JP3473496B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
Exhaust gas purification device for internal combustion engineInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、希薄燃焼可能な内
燃機関より排出される排気ガスから窒素酸化物(NO
x)を浄化することができる排気浄化装置に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to nitrogen oxide (NO) from exhaust gas discharged from an internal combustion engine capable of lean combustion.
x) is related to an exhaust gas purification device.
【0002】[0002]
【従来の技術】希薄燃焼可能な内燃機関より排出される
排気ガスからNOxを浄化する排気浄化装置として、吸
蔵還元型NOx触媒に代表されるNOx吸収材がある。N
Ox吸収材は、流入排気ガスの空燃比がリーン(即ち、
酸素過剰雰囲気下)のときにNOxを吸収し、流入排気
ガスの酸素濃度が低下したときに吸収したNOxを放出
するものであり、このNOx吸収材の一種である吸蔵還
元型NOx触媒は、流入排気ガスの空燃比がリーン(即
ち、酸素過剰雰囲気下)のときにNOxを吸収し、流入
排気ガスの酸素濃度が低下したときに吸収したNOxを
放出しN2に還元する触媒である。2. Description of the Related Art As an exhaust gas purifying apparatus for purifying NOx from exhaust gas discharged from an internal combustion engine capable of lean combustion, there is a NOx absorbent represented by a NOx storage reduction catalyst. N
The Ox absorbent has a lean air-fuel ratio (that is,
It absorbs NOx in an oxygen excess atmosphere) and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas decreases. The NOx storage-reduction type NOx catalyst, which is a kind of this NOx absorbent, It is a catalyst that absorbs NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean (that is, in an oxygen-excess atmosphere), releases the absorbed NOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas decreases, and reduces it to N 2 .
【0003】この吸蔵還元型NOx触媒(以下、単に触
媒あるいはNOx触媒ということもある)を希薄燃焼可
能な内燃機関の排気通路に配置すると、リーン空燃比の
排気ガスが流れたときには排気ガス中のNOxが触媒に
吸収され、ストイキ(理論空燃比)あるいはリッチ空燃
比の排気ガスが流れたときに触媒に吸収されていたNO
xがNO2として放出され、さらに排気ガス中のHCやC
Oなどの還元成分によってN2に還元され、即ちNOxが
浄化される。If this NOx storage reduction catalyst (hereinafter sometimes referred to simply as a catalyst or a NOx catalyst) is arranged in the exhaust passage of an internal combustion engine capable of lean combustion, when an exhaust gas having a lean air-fuel ratio flows, it is contained in the exhaust gas. NOx absorbed by the catalyst and absorbed by the catalyst when exhaust gas with stoichiometric (theoretical air-fuel ratio) or rich air-fuel ratio flows
x is released as NO 2 , and HC and C in the exhaust gas
It is reduced to N 2 by a reducing component such as O, that is, NOx is purified.
【0004】ところで、一般に、内燃機関の燃料には硫
黄分が含まれており、内燃機関で燃料を燃焼すると、燃
料中の硫黄分が燃焼してSO2やSO3などの硫黄酸化物
(SOx)が発生する。前記吸蔵還元型NOx触媒は、N
Oxの吸収作用を行うのと同じメカニズムで排気ガス中
のSOxの吸収を行うので、内燃機関の排気通路にこの
NOx触媒を配置すると、このNOx触媒にはNOxのみ
ならずSOxも吸収される。By the way, generally, the fuel of an internal combustion engine contains a sulfur content, and when the fuel is burned in the internal combustion engine, the sulfur content in the fuel is burned and sulfur oxides (SOx) such as SO 2 and SO 3 are burned. ) Occurs. The storage reduction type NOx catalyst is N
Since SOx in the exhaust gas is absorbed by the same mechanism that absorbs Ox, when this NOx catalyst is arranged in the exhaust passage of the internal combustion engine, not only NOx but also SOx is absorbed by this NOx catalyst.
【0005】ところが、前記NOx触媒に吸収されたS
Oxは時間経過とともに安定な硫酸塩を形成するため、
前記NOx触媒からNOxの放出・還元を行うのと同じ条
件下では、分解、放出されにくく触媒内に蓄積され易い
傾向がある。NOx触媒内のSOx蓄積量が増大すると、
触媒のNOx吸収容量が減少して排気ガス中のNOxの除
去を十分に行うことができなくなりNOx浄化効率が低
下する。これが所謂SOx被毒である。However, the S absorbed by the NOx catalyst is
Ox forms a stable sulfate with the passage of time,
Under the same conditions as when NOx is released and reduced from the NOx catalyst, it is difficult to decompose and release, and tends to accumulate in the catalyst. When the amount of SOx accumulated in the NOx catalyst increases,
Since the NOx absorption capacity of the catalyst decreases, NOx in the exhaust gas cannot be sufficiently removed, and the NOx purification efficiency decreases. This is the so-called SOx poisoning.
【0006】そこで、吸蔵還元型NOx触媒のNOx浄化
能を長期に亘って高く維持するために、NOx触媒より
も上流に、排気ガス中のSOxを主に吸収するSOx吸収
材を配置し、NOx触媒にSOxが流れ込まないようにし
てSOx被毒の防止を図った排気浄化装置が開発されて
いる。Therefore, in order to maintain the NOx purifying ability of the NOx storage reduction catalyst high over a long period of time, an SOx absorbent that mainly absorbs SOx in the exhaust gas is arranged upstream of the NOx catalyst, and NOx is disposed. An exhaust emission control device has been developed that prevents SOx poisoning by preventing SOx from flowing into the catalyst.
【0007】前記SOx吸収材は、流入ガスの空燃比が
リーンのときにSOxを吸収し、流入ガスの空燃比が理
論空燃比またはリッチのときに吸収したSOxをSO2と
して放出するものであるが、このSOx吸収材のSOx吸
収容量にも限りがあるため、SOx吸収材がSOxで飽和
する前にSOx吸収材からSOxを放出させる処理、即ち
再生処理を実行する必要がある。The SOx absorbing material absorbs SOx when the air-fuel ratio of the inflow gas is lean and releases the absorbed SOx as SO 2 when the air-fuel ratio of the inflow gas is the stoichiometric air-fuel ratio or rich. However, since the SOx absorption capacity of this SOx absorbent is also limited, it is necessary to perform a process of releasing SOx from the SOx absorbent, that is, a regeneration process before the SOx absorbent is saturated with SOx.
【0008】SOx吸収材の再生処理技術については、
例えば特許番号第2605580号の特許公報に開示さ
れている。この公報によれば、SOx吸収材に吸収され
たSOxを放出させるには、流入排気ガスの空燃比を理
論空燃比またはリッチ空燃比にする必要があり、また、
SOx吸収材の温度が高い方がSOxが放出され易いとさ
れている。Regarding the SOx absorbent reprocessing technology,
For example, it is disclosed in the patent publication of Japanese Patent No. 2605580. According to this publication, in order to release the SOx absorbed by the SOx absorber, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas needs to be the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio.
It is said that the higher the temperature of the SOx absorbent, the easier the SOx is released.
【0009】さらに、この公報に開示された再生処理技
術では、SOx吸収材からSOxを放出させたときに、放
出されたSOxが下流に配置されているNOx触媒に吸収
されるのを防止するために、SOx吸収材とNOx触媒と
を接続する排気管から分岐してNOx触媒を迂回するバ
イパス通路を設けるとともに、排気ガスをNOx触媒と
バイパス通路のいずれに流すか選択的に切り替える排気
切替弁を設け、SOx吸収材からSOxを放出させる再生
処理実行中は排気切替弁により排気ガスをバイパス通路
に流れるようにしてNOx触媒には流れないようにし、
再生処理を実行していない時には排気切替弁により排気
ガスをNOx触媒に流れるようにしてバイパス通路には
流れないようにしている。このようにすると、再生処理
実行中においては、SOx吸収材から放出されたSOxが
NOx触媒に流れ込まなくなるので、NOx触媒がSOx
被毒するのを阻止することができる。Further, in the regeneration treatment technology disclosed in this publication, when SOx is released from the SOx absorbent, the released SOx is prevented from being absorbed by the NOx catalyst arranged downstream. In addition, a bypass passage that branches from the exhaust pipe connecting the SOx absorbent and the NOx catalyst to bypass the NOx catalyst is provided, and an exhaust switching valve that selectively switches the exhaust gas to either the NOx catalyst or the bypass passage is provided. When the regeneration process for releasing SOx from the SOx absorbent is performed, the exhaust switching valve causes the exhaust gas to flow to the bypass passage so that it does not flow to the NOx catalyst.
When the regeneration process is not executed, the exhaust gas is made to flow to the NOx catalyst by the exhaust switching valve so that it does not flow to the bypass passage. With this configuration, during the regeneration process, the SOx released from the SOx absorbent does not flow into the NOx catalyst.
Can prevent poisoning.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】前記公報に開示された
再生処理技術によれば、前述したように、SOx吸収材
を再生処理する時には、排気ガスがバイパス通路には流
れるが、NOx触媒には流れないように、排気切替弁を
切り替えている。According to the regeneration processing technique disclosed in the above publication, as described above, when the SOx absorbent is regenerated, the exhaust gas flows through the bypass passage, but the NOx catalyst does not. The exhaust switching valve is switched so that it does not flow.
【0011】しかしながら、ここで使用されている排気
切替弁のシール性は不完全であり、しかも、排気ガスを
バイパス通路に流しているとき、NOx触媒の下流が大
気に接続される構造になっているためNOx触媒の上流
と下流との間で圧力差が生じ、その結果、本来ならNO
x触媒へ流れないはずである排気ガスが微量ながら排気
切替弁を漏洩してNOx触媒に流れていた。ちなみに、
現在使用されている排気切替弁の漏れの程度は1〜10
%程度である。However, the exhaust switching valve used here has an incomplete sealing property, and when the exhaust gas is flowing through the bypass passage, the downstream of the NOx catalyst is connected to the atmosphere. As a result, a pressure difference is generated between the upstream and downstream of the NOx catalyst, and as a result, NO
A small amount of exhaust gas that should not flow to the x catalyst leaked from the exhaust switching valve and was flowing to the NOx catalyst. By the way,
The degree of leakage of the exhaust switching valve currently used is 1 to 10
%.
【0012】このように、SOx吸収材の再生処理時に
排気切替弁から漏れた排気ガスがNOx触媒に流れる
と、この排気ガスはSOx吸収材の再生排気でありSO2
濃度が高いため、流入するガス流量が微少とはいえ、N
Ox触媒がSOx被毒してしまう。As described above, when the exhaust gas leaking from the exhaust switching valve flows to the NOx catalyst during the regeneration process of the SOx absorbent, this exhaust gas is the regeneration exhaust of the SOx absorbent and SO 2
Since the concentration is high, the inflowing gas flow rate is very small, but N
The Ox catalyst is poisoned by SOx.
【0013】本発明はこのような従来の技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする
課題は、SOx吸収材の再生に起因して生じるNOx吸収
材のSOx被毒を防止することにある。The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and the problem to be solved by the present invention is to solve the problem of SOx absorption of NOx absorbent caused by regeneration of SOx absorbent. To prevent poison.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、以下の手段を採用した。本発明に係る内燃
機関の排気浄化装置は、(イ)希薄燃焼可能な内燃機関
の排気通路に配置され、流入する排気ガスの空燃比がリ
ーンのときにSOxを吸収し流入する排気ガスの酸素濃
度が低いときに吸収したSOxを放出するSOx吸収材
と、(ロ)前記SOx吸収材よりも下流の前記排気通路
に配置され、流入する排気ガスの空燃比がリーンのとき
にNOxを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低いと
きに吸収したNOxを放出するNOx吸収材と、(ハ)前
記SOx吸収材と前記NOx吸収材の間に配置された排気
経路切替手段と、(ニ)前記排気経路切替手段と前記N
Ox吸収材を含んで閉ループを形成し得る第1の排気通
路と、(ホ)前記排気経路切替手段の下流に設けられた
第2の排気通路と、を備え、前記排気経路切替手段は、
前記第1の排気通路を閉ループにするとともに前記SO
x吸収材から流出した排気ガスを前記第1の排気通路を
バイパスさせて前記第2の排気通路に流す第1経路と、
前記第1の排気通路を非閉ループにして前記SOx吸収
材から流出した排気ガスを前記第1の排気通路を通過さ
せたのち前記第2の排気通路に流す第2経路に、切り替
え可能であることを特徴とする。The present invention adopts the following means in order to solve the above problems. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is (a) disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine capable of lean combustion, absorbs SOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and oxygen of the inflowing exhaust gas. An SOx absorbent that releases absorbed SOx when the concentration is low, and (b) is arranged in the exhaust passage downstream of the SOx absorbent and absorbs NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean. A NOx absorbent that releases NOx absorbed when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is low; (c) an exhaust path switching means arranged between the SOx absorbent and the NOx absorbent; Exhaust path switching means and the N
The exhaust path switching means includes a first exhaust path that can form a closed loop including an Ox absorbent, and (e) a second exhaust path provided downstream of the exhaust path switching means.
