFA of the exhaust gas flowing into the auxiliary catalyst 76 becomes slightly rich. As a result, the adhering SOXThe amount decreases to, for example, almost zero, and the sulfate SO3Is not emitted.
[0070]
SOXWhen the removal control is completed, the particulate oxidation control is subsequently started. At this time, a large amount of SO flowing into the auxiliary catalyst 76 is removed.XAdheres to the auxiliary catalyst 76 and is gradually discharged from the auxiliary catalyst 76. Therefore, a large amount of sulfate SO3Is prevented from being discharged.
[0071]
Similarly, the accumulated SOXEven when the amount reduction control should be started, a large amount of SOXIs attached and the accumulated SOXNO if amount reduction control is performedXSulfate BaSO in catalyst 814SO stored in the form ofXIs NOXThe gas is exhausted from the catalyst 81 at a stretch, and then flows into the auxiliary catalyst 76. At this time, the average air-fuel ratio AFA of the exhaust gas flowing into the auxiliary catalyst 76 is lean.
[0072]
Therefore, in the embodiment according to the present invention, as shown in FIG.XPrior to performing the quantity reduction control, SOXRemoval control is performed. Therefore, also in this case, a large amount of sulfate SO3Is prevented from being discharged.
[0073]
In the embodiment according to the present invention, as described above, the particulate oxidation control is also performed when the amount of particulates deposited on the particulate filter 69 exceeds the maximum allowable amount. Also in this case, SO control is performed before the particulate oxidation control is performed.XRemoval control is performed.
[0074]
FIG. 7 shows an SO according to an embodiment of the present invention.X4 shows a control routine. This routine is executed by interruption every predetermined set time. Referring to FIG. 7, first, in step 200, NOXSO stored in catalyst 81XIt is determined whether the amount QS has exceeded the allowable amount QSU. When QS ≦ QSU, the processing cycle is ended, and when QS> QSU, the process proceeds to step 201, where SO is described later with reference to FIG.XA removal control routine is executed. In the following step 202, a particulate oxidation control routine described later with reference to FIG. 10 is executed. In the following step 203, SO 3 described later with reference to FIG.XThe removal control routine is executed again. In the following step 204, the stored SO, which will be described later with reference to FIG.XAn amount decrease control routine is executed.
[0075]
FIG. 8 shows a particle control routine according to the embodiment of the present invention. This routine is executed by interruption every predetermined set time. Referring to FIG. 8, first, at step 210, it is determined whether or not the amount QPM of deposited particulate on the particulate filter 69 has exceeded the allowable amount QPMU. When QPM ≦ QPMU, the processing cycle is ended, and when QPM> QPMU, the process proceeds to step 211, where SO is described later with reference to FIG.XA removal control routine is executed. In the following step 212, a particulate oxidation control routine described later with reference to FIG. 10 is executed.
[0076]
FIG. 9 shows the above-described SO.X9 shows a removal control routine. Referring to FIG. 9, first, at step 220, the switching valve 61 is switched to or held at the reverse flow position. In the following step 221, the reducing agent supply amount QR is set to the above-mentioned QRR. In the following step 222, the reducing agent is supplied from the reducing agent supply valve 77 by the reducing agent supply amount QR. In the following step 223, SOXIt is determined whether or not the removal control should be completed. In an embodiment according to the invention, SOXAfter the removal control is started, the SO adhering to the auxiliary catalyst 76XWhen the time required to make the amount ofXIt is determined that the removal control should be completed. This necessary time can be obtained in advance by an experiment. SOXUntil it is determined that the removal control should be completed, the flow returns to step 222 to repeatedly supply the reducing agent,XWhen it is determined that the removal control should be completed, the processing cycle ends.
[0077]
