JP2007247652A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust emission control device for internal combustion engine

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JP2007247652A
JP2007247652A JP2007092657A JP2007092657A JP2007247652A JP 2007247652 A JP2007247652 A JP 2007247652A JP 2007092657 A JP2007092657 A JP 2007092657A JP 2007092657 A JP2007092657 A JP 2007092657A JP 2007247652 A JP2007247652 A JP 2007247652A
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Shinya Hirota
Kazuhiro Ito
Akira Kenjo
和浩 伊藤
信也 広田
晃 見上
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Toyota Motor Corp
トヨタ自動車株式会社
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide technique capable of removing nitrogen oxides and particulate matter while reducing the number of filters and catalysts in an exhaust emission control device for an internal combustion engine. <P>SOLUTION: This exhaust emission control device for the internal combustion engine is provided with a particulate filter arranged in an exhaust passage of the internal combustion engine and capable of temporarily collecting the particulate matters in the exhaust and carrying a urea hydrolysis catalyst 501, an ammonia selecting reductive catalyst 502, and an ammonia oxidation catalyst 503, and a urea supply means for supplying urea from an upstream side of the particulate filter. The ammonia selecting reductive catalyst 502 is carried much more in a partition wall 54 than on a wall surface of the partition wall 54 of the particulate filter, and the ammonia oxidation catalyst 503 is carried on the wall surface of the partition surface of the particulate filter facing a downstream side 51 much more than on the wall surface of the partition wall 54 of the particulate filter facing the upstream side. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust purification system of an internal combustion engine.

ディーゼルエンジンは経済性に優れている反面、排気中に含まれる浮遊粒子状物質である煤に代表されるパティキュレートマター(Particulate Matter:以下、「PM」とする。)の除去が重要な課題となっている。 Although diesel engine has excellent economical efficiency, particulate matter typified by soot is suspended particulate matter contained in the exhaust (Particulate Matter: below, referred to as "PM".) And issues removal is important going on. このため、大気中にPMが放出されないようにディーゼルエンジンの排気系にPMの捕集を行うパティキュレートフィルタ(以下、単に「フィルタ」とする。)を設ける技術が知られている。 Therefore, particulate filter (hereinafter, simply referred to. As "filter") for the collection of the PM in the exhaust system of a diesel engine to PM from being emitted into the atmosphere has been a technique of providing a is known.

このフィルタにより排気中のPMが一旦捕集され大気中へ放出されることを防止することができる。 It is possible to prevent the PM in the exhaust by the filter is discharged once to the collected air. しかし、フィルタに捕集されたPMが該フィルタに堆積するとフィルタの目詰まりを発生させることがある。 However, PM trapped in the filter is to generate the clogging of the filter when deposited on the filter. この目詰まりが発生すると、フィルタ上流の排気の圧力が上昇し内燃機関の出力低下やフィルタの毀損を誘発する虞がある。 When clogging occurs, there is a possibility that the pressure of the exhaust gas upstream of the filter induces a decrease in output and damage to the filter of the internal combustion engine increases. このようなときには、フィルタ上に堆積したPMを着火燃焼せしめることにより該PMを除去することができる。 Such time can be removed the PM by allowed to ignite and burn the PM deposited on the filter. このようにフィルタに堆積したPMを除去することをフィルタの再生という。 Thus removing the PM deposited on the filter of the regeneration of the filter.

一方、希薄燃焼可能な内燃機関の排気に含まれる窒素酸化物(NOx)を低減する手段の一つとして、選択還元型NOx触媒や吸蔵還元型NOx触媒などのリーンNOx触媒が知られている。 On the other hand, as a means for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust of a lean burn internal combustion engine capable (NOx), the lean NOx catalyst has been known, such as selective reduction type NOx catalyst and NOx storage reduction catalyst.

選択還元型NOx触媒は、酸素過剰の雰囲気で還元剤が存在するときに窒素酸化物(N NOx selective reduction catalyst, nitrogen oxides when there is a reducing agent in an oxygen excess atmosphere (N
Ox)を還元する触媒である。 Ox) is a catalyst for reducing.

この選択還元型NOx触媒を利用して窒素酸化物(NOx)を浄化するには適量の還元剤が必要となる。 An appropriate amount of reducing agent to purify nitrogen oxide (NOx) by using the selective reduction type NOx catalyst is required. この還元剤として炭化水素(HC)やアンモニア由来の化合物等を用いる技術が開発されている。 Techniques using a hydrocarbon (HC) compounds derived from or ammonia, etc. have been developed as the reducing agent.

例えば、特許文献1に記載の技術では、排気通路に粒子状物質を捕集可能で且つ酸化触媒を担持するフィルタを備え、更にこのフィルタに尿素を添加している。 For example, in the technique described in Patent Document 1, provided with a filter carrying and oxidation catalyst can trap particulate matter in an exhaust passage, and the addition of further urea to the filter. 尿素は加水分解してアンモニアが生じ、アンモニアは酸化触媒により酸化されてNO となる。 Urea ammonia occurs by hydrolysis, ammonia is oxidized to NO 2 by the oxidation catalyst. このNO によりフィルタに捕集された粒子上物質は除去される。 Particles on material collected on the filter by the NO 2 is removed. また、フィルタから流出するNOxは、該フィルタ下流に設けられたNOx触媒により除去される。 Further, NOx flowing out of the filter is removed by the NOx catalyst provided in the filter downstream.
特開2000−8833号公報 JP 2000-8833 JP

しかし、フィルタ及びNOx触媒を夫々設ける必要があることから、車両への搭載スペースの確保が困難となり、また、コスト高となってしまう。 However, since it is necessary to filter and NOx catalyst respectively provided to secure the mounting space in a vehicle it becomes difficult, also becomes expensive.

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気浄化装置において、フィルタ若しくは触媒の数を減少させつつNOx及び粒子状物質を除去することができる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the problems as described above, provided in the exhaust purification system of an internal combustion engine, a technique while reducing the number of filter or catalyst can remove NOx and particulate matter an object of the present invention is to.

上記課題を達成するために本発明の内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採用した。 An exhaust purification system of an internal combustion engine of the present invention in order to achieve the above object adopts the following means. 即ち、 In other words,
内燃機関の排気通路に設けられ、排気中の粒子状物質を一時捕集可能で且つアンモニア選択還元型触媒を担持したパティキュレートフィルタと、 Provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, a particulate filter carrying a temporary collecting possible and ammonia selective reduction catalyst particulate matter in exhaust gas,
前記パティキュレートフィルタの上流から尿素を供給する尿素供給手段と、 And urea supply means for supplying urea from the upstream of the particulate filter,
を備えたことを特徴とする。 Characterized by comprising a.

本発明の最大の特徴は、内燃機関の排気浄化装置において、パティキュレートフィルタにNOx還元能を付加し、排気中の粒子状物質の捕集とNOxの浄化とを1つのフィルタで行うことにある。 The greatest feature of the present invention, in the exhaust purification apparatus for an internal combustion engine, by adding the NOx reducing ability in the particulate filter is to perform the purification of the collection and NOx particulate matter in the exhaust in one filter .

