JP3036080B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust gas purification device for internal combustion engine

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JP3036080B2
JP3036080B2 JP9519579A JP51957997A JP3036080B2 JP 3036080 B2 JP3036080 B2 JP 3036080B2 JP 9519579 A JP9519579 A JP 9519579A JP 51957997 A JP51957997 A JP 51957997A JP 3036080 B2 JP3036080 B2 JP 3036080B2
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    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/022Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the choice of material

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明な内燃機関の排気浄化装置に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention.

背景技術 特開平4−365920号公報は、多気筒内燃機関の気筒が
第1の気筒群と第2の気筒群とに分割されており、第1
の気筒群に接続された第1の排気通路内に、流入する排
気の排気空燃比がリッチのときに流入する排気中の窒素
酸化物NOxからアンモニアNH3を生成するNH3生成触媒を
配置し、該NH3生成触媒下流の第1の排気通路と、第2
の気筒群に接続された第2の排気通路とを合流させて合
流排気通路を形成し、第1の気筒群にリッチ運転を行わ
せることにより合流排気通路内にNH3を供給し、該NH3
より、リーン運転が行われる第2気筒群から排出される
排気中のNOxを浄化するようにした内燃機関の排気浄化
装置を開示している。この排気浄化装置では、第2の気
筒群を構成する気筒の気筒数をできるだけ多くして機関
の燃料消費率ができるだけ小さくなるようにしつつ第2
の気筒群から発生するNOxをNH3により浄化して大気中に
放出されるNOxができるだけ低減されるようにしてい
る。
BACKGROUND ART Japanese Patent Laying-Open No. 4-365920 discloses that a cylinder of a multi-cylinder internal combustion engine is divided into a first cylinder group and a second cylinder group.
An NH 3 generation catalyst for generating ammonia NH 3 from nitrogen oxide NO x in the inflowing exhaust gas when the exhaust air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is rich is arranged in the first exhaust passage connected to the cylinder group of A first exhaust passage downstream of the NH 3 generation catalyst;
And a second exhaust passage connected to the first cylinder group to form a combined exhaust passage, and perform rich operation in the first cylinder group to supply NH 3 into the combined exhaust passage. the 3 discloses an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine so as to purify the NO x in the exhaust gas lean operation is discharged from the second cylinder group to be performed. In this exhaust gas purification apparatus, the number of cylinders constituting the second cylinder group is increased as much as possible so that the fuel consumption rate of the engine is reduced as much as possible.
So that NO x released into the atmosphere is reduced as much as possible the NO x generated from the cylinder group to purify the NH 3.

ところで、上述のNH3生成触媒には例えばパラジウムP
d、白金Pt、ロジウムRhなどの貴金属を担持した三元触
媒が用いられる。しかしながら、NH3生成触媒をこのよ
うな三元触媒から構成した場合NH3生成触媒に流入する
排気の排気空燃比が長期にわたってリッチであると、す
なわちNH3生成触媒に排気空燃比がリッチである排気が
接触し続けるとこのNH3生成触媒は比較的容易に触媒活
性を失い、その結果NH3を良好に生成することができな
くなるのでNOxを良好に浄化できなくなという問題点が
ある。
By the way, the above-mentioned NH 3 generation catalyst includes, for example, palladium P
d, a three-way catalyst supporting a noble metal such as platinum Pt and rhodium Rh is used. However, when the NH 3 generation catalyst is composed of such a three-way catalyst, if the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NH 3 generation catalyst is rich for a long time, that is, the exhaust air-fuel ratio is rich in the NH 3 generation catalyst. If the exhaust gas keeps contacting, the NH 3 generation catalyst loses its catalytic activity relatively easily, and as a result, it becomes impossible to generate NH 3 satisfactorily, so that there is a problem that it is not possible to purify NO x satisfactorily.

発明の開示 本発明の目的は、NH3生成触媒の良好な触媒活性を維
持することができる排気浄化装置を提供することにあ
る。
DISCLOSURE OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification device capable of maintaining good catalytic activity of an NH 3 generation catalyst.

本発明によれば、第1および第2の気筒群に分割され
た複数の気筒と、第1および第2の気筒群にそれぞれ接
続された第1および第2の排気通路とを有する内燃機関
の排気を浄化する装置であって、装置は、第1の排気通
路内に配置され、流入する排気の排気空燃比がリッチの
ときに流入する排気中のNOxの少なくとも一部からNH3
生成するNH3生成触媒と、NH3を生成するためにNH3生成
触媒に流入する排気の排気空燃比をリッチにする第1の
リッチ化手段と、NH3生成触媒下流の第1の排気通路と
第2の排気通路とを互いに合流させてNH3生成触媒にお
いて生成されたNH3と、第2の排気通路から排出されるN
Oxとを互いに接触させ、このNOxをこのNH3により浄化す
るようにする合流排気通路と、NH3生成触媒に流入する
排気の排気空燃比を一時的にリーンにする第1のリーン
化手段とを具備した装置が提供される。
According to the present invention, there is provided an internal combustion engine having a plurality of cylinders divided into first and second cylinder groups and first and second exhaust passages respectively connected to the first and second cylinder groups. an apparatus for purifying exhaust, equipment generates NH 3 from at least a portion of the first disposed in the exhaust passage, NO x in the exhaust the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing flows when the rich and NH 3 synthesizing catalyst to the first enrichment means to the exhaust gas air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NH 3 synthesizing catalyst to produce a NH 3 rich, a first exhaust passage of the NH 3 synthesizing catalyst downstream and NH 3 produced in the NH 3 synthesizing catalyst and the second exhaust passage are merged with each other, N being discharged from the second exhaust passage
A combined exhaust passage for bringing O x into contact with each other and purifying the NO x with the NH 3 , and a first leaning for temporarily making the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NH 3 generation catalyst lean. And an apparatus comprising:

図面の簡単な説明 図1は内燃機関の全体図、図2は三元触媒の特性を示
す線図、図3は排気浄化触媒の特性を示す線図、図4は
本発明の基本的な排気浄化方法を説明するための概念
図、図5Aおよび5Bは単位時間当たり第1の気筒群から排
出されるHC量を示す線図、図6は目標空燃比の変化を説
明するためのタイムチャート、図7は運転制御を実行す
るためのフローチャート、図8は燃料噴射時間を算出す
るためのフローチャート、図9Aおよび9Bは単位時間当た
り第2の気筒群から排出されるNOx量を示す線図、図10A
および10Bは単位時間当たりNOx吸蔵還元触媒から放出さ
れるNOx量を示す線図、図11はNOx吸蔵還元触媒に流入す
る排気の温度を示す線図、図12は別の実施態様による運
転制御を実行するためのフローチャートである。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an overall view of an internal combustion engine, FIG. 2 is a diagram showing characteristics of a three-way catalyst, FIG. 3 is a diagram showing characteristics of an exhaust purification catalyst, and FIG. 4 is a basic exhaust gas of the present invention. 5A and 5B are diagrams showing the amount of HC discharged from the first cylinder group per unit time, FIG. 6 is a time chart for explaining changes in the target air-fuel ratio, Figure 7 is a flow diagram for execution of the operation control, Figure 8 is a flow chart for calculating the fuel injection time, 9A and 9B are diagrams showing the amount of NO x exhausted from the second cylinder group per unit time, FIG.
And 10B diagrams showing an amount of NO x being released from per the NO x storage-reduction catalyst unit time, 11 is a line diagram showing the temperature of the exhaust gas flowing into the NO x storage reduction catalyst 12 according to another embodiment It is a flowchart for performing operation control.

発明の実施するための最良の形態 一般に窒素酸化物NOxには、一酸化窒素NO、二酸化窒
素NO2、四酸化二窒素N2O4、一酸化二窒素N2Oなどが含ま
れうる。以下ではNOxを主としてNO、NO2とした場合につ
いて説明するが、本発明の排気浄化装置は他の窒素酸化
物を浄化することもできる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In general, nitrogen oxides NO x may include nitric oxide NO, nitrogen dioxide NO 2 , nitrous oxide tetranitrate N 2 O 4 , dinitrogen monoxide N 2 O and the like. Description will be given of the case where mainly NO, and NO 2 to NO x is below, an exhaust purifying apparatus of the present invention can also purify other nitrogen oxides.

図1を参照すると、例えば自動車用の機関本体1は4
つの気筒、すなわち1番気筒#1、2番気筒#2、3番
気筒#3、4番気筒#4を備えている、各気筒#1〜#
4はそれぞれ対応する吸気枝管2を介して共通のサージ
タンク3に接続され、サージタンク3は吸気ダクト4を
介して図示しないエアクリーナーに接続される。各吸気
枝管2内にはそれぞれ対応する気筒に燃料を供給するた
めの燃料噴射弁5が配置される。一方、吸気ダクト4内
にはアクセルペダルの踏み込み量が大きくなるにつれて
開度が大きくなるスロットル弁6が配置される。なお、
各燃料噴射弁5は電子制御ユニット20からの出力信号に
基づいて制御される。
Referring to FIG. 1, for example, an engine body 1 for an automobile
Each of the cylinders # 1 to # 1, including one cylinder # 1, # 2, # 2, # 3, # 3, and # 4.
4 are connected to a common surge tank 3 via the corresponding intake branch pipes 2, and the surge tank 3 is connected to an air cleaner (not shown) via the intake duct 4. A fuel injection valve 5 for supplying fuel to a corresponding cylinder is arranged in each intake branch pipe 2. On the other hand, a throttle valve 6 whose opening degree increases as the depression amount of an accelerator pedal increases is arranged in the intake duct 4. In addition,
Each fuel injection valve 5 is controlled based on an output signal from the electronic control unit 20.

一方、1番気筒#1は排気管7を介してNH3生成触媒
8を内蔵した触媒コンバータ9に接続される。これに対
し、2番気筒#2、3番気筒#3および4番気筒#4は
共通の排気マニホルド10を介して吸蔵材11を内蔵した触
媒コンバータ12に接続される。図1の内燃機関において
1番気筒#1は第1の気筒群1aを構成しており、2番気
筒#2、3番気筒#3および4番気筒#4は第2の気筒
群1bを構成している。したがって第1の気筒群1aの排気
がNH3生成触媒8に導かれ、第2の気筒群1bの排気が吸
蔵材11に導かれることになる。これら触媒コンバータ9,
12は次いで共通の合流排気管13を介して排気浄化触媒14
を内蔵した触媒コンバータ15に接続される。
On the other hand, the first cylinder # 1 is connected via an exhaust pipe 7 to a catalytic converter 9 having a built-in NH 3 generating catalyst 8. On the other hand, the second cylinder # 2, the third cylinder # 3 and the fourth cylinder # 4 are connected via a common exhaust manifold 10 to a catalytic converter 12 containing a storage material 11. In the internal combustion engine shown in FIG. 1, the first cylinder # 1 constitutes a first cylinder group 1a, and the second cylinder # 2, the third cylinder # 3 and the fourth cylinder # 4 constitute a second cylinder group 1b. doing. Therefore, the exhaust gas of the first cylinder group 1a is guided to the NH 3 generation catalyst 8, and the exhaust gas of the second cylinder group 1b is guided to the storage material 11. These catalytic converters 9,
12 is an exhaust purification catalyst 14 through a common merging exhaust pipe 13
Is connected to the catalytic converter 15 having the built-in.

電子制御ユニット20はデジタルコンピュータからな
り、双方向性バス21を介して相互に接続されたROM(リ
ードオンリメモリ)22、RAM(ランダムアクセスメモ
リ)23、CPU(マイクロプロセッサ)24、入力ポート2
5、および出力ポート26を具備する。サージタンク3に
はサージタンク3内の圧力に比例した出力電圧を発生す
る圧力センサ27が取り付けられ、この圧力センサ27の出
力電圧はAD変換器28を介して入力ポート25に入力され
る。CPU24ではAD変換器28からの出力信号に基づいて吸
入空気量が算出される。排気管7には、排気管7内を流
通する排気の排気空燃比(後述する)に応じた出力電圧
を発生する空燃比センサ29が取り付けられ、この空燃比
センサ29の出力電圧はAD変換器30を介して入力ポート25
に入力される。また、排気マニホルド10の集合部には、
排気マニホルド10の集合部を流通する排気の排気空燃比
に応じた出力電圧を発生する空燃比センサ31が取り付け
られ、この空燃比センサ31の出力電圧はAD変換器32を介
して入力ポート25に入力される。さらに、入力ポート25
にはクランクシャフトが例えば30度回転する毎に出力パ
ルスを発生するクランク角センサ33が接続される。CPU2
4ではこの出力パルスに基づいて機関回転数が算出され
る。一方、出力ポート26はそれぞれ対応する駆動回路34
を介して各燃料噴射弁5に接続される。
The electronic control unit 20 is composed of a digital computer, and a ROM (read only memory) 22, a RAM (random access memory) 23, a CPU (microprocessor) 24, an input port 2
5, and an output port 26. A pressure sensor 27 that generates an output voltage proportional to the pressure in the surge tank 3 is attached to the surge tank 3, and the output voltage of the pressure sensor 27 is input to an input port 25 via an AD converter 28. The CPU 24 calculates the intake air amount based on the output signal from the AD converter 28. Attached to the exhaust pipe 7 is an air-fuel ratio sensor 29 that generates an output voltage corresponding to the exhaust air-fuel ratio (described later) of the exhaust flowing through the exhaust pipe 7. The output voltage of the air-fuel ratio sensor 29 is an AD converter. Input port 25 through 30
Is input to In addition, in the collecting part of the exhaust manifold 10,
An air-fuel ratio sensor 31 that generates an output voltage according to the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the collecting portion of the exhaust manifold 10 is attached, and the output voltage of the air-fuel ratio sensor 31 is supplied to an input port 25 via an AD converter 32. Is entered. In addition, input port 25
Is connected to a crank angle sensor 33 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, by 30 degrees. CPU2
In 4, the engine speed is calculated based on the output pulse. On the other hand, the output ports 26
Is connected to each of the fuel injection valves 5.

図1に示す例においてNH3生成触媒8aは三元触媒8aか
ら構成される。この三元触媒8aは担体の表面上に形成さ
れた例えばアルミナからなるウオッシュコート層上に例
えばパラジウムPd、白金Pt、ロジウムRhなどの貴金属が
担持されて形成されている。
In the example shown in FIG. 1, the NH 3 generation catalyst 8a is composed of a three-way catalyst 8a. The three-way catalyst 8a is formed by supporting a noble metal such as palladium Pd, platinum Pt, and rhodium Rh on a washcoat layer made of, for example, alumina formed on the surface of the carrier.

図2は三元触媒の浄化率を示している。排気通路内の
或る位置よりも上流の排気通路、燃焼室および吸気通路
内に供給された全燃料量に対する全空気量の比をその位
置を流通する排気の排気空燃比と称すると、図2に示さ
れるように三元触媒8aに流入する排気の排気空燃比が理
論空燃比(A/F)S(=約14.6、λ=1.0)よりもリーン
のときには三元触媒8aはこの排気中のNOxを通過させ、
三元触媒8aに流入する排気の排気空燃比が理論空燃比
(A/F)Sよりもリッチとなるとこの排気中のNOxをアン
モニアNH3に変換する。この場合のNH3生成メカニズムは
必ずしも明らかにされていないが、排気空燃比がリッチ
である排気中のNOxの一部は以下に示す式(1)〜
(2)の反応によりNH3に転換されると考えられてい
る。
FIG. 2 shows the purification rate of the three-way catalyst. When the ratio of the total amount of air to the total amount of fuel supplied into the exhaust passage, the combustion chamber, and the intake passage upstream of a certain position in the exhaust passage is referred to as an exhaust air-fuel ratio of exhaust flowing through that position, FIG. When the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 8a is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio (A / F) S (= 14.6, λ = 1.0), the three-way catalyst 8a Pass NO x ,
When the exhaust gas air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the TW catalyst 8a becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio (A / F) S for converting the NO x in the exhaust to the ammonia NH 3. Although the NH 3 generation mechanism in this case is not necessarily clarified, a part of the NO x in the exhaust gas having a rich exhaust air-fuel ratio is expressed by the following formulas (1) to (1).
It is believed that the reaction of (2) is converted to NH 3 .

5H2+2NO→2NH3+2H2O (1) 7H2+2NO2→2NH3+4H2O (2) これに対し、残りのNOxは以下に示す式(3)〜
(6)の反応によりN2に還元されると考えられている。
5H 2 + 2NO → 2NH 3 + 2H 2 O (1) 7H 2 + 2NO 2 → 2NH 3 + 4H 2 O (2) On the other hand, the remaining NO x is expressed by the following formula (3)
It is believed that the reaction (6) reduces to N 2 .

2CO+2NO→N2+2CO2 (3) 2H2+2NO→N2+2H2O (4) 4CO+2NO2→N2+4CO2 (5) 4H2+2NO2→N2+4H2O (6) したがって三元触媒8aに流入する排気の排気空燃比がリ
ッチであるときには三元触媒8aに流入したNOxはNH3また
はN2のいずれかに変換され、すなわちNOxが三元触媒8a
から排出されるのが阻止される。
2CO + 2NO → N 2 + 2CO 2 (3) 2H 2 + 2NO → N 2 + 2H 2 O (4) 4CO + 2NO 2 → N 2 + 4CO 2 (5) 4H 2 + 2NO 2 → N 2 + 4H 2 O (6) Therefore, to the three-way catalyst 8a NO x exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the TW catalyst 8a when a rich flowing is converted to either NH 3 or N 2, i.e. NO x is the three-way catalyst 8a
Is prevented from being exhausted.

