JP2009041480A - Exhaust emission control device of internal combustion engine - Google Patents

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Takamitsu Asanuma
孝充 浅沼
Shinya Hirota
信也 広田
Kohei Yoshida
耕平 吉田
Hiromasa Nishioka
寛真 西岡
Hiroshi Otsuki
寛 大月
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently use catalysts as a whole so that the deviation of the flow velocity of exhaust gas produced by the curved part of an exhaust passage on the upstream side of the catalyst does not partially destroy or deteriorate the catalysts. <P>SOLUTION: In this internal combustion engine, an SOx trap catalyst 24 for capturing SOx is disposed in the engine exhaust passage, and an NOx storage/reduction catalyst 25 is disposed in the exhaust passage on the downstream side of the SOx trap catalyst 24. The engine exhaust passage has the curved part. Since the exhaust gas passes through the outer side of the curved part, the deviation occurs in the flow velocity of the exhaust gas in the exhaust passage, and the exhaust gas in that state flows to the SOx trap catalyst 24. Therefore, partial deviation occurs in the inflow amount of the exhaust gas. A flow velocity control valve 61 is disposed in the exhaust passage where the exhaust gas flows on the outer side of the curved part and the flow velocity is increased on the upstream side of the SOx trap catalyst 24, and controlled to the position predetermined according to the average flow velocity Vav of the exhaust gas. Therefore, the flow velocity control valve so controls the flow of the exhaust gas as to uniformly enter the SOx trap catalyst 24. <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.

排気通路内に、内燃機関本体から排出された排気ガス中の有害成分を浄化する触媒が配置された内燃機関において、排気管の構造等による排気ガスの流動方向に対して垂直な面内に流速の偏りが存在する。そのため、触媒に流入する単位時間当たりの排気ガスの流量にも部分的な偏りが生じ、それによって触媒が部分的に加熱されて触媒担体の破壊を招いたり、部分的な早期劣化を招いたりしてしまうという問題がある。そして、触媒全体としてはまだ使用可能な部分が多くあるにも関わらず、破壊された部分や劣化した部分を通過した排気ガス中の有害成分を十分に浄化することができないので、触媒全体を廃棄し交換しなければならない。   In an internal combustion engine in which a catalyst for purifying harmful components in exhaust gas discharged from the internal combustion engine body is disposed in the exhaust passage, the flow velocity is in a plane perpendicular to the flow direction of the exhaust gas due to the structure of the exhaust pipe or the like. There is a bias. For this reason, the flow rate of exhaust gas per unit time flowing into the catalyst is also partially biased, which causes the catalyst to be partially heated, leading to destruction of the catalyst carrier or partial premature deterioration. There is a problem that it ends up. Even though there are still many usable parts for the catalyst as a whole, it is not possible to sufficiently purify the harmful components in the exhaust gas that has passed through the destroyed part or deteriorated part. Must be replaced.

触媒に流入する排気ガスの流速の偏りを均一化することによってこの問題を解決するために、内燃機関の複数の気筒から排出される排気ガスを、各気筒に対応する排気マニホルドを介して集合させて触媒に導く排気マニホルドの排出ポート構造であって、複数の排気マニホルドが、排気マニホルドの少なくとも排出側にて合体すると共に、複数の排気マニホルドの合体した部分にて排気マニホルドの各排気流路を隔てる隔壁部の排出側端部又は排出側端部近傍に、排気流路間を連通する連通部を形成したことによって、排気タイミングの違いによる排気ガスの脈動による偏りが生じないようにした排気マニホルドの排出ポート構造が公知である(特許文献1参照)。   In order to solve this problem by making the flow rate deviation of the exhaust gas flowing into the catalyst uniform, the exhaust gas discharged from a plurality of cylinders of the internal combustion engine is collected through the exhaust manifold corresponding to each cylinder. And a plurality of exhaust manifolds are combined at least on the exhaust side of the exhaust manifold, and each exhaust passage of the exhaust manifold is connected to a portion where the plurality of exhaust manifolds are combined. Exhaust manifold that prevents the exhaust gas pulsation from being biased due to the difference in the exhaust timing by forming a communication part that communicates between the exhaust flow passages at the discharge side end part of the partition wall part or in the vicinity of the discharge side end part The discharge port structure is known (see Patent Document 1).

特開平11−148345号公報JP 11-148345 A

しかしながら、特許文献1に記載の構造は、複数の排気マニホルドの合体した部分の排出側端部又は排出側端部近傍における構造によって、排気ガスの流速の均一化を図っている。そのため、複数の排気マニホルドを有さない内燃機関には適用することができない。   However, the structure described in Patent Document 1 achieves a uniform exhaust gas flow rate by a structure in the exhaust side end portion or in the vicinity of the exhaust side end portion of a portion where a plurality of exhaust manifolds are combined. Therefore, it cannot be applied to an internal combustion engine that does not have a plurality of exhaust manifolds.

また、後で構成を詳細に説明するように、機関排気通路内に、排気ガス中のNOxを吸蔵還元するNOx吸蔵還元触媒と、その上流の排気通路内に配置され、NOx吸蔵還元触媒に排気ガス中のSOxが流入しないようにSOxを捕集するSOxトラップ触媒を配置した内燃機関においてはさらに特有の問題が生じる。すなわち、SOxトラップ触媒は、触媒の活性温度に早期に昇温させたり、後述するように捕集したSOxを内部に拡散して捕集能力を回復させるために高温にしたりしなければならない場合がある。そのため、排気ガスがより高温な内燃機関本体の近傍の排気通路内に配置されていることが好ましい。しかしながら内燃機関本体近傍では、排気通路が湾曲していることが多く、排気ガスが湾曲部を通過することによって排気通路内に流速の偏りが生じる。従って、湾曲部近傍に触媒が配置されることに起因した排気ガスの流速の偏りが、触媒の部分的な加熱による触媒担体の破壊や部分的な早期劣化の前述の問題を新たに引き起こしている。車両の小型化を目指すために設計上の観点からも、このような場所に配置しなければならないことがしばしばある。   Further, as will be described in detail later, a NOx occlusion reduction catalyst that occludes and reduces NOx in the exhaust gas in the engine exhaust passage, and an exhaust passage upstream thereof, are exhausted to the NOx occlusion reduction catalyst. A more specific problem arises in an internal combustion engine in which a SOx trap catalyst that collects SOx so that SOx in the gas does not flow in is arranged. That is, the SOx trap catalyst may need to be heated to an early activation temperature of the catalyst, or may be raised to a high temperature in order to recover the collection ability by diffusing the collected SOx into the interior as described later. is there. Therefore, it is preferable that the exhaust gas is disposed in the exhaust passage in the vicinity of the higher-temperature internal combustion engine body. However, in the vicinity of the main body of the internal combustion engine, the exhaust passage is often curved, and when the exhaust gas passes through the curved portion, the flow velocity is biased in the exhaust passage. Therefore, the deviation of the exhaust gas flow rate due to the catalyst being arranged in the vicinity of the curved portion newly causes the above-mentioned problems of destruction of the catalyst carrier and partial early deterioration due to partial heating of the catalyst. . In order to reduce the size of the vehicle, it is often necessary to arrange the vehicle in such a place from the viewpoint of design.

本発明は上記問題に鑑み、特に、触媒上流の排気通路が湾曲部を有することによって生じる排気ガスの流速の偏りが、触媒に部分的な破壊や劣化を引き起こさず、触媒を全体として効率的に使用することが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, the present invention is particularly effective because the deviation of the flow rate of the exhaust gas caused by the exhaust passage upstream of the catalyst having a curved portion does not cause partial destruction or deterioration of the catalyst. It is an object of the present invention to provide an exhaust emission control device for an internal combustion engine that can be used.

請求項1に記載の発明によれば、機関排気通路内に、SOxを捕集するSOxトラップ触媒を配置し、該SOxトラップ触媒下流排気通路内に、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるNOxを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸蔵したNOxを還元浄化するNOx吸蔵還元触媒を配置し、機関排気通路が湾曲部を有し該湾曲部を通過することによって排気通路内に流速の偏りが生じた状態で排気ガスが前記SOxトラップ触媒に流入することによって流入量に部分的な偏りがある内燃機関において、前記湾曲部外側を通って流速が早くなっている排気通路内の領域に配置され、SOxが前記SOxトラップ触媒に均一に捕集されるように排気ガスの流れを調整する排気ガス調整手段を具備した内燃機関の排気浄化装置が提供される。すなわち、請求項1に記載の発明では、SOxがSOxトラップ触媒に均一に捕集されるように排気ガスの流れを調整することによって、触媒を全体として効率的に使用することが可能となる。   According to the first aspect of the present invention, when the SOx trap catalyst for collecting SOx is disposed in the engine exhaust passage, and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SOx trap catalyst downstream exhaust passage is lean, A NOx occlusion reduction catalyst that reduces and purifies the stored NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas that occludes and flows in NOx contained in the exhaust gas becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich is disposed, and the engine exhaust passage has a curved portion. In an internal combustion engine in which the amount of inflow is partially biased by the exhaust gas flowing into the SOx trap catalyst in a state where the flow velocity is biased in the exhaust passage by passing through the curved portion, it passes through the outside of the curved portion. Exhaust gas adjustment that adjusts the flow of exhaust gas so that SOx is evenly collected by the SOx trap catalyst, which is arranged in the area in the exhaust passage where the flow velocity is high Exhaust purifying apparatus for an internal combustion engine equipped with a stage is provided. That is, in the first aspect of the invention, the catalyst can be efficiently used as a whole by adjusting the flow of exhaust gas so that SOx is uniformly collected by the SOx trap catalyst.

