JP2011231755A - Exhaust emission control device of internal combustion engine - Google Patents
Exhaust emission control device of internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011231755A JP2011231755A JP2010105805A JP2010105805A JP2011231755A JP 2011231755 A JP2011231755 A JP 2011231755A JP 2010105805 A JP2010105805 A JP 2010105805A JP 2010105805 A JP2010105805 A JP 2010105805A JP 2011231755 A JP2011231755 A JP 2011231755A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust gas
- adsorption
- unit
- oxidation
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
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.
ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの内燃機関の排気ガスには、例えば、一酸化炭素(CO)、未燃燃料(HC)、窒素酸化物(NOX)または粒子状物質(PM:パティキュレート)などの成分が含まれている。内燃機関には、これらの成分を浄化するために排気浄化装置が取り付けられる。 Examples of exhaust gas from internal combustion engines such as diesel engines and gasoline engines include carbon monoxide (CO), unburned fuel (HC), nitrogen oxides (NO x ), and particulate matter (PM: particulates). Contains ingredients. An exhaust gas purification device is attached to the internal combustion engine to purify these components.
窒素酸化物を除去する装置として、NOXを一時的に吸蔵して、NOXを放出するときに還元を行うNOX吸蔵還元触媒が知られている。NOX吸蔵還元触媒は、排気ガスの空燃比がリーンの時にはNOXを吸蔵する。NOXの吸蔵量が許容量に達した時に、排気ガスの空燃比をリッチまたは理論空燃比にすることにより、吸蔵したNOXが放出される。放出されたNOXは、排気ガスに含まれる一酸化炭素等の還元剤によりN2に還元される。または、窒素酸化物を除去する装置として、燃焼室から流出する排気ガスに含まれるNOXを、選択的に還元するNOX選択還元触媒が知られている。 As a device for removing nitrogen oxides, temporarily storing the NO X, NO X occluding and reducing catalyst has been known to perform the reduction at the time of releasing NO X. The NO X storage reduction catalyst stores NO X when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean. When the stored amount of NO X reaches an allowable amount, the stored NO X is released by making the air-fuel ratio of the exhaust gas rich or the stoichiometric air-fuel ratio. The released NO X is reduced to N 2 by a reducing agent such as carbon monoxide contained in the exhaust gas. Or, as an apparatus for removing nitrogen oxides, the NO X contained in the exhaust gas flowing out from the combustion chamber, there is known the NO X selective reducing catalyst for reducing selectively.
特開2002−349249号公報には、排気ガスが流通する排気管の途中にNOX吸蔵還元触媒を装備した排気浄化装置が開示されている。この排気浄化装置では、NOX吸蔵還元触媒の前段に、排気ガス中のNOと酸素とを選択的に反応させてNO2 を生成する機能を高めたNO2 生成触媒を装備し、NO2 生成触媒より上流側に還元剤を適宜に添加し得るように構成することが開示されている。 JP-A-2002-349249 discloses an exhaust gas purifying apparatus is disclosed which is equipped with the NO X storage reduction catalyst in the middle of an exhaust pipe through which exhaust gas flows. In this exhaust purification device, a NO 2 generation catalyst having an enhanced function of generating NO 2 by selectively reacting NO and oxygen in the exhaust gas is provided in the preceding stage of the NO X storage reduction catalyst, and NO 2 generation is performed. It is disclosed that a reducing agent can be appropriately added upstream of the catalyst.
特開2008−291672号公報には、排気通路に配設される触媒担体に、排気上流から下流に向けて、触媒活性温度未満で還元剤を一時的に吸着する還元剤吸着層と、還元剤の供給を受けてNOXを選択還元反応により浄化する選択還元層とをこの順番で交互かつ複数塗布すると共に、各還元剤吸着層における還元剤吸着能力を、排気上流から下流に向かうにつれて徐々に弱くなるようにしたエンジンの排気浄化装置が開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-291672 discloses a reducing agent adsorption layer that temporarily adsorbs a reducing agent at a temperature lower than the catalyst activation temperature from the upstream side of the exhaust toward the downstream side of the catalyst carrier disposed in the exhaust passage, and the reducing agent. In this order, a plurality of selective reduction layers that purify NO X by selective reduction reaction in response to the supply of NOx are alternately applied in this order, and the reducing agent adsorption capacity in each reducing agent adsorption layer is gradually increased from upstream to downstream. An engine exhaust gas purification apparatus designed to be weak has been disclosed.
NOX吸蔵還元触媒は、アルカリ金属等を有する吸収剤を含み、NOXは、一時的に吸収剤に硝酸塩の形態で保持され、吸収剤から放出されるときに還元される。また、NOX選択還元触媒では、アンモニア等の還元剤を供給することにより、NOXを選択的に還元して浄化することができる。これらのNOXを浄化する排気処理装置において、所定のNOXの浄化率を達成するためには、所定の温度以上である必要がある。すなわち、NOXを浄化する排気処理装置は、所定のNOXの浄化率を達成することができる活性化温度を有する。活性化温度未満では十分にNOXを浄化することができないという特性を有する。 The NO X storage reduction catalyst includes an absorbent having an alkali metal or the like, and NO X is temporarily held in the form of nitrate in the absorbent and is reduced when released from the absorbent. Further, in the NO X selective reduction catalyst, NO X can be selectively reduced and purified by supplying a reducing agent such as ammonia. In the exhaust processing device for purifying these of the NO X, in order to achieve the purification rate of a given of the NO X must be equal to or greater than a predetermined temperature. In other words, the exhaust treatment device that purifies NO X has an activation temperature that can achieve a predetermined NO X purification rate. Below the activation temperature, NO X cannot be sufficiently purified.
内燃機関の冷間始動時等のNOXを浄化する触媒に流入する排気ガスの温度が低い状態においては、触媒の温度が活性化温度未満である。触媒が低温の時の運転においてはNOXの浄化率が低くなり、多くのNOXが放出されてしまうという問題がある。 In a state where the temperature of the exhaust gas flowing into the catalyst that purifies NO X , such as when the internal combustion engine is cold started, is low, the temperature of the catalyst is lower than the activation temperature. Catalyst lowers the purification rate of the NO X in the operation when the low temperature, many of the NO X there is a problem that is released.
本発明は、窒素酸化物の放出を抑制する内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an exhaust emission control device for an internal combustion engine that suppresses the release of nitrogen oxides.
本発明の内燃機関の排気浄化装置は、第1の放出温度未満ではNOXを吸着し、第1の放出温度以上になると吸着したNOXを放出する第1のNOX吸着部と、排ガスに含まれる一酸化窒素を二酸化窒素に酸化するNOX酸化部と、第2の放出温度未満ではNOXを吸着し、第2の放出温度以上になると吸着したNOXを放出する第2のNOX吸着部と、第2のNOX吸着部から流出する排気ガスが流入するように配置され、NOXを還元することにより浄化するNOX還元触媒とを備える。第1のNOX吸着部、第2のNOX吸着部およびNOX酸化部は、排気ガスが第1のNOX吸着部を通ってNOX酸化部に流入し、NOX酸化部から流出する排気ガスが第2のNOX吸着部に流入するように配置されている。第1のNOX吸着部から流出する一酸化窒素がNOX酸化部にて酸化されことにより二酸化窒素に変化し、生成された二酸化窒素が第2のNOX吸着部に流入する。 An exhaust purification system of an internal combustion engine of the present invention, is less than the first release temperature to adsorb NO X, a first of the NO X adsorbing portion that releases NO X adsorbed to become more first release temperature, the exhaust gas and NO X oxidation unit for oxidizing nitrogen monoxide to nitrogen dioxide contained, is less than the second release temperature to adsorb NO X, the second of the NO X to release the adsorbed NO X to be a more second release temperature comprising a suction unit, the exhaust gas flowing out from the second of the NO X adsorbing portion is disposed so as to flow, the NO X reduction catalyst for purifying by reducing the NO X. In the first NO X adsorption unit, the second NO X adsorption unit, and the NO X oxidation unit, exhaust gas flows into the NO X oxidation unit through the first NO X adsorption unit, and flows out from the NO X oxidation unit. The exhaust gas is arranged so as to flow into the second NO X adsorption portion. Nitric oxide flowing out from the first NO X adsorption section is oxidized in the NO X oxidation section to change into nitrogen dioxide, and the generated nitrogen dioxide flows into the second NO X adsorption section.