三元触媒8aに流入したNOxがNH3に変換されるときの変
換効率ETAは、図2に示すように三元触媒8aに流入する
排気の排気空燃比が理論空燃比から小さくなるにつれて
大きくなり、さらに小さくなると一定になる。図2に示
す例では三元触媒8aに流入する排気の排気空燃比が約1
3.8(空気過剰率λが約0.95)よりも、小さいときに変
換効率ETAが一定となる。
Conversion efficiency ETA when NO x that has flowed into the three-way catalyst 8a is converted to NH 3 is larger as the exhaust gas air-fuel ratio of exhaust gas flowing into the three-way catalyst 8a, as shown in FIG. 2 is reduced from the stoichiometric air-fuel ratio It becomes constant when it becomes smaller. In the example shown in FIG. 2, the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 8a is about 1
When it is smaller than 3.8 (the excess air ratio λ is about 0.95), the conversion efficiency ETA becomes constant.

なお、図1の内燃機関では、後述する理由から、三元
触媒8aに流入する排気の排気空燃比がリッチであるとき
にできるだけ多量のNH3を発生させ、同時に未燃担架水
素HCをできるだけ良好に浄化できるのが好ましい。そこ
で、三元触媒8aには、NOxからNH3への変換効率が高いパ
ラジウムPdと、酸素保持機能を備えたセリウムCeとを担
持した三元触媒が用いられる。なお、ロジウムRhを担持
した三元触媒ではNH3の発生が抑制される。したがって
三元触媒8aにはロジウムRhを担持していない三元触媒が
好ましい。
In the internal combustion engine of FIG. 1, for reasons to be described later, the exhaust gas air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the TW catalyst 8a so is to generate a large amount of NH 3 as possible when it is rich, as well as possible non燃担rack hydrogen HC simultaneously Preferably, it can be purified. Therefore, as the three-way catalyst 8a, a three-way catalyst supporting palladium Pd having high conversion efficiency of NO x to NH 3 and cerium Ce having an oxygen holding function is used. Note that, in the three-way catalyst supporting rhodium Rh, generation of NH 3 is suppressed. Therefore, the three-way catalyst 8a is preferably a three-way catalyst that does not support rhodium Rh.

一方、吸蔵材11は流入する排気中のNOxを一時的に蓄
えて排気浄化触媒14に多量のNOxが流入するのを阻止す
るためのものである。吸蔵材11は必ずしも触媒機能を備
えていなくてもよいが、本実施態様において吸蔵材11に
はNOxの吸放出作用と還元作用とを備えたいわゆるNOx
蔵還元触媒11aが用いられる。このNOx吸蔵還元触媒11a
は担体の表面上に形成された例えばアルミナからなるウ
オッシュコート層上に例えばカリウムK、ナトリウムN
a、リチウムLi、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、鉄Feのような遷
移金属から選ばれた少なくとも1つと、白金Ptのような
貴金属とが担持されて形成されている。このNOx吸蔵還
元触媒11aはNOx吸蔵還元触媒11aに流入する排気の排気
空燃比がリーンのときにはNOxを吸蔵し、NOx吸蔵還元触
媒11aに流入する排気中の酸素濃度が低下すると吸収し
たNOxを放出するNOxの吸放出作用を行う。
On the other hand, storage material 11 is for a large amount of the NO x in the exhaust purification catalyst 14 is temporarily stored the NO x in the inflowing exhaust gas is prevented from flowing. The storage material 11 does not necessarily have to have a catalytic function, but in the present embodiment, the storage material 11 is a so-called NO x storage-reduction catalyst 11a having a function of absorbing and releasing NO x and a function of reducing NO x . This NO x storage reduction catalyst 11a
Represents potassium K, sodium N on a washcoat layer made of, for example, alumina formed on the surface of the carrier.
a, lithium Li, alkali metal such as cesium Cs, barium Ba, alkaline earth such as calcium Ca, lanthanum La, rare earth such as yttrium Y, at least one selected from transition metals such as iron Fe, It is formed by supporting a noble metal such as platinum Pt. Absorbing the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas the NO x storage-and-reduction catalyst 11a is flowing into the NO x storage reduction catalyst 11a is at the time of lean occludes NO x, the oxygen concentration in the exhaust gas flowing into the NO x storage-and-reduction catalyst 11a decreases It performs the absorption and release action of NO x that releases the released NO x .

このNOx吸蔵還元触媒11aを機関排気通路内に配置すれ
ばこのNOx吸蔵還元触媒11aは実際にNOxの吸放出作用を
行うがこの吸放出作用の詳細なメカニズムについては明
らかでない部分もある。しかしながらこの吸放出作用は
以下に述べるメカニズムで行われているものと考えられ
る。次にこのメカニズムについて担体上に白金Ptおよび
バリウムBaを担持させた場合を例にとって説明するが他
の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類、希土類、遷移
金属を用いても同様なメカニズムとなる。
If the NO x storage-reduction catalyst 11a is disposed in the engine exhaust passage, the NO x storage-reduction catalyst 11a actually performs the NO x absorption / release operation, but there are some parts where the detailed mechanism of the absorption / release operation is not clear. . However, it is considered that this absorption / release action is performed by the mechanism described below. Next, this mechanism will be described by taking as an example a case where platinum Pt and barium Ba are supported on a carrier, but the same mechanism can be obtained by using other noble metals, alkali metals, alkaline earths, rare earths, and transition metals.

すなわち、NOx吸蔵還元触媒11aに流入する排気の排気
空燃比がリーンとなると、すなわち排気中の酸素濃度が
大幅に増大するとこれら酸素O2がO2 -またはO2-の形で白
金Ptの表面に付着する。一方、排気中のNOは白金Ptの表
面上でO2 -またはO2-と反応してNO2となる(2NO+O2→2
NO2)。次いで生成されたNO2の一部は白金Pt上で酸化さ
れつつNOx吸蔵還元触媒11a内に吸収されて酸化バリウム
BaOと結合しながら硝酸イオンNO3 -の形でNOx吸蔵還元触
媒11a内に拡散する。このようにしてNOxがNOx吸蔵還元
触媒11a内に吸蔵される。
That is, the exhaust gas air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x storage reduction catalyst 11a is becomes lean, i.e. the oxygen concentration in the exhaust gas of these oxygen O 2 Increasing significantly O 2 - or O platinum Pt in 2-form Attaches to surface. On the other hand, NO in the exhaust gas reacts with O 2 or O 2− on the surface of platinum Pt to become NO 2 (2NO + O 2 → 2
NO 2 ). Next, a part of the generated NO 2 is absorbed in the NO x storage reduction catalyst 11a while being oxidized on the platinum Pt, and barium oxide is absorbed.
Nitrate ions NO 3 while bonding with the BaO - diffuse into the NO x storage-reduction catalyst 11a in the form of. In this way, NO x is stored in the NO x storage reduction catalyst 11a.

これに対しNOx吸蔵還元触媒11aに流入する排気中の酸
素濃度が低下してNO2の生成量が低下すると反応が逆方
向(NO3 -→NO2)に進み、斯くしてNOx吸蔵還元触媒11a
内の硝酸イオンNO3 -がNO2の形でNOx吸蔵還元触媒11aか
ら放出される。すなわち、NOx吸蔵還元触媒11aに流入す
る排気中の酸素濃度が低下すると、例えばNOx吸蔵還元
触媒11aに流入する排気の排気空燃比がリーンからリッ
チとなるとNOx吸蔵還元触媒11aからNOxが放出される。
このときNOx吸蔵還元触媒11a周りに還元剤、例えばHCが
存在するとこのNOxはHCによって還元され、浄化され
る。
On the other hand, when the oxygen concentration in the exhaust gas flowing into the NO x storage reduction catalyst 11a decreases and the amount of generated NO 2 decreases, the reaction proceeds in the reverse direction (NO 3 → NO 2 ), and thus the NO x storage occurs. Reduction catalyst 11a
The nitrate ion NO 3 in the inside is released from the NO x storage reduction catalyst 11a in the form of NO 2 . That, the NO x storage-reduction when the oxygen concentration in the exhaust gas flowing into the catalyst 11a decreases, for example, NO x when the exhaust gas air-fuel ratio of storage reduction catalyst 11a and flows into the exhaust gas becomes rich from lean NO x storage-and-reduction catalyst 11a from the NO x Is released.
At this time, if a reducing agent, for example, HC exists around the NO x storage reduction catalyst 11a, this NO x is reduced by the HC and purified.

以下の各実施形態で使用する排気浄化触媒14は、担体
上に形成したアルミナ等のウォッシュコート層に、例え
ば、銅Cu、クロムCr、ヴァナジウムV、チタンTi、鉄F
e、ニッケルNi、コバルトCo、白金Pt、パラジウムPd、
ロジウムRh、イリジウムIr等の元素周期表第4周期また
は第VIII族に含まれる遷移元素の中から選ばれた1つ以
上の物質を触媒成分として担持させたものが用いられ
る。
The exhaust gas purifying catalyst 14 used in each of the following embodiments is provided with a wash coat layer such as alumina formed on a carrier, for example, copper Cu, chromium Cr, vanadium V, titanium Ti, iron F
e, nickel Ni, cobalt Co, platinum Pt, palladium Pd,
A catalyst in which one or more substances selected from transition elements included in the fourth period of the periodic table or group VIII such as rhodium Rh and iridium Ir are supported as a catalyst component is used.

この排気浄化触媒14は、排気浄化触媒14の温度が、担
持した触媒成分により定まる所定の温度範囲(後述する
最適温度範囲)であると流入する酸化雰囲気の排気中に
含まれるNH3成分をほぼ完全にN2に転換、浄化する機能
を有する。
When the temperature of the exhaust purification catalyst 14 is within a predetermined temperature range (optimum temperature range described later) determined by the supported catalyst component, the exhaust purification catalyst 14 substantially reduces the NH 3 component contained in the inflowing oxidizing atmosphere exhaust gas. complete conversion to N 2, and has a function to purify.

また、排気浄化触媒14の温度がこの最適温度範囲以上
のときには排気浄化触媒14上で流入する排気中のNH3
酸化されてNOxが生成され、NOxが排気浄化触媒14下流側
に流出するようになる。すなわち、最適温度範囲以上の
触媒温度領域では排気浄化触媒14上で次のNH3の酸化反
応(7)および(8)が支配的になり、触媒を通過した
排気中のNOx(NO2,NO)成分が増大する。
The temperature of the exhaust purification catalyst 14 NH 3 is oxidized NO x in the inflowing exhaust gas on the exhaust purification catalyst 14 when more than the optimum temperature range is generated, NO x flows out into the exhaust purification catalyst 14 downstream I will be. That is, in the catalyst temperature region equal to or higher than the optimum temperature range, the next oxidation reaction of NH 3 (7) and (8) becomes dominant on the exhaust purification catalyst 14, and the NO x (NO 2 , NO) component increases.

4NH3+7O2→4NO2+6H2O (7) 4NH3+5O2→4NO+6H2O (8) 更に、排気浄化触媒14の温度が最適温度範囲以下のと
きには排気浄化触媒14のアンモニア分解反応は低下し、
流入する排気中のNH3のうち、排気浄化触媒14を通過し
て触媒下流側に流出するNH3の量が増大する。
4NH 3 + 7O 2 → 4NO 2 + 6H 2 O (7) 4NH 3 + 5O 2 → 4NO + 6H 2 O (8) Furthermore, when the temperature of the exhaust purification catalyst 14 is lower than the optimum temperature range, the ammonia decomposition reaction of the exhaust purification catalyst 14 decreases. ,
Of NH 3 in the inflowing exhaust gas, the amount of NH 3 flowing into the downstream side of the catalyst through the exhaust gas purifying catalyst 14 is increased.

図3は、この排気浄化触媒14の温度による排気浄化特
性の変化を模式的に示した図である。図3は、排気浄化
触媒14に一定の濃度のNH3を含む酸化雰囲気のガスを供
給した場合の排気浄化触媒14出口におけるガス中のNH3
およびNOxの濃度と、排気浄化触媒14の温度との関係を
示し、横軸は触媒温度、縦軸はガス中の各成分濃度をそ
れぞれ示し、図中実線は触媒出口NH3濃度を、点線は触
媒出口NOx濃度を示している。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a change in the exhaust gas purification characteristics depending on the temperature of the exhaust gas purification catalyst 14. As shown in FIG. 3, NH 3 in the gas at the exhaust purification catalyst 14 an outlet in the case of supplying an oxidizing atmosphere of a gas containing NH 3 in constant concentration in the exhaust purification catalyst 14
And the concentration of NO x, shows the relationship between the temperature of the exhaust purification catalyst 14, the horizontal axis represents the catalyst temperature and the vertical axis represents each concentration of each component in the gas, solid line in the figure is a catalyst outlet NH 3 concentrations, the dotted line shows a catalyst outlet concentration of NO x is.

図3に示すように、触媒入口のガス中のNH3濃度を一
定に保った場合、触媒温度が低い領域(図3、区間I)
では、触媒出口のNH3濃度はほぼ入口のNH3濃度と等しく
なり、逆にNOx濃度はほぼ零となっている。すなわち、
流入するガス中のNH3はそのまま排気浄化触媒14を通過
して下流側に流出する。
As shown in FIG. 3, when the NH 3 concentration in the gas at the catalyst inlet is kept constant, the region where the catalyst temperature is low (FIG. 3, section I)
Then, the NH 3 concentration at the catalyst outlet is almost equal to the NH 3 concentration at the inlet, and conversely, the NO x concentration is almost zero. That is,
NH 3 in the inflowing gas passes through the exhaust purification catalyst 14 as it is and flows out downstream.

また、区間Iより高い温度領域(図3、区間II)では
温度の上昇とともに出口NH3濃度は減少するが、出口NOx
濃度はほぼ零のまま変化しない。すなわち、この領域で
は排気浄化触媒14に流入するNH3のうちN2に転換される
割合が排気浄化触媒14の温度上昇に伴い増大する。
In a temperature region higher than section I (FIG. 3, section II), the outlet NH 3 concentration decreases as the temperature increases, but the outlet NO x
The concentration remains almost zero and does not change. That is, in this region, the proportion of NH 3 flowing into the exhaust purification catalyst 14 that is converted to N 2 increases as the temperature of the exhaust purification catalyst 14 increases.

この状態で、さらに排気浄化触媒14の温度が上昇する
と(図3、区間III)触媒出口ではNOxの濃度がほぼ零の
ままNH3濃度が更に減少し、NH3とNOxとの濃度はともに
ほぼ零の状態が生じる。すなわち、この温度範囲では、
排気浄化触媒14に流入するNH3のほぼ全量がNOxを生成す
ることなくN2に転換、浄化される。
In this state, when the temperature of the exhaust purification catalyst 14 further rises (section III in FIG. 3), the NH 3 concentration further decreases at the catalyst outlet while the NO x concentration remains almost zero, and the NH 3 and NO x concentrations become In both cases, an almost zero state occurs. That is, in this temperature range,
Almost all of the NH 3 flowing into the exhaust purification catalyst 14 is converted to N 2 without generating NO x and purified.

また、上記区間IIIよりも排気浄化触媒14の温度がさ
らに上昇すると触媒出口でのNOx濃度が温度とともに増
大し(図3、区間IV)、さらに排気浄化触媒14の温度が
上昇すると排気浄化触媒14に流入するNH3の全量がNOx
転換されるようになる(図3、区間V)。
Further, NO x concentration at the catalyst outlet when the temperature of the exhaust purification catalyst 14 than the section III is further increased increases with temperature (Fig. 3, section IV), further the temperature of the exhaust purification catalyst 14 rises exhaust purification catalyst The entire amount of NH 3 flowing into 14 is converted to NO x (FIG. 3, section V).

本明細書では、図3に示す区間IIIのように排気浄化
触媒14に流入するガス中のNH3成分のほぼ全量がN2に転
換され、NOxを生成しない温度範囲を排気浄化触媒14の
最適温度範囲と称している。
In the present specification, the temperature range in which almost all of the NH 3 component in the gas flowing into the exhaust purification catalyst 14 is converted to N 2 and NO x is not generated as shown in a section III of FIG. It is called the optimal temperature range.

この最適温度範囲は、触媒成分として用いられる物質
に応じて定まり、例えば三元触媒の活性温度よりも低い
温度からはじまる。最適温度範囲は、例えば触媒成分と
して白金Pt、パラジウムPd、ロジウムRhなどを担持させ
た場合には約100℃〜400℃(好ましくは100〜300℃、さ
らに好ましくは100〜250℃)の範囲であり、クロムCr、
銅Cu、鉄Feなどを担持させた場合には約150℃〜650℃
(好ましくは150〜500℃)の範囲となる。
This optimum temperature range is determined according to the substance used as the catalyst component, and starts from, for example, a temperature lower than the activation temperature of the three-way catalyst. The optimal temperature range is, for example, about 100 ° C. to 400 ° C. (preferably 100 to 300 ° C., more preferably 100 to 250 ° C.) when platinum Pt, palladium Pd, rhodium Rh or the like is supported as a catalyst component. Yes, Chrome Cr,
Approximately 150 ° C to 650 ° C when copper Cu, iron Fe, etc. are supported
(Preferably 150 to 500 ° C.).

また、上記排気浄化触媒14を、排気流れ方向の下流側
に白金Ptなどの貴金属系、上流側にクロムCrなどの卑金
属系の触媒成分を担持するタンデム触媒として構成する
ことにより、触媒全体として使用温度範囲を拡大するこ
とが可能となる。
Further, the exhaust purification catalyst 14 is used as a tandem catalyst that supports a noble metal-based catalyst component such as platinum Pt on the downstream side in the exhaust flow direction and a base metal-based catalyst component such as chromium Cr on the upstream side. The temperature range can be expanded.