また、請求項2に記載の発明によれば請求項1に記載の発明において、前記排気ガス調整手段が、前記SOxトラップ触媒上流に配置され、排気ガスの平均流速に応じた予め定められた位置に制御されることによって、排気ガスの流れを前記SOxトラップ触媒に均一に流入するように制御する可動部材である内燃機関の排気浄化装置が提供される。すなわち、請求項2に記載の発明では、排気ガスの平均流速に応じて可動部材をその都度位置決めすることによって、SOxトラップ触媒に流入する排気ガスの流量を常に均一になるようにし、触媒を全体として効率的に使用することが可能となる。   According to the invention of claim 2, in the invention of claim 1, the exhaust gas adjusting means is disposed upstream of the SOx trap catalyst, and is a predetermined position corresponding to the average flow velocity of the exhaust gas. Thus, an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, which is a movable member that controls the flow of exhaust gas so as to uniformly flow into the SOx trap catalyst, is provided. That is, according to the second aspect of the invention, the movable member is positioned each time according to the average flow rate of the exhaust gas, so that the flow rate of the exhaust gas flowing into the SOx trap catalyst is always uniform, and the entire catalyst is Can be used efficiently.

また、請求項3に記載の発明によれば請求項1に記載の発明において、前記排気ガス調整手段が、前記SOxトラップ触媒の上流又は前記NOx吸蔵還元触媒の下流に配置され、前記SOxトラップ触媒の捕集能力が飽和した部分に排気ガスが流入しないように制限する位置に制御される可動部材である請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。すなわち、請求項3に記載の発明では、排気ガスの流れを使用期間の経過に伴って徐々に調整することによって最終的に触媒を全体として効率的に使用することが可能となる。   According to the invention of claim 3, in the invention of claim 1, the exhaust gas adjusting means is disposed upstream of the SOx trap catalyst or downstream of the NOx storage reduction catalyst, and the SOx trap catalyst. The exhaust gas purifying device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust gas purifying device is a movable member that is controlled to a position that restricts the exhaust gas from flowing into a portion where the collection capacity of the exhaust gas is saturated. That is, in the invention described in claim 3, it is possible to finally use the catalyst efficiently as a whole by gradually adjusting the flow of the exhaust gas as the service period elapses.

また、請求項4に記載の発明によれば、機関排気通路内に、SOxを捕集するSOxトラップ触媒を配置し、該SOxトラップ触媒下流排気通路内に、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるNOxを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸蔵したNOxを還元浄化するNOx吸蔵還元触媒を配置し、機関排気通路が湾曲部を有し該湾曲部を通過することによって排気通路内に流速の偏りが生じた状態で排気ガスが前記SOxトラップ触媒に流入することによって流入量に部分的な偏りがある内燃機関において、前記SOxトラップ触媒のSOx捕集可能量を前記偏りに応じて予め偏らせた内燃機関の排気浄化装置が提供される。すなわち、請求項4に記載の発明ではSOx捕集可能量を予め偏らせることによって、排気通路内に付加的な機構を必要とすることなく、触媒を全体として効率的に使用することが可能となる。   According to the fourth aspect of the present invention, the SOx trap catalyst that collects SOx is disposed in the engine exhaust passage, and the air-fuel ratio of the exhaust gas that flows into the SOx trap catalyst downstream exhaust passage is lean. In this case, a NOx occlusion reduction catalyst that reduces and purifies the stored NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas that occludes and flows into the exhaust gas becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio or rich, and the engine exhaust passage has a curved portion. In the internal combustion engine in which the inflow amount is partially biased by the exhaust gas flowing into the SOx trap catalyst in a state where the flow velocity is biased in the exhaust passage by passing through the curved portion, the SOx trap catalyst An exhaust purification device for an internal combustion engine is provided in which the amount of SOx that can be collected is biased in advance according to the bias. That is, in the invention described in claim 4, by pre-biasing the SOx trappable amount, it is possible to efficiently use the catalyst as a whole without requiring an additional mechanism in the exhaust passage. Become.

また、請求項5に記載の発明によれば、機関排気通路内に、SOxを捕集するSOxトラップ触媒を配置し、該SOxトラップ触媒下流排気通路内に、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるNOxを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸蔵したNOxを還元浄化するNOx吸蔵還元触媒を配置し、機関排気通路が湾曲部を有し該湾曲部を通過することによって排気通路内に流速の偏りが生じた状態で排気ガスが前記SOxトラップ触媒に流入することによって流入量に部分的な偏りがある内燃機関において、前記SOxトラップ触媒に流入する排気ガスの圧力損失の傾向を前記偏りに応じて予め偏らせた内燃機関の排気浄化装置が提供される。すなわち、請求項5に記載の発明では、圧力損失の傾向を予め偏らせることによって、排気通路内に付加的な機構を必要とすることなく、触媒を全体として効率的に使用することが可能となる。   According to the fifth aspect of the present invention, the SOx trap catalyst for collecting SOx is disposed in the engine exhaust passage, and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SOx trap catalyst downstream exhaust passage is lean. In this case, a NOx occlusion reduction catalyst that reduces and purifies the stored NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas that occludes and flows into the exhaust gas becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio or rich, and the engine exhaust passage has a curved portion. In the internal combustion engine in which the inflow amount is partially biased by the exhaust gas flowing into the SOx trap catalyst in a state where the flow velocity is biased in the exhaust passage by passing through the curved portion, the SOx trap catalyst An exhaust purification device for an internal combustion engine in which the tendency of the pressure loss of the exhaust gas flowing into the engine is preliminarily biased according to the bias is provided. That is, in the invention described in claim 5, by pre-biasing the tendency of pressure loss, it is possible to efficiently use the catalyst as a whole without requiring an additional mechanism in the exhaust passage. Become.

各請求項に記載の発明によれば、特に、触媒上流の排気通路が湾曲部を有することによって生じる排気ガスの流速の偏りが、触媒に部分的な破壊や劣化を引き起こさず、触媒を全体として効率的に使用することが可能となるという共通の効果を奏する。   According to the invention described in each claim, in particular, the deviation of the flow velocity of the exhaust gas caused by the exhaust passage upstream of the catalyst having a curved portion does not cause partial destruction or deterioration of the catalyst, and the catalyst as a whole. There is a common effect that it can be used efficiently.

図1は本発明を圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示している。しかしながら本発明を火花点火式内燃機関に適用することもできる。   FIG. 1 shows a case where the present invention is applied to a compression ignition type internal combustion engine. However, the present invention can also be applied to a spark ignition type internal combustion engine.

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内にそれぞれ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それぞれ示す。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の入口はエアフローメータ8を介してエアクリーナ9に連結される。吸気ダクト6内には電気制御式スロットル弁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。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、排気タービン7bの出口は排気後処理装置20に連結される。   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 air flow meter 8. An electrically controlled throttle valve 10 is arranged in the intake duct 6, and a cooling device 11 for cooling intake air flowing in the intake duct 6 is arranged 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. On the other hand, the exhaust manifold 5 is connected to the inlet of the exhaust turbine 7 b of the exhaust turbocharger 7, and the outlet of the exhaust turbine 7 b is connected to the exhaust aftertreatment device 20.

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12を介して互いに連結され、EGR通路12内には電気制御式EGR制御弁13が配置される。また、EGR通路12周りにはEGR通路12内を流れるEGRガスを冷却するための冷却装置14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14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15を介してコモンレール16に連結される。このコモンレール16内へは電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ17から燃料が供給され、コモンレール16内に供給された燃料は各燃料供給管15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 12, and an electrically controlled EGR control valve 13 is disposed in the EGR passage 12. A cooling device 14 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 12 is disposed around the EGR passage 12. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the cooling device 14, 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 16 through a fuel supply pipe 15. Fuel is supplied into the common rail 16 from an electronically controlled fuel pump 17 with variable discharge amount, and the fuel supplied into the common rail 16 is supplied to the fuel injection valve 3 through each fuel supply pipe 15.

排気後処理装置20は排気タービン7bの出口に連結された排気管21と、排気管21に連結された触媒コンバータ22と、触媒コンバータ22に連結された排気管23とを具備する。触媒コンバータ22内には上流側から順にSOxトラップ触媒24及びNOx吸蔵還元触媒25が配置される。また、排気管23には触媒コンバータ22から排出された排気ガスの温度を検出するための温度センサ26と、触媒コンバータ22から排出された排気ガスの空燃比を検出するための空燃比センサ27とが配置される。触媒コンバータ22から排出された排気ガスの温度はSOxトラップ触媒24及びNOx吸蔵還元触媒25の温度を表している。   The exhaust aftertreatment device 20 includes an exhaust pipe 21 connected to the outlet of the exhaust turbine 7 b, a catalytic converter 22 connected to the exhaust pipe 21, and an exhaust pipe 23 connected to the catalytic converter 22. In the catalytic converter 22, an SOx trap catalyst 24 and a NOx storage reduction catalyst 25 are arranged in this order from the upstream side. The exhaust pipe 23 includes a temperature sensor 26 for detecting the temperature of the exhaust gas discharged from the catalytic converter 22, and an air-fuel ratio sensor 27 for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the catalytic converter 22. Is placed. The temperature of the exhaust gas discharged from the catalytic converter 22 represents the temperature of the SOx trap catalyst 24 and the NOx storage reduction catalyst 25.

一方、図1に示されるように排気マニホルド5には燃料添加弁28が取り付けられる。この燃料添加弁28にはコモンレール16から燃料が添加され、燃料添加弁28から排気マニホルド5内に燃料が添加される。本発明による実施例ではこの燃料は軽油からなる。なお、燃料添加弁28を排気管21に取り付けることもできる。   On the other hand, a fuel addition valve 28 is attached to the exhaust manifold 5 as shown in FIG. Fuel is added to the fuel addition valve 28 from the common rail 16, and fuel is added from the fuel addition valve 28 into the exhaust manifold 5. In an embodiment according to the invention, this fuel consists of light oil. The fuel addition valve 28 can be attached to the exhaust pipe 21.