FIG. 10 shows the above-described particulate oxidation control routine. Referring to FIG. 10, first, at step 230, the switching valve 61 is switched to or held at the forward flow position. In the following step 231, the reducing agent supply amount QR is set to the above-described QRP. In the following step 232, the reducing agent is supplied from the reducing agent supply valve 77 by the reducing agent supply amount QR. In the following step 233, it is determined whether or not the particulate oxidation control should be completed. In the embodiment according to the present invention, it is determined that the particulate oxidation control should be completed when the amount of the deposited particulate on the particulate filter 69 becomes substantially zero. The process returns to step 232 until it is determined that the particulate oxidation control should be completed, and the reducing agent is repeatedly supplied. When it is determined that the particulate oxidation control should be completed, the processing cycle ends.
[0078]
FIG. 11 shows the above-described accumulated SO.X9 shows a quantity reduction control routine. Referring to FIG. 11, first, at step 240, the switching valve 61 is switched to the weak forward flow position. In the following step 241, the reducing agent supply amount QR is set to the above-described QRS. In the following step 242, the reducing agent is supplied from the reducing agent supply valve 77 by the reducing agent supply amount QR. In the following step 243, the accumulated SOXIt is determined whether or not the amount reduction control should be completed. In the embodiment according to the present invention, NOXSO stored in catalyst 81XWhen the amount becomes almost zero, the accumulated SOXIt is determined that the amount reduction control should be completed. Accumulated SOXUntil it is determined that the amount reduction control should be completed, the process returns to step 242 to repeatedly supply the reducing agent,XWhen it is determined that the amount reduction control should be completed, the processing cycle ends.
[0079]
Next, the SO of another embodiment according to the present invention is described.XThe removal control will be described.
[0080]
SO mentioned aboveXIn the removal control, the reducing agent is supplied from the reducing agent supply valve 77 in order to make the average air-fuel ratio AFA of the exhaust gas flowing into the auxiliary catalyst 76 rich.
[0081]
However, for this purpose, the average air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 20a may be made rich, that is, by supplying a reducing agent into the exhaust manifold 19 or the exhaust pipes 20 and 21. Alternatively, the average air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine may be made rich. Here, in order to make the average air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine rich, there is a method of making the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber 5 rich, and there is also a method of making the combustion stroke or the exhaust stroke. There is also a method of injecting additional fuel from the fuel injection valve 6.
[0082]
In another embodiment according to the present invention, the method of injecting the additional fuel causes the average air-fuel ratio AFA of the exhaust gas flowing into the auxiliary catalyst 76 to be slightly rich. Next, another embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. In FIG. 12, QP indicates an additional amount of fuel injected from the fuel injection valve 6 during a combustion stroke or an exhaust stroke, and AFE indicates a normal air-fuel ratio of exhaust gas discharged from the internal combustion engine.
[0083]
As indicated by arrow X in FIG.XSO stored in catalyst 81XWhen the amount QS exceeds the allowable amount QSU, or when the particulate oxidation control is completed as indicated by an arrow Y, SOXRemoval control is performed. That is, the switching valve 61 is switched and held, for example, from the forward flow position to the bypass position, and additional fuel is injected from the fuel injection valve 6 into the combustion stroke or the exhaust stroke as shown by the arrow P. When the switching valve 61 is held at the bypass position, as shown in FIG. 13, all the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 20 a flows directly from the inflow port 62 through the outflow