JP3508594B2 - Internal combustion engine having lean NOx catalyst - Google Patents

Internal combustion engine having lean NOx catalyst

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JP3508594B2
JP3508594B2 JP36576198A JP36576198A JP3508594B2 JP 3508594 B2 JP3508594 B2 JP 3508594B2 JP 36576198 A JP36576198 A JP 36576198A JP 36576198 A JP36576198 A JP 36576198A JP 3508594 B2 JP3508594 B2 JP 3508594B2
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lean nox
nox catalyst
combustion gas
intake
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/05High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、リーンNOx触媒
を有する内燃機関、詳しくは、排気系における雰囲気が
特に酸素過剰状態になる内燃機関の排気系に備えられ、
この排気系の排気ガス中に含まれる窒素酸化物NOxを
還元剤を用いて浄化するリーンNOx触媒を有する内燃
機関に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is provided in an internal combustion engine having a lean NOx catalyst, and more particularly in an exhaust system of an internal combustion engine in which the atmosphere in the exhaust system is in an oxygen excess state,
The present invention relates to an internal combustion engine having a lean NOx catalyst that purifies nitrogen oxide NOx contained in the exhaust gas of the exhaust system by using a reducing agent.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガソリン直噴リーンバーンエンジンやデ
ィーゼルエンジン等、熱効率が良く、排気系における雰
囲気が酸素過剰でかつ炭化水素や一酸化炭素が少ない内
燃機関の排気浄化手段として排気系に用いる触媒コンバ
ータは、例えば吸蔵還元型リーンNOx触媒を包蔵して
いる。吸蔵還元型リーンNOx触媒は、リーン雰囲気で
窒素酸化物を触媒に一旦吸蔵し、後に酸素濃度の低いリ
ッチ雰囲気の排気をリーンNOx触媒に供給することで
前記吸蔵した窒素酸化物を触媒から放出し、排気中の還
元成分で一気に還元浄化するものである。つまり、リー
ンNOx触媒は、窒素酸化物の還元浄化を連続して行わ
ず、還元浄化の実行と停止とを交互に繰り返す。したが
って、吸蔵還元型リーンNOx触媒のことを間欠処理型
のリーンNOx触媒ともいえる。
2. Description of the Related Art A catalytic converter used in an exhaust system as an exhaust purification means for an internal combustion engine such as a gasoline direct-injection lean-burn engine or a diesel engine, which has high thermal efficiency and has an atmosphere in the exhaust system with excess oxygen and a small amount of hydrocarbons and carbon monoxide. Contains, for example, a storage reduction lean NOx catalyst. The storage reduction lean NOx catalyst releases the stored nitrogen oxides from the catalyst by temporarily storing nitrogen oxides in the catalyst in a lean atmosphere and then supplying exhaust gas in a rich atmosphere having a low oxygen concentration to the lean NOx catalyst. The reduction component in the exhaust gas reduces and purifies it all at once. That is, the lean NOx catalyst does not continuously perform reduction purification of nitrogen oxides, and alternately repeats execution and stop of reduction purification. Therefore, the storage reduction lean NOx catalyst can also be said to be an intermittent treatment lean NOx catalyst.

【0003】また、リーンNOx触媒は所定の温度領域
で活性化し、所定の温度以下では十分な活性化が望めな
い。そのためにリーンNOx触媒を前記所定の温度であ
る活性温度以上にまで高めなくてはならない。
Further, the lean NOx catalyst is activated in a predetermined temperature range, and sufficient activation cannot be expected below a predetermined temperature. Therefore, the lean NOx catalyst must be raised to above the activation temperature which is the predetermined temperature.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、ディーゼル
エンジンやその他の、燃料を気筒内に直接噴射する内燃
機関にあっては、燃料噴射装置の機関への取り付け位置
等の構造上の理由から減速時には燃料噴射を行わない。
しかし、車輌が走行していれば噴射の有無に拘わらずピ
ストンは動く。このため、減速時に吸気ポートから気筒
内に入った空気は、燃焼に供されずそのまま排気ポート
から排気通路に流れてやがて触媒コンバータに至る。つ
まり、減速時は、非燃焼時であるから、触媒コンバータ
には燃焼時よりもかなり低温な空気が流れることにな
る。このため、触媒温度は低下し、減速前に触媒が活性
化していた場合は触媒温度が活性温度よりも低くなって
しまう。そして、この状態で車輌が減速走行から通常走
行に移ったとしても、それに合わせてリーンNOx触媒
の温度がすぐに活性温度以上になるわけではない。した
がって、触媒が活性温度以上に再びなるまでの間にあっ
ては、窒素酸化物を還元浄化できない場合があり得る。
By the way, in a diesel engine and other internal combustion engines that directly inject fuel into cylinders, during deceleration due to structural reasons such as the mounting position of the fuel injection device on the engine, etc. Do not inject fuel.
However, if the vehicle is running, the piston will move whether or not there is injection. For this reason, the air that has entered the cylinder from the intake port during deceleration does not undergo combustion and flows from the exhaust port to the exhaust passage as it is and eventually reaches the catalytic converter. That is, at the time of deceleration, since it is at the time of non-combustion, air having a temperature considerably lower than that at the time of combustion flows through the catalytic converter. Therefore, the catalyst temperature decreases, and if the catalyst was activated before the deceleration, the catalyst temperature becomes lower than the activation temperature. Then, even if the vehicle shifts from the decelerating traveling to the normal traveling in this state, the temperature of the lean NOx catalyst does not immediately reach the activation temperature or higher in accordance with it. Therefore, the nitrogen oxides may not be reduced and purified until the catalyst reaches the activation temperature or higher again.

【0005】また、リーンNOx触媒の温度が低いと、
窒素酸化物の還元浄化をしづらくなるばかりか、ディー
ゼル燃料をリーンNOx触媒の還元剤とし、これを排気
系に供給するとスート等が発生し、リーンNOx触媒が
つまる虞がある。
If the temperature of the lean NOx catalyst is low,
Not only does it become difficult to reduce and purify nitrogen oxides, but if diesel fuel is used as the reducing agent for the lean NOx catalyst and this is supplied to the exhaust system, soot and the like are generated, and the lean NOx catalyst may become clogged.

【0006】本発明はこのような技術的背景の下になさ
れたもので、車輌が減速走行から通常走行に移行する際
においてリーンNOx触媒が有効に機能するように、車
輌が減速域にある時からリーンNOx触媒を活性温度以
上に高めておくことやスート等の発生を抑制することを
課題とする。
The present invention has been made under such a technical background, and when the vehicle is in the deceleration region so that the lean NOx catalyst functions effectively when the vehicle shifts from the deceleration traveling to the normal traveling. Therefore, it is an object to raise the lean NOx catalyst to the activation temperature or higher and to suppress the generation of soot and the like.

【0007】なお、還元剤を供給するのに、これまでは
例えば、特開平6−117225号公報にあるように、
本来の役割が機関駆動用の燃料を噴く燃料噴射装置であ
るインジェクタによって、いわゆる副噴射をすることで
為してきた。副噴射とは周知の如く、インジェクタが膨
張行程から排気行程の間で噴く燃料噴射をいう。
In order to supply the reducing agent, for example, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-117225,
The original role has been achieved by so-called sub-injection by an injector, which is a fuel injection device that injects fuel for driving the engine. As is well known, the sub-injection means fuel injection in which the injector injects between the expansion stroke and the exhaust stroke.