上記発明においては、第1のNOX吸着部および第2のNOX吸着部のうち少なくとも一方は、NOXを吸着する金属として銀を含むことができる。 In the above invention, at least one of the first NO X adsorbing portion and the second NO X adsorbing portion can contain silver as a metal that adsorbs NO X.
上記発明においては、NOX酸化部は、機関排気通路において第1のNOX吸着部の下流に配置され、第2のNOX吸着部は、機関排気通路においてNOX酸化部の下流に配置されていることができる。 In the above invention, the NO X oxidation unit is arranged downstream of the first NO X adsorption unit in the engine exhaust passage, and the second NO X adsorption unit is arranged downstream of the NO X oxidation unit in the engine exhaust passage. Can be.
上記発明においては、第1のNOX吸着部の上流に配置されている酸化触媒を備え、酸化触媒に流入する排気ガスの温度が予め定められた温度よりも低い時に、酸化触媒に流入した二酸化窒素が排気ガスに含まれる炭化水素と反応することにより一酸化窒素に変化し、生成された一酸化窒素が第1のNOX吸着部に流入することができる。 In the above invention, the oxidation catalyst disposed upstream of the first NO X adsorption portion is provided, and when the temperature of the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst is lower than a predetermined temperature, the dioxide that has flowed into the oxidation catalyst. Nitrogen changes into nitrogen monoxide by reacting with the hydrocarbons contained in the exhaust gas, and the produced nitric oxide can flow into the first NO X adsorption section.
本発明によれば、窒素酸化物の放出を抑制する内燃機関の排気浄化装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the exhaust gas purification apparatus of the internal combustion engine which suppresses discharge | release of nitrogen oxides can be provided.
図1から図14を参照して、実施の形態における内燃機関の排気浄化装置について説明する。 With reference to FIGS. 1 to 14, an exhaust emission control device for an internal combustion engine in an embodiment will be described.
図1に、本実施の形態における内燃機関の概略図を示す。本実施の形態においては、圧縮着火式のディーゼルエンジンを例に取り上げて説明する。本実施の形態における内燃機関は、車両のうち自動車に配置されている。 FIG. 1 shows a schematic diagram of an internal combustion engine in the present embodiment. In the present embodiment, a compression ignition type diesel engine will be described as an example. The internal combustion engine in the present embodiment is arranged in an automobile among vehicles.
内燃機関は、機関本体1を備える。また、内燃機関は、排気浄化装置を備える。機関本体1は、各気筒としての燃焼室2と、それぞれの燃焼室2に燃料を噴射するための電子制御式の燃料噴射弁3と、吸気マニホールド4と、排気マニホールド5とを含む。
The internal combustion engine includes an
吸気マニホールド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の出口に連結されている。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に連結されている。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が配置されている。更に、吸気ダクト6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が配置されている。図1に示される実施例では、機関冷却水が冷却装置11に導かれている。機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
The
一方、排気マニホールド5は、排気ターボチャージャ7のタービン7bの入口に連結されている。排気ターボチャージャ7の排気タービン7bの出口は、機関本体1から排出される排気ガスを浄化するための複数の排気処理装置に連結されている。
On the other hand, the
本実施の形態における排気浄化装置は、酸化触媒13を備える。酸化触媒13は、排気管12を介してタービン7bの出口に連結されている。本実施の形態における排気浄化装置は、NOXを一時的に保持するためのNOX保持装置15を備える。NOX保持装置15は、排気管12を介して酸化触媒13に連結されている。本実施の形態におけるNOX保持装置15は、酸化触媒13よりも下流の機関排気通路内に配置されている。
The exhaust purification device in the present embodiment includes an
本実施の形態における排気浄化装置は、NOXを還元することにより浄化するNOX還元触媒17を備える。NOX還元触媒17は、排気管12を介してNOX保持装置15に連結されている。NOX還元触媒17は、NOX保持装置15よりも下流の機関排気通路内に配置されている。なお、排気浄化装置に含まれる排気処理装置は、この形態に限られず、その他の排気処理装置が配置されていても構わない。たとえば、粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタが配置されていても構わない。
The exhaust purification device in the present embodiment includes a NO X reduction catalyst 17 that purifies NO X by reducing it. The NO X reduction catalyst 17 is connected to the NO X holding device 15 through the
排気マニホールド5と吸気マニホールド4との間には、排気ガス再循環(EGR)を行うためにEGR通路18が配置されている。EGR通路18には電子制御式のEGR制御弁19が配置されている。また、EGR通路18の途中にはEGR通路18内を流れるEGRガスを冷却するための冷却装置20が配置されている。図1に示される実施例では機関冷却水が冷却装置20内に導かれている。機関冷却水によってEGRガスが冷却される。
An
それぞれの燃料噴射弁3は、燃料供給管21を介してコモンレール22に連結されている。コモンレール22は、電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ23を介して燃料タンク24に連結されている。燃料タンク24に貯蔵される燃料は、燃料ポンプ23によってコモンレール22内に供給される。コモンレール22内に供給された燃料は、それぞれの燃料供給管21を介して燃料噴射弁3に供給される。
Each fuel injection valve 3 is connected to a
電子制御ユニット30は、デジタルコンピュータを含む。本実施の形態における電子制御ユニット30は、排気浄化装置の制御装置として機能する。電子制御ユニット30は、双方性バス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および出力ポート36を含む。
The
ROM32は、読み込み専用の記憶装置である。ROM32には、制御を行なうための必要なマップ等の情報が予め記憶されている。CPU34は、任意の演算や判別を行なうことができる。RAM33は、読み書きが可能な記憶装置である。RAM33は、運転履歴などの情報を保存したり、演算結果を一時的に保存したりすることができる。
The
酸化触媒13の下流には、酸化触媒13の温度を検出するための温度センサ25が配置されている。NOX保持装置15の下流には、NOX保持装置15の温度を検出するための温度センサ26が配置されている。また、NOX還元触媒17の下流には、NOX還元触媒17の温度を検出するための温度センサ27が配置されている。これらの温度センサ25,26,27の出力信号は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。
A
吸入空気量検出器8の出力信号は、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。アクセルペダル40には、アクセルペダル40の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ41が接続されている。負荷センサ41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42が接続されている。クランク角センサ42の出力により、機関本体の回転数を検出することができる。
The output signal of the intake air amount detector 8 is input to the
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の駆動用ステップモータ、EGR制御弁19および燃料ポンプ23に接続されている。これらの装置は、電子制御ユニット30により制御されている。
On the other hand, the
酸化触媒13は、酸化機能を有する触媒である。酸化触媒13は、例えば、円筒形状のケース本体の内部に排気ガスの流れ方向に伸びる通路を有する基体を備える。基体は、例えばハニカム構造に形成されている。基体の通路の表面には、例えば、担持体としての多孔質酸化物粉末を含むコート層が形成され、担持体に触媒金属が担持されている。触媒金属としては、たとえば、白金Pt等の貴金属を採用することができる。排気ガスに含まれる一酸化炭素(CO)および未燃炭化水素(HC)は、酸化触媒13で酸化されて水や二酸化炭素等の物質に変換される。
The
図1に示す装置例でのNOX還元触媒17は、三元触媒と同様の構成を有する。NOX還元触媒17は、触媒金属として、白金(Pt)、パラジウム(Pd)およびロジウム(Rh)などの貴金属を含む。これらの貴金属は、酸化アルミニウム(Al2O3)等の担持体に担持されている。担持体は、たとえば、ハニカム構造のコージェライト等の基体の表面に配置されている。NOX還元触媒17は、流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリッチにすることにより、NOXを高効率で還元することができる。 The NO X reduction catalyst 17 in the apparatus example shown in FIG. 1 has the same configuration as the three-way catalyst. The NO X reduction catalyst 17 includes a noble metal such as platinum (Pt), palladium (Pd), and rhodium (Rh) as a catalyst metal. These noble metals are supported on a support such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ). The carrier is disposed on the surface of a substrate such as honeycomb cordierite. The NO X reduction catalyst 17 can reduce NO X with high efficiency by making the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas the stoichiometric air-fuel ratio or rich.
