JP2006194088A - Regeneration method for nox storage catalyst and exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

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Shinji Hashimoto
信二 橋本
Takeshi Miyamoto
武司 宮本
Yuji Furuya
雄二 古谷
Yasuo Yokota
康雄 横田
Fumihiro Kuroki
史宏 黒木
Satoru Yoshida
悟 吉田
Yohei Sumiya
洋平 角谷
Kenichi Tanioka
謙一 谷岡
Hiroshi Takahashi
啓 高橋
Yoshikazu Hayashi
美和 林
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a regeneration method for NOx storage catalyst for regenerating NOx storage catalyst efficiently while catching NOx in exhaust gas continuously and to provide an exhaust emission control device. <P>SOLUTION: In this regeneration method for NOx storage catalyst provided in the exhaust emission control device for the internal combustion engine, NOx in exhaust gas is eliminated in a region for letting exhaust gas pass by controlling a flow passage of exhaust gas flowing into the NOx storage catalyst to let a part of NOx storage catalyst pass selectively, and reducing agent is introduced to reduce NOx absorbed into the NOx storage catalyst, let it react, and remove it in a region for preventing exhaust gas from passing. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、NOX吸蔵触媒の再生方法及び内燃機関の排気浄化装置に関する。特に、排気ガス中のNOXを捕集しながら、NOX吸蔵触媒を効率的に再生することができるNOX吸蔵触媒の再生方法及び内燃機関の排気浄化装置に関する。 The present invention relates to a method for regenerating an NO x storage catalyst and an exhaust purification device for an internal combustion engine. In particular, the present invention relates to a regeneration method for an NO x storage catalyst and an exhaust purification device for an internal combustion engine that can efficiently regenerate the NO x storage catalyst while collecting NO x in the exhaust gas.

従来、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガス中には、粒子状物質(以下、PMと称する)や窒素酸化物(以下、NOXと称する)等が含まれている。そのために、内燃機関の後処理装置として、NOXを捕集することを主目的としたNOX吸蔵触媒や、PMを捕集することを主目的としたディーゼルパティキュレートフィルタ(以下、DPFと称する)を設けて、排気ガスを浄化する対策がとられている。
このうち、NOX吸蔵触媒においては、時間の経過とともに、捕集されたNOX等によって触媒が目詰まりを起こし、排気ガスの浄化率が低下する場合がある。したがって、内燃機関の運転中においても、NOX吸蔵触媒に吸着されたNOXを還元反応させて除去することにより、NOX吸蔵触媒を再生させる必要がある。
Conventionally, in exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as a diesel engine, particulate matter (hereinafter, referred to as PM) and nitrogen oxides (hereinafter, referred to as NO X), etc. are included. Therefore, as a post-processing device for an internal combustion engine, to collect NO X and the NO X storage catalyst with the primary objective, a diesel particulate filter (hereinafter referred to as a main purpose of collecting the PM, referred to as DPF ) To purify the exhaust gas.
Among these, in the NO x storage catalyst, the catalyst may become clogged with the collected NO x or the like with time, and the purification rate of the exhaust gas may decrease. Therefore, even during operation of the internal combustion engine, it is necessary to regenerate the NO x storage catalyst by removing the NO x adsorbed on the NO x storage catalyst through a reduction reaction.

かかるNOX吸蔵触媒の再生が可能なエンジンの排ガス浄化装置として、図7に示すように、エンジンの排気管に設けられたNOX吸蔵触媒124と、その上流側に設けられた炭化水素系液体を噴射可能な液体噴射ノズル129と、NOX吸蔵触媒124をバイパスするバイパス管138と、NOX吸蔵触媒124及びバイパス管138にそれぞれ流す排ガスの流量を調整する排ガス調整弁141、142と、を含むエンジンの排ガス浄化装置が開示されている(特許文献1参照)。
より詳細には、NOX吸蔵触媒の再生時には、大部分の排ガスをバイパス管に流し、かつ一部の排ガスをNOX吸蔵触媒に流すように排ガス調整弁を調整するとともに、液体噴射ノズルから液体を噴射することにより、NOX吸蔵触媒入口の排ガス中の空気過剰率が低下して、還元剤割合が増加するため、吸着されたNOXをN2等に分解させることができる排ガス浄化装置である。
特開2002−349236号公報 (特許請求の範囲 図1)
As shown in FIG. 7, as an exhaust gas purifying device for an engine capable of regenerating such NO X storage catalyst, as shown in FIG. 7, a NO X storage catalyst 124 provided in the exhaust pipe of the engine and a hydrocarbon-based liquid provided upstream thereof. a liquid injection nozzle 129 which can inject, a bypass pipe 138 which bypasses the the NO X storing catalyst 124, the exhaust control valve 141, 142 for adjusting the flow rate of the exhaust gas flowing respectively in the NO X storage catalyst 124 and bypass tube 138, the An exhaust gas purification device for an engine including the same is disclosed (see Patent Document 1).
More specifically, at the time of reproduction of the NO X storage catalyst, passing a large portion of the exhaust gas bypass pipe, and with adjusting the exhaust gas regulating valve to flow a portion of the exhaust gas in the NO X storage catalyst, the liquid from the liquid injection nozzle By injecting NOx, the excess air ratio in the exhaust gas at the inlet of the NO x storage catalyst is reduced and the ratio of the reducing agent is increased, so that the adsorbed NO x can be decomposed into N 2 etc. is there.
JP 2002-349236 A (Claims Fig. 1)

しかしながら、特許文献1に開示されたエンジンの排ガス浄化装置は、NOX吸蔵触媒を再生する際に、触媒の全面を一度に再生しようとするものであり、NOXの分解に使用するための還元剤を多量に消費し、その結果、燃費の悪化を生じるという問題があった。また、NOX吸蔵触媒の再生時においては、大部分の排ガスを、NOX吸蔵触媒をバイパスさせるために、その間にエンジンから排出された排ガスにおいては、NOXを捕集することができないという問題もあった。
一方、NOX吸蔵触媒を再生させるために、エンジン筒内の燃料の噴射量を増やして排気ガスの空燃比をリッチ状態にする方法もあるが、かかる方法では、やはり燃費の悪化を招くとともに、エンジン出力において、急激なトルク変動を発生させる場合があるために、エンジンの運転状態の制御が困難になるという問題があった。
However, the engine exhaust gas purification device disclosed in Patent Document 1 tries to regenerate the entire surface of the catalyst at a time when the NO x storage catalyst is regenerated, and is a reduction for use in the decomposition of NO x. There was a problem that a large amount of the agent was consumed, resulting in deterioration of fuel consumption. Further, at the time of reproduction of the NO X storage catalyst, most of the exhaust gas, in order to bypass the the NO X storage catalyst, a problem that in the exhaust gas discharged from the engine during which it is impossible to collect NO X There was also.
On the other hand, in order to regenerate the NO x storage catalyst, there is also a method of increasing the fuel injection amount in the engine cylinder to make the air-fuel ratio of the exhaust gas rich, but this method also causes deterioration of fuel consumption, There is a problem in that it is difficult to control the operating state of the engine because a sudden torque fluctuation may occur in the engine output.

そこで、本発明の発明者らは鋭意努力し、NOX吸蔵触媒を再生させる際に、NOX吸蔵触媒を通過させる排気ガスの流路を変更して、排気ガスを、NOX吸蔵触媒の一部を通過させながら、他方で、還元剤を導入して、NOX吸蔵触媒を部分的に再生させることにより、排気ガス中のNOXを捕集しつつ、NOX吸蔵触媒を効率的に再生させることができることを見出し、本発明を完成させたものである。
すなわち、本発明の目的は、NOX吸蔵触媒における排気ガスの通過路を制御することにより、排気ガス中のNOXを補修しながら、NOX吸蔵触媒を再生させることができるNOX吸蔵触媒の再生方法及び内燃機関の排気浄化装置を提供することである。
Accordingly, the inventors of the present invention have made diligent efforts to change the exhaust gas flow path through which the NO X storage catalyst passes when the NO X storage catalyst is regenerated, so that the exhaust gas can be used as one of the NO X storage catalysts. The NO x storage catalyst is efficiently regenerated while trapping NO x in the exhaust gas by introducing a reducing agent and partially regenerating the NO x storage catalyst while passing through the section. The present invention has been completed by finding out that it can be achieved.
That is, an object of the present invention is to provide an NO X storage catalyst that can regenerate the NO X storage catalyst while repairing NO X in the exhaust gas by controlling the exhaust gas passage in the NO X storage catalyst. A regeneration method and an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine are provided.

本発明によれば、内燃機関の排気浄化装置に備えられるNOX吸蔵触媒の再生方法であって、
NOX吸蔵触媒に流入する排気ガスの流路を制御して、NOX吸蔵触媒の一部を選択的に通過させることにより、
排気ガスを通過させる領域において、排気ガス中のNOXを浄化させる一方、
排気ガスを通過させない領域において、還元剤を導入して、NOX吸蔵触媒に吸着したNOXを還元反応させて除去することを特徴とするNOX吸蔵触媒の再生方法である。
なお、本発明において、排気ガスを通過させる領域とは、大部分の排気ガスを流入させる領域を意味し、排気ガスを通過させない領域とは、排気ガスをほとんど流入させない領域を意味する。したがって、排気ガスを通過させない領域においても、結果として、多少の排気ガスが流入する場合もあり得る。
According to the present invention, there is provided a method for regenerating an NO x storage catalyst provided in an exhaust purification device for an internal combustion engine,
By controlling the flow path of the exhaust gas flowing into the NO X storage catalyst, by selectively passing a portion of the NO X storage catalyst,
While purifying NO x in the exhaust gas in the region through which the exhaust gas passes,
In a region which does not pass through the exhaust gas, and introducing a reducing agent, a reproduction method of the NO X storage catalyst, characterized in that the removal by reduction reaction NO X adsorbed in the NO X storage catalyst.
In the present invention, the region through which exhaust gas passes means a region through which most exhaust gas flows, and the region through which exhaust gas does not pass means a region through which almost no exhaust gas flows. Therefore, as a result, some exhaust gas may flow even in a region where the exhaust gas is not allowed to pass.

また、本発明のNOX吸蔵触媒の再生方法を実施するにあたり、酸化触媒における排気ガスの通過位置を切り換えながら、NOX吸蔵触媒の一部を選択的に通過させることが好ましい。 In carrying out the regeneration method of the NO x storage catalyst of the present invention, it is preferable to selectively pass a part of the NO x storage catalyst while switching the exhaust gas passage position in the oxidation catalyst.

また、本発明のNOX吸蔵触媒の再生方法を実施するにあたり、還元剤として、燃料過濃度ガスを導入することが好ましい。 In carrying out the regeneration method of the NO x storage catalyst of the present invention, it is preferable to introduce a fuel overconcentration gas as a reducing agent.

また、本発明のNOX吸蔵触媒の再生方法を実施するにあたり、還元剤を、バーナによる火炎噴射又はインジェクタによる燃料噴射により導入することが好ましい。 In carrying out the regeneration method of the NO x storage catalyst of the present invention, it is preferable to introduce the reducing agent by flame injection with a burner or fuel injection with an injector.

また、本発明の別の態様は、内燃機関の排気通路中に備えられ、排気ガス中のNOXを浄化するためのNOX吸蔵触媒を含む排気浄化装置であって、
NOX吸蔵触媒に流入する排気ガスを、当該NOX吸蔵触媒の一部を選択的に通過させるための流路制御手段と、
排気ガスを通過させない領域に対して、還元剤を導入することにより、NOX吸蔵触媒に吸着したNOXを還元反応させて除去するための還元剤供給手段と、
を含むことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である。
Another aspect of the present invention is an exhaust purification device that is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine and includes a NO x storage catalyst for purifying NO x in exhaust gas,
The exhaust gas flowing into the NO X storage catalyst, a flow path control means for selectively passing a portion of the the NO X storage catalyst,
The region which does not pass through the exhaust gas, by introducing a reducing agent, a reducing agent supply means for removing by reduction reaction NO X adsorbed in the NO X storage catalyst,
An exhaust emission control device for an internal combustion engine characterized by comprising:

また、本発明の排気浄化装置を構成するにあたり、流路制御手段が、流路制御弁であることが好ましい。   In configuring the exhaust emission control device of the present invention, the flow path control means is preferably a flow path control valve.

また、本発明の内燃機関の排気浄化装置を構成するにあたり、還元剤供給手段が、流路制御手段とNOX吸蔵触媒との間に配置してあることが好ましい。 In configuring the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention, it is preferable that the reducing agent supply means is disposed between the flow path control means and the NO x storage catalyst.

また、本発明の内燃機関の排気浄化装置を構成するにあたり、還元剤供給手段が、バーナ又はインジェクタであることが好ましい。   In configuring the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, it is preferable that the reducing agent supply means is a burner or an injector.

本発明のNOX吸蔵触媒の再生方法によれば、NOX吸蔵触媒を再生する際に、排気ガスを、NOX吸蔵触媒を部分的に通過させて、排気ガスを通過させる領域において、排気ガス中のNOXを捕集する一方、排気ガスを通過させない領域において、NOX吸蔵触媒を再生させることができる。
また、このようにNOX吸蔵触媒を部分的に再生させることにより、少量の還元剤を用いて再生させることができるために、例えば、還元剤として、燃料を用いた場合であっても、燃費が著しく悪化することを防ぐことができる。
According to the reproducing method of the NO X storage catalyst of the present invention, when reproducing the NO X storage catalyst, the exhaust gas is partially passed through the NO X storage catalyst, in the area for passing exhaust gas, the exhaust gas The NO x storage catalyst can be regenerated in a region where the exhaust gas is not allowed to pass while the inside NO x is collected.
In addition, since the NO x storage catalyst is partially regenerated in this way, it can be regenerated using a small amount of a reducing agent. For example, even when fuel is used as the reducing agent, the fuel consumption is reduced. Can be prevented from becoming significantly worse.

また、本発明のNOX吸蔵触媒の再生方法において、排気ガスの通過位置を切り替えながらNOX吸蔵触媒の一部を通過させることにより、少量の還元剤を用いて、NOX吸蔵触媒の全面を均一に再生させることができるとともに、NOX吸蔵触媒の温度のバラつきを防ぐことができる。 Further, in the method for regenerating the NO X storage catalyst of the present invention, the entire surface of the NO X storage catalyst is covered with a small amount of reducing agent by passing a part of the NO X storage catalyst while switching the passage position of the exhaust gas. it is possible to uniformly reproduced, it is possible to prevent variations in the temperature of the NO X storage catalyst.

また、本発明のNOX吸蔵触媒の再生方法において、還元剤として、燃料過濃度ガスを用いることにより、燃費を著しく悪化させることなく、エンジン燃料をそのまま還元剤として利用することができる。 Further, in the regeneration method of the NO x storage catalyst of the present invention, by using the fuel overconcentrated gas as the reducing agent, the engine fuel can be used as it is without reducing the fuel consumption significantly.

また、本発明のNOX吸蔵触媒の再生方法によれば、所定方法により還元剤を導入することにより、エンジン燃料を用いて、NOXの還元剤としてのCO、CO2、及びHCを効率的に供給することができる。 Further, according to the regeneration method of the NO x storage catalyst of the present invention, CO, CO 2 , and HC as the NO x reducing agent can be efficiently used by using the engine fuel by introducing the reducing agent by a predetermined method. Can be supplied to.

また、本発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、所定の流路制御手段と、還元剤供給手段と、を備えることにより、排気ガスを、NOX吸蔵触媒を部分的に通過させることができるとともに、排気ガスを通過させない領域に対しては還元剤を導入することができるために、排気ガス中のNOXを捕集しながら、NOX吸蔵触媒を効率的に再生することができる排気浄化装置を提供することができる。 According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention, the exhaust gas can be partially passed through the NO x storage catalyst by including the predetermined flow path control means and the reducing agent supply means. In addition, since the reducing agent can be introduced into the region where the exhaust gas is not allowed to pass, the NO x storage catalyst can be efficiently regenerated while collecting the NO x in the exhaust gas. A purification device can be provided.

また、本発明の内燃機関の排気浄化装置において、流路制御手段として、流路制御弁を備えることにより、より簡易な構成で、NOX吸蔵触媒における排気ガスの通過路を変えることができる。 In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the passage control valve is provided as the passage control means, so that the exhaust gas passage in the NO x storage catalyst can be changed with a simpler configuration.

また、本発明の内燃機関の排気浄化装置において、所定箇所に還元剤供給手段を配置することにより、排気ガスを通過させない領域を局所的に燃料リッチ状態にして、効率よくNOX吸蔵触媒を再生させることができる。 Further, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the reducing agent supply means is arranged at a predetermined location to locally regenerate the NO x storage catalyst in an area where the exhaust gas is not allowed to pass through in a fuel-rich state. Can be made.

また、本発明の内燃機関の排気浄化装置において、所定の還元剤供給手段を備えることにより、エンジン燃料をそのまま用いて、NOXの還元剤を効率的に供給することができる。 In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention, the predetermined reducing agent supply means is provided, so that the NO x reducing agent can be efficiently supplied using the engine fuel as it is.

以下、図面を参照して、本発明に係るNOX吸蔵触媒の再生方法、及び当該NOX吸蔵触媒の再生方法を実施可能な内燃機関の排気浄化装置に関する実施形態について具体的に説明する。ただし、かかる実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。 Hereinafter, with reference to the drawings, the method of reproducing the NO X storage catalyst according to the present invention, and will be specifically described embodiment relates to an exhaust purification device of the the NO X storage catalyst regeneration process can be carried out the internal combustion engine. However, this embodiment shows one aspect of the present invention and does not limit the present invention, and can be arbitrarily changed within the scope of the present invention.

1.排気浄化装置
(1)基本的構成
本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置は、図1(a)及び(b)に示すように、内燃機関51の排気通路20中に備えられ、排気ガス中のNOXを浄化するためのNOX吸蔵触媒11を含む排気浄化装置10であって、NOX吸蔵触媒に流入する排気ガスを、当該NOX吸蔵触媒11の一部を選択的に通過させるための流路制御手段13と、排気ガスを通過させない領域に対して、還元剤を導入することにより、NOX吸蔵触媒に吸着したNOXを還元反応させて除去するための還元剤供給手段15と、を含むことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置10である。ここで、図1(a)は、本発明の排気浄化装置10を概略的に示す図であり、図1(b)は、図1(a)中の矢印方向から排気浄化装置10を眺めた場合の概略図である。
1. Exhaust Purification Device (1) Basic Configuration An exhaust purification device for an internal combustion engine according to the present invention is provided in an exhaust passage 20 of an internal combustion engine 51 as shown in FIGS. a exhaust gas purification device 10 comprising the NO X storing catalyst 11 for purifying the NO X, the exhaust gas flowing into the NO X storage catalyst, for selectively passing a portion of the the NO X storing catalyst 11 the flow path control means 13, to a region which does not pass through the exhaust gas, by introducing a reducing agent, a reducing agent supply means 15 for removing by reduction reaction nO X adsorbed in the nO X storing catalyst The exhaust gas purification apparatus 10 for an internal combustion engine is characterized by comprising: Here, FIG. 1 (a) is a diagram schematically showing the exhaust purification device 10 of the present invention, and FIG. 1 (b) is a view of the exhaust purification device 10 from the direction of the arrow in FIG. 1 (a). It is the schematic in the case.

かかる排気浄化装置10は、主として、内燃機関51から排出される排気ガスD中に含まれるNOXをNOX吸蔵触媒11に吸着させて、排気ガスを浄化するための装置である。また、NOX吸蔵触媒に吸着されたNOXは、CO(一酸化炭素)やHC(生ガス)等の還元剤を用いて還元反応させることにより、N2(窒素)、水(H2O)、二酸化炭素(CO2)等に分解されて排出される。
なお、本発明を実施することにより、排気ガス中のNOXを有効に浄化することができるが、その他、排気ガス中に含まれるPMについては、例えば、内燃機関において、燃料の噴射タイミングを遅らせるように制御することにより、排気ガス中のPM量を有効に減少させることができる。
The exhaust purification apparatus 10 is an apparatus for purifying exhaust gas mainly by adsorbing NO X contained in the exhaust gas D exhausted from the internal combustion engine 51 to the NO X storage catalyst 11. Furthermore, NO has been adsorbed on the NO X storing catalyst X is by reduction using a reducing agent such as CO (carbon monoxide) and HC (raw gas), N 2 (nitrogen), water (H 2 O ), Carbon dioxide (CO 2 ), etc., and discharged.
By implementing the present invention, it is possible to effectively purify NO x in the exhaust gas. However, regarding PM contained in the exhaust gas, for example, in the internal combustion engine, the fuel injection timing is delayed. By controlling in this way, the amount of PM in the exhaust gas can be effectively reduced.

(2)内燃機関
図1中、矢印Dで示される排気ガスを排出する内燃機関51としては、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンが典型的であるが、排気浄化装置の取り付けが必須であるばかりか、その再生が必須のディーゼルエンジンを対象とすることが適している。
(2) Internal combustion engine As the internal combustion engine 51 that discharges the exhaust gas indicated by the arrow D in FIG. 1, a diesel engine or a gasoline engine is typical. It is suitable to target diesel engines that must be regenerated.

(3)排気通路
また、排気通路20は、内燃機関の排気口22に接続されており、その途中に、NOX吸蔵触媒等の排気浄化部材が配設される。かかる排気通路20の断面形状は、円形、楕円、角柱等の排気通路20であれば特にその形態は特に制限されるものではない。
(3) Exhaust passage The exhaust passage 20 is connected to an exhaust port 22 of the internal combustion engine, and an exhaust purification member such as a NO x storage catalyst is disposed in the middle thereof. The cross-sectional shape of the exhaust passage 20 is not particularly limited as long as it is an exhaust passage 20 such as a circle, an ellipse, or a prism.

(4)NOX吸蔵触媒
また、NOX吸蔵触媒11は、排気通路20の途中に配置され、排気ガス中に含まれるNOXを吸着させるとともに、NOXの還元反応を促進させるための触媒である。すなわち、排気ガス中に含まれるNOやNO2を触媒によって捕集するとともに、導入される還元剤との還元反応を促進させ、NOXを効率的にN2と、H2O、CO2に分解して排出する。
かかるNOX吸蔵触媒については特に制限されるものではなく、公知のもの、例えば、多孔質担体上に、活性成分としてのストロンチウム又はバリウム、及びマグネシウム等のアルカリ土類金属や、セリウムとランタン等の希土類金属、白金とロジウム等の貴金属等を含むものを用いることができる。
(4) NO x storage catalyst The NO x storage catalyst 11 is arranged in the middle of the exhaust passage 20 and is a catalyst for adsorbing NO x contained in the exhaust gas and promoting the NO x reduction reaction. is there. That is, NO and NO 2 contained in the exhaust gas are collected by the catalyst, and the reduction reaction with the reducing agent introduced is promoted, and NO x is efficiently converted into N 2 , H 2 O, and CO 2 . Disassemble and discharge.
Such NO x storage catalyst is not particularly limited, and known ones such as strontium or barium as active ingredients on a porous carrier, alkaline earth metals such as magnesium, cerium and lanthanum, etc. Those containing rare earth metals, noble metals such as platinum and rhodium can be used.

また、NOX吸蔵触媒11は、排気ガスの流れ方向を回転軸として回転可能であったり、排気ガスの流れ方向に対して前後方向に移動可能であったり等、配置位置が可変であることが好ましい。すなわち、排気ガスの流路を一定にした状態で、NOX吸蔵触媒における排気ガスの流路を切り換えたり、流路制御手段とNOX吸蔵触媒との距離を変えたりできるように構成されていることが好ましい。
この理由は、後述する流路制御手段による排気ガスの通過位置の切換えと合わせて、NOX吸蔵触媒の配置位置を変えることにより、NOX吸蔵触媒における排気ガスの通過位置や通過面積等を容易に制御することができるためである。
したがって、排気ガス中に含まれるNOXの捕集をしながら、NOX吸蔵触媒の再生を効率的に行うことができる。
Further, the NO x storage catalyst 11 may be variable in its arrangement position, such as being rotatable about the flow direction of the exhaust gas as a rotation axis, or being movable in the front-rear direction with respect to the flow direction of the exhaust gas. preferable. In other words, the exhaust gas flow path in the NO x storage catalyst can be switched and the distance between the flow path control means and the NO x storage catalyst can be changed with the exhaust gas flow path fixed. It is preferable.
The reason for this is that the exhaust gas passage position and passage area of the NO X storage catalyst can be easily changed by changing the arrangement position of the NO X storage catalyst together with the switching of the exhaust gas passage position by the flow path control means described later. This is because it can be controlled.
Therefore, it is possible to efficiently regenerate the NO x storage catalyst while collecting NO x contained in the exhaust gas.

(5)流路制御手段
また、排気通路20におけるNOX吸蔵触媒11の上流側には、NOX吸蔵触媒11に流入する排気ガスを、NOX吸蔵触媒11の一部を選択的に通過させるための流路制御手段13が備えられている。すなわち、NOX吸蔵触媒11における一部の領域にのみ大部分の排気ガスを通過させて排気ガス中のNOXの捕集を連続的に行う一方、その他の領域には排気ガスをほとんど通過させないようにして、同時に、NOX吸蔵触媒の再生を行うことができる。
かかる流路制御手段としては、例えば、図2(a)に示すように、回転軸18を中心に回転可能な扇体部材17を含む流路制御弁13とすることが好ましい。この理由は、かかる流路制御弁であれば、比較的簡易な構成で、排気ガスの流路を容易に制御することができるためである。
(5) the flow path control means also on the upstream side of the NO X storage catalyst 11 in the exhaust passage 20, the exhaust gas flowing into the NO X storage catalyst 11, for selectively passing a portion of the NO X storage catalyst 11 A flow path control means 13 is provided. That is, most of the exhaust gas is allowed to pass through only a part of the NO x storage catalyst 11 to continuously collect NO x in the exhaust gas, while almost no exhaust gas is allowed to pass through the other areas. In this way, the NO x storage catalyst can be regenerated at the same time.
As such a flow path control means, for example, as shown in FIG. 2A, it is preferable to use a flow path control valve 13 including a fan member 17 that can rotate around a rotation shaft 18. This is because such a flow path control valve can easily control the flow path of the exhaust gas with a relatively simple configuration.

より具体的には、NOX吸蔵触媒に吸着されているNOXの量が少ない、通常の状態においては、図2(b)に示すように、流路制御弁13を排気ガスDの流れ方向と平行に配置する。そうすると、NOX吸蔵触媒11の全面に対して排気ガスDが流れ込むために、NOX吸蔵触媒11の全面を利用して、排気ガス中のNOXの捕集を効率的に行うことができる。
一方、NOX吸蔵触媒11によって捕集したNOXの量が増加し、NOX吸蔵触媒を再生させる必要がある場合には、図2(c)に示すように、流路制御弁13を排気ガスDの流れ方向に対して斜め方向に傾斜させて配置する。そうすると、大部分の排気ガスDはNOX吸蔵触媒11における一部の領域を選択的に通過するようになる。したがって、排気ガスDが通過する領域においては、通過面積は小さくなるものの、排気ガスD中のNOXを連続的に捕集し続けることができる。一方、排気ガスDがほとんど通過しなくなる領域においては、後述する還元剤を用いて、NOX吸蔵触媒11の再生を行うことができる。
なお、具体的なNOX吸蔵触媒の再生方法については、後述する。
More specifically, in a normal state in which the amount of NO x adsorbed on the NO x storage catalyst is small, the flow direction of the exhaust gas D is controlled through the flow path control valve 13 as shown in FIG. Placed in parallel. Then, since the exhaust gas D flows into the entire surface of the NO X storage catalyst 11, the entire surface of the NO X storage catalyst 11 can be used to efficiently collect NO X in the exhaust gas.
On the other hand, when the amount of NO x trapped by the NO x storage catalyst 11 increases and it is necessary to regenerate the NO x storage catalyst, the flow control valve 13 is exhausted as shown in FIG. The gas D is disposed in an oblique direction with respect to the flow direction of the gas D. As a result, most of the exhaust gas D selectively passes through a part of the NO x storage catalyst 11. Therefore, in the region through which the exhaust gas D passes, the NO x in the exhaust gas D can be continuously collected although the passage area is small. On the other hand, in the region where the exhaust gas D hardly passes, the NO x storage catalyst 11 can be regenerated using a reducing agent described later.
A specific method for regenerating the NO x storage catalyst will be described later.

(6)還元剤供給手段
また、還元剤供給手段15は、NOX吸蔵触媒11に吸着したNOXを分解して、NOX吸蔵触媒11を再生させるために、HCやCO等の還元剤をNOX吸蔵触媒11の上流側に導入して、当該触媒11に流入させる手段である。このような還元剤を導入することにより、NOX吸蔵触媒に吸着されたNOXを、N2やH2O、CO2等に分解して排出することができ、排気ガスを浄化させつつ、NOX吸蔵触媒を効率的に再生させることができる。
かかる還元剤供給手段としては、還元剤としてのCOやHC等を供給することができるものであれば特に制限されることはなく、例えば、COやHCを多く含む不完全燃焼ガスを供給可能なバーナや、霧状の燃料(HC)を噴射可能なインジェクタ等を使用することができる。
(6) the reducing agent supply means also reducing agent supply means 15, to decompose the NO X adsorbed in the NO X storing catalyst 11, in order to reproduce the NO X storage catalyst 11, a reducing agent such as HC and CO It is a means that is introduced upstream of the NO X storage catalyst 11 and flows into the catalyst 11. By introducing such a reducing agent, a NO X adsorbed in the NO X storage catalyst, N 2 and H 2 O, is decomposed into CO 2 and the like can be discharged, while purifying the exhaust gas, The NO X storage catalyst can be efficiently regenerated.
The reducing agent supply means is not particularly limited as long as it can supply CO, HC, or the like as a reducing agent. For example, incomplete combustion gas containing a large amount of CO or HC can be supplied. A burner, an injector capable of injecting mist-like fuel (HC), or the like can be used.

例えば、還元剤供給手段として、図3に示すように、高圧燃料を供給するためのインジェクタ60と、高圧燃料に空気を混合するための第1の空気導入管61と、供給された燃料を加熱して蒸発させるための燃料蒸発装置63と、蒸発して気化した燃料を拡散噴射させるためのオリフィス65と、燃料の燃焼を補助するための空気を取り入れる第2の空気導入管67と、燃料に着火して燃焼ガスとするための燃料点火装置69と、を含むバーナ50とすることが好ましい。
この理由は、このように構成することにより、例えば、予備混合タイプの構成のバーナと比較して、バーナ50の小型化を図ることができるとともに、噴射する不完全燃焼ガスに含まれる未燃焼のHCやCOの量を容易に制御することができるためである。
より詳細には、かかるバーナであれば、拡散タイプのオリフィス65によって、燃料を拡散して噴射させることにより、その中心部の燃料は、第2の空気導入管67から取り入れた空気に触れないために不完全燃焼させることができる。したがって、HCやCOを燃焼ガス中に含んだ状態で噴射させることができるものである。
なお、NOXの還元効率に着目した場合には、HCよりもCOの含有量が多いほど、還元効率が高くなることが判明している。
For example, as shown in FIG. 3, as a reducing agent supply means, an injector 60 for supplying high-pressure fuel, a first air introduction pipe 61 for mixing air with high-pressure fuel, and the supplied fuel are heated. A fuel evaporation device 63 for evaporating the fuel, an orifice 65 for diffusing and evaporating the vaporized and vaporized fuel, a second air introduction pipe 67 for taking in air for assisting the combustion of the fuel, and the fuel Preferably, the burner 50 includes a fuel ignition device 69 for igniting into combustion gas.
This is because the burner 50 can be reduced in size as compared with, for example, a premixed type burner, and the unburned gas contained in the incomplete combustion gas to be injected is configured as described above. This is because the amount of HC and CO can be easily controlled.
More specifically, in such a burner, the fuel is diffused and injected by the diffusion type orifice 65 so that the fuel at the center does not touch the air taken in from the second air introduction pipe 67. Can be incompletely burned. Therefore, it is possible to inject fuel with HC and CO contained in the combustion gas.
When focusing on the reduction efficiency of NO x , it has been found that the higher the CO content than the HC, the higher the reduction efficiency.

また、図3に示す還元剤供給手段は、バーナ50から噴射される不完全燃焼ガスを酸化させるための酸化触媒66をさらに備えることが好ましい。この理由は、酸化触媒66を備えることにより、バーナ50において所定の設定空燃比で燃焼させた不完全燃焼ガス中のHCを酸化させて、効率的にCOを生成することができるためである。
より具体的には、バーナ50から噴射された不完全燃焼ガスは、所定量の熱量及びHCを含むため、通常であれば、HCの一部が余熱によって不完全燃焼を起こし、少量のCOが発生する。ところが、バーナ50の下流側に酸化触媒66を備えることにより、不完全燃焼ガス中の熱量によって当該酸化触媒66が活性化させられるとともに、不完全燃焼ガス中のHC及び少量の酸素が酸化触媒66によって不完全燃焼を起こし、効率的にCOを発生させることができる。したがって、不完全燃焼ガス中の熱量、及びCO、さらに残存するHCを利用して、NOX吸蔵触媒の再生効率を著しく向上させることができる。
3 preferably further includes an oxidation catalyst 66 for oxidizing the incomplete combustion gas injected from the burner 50. The reason is that by providing the oxidation catalyst 66, HC in the incomplete combustion gas burned at the predetermined air-fuel ratio in the burner 50 can be oxidized, and CO can be efficiently generated.
More specifically, since the incomplete combustion gas injected from the burner 50 includes a predetermined amount of heat and HC, normally, a part of HC causes incomplete combustion due to residual heat, and a small amount of CO is generated. appear. However, by providing the oxidation catalyst 66 on the downstream side of the burner 50, the oxidation catalyst 66 is activated by the amount of heat in the incomplete combustion gas, and HC and a small amount of oxygen in the incomplete combustion gas are oxidized. Can cause incomplete combustion and efficiently generate CO. Therefore, the regeneration efficiency of the NO x storage catalyst can be remarkably improved by utilizing the amount of heat in the incomplete combustion gas, CO, and the remaining HC.

また、かかる還元剤供給手段は、流路制御手段13とNOX吸蔵触媒11との間に配置されていることが好ましい。
この理由は、このように構成することにより、NOX吸蔵触媒における排気ガスを通過させない領域に対してのみ、還元剤を導入することができ、かかる領域のみを局所的に燃料過濃度状態にして、少量の燃料によって効率的にNOX吸蔵触媒の再生を行うことができるためである。
例えば、流量制御手段が上述の流量制御弁13である場合には、図2に示すように、回転可能の扇体部材17の回転軸18の位置と、NOX吸蔵触媒11との間に、回転軸18の方向に還元剤を噴出すように配置してあることが好ましい。
この理由は、このように還元剤供給手段を配置することにより、NOX吸蔵触媒の再生時に、扇体部材をいずれの方向に傾斜させた状態であっても、排気ガスがほとんど流入しない領域に対して還元剤を供給することができるためである。
Such reducing agent supply means is preferably arranged between the flow path control means 13 and the NO x storage catalyst 11.
The reason for this is that, by configuring in this way, the reducing agent can be introduced only into the region where the exhaust gas in the NO x storage catalyst does not pass through, and only this region is locally brought into the fuel overconcentration state. This is because the NO x storage catalyst can be efficiently regenerated with a small amount of fuel.
For example, when the flow rate control means is the above-described flow rate control valve 13, as shown in FIG. 2, between the position of the rotating shaft 18 of the rotatable fan member 17 and the NO x storage catalyst 11, It is preferable that the reducing agent is disposed in the direction of the rotating shaft 18.
This is because, by arranging the thus reducing agent supply means, when reproduction of the NO X storage catalyst, even in a state of being inclined in either direction Ogitai member, in a region where the exhaust gas hardly flows This is because a reducing agent can be supplied.

(7)ラムダセンサ
また、還元剤供給手段の供給口と、NOX吸蔵触媒との間に、ラムダセンサを備えることが好ましい。
この理由は、NOX吸蔵触媒を再生させる領域において、還元剤としてエンジン燃料のガス(HC)を使用した場合に、NOX吸蔵触媒に流入する不完全燃焼ガスの空燃費を測定して、その測定値をもとに還元剤供給手段から供給される還元剤の量を制御するためである。したがって、NOXの還元反応が最も効率的に行われる空燃比となるように、還元剤を供給させることができるためである。
(7) Lambda sensor It is preferable that a lambda sensor is provided between the supply port of the reducing agent supply means and the NO x storage catalyst.
The reason for this is that when the engine fuel gas (HC) is used as the reducing agent in the region where the NO X storage catalyst is regenerated, the air-fuel ratio of the incomplete combustion gas flowing into the NO X storage catalyst is measured. This is because the amount of reducing agent supplied from the reducing agent supply means is controlled based on the measured value. Therefore, the reducing agent can be supplied so that the air-fuel ratio at which the NO x reduction reaction is most efficiently performed is achieved.

(8)制御手段
また、図示しないものの、流路制御手段13の位置を決定するための制御手段が備えられていることが好ましい。この理由は、例えば、経過時間に合わせて、NOX吸蔵触媒の全面又は一部に対して排気ガスを通過させるよう、流路制御手段の位置を決定することはもちろんのこと、NOX吸蔵触媒の一部に対して排気ガスを通過させる場合であっても、その通過位置を所定のタイミングで切り換えるように制御するためである。
これによって、NOX吸蔵触媒の全面を均一に再生させることができるとともに、NOX吸蔵触媒の温度が部分的にばらつくことを防いで、温度を全体的に均一にすることができる。また、エンジンの運転時間の経過にしたがって、所定タイミングでNOX吸蔵触媒を再生させることができるために、排気ガス中のNOXの浄化効率を向上させることができる。
(8) Control means Although not shown, it is preferable that a control means for determining the position of the flow path control means 13 is provided. This is because, for example, the position of the flow path control means is determined so that the exhaust gas passes through the entire surface or a part of the NO X storage catalyst according to the elapsed time, and the NO X storage catalyst. This is for controlling the passage position to be switched at a predetermined timing even when exhaust gas is allowed to pass through a part of the exhaust gas.
Thus, NO with the entire surface of the X storage catalyst can be uniformly reproduced, prevents the temperature of the NO X storage catalyst partially varies it can be made entirely uniform temperature. In addition, since the NO x storage catalyst can be regenerated at a predetermined timing as the engine operation time elapses, the purification efficiency of NO x in the exhaust gas can be improved.

(9)その他
その他、排気通路の途中には、排気ガスの温度を測定するための温度センサや、NOX吸蔵触媒を早期に活性化温度まで昇温させるための酸化触媒、あるいは、排気ガス中のPMを吸着するためのディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)等を備えていても構わない。
(9) Other In addition, in the middle of the exhaust passage, there is a temperature sensor for measuring the temperature of the exhaust gas, an oxidation catalyst for raising the NO x storage catalyst to the activation temperature early, or in the exhaust gas. A diesel particulate filter (DPF) or the like for adsorbing PM may be provided.

2.NOX吸蔵触媒の再生方法
次に、図4〜図6を参照して、上述した構成の排気浄化装置における、NOX吸蔵触媒の再生方法について詳細に説明する。なお、以下の説明においては、内燃機関としてディーゼルエンジンを用いた例を説明する。
2. The method of reproducing the NO X storage catalyst Next, with reference to FIGS. 4 to 6, in the exhaust purification apparatus having the above structure will be described in detail reproducing method of the NO X storage catalyst. In the following description, an example using a diesel engine as an internal combustion engine will be described.

まず、NOX吸蔵触媒に吸着しているNOXの量が少なく、触媒を再生させる必要がない通常の状態においては、流路制御手段によって排気ガスの流路を制御して、NOX吸蔵触媒の全面に対して排気ガスが流入するようにする。この状態においては、NOX吸蔵触媒の全面を用いて排気ガス中のNOXを吸着することができるために、効率的に排気ガス中のNOXを分解、排出させることができる。
例えば、流量制御手段として回転可能な扇体部材17を含む流量制御弁13を用いた場合には、図4(a)に示すように、排気ガスDの流れ方向に平行となるように流量制御弁13を配置することにより、流量制御弁13によって排気ガスDの流れを変えることなく、NOX吸蔵触媒11の全面に対して排気ガスDを流入させることができる。
First, in a normal state where the amount of NO x adsorbed on the NO x storage catalyst is small and the catalyst does not need to be regenerated, the exhaust gas flow path is controlled by the flow path control means so that the NO x storage catalyst. The exhaust gas is allowed to flow into the entire surface. In this state, in order to be able to adsorb the NO X in the exhaust gas using the entire surface of the NO X storage catalyst, decomposing NO X in the efficient exhaust gas can be discharged.
For example, when the flow control valve 13 including the rotatable fan member 17 is used as the flow control means, the flow control is performed so as to be parallel to the flow direction of the exhaust gas D as shown in FIG. By disposing the valve 13, the exhaust gas D can be caused to flow into the entire surface of the NO x storage catalyst 11 without changing the flow of the exhaust gas D by the flow rate control valve 13.

次いで、時間の経過にしたがって、NOX吸蔵触媒に吸着されたNOXの量が増え、NOX吸蔵触媒を再生させる必要がある場合には、流量制御手段によって排気ガスの流路を変えて、NOX吸蔵触媒の一部に対して選択的に大部分の排気ガスを通過させるとともに、その他の部分には排気ガスをほとんど通過させないようにする。
例えば、流路制御手段として上述の流路制御弁13を用いた場合には、図4(b)に示すように、排気ガスDの流れ方向に対して斜め方向に傾斜するように流量制御弁13を配置する。このようにすることにより、領域Bにおいては、排気ガスDがほとんど流入しなくなる一方、大部分の排気ガスDが通過する領域Aにおいては、排気ガスDの通過面積が小さくなっているものの、排気ガスD中のNOXを連続的に捕集し続けることができる。
Next, as the amount of NO x adsorbed on the NO x storage catalyst increases with the passage of time and the NO x storage catalyst needs to be regenerated, the flow path of the exhaust gas is changed by the flow rate control means, While most of the exhaust gas is selectively passed through a part of the NO x storage catalyst, almost no exhaust gas is allowed to pass through the other parts.
For example, when the above-described flow path control valve 13 is used as the flow path control means, as shown in FIG. 4B, the flow control valve is inclined so as to be inclined with respect to the flow direction of the exhaust gas D. 13 is arranged. By doing so, the exhaust gas D hardly flows into the region B, while the passage area of the exhaust gas D is small in the region A through which most of the exhaust gas D passes, NO X in the gas D can be continuously collected.

次いで、図4(c)に示すように、排気ガスDがほとんど流入しない領域Bに対して、還元剤供給手段15により還元剤16を導入する。そうすると、かかる領域Bにおいては、還元剤16の密度が高くなっているために、NOX吸蔵触媒11に吸着されたNOXを、N2やH2O等に効率的に分解、排出させてNOX吸蔵触媒11を効率的に再生させることができる。
例えば、上述の流量制御弁13を用いた場合には、領域Bに対して、還元剤16としてHCやCOを含む不完全燃焼ガスを導入することにより、かかる領域Bは局所的に燃料リッチ状態となるために、NOX吸蔵触媒11に吸着されているNOXを、N2とH2OとCO2とに効率的に分解して、NOX吸蔵触媒11を再生させることができる。
Next, as shown in FIG. 4C, the reducing agent 16 is introduced by the reducing agent supply means 15 into the region B where the exhaust gas D hardly flows. Then, in such region B, and the density of the reducing agent 16 is high, the NO X adsorbed in the NO X storing catalyst 11 efficiently decomposed into N 2 and H 2 O, etc., it was drained The NO x storage catalyst 11 can be efficiently regenerated.
For example, when the above-described flow control valve 13 is used, by introducing incomplete combustion gas containing HC or CO as the reducing agent 16 to the region B, the region B is locally in a fuel rich state. Therefore, the NO x storage catalyst 11 can be regenerated by efficiently decomposing NO x adsorbed on the NO x storage catalyst 11 into N 2 , H 2 O, and CO 2 .

ここで、還元剤供給手段として、上述した図3に示すようなバーナ50を用いて、還元剤16を導入することが好ましい。
この理由は、高温の不完全燃焼ガスの熱量によってNOX吸蔵触媒11の温度を活性化温度以上まで上昇させる一方、バーナからの排気に含まれるHCやCOを、NOXの還元剤16として用いることができるために、NOX吸蔵触媒11の再生を極めて効率的に行なうことができるためである。また、バーナ自体の燃焼システムが、内燃機関と独立して存在しているために、内燃機関の運転状態とは独立して、バーナにおいて、燃料及び空気を所望濃度で混合して燃焼させることができる一方、バーナの燃焼状態もまた、内燃機関の運転状態等に影響を与えるおそれも無いためである。
Here, it is preferable to introduce the reducing agent 16 using the burner 50 as shown in FIG.
This is because the temperature of the NO x storage catalyst 11 is raised to the activation temperature or higher by the amount of heat of the high-temperature incomplete combustion gas, while HC or CO contained in the exhaust from the burner is used as the NO x reducing agent 16. This is because the NO x storage catalyst 11 can be regenerated very efficiently. Moreover, since the combustion system of the burner itself exists independently of the internal combustion engine, fuel and air can be mixed and burned at a desired concentration in the burner independently of the operating state of the internal combustion engine. On the other hand, the burner combustion state also has no possibility of affecting the operation state of the internal combustion engine.

より詳細には、バーナからの排気中のHCの含有量が、例えば0.1vol%未満の値になると、NOXの還元剤が不足して、NOX吸蔵触媒の再生効率が低下する場合がある。一方、バーナからの排気中のHCの含有量が、例えば5vol%を超えると、相関的にバーナからの排気の温度も低下しており、触媒の温度を十分に昇温させることができず、同様にNOX吸蔵触媒の再生効率が低下する場合がある。
また、HCと同様に、HCが余熱等によって不完全燃焼して酸化されたCOもNOXの還元剤として用いることができる。この場合においても、バーナからの排気中のCOの含有量が、例えば0.001vol%未満の値になると、NOXの還元剤が不足して、NOX吸蔵触媒の再生効率が低下する場合がある。一方、燃焼ガス中の一酸化炭素の含有量が、例えば10vol%を超えると、相関的にバーナからの排気の温度も低下しているため、触媒の温度を十分に上昇させることができず、NOX吸蔵触媒の再生効率が低下する場合がある。
More specifically, when the content of HC in the exhaust gas from the burner becomes, for example, a value less than 0.1 vol%, the NO X reducing agent is insufficient and the regeneration efficiency of the NO X storage catalyst may be reduced. is there. On the other hand, if the content of HC in the exhaust from the burner exceeds, for example, 5 vol%, the temperature of the exhaust from the burner is also reduced, and the temperature of the catalyst cannot be sufficiently raised, Similarly, the regeneration efficiency of the NO x storage catalyst may decrease.
Similarly to HC, CO oxidized by incomplete combustion due to residual heat or the like can also be used as a reducing agent for NO x . Even in this case, when the content of CO in the exhaust gas from the burner becomes, for example, a value less than 0.001 vol%, the NO X reducing agent may be insufficient and the regeneration efficiency of the NO X storage catalyst may decrease. is there. On the other hand, if the content of carbon monoxide in the combustion gas exceeds 10 vol%, for example, the temperature of the exhaust gas from the burner is also lowered in correlation, so the temperature of the catalyst cannot be sufficiently increased, The regeneration efficiency of the NO x storage catalyst may be reduced.