The first exhaust passage is closed loop and the SO
x A first path for flowing the exhaust gas flowing out of the absorbent material to the second exhaust passage by bypassing the first exhaust passage,
It is possible to switch to a second path in which the exhaust gas flowing out of the SOx absorbent is made to be a non-closed loop in the first exhaust passage after passing through the first exhaust passage and then to the second exhaust passage. Is characterized by.
【0015】この内燃機関の排気浄化装置においては、
SOx吸収材に吸収されたSOxをSOx吸収材から放出
する再生処理時には、排気経路切替手段を第1経路に保
持する。SOx吸収材の再生処理中はSOx吸収材から流
出する排気ガス(再生排気)のSOx濃度が高くなる
が、排気経路切替手段を第1経路に保持すると、この再
生排気はNOx吸収材をバイパスして第2の排気通路を
通って排出される。また、このとき、第1の排気通路は
排気経路切替手段およびNOx吸収材とともに閉ループ
を形成するので、排気経路切替手段のシール性が不完全
なために前記再生排気が排気経路切替手段から第1の排
気通路に流入するとしても、流入すると直ちに前記閉ル
ープ内の圧力が上昇し平衡状態となるので再生排気の流
入は瞬時に停止する。そして、この閉ループ内はその全
域において等圧になり、NOx吸収材の上流と下流との
間にも圧力差は生じない。したがって、SOx吸収材の
再生中にその再生排気がNOx吸収材に流れることはな
く、NOx吸収材がSOx被毒することがない。In this exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine,
During the regeneration process in which the SOx absorbed by the SOx absorbent is released from the SOx absorbent, the exhaust path switching means is held in the first path. During the regeneration process of the SOx absorbent, the SOx concentration of the exhaust gas (regenerated exhaust) flowing out from the SOx absorbent increases, but if the exhaust path switching means is held in the first path, this recycled exhaust bypasses the NOx absorbent. And is discharged through the second exhaust passage. Further, at this time, since the first exhaust passage forms a closed loop together with the exhaust path switching means and the NOx absorbent, the regenerated exhaust gas is exhausted from the exhaust path switching means to the first exhaust path switching means due to incomplete sealing property of the exhaust path switching means. Even if it flows into the exhaust passage, the pressure in the closed loop immediately rises and enters a balanced state, so that the flow of regenerated exhaust gas stops instantaneously. Then, the pressure in the closed loop becomes equal throughout, and there is no pressure difference between the upstream side and the downstream side of the NOx absorbent. Therefore, the regeneration exhaust gas does not flow to the NOx absorbent during regeneration of the SOx absorbent, and the NOx absorbent is not poisoned by SOx.
【0016】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置にお
いて、希薄燃焼可能な内燃機関としては、筒内直接噴射
式のリーンバーンガソリンエンジンやディーゼルエンジ
ンを例示することができる。リーンバーンガソリンエン
ジンの場合には、排気ガスの空燃比制御は燃焼室に供給
される混合気の空燃比制御により実現可能である。ディ
ーゼルエンジンの場合の排気ガスの空燃比制御は、吸気
行程または膨張行程または排気行程で燃料を噴射する所
謂副噴射を行うか、あるいは、SOx吸収材やNOx吸収
材よりも上流の排気通路内に還元剤を供給することによ
り実現可能である。ここで、排気ガスの空燃比とは、機
関吸気通路及びSOx吸収材あるいはNOx吸収材よりも
上流での排気通路内に供給された空気及び燃料(炭化水
素)の比をいう。In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, examples of the internal combustion engine capable of lean combustion include a direct injection type lean burn gasoline engine and a diesel engine. In the case of a lean burn gasoline engine, air-fuel ratio control of exhaust gas can be realized by air-fuel ratio control of air-fuel mixture supplied to the combustion chamber. The air-fuel ratio control of the exhaust gas in the case of a diesel engine is performed by so-called sub-injection in which fuel is injected in the intake stroke, the expansion stroke, or the exhaust stroke, or in the exhaust passage upstream of the SOx absorbent or NOx absorbent. It can be realized by supplying a reducing agent. Here, the air-fuel ratio of the exhaust gas means the ratio of air and fuel (hydrocarbons) supplied into the exhaust passage upstream of the engine intake passage and the SOx absorbent or the NOx absorbent.
【0017】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置にお
いて、NOx吸収材としては、吸蔵還元型NOx触媒を例
示することができる。吸蔵還元型NOx触媒は、流入す
る排気ガスの空燃比がリーンのときにNOxを吸収し、
流入する排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したN
Oxを放出し、N2に還元する触媒である。この吸蔵還元
型NOx触媒は、例えばアルミナを担体とし、この担体
上に例えばカリウムK、ナトリウムNa、リチウムL
i、セシウムCsのようなアルカリ金属、バリウムB
a、カルシウムCaのようなアルカリ土類、ランタンL
a、イットリウムYのような希土類から選ばれた少なく
とも一つと、白金Ptのような貴金属とが担持されてな
るもの例示することができる。In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the NOx absorbent may be a NOx storage reduction catalyst. The NOx storage reduction catalyst absorbs NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean,
N absorbed when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases
It is a catalyst that releases Ox and reduces it to N 2 . This occlusion reduction type NOx catalyst uses, for example, alumina as a carrier, and potassium K, sodium Na, lithium L
i, alkali metal such as cesium Cs, barium B
a, alkaline earth such as calcium Ca, lanthanum L
a, at least one selected from rare earths such as yttrium Y, and a noble metal such as platinum Pt are supported.
【0018】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置にお
いて、SOx吸収材としては吸蔵還元型NOx触媒を例示
することができる。また、流入する排気ガスの空燃比が
リーンのときにSOxを吸着し、ストイキあるいはリッ
チで放出する三元触媒や選択還元型NOx触媒もSOx吸
収材として例示できる。In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, a storage reduction type NOx catalyst can be exemplified as the SOx absorbent. Further, a three-way catalyst that adsorbs SOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean and releases it in a stoichiometric or rich manner or a selective reduction type NOx catalyst can be exemplified as the SOx absorbent.
【0019】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置にお
いて、排気経路切替手段は4つのポートを備えた切替弁
で構成することができる。その場合には、切替弁の第1
ポートをSOx吸収材に接続し、第2ポートを第2の排
気通路に接続し、第3ポート及び第4ポートを第1の排
気通路に接続し、第1の排気通路の途中にNOx吸収材
を配置して、切替弁の弁体を第1の弁体位置に保持する
ことにより、第1ポートと第2ポートを連通するととも
に第3ポートと第4ポートを連通し、第2の弁体位置に
保持することにより、第1ポートと第3ポートを連通す
るとともに第2ポートと第4ポートを連通するようにす
ればよい。In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the exhaust path switching means may be composed of a switching valve having four ports. In that case, the first of the switching valve
The port is connected to the SOx absorbent, the second port is connected to the second exhaust passage, the third port and the fourth port are connected to the first exhaust passage, and the NOx absorbent is provided in the middle of the first exhaust passage. Is arranged to hold the valve body of the switching valve at the first valve body position so that the first port and the second port communicate with each other and the third port and the fourth port communicate with each other, and the second valve body By holding it in the position, the first port and the third port may communicate with each other and the second port and the fourth port may communicate with each other.
【0020】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置にお
いては、前記排気経路切替手段から前記NOx吸収材の
出口までの流路長を、前記排気経路切替手段から前記N
Ox吸収材入口までの流路長よりも短くするのが好まし
い。このようにすると、万が一、SOx吸収材の再生中
に排気経路切替手段のシール性が不完全なため再生排気
が第1の排気通路に流入し、そのためにNOx吸収材が
若干SOx被毒する場合にも、その被毒場所をNOx吸収
材の出口側に特定することができる。NOx吸収材の出
口側のSOx被毒は入口側がSOx被毒した場合に比べ
て、SOx被毒からの回復(SOxの離脱)が容易であ
る。In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the flow path length from the exhaust path switching means to the outlet of the NOx absorbent is determined from the exhaust path switching means to the N
It is preferably shorter than the flow path length to the inlet of the Ox absorbent. In such a case, during regeneration of the SOx absorbent, the regeneration exhaust flows into the first exhaust passage due to the incomplete sealing property of the exhaust path switching means, so that the NOx absorbent is slightly poisoned by SOx. Also, the poisoning place can be specified on the outlet side of the NOx absorbent. SOx poisoning on the outlet side of the NOx absorbent is easier to recover from SOx poisoning (release of SOx) than when the inlet side is poisoned by SOx.
【0021】さらに、上述のように排気経路切替手段か
らNOx吸収材の出口までの流路長を短くした場合、前
記SOx吸収材に吸収されたSOxを放出せしめるSOx
吸収材の再生処理時には前記排気経路切替手段を前記第
1経路に保持し、SOx吸収材の再生処理後、前記排気
経路切替手段を前記第2経路に切り替えるとともに、前
記内燃機関の一部の気筒についてはリッチ空燃比で燃焼
し他の気筒についてはリーン空燃比で燃焼する気筒別空
燃比制御を実行するようにしてもよい。このように、気
筒別空燃比制御を実行すると、NOx吸収材において還
元剤が酸化することによりNOx吸収材の出口側をより
高温にすることができ、NOx吸収材の出口側がSOx被
毒した場合に、そのSOx被毒からの回復がより容易に
なる。Further, when the flow path length from the exhaust path switching means to the outlet of the NOx absorbent is shortened as described above, the SOx absorbed in the SOx absorbent is released.
During the regeneration process of the absorbent, the exhaust path switching means is held in the first path, and after the SOx absorbent regeneration processing, the exhaust path switching means is switched to the second path, and a part of the cylinders of the internal combustion engine is also used. For the above, the cylinder-by-cylinder air-fuel ratio control may be executed in which the combustion is performed at the rich air-fuel ratio and the other cylinders are burned at the lean air-fuel ratio. In this way, when the cylinder-by-cylinder air-fuel ratio control is executed, the outlet side of the NOx absorbent can be raised to a higher temperature due to the oxidizing of the reducing agent in the NOx absorbent, and the outlet side of the NOx absorbent is poisoned by SOx. In addition, recovery from SOx poisoning becomes easier.
【0022】[0022]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の排
気浄化装置の実施の形態を図1から図7の図面に基いて
説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings of FIGS.
【0023】〔第1の実施の形態〕初めに、本発明に係
る内燃機関の排気浄化装置の第1の実施の形態を図1か
ら図5を参照して説明する。図1は本発明を希薄燃焼可
能な車両用ガソリンエンジンに適用した場合の概略構成
を示す図である。この図において、符号1は機関本体、
符号2はピストン、符号3は燃焼室、符号4は点火栓、
符号5は吸気弁、符号6は吸気ポート、符号7は排気
弁、符号8は排気ポートを夫々示す。[First Embodiment] First, a first embodiment of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration when the present invention is applied to a gasoline engine for a vehicle capable of lean combustion. In this figure, reference numeral 1 is the engine body,
Reference numeral 2 is a piston, reference numeral 3 is a combustion chamber, reference numeral 4 is a spark plug,
Reference numeral 5 indicates an intake valve, reference numeral 6 indicates an intake port, reference numeral 7 indicates an exhaust valve, and reference numeral 8 indicates an exhaust port.
【0024】吸気ポート6は対応する枝管9を介してサ
ージタンク10に連結され、各枝管9には夫々吸気ポー
ト6内に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁11が取り付
けられている。サージタンク10は吸気ダクト12およ
びエアフロメータ13を介してエアクリーナ14に連結
され、吸気ダクト12内にはスロットル弁15が配置さ
れている。The intake port 6 is connected to a surge tank 10 via a corresponding branch pipe 9, and each branch pipe 9 is provided with a fuel injection valve 11 for injecting fuel into the intake port 6. The surge tank 10 is connected to an air cleaner 14 via an intake duct 12 and an air flow meter 13, and a throttle valve 15 is arranged in the intake duct 12.
