JP2996004B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust gas purification device for internal combustion engine

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JP2996004B2
JP2996004B2 JP4092347A JP9234792A JP2996004B2 JP 2996004 B2 JP2996004 B2 JP 2996004B2 JP 4092347 A JP4092347 A JP 4092347A JP 9234792 A JP9234792 A JP 9234792A JP 2996004 B2 JP2996004 B2 JP 2996004B2
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catalyst
nox catalyst
lean
temperature
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里美 瀬戸
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Toyota Motor Corp
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、排気系に、空燃比リー
ンの燃焼の排気中でNOx(窒素酸化物)を還元でき
る、いわゆるリーンNOx触媒を具備した、内燃機関の
排気浄化装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine having an exhaust system provided with a so-called lean NOx catalyst capable of reducing NOx (nitrogen oxide) in exhaust gas produced at a lean air-fuel ratio.

【0002】[0002]

【従来の技術】特開平1−130735号公報は、遷移
金属をイオン交換して担持したまたは貴金属を担持した
ゼオライトからなり、空燃比リーンの排気中で、HC
(炭化水素)の存在下で、NOxを浄化する触媒(以
下、リーンNOx触媒という)を開示している。
2. Description of the Related Art Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-130735 discloses a zeolite in which a transition metal is supported by ion exchange or a noble metal is supported.
A catalyst for purifying NOx in the presence of (hydrocarbon) (hereinafter referred to as a lean NOx catalyst) is disclosed.

【0003】リーンNOx触媒は、温度が定常または下
降状態にあるときよりも上昇状態にあるときの方が高い
NOx浄化率を示すことが判明したので、本出願人は、
特願平2−317664号(公開前)において、内燃機
関の排気系に同種のリーンNOx触媒を並列に配置し、
全ての運転条件に対して一率に、一定時間間隔で、排気
流れを交互に切替えて触媒の昇温過程を強制的に繰返し
作り出し、NOx浄化率を向上せしめる発明を提案し
た。
[0003] Since it has been found that a lean NOx catalyst exhibits a higher NOx purification rate when the temperature is in a rising state than in a steady or falling state, the present applicant has
In Japanese Patent Application No. 2-317664 (prior to publication), the same type of lean NOx catalyst is arranged in parallel in the exhaust system of an internal combustion engine,
An invention has been proposed in which the exhaust gas flow is alternately switched at certain time intervals alternately for all operating conditions to forcibly and repeatedly create a catalyst temperature increasing process, thereby improving the NOx purification rate.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、先願のよう
に、同種のリーンNOx触媒間に一定時間間隔で排気流
れを切替えるものにおいては、排気温の変化への対応が
難しく、高NOx浄化率を示す温度域から外れた温度域
になってしまうと、昇温過程を利用しても十分なNOx
浄化率が得られないという問題がある。
However, in the case where the exhaust gas is switched between the same type of lean NOx catalysts at fixed time intervals as in the prior application, it is difficult to cope with a change in the exhaust gas temperature, and the high NOx purification rate is high. If the temperature range deviates from the temperature range that indicates
There is a problem that a purification rate cannot be obtained.

【0005】また、先願は全ての運転条件に対して一率
に排気流れの切替えを行うので、加速時のように、エン
ジン排ガス中のNOx量が増え急激に温度が上ってHC
の部分酸化と活性種の生成が抑制されることにより、特
にNOx対策が必要とされる時に対して、最適なNOx
対策になっているとは云い難い。
Further, in the prior application, since the exhaust flow is switched at a constant rate with respect to all operating conditions, the amount of NOx in the exhaust gas of the engine increases and the temperature rises rapidly, as in acceleration.
Suppression of the partial oxidation of NO and the generation of active species suppresses the optimum NOx, especially when NOx countermeasures are required.
It is hard to say that it is a measure.

【0006】本発明の目的は、加速時等のように特にN
Ox対策が必要とされる運転条件においても、高いNO
x浄化率を示すことのできる、内燃機関の排気浄化装置
を提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a method for controlling the speed of N
Even under operating conditions where Ox countermeasures are required, high NO
An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification device for an internal combustion engine that can exhibit x purification rate.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、次の内燃機関の排気浄化装置によって達成され
る。すなわち、希薄燃焼可能な内燃機関およびその排気
通路と、前記排気通路に互いに並列に設けられた、少な
くとも1個の第1のリーンNOx触媒および少なくとも
1個の第2のリーンNOx触媒と、前記第2のリーンN
Ox触媒に対して設けられた、前記第2のリーンNOx
触媒の温度を所定温度に維持する温度維持手段と、前記
第2のリーンNOx触媒の上流に設けられた、第2のリ
ーンNOx触媒への排気流量を変える弁手段と、前記内
燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記
運転状態検出手段が、現在の内燃機関運転状態が加速時
にあると判定したときに、前記第2のリーンNOx触媒
に流れる排気を増量し、現在の内燃機関運転状態が非加
速時にあると判定したときに、前記第2のリーンNOx
触媒に流れる排気を減量するか減量状態を維持するよう
に、前記弁手段を制御する弁手段制御手段と、を備えた
内燃機関の排気浄化装置。
According to the present invention, the above object is achieved by the following apparatus for purifying exhaust gas of an internal combustion engine. That is, an internal combustion engine capable of lean burn and an exhaust passage thereof, at least one first lean NOx catalyst and at least one second lean NOx catalyst provided in parallel with each other in the exhaust passage, Lean N of 2
The second lean NOx provided for the Ox catalyst
Temperature maintaining means for maintaining the temperature of the catalyst at a predetermined temperature; valve means provided upstream of the second lean NOx catalyst for changing the flow rate of exhaust gas to the second lean NOx catalyst; operating state of the internal combustion engine When the operating state detecting means determines that the current operating state of the internal combustion engine is accelerating, the amount of exhaust flowing through the second lean NOx catalyst is increased, and the current internal combustion engine When it is determined that the operating state is at the time of non-acceleration, the second lean NOx
An exhaust gas purification device for an internal combustion engine, comprising: valve means control means for controlling the valve means so as to reduce the amount of exhaust flowing through the catalyst or maintain the reduced amount.

【0008】[0008]

【作用】上記本発明の内燃機関の排気浄化装置において
は、非加速時には、排気ガスは第1のリーンNOx触媒
に主に流され、第2のリーンNOx触媒は休止かまたは
休止に近い状態とされるとともに保温されている。加速
時になると、第1のリーンNOx触媒と第2のリーンN
Ox触媒の両方に排気ガスが流され、第2のリーンNO
x触媒も働かされる。第2のリーンNOx触媒は休止中
にも高NOx浄化率を示す温度域の下限温度近傍に維持
されており、運転状態が加速時に変ったときにすぐに高
NOx浄化率を示す温度域に入ることができるので確実
にNOxを浄化でき、かつ昇温時のNOx浄化率の向上
効果と、2つの触媒に排気を流すことにより得られる低
空間速度によるNOx浄化率の増大効果も働いて、さら
に高いNOx浄化率が得られる。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, during non-acceleration, exhaust gas is mainly flowed to the first lean NOx catalyst, and the second lean NOx catalyst is brought into a state of being at rest or close to being at rest. It is kept warm as well. At the time of acceleration, the first lean NOx catalyst and the second lean N
Exhaust gas flows through both of the Ox catalysts and the second lean NO
The x catalyst is also activated. The second lean NOx catalyst is maintained near the lower limit temperature of the temperature range exhibiting a high NOx purification rate even during a halt, and immediately enters the temperature range exhibiting a high NOx purification rate when the operating state changes during acceleration. Therefore, NOx can be reliably purified, and the effect of improving the NOx purification rate at the time of temperature rise and the effect of increasing the NOx purification rate by the low space velocity obtained by flowing exhaust gas through the two catalysts work. A high NOx purification rate can be obtained.

【0009】[0009]

【実施例】以下に、本発明に係る内燃機関の排気浄化装
置の4つの実施例を図面を参照して説明する。図1−図
4は各実施例共通の構成を示しており、図5−図8は各
実施例に特有の構成を示している。はじめに共通構成を
説明する。図1に示すように、希薄燃焼可能な内燃機関
(ディーゼルエンジンを含む)2の排気通路4には複数
の通路4a、4bが互いに並列配置された部分が設けら
れ、各々の通路4a、4bにリーンNOx触媒6a、6
bが設けられる。これらの複数のリーンNOx触媒6
a、6bを、順に第1、第2、…のリーンNOx触媒と
呼ぶこととする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Four embodiments of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIGS. 1 to 4 show a configuration common to each embodiment, and FIGS. 5 to 8 show configurations unique to each embodiment. First, the common configuration will be described. As shown in FIG. 1, an exhaust passage 4 of an internal combustion engine (including a diesel engine) 2 capable of lean combustion is provided with a portion in which a plurality of passages 4a and 4b are arranged in parallel with each other. Lean NOx catalyst 6a, 6
b is provided. These plural lean NOx catalysts 6
a and 6b are referred to as first, second,..., lean NOx catalysts, respectively.

【0010】リーンNOx触媒とは、空燃比リーンの排
気中でNOxを浄化することのできる触媒のことであ
り、従来知られているものに、Cu(銅)等の遷移金属
をイオン交換してゼオライトに担持したものでHC(炭
化水素)の存在下でNOxを還元する遷移金属/ゼオラ
イト触媒や、Pt(白金)をアルミナに担持したPt/
アルミナ触媒が知られている。
[0010] The lean NOx catalyst is a catalyst capable of purifying NOx in lean air-fuel ratio exhaust gas, and the ion exchange of a transition metal such as Cu (copper) with a conventionally known catalyst is performed. A transition metal / zeolite catalyst that reduces NOx in the presence of HC (hydrocarbon) supported on zeolite, or a Pt / platinum that supports Pt (platinum) on alumina
Alumina catalysts are known.

【0011】リーンNOx触媒は高いNOx浄化率を示
す温度域(温度ウインドウ)を有しており、この温度ウ
インドウから外れるとNOx浄化率が低下する。遷移金
属/ゼオライト触媒の場合は約350−550℃の範囲
に温度ウインドウを有しており、Pt/アルミナ触媒は
約250−450℃の範囲に温度ウインドウを有してい
る。また、リーンNOx触媒は、図4に示すように、温
度ウインドウ内においても、とくに昇温時には、定温時
や降温時に比べて高いNOx浄化率を示す。
[0011] The lean NOx catalyst has a temperature range (temperature window) showing a high NOx purification rate, and when the temperature deviates from this temperature window, the NOx purification rate decreases. Transition metal / zeolite catalysts have a temperature window in the range of about 350-550 ° C, and Pt / alumina catalysts have a temperature window in the range of about 250-450 ° C. In addition, as shown in FIG. 4, the lean NOx catalyst exhibits a higher NOx purification rate even within the temperature window, particularly when the temperature is raised, than when the temperature is constant or when the temperature is lowered.

【0012】第2のリーンNOx触媒6bが設置された
通路4bに、第2のリーンNOx触媒6bの上流に、第
2のリーンNOx触媒6bに流れる排気流量を変える弁
手段8が設置されている。弁手段8が開の時は第2のリ
ーンNOx触媒6bにも排気が流れるため、両方のリー
ンNOx触媒6a、6bに排気が流れ、弁手段8が閉ま
たは閉に近い時は第2のリーンNOx触媒6bへの排気
流れが停止または流れても少量とされ、主に第1のリー
ンNOx触媒6aが使われて、第2のリーンNOx触媒
6bは休止かまたは休止に近い状態とされる。弁手段8
は、後述する電子制御装置(ECU)10からの指令に
よって、開閉を制御される。
In the passage 4b in which the second lean NOx catalyst 6b is provided, a valve means 8 for changing the flow rate of exhaust gas flowing through the second lean NOx catalyst 6b is provided upstream of the second lean NOx catalyst 6b. . When the valve means 8 is open, the exhaust gas also flows to the second lean NOx catalyst 6b. Therefore, the exhaust gas flows to both the lean NOx catalysts 6a and 6b, and when the valve means 8 is closed or close to closed, the second lean NOx catalyst 6b is closed. Even if the flow of exhaust gas to the NOx catalyst 6b stops or does not flow, the flow is reduced to a small amount. The first lean NOx catalyst 6a is mainly used, and the second lean NOx catalyst 6b is brought into a state of being at or almost stopped. Valve means 8
The opening and closing of are controlled by a command from an electronic control unit (ECU) 10 described later.

【0013】第2のリーンNOx触媒6bが休止または
休止に近い状態にあるときは、自然放熱によって触媒温
度は下降していき、遂には温度ウインドウから低温側に
外れてしまうので、つぎに弁手段8が開いて第2のリー
ンNOx触媒6b側に排気が流れても、第2のリーンN
Ox触媒6bがもつ熱容量によって、すぐには第2のリ
ーンNOx触媒6bの温度が温度ウインドウ内に戻らな
いので、しばらくは第2のリーンNOx触媒6bのNO
x浄化率が低い状態が続く。
When the second lean NOx catalyst 6b is at rest or in a state close to rest, the catalyst temperature drops due to natural heat radiation, and eventually falls out of the temperature window to a lower temperature side. 8 is opened and the exhaust gas flows toward the second lean NOx catalyst 6b, the second lean N
Because the temperature of the second lean NOx catalyst 6b does not immediately return to the temperature window due to the heat capacity of the Ox catalyst 6b, the NOx of the second lean NOx catalyst 6b is temporarily stopped.
The state where the x purification rate is low continues.

【0014】このような状態の発生を防止するために、
第2のリーンNOx触媒6bが休止かまたは休止に近い
状態にある時でも、第2のリーンNOx触媒6bを、第
2のリーンNOx触媒が高いNOx浄化率を示す温度ウ
インドウの下限値近傍に維持し、弁手段8が開となった
ときに第2のリーンNOx触媒床温をすぐにその温度ウ
インドウ内に入れるめの、温度維持手段12が、第2の
リーンNOx触媒6bに対して設けられている。このよ
うな温度維持手段12は、断熱材、ヒータ、クーラの少
なくとも1つの要素の組合せから成る。
To prevent the occurrence of such a state,
Even when the second lean NOx catalyst 6b is at rest or near to rest, the second lean NOx catalyst 6b is maintained near the lower limit of the temperature window where the second lean NOx catalyst exhibits a high NOx purification rate. A temperature maintaining means 12 is provided for the second lean NOx catalyst 6b so as to immediately bring the second lean NOx catalyst bed temperature into the temperature window when the valve means 8 is opened. ing. Such a temperature maintaining means 12 comprises a combination of at least one of a heat insulating material, a heater and a cooler.

【0015】内燃機関2の運転状態を検出するための運
転状態検出手段が設けられている。運転状態検出手段
は、たとえば、機関回転速度NEを検出するためのディ
ストリビュータに内蔵されたクランク角センサ14や、
機関負荷を検出するためのスロットル弁下流に設けられ
た吸気管負圧センタ16等を含む。これらのセンサ1
4、16の出力はECU10に入力される。
An operating state detecting means for detecting the operating state of the internal combustion engine 2 is provided. The operating state detecting means includes, for example, a crank angle sensor 14 built in a distributor for detecting the engine speed NE,
It includes an intake pipe negative pressure center 16 provided downstream of the throttle valve for detecting the engine load. These sensors 1
The outputs of 4 and 16 are input to the ECU 10.

【0016】ECU10はマイクロコンピュータから成
り、インプットインタフェース、アウトプットインタフ
ェース、読み出し専用記憶要素であるリードオンリメモ
リ(ROM)、一時記憶用のランダムアクセスメモリ
(RAM)、演算を実行するセントラプロセッサユニッ
ト(CPU)を有する。入力がアナログ信号の場合は、
アナログ/ディジタル変換器でディジタル信号に変換し
てインプットインタフェースに入力される。CPUでの
演算結果の指令は、アウトプットインタフェースを介し
て弁手段8のアクチュエータに送られ、弁手段8の開閉
を制御する。
The ECU 10 comprises a microcomputer, and has an input interface, an output interface, a read-only memory (ROM) as a read-only storage element, a random access memory (RAM) for temporary storage, and a central processor unit (CPU) for executing operations. ). If the input is an analog signal,
The signal is converted into a digital signal by an analog / digital converter and input to the input interface. The command of the calculation result in the CPU is sent to the actuator of the valve means 8 via the output interface, and controls the opening and closing of the valve means 8.

【0017】ROMは、図2に示すような、弁手段8の
開閉を制御する弁手段制御手段の制御ルーチンを格納し
ており、該ルーチンはCPUに読出されて演算が実行さ
れる。図2の制御ルーチンは、一定時間毎に、たとえば
1秒毎に割込まれる。
The ROM stores a control routine of the valve means control means for controlling the opening and closing of the valve means 8 as shown in FIG. 2, and this routine is read out by the CPU and executed. The control routine of FIG. 2 is interrupted at regular intervals, for example, every second.

【0018】まず、ステップ102で、機関運転状態、
たとえば機関回転速度NE、機関負荷PMを読込み、演
算する。続いて、ステップ104で、機関回転速度NE
の変化率(時間微分)dNE/dtおよび機関負荷PM
の変化率dPM/dtを演算する。
First, at step 102, the engine operating state,
For example, the engine speed NE and the engine load PM are read and calculated. Subsequently, at step 104, the engine speed NE
Change rate (time derivative) dNE / dt and engine load PM
Is calculated as dPM / dt.

【0019】続いて、ステップ106で、現在の運転状
態が加速時か否かを判定する。たとえば、機関回転速度
の変化率が一定値を超えるとともに機関負荷の変化率が
一定値を超えると、加速時にあると判定する。それ以外
は非加速時であると判定する。
Subsequently, at step 106, it is determined whether or not the current operation state is during acceleration. For example, when the rate of change of the engine speed exceeds a certain value and the rate of change of the engine load exceeds a certain value, it is determined that the vehicle is accelerating. Otherwise, it is determined that the vehicle is not accelerating.

【0020】加速時には、内燃機関からの排出ガス中の
NOxの量は増加し、排気温度も急激に上昇する。した
がって、加速時にあると判定された時は、第1のリーン
NOx触媒6aと第2のリーンNOx触媒6bの両方で
効果的にNOxを浄化するようにし、非加速時には第1
のリーンNOx触媒6aのみでNOxを浄化し、第2の
リーンNOx触媒6bは休止か休止に近い状態にしてお
きたい。
During acceleration, the amount of NOx in the exhaust gas from the internal combustion engine increases, and the exhaust gas temperature also rises sharply. Therefore, when it is determined that there is acceleration, NOx is effectively purified by both the first lean NOx catalyst 6a and the second lean NOx catalyst 6b.
It is desired to purify NOx only with the lean NOx catalyst 6a and leave the second lean NOx catalyst 6b at rest or in a state close to rest.

【0021】このような制御をするために、ステップ1
06で現在の機関運転状態が加速時にあると判定された
ときは、ステップ110に進んで、弁手段8を開にして
第2のリーンNOx触媒6bに流れる排気を増量する。
また、ステップ106で現在の機関運転状態が非加速時
にあると判定されたときは、ステップ108に進み、弁
手段8を閉または閉に近い状態にするかまたはその状態
に維持して、第2のリーンNOx触媒6bに流れる排気
を減量する(0を含む)かその減量状態を維持する。ス
テップ108、110からはリターンステップに進ん
で、その割込みサイクルの演算を終了する。図3は、図
2のルーチンの制御による第2のリーンNOx触媒6b
の触媒床温変化をタイムチャートで示している。
In order to perform such control, step 1
If it is determined in step 06 that the current engine operating state is during acceleration, the routine proceeds to step 110, where the valve means 8 is opened to increase the amount of exhaust flowing through the second lean NOx catalyst 6b.
When it is determined in step 106 that the current engine operating state is during non-acceleration, the routine proceeds to step 108, in which the valve means 8 is closed or close to closed or is maintained in that state. The exhaust gas flowing to the lean NOx catalyst 6b is reduced (including 0) or the reduced state is maintained. From steps 108 and 110, the process proceeds to the return step, and the calculation of the interrupt cycle ends. FIG. 3 shows the second lean NOx catalyst 6b under the control of the routine of FIG.
Is shown in a time chart.

【0022】つぎに、各実施例に共通な作用を説明す
る。非加速時には、主に第1のリーンNOx触媒6aに
排気が流され、主に第1のリーンNOx触媒6aでNO
xは浄化される。この時は、第2のリーンNOx触媒6
bは休止か休止に近い状態にあり、温度維持手段12に
よって温度ウインドウの下限近傍の温度に維持されてい
る(図3のAの部分)。
Next, the operation common to the embodiments will be described. At the time of non-acceleration, exhaust gas is mainly flown to the first lean NOx catalyst 6a, and NO is mainly emitted to the first lean NOx catalyst 6a.
x is purified. At this time, the second lean NOx catalyst 6
b is in a resting or near resting state, and is maintained at a temperature near the lower limit of the temperature window by the temperature maintaining means 12 (portion A in FIG. 3).

【0023】内燃機関運転状態が非加速時から加速時に
変わると、弁手段8が開になって、第2のリーンNOx
触媒6bにも排気が流れ、第1のリーンNOx触媒6a
と第2のリーンNOx触媒6bとの両方でNOxが浄化
される。この時には、第2のリーンNOx触媒6bは昇
温していく(図3のBの部分)ので、図4の昇温過程の
良好なNOx浄化率が得られる。また、第2のリーンN
Ox触媒6bは非加速時に温度ウインドウの下限値近傍
に保温されていたので、昇温時にすぐに温度ウインドウ
に入ることができ、速やかに高いNOx浄化率を示し始
める。さらに、第1、第2のリーンNOx触媒6a、6
bの両方に排気が流れるので、両触媒6a、6bでの排
気流れの空間速度も小となり、高いNOx浄化率を示す
ことができる。
When the operating state of the internal combustion engine changes from non-acceleration to acceleration, the valve means 8 is opened and the second lean NOx
Exhaust also flows through the catalyst 6b, and the first lean NOx catalyst 6a
And the second lean NOx catalyst 6b purifies NOx. At this time, the temperature of the second lean NOx catalyst 6b rises (part B in FIG. 3), so that a good NOx purification rate in the temperature rise process of FIG. 4 is obtained. Also, the second lean N
Since the Ox catalyst 6b is kept near the lower limit of the temperature window during non-acceleration, it can immediately enter the temperature window when the temperature rises, and quickly starts showing a high NOx purification rate. Further, the first and second lean NOx catalysts 6a, 6
Since the exhaust gas flows through both of the catalysts b, the space velocity of the exhaust gas at both the catalysts 6a and 6b is also low, and a high NOx purification rate can be exhibited.

【0024】つぎに、各実施例に特有な構成、作用を説
明する。図5は第1実施例の部分系統を示している。第
1実施例では、第1のリーンNOx触媒6aは遷移金属
/ゼオライト触媒から成り、第2のリーンNOx触媒6
bはPt/アルミナ触媒から成る。第2のリーンNOx
触媒6bは、非加速時には、温度維持手段12によっ
て、約250℃に維持される。
Next, the configuration and operation unique to each embodiment will be described. FIG. 5 shows a partial system of the first embodiment. In the first embodiment, the first lean NOx catalyst 6a comprises a transition metal / zeolite catalyst, and the second lean NOx catalyst 6a
b consists of a Pt / alumina catalyst. Second lean NOx
During non-acceleration, the catalyst 6b is maintained at about 250 ° C. by the temperature maintaining means 12.

【0025】加速時には、排気温が上昇して排気ガス中
のHCが直接酸化してHCが不足気味になるが、Pt/
アルミナ触媒は、HCが少なくてもNOxを浄化できる
ので高いNOx浄化率を示す。また、加速時には、遷移
金属/ゼオライト触媒での空間速度が小になり、ゼオラ
イト系触媒は、空間速度が小になる程NOx浄化率が上
るので、良好なNOx浄化能力を示す。
At the time of acceleration, the exhaust gas temperature rises and the HC in the exhaust gas is directly oxidized, and the HC becomes slightly insufficient.
Since the alumina catalyst can purify NOx even with a small amount of HC, it exhibits a high NOx purification rate. In addition, during acceleration, the space velocity of the transition metal / zeolite catalyst decreases, and the zeolite-based catalyst exhibits a good NOx purification ability because the NOx purification rate increases as the space velocity decreases.

【0026】図6は第2実施例の部分系統を示してい
る。第2実施例では、第1のリーンNOx触媒6aはP
t/アルミナ触媒から成り、第2のリーンNOx触媒6
bは遷移金属/ゼオライト触媒から成る。第2のリーン
NOx触媒6bは、非加速時には、温度維持手段12に
よって約350℃に維持される。
FIG. 6 shows a partial system of the second embodiment. In the second embodiment, the first lean NOx catalyst 6a
t / alumina catalyst, the second lean NOx catalyst 6
b consists of a transition metal / zeolite catalyst. The second lean NOx catalyst 6b is maintained at about 350 ° C. by the temperature maintaining means 12 during non-acceleration.

【0027】加速時には、両方の触媒6a、6bに流れ
るので、Pt/アルミナ触媒に流れる排気流量は減少し
Pt/アルミナ触媒床温の上昇が抑えられるので、Pt
/アルミナ触媒は良好なNOx浄化率を示す。また、遷
移金属/ゼオライト触媒は非加速時には比較的低温に保
たれて、少量排気をリークしておくことによりHCを吸
着しているので、加速時に変ったときに吸着しておいた
HCを使うことができ、高いNOx浄化率を示す。
At the time of acceleration, the gas flows through both catalysts 6a and 6b, so that the flow rate of exhaust gas flowing through the Pt / alumina catalyst decreases and the rise in the Pt / alumina catalyst bed temperature is suppressed.
/ Alumina catalyst shows good NOx purification rate. Also, since the transition metal / zeolite catalyst is kept at a relatively low temperature during non-acceleration and adsorbs HC by leaking a small amount of exhaust gas, use the HC that was adsorbed when changed during acceleration. And exhibit a high NOx purification rate.

【0028】図7は第3実施例の部分系統を示してい
る。第3実施例では、第1のリーンNOx触媒6aも第
2のリーンNOx触媒6bも遷移金属/ゼオライト触媒
から成る。第2のリーンNOx触媒6bは、非加速時に
は、温度維持手段12によって約350℃に維持され
る。
FIG. 7 shows a partial system of the third embodiment. In the third embodiment, both the first lean NOx catalyst 6a and the second lean NOx catalyst 6b are made of a transition metal / zeolite catalyst. The second lean NOx catalyst 6b is maintained at about 350 ° C. by the temperature maintaining means 12 during non-acceleration.

【0029】加速時には、両方の触媒6a、6bに流れ
るので、機関出口で排気温が高くなろうとしても第1の
リーンNOx触媒6aの触媒床温上昇は抑えられ、第1
のリーンNOx触媒6aはその温度ウインドウに維持さ
れて高いNOx浄化率を示す。また、第2のリーンNO
x触媒6bの方に、非加速時少量の排気をリークさせて
HCを吸着させておくことにより、加速時に変ったとき
に、第2のリーンNOx触媒6bに高いNOx浄化率を
示させることができる。
At the time of acceleration, the gas flows into both the catalysts 6a and 6b. Therefore, even if the exhaust gas temperature rises at the engine outlet, the increase in the catalyst bed temperature of the first lean NOx catalyst 6a is suppressed, and the first
The lean NOx catalyst 6a is maintained in the temperature window and exhibits a high NOx purification rate. Also, the second lean NO
By causing a small amount of exhaust gas to leak to the x catalyst 6b during non-acceleration and adsorbing HC, it is possible to cause the second lean NOx catalyst 6b to exhibit a high NOx purification rate when changing during acceleration. it can.

【0030】図8は第4実施例の部分系統を示してい
る。第4実施例では、第1のリーンNOx触媒6aも第
2のリーンNOx触媒6bもPt/アルミナ触媒から成
る。第2のリーンNOx触媒6bは、非加速時には、温
度維持手段12によって約250℃に維持される。
FIG. 8 shows a partial system of the fourth embodiment. In the fourth embodiment, both the first lean NOx catalyst 6a and the second lean NOx catalyst 6b are composed of a Pt / alumina catalyst. The second lean NOx catalyst 6b is maintained at about 250 ° C. by the temperature maintaining means 12 during non-acceleration.

【0031】加速時には、両方の触媒6a、6bに流れ
るので、機関出口で排気温が高くなっても、第1のリー
ンNOx触媒6aの触媒床温上昇は抑えられ、第1のリ
ーンNOx触媒6aはその温度ウインドウに維持されて
高いNOx浄化率を示す。また、加速時に機関出口で排
気温が高くなりHCが直接酸化してHCが少なくなって
も、Pt/アルミナ触媒は少量のHCでNOx浄化を示
すことがてきるので、第2のリーンNOx触媒も高いN
Ox浄化率を示す。
At the time of acceleration, the fuel flows to both the catalysts 6a and 6b. Therefore, even if the exhaust gas temperature rises at the engine outlet, the increase in the catalyst bed temperature of the first lean NOx catalyst 6a is suppressed, and the first lean NOx catalyst 6a Shows a high NOx purification rate maintained in the temperature window. Further, even if the exhaust gas temperature rises at the engine outlet during acceleration and the HC is directly oxidized and the HC decreases, the Pt / alumina catalyst can show NOx purification with a small amount of HC. Also high N
It shows the Ox purification rate.

【0032】[0032]

【発明の効果】内燃機関の排気通路に第1、第2のリー
ンNOx触媒を並列に配置し、第2のリーンNOx触媒
に温度維持手段を設け、第2のリーンNOx触媒の上流
に弁手段を設けるとともに、第2のリーンNOx触媒へ
の排気を弁手段制御手段によって加速時に増量し非加速
時に減量するようにしたので、加速時において、第1、
第2のリーンNOx触媒を使って低空間速度状態の下
に、すぐに浄化率の高い温度域に昇温することに加え、
昇温過程の高浄化率を利用できるので、高いNOx浄化
率が得られる。
The first and second lean NOx catalysts are arranged in parallel in the exhaust passage of the internal combustion engine, the second lean NOx catalyst is provided with temperature maintaining means, and the valve means is provided upstream of the second lean NOx catalyst. And the exhaust to the second lean NOx catalyst is increased by the valve means control means during acceleration and decreased during non-acceleration.
In addition to using the second lean NOx catalyst to immediately raise the temperature to a high purification rate temperature range under low space velocity conditions,
Since a high purification rate in the temperature raising process can be used, a high NOx purification rate can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の系統図
である。
FIG. 1 is a system diagram of an exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to the present invention.

【図2】図1のECUに記憶された弁手段制御手段の制
御ルーチンのフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart of a control routine of valve means control means stored in an ECU of FIG. 1;

【図3】図2の制御ルーチンで制御されたときの第2の
リーンNOx触媒の触媒床温の時間経過に伴う変化を示
すタイムチャートである。
FIG. 3 is a time chart showing a change with time of a catalyst bed temperature of a second lean NOx catalyst when controlled by the control routine of FIG. 2;

【図4】リーンNOx触媒の昇温過程および定温、降温
過程におけるNOx浄化率の傾向を示す特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a tendency of a NOx purification rate during a temperature rise process, a constant temperature, and a temperature decrease process of a lean NOx catalyst.

【図5】本発明の第1実施例に係る部分系統図である。FIG. 5 is a partial system diagram according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2実施例に係る部分系統図である。FIG. 6 is a partial system diagram according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3実施例に係る部分系統図である。FIG. 7 is a partial system diagram according to a third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第4実施例に係る部分系統図である。FIG. 8 is a partial system diagram according to a fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 内燃機関 4 排気通路 4a 通路 4b 通路 6a 第1のリーンNOx触媒 6b 第2のリーンNOx触媒 8 弁手段 10 ECU 12 温度維持手段 14 クランク角センサ 16 吸気管負圧センサ 2 internal combustion engine 4 exhaust passage 4a passage 4b passage 6a first lean NOx catalyst 6b second lean NOx catalyst 8 valve means 10 ECU 12 temperature maintaining means 14 crank angle sensor 16 intake pipe negative pressure sensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F01N 3/24 F01N 3/24 N R ──────────────────────────────────────────────────の Continued on front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI F01N 3/24 F01N 3/24 N R

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 希薄燃焼可能な内燃機関およびその排気
通路と、 前記排気通路に互いに並列に設けられた、少なくとも1
個の第1のリーンNOx触媒および少なくとも1個の第
2のリーンNOx触媒と、 前記第2のリーンNOx触媒に対して設けられた、前記
第2のリーンNOx触媒の温度を所定温度に維持する温
度維持手段と、 前記第2のリーンNOx触媒の上流に設けられた、第2
のリーンNOx触媒への排気流量を変える弁手段と、 前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段
と、 前記運転状態検出手段が、現在の内燃機関運転状態が加
速時にあると判定したときに、前記第2のリーンNOx
触媒に流れる排気を増量し、現在の内燃機関運転状態が
非加速時にあると判定したときに、前記第2のリーンN
Ox触媒に流れる排気を減量するか減量状態を維持する
ように、前記弁手段を制御する弁手段制御手段と、を備
えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
1. An internal combustion engine capable of lean-burn and an exhaust passage thereof, and at least one exhaust passage provided in the exhaust passage in parallel with each other.
The first lean NOx catalyst and the at least one second lean NOx catalyst; and maintaining the temperature of the second lean NOx catalyst provided for the second lean NOx catalyst at a predetermined temperature. A temperature maintaining means, a second lean NOx catalyst provided upstream of the second lean NOx catalyst.
Valve means for changing the exhaust flow rate to the lean NOx catalyst, operating state detecting means for detecting an operating state of the internal combustion engine, and when the operating state detecting means determines that the current internal combustion engine operating state is during acceleration. The second lean NOx
When the amount of exhaust flowing through the catalyst is increased and it is determined that the current operation state of the internal combustion engine is at the time of non-acceleration, the second lean N
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, comprising: valve means control means for controlling the valve means so as to reduce the amount of exhaust flowing through the Ox catalyst or maintain the reduced amount.
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