排気浄化触媒14が上記の限られた温度範囲では、何故
NOxを発生することなく流入するガス中のNH3をほぼ完全
にN2に転換し、それ以上の温度範囲ではNH3をNOxに転換
してしまうようになるのかは現在のところ完全には明ら
かになっていない。しかし、この理由は排気浄化触媒14
の最適温度範囲では以下の反応が生じるためと考えられ
る。
When the exhaust purification catalyst 14 is in the above limited temperature range, the reason is as follows.
At present, it is completely impossible to convert NH 3 in the incoming gas almost completely to N 2 without generating NO x, and to convert NH 3 to NO x in the temperature range higher than that. Is not clear. However, this is because the exhaust purification catalyst 14
It is considered that the following reaction occurs in the optimum temperature range of.

すなわち、触媒温度が最適温度範囲の領域では上述し
たNH3の酸化反応(7)および(8)に加えて次の脱硝
反応(9)および(10)が生ずる。
That is, in the region where the catalyst temperature is in the optimum temperature range, the following denitration reactions (9) and (10) occur in addition to the above-described NH 3 oxidation reactions (7) and (8).

8NH3+6NO2→12H2O+7N2 (9) 4NH3+4NO+O2→6H2O+4N2 (10) このため、酸化反応(7)および(8)で生成された
NOxが排気中のNH3と反応し直ちに脱硝反応(9)および
(10)により分解される逐次反応が生じるため、結果と
してNH3の全量がN2に転換されるものと思われる。
8NH 3 + 6NO 2 → 12H 2 O + 7N 2 (9) 4NH 3 + 4NO + O 2 → 6H 2 O + 4N 2 (10) Therefore, it was produced in the oxidation reactions (7) and (8).
Since NO x sequential reaction are decomposed generated by the reaction immediately denitration reaction with NH 3 in the exhaust (9) and (10), the total amount of NH 3 is believed to be converted to N 2 as a result.

一方、排気浄化触媒14の温度が最適温度範囲よりも高
い場合には、酸化反応(7)および(8)が活発となり
流入する排気中のNH3のうちNOxに転換されるものの割合
が大きくなるための脱硝反応(9)および(10)が生じ
にくくなる。このため、最適温度範囲より高い温度では
生成したNOxが脱硝反応(9)および(10)により還元
されずにそのまま排気浄化触媒14から流出するようにな
る。
On the other hand, when the temperature of the exhaust purification catalyst 14 is higher than the optimum temperature range, the oxidizing reactions (7) and (8) is large proportion of those is converted to NO x of NH 3 in the inflowing exhaust gas becomes active (9) and (10) are less likely to occur. Therefore, the generated NO x is to flow out as it is from the exhaust purification catalyst 14 without being reduced by the denitrating reactions (9) and (10) is at a temperature higher than the optimum temperature range.

また、最適温度範囲より低い温度では酸化反応(7)
および(8)が不活発になるためNOxの生成量が減少し
て脱硝反応(9)および(10)が生じにくくなる。この
ため、最適温度より低い温度では脱硝反応(9)および
(10)によりNH3が消費されることなく排気浄化触媒14
から流出するようになると考えられる。
At a temperature lower than the optimum temperature range, the oxidation reaction (7)
And (8) denitration reaction product amount of the NO x to become inactive is reduced (9) and (10) is less likely to occur. For this reason, at a temperature lower than the optimum temperature, the exhaust purification catalyst 14 does not consume NH 3 due to the denitration reactions (9) and (10).
It is thought that it will come out from.

上述のように、排気浄化触媒14の最適温度領域は、NH
3の酸化反応(7)および(8)が脱硝反応(9)およ
び(10)とバランスして、生成されたNOx成分が直ちに
逐次反応によりNH3と反応、還元されるような温度領域
と考えられる。このため、最適温度領域は触媒の酸化力
及び酸化力の温度変化特性により定まることになり、上
述したように白金Ptなどの酸化力の強い触媒を使用した
場合には、クロムCrなどの比較的酸化力の弱い触媒を使
用した場合に比べて最適温度領域が高温側になる傾向を
示すようになったものと考えられる。
As described above, the optimal temperature range of the exhaust purification catalyst 14 is NH 3
3 of the oxidation reaction (7) and (8) is balanced with the denitrating reactions (9) and (10), the generated NO x components with the NH 3 by immediately successive reaction the reaction, the temperature region as reduced Conceivable. For this reason, the optimal temperature range is determined by the oxidizing power of the catalyst and the temperature change characteristics of the oxidizing power. As described above, when a catalyst having a strong oxidizing power such as platinum Pt is used, a relatively high temperature such as chromium Cr is used. It is considered that the optimum temperature range tends to be on the high temperature side as compared with the case where the catalyst having weak oxidizing power is used.

上述のように現在のところ理由は完全には解明されて
いないが、実際に排気浄化触媒14を上記最適温度範囲に
使用すると流入する酸化雰囲気のガス中のNH3がほぼ完
全にN2に転換されることが確認されている。
Although at present the reason as described above has not been fully elucidated, actually an exhaust purification catalyst 14 NH 3 is almost completely in the gas oxidizing atmosphere flows used in the optimum temperature range converted to N 2 Has been confirmed to be.

また、これに関連して、上記最適温度範囲で排気浄化
触媒14を使用した場合に以下の3点が確認されている。
In connection with this, the following three points have been confirmed when the exhaust purification catalyst 14 is used in the above-mentioned optimum temperature range.

すなわち、その第1点は、排気浄化触媒14に流入する
排気は酸化雰囲気、すなわち排気浄化触媒14に流入する
排気の排気空燃比が理論空燃比よりもリーンになってい
れば、流入する排気中のNH3は完全にN2に転換され、流
入する排気の排気空燃比のリーンの程度には影響を受け
ないということである。
That is, the first point is that if the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 14 is an oxidizing atmosphere, that is, if the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 14 is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the NH 3 of is completely converted into N 2, the lean degree of the exhaust gas air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is that unaffected.

また、第2点は、排気浄化触媒14に流入する排気中に
NH3と共にNOxが含まれている場合、排気浄化触媒14でNH
3と共にNOxも浄化され、触媒出口でのNOx濃度はほぼ零
になるということである。この場合、排気浄化触媒14に
流入する排気中のNH3量と、NOxすなわちNO2またはNOの
量との比は、上述の脱硝反応(9)および(10)におけ
る当量比(4:3または1:1)になっている必要はなく、流
入する排気中に含まれるNH3量が流入する排気中のNO2
NOとを還元するのに必要な量よりも多ければ流入する排
気中のNOx(NO2,NO)は完全に浄化される。また、上述
したように排気浄化触媒14に流入する排気の排気空燃比
がリーンであれば余剰のNH3は排気浄化触媒14により完
全に浄化されるため余剰のNH3が触媒下流側に流出する
ことはない。
The second point is that in the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 14,
When NO x is contained together with NH 3 , NH 3 is
3 NO x is also cleaned with, NO x concentration at the catalyst outlet is that becomes substantially zero. In this case, the ratio between the amount of NH 3 in the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 14 and the amount of NO x, that is, NO 2 or NO, is determined by the equivalent ratio (4: 3) in the above-described denitration reactions (9) and (10). Or 1: 1), the amount of NH 3 contained in the inflowing exhaust gas is reduced to the amount of NO 2 in the inflowing exhaust gas.
If the amount is larger than necessary to reduce NO, NO x (NO 2 , NO) in the inflowing exhaust gas is completely purified. Further, as described above, if the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 14 is lean, the excess NH 3 is completely purified by the exhaust purification catalyst 14, so that the excess NH 3 flows out downstream of the catalyst. Never.

ただし、排気浄化触媒14に流入する排気中にNH3とNOx
との両方が含まれている場合には図3に示した触媒出口
でのNOx濃度が増大する区間(図3、区間IV)が、排気
浄化触媒14に流入する排気中にNOxが含まれることなくN
H3が含まれる場合に比べてより低温側から開始するよう
になり、したがって最適温度範囲は狭くなる。
However, in the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 14, NH 3 and NO x
Contains NO x in the exhaust gas when both contain a section (FIG. 3, section IV) the concentration of NO x in catalyst outlet shown in FIG. 3 increases, which flows into the exhaust purification catalyst 14 with N without
It will be started more from the low temperature side as compared with the case that contains the H 3, thus the optimum temperature range becomes narrow.

これは、排気浄化触媒14に流入する排気に既にNOx
含まれている場合には高温領域でのNH3の酸化により生
成されるNOxと、流入する排気中のNOxとの両方を浄化す
る必要があり、NH3の不足が生じやすくなるためであ
る。従来、排気中のNH3とNOxとに脱硝反応を生じさせる
触媒としては酸化バナジウム/チタニア(V2O5/TiO2
系の触媒などが知られているが、排気浄化触媒14でNH3
とNOxとを過不足なく反応させ、余剰のNH3やNOxが触媒
下流側に流出しないようにするためには排気中のNH3とN
Oxとの量の比を厳密に脱硝反応における当量比に調整す
る必要があった。すなわち、排気中にNO2とNOとの両方
が含まれる場合、NH3の量は排気中のNO2の4/3倍とNOの
1倍との合計に厳密に調整する必要があった。これに対
して、本実施態様における排気浄化触媒14では、NH3
量が排気中のNOx(NO2,NO)量に対して上述の等量比以
上でありかつ流入する排気の排気空燃比がリーンであれ
ば流入する排気中のNOxとNH3との両方を完全に浄化する
ことができ、触媒下流側に流出することがない点が大き
く相違している。
This is because the NO x produced by the oxidation of NH 3 in a high temperature region if already contains NO x in the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 14, both the NO x in the inflowing exhaust gas This is because it is necessary to purify and NH 3 shortage is likely to occur. Conventionally, vanadium oxide / titania (V 2 O 5 / TiO 2 ) has been used as a catalyst for causing a denitration reaction between NH 3 and NO x in exhaust gas.
Although such systems the catalyst is known, NH 3 in the exhaust purification catalyst 14
And NO x in order to prevent excess NH 3 and NO x from flowing out downstream of the catalyst, so that NH 3 and N
It was necessary to strictly adjust the ratio of the amount to O x to the equivalent ratio in the denitration reaction. That is, when both NO 2 and NO are contained in the exhaust gas, the amount of NH 3 has to be strictly adjusted to the sum of 4/3 times NO 2 and 1 time NO in the exhaust gas. On the other hand, in the exhaust purification catalyst 14 of the present embodiment, the amount of NH 3 is equal to or more than the above-mentioned equivalent ratio with respect to the amount of NO x (NO 2 , NO) in the exhaust gas, and the exhaust air of the inflowing exhaust gas is discharged. If the fuel ratio is lean, both NO x and NH 3 in the inflowing exhaust gas can be completely purified, and there is a great difference in that they do not flow out downstream of the catalyst.

さらに第3点は、排気浄化触媒14に流入する排気中に
HC,CO成分が含まれている場合でも排気空燃比がリーン
であれば排気中のHC,CO成分は排気浄化触媒14により酸
化され、触媒下流側には流出しないということである。
The third point is that the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 14
Even when HC and CO components are contained, if the exhaust air-fuel ratio is lean, the HC and CO components in the exhaust gas are oxidized by the exhaust purification catalyst 14 and do not flow out to the downstream side of the catalyst.

ところで、上述のように排気浄化触媒14は最適温度範
囲では流入する排気中のNH3を完全に分解するが、図3
で説明したように最適温度範囲より低い温度領域では、
流入する排気中のNH3が浄化されずに触媒下流側に流出
するようになる。
Incidentally, as described above, the exhaust purification catalyst 14 completely decomposes NH 3 in the inflowing exhaust gas in the optimum temperature range.
In the temperature range lower than the optimal temperature range as described in
NH 3 in the inflowing exhaust gas flows out downstream of the catalyst without being purified.

一方、酸性無機成分(ゼオライト、シリカSiO2、シリ
カアルミナSiO2・Al2O3、チタニア等のブレンステッド
酸、および銅Cu、コバルトCo、ニッケルNi、鉄Feなどの
遷移金属の酸化物などのルイス酸を含む)は低温領域で
はNH3を吸着することが知られている。そこで、排気浄
化触媒14に上記の酸性無機成分を担持させるか、或いは
上記酸性無機成分を含む材料で多孔質を形成して担体自
体として使用するようにすると最適温度範囲より低い温
度領域において流入する排気中のNH3の過剰分が触媒担
体に吸着される。その結果、最適温度範囲より低い温度
領域において触媒下流側に流出する未浄化のNH3の量を
低減することができる。また、これらの酸性無機成分に
吸着されたNH3は、排気浄化触媒14の温度が上昇し、ま
たは流入する排気中のNH3濃度が低下すると放出され
る。排気浄化触媒14から放出されたNH3は排気浄化触媒1
4により分解されるので排気浄化触媒14の温度が変動す
るような場合には上記のような酸性の担体を使用するこ
とにより全体としてNH3の浄化効率を向上させることが
できる。
On the other hand, acidic inorganic components (Zeolite, silica SiO 2 , silica alumina SiO 2 · Al 2 O 3 , Brønsted acids such as titania, and oxides of transition metals such as copper Cu, cobalt Co, nickel Ni, iron Fe, etc. (Including Lewis acids) are known to adsorb NH 3 in the low temperature range. Therefore, when the above-mentioned acidic inorganic component is carried on the exhaust purification catalyst 14, or when the porous material is formed from a material containing the above-mentioned acidic inorganic component and used as the carrier itself, the gas flows in a temperature range lower than the optimum temperature range. Excess NH 3 in the exhaust gas is adsorbed on the catalyst carrier. As a result, the amount of unpurified NH 3 flowing downstream of the catalyst in a temperature range lower than the optimum temperature range can be reduced. Further, NH 3 adsorbed by these acidic inorganic components is released when the temperature of the exhaust purification catalyst 14 rises or the NH 3 concentration in the inflowing exhaust gas decreases. NH 3 released from the exhaust purification catalyst 14 is
In the case where the temperature of the exhaust purification catalyst 14 fluctuates because it is decomposed by 4, the use of the acidic carrier as described above can improve the NH 3 purification efficiency as a whole.

図1の内燃機関では次式に基づいて燃料噴射時間TAU
が算出される。
In the internal combustion engine of FIG. 1, the fuel injection time TAU is calculated based on the following equation.
Is calculated.

TAU=TB・((A/F)S/(A/F)T)・FAF 各気筒の燃焼室内における混合気の空燃比を機関空燃比
と称すれば、TBは機関空燃比を理論空燃比(A/F)Sと
するのに最適な基本燃料噴射時間であって次式により定
められる。
TAU = TB ・ ((A / F) S / (A / F) T) ・ FAF If the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber of each cylinder is called the engine air-fuel ratio, TB is the stoichiometric air-fuel ratio. (A / F) The basic fuel injection time that is optimal for S, and is determined by the following equation.

TB=(Q/N)・K ここでQは吸入空気量、Nは機関回転数、Kは定数をそ
れぞれ表しており、したがって基本燃料噴射時間TBは機
関1回転当たりの吸入空気量に定数を乗算したものとし
て求められる。
TB = (Q / N) · K Here, Q is the intake air amount, N is the engine speed, and K is a constant. Therefore, the basic fuel injection time TB is a constant for the intake air amount per engine rotation. It is obtained as a result of multiplication.

(A/F)Tは機関空燃比の制御目標値を表している。
機関空燃比を理論空燃比(A/F)Sよりもリーンとすべ
く制御目標値(A/F)Tを大きくすると燃料噴射時間TAU
が小さくなるので燃料噴射量が減少され、機関空燃比を
理論空燃比(A/F)Sよりもリッチとすべく制御目標値
(A/F)Tを小さくすると燃料噴射時間TAUが大きくなる
ので燃料噴射量が増大される。なお、本実施態様では第
2の気筒群1bの各気筒の機関空燃比の制御目標値(A/
F)Tは各気筒に対し同一とされる。
(A / F) T represents a control target value of the engine air-fuel ratio.
If the control target value (A / F) T is increased to make the engine air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio (A / F) S, the fuel injection time TAU
Becomes smaller, the fuel injection amount is reduced, and if the control target value (A / F) T is reduced to make the engine air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio (A / F) S, the fuel injection time TAU increases. The fuel injection amount is increased. In this embodiment, the control target value (A / A) of the engine air-fuel ratio of each cylinder of the second cylinder group 1b is set.
F) T is the same for each cylinder.