【0008】一方、インジェクタが本来噴く燃料噴射を
主噴射といい、主噴射は圧縮行程で行う。よって副噴射
は副次的である。このため、インジェクタはその本来の
役割である主噴射がまず好適になるように設定してあ
る。例えば、機関燃焼を好適に行うためには、燃料を気
化あるいは微粒化するのが好ましい。そこで、燃料が気
化等し易いように、通常は、ピストンが上死点近傍にあ
る時に主噴射を行うようになっている。そして、これを
実現するため、一定の噴射角をもってインジェクタをシ
リンダーヘッドに取り付けてある。ところが、副噴射
は、前記のように膨張行程から排気行程の間で行う燃料
噴射であるから、副噴射用にインジェクタから燃料を噴
く時期は、ピストンが上死点よりも下方にある時であ
る。この関係で、副噴射で噴かれる燃料は気化あるいは
微粒化しにくい。このため副噴射で噴かれる燃料は、液
化状態のまま排気系に供給される場合があり得る。しか
し、副噴射によって排気系に導かれた燃料であっても、
これが気化あるいは微粒化状態にあった方が窒素酸化物
の還元浄化を行う上では好ましい。
On the other hand, the fuel injection originally injected by the injector is called main injection, and the main injection is performed in the compression stroke. Therefore, the secondary injection is secondary. For this reason, the injector is set so that the main injection, which is the original role of the injector, is first suitable. For example, in order to suitably perform engine combustion, it is preferable to vaporize or atomize the fuel. Therefore, in order to easily vaporize the fuel, the main injection is usually performed when the piston is near the top dead center. Then, in order to realize this, the injector is attached to the cylinder head with a constant injection angle. However, since the sub-injection is fuel injection performed between the expansion stroke and the exhaust stroke as described above, the timing of injecting fuel from the injector for the sub-injection is when the piston is below the top dead center. . In this relationship, the fuel injected by the sub-injection is unlikely to be vaporized or atomized. Therefore, the fuel injected by the sub-injection may be supplied to the exhaust system in the liquefied state. However, even if the fuel is guided to the exhaust system by sub-injection,
It is preferable that this is in a vaporized or atomized state in order to reduce and purify nitrogen oxides.

【0009】しかし、本来の役割が主噴射に重点が置か
れているインジェクタに副噴射についても十分な効果を
期待するには無理がある。
However, it is impossible to expect a sufficient effect for the secondary injection from the injector whose original role is focused on the main injection.

【0010】本発明は、このような問題にも対処し得る
リーンNOx触媒を有する内燃機関とすることを課題と
する。
An object of the present invention is to provide an internal combustion engine having a lean NOx catalyst which can deal with such a problem.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明のリーンNOx触媒を有する内燃機関は次の
手段を採用した。
In order to solve the above problems, the internal combustion engine having the lean NOx catalyst of the present invention employs the following means.

【0012】吸気通路に設置され吸気通路を通る吸気を
絞る吸気絞り弁と、排気通路に設置され排気通路を通る
ガスを浄化するリーンNOx触媒と、燃料を燃焼するこ
とで得られた熱により機関関連要素を昇温する燃焼式ヒ
ータと、この燃焼式ヒータの燃焼ガスを前記吸気通路に
出す燃焼ガス排出路と、前記排気通路におけるリーンN
Ox触媒の上流側に向けて気筒を通ることなく前記燃焼
ガスを導く燃焼ガス導入路と、この燃焼ガス導入路また
は前記燃焼ガス排出路のいずれかを選択的に切り替えて
開く切替え弁と、を有し、前記リーンNOx触媒の再生
処理要求時でかつ車輌が減速走行している時は、前記吸
気絞り弁により前記吸気通路を閉じるとともに前記切替
え弁を切り替えて前記燃焼ガス導入路を開くリーンNO
x触媒を有する内燃機関。
An intake throttle valve installed in the intake passage for restricting intake air passing through the intake passage, a lean NOx catalyst installed in the exhaust passage for purifying gas passing through the exhaust passage, and an engine using heat obtained by burning fuel A combustion heater that raises the temperature of related elements, a combustion gas discharge passage through which combustion gas of the combustion heater is discharged to the intake passage, and a lean N in the exhaust passage.
A combustion gas introduction passage for guiding the combustion gas toward the upstream side of the Ox catalyst without passing through the cylinder; and a switching valve for selectively opening either the combustion gas introduction passage or the combustion gas discharge passage. The lean NOx that opens the combustion gas introduction path by closing the intake passage by the intake throttle valve and switching the switching valve when the lean NOx catalyst regeneration process is requested and the vehicle is decelerating.
Internal combustion engine with x-catalyst.

【0013】ここで、「機関関連要素」とは、例え
ば、機関冷却水やシリンダブロック、シリンダヘッド等
内燃機関自体のことである。
Here, the "engine-related element" is, for example, the engine cooling water, the cylinder block, the cylinder head, or the internal combustion engine itself.

【0014】「内燃機関」とは、ガソリン直噴リーン
バーンエンジンやディーゼルエンジン等の減速時には燃
料噴射装置から気筒内に向けて燃料が噴射しないように
なっている内燃機関をいう。
The "internal combustion engine" refers to an internal combustion engine in which fuel is not injected from the fuel injection device into the cylinder during deceleration of a gasoline direct injection lean burn engine, a diesel engine, or the like.

【0015】「燃焼式ヒータ」は、内燃機関本体とは
別物として内燃機関に付属するヒータであって、内燃機
関本体のシリンダ内での燃焼に何等影響されることなく
独自の燃焼を行って燃焼ガスを排出するものである。こ
れを別途設けることにより、機関始動前から排気系温度
を高めたり、触媒を活性化したりできる。。
The "combustion type heater" is a heater attached to an internal combustion engine as a separate entity from the internal combustion engine body, and burns by performing its own combustion without being affected by the combustion in the cylinder of the internal combustion engine body. It discharges gas. By separately providing this, the exhaust system temperature can be raised and the catalyst can be activated before the engine is started. .

【0016】「リーンNOx触媒」は、吸蔵還元型リ
ーンNOx触媒であっても選択還元型リーンNOx触媒
であってもよい。
The "lean NOx catalyst" may be an occlusion reduction type lean NOx catalyst or a selective reduction type lean NOx catalyst.

【0017】「燃焼ガス」は、その成分に必要に応じ
て炭化水素や一酸化炭素等を含むものがよく、そのため
に燃焼式ヒータの燃焼用燃料にはガソリンや軽油等の内
燃機関用燃料を用いるのが好ましい。ガソリン等の燃料
は、これが完全燃焼しなければ未燃ガスを発生し、未燃
ガスには還元剤となる炭化水素や一酸化炭素が含まれる
からである。なお、燃焼式ヒータの出す燃焼ガスのこと
を以下、特に断らない限り燃焼ガスという。
The "combustion gas" preferably contains hydrocarbons, carbon monoxide and the like as necessary in its components. Therefore, the combustion fuel for the combustion type heater is fuel for internal combustion engine such as gasoline or light oil. It is preferably used. This is because fuels such as gasoline generate unburned gas unless they are completely burned, and the unburned gas contains hydrocarbons and carbon monoxide as reducing agents. It should be noted that the combustion gas emitted by the combustion heater is hereinafter referred to as combustion gas unless otherwise specified.

【0018】「燃焼ガス導入路」は、これを燃焼ガス
が通過する間にその熱が他に逃げることなくリーンNO
x触媒を暖めることのみに供される通路であると好適で
ある。また、燃焼ガス導入路は、吸気通路と排気通路と
を結ぶ状態で機関本体に対して迂回する迂回路であるこ
とが望ましい。
The "combustion gas introduction passage" is a lean NOx that does not allow heat to escape to the other while the combustion gas passes through the passage.
Advantageously, the passage is dedicated to warming the x catalyst. Further, it is desirable that the combustion gas introduction path is a detour that bypasses the engine body while connecting the intake passage and the exhaust passage.

【0019】「リーンNOx触媒の再生処理要求時」
とは、リーンNOx触媒のNOx還元を要する時であ
る。
"When requesting regeneration processing of lean NOx catalyst"
Is when the NOx reduction of the lean NOx catalyst is required.

【0020】本発明のリーンNOx触媒を有する内燃機
関では、リーンNOx触媒の再生処理要求時でかつ車輌
が減速走行をしている時は、吸気通路に設置の吸気絞り
弁を絞って吸気通路を閉じるとともに、つまり吸気通路
を閉じると同時かあるいはほぼ同時に、切替え弁の操作
により燃焼ガス導入路を開く。燃焼ガス導入路を開くと
いうことは、同時に燃焼ガス排出路を切替え弁を境にし
て閉じるということである。
In the internal combustion engine having the lean NOx catalyst according to the present invention, when the lean NOx catalyst regeneration process is required and the vehicle is decelerating, the intake throttle valve installed in the intake passage is throttled to open the intake passage. With the closing, that is, at the same time or almost the same time as closing the intake passage, the combustion gas introduction passage is opened by operating the switching valve. Opening the combustion gas introduction path means simultaneously closing the combustion gas discharge path with the switching valve as a boundary.

【0021】なお、吸気絞り弁を閉じた場合には、少な
くとも吸気絞り弁を経由して気筒に向かう吸気はほとん
どない。つまり、低温なガス(実質的には吸気のこと)
がリーンNOx触媒に向けては流れない。よって、それ
だけでもリーンNOx触媒の温度低下を防げる。
When the intake throttle valve is closed, almost no intake air flows toward the cylinder through at least the intake throttle valve. In other words, low temperature gas (substantially intake air)
Does not flow towards the lean NOx catalyst. Therefore, this alone can prevent the temperature of the lean NOx catalyst from decreasing.

【0022】加えて、本発明にあっては、ガス流路切替
え弁の操作により燃焼ガス導入路を開き、この開いた燃
焼ガス導入路は、機関本体、換言すれば気筒を通ること
なく、例えば排気通路におけるリーンNOx触媒の上流
側に向けて機関本体を迂回しながら燃焼ガスを導く。し
たがって、このときに燃焼ガスの温度が高温であれば、
リーンNOx触媒の温度も高まる。つまり、本発明にあ
っては、車輌が減速走行していても、従来技術のように
リーンNOx触媒が吸気によって冷却されることがな
い。むしろリーンNOx触媒を暖める。よって、減速走
行から通常走行に移行する際においてリーンNOx触媒
が有効に機能するように、車輌が減速域にある時から燃
焼式ヒータの燃焼量を高めてリーンNOx触媒の温度を
活性温度以上にしておけば、車輌が通常走行をするよう
になった時点でリーンNOx触媒はすでに活性化状態に
ある。したがって、このときにリーンNOx触媒に還元
剤を適量に供給すれば減速走行から通常走行への移行の
際に窒素酸化物の還元浄化を間断なくできる。この結
果、好適なリーンNOx触媒の再生を図れる。
In addition, in the present invention, the combustion gas introduction passage is opened by operating the gas passage switching valve, and the opened combustion gas introduction passage does not pass through the engine body, in other words, the cylinder, Combustion gas is guided to the upstream side of the lean NOx catalyst in the exhaust passage while bypassing the engine body. Therefore, if the temperature of the combustion gas is high at this time,
The temperature of the lean NOx catalyst also increases. That is, in the present invention, even when the vehicle is decelerating, the lean NOx catalyst is not cooled by the intake air as in the prior art. Rather it warms the lean NOx catalyst. Therefore, when the vehicle is in the deceleration range, the combustion amount of the combustion type heater is increased so that the temperature of the lean NOx catalyst becomes equal to or higher than the activation temperature so that the lean NOx catalyst effectively functions when shifting from the deceleration running to the normal running. If so, the lean NOx catalyst is already in an activated state when the vehicle starts to run normally. Therefore, if an appropriate amount of reducing agent is supplied to the lean NOx catalyst at this time, reduction purification of nitrogen oxides can be performed without interruption during transition from deceleration traveling to normal traveling. As a result, suitable regeneration of the lean NOx catalyst can be achieved.

【0023】また、リーンNOx触媒にスート等が付着
していても燃焼ガスの温度を高めることで、スート等を
燃焼により除去できる。
Further, even if soot or the like adheres to the lean NOx catalyst, the soot or the like can be removed by combustion by raising the temperature of the combustion gas.

【0024】さらに好適な手段としては、排気再循環装
置を備え、前記再生処理要求時でかつ車輌が減速走行し
ている時に前記排気再循環装置を作動して排気系から吸
気系に延びる排気再循環通路を開くことが望ましい。
As a further preferable means, an exhaust gas recirculation device is provided, and the exhaust gas recirculation device is operated when the regeneration processing is requested and the vehicle is decelerating to extend the exhaust gas recirculation from the exhaust system to the intake system. It is desirable to open the circulation passage.

【0025】本発明のリーンNOx触媒を有する内燃機
関では、リーンNOx触媒の再生処理要求時でかつ車輌
が減速走行をしている時には前記のように吸気通路を閉
じるとともに燃焼ガス導入路を開く。また、加えてこの
ときに排気再循環装置を作動し排気系から吸気系に延び
る排気再循環通路も開く。このとき車輌が減速走行をし
ているので気筒には燃料噴射装置から燃料が噴射されな
い。したがって、前記した吸気絞り弁を閉じる前に吸気
通路の吸気絞り弁下流側にあった吸気が気筒に流れて
も、この吸気は燃焼には供されず、つまり少なくとも温
度的変化のほとんどない状態で排気ポートから出るだけ
となる。そして、このとき燃焼ガス導入路が開いている
ので、前記排気ポートから出たガスは、排気再循環通路
を介して吸気側に戻る。したがって、リーンNOx触媒
の再生処理要求時でかつ車輌が減速走行している時に吸
気絞り弁が閉じた後は、リーンNOx触媒に向けて冷た
い吸気はほとんど流れない。したがって、リーンNOx
触媒の温度低下を一層防止できる。
In the internal combustion engine having the lean NOx catalyst of the present invention, the intake passage is closed and the combustion gas introduction passage is opened as described above when the lean NOx catalyst regeneration process is requested and the vehicle is decelerating. In addition, at this time, the exhaust gas recirculation device is activated to open the exhaust gas recirculation passage extending from the exhaust system to the intake system. At this time, since the vehicle is decelerating, fuel is not injected into the cylinder from the fuel injection device. Therefore, even if the intake air on the downstream side of the intake throttle valve in the intake passage before the intake throttle valve is closed flows into the cylinder, this intake air is not used for combustion, that is, at least in a state where there is almost no temperature change. It only comes out of the exhaust port. At this time, since the combustion gas introduction passage is open, the gas discharged from the exhaust port returns to the intake side through the exhaust gas recirculation passage. Therefore, when the lean NOx catalyst regeneration process is requested and the intake throttle valve is closed when the vehicle is decelerating, almost no cold intake air flows toward the lean NOx catalyst. Therefore, lean NOx
The temperature decrease of the catalyst can be further prevented.

【0026】さらに好適な手段として、前記リーンNO
x触媒の再生処理要求時には、前記燃焼ガスの空燃比を
リッチにするにするとよい。
As a further preferable means, the lean NO
It is preferable to make the air-fuel ratio of the combustion gas rich when the regeneration processing of the x catalyst is requested.

【0027】本発明のリーンNOx触媒を有する内燃機
関では、燃焼ガスの空燃比をリッチにすると、燃焼式ヒ
ータの燃焼熱が高まる上に、炭化水素等の還元ガス成分
が排気ガス中に多くなり、リーンNOx触媒のNOx還
元ができる。また、燃焼式ヒータの燃焼ガスを窒素酸化
物の還元に用いているので従来の副噴射が不用になる。
In the internal combustion engine having the lean NOx catalyst of the present invention, when the air-fuel ratio of the combustion gas is made rich, the combustion heat of the combustion heater increases and the reducing gas component such as hydrocarbon increases in the exhaust gas. , NOx reduction of lean NOx catalyst is possible. Further, since the combustion gas of the combustion type heater is used for the reduction of nitrogen oxides, the conventional auxiliary injection becomes unnecessary.

【0028】さらに好適な手段として、前記燃焼ガス導
入路の前記排気通路との接合点はリーンNOx触媒の手
前箇所であることが望ましい。
As a further preferable means, it is desirable that the junction of the combustion gas introduction passage and the exhaust passage is located in front of the lean NOx catalyst.

【0029】本発明のリーンNOx触媒を有する内燃機
関では、燃焼式ヒータから出る燃焼ガスを燃焼ガス導入
路を経由してリーンNOx触媒の手前箇所にまで、つま
りリーンNOx触媒の直ぐ近くにまで直接的に送り込め
る。このため、リーンNOx触媒を活性化するのに燃焼
ガス熱を無駄なく利用できる。
In the internal combustion engine having the lean NOx catalyst of the present invention, the combustion gas emitted from the combustion type heater is directly passed through the combustion gas introduction path to a position in front of the lean NOx catalyst, that is, immediately near the lean NOx catalyst. Can be sent. Therefore, the combustion gas heat can be used without waste to activate the lean NOx catalyst.

【0030】さらに好適な手段として、前記燃焼ガス導
入路は断熱材を有するようにしてもよい。
As a further preferable means, the combustion gas introducing passage may have a heat insulating material.

【0031】燃焼ガス導入路を断熱化すれば、燃焼ガス
が燃焼ガス導入路を通過する間に燃焼ガスの持つ熱を他
に逃がすことなく、触媒を暖めることのみに利用でき
る。したがって、リーンNOx触媒を一層暖められるの
で、それだけ早くに窒素酸化物の還元ができる。
If the combustion gas introducing passage is made adiabatic, it can be used only for warming the catalyst without releasing the heat of the combustion gas to the other while the combustion gas is passing through the combustion gas introducing passage. Therefore, since the lean NOx catalyst can be further warmed, the nitrogen oxides can be reduced more quickly.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
リーンNOx触媒を有する内燃機関を添付した図面に基
づいて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION An internal combustion engine having a lean NOx catalyst according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0033】本発明を適用した内燃機関としてのディー
ゼルエンジンIは、シリンダ2と、このシリンダ2内に
燃焼に必要な空気を送り込む吸気装置3と、シリンダ2
から出る排気ガスを大気中に放出する排気装置4とを有
する。
A diesel engine I as an internal combustion engine to which the present invention is applied includes a cylinder 2, an intake device 3 for sending air required for combustion into the cylinder 2, and a cylinder 2.
An exhaust device 4 for discharging exhaust gas emitted from the exhaust gas to the atmosphere.

【0034】シリンダ2は、その上部にシリンダヘッド
2aを載置固定してあり、その内部にはピストン5を上
下動可能になるように設けてある。
A cylinder head 2a is mounted and fixed on the upper portion of the cylinder 2, and a piston 5 is provided inside the cylinder 2 so as to be vertically movable.

【0035】ピストン5は、コンロッド5aを介して図
示しないクランクシャフトに連結してある。ピストン5
のピストンヘッドには燃焼室6を形成してある。
The piston 5 is connected to a crankshaft (not shown) via a connecting rod 5a. Piston 5
A combustion chamber 6 is formed in the piston head of.

【0036】また、シリンダヘッド2aには、ピストン
5が上昇して来た時に、燃焼室6に臨む吸気ポート8と
排気ポート9とを設けてある。
The cylinder head 2a is provided with an intake port 8 and an exhaust port 9 which face the combustion chamber 6 when the piston 5 moves up.

【0037】吸気ポート8および排気ポート9には、そ
れぞれ吸気バルブ8aおよび排気バルブ9aを組み込ん
であり、両バルブ間にはシリンダ2に燃料を噴射するイ
ンジェクタ10をシリンダ2に臨んだ状態で配置してあ
る。
An intake valve 8a and an exhaust valve 9a are incorporated in the intake port 8 and the exhaust port 9, respectively, and an injector 10 for injecting fuel into the cylinder 2 is arranged between the valves so as to face the cylinder 2. There is.

【0038】インジェクタ10は、インジェクタ10の
駆動源となる図示しないインジェクションポンプのポン
プ圧を受けて燃料を噴出する。
The injector 10 receives the pump pressure of an injection pump (not shown) which is a drive source of the injector 10 and ejects fuel.

【0039】そして、吸気ポート8には吸気通路11を
接続し、排気ポート9には排気通路12を接続してあ
る。
An intake passage 11 is connected to the intake port 8 and an exhaust passage 12 is connected to the exhaust port 9.

【0040】吸気装置3は、外気をろ過する図示しない
エアクリーナを始端とし吸気ポート8を終端とする。そ
して、エアクリーナと吸気ポート8との間には、吸気系
構造物である、ターボチャージャのコンプレッサ15
a,機関関連要素を昇温する燃焼式ヒータ17,図示し
ない吸気冷却装置であるインタークーラや吸入分岐管で
あるインテークマニホールド等を吸気通路11上に配置
する。
The intake device 3 has an air cleaner (not shown) for filtering the outside air as the starting end and the intake port 8 as the ending end. Between the air cleaner and the intake port 8, a compressor 15 of a turbocharger, which is an intake system structure, is provided.
a, a combustion heater 17 for heating the engine-related elements, an intercooler (not shown) that is an intake cooling device, an intake manifold that is a suction branch pipe, and the like are arranged on the intake passage 11.

【0041】排気装置4は、機関本体内の排気ポート9
を始端とし、そこから図示しないマフラを終端とする。
そして、排気ポート9とマフラとの間には、排気系構造
物である、ターボチャージャのタービン15bやガス浄
化装置としての触媒コンバータ19等を排気通路12上
に備えてある。なお、触媒コンバータ19は、その内部
に吸蔵還元型リーンNOx触媒を包蔵し、エンジンIの
排気ガスを主として浄化し、燃焼式ヒータ17の燃焼ガ
スも合わせて浄化するガス浄化装置である。また、触媒
コンバータ19のことをリーンNOx触媒の意味で使え
るものとし、吸蔵還元型リーンNOx触媒のことを特に
断らない限り、単にリーンNOx触媒という。さらに、
リーンNOx触媒がNOx還元を要する時のことをリー
ンNOx触媒の再生処理要求時ということにする。
The exhaust device 4 is an exhaust port 9 in the engine body.
Is the starting point and the muffler (not shown) is the ending point.
Between the exhaust port 9 and the muffler, a turbine 15b of a turbocharger, a catalytic converter 19 as a gas purifying device, which is an exhaust system structure, and the like are provided on the exhaust passage 12. The catalytic converter 19 is a gas purification device that encloses a storage-reduction lean NOx catalyst therein to mainly purify the exhaust gas of the engine I and also purifies the combustion gas of the combustion heater 17. Further, the catalytic converter 19 can be used in the sense of a lean NOx catalyst, and the occlusion reduction type lean NOx catalyst is simply referred to as a lean NOx catalyst unless otherwise specified. further,
The time when the lean NOx catalyst requires NOx reduction will be referred to as the lean NOx catalyst regeneration processing request.

【0042】前記吸気装置3と排気装置4とは、両者を
別々につなげる2本の接続管、すなわち燃焼ガス導入路
21と排気再循環装置(EGR装置)23とで結ばれて
いる。
The intake device 3 and the exhaust device 4 are connected by two connecting pipes that connect the two separately, that is, a combustion gas introduction passage 21 and an exhaust gas recirculation device (EGR device) 23.

【0043】燃焼ガス導入路21は、燃焼式ヒータ17
の燃焼ガスを吸気通路11側から排気通路12側に向け
て、機関本体、言い換えればシリンダ2を迂回して導く
管である。EGR装置23はシリンダ2で発生する窒素
酸化物を低減するために排気ガスを吸気系に戻し、吸気
装置3と排気装置4とを実質つなぐ排気再循環通路とし
てのEGR通路23aと、EGR通路23aを通る排気
ガスの量を調整するEGR弁23bとを有する。
The combustion gas introduction passage 21 is connected to the combustion heater 17
Is a pipe that guides the combustion gas from the intake passage 11 side toward the exhaust passage 12 side while bypassing the engine body, in other words, the cylinder 2. The EGR device 23 returns the exhaust gas to the intake system in order to reduce the nitrogen oxides generated in the cylinder 2, and the EGR passage 23a as an exhaust gas recirculation passage that substantially connects the intake device 3 and the exhaust device 4, and the EGR passage 23a. And an EGR valve 23b for adjusting the amount of exhaust gas passing through.

【0044】一方、吸気装置3に属する燃焼式ヒータ1
7は、この燃焼式ヒータ17に吸気通路11から空気を
供給する空気供給路33と、燃焼式ヒータ17の出した
燃焼ガスを吸気通路11に出す燃焼ガス排出路35とを
有する。これら空気供給路33と燃焼ガス排出路35と
によって、燃焼式ヒータ17は吸気通路11に取り付け
られている。また、燃焼式ヒータ17には、燃焼式ヒー
タ17の図示しない空気流通路を流れる空気の量を調整
するための、調整弁17aや送風ファン17bを有す
る。また、符号17cが示すものは酸素センサであり、
この酸素センサ17cを用いることで燃焼ガスの空燃比
を求めることができる。
On the other hand, the combustion type heater 1 belonging to the intake device 3
Reference numeral 7 has an air supply passage 33 for supplying air from the intake passage 11 to the combustion heater 17, and a combustion gas discharge passage 35 for outputting the combustion gas produced by the combustion heater 17 to the intake passage 11. The combustion heater 17 is attached to the intake passage 11 by the air supply passage 33 and the combustion gas discharge passage 35. Further, the combustion heater 17 has an adjustment valve 17a and a blower fan 17b for adjusting the amount of air flowing through an air flow passage (not shown) of the combustion heater 17. Further, the reference numeral 17c indicates an oxygen sensor,
By using the oxygen sensor 17c, the air-fuel ratio of the combustion gas can be obtained.

【0045】これら空気供給路33および燃焼ガス排出
路35の吸気通路11との各接続箇所C1,C2は、接
続箇所C1の方が接続箇所C2よりも上流側にある。そ
して、燃焼ガス排出路35の途中には周知の三方弁36
を設けてある。この三方弁36に燃焼ガス導入路21の
一端を接続する。また、燃焼ガス導入路21の他端は、
排気通路12のうち触媒コンバータ19の上流側手前箇
所C3に接続する。この上流側手前箇所C3は燃焼ガス
導入路21の排気通路12との接合点でもあり、言い換
えれば触媒コンバータ19の図示しない入り口近傍箇所
である。なお、燃焼ガス導入路21には、その壁面に図
示しない断熱材を付けてあり、燃焼ガス導入路21を通
る燃焼ガス熱を他に逃がさないようにしてある。
Regarding the connection points C1 and C2 of the air supply passage 33 and the combustion gas discharge passage 35 to the intake passage 11, the connection portion C1 is located upstream of the connection portion C2. A known three-way valve 36 is provided in the middle of the combustion gas discharge passage 35.
Is provided. One end of the combustion gas introduction passage 21 is connected to the three-way valve 36. Further, the other end of the combustion gas introduction passage 21 is
The exhaust passage 12 is connected to a location C3 on the upstream side of the catalytic converter 19. This upstream side front portion C3 is also a junction point of the combustion gas introduction passage 21 with the exhaust passage 12, in other words, a portion near an inlet (not shown) of the catalytic converter 19. A heat insulating material (not shown) is attached to the wall surface of the combustion gas introduction passage 21 so that the heat of the combustion gas passing through the combustion gas introduction passage 21 is not released to the other.

【0046】また、リーンNOx触媒の再生処理要求時
でかつ車輌が減速走行している時には、三方弁36によ
り燃焼ガス導入路21を開く。これにより燃焼式ヒータ
17の燃焼ガスが燃焼ガス導入路21を経由して、触媒
コンバータ19に流れる。そして、車輌が減速走行して
いる時は、インジェクタ10からシリンダ2に燃料は噴
かれない。
Further, when the lean NOx catalyst regeneration process is requested and the vehicle is decelerating, the three-way valve 36 opens the combustion gas introducing passage 21. As a result, the combustion gas of the combustion heater 17 flows into the catalytic converter 19 via the combustion gas introduction passage 21. Then, when the vehicle is decelerating, fuel is not injected from the injector 10 to the cylinder 2.

【0047】さらに、吸気通路11のうち接続箇所C1
と接続箇所C2との間には、吸気通路11を通る吸気を
絞る吸気絞り弁38を設けてある。この吸気絞り弁38
も三方弁36と同様、触媒コンバータ19のリーンNO
x触媒が再生処理要求時にあってかつ車輌が減速走行し
ている時に作用する。吸気絞り弁38を作動して吸気通
路11を閉じる。
Further, the connection point C1 in the intake passage 11
An intake throttle valve 38 that throttles the intake air passing through the intake passage 11 is provided between the connection point C2 and the connection point C2. This intake throttle valve 38
Like the three-way valve 36, the lean NO of the catalytic converter 19
The x-catalyst functions when the regeneration process is requested and the vehicle is decelerating. The intake throttle valve 38 is operated to close the intake passage 11.

【0048】リーンNOx触媒の再生処理要求時でかつ
車輌が減速走行している時の機関作動状態を示すのが図
1である。
FIG. 1 shows the engine operating state when the lean NOx catalyst regeneration process is requested and the vehicle is decelerating.

【0049】この場合、燃焼ガスは、燃焼ガス導入路2
1を経由して触媒コンバータ19の上流側手前箇所C3
に流れ、その後、触媒コンバータ19のリーンNOx触
媒を暖める。加えて、リーンNOx触媒の再生処理要求
時でかつ車輌が減速走行をしている場合には、EGR装
置23を作動してEGR通路23aを開く。さらに、リ
ーンNOx触媒の再生処理要求時には、リーンNOx触
媒を還元雰囲気におけるように燃焼ガスの空燃比をリッ
チにするため、燃焼式ヒータ17の空燃比調整を行う。
In this case, the combustion gas is the combustion gas introduction passage 2
C3 upstream of the catalytic converter 19 via 1
And then warms the lean NOx catalyst of the catalytic converter 19. In addition, when the lean NOx catalyst regeneration process is requested and the vehicle is decelerating, the EGR device 23 is operated to open the EGR passage 23a. Further, when a request for regeneration of the lean NOx catalyst is made, the air-fuel ratio of the combustion heater 17 is adjusted to make the air-fuel ratio of the combustion gas rich in the lean NOx catalyst as in the reducing atmosphere.

