JP2008232055A - Exhaust emission control system for internal combustion engine - Google Patents

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Tomihisa Oda
富久 小田
Kazuhiro Ito
和浩 伊藤
Toshisuke Toshioka
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To change direction of flow of exhaust gas flowing in a NOx selective reduction catalyst and a particulate filter according to demand. <P>SOLUTION: An oxidation catalyst 12 is provided in an engine exhaust gas passage and a change over valve device 13 is provided on an outlet of the oxidation catalyst 12. Flow direction of exhaust gas can be changed over to first flow I flowing into the particulate filter 1 after flowing out of the NOx selective reduction catalyst 15 and second flow II flowing in the NOx selective reduction catalyst 15 after flowing out of the particulate filter 16 by changing over action of the change over valve device 13. Flow is changed over to either of the first flow I or the second flow II according to demand on the NOx selective reduction catalyst 15 and the particulate filter 16. <P>COPYRIGHT: (C)2009,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 emission control device for an internal combustion engine.

機関排気通路内に上流側から順に酸化触媒、パティキュレートフィルタ、NOx選択還元触媒を配置した内燃機関が公知である(例えば特許文献1を参照)。この内燃機関ではパティキュレートフィルタ上に捕集された粒子状物質の量が許容量を越えたときに酸化触媒に供給されるHCの量が増量され、このとき酸化触媒において発生する酸化反応熱によりパティキュレートフィルタの温度を上昇させてパティキュレートフィルタ上の粒子状物質を燃焼させ、それによってパティキュレートフィルタを再生するようにしている。
特開2005−140111号公報
Engine exhaust passage an oxidation catalyst in this order from the upstream side in the particulate filter, the internal combustion engine arranged to the NO x selective reduction catalyst are known (e.g., see Patent Document 1). In this internal combustion engine, when the amount of particulate matter collected on the particulate filter exceeds the allowable amount, the amount of HC supplied to the oxidation catalyst is increased, and at this time, the oxidation reaction heat generated in the oxidation catalyst The temperature of the particulate filter is raised to burn the particulate matter on the particulate filter, thereby regenerating the particulate filter.
JP 2005-140111 A

ところでこの内燃機関において例えば機関始動時にNOx選択還元触媒を早期に暖機すべく酸化触媒に供給されるHCの量を増量した場合、この内燃機関では中間にパティキュレートフィルタが介在しているためにNOx選択還元触媒の温度がなかなか上昇せず、従ってNOx選択還元触媒を早期に暖機するのは困難となる。 By the way, in this internal combustion engine, for example, when the amount of HC supplied to the oxidation catalyst is increased in order to warm up the NO x selective reduction catalyst at the time of engine startup, the internal combustion engine has a particulate filter in the middle. However, the temperature of the NO x selective reduction catalyst does not rise easily, so it is difficult to warm up the NO x selective reduction catalyst early.

このようにこの内燃機関ではパティキュレートフィルタに対しては例えば再生に必要な温度まで上昇させなければならないという要求があり、またNOx選択還元触媒に対しては例えば早期に暖機させなければならないという要求がある。しかしながらこの内燃機関ではNOx選択還元触媒およびパティキュレートフィルタに対する各要求に対して適切に対処しえないという問題がある。 Thus, in this internal combustion engine, there is a requirement that the particulate filter must be raised to a temperature necessary for regeneration, for example, and that the NO x selective reduction catalyst must be warmed up early, for example. There is a request. However, this internal combustion engine has a problem that it cannot properly cope with each requirement for the NO x selective reduction catalyst and the particulate filter.

上記問題を解決するために本発明によれば、機関排気通路内に酸化触媒を配置し、酸化触媒の出口を切替弁装置を介して流れ方向の切替え可能な排気通路部分に連結し、排気通路部分内にアンモニアによりNOxを選択的に還元可能なNOx選択還元触媒と粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタとを直列に配置し、排気通路部分内における排気ガスの流れは切替弁装置の切替作用によってNOx選択還元触媒を流通後パティキュレートフィルタを流通する第1の流れとパティキュレートフィルタを流通後NOx選択還元触媒を流通する第2の流れとに切替可能であり、NOx選択還元触媒およびパティキュレートフィルタに対する要求に応じて第1の流れと該第2の流れのいずれかに切替えるようにしている。 In order to solve the above problem, according to the present invention, an oxidation catalyst is disposed in an engine exhaust passage, and an outlet of the oxidation catalyst is connected to an exhaust passage portion whose flow direction can be switched via a switching valve device. A NO x selective reduction catalyst capable of selectively reducing NO x with ammonia in the part and a particulate filter for collecting particulate matter are arranged in series, and the flow of exhaust gas in the exhaust passage part is switched. can be switched to the second flow that flows through the flow after the NO x selective reduction catalyst the first flow and a particulate filter that flows through the flow after the particulate filter and the NO x selective reduction catalyst by the switching action of the valve device, Switching between the first flow and the second flow is made according to the demand for the NO x selective reduction catalyst and the particulate filter.

NOx選択還元触媒およびパティキュレートフィルタに対する要求に対して適切に対処することができる。 The demand for the NO x selective reduction catalyst and the particulate filter can be appropriately dealt with.

図1に圧縮着火式内燃機関の全体図を示す。
図1を参照すると、1は機関本体、2は各気筒の燃焼室、3は各燃焼室2内に夫々燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、4は吸気マニホルド、5は排気マニホルドを夫々示す。吸気マニホルド4は吸気ダクト6を介して排気ターボチャージャ7のコンプレッサ7aの出口に連結され、コンプレッサ7aの入口は吸入空気量検出器8を介してエアクリーナ9に連結される。吸気ダクト6内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁10が配置され、更に吸気ダクト6周りには吸気ダクト6内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置11が配置される。図1に示される実施例では機関冷却水が冷却装置11内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
FIG. 1 shows an overall view of a compression ignition type internal combustion engine.
Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a combustion chamber of each cylinder, 3 is an electronically controlled fuel injection valve for injecting fuel into each combustion chamber 2, 4 is an intake manifold, and 5 is an exhaust manifold. Respectively. The intake manifold 4 is connected to the outlet of the compressor 7 a of the exhaust turbocharger 7 via the intake duct 6, and the inlet of the compressor 7 a is connected to the air cleaner 9 via the intake air amount detector 8. A throttle valve 10 driven by a step motor is disposed in the intake duct 6, and a cooling device 11 for cooling intake air flowing through the intake duct 6 is disposed around the intake duct 6. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the cooling device 11, and the intake air is cooled by the engine cooling water.

一方、排気マニホルド5は排気ターボチャージャ7の排気タービン7bの入口に連結される。排気タービン7bの出口は酸化触媒12の入口に連結される。この酸化触媒12の出口は切替弁装置13を介して流れ方向の切替え可能な排気通路部分14に連結される。この排気通路部分14内にはアンモニアによりNOxを選択的に還元可能なNOx選択還元触媒15と粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタ16とが直列に配置されている。 On the other hand, the exhaust manifold 5 is connected to the inlet of the exhaust turbine 7 b of the exhaust turbocharger 7. The outlet of the exhaust turbine 7 b is connected to the inlet of the oxidation catalyst 12. The outlet of the oxidation catalyst 12 is connected to an exhaust passage portion 14 whose flow direction can be switched via a switching valve device 13. An NO x selective reduction catalyst 15 capable of selectively reducing NO x with ammonia and a particulate filter 16 for collecting particulate matter are arranged in series in the exhaust passage portion 14.

具体的に言うと酸化触媒12の出口にはアクチュエータ17によって駆動される切替弁18が配置されており、切替弁18に関し酸化触媒12の出口と反対側には排出口19が形成されている。この排出口19は排気管20を介して酸化触媒21に連結されている。一方、切替弁18の両側には排気通路部分14の一方の端部である第1の流出入口22と排気通路部分14の他方の端部である第2の流出入口23とが対面配置されている。   More specifically, a switching valve 18 driven by an actuator 17 is disposed at the outlet of the oxidation catalyst 12, and a discharge port 19 is formed on the opposite side of the switching valve 18 from the outlet of the oxidation catalyst 12. The discharge port 19 is connected to an oxidation catalyst 21 through an exhaust pipe 20. On the other hand, on both sides of the switching valve 18, a first outflow inlet 22 that is one end of the exhaust passage portion 14 and a second outflow inlet 23 that is the other end of the exhaust passage portion 14 are disposed facing each other. Yes.

切替弁18が図1において実線で示される第1の位置にあるときには酸化触媒12内を流れた排気ガスは第1の流出入口22から排気通路部分22内に流入し、NOx選択還元触媒15およびパティキュレートフィルタ16内を流れて第2の流出入口23から排出口19に流入し、次いで排気管20を介して酸化触媒21内に流入する。 When the switching valve 18 is in the first position shown by the solid line in FIG. 1, the exhaust gas that has flowed through the oxidation catalyst 12 flows into the exhaust passage portion 22 from the first outlet / inlet 22, and the NO x selective reduction catalyst 15. Then, it flows through the particulate filter 16 and flows into the discharge port 19 from the second outlet 23 and then flows into the oxidation catalyst 21 through the exhaust pipe 20.

一方、切替弁18が図1において破線で示される第2の位置にあるときには酸化触媒12内を流れた排気ガスは第2の流出入口23から排気通路部分22内に流入し、パティキュレートフィルタ16およびNOx選択還元触媒15内を流れて第1の流出入口22から排出口19に流入し、次いで排気管20を介して酸化触媒21内に流入する。 On the other hand, when the switching valve 18 is in the second position indicated by the broken line in FIG. 1, the exhaust gas that has flowed through the oxidation catalyst 12 flows into the exhaust passage portion 22 from the second outlet / inlet 23, and the particulate filter 16. Then, the gas flows through the NO x selective reduction catalyst 15 and flows from the first outlet 22 into the outlet 19, and then flows into the oxidation catalyst 21 through the exhaust pipe 20.

即ち、排気通路部分14内における排気ガスの流れは切替弁装置13の切替作用によってNOx選択還元触媒15を流通後パティキュレートフィルタ16を流通する第1の流れIとパティキュレートフィルタ16を流通後NOx選択還元触媒15を流通する第2の流れIIとに切替可能である。本発明ではNOx選択還元触媒15およびパティキュレートフィルタ16に対する要求に応じて第1の流れIと第2の流れIIのいずれかに切替えられる。 That is, after the flow of the exhaust gas in the exhaust passage portion 14 flows through the first flow I and the particulate filter 16 flowing through the flow after the particulate filter 16 to the NO x selective reduction catalyst 15 by the switching action of the switching valve device 13 Switching to the second flow II flowing through the NO x selective reduction catalyst 15 is possible. In the present invention, the flow is switched to either the first flow I or the second flow II according to the demands on the NO x selective reduction catalyst 15 and the particulate filter 16.

図1に示されるように排気マニホルド5内には排気マニホルド5内を流れる排気ガス中に炭化水素、即ちHCを供給するためのHC供給弁24が配置されている。また、排気ガスの流れ方向IからみてNOx選択還元触媒15の上流側および下流側の排気通路部分14内には夫々尿素供給弁25,26が配置されている。 As shown in FIG. 1, an HC supply valve 24 for supplying hydrocarbons, that is, HC into the exhaust gas flowing in the exhaust manifold 5 is disposed in the exhaust manifold 5. In addition, urea supply valves 25 and 26 are disposed in the exhaust passage portions 14 on the upstream side and the downstream side of the NO x selective reduction catalyst 15 as viewed from the exhaust gas flow direction I, respectively.

これらの尿素供給弁25,26は供給管27、供給ポンプ28を介して尿素水溶液タンク29に連結される。尿素水溶液タンク29内に貯蔵されている尿素水溶液は供給ポンプ28によって上流側に位置する尿素供給弁25,26から排気通路部分14内を流れる排気ガス中に噴射され、尿素から発生したアンモニア((NH2)CO+H2O→2NH3+CO2)によって排気ガス中に含まれるNOxがNOx選択還元触媒15において還元される。 These urea supply valves 25 and 26 are connected to a urea aqueous solution tank 29 via a supply pipe 27 and a supply pump 28. The urea aqueous solution stored in the urea aqueous solution tank 29 is injected into the exhaust gas flowing in the exhaust passage portion 14 from the urea supply valves 25 and 26 located on the upstream side by the supply pump 28, and ammonia generated from the urea (( The NO x contained in the exhaust gas is reduced in the NO x selective reduction catalyst 15 by NH 2 ) CO + H 2 O → 2NH 3 + CO 2 ).

排気マニホルド5と吸気マニホルド4とは排気ガス再循環(以下、EGRと称す)通路30を介して互いに連結され、EGR通路30内には電子制御式EGR制御弁31が配置される。また、EGR通路30周りにはEGR通路30内を流れるEGRガスを冷却するための冷却装置32が配置される。図1に示される実施例では機関冷却水が冷却装置32内に導かれ、機関冷却水によってEGRガスが冷却される。一方、各燃料噴射弁3は燃料供給管33を介してコモンレール34に連結され、このコモンレール34は電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ35を介して燃料タンク36に連結される。燃料タンク36内に貯蔵されている燃料は燃料ポンプ35によってコモンレール34内に供給され、コモンレール34内に供給された燃料は各燃料供給管33を介して燃料噴射弁3に供給される。   The exhaust manifold 5 and the intake manifold 4 are connected to each other via an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as EGR) passage 30, and an electronically controlled EGR control valve 31 is disposed in the EGR passage 30. A cooling device 32 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 30 is disposed around the EGR passage 30. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the cooling device 32, and the EGR gas is cooled by the engine cooling water. On the other hand, each fuel injection valve 3 is connected to a common rail 34 via a fuel supply pipe 33, and this common rail 34 is connected to a fuel tank 36 via an electronically controlled variable discharge pump 35. The fuel stored in the fuel tank 36 is supplied into the common rail 34 by the fuel pump 35, and the fuel supplied into the common rail 34 is supplied to the fuel injection valve 3 through each fuel supply pipe 33.

電子制御ユニット40はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス41によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)42、RAM(ランダムアクセスメモリ)43、CPU(マイクロプロセッサ)44、入力ポート45および出力ポート46を具備する。NOx選択還元触媒15にはNOx選択還元触媒15の床温を検出するための温度センサ37が取付けられ、この温度センサ37および吸入空気量検出器8の出力信号は夫々対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力される。また、アクセルペダル50にはアクセルペダル50の踏込み量Lに比例した出力電圧を発生する負荷センサ51が接続され、負荷センサ51の出力電圧は対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力される。更に入力ポート45にはクランクシャフトが例えば15°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ52が接続される。一方、出力ポート46は対応する駆動回路48を介して燃料噴射弁3、スロットル弁10の駆動用ステップモータ、切替弁18の駆動用アクチュエータ17、HC供給弁24、尿素供給弁25,26、供給ポンプ28、EGR制御弁31および燃料ポンプ35に接続される。 The electronic control unit 40 comprises a digital computer and is connected to each other by a bidirectional bus 41. A ROM (read only memory) 42, a RAM (random access memory) 43, a CPU (microprocessor) 44, an input port 45 and an output port 46 are connected. It comprises. The the NO x selective reducing catalyst 15 is attached a temperature sensor 37 for detecting the bed temperature of the NO x selective reduction catalyst 15, AD converter output signal of the temperature sensor 37 and intake air amount detector 8 respectively corresponding to It is input to the input port 45 via 47. A load sensor 51 that generates an output voltage proportional to the depression amount L of the accelerator pedal 50 is connected to the accelerator pedal 50, and the output voltage of the load sensor 51 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. Is done. Further, a crank angle sensor 52 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, 15 ° is connected to the input port 45. On the other hand, the output port 46 is connected to the fuel injection valve 3, the step motor for driving the throttle valve 10, the actuator 17 for driving the switching valve 18, the HC supply valve 24, the urea supply valves 25 and 26, and the supply via corresponding drive circuits 48. Connected to the pump 28, the EGR control valve 31 and the fuel pump 35.

酸化触媒12は例えば白金のような貴金属触媒を担持しており、この酸化触媒12は排気ガス中に含まれるNOをNO2に転換する作用と排気ガス中に含まれるHCを酸化させる作用をなす。即ち、NO2はNOよりも酸化性が強く、従ってNOがNO2に転換されるとパティキュレートフィルタ16上に捕獲された粒子状物質の酸化反応が促進され、またNOx選択還元触媒15でのアンモニアによる還元作用が促進される。一方、HCが酸化されるとHCの酸化反応熱でもって排気ガス温が上昇せしめられる。 The oxidation catalyst 12 carries a noble metal catalyst such as platinum, for example. The oxidation catalyst 12 functions to convert NO contained in the exhaust gas into NO 2 and oxidize HC contained in the exhaust gas. . That is, NO 2 is more oxidizable than NO. Therefore, when NO is converted to NO 2 , the oxidation reaction of the particulate matter captured on the particulate filter 16 is promoted, and the NO x selective reduction catalyst 15 The reduction action by ammonia is promoted. On the other hand, when HC is oxidized, the exhaust gas temperature is raised by the heat of oxidation reaction of HC.

パティキュレートフィルタ16としては触媒を担持していないパティキュレートフィルタを用いることもできるし、例えば白金のような貴金属触媒を担持したパティキュレートフィルタを用いることもできる。一方、NOx選択還元触媒15は低温で高いNOx浄化率を有するアンモニア吸着タイプのFeゼオライトから構成することもできるし、アンモニアの吸着機能がないチタン・バナジウム系の触媒から構成することもできる。酸化触媒21は例えば白金からなる貴金属触媒を担持しており、この酸化触媒21はNOx選択還元触媒15から漏出したアンモニアを酸化する作用をなす。 As the particulate filter 16, a particulate filter that does not carry a catalyst can be used, or a particulate filter that carries a precious metal catalyst such as platinum, for example, can also be used. On the other hand, the NO x selective reduction catalyst 15 can be composed of an ammonia adsorption type Fe zeolite having a high NO x purification rate at a low temperature, or can be composed of a titanium / vanadium catalyst having no ammonia adsorption function. . The oxidation catalyst 21 carries a noble metal catalyst made of platinum, for example, and this oxidation catalyst 21 functions to oxidize ammonia leaked from the NO x selective reduction catalyst 15.

図2は切替弁18によって排気通路部分14内の流れ方向を第1の流れIか或いは第2の流れIIのいずれかに切替えるためのルーチンを示している。次にこのルーチンを参照しつつ本発明による流れ方向の切替制御について説明する。   FIG. 2 shows a routine for switching the flow direction in the exhaust passage portion 14 to either the first flow I or the second flow II by the switching valve 18. Next, the flow direction switching control according to the present invention will be described with reference to this routine.

図2を参照するとまず初めにステップ60においてパティキュレートフィルタ16を再生すべきであるか否かが判別される。パティキュレートフィルタ16を再生すべきときにはステップ61に進んで第2の流れIIに切替えられる。このときにはHC供給弁24からHCが供給され、酸化触媒12におけるHCの酸化反応熱により温度上昇した排気ガスがパティキュレートフィルタ16に送り込まれる。斯くしてパティキュレートフィルタ16の温度は容易に再生温度まで上昇せしめられる。   Referring to FIG. 2, first, at step 60, it is judged if the particulate filter 16 should be regenerated. When the particulate filter 16 is to be regenerated, the routine proceeds to step 61 where the flow is switched to the second flow II. At this time, HC is supplied from the HC supply valve 24, and the exhaust gas whose temperature is increased by the oxidation reaction heat of HC in the oxidation catalyst 12 is sent to the particulate filter 16. Thus, the temperature of the particulate filter 16 can be easily raised to the regeneration temperature.

また、このときには酸化触媒12において発生したNO2により粒子状物質の酸化作用が促進される。なお、パティキュレートフィルタ16の再生が完了するまで切替弁18は図1において破線で示される位置に保持され、第2の流れIIが維持される。パティキュレートフィルタ16の再生が完了するとステップ60からステップ62に進む。 At this time, the NO 2 generated in the oxidation catalyst 12 promotes the oxidizing action of the particulate matter. Note that the switching valve 18 is held at the position indicated by the broken line in FIG. 1 until the regeneration of the particulate filter 16 is completed, and the second flow II is maintained. When the regeneration of the particulate filter 16 is completed, the process proceeds from step 60 to step 62.

ステップ62では温度センサ37の検出値に基づいてNOx選択還元触媒15の床温TCが予め定められた下限温度T1、例えば200℃よりも低いか否かが判別され、NOx選択還元触媒15の床温TCが下限温度T1よりも低いときにはステップ63に進んで第1の流れIに切替えられる。このときには酸化触媒12を流れた排気ガスがただちにNOx選択還元触媒15に送り込まれるのでNOx選択還元触媒15は早期に暖機される。TC<T1である限り切替弁18は図1において実線で示される位置に保持され、第1の流れIが維持される。次いでNOx選択還元触媒15の床温TCが下限温度T1よりも高くなるとステップ62からステップ64に進む。 In step 62, it is determined whether or not the bed temperature TC of the NO x selective reduction catalyst 15 is lower than a predetermined lower limit temperature T 1 , for example, 200 ° C., based on the detected value of the temperature sensor 37, and the NO x selective reduction catalyst. 15 bed temperature TC of when less than the lower limit temperature T 1 of switched to the first flow I proceeds to step 63. Since the exhaust gas flowing through the oxidation catalyst 12 is immediately fed to the NO x selective reduction catalyst 15 at this time the NO x selective reduction catalyst 15 is warmed up quickly. As long as TC <T 1 , the switching valve 18 is held at the position indicated by the solid line in FIG. 1, and the first flow I is maintained. Next, when the bed temperature TC of the NO x selective reduction catalyst 15 becomes higher than the lower limit temperature T 1 , the routine proceeds from step 62 to step 64.

ステップ64ではNOx選択還元触媒15の床温TCが予め定められた上限温度T2、例えば500℃よりも低いか否かが判別される。NOx選択還元触媒15の床温TCが上限温度T2よりも低いときにはステップ65に進んで減速運転時であるか否かが判別される。減速運転時でないときには処理サイクルを完了する。これに対し、減速運転時のときにはステップ66に進んで現在第1の流れIであるときには第1の流れIから第2の流れIIへ、現在第2の流れIIであるときには第2の流れIIから第1の流れIに切替えられる。即ち、NOx選択還元触媒15の床温TCがT1≦TC<T2のとき、即ち通常運転時には減速運転が行われる毎に第1の流れIおよび第2の流れIIに交互に切替えられ、切替後に上流側に位置する尿素供給弁25,26から尿素が供給される。 In step 64, it is determined whether or not the bed temperature TC of the NO x selective reduction catalyst 15 is lower than a predetermined upper limit temperature T 2 , for example, 500 ° C. When the bed temperature TC of the NO x selective reduction catalyst 15 is lower than the upper limit temperature T 2 , the routine proceeds to step 65, where it is judged if the vehicle is decelerating. When it is not during deceleration operation, the processing cycle is completed. On the other hand, at the time of decelerating operation, the routine proceeds to step 66 where the current flow is the first flow I to the second flow II, and the current flow is the second flow II. To the first flow I. That is, when the bed temperature TC of the NO x selective reduction catalyst 15 is T 1 ≦ TC <T 2 , that is, during normal operation, the first flow I and the second flow II are alternately switched every time deceleration operation is performed. Then, urea is supplied from urea supply valves 25 and 26 located on the upstream side after switching.

即ち、NOx選択還元触媒15がゼオライト系の触媒からなる場合にはNOx選択還元触媒15は極めて高いアンモニアの吸着性能を有する。従ってこの場合には供給された尿素から発生するアンモニアはNOx選択還元触媒15の上流側にしか吸着せず、斯くして触媒全体をNOx浄化のために有効に使用しえない。そこで定期的に流れ方向を切替え、切替える毎に上流側に位置する尿素供給弁25,26から尿素を供給することによってNOx選択還元触媒15の全体にアンモニアを吸着させ、それによりNOx選択還元触媒15の全体をNOx浄化のために有効に活用するようにしている。 That is, when the NO x selective reduction catalyst 15 is composed of a zeolite-based catalyst, the NO x selective reduction catalyst 15 has extremely high ammonia adsorption performance. Therefore, in this case, ammonia generated from the supplied urea is adsorbed only on the upstream side of the NO x selective reduction catalyst 15, and thus the entire catalyst cannot be used effectively for NO x purification. Therefore, the flow direction is periodically switched, and urea is supplied from the urea supply valves 25 and 26 located on the upstream side every time the flow direction is switched, so that ammonia is adsorbed to the entire NO x selective reduction catalyst 15 and thereby NO x selective reduction. the entire catalyst 15 so as to effectively utilize for the NO x purification.

なお、流れ方向を減速運転が行われる毎に交互に切換えないで高いNOx浄化率を確保することを重視する場合には第1の流れIに維持しておく割合を増大させ、NO2による粒子状物質の酸化作用を重視する場合には第2の流れIIに維持しておく割合を増大させることもできる。 In the case where it is important to ensure a high NO x purification rate without alternately switching the flow direction every time the deceleration operation is performed, the ratio of maintaining the first flow I is increased, and NO 2 is used. When importance is attached to the oxidizing action of the particulate matter, the ratio maintained in the second flow II can also be increased.

一方、図1からわかるように切替弁18が切替えられる際には酸化触媒12から流出した排気ガスが切替の途中で直接排出口19内に流入し、次いで大気中に排気されてしまう。しかしながら減速運転時には燃料の供給が停止されており、従ってこのときには切替弁18を切替えたとしても有害な排気ガスが大気中に排出されることはない。従って本発明による実施例では減速運転時に切替弁18の切替作用を行うようにしている。なお、この場合減速運転時ではなくて、排気ガス量の少ないとき、例えばアイドリング運転時に切替弁18の切替作用を行うこともできる。   On the other hand, as can be seen from FIG. 1, when the switching valve 18 is switched, the exhaust gas flowing out from the oxidation catalyst 12 flows directly into the discharge port 19 in the middle of switching, and then is exhausted into the atmosphere. However, during the deceleration operation, the fuel supply is stopped. Therefore, even if the switching valve 18 is switched at this time, no harmful exhaust gas is discharged into the atmosphere. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the switching action of the switching valve 18 is performed during the deceleration operation. In this case, the switching valve 18 can be switched when the exhaust gas amount is small, for example, during idling, instead of during deceleration.

一方、ステップ64においてNOx選択還元触媒15の床温TCが上限温度T2よりも高いと判別されたときにはステップ67に進んで減速運転中であるか否かが判別される。減速運転中のときにはステップ68に進んで第1の流れIに切替えられ、減速運転中でないときにはステップ69に進んで第2の流れIIに切替えられる。 On the other hand, when it is determined at step 64 that the bed temperature TC of the NO x selective reduction catalyst 15 is higher than the upper limit temperature T 2 , the routine proceeds to step 67 where it is determined whether or not the deceleration operation is being performed. When the vehicle is decelerating, the routine proceeds to step 68 where the flow is switched to the first flow I, and when the vehicle is not decelerating, the flow proceeds to step 69 where the flow is switched to the second flow II.

即ち、NOx選択還元触媒15の床温TCが上限温度T2よりも高くなるとNOx浄化率が低下してくるのでこのときにはNOx選択還元触媒15の温度を低下させる必要がある。この場合、第2の流れIIにするとNOx選択還元触媒15はパティキュレートフィルタ16の下流側になるのでNOx選択還元触媒15の床温は低下する。従って通常運転時にNOx選択還元触媒15の床温TCが上限温度T2よりも高くなったときには第2の流れIIに切替えるようにしている。 That is, when the bed temperature TC of the NO x selective reduction catalyst 15 becomes higher than the upper limit temperature T 2 , the NO x purification rate decreases, and at this time, the temperature of the NO x selective reduction catalyst 15 needs to be lowered. In this case, when the second flow II is used, the NO x selective reduction catalyst 15 is located downstream of the particulate filter 16, so the bed temperature of the NO x selective reduction catalyst 15 is lowered. Therefore, when the bed temperature TC of the NO x selective reduction catalyst 15 becomes higher than the upper limit temperature T 2 during normal operation, the flow is switched to the second flow II.

一方、減速運転中は燃料の供給が停止されるために排気ガス温は低下し、このときには第1の流れIに切替えた方がNOx選択還元触媒15を効果的に冷却することができる。従ってNOx選択還元触媒15の床温TCが上限温度T2よりも高く、このとき減速運転が行われたときには減速運転中第1の流れIに切替えるようにしている。 On the other hand, since the fuel supply is stopped during the deceleration operation, the exhaust gas temperature decreases. At this time, switching to the first flow I can effectively cool the NO x selective reduction catalyst 15. Therefore, the bed temperature TC of the NO x selective reduction catalyst 15 is higher than the upper limit temperature T 2 , and when the deceleration operation is performed at this time, the first flow I is switched during the deceleration operation.

なお、パティキュレートフィルタ16が貴金属触媒を担持しており、NOx選択還元触媒15を暖機するためにHC供給弁24からHCを供給するようにした場合には酸化触媒12およびパティキュレートフィルタ16の双方においてHCの酸化反応熱が発生する。従ってこの場合には第1の流れIに切替えた方がNOx選択還元触媒15を早期に暖機させることができ、好ましいと言える。 When the particulate filter 16 carries a noble metal catalyst and HC is supplied from the HC supply valve 24 to warm up the NO x selective reduction catalyst 15, the oxidation catalyst 12 and the particulate filter 16 are used. Both generate heat of oxidation reaction of HC. Therefore, in this case, switching to the first flow I is preferable because the NO x selective reduction catalyst 15 can be warmed up early.

圧縮着火式内燃機関の全体図である。1 is an overall view of a compression ignition type internal combustion engine. 流れ方向の切替制御を行うためのフローチャートである。It is a flowchart for performing switching control of a flow direction.

符号の説明Explanation of symbols

4 吸気マニホルド
5 排気マニホルド
7 排気ターボチャージャ
12,21 酸化触媒
13 切替弁装置
14 排気通路部分
15 NOx選択還元触媒
16 パティキュレートフィルタ
24 HC供給弁
25,26 尿素供給弁
4 Intake manifold 5 Exhaust manifold 7 Exhaust turbocharger 12, 21 Oxidation catalyst 13 Switching valve device 14 Exhaust passage part 15 NO x selective reduction catalyst 16 Particulate filter 24 HC supply valve 25, 26 Urea supply valve

Claims (7)

機関排気通路内に酸化触媒を配置し、該酸化触媒の出口を切替弁装置を介して流れ方向の切替え可能な排気通路部分に連結し、該排気通路部分内にアンモニアによりNOxを選択的に還元可能なNOx選択還元触媒と粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタとを直列に配置し、該排気通路部分内における排気ガスの流れは切替弁装置の切替作用によってNOx選択還元触媒を流通後パティキュレートフィルタを流通する第1の流れとパティキュレートフィルタを流通後NOx選択還元触媒を流通する第2の流れとに切替可能であり、NOx選択還元触媒およびパティキュレートフィルタに対する要求に応じて該第1の流れと該第2の流れのいずれかに切替える内燃機関の排気浄化装置。 An oxidation catalyst is disposed in the engine exhaust passage, an outlet of the oxidation catalyst is connected to an exhaust passage portion whose flow direction can be switched via a switching valve device, and NO x is selectively selected by ammonia in the exhaust passage portion. A reducible NO x selective reduction catalyst and a particulate filter for collecting particulate matter are arranged in series, and the flow of exhaust gas in the exhaust passage portion is selectively reduced by NO x by the switching action of the switching valve device. for the first stream and can be switched to the particulate filter and a second stream flowing through the flow after the NO x selective reduction catalyst, the NO x selective reduction catalyst and the particulate filter to flows through the flow after the particulate filter catalyst An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that switches between the first flow and the second flow as required. パティキュレートフィルタを再生すべきときには上記第2の流れに切替える請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。   2. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein when the particulate filter is to be regenerated, the particulate flow is switched to the second flow. NOx選択還元触媒の温度が予め定められた下限温度よりも低いときには該第1の流れに切替える請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the first flow is switched to when the temperature of the NO x selective reduction catalyst is lower than a predetermined lower limit temperature. 排気ガスの流れ方向からみてNOx選択還元触媒の上流側および下流側の上記排気通路部分内に夫々尿素供給弁を配置し、第1の流れおよび第2の流れに交互に切替えて切替後に上流側に位置する尿素供給弁から尿素を供給するようにした請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 A urea supply valve is disposed in the exhaust passage portion on the upstream side and downstream side of the NO x selective reduction catalyst as viewed from the flow direction of the exhaust gas. The urea supply valve is alternately switched to the first flow and the second flow. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein urea is supplied from a urea supply valve located on the side. 減速運転時に第1の流れから第2の流れへ、或いは第2の流れから第1の流れに切替えられる請求項4に記載の内燃機関の排気浄化装置。   The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the engine is switched from the first flow to the second flow or from the second flow to the first flow during deceleration operation. NOx選択還元触媒の温度が予め定められた上限温度よりも高いときには該第2の流れに切替える請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein when the temperature of the NO x selective reduction catalyst is higher than a predetermined upper limit temperature, the second flow is switched to. 減速運転中は第1の流れに切替える請求項6に記載の内燃機関の排気浄化装置。   The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 6, wherein the flow is switched to the first flow during the deceleration operation.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010242628A (en) * 2009-04-07 2010-10-28 Panasonic Corp Exhaust emission control method and exhaust emission control device
JP5062539B2 (en) * 2009-01-13 2012-10-31 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2018178956A (en) * 2017-04-20 2018-11-15 株式会社豊田自動織機 Exhaust emission control device

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