したがって、NOX吸蔵触媒を再生する場合に再生効率を著しく向上させることができることから、バーナからの排気中のCOの含有量を0.01〜9vol%の範囲内の値とすることが好ましく、0.1〜8vol%の範囲内の値とすることがより好ましい。同様に、バーナからの排気中のHCの含有量を0.1〜4.5vol%の範囲内の値とすることが好ましく、0.15〜4vol%の範囲内の値とすることがより好ましい。
なお、還元効率を考慮した場合には、HCよりもCOを用いることがより効率的であることが判明している。
Accordingly, since it is possible to significantly improve the regeneration efficiency when reproducing the NO X storage catalyst, it is preferably set to a value within the range of the content of CO in the exhaust from the burner 0.01~9Vol%, More preferably, the value is within the range of 0.1 to 8 vol%. Similarly, the HC content in the exhaust gas from the burner is preferably set to a value in the range of 0.1 to 4.5 vol%, and more preferably set to a value in the range of 0.15 to 4 vol%. .
It has been found that it is more efficient to use CO than HC when considering reduction efficiency.

また、バーナからの排気における空燃比(−)と、バーナからの排気中のCO及びHCの含有量(vol%)と、バーナからの排気の温度と、の関係をそれぞれ説明する。
ここで、図5は、NOX吸蔵触媒の上流側に接続されたバーナからの排気における空燃比としてのラムダ値(−)と、バーナからの排気中のCO及びHCの含有量(vol%)と、バーナからの排気の温度と、の関係を示す図である。また、図5中、ラインAが、ラムダ値と、COとの特性関係を示し、ラインBが、ラムダ値と、HCとの特性関係を示し、ラインCが、ラムダ値と、バーナからの排気の温度と、の関係をそれぞれ示している。
Further, the relationship among the air-fuel ratio (−) in the exhaust from the burner, the contents of CO and HC (vol%) in the exhaust from the burner, and the temperature of the exhaust from the burner will be described.
Here, FIG. 5 shows the lambda value (−) as the air-fuel ratio in the exhaust from the burner connected to the upstream side of the NO X storage catalyst, and the contents of CO and HC in the exhaust from the burner (vol%). It is a figure which shows the relationship between and the temperature of the exhaust_gas | exhaustion from a burner. In FIG. 5, line A shows the characteristic relationship between the lambda value and CO, line B shows the characteristic relationship between the lambda value and HC, and line C shows the lambda value and the exhaust from the burner. The relationship between the temperature and the temperature is shown.

かかる図5から容易に理解されるように、バーナからの排気の空燃比(ラムダ値)が所定範囲内の値であれば、CO及びHCが所定量含まれていることとなる。すなわち、例えば、ラムダ値を0.9程度にした場合には、バーナからの排気中に含まれるCO及びHCの量を、それぞれ約0.001vol%とすることができる。また、ラムダ値を0.5程度にした場合には、バーナからの排気中に含まれるCOの量を約7.5vol%、HCの量を約5vol%とすることができる。さらに、ラムダ値を0.4以下の値とした場合には、その値が小さくなるにつれ、バーナからの排気中に含まれるCO及びHCの量が増加することが理解できる。   As can be easily understood from FIG. 5, if the air-fuel ratio (lambda value) of the exhaust gas from the burner is a value within a predetermined range, a predetermined amount of CO and HC are included. That is, for example, when the lambda value is about 0.9, the amount of CO and HC contained in the exhaust gas from the burner can be about 0.001 vol%, respectively. When the lambda value is about 0.5, the amount of CO contained in the exhaust gas from the burner can be about 7.5 vol%, and the amount of HC can be about 5 vol%. Further, when the lambda value is set to 0.4 or less, it can be understood that the amount of CO and HC contained in the exhaust gas from the burner increases as the value decreases.

また、バーナからの排気における空燃比(ラムダ値)が所定範囲内の値であれば、バーナからの排気の温度が250〜1,200℃の範囲内の値となっている。すなわち、例えば、ラムダ値を0.9程度にした場合には、バーナからの排気の温度を約800℃とすることができる。また、ラムダ値を0.5程度にした場合には、バーナからの排気の温度を約450℃とすることができる。さらに、ラムダ値を0.4以下の値とした場合には、その値が小さくなるつれ、バーナからの排気の温度が低下していくものの、次第に横這いになっていく傾向が見られる。
したがって、バーナからの排気での空燃比(ラムダ値)を0.1〜1.0未満の範囲内の値することが好ましく、0.15〜0.8の範囲内の値とすることがより好ましく、0.2〜0.6の範囲内の値とすることがさらに好ましい。このような空燃比となるように不完全燃焼させることにより、所定量のCO、あるいはHCをNOX吸蔵触媒に対して、250〜1,200℃の高温状態で流入させることができ、NOX吸蔵触媒の再生を極めて効率的に行なうことができるためである。
なお、かかるバーナからの排気の空燃比は、ラムダセンサを用いて実測することもでき、あるいは、使用する燃料量及び空気量から計算で算出することもできる。
If the air-fuel ratio (lambda value) in the exhaust from the burner is a value within a predetermined range, the temperature of the exhaust from the burner is a value in the range of 250 to 1,200 ° C. That is, for example, when the lambda value is about 0.9, the temperature of the exhaust gas from the burner can be about 800 ° C. When the lambda value is about 0.5, the temperature of exhaust from the burner can be about 450 ° C. Furthermore, when the lambda value is set to a value of 0.4 or less, the temperature of the exhaust gas from the burner decreases as the value decreases, but it tends to gradually become flat.
Accordingly, the air-fuel ratio (lambda value) in the exhaust from the burner is preferably a value within the range of less than 0.1 to 1.0, and more preferably within the range of 0.15 to 0.8. More preferably, the value is in the range of 0.2 to 0.6. By incomplete combustion so that such air-fuel ratio, a predetermined amount of CO, or HC against the NO X storage catalyst, can be made to flow at a high temperature of 250~1,200 ℃, NO X This is because the storage catalyst can be regenerated very efficiently.
The air-fuel ratio of the exhaust gas from the burner can be measured using a lambda sensor, or can be calculated from the amount of fuel and air used.

以上のようにして、NOX吸蔵触媒の一部を再生させた後、今度は、既にNOX吸蔵触媒を再生した領域に対して、今度は、排気ガスの大部分を流入させるように、流量制御手段を制御する。そうすると、まだNOX吸蔵触媒の再生がされていない箇所を含む領域において、排気ガスがほとんど流入しなくなる。
例えば、上述の流路制御弁13を用いた場合には、図6(a)に示すように、排気ガスDの流れ方向に対して、先に傾斜させていたのとは逆側に傾斜するように、流路制御弁13を配置する。このように配置することにより、大部分の排気ガスDが、NOX吸蔵触媒におけるすでに再生された箇所を含む領域B´を通過するとともに、まだ再生されていない箇所を含む領域A´には、排気ガスDはほとんど流入しなくなる。
As described above, after playing a portion of the NO X storage catalyst, in turn, to an already was regenerated the NO X storage catalytic region, as in turn, flowing a large portion of the exhaust gas flow rate Control the control means. As a result, the exhaust gas hardly flows in the region including the portion where the NO X storage catalyst has not been regenerated.
For example, when the above-described flow path control valve 13 is used, as shown in FIG. 6A, the flow control valve 13 is inclined in the direction opposite to the previously inclined direction with respect to the flow direction of the exhaust gas D. Thus, the flow path control valve 13 is arranged. By arranging in this way, most of the exhaust gas D passes through the region B ′ including the already regenerated portion in the NO x storage catalyst, and in the region A ′ including the portion that has not been regenerated, Exhaust gas D hardly flows.

そして、図6(b)に示すように、上述したのと同様にして、排気ガスDがほとんど流入しなくなった領域A´に対して還元剤16を導入することにより、当該領域A´のNOX吸蔵触媒11を再生させることができる。このようにして、複数回、NOX吸蔵触媒11における排気ガスDの通過路を切り換えることにより、NOX吸蔵触媒11の全面が再生されることとなる。
その後、図6(c)に示すように、流量制御手段13を初期の位置に戻してやることにより、再生されたNOX吸蔵触媒11の全面を用いて排気ガスD中に含まれるNOXの吸着を行う、通常運転状態とすることができる。
なお、言うまでもないが、NOX吸蔵触媒の再生中であっても、排気ガスはNOX吸蔵触媒の一部を通過していることから、排気ガス中のNOXの捕集は連続的に行われている。
Then, as shown in FIG. 6B, in the same manner as described above, the reducing agent 16 is introduced into the region A ′ in which the exhaust gas D hardly flows, so that NO in the region A ′ is obtained. The X storage catalyst 11 can be regenerated. In this way, the entire surface of the NO X storage catalyst 11 is regenerated by switching the passage of the exhaust gas D in the NO X storage catalyst 11 a plurality of times.
Thereafter, as shown in FIG. 6 (c), by'll return the flow control means 13 to the initial position, the adsorption of NO X contained in the exhaust gas D by using the entire surface of the NO X storing catalyst 11, which is reproduced The normal operation state can be performed.
Needless to say, even during playback of the NO X storage catalyst, since the exhaust gas passes through the portion of the NO X storage catalyst, is continuously collected of the NO X in the exhaust gas line It has been broken.

なお、NOX吸蔵触媒における排気ガスの通過位置を切り換えて、NOX吸蔵触媒を部分ごとに順次再生させるためには、上述のように流路制御手段を切り換える方法以外にも、NOX吸蔵触媒を、排気ガスの流れ方向を回転軸として回転させることによっても、実施することができる。
また、流路制御手段とNOX吸蔵触媒との距離を変えることによっても、NOX吸蔵触媒における排気ガスの通過面積等を切り換えて、NOX吸蔵触媒における再生位置を変えることができる。
Note that by switching the passing position of the exhaust gas in the NO X storage catalyst, the the NO X storage catalyst in order to sequentially reproduced part by part, in addition to a method of switching the flow path control means as described above, the NO X storage catalyst Can also be implemented by rotating the flow direction of the exhaust gas around the rotation axis.
Also, by changing the distance between the flow path control means and the NO X storage catalyst, by switching the like passage area of the exhaust gas in the NO X storage catalyst, it is possible to change the playback position in the NO X storage catalyst.

このように、本発明のNOX吸蔵触媒の再生方法によれば、流量制御手段の設定を切換えて、NOX吸蔵触媒における排気ガスの通過路を定期的に変えることにより、排気ガス中のNOXの捕集を連続的に行いながら、同時に、NOX吸蔵触媒の再生を効率的に行うことができる。
また、このようにNOX吸蔵触媒の再生を行うことにより、局所的に、小さい容積の範囲で、燃料リッチ状態を生じさせ、NOX吸蔵触媒の再生を行うことができるために、エンジン燃料等の還元剤の消費量を少量に抑えることができる。
Thus, according to the regeneration method of the NO x storage catalyst of the present invention, the setting of the flow rate control means is switched and the exhaust gas passage in the NO x storage catalyst is periodically changed, so that the NO x in the exhaust gas is changed. While collecting X continuously, the NO x storage catalyst can be regenerated efficiently at the same time.
In addition, by regenerating the NO x storage catalyst in this way, a fuel rich state can be locally generated in a small volume range, and the NO x storage catalyst can be regenerated. The amount of reducing agent consumed can be reduced to a small amount.

(a)及び(b)は、それぞれ本発明に係る排気浄化装置を示す側面図及び平面図である。(A) And (b) is the side view and top view which respectively show the exhaust emission control device which concerns on this invention. (a)〜(c)は、本発明に係る流路制御手段を説明するために供する図である。(A)-(c) is a figure provided in order to demonstrate the flow-path control means which concerns on this invention. 本発明の排気浄化装置に使用可能な還元剤供給手段としてのバーナを示す図である。It is a figure which shows the burner as a reducing agent supply means which can be used for the exhaust gas purification apparatus of this invention. (a)〜(c)は、本発明のNOX吸蔵触媒の再生方法について説明するために供する図である(その1)。(A) ~ (c) is a view for explaining the reproducing method of the NO X storage catalyst of the present invention (Part 1). 還元剤供給手段としてのバーナの排気におけるラムダ値と、CO量、HC量、及び排気温度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the lambda value in the exhaust_gas | exhaustion of a burner as a reducing agent supply means, CO amount, HC amount, and exhaust temperature. (a)〜(c)は、本発明のNOX吸蔵触媒の再生方法について説明するために供する図である(その2)。(A) ~ (c) is a view for explaining the reproducing method of the NO X storage catalyst of the present invention (Part 2). 従来のエンジン排ガス装置を示す図である。It is a figure which shows the conventional engine exhaust gas apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

10:排気浄化装置、11:NOX吸蔵触媒、13:流路制御手段(流路制御弁)、15:還元剤供給手段、16:還元剤、17:扇体部材、18:回転軸、20:排気通路、50:バーナ、51:内燃機関 10: exhaust gas purification device, 11: NO X storage catalyst 13: passage control means (channel control valve), 15: reducing agent supply means, 16: reducing agent, 17: Ogitai member, 18: rotary shaft, 20 : Exhaust passage, 50: burner, 51: internal combustion engine

Claims (8)

内燃機関の排気浄化装置に備えられるNOX吸蔵触媒の再生方法であって、
前記NOX吸蔵触媒に流入する排気ガスの流路を制御して、前記NOX吸蔵触媒の一部を選択的に通過させることにより、
前記排気ガスを通過させる領域において、前記排気ガス中のNOXを浄化させる一方、
前記排気ガスを通過させない領域において、還元剤を導入して、前記NOX吸蔵触媒に吸着したNOXを還元反応させて除去することを特徴とするNOX吸蔵触媒の再生方法。
A method for regenerating an NO x storage catalyst provided in an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine,
By controlling the flow path of the exhaust gas flowing into the the NO X storage catalyst, by selectively passing a portion of the the NO X storage catalyst,
While purifying NO x in the exhaust gas in the region through which the exhaust gas passes,
A method for regenerating a NO x storage catalyst, wherein a reducing agent is introduced and NO x adsorbed on the NO x storage catalyst is reduced and removed in a region where the exhaust gas does not pass.
前記酸化触媒における前記排気ガスの通過位置を切り換えながら、前記NOX吸蔵触媒の一部を選択的に通過させることを特徴とする請求項1に記載のNOX吸蔵触媒の再生方法。 The method for regenerating a NO x storage catalyst according to claim 1, wherein a part of the NO x storage catalyst is selectively passed while switching a passage position of the exhaust gas in the oxidation catalyst. 前記還元剤として、燃料過濃度ガスを導入することを特徴とする請求項1又は2に記載のNOX吸蔵触媒の再生方法。 The method for regenerating an NO x storage catalyst according to claim 1 or 2, wherein a fuel over-concentration gas is introduced as the reducing agent. 前記還元剤を、バーナによる火炎噴射又はインジェクタによる燃料噴射により導入することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のNOX吸蔵触媒の再生方法。 The method for regenerating an NO x storage catalyst according to any one of claims 1 to 3, wherein the reducing agent is introduced by flame injection using a burner or fuel injection using an injector. 内燃機関の排気通路中に備えられ、排気ガス中のNOXを浄化するためのNOX吸蔵触媒を含む排気浄化装置において、
前記NOX吸蔵触媒に流入する排気ガスを、当該NOX吸蔵触媒の一部を選択的に通過させるための流路制御手段と、
前記排気ガスを通過させない領域に対して、還元剤を導入することにより、前記NOX吸蔵触媒に吸着したNOXを還元反応させて除去するための還元剤供給手段と、
を含むことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
In an exhaust gas purification apparatus that is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine and includes a NO x storage catalyst for purifying NO x in exhaust gas,
The exhaust gas flowing into the the NO X storage catalyst, a flow path control means for selectively passing a portion of the the NO X storage catalyst,
The region which does not pass through the exhaust gas, by introducing a reducing agent, a reducing agent supply means for removing NO X adsorbed in the the NO X storage catalyst by reduction reaction,
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:
前記流路制御手段が、流路制御弁であることを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の排気浄化装置。   The exhaust purification device for an internal combustion engine according to claim 5, wherein the flow path control means is a flow path control valve. 前記還元剤供給手段が、前記流路制御手段とNOX吸蔵触媒との間に配置してあることを特徴とする請求項5又は6に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 5 or 6, wherein the reducing agent supply means is disposed between the flow path control means and the NO x storage catalyst. 前記還元剤供給手段が、バーナ又はインジェクタであることを特徴とする請求項5〜7のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。   The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 5 to 7, wherein the reducing agent supply means is a burner or an injector.
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