【0050】反対にリーンNOx触媒の再生処理要求時
ではなくかつ車輌が通常走行にある時の機関作動状態を
示すのが図2である。
On the contrary, FIG. 2 shows the engine operating state when the vehicle is in normal running, not when the regeneration processing of the lean NOx catalyst is requested.

【0051】この場合の三方弁36および吸気絞り弁3
8は、リーンNOx触媒の再生処理要求時でかつ車輌が
減速走行をしている場合とは反対に作用する。その結
果、三方弁36によって燃焼ガス導入路21が閉じ、吸
気絞り弁38によって吸気通路11が開く。この場合の
燃焼ガスは、図2の実線矢印のように、燃焼ガス排出路
35を経由して吸気通路11に流れ、その後、シリンダ
2内に入って機関暖機用として作用する。なお、減速時
ではなく通常走行時であるので、インジェクタ10から
燃料が噴射する。この噴射燃料が吸気とが混合してなる
混合気が燃焼すると、シリンダ2の排気ポート9から排
気ガスとなって出る。また、車輌の通常走行時であるか
らEGR装置23が通常に作動し、排気ポート9から出
た前記排気ガスが図2に破線矢印で示す流れとなってE
GR通路23aを排気側から吸気側に向けて再循環す
る。なお、このときのEGR弁23bの開度はリーンN
Ox触媒の再生処理要求時でかつ車輌が減速走行してい
る時よりも小さい。
In this case, the three-way valve 36 and the intake throttle valve 3
8 acts in the opposite manner to the case where the lean NOx catalyst regeneration process is requested and the vehicle is decelerating. As a result, the three-way valve 36 closes the combustion gas introduction passage 21, and the intake throttle valve 38 opens the intake passage 11. The combustion gas in this case flows into the intake passage 11 via the combustion gas discharge passage 35 as shown by the solid line arrow in FIG. 2, then enters the cylinder 2 and acts to warm up the engine. Note that the fuel is injected from the injector 10 because the vehicle is not decelerated but is normally traveling. When the air-fuel mixture formed by mixing the injected fuel with the intake air is combusted, it becomes exhaust gas from the exhaust port 9 of the cylinder 2. Further, since the vehicle is traveling normally, the EGR device 23 operates normally, and the exhaust gas discharged from the exhaust port 9 becomes a flow indicated by a dashed arrow in FIG.
The GR passage 23a is recirculated from the exhaust side toward the intake side. The opening degree of the EGR valve 23b at this time is lean N
It is smaller than when the Ox catalyst regeneration process is requested and when the vehicle is decelerating.

【0052】このように、三方弁36は、リーンNOx
触媒の状態と車輌の走行状態とに応じて、燃焼ガス導入
路21または燃焼ガス排出路35のいずれかを選択的に
切り替えてガス流路を開く切替え弁であるから、三方弁
36のことをガス流路切替え弁という。
As described above, the three-way valve 36 is provided with lean NOx.
Depending on the state of the catalyst and the running state of the vehicle, it is a switching valve that selectively switches either the combustion gas introducing passage 21 or the combustion gas discharging passage 35 to open the gas passage. It is called a gas flow path switching valve.

【0053】また、吸気通路11のうち吸気絞り弁38
とコンプレッサ15aとの間には、吸気圧センサ39を
取り付けてある。なお、吸気系の圧力が所定値以上にな
る時に燃焼式ヒータ17を作動すれば、エンジンIが作
動中であっても燃焼式ヒータ17から出る燃焼ガスを燃
焼ガス導入路21を経由して排気通路12に流せる。な
お、「所定値」とは、機関吸気系の圧力が当該所定値以
上となり、燃焼式ヒータを作動させたときに機関吸気系
の圧力が機関排気系の圧力よりも高く、よって燃焼式ヒ
ータの燃焼ガスを機関排気系へ向けて流すことができ、
逆流の生じない値をいう。
Further, in the intake passage 11, the intake throttle valve 38
An intake pressure sensor 39 is mounted between the compressor and the compressor 15a. If the combustion heater 17 is operated when the pressure of the intake system exceeds a predetermined value, the combustion gas emitted from the combustion heater 17 is exhausted through the combustion gas introduction passage 21 even when the engine I is operating. Can be flowed to passage 12. The "predetermined value" means that the pressure of the engine intake system is equal to or higher than the predetermined value, and the pressure of the engine intake system is higher than the pressure of the engine exhaust system when the combustion heater is operated. Combustion gas can be sent to the engine exhaust system,
A value that does not cause backflow.

【0054】排気通路12のうち、触媒コンバータ19
の入り口および出口の両端部近傍には、それぞれ図示し
ないNOxセンサを取り付けてある。両NOxセンサの
検出値の差からリーンNOx触媒が還元時期にあるかど
うかを求められる。
In the exhaust passage 12, the catalytic converter 19
An NOx sensor (not shown) is attached near the both ends of the inlet and the outlet. Whether or not the lean NOx catalyst is in the reduction period can be obtained from the difference between the detection values of both NOx sensors.

【0055】リーンNOx触媒の再生処理要求時と判断
するのは、コンピュータ、つまりエンジン制御装置EC
Uの構成部品である中央処理制御装置CPUである。C
PUは、説明の有無に拘わらずエンジンIに設けた各種
センサがエンジンIの運転状態ごとに検出しかつECU
に送る各種電気信号に基づいて、リーンNOx触媒の再
生処理要求時でかつ車輌が減速走行しているか否かを判
定する。そして、その判定結果に応じて、CPUは三方
弁36や吸気絞り弁38を作動し、燃焼ガス導入路21
および吸気通路11を開閉して必要箇所に燃焼ガスを振
り分けたり、燃焼ガスの空燃比を調整したりする。 〈実施の形態の作用効果〉次に、実施の形態の作用効果
について説明する。
It is the computer, that is, the engine control unit EC, that determines when the lean NOx catalyst regeneration process is requested.
It is a central processing control unit CPU which is a component of U. C
The PU detects various sensors provided in the engine I for each operating state of the engine I and
It is determined whether or not the lean NOx catalyst regeneration process is requested and the vehicle is decelerating based on various electric signals sent to the vehicle. Then, according to the determination result, the CPU operates the three-way valve 36 and the intake throttle valve 38 to cause the combustion gas introduction passage 21
Also, the intake passage 11 is opened / closed to distribute the combustion gas to a required location, or the air-fuel ratio of the combustion gas is adjusted. <Operation and Effect of Embodiment> Next, the operation and effect of the embodiment will be described.

【0056】ディーゼルエンジンIでは、リーンNOx
触媒の再生処理要求時でかつ車輌が減速走行をしている
時は、吸気通路11に設置の吸気絞り弁38を作動して
吸気通路11を閉じる。これと同時かあるいはほぼ同時
にガス流路切替え弁である三方弁36の操作により燃焼
ガス導入路21を開きさらにEGR弁23bを作動して
EGR通路23aを車輌が通常走行している場合よりも
大きく開きガスの通りをよくする。燃焼ガス導入路21
を開くということは同時に燃焼ガス排出路35三方弁
36を境に閉じることである。
In the diesel engine I, lean NOx
When the catalyst regeneration process is requested and the vehicle is decelerating, the intake throttle valve 38 installed in the intake passage 11 is operated to close the intake passage 11. Simultaneously or almost at the same time, the combustion gas introducing passage 21 is opened by operating the three-way valve 36, which is a gas passage switching valve, and the EGR valve 23b is operated to make it larger than when the vehicle is normally traveling in the EGR passage 23a. Open the street of gas well. Combustion gas introduction passage 21
Opening means that the combustion gas discharge passage 35 is closed at the same time with the three-way valve 36 as a boundary.