電子制御ユニット30はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス31によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)32、RAM(ランダムアクセスメモリ)33、CPU(マイクロプロセッサ)34、入力ポート35及び出力ポート36を具備する。エアフローメータ8、温度センサ26、及び空燃比センサ27の出力信号はそれぞれ対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。また、アクセルペダル39にはアクセルペダル39の踏み込み量Lに比例した出力電圧を発生する負荷センサ40が接続され、負荷センサ40の出力電圧は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。更に入力ポート35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41が接続される。CPU34ではクランク角センサ41からの出力パルスに基づいて機関回転数Nが算出される。一方、出力ポート36は対応する駆動回路38を介して燃料噴射弁3、スロットル弁10駆動装置、EGR制御弁13、燃料ポンプ17、及び燃料添加弁28に接続される。   The electronic control unit 30 is composed of a digital computer, and is connected to each other by a bidirectional bus 31. A ROM (Read Only Memory) 32, a RAM (Random Access Memory) 33, a CPU (Microprocessor) 34, an input port 35 and an output port 36. It comprises. Output signals of the air flow meter 8, the temperature sensor 26, and the air-fuel ratio sensor 27 are input to the input port 35 via the corresponding AD converters 37, respectively. The accelerator pedal 39 is connected to a load sensor 40 that generates an output voltage proportional to the depression amount L of the accelerator pedal 39. The output voltage of the load sensor 40 is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37. Is done. Further, the input port 35 is connected to a crank angle sensor 41 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, 15 °. The CPU 34 calculates the engine speed N based on the output pulse from the crank angle sensor 41. On the other hand, the output port 36 is connected to the fuel injection valve 3, the throttle valve 10 drive device, the EGR control valve 13, the fuel pump 17, and the fuel addition valve 28 via corresponding drive circuits 38.

まず初めに図1に示されるNOx吸蔵還元触媒25について説明する。このNOx吸蔵還元触媒25は例えばアルミナからなる触媒担体を有しており、図2はこの触媒担体45の表面部分の断面を図解的に示している。図2に示されるように触媒担体45の表面上には貴金属触媒46が分散して担持されており、更に触媒担体45の表面上にはNOx吸収剤47の層が形成されている。   First, the NOx storage reduction catalyst 25 shown in FIG. 1 will be described. The NOx occlusion reduction catalyst 25 has a catalyst carrier made of alumina, for example, and FIG. 2 schematically shows a cross section of the surface portion of the catalyst carrier 45. As shown in FIG. 2, a noble metal catalyst 46 is dispersedly supported on the surface of the catalyst carrier 45, and a layer of NOx absorbent 47 is formed on the surface of the catalyst carrier 45.

本発明による実施例では貴金属触媒46として白金Ptが用いられており、NOx吸収剤47を構成する成分としては例えばカリウムK、ナトリウムNa、セシウムCsのようなアルカリ金属、バリウムBa、カルシウムCaのようなアルカリ土類、ランタンLa、イットリウムYのような希土類から選ばれた少なくとも一つが用いられている。   In the embodiment according to the present invention, platinum Pt is used as the noble metal catalyst 46, and the constituent elements of the NOx absorbent 47 are, for example, alkali metals such as potassium K, sodium Na, cesium Cs, barium Ba, and calcium Ca. At least one selected from rare earths such as alkaline earth, lanthanum La, and yttrium Y is used.

機関吸気通路、燃焼室2およびNOx吸蔵還元触媒25上流の排気通路内に供給された空気および燃料(炭化水素)の比を排気ガスの空燃比と称すると、NOx吸収剤47は排気ガスの空燃比がリーンのときにはNOxを吸収し、排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したNOxを還元放出するNOxの吸収放出作用を行う。しかしながらリーン空燃比のもとでの燃焼が継続して行われるとその間にNOx吸収剤47のNOx吸収能力が飽和してしまい、NOx吸収剤47によりNOxを吸収できなくなってしまう。そこで本発明による実施例ではNOx吸収剤47の吸収能力が飽和する前に燃料添加弁28から燃料を供給することによって排気ガスの空燃比を一時的にリッチにし、それによってNOx吸収剤47からNOxを還元放出させるようにしている。さらに、圧縮着火式内燃機関は排気ガスの温度が低いため、触媒の温度が上がらず触媒の反応性が悪い場合がある。そのようなときにも燃料添加弁28から燃料を供給し、その反応熱で触媒を昇温させることができる。   When the ratio of air and fuel (hydrocarbon) supplied into the engine intake passage, the combustion chamber 2 and the exhaust passage upstream of the NOx occlusion reduction catalyst 25 is referred to as the air-fuel ratio of the exhaust gas, the NOx absorbent 47 is exhausted from the exhaust gas. When the fuel ratio is lean, NOx is absorbed, and when the oxygen concentration in the exhaust gas decreases, the absorbed and released NOx is reduced and released. However, if combustion under a lean air-fuel ratio is continuously performed, the NOx absorbent capacity of the NOx absorbent 47 is saturated during that time, and the NOx absorbent 47 cannot absorb NOx. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the air-fuel ratio of the exhaust gas is temporarily made rich by supplying the fuel from the fuel addition valve 28 before the absorption capacity of the NOx absorbent 47 is saturated, and thereby the NOx absorbent 47 to the NOx. Is reduced and released. Further, since the temperature of exhaust gas is low in the compression ignition type internal combustion engine, the catalyst temperature may not rise and the reactivity of the catalyst may be poor. Even in such a case, the fuel can be supplied from the fuel addition valve 28 and the temperature of the catalyst can be raised by the reaction heat.

ところで排気ガス中にはSOx、すなわちSO2が含まれており、このSO2がNOx吸蔵還元触媒25に流入するとこのSO2は白金Pt46において酸化されてSO3となる。次いでこのSO3はNOx吸収剤47内に吸収されて酸化バリウムBaOと結合しながら、硫酸イオンSO4 2-の形でNOx吸収剤47内に拡散し、安定した硫酸塩BaSO4を生成する。しかしながらNOx吸収剤47が強い塩基性を有するためにこの硫酸塩BaSO4は安定していて分解しづらく、排気ガスの空燃比を単にリッチにしただけでは硫酸塩BaSO4は分解されずにそのまま残る。従ってNOx吸収剤47内には時間が経過するにつれて硫酸塩BaSO4が増大することになり、こうして時間が経過するにつれてNOx吸収剤47が吸収しうるNOx量が低下することになる。 Meanwhile, the exhaust gas contains SOx, that is, SO 2, the SO 2 When this SO 2 flows into the NOx storing and reducing catalyst 25 is the is oxidized SO 3 in the platinum Pt 46. Next, this SO 3 is absorbed into the NOx absorbent 47 and bonded to the barium oxide BaO, while diffusing into the NOx absorbent 47 in the form of sulfate ions SO 4 2− to produce stable sulfate BaSO 4 . However, since the NOx absorbent 47 has a strong basicity, this sulfate BaSO 4 is stable and difficult to decompose. If the air-fuel ratio of the exhaust gas is simply made rich, the sulfate BaSO 4 remains as it is without being decomposed. . Therefore, the sulfate BaSO 4 increases in the NOx absorbent 47 as time elapses, and thus the amount of NOx that can be absorbed by the NOx absorbent 47 decreases as time elapses.

そこで本発明ではNOx吸蔵還元触媒25の上流にSOxトラップ触媒24を配置してこのSOxトラップ触媒24により排気ガス中に含まれるSOxを捕集し、それによってNOx吸蔵還元触媒25にSOxが流入しないようにしている。次にこのSOxトラップ触媒24について説明する。   Therefore, in the present invention, the SOx trap catalyst 24 is disposed upstream of the NOx storage reduction catalyst 25, and SOx contained in the exhaust gas is collected by the SOx trap catalyst 24, so that SOx does not flow into the NOx storage reduction catalyst 25. I am doing so. Next, the SOx trap catalyst 24 will be described.

図3(A)及び図3(B)はSOxトラップ触媒24の構造を示している。なお、図3(A)はSOxトラップ触媒24の正面図を示しており、図3(B)はSOxトラップ触媒24の中心軸線を通る図3(A)の線A−Aにおける側面断面図を示している。図3(A)及び図3(B)に示される実施例ではSOxトラップ触媒24はハニカム構造のモノリス触媒からなり、SOxトラップ触媒24の軸線方向にまっすぐに延び、薄肉の隔壁48により互いに分離された複数個の排気ガス流通路49を有する。各隔壁48の両側表面上には例えばアルミナからなる触媒担体が担持されており、図4はこの触媒担体50の表面部分の断面を図解的に示している。図4に示されるように触媒担体50の表面上にはSOx捕集材51が形成されており、このSOx捕集材51の表面上には貴金属触媒52が分散して保持されている。   3A and 3B show the structure of the SOx trap catalyst 24. FIG. 3A is a front view of the SOx trap catalyst 24, and FIG. 3B is a side sectional view taken along line AA in FIG. 3A passing through the central axis of the SOx trap catalyst 24. Show. In the embodiment shown in FIGS. 3 (A) and 3 (B), the SOx trap catalyst 24 is composed of a monolith catalyst having a honeycomb structure, extends straight in the axial direction of the SOx trap catalyst 24, and is separated from each other by a thin partition wall 48. A plurality of exhaust gas flow passages 49 are provided. A catalyst carrier made of alumina, for example, is supported on both surfaces of each partition wall 48. FIG. 4 schematically shows a cross section of the surface portion of the catalyst carrier 50. As shown in FIG. 4, an SOx trap 51 is formed on the surface of the catalyst carrier 50, and the noble metal catalyst 52 is dispersed and held on the surface of the SOx trap 51.