【0025】一方、排気ポート8は排気マニホルド16
を介してSOx吸収材17を内蔵したケーシング18に
連結され、ケーシング18の出口部は排気管19を介し
て4つのポートを備えた排気切替弁(排気経路切替手
段)28の第1ポートに連結されている。排気切替弁2
8の第2ポートは排気ガスを大気に排出する排気管(第
2の排気通路)24に連結され、排気切替弁28の第3
ポートは排気管(第1の排気通路)25を介して吸蔵還
元型NOx触媒(NOx吸収材)20を内蔵したケーシン
グ21の入口部21aに連結され、排気切替弁28の第
4ポートは排気管(第1の排気通路)26を介してケー
シング21の出口部21bに連結されている。以下、吸
蔵還元型NOx触媒20をNOx触媒20と略す。SOx
吸収材17、NOx触媒20については後で詳述する。
尚、この実施の形態では、排気管25の長さ(流路長)
は排気管26の長さ(流路長)よりも短く設定されてい
る。On the other hand, the exhaust port 8 is connected to the exhaust manifold 16
Is connected to a casing 18 having a built-in SOx absorber 17, and an outlet portion of the casing 18 is connected via an exhaust pipe 19 to a first port of an exhaust gas switching valve (exhaust path switching means) 28 having four ports. Has been done. Exhaust gas switching valve 2
The second port of No. 8 is connected to an exhaust pipe (second exhaust passage) 24 for discharging exhaust gas to the atmosphere, and the third port of the exhaust switching valve 28 is connected to the third port.
The port is connected through an exhaust pipe (first exhaust passage) 25 to an inlet portion 21a of a casing 21 containing a NOx storage reduction catalyst (NOx absorbent) 20, and a fourth port of the exhaust switching valve 28 is an exhaust pipe. It is connected to the outlet portion 21 b of the casing 21 via the (first exhaust passage) 26. Hereinafter, the NOx storage reduction catalyst 20 is abbreviated as the NOx catalyst 20. SOx
The absorber 17 and the NOx catalyst 20 will be described in detail later.
In this embodiment, the length of the exhaust pipe 25 (flow path length)
Is set shorter than the length of the exhaust pipe 26 (flow path length).
【0026】排気切替弁(排気流れ切替手段)28の弁
体はエンジンコントロール用の電子制御ユニット(以
下、ECUと略す)30からの指令に従ってアクチュエ
ータ27によって作動せしめられる。詳述すると、排気
切替弁28の弁体は、図1に示すように排気管25と排
気管26を接続してこれらを閉ループにするとともに排
気管19と排気管24を接続する第1の弁体位置と、図
2に示すように排気管19と排気管25を接続するとと
もに排気管26と排気管24を接続する第2の弁体位置
のいずれか一方の弁体位置を選択してアクチュエータ2
7により作動せしめられる。The valve element of the exhaust switching valve (exhaust flow switching means) 28 is operated by the actuator 27 according to a command from an electronic control unit (hereinafter abbreviated as ECU) 30 for engine control. More specifically, the valve element of the exhaust switching valve 28 is a first valve that connects the exhaust pipe 25 and the exhaust pipe 26 to form a closed loop and connects the exhaust pipe 19 and the exhaust pipe 24 as shown in FIG. The body position and the second valve body position connecting the exhaust pipe 19 and the exhaust pipe 25 and connecting the exhaust pipe 26 and the exhaust pipe 24 as shown in FIG. Two
It is activated by 7.
【0027】この排気切替弁28の弁体位置の切り替え
によって、排気ガスの排出経路が決定される。まず、排
気切替弁28の弁体を図1の如く第1の弁体位置にした
場合には、排気ガスが排気管19から排気管24に流れ
る第1経路が形成される。この時、排気管25と排気管
26はいずれも排気管19,24から離隔されるので、
これら排気管25,26には排気ガスが流れ込まない。
また、排気切替弁28のシール性が不完全なため若干の
排気ガスが排気管25,26に漏れて入いるとしても、
排気管25と排気管26はケーシング21及び排気切替
弁28とともに閉ループを形成しているので、この閉ル
ープ内は瞬時に排気管19内の圧力と平衡し排気ガスの
流入は停止する。しかも、この閉ループ内は等圧であり
ケーシング21の入口部21aと出口部21bとの間に
圧力差が生じないので、NOx触媒20内に排気ガスの
流れが生じることはない。By switching the valve position of the exhaust switching valve 28, the exhaust gas exhaust path is determined. First, when the valve body of the exhaust gas switching valve 28 is set to the first valve body position as shown in FIG. 1, a first path through which exhaust gas flows from the exhaust pipe 19 to the exhaust pipe 24 is formed. At this time, since the exhaust pipe 25 and the exhaust pipe 26 are both separated from the exhaust pipes 19 and 24,
Exhaust gas does not flow into these exhaust pipes 25 and 26.
Further, even if some exhaust gas leaks into the exhaust pipes 25 and 26 due to the incomplete sealing property of the exhaust switching valve 28,
Since the exhaust pipe 25 and the exhaust pipe 26 form a closed loop together with the casing 21 and the exhaust gas switching valve 28, the pressure in the exhaust pipe 19 is instantly equilibrated in the closed loop and the inflow of exhaust gas is stopped. In addition, since the pressure inside the closed loop is equal and there is no pressure difference between the inlet portion 21a and the outlet portion 21b of the casing 21, no exhaust gas flow occurs in the NOx catalyst 20.
【0028】また排気切替弁28の弁体を図2の如く第
2の弁体位置にした場合には、排気ガスが排気管19か
ら排気管25を通ってNOx触媒20を流れさらに排気
管26から排気管24に流れる第2経路が形成される。When the valve body of the exhaust gas switching valve 28 is set to the second valve body position as shown in FIG. 2, the exhaust gas flows from the exhaust pipe 19 through the exhaust pipe 25, the NOx catalyst 20, and the exhaust pipe 26. A second path is formed to flow from the exhaust pipe 24 to the exhaust pipe 24.
【0029】ECU30はデジタルコンピュータからな
り、双方向バス31によって相互に接続されたROM
(リードオンリメモリ)32、RAM(ランダムアクセ
スメモリ)33、CPU(セントラルプロセッサユニッ
ト)34、入力ポート35、出力ポート36を具備す
る。エアフロメータ13は吸入空気量に比例した出力電
圧を発生し、この出力電圧がAD変換器37を介して入
力ポート35に入力される。The ECU 30 comprises a digital computer, and ROMs connected to each other by a bidirectional bus 31.
A (read only memory) 32, a RAM (random access memory) 33, a CPU (central processor unit) 34, an input port 35, and an output port 36 are provided. The air flow meter 13 generates an output voltage proportional to the intake air amount, and this output voltage is input to the input port 35 via the AD converter 37.
【0030】一方、SOx吸収材17の下流の排気管1
9内にはSOx吸収材17を通過した排気ガスの温度に
比例した出力電圧を発生する温度センサ23が取り付け
られ、この温度センサ23の出力電圧がAD変換器38
を介して入力ポート35に入力される。また、入力ポー
ト35には機関回転数を表す出力パルスを発生する回転
数センサ41が接続されている。出力ポート36は対応
する駆動回路39を介して夫々点火栓4および燃料噴射
弁11、アクチュエータ27に接続されている。On the other hand, the exhaust pipe 1 downstream of the SOx absorber 17
A temperature sensor 23, which generates an output voltage proportional to the temperature of the exhaust gas that has passed through the SOx absorbent 17, is attached inside 9, and the output voltage of this temperature sensor 23 is an AD converter 38.
Is input to the input port 35 via. Further, the input port 35 is connected to a rotation speed sensor 41 that generates an output pulse representing the engine rotation speed. The output port 36 is connected to the spark plug 4, the fuel injection valve 11, and the actuator 27 via a corresponding drive circuit 39, respectively.
【0031】このガソリンエンジンでは、例えば次式に
基づいて燃料噴射時間TAUが算出される。
TAU=TP・K
ここで、TPは基本燃料噴射時間を示しており、Kは補
正係数を示している。基本燃料噴射時間TPは機関シリ
ンダ内に供給される混合気の空燃比を理論空燃比とする
のに必要な燃料噴射時間を示している。この基本燃料噴
射時間TPは予め実験により求められ、機関負荷Q/N
(吸入空気量Q/機関回転数N)および機関回転数Nの
関数として図3に示すようなマップの形で予めROM3
2内に記憶されている。補正係数Kは機関シリンダ内に
供給される混合気の空燃比を制御するための係数であっ
て、K=1.0であれば機関シリンダ内に供給される混
合気は理論空燃比となる。これに対してK<1.0にな
れば機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比は理論
空燃比よりも大きくなり、即ちリーン空燃比となり、K
>1.0になれば機関シリンダ内に供給される混合気の
空燃比は理論空燃比よりも小さくなり、即ちリッチ空燃
比となる。In this gasoline engine, the fuel injection time TAU is calculated based on the following equation, for example. TAU = TP · K Here, TP indicates the basic fuel injection time, and K indicates the correction coefficient. The basic fuel injection time TP indicates the fuel injection time required to make the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the engine cylinder the stoichiometric air-fuel ratio. This basic fuel injection time TP is obtained by an experiment in advance, and the engine load Q / N
As a function of (intake air amount Q / engine speed N) and engine speed N, the ROM 3 is previously stored in the form of a map as shown in FIG.
It is stored in 2. The correction coefficient K is a coefficient for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine cylinder, and if K = 1.0, the air-fuel mixture supplied to the engine cylinder has a stoichiometric air-fuel ratio. On the other hand, when K <1.0, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the engine cylinder becomes larger than the stoichiometric air-fuel ratio, that is, the lean air-fuel ratio, and K
When> 1.0, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the engine cylinder becomes smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, that is, the rich air-fuel ratio.
【0032】この実施の形態のガソリンエンジンでは、
機関低中負荷運転領域では補正係数Kの値が1.0より
も小さい値とされてリーン空燃比制御が行われ、機関高
負荷運転領域、エンジン始動時の暖機運転時、加速時、
及び120km/h以上の定速運転時には補正係数Kの
値が1.0とされて理論空燃比制御が行われ、機関全負
荷運転領域では補正係数Kの値は1.0よりも大きな値
とされてリッチ空燃比制御が行われるように設定してあ
る。In the gasoline engine of this embodiment,
In the engine low / medium load operation region, the value of the correction coefficient K is set to a value smaller than 1.0 to perform lean air-fuel ratio control, and the engine high load operation region, warm-up operation at engine start, acceleration,
And at a constant speed operation of 120 km / h or more, the value of the correction coefficient K is set to 1.0 and theoretical air-fuel ratio control is performed, and in the engine full load operation region, the value of the correction coefficient K is larger than 1.0. It is set so that the rich air-fuel ratio control is performed.
【0033】内燃機関では通常、低中負荷運転される頻
度が最も高く、したがって運転期間中の大部分において
補正係数Kの値が1.0よりも小さくされて、リーン混
合気が燃焼せしめられることになる。In an internal combustion engine, a low-medium-load operation is usually most frequently performed, and therefore, the correction coefficient K is made smaller than 1.0 in most of the operating period to burn the lean air-fuel mixture. become.
【0034】図4は燃焼室3から排出される排気ガス中
の代表的な成分の濃度を概略的に示している。この図か
らわかるように、燃焼室3から排出される排気ガス中の
未燃HC,COの濃度は燃焼室3内に供給される混合気
の空燃比がリッチになるほど増大し、燃焼室3から排出
される排気ガス中の酸素O2の濃度は燃焼室3内に供給
される混合気の空燃比がリーンになるほど増大する。FIG. 4 schematically shows the concentrations of typical components in the exhaust gas discharged from the combustion chamber 3. As can be seen from this figure, the concentrations of unburned HC and CO in the exhaust gas discharged from the combustion chamber 3 increase as the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber 3 becomes richer, The concentration of oxygen O 2 in the exhaust gas discharged increases as the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber 3 becomes leaner.
【0035】ケーシング21内に収容されているNOx
触媒20は、例えばアルミナを担体とし、この担体上に
例えばカリウムK、ナトリウムNa、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のような希土類から選ばれた少なくとも一つ
と、白金Ptのような貴金属とが担持されてなる。機関
吸気通路およびNOx触媒20より上流の排気通路内に
供給された空気および燃料(炭化水素)の比をNOx触
媒20への流入排気ガスの空燃比と称する(以下、排気
空燃比と略称する)と、このNOx触媒20は、排気空
燃比がリーンのときにはNOxを吸収し、流入排気ガス
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。NOx contained in the casing 21
The catalyst 20 uses, for example, alumina as a carrier, and potassium K, sodium Na, lithium Li, an alkali metal such as cesium Cs, an alkaline earth such as barium Ba, calcium Ca, lanthanum La, and yttrium Y are supported on the carrier. At least one selected from such rare earths and a noble metal such as platinum Pt are supported. The ratio of air and fuel (hydrocarbon) supplied into the engine intake passage and the exhaust passage upstream of the NOx catalyst 20 is referred to as the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 20 (hereinafter abbreviated as exhaust air-fuel ratio). The NOx catalyst 20 absorbs NOx when the exhaust air-fuel ratio is lean, and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas decreases.