図2に、本実施の形態における第1のNOX保持装置の概略断面図を示す。本実施の形態における第1のNOX保持装置15は、排気ガスの温度が低温のときにはNOXを吸着し、排気ガスの温度が高温になると、吸着したNOXを放出する第1のNOX吸着部45を備える。NOX保持装置15は、排気ガスに含まれる一酸化窒素を二酸化窒素に酸化するためのNOX酸化部46を備える。また、NOX保持装置15は、排気ガスの温度が低温のときにはNOXを吸着し、排気ガスの温度が高温になると、吸着したNOXを放出する第2のNOX吸着部47を備える。第1のNOX吸着部45、第2のNOX吸着部47およびNOX酸化部46は、排気ガスが第1のNOX吸着部45を通ってNOX酸化部46に流入し、NOX酸化部46から流出する排気ガスが、第2のNOX吸着部47に流入するように配置されている。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the first NO X holding device in the present embodiment. The first of the NO X holding device 15 in the present embodiment, when the temperature of the exhaust gas adsorbs NO X when cold, the temperature of the exhaust gas becomes high, the first of the NO X to release the adsorbed NO X The
第1のNOX保持装置15においては、排気ガスの流れ方向に沿って、第1のNOX吸着部45、NOX酸化部46および第2のNOX吸着部47が、この順に配置されている。NOX酸化部46は、第1のNOX吸着部45の下流に配置され、第2のNOX吸着部47は、NOX酸化部46の下流に配置されている。 In the first NO X holding device 15, the first NO X adsorption unit 45, the NO X oxidation unit 46, and the second NO X adsorption unit 47 are arranged in this order along the exhaust gas flow direction. Yes. The NO X oxidation unit 46 is disposed downstream of the first NO X adsorption unit 45, and the second NO X adsorption unit 47 is disposed downstream of the NO X oxidation unit 46.
図3に、本実施の形態における第1のNOX吸着部の拡大概略断面図を示す。本実施の形態における第1のNOX吸着部45は、ハニカム構造に形成されている。第1のNOX吸着部45は、基体上に例えば酸化アルミニウムを含む担持体48が配置されている。担持体48は、NOXを吸着する吸着金属49を担持できる任意の材料を採用することができる。担持体48の表面上には吸着金属49が分散して担持されている。吸着金属49は、たとえば粒子状に形成されている。本実施の形態における第1のNOX吸着部45の吸着金属49は、銀を含有する。吸着金属49としては、NOXを吸着できる任意の金属を採用することができる。たとえば、マンガンや銅等の金属を採用することができる。本実施の形態における第2のNOX吸着部47は、第1のNOX吸着部45と同様の構成を有する。
FIG. 3 shows an enlarged schematic cross-sectional view of the first NO X adsorption portion in the present embodiment. The first NO X adsorption portion 45 in the present embodiment is formed in a honeycomb structure. In the first NO X adsorption portion 45, a
図2を参照して、本実施の形態においては、第1のNOX吸着部45、第2のNOX吸着部47およびNOX酸化部46が互いに分離されているが、この形態に限られず、一つの基体の表面上に、排気ガスの流れ方向に沿って、第1のNOX吸着部45、NOX酸化部46、および第2のNOX吸着部47が、この順に形成されていても構わない。たとえば、ゾーンコート法により一つの基体にそれぞれのNOX吸着部およびNOX酸化部が形成されていても構わない。
Referring to FIG. 2, in the present embodiment, first NO X adsorption unit 45, second NO X adsorption unit 47 and NO X
酸化部46は、たとえば、複数の通路を有するハニカム構造の基体を備え、基体の通路の表面には、担持体としての酸化アルミニウムの担持体が配置されている。触媒金属は、担持体に担持されている。触媒金属としては、一酸化窒素を二酸化窒素に酸化させることができる任意の金属を採用することができる。たとえば、触媒金属として、白金Pt等の貴金属を採用することができる。酸化部46は、たとえば、NOX保持装置15の上流に配置されている酸化触媒13と同様の構成を採用することができる。
The
本発明では、機関吸気通路、燃焼室、または機関排気通路に供給された排気ガスの空気および燃料(炭化水素)の比を排気ガスの空燃比(A/F)と称する。第1のNOX吸着部45は、排気ガスの空燃比がリーンのときに、排気ガス中に含まれるNOXを吸着金属49に吸着する。排気ガスに含まれるNOXは、硝酸銀の形態で吸着金属49に保持される。または、NOXは、酸素を介して吸着金属49に保持される。これに対して、排気ガスの空燃比がリッチのとき或いは理論空燃比のときには、吸着金属49に保持されているNOXが放出される。
In the present invention, the ratio of the air and fuel (hydrocarbon) of the exhaust gas supplied to the engine intake passage, the combustion chamber, or the engine exhaust passage is referred to as the air-fuel ratio (A / F) of the exhaust gas. The first of the NO X adsorbing unit 45, the air-fuel ratio of the exhaust gas when the lean adsorbs NO X contained in the exhaust gas to the
更に、第1のNOX吸着部45は、第1の放出温度未満ではNOXを吸着し、第1の放出温度以上になると吸着したNOXを放出する。第2のNOX吸着部47は、第2の放出温度未満ではNOXを吸着し、第2の放出温度以上になると吸着したNOXを放出する。本実施の形態においては、第1のNOX吸着部45と第2のNOX吸着部47とは同一の構成を有するために、第1の放出温度と第2の放出温度は同じである。 Furthermore, the first of the NO X adsorbing unit 45 is less than the first release temperature to adsorb NO X, releasing NO X adsorbed to become more first release temperature. The second of the NO X adsorbing unit 47 is less than the second release temperature to adsorb NO X, releasing NO X adsorbed to become more second release temperature. In the present embodiment, since the first NO X adsorption unit 45 and the second NO X adsorption unit 47 have the same configuration, the first release temperature and the second release temperature are the same.
本実施の形態における内燃機関は、通常運転時においては、排気処理装置に流入する排気ガスの空燃比がリーンになるように燃焼室にて燃焼を行なっている。NOX保持装置15は、排気ガスの温度が第1の放出温度または第2の放出温度よりも低い場合には、排気ガスに含まれるNOXを吸着する。 The internal combustion engine in the present embodiment performs combustion in the combustion chamber so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust treatment device becomes lean during normal operation. The NO X holding device 15 adsorbs NO X contained in the exhaust gas when the temperature of the exhaust gas is lower than the first release temperature or the second release temperature.
NOX保持装置15は、NOXを保持することができる最大量である保持可能量を有する。NOX保持装置15は、NOX保持量が保持可能量に達すると、NOXを保持できなくなる。すなわち、排気ガスに含まれるNOXを除去することができなくなる。本実施の形態においては、通常運転時において、NOX保持装置15に保持されているNOX量が予め定められた保持量判定値に到達した場合には、NOX保持装置15からNOXを放出させるNOXパージ制御を行う。本実施の形態における保持量判定値は、NOX保持装置15のNOXの保持可能量よりも小さい値が採用されている。
The NO X holding device 15 has a holdable amount that is the maximum amount that can hold NO X. The NO X holding device 15 cannot hold NO X when the NO X holding amount reaches the holdable amount. That is, NO X contained in the exhaust gas cannot be removed. In this embodiment, during normal operation, when it reaches the retention amount judgment value amount of NO X is predetermined held in the NO X holding
図4に、本実施の形態における第1のNOXパージ制御のタイムチャートを示す。内燃機関は、時刻t1までは通常の運転を継続している。本実施の形態における内燃機関の排気浄化装置は、NOX保持装置15に保持されているNOX量を検出する検出装置を備える。本実施の形態における検出装置は、電子制御ユニット30を含む。
FIG. 4 shows a time chart of the first NO X purge control in the present embodiment. Internal combustion engine is, until the time t 1 continues normal operation. An exhaust purification system of an internal combustion engine in the present embodiment is provided with a detection device for detecting the amount of NO X held in the NO X holding device 15. The detection device in the present embodiment includes an
図5に、本実施の形態における単位時間当たりに機関本体から排出されるNOX量のマップを示す。たとえば、機関回転数Nと燃焼室2に噴射する燃料の噴射量TAQとを関数にする単位時間あたりのNOXの排出量NOXAのマップを予め作成する。このマップを、たとえば、電子制御ユニット30のROM32に記憶させておく。本実施の形態においては、機関本体1から排出されるNOX量とNOX保持装置15に流入するNOX量とは等しくなる。このマップにより、運転状態に応じて単位時間あたりにNOX保持装置15に流入し、NOX保持装置15に保持されるNOX量を算出することができる。単位時間当たりに保持されるNOX量を積算することにより、任意の時刻におけるNOX保持量を算出することができる。
Figure 5 shows a map of the NO X amount exhausted from the engine body per unit time in the present embodiment. For example, to create a map of the emissions NOXA of the NO X per unit time to the injection quantity TAQ of fuel injected into the combustion chamber 2 and the engine speed N to the function in advance. This map is stored in the
NOX保持装置15に保持されているNOX量の推定においては、NOX保持装置から脱離するNOXの量を減算しても構わない。たとえば、NOX保持装置の温度を関数にするNOXの脱離率を予め作成して、電子制御ユニット30に記憶させておく。NOX保持装置15の温度を検出して、NOXの脱離率を推定することができる。NOXの脱離率からNOXの脱離量を推定することができる。
NO in the estimation of X holding
図4を参照して、時刻t1においてNOX保持装置15に保持されているNOX量が、NOXパージ制御を行なうための保持量判定値を超えている。時刻t1からNOXパージ制御を行う。NOXパージ制御においては、NOX保持装置15に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリッチにする。本実施の形態における排気浄化装置は、燃焼室において追加の補助噴射を行うことにより、NOX保持装置15に流入する排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比にしている。
Referring to FIG. 4, the NO X amount held in NO X holding
通常運転時における燃料の噴射は、略圧縮上死点TDCで主噴射FMが行なわれる。通常運転においては、機関本体から排出される排気ガスの空燃比はリーンである。機関本体から排出される排気ガスの空燃比を降下させるときには、主噴射FMの後に、補助噴射としてのアフター噴射FAを行うことができる。アフター噴射FAは、主噴射の後の燃焼可能な時期に行なわれる。本実施の形態においては、更に、燃焼室に流入する吸入空気量を減少させる制御を行っている。図1を参照して、スロットル弁10の開度を小さくすることにより、燃焼室2に流入する吸入空気量を減少させることができる。この制御を行うことにより、NOX保持装置15に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリッチにすることができる。本実施の形態におけるNOX還元触媒17では、NOXの浄化率の向上のために、NOX還元触媒17に流入する排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比、又は僅かにリッチにすることが好ましい。排気ガスの空燃比を理論空燃比又はリッチにすることにより、NOX保持装置に吸着されているNOXが放出される。NOX保持装置のNOX保持量は、時刻t2において零になっている。
In the normal operation, fuel is injected by main injection FM at a compression top dead center TDC. In normal operation, the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the engine body is lean. When the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the engine body is lowered, after injection FA as auxiliary injection can be performed after main injection FM. The after injection FA is performed at a combustible time after the main injection. In the present embodiment, control is further performed to reduce the amount of intake air flowing into the combustion chamber. With reference to FIG. 1, the amount of intake air flowing into the combustion chamber 2 can be reduced by reducing the opening of the
NOX保持装置15に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリッチにする構成は、アフター噴射を行う構成に限られず、空燃比を低下させる任意の構成を採用することができる。たとえば、NOX保持装置の上流の機関排気通路に未燃燃料を供給する燃料添加弁が配置されていても構わない。燃料添加弁から機関排気通路に未燃燃料を供給することにより、NOX保持装置に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリッチにすることができる。 The configuration in which the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO X holding device 15 is made the stoichiometric air-fuel ratio or rich is not limited to the configuration in which after-injection is performed, and any configuration that lowers the air-fuel ratio can be adopted. For example, a fuel addition valve that supplies unburned fuel to the engine exhaust passage upstream of the NO X holding device may be arranged. By supplying the unburned fuel from the fuel supply valve to the engine exhaust passage, it is possible to make the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO X holding device to the stoichiometric air-fuel ratio or rich.
本発明の通常運転とは、起動時の暖機運転等やパティキュレートフィルタの再生等の所定の目的のために一時的に内燃機関の運転状態を変化させている状態以外の状態を示す。図1を参照して、内燃機関の通常運転時においては、NOX還元触媒17の温度が上昇している。たとえば、通常運転時において、NOX還元触媒17は活性化温度以上になっている。 The normal operation of the present invention indicates a state other than a state in which the operation state of the internal combustion engine is temporarily changed for a predetermined purpose such as warm-up operation at startup or regeneration of the particulate filter. Referring to FIG. 1, the temperature of the NO X reduction catalyst 17 rises during normal operation of the internal combustion engine. For example, during normal operation, the NO X reduction catalyst 17 is at or above the activation temperature.
NOX保持装置に流入する排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比にするNOXパージ制御を行なうと、NOX保持装置15からNOXが放出される。NOX保持装置15から流出する排気ガスの空燃比は、理論空燃比の近傍になっている。このため、NOX還元触媒17においては、高い浄化率でNOXを浄化することができる。このように、NOX保持装置15からNOXを放出させるとともに、NOX還元触媒17を高い浄化性能を有する状態にすることができる。NOX還元触媒17においてNOXを効果的に浄化することができる。
Performed substantially the NO X purge control to the stoichiometric air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO X holding device, NO X is released from the NO X holding
ところで、機関本体から排出される排気ガスが高温になる場合には、NOX保持装置15に保持されているNOXが脱離する場合がある。たとえば、高負荷、高回転で運転を行なった場合には排気ガスの温度が上昇する。このような場合に、NOX保持装置のNOX吸着部の温度が、それぞれのNOXの放出温度以上になる場合がある。この場合には、NOX還元触媒17も高温になっており、NOX還元触媒17は、低温時よりも浄化性能が高くなっている。このために、NOX還元触媒17においてNOX保持装置15から放出されたNOXの浄化を行なうことができる。
Meanwhile, when the exhaust gas exhausted from the engine body becomes high may NO X held in the NO X holding
また、内燃機関を長期間停止した後の起動時等においては、NOX保持装置15およびNOX還元触媒17が低温である場合がある。例えば、冷間始動を行なった場合には、NOX還元触媒17が活性化温度未満である。NOX還元触媒17が低温の場合には、NOX保持装置15にてNOXを吸着することにより排気ガス中からNOXが除去される。 Further, at the time of startup after the internal combustion engine has been stopped for a long time, the NO X holding device 15 and the NO X reduction catalyst 17 may be at a low temperature. For example, when a cold start is performed, the NO X reduction catalyst 17 is below the activation temperature. When the NO X reduction catalyst 17 is at a low temperature, NO X is removed from the exhaust gas by adsorbing NO X by the NO X holding device 15.
機関本体1から排出されるNOXには、一酸化窒素NOと二酸化窒素NO2とが含まれている。排気ガスに含まれる一酸化窒素は、吸着部においてNO2の形態で吸着金属49に保持される。また、二酸化窒素は、吸着部においてNO3の形態で吸着金属49に保持される。ところで、一酸化窒素がNO2の形態で保持される保持力は、二酸化窒素がNO3の形態で保持される保持力よりも弱い。すなわち、一酸化窒素は二酸化窒素よりも脱離し易い。たとえば、NOX吸着部の温度を徐々に上昇させていくと、先に一酸化窒素が脱離し、その後に二酸化窒素が脱離する。または、排気ガスに含まれる一酸化窒素が吸着により除去されるときの除去率は、二酸化窒素が吸着により除去されるときの除去率よりも小さくなる。
The NO X discharged from the
図6に、本実施の形態における第1のNOX吸着部において、NOXを保持させた後に、徐々に温度を上昇させたときに第1のNOX吸着部から脱離するNOX量のグラフを示す。横軸は、第1のNOX吸着部に流入する排気ガスの温度である。縦軸は、第1のNOX吸着部からのNOX放出量を示している。 FIG. 6 shows the amount of NO X desorbed from the first NO X adsorption unit when the temperature is gradually increased after the NO X is held in the first NO X adsorption unit in the present embodiment. A graph is shown. The horizontal axis represents the temperature of the exhaust gas flowing into the first NO X adsorption unit. The vertical axis represents the NO X release amount from the first of the NO X adsorbing portion.
本実施の形態においては、排気ガスの熱によりそれぞれの排気処理装置の昇温を行なっている。このために、排気ガスの温度は、それぞれの排気処理装置の温度に対応する。温度を徐々に上昇していくと、NOX放出量の第1のピークが発現し、その後にNOX放出量の第2のピークが発現している。一酸化窒素が吸着により保持されるときの保持力よりも二酸化窒素が吸着により保持されるときの保持力の方が大きいため、第1のピークの部分には、一酸化窒素が多く含まれ、第2のピークの部分には、二酸化窒素が多く含まれている。 In the present embodiment, the temperature of each exhaust treatment device is increased by the heat of the exhaust gas. For this reason, the temperature of the exhaust gas corresponds to the temperature of each exhaust treatment device. When gradually increasing the temperature, the first peak of the NO X emissions are expressed, second peak subsequent to the NO X emissions are expressed. Since the holding power when nitrogen dioxide is held by adsorption is larger than the holding power when nitrogen monoxide is held by adsorption, the portion of the first peak contains a lot of nitric oxide, The portion of the second peak contains a lot of nitrogen dioxide.
ところで、本実施の形態の排気浄化装置においては、NOX保持装置15の下流に配置されているNOX還元触媒17の活性化温度Trは、NOX放出量の第1のピークの温度Tp1よりも高く第2のピークの温度Tp2よりも低くなっている。NOX還元触媒17の温度が活性化温度Tr以上になると、NOX保持装置からNOXが流出しても、NOX還元触媒17においてNOXの浄化を効果的に行なうことができる。第2のピークで放出されるNOXは、NOX還元触媒17において浄化することができる。 By the way, in the exhaust purification device of the present embodiment, the activation temperature Tr of the NO X reduction catalyst 17 arranged downstream of the NO X holding device 15 is higher than the temperature Tp1 of the first peak of the NO X release amount. Higher than the temperature Tp2 of the second peak. When the temperature of the NO X reduction catalyst 17 becomes equal to or higher than the activation temperature Tr, even NO X flows out from the NO X holding device, it is possible to effectively perform the cleaning of the NO X in the NO X reduction catalyst 17. The NO X released at the second peak can be purified by the NO X reduction catalyst 17.
図7に、本実施の形態におけるNOX保持装置の機能を説明する概略図を示す。第1のNOX吸着部45、NOX酸化部46および第2のNOX吸着部47が、この順に配置されている。起動時などの排気ガスの温度が低い場合には、排気ガスに含まれるNOXは、第1のNOX吸着部45と、第2のNOX吸着部47とに吸着されることによって保持される。 FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the function of the NO X holding device in the present embodiment. The first NO X adsorption unit 45, the NO X oxidation unit 46, and the second NO X adsorption unit 47 are arranged in this order. When the temperature of the exhaust gas is low, such as during startup, NO X contained in the exhaust gas is retained by being adsorbed by the first NO X adsorption unit 45 and the second NO X adsorption unit 47. The
前述のようにNOXに含まれる一酸化窒素と二酸化窒素とを比較したときに、二酸化窒素よりも一酸化窒素の方が脱離し易いという特性を有する。排気ガスの温度を徐々に上昇していくと、第1のNOX吸着部45からの一酸化窒素の脱離が発現する。図6を参照して、特に第1のピークに対応する温度Tp1の近傍になると、矢印101に示すように、第1のNOX吸着部45から一酸化窒素が脱離して流出する。第1のNOX吸着部45から流出した一酸化窒素は、NOX酸化部46に流入する。NOX酸化部46においては、一酸化窒素が酸化されて二酸化窒素に変化する。NOX酸化部46から流出する二酸化窒素は、矢印102に示すように第2のNOX吸着部47に流入する。二酸化窒素は、第2のNOX吸着部47に保持される。二酸化窒素は、NOX吸着部から放出されるときの放出量のピークとなる温度が一酸化窒素よりも高いために、一酸化窒素より確実に第2のNOX吸着部47に保持される。
When comparing the nitrogen monoxide and nitrogen dioxide contained in the NO X as described above, has the property of easily towards the nitric oxide is desorbed than nitrogen dioxide. When the temperature of the exhaust gas gradually increases, elimination of nitric oxide from the first of the NO X adsorbing unit 45 is expressed. Referring to FIG. 6, particularly near the temperature Tp <b> 1 corresponding to the first peak, as shown by an
本実施の形態における排気浄化装置は、NOX酸化部46において、窒素酸化物の形態を、低温で脱離が生じ易い一酸化窒素から二酸化窒素に変化させることができて、NOXを第2のNOX吸着部47に保持することができる。 The exhaust purification apparatus according to the present embodiment can change the form of nitrogen oxides from nitrogen monoxide, which is easily desorbed at low temperatures, to nitrogen dioxide in the NO x oxidation section 46, so that the NO x is converted into the second form. Can be held in the NO X adsorption portion 47.
また、本実施の形態におけるNOX保持装置15においては、排気ガスに含まれる一酸化窒素のうち、第1のNOX吸着部45をすり抜けた一酸化窒素についても、NOX酸化部46において二酸化窒素に変化させ、より確実に第2のNOX吸着部47にて保持することができる。
In the NO X holding
図8に、本実施の形態における第1のNOX保持装置の第1のNOX吸着部から流出する一酸化窒素の量のグラフを示す。図9に、本実施の形態における第1のNOX保持装置の第2のNOX吸着部から流出するNOX量のグラフを示す。図8および図9に示すグラフは、第1のNOX保持装置にNOXを十分に保持させておき、排気ガスの温度を徐々に上昇させたときのグラフである。 FIG. 8 shows a graph of the amount of nitric oxide flowing out from the first NO X adsorption portion of the first NO X holding device in the present embodiment. FIG. 9 shows a graph of the amount of NO X flowing out from the second NO X adsorption portion of the first NO X holding device in the present embodiment. Graph shown in FIG. 8 and 9, it leaves enough to hold the NO X in the first of the NO X holding device, which is a graph of when the temperature of the exhaust gas was gradually increased.
図8を参照して、横軸は第1のNOX保持装置に流入する排気ガスの温度を示し、縦軸は、第1のNOX吸着部から放出される一酸化窒素の量、すなわち一酸化窒素の脱離量を示している。図8に示す例においては、排気ガスの温度がほぼ100℃において、一酸化窒素の脱離量が最大になっている。すなわち、この温度以上では、第1の吸着部から流出してNOX酸化部に流入する一酸化窒素の量が多くなることが分かる。このように第1のNOX吸着部から流出した一酸化窒素は、NOX酸化部において酸化された後に第2のNOX吸着部に流入する。 Referring to FIG. 8, the horizontal axis indicates the temperature of the exhaust gas flowing into the first NO X holding device, and the vertical axis indicates the amount of nitrogen monoxide released from the first NO X adsorption portion, that is, one. It shows the amount of nitric oxide desorption. In the example shown in FIG. 8, when the temperature of the exhaust gas is approximately 100 ° C., the amount of nitrogen monoxide desorption is maximized. That is, in this temperature or higher, it can be seen that the amount of nitric oxide flowing flows out of the first adsorption unit in the NO X oxidation unit increases. Thus, the nitric oxide flowing out from the first NO X adsorption section is oxidized in the NO X oxidation section and then flows into the second NO X adsorption section.