port 63 into the exhaust gas exhaust pipe 64. Spilled or NOXBypassing the catalyst 81 and the particulate filter 69, the exhaust gas is NOXIt does not flow through the inside of the catalyst 81 and the inside of the particulate filter 69. Thus, when the switching valve 61 is held at the bypass position, the exhaust gas flow path from the inflow port 62 to the outflow port 63 of the switching valve 61 acts as a bypass passage bypassing the particulate filter 69. . As a result, a large amount of the reducing agent contained in the exhaust gas discharged from the internal combustion engine becomes NO.XBypassing the catalyst 81 and therefore NO before flowing into the auxiliary catalyst 76XOxidation and consumption in the catalyst 81 are prevented.
[0084]
At this time, the additional fuel amount QP is QRR 'necessary for slightly increasing the average air-fuel ratio AFA of the exhaust gas flowing into the auxiliary catalyst 76. In this case, the average air-fuel ratio AFA of the exhaust gas flowing into the auxiliary catalyst 76 matches the average air-fuel ratio AFE of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine.
[0085]
FIG. 14 shows another embodiment of the SO according to the present invention.X9 shows a removal control routine. In this embodiment, the SO shown in FIG.XThe control routine and the particle control routine shown in FIG. 8 are executed, and in steps 201, 203 and 211 of these routines, the SO control shown in FIG.XA removal control routine is executed. Referring to FIG. 14, first, at step 250, the switching valve 61 is switched to the bypass position. In the following step 251, the additional fuel injection amount QP is set to the above-mentioned QRR '. In the following step 252, additional fuel is injected from the fuel injection valve 6 by QP during the combustion stroke or the exhaust stroke. In the following step 253, SOXIt is determined whether or not the removal control should be completed. SOXThe process returns to step 252 until additional fuel is repeatedly injected until it is determined that the removal control should be completed.XWhen it is determined that the removal control should be completed, the processing cycle ends.
[0086]
The embodiment according to the present invention described so far can be applied to, for example, an internal combustion engine shown in FIG.
[0087]
In the internal combustion engine shown in FIG. 15, a casing 168 is connected to the outlet of the exhaust pipe 20a, and the casing 167 is connected to the casing 175 via the exhaust pipe 20c, and the casing 175 is connected to the exhaust pipe 23. NO is contained in these casings 168 and 175.XThe particulate filter 69 supporting the catalyst 81 and the auxiliary catalyst 76 are housed therein.
[0088]
A bypass pipe 185 is branched from the exhaust pipe 20a, and an outflow end of the bypass pipe 185 opens to the exhaust pipe 20c. Further, a switching valve 161 controlled by an electronic control unit (not shown) is disposed in a portion of the exhaust pipe 20a where the inflow end of the bypass pipe 185 is open. Further, a reducing agent supply valve 77 is disposed in the exhaust pipe 20a between the inflow end of the bypass pipe 185 and the particulate filter 69.
[0089]
The switching valve 161 is normally held at a normal position shown by a solid line in FIG. When the switching valve 161 is held at the normal position, the bypass pipe 185 is shut off, and almost all the exhaust gas flowing into the exhaust pipe 20a is guided into the particulate filter 69. Therefore, the normal position of the switching valve 161 corresponds to the forward flow position or the reverse flow position of the switching valve 61 in the internal combustion engine of FIG.
[0090]
Also in this internal combustion engine, SOx is controlled before particulate oxidation control is performed.XRemoval control is performed and the accumulated SOXBefore the amount decrease control is performed, SOXRemoval control is performed. When the particulate oxidation control is to be performed, the reducing agent is supplied from the reducing agent supply valve 77 while holding the switching valve 161 at the normal position. Also, the accumulated SOXWhen the amount decrease control is to be performed, the reducing agent is supplied from the reducing agent supply valve 77 while the switching valve 161 is maintained at the weak flow position indicated by the dashed line in FIG. When the switching valve 161 is held at the weak flow position, a small part of the exhaust gas flowing into the exhaust pipe 20a is guided into the particulate filter 69, and the remaining exhaust gas is guided into the bypass pipe 185. Therefore, the weak flow position of the switching valve 161 corresponds to the weak forward flow position of the switching valve 61 in the internal combustion engine of FIG.
[0091]
SOXWhen the removal control is to be performed, the average air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine is made rich while holding the switching valve 161 at the bypass position shown by the broken line in FIG. When the switching valve 161 is held at the bypass position, the bypass pipe 185 is opened, and almost all the exhaust gas flowing into the exhaust pipe 20a bypasses the particulate filter 69. Therefore, the bypass position of the switching valve 161 corresponds to the bypass position of the switching valve 61 in the internal combustion engine of FIG.
[0092]
As shown in FIG.XThe particulate filter 69 which accommodates the catalyst 81 and carries the auxiliary catalyst 76 in the casing 175 can also be accommodated.
[0093]
Therefore, generally speaking, NOXNO with catalystXAn auxiliary catalyst is arranged in the exhaust passage downstream of the catalyst, and NOXNO from the exhaust passage upstream of the catalystXBy providing a bypass passage to the exhaust passage between the catalyst and the auxiliary catalyst and controlling the amount of exhaust gas flowing in the bypass passage, NOXA switching valve for controlling the amount of exhaust gas flowing through the catalyst is provided.XThis means that a reducing agent supply valve for supplying the reducing agent is disposed in the exhaust passage between the catalysts.
[0094]
In addition, in the internal combustion engine shown in FIG.XNO flows into the catalyst through one endXGuide the exhaust gas out of the catalyst through the other end face or NOXNO flowing into the catalyst through the other end faceXThat is, it is switched whether the exhaust gas is guided so as to flow out of the catalyst through one end surface thereof.
[0095]
【The invention's effect】
The amount of sulfate discharged into the atmosphere can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view of an internal combustion engine.
FIG. 2 is a diagram showing a structure of a catalytic converter.
FIG. 3 is a diagram for explaining a flow of exhaust gas when a switching valve is at a forward flow position or a reverse flow position.
FIG. 4 is a partially enlarged sectional view of a partition wall of the particulate filter.
FIG. 5 is a diagram for explaining the flow of exhaust gas when the switching valve is at a weak forward flow position.
FIG. 6 is a time chart for explaining an embodiment according to the present invention.
FIG. 7 shows an SO according to an embodiment of the present invention.X5 is a flowchart illustrating a control routine.
FIG. 8 is a flowchart showing a particulate oxidation control routine according to the embodiment of the present invention.
FIG. 9 shows an SO according to an embodiment of the present invention.XIt is a flowchart which shows a removal control routine.
FIG. 10 is a flowchart illustrating a particulate oxidation control routine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 shows a storage SO of an embodiment according to the present invention;XIt is a flowchart which shows a quantity reduction control routine.
FIG. 12 is a time chart for explaining another embodiment according to the present invention.
FIG. 13 is a diagram for explaining the flow of exhaust gas when the switching valve is at a bypass position.
FIG. 14 shows an SO according to another embodiment of the present invention.XIt is a flowchart which shows a removal control routine.
FIG. 15 is a view showing another embodiment.
FIG. 16 is a diagram for explaining the position of the switching valve of the embodiment shown in FIG.
FIG. 17 is a diagram showing another embodiment.
[Explanation of symbols]
1. Engine body
20a ... exhaust pipe
22 ... catalytic converter
61 ... Switching valve
64 ... exhaust gas exhaust pipe
67 ... Annular exhaust pipe
69 ... Particulate filter
76 ... Auxiliary catalyst
77… Reducing agent supply valve
81 ... NOXcatalyst

Claims (7)

リーン空燃比のもとで継続して燃焼が行われる内燃機関の排気通路内に流入する排気ガス中のSOを一時的に蓄えるSO蓄積剤を配置すると共に、該SO蓄積剤下流の排気通路内に酸化能を有する補助触媒を配置し、SO蓄積剤内に蓄えられているSOがSO蓄積剤から排出されるのに先立って、補助触媒に付着しているSOを補助触媒から除去するようにした内燃機関の排気浄化装置。With arranging the SO X storage agent storing SO X in the exhaust gas flowing into the exhaust passage of an internal combustion engine combustion continues under a lean air-fuel ratio is made temporarily the SO X storage agent downstream an auxiliary catalyst having oxidizing ability in the exhaust passage is arranged, prior to SO X that is stored in the SO X storage agent is discharged from the SO X storage agent, the SO X adhering to the cocatalyst An exhaust gas purification device for an internal combustion engine that is removed from an auxiliary catalyst. 前記補助触媒に還元剤を供給するための還元剤供給手段を具備し、補助触媒に付着しているSOを補助触媒から除去するために、補助触媒内に流入する排気ガスの空燃比がリッチになるように還元剤供給手段から補助触媒に還元剤を供給するようにした請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。The auxiliary catalyst is provided with a reducing agent supply means for supplying a reducing agent to the auxiliary catalyst. The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the auxiliary catalyst is rich in order to remove the SO X attached to the auxiliary catalyst from the auxiliary catalyst. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the reducing agent is supplied from the reducing agent supply means to the auxiliary catalyst such that 前記SO蓄積剤が流入する排気ガス中の微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタ上に担持されている請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the SO X accumulating agent is carried on a particulate filter for trapping fine particles in exhaust gas flowing into the SO X accumulating agent. 前記パティキュレートフィルタ上に堆積している微粒子を酸化するためにパティキュレートフィルタ内に流入する排気ガスの空燃比をリーンに維持しながらパティキュレートフィルタの温度が上昇されるのに先立って、前記補助触媒に付着しているSOを補助触媒から除去するようにした請求項3に記載の内燃機関の排気浄化装置。Prior to increasing the temperature of the particulate filter while maintaining a lean air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter to oxidize the particulates deposited on the particulate filter, the auxiliary 4. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 3, wherein SO X adhering to the catalyst is removed from the auxiliary catalyst. 前記SO蓄積剤を、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに流入する排気ガス中のNOを蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中に還元剤が含まれていると蓄えているNOを還元して蓄えているNOの量が減少するNO触媒から形成した請求項1又は3に記載の内燃機関の排気浄化装置。The SO X storage agent, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is stored in the NO X in the exhaust gas flowing at the time of the lean air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas includes the reducing agent in the exhaust gas when the reduced an exhaust purification system of an internal combustion engine according to claim 1 or 3 formed from NO X catalyst is the amount of the NO X are stored by reducing NO X which the accumulated and have to decrease. 前記NO触媒内に硫酸塩の形で蓄えられているSOがNO触媒から排出されるのに先立って、前記補助触媒に付着しているSOを補助触媒から除去するようにした請求項5に記載の内燃機関の排気浄化装置。Claims the NO X catalyst SO X that is stored in the form of sulfate in the prior to being discharged from the NO X catalyst was the SO X adhering to the auxiliary catalyst to be removed from the auxiliary catalyst Item 6. An exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to item 5. 前記補助触媒が流入する排気ガス中の微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタ上に担持されている請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。2. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein said auxiliary catalyst is carried on a particulate filter for collecting particulates in exhaust gas flowing into said auxiliary catalyst.
JP2002193630A 2002-07-02 2002-07-02 Exhaust gas purification device for internal combustion engine Expired - Fee Related JP3826287B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002193630A JP3826287B2 (en) 2002-07-02 2002-07-02 Exhaust gas purification device for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002193630A JP3826287B2 (en) 2002-07-02 2002-07-02 Exhaust gas purification device for internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004036456A true JP2004036456A (en) 2004-02-05
JP3826287B2 JP3826287B2 (en) 2006-09-27

Family

ID=31702552

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002193630A Expired - Fee Related JP3826287B2 (en) 2002-07-02 2002-07-02 Exhaust gas purification device for internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3826287B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012184716A (en) * 2011-03-07 2012-09-27 Nissan Motor Co Ltd Exhaust gas aftertreatment device of diesel engine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012184716A (en) * 2011-03-07 2012-09-27 Nissan Motor Co Ltd Exhaust gas aftertreatment device of diesel engine

Also Published As

Publication number Publication date
JP3826287B2 (en) 2006-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2004060596A (en) Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP3791470B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4003564B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3551805B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3353650B2 (en) Catalyst poisoning regeneration equipment for internal combustion engines
JP4556364B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4106913B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4155065B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2004076682A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP3826287B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3972727B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3374780B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2003286878A (en) Device and method for exhaust-emission control of internal combustion engine
JP3496557B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3546950B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4552714B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2004150382A (en) Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP4297762B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3846355B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3846361B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3912170B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3324475B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2004019634A (en) Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP4265177B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3891034B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050613

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060511

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060606

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060619

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090714

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100714

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110714

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110714

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120714

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees