JP2008128045A - Exhaust emission control device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control device capable of introducing a reducing agent, which is injected toward a honeycomb catalyst, into the entire catalyst uniformly. <P>SOLUTION: The exhaust emission control device 10 comprises the honeycomb type exhaust purifying catalyst 31 interposed in an exhaust passage communicating with the exhaust port of an engine, and an injector 35 provided upstream of the honeycomb type exhaust emission control catalyst 31 for injecting an additive agent toward the upstream end surface of the honeycomb type exhaust purifying catalyst 31. The honeycomb type exhaust purifying catalyst 31 has a front stage carrier 43 situated on an upstream side for receiving the additive agent injected from the injector 35, a rear stage carrier 41 situated on a downstream side of the front stage carrier 43 and having a larger dimension than the front stage carrier 43 along the flow direction of exhaust gas, and a diffusion part 42 which comprises a gap provided between them and functions so that the exhaust gas discharged from the front stage 43 is diffused and introduced into the rear stage carrier 41. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、エンジンから排出される排気ガスを浄化、すなわち、排気ガスから有害物質を除去(削減)する排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust emission control device that purifies exhaust gas discharged from an engine, that is, removes (reduces) harmful substances from the exhaust gas.

自動車等に搭載されるエンジン、特にディーゼルエンジンから排出される排気ガス中には、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)等、環境に悪影響を与える虞のある汚染物質や、微粒子状物質(PM:Particulate Matter)等が多く含まれている。このため、一般的には、エンジンから排出される排気ガスが通過する排気通路に、例えば、上記汚染物質を分解(還元等)するための三元触媒や、PMを捕捉するためのパティキュレートフィルタ等を設け、排気ガスができるだけ無害化された状態で大気中に放出されるようにしている。   There is a risk of adverse effects on the environment such as carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), and nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas discharged from engines mounted on automobiles, especially diesel engines. It contains a lot of pollutants and particulate matter (PM). For this reason, in general, for example, a three-way catalyst for decomposing (reducing, etc.) the pollutants and a particulate filter for capturing PM in an exhaust passage through which exhaust gas discharged from the engine passes. Etc., so that the exhaust gas is discharged into the atmosphere as harmless as possible.

このようなパティキュレートフィルタは、使用に伴ってフィルタ内にPMが堆積して通過抵抗が増大するため、必要に応じて再生処理を行う必要がある。このような再生処理としては、パティキュレートフィルタに加熱装置を配設し、加熱によりPMを燃焼さて除去することが行われていたが、パティキュレートフィルタの上流に設けられた酸化触媒に燃料(軽油)などの炭化水素系液体を流入させて発熱反応を生じさせ、この熱によりパティキュレートフィルタの再生処理を行う方法も提案されている(例えば、特許文献1参照)。   In such a particulate filter, since PM accumulates in the filter and the passage resistance increases with use, it is necessary to perform a regeneration process as necessary. As such regeneration processing, a heating device is provided in the particulate filter, and PM is burned and removed by heating. However, fuel (light oil) is added to the oxidation catalyst provided upstream of the particulate filter. A method is also proposed in which an exothermic reaction is caused by flowing a hydrocarbon-based liquid such as) and the particulate filter is regenerated by this heat (see, for example, Patent Document 1).

また、ディーゼルエンジンにおいては、窒素酸化物(NOx)が特に多く発生し易い。このため、ディーゼルエンジンには、排気ガス中のNOxを効率的に分解するために、例えば、NOxの吸着と還元とを繰り返し行ってNOxを分解(還元)する、いわゆるNOx吸蔵触媒が多く採用されている。   In diesel engines, nitrogen oxides (NOx) are particularly likely to be generated. For this reason, in order to efficiently decompose NOx in exhaust gas, for example, many so-called NOx storage catalysts that decompose and reduce (reduce) NOx by repeatedly adsorbing and reducing NOx are often employed in diesel engines. ing.

このようなNOx吸蔵触媒は、吸着したNOxを分解(還元)するため、NOx吸蔵触媒に外部から還元剤を適宜供給する必要がある。このため、一般的には、燃料(軽油)等を還元剤として排気通路内に噴射することでNOx吸蔵触媒に供給するようにしている。その一例としては、例えば、排気通路に設けられたインジェクタによってNOx還元剤を、NOx吸蔵触媒に向かって噴射するようにしたものがある(例えば、特許文献2参照)。   Such a NOx occlusion catalyst decomposes (reduces) adsorbed NOx, and therefore it is necessary to appropriately supply a reducing agent from the outside to the NOx occlusion catalyst. For this reason, in general, fuel (light oil) or the like is injected into the exhaust passage as a reducing agent so as to be supplied to the NOx storage catalyst. As an example thereof, for example, there is an injector in which a NOx reducing agent is injected toward a NOx storage catalyst by an injector provided in an exhaust passage (see, for example, Patent Document 2).

特開2002−89237号公報JP 2002-89237 A 特開2005−214100号公報JP-A-2005-214100

ここで、特許文献1や特許文献2に記載されているように酸化触媒やNOx吸蔵触媒などの、複数の流路を束ねた形状を有するハニカム型触媒に向かって上流から燃料などの還元剤を噴射すると、還元剤がハニカム型触媒の端面に届くまでに十分に霧化、拡散されず、液滴状態で端面の一部の領域のみに付着するようになり、結果的にハニカム型触媒の一部の流路のみに供給されることになり、酸化触媒の触媒機能の一部分のみしか使用されなかったり、NOx吸蔵触媒に吸着されているNOxの一部分しか分解(還元)されなかったりするという虞がある。すなわち、噴射された還元剤の霧化、拡散が不十分であり、還元剤がハニカム触媒の一部分にしか行き届かないという課題がある。   Here, as described in Patent Document 1 and Patent Document 2, a reducing agent such as fuel is applied from upstream toward a honeycomb-type catalyst having a shape in which a plurality of flow paths are bundled, such as an oxidation catalyst and a NOx storage catalyst. When injected, the reducing agent is not sufficiently atomized and diffused until it reaches the end face of the honeycomb type catalyst, and adheres only to a partial region of the end face in the form of droplets. There is a possibility that only a part of the catalytic function of the oxidation catalyst is used or only a part of the NOx adsorbed on the NOx storage catalyst is decomposed (reduced). is there. That is, there is a problem that atomization and diffusion of the injected reducing agent is insufficient and the reducing agent reaches only a part of the honeycomb catalyst.

また、このように噴射された還元剤が液滴状態でハニカム型触媒の端面の一部の領域に噴霧されると、還元剤の気化熱により局所的に触媒温度が低下し、排気ガスの温度が低下するという虞がある。   In addition, when the reducing agent injected in this manner is sprayed onto a partial region of the end face of the honeycomb type catalyst in a droplet state, the catalyst temperature locally decreases due to the vaporization heat of the reducing agent, and the exhaust gas temperature May decrease.

この場合、ハニカム型触媒の熱容量を小さくすると、局所的な触媒の温度低下を低減でき、また、局所的な温度低下がないので、ハニカム触媒の下流でリアルタイム検出される排気ガス温度による制御に悪影響を及ぼし難くなるが、エンジン停止によって触媒が冷却し易いので、運転開始時に排気ガス劣化の現象が生じ易いという課題がある。   In this case, if the heat capacity of the honeycomb type catalyst is reduced, the local temperature drop of the catalyst can be reduced, and since there is no local temperature drop, the control by the exhaust gas temperature detected in real time downstream of the honeycomb catalyst is adversely affected. However, since the catalyst is easily cooled by stopping the engine, there is a problem that an exhaust gas deterioration phenomenon is likely to occur at the start of operation.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ハニカム型触媒に向かって噴射される還元剤を触媒全体に均等に導入することができる排気浄化装置を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at providing the exhaust gas purification apparatus which can introduce | transduce the reducing agent injected toward a honeycomb type catalyst equally to the whole catalyst.

上記課題を解決する本発明の第1の態様は、エンジンの排気ポートに連通する排気通路に介装されるハニカム型排気浄化用触媒と、前記ハニカム型排気浄化用触媒の上流に設けられて前記ハニカム型排気浄化用触媒の上流側端面に向かって添加剤を噴射するインジェクタとを具備する排気浄化装置であって、前記ハニカム型排気浄化用触媒が、上流側にあって前記インジェクタから噴射される添加剤を受ける前段担体と、この前段担体の下流側にあって排気の流れ方向に亘った寸法が当該前段担体より大きい後段担体と、これらの間に設けられた間隙であって前記前段担体から排出された排気が拡散して前記後段担体に導入されるように機能する拡散部とを有することを特徴とする排気浄化装置にある。   A first aspect of the present invention that solves the above problems is a honeycomb type exhaust purification catalyst interposed in an exhaust passage communicating with an exhaust port of an engine, and provided upstream of the honeycomb type exhaust purification catalyst. An exhaust gas purification apparatus comprising an injector that injects an additive toward an upstream end face of a honeycomb type exhaust gas purification catalyst, wherein the honeycomb type exhaust gas purification catalyst is upstream and injected from the injector A front carrier for receiving the additive, a rear carrier downstream of the front carrier and having a size in the exhaust flow direction larger than that of the front carrier, and a gap provided therebetween, from the front carrier. The exhaust gas purification apparatus includes a diffusion unit that functions to diffuse the exhaust gas that is discharged and introduce the exhaust gas into the rear carrier.

かかる第1の態様では、前段担体に向かって噴射された添加剤が前段担体の一部分のみに導入されても、通過した後に拡散部に入ると拡散し、後段担体の全体に均等に導入されることになる。   In such a first aspect, even if the additive sprayed toward the front carrier is introduced into only a part of the front carrier, it diffuses after passing through the diffusion section and is introduced uniformly throughout the rear carrier. It will be.

本発明の第2の態様は、第1の態様に記載の排気浄化装置において、前記前段担体が、触媒層を有さないハニカム構造体であることを特徴とする排気浄化装置にある。   According to a second aspect of the present invention, there is provided the exhaust gas purification apparatus according to the first aspect, wherein the upstream carrier is a honeycomb structure having no catalyst layer.

かかる第2の態様では、触媒層を有さないハニカム構造体は、触媒層の分だけ熱容量が小さく、運転開始時に加熱され易いので、液滴状の添加剤が直接付着しても気化し易く、また、触媒層を省いた分だけ低コスト化を図ることができる。   In the second aspect, the honeycomb structure having no catalyst layer has a small heat capacity corresponding to the catalyst layer, and is easily heated at the start of operation. In addition, the cost can be reduced by the amount of omitting the catalyst layer.

本発明の第3の態様は、第1又は2の態様に記載の排気浄化装置において、前記前段担体が、メタル製ハニカム構造体であることを特徴とする排気浄化装置にある。   According to a third aspect of the present invention, there is provided the exhaust gas purification apparatus according to the first or second aspect, wherein the front carrier is a metal honeycomb structure.

かかる第3の態様では、メタル製ハニカム構造体は熱容量が小さく熱伝導率が大きいので、運転開始時に加熱され易く、また、液滴状の添加剤が直接付着してもその部分の温度が低下し難いので、添加剤を気化させ易く、排気ガスの温度を低下させ難くなる。   In the third aspect, since the metal honeycomb structure has a small heat capacity and a high thermal conductivity, the metal honeycomb structure is easily heated at the start of operation, and the temperature of the portion is lowered even when the droplet-like additive adheres directly. Therefore, it is difficult to vaporize the additive and it is difficult to lower the temperature of the exhaust gas.

本発明の第4の態様は、第1〜3の何れかの態様に記載の排気浄化装置において、前記後段担体が、セラミック製ハニカム構造体であることを特徴とする排気浄化装置にある。   According to a fourth aspect of the present invention, in the exhaust gas purification apparatus according to any one of the first to third aspects, the rear carrier is a ceramic honeycomb structure.

かかる第4の態様では、後段担体の触媒性能を高度に維持することができる。   In the fourth aspect, the catalyst performance of the post-stage carrier can be maintained at a high level.

かかる本発明では、インジェクタからハニカム型排気浄化触媒に向かって噴射された添加剤が前段担体を通過して拡散部に入ると拡散されるため、添加剤を排気浄化用触媒全体に亘って略均等に供給することができ、触媒効率を向上させることができる。   In the present invention, since the additive injected from the injector toward the honeycomb type exhaust gas purification catalyst passes through the upstream carrier and enters the diffusion portion, it is diffused, so that the additive is substantially evenly distributed over the entire exhaust gas purification catalyst. The catalyst efficiency can be improved.

以下、実施形態に基づいて本発明について説明する。なお、図1は、実施形態1に係る排気浄化装置の概略構成を示す図であり、図2は、その要部の縦断面図である。   Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the exhaust gas purification apparatus according to the first embodiment, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view of an essential part thereof.

図1に示すように、本実施形態に係る排気浄化装置10は、複数の排気浄化用触媒と排気浄化用フィルタとを有し、これら複数の排気浄化用触媒と排気浄化用フィルタとは、車両に搭載される多気筒ディーゼルエンジン(以下、単にエンジンという)11の排気管(排気通路)12に介装されている。   As shown in FIG. 1, an exhaust purification device 10 according to the present embodiment has a plurality of exhaust purification catalysts and exhaust purification filters, and the plurality of exhaust purification catalysts and exhaust purification filters are vehicles. Is installed in an exhaust pipe (exhaust passage) 12 of a multi-cylinder diesel engine (hereinafter simply referred to as an engine) 11.

エンジン11は、シリンダヘッド13とシリンダブロック14とを有し、シリンダブロック14の各シリンダボア15内には、ピストン16が往復移動自在に収容されている。そして、このピストン16とシリンダボア15とシリンダヘッド13とで燃焼室17が形成されている。ピストン16は、コンロッド18を介してクランクシャフト19に接続されており、ピストン16の往復運動によってクランクシャフト19が回転するようになっている。   The engine 11 includes a cylinder head 13 and a cylinder block 14, and a piston 16 is accommodated in each cylinder bore 15 of the cylinder block 14 so as to be reciprocally movable. A combustion chamber 17 is formed by the piston 16, the cylinder bore 15, and the cylinder head 13. The piston 16 is connected to a crankshaft 19 via a connecting rod 18, and the crankshaft 19 is rotated by the reciprocating motion of the piston 16.

またシリンダヘッド13には吸気ポート20が形成され、この吸気ポート20には吸気マニホールド21を含む吸気管(吸気通路)22が接続されている。また、吸気ポート20には吸気弁23が設けられており、この吸気弁23によって吸気ポート20が開閉されるようになっている。また、シリンダヘッド13には、排気ポート24が形成され、この排気ポート24には、排気マニホールド25を含む排気管(排気通路)12が接続されている。なお、排気ポート24には排気弁26が設けられており、吸気ポート20と同様に、排気ポート24はこの排気弁26によって開閉されるようになっている。そして、これら吸気管22及び排気管12の途中には、ターボチャージャ27が設けられ、排気管12のターボチャージャ27の下流側には、本実施形態に係る排気浄化装置10を構成する排気浄化用触媒及び排気浄化用フィルタが介装されている。   An intake port 20 is formed in the cylinder head 13, and an intake pipe (intake passage) 22 including an intake manifold 21 is connected to the intake port 20. The intake port 20 is provided with an intake valve 23, and the intake port 20 is opened and closed by the intake valve 23. An exhaust port 24 is formed in the cylinder head 13, and an exhaust pipe (exhaust passage) 12 including an exhaust manifold 25 is connected to the exhaust port 24. The exhaust port 24 is provided with an exhaust valve 26. Like the intake port 20, the exhaust port 24 is opened and closed by the exhaust valve 26. A turbocharger 27 is provided in the middle of the intake pipe 22 and the exhaust pipe 12, and an exhaust gas purification device constituting the exhaust gas purification apparatus 10 according to the present embodiment is provided downstream of the turbocharger 27 of the exhaust pipe 12. A catalyst and an exhaust purification filter are interposed.

ターボチャージャ27は、図示しないタービンと、このタービンに連結されたコンプレッサとを有し、エンジン11からターボチャージャ27内に排気ガスが流れ込むと、排気ガスの流れによってタービンが回転し、このタービンの回転に伴ってコンプレッサが回転して吸気管22aからターボチャージャ27内に空気を吸い込んで加圧するようになっている。そして、ターボチャージャ27で加圧された空気は、吸気管22bを介してエンジン11の各吸気ポート20に供給される。   The turbocharger 27 has a turbine (not shown) and a compressor connected to the turbine. When exhaust gas flows from the engine 11 into the turbocharger 27, the turbine is rotated by the flow of the exhaust gas, and the rotation of the turbine. Along with this, the compressor rotates to suck air from the intake pipe 22a into the turbocharger 27 and pressurize it. The air pressurized by the turbocharger 27 is supplied to each intake port 20 of the engine 11 through the intake pipe 22b.

なお、シリンダヘッド13には、各気筒の燃焼室17内に燃料を直噴射する電子制御式の燃料噴射弁28が設けられており、この燃料噴射弁28には、図示しないコモンレールから所定の燃圧に制御された高圧燃料が供給されるようになっている。   The cylinder head 13 is provided with an electronically controlled fuel injection valve 28 that directly injects fuel into the combustion chamber 17 of each cylinder. The fuel injection valve 28 has a predetermined fuel pressure from a common rail (not shown). Controlled high pressure fuel is supplied.

ここで、本実施形態では、ターボチャージャ27の下流側の排気管12に、排気浄化用触媒であるディーゼル酸化触媒(以下、単に酸化触媒と称する)31及びNOx吸蔵触媒32と、排気浄化用フィルタであるディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF:Diesel Particulate Filter:以下、DPFと称する)33とが上流側から順に配されている。また、詳しくは後述するが、ターボチャージャ27と酸化触媒31との間の排気管12aには、添加材として、還元剤である燃料(軽油)を酸化触媒31に向かって噴射するインジェクタ35が設けられている。   Here, in the present embodiment, a diesel oxidation catalyst (hereinafter simply referred to as an oxidation catalyst) 31 and an NOx storage catalyst 32 that are exhaust purification catalysts, an exhaust purification filter, and an exhaust pipe 12 downstream of the turbocharger 27. A diesel particulate filter (DPF: Diesel Particulate Filter: hereinafter referred to as DPF) 33 is arranged in order from the upstream side. As will be described in detail later, an injector 35 that injects fuel (light oil) as a reducing agent toward the oxidation catalyst 31 as an additive is provided in the exhaust pipe 12a between the turbocharger 27 and the oxidation catalyst 31. It has been.

酸化触媒31は、例えば、セラミックス材料で形成されたハニカム構造の担体に、白金(Pt)、パラジウム(Pd)等の貴金属が担持された触媒層を有する後段担体41を具備する。また、この酸化触媒31は、後段担体41より上流側には所定長さの間隙である拡散部42を介して後段担体41と比較して排気の流れ方向の長さが短い前段担体43を具備するものである。すなわち、後段担体41と前段担体43とは、拡散部42となる所定の間隔を空けた状態で、触媒保持マット44を介して排気管12aに保持されており、排気管12aを流れる排気ガスが、前段担体43を通過して拡散部42を通って後段担体41に導入されるようになっている。ここで、触媒保持マット44は、緩衝材として作用してセラミックス製の担体を保護するものである。なお、酸化触媒31の構成の詳細については後述する。   The oxidation catalyst 31 includes a post-stage carrier 41 having a catalyst layer in which a noble metal such as platinum (Pt) or palladium (Pd) is supported on a honeycomb structure carrier made of a ceramic material, for example. Further, the oxidation catalyst 31 includes a front carrier 43 that is shorter in the flow direction of the exhaust gas than the rear carrier 41 via a diffusion portion 42 that is a gap having a predetermined length on the upstream side of the rear carrier 41. To do. That is, the rear carrier 41 and the front carrier 43 are held in the exhaust pipe 12a via the catalyst holding mat 44 in a state where a predetermined interval is formed as the diffusion portion 42, and the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 12a is Then, it passes through the front carrier 43, passes through the diffusion part 42, and is introduced into the rear carrier 41. Here, the catalyst holding mat 44 serves as a buffer material to protect the ceramic carrier. Details of the configuration of the oxidation catalyst 31 will be described later.

このような酸化触媒31では、排気ガスが流入すると、排気ガス中の一酸化炭素(NO)が酸化されて二酸化窒素(NO)が生成される。また、酸化触媒31における酸化反応が起こるには、酸化触媒31が所定温度以上に加熱されている必要があるため、酸化触媒31は可及的にエンジン11に近い位置に配されていることが好ましい。エンジン11に近い位置に配置されることにより、酸化触媒31がエンジン11の熱によって加熱され、エンジン始動時等であっても、比較的短時間で酸化触媒31を所定温度以上に加熱することができる。 In such an oxidation catalyst 31, when exhaust gas flows in, carbon monoxide (NO) in the exhaust gas is oxidized and nitrogen dioxide (NO 2 ) is generated. Further, in order for the oxidation reaction in the oxidation catalyst 31 to occur, the oxidation catalyst 31 needs to be heated to a predetermined temperature or higher, and therefore the oxidation catalyst 31 may be arranged as close to the engine 11 as possible. preferable. By being arranged at a position close to the engine 11, the oxidation catalyst 31 is heated by the heat of the engine 11, and the oxidation catalyst 31 can be heated to a predetermined temperature or higher in a relatively short time even when the engine is started. it can.

NOx吸蔵触媒32は、例えば、酸化アルミニウム(Al)からなるハニカム構造の担体に、白金(Pt)、パラジウム(Pd)等の貴金属が担持されると共に、吸蔵剤としてバリウム(Ba)等のアルカリ金属、あるいはアルカリ土類金属が担持されてなる。そして、NOx吸蔵触媒32では、酸化雰囲気においてNO、すなわち、酸化触媒31で生成されたNO、また酸化触媒31で酸化されずに排気ガス中に残存するNOを一旦吸蔵し、例えば、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)等を含む還元雰囲気中において、NOを放出して窒素(N)等に還元する。 For example, the NOx storage catalyst 32 supports a noble metal such as platinum (Pt) and palladium (Pd) on a honeycomb structure carrier made of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and barium (Ba) as a storage agent. An alkali metal or alkaline earth metal is supported. The NOx occlusion catalyst 32 temporarily occludes NO x in the oxidizing atmosphere, that is, NO 2 produced by the oxidation catalyst 31 and NO remaining in the exhaust gas without being oxidized by the oxidation catalyst 31. In a reducing atmosphere containing carbon oxide (CO), hydrocarbon (HC) and the like, NO x is released and reduced to nitrogen (N 2 ) and the like.

なお、酸化触媒31で生成されたNOの多くはNOx吸蔵触媒32によって吸着・分解(還元)され、吸着・分解されなかった残りのNOはDPF33での反応により浄化されるようになっている。 Most of the NO 2 produced by the oxidation catalyst 31 is adsorbed / decomposed (reduced) by the NOx storage catalyst 32, and the remaining NO 2 that has not been adsorbed / decomposed is purified by the reaction in the DPF 33. Yes.

通常、エンジン11から排出される排気ガスの大部分はNOが占めておりHCの量は極めて少ないため、NOx吸蔵触媒32内が酸化雰囲気となり、NOx吸蔵触媒32ではNOが吸着されるのみで吸着されたNOが分解(還元)されることはない。このため、NOx吸蔵触媒32に所定量のNOが吸着されると、ターボチャージャ27と酸化触媒31との間の排気管12aに固定されたインジェクタ35から還元剤である燃料(軽油)が噴射されるようになっている。これにより、燃料が混合された排気ガスが酸化触媒31を通過してNOx吸蔵触媒32に供給され、NOx吸蔵触媒32内が還元雰囲気となり、吸着されたNOが分解(還元)される。 Usually, very little amount of HC majority of the exhaust gas discharged from the engine 11 occupies is NO, only the NOx storage catalyst 32 becomes an oxidizing atmosphere, the NOx storage catalyst 32 in NO x is adsorbed The adsorbed NO x is not decomposed (reduced). For this reason, when a predetermined amount of NO x is adsorbed on the NO x storage catalyst 32, fuel (light oil) as a reducing agent is injected from the injector 35 fixed to the exhaust pipe 12 a between the turbocharger 27 and the oxidation catalyst 31. It has come to be. Thus, the exhaust gas fuel is mixed through the oxidation catalyst 31 is supplied to the NOx storage catalyst 32, the NOx storage catalyst 32 becomes a reducing atmosphere, the adsorbed NO x is decomposed (reduced).

ここで、本発明では、図2に示すように、インジェクタ35は、酸化触媒31からそれほど離間していない上流側に設けられ、先端のノズル36の噴射方向が前段担体43の上流側端面43aの中央部付近に向かうように排気管12aに固定されている。したがって、インジェクタ35のノズル36から噴射された燃料(還元剤)は、前段担体43の中央部に向かって液滴状態で飛行しながら霧化するが、ほとんどが液滴状態のまま前段担体43の上流側端面43aの中央部に付着する。このようにインジェクタ35から噴射される燃料は、前段担体43に付着された後、気化されながら中央部の流路を流れて拡散部42に到達する。前段担体43の各流路はそれぞれ拡散部42に連通し、流路が流れに交差する方向、すなわち、径方向に広がるので、前段担体43の中央部の領域の流路から排出された還元剤は、拡散部42において気化した状態で径方向に拡散し(他の流路から排出された排気ガスと混合され)、後段担体41に導入されるまでに後段担体41の上流側端面の全体に均等になるように拡散し、後段担体41の全体の流路にほぼ均等に導入される。また、このように全体に均等に拡散された還元剤は、後段担体41を出た後も排出ガス中に均等に混合されており、下流に配置されたNOx吸蔵触媒32、DPF33等に均等に供給される。   Here, in the present invention, as shown in FIG. 2, the injector 35 is provided on the upstream side that is not so far away from the oxidation catalyst 31, and the injection direction of the nozzle 36 at the front end is the upstream end surface 43 a of the front carrier 43. It fixes to the exhaust pipe 12a so that it may go to the center part vicinity. Therefore, the fuel (reducing agent) injected from the nozzle 36 of the injector 35 is atomized while flying in a droplet state toward the center of the front carrier 43, but most of the fuel in the front carrier 43 remains in a droplet state. It adheres to the central part of the upstream end face 43a. Thus, the fuel injected from the injector 35 adheres to the front carrier 43 and then flows through the central flow path while reaching the diffusion section 42 while being vaporized. Each flow path of the front carrier 43 communicates with the diffusion part 42 and spreads in the direction intersecting the flow, that is, in the radial direction, so that the reducing agent discharged from the flow path in the central region of the front carrier 43 Is diffused in the radial direction in a vaporized state in the diffusion portion 42 (mixed with the exhaust gas discharged from other flow paths) and is introduced to the entire upstream end face of the rear carrier 41 before being introduced into the rear carrier 41. It diffuses evenly and is introduced almost uniformly into the entire flow path of the rear carrier 41. In addition, the reducing agent diffused evenly in this way is evenly mixed in the exhaust gas even after leaving the post-stage carrier 41, and evenly in the NOx storage catalyst 32, DPF 33, etc. disposed downstream. Supplied.

一般的には、インジェクタは排気浄化触媒から相当の距離だけ離間して設けて噴射された還元剤が排気浄化触媒に到達するまでに十分に拡散し霧化するようにするが、配置スペースの制限からこのような配置が取れない場合がある。例えば、本実施形態では、酸化触媒31がターボチャージャ27の直下に近接して設けられており、またこれらターボチャージャ27と酸化触媒31との間の排気管12aは略L字状に湾曲した湾曲管で構成されているので、酸化触媒31から相当の距離だけ離間した位置にインジェクタ35を設けることができず、本実施形態では、インジェクタ35から噴射された還元剤は液滴状態で酸化触媒31の上流側端面の一部の領域のみに付着するようになる。しかしながら、上述したように、後段担体41の上流側に拡散部42を介して前段担体43を設けたので、前段担体43の一部の領域に付着した還元剤は、拡散部42を介して十分に拡散した状態で後段担体41全体に均等に導入されることになる。   In general, the injector is provided at a considerable distance from the exhaust purification catalyst so that the injected reducing agent is sufficiently diffused and atomized before reaching the exhaust purification catalyst. Therefore, there are cases where such an arrangement cannot be obtained. For example, in the present embodiment, the oxidation catalyst 31 is provided in the vicinity immediately below the turbocharger 27, and the exhaust pipe 12a between the turbocharger 27 and the oxidation catalyst 31 is curved in a substantially L shape. Since it is constituted by a tube, the injector 35 cannot be provided at a position separated from the oxidation catalyst 31 by a considerable distance. In this embodiment, the reducing agent injected from the injector 35 is in the state of droplets in the oxidation catalyst 31. It adheres to only a part of the region on the upstream end face. However, as described above, the pre-stage carrier 43 is provided on the upstream side of the post-stage carrier 41 via the diffusion portion 42, so that the reducing agent adhering to a partial region of the pre-stage carrier 43 is sufficiently transmitted via the diffusion portion 42. In this state, it is uniformly introduced into the entire rear carrier 41.

なお、本実施形態では、図2に示すように、インジェクタ35を前段担体43の上流側端面43aにほぼ対向する位置に設けたが、上流側端面43aに向かって傾斜する方向にインジェクタ35を設けてもよい。また、燃料を拡散部42で良好に拡散させるためには、ノズル36から前段担体43の上流側端面43aの中央部(一部の領域)に向かって燃料が噴射されるようになっていることが好ましいが、中央部でなく、他の部分のみに噴射されるようになっていてもよい。   In this embodiment, as shown in FIG. 2, the injector 35 is provided at a position substantially opposite to the upstream end face 43a of the front carrier 43. However, the injector 35 is provided in a direction inclined toward the upstream end face 43a. May be. Further, in order to diffuse the fuel satisfactorily in the diffusing portion 42, the fuel is injected from the nozzle 36 toward the central portion (partial region) of the upstream end surface 43a of the front carrier 43. Is preferable, but it may be sprayed only to other parts, not the central part.

ここで、拡散部42は、前段担体43からの還元剤が径方向に十分に拡散できるような流れ方向の長さを有しているのが好ましい。すなわち、前段担体43でほぼ整流された排気ガスが拡散部42で乱流となって拡散し、後段担体41に導入されるように機能すればよい。   Here, it is preferable that the diffusion part 42 has a length in the flow direction so that the reducing agent from the upstream carrier 43 can sufficiently diffuse in the radial direction. In other words, the exhaust gas substantially rectified by the front carrier 43 may be diffused as a turbulent flow in the diffusion portion 42 and introduced into the rear carrier 41.

また、前段担体43の流れ方向の長さ(厚さ)は、特に限定されないが、液滴状態で付着した還元剤が通過する間に十分に気化できるような長さであるのが好ましい。勿論、前段担体43は、インジェクタ35から噴射される還元剤との関係では全体の一部分だけが使用されることになるので、長くなるほど不使用部分が増えるので好ましくないことは言うまでもない。   Further, the length (thickness) of the upstream carrier 43 in the flow direction is not particularly limited, but it is preferable that the length can be sufficiently vaporized while the reducing agent attached in the droplet state passes. Needless to say, the front carrier 43 is not preferable because only a part of the entire carrier 43 is used in relation to the reducing agent injected from the injector 35, and the longer the longer the carrier, the more unused parts.

さらに、前段担体43は、本実施形態では、後段担体41と同様に、セラミックス材料で形成されたハニカム構造の担体に触媒層を設けたものとしたが、ハニカム構造体であれば、必ずしも触媒層を具備する必要はない。   Further, in the present embodiment, the former carrier 43 is provided with a catalyst layer on a honeycomb structure carrier formed of a ceramic material, as with the latter carrier 41. However, if the honeycomb carrier is a honeycomb structure, the catalyst layer is not necessarily provided. It is not necessary to have.

触媒層を設けないハニカム構造体とすると、貴金属を使用した触媒層の分だけ、コストダウンを図ることができると共に熱容量を低減することができる。このように熱容量が小さいと、例えば、運転開始時に加熱され易いので、液滴状の還元剤が直接付着しても気化し易いという利点がある。   When the honeycomb structure is provided with no catalyst layer, the cost can be reduced and the heat capacity can be reduced by the amount of the catalyst layer using the noble metal. When the heat capacity is small as described above, for example, since it is easily heated at the start of operation, there is an advantage that it is easy to vaporize even if a droplet-like reducing agent is directly attached.

また、後段担体41及び前段担体43は、必ずしもセラミックス製の担体を用いる必要はなく、メタル製ハニカム構造の担体を用いたものとしてもよい。このようなメタル製ハニカム構造体は熱容量が小さく熱伝導率が大きいので、運転開始時に加熱され易く、排ガスの温度が比較的低温時から触媒が活性化するという利点がある。特に、前段担体43をメタル製とした場合、液滴状の還元剤が直接付着してもその周囲からの熱伝導が速いのでその部分の温度が低下し難く、付着した還元剤が気化し易く、また、排気ガスの温度が低下し難いという利点がある。なお、メタル製ハニカム構造体とした場合においても、前段担体43の触媒層を省くことにより、上述したような作用効果を奏する。   Further, the post-stage carrier 41 and the pre-stage carrier 43 do not necessarily need to use a ceramic carrier, and may use a metal honeycomb carrier. Since such a metal honeycomb structure has a small heat capacity and a high thermal conductivity, it is easy to be heated at the start of operation and has an advantage that the catalyst is activated when the temperature of the exhaust gas is relatively low. In particular, when the pre-stage carrier 43 is made of metal, even if a droplet-like reducing agent adheres directly, heat conduction from the surroundings is fast, so that the temperature of the part is not easily lowered, and the attached reducing agent is easily vaporized. Also, there is an advantage that the temperature of the exhaust gas is difficult to decrease. Even in the case of a metal honeycomb structure, the above-described effects can be obtained by omitting the catalyst layer of the front carrier 43.

ここで、メタル製ハニカム構造体は、一般には波板と薄板とを筒状に巻いた構造を有するものであるが、流路の断面形状が三角形に近くなり、触媒層を設けるとその隅部が触媒層で埋められたような構造となってしまうので、一般的には、セラミックス製担体を用いた場合より有効体積が小さいとされている。よって、触媒効率の点からは、後段担体41にはセラミックス製の担体を用いるのが好ましいが、上述したような熱容量を重視すると前段担体43にはメタル製の担体を用いるのが好ましい。   Here, the metal honeycomb structure generally has a structure in which a corrugated plate and a thin plate are wound in a cylindrical shape, but the cross-sectional shape of the flow path is close to a triangle, and when a catalyst layer is provided, the corner portion is provided. In general, it is said that the effective volume is smaller than when a ceramic carrier is used. Therefore, from the viewpoint of catalyst efficiency, it is preferable to use a ceramic carrier for the post-stage carrier 41. However, if importance is attached to the heat capacity as described above, it is preferable to use a metal carrier for the pre-stage carrier 43.

このような構成とした一例を図3に示す。この図に示す酸化触媒31Aは、上述したようなセラミックス製の担体を用いた後段担体41の上流側に所定の間隙となる拡散部42をおいて、メタル製の担体を用いた前段担体43Aを設けたものである。   An example of such a configuration is shown in FIG. The oxidation catalyst 31A shown in this figure has a diffusion part 42 having a predetermined gap on the upstream side of a rear carrier 41 using a ceramic carrier as described above, and a front carrier 43A using a metal carrier. It is provided.

このような酸化触媒31Aの作用効果は上述した通りであるが、メタル製の担体を用いた前段担体43Aは、後段担体41を保持する触媒保持マット44を設けることなく、排気管12aに直接ろう付け等により固定される。触媒保持マット44は、一般的には、還元剤などが直接付着すると吸収して保持するような材質であり、場合によっては吸収保持された燃料などの還元剤が燃焼して消失する虞もあるが、図3の構成ではこのような問題が生じる虞がない。例えば、インジェクタ35を前段担体43Aの側方に設けて上流側端面に向かって傾斜した方向から還元剤を噴射した場合にも、還元剤は全てメタル製の前段担体43Aに導入されることになる。   The effect of such an oxidation catalyst 31A is as described above, but the front carrier 43A using a metal carrier is directly connected to the exhaust pipe 12a without providing the catalyst holding mat 44 for holding the rear carrier 41. It is fixed by attaching. The catalyst holding mat 44 is generally made of a material that absorbs and holds the reducing agent when directly attached, and in some cases, the reducing agent such as the absorbed and held fuel may burn and disappear. However, such a problem does not occur in the configuration of FIG. For example, even when the injector 35 is provided on the side of the front carrier 43A and the reducing agent is injected from the direction inclined toward the upstream end face, all the reducing agent is introduced into the metal front carrier 43A. .

また、セラミック製の担体と比較してメタル製の担体は機械的強度が十分に大きいので、前段担体43の流れ方向の長さ(厚さ)を小さくすることができる。すなわち、セラミックス製の担体を用いた場合には、排気管12aに保持したときの強度を考慮してある程度の長さ(厚さ)を有するものとする必要があるが、メタル製の担体を用いた場合には、このような制限はない。   Further, since the metal carrier has a sufficiently large mechanical strength compared to the ceramic carrier, the length (thickness) of the upstream carrier 43 in the flow direction can be reduced. That is, when a ceramic carrier is used, it needs to have a certain length (thickness) in consideration of the strength when held in the exhaust pipe 12a, but a metal carrier is used. If so, there is no such restriction.

何れにしても後段担体41の上流側に拡散部42を介して前段担体43(43A)を設けることにより、前段担体43(43A)に付着した還元剤が十分に拡散した状態で後段担体41全体に均等に導入されることになる。なお、燃料が均等に混合されていない状態で排気ガスが酸化触媒31を通過した場合、燃料の濃度が高い部分でNOの生成量が低下し、全体として所望量のNOが生成されない虞がある。また、燃料が均等に混合されていない排気ガスが、例えば、NOx吸蔵触媒32に供給された場合には、燃料の濃度の低い部分で、吸着されたNOが十分に還元されない虞がある。 In any case, by providing the upstream carrier 43 (43A) via the diffusion part 42 on the upstream side of the downstream carrier 41, the downstream carrier 41 as a whole in a state where the reducing agent attached to the upstream carrier 43 (43A) is sufficiently diffused. Will be introduced equally. If the exhaust gas passes through the oxidation catalyst 31 in a state where the fuel is not evenly mixed, the amount of NO 2 produced decreases at the portion where the fuel concentration is high, and the desired amount of NO 2 may not be produced as a whole. There is. The exhaust gas fuel is not mixed uniformly, for example, if it is supplied to the NOx storage catalyst 32, in the lower portion of the concentration of the fuel, there is a fear that the adsorbed NO x is not sufficiently reduced.

DPF33は、例えば、セラミックス材料で形成されたハニカム構造のフィルタであり、DPF33内には、上流側端部が開放され下流側端部が閉塞された排気ガス通路33aと下流側端部が開放され上流側端部が閉塞された排気ガス通路33bとが交互に配列されている。そして、排気ガスは、まず上流側端部が開放された排気ガス通路33aに流入し、隣接する排気ガス通路33bとの間に設けられた多孔質の壁面から下流側端部が開放された排気ガス通路33bに流入して下流側に流出し、この過程において排気ガス中の微粒子状物質(PM)が、壁面に衝突したり吸着されたりして捕捉される。   The DPF 33 is a filter having a honeycomb structure formed of, for example, a ceramic material. In the DPF 33, an exhaust gas passage 33a in which an upstream end is opened and a downstream end is closed and a downstream end are opened. The exhaust gas passages 33b whose upstream end portions are closed are alternately arranged. The exhaust gas first flows into the exhaust gas passage 33a with the upstream end opened, and the exhaust with the downstream end opened from the porous wall surface provided between the adjacent exhaust gas passages 33b. The gas flows into the gas passage 33b and flows downstream. In this process, the particulate matter (PM) in the exhaust gas collides with the wall surface or is adsorbed and captured.

捕捉されたPMは、排気ガス中のNOによって酸化(燃焼)されCOとして排出され、またDPF33内に残存するNOはNに分解されて排出されるようになっている。すなわち、DPF33では、排気ガスを浄化して、PM及びNOの排出量を大幅に低減できるようになっている。また、PMが燃焼されることで、DPF33の性能がある程度再生される。 The trapped PM is oxidized (combusted) by NO 2 in the exhaust gas and discharged as CO 2 , and NO 2 remaining in the DPF 33 is decomposed into N 2 and discharged. That is, in the DPF 33, to purify the exhaust gas, so that the can be greatly reduced emissions of PM and NO x. Moreover, the performance of the DPF 33 is regenerated to some extent by burning PM.

ここで、通常は、上述したようにNOはNOx吸蔵触媒32で吸着されるため、DPF33に供給される排気ガス中のNOの量は少なく、DPF33にはPMが徐々に堆積されていく。そして、DPF33に所定量のPMが堆積すると、排気管12aに固定されているインジェクタ35から所定量の燃料が噴射されるようになっている。上述したように排気ガスに燃料が混合されると、NOx吸蔵触媒32では吸着されたNOが還元されるため、排気ガスに含まれているNO(NO)はNOx吸蔵触媒32で吸着されずにDPF33に供給される。これにより、DPF33におけるPMの燃焼が促進されるようになっている。 Here, normally, as described above, since NO x is adsorbed by the NO x storage catalyst 32, the amount of NO 2 in the exhaust gas supplied to the DPF 33 is small, and PM is gradually deposited on the DPF 33. . When a predetermined amount of PM accumulates on the DPF 33, a predetermined amount of fuel is injected from the injector 35 fixed to the exhaust pipe 12a. When the fuel is mixed in exhaust gas as described above, because the NOx storage catalyst 32 in the adsorbed NO x is reduced, NO x (NO 2) contained in the exhaust gas is adsorbed by the NOx storage catalyst 32 Without being supplied to the DPF 33. As a result, PM combustion in the DPF 33 is promoted.

なお、これら酸化触媒31、NOx吸蔵触媒32及びDPF33の上流側近傍及びDPF33の下流側近傍には、それぞれ排気温センサ38が設けられており、これら複数の排気温センサ38によって、酸化触媒31、NOx吸蔵触媒32及びDPF33に流入する排気ガスの温度と、酸化触媒31、NOx吸蔵触媒32及びDPF33から排出される排気ガスの温度を検出している。さらに、酸化触媒31及びDPF33の上流側近傍には、排気ガス中の酸素濃度を検出するための酸素濃度センサ39が設けられている。また、車両には、図示しないが電子制御ユニット(ECU)が設けられており、このECUには、入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶を行う記憶装置、中央処理装置及びタイマやカウンタ類が備えられている。そして、このECUが、上記各センサからの情報に基づいて、エンジン11及び排気浄化装置10の総合的な制御を行っている。   An exhaust gas temperature sensor 38 is provided in the vicinity of the upstream side of the oxidation catalyst 31, the NOx storage catalyst 32 and the DPF 33, and the downstream side of the DPF 33, and the oxidation catalyst 31, The temperature of the exhaust gas flowing into the NOx storage catalyst 32 and the DPF 33 and the temperature of the exhaust gas discharged from the oxidation catalyst 31, the NOx storage catalyst 32 and the DPF 33 are detected. Further, an oxygen concentration sensor 39 for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas is provided in the vicinity of the upstream side of the oxidation catalyst 31 and the DPF 33. The vehicle is provided with an electronic control unit (ECU) (not shown). The ECU includes an input / output device, a storage device for storing a control program and a control map, a central processing unit, a timer and a counter. There is a kind. The ECU performs comprehensive control of the engine 11 and the exhaust purification device 10 based on information from the sensors.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、排気浄化装置10として、排気管(排気通路)12に、排気浄化用触媒である酸化触媒31及びNOx吸蔵触媒32と、排気浄化用フィルタであるDPF33とを、上流側から酸化触媒31、NOx吸蔵触媒32、DPF33の順で配置した例を挙げたが、これら排気浄化用触媒及び排気浄化用フィルタの配置及び種類は特に限定されるものではない。   Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this embodiment. For example, in the above-described embodiment, as the exhaust purification device 10, the exhaust pipe (exhaust passage) 12 includes the oxidation catalyst 31 and the NOx storage catalyst 32 that are exhaust purification catalysts, and the DPF 33 that is an exhaust purification filter upstream. Although the example which has arrange | positioned in order of the oxidation catalyst 31, the NOx storage catalyst 32, and DPF33 from the side was given, arrangement | positioning and kind of these exhaust gas purification catalysts and exhaust gas purification filters are not specifically limited.

例えば、図4(a)に示すように、ターボチャージャ27の下流側の排気管12に、NOx吸蔵触媒32、酸化触媒31、DPF33の順で配置するようにしてもよい。また、例えば、図4(b)に示すように、ターボチャージャ27の下流側の排気管12に、NOx吸蔵触媒32を設けずに、酸化触媒31とDPF33とを順に配置するようにしてもよい。   For example, as shown in FIG. 4A, the NOx storage catalyst 32, the oxidation catalyst 31, and the DPF 33 may be arranged in this order in the exhaust pipe 12 on the downstream side of the turbocharger 27. Further, for example, as shown in FIG. 4B, the oxidation catalyst 31 and the DPF 33 may be sequentially arranged in the exhaust pipe 12 on the downstream side of the turbocharger 27 without providing the NOx storage catalyst 32. .

また、上述した実施形態では、後段担体41の上流に拡散部42を介して前段担体43を設ける構成を酸化触媒31に適用したが、還元剤を上流側に噴射するインジェクタを設けた排気浄化触媒であれば、何れの触媒にも適用できる。例えば、上述した実施形態において、酸化触媒31に適用した構造を、代わりにNOx吸蔵触媒32に適用してもよく、また、両者に同様な構造を適用してもよい。   In the above-described embodiment, the configuration in which the upstream carrier 43 is provided upstream of the downstream carrier 41 via the diffusion portion 42 is applied to the oxidation catalyst 31. However, the exhaust purification catalyst having the injector that injects the reducing agent upstream is provided. As long as it is applicable to any catalyst. For example, in the above-described embodiment, the structure applied to the oxidation catalyst 31 may be applied to the NOx storage catalyst 32 instead, and the same structure may be applied to both.

図5には、NOx吸蔵触媒に本発明の構成を適用した場合の他の配置の例を示す。   FIG. 5 shows another example of arrangement when the configuration of the present invention is applied to a NOx storage catalyst.

図5(a)、(b)は、本発明の構造を適用したNOx吸蔵触媒32A、32Bを有するものである。図5(a)の例は、NOx吸蔵触媒32Aの上流にNOx吸蔵触媒32Aの上流側端面に向かって還元剤を噴射するインジェクタ35Aを設けると共に、NOx吸蔵触媒32Aを後段担体51の上流側に拡散部52を介して前段担体53を有する構成としたものである。また、このNOx吸蔵触媒32Aの下流側には、DPF33を介装した構成となっている。図5(b)の例は、図5(a)と同様なNOx吸蔵触媒32Aの下流側に、同様な構成を有するNOx吸蔵触媒32B及び酸化触媒31Aを配置し、さらにその下流にDPF33を介装したものである。   FIGS. 5A and 5B have NOx storage catalysts 32A and 32B to which the structure of the present invention is applied. In the example of FIG. 5A, an injector 35A for injecting a reducing agent toward the upstream end face of the NOx storage catalyst 32A is provided upstream of the NOx storage catalyst 32A, and the NOx storage catalyst 32A is disposed upstream of the rear carrier 51. In this configuration, the upstream carrier 53 is provided via the diffusion portion 52. Further, a DPF 33 is interposed on the downstream side of the NOx storage catalyst 32A. In the example of FIG. 5B, a NOx storage catalyst 32B and an oxidation catalyst 31A having the same configuration are arranged on the downstream side of the same NOx storage catalyst 32A as in FIG. 5A, and further a DPF 33 is interposed downstream thereof. It is a disguise.

このようにNOx吸蔵触媒32A、32Bに向かって噴射された還元剤は、前段担体53の上流側端面の一部の領域に付着しても、気化して拡散部52に導入されると拡散されて後段担体51に均等に供給されることになる。そして、図5(a)の構成では、インジェクタ35Aから噴射された還元剤は、NOx吸蔵触媒32Aに吸着されたNOを還元するために供され、また、NOx吸蔵触媒32Aへの還元剤の供給による排気ガス温度の上昇により、DPF33の再生を行うことができる。一方、図5(b)の構成では、インジェクタ35A又は35Bからの還元剤の供給により、NOx吸蔵触媒32A又は32Bに吸着されているNOを還元することができ、また、NOx吸蔵触媒32A又は32Bを通過して酸化触媒31Aに還元剤が導入されると、排気ガス温度が上昇し、DPF33が再生される。 Thus, even if the reducing agent injected toward the NOx storage catalysts 32A and 32B adheres to a partial region of the upstream end face of the upstream carrier 53, it is diffused when it is vaporized and introduced into the diffusion section 52. Thus, the latter carrier 51 is evenly supplied. Then, in the configuration of FIG. 5 (a), the reducing agent injected from the injector 35A is subjected to the reduction of NO x adsorbed in the NOx storage catalyst 32A, also, the reducing agent to the NOx storage catalyst 32A The DPF 33 can be regenerated by increasing the exhaust gas temperature due to the supply. On the other hand, in the configuration of FIG. 5 (b), the supply of the reducing agent from the injector 35A or 35B, the NO x adsorbed on the NOx storage catalyst 32A or 32B can be reduced, also, the NOx storage catalyst 32A or When the reducing agent is introduced into the oxidation catalyst 31A through 32B, the exhaust gas temperature rises and the DPF 33 is regenerated.

また、上述した実施形態では、NOを分解(還元)する排気浄化用触媒として、燃料(軽油)を還元剤としてNOを分解(還元)するNOx吸蔵触媒を例示したが、これに限定されず、例えば、排気ガス中のNOを選択的に触媒に吸着させ、還元剤としてアンモニアあるいは尿素をインジェクタから噴射してNOを分解(還元)する、いわゆるSCR(Selective Catalytic Reduction)等であってもよい。 Further, in the above embodiment, as an exhaust purification catalyst for decomposition (reduction) of NO x, is exemplified NOx storage catalyst for fuel decompose NO x a (light oil) as a reducing agent (reduction), are limited to not, for example, the NO x in the exhaust gas selectively adsorbed to the catalyst, decomposing the ammonia or urea is injected from the injector NO x as a reducing agent (reduction), a so-called SCR (selective catalytic reduction), etc. May be.

このSCRを用いた構成の一例を図5(c)に示す。この図の構成では、排気管12に、酸化触媒31A、DPF33及びSCR34が順番に配置されている。そして、SCR34の上流に還元剤としての尿素液を噴射するインジェクタ35Cが配置され、SCR34は、後段担体61の上流側に拡散部62を介して前段担体63を具備するように構成されている。これにより、インジェクタ35Cから噴射された尿素液は、前段担体63の一部の領域に付着しても、気化して拡散部62で拡散され、後段担体61の全体に均等に供給されることになる。   An example of a configuration using this SCR is shown in FIG. In the configuration of this figure, an oxidation catalyst 31A, a DPF 33, and an SCR 34 are arranged in order in the exhaust pipe 12. An injector 35C for injecting urea liquid as a reducing agent is disposed upstream of the SCR 34. The SCR 34 is configured to include a front carrier 63 via a diffusion portion 62 on the upstream side of the rear carrier 61. As a result, even if the urea liquid injected from the injector 35C adheres to a partial region of the front carrier 63, it is vaporized and diffused by the diffusion part 62, and is supplied uniformly to the entire rear carrier 61. Become.

また、上述した実施形態では、添加剤として還元剤としたが、還元作用を目的としたものに限らず、噴射した燃料を燃焼させて触媒を昇温させるものを添加剤として用いても同様の効果が得られる。   In the above-described embodiment, the reducing agent is used as the additive. However, the present invention is not limited to the purpose of reducing action, and the same may be used as an additive for burning the injected fuel to raise the temperature of the catalyst. An effect is obtained.

さらに、上述した実施形態では過給器としてターボチャージャを備えている吸排気系の構成の一例を示しているが、特にこれに限定されず、例えば、過給器は必ずしも設ける必要はない。また、排気通路と吸気通路とにわたり冷却排気ガスの再循環路を有する冷却排気ガス再循環装置、いわゆるEGR装置を設けるようにしてもよい。   Furthermore, in the above-described embodiment, an example of the configuration of an intake / exhaust system including a turbocharger as a supercharger is shown. However, the present invention is not particularly limited thereto. For example, the supercharger is not necessarily provided. Further, a cooling exhaust gas recirculation device having a cooling exhaust gas recirculation passage between the exhaust passage and the intake passage, that is, a so-called EGR device may be provided.

本発明の一実施形態に係る排気浄化装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an exhaust emission control device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る排気浄化装置の要部の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the principal part of the exhaust gas purification apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る排気浄化装置の変形例を示す要部の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the principal part which shows the modification of the exhaust gas purification apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る排気浄化装置の変形例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the modification of the exhaust gas purification apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る排気浄化装置の変形例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the modification of the exhaust gas purification apparatus which concerns on one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 排気浄化装置
11 エンジン
12 排気管
27 ターボチャージャ
31,31A 酸化触媒
32,32A,32B NOx吸蔵触媒
33 DPF
34 SCR
35,35A,35B,35C インジェクタ
36 ノズル
41,51,61 後段担体
42,52,62 拡散部
43,53,63 前段担体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Exhaust purification device 11 Engine 12 Exhaust pipe 27 Turbocharger 31, 31A Oxidation catalyst 32, 32A, 32B NOx occlusion catalyst 33 DPF
34 SCR
35, 35A, 35B, 35C Injector 36 Nozzle 41, 51, 61 Rear carrier 42, 52, 62 Diffusion part 43, 53, 63 Front carrier

Claims (4)

エンジンの排気ポートに連通する排気通路に介装されるハニカム型排気浄化用触媒と、前記ハニカム型排気浄化用触媒の上流に設けられて前記ハニカム型排気浄化用触媒の上流側端面に向かって添加剤を噴射するインジェクタとを具備する排気浄化装置であって、
前記ハニカム型排気浄化用触媒が、上流側にあって前記インジェクタから噴射される添加剤を受ける前段担体と、この前段担体の下流側にあって排気の流れ方向に亘った寸法が当該前段担体より大きい後段担体と、これらの間に設けられた間隙であって前記前段担体から排出された排気が拡散して前記後段担体に導入されるように機能する拡散部とを有することを特徴とする排気浄化装置。
A honeycomb type exhaust purification catalyst interposed in an exhaust passage communicating with an exhaust port of the engine, and added toward the upstream end face of the honeycomb type exhaust purification catalyst provided upstream of the honeycomb type exhaust purification catalyst An exhaust purification device comprising an injector for injecting an agent,
The honeycomb-type exhaust purification catalyst is upstream of the front carrier that receives the additive injected from the injector, and the downstream side of the front carrier has a dimension in the exhaust flow direction that is larger than that of the front carrier. Exhaust gas having a large rear carrier and a diffusion portion that functions as a gap provided between them and the exhaust gas discharged from the front carrier diffuses and is introduced into the rear carrier. Purification equipment.
請求項1に記載の排気浄化装置において、前記前段担体が、触媒層を有さないハニカム構造体であることを特徴とする排気浄化装置。   2. The exhaust emission control device according to claim 1, wherein the upstream carrier is a honeycomb structure having no catalyst layer. 請求項1又は2に記載の排気浄化装置において、前記前段担体が、メタル製ハニカム構造体であることを特徴とする排気浄化装置。   The exhaust emission control device according to claim 1 or 2, wherein the front carrier is a metal honeycomb structure. 請求項1〜3の何れかに記載の排気浄化装置において、前記後段担体が、セラミック製ハニカム構造体であることを特徴とする排気浄化装置。   The exhaust emission control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the rear carrier is a ceramic honeycomb structure.
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