このように構成された内燃機関の排気浄化装置では、排気がパティキュレートフィルタを通過する際に排気中に含まれる粒子状物質が該パティキュレートフィルタに捕集される。 In this exhaust gas purification apparatus for internal combustion engine formed as the particulate matter exhaust is contained in the exhaust gas when passing through the particulate filter is collected in the particulate filter. また、排気中のNOxは、アンモニア選択還元触媒により還元される。 Also, NOx in the exhaust gas is reduced by the ammonia selective reduction catalyst. ここで、パティキュレートフィルタにアンモニア選択還元触媒を担持させることにより、該アンモニア選択還元触媒と排気との接触面積が広くなるため、排気中のNOxがアンモニア還元触媒に接触する機会が増加する。 Here, by supporting the ammonia selective reduction catalyst particulate filter, the contact area between the exhaust and the ammonia selective reduction catalyst becomes wider, the opportunity to NOx in the exhaust gas is brought into contact with the ammonia reduction catalyst increases. 従って、アンモニア還元触媒によるNOx還元率を向上させることが可能となる。 Therefore, it is possible to improve the NOx reduction rate with ammonia reduction catalyst. このようにして、排気中の粒子状物質の除去及びNOxの浄化を1つのフィルタで行うことが可能となる。 In this way, it is possible to perform removal and purification of NOx particulate matter in the exhaust in one filter.

本発明においては、尿素加水分解触媒を更に備えても良い。 In the present invention, it may further comprise urea hydrolysis catalyst.

尿素加水分解触媒により、尿素は容易にアンモニアとなり、アンモニア選択還元触媒ではアンモニアが還元剤となってNOxを還元することが可能となる。 The urea hydrolysis catalyst, the urea will be readily ammonia, it is possible to ammonia becomes a reducing agent to reduce NOx in the ammonia selective reduction catalyst.

本発明においては、前記尿素加水分解触媒は、アルミナ、チタニア、シリカ、ジルコニア、ゼオライトの少なくとも1つであっても良い。 In the present invention, the urea hydrolysis catalyst is alumina, titania, silica, zirconia, may be at least one zeolite.

このような材料を用いることにより、尿素の加水分解を効率良く行うことが可能となる。 By using such materials, it is possible to efficiently perform the hydrolysis of urea.

本発明においては、前記アンモニア選択還元触媒は、チタニア−バナジウム、ゼオライト、クロム、マンガン、モリブデン、タングステンの少なくとも1つであっても良い。 In the present invention, the ammonia selective reduction catalyst, titania - vanadium, zeolite, chromium, manganese, molybdenum, may be at least one of tungsten.

このような材料を用いることにより、NOxの還元を効率良く行うことが可能となる。 By using such materials, it is possible to efficiently perform reduction of NOx.

本発明においては、前記アンモニア選択還元触媒は、前記パティキュレートフィルタの隔壁の壁面よりも隔壁内に多く担持されていても良い。 In the present invention, the ammonia selective reduction catalyst may be much carried within the partition wall than the wall of the particulate filter of the partition wall.

パティキュレートフィルタの壁面内には、排気の通路となる無数の細孔が存在している。 The inner wall of the particulate filter, an infinite number of pores for passage of exhaust is present. 排気がこの細孔を通過する際に、排気中に含まれる粒子状物質が捕集される。 When exhaust gas passes through the pores, particulate matter contained in exhaust gas is trapped. ここで、隔壁内にアンモニア選択還元触媒を担持することにより、該アンモニア選択還元触媒が排気と接する面を広くすることが可能となり、NOxの還元が容易になる。 Here, by carrying the ammonia selective reduction catalyst in the partition wall, it is possible to the ammonia selective reduction catalyst to increase the surface in contact with the exhaust, the reduction of NOx is facilitated. また、隔壁の壁面には他の種類の触媒を担持させることが可能となる。 Further, it is possible to carry other types of catalyst on the wall of the partition.

本発明においては、前記アンモニア選択還元触媒は、前記パティキュレートフィルタの中央部に多く担持されていても良い。 In the present invention, the ammonia selective reduction catalyst may be many supported in the central portion of the particulate filter.

アンモニア選択還元触媒をパティキュレートフィルタの中央部に多く担持させることにより、パティキュレートフィルタの上流側及び下流側に他の種類の触媒を担持させることが可能となる。 By many carrying ammonia selective reduction catalyst in a central portion of the particulate filter, it is possible to carry other types of catalysts on the upstream side and downstream side of the particulate filter.

本発明においては、前記パティキュレートフィルタにアンモニア酸化触媒が担持されていても良い。 In the present invention, the ammonia oxidation catalyst in the particulate filter may be supported.

このようにアンモニア酸化触媒を担持させることにより、アンモニア選択還元触媒に尿素が過剰に供給されたとしても、アンモニア酸化触媒にて尿素を酸化されることができるので、大気中への尿素の放出を抑制することが可能となる。 By thus carrying the ammonia oxidation catalyst, even urea is excessively supplied to the ammonia selective reduction catalyst, it is possible to be oxidized urea in ammonia oxidation catalyst, the release of urea into the atmosphere it is possible to suppress.

本発明においては、前記パティキュレートフィルタの下流にアンモニア酸化触媒を備えていても良い。 In the present invention, may comprise ammonia oxidation catalyst downstream of said particulate filter.

このようにすることで、パティキュレートフィルタから流出する尿素を下流のアンモニア酸化触媒にて酸化させて、大気中への尿素の放出を抑制することが可能となる。 In this manner, by oxidizing the urea flowing out from the particulate filter downstream of the ammonia oxidation catalyst, it is possible to suppress the release of urea into the atmosphere.

本発明においては、前記尿素加水分解触媒は、前記パティキュレートフィルタの下流側よりも上流側に多く担持されていても良い。 In the present invention, the urea hydrolysis catalyst may be much carried on the upstream side than the downstream side of the particulate filter.

フィルタを通過する排気は、先ずフィルタの上流側を通過するため、この場所で尿素を加水分解しておけば、それよりも下流のアンモニア選択還元触媒にアンモニアを供給することが可能となる。 Exhaust gas that passes through the filter, because the first pass through the upstream side of the filter, if hydrolyzing urea in this place, it is possible to supply ammonia to the downstream of the ammonia selective reduction catalyst than that.

本発明においては、前記尿素加水分解触媒は、下流側に面した前記パティキュレートフィルタの隔壁の壁面よりも上流側に面した前記パティキュレートフィルタの隔壁の壁面に多く担持されていても良い。 In the present invention, the urea hydrolysis catalyst may be many supported on the wall surface of the particulate filter of the partition wall than the wall of the particulate filter of the partition wall facing the downstream side facing the upstream side.

パティキュレートフィルタの隔壁内に流入する排気は、先ず上流側に面した壁面を通過するため、この場所で尿素を加水分解しておけば、そこを通過するときに発生したアンモニアをアンモニア選択還元触媒に供給することが可能となる。 Exhaust gas flowing into the partition wall of the particulate filter is to pass first wall facing the upstream side, if hydrolyzing urea in this place, ammonia and ammonia selective reduction catalyst occurs when passing therethrough It can be supplied to the.

本発明においては、前記アンモニア酸化触媒は、前記パティキュレートフィルタの上流側よりも下流側に多く担持されていても良い。 In the present invention, the ammonia oxidation catalyst may be many supported on the downstream side of the upstream side of the particulate filter.

排気はアンモニア選択還元触媒を通過した後に、アンモニア酸化触媒に到達するようになるため、アンモニア選択還元触媒から流出するアンモニアをアンモニア酸化触媒にて酸化させ除去することが可能となる。 Exhaust after passing through the ammonia selective reduction catalyst, it becomes to reach the ammonia oxidation catalyst, ammonia flowing out from the ammonia selective reduction catalyst can be removed by oxidation with ammonia oxidation catalyst.

本発明においては、前記アンモニア酸化触媒は、上流側に面した前記パティキュレートフィルタの隔壁の壁面よりも下流側に面した前記パティキュレートフィルタの隔壁の壁面に多く担持されていても良い。 In the present invention, the ammonia oxidation catalyst may be many supported on the wall surface of the partition wall of the particulate filter than the wall surface of the partition wall of the particulate filter facing the upstream side facing the downstream side.

パティキュレートフィルタの隔壁内から流出する排気は、下流側に面した壁面を必ず通過するため、この壁面にアンモニア酸化触媒を担持させておくことにより、アンモニア選択還元触媒から流出するアンモニアを酸化させ除去することが可能となる。 The exhaust gas flowing out of the partition wall of the particulate filter, in order to always pass through the wall facing the downstream side, by previously by supporting the ammonia oxidation catalyst in the wall, to oxidize the ammonia flowing out from the ammonia selective reduction catalyst removal it is possible to become.

本発明においては、前記パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質の量を推定する粒子状物質捕集量推定手段と、前記粒子状物質捕集量推定手段により推定された粒子状物質の量が所定量以上となった場合に前記パティキュレートフィルタの温度を上昇させる温度上昇手段と、を備えても良い。 In the present invention, the particulate matter collection amount estimation means for estimating the amount of particulates trapped in the particulate filter, the amount of the estimated particulate matter by the particulate matter trapped amount estimation means There the temperature raising means for raising the temperature of said particulate filter when it becomes a predetermined amount or more, may be provided.

フィルタに捕集された粒子状物質の量が多くなると機関出力の低下やフィルタの毀損を誘発させる虞がある。 The amount of particulates trapped in the filter increases if there is a risk of inducing degradation and damage of the filter of the engine output. 粒子状物質捕集量推定手段により推定された粒子状物質の捕集量が予め定めておいた所定量以上となった場合には、温度上昇手段によりパティキュレートフィルタの温度を上昇させる。 If the collection amount of the estimated particulate matter reaches a predetermined amount or more which has been predetermined by the particulate matter trapped amount estimation means raises the temperature of the particulate filter by the temperature raising means. これにより、粒子状物質の酸化を促進させ除去することが可能となる。 Thus, it is possible to remove to promote oxidation of particulate matter.

本発明による内燃機関の排気浄化装置では、アンモニア選択還元触媒、尿素加水分解触媒及びアンモニア酸化触媒をパティキュレートフィルタに担持させることにより、粒子状物質の捕集とNOxの浄化とを1つのフィルタにて行うことができるため車両への搭載を容易にすることができる。 In the exhaust purification system of an internal combustion engine according to the present invention, the ammonia selective reduction catalyst, by supporting a urea hydrolysis catalyst and ammonia oxidation catalyst into the particulate filter, and a cleaning of the collecting and NOx of the particulate matter in one filter mounted on the vehicle can be facilitated because the can be done.

<第1の実施の形態> <First Embodiment>
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。 Hereinafter, it will be described with reference to the drawings specific embodiments of the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention. ここでは、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置を車両駆動用のディーゼル機関に適用した場合を例に挙げて説明する。 Here, a case where the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention applied to a diesel engine for driving a vehicle will be described as an example.

図1は、本実施の形態に係るエンジンとその吸排気系の概略構成を示す図である。 Figure 1 is a diagram an engine according to the present embodiment and shows a schematic configuration of the intake and exhaust systems.

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

エンジン1には、排気枝管3が接続され、排気枝管3の各枝管が排気ポート(図示省略)を介して各気筒2の燃焼室と連通している。 The engine 1 is connected to an exhaust branch pipe 3, the branch pipe of the exhaust manifold 3 is in communication with the combustion chamber of each cylinder 2 via an exhaust port (not shown). この排気枝管3には排気管4が接続されている。 An exhaust pipe 4 is connected to the exhaust branch pipe 3.

排気管4の途中には、パティキュレートフィルタ(以下、単にフィルタという。)5が設けられている。 In the middle of the exhaust pipe 4, the particulate filter (hereinafter, simply referred to as filters.) 5 is provided. このフィルタ5の上流には、流通する排気の温度に対応した電気信号を出力する排気温度センサ6が取り付けられている。 The Upstream of the filter 5, the exhaust gas temperature sensor 6 that outputs an electric signal corresponding to the temperature of the exhaust gas flowing in is installed.

このように構成された排気系では、エンジン1の各気筒2で燃焼された混合気(既燃ガス)が排気ポートを介して排気枝管3へ排出され、次いで排気枝管3からフィルタ5へ流入する。 In the thus constructed exhaust system, mixture burned in each cylinder 2 of the engine 1 (burned gas) is discharged through the exhaust port to the exhaust manifold 3, then from the exhaust branch pipe 3 to the filter 5 It flows. 該フィルタ5では、排気中のPMが捕集され、また、NOxが還元される。 In the filter 5, PM in the exhaust gas is trapped, also, NOx is reduced.

次に、本実施の形態に係るフィルタ5について説明する。 Next, a description will be given filter 5 according to this embodiment.

図2は、フィルタ5の断面図である。 Figure 2 is a cross-sectional view of the filter 5. 図2(A)は、フィルタ5の横方向断面を示す図である。 2 (A) is a diagram showing a transverse cross section of the filter 5. 図2(B)は、フィルタ5の縦方向断面を示す図である。 Figure 2 (B) is a diagram showing a longitudinal section of the filter 5.

図2(A)及び(B)に示されるようにフィルタ5は、互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路50、51を具備するいわゆるウォールフロー型である。 Filter 5 as shown in FIG. 2 (A) and (B) is a so-called wall flow type having a plurality of exhaust flow passages 50, 51 extending in parallel with each other. これら排気流通路は下流端が栓52により閉塞された排気流入通路50と、上流端が栓53により閉塞された排気流出通路51とにより構成される。 These exhaust flow passages are comprised by the downstream end and the exhaust inflow passage 50 which is closed by plugs 52, the upstream ends and the exhaust outflow passages 51 are closed by plugs 53. なお、図2(A)においてハッチングを付した部分は栓53を示している。 Note that the hatched portions in FIG. 2 (A) shows a plug 53. 従って、排気流入通路50および排気流出通路51は薄肉の隔壁54を介して交互に配置される。 Therefore, the exhaust inflow passages 50 and exhaust outflow passages 51 are arranged alternately through thin wall partitions 54. 換言すると排気流入通路50および排気流出通路51は各排気流入通路50が4つの排気流出通路51によって包囲され、各排気流出通路51が4つの排気流入通路50によって包囲されるように配置される。 Exhaust inflow passages 50 and exhaust outflow passages 51 with other words in the exhaust inflow passage 50 is surrounded by four exhaust outlet passages 51, each exhaust outflow passages 51 are arranged so as to be surrounded by four exhaust inflow passage 50.

フィルタ5は例えばコージェライトのような多孔質材料から形成されており、無数の細孔が形成されている。 Filter 5 is formed from a porous material such as for example cordierite, which countless pores formed. 従って排気流入通路50内に流入した排気は図2(B)において矢印で示されるように周囲の隔壁54内を通って隣接する排気流出通路51内に流出する。 Thus exhaust gas flowing into the exhaust inflow passage 50 flows out into the exhaust outlet passage 51 adjacent through the surrounding partitions 54 as shown by the arrows in FIG. 2 (B).

ここで、従来の内燃機関の排気浄化装置では、アンモニア選択還元触媒の下流に別途アンモニア酸化触媒を備えていた。 Here, in the exhaust purification system of a conventional internal combustion engine had separately with the ammonia oxidation catalyst downstream of the ammonia selective reduction catalyst. 尿素加水分解触媒を備えている場合には、アンモニア選択還元触媒の上流に別途尿素加水分解触媒を備えていた。 When an apparatus is provided with a urea hydrolysis catalyst had separately with urea hydrolysis catalyst upstream of the ammonia selective reduction catalyst. また、排気中のPMを捕集するためにフィルタを設けることもある。 There is also the provision of a filter for trapping PM in the exhaust. このように、複数の触媒及びフィルタを別々に設けると、夫々の触媒及びフィルタを取り付けるためのスペースが必要となり、車両への搭載の際に何らかの制約を受ける虞がある。 Thus, when providing a plurality of catalyst and the filter separately, space for mounting the catalyst and filter each is required, there is a possibility to receive some constraints upon mounting to the vehicle. また、複数の触媒及びフィルタを設置することによりコスト高ともなる。 Also, the cost by providing a plurality of catalyst and the filter. 高浄化率を狙うほど触媒容量が増加し、更に搭載性が悪化するとともにコスト高となる。 Catalyst volume as aiming a high purification rate is increased, and the cost becomes high with further mounting deteriorates. また、触媒容量が増加すると該触媒の熱容量も増加するため、PM再生時等に触媒及びフィルタを昇温する必要が生じたときに、例えば燃料の供給によりフィルタの昇温を図ると燃料の消費量が多くなるので燃費の悪化を誘引する。 Moreover, since the catalyst volume increases heat capacity of the catalyst increases, when the catalyst and the filter is necessary to increase the temperature occurred PM regeneration or the like, for example, consumes the increase the temperature of the filter of the fuel by the fuel supply since the amount is increased to attract the deterioration of the fuel consumption.

そこで、本実施の形態では、フィルタ5の隔壁54内にアンモニア選択還元触媒を担持させ、更に、排気流入通路50側の隔壁54表面に尿素加水分解触媒を担持させ、排気流出通路51側の隔壁54表面にアンモニア酸化触媒を担持させて、触媒及びフィルタの数の減少を図った。 Therefore, in this embodiment, the ammonia selective reduction catalyst is supported on the partition wall 54 of the filter 5, further urea hydrolysis catalyst on the partition wall 54 surface of the exhaust inflow passage 50 side is supported to the exhaust outlet passage 51 side of the partition wall 54 ammonia oxidation catalyst supported on the surface, aimed at reducing the number of the catalyst and the filter. このように、触媒及びフィルタの数を減少することによって、排気温度の低下を抑制することができる。 Thus, by reducing the number of the catalyst and the filter, it is possible to suppress the reduction of exhaust temperature.

図3は、フィルタの隔壁断面(図2(B)中のX部分)の拡大図である。 Figure 3 is an enlarged view of a partition wall section of the filter (X portion in FIG. 2 (B)).

矢印方向に排気が流れる。 That the exhaust gas flows through in the direction of the arrow. 排気が流入する側の各排気流入通路50の壁面に尿素加水分解触媒501を担持し、フィルタの隔壁54内部の細孔面上にアンモニア選択還元触媒502を担持し、排気が流出する側の各排気流出通路51の壁面にアンモニア酸化触媒503を担持している。 Exhaust carries urea hydrolysis catalyst 501 on the wall surface of the exhaust inflow passage 50 on the side of the inflow, the ammonia selective reduction catalyst 502 supported on the pores surface in the inner partition 54 of the filter, each of the side where the exhaust flows out It carries ammonia oxidation catalyst 503 on the wall surface of the exhaust outlet passage 51. 従って、隔壁54を通過する排気は、尿素加水分解触媒501、アンモニア選択還元触媒502、アンモニア酸化触媒503を順に通過することになる。 Therefore, exhaust gas passing through the partition wall 54 will pass through the urea hydrolysis catalyst 501, the ammonia selective reduction catalyst 502, the ammonia oxidation catalyst 503 sequentially.

本実施の形態によるフィルタ5は、例えば以下のようにして製造することができる。 Filter 5 according to this embodiment can be produced, for example, as follows. 先ず、アンモニア選択還元触媒を満たした槽にフィルタ5全体を漬けて細孔内にアンモニア選択還元触媒を担持させる。 First, supporting the ammonia selective reduction catalyst in a bath filled with ammonia selective reduction catalyst with the entire filter 5 pores. 次に、フィルタ5の細孔を充填剤で埋めて気体及び液体が隔壁54を通過できないようにする。 Then, the gas and liquid from being able to pass through the partition wall 54 to fill the pores of the filter 5 with a filler. このときに用いる充填剤は高温にすると昇華する性質を有するものである。 Fillers used in this case is one having a property of sublimating to a high temperature. この後に、排気が流入する側の各排気流入通路50の壁面のみを尿素加水分解触媒に漬し、次いで排気が流出する側の各排気流出通路51の壁面のみをアンモニア酸化触媒に漬す。 After this, only the wall surface of the exhaust inflow passage 50 on the side where the exhaust flows and immersed in the urea hydrolysis catalyst and then soaked only wall surfaces of the exhaust outflow passages 51 on the side where the exhaust flows out to the ammonia oxidation catalyst. 最後に、フィルタ5の温度を上昇させて細孔内の充填剤を昇華させる。 Finally, by increasing the temperature of the filter 5 sublimating filler pores.

このようにして、排気が流入する側の各排気流入通路50の壁面に尿素加水分解触媒501を担持させ、フィルタの隔壁54内部の細孔内壁面上にアンモニア選択還元触媒502を担持させ、排気が流出する側の各排気流出通路51の壁面にアンモニア酸化触媒503を担持させることができる。 In this manner, exhaust is carried urea hydrolysis catalyst 501 on the wall surface of the exhaust inflow passage 50 on the side of the inflow, the ammonia selective reduction catalyst 502 is supported on pores wall of inner partition 54 of the filter, the exhaust There can be loaded ammonia oxidation catalyst 503 to the wall surface of the exhaust outflow passages 51 on the side of the outflow.

ここで、尿素加水分解触媒501は、アルミナ、チタニア、シリカ、ジルコニア、ゼオライトの少なくとも1つである。 Here, urea hydrolysis catalyst 501, alumina, titania, silica, zirconia, at least one zeolite.

また、アンモニア選択還元触媒502は、チタニア−バナジウム、ゼオライト、クロム、マンガン、モリブデン、タングステンの少なくとも1つである。 Further, the ammonia selective reduction catalyst 502, titania - vanadium, zeolite, chromium, manganese, molybdenum, is at least one of tungsten.

このように構成されたフィルタ5では、尿素加水分解触媒501に到達した尿素水溶液は加水分解されてアンモニアを発生させる。 In the filter 5 thus constructed, the urea aqueous solution that has reached the urea hydrolysis catalyst 501 is hydrolyzed to generate ammonia. このアンモニアは、排気とともに隔壁54内部に流入しアンモニア選択還元触媒502にて排気中のNO、NO を還元する。 The ammonia is reduced NO in the exhaust, the NO 2 with ammonia selective reduction catalyst 502 flows into the partition wall 54 together with the exhaust gas. そして、アンモニア選択還元触媒502にて反応しなかったアンモニアは、隔壁54から流出する際にアンモニア酸化触媒503により酸化される。 Then, ammonia that has not reacted with ammonia selective reduction catalyst 502 is oxidized by the ammonia oxidation catalyst 503 when flowing out of the partition wall 54.

このような反応により、排気中のNOxを浄化しつつ、大気中へのアンモニアの放出が抑制される。 Such reactions, while purifying NOx in the exhaust gas, the release of ammonia into the atmosphere is suppressed.

尚、本実施の形態では、前記フィルタ5に尿素水溶液を添加するための尿素添加機構が備えられている。 In this embodiment, the urea addition mechanism for adding the aqueous urea solution to the filter 5 is provided. この尿素添加機構は、尿素水溶液を貯留するタンク7、尿素水溶液の流通路である供給管8、流通路に介設されたポンプ9、尿素水溶液を排気管4内に噴射する噴射ノズル10を備えて構成されている。 The urea addition mechanism includes a tank 7, the supply pipe 8 is a flow passage of the urea aqueous solution, the pump 9 is interposed passage, the injection nozzle 10 for injecting urea aqueous solution into the exhaust pipe 4 for storing the urea solution It is configured Te.

このように構成された尿素添加機構では、タンク7内に所定の濃度に予め調整された尿素水溶液が貯留され、ポンプ9が稼動すると、尿素水溶液がタンク7から汲み出される。 In the thus constructed urea addition mechanism, preconditioned urea aqueous solution to a predetermined concentration is stored in the tank 7, the pump 9 is operated, the aqueous urea solution is pumped from the tank 7. そして、尿素水溶液は供給管8を介して噴射ノズル10に到達する。 Then, the urea aqueous solution reaches the injection nozzle 10 via a supply pipe 8. 噴射ノズル10に到達した尿素水溶液は、該噴射ノズル10が開弁されると排気管4内に噴射され、該排気管4上流から流れてくる排気とともに下流へと流される。 Urea aqueous solution that has reached the injection nozzle 10 is injected into the exhaust pipe 4 and the injection nozzle 10 is opened, it flows to the downstream together with the exhaust gas flowing from the exhaust pipe 4 upstream. このときに噴射される尿素水溶液は、噴射ノズル10の開弁時間により噴射量を調整される。 Urea solution to be injected at this time is adjusted injection amount by the valve opening time of the injection nozzle 10.

尿素加水分解触媒501に到達した尿素水溶液は、次式のように加水分解してアンモニアを発生させる。 Urea aqueous solution that has reached the urea hydrolysis catalyst 501 is hydrolyzed to thereby generate ammonia as follows.
(NH CO+H O→CO +2NH (NH 2) 2 CO + H 2 O → CO 2 + 2NH 3

このアンモニアは、アンモニア選択還元触媒502に到達すると次式のように排気中のNO、NO が還元される。 This ammonia, NO in the exhaust to the following equation, NO 2 is reduced when it reaches the ammonia selective reduction catalyst 502.
6NO+4NH →5N +6H 6NO + 4NH 3 → 5N 2 + 6H 2 O
6NO +8NH →7N +12H 6NO 2 + 8NH 3 → 7N 2 + 12H 2 O

ところで、アンモニア選択還元触媒502に流入するNOx量と尿素水溶液中の尿素との当量比を1となるように尿素水溶液の噴射量を制御しても全てのNOxを還元できるわけではない。 Incidentally, it is not capable of reducing all NOx and control the injection amount of the urea aqueous solution as the equivalent ratio of urea NOx amount and the urea aqueous solution flows into the ammonia selective reduction catalyst 502 becomes 1. ここで、尿素水溶液を過剰に供給することによりNOxの還元率を向上させることができる。 Here, it is possible to improve the reduction rate of NOx by excessively supplied aqueous urea solution. しかし、尿素水溶液を過剰に供給すると、余剰のアンモニアがアンモニア選択還元触媒502に吸着する。 However, when excessively supplied aqueous urea solution, surplus ammonia is adsorbed on the ammonia selective reduction catalyst 502. このようにして吸着したアンモニアは、高負荷時等の排気の流量が増加したときに、アンモニア選択還元触媒502から流出するため、このアンモニアを処理する必要が生じる。 Ammonia adsorbed in this way, when the flow rate of the exhaust gas at high load, etc. is increased, in order to flow out from the ammonia selective reduction catalyst 502, is necessary to handle this ammonia occurs.

そして、本実施の形態では、アンモニア酸化触媒503によりアンモニアを酸化除去するようにしている。 In the present embodiment, followed by removal oxidizing ammonia with ammonia oxidation catalyst 503. 即ち、酸素過剰の雰囲気では、アンモニアの一部から次式によりNOが生成される。 That is, in the oxygen-excess atmosphere, NO is generated by the following equation from a portion of the ammonia.
4NH +5O →4NO+6H 4NH 3 + 5O 2 → 4NO + 6H 2 O

このようにして生成されたNOは、残りのアンモニアと次式のように反応する。 Thus NO generated in the react like the rest of the ammonia and the following equation.
4NH +4NO+5O →4N +6H 4NH 3 + 4NO + 5O 2 → 4N 2 + 6H 2 O

このような反応により、アンモニアが除去され、大気中への放出が抑制される。 Such reaction, ammonia is removed, released into the atmosphere is suppressed.

以上述べたように構成されたエンジン1には、該エンジン1を制御するための電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)11が併設されている。 The engine 1 constructed as described above, the electronic control unit for controlling the engine 1 (ECU: Electronic Control Unit) 11 are juxtaposed. このECU11 The ECU11
は、エンジン1の運転条件や運転者の要求に応じてエンジン1の運転状態を制御するユニットである。 Is a unit for controlling the operating state of the engine 1 in response to a request operation conditions and driver's engine 1.

ECU11には、各種センサが電気配線を介して接続され、各種センサの出力信号がE The ECU 11, various sensors are connected through electrical wiring, the output signals of the various sensors E
CU11に入力されるようになっている。 It is adapted to be input to the CU11. 一方、ECU11には、ポンプ9、噴射ノズル10等が電気配線を介して接続され、これらを制御することが可能になっている。 On the other hand, the ECU 11, a pump 9, and the like injection nozzle 10 is connected through electrical wiring, it becomes possible to control these. また、前記ECU11は、各種アプリケーションプログラム及び各種制御マップを記憶し上記した尿素添加機構を制御することができる。 Further, the ECU11 stores various application programs and various control maps can control the urea addition mechanism described above.

ところで、フィルタ5に捕集されたPMが該フィルタ5に堆積するとフィルタ5の目詰まりを発生させることがある。 Meanwhile, PM trapped in the filter 5 may generate a clogging of the filter 5 when deposited on the filter 5. この目詰まりが発生すると、フィルタ5上流の排気の圧力が上昇しエンジン1の出力低下やフィルタ5の毀損を誘発する虞がある。 When clogging occurs, there is a possibility that the pressure of the filter 5 upstream of the exhaust gas to induce increased damage to output reduction and the filter 5 of the engine 1. このようなときには、フィルタ5上に堆積したPMを除去するフィルタ5の再生を行う必要がある。 In such a case, it is necessary to perform regeneration of the filter 5 for removing the PM deposited on the filter 5. このようなフィルタの再生を行うためには、フィルタ5の温度を上昇させる必要がある。 In order to reproduce such a filter, it is necessary to raise the temperature of the filter 5.

フィルタ5の再生は、フィルタ5に捕集されたPMの量が予め定めておいた許容量よりも多くなった場合に行われる。 Regeneration of the filter 5 is performed when the amount of PM trapped in the filter 5 becomes greater than the allowable amount that has been determined in advance. 許容値は、エンジン1の出力の低下やフィルタ5の毀損を回避することができる値であり実験等により求める。 Tolerance is a value that can avoid the damage of the reduction and the filter 5 at the output of the engine 1 determined by experiments or the like. また、フィルタ5に捕集されたPMの量は例えば、フィルタ5前後の差圧を検出する差圧センサ(図示省略)を取り付けて、該差圧センサの検出値に応じたPM量を予め実験等により求めておくことにより求めることができる。 Further, the amount of PM trapped in the filter 5, for example, by attaching a pressure sensor for detecting the differential pressure of the filter 5 before and after (not shown), pre-experiments PM amount corresponding to the detected value of the difference pressure sensor it can be obtained by previously determined by such. また、運転状態に応じたPM発生量のマップを予め実験等により求めておき、このマップにより求まるPM発生量を積算してPMの捕集量とすることもできる。 Further, it advance determined by experiment or the like PM generation amount map corresponding to the operating state, also the amount of PM trapped by integrating the PM generation amount which is obtained by this map. 更に、車両走行距離若しくは走行時間に応じてPMの堆積量を推定しても良い。 Furthermore, it may be estimated accumulation amount of PM in accordance with the vehicle running distance or running time.

このようなフィルタ5の再生を行う方法としては、排気中への燃料添加や、再循環するEGRガス量を増大させて煤の発生量が増加して最大となった後に、更にEGRガス量を増大させる低温燃焼(特許第3116876号)、機関出力のための燃料を噴射させる主噴射の後の膨張行程中若しくは排気行程中に再度燃料を噴射させる副噴射等の方法が考えられる。 As a method for reproducing such a filter 5, the fuel addition and to the exhaust gas, to increase the amount of EGR gas recirculated after the generation amount of soot is maximized to increase, the more EGR gas amount low temperature combustion to increase (Japanese Patent No. 3116876), is considered a method of sub-injection or the like for injecting again fuel or the exhaust stroke during the expansion stroke after the main injection for injecting the fuel for the engine output.

例えば、副噴射により噴射された燃料は気筒2内で燃焼し気筒2内のガス温度を上昇させると共に気筒2内の酸素濃度を低下させる。 For example, the fuel injected by the auxiliary injection lowers the oxygen concentration within the cylinder 2 together with the increase of the gas temperature in the cylinder 2 and combusted in the cylinder 2. 気筒2内で燃焼し温度が上昇したガスは排気となって排気管4を通りフィルタに到達し、該フィルタの温度を上昇させる。 Gas combustion temperature rises in the cylinder 2 reaches the street filter exhaust pipe 4 becomes exhausted, increasing the temperature of the filter. これによりPMが燃焼し除去される。 Accordingly PM is burned is removed. 尚、フィルタ5の温度は、排気温度センサ6の出力信号に基づいて推定され、フィルタ5が過熱することを防止しつつ所定の温度まで上昇される。 The temperature of the filter 5 is estimated based on the output signal of the exhaust gas temperature sensor 6, while preventing the filter 5 to overheat is raised to a predetermined temperature.

ここで、アクセル開度と機関回転数と副噴射量又は副噴射時期との関係を予め実験等により求めてマップ化しておきECU11に記憶させておく。 Here and stored in ECU11 leave it mapped found through experiment or the like in advance the relationship between the accelerator opening and the engine rotational speed and the secondary injection amount or the secondary injection timing. 副噴射の量及び噴射時期は、そのマップとアクセル開度と機関回転数とから算出することができる。 The amount and injection timing of the auxiliary injection can be calculated from the map and the accelerator opening and the engine rotational speed and.

また、尿素添加機構によりフィルタ5へ尿素が添加されると、化学反応により熱が発生するため、このときにPMの再生を行うとフィルタの昇温を容易に行うことが可能となる。 Further, when the urea to the filter 5 is added by the urea addition mechanism, since heat is generated by a chemical reaction, it is possible to easily perform the Atsushi Nobori of the reproducing the PM filter at this time.

以上説明したように、本実施の形態によれば、フィルタ5の隔壁54内にアンモニア選択還元触媒502を担持させ、更に、排気が流入する側の隔壁54表面に尿素加水分解触媒501を担持させ、排気が流出する側の隔壁54表面にアンモニア酸化触媒503を担持させて、触媒及びフィルタの数の減少を図ることができる。 As described above, according to this embodiment, by supporting the ammonia selective reduction catalyst 502 in the partition wall 54 of the filter 5, and further, carries a urea hydrolysis catalyst 501 to the partition wall 54 surface on which the exhaust flows , exhaust by supporting the ammonia oxidation catalyst 503 to the partition wall 54 surface of the side where the outflow, it is possible to achieve a reduction in the number of the catalyst and the filter. そして、フィルタ5により排気中のPMを捕集することができ、アンモニア選択還元触媒502によりNOxを浄化することができる。 Then, by the filter 5 can collect the PM in the exhaust by the ammonia selective reduction catalyst 502 can be cleaned NOx.

<第2の実施の形態> <Second Embodiment>
本実施の形態は、第1の実施の形態と比較して以下の点で相違する。 This embodiment differs from the first embodiment differs in the following points. 即ち、本実施の形態ではフィルタ上流側の各排気流入通路50および各排気流出通路51の周壁面、即ち上流側の各隔壁54の両側表面上および隔壁54内の細孔内壁面上に尿素加水分解触媒を坦持させ、フィルタ中央部の各排気流入通路50および各排気流出通路51の周壁面、即ち中央部の各隔壁54の両側表面上および隔壁54内の細孔内壁面上にアンモニア選択還元触媒を坦持させ、フィルタ下流側の各排気流入通路50および各排気流出通路51の周壁面、即ち下流側の各隔壁54の両側表面上および隔壁54内の細孔内壁面上にアンモニア酸化触媒を坦持させている。 That is, the peripheral wall of the present embodiment the filter upstream of the exhaust inflow passages 50 and the exhaust outflow passages 51, that is upstream of both surfaces on and urea hydrolysis on pore inner wall surface of the partition wall 54 of each partition wall 54 the cracking catalyst is carrying, the peripheral wall surface of the exhaust inflow passages 50 and the exhaust outflow passages 51 of the filter central portion, i.e. ammonia selective in the pores in the walls of both sides on the surface and in the partition wall 54 of the central portion of the partition wall 54 the reduction catalyst is carrying, the peripheral wall surface of the filter downstream of the exhaust inflow passages 50 and the exhaust outflow passages 51, namely ammonia oxidation on both surfaces of each partition wall 54 on the downstream side and on the pore inner wall of the partition wall 54 the catalyst is made to carrying a. 尚、本実施の形態においては、第1の実施の形態と比較して、フィルタ5へ担持させた触媒の位置関係が異なるものの、適用対象となるエンジン1やその他ハードウェアの基本構成については、第1の実施の形態と共通なので説明を割愛する。 In this embodiment, as compared with the first embodiment, although the positional relationship between the catalyst supported to the filter 5 are different, the basic structure of the application target engine 1 and other hardware, since common with the first embodiment and a description thereof will not be repeated.

図4は、本実施の形態によるフィルタに担持された触媒の配置関係を示した図である。 Figure 4 is a diagram showing the catalyst arrangement of which is supported by the filter according to the present embodiment. 図中Aの範囲には尿素加水分解触媒が、Bの範囲にはアンモニア選択還元触媒が、Cの範囲にはアンモニア酸化触媒が夫々担持されている。 Range urea hydrolysis catalyst A in the figure is, the ammonia selective reduction catalyst in the range of B is in the range of C ammonia oxidation catalyst is s supported respectively.

本実施の形態によるフィルタは、例えば以下のようにして製造することができる。 Filter according to this embodiment can be produced, for example, as follows. 先ず、Aの範囲の細孔を充填剤で満たした後、A及びBの範囲をアンモニア選択還元触媒を満たした槽に漬ける。 First, after filling the pores in the range of A with fillers, immersing range of A and B in a bath filled with ammonia selective reduction catalyst. この充填剤は温度の上昇により昇華する性質を有する。 This filler has the property of sublimation by increasing temperature. これにより、Bの範囲にアンモニア選択還元触媒が担持される。 Thus, the ammonia selective reduction catalyst is supported in the range of B. 次に、フィルタの温度を上昇させAの範囲の細孔内の充填剤を昇華させる。 Then, the raised temperature of the filter sublimate the filler in the pores in the range of A. この後で、Aの範囲のみを尿素加水分解触媒に漬し、次いでCの範囲のみをアンモニア酸化触媒に漬す。 After this, the soaked only range A urea hydrolysis catalyst and then soaked only range C in the ammonia oxidation catalyst. このようにして、Aの範囲に尿素加水分解触媒を担持させ、Bの範囲にアンモニア選択還元触媒を担持させ、Cの範囲にアンモニア酸化触媒を担持させることができる。 In this way, by supporting the urea hydrolysis catalyst in the range of A, the range of B is supported ammonia selective reduction catalyst, it is possible to carry the ammonia oxidation catalyst in the range of C.

このように構成されたフィルタでは、噴射ノズルから噴射された尿素水溶液が先ずAの範囲を通過する。 In the thus constructed filter, the urea aqueous solution injected from the injection nozzle is first passed through a range of A. ここでは、尿素水溶液が加水分解されてアンモニアが発生する。 Here, the aqueous urea solution is hydrolyzed ammonia is generated. 発生したアンモニアは、排気とともに下流に流されBの範囲を通過する。 Generated ammonia passes through the range of flows downstream together with the exhaust B. その際に排気中のNO、NO を還元する。 NO in the exhaust to time, reducing NO 2.

そして、高負荷時等の排気の流量が増加したときに、アンモニア選択還元触媒から流出するアンモニアは、Cの範囲を通過する際に酸化される。 When the flow rate of the exhaust gas at high load, etc. is increased, ammonia flowing out from the ammonia selective reduction catalyst is oxidized when passing through the range of C. これにより、アンモニアが除去され、大気中への放出が抑制される。 Thus, ammonia is removed, released into the atmosphere is suppressed.

尚、フィルタに捕集されたPMの除去方法は第1の実施の形態と共通のため説明を割愛する。 Incidentally, a method of removing the PM trapped in the filter is omitted and the description in common with the first embodiment.

以上説明したように、本実施の形態によれば、フィルタ5の上流側から順に尿素加水分解触媒、アンモニア選択還元触媒、アンモニア酸化触媒を担持させて、触媒及びフィルタの数の減少を図ることができる。 As described above, according to this embodiment, the urea hydrolysis catalyst in order from the upstream side of the filter 5, the ammonia selective reduction catalyst, the ammonia oxidation catalyst by supporting, is possible to achieve a reduction in the number of the catalyst and the filter it can. そして、フィルタ5により排気中のPMを捕集することができ、アンモニア選択還元触媒によりNOxを浄化することができる。 Then, by the filter 5 can collect the PM in the exhaust can purify NOx by ammonia selective reduction catalyst.

<第3の実施の形態> <Third embodiment>
図5は、本実施の形態による触媒及びフィルタの配置関係を示した図である。 Figure 5 is a diagram showing the arrangement of the catalyst and the filter according to the present embodiment.

本実施の形態は、第1の実施の形態と比較して以下の点で相違する。 This embodiment differs from the first embodiment differs in the following points. 即ち、本実施の形態では、排気管の途中に尿素加水分解触媒12、アンモニア選択還元触媒を担持したパティキュレートフィルタ5、アンモニア酸化触媒13を上流から順に備えている。 That is, in the present embodiment includes a urea hydrolysis catalyst 12 to the exhaust pipe, the particulate filter 5 carrying the ammonia selective reduction catalyst, the ammonia oxidation catalyst 13 in order from the upstream side. 尚、本実施の形態においては、第1の実施の形態と比較して、尿素加水分解触媒12及びアンモニア酸化触媒13を別体とした点が異なるものの、適用対象となるエンジン1やその他ハードウェアの基本構成については、第1の実施の形態と共通なので説明を割愛する。 In this embodiment, as compared with the first embodiment, although the point where the urea hydrolysis catalyst 12 and the ammonia oxidation catalyst 13 and separate different, applied subject to the engine 1 and other hardware the basic structure of, be omitted so that the description common to the first embodiment.

このように構成された内燃機関の排気浄化装置では、噴射ノズル10から噴射された尿素水溶液が先ず尿素加水分解触媒12を通過する。 In such an exhaust purification device of internal combustion engine formed in the urea aqueous solution injected from the injection nozzle 10 is first passed through a urea hydrolysis catalyst 12. ここでは、尿素水溶液が加水分解されてアンモニアが発生する。 Here, the aqueous urea solution is hydrolyzed ammonia is generated.

このアンモニアは排気とともに尿素加水分解触媒12から流出する。 The ammonia flows out from the urea hydrolysis catalyst 12 together with the exhaust gas. 下流に流されたアンモニアは、アンモニア選択還元触媒を担持したパティキュレートフィルタ5を通過する際に排気中のNO、NO を還元する。 Ammonia flowed downstream, NO in the exhaust gas passing through the particulate filter 5 carrying the ammonia selective reduction catalyst, reducing NO 2. また、フィルタに5より排気中のPMが捕集される。 In addition, PM in the exhaust gas from 5 to filter is collected.

そして、高負荷時等の排気の流量が増加したときに、アンモニア選択還元触媒から流出するアンモニアは、最下流のアンモニア酸化触媒13を通過する際に酸化される。 When the flow rate of the exhaust gas at high load, etc. is increased, ammonia flowing out from the ammonia selective reduction catalyst is oxidized when passing through the most downstream ammonia oxidation catalyst 13. これにより、アンモニアが除去され、大気中への放出が抑制される。 Thus, ammonia is removed, released into the atmosphere is suppressed.

尚、フィルタ5に捕集されたPMの除去方法は第1の実施の形態と共通のため説明を割愛する。 Incidentally, a method of removing the PM trapped in the filter 5 will be omitted and the description in common with the first embodiment.

以上説明したように、本実施の形態によれば、排気管4の途中に上流側から順に尿素加水分解触媒12、アンモニア選択還元触媒を担持したフィルタ5、アンモニア酸化触媒13を設けて、触媒及びフィルタの数の減少を図ることができる。 As described above, according to this embodiment, the exhaust pipe middle urea hydrolysis catalyst 12 in order from the upstream side of the 4, filter 5 carrying the ammonia selective reduction catalyst, the ammonia oxidation catalyst 13 is provided, the catalyst and it is possible to reduce the number of filters. そして、フィルタ5により排気中のPMを捕集することができ、アンモニア選択還元触媒によりNOxを浄化することができる。 Then, by the filter 5 can collect the PM in the exhaust can purify NOx by ammonia selective reduction catalyst.

<第4の実施の形態> <Fourth Embodiment>
図6は、本実施の形態による触媒及びフィルタの配置関係を示した図である。 Figure 6 is a diagram showing the arrangement of the catalyst and the filter according to the present embodiment.

本実施の形態は、第1の実施の形態と比較して以下の点で相違する。 This embodiment differs from the first embodiment differs in the following points. 即ち、本実施の形態では、フィルタ上流の排気管に酸化触媒14を備えている。 That is, in this embodiment, is provided with an oxidation catalyst 14 in the exhaust pipe upstream of the filter. 尚、本実施の形態においては、第1の実施の形態と比較して、フィルタ上流に酸化触媒を備えている点が異なるものの、適用対象となるエンジン1やその他ハードウェアの基本構成については、第1の実施の形態と共通なので説明を割愛する。 In this embodiment, as compared with the first embodiment, although the point of the filter upstream and a oxidation catalyst are different, the basic configuration of an application subject to engine 1 and other hardware, since common with the first embodiment and a description thereof will not be repeated.

このように構成された内燃機関の排気浄化装置では、酸化触媒14にて排気中のNOが酸化されてNO となる。 In the exhaust purification apparatus thus constructed internal combustion engine, NO in the exhaust is oxidized NO 2 in the oxidation catalyst 14. このNO はNOよりもアンモニア選択還元触媒にて反応し易い。 This NO 2 is easily reacted with ammonia selective reduction catalyst than NO. そのため、NOxの還元率が向上し大気中に放出されるNOxの量を低減することができる。 Therefore, it is possible to reduce the amount of NOx NOx in the reduction rate is released into the atmosphere improving.

また、酸化触媒14では、排気中の炭化水素(HC)及び一酸化炭素(CO)を酸化させて大気中へ放出されることを抑制することができ、更に、炭化水素(HC)及び一酸化炭素(CO)が酸化されるときに熱が発生するため、下流のフィルタ5を加熱することが可能となる。 Further, the oxidation catalyst 14, it is possible to hydrocarbon in the exhaust gas (HC) and carbon monoxide (CO) is oxidized to suppress the emitted into the atmosphere, further, hydrocarbons (HC) and carbon monoxide because heat is generated when the carbon (CO) is oxidized, it is possible to heat the downstream of the filter 5. ここで、アンモニア選択還元触媒は、例えば350℃以上の温度にならないとNOxの還元を十分に行うことができない。 Here, the ammonia selective reduction catalyst, for example, 350 does not ℃ to temperatures above failure to do NOx reducing the sufficiently. しかし、酸化触媒14で発生する熱により、機関始動時等であってもフィルタ5の温度を上昇させることができるので、NOxの還元を行うことが可能となる。 However, due to the heat generated by the oxidation catalyst 14, it is possible to raise the temperature of the filter 5 even engine start or the like, it is possible to perform the reduction of NOx.

尚、本実施の形態に示した酸化触媒14は、第2及び第3の実施の形態で示したフィルタ5の上流に設けることもでき、同様の効果を得ることができる。 Incidentally, the oxidation catalyst 14 shown in this embodiment can also be provided upstream of the filter 5 shown in the second and third embodiments, it is possible to obtain the same effect.

第1の形態によるエンジンとその吸排気系の概略構成を示す図である。 It is a diagram showing a schematic configuration of an engine and its intake and exhaust systems according to the first embodiment. (A)は、パティキュレートフィルタの横方向断面を示す図である。 (A) is a diagram showing a transverse cross section of the particulate filter. (B)は、パティキュレートフィルタの縦方向断面を示す図である。 (B) is a diagram showing a longitudinal cross section of the particulate filter. フィルタの隔壁断面(図2(B)中のX部分)の拡大図である。 It is an enlarged view of the filter of the partition wall section (X portion in FIG. 2 (B)). 第2の実施の形態によるフィルタに担持された触媒の配置関係を示した図である。 Is a diagram showing the arrangement of the catalyst supported on the filter of the second embodiment. 第3の実施の形態による触媒及びフィルタの配置関係を示した図である。 Is a diagram showing the arrangement of the catalyst and the filter according to the third embodiment. 第4の実施の形態による触媒及びフィルタの配置関係を示した図である。 Is a diagram showing the arrangement of the catalyst and the filter according to the fourth embodiment.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1・・・・エンジン2・・・・気筒3・・・・排気枝管4・・・・排気管5・・・・パティキュレートフィルタ6・・・・排気温度センサ7・・・・タンク8・・・・供給管9・・・・ポンプ10・・・噴射ノズル11・・・ECU 1 ... engine 2 .... cylinder 3 ... exhaust manifold 4 .... exhaust pipe 5 .... particulate filter 6 ... exhaust gas temperature sensor 7 ... tank 8 .... supply pipe 9 ... pump 10 ... injection nozzle 11 ... ECU
12・・・尿素加水分解触媒13・・・アンモニア酸化触媒14・・・酸化触媒50・・・排気流入通路51・・・排気流出通路52・・・栓53・・・栓54・・・隔壁501・・尿素加水分解触媒502・・アンモニア選択還元触媒503・・アンモニア酸化触媒 12 ... urea hydrolysis catalyst 13 ... ammonia oxidation catalyst 14 ... oxidizing catalyst 50 ... exhaust inflow passages 51 ... exhaust outflow passages 52 ... stopper 53 ... stopper 54 ... partition wall 501 · urea hydrolysis catalyst 502 · ammonia selective reduction catalyst 503 · ammonia oxidation catalyst

Claims (3)

  1. 内燃機関の排気通路に設けられ、排気中の粒子状物質を一時捕集可能で且つ尿素加水分解触媒、アンモニア選択還元型触媒、およびアンモニア酸化触媒を担持したパティキュレートフィルタと、 Provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, the particulate filter particulate matter can one o'clock collect and urea hydrolysis catalyst in the exhaust gas, the ammonia selective reduction catalyst, and the ammonia oxidation catalyst was supported,
    前記パティキュレートフィルタの上流から尿素を供給する尿素供給手段と、 And urea supply means for supplying urea from the upstream of the particulate filter,
    を備え、 Equipped with a,
    前記アンモニア選択還元触媒は、前記パティキュレートフィルタの隔壁の壁面よりも隔壁内に多く担持されており、 It said ammonia selective reduction catalyst is often carried in the partition wall than the wall of the particulate filter of the partition wall,
    前記アンモニア酸化触媒は、上流側に面した前記パティキュレートフィルタの隔壁の壁面よりも下流側に面した前記パティキュレートフィルタの隔壁の壁面に多く担持されていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 The ammonia oxidation catalyst is an exhaust gas purification for an internal combustion engine, characterized in that is often carried on the wall surface of the particulate filter of the partition wall facing the downstream side of the wall surface of the partition wall of the particulate filter facing upstream apparatus.
  2. 前記パティキュレートフィルタの下流にアンモニア酸化触媒を備えていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 An exhaust purification system of an internal combustion engine according to claim 1, characterized in that it comprises ammonia oxidation catalyst downstream of said particulate filter.
  3. 前記尿素加水分解触媒は、下流側に面した前記パティキュレートフィルタの隔壁の壁面よりも上流側に面した前記パティキュレートフィルタの隔壁の壁面に多く担持されていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The urea hydrolysis catalyst to claim 1, characterized in that it is often carried on the wall surface of the particulate filter of the partition wall than the wall of the particulate filter of the partition wall facing the downstream side facing the upstream side exhaust gas control apparatus according.
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