FAFは実際の機関空燃比を制御目標値(A/F)Tに一致
させるためのフィードバック補正係数を表している。こ
のフィードバック補正係数FAFは、第1の気筒群1aを構
成する気筒、すなわち1番気筒#1の燃料噴射時間TAU
を算出するとにはFAFAとされ、第2の気筒群1bを構成す
る気筒、すなわち2番気筒#2、3番気筒#3、および
4番気筒#4の各燃料噴射時間TAUを算出するときにはF
AFBとされる。フィードバック補正係数FAFAは空燃比セ
ンサ29の出力信号に基づいて定められ、フィードバック
補正係数FAFBは空燃比センサ31の出力信号に基づいて定
められる。図1の内燃機関において空燃比センサ29,31
は排気空燃比の広い範囲にわたって排気空燃比と1対1
対応の連続信号を発生するいわゆる全域空燃比センサか
らそれぞれ構成される。全域空燃比センサ29により検出
された排気管7内の排気の排気空燃比は第1の気筒群1a
の機関空燃比に一致しており、全域空燃比センサ29によ
り検出された機関空燃比が制御目標値(A/F)Tよりも
リーンであるときにはフィードバック補正係数FAFAが増
大されることにより燃料噴射量が増大され、全域空燃比
センサ29により検出された機関空燃比が制御目標値(A/
F)Tよりもリッチであるときにはフィードバック補正
係数FAFAが減少されることにより燃料噴射量が減少され
て、斯くして第1の気筒群1aの機関空燃比が制御目標値
(A/F)Tに一致せしめられる。
FAF represents a feedback correction coefficient for making the actual engine air-fuel ratio coincide with the control target value (A / F) T. The feedback correction coefficient FAF is determined by the fuel injection time TAU of the cylinders constituting the first cylinder group 1a, that is, the first cylinder # 1.
When calculating the fuel injection time TAU of each of the cylinders constituting the second cylinder group 1b, namely, the second cylinder # 2, the third cylinder # 3, and the fourth cylinder # 4,
AFB. The feedback correction coefficient FAFA is determined based on the output signal of the air-fuel ratio sensor 29, and the feedback correction coefficient FAFB is determined based on the output signal of the air-fuel ratio sensor 31. In the internal combustion engine shown in FIG.
Is one-to-one with the exhaust air-fuel ratio over a wide range of exhaust air-fuel ratios.
Each is constituted by a so-called full-range air-fuel ratio sensor that generates a corresponding continuous signal. The exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas in the exhaust pipe 7 detected by the whole-area air-fuel ratio sensor 29 is the first cylinder group 1a.
When the engine air-fuel ratio detected by the full-range air-fuel ratio sensor 29 is leaner than the control target value (A / F) T, the feedback correction coefficient FAFA is increased to increase the fuel injection. The engine air-fuel ratio detected by the full-range air-fuel ratio sensor 29 is increased to the control target value (A /
F) When it is richer than T, the fuel injection amount is reduced by reducing the feedback correction coefficient FAFA. Thus, the engine air-fuel ratio of the first cylinder group 1a is reduced to the control target value (A / F) T. Is matched.

また、排気マニホルド10内の排気の排気空燃比は第2
の気筒群1bの機関空燃比に一致しており、全域空燃比セ
ンサ31により検出された機関空燃比が制御目標値(A/
F)Tよりもリーンであるときにはフィードバック補正
係数FAFBが増大されることにより燃料噴射量が増大さ
れ、全域空燃比センサ31により検出された機関空燃比が
制御目標値(A/F)Tよりもリッチであるときにはフィ
ードバック補正係数FAFBが減少されることにより燃料噴
射量が減少され、斯くして第2の気筒群1bの各気筒の機
関空燃比が制御目標値(A/F)Tに一致せしめられる。
なお、これらのフィードバック補正係数FAFA,FAFBはそ
れぞれ1.0を中心として変動する。
The exhaust air-fuel ratio of the exhaust in the exhaust manifold 10 is the second
And the engine air-fuel ratio detected by the full-range air-fuel ratio sensor 31 is equal to the control target value (A /
F) When leaner than T, the fuel injection amount is increased by increasing the feedback correction coefficient FAFB, and the engine air-fuel ratio detected by the full-range air-fuel ratio sensor 31 is smaller than the control target value (A / F) T. When the engine is rich, the fuel injection amount is reduced by reducing the feedback correction coefficient FAFB. Thus, the engine air-fuel ratio of each cylinder of the second cylinder group 1b is made to match the control target value (A / F) T. Can be
Note that these feedback correction coefficients FAFA and FAFB fluctuate around 1.0, respectively.

機関空燃比を制御目標値(A/F)Tにさらに良好に一
致させるために、合流排気管13内であって第2の気筒群
1bからの排気が接触しない位置、すなわち例えば三元触
媒8aの直下流の合流排気管13内に追加の空燃比センサを
もうけ、この空燃比センサの出力信号に応じて空燃比セ
ンサ29の劣化に基づく第1の気筒群1aの機関空燃比の制
御目標値(A/F)Tからのずれを補償し、或いは合流排
気管13内であって第1の気筒群1bからの排気が接触しな
い位置、すなわち例えばNOx吸蔵還元触媒11aの直下流の
合流排気管13内にさらに追加の空燃比センサを設け、こ
の空燃比センサの出力信号に応じて空燃比センサ31の劣
化に基づく機関空燃比の制御目標値(A/F)Tからのず
れを補償するようにすることもできる。これら空燃比セ
ンサには全域空燃比センサの他、例えば排気空燃比が理
論空燃比を越えて増大または低下したときに出力電圧が
ステップ状に変化するいわゆるZ特性酸素センサを用い
ることができる。また、排気通路内に直列に配置された
これら複数の空燃比センサの出力信号に基づいてこれら
空燃比センサ間に位置する触媒の劣化を検出するように
してもよい。
In order to better match the engine air-fuel ratio with the control target value (A / F) T, the second cylinder group in the combined exhaust pipe 13
An additional air-fuel ratio sensor is provided in a position where exhaust gas from 1b does not contact, for example, in the merged exhaust pipe 13 immediately downstream of the three-way catalyst 8a, and the air-fuel ratio sensor 29 is deteriorated in accordance with the output signal of this air-fuel ratio sensor. Compensates for the deviation of the engine air-fuel ratio of the first cylinder group 1a from the control target value (A / F) T based on the position of the first cylinder group 1a, or the position within the merged exhaust pipe 13 where the exhaust from the first cylinder group 1b does not contact. , ie for example additional in the NO x storage-reduction confluence exhaust pipe 13 immediately downstream of the catalyst 11a air-fuel ratio provided sensor, the engine air-fuel ratio based on the deterioration of the air-fuel ratio sensor 31 in accordance with the output signal of the air-fuel ratio sensor A deviation from the control target value (A / F) T may be compensated. As these air-fuel ratio sensors, besides the full-range air-fuel ratio sensor, for example, a so-called Z-characteristic oxygen sensor whose output voltage changes stepwise when the exhaust air-fuel ratio increases or decreases beyond the stoichiometric air-fuel ratio can be used. Further, the deterioration of the catalyst located between the air-fuel ratio sensors may be detected based on the output signals of the plurality of air-fuel ratio sensors arranged in series in the exhaust passage.

なお、図1の内燃機関では排気通路内に燃料または空
気を2次的に供給する装置が設けられていない。したが
って、三元触媒8aに流入する排気の排気空燃比は第1の
気筒群1aの機関空燃比、すなわち1番気筒#1の機関空
燃比に一致し、NOx吸蔵還元触媒11aに流入する排気の排
気空燃比は第2の気筒群1bの機関空燃比、すなわち2番
気筒#2、3番気筒#3、および4番気筒#4の機関空
燃比に一致する。
The internal combustion engine shown in FIG. 1 is not provided with a device for secondary supply of fuel or air into the exhaust passage. Thus, the exhaust gas air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the TW catalyst 8a coincides with the engine air-fuel ratio, i.e. the engine air-fuel ratio of the first cylinder # 1 of the first cylinder group 1a, flows into the NO x storage reduction catalyst 11a exhaust Is equal to the engine air-fuel ratio of the second cylinder group 1b, that is, the engine air-fuel ratio of the second cylinder # 2, the third cylinder # 3, and the fourth cylinder # 4.

次に、まず図4を参照して図1の内燃機関の基本的な
排気浄化方法について説明する。
Next, a basic exhaust gas purification method of the internal combustion engine of FIG. 1 will be described first with reference to FIG.

図1の内燃機関では三元触媒8aに流入する排気の排気
空燃比がリッチとされ、NOx吸蔵還元触媒11aに流入する
排気の排気空燃比がリーンとされる。三元触媒8aに流入
する排気の排気空燃比がリッチとされると三元触媒8aで
は流入する排気中のNOxからNH3が生成される。このNH3
は合流排気管13を介して排気浄化触媒14に到る。一方、
NOx吸蔵還元触媒11aに流入する排気の排気空燃比がリー
ンとされるとNOx吸蔵還元触媒11aでは、NOx吸蔵還元触
媒11aに流入する排気中のNOxがNOx吸蔵還元触媒11aに吸
蔵される。この場合、必ずしもNOx吸蔵還元触媒11aに流
入するNOxの全量がNOx吸蔵還元触媒11aに吸蔵されるわ
けではなく、NOx吸蔵還元触媒11aに流入するNOxのうち
一部のNOxがNOx吸蔵還元触媒11aに吸蔵されることなくN
Ox吸蔵還元触媒11aから漏れ出てくる。このNOxは次いで
合流排気管13を介して排気浄化触媒14に到る。
Exhaust gas air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the TW catalyst 8a is an internal combustion engine of FIG. 1 is rich, the exhaust gas air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x storage reduction catalyst 11a is made lean. Exhaust gas air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the TW catalyst 8a is NH 3 is generated from the NO x in the exhaust gas flowing in when it is made rich three-way catalyst 8a. This NH 3
Reaches the exhaust purification catalyst 14 via the merged exhaust pipe 13. on the other hand,
In NO x when the exhaust gas air-fuel ratio of the exhaust gas occluding flow into the reduction catalyst 11a is made lean NO x storage-and-reduction catalysts 11a, NO x in the exhaust gas flowing into the NO x storage-and-reduction catalyst 11a is in the NO x storage reduction catalyst 11a Occluded. In this case, not necessarily the NO x storage total amount of the NO x flowing into the reduction catalyst 11a is not necessarily occluded in the NO x storage reduction catalyst 11a, NO x Some of the NO x out of the NO x flowing into the storage-reduction catalyst 11a Is stored in the NO x storage reduction catalyst 11a
It leaks out of the O x storage reduction catalyst 11a. This NO x then reaches the exhaust purification catalyst 14 via the combined exhaust pipe 13.

排気浄化触媒14には三元触媒8aを流通した排気と、NO
x吸蔵還元触媒11aを流通した排気とが流入するが、本実
施態様では排気浄化触媒14に流入する排気の排気空燃比
は常時リーンに維持されている。このため、排気浄化触
媒14では上述した式(7)から(10)の反応によって排
気浄化触媒14に流入する排気中のNOxおよびNH3が浄化せ
しめられることになる。したがって、NOxおよびNH3が大
気中に放出されるのが阻止される。なお、排気浄化触媒
14に流入する排気中には炭化水素HC、一酸化炭素CO、ま
たは水素H2も含まれる。これらHCおよびCOなどはNH3
同様に還元剤として作用して排気浄化触媒14においてNO
xの一部を還元すると考えられている。しかしながら、N
H3の還元力はこれらHCおよびCOなどに比べて強く、した
がってNH3を還元剤として用いることによってNOxを確実
に還元することができる。
The exhaust gas flowing through the three-way catalyst 8a and the NO
Although the exhaust gas flowing through the x storage reduction catalyst 11a flows in, in this embodiment, the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 14 is always kept lean. Therefore, the exhaust purification catalyst 14 purifies NO x and NH 3 in the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 14 by the reactions of the above equations (7) to (10). Therefore, the NO x and NH 3 is discharged into the atmosphere is prevented. The exhaust purification catalyst
Hydrocarbons HC in the exhaust gas flowing into the 14, carbon monoxide CO or hydrogen H 2, is also included. These HC and CO act as reducing agents in the same manner as NH 3, and NO
It is believed that some of x is reduced. However, N
The reducing power of H 3 is stronger than those of HC and CO, and therefore, NO x can be reliably reduced by using NH 3 as a reducing agent.

三元触媒8aに流入する排気の排気空燃比をリッチとす
るために、第1の気筒群1aの気筒に、機関空燃比が理論
空燃比(A/F)Sよりもリッチであるリッチ運転を行わ
せるようにしている。すなわち、各気筒の機関空燃比の
制御目標値を目標空燃比(A/F)Tと称すると、1番気
筒#1の目標空燃比(A/F)Tを、理論空燃比(A/F)S
よりもリッチであるリッチ空燃比(A/F)Rとすること
によって三元触媒8aに流入する排気の排気空燃比がリッ
チとなるようにしている。
In order to make the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 8a rich, rich operation in which the engine air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio (A / F) S is performed on the cylinders of the first cylinder group 1a. I am trying to do it. That is, if the control target value of the engine air-fuel ratio of each cylinder is referred to as a target air-fuel ratio (A / F) T, the target air-fuel ratio (A / F) T of the first cylinder # 1 is calculated as the stoichiometric air-fuel ratio (A / F). ) S
By setting the rich air-fuel ratio (A / F) R to be richer, the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 8a becomes rich.

また、NOx吸蔵還元触媒11aに流入する排気の排気空燃
比をリーンとするために、第2の気筒群1bの各気筒に、
機関空燃比が理論空燃比(A/F)Sよりもリーンである
リーン運転を行わせるようにしている。すなわち、2番
気筒#2、3番気筒#3、および4番気筒#4の各目標
空燃比(A/F)Tを、理論空燃比(A/F)Sよりもリーン
であるリーン空燃比(A/F)LとすることによってNOx
蔵還元触媒11aに流入する排気の排気空燃比がリーンと
なるようにしている。
Further, in order to make the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x storage reduction catalyst 11a lean, each cylinder of the second cylinder group 1b has:
Lean operation is performed in which the engine air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio (A / F) S. That is, the target air-fuel ratio (A / F) T of the second cylinder # 2, the third cylinder # 3, and the fourth cylinder # 4 is set to a lean air-fuel ratio that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio (A / F) S. exhaust gas air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x storage reduction catalyst 11a by the (a / F) L is set to be lean.

なお、三元触媒8aに流入する排気の排気空燃比をリッ
チとするために、例えば三元触媒8a上流の排気管7内に
燃料を2次的に供給するための2次燃料供給装置を設
け、第1の気筒群1aのリーン運転を行わせつつ2次燃料
供給装置から燃料を2次的に供給することによって三元
触媒8aに流入する排気の排気空燃比がリッチとなるよう
にすることもできる。
In order to make the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 8a rich, for example, a secondary fuel supply device for secondary supply of fuel into the exhaust pipe 7 upstream of the three-way catalyst 8a is provided. The secondary air supply of fuel from the secondary fuel supply device while performing the lean operation of the first cylinder group 1a so that the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 8a becomes rich. Can also.

リッチ空燃比(A/F)Rおよびリーン空燃比(A/F)L
を機関運転状態に応じて変動させるようにしてもよい
が、本実施態様では機関運転状態に依らずほぼ一定とさ
れている。すなわち、リッチ空燃比(A/F)Rは14.0程
度とされ、リーン空燃比(A/F)Lは25.0程度とされて
いる。したがって、1番気筒の目標空燃比(A/F)Tが
約14.0に維持され、2番気筒#2、3番気筒#3、およ
び4番気筒#4の各目標空燃比(A/F)Tが約25.0に維
持される。
Rich air-fuel ratio (A / F) R and lean air-fuel ratio (A / F) L
May be varied according to the engine operating state, but in this embodiment, it is substantially constant regardless of the engine operating state. That is, the rich air-fuel ratio (A / F) R is about 14.0, and the lean air-fuel ratio (A / F) L is about 25.0. Accordingly, the target air-fuel ratio (A / F) T of the first cylinder is maintained at about 14.0, and the target air-fuel ratios (A / F) of the second cylinder # 2, the third cylinder # 3, and the fourth cylinder # 4 are maintained. T is maintained at about 25.0.

ところで、リーン運転を行う燃料消費率を低減するこ
とができる。したがって、図1の内燃機関におけるよう
に第2の気筒群1bに基本的にリーン運転を行わせること
によって排気を良好に浄化しつつ機関1の燃料消費率を
小さくすることができる。特に、図1の内燃機関では第
2の気筒群1bの気筒数を全気筒数の過半数としており、
このため機関1の燃料消費率を良好に低減することがで
きる。
By the way, the fuel consumption rate for performing the lean operation can be reduced. Therefore, as in the case of the internal combustion engine shown in FIG. 1, the second cylinder group 1b basically performs the lean operation, whereby the fuel consumption rate of the engine 1 can be reduced while the exhaust gas is favorably purified. In particular, in the internal combustion engine of FIG. 1, the number of cylinders in the second cylinder group 1b is a majority of all cylinders,
Therefore, the fuel consumption rate of the engine 1 can be favorably reduced.

このように第1の気筒群1aにリッチ運転を行わせ、第
2の気筒群1bにリーン運転を行わせれば大気中にNOx
よびNH3が放出されるのが阻止されるので、第1の気筒
群1aに常時リッチ運転を行わせ、第2の気筒群1bに常時
リーン運転を行わせれば大気中にNOxおよびNH3が放出さ
れるのが常時阻止されることになる。ところが、本願発
明者らによれば、長期にわたって三元触媒8aを、排気空
燃比がリッチである排気に接触させ続けると三元触媒8a
の触媒活性が次第に低下することが確認されている。特
に、パラジウムPdを担持した三元触媒の場合には触媒活
性の低下が著しいことも確認されている。このため、第
1の気筒群1aに常時リッチ運転を行わせて三元触媒8aに
流入する排気の排気空燃比が常時リッチとなるようにす
ると三元触媒8aの触媒活性が次第に低下し、その結果大
気中にNOxおよびNH3が放出されることになる。
Thus to perform the rich operation to the first cylinder group 1a, since the if ask performed lean operation NO x and NH 3 in the air is released is blocked by the second cylinder group 1b, first If the first cylinder group 1a is always operated rich, and the second cylinder group 1b is always operated lean, emission of NO x and NH 3 into the atmosphere is always prevented. However, according to the inventors of the present application, if the three-way catalyst 8a is kept in contact with exhaust gas having a rich exhaust air-fuel ratio for a long time, the three-way catalyst 8a
It has been confirmed that the catalytic activity gradually decreases. In particular, it has been confirmed that in the case of a three-way catalyst carrying palladium Pd, the catalytic activity is significantly reduced. For this reason, if the first cylinder group 1a is constantly operated to perform the rich operation so that the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 8a is always rich, the catalytic activity of the three-way catalyst 8a gradually decreases. As a result, NO x and NH 3 will be released into the atmosphere.