【0057】なお、吸気絞り弁38を作動して吸気通路
11を閉じた後は、少なくとも吸気絞り弁38を経由し
てシリンダ2に向けて流れる吸気は非常に少ない。つま
り、低温なガス(実質的には吸気のこと)がリーンNO
x触媒に向けては流れない。よって、それだけでもリー
ンNOx触媒の温度低下を防止できる。
After closing the intake passage 11 by operating the intake throttle valve 38, the amount of intake air flowing toward the cylinder 2 via at least the intake throttle valve 38 is very small. In other words, low-temperature gas (substantially intake air) is lean NO
x does not flow towards the catalyst. Therefore, this alone can prevent the temperature of the lean NOx catalyst from decreasing.

【0058】また、ガス流路切替え弁である三方弁36
の操作により燃焼ガス導入路21を開くと、この開いた
燃焼ガス導入路21は、排気通路12におけるリーンN
Ox触媒の上流側手前箇所C3に向けて燃焼ガスを導
く。このとき燃焼ガスは機関本体(シリンダ2)を迂回
して図1の実線矢印のように燃焼ガス導入路21内を流
れる。したがって、このときに燃焼ガスの温度が高温で
あれば、リーンNOx触媒の温度も高まる。
A three-way valve 36 which is a gas flow path switching valve
When the combustion gas introduction passage 21 is opened by the operation of, the opened combustion gas introduction passage 21 is
The combustion gas is guided to the upstream side C3 of the Ox catalyst. At this time, the combustion gas bypasses the engine body (cylinder 2) and flows in the combustion gas introduction passage 21 as shown by the solid arrow in FIG. Therefore, if the temperature of the combustion gas is high at this time, the temperature of the lean NOx catalyst also rises.

【0059】つまり、車輌が減速走行していても、従来
技術のようにリーンNOx触媒が吸気によって冷やされ
ることがないばかりか反対にリーンNOx触媒を暖め
る。よって、減速走行から通常走行に移る際においてリ
ーンNOx触媒が有効に機能するように、車輌が減速域
にある時から燃焼式ヒータの燃焼量を高めてリーンNO
x触媒の温度を活性温度以上にしておけば、車輌が通常
走行をするようになった時点でリーンNOx触媒はすで
に活性化状態にある。したがって、このときにリーンN
Ox触媒に還元剤を適量に供給すれば、すなわち燃焼式
ヒータの燃焼ガスの空燃比をリッチにしてリーンNOx
触媒が還元雰囲気中にあるようにすれば、減速走行から
通常走行への移行の際に窒素酸化物の還元浄化を間断な
くできる。この結果、好適なリーンNOx触媒の再生を
図れる。
That is, even when the vehicle is decelerating, the lean NOx catalyst is not cooled by the intake air as in the prior art, but the lean NOx catalyst is warmed up. Therefore, when the vehicle is in the deceleration range, the combustion amount of the combustion type heater is increased to increase the lean NOx catalyst so that the lean NOx catalyst effectively functions when shifting from the deceleration running to the normal running.
If the temperature of the x-catalyst is kept above the activation temperature, the lean NOx catalyst is already in the activated state when the vehicle starts to run normally. Therefore, lean N at this time
If an appropriate amount of reducing agent is supplied to the Ox catalyst, that is, the air-fuel ratio of the combustion gas of the combustion type heater is made rich and lean NOx is obtained.
If the catalyst is in the reducing atmosphere, the reduction and purification of nitrogen oxides can be performed without interruption during the transition from decelerating traveling to normal traveling. As a result, suitable regeneration of the lean NOx catalyst can be achieved.

【0060】また、リーンNOx触媒にスート等が付着
していても燃焼ガスの空燃比をリッチ化すると燃焼ガス
熱が高まるので、燃焼によりスート等を除去できる。
Even if soot or the like adheres to the lean NOx catalyst, the combustion gas heat increases when the air-fuel ratio of the combustion gas is made rich, so that the soot or the like can be removed by combustion.

【0061】さらに、車輌が減速走行している時にはイ
ンジェクタ10から燃料が噴射されない。よって、前記
した、吸気絞り弁38を閉じる以前に吸気通路11にあ
った吸気絞り弁38の設置個所よりも下流側の吸気は、
燃焼に供されずにつまり温度的変化のほとんどない状態
のまま排気ポート9から出る。そして、このときEGR
通路23aが開いているので、排気ポート9から出たガ
ス(実質的には吸気のこと)は、EGR通路23aを介
して図2の破線矢印のように排気側から吸気側に戻され
る。このため、吸気絞り弁38を閉じた後は、触媒コン
バータ19に向けて冷たい吸気はほとんど流れない。し
たがって、リーンNOx触媒の温度低下を一層防止でき
る。
Further, fuel is not injected from the injector 10 when the vehicle is decelerating. Therefore, the above-mentioned intake air on the downstream side of the installation location of the intake throttle valve 38 in the intake passage 11 before closing the intake throttle valve 38 is
It leaves the exhaust port 9 without being subjected to combustion, that is, in a state where there is almost no temperature change. And at this time EGR
Since the passage 23a is open, the gas (substantially intake air) emitted from the exhaust port 9 is returned from the exhaust side to the intake side through the EGR passage 23a as indicated by the broken line arrow in FIG. Therefore, after closing the intake throttle valve 38, almost no cold intake air flows toward the catalytic converter 19. Therefore, the temperature decrease of the lean NOx catalyst can be further prevented.

【0062】また、エンジンIでは、燃焼式ヒータ17
から出る燃焼ガスを燃焼ガス導入路21を経由してリー
ンNOx触媒の手前箇所C3にまで、つまりリーンNO
x触媒の直ぐ近くにまで直接的に送り込める。このた
め、リーンNOx触媒を活性化するのに燃焼ガス熱を無
駄なく利用できる。その上、燃焼ガス導入路21を断熱
化してあるので燃焼ガスが燃焼ガス導入路21を通過す
る間に燃焼ガスの持つ熱が他に逃げない。よって、燃焼
ガス熱を触媒を暖めることのみに利用できる。したがっ
て、リーンNOx触媒を一層暖められるのでそれだけ早
くに排気浄化が可能であり、また窒素酸化物の還元がで
きる。
Further, in the engine I, the combustion heater 17
The combustion gas from the exhaust gas passes through the combustion gas introduction passage 21 to the point C3 before the lean NOx catalyst, that is, the lean NOx.
x Can be sent directly to the immediate vicinity of the catalyst. Therefore, the combustion gas heat can be used without waste to activate the lean NOx catalyst. In addition, since the combustion gas introduction passage 21 is insulated, the heat of the combustion gas does not escape to the other while the combustion gas passes through the combustion gas introduction passage 21. Therefore, the combustion gas heat can be used only for warming the catalyst. Therefore, since the lean NOx catalyst can be further warmed, the exhaust gas can be purified more quickly, and the nitrogen oxides can be reduced.

【0063】また、燃焼式ヒータの燃焼ガスを窒素酸化
物の還元に用いているので従来の副噴射が不用になる。
Further, since the combustion gas of the combustion type heater is used for the reduction of nitrogen oxides, the conventional auxiliary injection becomes unnecessary.

【0064】[0064]

【発明の効果】本発明リーンNOx触媒を有する内燃機
関によれば、車輌が減速走行から通常走行に移行する
際、リーンNOx触媒の温度を活性温度以上に予め高め
ておけるので、車輌が減速走行から通常走行へ移行して
も窒素酸化物の還元浄化やスート等の除去が間断なくで
きる。
According to the internal combustion engine having the lean NOx catalyst of the present invention, since the temperature of the lean NOx catalyst can be raised in advance to the activation temperature or higher when the vehicle shifts from decelerating traveling to normal traveling, the vehicle decelerates traveling. Even after shifting from normal to normal driving, reduction purification of nitrogen oxides and removal of soot etc. can be performed without interruption.