It absorbs and releases.
【0036】なお、NOx触媒20より上流の排気通路
内に燃料(炭化水素)あるいは空気が供給されない場合
には、排気空燃比は燃焼室3内に供給される混合気の空
燃比に一致し、したがってこの場合には、NOx触媒2
0は燃焼室3内に供給される混合気の空燃比がリーンの
ときにはNOxを吸収し、燃焼室3内に供給される混合
気の酸素濃度が低下すると吸収したNOxを放出するこ
とになる。When fuel (hydrocarbon) or air is not supplied into the exhaust passage upstream of the NOx catalyst 20, the exhaust air-fuel ratio matches the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber 3, Therefore, in this case, the NOx catalyst 2
0 absorbs NOx when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber 3 is lean, and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber 3 decreases.
【0037】NOx触媒20によるNOxの吸放出作用の
詳細なメカニズムについては明かでない部分もある。し
かしながら、この吸放出作用は図5に示すようなメカニ
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,希土類を用いても同様な
メカニズムとなる。The detailed mechanism of the action of NOx absorption and release by the NOx catalyst 20 is not clear at all. However, it is considered that this absorbing and releasing action is performed by the mechanism shown in FIG. Next, this mechanism will be described by taking as an example the case where platinum Pt and barium Ba are supported on a carrier, but other noble metals,
The same mechanism can be achieved by using alkali metals, alkaline earths and rare earths.
【0038】即ち、流入排気ガスの空燃比がかなりリー
ンになると流入排気ガスの酸素濃度が大巾に増大し、図
5(A)に示されるように酸素O2 がO2 -又はO2-の形
で白金Ptの表面に付着する。一方、流入排気ガスに含
まれるNOは、白金Ptの表面上でO2 -又はO2-と反応
し、NO2 となる(2NO+O2 →2NO2 )。That is, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes considerably lean, the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas greatly increases, and as shown in FIG. 5 (A), oxygen O 2 becomes O 2 − or O 2 −. It adheres to the surface of platinum Pt in the form of. On the other hand, NO contained in the inflowing exhaust gas reacts with O 2 − or O 2 − on the surface of platinum Pt to become NO 2 (2NO + O 2 → 2NO 2 ).
【0039】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触媒20内に吸収されて酸
化バリウムBaOと結合しながら、図5(A)に示され
るように硝酸イオンNO3 -の形でNOx触媒20内に拡
散する。このようにしてNOxがNOx触媒20内に吸収
される。Next, a part of the generated NO 2 is absorbed on the NOx catalyst 20 while being oxidized on the platinum Pt and is bonded to the barium oxide BaO, as shown in FIG. 5 (A). It diffuses in the NOx catalyst 20 in the form of NO 3 − . In this way, NOx is absorbed in the NOx catalyst 20.
【0040】流入排気ガスの酸素濃度が高い限り白金P
tの表面でNO2が生成され、NOx触媒20のNOx 吸
収能力が飽和しない限り、NO2がNOx触媒20内に吸
収されて硝酸イオンNO3 -が生成される。As long as the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is high, platinum P
As long as NO 2 is generated on the surface of t and the NOx absorption capacity of the NOx catalyst 20 is not saturated, NO 2 is absorbed in the NOx catalyst 20 and nitrate ion NO 3 − is generated.
【0041】これに対して、流入排気ガスの酸素濃度が
低下してNO2の生成量が低下すると反応が逆方向(N
O3 -→NO2)に進み、NOx触媒20内の硝酸イオンN
O3 -がNO2またはNOの形でメイン触媒20から放出
される。即ち、流入排気ガス中の酸素濃度が低下する
と、NOx触媒20からNOxが放出されることになる。
図4に示されるように、流入排気ガスのリーンの度合い
が低くなれば流入排気ガスの酸素濃度が低下し、したが
って流入排気ガスのリーンの度合いを低くすればNOx
触媒20からNOxが放出されることとなる。On the other hand, when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas decreases and the amount of NO 2 produced decreases, the reaction proceeds in the opposite direction (N
O 3 - → NO 2) proceeds to nitrate ions N of the NOx catalyst 20
O 3 − is released from the main catalyst 20 in the form of NO 2 or NO. That is, when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases, NOx is released from the NOx catalyst 20.
As shown in FIG. 4, when the lean degree of the inflowing exhaust gas is low, the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is low. Therefore, when the leaning degree of the inflow exhaust gas is low, NOx is reduced.
NOx is released from the catalyst 20.
【0042】一方、このとき、燃焼室3内に供給される
混合気がストイキまたはリッチにされて排気空燃比が理
論空燃比またはリッチ空燃比になると、図4に示される
ように機関からは多量の未燃HC,COが排出され、こ
れら未燃HC,COは、白金Pt上の酸素O2 -又はO2-
と反応して酸化せしめられる。On the other hand, at this time, when the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber 3 is made stoichiometric or rich and the exhaust air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio, as shown in FIG. Unburned HC and CO are discharged, and these unburned HC and CO are oxygen O 2 − or O 2− on platinum Pt.
It reacts with and is oxidized.
【0043】また、排気空燃比が理論空燃比またはリッ
チ空燃比になると流入排気ガスの酸素濃度が極度に低下
するためにNOx触媒20からNO2またはNOが放出さ
れ、このNO2またはNOは、図5(B)に示されるよ
うに未燃HC、COと反応して還元せしめられてN2と
なる。When the exhaust air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio, the NOx catalyst 20 releases NO 2 or NO because the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas extremely decreases, and this NO 2 or NO is As shown in FIG. 5B, it reacts with unburned HC and CO and is reduced to N 2 .
【0044】即ち、流入排気ガス中のHC,COは、ま
ず白金Pt上の酸素O2 -又はO2-とただちに反応して酸
化せしめられ、次いで白金Pt上の酸素O2 -又はO2-が
消費されてもまだHC,COが残っていれば、このH
C,COによってNOx触媒から放出されたNOxおよび
エンジンから排出されたNOxがN2に還元せしめられ
る。[0044] That is, HC in the inflowing exhaust gas, CO, first oxygen O 2 on the platinum Pt - or O 2- immediately be reacted with oxidized, then the platinum Pt on the oxygen O 2 - or O 2- If HC and CO still remain after the consumption of
NOx discharged from the NOx catalyst and NOx discharged from the engine are reduced to N 2 by C and CO.
【0045】このようにして白金Ptの表面上にNO2
またはNOが存在しなくなると、NOx触媒20から次
から次へとNO2またはNOが放出され、さらにN2に還
元せしめられる。したがって、排気空燃比を理論空燃比
またはリッチ空燃比にすると短時間の内にNOx触媒2
0からNOxが放出されることになる。In this way, NO 2 is formed on the surface of platinum Pt.
Alternatively, when NO is no longer present, NO 2 or NO is released from the NOx catalyst 20 one after another and further reduced to N 2 . Therefore, when the exhaust air-fuel ratio is set to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio, the NOx catalyst 2 is exhausted within a short time.
NOx will be released from 0.
【0046】このように、排気空燃比がリーンになると
NOxがNOx触媒20に吸収され、排気空燃比を理論空
燃比あるいはリッチ空燃比にするとNOxがNOx触媒2
0から短時間のうちに放出され、N2に還元される。し
たがって、大気中へのNOxの排出を阻止することがで
きる。As described above, when the exhaust air-fuel ratio becomes lean, NOx is absorbed by the NOx catalyst 20, and when the exhaust air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio, NOx becomes the NOx catalyst 2.
It is released from 0 in a short time and reduced to N 2 . Therefore, it is possible to prevent the emission of NOx into the atmosphere.
【0047】ところで、この実施の形態では前述したよ
うに、全負荷運転時には燃焼室3内に供給される混合気
がリッチ空燃比とされ、また高負荷運転時、エンジン始
動時の暖機運転時、加速時、及び120km/h以上の
定速運転時には混合気が理論空燃比とされ、低中負荷運
転時には混合気がリーン空燃比とされるので、低中負荷
運転時に排気ガス中のNOxがNOx触媒20に吸収さ
れ、全負荷運転時及び高負荷運転時にNOx触媒20か
らNOxが放出され還元されることになる。しかしなが
ら、全負荷運転あるいは高負荷運転の頻度が少なく、低
中負荷運転の頻度が多くその運転時間が長ければ、NO
xの放出・還元が間に合わなくなり、NOx触媒20のN
Oxの吸収能力が飽和してNOxを吸収できなくなってし
まう。In this embodiment, as described above, the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber 3 has a rich air-fuel ratio during full load operation, and during high load operation and during warm-up operation during engine startup. During acceleration, acceleration, and constant speed operation of 120 km / h or more, the air-fuel mixture has a stoichiometric air-fuel ratio, and during low-medium load operation, the air-fuel mixture has a lean air-fuel ratio, so NOx in the exhaust gas during low-medium-load operation It is absorbed by the NOx catalyst 20, and NOx is released and reduced from the NOx catalyst 20 during full load operation and high load operation. However, if the frequency of full load operation or high load operation is low and the frequency of low and medium load operation is high and the operation time is long, NO
The release and reduction of x cannot be done in time, and the N of the NOx catalyst 20
The absorption capacity of Ox is saturated and NOx cannot be absorbed.
【0048】そこで、この実施の形態では、リーン混合
気の燃焼が行われている場合、即ち低中負荷運転を行っ
ているときには、比較的に短い周期でスパイク的(短時
間)にストイキまたはリッチ混合気の燃焼が行われるよ
うに混合気の空燃比を制御し、短周期的にNOxの放出
・還元を行っている。このようにNOxの吸放出のため
に、排気空燃比(この実施の形態では混合気の空燃比)
が比較的に短い周期で「リーン」と「スパイク的な理論
空燃比またはリッチ空燃比」を交互に繰り返されるよう
に制御することを、以下の説明ではリーン・リッチスパ
イク制御と称す。尚、この出願においては、リーン・リ
ッチスパイク制御はリーン空燃比制御に含まれるものと
する。Therefore, in the present embodiment, when the lean air-fuel mixture is being burned, that is, when the low-medium load operation is being performed, the stoichiometric or rich condition is spiked (short-time) in a relatively short cycle. The air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled so that the air-fuel mixture is burned, and NOx is released and reduced in a short cycle. In this way, the exhaust air-fuel ratio (air-fuel ratio of the air-fuel mixture in this embodiment) is used for intake and release of NOx.
In the following description, the lean / rich spike control is referred to as "lean" and "spike theoretical air-fuel ratio or rich air-fuel ratio" are alternately repeated in a relatively short cycle. In this application, the lean / rich spike control is included in the lean air-fuel ratio control.
【0049】一方、燃料には硫黄(S)が含まれてお
り、燃料中の硫黄が燃焼するとSO2やSO3などの硫黄
酸化物(SOx)が発生し、NOx触媒20は排気ガス中
のこれらSOxも吸収する。NOx触媒20のSOx吸収
メカニズムはNOx吸収メカニズムと同じであると考え
られる。即ち、NOxの吸収メカニズムを説明したとき
と同様に担体上に白金PtおよびバリウムBaを坦持さ
せた場合を例にとって説明すると、前述したように、排
気空燃比がリーンのときには、酸素O2がO2 -又はO2-
の形でNOx触媒20の白金Ptの表面に付着してお
り、流入排気ガス中のSOx(例えばSO2)は白金Pt
の表面上で酸化されてSO3となる。On the other hand, the fuel contains sulfur (S), and when sulfur in the fuel burns, sulfur oxides (SOx) such as SO 2 and SO 3 are generated, and the NOx catalyst 20 is contained in the exhaust gas. These SOx are also absorbed. The SOx absorption mechanism of the NOx catalyst 20 is considered to be the same as the NOx absorption mechanism. That is, when the platinum Pt and barium Ba are carried on the carrier as an example similar to the case of explaining the NOx absorption mechanism, as described above, when the exhaust air-fuel ratio is lean, the oxygen O 2 is O 2 - or O 2-
Is adhered to the surface of platinum Pt of the NOx catalyst 20, and SOx (for example, SO 2 ) in the inflowing exhaust gas is platinum Pt.
Is oxidized to SO 3 on the surface of.
【0050】その後、生成されたSO3は、白金Ptの
表面で更に酸化されながらNOx触媒20内に吸収され
て酸化バリウムBaOと結合し、硫酸イオンSO4 2-の
形でNOx触媒20内に拡散し硫酸塩BaSO4を生成す
る。この硫酸塩BaSO4は安定していて分解しずら
く、前述したリーン・リッチスパイク制御におけるリッ
チスパイクにより流入排気ガスの空燃比を短時間だけ理
論空燃比またはリッチ空燃比にしても分解されずにNO
x触媒20内に残ってしまう。したがって、時間経過に
伴いNOx触媒20内のBaSO4の生成量が増大すると
NOx触媒20の吸収に関与できるBaOの量が減少し
てNOxの吸収能力が低下してしまう。これが即ちSOx
被毒である。Thereafter, the produced SO 3 is absorbed in the NOx catalyst 20 while being further oxidized on the surface of platinum Pt and is bonded to barium oxide BaO, and is absorbed in the NOx catalyst 20 in the form of sulfate ion SO 4 2−. It diffuses to form the sulfate salt BaSO 4 . This sulfate BaSO 4 is stable and difficult to decompose, and is not decomposed even if the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is changed to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio for a short time due to the rich spike in the lean rich spike control described above. NO
x It remains in the catalyst 20. Therefore, if the production amount of BaSO 4 in the NOx catalyst 20 increases with the lapse of time, the amount of BaO that can participate in the absorption of the NOx catalyst 20 decreases, and the NOx absorption capacity decreases. This is SOx
It is poisoned.
【0051】そこで、この排気浄化装置ではNOx触媒
20にSOxが流入しないように、流入する排気ガスの
空燃比がリーン空燃比のときにSOxを吸収し流入する
排気ガスの空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比にな
って酸素濃度が低下すると吸収したSOxを放出するS
Ox吸収材17を、NOx触媒20よりも上流に配置して
いるのである。このSOx吸収材17は、SOx吸収材1
7に流入する排気ガスの空燃比がリーン空燃比のときに
はSOxと共にNOxも吸収するが、流入する排気ガスの
空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比になって酸素濃
度が低下すると、吸収したSOxばかりでなくNOxも放
出する。Therefore, in this exhaust emission control device, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is a lean air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is the stoichiometric air-fuel ratio so that SOx does not flow into the NOx catalyst 20. Or when the rich air-fuel ratio is reached and the oxygen concentration drops, the absorbed SOx is released S
The Ox absorbent 17 is arranged upstream of the NOx catalyst 20. This SOx absorbent 17 is the SOx absorbent 1
When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into 7 is a lean air-fuel ratio, it also absorbs NOx together with SOx, but when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio and the oxygen concentration decreases, the absorbed SOx Not only is NOx released.
【0052】前述したように、NOx触媒20ではSOx
が吸収されると安定した硫酸塩BaSO4が生成され、
その結果、NOx触媒20に流入する排気ガスの空燃比
を理論空燃比またはリッチにしてもSOxがNOx触媒2
0から放出されなくなる。したがって、SOx吸収材1
7に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリッ
チにしたときにSOx吸収材17からSOxが放出される
ようにするためには、吸収したSOxが硫酸イオンSO4
2-の形でSOx吸収材17内に存在するようにするか、
あるいは、硫酸塩BaSO4が生成されたとしても硫酸
塩BaSO4が安定しない状態でSOx吸収材17に存在
するようにすることが必要となる。これを可能とするS
Ox吸収材17としては、アルミナからなる担体上に銅
Cu、鉄Fe、マンガンMn、ニッケルNiのような遷
移金属、ナトリウムNa、チタンTiおよびリチウムL
iから選ばれた少なくとも一つを坦持したSOx吸収材
17を用いることができる。As described above, the NOx catalyst 20 uses SOx.
Is absorbed, stable sulfate BaSO 4 is produced,
As a result, even if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 20 is stoichiometric or rich, the SOx will be NOx catalyst 2
It will not be released from 0. Therefore, SOx absorber 1
In order for SOx to be released from the SOx absorber 17 when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into 7 is made to be the stoichiometric air-fuel ratio or rich, the absorbed SOx is sulfate ion SO 4
To exist in the SOx absorbent 17 in the form of 2-
Alternatively, even if the sulfate BaSO 4 is generated, it is necessary that the sulfate BaSO 4 be present in the SOx absorbent 17 in an unstable state. S that makes this possible
As the Ox absorbent 17, a transition metal such as copper Cu, iron Fe, manganese Mn, nickel Ni, sodium Na, titanium Ti and lithium L are formed on a carrier made of alumina.
The SOx absorbent 17 supporting at least one selected from i can be used.
【0053】このSOx吸収材17では、SOx吸収材1
7に流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに排気ガ
ス中のSO2がSOx吸収材17の表面で酸化されつつ硫
酸イオンSO4 2-の形でSOx吸収材17内に吸収され、
次いでSOx吸収材17内に拡散される。この場合、S
Ox吸収材17の担体上に白金Pt、パラジウムPd、
ロジウムRhのうちのいずれかを坦持させておくとSO
2がSO3 2-の形で白金Pt、パラジウムPd、ロジウム
Rh上に吸着し易くなり、かくしてSO2は硫酸イオン
SO4 2-の形でSOx吸収材17内に吸収され易くなる。
したがって、SO2の吸収を促進するためにはSOx吸収
材17の担体上に白金Pt、パラジウムPd、ロジウム
Rhのいずれかを坦持させることが好ましい。In this SOx absorbent 17, the SOx absorbent 1
When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into 7 is lean, SO 2 in the exhaust gas is absorbed in the SOx absorbent 17 in the form of sulfate ions SO 4 2− while being oxidized on the surface of the SOx absorbent 17,
Then, it is diffused in the SOx absorbent 17. In this case, S
On the carrier of the Ox absorbent 17, platinum Pt, palladium Pd,
If one of rhodium Rh is carried, SO
2 is easily adsorbed on platinum Pt, palladium Pd, and rhodium Rh in the form of SO 3 2− , and thus SO 2 is easily absorbed in the SOx absorbent 17 in the form of sulfate ion SO 4 2− .
Therefore, in order to promote the absorption of SO 2 , it is preferable to carry any of platinum Pt, palladium Pd, and rhodium Rh on the carrier of the SOx absorbent 17.
【0054】このSOx吸収材17をNOx触媒20の上
流に配置すると、SOx吸収材17に流入する排気ガス
の空燃比がリーンになると排気ガス中のSOxがSOx吸
収材17に吸収され、したがって、下流のNOx触媒2
0にはSOxが流れ込まなくなり、NOx触媒20では排
気ガス中のNOxのみが吸収されることになる。When this SOx absorbent 17 is arranged upstream of the NOx catalyst 20, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SOx absorbent 17 becomes lean, the SOx in the exhaust gas is absorbed by the SOx absorbent 17, so that Downstream NOx catalyst 2
SOx does not flow into 0, and the NOx catalyst 20 absorbs only NOx in the exhaust gas.
【0055】一方、前述したようにSOx吸収材17に
吸収されたSOxは硫酸イオンSO4 2 -の形でSOx吸収
材17に拡散しているか、あるいは不安定な状態で硫酸
塩BaSO4となっている。したがって、SOx吸収材1
7に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比またはリッ
チになって酸素濃度が低下するとSOx吸収材17に吸
収されているSOxがSOx吸収材17から容易に放出さ
れることになる。On the other hand, the SOx absorbed by the SOx absorbent 17 as described above sulfate ions SO 4 2 - a form in either diffuse the SOx absorbing material 17, or sulfate BaSO 4 in an unstable state ing. Therefore, SOx absorber 1
When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into 7 becomes the stoichiometric air-fuel ratio or becomes rich and the oxygen concentration decreases, the SOx absorbed in the SOx absorbent 17 is easily released from the SOx absorbent 17.
【0056】ところで、本出願人の研究により、SOx
吸収材17の吸放出作用に関して次のことがわかった。
SOx吸収材17に吸収されているSOx量が少ないとき
には、SOx吸収材17のSOx吸着力が強いため、SO
x吸収材17にストイキまたはリッチ空燃比の排気ガス
を短時間(例えば5秒以下)流したのではSOx吸収材
17からSOxは放出されない。これについては、本出
願人は、SOx吸収材17に吸収されているSOx量が少
ないときに、NOx触媒20からNOxを放出させるため
に行うリーン・リッチスパイク制御のときのリッチスパ
イクの継続時間ではSOx吸収材17からSOxが放出さ
れないことを確認している。ただし、SOx吸収材17
に吸収されているSOx量が少ないときであっても、S
Ox吸収材17にストイキまたはリッチ空燃比の排気ガ
スを長時間流した場合には、SOx吸収材17からSOx
が放出される。By the way, according to the research by the present applicant, SOx
The following has been found regarding the absorbing and releasing action of the absorbent material 17.
When the amount of SOx absorbed by the SOx absorbent 17 is small, the SOx adsorption force of the SOx absorbent 17 is strong, so
Even if exhaust gas having a stoichiometric or rich air-fuel ratio is allowed to flow through the x absorbent 17 for a short time (for example, 5 seconds or less), SOx is not released from the SOx absorbent 17. With respect to this, the present applicant considers that the rich spike duration time in the lean rich spike control performed to release NOx from the NOx catalyst 20 when the SOx amount absorbed by the SOx absorbent 17 is small. It has been confirmed that SOx is not released from the SOx absorber 17. However, SOx absorber 17
Even when the amount of SOx absorbed in S is small, S
When a stoichiometric or rich air-fuel ratio exhaust gas is passed through the Ox absorbent 17 for a long period of time,
Is released.
【0057】しかしながら、SOx吸収材17に吸収さ
れているSOx量が増えたときには、SOx吸収材17の
SOx吸着力が弱くなるため、SOx吸収材17にストイ
キまたはリッチ空燃比の排気ガスを短時間流した場合に
もSOx吸収材17からSOxが漏れ出て、下流のNOx
触媒20を被毒する虞れがある。However, when the amount of SOx absorbed by the SOx absorbent 17 increases, the SOx adsorption force of the SOx absorbent 17 becomes weaker, so that the exhaust gas having a stoichiometric or rich air-fuel ratio is supplied to the SOx absorbent 17 for a short time. Even if it flows, SOx leaks from the SOx absorbent 17 and NOx in the downstream is leaked.
There is a risk of poisoning the catalyst 20.
【0058】そこで、この実施の形態では、エンジンの
運転状態の履歴からSOx吸収材17に吸収されたSOx
量を推定し、その推定SOx吸収量が所定量に達した時
をSOx吸収材17の再生時期と判断して、SOx吸収材
17からSOxを放出させる再生処理を実行する。SOx
吸収材17の再生処理を実行するに際し、ECU30
は、機関回転数Nと機関負荷Q/Nからその時の機関運
転状態を判断し、また、温度センサ23で検出したその
時の排気ガス温度をSOx吸収材17の温度として代用
し、機関運転状態とSOx吸収材17の温度に基づき燃
費悪化が少なく最も効率的にSOxを放出できるストイ
キまたはリッチ条件および処理時間を選定し、選定した
空燃比条件の排気ガスを選定した処理時間だけSOx吸
収材17に流すことにより実行する。Therefore, in this embodiment, the SOx absorber 17 absorbs the SOx absorbed from the history of the operating state of the engine.
The amount of the SOx absorbent 17 is estimated, and when the estimated amount of SOx absorbed reaches a predetermined amount, it is determined that the SOx absorbent 17 is to be regenerated, and a regeneration process for releasing SOx from the SOx absorbent 17 is executed. SOx
When executing the regeneration process of the absorber 17, the ECU 30
Determines the engine operating state at that time from the engine speed N and the engine load Q / N, and substitutes the exhaust gas temperature detected at that time by the temperature sensor 23 as the temperature of the SOx absorbent 17 to determine the engine operating state. Based on the temperature of the SOx absorbent 17, the stoichiometric or rich conditions and the processing time that can release SOx most efficiently with less deterioration in fuel consumption are selected, and the exhaust gas under the selected air-fuel ratio condition is selected as the SOx absorbent 17 for the selected processing time. Run by running.
【0059】また、SOx吸収材17からSOxを放出さ
せるには、SOx吸収材17の温度を所定温度(例え
ば、550゜C)以上の高温にする必要があることがわ
かっており、ECU30は、SOx吸収材17の再生処
理実行中、適宜の手段によって排気ガス温度の温度制御
を行い、SOx吸収材17の温度を前記所定温度(以
下、これをSOx放出温度という)以上に制御する。Further, it is known that in order to release SOx from the SOx absorbent 17, it is necessary to raise the temperature of the SOx absorbent 17 to a high temperature above a predetermined temperature (for example, 550 ° C.). During the regeneration process of the SOx absorbent 17, the temperature of the exhaust gas temperature is controlled by an appropriate means to control the temperature of the SOx absorbent 17 to the predetermined temperature (hereinafter, referred to as SOx release temperature) or higher.
【0060】SOx吸収材17を再生すると、SOx吸収
材17から流出した排気ガス(以下、これを再生排気と
いう)にはSOx吸収材17から放出された多量のSOx
が含まれることとなるため、この再生排気がNOx触媒
20に流入すると再生排気中のSOxがNOx触媒20に
吸収され、NOx触媒20がSOx被毒してしまい、SO
x吸収材17を設けた意味がなくなってしまう。そこ
で、この排気浄化装置では、SOx吸収材17の再生処
理時にSOx吸収材17から放出されたSOxがNOx触
媒20に吸収されるのを阻止するために、SOx吸収材
17の再生処理時には排気切替弁28の弁体を図1に示
す如く第1の弁体位置に保持して排気ガスを第1経路に
流し、NOx触媒20には再生排気を流さないようにす
る。When the SOx absorbent 17 is regenerated, a large amount of SOx released from the SOx absorbent 17 is included in the exhaust gas flowing out from the SOx absorbent 17 (hereinafter referred to as regeneration exhaust gas).
Therefore, if this regenerated exhaust flows into the NOx catalyst 20, the SOx in the regenerated exhaust is absorbed by the NOx catalyst 20, and the NOx catalyst 20 is poisoned by SOx, and SO
x The meaning of providing the absorbing material 17 is lost. Therefore, in this exhaust emission control device, in order to prevent the SOx released from the SOx absorbent 17 from being absorbed by the NOx catalyst 20 during the regeneration processing of the SOx absorbent 17, the exhaust switching is performed during the regeneration processing of the SOx absorbent 17. The valve element of the valve 28 is held at the first valve element position as shown in FIG. 1 so that the exhaust gas is allowed to flow through the first path and the NOx catalyst 20 is prevented from flowing with the regenerated exhaust gas.
【0061】このようにSOx吸収材17を再生処理し
ているときに排気切替弁28の弁体を第1の弁体位置に
保持すれば、再生排気は排気管19から排気管24へと
流れ、排気管25,26には再生排気は流入しない。ま
た、排気切替弁28のシール性が不完全なため若干の再
生排気が排気管25,26に漏れて入るとしても、排気
管25,26はケーシング21及び排気切替弁28とと
もに閉ループを形成しているので、この閉ループ内は瞬
時にして排気管19内の圧力と平衡し再生排気の流入は
停止する。しかも、この閉ループ内は等圧であり、ケー
シング21の入口部21aと出口部21bとの間に圧力
差が生じないので、NOx触媒20内に再生排気の流れ
が生じることはない。したがって、SOx吸収材17の
再生処理時におけるNOx触媒20のSOx被毒を防止す
ることができる。If the valve body of the exhaust gas switching valve 28 is held at the first valve body position while the SOx absorbent 17 is being regenerated as described above, the regenerated exhaust gas flows from the exhaust pipe 19 to the exhaust pipe 24. The regeneration exhaust does not flow into the exhaust pipes 25 and 26. Further, even if some regeneration exhaust gas leaks into the exhaust pipes 25 and 26 due to the incomplete sealing property of the exhaust switch valve 28, the exhaust pipes 25 and 26 form a closed loop together with the casing 21 and the exhaust switch valve 28. Therefore, the pressure in the exhaust pipe 19 is instantly balanced in the closed loop to stop the inflow of the regenerated exhaust gas. Moreover, since the pressure inside the closed loop is equal and there is no pressure difference between the inlet portion 21a and the outlet portion 21b of the casing 21, the flow of regenerated exhaust gas does not occur in the NOx catalyst 20. Therefore, it is possible to prevent SOx poisoning of the NOx catalyst 20 during the regeneration process of the SOx absorbent 17.
【0062】一方、SOx吸収材17の非再生処理時に
は排気切替弁28の弁体を図2に示すように第2の弁体
位置に保持し、リーン・リッチスパイク制御された排気
ガスを第2経路に流す。つまり、排気切替弁28の弁体
を第2の弁体位置にして排気管19と排気管25を接続
するとともに排気管26と排気管24を接続すると、排
気ガスは排気管19から排気管25を通ってNOx触媒
20に流れ込み、NOx触媒20を通過した排気ガスは
さらに排気管26を通って排気管24に流れ出る。この
ように排気ガスを第2経路に流すと、排気ガスはSOx
吸収材17、NOx触媒20を順次通過して排出される
ことになる。そして、リーン・リッチスパイク制御され
た排気ガスがSOx吸収材17を通過する際に排気ガス
中のSOxがSOx吸収材17に吸収され、その後、SO
xを除去された排気ガスがNOx触媒20を流れる際にN
Oxの吸放出・還元浄化がなされる。On the other hand, during the non-regeneration process of the SOx absorbent 17, the valve body of the exhaust gas switching valve 28 is held at the second valve body position as shown in FIG. Run down the path. That is, when the valve body of the exhaust switching valve 28 is set to the second valve body position to connect the exhaust pipe 19 and the exhaust pipe 25 and the exhaust pipe 26 and the exhaust pipe 24, the exhaust gas flows from the exhaust pipe 19 to the exhaust pipe 25. The exhaust gas flowing through the NOx catalyst 20 and passing through the NOx catalyst 20 further flows out to the exhaust pipe 24 through the exhaust pipe 26. When the exhaust gas is caused to flow in the second path in this way, the exhaust gas becomes SOx.
The absorbent 17 and the NOx catalyst 20 are sequentially passed and discharged. When the lean-rich spike-controlled exhaust gas passes through the SOx absorbent 17, the SOx in the exhaust gas is absorbed by the SOx absorbent 17, and then the SOx is absorbed.
When the exhaust gas from which x has been removed flows through the NOx catalyst 20, N
Ox absorption / release / reduction purification is performed.
【0063】〔第2の実施の形態〕次に、本発明に係る
内燃機関の排気浄化装置の第2の実施の形態を図6及び
図7を参照して説明する。前述した第1の実施の形態で
は、排気管25の長さが排気管26の長さよりも短く設
定されていて、ケーシング21の入口部21aを出口部
21bよりも排気切替弁28の近くに配置しているが、
この第2の実施の形態では、図6に示すように、排気管
26の長さを排気管25の長さよりも短く設定して、ケ
ーシング21の出口部21bを入口部21aよりも排気
切替弁28の近くに配置している。第1の実施の形態と
第2の実施の形態の構造的な相違点はこの点だけであ
る。[Second Embodiment] Next, a second embodiment of the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7. In the above-described first embodiment, the length of the exhaust pipe 25 is set shorter than the length of the exhaust pipe 26, and the inlet 21a of the casing 21 is arranged closer to the exhaust switching valve 28 than the outlet 21b. But
In the second embodiment, as shown in FIG. 6, the length of the exhaust pipe 26 is set shorter than the length of the exhaust pipe 25, and the outlet portion 21b of the casing 21 is set to be smaller than the inlet portion 21a. It is placed near 28. This is the only structural difference between the first embodiment and the second embodiment.
【0064】ケーシング21の出口部21bを入口部2
1aよりも排気切替弁28の近くに配置することによる
利点を以下に説明する。第1の実施の形態において説明
したように、SOx吸収材17の再生処理時に排気切替
弁28の弁体を図6において実線で示す第1の弁体位置
に保持することによりNOx触媒21に再生排気が流入
しないようにしても、排気切替弁28のシール性の不完
全に起因して再生排気が排気切替弁28から排気管2
5,26に漏れて入る場合が考えられる。ただし、再生
排気が排気管25,26に漏れて入ったとしても、ケー
シング21、排気管25,26、排気切替弁28から構
成される閉ループ内は瞬時にして排気管19内の圧力と
平衡し再生排気の流入は停止するし、ケーシング21の
入口部21aと出口部21bに圧力差が生じないのでN
Ox触媒20に再生排気が流れないはずである。The outlet 21b of the casing 21 is connected to the inlet 2
The advantage of arranging it closer to the exhaust gas switching valve 28 than 1a will be described below. As described in the first embodiment, the NOx catalyst 21 is regenerated by holding the valve body of the exhaust gas switching valve 28 at the first valve body position shown by the solid line in FIG. 6 during the regeneration process of the SOx absorbent 17. Even if the exhaust gas does not flow in, the regenerated exhaust gas flows from the exhaust gas switching valve 28 to the exhaust pipe 2 due to the incomplete sealing property of the exhaust gas switching valve 28.
There is a possibility that it may leak into 5, 26. However, even if the regenerated exhaust gas leaks into the exhaust pipes 25 and 26, the pressure inside the exhaust pipe 19 is instantaneously balanced in the closed loop formed by the casing 21, the exhaust pipes 25 and 26, and the exhaust gas switching valve 28. Since the inflow of the regeneration exhaust is stopped and there is no pressure difference between the inlet portion 21a and the outlet portion 21b of the casing 21, N
No regeneration exhaust should flow through the Ox catalyst 20.
【0065】しかしながら、排気管25,26の長さが
絶対的に短ければ、再生排気の流入が停止する前に、再
生排気がNOx触媒20の端部に到達してしまうことも
考えられる。また、再生排気がNOx触媒20に直接に
到達しないまでも、一度排気管25,26内に入った再
生排気は、SOx吸収材17の再生中、排気切替弁28
の弁体を第1の弁体位置に保持している限り、排気管2
5,26から排出されることはないので排気管25,2
6内に留まることとなり、この滞留した再生排気が徐々
に拡散していってNOx触媒20の端部に到達すること
も考えられる。この場合、NOx触媒20は配管長さの
短い方の排気管に近い側の端部がSOx被毒を受け易い
はずである。したがって、排気管25の長さが排気管2
6の長さよりも短ければ、NOx触媒20はケーシング
21の入口部21aに近い方の端部がSOx被毒を受け
易く、排気管26の長さが排気管25の長さよりも短け
れば、NOx触媒20はケーシング21の出口部21b
に近い方の端部がSOx被毒を受け易いということがで
きる。However, if the lengths of the exhaust pipes 25 and 26 are absolutely short, the regenerated exhaust may reach the end of the NOx catalyst 20 before the inflow of the regenerated exhaust is stopped. Further, even if the regenerated exhaust does not directly reach the NOx catalyst 20, the regenerated exhaust that has once entered the exhaust pipes 25, 26 is not exhausted while the SOx absorbent 17 is being regenerated.
The exhaust pipe 2 as long as the valve body is held in the first valve body position.
The exhaust pipes 25, 2 are not discharged from the exhaust pipes 5, 26.
It is conceivable that the exhaust gas stays in the inside of the NOx catalyst 6, and the accumulated regeneration exhaust gas gradually diffuses and reaches the end portion of the NOx catalyst 20. In this case, the end portion of the NOx catalyst 20 on the side closer to the exhaust pipe having the shorter pipe length should be more likely to be SOx poisoned. Therefore, the length of the exhaust pipe 25 is equal to that of the exhaust pipe 2.
If the length of the exhaust pipe 26 is shorter than 6, the end of the NOx catalyst 20 closer to the inlet 21a of the casing 21 is likely to be poisoned by SOx, and if the length of the exhaust pipe 26 is shorter than the length of the exhaust pipe 25, the NOx is reduced. The catalyst 20 is the outlet 21b of the casing 21.
It can be said that the end nearer to is susceptible to SOx poisoning.
【0066】ここで、NOx触媒20においてケーシン
グ21の入口部21aに近い側の端部がSOx被毒を受
けた場合、SOx吸収材17の再生処理後に排気切替弁
28の弁体を第2の弁体位置に切り替えて、リーン・リ
ッチスパイク制御された排気ガスを第2経路に流すと、
NOx触媒20の入口側に被毒したSOxがリッチスパイ
クの排気ガスが流れた時に分解し、分解したSOxがN
Ox触媒20の下流側に移動して再びNOx触媒20に吸
着されるようになり、SOxがNOx触媒20の全域に広
く拡散するだけでNOx触媒20から放出することがで
きない。Here, when the end of the NOx catalyst 20 on the side closer to the inlet 21a of the casing 21 is poisoned by SOx, the valve body of the exhaust gas switching valve 28 is changed to the second valve after the SOx absorbent 17 is regenerated. When switching to the valve body position and flowing the exhaust gas under lean / rich spike control to the second path,
SOx poisoned at the inlet side of the NOx catalyst 20 is decomposed when exhaust gas of a rich spike flows, and the decomposed SOx is N
The NOx catalyst 20 moves to the downstream side of the Ox catalyst 20 and is again adsorbed by the NOx catalyst 20, and SOx diffuses widely throughout the NOx catalyst 20 and cannot be released from the NOx catalyst 20.
【0067】これに対して、NOx触媒20においてケ
ーシング21の出口部21bに近い側の端部がSOx被
毒を受けた場合には、SOx吸収材17の再生処理後に
排気切替弁28の弁体を第2の弁体位置(図6において
破線で示す)に切り替えて、リーン・リッチスパイク制
御された排気ガスを第2経路に流すと、NOx触媒20
の出口側に被毒したSOxがリッチスパイクの排気ガス
が流れた時に分解し、SO2となってNOx触媒20から
放出される。On the other hand, when the end of the NOx catalyst 20 near the outlet 21b of the casing 21 is poisoned with SOx, the valve body of the exhaust switching valve 28 after the SOx absorbent 17 is regenerated. Is switched to the second valve position (shown by the broken line in FIG. 6) and the exhaust gas subjected to lean / rich spike control is passed through the second path, the NOx catalyst 20
SOx poisoned on the outlet side of the NOx catalyst 20 is decomposed when rich spike exhaust gas flows, and becomes SO 2 which is released from the NOx catalyst 20.
【0068】したがって、この第2の実施の形態のよう
に、排気管26の長さを排気管25の長さよりも短くし
てNOx触媒20の出口側を入口側よりも排気切替弁2
8に近付けた方が、万が一、SOx吸収材17の再生処
理時にNOx触媒20がSOx被毒した場合にも、被毒し
たSOxを放出させ易いという点で有利である。Therefore, as in the second embodiment, the length of the exhaust pipe 26 is made shorter than the length of the exhaust pipe 25 so that the outlet side of the NOx catalyst 20 is exhausted more than the inlet side.
A value closer to 8 is advantageous in that the poisoned SOx can be easily released even if the NOx catalyst 20 is poisoned by SOx during the regeneration process of the SOx absorbent 17.
【0069】また、このように排気管26の長さを排気
管25の長さよりも短くした場合、SOx吸収材17の
再生処理後に排気切替弁28の弁体を図6において破線
で示す第2の弁体位置に切り替えて排気ガスを第2経路
に流すときに、排気切替弁28による排気経路の切り替
え直後の所定時間の間は、SOx吸収材17の再生時と
同じようにSOx放出温度以上の高温のストイキまたは
リッチ空燃比の排気ガスを流すように制御し、前記所定
時間の経過後に排気ガスの空燃比制御をリーン・リッチ
スパイク制御に切り替えるようにするのが好ましい。Further, when the length of the exhaust pipe 26 is shorter than the length of the exhaust pipe 25 in this way, the valve body of the exhaust switching valve 28 after the regeneration treatment of the SOx absorbent 17 is indicated by the second broken line in FIG. When the exhaust gas is made to flow to the second path by switching to the valve body position of, the SOx release temperature is equal to or higher than the SOx release temperature during a predetermined time immediately after the exhaust switch valve 28 switches the exhaust path. It is preferable to control the exhaust gas of high temperature stoichiometric or rich air-fuel ratio to flow, and switch the air-fuel ratio control of the exhaust gas to the lean rich spike control after the elapse of the predetermined time.
【0070】このようにすると、SOx吸収材17の再
生処理時に排気管25内に流入し、再生処理の間、排気
管25内に滞留していた再生排気中のSOxは、排気切
替弁28による排気経路の切り替え直後に流入するスト
イキまたはリッチ空燃比の排気ガスとともにNOx触媒
20を通過するので、前記再生排気中のSOxがNOx触
媒20を被毒するのを防止することができる。しかも、
高温でストイキまたはリッチ空燃比の排気ガスは、NO
x触媒20の出口側に被毒していたSOxを確実に分解・
放出する。In this way, the SOx in the regenerated exhaust that has flowed into the exhaust pipe 25 during the regeneration process of the SOx absorbent 17 and stayed in the exhaust pipe 25 during the regeneration process is caused by the exhaust switching valve 28. Since the NOx catalyst 20 passes through the NOx catalyst 20 together with the exhaust gas having the stoichiometric or rich air-fuel ratio which flows in immediately after the switching of the exhaust path, it is possible to prevent the NOx catalyst 20 from being poisoned by the SOx in the regenerated exhaust gas. Moreover,
Exhaust gas of stoichiometric or rich air-fuel ratio at high temperature is NO
Surely decomposes SOx poisoning the outlet side of the x catalyst 20.
discharge.
【0071】さらに、上述のようにSOx吸収材17の
再生処理後の排気切替弁28による排気経路の切り替え
直後の所定時間の間、ストイキまたはリッチ空燃比の排
気ガスを流す場合に、気筒別空燃比制御により排気ガス
の空燃比制御を行うと、より効果的である。これについ
て図7を参照して説明する。Further, as described above, when exhaust gas having a stoichiometric or rich air-fuel ratio is flowed for a predetermined time immediately after the exhaust path is switched by the exhaust switching valve 28 after the regeneration processing of the SOx absorbent 17, the air is separated by cylinder. It is more effective to control the air-fuel ratio of the exhaust gas by controlling the fuel ratio. This will be described with reference to FIG.
【0072】図7は4気筒エンジンの例であり、図中、
符号1A,1B,1C,1Dはそれぞれ1番気筒,2番
気筒,3番気筒,4番気筒のシリンダを示し、1番気筒
の排気マニホールド16Aと4番気筒の排気マニホール
ド16DはSOx吸収材17を内蔵したケーシング18
Aに連結され、2番気筒の排気マニホールド16Bと3
番気筒の排気マニホールド16CはSOx吸収材17を
内蔵したケーシング18Bに連結され、ケーシング18
Aとケーシング18Bは排気管19を介して排気切替弁
28の第1ポートに連結されている。排気切替弁28よ
りも下流については図6に示す態様と同じ構成であるの
で説明を省略する。FIG. 7 shows an example of a 4-cylinder engine.
Reference numerals 1A, 1B, 1C, and 1D denote cylinders of the first cylinder, the second cylinder, the third cylinder, and the fourth cylinder, respectively, and the exhaust manifold 16A of the first cylinder and the exhaust manifold 16D of the fourth cylinder have SOx absorbent 17 18 with built-in
Connected to A, the exhaust manifold 16B and 3 of the 2nd cylinder
The exhaust manifold 16C of the No. cylinder is connected to the casing 18B containing the SOx absorber 17,
A and the casing 18B are connected to the first port of the exhaust switching valve 28 via the exhaust pipe 19. The structure downstream of the exhaust gas switching valve 28 has the same configuration as that shown in FIG.
【0073】この内燃機関においては、排気切替弁28
の弁体を図7において実線で示す第1の弁体位置に保持
してケーシング18AのSOx吸収材17とケーシング
18BのSOx吸収材17の再生処理を同時に行い、そ
の再生処理後に排気切替弁28の弁体を図7において破
線で示す第2の弁体位置に切り替えると同時に、1番気
筒と4番気筒についてはリーン空燃比で運転し2番気筒
と3番気筒についてはリッチ空燃比で運転する気筒別空
燃比制御を実行して、排気ガス全体の空燃比としてはス
トイキまたは若干リッチ(スライトリッチ)にする。In this internal combustion engine, the exhaust switching valve 28
7, the SOx absorber 17 of the casing 18A and the SOx absorber 17 of the casing 18B are simultaneously regenerated by holding the valve disc at the first valve disc position shown by the solid line in FIG. 7 is switched to the second valve position shown by the broken line in FIG. 7, and at the same time, the No. 1 cylinder and No. 4 cylinder are operated at the lean air-fuel ratio, and the No. 2 cylinder and No. 3 cylinder are operated at the rich air-fuel ratio. Cylinder-specific air-fuel ratio control is executed to make the air-fuel ratio of the entire exhaust gas stoichiometric or slightly rich (slight rich).
【0074】このようにすると、両ケーシング18A,
18BのSOx吸収材17は再生処理直後でありSOxを
殆ど吸着していない状態であるので、2番気筒のシリン
ダ1Bと3番気筒のシリンダ1Cから排出されるリッチ
空燃比の排気ガスはケーシング18BのSOx吸収材1
7を通過する際に排気ガス中の還元剤(HCやCO等)
を消費することなく殆どそのまま素通りして排気管19
に流出する。一方、1番気筒のシリンダ1Aと4番気筒
のシリンダ1Dから排出されるリーン空燃比の排気ガス
はケーシング18AのSOx吸収材17を通る際に排気
ガス中のSOxがSOx吸収材17に吸着され、SOxを
除去されたリーン空燃比の排気ガスが排気管19に流入
する。そして、リーン空燃比の排気ガスとリッチ空燃比
の排気ガスが排気管19から排気切替弁28、排気管2
5を通ってケーシング21に流入すると、NOx触媒2
0においてリーン空燃比の排気ガス中に含まれる多量の
酸素とリッチ空燃比の排気ガス中に含まれる多量の還元
剤(HCやCO等)が反応して反応熱が生じる。この反
応には、排気ガスの流れを伴うので、NOx触媒20に
おいて上流側よりも下流側が高熱になる傾向がある。し
たがって、このように気筒別空燃比制御を行うと、NO
x触媒20においてSOx被毒している出口側を高熱にす
ることができるので、NOx触媒20の出口側に被毒し
ていたSOxをより確実に分解・放出させることができ
ることとなる。尚、上述した気筒別空燃比制御は4気筒
エンジンに限るものでないことは勿論であり、6気筒エ
ンジン等でも可能である。In this way, both casings 18A,
Since the SOx absorber 17 of 18B is in a state immediately after the regeneration process and hardly adsorbing SOx, the exhaust gas of the rich air-fuel ratio discharged from the cylinder 1B of the second cylinder and the cylinder 1C of the third cylinder is the casing 18B. SOx absorber 1
Reducing agent (HC, CO, etc.) in the exhaust gas when passing 7
Exhaust pipe 19
Spill to. On the other hand, when the lean air-fuel ratio exhaust gas discharged from the cylinder 1A of the first cylinder and the cylinder 1D of the fourth cylinder passes through the SOx absorbent 17 of the casing 18A, SOx in the exhaust gas is adsorbed by the SOx absorbent 17. , SOx-removed lean air-fuel ratio exhaust gas flows into the exhaust pipe 19. Exhaust gas having a lean air-fuel ratio and exhaust gas having a rich air-fuel ratio are discharged from the exhaust pipe 19 to the exhaust switching valve 28 and the exhaust pipe 2.
When flowing into the casing 21 through 5, the NOx catalyst 2
At 0, a large amount of oxygen contained in the exhaust gas with a lean air-fuel ratio and a large amount of reducing agents (HC, CO, etc.) contained in the exhaust gas with a rich air-fuel ratio react to generate reaction heat. Since this reaction involves the flow of exhaust gas, the NOx catalyst 20 tends to have higher heat on the downstream side than on the upstream side. Therefore, if the cylinder-by-cylinder air-fuel ratio control is performed in this way, NO
Since the SOx poisoning outlet side of the x catalyst 20 can be heated to a high temperature, the SOx poisoning the NOx catalyst 20 outlet side can be more reliably decomposed and released. The above-described cylinder-by-cylinder air-fuel ratio control is not limited to the four-cylinder engine, and can also be applied to a six-cylinder engine or the like.
【0075】〔他の実施の形態〕前述した各実施の形態
では本発明をガソリンエンジンに適用した例で説明した
が、本発明をディーゼルエンジンに適用することができ
ることは勿論である。ディーゼルエンジンの場合は、燃
焼室での燃焼が理論空燃比よりもはるかにリーン域で行
われるので、通常の機関運転状態ではSOx吸収材17
およびNOx触媒20に流入する排気ガスの空燃比は非
常にリーンであり、SOxおよびNOxの吸収は行われる
ものの、SOxおよびNOxの放出が行われることは殆ど
ない。[Other Embodiments] In each of the above-described embodiments, an example in which the present invention is applied to a gasoline engine has been described, but it goes without saying that the present invention can be applied to a diesel engine. In the case of a diesel engine, combustion in the combustion chamber takes place in a lean range far beyond the stoichiometric air-fuel ratio, so under normal engine operating conditions, the SOx absorbent 17
Also, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 20 is extremely lean, and SOx and NOx are absorbed, but SOx and NOx are hardly released.
【0076】また、ガソリンエンジンの場合には、前述
したように燃焼室3に供給する混合気を理論空燃比ある
いはリッチ空燃比にすることによりSOx吸収材17お
よびNOx触媒20に流入する排気ガスの空燃比を理論
空燃比あるいはリッチ空燃比にし、SOx吸収材17や
NOx触媒20に吸収されているSOxやNOxを放出さ
せることができるが、ディーゼルエンジンの場合には、
燃焼室に供給する混合気を理論空燃比あるいはリッチ空
燃比にすると燃焼の際に煤が発生するなどの問題があり
採用することはできない。Further, in the case of a gasoline engine, as described above, the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber 3 is made to have a stoichiometric air-fuel ratio or a rich air-fuel ratio, whereby exhaust gas flowing into the SOx absorbent 17 and the NOx catalyst 20 is The air-fuel ratio can be set to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio to release the SOx and NOx absorbed by the SOx absorbent 17 and the NOx catalyst 20, but in the case of a diesel engine,
When the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber has a stoichiometric air-fuel ratio or a rich air-fuel ratio, there is a problem that soot is generated during combustion and it cannot be adopted.
【0077】したがって、本発明をディーゼルエンジン
に適用する場合、流入する排気ガスの空燃比を理論空燃
比あるいはリッチ空燃比にするためには、機関出力を得
るために燃料を燃焼するのとは別に、還元剤(例えば燃
料である軽油)を排気ガス中に供給する必要がある。排
気ガスへの還元剤の供給は、吸気行程や膨張行程や排気
行程において気筒内に燃料を副噴射することによっても
可能であるし、あるいは、SOx吸収材17の上流の排
気通路内に還元剤を供給することによっても可能であ
る。Therefore, when the present invention is applied to a diesel engine, in order to set the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio, the fuel is burned separately to obtain the engine output. It is necessary to supply a reducing agent (for example, light oil as fuel) into the exhaust gas. The reducing agent can be supplied to the exhaust gas by sub-injecting fuel into the cylinder during the intake stroke, the expansion stroke, and the exhaust stroke, or the reducing agent can be introduced into the exhaust passage upstream of the SOx absorbent 17. It is also possible to supply.
【0078】尚、ディーゼルエンジンであっても排気再
循環装置(所謂、EGR装置)を備えている場合には、
排気再循環ガスを多量に燃焼室に導入することによっ
て、排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比
にすることが可能である。Even if the diesel engine is equipped with an exhaust gas recirculation device (so-called EGR device),
By introducing a large amount of exhaust gas recirculation gas into the combustion chamber, it is possible to make the air-fuel ratio of the exhaust gas the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio.
【0079】[0079]
【発明の効果】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置に
よれば、(イ)希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に配
置されたSOx吸収材と、(ロ)前記SOx吸収材よりも
下流の前記排気通路に配置されたNOx吸収材と、
(ハ)前記SOx吸収材と前記NOx吸収材の間に配置さ
れた排気経路切替手段と、(ニ)前記排気経路切替手段
と前記NOx吸収材を含んで閉ループを形成し得る第1
の排気通路と、(ホ)前記排気経路切替手段の下流に設
けられた第2の排気通路と、を備え、前記排気経路切替
手段は、前記第1の排気通路を閉ループにするとともに
前記SOx吸収材から流出した排気ガスを前記第1の排
気通路をバイパスさせて前記第2の排気通路に流す第1
経路と、前記第1の排気通路を非閉ループにして前記S
Ox吸収材から流出した排気ガスを前記第1の排気通路
を通過させたのち前記第2の排気通路に流す第2経路
に、切り替え可能であることにより、SOx吸収材の再
生処理の間にNOx吸収材がSOx被毒するのをほぼ完全
に防止することができるという優れた効果が奏される。According to the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine of the present invention, (a) an SOx absorbent disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine capable of lean burn, and (b) a downstream of the SOx absorbent. A NOx absorbent disposed in the exhaust passage of
(C) An exhaust path switching means arranged between the SOx absorbent and the NOx absorbent, and (d) a first closed loop that includes the exhaust path switching means and the NOx absorbent,
Of the exhaust passage and (e) a second exhaust passage provided downstream of the exhaust passage switching means, the exhaust passage switching means making the first exhaust passage into a closed loop and absorbing the SOx. A first exhaust gas flowing out of a material is flowed into the second exhaust passage by bypassing the first exhaust passage.
The path and the first exhaust passage are made into a non-closed loop, and the S
It is possible to switch to a second path in which the exhaust gas flowing out from the Ox absorbent passes through the first exhaust passage and then flows into the second exhaust passage. The excellent effect that the absorber can be almost completely prevented from being poisoned by SOx is exhibited.
【0080】また、前記排気経路切替手段から前記NO
x吸収材の出口までの流路長を、前記排気経路切替手段
から前記NOx吸収材入口までの流路長よりも短くした
場合には、万が一、SOx吸収材の再生処理中にNOx吸
収材がSOx被毒したときにも、NOx吸収材からSOx
を放出させ易くなり、SOx被毒からの回復を容易にす
ることができる。Further, the NO from the exhaust path switching means.
If the flow path length to the outlet of the x absorbent is set shorter than the flow path length from the exhaust path switching means to the inlet of the NOx absorbent, in the unlikely event that the NOx absorbent is regenerated during the SOx absorbent regeneration, Even when SOx is poisoned, SOx from the NOx absorbent
Is easily released, and recovery from SOx poisoning can be facilitated.
【0081】また、前記SOx吸収材の再生処理時に前
記排気経路切替手段を前記第1経路に保持し、SOx吸
収材の再生処理後、前記排気経路切替手段を前記第2経
路に切り替えるとともに、前記内燃機関の一部の気筒に
ついてはリッチ空燃比で燃焼し他の気筒についてはリー
ン空燃比で燃焼する気筒別空燃比制御を実行するように
した場合には、NOx吸収材の出口側を高熱にすること
ができるので、SOx吸収材の再生処理中にNOx吸収材
がSOx被毒したときのSOx被毒からの回復を促進する
ことができる。The exhaust path switching means is held in the first path during the SOx absorbent regeneration processing, and after the SOx absorbent is recycled, the exhaust path switching means is switched to the second path. When the cylinder-by-cylinder air-fuel ratio control is performed in which some cylinders of the internal combustion engine burn at a rich air-fuel ratio and other cylinders burn at a lean air-fuel ratio, the NOx absorbent outlet side is heated to high heat. Therefore, when the NOx absorbent is poisoned by SOx during the regeneration process of the SOx absorbent, recovery from SOx poisoning can be promoted.
【図1】 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第1
の実施の形態の概略構成図であり、排気経路切替手段に
より第1経路にした状態を示す図である。1 is a first embodiment of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the embodiment of FIG. 6 and is a view showing a state in which the exhaust path switching means has changed to a first path.
【図2】 前記第1の実施の形態の排気浄化装置におい
て、排気経路切替手段により第2経路にした状態を示す
要部構成図である。FIG. 2 is a main part configuration diagram showing a state in which an exhaust path switching unit has switched to a second path in the exhaust emission control device of the first embodiment.
【図3】 基本燃料噴射時間のマップの一例を示す図で
ある。FIG. 3 is a diagram showing an example of a map of basic fuel injection time.
【図4】 機関から排出される排気ガス中の未燃HC,
COおよび酸素の濃度を概略的に示す線図である。FIG. 4 shows unburned HC in exhaust gas discharged from the engine,
It is a diagram which shows the concentration of CO and oxygen roughly.
【図5】 吸蔵還元型NOx触媒のNOx吸放出作用を説
明するための図である。FIG. 5 is a view for explaining the NOx absorption / release action of the NOx storage reduction catalyst.
【図6】 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第2
の実施の形態における要部構成図である。FIG. 6 is a second part of the exhaust purification system for an internal combustion engine according to the present invention.
It is a principal part block diagram in embodiment of this.
【図7】 前記第2の実施の形態の排気浄化装置におけ
る変形例を示す概略構成図である。FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing a modified example of the exhaust emission control device of the second embodiment.
1 機関本体(内燃機関) 3 燃焼室 4 点火栓 11 燃料噴射弁 16,19 排気管(排気通路) 17 SOx吸収材 20 NOx触媒(NOx吸収材) 24 排気管(第2の排気通路) 25,26 排気管(第1の排気通路) 28 排気切替弁(排気経路切替手段) 30 ECU 1 Engine body (internal combustion engine) 3 Combustion chamber 4 Spark plug 11 Fuel injection valve 16, 19 Exhaust pipe (exhaust passage) 17 SOx absorber 20 NOx catalyst (NOx absorbent) 24 Exhaust pipe (second exhaust passage) 25,26 Exhaust pipe (first exhaust passage) 28 Exhaust gas switching valve (exhaust path switching means) 30 ECU
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F01N 3/20 F01N 3/24 ZABE 3/28 301C 3/24 ZAB F02D 41/02 301H 3/28 301 41/04 305A F02D 41/02 301 305C 41/04 305 B01D 53/36 D 101A (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01N 3/08 - 3/28 B01D 53/94 F02D 41/02 F02D 41/04 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI F01N 3/20 F01N 3/24 ZABE 3/28 301C 3/24 ZAB F02D 41/02 301H 3/28 301 41/04 305A F02D 41 / 02 301 305C 41/04 305 B01D 53/36 D 101A (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) F01N 3/08-3/28 B01D 53/94 F02D 41/02 F02D 41/04
Claims (3)
路に配置され、流入する排気ガスの空燃比がリーンのと
きにSOxを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低い
ときに吸収したSOxを放出するSOx吸収材と、(ロ)
前記SOx吸収材よりも下流の前記排気通路に配置さ
れ、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにNOx
を吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低いときに吸収
したNOxを放出するNOx吸収材と、(ハ)前記SOx
吸収材と前記NOx吸収材の間に配置された排気経路切
替手段と、(ニ)前記排気経路切替手段と前記NOx吸
収材を含んで閉ループを形成し得る第1の排気通路と、
(ホ)前記排気経路切替手段の下流に設けられた第2の
排気通路と、 を備え、前記排気経路切替手段は、前記第1の排気通路
を閉ループにするとともに前記SOx吸収材から流出し
た排気ガスを前記第1の排気通路をバイパスさせて前記
第2の排気通路に流す第1経路と、前記第1の排気通路
を非閉ループにして前記SOx吸収材から流出した排気
ガスを前記第1の排気通路を通過させたのち前記第2の
排気通路に流す第2経路に、切り替え可能であることを
特徴とする内燃機関の排気浄化装置。(A) SOx is absorbed when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and SOx is absorbed when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and it is absorbed when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is low. SOx absorbent that releases SOx, (b)
NOx is arranged when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, which is arranged in the exhaust passage downstream of the SOx absorbent.
A NOx absorbent that absorbs NOx and releases the NOx absorbed when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is low;
An exhaust path switching means disposed between the absorbent and the NOx absorbent, and (d) a first exhaust passage that can form a closed loop including the exhaust path switching means and the NOx absorbent,
(E) A second exhaust passage provided downstream of the exhaust passage switching means, and the exhaust passage switching means makes the first exhaust passage into a closed loop and exhaust gas flowing out from the SOx absorbent. A first path that allows gas to bypass the first exhaust passage and flow to the second exhaust passage, and an exhaust gas that has flowed out of the SOx absorbent with the first exhaust passage being in a non-closed loop. An exhaust emission control device for an internal combustion engine, which is switchable to a second path that passes through the exhaust passage and then flows into the second exhaust passage.
収材の出口までの流路長が、前記排気経路切替手段から
前記NOx吸収材入口までの流路長よりも短いことを特
徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。2. The flow path length from the exhaust path switching means to the outlet of the NOx absorbent is shorter than the flow path length from the exhaust path switching means to the NOx absorbent inlet. 1. An exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to 1.
出せしめるSOx吸収材の再生処理時には前記排気経路
切替手段を前記第1経路に保持し、SOx吸収材の再生
処理後、前記排気経路切替手段を前記第2経路に切り替
えるとともに、前記内燃機関の一部の気筒についてはリ
ッチ空燃比で燃焼し他の気筒についてはリーン空燃比で
燃焼する気筒別空燃比制御を実行することを特徴とする
請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置。3. The exhaust path switching means is held in the first path during the regeneration processing of the SOx absorbent that releases the SOx absorbed in the SOx absorbent, and the exhaust path switching is performed after the regeneration processing of the SOx absorbent. The means is switched to the second path, and the cylinder-by-cylinder air-fuel ratio control is performed in which some of the cylinders of the internal combustion engine burn at a rich air-fuel ratio and other cylinders burn at a lean air-fuel ratio. The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to claim 2.
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