本発明による実施例では貴金属触媒52として白金が用いられており、SOx捕集材51を構成する成分としては例えばカリウムK、ナトリウムNa、セシウムCsのようなアルカリ金属、バリウムBa、カルシウムCaのようなアルカリ土類、ランタンLa、イットリウムYのような希土類から選ばれた少なくとも一つが用いられている。即ち、SOxトラップ触媒24のSOx捕集材51は強塩基性を呈している。   In the embodiment according to the present invention, platinum is used as the noble metal catalyst 52, and the components constituting the SOx trap 51 are, for example, alkali metals such as potassium K, sodium Na, cesium Cs, barium Ba, and calcium Ca. At least one selected from rare earths such as alkaline earth, lanthanum La, and yttrium Y is used. That is, the SOx trap 51 of the SOx trap catalyst 24 has a strong basicity.

さて、排気ガス中に含まれるSOx、すなわちSO2は図4に示されるように白金Pt52において酸化され、次いでSOx捕集材51内に捕集される。即ち、SO2は硫酸イオンSO4 2-の形でSOx捕集材51内に拡散し、硫酸塩を形成する。なお、上述したようにSOx捕集材51は強塩基性を呈しており、従って図4に示されるように排気ガス中に含まれるSO2の一部は直接SOx捕集材51内に捕集される。 Now, SOx contained in the exhaust gas, that is, SO 2 is oxidized in platinum Pt 52 as shown in FIG. 4 and then collected in the SOx collection material 51. That is, SO 2 diffuses into the SOx trap 51 in the form of sulfate ions SO 4 2− to form sulfate. As described above, the SOx trap 51 has a strong basicity. Therefore, as shown in FIG. 4, a part of SO 2 contained in the exhaust gas is directly trapped in the SOx trap 51. Is done.

図4においてSOx捕集材51内における濃淡は捕集されたSOxの濃度を示している。図4からわかるようにSOx捕集材51内におけるSOx濃度はSOx捕集材51の表面近傍が最も高く、奥部に行くに従って次第に低くなっていく。SOx捕集材51の表面近傍におけるSOx濃度が高くなるとSOx捕集材51の表面の塩基性が弱まり、SOxの捕集能力が弱まる。ここで排気ガス中に含まれるSOxのうちでSOxトラップ触媒24に捕集されるSOxの割合をSOxトラップ率と称すると、SOx捕集材51の表面の塩基性が弱まればそれに伴ってSOxトラップ率が低下することになる。本発明による実施例ではSOxトラップ率が予め定められた率よりも低下したときには排気ガスの空燃比がリーンのもとでSOxトラップ触媒24の温度を上昇させる昇温制御を行い、それによってSOxトラップ率を回復させるようにしている。ここで昇温制御として、燃料添加弁28から燃料を供給し、その反応熱で触媒を昇温させている。   In FIG. 4, the density in the SOx collection material 51 indicates the concentration of the collected SOx. As can be seen from FIG. 4, the SOx concentration in the SOx collection material 51 is highest near the surface of the SOx collection material 51 and gradually decreases toward the back. When the SOx concentration in the vicinity of the surface of the SOx collection material 51 is increased, the basicity of the surface of the SOx collection material 51 is weakened, and the SOx collection capability is weakened. Here, of the SOx contained in the exhaust gas, the ratio of SOx trapped in the SOx trap catalyst 24 is referred to as the SOx trap ratio. If the basicity of the surface of the SOx trap 51 is weakened, the SOx traps accordingly. The trap rate will decrease. In the embodiment according to the present invention, when the SOx trap rate is lower than a predetermined rate, the temperature rise control is performed to raise the temperature of the SOx trap catalyst 24 under the lean air-fuel ratio of the exhaust gas, thereby the SOx trap. I try to recover the rate. Here, as temperature increase control, fuel is supplied from the fuel addition valve 28, and the temperature of the catalyst is increased by the reaction heat.

すなわち、排気ガスの空燃比がリーンのもとでSOxトラップ触媒24の温度を上昇させるとSOx捕集材51内の表面近傍に集中的に存在するSOxはSOx捕集材51内におけるSOx濃度が均一となるようにSOx捕集材51の奥部に向けて拡散していく。すなわち、SOx捕集材51内に生成されている硝酸塩はSOx捕集材51の表面近傍に集中している不安定な状態からSOx捕集材51内の全体に亘って均一に分散した安定した状態に変化する。SOx捕集材51内の表面近傍に存在するSOxがSOx捕集材51の奥部に向けて拡散するとSOx捕集材51の表面近傍のSOx濃度が低下し、このようにしてSOxトラップ触媒24の昇温制御が完了するとSOxトラップ率が回復する。   In other words, when the temperature of the SOx trap catalyst 24 is raised while the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, the SOx concentrated in the vicinity of the surface in the SOx trap 51 has a SOx concentration in the SOx trap 51. It diffuses toward the back of the SOx collection material 51 so as to be uniform. That is, the nitrate produced in the SOx collection material 51 is uniformly dispersed from the unstable state where the nitrate is concentrated in the vicinity of the surface of the SOx collection material 51 over the entire SOx collection material 51. Change to state. When SOx existing in the vicinity of the surface in the SOx collection material 51 diffuses toward the back of the SOx collection material 51, the SOx concentration in the vicinity of the surface of the SOx collection material 51 is lowered, and thus the SOx trap catalyst 24. When the temperature rise control is completed, the SOx trap rate is recovered.

SOxトラップ触媒24の昇温制御を行ったときにSOxトラップ触媒24の温度をほぼ450℃程度にすればSOx捕集材51の表面近傍に存在するSOxをSOx捕集材51内に拡散させることができ、SOxトラップ触媒24の温度を600℃程度まで上昇させるとSOx捕集材51内のSOx濃度をかなり均一化することができる。従ってSOxトラップ触媒24の昇温制御時には排気ガスの空燃比がリーンのもとでSOxトラップ触媒24の温度を600℃程度まで昇温させることが好ましい。   If the temperature of the SOx trap catalyst 24 is set to about 450 ° C. when the temperature rise control of the SOx trap catalyst 24 is performed, SOx existing near the surface of the SOx trap 51 is diffused into the SOx trap 51. If the temperature of the SOx trap catalyst 24 is raised to about 600 ° C., the SOx concentration in the SOx trap 51 can be made fairly uniform. Therefore, during the temperature increase control of the SOx trap catalyst 24, it is preferable to raise the temperature of the SOx trap catalyst 24 to about 600 ° C. while the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean.

さて、ここで図5は排気管21が、図1に示すように触媒コンバータ22との連結部付近で湾曲しているときの排気ガスの流速を図解的に示している。矢印が排気ガスの流れを表し、矢印の密度が濃い程流速が大きいことを表す。排気ガスの流れはその慣性力のために湾曲部の外側の流速が大きくなる。従って、SOxトラップ触媒24に流入する排気ガスの流量もそれに相当する部分、すなわち、図5において左側が大きくなる。これをa側と称し、反対側すなわち右側をb側と称すと、前述したように、SOxトラップ触媒24のa側が部分的に加熱されて触媒担体の破壊や、部分的な早期劣化といった上述の問題が生じてしまう。この問題について、以下により詳細に説明する。   Now, FIG. 5 schematically shows the flow rate of the exhaust gas when the exhaust pipe 21 is curved in the vicinity of the connecting portion with the catalytic converter 22 as shown in FIG. The arrow represents the flow of exhaust gas, and the higher the density of the arrow, the greater the flow velocity. The flow rate of the exhaust gas increases the flow velocity outside the curved portion due to its inertial force. Therefore, the flow rate of the exhaust gas flowing into the SOx trap catalyst 24 is also increased in the corresponding portion, that is, the left side in FIG. When this is referred to as the a side and the opposite side, ie, the right side is referred to as the b side, as described above, the a side of the SOx trap catalyst 24 is partially heated to destroy the catalyst carrier and partially prematurely deteriorate. Problems arise. This problem will be described in more detail below.

図6(A)は、当該内燃機関を長期間運転させ、その間にSOxトラップ触媒24に流入した排気ガス中に含まれるSOxの総流入量の分布を、図3(B)に示すような断面における分布曲線として図解的に示している。図6(A)において左側が、図5におけるa側に相当し、右側が図5におけるb側に相当する。ここでSOxトラップ触媒24がSOxを吸収しきれず捕集能力が飽和する量、すなわち限界捕集量をSOX0として図6(A)に示す。分布曲線と限界捕集量SOX0を比較すると、a側の一部の領域において分布曲線が限界捕集量SOX0を上回っている。すなわち、この領域については、SOxトラップ触媒24が、分布曲線が限界捕集量SOX0を上回っている分のSOx量だけ捕集しきれず、そのまま下流のNOx吸蔵還元触媒25に対して排出している。その結果、対応する位置のNOx吸蔵還元触媒25の領域において、NOx吸収剤47にその分のSOxが流入してしまい(図6(B))、前述のようなNOx吸収剤47が吸収しうるNOx量の低下という問題が生じる。   FIG. 6A shows a cross section of the distribution of the total inflow amount of SOx contained in the exhaust gas flowing into the SOx trap catalyst 24 during the operation of the internal combustion engine for a long time as shown in FIG. It is shown schematically as a distribution curve at. 6A, the left side corresponds to the a side in FIG. 5, and the right side corresponds to the b side in FIG. Here, the amount by which the SOx trap catalyst 24 cannot absorb SOx and the collection ability is saturated, that is, the limit collection amount is shown as SOX0 in FIG. When the distribution curve is compared with the limit collection amount SOX0, the distribution curve exceeds the limit collection amount SOX0 in a part of the region a. That is, in this region, the SOx trap catalyst 24 cannot collect only the amount of SOx whose distribution curve exceeds the limit collection amount SOX0 and discharges it as it is to the downstream NOx storage reduction catalyst 25. . As a result, in the region of the NOx occlusion reduction catalyst 25 at the corresponding position, that amount of SOx flows into the NOx absorbent 47 (FIG. 6B), and the NOx absorbent 47 as described above can absorb it. The problem of a decrease in the amount of NOx occurs.

仮に、分布曲線に示すSOx量と同量のSOxが、偏ることなく均一にSOxトラップ触媒24に流入したとすると、SOXEに示すような直線となる。すなわち、排気ガスが均一にSOxトラップ触媒24に流入した場合には、SOxトラップ触媒24のいずれの箇所においても限界捕集量SOX0を超えず、NOx吸収剤47が吸収しうるNOx量の低下という問題が生じることはない。   If SOx of the same amount as the SOx amount shown in the distribution curve flows uniformly into the SOx trap catalyst 24 without being biased, a straight line as shown by SOXE is obtained. That is, when the exhaust gas uniformly flows into the SOx trap catalyst 24, the limit collection amount SOX0 is not exceeded at any part of the SOx trap catalyst 24, and the NOx amount that the NOx absorbent 47 can absorb is reduced. There is no problem.

そこで本発明による1番目の実施形態では、SOxトラップ触媒24のSOxの限界捕集量に予め偏りを持たせることによって、流入する排気ガスの流量が多い部分だけが限界捕集量を超えてしまうという上記問題を解決している。   Therefore, in the first embodiment according to the present invention, since the limit collection amount of SOx of the SOx trap catalyst 24 is biased in advance, only the portion where the flow rate of inflowing exhaust gas is large exceeds the limit collection amount. The above problem is solved.

まず、限界捕集量を偏らせる方法を説明する前に、基準となる偏り傾向をどのように決定するかについて説明する。そのために、実際にSOxトラップ触媒24に流入する排気ガス量の分布を測定し、排気ガス中に含まれるのSOxの比率は一定であると仮定してSOx量の偏りを決定する。当然のことながら、実際にSOxトラップ触媒24に流入する排気ガス量の偏り傾向は内燃機関の構成、すなわち排気管の湾曲の程度、排気管の長さ及び太さ等に大きく関連している。従って、その構成に応じて個別に測定し、決定する必要がある。さらに、機関の運転状況に応じても様々に変化するが、これは運転条件を仮定する。1つの方法として、排気ガスの流速が最も早く最も偏りが大きいと考えられる、スロットル弁が全開状態且つ高負荷の場合に、SOxトラップ触媒24に流入する排気ガス量の分布を測定することである。その他の方法としては、予め決められた車両の走行パターンに応じて内燃機関を運転させ、そのときのSOxトラップ触媒24に流入する排気ガス量の分布を測定すること等が考えらる。これら方法によって図6(A)の分布曲線に示すような実際の偏り傾向が得られる。得られた実際の偏り傾向が図6(A)の分布曲線に示すものであるとして、以下の実施形態において説明する。   First, before explaining the method of biasing the limit collection amount, how to determine a bias tendency as a reference will be described. For this purpose, the distribution of the exhaust gas amount actually flowing into the SOx trap catalyst 24 is measured, and the deviation of the SOx amount is determined on the assumption that the ratio of SOx contained in the exhaust gas is constant. As a matter of course, the tendency of deviation of the amount of exhaust gas actually flowing into the SOx trap catalyst 24 is largely related to the configuration of the internal combustion engine, that is, the degree of curvature of the exhaust pipe, the length and thickness of the exhaust pipe, and the like. Therefore, it is necessary to individually measure and determine according to the configuration. Furthermore, although it changes variously also according to the driving | running state of an engine, this assumes driving | running conditions. One method is to measure the distribution of the amount of exhaust gas flowing into the SOx trap catalyst 24 when the throttle valve is fully open and the load is high, where the exhaust gas flow velocity is considered to be the fastest and most uneven. . As another method, it is conceivable to operate the internal combustion engine in accordance with a predetermined traveling pattern of the vehicle and measure the distribution of the amount of exhaust gas flowing into the SOx trap catalyst 24 at that time. By these methods, an actual bias tendency as shown in the distribution curve of FIG. It will be described in the following embodiment on the assumption that the obtained actual bias tendency is shown in the distribution curve of FIG.

限界捕集量の偏り傾向を実現する方法の1つとして、触媒担体量を偏らせる方法について図7を参照しながら説明する。図7は、SOxトラップ触媒24の排気ガス流通路の内周壁面上の表面部分の断面を図解的に示している。これを更に拡大すると先に示した図4となる。基材53上の触媒担体50は複数の細孔54を有している。触媒担体50上の表面部分には、図4の拡大図に示すように、SOx捕集材51を介して貴金属触媒52が分散して担持されている。従って、触媒担体50量を増やしてより厚く基材上に堆積させれば、その分細孔も増えて表面積が大きくなる。結果として触媒担体50表面のSOx捕集材51の面積及び貴金属触媒52量も増えることとなり、SOxの限界捕集量が向上する。   A method for biasing the amount of catalyst carrier will be described with reference to FIG. 7 as one of the methods for realizing the tendency to bias the limit collection amount. FIG. 7 schematically shows a cross section of a surface portion on the inner peripheral wall surface of the exhaust gas flow passage of the SOx trap catalyst 24. When this is further enlarged, FIG. 4 shown above is obtained. The catalyst carrier 50 on the substrate 53 has a plurality of pores 54. As shown in the enlarged view of FIG. 4, the noble metal catalyst 52 is dispersed and supported on the surface portion of the catalyst carrier 50 through the SOx trapping material 51. Therefore, if the amount of the catalyst carrier 50 is increased and the catalyst carrier 50 is deposited thicker on the substrate, the number of pores increases and the surface area increases. As a result, the area of the SOx collection material 51 on the surface of the catalyst carrier 50 and the amount of the noble metal catalyst 52 also increase, and the limit collection amount of SOx is improved.

この方法によってa側の触媒担体50量をb側と比較して相対的に増やし、最終的に図8に示すように、a側及びb側間の触媒担体50量すなわち表面積の分布傾向が図6(A)の分布曲線の傾向と同じような傾向となるように形成する。その結果、b側よりもa側に多くの排気ガスが流入しても、限界捕集量に達するまでの運転時間はa側及びb側間でほぼ同じとなる。従って、SOxトラップ触媒24が部分的に使用不能となることはなく、触媒を全体として無駄なく使用することが可能となる。   By this method, the amount of the catalyst carrier 50 on the a side is relatively increased compared to the side b, and finally, as shown in FIG. 8, the amount of the catalyst carrier 50 between the a side and the b side, that is, the distribution tendency of the surface area is illustrated. 6 (A) is formed so as to have a tendency similar to the tendency of the distribution curve. As a result, even if more exhaust gas flows into the a side than the b side, the operation time until the limit collection amount is reached is substantially the same between the a side and the b side. Accordingly, the SOx trap catalyst 24 is not partially disabled, and the catalyst can be used as a whole without waste.

その他の方法として、触媒の反応性を向上させるために、触媒の貴金属活性(例えば、貴金属触媒52量)やSOx捕集材51量の分布傾向が、図8のような傾向となるように形成することによっても同様の目的が達せられる。また、SOxトラップ触媒24のハニカム構造の排気ガス流通路49の単位面積当たりの数、すなわち排気ガス流通路49の配置の密度を高くし、排気ガス流通路49内の表面積の傾向を図6(A)の傾向と同じ図8のような傾向となるように形成することによっても同様の目的が達せられる。   As another method, in order to improve the reactivity of the catalyst, the distribution tendency of the noble metal activity of the catalyst (for example, the amount of the noble metal catalyst 52) and the amount of the SOx trap 51 is formed as shown in FIG. By doing so, the same purpose can be achieved. Further, the number of exhaust gas flow passages 49 of the honeycomb structure of the SOx trap catalyst 24 per unit area, that is, the density of the arrangement of the exhaust gas flow passages 49 is increased, and the surface area tendency in the exhaust gas flow passages 49 is shown in FIG. The same purpose can be achieved by forming the same tendency as in FIG. 8 as shown in FIG.

本発明による2番目の実施形態では、排気ガスがSOxトラップ触媒24に流入する際の圧力損失の傾向を偏らせることによって、排気ガスがSOxトラップ触媒24全体に均一に流入するようにして上記問題を解決している。すなわち、排気ガスの流速の多いa側において圧力損失がより大きくなるようにすると、必然的にその部分に流入する排気ガスの量が減少する。そして減少した分、より圧力損失の小さいb側へ排気ガスの流れが移行し、SOxトラップ触媒24に流入する排気ガスの量が全体として均一になる。それによって、触媒を全体として効率的に使用することが可能となる。   In the second embodiment according to the present invention, the above problem is caused by allowing the exhaust gas to uniformly flow into the entire SOx trap catalyst 24 by biasing the tendency of pressure loss when the exhaust gas flows into the SOx trap catalyst 24. Has solved. That is, if the pressure loss is increased on the side a where the flow rate of exhaust gas is large, the amount of exhaust gas flowing into the portion inevitably decreases. Then, the flow of exhaust gas shifts to the b side where the pressure loss is smaller, and the amount of exhaust gas flowing into the SOx trap catalyst 24 becomes uniform as a whole. Thereby, the catalyst can be efficiently used as a whole.

圧力損失を大きくする方法として、例えば、図9に示すように排気ガス流通路49の口径を小さくし、その分排気ガス流通路49の数を増やし、密度をより高くすることが考えられる。排気ガス流通路49の口径を小さくし、配置の密度を高くすれば、それだけその部分の圧力損失が大きくなる。また、排気ガス流通路49の口径及び配置の密度は変えずに触媒担体50の量を増やし、実質的に隔壁48の厚さを厚くすることも考えられる。すなわち、触媒担体50量を増やすと1番目の実施形態において説明したように、表面積が大きくなるが、それと背反に隔壁48が全体として厚くなるため排気ガス流通路の口径が小さくなり、圧力損失が大きくなる。さらに別の方法として、触媒全体として使用可能な部分が減少するが、図10に示すように排気ガス流通路49を栓55で塞ぐことによって物理的に排気ガスが通り抜けないようにすることも考えられる。この場合、SOxトラップ触媒24の上流である入口側を塞ぐか下流すである出口側を塞ぐか選択できるが、出口側を塞いだ方が塞がれた排気ガス流通路49自体の触媒も少なからず利用できるのでより好ましい。   As a method for increasing the pressure loss, for example, as shown in FIG. 9, it is conceivable to reduce the diameter of the exhaust gas flow passage 49 and increase the number of the exhaust gas flow passages 49 and increase the density accordingly. If the diameter of the exhaust gas flow passage 49 is reduced and the density of the arrangement is increased, the pressure loss in that portion increases accordingly. It is also conceivable to increase the amount of the catalyst carrier 50 and substantially increase the thickness of the partition wall 48 without changing the diameter and arrangement density of the exhaust gas flow passage 49. That is, when the amount of the catalyst carrier 50 is increased, as described in the first embodiment, the surface area is increased. On the contrary, the partition wall 48 is thickened as a whole, so that the diameter of the exhaust gas passage is reduced and the pressure loss is reduced. growing. As another method, the usable portion of the catalyst as a whole is reduced, but it is also conceivable to prevent the exhaust gas from physically passing through by closing the exhaust gas flow passage 49 with a plug 55 as shown in FIG. It is done. In this case, it is possible to select whether the inlet side upstream of the SOx trap catalyst 24 is closed or the outlet side which is downstream is closed, but there is little catalyst in the exhaust gas flow passage 49 itself which is closed when the outlet side is closed. It is more preferable because it can be used.

これらの方法によって圧力損失を調節することが可能となり、a側及びb側間の圧力損失の傾向を、図6(A)の分布曲線の傾向と同じような傾向となるように形成することが可能となる。より詳しく説明すると、排気ガス流通路49の口径を小さくし、配置の密度を高くする方法においては、a側の排気ガスの流通路49の口径をより小さく、配置の密度をより高くし、触媒担体50の量を増やす方法においては、a側の触媒担体50をより多くし、排気ガス流通路を栓55で塞ぐ方法においては、塞ぐ穴の配置、割合、間隔等を変える。それによって図11に示すような圧力損失の傾向を実現でき、SOxトラップ触媒24に流入する排気ガスの量が全体として均一になる。それによって、触媒を全体として効率的に使用することが可能となる。   The pressure loss can be adjusted by these methods, and the tendency of the pressure loss between the a side and the b side can be formed to have the same tendency as the tendency of the distribution curve of FIG. It becomes possible. More specifically, in the method of reducing the diameter of the exhaust gas flow passage 49 and increasing the arrangement density, the diameter of the exhaust gas flow path 49 on the a side is made smaller, the arrangement density is made higher, and the catalyst In the method of increasing the amount of the carrier 50, the number of catalyst carriers 50 on the a side is increased, and in the method of closing the exhaust gas flow passage with the plug 55, the arrangement, ratio, interval, and the like of the holes to be closed are changed. Accordingly, the tendency of pressure loss as shown in FIG. 11 can be realized, and the amount of exhaust gas flowing into the SOx trap catalyst 24 becomes uniform as a whole. Thereby, the catalyst can be efficiently used as a whole.

次に、3番目の実施形態について説明する。本実施形態では、図12に示すように、SOxトラップ触媒24の上流の排気通路内に配置され、アクチュエータ60によって制御可能な平面的な流速制御弁61を用いることで、SOxトラップ触媒24に流入する排気ガスの流量が均一になるように排気ガスの流れを調整している。SOxトラップ触媒24は前述の実施形態とは異なり、限界捕集量又は圧力損失に偏りがないものを用いる。   Next, a third embodiment will be described. In the present embodiment, as shown in FIG. 12, the planar flow rate control valve 61 that is disposed in the exhaust passage upstream of the SOx trap catalyst 24 and can be controlled by the actuator 60 is used to flow into the SOx trap catalyst 24. The flow of exhaust gas is adjusted so that the flow rate of exhaust gas to be made uniform. Unlike the above-described embodiment, the SOx trap catalyst 24 is a catalyst that has no bias in the amount of limit collection or pressure loss.

流速制御弁61は、実線で示された閉位置と破線で示された開位置との間で、アクチュエータ60によって段階的又は無段階的に駆動させられる。アクチュエータ60は電子制御ユニット(ECU)30からの出力信号に基づいて制御される。閉位置とは、流速制御弁61が排気通路の中心軸線と略直交する断面内に位置し、排気ガスをその流れに対して略垂直に受けて流れを阻止する位置であり、開位置とは、流速制御弁61が排気ガスの流れと略平行な断面内に位置し、排気ガスを遮らない位置である。   The flow rate control valve 61 is driven stepwise or steplessly by the actuator 60 between a closed position indicated by a solid line and an open position indicated by a broken line. The actuator 60 is controlled based on an output signal from an electronic control unit (ECU) 30. The closed position is a position where the flow rate control valve 61 is located in a cross section substantially orthogonal to the central axis of the exhaust passage and receives the exhaust gas substantially perpendicularly to the flow to block the flow. The open position is The flow rate control valve 61 is located in a cross section substantially parallel to the flow of exhaust gas and does not block the exhaust gas.

内燃機関運転時、排気ガスが流速制御弁61に衝突すると、流速制御弁61後方に後流渦62が発生する。この後流渦62を以下に示すような流速制御弁61を用いて変化させることによって、下流の排気通路内の排気ガスが整流され、偏り無く略均一な流速となってSOxトラップ触媒24に流入することとなる。   When exhaust gas collides with the flow rate control valve 61 during operation of the internal combustion engine, a wake vortex 62 is generated behind the flow rate control valve 61. By changing the wake vortex 62 using a flow rate control valve 61 as shown below, the exhaust gas in the downstream exhaust passage is rectified and flows into the SOx trap catalyst 24 at a substantially uniform flow rate without any deviation. Will be.

次に、流速制御弁61の設計事項及び制御原理について説明する。排気通路の中心軸線と直交する或る断面を基準面と称し、その基準面内における排気ガスの流速分布の平均値を平均流速Vavと称す(図13)。流速制御弁61の形状及び大きさや、排気通路内の取り付け位置等の諸々の設計事項は、排気ガスの平均流速Vavが最大の時に、閉位置にある流速制御弁61がSOxトラップ触媒24に流入する排気ガスの流速分布を均一とするように決定される。当然のことながら、上記流速制御弁61の諸々の設計事項は、適用する排気通路の形状、大きさ、長さ、及び触媒の配置等に応じて決定しなければならない。   Next, design items and control principles of the flow rate control valve 61 will be described. A cross section perpendicular to the central axis of the exhaust passage is referred to as a reference plane, and the average value of the exhaust gas flow velocity distribution in the reference plane is referred to as an average flow velocity Vav (FIG. 13). As for various design matters such as the shape and size of the flow rate control valve 61 and the mounting position in the exhaust passage, the flow rate control valve 61 in the closed position flows into the SOx trap catalyst 24 when the average flow rate Vav of the exhaust gas is maximum. The flow velocity distribution of the exhaust gas is determined to be uniform. As a matter of course, various design items of the flow rate control valve 61 must be determined in accordance with the shape, size, length, and arrangement of the catalyst of the exhaust passage to be applied.

ここで、流速制御弁61の実施例を図14及び図15に示す。これら実施例によると流速制御弁61は、半月状の薄板であり、回転軸Xを中心に閉位置(図14(A)、図15(A))及び開位置(図14(B)、図15(B))間でアクチュエータ60によって位置決めされる。   Here, an embodiment of the flow rate control valve 61 is shown in FIGS. According to these embodiments, the flow rate control valve 61 is a half-moon shaped thin plate, and is in a closed position (FIGS. 14A and 15A) and an open position (FIG. 14B) and FIG. 15 (B)) is positioned by the actuator 60.

また、アクチュエータ60によって位置決めされる流速制御弁61の制御目標値Cは、平均流速Vavが或る値の時、SOxトラップ触媒24に流入する排気ガスが均一となる後流渦62を生成するような位置に決定される。制御目標値Cは、閉位置における流速制御弁61の角度を0度とし、回転軸X回りの角度によって表すことができる。そして、本実施形態において、閉位置の流速制御弁61を含む排気通路内の断面を基準面とすると、基準面での平均流速Vavは要求トルクTQ及び機関回転数Nに応じて変化する。したがって、平均流速Vavに応じた制御目標値Cも、要求トルクTQ及び機関回転数Nの関数で表すことができ、図16に示されるようなマップの形で予めROM32内に記憶されている。   Further, the control target value C of the flow velocity control valve 61 positioned by the actuator 60 generates the wake vortex 62 in which the exhaust gas flowing into the SOx trap catalyst 24 becomes uniform when the average flow velocity Vav is a certain value. The position is determined. The control target value C can be expressed by an angle around the rotation axis X with the angle of the flow rate control valve 61 in the closed position being 0 degrees. In this embodiment, when the cross section in the exhaust passage including the flow rate control valve 61 in the closed position is used as a reference plane, the average flow velocity Vav on the reference plane changes according to the required torque TQ and the engine speed N. Therefore, the control target value C corresponding to the average flow velocity Vav can also be expressed as a function of the required torque TQ and the engine speed N, and is stored in advance in the ROM 32 in the form of a map as shown in FIG.

次に図17を参照しながら流速均一化操作のフローチャートについて説明する。この操作は、電子制御ユニット(ECU)30により予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行されるルーチンとして行われる。   Next, a flowchart of the flow velocity equalization operation will be described with reference to FIG. This operation is performed as a routine executed by interruption every predetermined time set in advance by the electronic control unit (ECU) 30.

図17を参照すると、まず初めにステップ100において、当該ルーチン実行時点での要求トルクTQ及び機関回転数Nを基に、ROM32に記憶された図16に示すマップから制御目標値Cが読み込まれる。次いでステップ101では、流速制御弁61が制御目標値Cとなるようにアクチュエータ60によって位置決めし、そしてルーチンを終了する。   Referring to FIG. 17, first, at step 100, the control target value C is read from the map shown in FIG. 16 stored in the ROM 32 based on the required torque TQ and the engine speed N at the time of execution of the routine. Next, at step 101, the flow rate control valve 61 is positioned by the actuator 60 so as to reach the control target value C, and the routine is terminated.

次に、4番目の実施形態について説明する。本実施形態においては、図18に示すように、NOx吸蔵還元触媒25のすぐ下流であって流速が早いa側に、アクチュエータ65によって制御可能な流入制限弁66を配置する。アクチュエータ65は電子制御ユニット(ECU)30からの出力信号に基づいて制御される。流入制限弁66を用いることによって、SOxトラップ触媒24の捕集能力が飽和し、使用不能になった部分に排気ガスが流入しないように制御している。   Next, a fourth embodiment will be described. In the present embodiment, as shown in FIG. 18, an inflow restriction valve 66 that can be controlled by the actuator 65 is disposed immediately downstream of the NOx storage reduction catalyst 25 and on the a side where the flow velocity is fast. The actuator 65 is controlled based on an output signal from an electronic control unit (ECU) 30. By using the inflow restricting valve 66, control is performed so that the exhaust gas does not flow into the portion where the collection capability of the SOx trap catalyst 24 is saturated and becomes unusable.

流入制限弁66の機能について図18を用いて具体的に説明する。流入制限弁66は、実線で示された閉位置と破線で示された開位置との間で、アクチュエータ65によって段階的又は無段階的に駆動させられる。閉位置とは、流入制限弁66がNOx吸蔵還元触媒25の排出側の平面的な端面と平行な平面内に配置された位置であり、開位置とは、流入制限弁66がNOx吸蔵還元触媒25から排出される排気ガスの流れを遮らない位置である。開位置以外に位置決めされた流入制限弁66は、その位置に対応するNOx吸蔵還元触媒25の排気ガス流通路から排出される排気ガスの流れを遮って排出されにくくする。そうすると、排出が遮られた部分に対応するSOxトラップ触媒24の排気ガス流通路に流入する排気ガスの流入時の抵抗が大きくなる。その結果、流入する排気ガスの流れが、排気ガスの排出が遮られていない、よりb側の方向に変化し、流入量を調節することが可能となる。   The function of the inflow restriction valve 66 will be specifically described with reference to FIG. The inflow restriction valve 66 is driven stepwise or steplessly by the actuator 65 between a closed position indicated by a solid line and an open position indicated by a broken line. The closed position is a position where the inflow restricting valve 66 is disposed in a plane parallel to the planar end surface on the discharge side of the NOx storage reduction catalyst 25, and the open position is the inflow limiting valve 66. This is a position where the flow of the exhaust gas discharged from 25 is not blocked. The inflow restricting valve 66 positioned other than the open position blocks the flow of exhaust gas discharged from the exhaust gas flow passage of the NOx storage reduction catalyst 25 corresponding to that position and makes it difficult to discharge. Then, the resistance when the exhaust gas flowing into the exhaust gas flow passage of the SOx trap catalyst 24 corresponding to the portion where the exhaust is blocked becomes large. As a result, the flow of inflowing exhaust gas changes in the direction of the b side where the exhaust gas discharge is not blocked, and the amount of inflow can be adjusted.

この機能を利用した実際の使用方法について、SOxトラップ触媒24のSOx捕集量を示す図19を参照しながら説明する。まだ未使用の内燃機関において、流入制限弁66は開位置にある。内燃機関の運転時間に比例してSOxトラップ触媒24に捕集されるSOx量は、図19の線Iに示すようにa側に偏りがあるまま全体として徐々に増加する。このような状態で運転を続けると、まずSOxトラップ触媒24のa側の一番外周に近い部分が限界捕集量に達し、捕集能力が飽和する(線II)。そうすると、この部分についてはもう使用することができないので、排出ガスの排出を遮るように流入制限弁66を駆動する。そうするとその部分にはもう排気ガスが流入せず、よりb側に排気ガスの流れが変化する。それによってさらに内側の部分も限界捕集量に達すると(線III)、さらに流入制限弁66を駆動して流入を制限する。これを繰り返し、限界捕集量に達した部分について排気ガスの流入を制限するよう、流入制限弁66を制御することでSOxトラップ触媒24を全体として効率的に使用することが可能となる。   An actual usage method using this function will be described with reference to FIG. 19 showing the SOx trapping amount of the SOx trap catalyst 24. In an unused internal combustion engine, the inflow restriction valve 66 is in the open position. The amount of SOx trapped in the SOx trap catalyst 24 in proportion to the operation time of the internal combustion engine gradually increases as a whole with a bias on the a side as shown by line I in FIG. When the operation is continued in such a state, the portion of the SOx trap catalyst 24 closest to the outermost side on the a side reaches the limit collection amount, and the collection ability is saturated (line II). Then, since this part can no longer be used, the inflow restricting valve 66 is driven so as to block the discharge of the exhaust gas. Then, the exhaust gas no longer flows into that portion, and the flow of the exhaust gas changes further to the b side. Accordingly, when the further inner portion reaches the limit collection amount (line III), the inflow restricting valve 66 is further driven to restrict the inflow. By repeating this, the SOx trap catalyst 24 can be efficiently used as a whole by controlling the inflow restricting valve 66 so as to restrict the inflow of exhaust gas in the portion that has reached the limit collection amount.

次に平均流速Vavに応じたSOxトラップ触媒24に流入するSOxの分布を推定し、推定されたSOx量に基づいて流入制限弁66を操作する方法について説明する。本実施形態において、閉位置の流入制限弁66を含む排気通路内の断面を基準面とする。平均流速Vavは要求トルクTQ及び機関回転数Nの関数として図20に示されるようなマップの形で予めROM32内に記憶されている。そして、SOxトラップ触媒24に単位時間当たりに流入するSOx量SOXはa側からb側に向かう座標軸によって示される位置Xと平均流速Vavの関数として図21に示されるようなマップの形で予めROM32内に記憶されている。従って、SOx量SOXを積算することによって或る位置の或る時点におけるSOxの総捕集量ΣSOXが算出される。   Next, a method for estimating the distribution of SOx flowing into the SOx trap catalyst 24 according to the average flow velocity Vav and operating the inflow restriction valve 66 based on the estimated SOx amount will be described. In this embodiment, the cross section in the exhaust passage including the inflow restriction valve 66 in the closed position is taken as a reference plane. The average flow velocity Vav is stored in advance in the ROM 32 as a function of the required torque TQ and the engine speed N in the form of a map as shown in FIG. The SOx amount SOX flowing into the SOx trap catalyst 24 per unit time is stored in advance in the ROM 32 in the form of a map as shown in FIG. 21 as a function of the position X indicated by the coordinate axis from the a side to the b side and the average flow velocity Vav. Is stored within. Therefore, the total collection amount ΣSOX of SOx at a certain point in time at a certain position is calculated by integrating the SOx amount SOX.

そしてこのように算出された総捕集量ΣSOXが限界捕集量SOX0を超えている場合には、その部分のSOxトラップ触媒24は使用不能と判断して、流入制限弁66を位置決めして前述のように排気ガスの流入を制限する。なお、流入制限弁66の開位置を角度0度とし、回転軸X回りの角度で表される制御目標値Cと、それに対応する排気ガスの流入を制限可能な位置Xは予めROM32に記憶されている。   When the total trapped amount ΣSOX calculated in this way exceeds the limit trapped amount SOX0, it is determined that the SOx trap catalyst 24 in that portion cannot be used, and the inflow restricting valve 66 is positioned to determine the above-described amount. The inflow of exhaust gas is limited like this. Note that the opening position of the inflow restricting valve 66 is set to an angle of 0 degrees, and the control target value C represented by an angle around the rotation axis X and the corresponding position X that can restrict the inflow of exhaust gas are stored in the ROM 32 in advance. ing.

次に図22を参照しながら流入制限操作のフローチャートについて説明する。この操作は、電子制御ユニット(ECU)30により予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行されるルーチンとして行われる。   Next, a flowchart of the inflow restriction operation will be described with reference to FIG. This operation is performed as a routine executed by interruption every predetermined time set in advance by the electronic control unit (ECU) 30.

図22を参照すると、まず初めにステップ200において、当該ルーチン実行時点での要求トルクTQ及び機関回転数Nを基に、ROM32に記憶された図20に示すマップから平均流速Vavが読み込まれる。次いでステップ201では、読み込まれた平均流速Vavから、まだ使用可能な範囲で一番a側寄りの位置XにおけるSOx量SOXが読み込まれる。次いでステップ202では、読み込まれたSOx量SOXを総捕集量ΣSOXに加算する。次いでステップ203では、算出された総捕集量ΣSOXが限界捕集量SOX0を超えたかどうかが判定される。その結果、まだ限界捕集量SOX0を超えていない場合、ルーチンを終了する。一方、総捕集量ΣSOXが限界捕集量SOX0を超えている場合、ステップ204に進む。ステップ204では、限界捕集量SOX0を超えた位置Xに対応する制御目標値Cが読み込まれる。次いでステップ205では、流入制限弁66が制御目標値Cとなるようにアクチュエータ65によって位置決めし、そしてルーチンを終了する。   Referring to FIG. 22, first, at step 200, based on the required torque TQ and the engine speed N at the time of execution of the routine, the average flow velocity Vav is read from the map shown in FIG. Next, at step 201, the SOx amount SOX at the position X closest to the a side in the still usable range is read from the read average flow velocity Vav. Next, at step 202, the read SOx amount SOX is added to the total collection amount ΣSOX. Next, at step 203, it is determined whether or not the calculated total collection amount ΣSOX exceeds the limit collection amount SOX0. As a result, if the limit collection amount SOX0 is not yet exceeded, the routine is terminated. On the other hand, when the total collection amount ΣSOX exceeds the limit collection amount SOX0, the process proceeds to step 204. In step 204, the control target value C corresponding to the position X exceeding the limit collection amount SOX0 is read. Next, at step 205, the inflow restricting valve 66 is positioned by the actuator 65 so as to reach the control target value C, and the routine is ended.

なお、本実施形態において、流入制限弁66は、NOx吸蔵還元触媒25の下流に配置したが、これをSOxトラップ触媒24のすぐ上流に配置し、捕集能力が飽和した部分のSOxトラップ触媒24に排気ガスが流入しないように排気ガス流通路49を塞ぐようにしても良い。   In the present embodiment, the inflow restriction valve 66 is disposed downstream of the NOx storage reduction catalyst 25. However, the inflow restriction valve 66 is disposed immediately upstream of the SOx trap catalyst 24, and the portion of the SOx trap catalyst 24 in which the collection ability is saturated is saturated. The exhaust gas flow passage 49 may be blocked so that the exhaust gas does not flow into the exhaust gas.

内燃機関の全体図である。1 is an overall view of an internal combustion engine. NOx吸蔵還元触媒の触媒担体の表面部分の断面図である。It is sectional drawing of the surface part of the catalyst support | carrier of a NOx storage reduction catalyst. SOxトラップ触媒の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of a SOx trap catalyst. SOxトラップ触媒の触媒担体の表面部分の断面図である。It is sectional drawing of the surface part of the catalyst support | carrier of a SOx trap catalyst. SOxトラップ触媒に流入する排気ガスの流速のイメージ図である。It is an image figure of the flow velocity of the exhaust gas which flows into a SOx trap catalyst. SOxトラップ触媒とNOx吸蔵還元触媒に流入するSOx量を示す図である。It is a figure which shows the SOx amount which flows into a SOx trap catalyst and a NOx occlusion reduction catalyst. SOxトラップ触媒の触媒担体の表面部分の断面図である。It is sectional drawing of the surface part of the catalyst support | carrier of a SOx trap catalyst. SOx捕集可能量の偏りを示す図である。It is a figure which shows the bias | inclination of SOx collection amount. 本発明によるSOxトラップ触媒の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the SOx trap catalyst by this invention. 本発明によるSOxトラップ触媒の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the SOx trap catalyst by this invention. 圧力損失の偏りを示す図である。It is a figure which shows the bias | inclination of pressure loss. 流速制御弁の構造と排気ガスの流れを示す図である。It is a figure which shows the structure of a flow velocity control valve, and the flow of exhaust gas. 平均流速の基本的な考え方を示す図である。It is a figure which shows the basic idea of an average flow velocity. 流速制御弁の形状及び構造を示す図である。It is a figure which shows the shape and structure of a flow control valve. 流速制御弁の形状及び構造を示す別の図である。It is another figure which shows the shape and structure of a flow control valve. 制御目標値Cのマップを示す図である。It is a figure which shows the map of the control target value C. 流速制御弁を制御して流速を均一にするためのフローチャートである。It is a flowchart for controlling the flow rate control valve to make the flow rate uniform. 流入制限弁66の構造と排気ガスの流れを示す図である。It is a figure which shows the structure of the inflow restriction valve 66, and the flow of exhaust gas. SOx捕集量の遷移を示す図である。It is a figure which shows the transition of SOx collection amount. 平均流速Vavのマップを示す図である。It is a figure which shows the map of average flow velocity Vav. 単位時間当たりに流入するSOx量のマップを示す図である。It is a figure which shows the map of the SOx amount which flows in per unit time. 流入制限弁を制御して排気ガスの流入を制限するためのフローチャートである。It is a flowchart for controlling an inflow restricting valve to restrict inflow of exhaust gas.

符号の説明Explanation of symbols

1 機関本体
21 排気管
24 SOxトラップ触媒
25 NOx吸蔵還元触媒
1 Engine body 21 Exhaust pipe 24 SOx trap catalyst 25 NOx storage reduction catalyst

Claims (5)

機関排気通路内に、SOxを捕集するSOxトラップ触媒を配置し、該SOxトラップ触媒下流排気通路内に、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるNOxを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸蔵したNOxを還元浄化するNOx吸蔵還元触媒を配置し、機関排気通路が湾曲部を有し該湾曲部を通過することによって排気通路内に流速の偏りが生じた状態で排気ガスが前記SOxトラップ触媒に流入することによって流入量に部分的な偏りがある内燃機関において、前記湾曲部外側を通って流速が早くなっている排気通路内の領域に配置され、SOxが前記SOxトラップ触媒に均一に捕集されるように排気ガスの流れを調整する排気ガス調整手段を具備した内燃機関の排気浄化装置。   An SOx trap catalyst that collects SOx is disposed in the engine exhaust passage, and NOx contained in the exhaust gas is occluded and flows into the SOx trap catalyst downstream exhaust passage when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean. A NOx occlusion reduction catalyst that reduces and purifies the stored NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas that is exhausted becomes rich or rich, the engine exhaust passage has a curved portion, and passes through the curved portion to thereby enter the exhaust passage. In an internal combustion engine in which the inflow amount is partially biased by the exhaust gas flowing into the SOx trap catalyst in a state where the flow velocity is biased, the flow rate in the exhaust passage is increased through the outside of the curved portion. Exhaust gas purification of an internal combustion engine provided with an exhaust gas adjusting means arranged in the region and adjusting exhaust gas flow so that SOx is uniformly collected by the SOx trap catalyst Apparatus. 前記排気ガス調整手段が、前記SOxトラップ触媒上流に配置され、排気ガスの平均流速に応じた予め定められた位置に制御されることによって、排気ガスの流れを前記SOxトラップ触媒に均一に流入するように制御する可動部材である請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。   The exhaust gas adjusting means is disposed upstream of the SOx trap catalyst, and is controlled to a predetermined position corresponding to the average flow velocity of the exhaust gas, so that the exhaust gas flow uniformly flows into the SOx trap catalyst. 2. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust gas purification apparatus is a movable member controlled as described above. 前記排気ガス調整手段が、前記SOxトラップ触媒の上流又は前記NOx吸蔵還元触媒の下流に配置され、前記SOxトラップ触媒の捕集能力が飽和した部分に排気ガスが流入しないように制限する位置に制御される可動部材である請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。   The exhaust gas adjusting means is disposed upstream of the SOx trap catalyst or downstream of the NOx storage reduction catalyst, and is controlled to a position that restricts exhaust gas from flowing into a portion where the trapping capacity of the SOx trap catalyst is saturated. The exhaust purification device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust purification device is a movable member. 機関排気通路内に、SOxを捕集するSOxトラップ触媒を配置し、該SOxトラップ触媒下流排気通路内に、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるNOxを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸蔵したNOxを還元浄化するNOx吸蔵還元触媒を配置し、機関排気通路が湾曲部を有し該湾曲部を通過することによって排気通路内に流速の偏りが生じた状態で排気ガスが前記SOxトラップ触媒に流入することによって流入量に部分的な偏りがある内燃機関において、前記SOxトラップ触媒のSOx捕集可能量を前記偏りに応じて予め偏らせた内燃機関の排気浄化装置。   An SOx trap catalyst that collects SOx is disposed in the engine exhaust passage, and NOx contained in the exhaust gas is occluded and flows into the SOx trap catalyst downstream exhaust passage when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean. A NOx occlusion reduction catalyst that reduces and purifies the stored NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas that is exhausted becomes rich or rich, the engine exhaust passage has a curved portion, and passes through the curved portion to thereby enter the exhaust passage. In an internal combustion engine in which the exhaust gas flows into the SOx trap catalyst in a state where the flow velocity is biased, the inflow amount is partially biased, and the SOx trappable amount of the SOx trap catalyst is previously determined according to the bias. Biased internal combustion engine exhaust gas purification device. 機関排気通路内に、SOxを捕集するSOxトラップ触媒を配置し、該SOxトラップ触媒下流排気通路内に、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるNOxを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸蔵したNOxを還元浄化するNOx吸蔵還元触媒を配置し、機関排気通路が湾曲部を有し該湾曲部を通過することによって排気通路内に流速の偏りが生じた状態で排気ガスが前記SOxトラップ触媒に流入することによって流入量に部分的な偏りがある内燃機関において、前記SOxトラップ触媒に流入する排気ガスの圧力損失の傾向を前記偏りに応じて予め偏らせた内燃機関の排気浄化装置。   An SOx trap catalyst that collects SOx is disposed in the engine exhaust passage, and NOx contained in the exhaust gas is occluded and flows into the SOx trap catalyst downstream exhaust passage when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean. A NOx occlusion reduction catalyst that reduces and purifies the stored NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas that is exhausted becomes rich or rich, the engine exhaust passage has a curved portion, and passes through the curved portion to thereby enter the exhaust passage. In an internal combustion engine in which the exhaust gas flows into the SOx trap catalyst in a state where the flow velocity is biased, the inflow amount is partially biased, and the tendency of the pressure loss of the exhaust gas flowing into the SOx trap catalyst is An exhaust purification device for an internal combustion engine biased in advance according to
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015140789A (en) * 2014-01-30 2015-08-03 マツダ株式会社 Engine exhaust emission control system
JP2015183603A (en) * 2014-03-25 2015-10-22 トヨタ自動車株式会社 Exhaust emission control system of internal combustion engine with turbocharger

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