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

【図1】 本発明に係るリーンNOx触媒を有する内燃
機関の実施の形態の概略構成図であって、車輌が減速走
行している場合の作動状態を示す図。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of an internal combustion engine having a lean NOx catalyst according to the present invention, showing an operating state when a vehicle is decelerating.

【図2】 本発明に係るリーンNOx触媒を有する内燃
機関の実施の形態の概略構成図であって、車輌が通常走
行している場合の作動状態を示す図。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an embodiment of an internal combustion engine having a lean NOx catalyst according to the present invention, showing an operating state when a vehicle is normally traveling.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

I…ディーゼルエンジン(内燃機関) 2…シリンダ 3…吸気装置 4…排気装置 5…ピストン 5a…コンロッド 6…燃焼室 7…シリンダヘッド 8…吸気ポート 8a…吸気バルブ 9…排気ポート 9a…排気バルブ 10…インジェクタ 11…吸気通路 12…排気通路 15a…ターボチャージャのコンプレッサ 15b…ターボチャージャのタービン 17…燃焼式ヒータ 17a…空気量調整弁 17b…送風ファン 17c…酸素センサ 19…触媒コンバータ(リーンNOx触媒) 21…燃焼ガス導入路 23…排気再循環装置(EGR装置) 23a…EGR通路(排気再循環通路) 23b…EGR弁 33…空気供給路 35…燃焼ガス排出路 36…三方弁(切替え弁) 38…吸気絞り弁 39…吸気圧センサ C1…空気供給路33と吸気通路11との接続箇所 C2…燃焼ガス排出路35と吸気通路11との接続箇所 C3…触媒コンバータ19の上流側手前箇所(燃焼ガス
導入路33の排気通路12との接合点)
I ... Diesel engine (internal combustion engine) 2 ... Cylinder 3 ... Intake device 4 ... Exhaust device 5 ... Piston 5a ... Connecting rod 6 ... Combustion chamber 7 ... Cylinder head 8 ... Intake port 8a ... Intake valve 9 ... Exhaust port 9a ... Exhaust valve 10 Injector 11 Intake passage 12 Exhaust passage 15a Turbocharger compressor 15b Turbocharger turbine 17 Combustion heater 17a Air amount adjusting valve 17b Blower fan 17c Oxygen sensor 19 Catalytic converter (lean NOx catalyst) 21 ... Combustion gas introduction passage 23 ... Exhaust gas recirculation device (EGR device) 23a ... EGR passage (exhaust gas recirculation passage) 23b ... EGR valve 33 ... Air supply passage 35 ... Combustion gas discharge passage 36 ... Three-way valve (switching valve) 38 Intake throttle valve 39 ... Intake pressure sensor C1 ... Connection point between air supply passage 33 and intake passage 11 C2 ... upstream front portion of the connection point C3 ... catalytic converter 19 and the combustion gas discharge passage 35 and the intake passage 11 (the junction of the exhaust passage 12 of the combustion gas introducing passageway 33)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F02D 21/08 301 F02D 21/08 301A 301C 311 311B 41/12 305 41/12 305 310 310 F02M 25/07 F02M 25/07 B 570 570J 570Z (56)参考文献 特開 平6−317142(JP,A) 特開 昭64−24118(JP,A) 特開 昭60−79149(JP,A) 特開 昭61−54313(JP,A) 実開 平1−152069(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01N 3/08 - 3/28 F02D 21/08 F02D 41/12 F02M 25/07 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI F02D 21/08 301 F02D 21/08 301A 301C 311 311B 41/12 305 41/12 305 310 310 F02M 25/07 F02M 25/07 B 570 570J 570Z (56) Reference JP-A-6-317142 (JP, A) JP-A 64-24118 (JP, A) JP-A 60-79149 (JP, A) JP-A 61-54313 (JP, A) Actual Kaihei 1-152069 (JP, U) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) F01N 3/08-3/28 F02D 21/08 F02D 41/12 F02M 25/07

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 吸気通路に設置され吸気通路を通る吸気
を絞る吸気絞り弁と、 排気通路に設置され排気通路を通るガスを浄化するリー
ンNOx触媒と、 燃料を燃焼することで得られた熱により機関関連要素を
昇温する燃焼式ヒータと、 この燃焼式ヒータの燃焼ガスを前記吸気通路に出す燃焼
ガス排出路と、 前記排気通路におけるリーンNOx触媒の上流側に向け
て気筒を通ることなく前記燃焼ガスを導く燃焼ガス導入
路と、 この燃焼ガス導入路または前記燃焼ガス排出路のいずれ
かを選択的に切り替えて開く切替え弁と、 を有し、 前記リーンNOx触媒の再生処理要求時でかつ車輌が減
速走行している時は、前記吸気絞り弁により前記吸気通
路を閉じるとともに前記切替え弁を切り替えて前記燃焼
ガス導入路を開くリーンNOx触媒を有する内燃機関。
1. An intake throttle valve installed in an intake passage for throttling intake air passing through the intake passage, a lean NOx catalyst installed in an exhaust passage for purifying gas passing through the exhaust passage, and heat obtained by burning fuel. A combustion type heater for raising the temperature of engine-related elements by means of a combustion gas, a combustion gas discharge passage for discharging the combustion gas of the combustion type heater to the intake passage, and an exhaust passage without passing through the cylinder toward the upstream side of the lean NOx catalyst. A combustion gas introducing passage for guiding the combustion gas; and a switching valve for selectively opening either the combustion gas introducing passage or the combustion gas discharging passage, and a regeneration processing request for the lean NOx catalyst is made. Further, when the vehicle is decelerating, a lean NOx catalyst that closes the intake passage by the intake throttle valve and switches the switching valve to open the combustion gas introduction passage is provided. Internal combustion engine that.
【請求項2】 排気再循環装置を備え、前記再生処理要
求時でかつ車輌が減速走行している時に前記排気再循環
装置を作動して排気系から吸気系に延びる排気再循環通
路を開くことを特徴とする請求項1記載のリーンNOx
触媒を有する内燃機関。
2. An exhaust gas recirculation device is provided, and the exhaust gas recirculation device is operated to open an exhaust gas recirculation passage extending from the exhaust gas system to the intake gas system when the regeneration process is requested and the vehicle is decelerating. The lean NOx according to claim 1, wherein
Internal combustion engine with catalyst.
【請求項3】 前記リーンNOx触媒の再生処理要求時
には、前記燃焼ガスの空燃比をリッチにすることを特徴
とする請求項1または請求項2記載のリーンNOx触媒
を有する内燃機関。
3. The internal combustion engine having a lean NOx catalyst according to claim 1, wherein the air-fuel ratio of the combustion gas is made rich when a request for regeneration processing of the lean NOx catalyst is made.
【請求項4】 前記燃焼ガス導入路の前記排気通路との
接合点はリーンNOx触媒の手前箇所であることを特徴
とする請求項1から請求項3いずれか記載のリーンNO
x触媒を有する内燃機関。
4. The lean NO according to claim 1, wherein a junction of the combustion gas introducing passage and the exhaust passage is a portion in front of the lean NOx catalyst.
Internal combustion engine with x-catalyst.
【請求項5】 前記燃焼ガス導入路は断熱材を有するこ
とを特徴とする請求項1から請求項4いずれか記載のリ
ーンNOx触媒を有する内燃機関。
5. The internal combustion engine having a lean NOx catalyst according to claim 1, wherein the combustion gas introducing passage has a heat insulating material.
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