一方、排気空燃比がリッチである排気に長時間接触し
て触媒活性が低下した三元触媒8aに、排気空燃比がリー
ンである排気を接触させると三元触媒8aの触媒活性が回
復することも確認されている。そこで、本実施態様では
三元触媒8aに流入する排気の排気空燃比を一時的にリー
ンとし、それによって三元触媒8aの触媒活性を回復させ
るようにしている。その結果、三元触媒8aの良好な触媒
活性が確保され、したがってNOxおよびNH3の良好な浄化
が常時確保される。
On the other hand, when the exhaust gas with a lean exhaust air-fuel ratio is brought into contact with the three-way catalyst 8a, which has been in contact with the exhaust gas with a rich exhaust air-fuel ratio for a long time and has reduced catalytic activity, the catalytic activity of the three-way catalyst 8a is restored. Has also been confirmed. Therefore, in the present embodiment, the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 8a is temporarily made lean, thereby recovering the catalytic activity of the three-way catalyst 8a. As a result, good catalytic activity of the three-way catalyst 8a is ensured, thus good purification of the NO x and NH 3 is ensured at all times.

三元触媒8aに流入する排気の排気空燃比をリーンとす
るために、三元触媒8aに空気を2次的に供給する2次空
気供給装置を設けて第1の気筒群1aにリッチ運転を行わ
せつつ2次空気供給装置により一時的に2次空気を供給
するようにしてもよい。一方、上述したように第1の気
筒群1aの機関空燃比は三元触媒8aに流入する排気の排気
空燃比に一致している。そこで、本実施態様では第1の
気筒群1aに一時的にリーン運転を行わせることによって
三元触媒8aに流入する排気の排気空燃比が一時的にリー
ンとなるようにしている。すなわち、本実施態様では第
1の気筒群1aに基本的にリッチ運転を行わせ、三元触媒
8aの触媒活性が低下したときに一時的にリーン運転を行
わせている。
In order to make the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 8a lean, a secondary air supply device for supplying air to the three-way catalyst 8a in a secondary manner is provided to perform rich operation on the first cylinder group 1a. You may make it supply secondary air temporarily by a secondary air supply apparatus while performing it. On the other hand, as described above, the engine air-fuel ratio of the first cylinder group 1a matches the exhaust air-fuel ratio of exhaust flowing into the three-way catalyst 8a. Thus, in this embodiment, the first cylinder group 1a is caused to temporarily perform the lean operation so that the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 8a temporarily becomes lean. That is, in the present embodiment, the first cylinder group 1a is basically made to perform the rich operation, and the three-way catalyst
Lean operation is performed temporarily when the catalyst activity of 8a decreases.

さらに詳細に云うと、三元触媒8aの触媒活性が予め定
められた許容値を越えて低下したと判別されたときには
例えば予め定められた設定時間tだけ1番気筒#1の目
標空燃比(A/F)Tを理論空燃比(A/F)Sよりもリーン
であるリーン空燃比(A/F)LLとし、それによって1番
気筒#1にリーン運転を行わせるようにしている。1番
気筒#1がリーン運転を行って三元触媒8aに流入する排
気の排気空燃比がリーンとなると三元触媒8aの触媒活性
が回復される。なお、本実施態様においてリーン空燃比
(A/F)LLは機関運転状態によらず一定であって例えば2
5.0とされる。しかしながらリーン空燃比(A/F)LLを、
例えば三元触媒8aの触媒活性や機関運転状態などに応じ
て適宜変更するようにしてもよい。
More specifically, when it is determined that the catalytic activity of the three-way catalyst 8a has dropped below a predetermined allowable value, for example, the target air-fuel ratio (A) of the first cylinder # 1 for a predetermined set time t. / F) T is a lean air-fuel ratio (A / F) LL that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio (A / F) S, thereby causing the # 1 cylinder # 1 to perform lean operation. When the first cylinder # 1 performs a lean operation and the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 8a becomes lean, the catalytic activity of the three-way catalyst 8a is restored. In this embodiment, the lean air-fuel ratio (A / F) LL is constant irrespective of the engine operating state and is, for example, 2
5.0. However, lean air / fuel ratio (A / F) LL,
For example, it may be appropriately changed according to the catalytic activity of the three-way catalyst 8a, the operating state of the engine, and the like.

ところで、三元触媒8aの触媒活性を直接求めることは
困難である。そこで、本実施態様では三元触媒8aに流入
するHC量から三元触媒8aの触媒活性を推定するようにし
ている。すなわち、排気空燃比がリッチである排気は三
元触媒8aに流通せしめた場合に三元触媒8aの触媒活性が
低下するときのメカニズムは明らかでないが、三元触媒
8aに流入するHC量が多くなるとこのHCによって触媒成
分、すなわち例えばパラジウムPdや白金Ptの表面が覆わ
れて、斯くして三元触媒8aの触媒活性が低下すると考え
られる。そこで、三元触媒8aの触媒活性が許容値を越え
て低下するのに必要なHC量を予め求めておけば三元触媒
8aに流入するHC量を求めることによって三元触媒8aの触
媒活性を推定できることになる。なお、機関運転状態、
機関運転時間、或いは三元触媒8aを通過する排気量など
から三元触媒8aの触媒活性を推定することもできる。
By the way, it is difficult to directly determine the catalytic activity of the three-way catalyst 8a. Therefore, in the present embodiment, the catalytic activity of the three-way catalyst 8a is estimated from the amount of HC flowing into the three-way catalyst 8a. That is, although the exhaust gas with a rich exhaust air-fuel ratio is circulated to the three-way catalyst 8a, the mechanism when the catalytic activity of the three-way catalyst 8a decreases is not clear, but the three-way catalyst is not clear.
It is considered that when the amount of HC flowing into 8a increases, the HC covers the surface of the catalyst component, for example, palladium Pd or platinum Pt, and thus the catalytic activity of the three-way catalyst 8a decreases. Therefore, if the amount of HC necessary for the catalytic activity of the three-way catalyst 8a to decrease beyond the allowable value is determined in advance, the three-way catalyst
The catalytic activity of the three-way catalyst 8a can be estimated by calculating the amount of HC flowing into the 8a. In addition, the engine operation state,
The catalytic activity of the three-way catalyst 8a can be estimated from the engine operating time, the amount of exhaust gas passing through the three-way catalyst 8a, and the like.

図5Aは一定のリッチ空燃比(A/F)Rにおいて実験に
より求められた単位時間当たり第1の気筒群1aから排出
されるHC量Q(HC)と、機関負荷Q/N、機関回転数Nと
の関係を示しており、図5Aにおいて各曲線は同一HC量を
示している。機関回転数Nが高くなるにつれて機関から
単位時間に排出される排気量が増大し、機関負荷Q/Nが
高くなるにつれて機関から排出される排気量が増大す
る。したがって、図5Aに示されるように単位時間あたり
第1の気筒群1aから排出されるHC量Q(HC)、すなわち
単位時間当たり三元触媒8aに流入するHC量は機関負荷Q/
Nが高くなるにつれて多くなり、機関回転数Nが高くな
るにつれて多くなる。なお、図5Aに示されているHC量Q
(HC)は図5Bに示すようなマップの形で予めROM22内に
記憶されている。
FIG. 5A shows the HC amount Q (HC) discharged from the first cylinder group 1a per unit time, the engine load Q / N, and the engine speed at a constant rich air-fuel ratio (A / F) R, which are experimentally obtained. The relationship with N is shown. In FIG. 5A, each curve shows the same HC amount. As the engine speed N increases, the amount of exhaust discharged from the engine per unit time increases, and as the engine load Q / N increases, the amount of exhaust discharged from the engine increases. Therefore, as shown in FIG. 5A, the HC amount Q (HC) discharged from the first cylinder group 1a per unit time, that is, the HC amount flowing into the three-way catalyst 8a per unit time is equal to the engine load Q /
It increases as N increases and increases as the engine speed N increases. Note that the HC amount Q shown in FIG.
(HC) is stored in the ROM 22 in advance in the form of a map as shown in FIG. 5B.

したがって、1番気筒#1にリッチ運転を行わせてい
る間において三元触媒8aに流入するHC量S(HC)は次式
によって求められることになる。
Therefore, the HC amount S (HC) flowing into the three-way catalyst 8a while the first cylinder # 1 is performing the rich operation is determined by the following equation.

S(HC)=S(HC)+Q(HC)・DELTAa ここでDELTAaはQ(HC)の検出時間間隔を表しており、
したがってQ(HC)・DELTAaは、前回の処理ルーチンか
ら今回の処理ルーチンまでの間に三元触媒8aに流入した
HC量を表している。
S (HC) = S (HC) + Q (HC) .DELTAa Here, DELTAa represents a detection time interval of Q (HC).
Therefore, Q (HC) .DELTAa has flowed into the three-way catalyst 8a between the previous processing routine and the present processing routine.
Shows the amount of HC.

図6のタイムチャートは第1の気筒群1aの機関空燃比
の変化を表している。図6において、時間零は第1の気
筒群1a、すなわち1番気筒#1においてリッチ運転が開
始された時間を示している。この場合、1番気筒#1の
目標空燃比(A/F)Tは図6に示されるようにリッチ空
燃比(A/F)Rに維持される。1番気筒#1のリッチ運
転が開始されるとHC量S(HC)が徐々に増大し、時間a
となると許容最大値TMを越えることとなる。この許容最
大値TMは、三元触媒8aの触媒活性を、上述の許容値を越
えて低下させるのに必要なHC量であって予め実験により
求められている。すなわち、S(HC)>TMとなったとき
には三元触媒8aの触媒活性が低下したと判別でき、この
場合1番気筒#1の目標空燃比(A/F)Tがリーン空燃
比(A/F)LLとされる。目標空燃比(A/F)Tは設定時間
tだけリーン空燃比(A/F)LLに維持される。この設定
時間tは三元触媒8aの触媒活性を回復させるのに必要な
リーン運転時間であり、予め実験により求められてい
る。目標空燃比(A/F)Tがリーン空燃比(A/F)LLとさ
れて設定時間tだけ経過したときには1番気筒#1の目
標空燃比(A/F)Tは再びリッチ空燃比(A/F)Rとされ
る。なお、時間aにおいてS(HC)はリセットされ、時
間a+tにおいて1番気筒#1のリッチ運転が再開され
るとS(HC)の算出が再開される。
The time chart of FIG. 6 shows a change in the engine air-fuel ratio of the first cylinder group 1a. In FIG. 6, the time zero indicates the time when the rich operation was started in the first cylinder group 1a, that is, the first cylinder # 1. In this case, the target air-fuel ratio (A / F) T of the first cylinder # 1 is maintained at the rich air-fuel ratio (A / F) R as shown in FIG. When the rich operation of the first cylinder # 1 starts, the HC amount S (HC) gradually increases, and the time a
Then, the allowable maximum value TM is exceeded. The permissible maximum value TM is the amount of HC necessary to reduce the catalytic activity of the three-way catalyst 8a beyond the permissible value described above, and is obtained in advance by an experiment. That is, when S (HC)> TM, it can be determined that the catalytic activity of the three-way catalyst 8a has decreased, and in this case, the target air-fuel ratio (A / F) T of the first cylinder # 1 becomes equal to the lean air-fuel ratio (A / F). F) LL. The target air-fuel ratio (A / F) T is maintained at the lean air-fuel ratio (A / F) LL for a set time t. The set time t is a lean operation time required for restoring the catalytic activity of the three-way catalyst 8a, and is determined in advance by an experiment. When the target air-fuel ratio (A / F) T is set to the lean air-fuel ratio (A / F) LL and the set time t has elapsed, the target air-fuel ratio (A / F) T of the first cylinder # 1 becomes the rich air-fuel ratio ( A / F) R. Note that S (HC) is reset at time a, and when rich operation of the first cylinder # 1 is restarted at time a + t, calculation of S (HC) is restarted.

ところで、このように第1の気筒群1aにリーン運転を
行わせるとこのとき第1の気筒群1aから排出されるNOx
は三元触媒8aにおいてNH3またはN2に変換されることな
く排気浄化触媒14に到ることになる。ところが、このと
き第2の気筒群1bがリーン運転を行っていると排気浄化
触媒14に第1の気筒群1aからのNOxと、第2の気筒群1b
からのNOxとが流入することになり、その結果排気浄化
触媒14においてNOxが浄化されることなく大気に放出さ
れることになる。一方、第2の気筒群1bにリッチ運転を
行わせるとこのとき第2の気筒群1bから排出されるHCの
一部がNOx吸蔵還元触媒11aにおいて酸化されることなく
漏れ出てくる。そこで本実施態様では第1の気筒群1aに
リーン運転を行わせるべきときには第2の気筒群1bにリ
ッチ運転を行わせ、それによって排気浄化触媒14にHCを
供給してこのHCでもって第1の気筒群1aから排出される
NOxを浄化するようにしている。その結果、第1の気筒
群1aがリッチ運転を行ってもリーン運転を行ってもNOx
を良好に浄化できることになる。
By the way, when the first cylinder group 1a performs the lean operation as described above, the NO x discharged from the first cylinder group 1a at this time is
Reaches the exhaust purification catalyst 14 without being converted into NH 3 or N 2 in the three-way catalyst 8a. However, the NO x from the first cylinder group 1a to the exhaust purification catalyst 14 at this time the second cylinder group 1b is performing the lean operation, the second cylinder group 1b
And NO x from will be to flow, resulting NO x in the exhaust purification catalyst 14 is to be released to the atmosphere without being purified. On the other hand, come leak without part of HC discharged from the second cylinder group 1b at this time when to perform rich operation in the second cylinder group 1b is oxidized in the NO x storage reduction catalyst 11a. Therefore, in this embodiment, when the first cylinder group 1a is to perform the lean operation, the second cylinder group 1b is caused to perform the rich operation, thereby supplying HC to the exhaust purification catalyst 14 and using the HC to perform the first operation. From cylinder group 1a
And so as to purify the NO x. As a result, even if the first cylinder group 1a performs the rich operation or the lean operation, the NO x
Can be satisfactorily purified.

すなわち、図6に示されるように第1の気筒群1aに一
時的にリーン運転を行わせるときに第2の気筒群1bの各
気筒の目標空燃比(A/F)Tを一時的に、理論空燃比(A
/F)Sよりもリッチであるリッチ空燃比(A/F)RRと
し、それによって、第2の気筒群1bに一時的にリッチ運
転を行わせるようにしている。このリッチ空燃比(A/
F)RRは本実施態様において機関運転状態によらず一定
であって例えば14.0とされる。
That is, as shown in FIG. 6, when the first cylinder group 1a temporarily performs the lean operation, the target air-fuel ratio (A / F) T of each cylinder of the second cylinder group 1b is temporarily Theoretical air-fuel ratio (A
/ F) A rich air-fuel ratio (A / F) RR, which is richer than S, is used to temporarily cause the second cylinder group 1b to perform rich operation. This rich air-fuel ratio (A /
F) In this embodiment, RR is constant irrespective of the engine operating state and is, for example, 14.0.

なお、NOx吸蔵還元触媒11aに流入する排気の排気空燃
比がリッチのときにはNOx吸蔵還元触媒11aに吸蔵されて
いるNOxが放出される。したがって、このように第2の
気筒群1bがリッチ運転を行うとNOx吸蔵還元触媒11aに吸
蔵されているNOxの少なくとも一部が放出され、その結
果NOx吸蔵還元触媒11aのNOx吸蔵能力が回復される。し
たがって、NOx吸蔵還元触媒11aに流入するNOxが急激に
増加したとしても排気浄化触媒14に多量のNOxが流入す
るのが阻止され、斯くして排気浄化触媒14においてNOx
が良好に浄化される。なお、NOx吸蔵還元触媒11aに流入
する排気の排気空燃比がリッチのときにNOx吸蔵還元触
媒11aから放出されたNOxは流入する排気中HC、COなどに
より還元される。
Incidentally, the NO x storage exhaust gas air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the reduction catalyst 11a is occluded in the NO x storage reduction catalyst 11a when the rich NO x is released. Thus, in this way the second cylinder group 1b is at least a portion of the NO x occluded in the Doing rich operation the NO x storage reduction catalyst 11a is released, the NO x storage resulting NO x storage-and-reduction catalyst 11a Your ability is restored. Therefore, NO x storage-reduction catalyst 11a NO x flowing into even be prevented from flowing a large amount of the NO x in the exhaust purification catalyst 14 as rapidly increases, NO x in the exhaust purification catalyst 14 and thus
Is well purified. Incidentally, NO x exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x storage reduction catalyst 11a is released from the NO x storage reduction catalyst 11a when the rich is reduced due exhaust HC, CO flowing.

目標空燃比(A/F)Tが25.0のように極めてリーンで
ある場合、燃焼室内をほぼ均一に満たす混合気を形成す
るとこの混合気は極度に希薄なために点火プラグ(図示
しない)により点火しても着火せず、その結果失火して
しまう。そこで図1の内燃機関では、リーン運転を行う
べきときには燃焼室内の限定された領域内に着火可能な
混合気を形成すると共にその他の領域を空気のみまたは
空気およびEGRガスのみにより満たして混合気を点火プ
ラグにより着火するようにしている。その結果、機関空
燃比を極度にリーンとしたときにも機関が失火するのが
阻止される。或いは、燃焼室内に均一混合気を形成する
と共に旋回流を形成することにより失火しないようにす
ることもできる。
If the target air-fuel ratio (A / F) T is extremely lean, such as 25.0, and a mixture is formed that fills the combustion chamber almost uniformly, this mixture is extremely lean and is ignited by a spark plug (not shown). However, it does not ignite, resulting in a misfire. Therefore, in the internal combustion engine shown in FIG. 1, when a lean operation is to be performed, an ignitable air-fuel mixture is formed in a limited area in the combustion chamber, and the other area is filled with only air or only air and EGR gas to fill the air-fuel mixture. It is ignited by a spark plug. As a result, even when the engine air-fuel ratio is extremely lean, misfire of the engine is prevented. Alternatively, it is also possible to prevent a misfire by forming a uniform mixture in the combustion chamber and forming a swirling flow.