図9を参照して、横軸は第1のNOX保持装置に流入する排気ガスの温度を示し、縦軸は、第2のNOX吸着部から流出するNOX量、すなわち第1のNOX保持装置から流出する一酸化窒素および二酸化窒素の量を示している。排気ガスの温度がほぼ200℃において、一酸化窒素および二酸化窒素の脱離量が最大になっている。第2のNOX吸着部においては、多くのNOXを二酸化窒素の形態で保持しているために、NOXが放出される温度領域が、図8に示す第1のNOX吸着部の一酸化窒素が脱離する温度領域よりも高くなることが分かる。 Referring to FIG. 9, the horizontal axis indicates the temperature of the exhaust gas flowing into the first NO X holding device, and the vertical axis indicates the NO X amount flowing out from the second NO X adsorption portion, that is, the first NO X The amounts of nitric oxide and nitrogen dioxide flowing out of the X holding device are shown. When the temperature of the exhaust gas is approximately 200 ° C., the amount of desorption of nitrogen monoxide and nitrogen dioxide is maximized. In the second NO X adsorption unit, since a large amount of NO X is held in the form of nitrogen dioxide, the temperature region where NO X is released is one of the first NO X adsorption units shown in FIG. It can be seen that the temperature is higher than the temperature region where nitrogen oxide is desorbed.
このように、本実施の形態における排気浄化装置は、NOX還元触媒の温度が活性化温度以上になるまで、NOX保持装置から流出するNOX量を抑制することができて、NOXの浄化率を向上させることができる。特に、本実施の形態における排気浄化装置は、内燃機関の起動時などの排気ガスの温度が通常運転よりも低い領域において、NOXの放出を低減することができる。 Thus, the exhaust gas purification system in the present embodiment, until the temperature of the NO X reduction catalyst becomes equal to or higher than the activation temperature, it is possible to suppress the NO X amount flowing out from the NO X holding device, of the NO X The purification rate can be improved. In particular, an exhaust purification system in the present embodiment, may be the temperature of the exhaust gas, such as during start of the internal combustion engine is in the region lower than the normal operation, to reduce the emission of NO X.
本実施の形態における排気浄化装置のNOX酸化部は、第1の吸着部から流出するNOを十分に酸化できるように、温度が低い状態からNOをNO2に酸化する機能を有することが好ましい。たとえば、図8を参照して、NOX酸化部は、第1のNOX吸着部からの一酸化窒素の脱離量が多くなる略100℃以上150℃以下の活性化温度を有することが好ましい。 The NO X oxidation unit of the exhaust purification apparatus in the present embodiment preferably has a function of oxidizing NO to NO 2 from a low temperature state so that NO flowing out from the first adsorption unit can be sufficiently oxidized. . For example, referring to FIG. 8, the NO X oxidation part preferably has an activation temperature of approximately 100 ° C. or more and 150 ° C. or less at which the amount of nitric oxide desorbed from the first NO X adsorption part increases. .
図1を参照して、本実施の形態における内燃機関は、NOX保持装置15の上流に酸化触媒13が配置されている。内燃機関の起動時などの排気ガスの温度が低い場合には、酸化触媒13において、流入した二酸化窒素NO2が排気ガスに含まれる未燃炭化水素と反応して一酸化窒素NOに変化する。この結果、NOX保持装置15に流入する一酸化窒素の量が多くなる。このために、NOX保持装置15の上流に酸化触媒13が配置されている内燃機関においては、本発明の効果が顕著になる。本実施の形態におけるNOX保持装置を配置することにより、排気浄化装置から排出されるNOX量を大きく減少させることができる。
Referring to FIG. 1, in the internal combustion engine in the present embodiment, an
図10に、本実施の形態における第2のNOX保持装置の拡大概略断面図を示す。本実施の形態における第2のNOX保持装置は、複数の通路を有するハニカム構造に形成されている。それぞれの通路において、複数のNOX吸着部およびNOX酸化部がそれぞれ層状に形成され、基材の表面に積層されている。 FIG. 10 shows an enlarged schematic cross-sectional view of the second NO X holding device in the present embodiment. The second NO X holding device in the present embodiment is formed in a honeycomb structure having a plurality of passages. In each of the passages, a plurality of NO X adsorption portions and NO X oxidation portions are formed in layers, and are laminated on the surface of the base material.
第2のNOX保持装置においては、基材51の表面に、第2のNOX吸着部54が層状に形成されている。第2のNOX吸着部54の表面には、NOX酸化部53が層状に形成されている。NOX酸化部53の表面には、第1のNOX吸着部52が層状に形成されている。排気ガスは、矢印100に示す方向に進行する。排気ガスは、矢印103に示すように、第1のNOX吸着部52、NOX酸化部53および第2のNOX吸着部54の順に流入する。
In the second NO X holding device, the second NO X adsorption portion 54 is formed in a layered manner on the surface of the
第2のNOX保持装置においても、第1のNOX吸着部52から流出する一酸化窒素をNOX酸化部53で二酸化窒素に変換して、第2のNOX吸着部54にて保持することができる。排気ガスが低温の領域において、排気浄化装置から流出するNOXの量を減少させることができる。 Also in the second NO X holding device, nitrogen monoxide flowing out from the first NO X adsorption unit 52 is converted into nitrogen dioxide by the NO X oxidation unit 53 and held by the second NO X adsorption unit 54. be able to. When the exhaust gas is in a low temperature region, the amount of NO x flowing out from the exhaust purification device can be reduced.
次に、本実施の形態における第3のNOX保持装置について説明する。第3のNOX保持装置は、パティキュレートフィルタを含む。パティキュレートフィルタのそれぞれの通路に、NOXを吸着するためのNOX吸着部および一酸化窒素を酸化するためのNOX酸化部が形成されている。 Next, a third NO X holding device in the present embodiment will be described. The third NO X holding device includes a particulate filter. A NO X adsorption part for adsorbing NO X and an NO X oxidation part for oxidizing nitric oxide are formed in each passage of the particulate filter.
図11に、本実施の形態における第3のNOX保持装置の概略正面図を示す。図12に、本実施の形態における第3のNOX保持装置の概略断面図を示す。パティキュレートフィルタ16は、排気ガスに含まれる炭素微粒子、サルフェート等のイオン系微粒子等の粒子状物質(パティキュレート)を除去するためのフィルタである。本実施の形態におけるパティキュレートフィルタ16は、円筒形状に形成されている。図12は、円筒形状の軸方向に沿った断面図である。パティキュレートフィルタ16は、例えばコージライトのような多孔質材料から形成されている。
FIG. 11 shows a schematic front view of the third NO X holding device in the present embodiment. FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of the third NO X holding device in the present embodiment. The
本実施の形態におけるパティキュレートフィルタ16はハニカム構造を有する。パティキュレートフィルタ16は、排気ガスの流れ方向に沿って延びる複数の通路60,61を有する。通路60は、下流端が栓62により閉塞されている。通路61は、上流端が栓63により閉塞されている。通路60および通路61は、薄肉の隔壁64を介して交互に配置されている。図11においては、栓63の部分に斜線を付している。
The
排気ガスが流入する通路60は、排気ガスが流出する通路61に囲まれている。通路60に流入した排気ガスは、矢印104に示すように、隔壁64を通って隣接する通路61に流出する。排気ガスが隔壁64を通過するときに粒子状物質が捕捉される。排気ガスは、通路61を通ってパティキュレートフィルタ16から流出する。このように、粒子状物質は、パティキュレートフィルタに捕集される。
The
パティキュレートフィルタに堆積する粒子状物質が多くなった場合には、パティキュレートフィルタに流入する排ガスの温度を上昇させることにより、粒子状物質を燃焼させて再生する。図12を参照して、それぞれの隔壁64には、粒子状物質の燃焼を促進するための酸化機能を有する触媒金属が担持されている。たとえば、白金等の貴金属の触媒金属が担持されている。この触媒金属が配置されている隔壁64は、一酸化窒素を酸化するNOX酸化部として機能する。
When the amount of particulate matter deposited on the particulate filter increases, the particulate matter is combusted and regenerated by increasing the temperature of the exhaust gas flowing into the particulate filter. Referring to FIG. 12, each
排気ガスが流入する通路60において、隔壁64の表面には第1のNOX吸着部52が形成されている。また、排気ガスが流出する通路61において、隔壁64の表面には第2のNOX吸着部54が形成されている。
In the
排気ガスは、矢印100に示すように、パティキュレートフィルタ16に流入する。排気ガスは、矢印104に示すように、通路60から通路61に向かって流れる。このときに、排気ガスは、第1のNOX吸着部52、NOX酸化部として機能する隔壁64および第2のNOX吸着部54を、この順に流通する。
The exhaust gas flows into the
第3のNOX保持装置においても、第1のNOX吸着部52から流出する一酸化窒素をNOX酸化部で二酸化窒素に変換して、第2のNOX吸着部54にて保持することができる。排気ガスが低温の領域において、排気浄化装置から流出するNOXの量を減少させることができる。 Also in the third NO X holding device, nitric oxide flowing out from the first NO X adsorption unit 52 is converted into nitrogen dioxide by the NO X oxidation unit, and is held by the second NO X adsorption unit 54. Can do. When the exhaust gas is in a low temperature region, the amount of NO x flowing out from the exhaust purification device can be reduced.
本実施の形態においては、第1のNOX保持装置から第3のNOX保持装置を例に取り上げて説明を行なったが、NOX保持装置の構成は、これらの形態に限られず、排気ガスが第1のNOX吸着部を通ってNOX酸化部に流入し、NOX酸化部から流出する排気ガスが第2のNOX吸着部に流入するように形成されていれば構わない。 In the present embodiment, the description has been made by taking the first NO X holding device to the third NO X holding device as an example. However, the configuration of the NO X holding device is not limited to these forms, and the exhaust gas There flows to the nO X oxidation section through a first of the nO X adsorbing portion, the exhaust gas flowing out from the nO X oxide portion may be formed so as to flow into the second of the nO X adsorbing portion.
本実施の形態のNOX保持装置においては、NOX吸着部が2つに形成されているが、この形態に限られず、NOX保持装置は、複数のNOX吸着部を有し、複数の吸着部同士の間にNOX酸化部を配置することができる。 In the NO X holding device of the present embodiment, the NO X adsorption unit is formed in two, but is not limited to this form, the NO X holding device has a plurality of NO X adsorption units, it is possible to arrange the NO X oxide portion between the adjacent suction unit.
本実施の形態における排気浄化装置のNOX保持装置は、第1のNOX吸着部と第2のNOX吸着部とが同一の構成を有するが、この形態に限られず、互いに異なる構成を有する複数のNOX吸着部が形成されていても構わない。 The NO X holding device of the exhaust purification apparatus according to the present embodiment has the same configuration in the first NO X adsorption unit and the second NO X adsorption unit, but is not limited to this configuration and has a configuration different from each other. A plurality of NO X adsorption portions may be formed.
本実施の形態においては、NOXを還元するNOX還元触媒として、白金、パラジウムおよびロジウムの触媒金属を含む触媒を例に取り上げて説明したが、この形態に限られず、NOX還元触媒は、NOXの還元が可能な任意の触媒を採用することができる。たとえば、NOX還元触媒は、NOX吸蔵還元触媒を含むことができる。 In the present embodiment, as NO X reduction catalyst for reducing NO X, platinum, although a catalyst comprising catalytic metals palladium and rhodium have been described by taking as an example, but the invention is not limited to this, NO X reduction catalyst Any catalyst capable of reducing NO X can be employed. For example, the NO X reduction catalyst can include a NO X storage reduction catalyst.
図13に、NOX吸蔵還元触媒の拡大概略断面図を示す。NOX吸蔵還元触媒は、基体上に例えばアルミナからなる触媒担体56が配置されている。触媒担体56の表面上には貴金属の触媒金属57が分散して担持されている。触媒担体56の表面上にはNOX吸収剤58の層が形成されている。触媒金属57としては、例えば白金Ptが用いられる。NOX吸収剤58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。
FIG. 13 shows an enlarged schematic cross-sectional view of the NO X storage reduction catalyst. In the NO X storage reduction catalyst, a
排気ガスの空燃比がリーンのとき(理論空燃比より大きなとき)には、排気ガス中に含まれるNOが触媒金属57上において酸化されてNO2になる。NO2は、硝酸イオンNO3 −の形でNOX吸収剤58に吸蔵される。これに対して、排気ガスの空燃比がリッチのとき(理論空燃比より小さなとき)或いは理論空燃比になると、排気ガス中の酸素濃度が低下するために反応が逆方向(NO3 −→NO2)に進む。NOX吸収剤58内の硝酸イオンNO3 −がNO2の形でNOX吸収剤58から放出される。放出されたNOXは、排気ガスに含まれる未燃炭化水素や一酸化炭素等によってN2に還元される。
By the time the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean (greater time than the stoichiometric air-fuel ratio), NO contained in the exhaust gas is oxidized to NO 2 on the
このようなNOX吸蔵還元触媒においても、所定の浄化率を達成する温度である活性化温度を有する。このため、NOX還元触媒としてNOX吸蔵還元触媒を配置した場合においても、排気ガスの温度が低い領域では、排気ガスに含まれるNOXをNOX保持装置にて保持することができる。 Such an NO x storage reduction catalyst also has an activation temperature that is a temperature that achieves a predetermined purification rate. Therefore, in the case of arranging the the NO X storage reduction catalyst as NO X reduction catalysts, at low temperatures of the exhaust gas region, it is possible to hold the NO X contained in the exhaust gas at the NO X holding device.
また、NOX還元触媒は、NOXを選択的に還元するNOX選択還元触媒を含むことができる。 Further, NO X reduction catalyst can include the NO X selective reducing catalyst that selectively reduces NO X.
図14に、NOX還元触媒としてNOX選択還元触媒が配置されている内燃機関の概略図を示す。NOX選択還元触媒14の下流には、NOX選択還元触媒14の温度を検出するための温度センサ27が配置されている。
Figure 14 shows a schematic diagram of an internal combustion engine the NO X selective reducing catalyst is arranged as a NO X reduction catalyst. Downstream of the NO X selective reducing
NOX選択還元触媒14は、還元剤を供給することによりNOXを選択的に還元することができる排気処理装置である。本実施の形態におけるNOX選択還元触媒14は、アンモニアを還元剤としてNOXを還元する。NOX選択還元触媒は、例えば、アンモニアを吸着し、鉄等の遷移金属を含有するゼオライトから構成することができる。または、アンモニアの吸着機能を有しないチタニア・バナジウム系の触媒から構成することができる。本実施の形態におけるNOX選択還元触媒14は、アンモニア吸着タイプのFeゼオライトから構成されている。
The NO X
排気浄化装置は、NOX選択還元触媒14に還元剤を供給する還元剤供給装置を備える。還元剤供給装置は、尿素供給弁55を含む。尿素供給弁55は、機関排気通路内に尿素を噴射するように形成されている。本実施の形態における還元剤供給装置は、尿素を供給するように形成されているが、この形態に限られず、アンモニア水等の他の還元剤を供給するように形成されていても構わない。
The exhaust purification device includes a reducing agent supply device that supplies a reducing agent to the NO X
尿素供給弁55は、対応する駆動回路38を介して、電子制御ユニット30の出力ポート36に接続されている。本実施の形態における尿素供給弁55は、電子制御ユニット30により制御されている。
The
尿素供給弁55から機関排気通路を流れる排気ガス中に尿素が供給されると、尿素が加水分解される。尿素が加水分解されることによりアンモニアと二酸化炭素が生成される。生成されたアンモニアがNOX選択還元触媒14に供給されることにより、NOX選択還元触媒14において、排気ガスに含まれるNOXを窒素に還元することができる。
When urea is supplied from the
このようなNOX選択還元触媒においても、所定のNOXの浄化率を発揮する活性化温度を有する。NOX還元触媒としてNOX選択還元触媒を配置した場合においても、排気ガスの温度が低い領域では、排気ガスに含まれるNOXをNOX保持装置で保持することができる。 Such an NO X selective reduction catalyst also has an activation temperature that exhibits a predetermined NO X purification rate. In case of arranging the the NO X selective reducing catalyst as NO X reduction catalysts, at low temperatures of the exhaust gas region, it is possible to hold the NO X contained in the exhaust gas in the NO X holding device.