次に図7および図8を参照して上述の実施態様を実行
するためのルーチンを説明する。
Next, a routine for executing the above-described embodiment will be described with reference to FIGS.

図7は運転制御ルーチンを示している。このルーチン
は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。
FIG. 7 shows an operation control routine. This routine is executed by interruption every predetermined set time.

図7を参照すると、まずステップ40では第1の気筒群
1aにリーン運転を行わせるべきときにセットされるフラ
グがセットされているか否かが判別される。このフラグ
がセットされていないときには次いでステップ41に進
み、ステップ41では機関負荷Q/Nと機関回転数Nとに基
づいて図5Bに示すマップからQ(HC)が算出される。続
くステップ42では次式に元銅居てHC量S(HC)が算出さ
れる。
Referring to FIG. 7, first, in step 40, the first cylinder group is set.
It is determined whether or not a flag that is set when the lean operation should be performed in 1a is set. If this flag has not been set, the process proceeds to step 41, where Q (HC) is calculated from the map shown in FIG. 5B based on the engine load Q / N and the engine speed N. In the following step 42, the HC amount S (HC) is calculated using the following equation.

S(HC)=S(HC)+Q(HC)・DELTAa 次いでステップ43に進み、ステップ43ではHC量S(HC)
が許容最大値TMよりも大きいか否かが判別される。S
(HC)>TMのときには次いでステップ44に進み、ステッ
プ44ではフラグがセットされる。すなわち、S(CH)>
TMのときには三元触媒8aの触媒活性が低下していると判
断して第1の気筒群1aにリーン運転を行わせる。続くス
テップ45ではHC量S(HC)がリセットされる。次いで処
理サイクルを終了する。一方、ステップ43においてS
(HC)≦TMのときには処理サイクルを終了する。すなわ
ち、S(HC)≦TMのときには三元触媒8aの触媒活性が低
下していないと判断して第1の気筒群1aのリッチ運転を
継続する。
S (HC) = S (HC) + Q (HC) · DELTAa Next, the routine proceeds to step 43, where the HC amount S (HC)
Is larger than the allowable maximum value TM. S
When (HC)> TM, the process proceeds to step 44, where a flag is set. That is, S (CH)>
At the time of TM, it is determined that the catalytic activity of the three-way catalyst 8a has decreased, and the first cylinder group 1a is operated in a lean operation. In the following step 45, the HC amount S (HC) is reset. Next, the processing cycle ends. On the other hand, in step 43, S
When (HC) ≦ TM, the processing cycle ends. That is, when S (HC) ≦ TM, it is determined that the catalytic activity of the three-way catalyst 8a has not decreased, and the rich operation of the first cylinder group 1a is continued.

フラグがセットされたときにはステップ40からステッ
プ46に進む。ステップ46では、フラグがセットされて第
1の気筒群1aがリーン運転を行っている時間を表すタイ
マカウント値Cが1だけインクリメントされる。続くス
テップ47ではタイマカウント値Cが予め定められた設定
値CMAXよりも大きいか否かが判別される。このCMAXは上
述の設定時間tに相当し、C≦CMAXのときには三元触媒
8aの触媒活性の再生が不十分であると判断して処理サイ
クルを終了し、すなわち第1の気筒群1aのリーン運転が
継続される。これに対し、C>CMAXとなると第1の気筒
群1aのリーン運転が開始されてから設定時間tだけ経過
したと判断し、すなわち三元触媒8aの触媒活性が回復し
たと判断してステップ48に進んでフラグをリセットす
る。したがって第1の気筒群1aのリーン運転が停止さ
れ、リッチ運転が再開される。次いでステップ49に進
み、ステップ49ではタイマカウント値Cがクリアされ
る。次いで処理サイクルを終了する。
When the flag is set, the process proceeds from step 40 to step 46. In step 46, the flag is set and the timer count value C representing the time during which the first cylinder group 1a is performing the lean operation is incremented by one. In the following step 47, it is determined whether or not the timer count value C is larger than a predetermined set value CMAX. This CMAX corresponds to the set time t described above. When C ≦ CMAX, the three-way catalyst
It is determined that regeneration of the catalyst activity of 8a is insufficient, and the processing cycle is ended, that is, the lean operation of the first cylinder group 1a is continued. On the other hand, when C> CMAX, it is determined that the set time t has elapsed from the start of the lean operation of the first cylinder group 1a, that is, it is determined that the catalytic activity of the three-way catalyst 8a has been recovered, and step 48 is performed. Go to to reset the flag. Therefore, the lean operation of the first cylinder group 1a is stopped, and the rich operation is restarted. Next, the routine proceeds to step 49, where the timer count value C is cleared. Next, the processing cycle ends.

図8は燃料噴射時間TAUの算出ルーチンを示してい
る。このルーチンは一定クランク角度毎の割り込みよっ
て実行される。
FIG. 8 shows a routine for calculating the fuel injection time TAU. This routine is executed by interruption every fixed crank angle.

図8を参照すると、まずステップ60では吸入空気量Q
および機関回転数Nから次式に基づいて基本燃料噴射時
間TBが算出される。
Referring to FIG. 8, first, at step 60, the intake air amount Q
The basic fuel injection time TB is calculated based on the following equation from the engine speed N.

TB=(Q/N)・K 続くステップ61では、今回の処理サイクルで求める燃料
噴射時間TAUが第1の気筒群1aのための燃料噴射時間で
あるか、第2の気筒群1bのための燃料噴射時間であるか
が判別される。今回の処理サイクルで求める燃料噴射時
間TAUが第1の気筒群1a、すなわち1番気筒#1のため
の燃料噴射時間であると判別されたときには次いでステ
ップ62に進み、ステップ62では第1の気筒群1aのための
フィードバック補正係数FAFAが算出される。続くステッ
プ63ではFAFAがFAFとされる。続くステップ64では図7
のルーチンでセットまたはリセットされるフラグがセッ
トされているか否かが判別される。フラグがセットされ
ているときには、すなわち第1の気筒群1aにリーン運転
を行わせるべきときには次いでステップ65に進み、ステ
ップ65では目標空燃比(A/F)Tがリーン空燃比(A/F)
LLとされる。本実施態様ではリーン空燃比(A/F)LLは
機関運転状態に依らず一定の25.0とされており、したが
ってステップ65では(A/F)T=25.0とされる。次いで
ステップ72に進む。一方、ステップ64においてフラグが
リセットされているとき、すなわち第1の気筒群1aにリ
ッチ運転を行わせるべきときには次いでステップ66に進
み、目標空燃比(A/F)Tがリッチ空燃比(A/F)Rとさ
れる。本実施態様ではリッチ空燃比(A/F)Rは機関運
転状態に依らず一定の14.0とされており、したがってス
テップ66では(A/F)T=14.0とされる。次いでステッ
プ72に進む。
TB = (Q / N) · K In the following step 61, the fuel injection time TAU determined in the current processing cycle is the fuel injection time for the first cylinder group 1a or the fuel injection time TAU for the second cylinder group 1b. It is determined whether it is the fuel injection time. If it is determined that the fuel injection time TAU determined in the current processing cycle is the fuel injection time for the first cylinder group 1a, that is, the first cylinder # 1, then the routine proceeds to step 62, and in step 62, the first cylinder The feedback correction coefficient FAFA for the group 1a is calculated. In the following step 63, FAFA is made FAF. In the following step 64, FIG.
It is determined whether the flag to be set or reset in the routine is set. When the flag is set, that is, when the first cylinder group 1a is to perform the lean operation, the process proceeds to step 65, where the target air-fuel ratio (A / F) T is set to the lean air-fuel ratio (A / F).
LL. In the present embodiment, the lean air-fuel ratio (A / F) LL is fixed at 25.0 regardless of the engine operating state, and therefore, in step 65, (A / F) T = 25.0. Next, the routine proceeds to step 72. On the other hand, when the flag is reset in step 64, that is, when the first cylinder group 1a is to perform the rich operation, the process proceeds to step 66, where the target air-fuel ratio (A / F) T is set to the rich air-fuel ratio (A / F). F) R. In the present embodiment, the rich air-fuel ratio (A / F) R is set to a constant 14.0 regardless of the engine operating state. Therefore, in step 66, (A / F) T is set to 14.0. Next, the routine proceeds to step 72.

ステップ61において、今回の処理サイクルで求める燃
料噴射時間TAUが第2の気筒群1bのための燃料噴射時間
であると判別されたとき、すなわち2番気筒#2、3番
気筒#3、4番気筒#4のうちのいずれかの気筒のため
の燃料噴射時間であると判別されたときには次いでステ
ップ67に進む。ステップ67では第2の気筒群1bのための
フィードバック補正係数FAFBが算出される。続くステッ
プ68ではFAFBがFAFとされる。続くステップ69ではフラ
グがセットされているか否かが判別される。フラグがセ
ットされているとき、すなわち第2の気筒群1bにリッチ
運転を行わせるべきときには次いでステップ70に進み、
目標空燃比(A/F)Tがリッチ空燃比(A/F)RRとされ
る。本実施態様ではリッチ空燃比(A/F)RRは機関運転
状態に依らず一定の14.0とされており、したがってステ
ップ70では(A/F)TR=14.0とされる。次いでステップ7
2に進む。これに対しフラグがリセットされていると
き、すなわち第2の気筒群1bにリーン運転を行わせるべ
きときには次いでステップ71に進み、目標空燃比(A/
F)Tがリーン空燃比(A/F)Lとされる。本実施態様で
はリーン空燃比(A/F)Lは機関運転状態に依らず一定
の25.0とされており、したがってステップ71では(A/
F)T=25.0とされる。次いでステップ72に進む。
In step 61, when it is determined that the fuel injection time TAU determined in the current processing cycle is the fuel injection time for the second cylinder group 1b, that is, the second cylinder # 2, the third cylinder # 3, the fourth cylinder When it is determined that it is the fuel injection time for any one of the cylinders # 4, the process proceeds to step 67. In step 67, a feedback correction coefficient FAFB for the second cylinder group 1b is calculated. In the following step 68, FAFB is set to FAF. In the following step 69, it is determined whether or not the flag is set. When the flag is set, that is, when the second cylinder group 1b is to perform the rich operation, the process then proceeds to step 70,
The target air-fuel ratio (A / F) T is set to the rich air-fuel ratio (A / F) RR. In this embodiment, the rich air-fuel ratio (A / F) RR is set to a constant 14.0 irrespective of the operating state of the engine. Therefore, in step 70, (A / F) TR = 14.0. Then step 7
Proceed to 2. On the other hand, when the flag is reset, that is, when the second cylinder group 1b is to perform the lean operation, the routine proceeds to step 71, where the target air-fuel ratio (A / A
F) T is the lean air-fuel ratio (A / F) L. In this embodiment, the lean air-fuel ratio (A / F) L is fixed at 25.0 regardless of the engine operating state.
F) T = 25.0. Next, the routine proceeds to step 72.

ステップ72では次式に基づいて燃料噴射時間TAUが算
出される。
In step 72, the fuel injection time TAU is calculated based on the following equation.

TAU=TB・((A/F)S/(A/F)T・FAF 各燃料噴射弁5からはこの燃料噴射時間TAUだけ燃料が
噴射される。
TAU = TB ・ ((A / F) S / (A / F) T ・ FAF Each fuel injection valve 5 injects fuel for the fuel injection time TAU.

次に運転制御方法の別の実施態様を説明する。 Next, another embodiment of the operation control method will be described.

上述の実施態様では、三元触媒8aに流入する排気の排
気空燃比がリッチのとき三元触媒8aに流入する積算HC量
S(HC)が多くなると少ないときに比べて三元触媒8aの
触媒活性が低くなることに着目し、積算HC量S(HC)が
許容最大値TMを越えたら三元触媒8aに流入する排気の排
気空燃比を一時的にリーンにして三元触媒8aの触媒活性
を回復させるようにしている。云い換えると、積算HC量
S(HC)が許容最大値TMを越えない限り、すなわち三元
触媒8aの触媒活性が許容値まで低下しない限り三元触媒
8aの触媒活性回復作用が行われない。しかしながら、三
元触媒8aの触媒活性が許容値まで低下しないうちに比較
的短い時間間隔でもって三元触媒8aの触媒活性回復作用
を行うようにすることもできる。このように短い時間間
隔でもって三元触媒8aの触媒活性回復作用を行えば三元
触媒8aの触媒活性を高い状態に維持することができるこ
とになる。
In the above-described embodiment, when the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 8a is rich, the catalyst of the three-way catalyst 8a is larger when the integrated HC amount S (HC) flowing into the three-way catalyst 8a is larger than when it is smaller. Focusing on the decrease in activity, when the integrated HC amount S (HC) exceeds the allowable maximum value TM, the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 8a is temporarily made lean to activate the catalytic activity of the three-way catalyst 8a. Is trying to recover. In other words, as long as the integrated HC amount S (HC) does not exceed the allowable maximum value TM, that is, unless the catalytic activity of the three-way catalyst 8a decreases to the allowable value, the three-way catalyst
The catalytic activity recovery effect of 8a is not performed. However, the catalytic activity of the three-way catalyst 8a may be restored at a relatively short time interval before the catalytic activity of the three-way catalyst 8a does not decrease to the allowable value. If the catalytic activity of the three-way catalyst 8a is restored at such a short time interval, the catalytic activity of the three-way catalyst 8a can be maintained at a high level.

一方、排気浄化装置の寸法はできるだけ小さいのが好
ましく、したがってNOx吸蔵還元触媒11aの容積を大きく
することは好ましくない。ところが、NOx吸蔵還元触媒1
1aの容積を小さくするとNOx吸蔵還元触媒11aのNOx吸蔵
能力が小さくなるのでNOx吸蔵還元触媒11aがNOxにより
飽和し易くなる。したがって、NOx吸蔵還元触媒11aに吸
蔵されているNOxを放出させるために比較的短い時間間
隔でもって、NOx吸蔵還元触媒11aに流入する排気の排気
空燃比を一時的にリッチにする必要がある。この場合、
NOx吸蔵還元触媒11aに吸蔵されているNOx量を求めてこ
のNOx量が予め定められた最大値を越えて増大したとき
にNOx吸蔵還元触媒11aに流入する排気の排気空燃比を一
時的にリッチとすればNOx吸蔵還元触媒11aから吸蔵され
ているNOxが放出され、斯くしてNOx吸蔵還元触媒11aのN
Ox吸蔵能力が確保される。
On the other hand, the size of the exhaust purification device is preferably as small as possible, therefore it is not preferable to increase the volume of the NO x storage-reduction catalyst 11a. However, NO x storage reduction catalyst 1
The NO x storage reduction catalyst 11a is easily saturated with NO x since A small volume of the 1a is NO x the NO x storage capacity of the storage reduction catalyst 11a becomes smaller. Thus, with a relatively short time interval to release the NO x occluded in the NO x storage-and-reduction catalysts 11a, need to temporarily rich exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x storage reduction catalyst 11a There is. in this case,
Seeking amount of NO x occluded in the NO x storage-and-reduction catalyst 11a of the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x storage reduction catalyst 11a when the increase exceeds the maximum amount the NO x is a predetermined temporarily NO x that are occluded from the NO x storage reduction catalyst 11a if rich is released, NO x storage-reduction catalyst 11a and thus N
O x storage capacity is secured.

ところで、上述したようにNOx吸蔵還元触媒11aに流入
する排気の排気空燃比をリッチとしたときには三元触媒
8aに流入する排気の排気空燃比をリーンとするのが排気
浄化のために好ましい。したがって、NOx吸蔵還元触媒1
1aに吸蔵されているNOx量に応じてNOx吸蔵還元触媒11a
に流入する排気の排気空燃比を一時的にリッチとし、そ
れに伴って三元触媒8aに流入する排気の排気空燃比をリ
ーンとすればNOx吸蔵還元触媒11aのNOx吸蔵還元触媒吸
蔵能力を確保できかつ排気を良好に浄化できかつ三元触
媒8aの触媒活性回復作用を比較的短い時間間隔でもって
行うことができることになる。そして、本実施態様では
NOx吸蔵還元触媒11aに吸蔵されているNOx量を求めてこ
のNOx量が上述の最大値を越えて増大したらNOx吸蔵還元
触媒11aに流入する排気の排気空燃比を一時的にリッチ
すると共に三元触媒8aに流入する排気の排気空燃比を一
時的にリーンにするようにしている。
Incidentally, the three-way catalyst when the rich exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x storage reduction catalyst 11a as described above
It is preferable for the exhaust gas purification that the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into 8a be lean. Therefore, the NO x storage reduction catalyst 1
The NO x storage-reduction catalyst 11a in accordance with the amount of NO x occluded in the 1a
Temporarily rich exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x storage-and-reduction catalyst occluding capacity of the NO x storage-reduction catalyst 11a when the exhaust gas air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 8a with it and lean Therefore, the exhaust gas can be satisfactorily purified, and the catalytic activity of the three-way catalyst 8a can be recovered at a relatively short time interval. And in this embodiment,
Temporarily rich exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas seeking amount of NO x occluded in the NO x storage-and-reduction catalyst 11a amount this NO x flows into the NO x storage reduction catalyst 11a After increases beyond the maximum value of the above At the same time, the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 8a is temporarily made lean.

本実施態様においても三元触媒8aに流入する排気の排
気空燃比をリッチとするために第1の気筒群1aにリッチ
運転を行わせ、三元触媒8aに流入する排気の排気空燃比
をリーンとするために第1の気筒群1aにリーン運転を行
わせるようにしている。また、NOx吸蔵還元触媒11aに流
入する排気の排気空燃比をリッチとするために第2の気
筒群1bにリッチ運転を行わせ、NOx吸蔵還元触媒11aに流
入する排気の排気空燃比をリーンとするために第2の気
筒群1bにリーン運転を行わせるようにしている。すなわ
ち、本実施態様では第1の気筒群1aにリッチ運転を行わ
せると共に第2の気筒群1bにリーン運転を行わせ、第2
の気筒群1bがリーン運転を行っているときにNOx吸蔵還
元触媒11aに吸蔵されているNOx量が最大値を越えて増大
したら第1の気筒群1aに一時的にリーン運転を行わせる
と共に第2の気筒群1bに一時的にリッチ運転を行わせる
ようにしている。なお、第2の気筒群1bに一時的にリッ
チ運転を行わせかつ第1の気筒群1aに一時的にリーン運
転を行わせるときにおいて、第2の気筒群1bの各気筒の
目標空燃比(A/F)Tは上述のリッチ空燃比(A/F)RRと
することができ、第1の気筒群1aの気筒の目標空燃比
(A/F)Tは上述のリーン空燃比(A/F)LLとすることが
できる。
Also in the present embodiment, the first cylinder group 1a performs a rich operation in order to make the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 8a rich, and the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 8a is made lean. Therefore, the first cylinder group 1a is caused to perform a lean operation. Further, to perform the rich operation to the second cylinder group 1b to the rich exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x storage reduction catalyst 11a, the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x storage reduction catalyst 11a In order to achieve a lean operation, the second cylinder group 1b is operated to perform a lean operation. That is, in the present embodiment, the first cylinder group 1a performs the rich operation, and the second cylinder group 1b performs the lean operation.
Amount of NO x occluded in the NO x storage-and-reduction catalyst 11a is to perform temporarily lean operation to the first cylinder group 1a After increases beyond the maximum value when the cylinder group 1b is performing lean operation At the same time, the second cylinder group 1b is caused to temporarily perform the rich operation. When the second cylinder group 1b temporarily performs the rich operation and the first cylinder group 1a temporarily performs the lean operation, the target air-fuel ratio of each cylinder of the second cylinder group 1b ( A / F) T can be the above-mentioned rich air-fuel ratio (A / F) RR, and the target air-fuel ratio (A / F) T of the cylinders of the first cylinder group 1a is the above-mentioned lean air-fuel ratio (A / F). F) Can be LL.

このように第2の気筒群1bに一時的にリッチ運転を行
わせると共に第1の気筒群1aに一時的にリーン運転を行
わせるときの運転期間はどのように定めてもよいが、本
実施態様では第2の気筒群1bがリッチ運転を行っている
ときにNOx吸蔵還元触媒11aに吸蔵されているNOx量が予
め定められた最小値を越えて低下したら第2の気筒群1b
にリーン運転を再開させ、それに伴って第1の気筒群1a
にリッチ運転を再開させるようにしている。
As described above, the operating period when the second cylinder group 1b temporarily performs the rich operation and the first cylinder group 1a temporarily performs the lean operation may be determined in any manner. the second cylinder group 1b Once lowered beyond the minimum amount NO x which the second cylinder group 1b is occluded in the NO x storage reduction catalyst 11a when performing a rich operation is determined in advance in a manner
Restarts the lean operation, and accordingly, the first cylinder group 1a
To restart the rich operation.

ところで、NOx吸蔵還元触媒11aに吸蔵されているNOx
量を直接求めることは困難である。そこで本実施態様で
はNOx吸蔵還元触媒11aに流入するNOx量、すなわち第2
の気筒群1bから排出されるNOx量からNOx吸蔵還元触媒11
aに吸蔵されているNOx量を推定するようにしている。す
なわち、機関回転数Nが高くなるにつれて機関から単位
時間に排出される排気量が増大するので機関回転数Nが
高くなるにつれてNOx吸蔵還元触媒11aに単位時間当たり
に流入する流入NOx量が増大する。また、機関負荷Q/Nが
高くなるにつれて機関から排出される排気量が増大し、
しかも、燃焼温度が高くなるので流入NOx量が増大す
る。
However, NO x storage-reduction catalyst 11a NO occluded in the x
It is difficult to determine the quantity directly. Therefore the amount of NO x flowing into the NO x storage reduction catalyst 11a in the present embodiment, that is, the second
The NO x storage-reduction catalyst 11 from the NO x amount exhausted from the cylinder group 1b
The amount of NO x stored in a is estimated. Namely, the inflow amount of NO x flowing per unit time in the NO x storage reduction catalyst 11a as the exhaust amount discharged per unit time from the engine as the engine speed N becomes higher the engine speed N becomes higher because the increased Increase. Also, as the engine load Q / N increases, the amount of exhaust discharged from the engine increases,
In addition, the combustion temperature increases, so that the inflow NO x amount increases.

図9Aは一定のリーン空燃比(A/F)Lにおいて実験に
より求められた単位時間当たり第2の気筒群1bから排出
されるNOx量Q(NOx)と、機関負荷Q/N、機関回転数N
との関係を示しており、図9Aにおいて各曲線は同一NOx
量を示している。図9Aに示されるように単位時間当たり
第2の気筒群1bから排出されるNOx量Q(NOx)は機関負
荷Q/Nが高くなるにつれて多くなり、機関回転数Nが高
くなるにつれて多くなる。なお、図9Aに示されるNOx
Q(NOx)は図9Bに示すようなマップの形で予めROM22内
に記憶されている。
FIG. 9A shows the NO x amount Q (NO x ) exhausted from the second cylinder group 1b per unit time, the engine load Q / N, and the engine load at a constant lean air-fuel ratio (A / F) L obtained by an experiment. Revolution N
Shows the relationship between, each curve in FIG. 9A same NO x
Indicates the amount. The amount of NO x exhausted from the second cylinder group 1b per unit time as shown in FIG. 9A Q (NO x) becomes increases as the higher the engine load Q / N, increases as the engine speed N becomes higher Become. The NO x amount Q (NO x ) shown in FIG. 9A is stored in the ROM 22 in advance in the form of a map as shown in FIG. 9B.

すなわち、第2の気筒群1bがリーン運転を行っている
ときにはNOx吸蔵還元触媒11aに吸蔵されているNOx量S
(NOx)は単位時間当たりQ(NOx)だけ増大する。した
がって、第2の気筒群1bがリーン運転を行っているとき
NOx吸蔵還元触媒11aに吸蔵されているNOx量S(NOx)は
次式で表される。
That, NO x amount S that is occluded in the NO x storage reduction catalyst 11a when the second cylinder group 1b is performing lean operation
(NO x ) increases by Q (NO x ) per unit time. Therefore, when the second cylinder group 1b is performing the lean operation
The NO x storage occluded in the reduction catalyst 11a NO x amount S (NO x) is expressed by the following equation.

S(NOx)=S(NOx)+Q(NOx)・DELTAna ここでDELTAnaはQ(NOx)の検出時間間隔を表してお
り、したがってQ(NOx)・DELTAnは前回の処理ルーチ
ンから今回の処理ルーチンまでの間にNOx吸蔵還元触媒1
1aに吸蔵されたNOx量を表している。第2の気筒群1bが
リーン運転を行いかつ第1の気筒群1aがリッチ運転を行
っているときにこのNOx量S(NOx)が予め定められた最
大値MAX(NOx)を越えて増大したら第2の気筒群1bにリ
ッチ運転を行わせ、第1の気筒群1aにリーン運転を行わ
せる。
S (NO x) = S ( NO x) + Q (NO x) · DELTAna where DELTAna represents the detection time interval of Q (NO x), thus Q (NO x) · DELTAn from the previous processing routine Until this processing routine, the NO x storage reduction catalyst 1
Represents the occluded amount of NO x in 1a. And the second cylinder group 1b performs the lean operation the first cylinder group 1a exceeds the maximum value MAX (NO x) to the amount of NO x S (NO x) is predetermined when performing rich operation When it is increased, the second cylinder group 1b is made to perform the rich operation, and the first cylinder group 1a is made to perform the lean operation.

一方、図10Aは予め実験により求められた単位時間当
たりNOx吸蔵還元触媒11aから放出されるNOx量D(NOx
を示している。図10Aにおいて実線はNOx吸蔵還元触媒11
aの温度が高いときを示しており、破線はNOx吸蔵還元触
媒11aの温度が低いときを示している。また、TIMEより
リッチ運転期間TRが開始されてから、すなわち目標空燃
比(A/F)Tがリーン空燃比(A/F)Lからリッチ空燃比
(A/F)Rに切り替えられてからの時間を示している。N
Ox吸蔵還元触媒11aにおけるNOxの分解速度はNOx吸蔵還
元触媒11aの温度が高くなるほど速くなる。したがっ
て、図10Aの実線で示されるようにNOx吸蔵還元触媒11a
の温度が高いときには、すなわちNOx吸蔵還元触媒11aに
流入する排気の排気温度TNCが高いときにはNOx吸蔵還元
触媒11aの表面における排気空燃比が十分にリッチとな
らない間に多量のNOxがNOx吸蔵還元触媒11aから放出さ
れ、NOx吸蔵還元触媒11aの温度、すなわち排気温度TNC
が低いときには図10Aの破線で示されるように少量のNOx
がNOx吸蔵還元触媒11aから放出される。云い換えると、
排気温度TNCが高くなるほど単位時間当たりNOx吸蔵還元
触媒11aから放出されるNOx量D(NOx)が増大する。こ
のNOx量D(NOx)は排気温度TNCと時間TIMEとの関数と
して図10Bに示すマップの形で予めROM22内に記憶されて
いる。
On the other hand, FIG. 10A is released from the unit time per the NO x storage-reduction catalyst 11a determined by experiment the amount of NO x D (NO x)
Is shown. The solid line in FIG. 10A is the NO x storage catalyst 11
The case where the temperature of a is high is shown, and the broken line shows the case where the temperature of the NO x storage reduction catalyst 11a is low. Further, after the rich operation period TR is started from TIME, that is, after the target air-fuel ratio (A / F) T is switched from the lean air-fuel ratio (A / F) L to the rich air-fuel ratio (A / F) R. Indicates time. N
The decomposition rate of NO x in the O x storage reduction catalyst 11a increases as the temperature of the NO x storage reduction catalyst 11a increases. Therefore, NO x storage-reduction catalyst 11a as indicated by the solid line in FIG. 10A
When the temperature is high, that the NO x storage-reduction when a high exhaust temperature TNC of the exhaust gas flowing into the catalyst 11a the NO x storage exhaust air-fuel ratio at the surface of the reduction catalyst 11a is a large amount while sufficiently not rich NO x is NO released from x storage-reduction catalyst 11a, the temperature of the NO x storage-reduction catalyst 11a, i.e. the exhaust gas temperature TNC
Is low, a small amount of NO x as shown by the dashed line in FIG.
Is released from the NO x storage reduction catalyst 11a. In other words,
Exhaust gas temperature TNC NO per more unit time becomes higher x storing discharged from the reduction catalyst 11a is the amount of NO x D (NO x) is increased. This NO x amount D (NO x ) is stored in the ROM 22 in advance in the form of a map shown in FIG. 10B as a function of the exhaust gas temperature TNC and the time TIME.

NOx吸蔵還元触媒11aに流入する排気の温度TNCはセン
サなどにより求めてもよいが、本実施態様では機関運転
状態すなわち機関負荷Q/Nと機関回転数Nとから推定し
ている。すなわち、TNCは予め実験により求められてお
り、図11に示すマップの形で予めROM22内に記憶されて
いる。
The NO x storage reduction catalyst 11a temperature TNC of the exhaust gas flowing into the may be determined by a sensor, but in this embodiment is estimated from the engine operating state, that the engine load Q / N and the engine speed N. That is, the TNC is obtained in advance by an experiment, and is stored in the ROM 22 in advance in the form of a map shown in FIG.

なお、単位時間当たり第2の気筒群1bから排出される
NOx量Q(NOx)は機関空燃比に応じて変動する。したが
ってリーン空燃比(A/F)Lを例えば機関運転状態に応
じて変動させるようにした場合には図9Bのマップから求
めたQ(NOx)をリーン空燃比(A/F)Lに応じて補正す
る必要がある。或いは、リーン空燃比(A/F)LとQ(N
Ox)との関係を表すマップを用いてQ(NOx)を求める
必要がある。
It is discharged from the second cylinder group 1b per unit time.
The NO x amount Q (NO x ) varies according to the engine air-fuel ratio. Therefore, when the lean air-fuel ratio (A / F) L is varied according to, for example, the engine operating state, Q (NO x ) obtained from the map of FIG. 9B is changed according to the lean air-fuel ratio (A / F) L Need to be corrected. Alternatively, the lean air-fuel ratio (A / F) L and Q (N
It is necessary to find Q (NO x) by using a map representing the relationship between the O x).

すなわち、第2の気筒群1bがリッチ運転を行っている
ときにはNOx吸蔵還元触媒11aに吸蔵されているNOx量S
(NOx)は単位時間当たりD(NOx)だけ減少する。した
がって、第2の気筒群1bがリッチ運転を行っているとき
にNOx吸蔵還元触媒11aに吸蔵されているNOx量S(NOx
は次式で表される。
That, NO x amount S that is occluded in the NO x storage reduction catalyst 11a when the second cylinder group 1b is performing the rich operation
(NO x ) decreases by D (NO x ) per unit time. Therefore, NO x amount occluded in the NO x storage-and-reduction catalyst 11a when the second cylinder group 1b is performing the rich operation S (NO x)
Is represented by the following equation.

S(NOx)=S(NOx)−D(NOx)・DELTAnd ここでDELTAndはD(NOx)の検出時間間隔を表してお
り、したがってD(NOx)・DELTAndは前回の処理ルーチ
ンから今回の処理ルーチンまでの間にNOx吸蔵還元触媒1
1aから放出されたNOx量を表している。第2の気筒群1b
がリッチ運転を行いかつ第1の気筒群1aがリーン運転を
行っているときにこのNOx量S(NOx)が予め定められた
最小値MIN(NOx)を越えて低下したら第2の気筒群1bに
リーン運転を行わせ、第1の気筒群1aにリッチ運転を行
わせる。
S (NO x) = S ( NO x) -D (NO x) · DELTAnd where DELTAnd represents the detection time interval of D (NO x), thus D (NO x) · DELTAnd the previous processing routine NO during the period from to the present processing routine x storage-reduction catalyst 1
It represents the amount of NO x released from 1a. Second cylinder group 1b
Performs the rich operation and the first cylinder group 1a performs the lean operation, and if the NO x amount S (NO x ) falls below a predetermined minimum value MIN (NO x ), the second The cylinder group 1b is caused to perform the lean operation, and the first cylinder group 1a is caused to perform the rich operation.

図12は上述の実施態様による運転制御ルーチンを示し
ている。このルーチンは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。
FIG. 12 shows an operation control routine according to the above embodiment. This routine is executed by interruption every predetermined set time.

図12を参照すると、まずステップ80では、三元触媒8a
の触媒活性を回復させるべく第1の気筒群1aにリーン運
転を行わせかつ第2の気筒群1bにリッチ運転を行わせる
べきときにセットされるフラグがセットされているか否
かが判別される。フラグがセットされていないときには
次いでステップ81に進む。ステップ81では図9Bのマップ
からQ(NOx)が算出される。続くステップ82では次式
に基づいて吸蔵NOx量S(NOx)が算出される。
Referring to FIG. 12, first, at step 80, the three-way catalyst 8a
It is determined whether or not a flag that is set when the first cylinder group 1a is to perform the lean operation and the second cylinder group 1b is to perform the rich operation in order to recover the catalyst activity of the first cylinder group 1a. . If the flag has not been set, the process proceeds to step 81. In step 81, Q (NO x ) is calculated from the map of FIG. 9B. In the following step 82, the stored NO x amount S (NO x ) is calculated based on the following equation.

S(NOx)=S(NOx)+Q(NOx)・DELTAna ここでDELTAadは前回の処理サイクルから今回の処理サ
イクルまでの時間間隔である。次いでステップ83に進
み、ステップ83ではNOx量S(NOx)がNOx吸蔵還元触媒1
1aの吸蔵容量に応じて定まる最大値MAX(NOx)よりも大
きいか否かが判別される。S(NOx)≦MAX(NOx)のと
きには処理サイクルを終了する。すなわち、S(NOx
≦MAX(NOx)のときにはNOx吸蔵還元触媒11aのNOx吸蔵
能力が未だ大きいと判断して第2の気筒群1bのリーン運
転を継続し、第1の気筒群1aのリッチ運転を継続する。
S (NO x) = S ( NO x) + Q (NO x) · DELTAna where DELTAad is the time interval from the previous processing cycle to the present processing cycle. Next, the routine proceeds to step 83, where the NO x amount S (NO x ) is changed to the NO x storage reduction catalyst 1
It is determined whether or not it is larger than a maximum value MAX (NO x ) determined according to the storage capacity of 1a. When S (NO x ) ≦ MAX (NO x ), the processing cycle ends. That is, S (NO x )
≦ MAX (NO x) to continue the lean operation of the second cylinder group 1b is determined that the still greater the NO x storage capacity of the NO x storage-reduction catalyst 11a when the continuation of the rich operation of the first cylinder group 1a I do.

これに対しステップ83においてS(NOx)>MAX(N
Ox)のときには次いでステップ84に進み、フラグをセッ
トして処理サイクルを終了する。すなわち、S(NOx
>MAX(NOx)のときにはNOx吸蔵還元触媒11aのNOx吸蔵
能力が小さくなったと判断して第2の気筒群1bのリーン
運転を終了し、リッチ運転を開始する。また、このとき
第1の気筒群1aのリッチ運転を終了し、リーン運転を開
始する。
In contrast, in step 83, S (NO x )> MAX (N
In the case of Ox ), the process then proceeds to step 84, where the flag is set and the processing cycle ends. That is, S (NO x )
If> MAX (NO x ), it is determined that the NO x storage capacity of the NO x storage reduction catalyst 11a has become small, and the lean operation of the second cylinder group 1b is terminated, and the rich operation is started. At this time, the rich operation of the first cylinder group 1a is ended, and the lean operation is started.

フラグがセットされたときにはステップ80からステッ
プ85に進む。ステップ85では図11のマップから排気温度
TNCが算出される。続くステップ86では図10(B)のマ
ップからD(NOx)が算出される。続くステップ87では
次式に基づいてNOx吸蔵還元触媒11aに吸蔵されているNO
x量S(NOx)が算出される。
When the flag is set, the process proceeds from step 80 to step 85. In step 85, the exhaust temperature is obtained from the map in FIG.
TNC is calculated. In the following step 86, D (NO x ) is calculated from the map of FIG. NO which is stored in the NO x storage-reduction catalyst 11a based on the subsequent equation in step 87
The x amount S (NO x ) is calculated.

S(NOx)=S(NOx)−D(NOx)・DELTAnd ここでDELTAndは前回の処理サイクルから今回の処理サ
イクルまでの時間間隔である。次いでステップ88に進
み、ステップ88ではNOx量S(NOx)が最小値MIN(NOx
よりも小さいか否かが判別される。S(NOx)≧MIN(NO
x)のときには処理サイクルを終了する。すなわち、S
(NOx)≧MIN(NOx)のときにはNOx吸蔵還元触媒11aのN
Ox吸蔵能力が十分に大きくなっていないと判断して第2
の気筒群1bのリッチ運転を継続し、第1の気筒群1aのリ
ーン運転を継続する。
S (NO x) = S ( NO x) -D (NO x) · DELTAnd where DELTAnd is the time interval from the previous processing cycle to the present processing cycle. Next, the routine proceeds to step 88, where the NO x amount S (NO x ) is the minimum value MIN (NO x ).
It is determined whether it is smaller than. S (NO x ) ≧ MIN (NO
In the case of x ), the processing cycle ends. That is, S
When (NO x ) ≧ MIN (NO x ), the N of the NO x storage reduction catalyst 11a
Judge that the O x storage capacity is not sufficiently large
The rich operation of the first cylinder group 1a is continued, and the lean operation of the first cylinder group 1a is continued.

これに対しステップ88においてS(NOx)<MIN(N
Ox)のときには次いでステップ89に進み、フラグをリセ
ットして処理サイクルを終了する。すなわち、S(N
Ox)<MIN(NOx)のときにはNOx吸蔵還元触媒11aのNOx
吸蔵能力が十分大きくなったと判断して第2の気筒群1b
のリッチ運転を終了し、リーン運転を開始する。また、
このとき第1の気筒群1aのリーン運転を終了し、リッチ
運転を開始する。図12のルーチンによって制御されるフ
ラグがセットされているかリセットされているかに基づ
いて図8のルーチンにおいて燃料噴射時間TAUが算出さ
れる。
On the other hand, in step 88, S (NO x ) <MIN (N
In the case of Ox ), the process then proceeds to step 89, where the flag is reset and the processing cycle ends. That is, S (N
O x) <MIN (NO x ) NO x of the NO x storage-reduction catalyst 11a when the
Judging that the storage capacity has become sufficiently large, the second cylinder group 1b
Finishes the rich operation and starts the lean operation. Also,
At this time, the lean operation of the first cylinder group 1a ends, and the rich operation starts. The fuel injection time TAU is calculated in the routine of FIG. 8 based on whether the flag controlled by the routine of FIG. 12 is set or reset.

図1から図7を参照して説明した実施態様では、三元
触媒8aに流入する積算HC量S(HC)を求めてこのS(H
C)に応じ第1および第2の気筒群1aおよび1bの運転状
態を変更するようにしている。すなわち、第1の気筒群
1aの運転状態がリッチ運転からリーン運転に変更され、
第2の気筒群1bの運転状態がリーン運転からリッチ運転
に変更される。また、図8から図12を参照して説明した
実施態様では、NOx吸蔵還元触媒11aに吸蔵されているNO
x量S(NOx)を求めてこのS(NOx)に応じ第1および
第2の気筒群1aおよび1bの運転状態を変更するようにし
ている。しかしながら、三元触媒8aに流入する積算HC量
S(HC)と、NOx吸蔵還元触媒11aに吸蔵されているNOx
量S(NOx)との両方を求めてこれらS(HC)およびS
(NOx)のいずれか一方に応じ第1および第2の気筒群1
aおよび1bの運転状態を変更するようにすることもでき
る。この場合、S(HC)が許容最大値TMを越えるか、或
いはS(NOx)が最大値MAXを越えたら第1および第2の
気筒群1aおよび1bの運転状態を変更することができる。
または、各触媒もしくは吸蔵材の性質、材料、容量や、
流入する排気の排気空燃比もしくは流量などに応じ第1
および第2の気筒群1aおよび1bの運転状態を変更するか
を選定することもできる。
In the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 7, the integrated HC amount S (HC) flowing into the three-way catalyst 8a is determined, and this S (H) is calculated.
The operating state of the first and second cylinder groups 1a and 1b is changed according to C). That is, the first cylinder group
The operation state of 1a is changed from rich operation to lean operation,
The operation state of the second cylinder group 1b is changed from the lean operation to the rich operation. Further, in the embodiment described with reference to FIGS. 8 to 12, the NO stored in the NO x storage reduction catalyst 11a is
An x amount S (NO x ) is obtained, and the operating state of the first and second cylinder groups 1a and 1b is changed according to the S (NO x ). However, ternary cumulative HC amount flowing into the catalyst 8a and S (HC), NO x storage-reduction catalyst 11a NO occluded in the x
Quantity (S (NO x )) to determine these S (HC) and S
(NO x ) according to one of the first and second cylinder groups 1
The operation state of a and 1b may be changed. In this case, when S (HC) exceeds the allowable maximum value TM or S (NO x ) exceeds the maximum value MAX, the operating state of the first and second cylinder groups 1a and 1b can be changed.
Or, the properties, materials, capacity of each catalyst or occlusion material,
First depending on the exhaust air-fuel ratio or flow rate of the inflowing exhaust
It is also possible to select whether to change the operating state of the second cylinder group 1a and 1b.

また、積算HC量S(HC)のための許容最大値TM、吸蔵
NOx量S(NOx)のための最大値MAXおよびMINを、各触媒
もしくは吸蔵材の性質、材料、容量や流入する排気の排
気空燃比もしくは流量、機関運転状態などに応じ変更す
るようにしてもよい。
Also, the allowable maximum value TM for the integrated HC amount S (HC),
The maximum values MAX and MIN for the NO x amount S (NO x ) should be changed according to the properties, materials, capacity, exhaust air-fuel ratio or flow rate of the inflowing exhaust gas, engine operating conditions, etc. You may.

さらに、これまで述べてきた実施態様では、第1の気
筒群1aを1つの気筒から構成し、第2の気筒群1bを3つ
の気筒から構成している。しかしながら、第1の気筒群
1aを複数の気筒から構成し、第2の気筒群1bを1つの気
筒から構成することもできる。しかしながら、燃料消費
率をできるだけ小さくするのが好ましく、したがって基
本的にリーン運転が行われる第2の気筒群1bの気筒数が
できるだけ多いのが好ましい。なお、第1の気筒群1aが
複数の気筒から構成された場合には第1の気筒群1aの各
気筒の機関空燃比の制御目標値(A/F)Tは各気筒に対
し同一とされる。
Further, in the embodiments described so far, the first cylinder group 1a is constituted by one cylinder, and the second cylinder group 1b is constituted by three cylinders. However, the first cylinder group
The first cylinder 1a may be composed of a plurality of cylinders, and the second cylinder group 1b may be composed of one cylinder. However, it is preferable that the fuel consumption rate be as small as possible. Therefore, it is preferable that the number of cylinders of the second cylinder group 1b in which the lean operation is basically performed is as large as possible. When the first cylinder group 1a is composed of a plurality of cylinders, the control target value (A / F) T of the engine air-fuel ratio of each cylinder of the first cylinder group 1a is the same for each cylinder. You.

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F01N 3/28 301 B01D 53/36 102B 102H (72)発明者 鈴木 直人 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 八重樫 武久 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 田中 俊明 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 三好 直人 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−365920(JP,A) 特開 平7−185344(JP,A) 特開 平5−131118(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 41/14 F02D 41/02 F01N 3/08 F01N 3/20 F01N 3/24 B01J 23/40 - 23/58 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI F01N 3/28 301 B01D 53/36 102B 102H (72) Inventor Naoto Suzuki 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Takehisa Yaegashi 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Toshiaki Tanaka 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Naoto Miyoshi Toyota City, Aichi Prefecture No. 1, Toyota Town Inside Toyota Motor Corporation (56) References JP-A-4-365920 (JP, A) JP-A-7-185344 (JP, A) JP-A-5-131118 (JP, A) (58) ) Surveyed field (Int.Cl. 7 , DB name) F02D 41/14 F02D 41/02 F01N 3/08 F01N 3/20 F01N 3/24 B01J 23/40-23/58

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第1および第2の気筒群に分割された複数
の気筒と、第1および第2の気筒群にそれぞれ接続され
た第1および第2の排気通路とを有する内燃機関の排気
を浄化する装置であって、装置は、 第1の排気通路内に配置され、流入する排気の排気空燃
比がリッチのときに流入する排気中のNOxの少なくとも
一部からNH3を生成するNH3生成触媒と、 NH3を生成するためにNH3生成触媒に流入する排気の排気
空燃比をリッチにする第1のリッチ化手段と、 NH3生成触媒下流の第1の排気通路と第2の排気通路と
を互いに合流させてNH3生成触媒において生成されたNH3
と、第2の排気通路から排出されるNOxとを互いに接触
させ、該NOxを該NH3により浄化するようにする合流排気
通路と、 NH3生成触媒に流入する排気の排気空燃比を一時的にリ
ーンにする第1のリーン化手段と、 を具備した装置において、流入する排気の排気空燃比が
リッチのときにNH3生成触媒に流入する炭化水素(HC)
の積算量を求めて該積算HC量が予め定められた上限しき
い値を越えたときに上記第1のリーン化手段がリーン化
作用を行うようにした装置。
An exhaust of an internal combustion engine having a plurality of cylinders divided into first and second cylinder groups and first and second exhaust passages respectively connected to the first and second cylinder groups. an apparatus for purifying apparatus is disposed in the first exhaust passage, the exhaust gas air-fuel ratio of the exhaust gas flowing to generate NH 3 from at least a portion of the NO x in the exhaust gas flowing when the rich NH 3 and generating catalyst, a first enrichment means to the exhaust gas air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NH 3 synthesizing catalyst to produce a NH 3 rich, a first exhaust passage of the NH 3 synthesizing catalyst downstream the a second exhaust passage are merged with each other NH 3 NH 3 produced in the generation catalyst
When, and NO x exhausted from the second exhaust passage into contact with each other, and junction exhaust passage of the NO x to be purified by the NH 3, the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NH 3 synthesizing catalyst A first leaning means for temporarily leaning, wherein the hydrocarbon (HC) flowing into the NH 3 generation catalyst when the exhaust air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is rich
The first leaning means performs a leaning operation when the integrated HC amount exceeds a predetermined upper limit threshold value.
【請求項2】第2の気筒群の機関空燃比を制御する第2
の機関空燃比制御手段を具備し、該第2の機関空燃比制
御手段は第2の気筒群の機関空燃比をリーンに制御する
請求項1に記載の装置。
2. A second control unit for controlling an engine air-fuel ratio of a second cylinder group.
2. The apparatus according to claim 1, further comprising: engine air-fuel ratio control means for controlling the engine air-fuel ratio of the second cylinder group to lean.
【請求項3】第2の排気通路内に配置されて、流入する
排気の排気空燃比がリーンのときにNOxを吸蔵すると共
に流入する排気の排気空燃比がリッチのときに吸蔵して
いるNOxを放出して還元するNOx吸蔵還元触媒と、該NOx
吸蔵還元触媒から吸蔵されているNOxを放出させるため
にNOx吸蔵還元触媒に流入する排気の排気空燃比を一時
的にリッチにする第2のリッチ化手段とを具備し、第1
のリーン化手段は第2のリッチ化手段がリッチ化作用を
行っている間、リーン化作用を行う請求項2に記載の装
置。
3. disposed in the second exhaust passage, the exhaust gas air-fuel ratio of the exhaust gas flowing together with the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing to occlude NO x when the lean is occluded when the rich and the NO x storage-reduction catalyst that reduces by releasing NO x, the NO x
And a second enrichment means to temporarily rich exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x storage reduction catalyst to release the NO x that is occluded from the occlusion-reduction catalyst, the first
3. The apparatus of claim 2, wherein the leaning means performs a leaning action while the second enriching means performs a richening action.
【請求項4】上記NOx吸蔵還元触媒の吸蔵NOx量を推定す
る推定手段をさらに具備し、上記第2のリッチ化手段
は、上記推定NOx量が予め定められた上記しきい値より
も大きくなったときにリッチ化作用を行う請求項3に記
載の装置。
4. The fuel cell system according to claim 1, further comprising an estimating means for estimating the stored NO x amount of the NO x storing and reducing catalyst, wherein the second enrichment means sets the estimated NO x amount based on a predetermined threshold value. 4. The apparatus according to claim 3, wherein the enrichment operation is performed when the value of the parameter is also large.
【請求項5】上記第2のリッチ化手段は、上記推定NOx
量が予め定められた下限しきい値よりも小さくなったと
きにリッチ化作用を停止する請求項3に記載の装置。
5. The method according to claim 1, wherein the second enrichment means includes the estimated NO x
4. The device according to claim 3, wherein the enrichment operation is stopped when the amount falls below a predetermined lower threshold.
【請求項6】上記第2のリッチ化手段は、上記第2の機
関空燃比制御手段を制御することにより上記NOx吸蔵還
元触媒に流入する排気の排気空燃比リッチにする請求項
3に記載の装置。
Wherein said second enrichment means, according to claim 3, the exhaust air-fuel ratio rich of the exhaust gas flowing into the NO x storage-and-reduction catalyst by controlling the second engine air-fuel ratio control means Equipment.
【請求項7】上記NOx吸蔵還元触媒が、カリウム、ナト
リウム、リチウム、セシウムからなるアルカリ金属、バ
リウム、カルシウムからなるアルカリ土類金属、ランタ
ンおよびイットリウムからなる希土類金属から選ばれた
少なくとも1つと、パラジウム、白金、ロジウムからな
る貴金属とを含む請求項3に記載の装置。
7. The NO x storage reduction catalyst comprises at least one selected from the group consisting of alkali metals composed of potassium, sodium, lithium and cesium, alkaline earth metals composed of barium and calcium, and rare earth metals composed of lanthanum and yttrium. The apparatus according to claim 3, comprising a noble metal composed of palladium, platinum, and rhodium.
【請求項8】第1の気筒群の機関空燃比を制御する第1
の機関空燃比制御手段をさらに具備し、上記第1のリッ
チ化手段および上記第1のリーン化手段のうち少なくと
も一方が該第1の機関空燃比制御手段を制御することに
よりNH3生成触媒に流入する排気の排気空燃比をリッチ
またはリーンにする請求項1に記載の装置。
8. A first control unit for controlling an engine air-fuel ratio of a first cylinder group.
Engine air-fuel ratio control means, wherein at least one of the first enrichment means and the first lean means controls the first engine air-fuel ratio control means, so that the NH 3 generation catalyst The device according to claim 1, wherein the exhaust air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made rich or lean.
【請求項9】上記NH3生成触媒が、パラジウム、白金、
ロジウムからなる貴金属のうち少なくとも1つを含む三
元触媒である請求項1に記載の装置。
9. The method according to claim 9, wherein the NH 3 generating catalyst is palladium, platinum,
The apparatus according to claim 1, wherein the three-way catalyst includes at least one of noble metals made of rhodium.
【請求項10】上記リーン化手段は、NH3生成触媒に流
入する排気の排気空燃比を、予め定められた時間だけリ
ーンにする請求項1に記載の装置。
10. The apparatus according to claim 1, wherein said leaning means leans the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NH 3 generation catalyst for a predetermined time.
【請求項11】上記合流排気通路内に、流入する排気中
のNH3のNOxとを浄化する排気浄化触媒を配置した請求項
1に記載の装置。
11. The apparatus according to claim 1, wherein an exhaust purification catalyst for purifying NH 3 and NO x in the inflowing exhaust gas is disposed in the combined exhaust passage.
【請求項12】上記排気浄化触媒が、銅、クロム、バナ
ジウム、チタン、鉄、ニッケル、およびコバルトからな
る遷移金属、または白金、パラジウム、ロジウム、およ
びイリジウムからなる貴金属から選ばれる少なくとも1
つの物質を含む請求項11に記載の装置。
12. The exhaust purification catalyst according to claim 1, wherein the exhaust purification catalyst is at least one selected from a transition metal consisting of copper, chromium, vanadium, titanium, iron, nickel and cobalt, or a noble metal consisting of platinum, palladium, rhodium and iridium.
The device according to claim 11, comprising two substances.
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