上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの図において、同一または相当する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、特許請求の範囲に含まれる変更が意図されている。 The above embodiments can be combined as appropriate. In the respective drawings described above, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals. In addition, said embodiment is an illustration and does not limit invention. Further, in the embodiment, changes included in the scope of claims are intended.
1 機関本体
2 燃焼室
13 酸化触媒
14 NOX選択還元触媒
15 NOX保持装置
16 パティキュレートフィルタ
17 NOX還元触媒
30 電子制御ユニット
45 第1のNOX吸着部
46 NOX酸化部
47 第2のNOX吸着部
48 担持体
49 吸着金属
51 基材
52 第1のNOX吸着部
53 NOX酸化部
54 第2のNOX吸着部
55 尿素供給弁
DESCRIPTION OF
Claims (4)
排ガスに含まれる一酸化窒素を二酸化窒素に酸化するNOX酸化部と、
第2の放出温度未満ではNOXを吸着し、第2の放出温度以上になると吸着したNOXを放出する第2のNOX吸着部と、
第2のNOX吸着部から流出する排気ガスが流入するように配置され、NOXを還元することにより浄化するNOX還元触媒とを備え、
第1のNOX吸着部、第2のNOX吸着部およびNOX酸化部は、排気ガスが第1のNOX吸着部を通ってNOX酸化部に流入し、NOX酸化部から流出する排気ガスが第2のNOX吸着部に流入するように配置されており、
第1のNOX吸着部から流出する一酸化窒素がNOX酸化部にて酸化されことにより二酸化窒素に変化し、生成された二酸化窒素が第2のNOX吸着部に流入することを特徴とする、内燃機関の排気浄化装置。 A first of the NO X adsorbing portion is less than the first release temperature to adsorb NO X, releasing NO X adsorbed to become more first release temperature,
NO X oxidation part that oxidizes nitrogen monoxide contained in exhaust gas to nitrogen dioxide,
A second of the NO X adsorbing unit emitting at less than the second release temperature to adsorb NO X, the NO X adsorbed to become more second release temperature,
Exhaust gas flowing out from the second of the NO X adsorbing portion is disposed so as to flow, and a NO X reduction catalyst for purifying by reducing the NO X,
In the first NO X adsorption unit, the second NO X adsorption unit, and the NO X oxidation unit, exhaust gas flows into the NO X oxidation unit through the first NO X adsorption unit, and flows out from the NO X oxidation unit. The exhaust gas is arranged so as to flow into the second NO X adsorption portion,
Nitric oxide flowing out from the first NO X adsorption section is oxidized in the NO X oxidation section to change into nitrogen dioxide, and the generated nitrogen dioxide flows into the second NO X adsorption section. An exhaust purification device for an internal combustion engine.
第2のNOX吸着部は、機関排気通路においてNOX酸化部の下流に配置されていることを特徴とする、請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The NO X oxidation unit is disposed downstream of the first NO X adsorption unit in the engine exhaust passage,
3. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the second NO X adsorption section is disposed downstream of the NO X oxidation section in the engine exhaust passage.
酸化触媒に流入する排気ガスの温度が予め定められた温度よりも低い時に、酸化触媒に流入した二酸化窒素が排気ガスに含まれる炭化水素と反応することにより一酸化窒素に変化し、生成された一酸化窒素が第1のNOX吸着部に流入することを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 An oxidation catalyst disposed upstream of the first NO X adsorption section;
When the temperature of the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst is lower than a predetermined temperature, the nitrogen dioxide flowing into the oxidation catalyst reacts with the hydrocarbons contained in the exhaust gas to change into nitrogen monoxide and is generated wherein the nitric oxide is introduced into the first of the NO X adsorbing portion, the exhaust purification system of an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010105805A JP2011231755A (en) | 2010-04-30 | 2010-04-30 | Exhaust emission control device of internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010105805A JP2011231755A (en) | 2010-04-30 | 2010-04-30 | Exhaust emission control device of internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011231755A true JP2011231755A (en) | 2011-11-17 |
Family
ID=45321309
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010105805A Pending JP2011231755A (en) | 2010-04-30 | 2010-04-30 | Exhaust emission control device of internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011231755A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016152652A1 (en) * | 2015-03-20 | 2016-09-29 | いすゞ自動車株式会社 | NOx OCCLUSION AMOUNT ESTIMATING DEVICE AND NOx OCCLUSION AMOUNT ESTIMATING METHOD |
JP2018021564A (en) * | 2017-10-26 | 2018-02-08 | 三菱自動車工業株式会社 | Exhaust emission control device for internal combustion engine |
JP2020029841A (en) * | 2018-08-24 | 2020-02-27 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust emission control device and exhaust emission control method for internal combustion engine |
-
2010
- 2010-04-30 JP JP2010105805A patent/JP2011231755A/en active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016152652A1 (en) * | 2015-03-20 | 2016-09-29 | いすゞ自動車株式会社 | NOx OCCLUSION AMOUNT ESTIMATING DEVICE AND NOx OCCLUSION AMOUNT ESTIMATING METHOD |
JP2016176403A (en) * | 2015-03-20 | 2016-10-06 | いすゞ自動車株式会社 | NOx STORAGE AMOUNT ESTIMATION DEVICE |
CN107407180A (en) * | 2015-03-20 | 2017-11-28 | 五十铃自动车株式会社 | NOx uptakes estimating device and NOx absorb method of estimating rate |
CN107407180B (en) * | 2015-03-20 | 2020-01-07 | 五十铃自动车株式会社 | NOx absorption amount estimation device and NOx absorption amount estimation method |
US10683788B2 (en) | 2015-03-20 | 2020-06-16 | Isuzu Motors Limited | NOx occlusion amount estimating device and NOx occlusion amount estimating method |
JP2018021564A (en) * | 2017-10-26 | 2018-02-08 | 三菱自動車工業株式会社 | Exhaust emission control device for internal combustion engine |
JP2020029841A (en) * | 2018-08-24 | 2020-02-27 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust emission control device and exhaust emission control method for internal combustion engine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4155320B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
KR100662313B1 (en) | Exhaust emission purification apparatus of compression ignition internal combustion engine | |
WO2010140262A1 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP2009114879A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine | |
WO2006123510A1 (en) | Exhaust gas purification method and exhaust gas purification system | |
JP4285460B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP5664801B2 (en) | Exhaust gas purification device for spark ignition type internal combustion engine | |
JP5273303B1 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
WO2014128860A1 (en) | Exhaust purification device of internal combustion engine | |
JP4935929B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP2006291873A (en) | Exhaust emission control device of internal combustion engine | |
JP5835488B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP2011231755A (en) | Exhaust emission control device of internal combustion engine | |
JP5163808B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP2006336589A (en) | Exhaust emission control device of internal combustion engine | |
JP5067478B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP2010127146A (en) | Exhaust emission control device of internal combustion engine | |
JP2009209766A (en) | Exhaust emission control device of internal combustion engine | |
JP2009293572A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine | |
WO2014024311A1 (en) | Exhaust purification device of spark ignition internal combustion engine | |
JP4254484B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP2009228525A (en) | Exhaust emission control device of internal combustion engine | |
JP4506544B2 (en) | Exhaust gas purification device for compression ignition type internal combustion engine | |
JP4506545B2 (en) | Exhaust gas purification device for compression ignition type internal combustion engine | |
JP4254505B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |