JP3514200B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust gas purification device for internal combustion engine

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JP3514200B2
JP3514200B2 JP2000010052A JP2000010052A JP3514200B2 JP 3514200 B2 JP3514200 B2 JP 3514200B2 JP 2000010052 A JP2000010052 A JP 2000010052A JP 2000010052 A JP2000010052 A JP 2000010052A JP 3514200 B2 JP3514200 B2 JP 3514200B2
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Japan
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exhaust
nox
catalyst
exhaust gas
port
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信也 広田
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Toyota Motor Corp
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Description

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

【0001】[0001]

【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触媒がある。この吸蔵還元型NOx触媒
(以下、NOx触媒と略すときもある)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 There is an NOx storage reduction catalyst as an exhaust gas purification apparatus for purifying NOx from exhaust gas discharged from an internal combustion engine capable of lean combustion. This NOx storage reduction catalyst (hereinafter sometimes abbreviated as NOx catalyst) absorbs NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean (that is, in an oxygen excess atmosphere), and the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is It is a catalyst that releases NOx absorbed and reduces it to N 2 when it decreases.

【0003】この吸蔵還元型NOx触媒を内燃機関の排
気通路に配置すると、リーン空燃比の排気ガスから窒素
酸化物(NOx)を吸収することができるが、NOx触媒
のNOx吸収容量にも限界があるため、NOx吸収量が所
定量になったときに、NOx触媒に酸素濃度の低い還元
ガス(例えば、理論空燃比またはリッチ空燃比の排気ガ
ス)を流して吸収されているNOxを脱離しN2に還元す
る(以下、この処理をNOx放出処理と称す)ことによ
り、NOx吸収能力を回復させる必要がある。
When this NOx storage reduction catalyst is arranged in the exhaust passage of an internal combustion engine, nitrogen oxides (NOx) can be absorbed from the exhaust gas with a lean air-fuel ratio, but the NOx absorption capacity of the NOx catalyst is also limited. Therefore, when the NOx absorption amount reaches a predetermined amount, a reducing gas having a low oxygen concentration (for example, an exhaust gas having a stoichiometric air-fuel ratio or a rich air-fuel ratio) is passed through the NOx catalyst to desorb the absorbed NOx. It is necessary to restore the NOx absorption capacity by reducing it to 2 (hereinafter, this processing is referred to as NOx releasing processing).

【0004】そこで、吸蔵還元型NOx触媒を用いた排
気浄化システムとして、特開昭62−106826号公
報等に開示されるように、排気通路を途中で分岐して2
本の排気通路にし、それぞれの排気通路に吸蔵還元型N
Ox触媒を配置し、一方のNOx触媒に排気ガスを流して
排気ガス中のNOxを吸収し、その間に他方のNOx触媒
に還元ガスを流して該NOx触媒のNOx放出処理を行う
ようにした排気浄化システムが開発されている。
Therefore, as an exhaust gas purification system using a NOx storage reduction catalyst, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-106826, the exhaust passage is branched in the middle of the exhaust gas.
Book exhaust passages, and storage reduction type N in each exhaust passage
An exhaust gas in which an Ox catalyst is arranged and exhaust gas is passed through one NOx catalyst to absorb NOx in the exhaust gas, while reducing gas is passed through the other NOx catalyst to perform NOx release processing of the NOx catalyst. Purification systems are being developed.

【0005】前記公報に開示された排気浄化装置では、
それぞれのNOx触媒で上述の如く並行処理可能にする
ために、排気通路の分岐部に、排気ガスをいずれのNO
x触媒に流すか切り替えるための排気切替弁を設け、こ
の排気切替弁と各NOx触媒との間の各排気通路に還元
ガス供給口を設けて各NOx触媒に還元ガスを供給可能
にし、さらに還元ガスをいずれの還元ガス供給口に導入
するか選択的に切り替える還元ガス切替手段を設けてい
る。
In the exhaust gas purification device disclosed in the above publication,
In order to be able to process the NOx catalysts in parallel as described above, the exhaust gas is diverted to the branch portion of the exhaust passage.
An exhaust switching valve for switching between flowing to the x-catalyst is provided, and a reducing gas supply port is provided in each exhaust passage between this exhaust switching valve and each NOx catalyst so that reducing gas can be supplied to each NOx catalyst, and further reduction is performed. A reducing gas switching means for selectively switching which reducing gas supply port the gas is introduced is provided.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来の排気浄化装置では、還元ガス供給口が2つ必要で
あり、そのため各還元ガス供給口に還元ガスを導入する
ための還元ガス通路も2つ必要になり、さらに、還元ガ
ス切替手段とその制御が必要になることにより、装置の
複雑化とコストアップを招いた。特に、車両搭載用の排
気浄化装置の場合には、搭載スペースが小さいため、装
置の複雑化は大きな障害となる。
However, in the above-mentioned conventional exhaust gas purification device, two reducing gas supply ports are required, and therefore, there are also two reducing gas passages for introducing the reducing gas into each reducing gas supply port. In addition, since the reducing gas switching means and its control are required, the apparatus becomes complicated and the cost is increased. In particular, in the case of an exhaust emission control device mounted on a vehicle, the mounting space is small, and thus the complication of the device becomes a major obstacle.

【0007】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、還元剤の供給口を単一にして、装置の簡略化お
よびコストダウンを図ることができる内燃機関の排気浄
化装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and the problem to be solved by the present invention is to simplify the apparatus by using a single reducing agent supply port. An object of the present invention is to provide an exhaust emission control device for an internal combustion engine, which can reduce costs.

【0008】[0008]

【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。 (1) 本発明は、(イ)希薄燃焼可能な内燃機関の排
気通路であって並列的に複数に分岐された排気通路と、
(ロ)分岐された前記複数の排気通路のそれぞれに配置
され、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにNO
x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を放出しN2に還元する吸蔵還元型NOx触
媒と、(ハ)排気ガスをいずれの前記吸蔵還元型NOx
触媒に導入するか選択的に切り替える排気経路切替手段
と、(ニ)排気ガスが流れていない前記吸蔵還元型NO
x触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段と、を備えた
内燃機関の排気浄化装置において、前記還元剤供給手段
の還元剤供給口は、前記排気経路切替手段が排気ガスを
いずれの吸蔵還元型NOx触媒に導入しているかにかか
わらず、排気ガスが流れていない吸蔵還元型NOx触媒
に連なる流路に位置していることを特徴とする。
The present invention adopts the following means in order to solve the above problems. (1) The present invention relates to (a) an exhaust passage of an internal combustion engine capable of lean combustion, which is branched into a plurality of parallel exhaust passages;
(B) NO is provided when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, which is arranged in each of the plurality of branched exhaust passages.
a storage-reduction type NOx catalyst that absorbs x and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is low, and reduces it to N 2;
Exhaust path switching means for selectively introducing into the catalyst, and (d) the storage reduction type NO in which exhaust gas does not flow.
In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, comprising: a reducing agent supply means for supplying a reducing agent to the catalyst, the reducing agent supply port of the reducing agent supply means has the exhaust path switching means for storing and reducing exhaust gas. It is characterized in that it is located in a flow path connected to a storage reduction type NOx catalyst in which exhaust gas does not flow regardless of whether it is introduced into the type NOx catalyst.

【0009】この内燃機関の排気浄化装置では、排気経
路切替手段によっていずれかの吸蔵還元型NOx触媒に
排気ガスを流すかを選択し、選択された吸蔵還元型NO
x触媒に排気ガスを流すことにより排気ガス中のNOxが
該吸蔵還元型NOx触媒に吸収される。そして、その間
に、排気ガスが流れていない吸蔵還元型NOx触媒に還
元剤供給装置から還元剤を供給することにより、該吸蔵
還元型NOx触媒に吸収されているNOxを脱離し、N2
に還元し、これによって、該吸蔵還元型NOx触媒のN
Ox吸収能力を回復する。即ち、排気ガス中のNOx除去
処理と、吸蔵還元型NOx触媒のNOx吸収能力回復処理
を同時に並行して実行することができる。この排気浄化
装置では、還元剤供給手段及び還元剤供給口が一つで済
むので、装置の簡略化およびコストダウンを図ることが
できる。
In this exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, it is selected by the exhaust path switching means which of the storage reduction type NOx catalysts the exhaust gas should flow through, and the selected storage reduction type NOx catalyst is selected.
By flowing the exhaust gas through the x catalyst, NOx in the exhaust gas is absorbed by the NOx storage reduction catalyst. In the meantime, the reducing agent is supplied from the reducing agent supply device to the NOx storage reduction catalyst in which exhaust gas is not flowing, so that the NOx absorbed in the NOx storage reduction catalyst is desorbed, and N 2 is absorbed.
To the N, and thereby the N of the storage reduction type NOx catalyst is reduced.
Restores Ox absorption capacity. That is, the NOx removal process in the exhaust gas and the NOx absorption capacity recovery process of the NOx storage reduction catalyst can be simultaneously executed in parallel. In this exhaust gas purification device, only one reducing agent supply means and one reducing agent supply port are required, so that the device can be simplified and the cost can be reduced.

【0010】前記(1)に記載の内燃機関の排気浄化装
置においては、前記吸蔵還元型NOx触媒の温度または
排気ガス温度が所定温度以下のときに、前記排気経路切
替手段が総ての前記吸蔵還元型NOx触媒に排気ガスを
流すよう作動するようにしてもよい。このようにする
と、総ての吸蔵還元型NOx触媒にリーン空燃比の排気
ガスと還元剤との混合ガスを供給することができ、その
結果、吸蔵還元型NOx触媒において還元剤が酸化する
ことによって、吸蔵還元型NOx触媒を昇温させること
ができる。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine described in (1) above, when the temperature of the NOx storage reduction catalyst or the exhaust gas temperature is below a predetermined temperature, the exhaust path switching means all of the occlusions. The reduction type NOx catalyst may be operated so as to flow the exhaust gas. By doing so, a mixed gas of the lean air-fuel ratio exhaust gas and the reducing agent can be supplied to all the NOx storage reduction catalysts, and as a result, the reducing agent is oxidized in the NOx storage reduction catalysts. It is possible to raise the temperature of the NOx storage reduction catalyst.

【0011】前記(1)に記載の内燃機関の排気浄化装
置においては、前記吸蔵還元型NOx触媒の上流に点火
手段を備えることができる。このようにすると、排気ガ
スが流れていない吸蔵還元型NOx触媒に供給される還
元剤を該吸蔵還元型NOx触媒よりも上流において点火
手段で着火することができ、その結果、還元剤の燃焼熱
を利用して該吸蔵還元型NOx触媒を加熱し昇温するこ
とができる。したがって、吸蔵還元型NOx触媒の触媒
床温度をNOx吸収に必要な温度まで迅速に昇温した
り、あるいは、NOx触媒の触媒床温度をNOx放出・還
元に必要な温度まで迅速に昇温することができる。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine described in (1) above, an ignition means can be provided upstream of the NOx storage reduction catalyst. In this way, the reducing agent supplied to the NOx storage reduction catalyst in which exhaust gas does not flow can be ignited by the ignition means upstream of the NOx storage reduction catalyst, and as a result, the heat of combustion of the reducing agent is reduced. Can be used to heat and raise the temperature of the NOx storage reduction catalyst. Therefore, it is necessary to quickly raise the catalyst bed temperature of the NOx storage reduction catalyst to the temperature required for NOx absorption, or to raise the catalyst bed temperature of the NOx catalyst quickly to the temperature required for NOx release / reduction. You can

【0012】(2) また、本発明は、希薄燃焼可能な
内燃機関の排気通路に、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を放出しN2に還元する吸
蔵還元型NOx触媒が設けられ、吸蔵還元型NOx触媒よ
りも上流の排気通路に還元剤を供給する還元剤供給手段
を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記排気通
路は、内燃機関に接続された上流側排気通路と、この上
流側排気通路から二つに分岐されて並列配置された第1
下流側排気通路及び第2下流側排気通路とを有し、前記
第1及び第2下流側排気通路にそれぞれ前記吸蔵還元型
NOx触媒を備え、前記排気通路の上流側排気通路と第
1及び第2下流側排気通路との分岐部には排気経路切替
弁が設けられ、前記排気経路切替弁は、(イ)前記上流
側排気通路に接続された第1ポートと前記第1下流側排
気通路に接続された第2ポートと前記第2下流側排気通
路に接続された第3ポートとを有するハウジングと、
(ロ)このハウジング内に回動可能に支持され、前記第
1ポートと第2ポートを連通するとともにこれらポート
から第3ポートを遮断する第1ポジションと、前記第1
ポートと第3ポートを連通するとともにこれらポートか
ら第2ポートを遮断する第2ポジションに切り替え可能
な弁体と、(ハ)前記ハウジング内に設けられ、前記弁
体が第1ポジションに位置したときに第1ポートから遮
断されるとともに第3ポートに連通し、第2ポジション
に位置したときに第1ポートから遮断されるとともに第
2ポートに連通する還元剤供給部と、を備え、前記排気
経路切替弁の還元剤供給部に前記還元剤供給手段から還
元剤が供給されることを特徴とする。
(2) Further, according to the present invention, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust passage of the internal combustion engine capable of lean burn is lean and the oxygen concentration of the exhaust gas flowing in is low, the NOx is absorbed. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, which is provided with an occlusion reduction type NOx catalyst that releases absorbed NOx and reduces it to N 2 , and includes a reducing agent supply means for supplying a reducing agent to an exhaust passage upstream of the occlusion reduction type NOx catalyst. In the above, the exhaust passage is provided with an upstream exhaust passage connected to an internal combustion engine, and a first branch that is branched from the upstream exhaust passage into two.
A downstream exhaust passage and a second downstream exhaust passage, the first and second downstream exhaust passages are provided with the NOx storage reduction catalyst, and the upstream exhaust passage of the exhaust passage and the first and second exhaust passages. 2 An exhaust path switching valve is provided in a branch portion with the downstream exhaust passage, and the exhaust path switching valve includes (a) a first port connected to the upstream exhaust passage and the first downstream exhaust passage. A housing having a second port connected thereto and a third port connected to the second downstream exhaust passage,
(B) A first position, which is rotatably supported in the housing, connects the first port and the second port, and shuts off the third port from these ports;
A valve body that connects the port and the third port and that can switch to a second position that blocks the second port from these ports; and (c) when the valve body is provided in the housing and the valve body is in the first position. A reducing agent supply unit that is cut off from the first port and communicates with the third port, and that is cut off from the first port and communicates with the second port when positioned at the second position. The reducing agent is supplied from the reducing agent supply means to the reducing agent supply unit of the switching valve.

【0013】この内燃機関の排気浄化装置では、排気経
路切替弁の弁体を第1ポジションに位置させると排気ガ
スが第1下流側排気通路に流れ第2下流側排気通路には
流れず、排気ガス中のNOxは第1下流側排気通路に設
けられた吸蔵還元型NOx触媒に吸収される。そして、
このように弁体を第1ポジションに位置させているとき
に還元剤供給部に還元剤を供給すると、還元剤は第2下
流側排気通路に流れ、第2下流側排気通路に設けられた
吸蔵還元型NOx触媒に吸収されているNOxが脱離し、
2に還元され、これによって、該吸蔵還元型NOx触媒
のNOx吸収能力が回復する。即ち、排気ガス中のNOx
除去処理と、吸蔵還元型NOx触媒のNOx吸収能力回復
処理を同時に並行して実行することができる。
In this exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, when the valve body of the exhaust path switching valve is located at the first position, the exhaust gas flows into the first downstream side exhaust passage and does not flow into the second downstream side exhaust passage, and the exhaust gas is exhausted. NOx in the gas is absorbed by the NOx storage reduction catalyst provided in the first downstream exhaust passage. And
When the reducing agent is supplied to the reducing agent supply unit while the valve body is located at the first position as described above, the reducing agent flows into the second downstream side exhaust passage, and is stored in the second downstream side exhaust passage. NOx absorbed in the reduced NOx catalyst is desorbed,
The NOx absorption capacity of the storage-reduction type NOx catalyst is restored by being reduced to N 2 . That is, NOx in the exhaust gas
The removal process and the NOx absorption capacity recovery process of the NOx storage reduction catalyst can be simultaneously executed in parallel.

【0014】また、排気経路切替弁の弁体を第2ポジシ
ョンに位置させると排気ガスが第2下流側排気通路に流
れ第1下流側排気通路には流れず、排気ガス中のNOx
は第2下流側排気通路に設けられた吸蔵還元型NOx触
媒に吸収される。そして、このように弁体を第2ポジシ
ョンに位置させているときに還元剤供給部に還元剤を供
給すると、還元剤は第1下流側排気通路に流れ、第1下
流側排気通路に設けられた吸蔵還元型NOx触媒に吸収
されているNOxが脱離し、N2に還元され、これによっ
て、該吸蔵還元型NOx触媒のNOx吸収能力が回復す
る。即ち、排気ガス中のNOx除去処理と、吸蔵還元型
NOx触媒のNOx吸収能力回復処理を同時に並行して実
行することができる。この排気浄化装置では、還元剤供
給手段及び還元剤供給部が一つで済むので、装置の簡略
化およびコストダウンを図ることができる。
Further, when the valve body of the exhaust path switching valve is positioned at the second position, the exhaust gas flows into the second downstream exhaust passage and does not flow into the first downstream exhaust passage, and NOx in the exhaust gas is exhausted.
Is absorbed by the NOx storage reduction catalyst provided in the second downstream exhaust passage. Then, when the reducing agent is supplied to the reducing agent supply unit while the valve body is positioned at the second position in this way, the reducing agent flows into the first downstream side exhaust passage and is provided in the first downstream side exhaust passage. The NOx absorbed by the storage reduction type NOx catalyst is desorbed and reduced to N 2 , whereby the NOx absorption capacity of the storage reduction type NOx catalyst is restored. That is, the NOx removal process in the exhaust gas and the NOx absorption capacity recovery process of the NOx storage reduction catalyst can be simultaneously executed in parallel. In this exhaust gas purification device, only one reducing agent supply means and one reducing agent supply unit are required, so that the device can be simplified and the cost can be reduced.

【0015】前記(2)に記載の内燃機関の排気浄化装
置においては、前記排気経路切替弁は、第1ポートと第
2ポートと第3ポートと還元剤供給部を同時に連通させ
る第3ポジションに前記弁体を保持可能にすることがで
きる。このようにすると、第1下流側排気通路と第2下
流側排気通路の両方にリーン空燃比の排気ガスと還元剤
との混合ガスを供給することができるようになり、その
結果、吸蔵還元型NOx触媒において還元剤が酸化する
ことによって、吸蔵還元型NOx触媒を昇温させること
ができる。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine as described in (2) above, the exhaust path switching valve is in the third position in which the first port, the second port, the third port and the reducing agent supply section are in communication at the same time. The valve body can be held. By doing so, it becomes possible to supply the mixed gas of the lean air-fuel ratio exhaust gas and the reducing agent to both the first downstream exhaust passage and the second downstream exhaust passage, and as a result, the storage reduction type By oxidizing the reducing agent in the NOx catalyst, it is possible to raise the temperature of the storage reduction type NOx catalyst.

【0016】前記(2)に記載の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と前記第1下流側
排気通路の吸蔵還元型NOx触媒との間、及び、前記排
気経路切替手段と前記第2下流側排気通路の吸蔵還元型
NOx触媒との間に、それぞれ点火手段を備えることが
できる。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to (2), between the exhaust path switching means and the NOx storage reduction catalyst in the first downstream exhaust passage, and the exhaust path switching means. Ignition means may be provided between the second downstream exhaust passage and the NOx storage reduction catalyst.

【0017】その場合に、前記排気経路切替手段によっ
て排気ガスの流通を閉ざされるべき第1または第2下流
側排気通路に属する前記点火手段は、該下流側排気通路
への排気ガスの流通を閉ざすべく前記排気経路切替手段
が排気経路を切り替えた後に作動せしめられるようにす
ることができる。
In this case, the ignition means belonging to the first or second downstream side exhaust passage to be closed by the exhaust path switching means closes the circulation of the exhaust gas to the downstream side exhaust passage. Therefore, the exhaust path switching means can be operated after switching the exhaust path.

【0018】吸蔵還元型NOx触媒に還元剤を供給して
吸蔵還元型NOx触媒からNOxを放出しN2に還元する
には、吸蔵還元型NOx触媒を所定温度以上にする必要
がある。したがって、NOx放出・還元を行うときにそ
の対象となる吸蔵還元型NOx触媒が所定温度に達して
いない場合には、該吸蔵還元型NOx触媒を加熱し昇温
するのが好ましい。吸蔵還元型NOx触媒からNOxを放
出し還元するときには、該NOx触媒への排気ガスの流
通を閉ざして行うが、その際に、前記排気経路切替手段
によって該吸蔵還元型NOx触媒への排気ガスの流通を
閉ざした後に、該吸蔵還元型NOx触媒が収容された下
流側排気通路の点火手段を作動させると、該吸蔵還元型
NOx触媒の上流において還元剤を燃焼させることがで
き、この燃焼熱を利用して該吸蔵還元型NOx触媒を昇
温することができる。
In order to supply a reducing agent to the NOx storage reduction catalyst to release NOx from the NOx storage reduction catalyst and reduce it to N 2 , the NOx storage reduction catalyst must be heated to a predetermined temperature or higher. Therefore, when the NOx storage / reduction type NOx catalyst to be NOx released / reduced does not reach the predetermined temperature, it is preferable to heat the storage / reduction type NOx catalyst to raise the temperature. When NOx is released from the NOx storage reduction catalyst and is reduced, the exhaust gas is closed to the NOx catalyst. At that time, the exhaust path switching means controls the exhaust gas flow to the NOx storage reduction catalyst. After closing the flow, when the ignition means of the downstream side exhaust passage accommodating the storage reduction type NOx catalyst is operated, the reducing agent can be burned upstream of the storage reduction type NOx catalyst, and the combustion heat is generated. By utilizing this, the temperature of the storage reduction type NOx catalyst can be raised.

【0019】また、前記(2)に記載の内燃機関の排気
浄化装置において、前記排気経路切替手段と前記第1下
流側排気通路の吸蔵還元型NOx触媒との間、及び、前
記排気経路切替手段と前記第2下流側排気通路の吸蔵還
元型NOx触媒との間に、それぞれ点火手段を備える場
合に、前記排気経路切替手段によって排気ガスの流通を
開始すべき第1または第2下流側排気通路に属する前記
点火手段は、該下流側排気通路に排気ガスを流すべく前
記排気経路切替手段が排気経路を切り替える前に作動せ
しめられるようにすることができる。
Further, in the exhaust gas purification device for an internal combustion engine as described in (2) above, between the exhaust path switching means and the storage reduction type NOx catalyst in the first downstream exhaust passage, and the exhaust path switching means. And an NOx storage reduction catalyst in the second downstream side exhaust passage, the first or second downstream side exhaust passage through which the exhaust gas flow switching means should start the flow of the exhaust gas when an ignition means is provided. The ignition means belonging to can be made to operate before the exhaust path switching means switches the exhaust path in order to flow the exhaust gas to the downstream side exhaust passage.

【0020】排気ガス中のNOxを吸蔵還元型NOx触媒
に吸収させるには、吸蔵還元型NOx触媒を所定温度以
上にする必要がある。したがって、排気ガスを吸蔵還元
型NOx触媒に流して排気ガス中のNOxを吸収させると
きに、該吸蔵還元型NOx触媒が所定温度に達していな
い場合には、該吸蔵還元型NOx触媒を加熱し昇温する
のが好ましい。吸蔵還元型NOx触媒への排気ガスの流
通を開始するときには、前記排気経路切替手段によって
該吸蔵還元型NOx触媒への排気ガスの流通を許容する
が、その際に、前記排気経路切替手段によって該吸蔵還
元型NOx触媒への排気ガスの流通を許容する前に、即
ち、該吸蔵還元型NOx触媒が収容されている下流側排
気通路に排気ガスを流すべく前記排気経路切替手段が排
気経路を切り替える前に、該下流側排気通路の点火手段
を作動させると、該吸蔵還元型NOx触媒の上流におい
て還元剤を燃焼させることができ、この燃焼熱を利用し
て該吸蔵還元型NOx触媒を昇温することができる。
In order for the NOx in the exhaust gas to be absorbed by the NOx storage reduction catalyst, it is necessary to raise the temperature of the NOx storage reduction catalyst to a predetermined temperature or higher. Therefore, when the NOx in the exhaust gas is absorbed by flowing the exhaust gas through the NOx storage reduction catalyst, if the NOx storage reduction catalyst does not reach the predetermined temperature, the NOx storage reduction catalyst is heated. It is preferable to raise the temperature. When starting the flow of the exhaust gas to the storage reduction type NOx catalyst, the exhaust path switching means allows the flow of the exhaust gas to the storage reduction type NOx catalyst, but at that time, by the exhaust path switching means Before allowing the exhaust gas to flow to the NOx storage reduction catalyst, that is, the exhaust path switching means switches the exhaust path so as to flow the exhaust gas to the downstream exhaust passage in which the NOx storage reduction catalyst is accommodated. If the ignition means of the downstream side exhaust passage is activated before, the reducing agent can be burned upstream of the NOx storage reduction catalyst, and the heat of combustion is used to raise the temperature of the NOx storage reduction catalyst. can do.

【0021】前記(1)及び(2)に記載の内燃機関の
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、ディーゼルエンジンやリーンバーンガソリンエンジ
ンを例示することができる。
In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the above (1) and (2), examples of the lean burn internal combustion engine include a diesel engine and a lean burn gasoline engine.

【0022】前記(1)及び(2)に記載の内燃機関の
排気浄化装置において、還元剤として、LPG(液化天
然ガス),CNG(天然ガス),ガソリン,軽油を気化
したガスや、さらにこれらガスを加熱して分解したもの
や、燃焼式ヒータから排出される燃焼ガスなどを用いる
ことができる。ここで、燃焼式ヒータとは、暖機促進や
車室内暖房装置の性能向上等を目的として、動力源とし
ての内燃機関とは別に設けた燃焼室で燃料を燃焼して熱
エネルギーを得る装置である。
In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine as described in (1) and (2) above, LPG (liquefied natural gas), CNG (natural gas), gasoline, gas obtained by vaporizing light oil, or the like is further used as a reducing agent. A gas obtained by heating and decomposing gas, a combustion gas discharged from a combustion heater, or the like can be used. Here, the combustion heater is a device that burns fuel in a combustion chamber provided separately from an internal combustion engine as a power source to obtain thermal energy for the purpose of promoting warm-up and improving the performance of a vehicle interior heating device. is there.

【0023】前記(1)及び(2)に記載の内燃機関の
排気浄化装置において、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ものを例示することが
できる。
In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine as described in (1) and (2) above, the NOx storage reduction catalyst uses, for example, alumina as a carrier, and potassium K, sodium Na, lithium Li, and cesium are supported on the carrier. At least one selected from alkali metals such as Cs, barium Ba, alkaline earths such as calcium Ca, lanthanum La, rare earths such as yttrium Y, and a noble metal such as platinum Pt are supported. It can be illustrated.

【0024】[0024]

【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6の図面に基いて
説明する。尚、以下の各実施の形態は、本発明を内燃機
関としてのディーゼルエンジンに適用した態様である。
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. Each of the following embodiments is a mode in which the present invention is applied to a diesel engine as an internal combustion engine.

【0025】〔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4の図面を参照して説明する。図1は、内燃機関と
してのディーゼルエンジンの排気浄化装置の概略構成を
示す図である。この図において、エンジン1は直列4気
筒であり、吸気管2及び吸気マニホルド3を介して各気
筒に吸気が供給される。
[First Embodiment] First, a first embodiment of an exhaust purification system for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings of FIGS. 1 to 4. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an exhaust emission control device for a diesel engine as an internal combustion engine. In this figure, the engine 1 has four in-line cylinders, and intake air is supplied to each cylinder via an intake pipe 2 and an intake manifold 3.

【0026】燃料タンク4の燃料(軽油)は吐出圧制御
可能な燃料供給ポンプ5によって吸い上げられてコモン
レール6に供給される。エンジンコントロール用電子制
御ユニット(ECU)50は、コモンレール6内の燃料
圧力がエンジン1の運転状態に応じて所定圧力値となる
ように、燃料供給ポンプ5の運転を制御する。
The fuel (light oil) in the fuel tank 4 is sucked up by the fuel supply pump 5 whose discharge pressure can be controlled and supplied to the common rail 6. The engine control electronic control unit (ECU) 50 controls the operation of the fuel supply pump 5 so that the fuel pressure in the common rail 6 becomes a predetermined pressure value according to the operating state of the engine 1.

【0027】また、エンジン1には、コモンレール6か
ら供給される燃料を各気筒内に噴射する燃料噴射弁7が
設けられており、燃料噴射弁7の開弁時期及び開弁期間
は、エンジン1の運転状態に応じてECU50によって
制御される。
Further, the engine 1 is provided with a fuel injection valve 7 for injecting the fuel supplied from the common rail 6 into each cylinder, and the opening timing and opening period of the fuel injection valve 7 are the engine 1 It is controlled by the ECU 50 according to the operating state of the.

【0028】各気筒の燃焼室には、各気筒における圧縮
上死点近傍において対応する燃料噴射弁7から燃料が噴
射され、リーン空燃比で燃焼して生じた排気が排気マニ
ホールド8を介して排気管9に排出される。
Fuel is injected into the combustion chamber of each cylinder from the corresponding fuel injection valve 7 in the vicinity of the compression top dead center in each cylinder, and the exhaust gas generated by combustion at a lean air-fuel ratio is exhausted via the exhaust manifold 8. It is discharged to the pipe 9.

【0029】排気管9は、内部にSOx吸収剤21を収
容したSトラップ20に連結され、Sトラップ20は排
気管10を介して三方弁(排気経路切替手段、排気経路
切替弁)30に連結されている。尚、この実施の形態に
おいて、排気管9,10は上流側排気通路を構成する。
The exhaust pipe 9 is connected to an S trap 20 containing an SOx absorbent 21 therein, and the S trap 20 is connected to a three-way valve (exhaust passage switching means, exhaust passage switching valve) 30 via the exhaust pipe 10. Has been done. In this embodiment, the exhaust pipes 9 and 10 form an upstream exhaust passage.

【0030】SOx吸収剤21は、排気ガスの空燃比が
リーンのときにSOxを吸収するものであり、三元触媒
や吸蔵還元型NOx触媒や選択還元型NOx触媒等から構
成することができる。
The SOx absorbent 21 absorbs SOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, and can be composed of a three-way catalyst, a storage reduction type NOx catalyst, a selective reduction type NOx catalyst or the like.

【0031】三方弁30のハウジング31はラグビーボ
ール形をなし、3つのポート31a,31b,31cを
備えている。第1ポート31aはハウジング31の上流
端側に設けられ、この第1ポート31aに前記排気管1
0が連結されている。第2ポート31bと第3ポート3
1cは第1ポート31aよりも下流側に配置され互いに
離間して設けられていて、第2ポート31bと第3ポー
ト31cにはそれぞれ排気管11,12が連結されてい
る。
The housing 31 of the three-way valve 30 has a rugby ball shape and has three ports 31a, 31b and 31c. The first port 31a is provided on the upstream end side of the housing 31, and the exhaust pipe 1 is connected to the first port 31a.
0s are connected. Second port 31b and third port 3
1c is arranged on the downstream side of the first port 31a and spaced apart from each other, and exhaust pipes 11 and 12 are connected to the second port 31b and the third port 31c, respectively.

【0032】排気管11,12にはそれぞれ吸蔵還元型
NOx触媒(以下、NOx触媒と略す)61,62が収容
されており、NOx触媒61,62よりも下流において
排気管11,12は排気管13に合流している。NOx
触媒61,62については後で詳述する。尚、この実施
の形態において、排気管11は第1下流側排気通路を構
成し、排気管12は第2下流側排気通路を構成する。
Storage-reduction type NOx catalysts (hereinafter abbreviated as NOx catalysts) 61 and 62 are housed in the exhaust pipes 11 and 12, respectively, and the exhaust pipes 11 and 12 are located downstream of the NOx catalysts 61 and 62. Joined 13 NOx
The catalysts 61 and 62 will be described in detail later. In addition, in this embodiment, the exhaust pipe 11 constitutes a first downstream side exhaust passage, and the exhaust pipe 12 constitutes a second downstream side exhaust passage.

【0033】ハウジング31の内部には弁体32が支軸
33を回転中心にして回動可能に取り付けられている。
支軸33はハウジング31の中央よりも下流側にずらし
て配置されており、この支軸33を回転中心にして弁体
32を回動させたときに、弁体32の全周縁がハウジン
グ31の内面を摺動するようになっている。
A valve element 32 is mounted inside the housing 31 so as to be rotatable around a support shaft 33 as a rotation center.
The support shaft 33 is arranged so as to be displaced downstream from the center of the housing 31, and when the valve body 32 is rotated around the support shaft 33 as a rotation center, the entire peripheral edge of the valve body 32 is located in the housing 31. It is designed to slide on the inner surface.

【0034】また、ハウジング31の下流端側には外方
へ膨出する還元剤供給室(還元剤供給部)34が設けら
れており、この還元剤供給室34内においてだけはハウ
ジング31に対する弁体32の摺動状態は解除される。
A reducing agent supply chamber (reducing agent supply section) 34 which bulges outward is provided on the downstream end side of the housing 31, and a valve for the housing 31 is provided only in the reducing agent supply chamber 34. The sliding state of the body 32 is released.

【0035】弁体32は、図2に示すように、弁体32
の下流側端縁が還元剤供給室34から若干外れて弁体3
2の全周縁がハウジング31の内面に摺接する状態とな
る位置(図2において太い実線と太い破線で示す位置)
の範囲で回動するように、その回動範囲(作動範囲)が
設定されている。弁体32は弁駆動装置35によって回
転駆動され、ECU50によって弁体32の停止位置が
制御される。
The valve body 32, as shown in FIG.
The downstream side edge of the valve element 3 slightly deviates from the reducing agent supply chamber 34
A position where the entire peripheral edge of 2 is in sliding contact with the inner surface of the housing 31 (positions indicated by thick solid lines and thick broken lines in FIG. 2)
The rotation range (operating range) is set so as to rotate within the range. The valve body 32 is rotationally driven by the valve drive device 35, and the stop position of the valve body 32 is controlled by the ECU 50.

【0036】そして、弁体32が図2において太い実線
で示すように位置したとき(以下の説明では「弁体32
が第1ポジションに位置したとき」という)に、第1ポ
ート31aと第2ポート31bが連通して、排気管10
と排気管11が連通する。また、これと同時に、第3ポ
ート31cは、第1ポート31a及び第2ポート31b
から遮断され、還元剤供給室34と連通する。
When the valve body 32 is positioned as shown by the thick solid line in FIG. 2 (in the following description, "valve body 32
Is located at the first position "), the first port 31a and the second port 31b communicate with each other, and the exhaust pipe 10
And the exhaust pipe 11 communicate with each other. At the same time, the third port 31c is connected to the first port 31a and the second port 31b.
And is connected to the reducing agent supply chamber 34.

【0037】また、弁体32が図2において太い破線で
示すように位置したとき(以下の説明では「弁体32が
第2ポジションに位置したとき」という)に、第1ポー
ト31aと第3ポート31cが連通して、排気管10と
排気管12が連通する。また、これと同時に、第2ポー
ト31bは、第1ポート31a及び第3ポート31cか
ら遮断され、還元剤供給室34と連通する。
Further, when the valve element 32 is positioned as shown by the thick broken line in FIG. 2 (hereinafter, "when the valve element 32 is positioned at the second position"), the first port 31a and the third port 31a are connected. The port 31c communicates with each other, and the exhaust pipe 10 and the exhaust pipe 12 communicate with each other. At the same time, the second port 31b is blocked from the first port 31a and the third port 31c and communicates with the reducing agent supply chamber 34.

【0038】したがって、三方弁30は、排気ガスをN
Ox触媒61,62のいずれに導入するか選択的に切り
替える排気経路切替手段ということができる。また、還
元剤供給室34は、三方弁30が排気ガスをNOx触媒
61,62のいずれに導入しているかにかかわらず、排
気ガスが流れていないNOx触媒に連なる流路の一部と
いうことができる。
Therefore, the three-way valve 30 controls the exhaust gas to N
It can be said to be an exhaust path switching means for selectively switching which of the Ox catalysts 61 and 62 is to be introduced. Further, the reducing agent supply chamber 34 is a part of the flow path connected to the NOx catalyst in which the exhaust gas does not flow, regardless of whether the three-way valve 30 introduces the exhaust gas into the NOx catalyst 61 or 62. it can.

【0039】さらに、図2において細い破線で示すよう
に、弁体32の下流側端縁が還元剤供給室34の中央に
収まるように弁体32が位置したとき(以下の説明では
「弁体32が第3ポジションに位置したとき」という)
には、第1ポート31aと第2ポート31bと第3ポー
ト31cと還元剤供給室34の総てが連通し、その結
果、排気管10及び後述のリッチガス供給ノズル40は
排気管11,12の両方に連通する。
Further, as shown by the thin broken line in FIG. 2, when the valve body 32 is positioned so that the downstream side edge of the valve body 32 fits in the center of the reducing agent supply chamber 34 (in the following description, "valve body" will be referred to as "valve body"). "When 32 is in the third position")
The first port 31a, the second port 31b, the third port 31c, and the reducing agent supply chamber 34 are all in communication with each other, and as a result, the exhaust pipe 10 and the rich gas supply nozzle 40 described later are connected to the exhaust pipes 11 and 12. Connect to both.

【0040】ハウジング31には、リッチガス供給ノズ
ル(還元剤供給口)40が還元剤供給室34に臨んで設
けられており、リッチガス供給ノズル40は、リッチガ
ス供給装置(還元剤供給手段)41から供給されるリッ
チガス(還元剤)を還元剤供給室34に放出する。この
リッチガスは後述するように吸蔵還元型NOx触媒6
1,62に還元剤として供給されNOxの放出・還元に
使用される。リッチガス供給装置41はECU50によ
って作動制御される。
The housing 31 is provided with a rich gas supply nozzle (reducing agent supply port) 40 facing the reducing agent supply chamber 34, and the rich gas supply nozzle 40 is supplied from a rich gas supply device (reducing agent supply means) 41. The rich gas (reducing agent) is released into the reducing agent supply chamber 34. This rich gas is used as the storage reduction type NOx catalyst 6 as described later.
It is supplied to 1, 62 as a reducing agent and used for releasing and reducing NOx. The operation of the rich gas supply device 41 is controlled by the ECU 50.

【0041】前記リッチガスとしては、LPG(液化天
然ガス),CNG(天然ガス),ガソリン,軽油を気化
したガスや、さらにこれらガスを加熱して分解したもの
や、あるいは燃焼式ヒータから排出される燃焼ガスなど
を用いることができる。ここで、燃焼式ヒータとは、暖
機促進や車室内暖房装置の性能向上等を目的として、動
力源としての内燃機関とは別に設けた燃焼室で燃料を燃
焼して熱エネルギーを得る装置である。
The rich gas is a gas obtained by vaporizing LPG (liquefied natural gas), CNG (natural gas), gasoline, or light oil, a gas obtained by heating these gases to decompose them, or is discharged from a combustion heater. Combustion gas or the like can be used. Here, the combustion heater is a device that burns fuel in a combustion chamber provided separately from an internal combustion engine as a power source to obtain thermal energy for the purpose of promoting warm-up and improving the performance of a vehicle interior heating device. is there.

【0042】排気管13には、排気管11,12に近い
位置に、排気ガスの温度に対応した出力信号をECU5
0に出力する排気温センサ16が取り付けられている。
ECU50はデジタルコンピュータからなり、双方向バ
スによって相互に接続されたROM(リードオンリーメ
モリ)、RAM(ランダムアクセスメモリ)、CPU
(セントラルプロセッサユニット)、入力ポート、出力
ポートを具備し、エンジン1の燃料噴射量制御等の基本
制御を行うほか、この実施の形態では、三方弁30の弁
体32の作動制御等を行っている。
The exhaust pipe 13 is provided with an output signal corresponding to the temperature of the exhaust gas at a position near the exhaust pipes 11 and 12 by the ECU 5
An exhaust temperature sensor 16 that outputs 0 is attached.
The ECU 50 is composed of a digital computer, and ROM (read only memory), RAM (random access memory), CPU which are mutually connected by a bidirectional bus.
A central processor unit, an input port, and an output port are provided, and basic control such as fuel injection amount control of the engine 1 is performed. In this embodiment, operation control of the valve body 32 of the three-way valve 30 is performed. There is.

【0043】これら制御のために、ECU50の入力ポ
ートには、アクセル開度センサ14からの入力信号と、
クランク角センサ15からの入力信号が入力される。ア
クセル開度センサ14はアクセル開度に比例した出力電
圧をECU50に出力し、ECU50はアクセル開度セ
ンサ14の出力信号に基づいてエンジン負荷を演算す
る。クランク角センサ15はクランクシャフトが一定角
度回転する毎に出力パルスをECU50に出力し、EC
U50はこの出力パルスに基づいてエンジン回転速度を
演算する。これらエンジン負荷とエンジン回転速度によ
ってエンジン運転状態が判別される。
For these controls, an input signal from the accelerator opening sensor 14 is input to the input port of the ECU 50,
An input signal from the crank angle sensor 15 is input. The accelerator opening sensor 14 outputs an output voltage proportional to the accelerator opening to the ECU 50, and the ECU 50 calculates the engine load based on the output signal of the accelerator opening sensor 14. The crank angle sensor 15 outputs an output pulse to the ECU 50 every time the crankshaft rotates by a certain angle, and the EC
U50 calculates the engine speed based on this output pulse. The engine operating state is determined by the engine load and the engine speed.

【0044】次に、排気管11,12に収容されている
NOx触媒61,62について、即ち、吸蔵還元型NOx
触媒について説明する。NOx触媒(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。
Next, regarding the NOx catalysts 61 and 62 housed in the exhaust pipes 11 and 12, that is, the NOx storage reduction type
The catalyst will be described. The NOx catalyst (storage-reduction type NOx catalyst) uses, for example, alumina as a carrier, and on this carrier, for example, potassium metal such as potassium K, sodium Na, lithium Li, and cesium Cs, alkaline earth metal such as barium Ba, and calcium Ca. , At least one selected from rare earths such as lanthanum La and yttrium Y,
A noble metal such as platinum Pt is supported.

【0045】このNOx触媒は、流入排気ガスの空燃比
(以下、排気空燃比と称す)がリーンのときはNOxを
吸収し、流入排気ガスの空燃比が理論空燃比またはリッ
チになって排気ガスの酸素濃度が低下すると吸収したN
Oxを放出する。ここで、排気空燃比とは、機関吸気通
路およびNOx触媒より上流の排気通路内に供給された
空気および燃料(還元剤)の比をいう。
This NOx catalyst absorbs NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas (hereinafter referred to as the exhaust air-fuel ratio) is lean, and the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes the stoichiometric air-fuel ratio or becomes rich to the exhaust gas. N absorbed when the oxygen concentration of
Emit Ox. Here, the exhaust air-fuel ratio means the ratio of air and fuel (reducing agent) supplied into the exhaust passage upstream of the engine intake passage and the NOx catalyst.

【0046】したがって、NOx触媒より上流の排気通
路内に燃料、還元剤あるいは空気が供給されない場合に
は、排気空燃比はエンジン燃焼室内に供給される混合気
の空燃比に一致する。
Therefore, when the fuel, reducing agent or air is not supplied into the exhaust passage upstream of the NOx catalyst, the exhaust air-fuel ratio matches the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the engine combustion chamber.

【0047】NOx触媒のNOx吸放出作用のメカニズム
については明らかでない部分もあるが、図3に示すよう
なメカニズムで行われると考えられている。このメカニ
ズムについて、担体上に白金Pt及びバリウム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のメ
カニズムとなる。
Although the mechanism of NOx absorption / release action of the NOx catalyst is not clear in some parts, it is considered to be performed by the mechanism shown in FIG. This mechanism will be described by taking as an example the case where platinum Pt and barium Ba are supported on the carrier, but the same mechanism can be obtained by using other noble metals, alkali metals, alkaline earths and rare earths.

【0048】まず、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するた
め、図3(A)に示すように酸素O2 がO2 -又はO2-
形で白金Ptの表面に付着する。次に、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 )。
First, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes considerably lean, the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas greatly increases. Therefore, as shown in FIG. 3 (A), oxygen O 2 becomes O 2 or O 2 −. It adheres to the surface of platinum Pt in the form of. Next, 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 ).

【0049】次いで、生成されたNO2は、白金Pt上
で酸化されつつNOx触媒内に吸収されて酸化バリウム
(BaO)と結合しながら硝酸イオンNO3 -の形でNO
x触媒内に拡散する。このようにしてNOxがNOx触媒
内に吸収される。
Next, the produced NO 2 is absorbed on the NOx catalyst while being oxidized on platinum Pt and is combined with barium oxide (BaO) to form NO 3 in the form of nitrate ion NO 3 −.
x Diffuses in the catalyst. In this way, NOx is absorbed in the NOx catalyst.

【0050】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触媒のNOx吸収能
力が飽和しない限り、NO2がNOx触媒内に吸収されて
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 produced on the surface of t and the NOx absorbing ability of the NOx catalyst is not saturated, NO 2 is absorbed in the NOx catalyst to produce nitrate ion NO 3 .

【0051】これに対し、流入排気ガスの空燃比が理論
空燃比またはリッチになって流入排気ガスの酸素濃度が
低下した場合は、NO2の生成量が低下し、反応が逆方
向(NO3 -→NO2)に進み、NOx触媒内の硝酸イオン
NO3 -がNO2またはNOの形でNOx触媒から放出され
る。
On the other hand, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes the stoichiometric air-fuel ratio or becomes rich and the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas decreases, the amount of NO 2 produced decreases and the reaction proceeds in the opposite direction (NO 3 - → NO 2 ), the nitrate ion NO 3 in the NOx catalyst is released from the NOx catalyst in the form of NO 2 or NO.

【0052】一方、流入排気ガス中にHC,CO等の還
元成分が存在すると、これらの成分は白金Pt上の酸素
2 -又はO2-と反応して酸化され、排気ガス中の酸素を
消費して排気ガスの酸素濃度を低下させる。また、排気
ガスの酸素濃度低下によりNOx触媒から放出されたN
2 またはNOは、図3(B)に示すように、HC,C
Oと反応して還元されN2となる。
On the other hand, when reducing components such as HC and CO are present in the inflowing exhaust gas, these components react with oxygen O 2 or O 2 on platinum Pt to be oxidized, and oxygen in the exhaust gas is removed. It consumes and reduces the oxygen concentration of the exhaust gas. In addition, the N concentration released from the NOx catalyst due to the decrease in the oxygen concentration of the exhaust gas
O 2 or NO, as shown in FIG.
It reacts with O and is reduced to N 2 .

【0053】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-
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。
[0053] 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.

【0054】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、流入排気ガスの空燃比を理論
空燃比またはリッチにすれば短時間の内にNOx触媒に
吸収されている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 one after another from the NOx catalyst and is further reduced to N 2 . Therefore, if the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made stoichiometric or rich, the NOx absorbed by the NOx catalyst will be released within a short time.

【0055】このように、排気空燃比がリーンになると
NOxがNOx触媒に吸収され、排気空燃比を理論空燃比
あるいはリッチにするとNOxがNOx触媒から短時間の
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, and when the exhaust air-fuel ratio is made stoichiometric or rich, NOx is released from the NOx catalyst within a short time and reduced to N 2 . To be done. Therefore, it is possible to prevent the emission of NOx into the atmosphere.

【0056】ところで、ディーゼルエンジンの場合は、
ストイキ(理論空燃比、A/F=13〜14)よりもは
るかにリーン域で燃焼が行われるので、通常の機関運転
状態ではNOx触媒に流入する排気ガスの空燃比は非常
にリーンであり、排気ガス中のNOxはNOx触媒に吸収
され、NOx触媒から放出されるNOx量は極めて少な
い。
By the way, in the case of a diesel engine,
Since combustion is performed in a much leaner range than stoichiometric (theoretical air-fuel ratio, A / F = 13 to 14), the air-fuel ratio of exhaust gas flowing into the NOx catalyst is very lean in a normal engine operating state, NOx in the exhaust gas is absorbed by the NOx catalyst, and the amount of NOx released from the NOx catalyst is extremely small.

【0057】また、ガソリンエンジンの場合には、燃焼
室に供給する混合気の空燃比を理論空燃比またはリッチ
にすることにより排気ガスの空燃比を理論空燃比または
リッチにし、排気ガスの酸素濃度を低下させて、NOx
触媒に吸収されている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
混合気の空燃比を理論空燃比またはリッチにすると燃焼
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。
In the case of a gasoline engine, the air-fuel ratio of the exhaust gas is made stoichiometric or rich by making the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber stoichiometric or rich. Lower NOx
NOx absorbed by the catalyst can be released, but in the case of diesel engine, if the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber is set to the stoichiometric air-fuel ratio or rich, soot will be generated during combustion. There is a problem and we cannot hire.

【0058】したがって、ディーゼルエンジンでは、N
Ox触媒のNOx吸収能力が飽和する前に所定のタイミン
グで、燃焼用の混合気とは別に還元剤を直接、NOx触
媒に供給してNOxの放出を行う必要がある。
Therefore, in a diesel engine, N
Before the NOx absorption capacity of the Ox catalyst is saturated, it is necessary to supply the reducing agent directly to the NOx catalyst separately from the air-fuel mixture for combustion at a predetermined timing to release NOx.

【0059】そのため、この実施の形態では、NOx触
媒61,62の上流の排気通路に還元剤を含むリッチガ
スを供給して、NOx触媒からNOxを放出し、還元する
ようにしている。
Therefore, in this embodiment, a rich gas containing a reducing agent is supplied to the exhaust passages upstream of the NOx catalysts 61 and 62 so that NOx is released from the NOx catalyst and reduced.

【0060】次に、本実施の形態における排気浄化装置
の作用について説明する。尚、この実施の形態では、E
CU50は、エンジン1の始動と同時にリッチガス供給
装置41を作動し、常時、リッチガスをリッチガス供給
ノズル40から三方弁30の還元剤供給室34に供給す
るものとする。
Next, the operation of the exhaust purification system in the present embodiment will be described. In this embodiment, E
The CU 50 operates the rich gas supply device 41 at the same time when the engine 1 is started, and constantly supplies the rich gas from the rich gas supply nozzle 40 to the reducing agent supply chamber 34 of the three-way valve 30.

【0061】前述したように、エンジン1はディーゼル
エンジンのため通常の運転状態では排気空燃比はリーン
であり酸素濃度が高い。この排気ガスがSOx吸収剤2
1に流れると、排気ガス中のSOxはSOx吸収剤21に
吸収されるので、SOxを除去された排気ガスがSOx吸
収剤21から流出し、三方弁30を通って下流のNOx
触媒61,62に流入する。したがって、NOx触媒6
1,62のSOx被毒が防止される。
As described above, since the engine 1 is a diesel engine, the exhaust air-fuel ratio is lean and the oxygen concentration is high under normal operating conditions. This exhaust gas is SOx absorbent 2
When it flows to 1, the SOx in the exhaust gas is absorbed by the SOx absorbent 21, so the exhaust gas from which SOx has been removed flows out of the SOx absorbent 21, passes through the three-way valve 30, and the downstream NOx.
It flows into the catalysts 61 and 62. Therefore, the NOx catalyst 6
1,62 SOx poisoning is prevented.

【0062】NOx触媒61,62はその触媒床温度T
が所定温度(以下、この温度を触媒活性温度という)T
0に達していないとNOx浄化率が極めて低くなる性質を
有している。そこで、この排気浄化装置においては、エ
ンジン1を低温始動させるときのようにNOx触媒6
1,62の触媒床温度Tが触媒活性温度T0に達してい
ないときには、三方弁30の弁体32を図2において細
い破線で示す第3ポジションに保持して、排気管10を
排気管11,12の両方に連通させる。このようにする
と、エンジンから排出された酸素濃度の高いリーン空燃
比の排気ガスと、リッチガス供給ノズル40から供給さ
れた還元剤濃度の高いリッチガスが混合した状態で両排
気管11,12に流れるようになり、その結果、両NO
x触媒61,62においてリッチガスに含まれる還元剤
が酸化し、NOx触媒61,62を昇温する。尚、この
実施の形態においては、NOx触媒61,62の触媒床
温度は、排気温センサ16で検出されるNOx触媒6
1,62の出口の排気ガス温度を代用する。
The NOx catalysts 61 and 62 have a catalyst bed temperature T
Is a predetermined temperature (hereinafter, this temperature is called a catalyst activation temperature) T
If it does not reach 0, the NOx purification rate becomes extremely low. Therefore, in this exhaust emission control device, the NOx catalyst 6 is used as when starting the engine 1 at a low temperature.
When the catalyst bed temperature T of 1, 62 does not reach the catalyst activation temperature T0, the valve body 32 of the three-way valve 30 is held in the third position shown by the thin broken line in FIG. Connect to both 12. By doing so, the exhaust gas having a high lean air-fuel ratio, which is discharged from the engine, and the rich gas, which is supplied from the rich gas supply nozzle 40 and has a high reducing agent concentration, flow in both exhaust pipes 11 and 12. As a result, both NO
In the x catalysts 61 and 62, the reducing agent contained in the rich gas is oxidized and the NOx catalysts 61 and 62 are heated. In this embodiment, the catalyst bed temperature of the NOx catalysts 61 and 62 is the NOx catalyst 6 detected by the exhaust temperature sensor 16.
The exhaust gas temperature at the outlets of 1, 62 is substituted.

【0063】そして、NOx触媒61,62の触媒床温
度Tが触媒活性温度T0以上のときには、三方弁30の
弁体32を図2において太い実線で示す第1ポジション
あるいは図2において太い破線で示す第2ポジションの
いずれかに位置させて、NOx触媒61,62のいずれ
か一方のNOx触媒に排気ガスを流してこのNOx触媒で
排気ガス中のNOxを吸収し、他方のNOx触媒にリッチ
ガスを流してこのNOx触媒に吸収されているNOxを放
出させるとともにN2に還元し浄化する。
When the catalyst bed temperature T of the NOx catalysts 61 and 62 is equal to or higher than the catalyst activation temperature T0, the valve body 32 of the three-way valve 30 is shown in the first position shown by a thick solid line in FIG. 2 or by a thick broken line in FIG. Positioned at any of the second positions, the exhaust gas is caused to flow through one of the NOx catalysts 61 and 62, the NOx catalyst absorbs NOx in the exhaust gas, and the other NOx catalyst is caused to flow rich gas. The NOx absorbed by the NOx catalyst is released, and is reduced to N 2 for purification.

【0064】詳述すると、例えば、三方弁30の弁体3
2を第1ポジションに位置させると、三方弁30では第
1ポート31aと第2ポート31bが連通するととも
に、第3ポート31cと還元剤供給室34が連通する。
その結果、排気管10と排気管11が連通し排気管12
が遮断されるので、排気管10からハウジング31内に
流入したリーン空燃比の排気ガスは排気管11に流れ、
排気ガス中のNOxは排気管11のNOx触媒61に吸収
され、NOxを除去された排気ガスが排気管13に流出
する。これと同時に、還元剤供給室34に供給されたリ
ッチガスは排気管12に流れNOx触媒62に流れるの
で、NOx触媒62に吸収されていたNOxが放出される
とともにN2に還元されて浄化され、浄化されたガスが
排気管13に流出する。
More specifically, for example, the valve body 3 of the three-way valve 30.
When 2 is set to the first position, in the three-way valve 30, the first port 31a and the second port 31b communicate with each other, and the third port 31c and the reducing agent supply chamber 34 communicate with each other.
As a result, the exhaust pipe 10 and the exhaust pipe 11 communicate with each other, and the exhaust pipe 12
Is cut off, the exhaust gas of the lean air-fuel ratio flowing from the exhaust pipe 10 into the housing 31 flows to the exhaust pipe 11,
NOx in the exhaust gas is absorbed by the NOx catalyst 61 of the exhaust pipe 11, and the exhaust gas from which NOx has been removed flows out to the exhaust pipe 13. At the same time, the rich gas supplied to the reducing agent supply chamber 34 flows to the exhaust pipe 12 and flows to the NOx catalyst 62, so that the NOx absorbed in the NOx catalyst 62 is released and reduced to N 2 for purification. The purified gas flows out to the exhaust pipe 13.

【0065】一方、三方弁30の弁体32を第2ポジシ
ョンに位置させると、三方弁30では第1ポート31a
と第3ポート31cが連通するとともに、第2ポート3
1bと還元剤供給室34が連通する。その結果、排気管
10と排気管12が連通し排気管11が遮断されるの
で、排気管10からハウジング31内に流入したリーン
空燃比の排気ガスは排気管12に流れ、排気ガス中のN
Oxは排気管12のNOx触媒62に吸収され、NOxを
除去された排気ガスが排気管13に流出する。これと同
時に、還元剤供給室34に供給されたリッチガスは排気
管11に流れNOx触媒61に流れるので、NOx触媒6
1に吸収されていたNOxが放出されるとともにN2に還
元されて浄化され、浄化されたガスが排気管13に流出
する。
On the other hand, when the valve body 32 of the three-way valve 30 is positioned at the second position, the three-way valve 30 has the first port 31a.
And the third port 31c communicate with each other, and the second port 3
1b communicates with the reducing agent supply chamber 34. As a result, since the exhaust pipe 10 and the exhaust pipe 12 communicate with each other and the exhaust pipe 11 is cut off, the lean air-fuel ratio exhaust gas flowing from the exhaust pipe 10 into the housing 31 flows into the exhaust pipe 12 and N in the exhaust gas is exhausted.
Ox is absorbed by the NOx catalyst 62 of the exhaust pipe 12, and the exhaust gas from which NOx has been removed flows into the exhaust pipe 13. At the same time, the rich gas supplied to the reducing agent supply chamber 34 flows through the exhaust pipe 11 and the NOx catalyst 61, so that the NOx catalyst 6 is discharged.
The NOx absorbed in 1 is released and is reduced to N 2 for purification, and the purified gas flows out to the exhaust pipe 13.

【0066】次に、図4を参照して、この実施の形態に
おける三方弁30の切替処理実行ルーチンを説明する。
このルーチンを構成する各ステップからなるフローチャ
ートはECU50のROMに記憶してあり、フローチャ
ートの各ステップにおける処理は総てECU50のCP
Uによって実行される。
Next, with reference to FIG. 4, a switching process execution routine for the three-way valve 30 in this embodiment will be described.
A flow chart including each step constituting this routine is stored in the ROM of the ECU 50, and all the processing in each step of the flow chart is performed by the CP of the ECU 50.
Performed by U.

【0067】<ステップ101>まず、ECU50は、
NOx触媒61,62の触媒床温度Tが触媒活性温度T0
以上か否かを判定する。
<Step 101> First, the ECU 50
The catalyst bed temperature T of the NOx catalysts 61 and 62 is the catalyst activation temperature T0.
It is determined whether or not the above.

【0068】<ステップ102>ステップ101で否定
判定した場合には、ECU50はステップ102に進
み、三方弁30の弁体32を第3ポジションに保持し、
排気ガスとリッチガスの混合ガスを両NOx触媒61,
62に流して、NOx触媒61,62の昇温処理を実行
する。このステップ102による昇温処理はステップ1
01で肯定判定されるまで続く。
<Step 102> When a negative determination is made in Step 101, the ECU 50 proceeds to Step 102, holds the valve element 32 of the three-way valve 30 in the third position,
Both the NOx catalyst 61, the mixed gas of the exhaust gas and the rich gas,
Then, the temperature of the NOx catalysts 61 and 62 is raised. The temperature raising process in step 102 is step 1
The process continues until a positive determination is made at 01.

【0069】<ステップ103>ステップ101で肯定
判定した場合には、ECU50はステップ103に進
み、三方弁30の弁体32が第1ポジションに位置して
いるか否かを判定する。
<Step 103> When the affirmative determination is made in Step 101, the ECU 50 proceeds to Step 103 and determines whether or not the valve body 32 of the three-way valve 30 is located at the first position.

【0070】ここで、前回このルーチンを実行したとき
にステップ101で否定判定した場合には、三方弁30
の弁体32が第3ポジションに位置しているので、EC
U50は、ステップ103で否定判定し、ステップ10
6に進んで三方弁30の弁体32が第2ポジションか否
か判定し、このステップ106でも否定判定してステッ
プ108に進み、三方弁30の弁体32を第1ポジショ
ンに切り替え、切り替え後からの経過時間のカウントを
始め、一旦このルーチンを終了する。
If the negative determination is made in step 101 the last time this routine was executed, the three-way valve 30
Since the valve body 32 of is located in the third position, EC
U50 makes a negative determination in step 103, and returns to step 10
In step 6, it is determined whether the valve element 32 of the three-way valve 30 is in the second position. In this step 106, a negative determination is made and the process proceeds to step 108 where the valve element 32 of the three-way valve 30 is switched to the first position, and after switching. The counting of the elapsed time from is started and this routine is once ended.

【0071】弁体32を第1ポジションに位置させるこ
とにより、排気ガスは排気管11、NOx触媒61に流
れ、排気ガス中のNOxがNOx触媒61に吸収され、N
Oxを除去された排気ガスが排気管13に流出する。ま
た、リッチガス供給ノズル40から供給されたリッチガ
スは排気管12、NOx触媒62に流れ、NOx触媒62
に吸収されているNOxが放出され、N2に還元されて排
気管13に流出する。
By positioning the valve body 32 at the first position, the exhaust gas flows through the exhaust pipe 11 and the NOx catalyst 61, and NOx in the exhaust gas is absorbed by the NOx catalyst 61, so that N
The exhaust gas from which Ox has been removed flows out to the exhaust pipe 13. Further, the rich gas supplied from the rich gas supply nozzle 40 flows into the exhaust pipe 12 and the NOx catalyst 62, and the NOx catalyst 62
The NOx absorbed in the exhaust gas is released, is reduced to N 2 and flows out to the exhaust pipe 13.

【0072】<ステップ104>ステップ103で肯定
判定した場合には、ECU50はステップ104に進
み、弁体32を第1ポジションに切り替えてからの経過
時間がNOx放出時間を経過したか否か判定する。ここ
で、NOx放出時間は、NOx触媒62に吸収されている
NOxのほぼ全量を放出させるために必要なリッチガス
の流通時間であり、NOx放出時間は予め実験を行って
所定時間に設定し、これをECU50のROMに記憶さ
せておく。経過時間がNOx放出時間を経過していない
ときには、三方弁30の弁体32を第1ポジションに保
持し続ける。
<Step 104> When the affirmative determination is made in step 103, the ECU 50 proceeds to step 104 and determines whether or not the elapsed time after switching the valve body 32 to the first position has passed the NOx releasing time. . Here, the NOx release time is the flow time of the rich gas necessary to release almost all the NOx absorbed in the NOx catalyst 62, and the NOx release time is set to a predetermined time by conducting an experiment in advance, and Is stored in the ROM of the ECU 50. When the elapsed time does not exceed the NOx releasing time, the valve element 32 of the three-way valve 30 is continuously held at the first position.

【0073】<ステップ105>ステップ104で肯定
判定した場合には、ECU50はステップ105に進ん
で、三方弁30の弁体32を第2ポジションに切り替
え、切り替え後からの経過時間のカウントを始め、一旦
このルーチンを終了する。
<Step 105> When the affirmative determination is made in Step 104, the ECU 50 proceeds to Step 105, switches the valve body 32 of the three-way valve 30 to the second position, and starts counting the elapsed time after the switching. This routine is once ended.

【0074】弁体32を第2ポジションに位置させるこ
とにより、排気ガスは排気管12、NOx触媒62に流
れ、排気ガス中のNOxがNOx触媒62に吸収され、N
Oxを除去された排気ガスが排気管13に流出する。ま
た、リッチガス供給ノズル40から供給されたリッチガ
スは排気管11、NOx触媒61に流れ、NOx触媒61
に吸収されているNOxが放出され、N2に還元されて排
気管13に流出する。
By positioning the valve body 32 at the second position, the exhaust gas flows into the exhaust pipe 12 and the NOx catalyst 62, and NOx in the exhaust gas is absorbed by the NOx catalyst 62, so that N
The exhaust gas from which Ox has been removed flows out to the exhaust pipe 13. Further, the rich gas supplied from the rich gas supply nozzle 40 flows into the exhaust pipe 11 and the NOx catalyst 61, and the NOx catalyst 61
The NOx absorbed in the exhaust gas is released, is reduced to N 2 and flows out to the exhaust pipe 13.

【0075】<ステップ106>ステップ103で否定
判定した場合には、ECU50はステップ106に進
み、三方弁30の弁体32が第2ポジションに位置して
いるか否か判定する。ここで、前回このルーチンを実行
したときにステップ101において肯定判定した場合に
は、三方弁30の弁体32は第2ポジションに位置して
いるので、ECU50は、ステップ106で肯定判定
し、ステップ107に進む。
<Step 106> When the determination in step 103 is negative, the ECU 50 proceeds to step 106 and determines whether the valve element 32 of the three-way valve 30 is located at the second position. Here, when the affirmative determination is made in step 101 when this routine is executed last time, since the valve body 32 of the three-way valve 30 is located at the second position, the ECU 50 makes an affirmative determination in step 106, Proceed to 107.

【0076】<ステップ107>ECU50は、ステッ
プ107において、弁体32を第2ポジションに切り替
えてからの経過時間がNOx放出時間を経過したか否か
判定する。ここで、NOx放出時間は、NOx触媒61に
吸収されているNOxのほぼ全量を放出させるために必
要なリッチガスの流通時間であり、NOx触媒62のN
Ox放出時間と同じである。経過時間がNOx放出時間を
経過していないときには、三方弁30の弁体32を第2
ポジションに保持し続ける。
<Step 107> In step 107, the ECU 50 determines whether or not the elapsed time after switching the valve element 32 to the second position has passed the NOx releasing time. Here, the NOx release time is the flow time of the rich gas required to release almost all the NOx absorbed by the NOx catalyst 61, and the NOx of the NOx catalyst 62 is N.
It is the same as the Ox release time. When the elapsed time does not exceed the NOx release time, the valve body 32 of the three-way valve 30 is set to the second position.
Continue to hold in position.

【0077】<ステップ108>ステップ107で肯定
判定した場合には、ECU50はステップ108に進ん
で、三方弁30の弁体32を第1ポジションに切り替
え、切り替え後からの経過時間のカウントを始め、この
ルーチンを終了する。
<Step 108> When the affirmative determination is made in Step 107, the ECU 50 proceeds to Step 108, switches the valve element 32 of the three-way valve 30 to the first position, starts counting the elapsed time after the switching, This routine ends.

【0078】このように、この実施の形態の排気浄化装
置では、切替弁30とリッチガス供給装置41とリッチ
ガス供給ノズル40がそれぞれ1つあれば足りる構成に
なっているので、装置を簡略化することができ、コスト
ダウンを図ることができる。また、三方弁30およびリ
ッチガス供給装置41の制御も簡単になる。
As described above, in the exhaust gas purification device of this embodiment, only one switching valve 30, one rich gas supply device 41, and one rich gas supply nozzle 40 are sufficient. Therefore, the device can be simplified. Therefore, the cost can be reduced. Further, the control of the three-way valve 30 and the rich gas supply device 41 is also simplified.

【0079】尚、前述の実施の形態では、リッチガス供
給装置41を常時作動させ、一方のNOx触媒のNOx放
出処理が終了すると同時に三方弁30の弁体32のポジ
ションを切り替えて他方のNOx触媒のNOx放出処理を
実行するように制御しているが、弁体32のポジション
切替タイミングはこれに限るものではない。例えば、一
方のNOx触媒のNOx放出処理が終了しても三方弁30
の弁体32のポジション切り替えを実行しないで該一方
のNOx触媒を待機状態として他方のNOx触媒に排気ガ
スを流し続け、この他方のNOx触媒に吸収されたNOx
量が所定量に達したとECU50が判定したときに三方
弁30の弁体32のポジションを切り替えて、他方のN
Ox触媒に対してNOx放出処理を実行するように制御し
ても、本発明は成立する。尚、その場合には、一方のN
Ox触媒のNOx放出処理が終了すると同時に(即ち、N
Ox放出時間が経過したら)リッチガス供給装置41を
停止してリッチガスの供給を停止し、弁体32のポジシ
ョン切り替えと同時にリッチガス供給装置41を作動し
てリッチガスを供給するように制御するのが好ましい。
In the above-described embodiment, the rich gas supply device 41 is always operated, and the NOx releasing process of one NOx catalyst is completed, and at the same time, the position of the valve body 32 of the three-way valve 30 is switched to change the NOx catalyst of the other. Although it is controlled to execute the NOx releasing process, the position switching timing of the valve body 32 is not limited to this. For example, even if the NOx releasing process of one NOx catalyst is completed, the three-way valve 30
Without switching the position of the valve body 32, the one NOx catalyst is kept in the standby state and the exhaust gas is continuously flown to the other NOx catalyst, and the NOx absorbed by the other NOx catalyst.
When the ECU 50 determines that the amount has reached a predetermined amount, the position of the valve body 32 of the three-way valve 30 is switched to set the other N
The present invention can be realized by controlling the Ox catalyst so that the NOx releasing process is executed. In that case, one of the N
At the same time when the NOx release processing of the Ox catalyst is completed (that is, N
It is preferable that the rich gas supply device 41 is stopped to stop the supply of the rich gas, and the rich gas supply device 41 is operated simultaneously with the switching of the position of the valve body 32 so that the rich gas is supplied so as to supply the rich gas.

【0080】〔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5およ
び図6の図面を参照して説明する。第2の実施の形態の
排気浄化装置が第1の実施の形態のものと相違する点を
以下に説明する。
[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 the drawings of FIGS. 5 and 6. The difference between the exhaust emission control device of the second embodiment and that of the first embodiment will be described below.

【0081】第2の実施の形態の排気浄化装置では、N
Ox触媒61,62は排気管11,12の下流端側に収
容されており、排気管11,12においてNOx触媒6
1,62から上流側に所定寸法離間した部位に点火栓
(点火手段)42,43が取り付けられている。これら
点火栓42,43はECU50によって作動制御され
る。
In the exhaust emission control system of the second embodiment, N
The Ox catalysts 61 and 62 are housed on the downstream end side of the exhaust pipes 11 and 12, and the NOx catalyst 6 is placed in the exhaust pipes 11 and 12.
Ignition plugs (ignition means) 42, 43 are attached to the sites spaced apart by a predetermined distance from 1, 1, 62 upstream. The operation of the spark plugs 42 and 43 is controlled by the ECU 50.

【0082】さらに、排気管11,12には、点火栓4
2,43から上流側へ所定寸法離間した部位に消火体4
4,45が取り付けられており、消火体44,45とN
Ox触媒61,62の間はそれぞれ加熱室46,47に
なっている。消火体44,45は、後述するように加熱
室46,47で生じた火炎が加熱室46,47から三方
弁30内に逆火するのを防止するためのものである。
Further, the exhaust pipes 11 and 12 have spark plugs 4
Fire extinguishing body 4 at a part that is separated from 2, 43 upstream by a predetermined dimension.
4 and 45 are attached, and extinguishers 44 and 45 and N
Between the Ox catalysts 61 and 62 are heating chambers 46 and 47, respectively. The extinguishers 44 and 45 are for preventing a flame generated in the heating chambers 46 and 47 from flashing back into the three-way valve 30 from the heating chambers 46 and 47 as described later.

【0083】その他の構成については第1の実施の形態
のものと同じであるので、同一態様部分に同一符号を付
して説明を省略する。尚、この第2の実施の形態では、
リッチガス供給装置41を常時作動させ、一方のNOx
触媒のNOx放出処理が終了すると同時に三方弁30の
弁体32のポジションを切り替えて他方のNOx触媒の
NOx放出処理を実行するように制御するものとする。
Since the other structure is the same as that of the first embodiment, the same reference numerals are given to the same aspect parts and the description thereof will be omitted. Incidentally, in the second embodiment,
The rich gas supply device 41 is always operated, and one of the NOx
Simultaneously with the end of the NOx releasing process of the catalyst, the position of the valve element 32 of the three-way valve 30 is switched to control the NOx releasing process of the other NOx catalyst.

【0084】この第2の実施の形態の排気浄化装置で
は、前述した第1の実施の形態の排気浄化装置の作用に
加えて、以下に記載の作用がある。前述したように、N
Ox触媒61,62はその触媒床温度が触媒活性温度に
達していないとNOx浄化率が極めて低くなる。換言す
ると、NOx触媒61,62の触媒床温度が触媒活性温
度よりも低いときには、NOx吸収能力およびNOx放出
・還元能力が極めて低くなる。
The exhaust purification system of the second embodiment has the following actions in addition to the actions of the exhaust purification system of the first embodiment described above. As mentioned above, N
If the catalyst bed temperature of the Ox catalysts 61 and 62 does not reach the catalyst activation temperature, the NOx purification rate becomes extremely low. In other words, when the catalyst bed temperature of the NOx catalysts 61 and 62 is lower than the catalyst activation temperature, the NOx absorption capacity and the NOx release / reduction capacity become extremely low.

【0085】したがって、NOx触媒61,62に対し
てNOx放出処理を実行するときには、NOx放出処理の
開始時点からNOx触媒61,62が触媒活性温度に達
していることが望ましい。
Therefore, when executing the NOx releasing process for the NOx catalysts 61, 62, it is desirable that the NOx catalysts 61, 62 have reached the catalyst activation temperature from the start of the NOx releasing process.

【0086】しかしながら、三方弁30による排気ガス
の経路切り替え前のエンジン運転状態によっては、経路
切り替え時点(即ち、NOx放出処理の開始時点)にお
いてNOx放出処理の対象となるNOx触媒の触媒床温度
が触媒活性温度に達していない場合もある。
However, depending on the engine operating state before the exhaust gas path switching by the three-way valve 30, the catalyst bed temperature of the NOx catalyst to be subjected to the NOx releasing processing at the time of the path switching (that is, the starting point of the NOx releasing processing) is In some cases, the catalyst activation temperature has not been reached.

【0087】そこで、この第2の実施の形態において
は、このようなときには、還元剤供給室34にリッチガ
スを供給するだけでなく、NOx放出処理の対象となる
NOx触媒(61あるいは62)が収容されている排気
管(11あるいは12)に取り付けられている点火栓
(42あるいは43)を作動させることにより、該排気
管に供給されたリッチガスを着火し、加熱室(46ある
いは47)内に火炎を生じさせて、NOx触媒上流空間
および排気管壁を加熱し、これらの熱をNOx触媒に受
熱させてNOx触媒の触媒床温度をNOx放出処理に必要
な触媒活性温度まで迅速に昇温させるようにした。そし
て、NOx触媒の触媒床温度がNOx放出処理に必要な触
媒活性温度に達したならば、点火栓の作動を停止し、N
Ox触媒の加熱のためのリッチガスの供給を終了させ
て、その後は、NOx放出・還元のためのリッチガスの
供給を行う。
Therefore, in this second embodiment, in such a case, not only the rich gas is supplied to the reducing agent supply chamber 34, but also the NOx catalyst (61 or 62) which is the target of the NOx releasing process is accommodated. By operating the spark plug (42 or 43) attached to the exhaust pipe (11 or 12) being operated, the rich gas supplied to the exhaust pipe is ignited, and the flame is introduced into the heating chamber (46 or 47). To heat the upstream space of the NOx catalyst and the exhaust pipe wall, and to heat these heats to the NOx catalyst to quickly raise the catalyst bed temperature of the NOx catalyst to the catalyst activation temperature necessary for the NOx releasing process. I chose When the catalyst bed temperature of the NOx catalyst reaches the catalyst activation temperature required for the NOx releasing process, the operation of the spark plug is stopped and N
The supply of rich gas for heating the Ox catalyst is terminated, and thereafter, supply of rich gas for NOx release / reduction is performed.

【0088】例えば、三方弁30の弁体32が第1ポジ
ションから第2ポジションに切り替えられて、NOx触
媒61に対してNOx放出処理が実行される場合に、N
Ox触媒61の触媒床温度がNOx放出処理に必要な触媒
活性温度に達していないときには、三方弁30による前
記経路切り替え(前記ポジション切り替え)の直後にE
CU50は点火栓42を作動する。すると、還元剤供給
室34に供給されたリッチガスが排気管11に流入し、
消火体44を通って加熱室46に入り、ここで点火栓4
2によって着火せしめられる。この排気管11には弁体
32によって排気ガスの流入を殆ど阻止されているの
で、火炎を容易に形成することができる。
For example, when the valve body 32 of the three-way valve 30 is switched from the first position to the second position and the NOx releasing process is executed for the NOx catalyst 61, N
When the catalyst bed temperature of the Ox catalyst 61 has not reached the catalyst activation temperature required for NOx release processing, E is set immediately after the path switching (the position switching) by the three-way valve 30.
The CU 50 operates the spark plug 42. Then, the rich gas supplied to the reducing agent supply chamber 34 flows into the exhaust pipe 11,
It passes through the extinguishing body 44 and enters the heating chamber 46, where the spark plug 4
It is ignited by 2. Since the exhaust gas is almost prevented from flowing into the exhaust pipe 11 by the valve element 32, a flame can be easily formed.

【0089】この火炎はNOx触媒61の上流空間およ
び排気管11の管壁を加熱し、NOx触媒61はこれら
熱を受熱して昇温する。そして、NOx触媒61の触媒
床温度がNOx放出処理に必要な触媒活性温度に達した
ならば、ECU50は点火栓42の作動を停止し、NO
x触媒61の加熱のためのリッチガスの供給を終了さ
せ、その後は、NOx放出・還元のためのリッチガスの
供給を行う。尚、NOx触媒61が直接火炎に晒されな
いように加熱室46の大きさおよび点火栓42とNOx
触媒61との離間寸法が設定されている。
This flame heats the upstream space of the NOx catalyst 61 and the pipe wall of the exhaust pipe 11, and the NOx catalyst 61 receives these heats and rises in temperature. Then, when the catalyst bed temperature of the NOx catalyst 61 reaches the catalyst activation temperature required for the NOx release processing, the ECU 50 stops the operation of the spark plug 42 and NO
The supply of the rich gas for heating the x-catalyst 61 is terminated, and thereafter, the rich gas for releasing and reducing NOx is supplied. It should be noted that the size of the heating chamber 46 and the ignition plug 42 and the NOx are prevented so that the NOx catalyst 61 is not directly exposed to the flame.
The distance from the catalyst 61 is set.

【0090】このようにNOx触媒に対する加熱処理を
実行する第2の実施の形態における排気浄化装置によれ
ば、NOx触媒に対するNOx放出処理を極めて効率的に
行うことができる。
According to the exhaust gas purification apparatus of the second embodiment which executes the heating process for the NOx catalyst as described above, the NOx releasing process for the NOx catalyst can be performed very efficiently.

【0091】〔第3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3の実施の形態を説明す
る。第3の実施の形態の排気浄化装置の構成は前述した
第2の実施の形態のものと全く同じである。第3の実施
の形態の排気浄化装置が第2の実施の形態のものと大き
く相違する点は、NOx触媒61,62に対する加熱タ
イミングにある。以下、この相違点について説明する。
[Third Embodiment] Next, a third embodiment of the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described. The configuration of the exhaust emission control device of the third embodiment is exactly the same as that of the second embodiment described above. The exhaust gas purifying apparatus of the third embodiment is greatly different from that of the second embodiment in the heating timing for the NOx catalysts 61 and 62. Hereinafter, this difference will be described.

【0092】第3の実施の形態の排気浄化装置において
は、一方のNOx触媒のNOx放出処理が終了しても直ぐ
には三方弁30の弁体32のポジション切り替えを実行
しないで該一方のNOx触媒を待機状態として他方のN
Ox触媒に排気ガスを流し続け、この他方のNOx触媒に
吸収されたNOx量が所定量に達したとECU50が判
定したときに三方弁30の弁体32のポジションを切り
替えて、他方のNOx触媒に対するNOx放出処理を実行
するように制御されるものとする。
In the exhaust purification system of the third embodiment, even if the NOx releasing process of one NOx catalyst is completed, the position switching of the valve element 32 of the three-way valve 30 is not executed immediately and the NOx catalyst of the one NOx catalyst is not executed. And the other N
Exhaust gas continues to flow through the Ox catalyst, and when the ECU 50 determines that the NOx amount absorbed by the other NOx catalyst has reached a predetermined amount, the position of the valve body 32 of the three-way valve 30 is switched to the other NOx catalyst. Shall be controlled to execute the NOx releasing process for

【0093】また、この第3の実施の形態では、一方の
NOx触媒のNOx放出処理が終了すると同時に(即ち、
NOx放出時間が経過したら)リッチガス供給装置41
を停止してリッチガスの供給を停止し、弁体32のポジ
ション切り替えと同時にリッチガス供給装置41を作動
してNOx放出処理のためのリッチガスを供給するよう
に制御されるものとする。
Further, in the third embodiment, at the same time when the NOx releasing process of one NOx catalyst is completed (that is,
Rich gas supply device 41 (after NOx release time elapses)
Is stopped to stop the supply of the rich gas, and at the same time as the position of the valve element 32 is switched, the rich gas supply device 41 is operated to supply the rich gas for the NOx release process.

【0094】このように制御した場合には、SOx放出
処理完了後に待機状態となっているNOx触媒には排気
ガスが流れないので、NOx触媒の触媒床温度は徐々に
低下することが予想される。したがって、待機状態を解
除してこのNOx触媒に排気ガスを流すべき時には、該
NOx触媒の触媒床温度がNOx吸収に必要な触媒活性温
度よりも低くなっている場合もあり得る。
When controlled in this way, exhaust gas does not flow to the NOx catalyst that is in a standby state after the SOx release process is completed, so the catalyst bed temperature of the NOx catalyst is expected to gradually decrease. . Therefore, when the standby state is released and exhaust gas should flow through the NOx catalyst, the catalyst bed temperature of the NOx catalyst may be lower than the catalyst activation temperature required for NOx absorption.

【0095】そこで、第3の実施の形態の排気浄化装置
においては、このようなときには、三方弁30の弁体3
2のポジション切り替え前に、リッチガス供給装置41
を作動させ、還元剤供給室34を介して待機状態のNO
x触媒に対応する排気管(11あるいは12)にリッチ
ガスを供給するとともに、該排気管に設けられた点火栓
(42あるいは43)を作動させることにより、該排気
管に供給されたリッチガスを着火し、加熱室(46ある
いは47)内に火炎を生じさせて、NOx触媒上流空間
および排気管壁を加熱し、これらの熱をNOx触媒に受
熱させてNOx触媒の触媒床温度をNOx吸収に必要な触
媒活性温度まで迅速に昇温させるようにした。そして、
NOx触媒の触媒床温度がNOx吸収に必要な触媒活性温
度に達したならば、点火栓の作動を停止し、NOx触媒
加熱のためのリッチガスの供給を終了させる。
Therefore, in the exhaust gas purifying apparatus of the third embodiment, in such a case, the valve element 3 of the three-way valve 30 is used.
Before switching the second position, the rich gas supply device 41
Is activated, and NO in the standby state is passed through the reducing agent supply chamber 34.
x The rich gas supplied to the exhaust pipe is ignited by supplying the rich gas to the exhaust pipe (11 or 12) corresponding to the catalyst and operating the spark plug (42 or 43) provided in the exhaust pipe. , A flame is generated in the heating chamber (46 or 47) to heat the NOx catalyst upstream space and the exhaust pipe wall, and the heat is received by the NOx catalyst, and the catalyst bed temperature of the NOx catalyst is required for NOx absorption. The temperature was quickly raised to the catalyst activation temperature. And
When the catalyst bed temperature of the NOx catalyst reaches the catalyst activation temperature required for NOx absorption, the operation of the spark plug is stopped and the supply of rich gas for heating the NOx catalyst is terminated.

【0096】そして、NOx触媒の加熱完了後に、三方
弁30の弁体32のポジション切り替えを行うととも
に、リッチガス供給装置41を作動させてリッチガスを
還元剤供給室34に供給し、加熱処理完了後の前記NO
x触媒に排気ガスを流すとともに他方のNOx触媒のNO
x放出処理を実行する。
After the heating of the NOx catalyst is completed, the position of the valve body 32 of the three-way valve 30 is switched, and the rich gas supply device 41 is operated to supply the rich gas to the reducing agent supply chamber 34. Said NO
Exhaust gas is passed through the x catalyst and NO of the other NOx catalyst
x Discharge process is executed.

【0097】より具体的に説明すると、例えば、今、三
方弁30の弁体32が第2ポジションにあり、排気ガス
をNOx触媒62に流してNOxの吸収を行っており、且
つ、NOx触媒61が既にNOx放出処理を完了して待機
状態になっているものとする。
More specifically, for example, now, the valve element 32 of the three-way valve 30 is in the second position, the exhaust gas is passed through the NOx catalyst 62 to absorb the NOx, and the NOx catalyst 61 is used. Has already completed the NOx release processing and is in a standby state.

【0098】そして、ECU50は、NOx触媒62に
吸収されたNOx量が所定量に達したと判定した場合に
は、三方弁30の弁体32を第2ポジションから第1ポ
ジションに切り替える前に、NOx触媒61の触媒床温
度がNOx吸収に必要な触媒活性温度に達しているか否
か判定する。
When the ECU 50 determines that the NOx amount absorbed by the NOx catalyst 62 has reached the predetermined amount, before switching the valve body 32 of the three-way valve 30 from the second position to the first position, It is determined whether or not the catalyst bed temperature of the NOx catalyst 61 has reached the catalyst activation temperature required for NOx absorption.

【0099】NOx触媒61の触媒床温度がNOx吸収に
必要な触媒活性温度に達している場合には、ECU50
は直ちに、三方弁30の弁体32を第2ポジションから
第1ポジションに切り替えるとともに、リッチガス供給
装置41を作動させてリッチガスを還元剤供給室34を
介してNOx触媒62に供給する。これにより、排気ガ
スは排気管11に流れ、排気ガス中のNOxがNOx触媒
61に吸収される。これと同時に、リッチガスによるN
Ox触媒62のNOx放出処理が実行されることになる。
When the catalyst bed temperature of the NOx catalyst 61 has reached the catalyst activation temperature required for NOx absorption, the ECU 50
Immediately switches the valve element 32 of the three-way valve 30 from the second position to the first position and operates the rich gas supply device 41 to supply the rich gas to the NOx catalyst 62 via the reducing agent supply chamber 34. As a result, the exhaust gas flows into the exhaust pipe 11, and NOx in the exhaust gas is absorbed by the NOx catalyst 61. At the same time, N due to rich gas
The NOx releasing process of the Ox catalyst 62 will be executed.

【0100】これに対して、NOx触媒61の触媒床温
度がNOx吸収に必要な触媒活性温度に達していない場
合には、ECU50は、三方弁30の弁体32を第2ポ
ジションから第1ポジションに切り替える前に、リッチ
ガス供給装置41を作動させて還元剤供給室34にリッ
チガスを供給するとともに、点火栓42を作動させる。
すると、還元剤供給室34に供給されたリッチガスが排
気管11に流入し、消火体44を通って加熱室46に入
り、ここで点火栓42によって着火せしめられ、火炎が
生じる。排気管11には弁体32によって排気ガスの流
入を殆ど阻止されているので、火炎を容易に形成するこ
とができる。この火炎はNOx触媒61の上流の空間お
よび排気管11の管壁を加熱し、NOx触媒61はこれ
らの熱を受熱して昇温する。
On the other hand, when the catalyst bed temperature of the NOx catalyst 61 has not reached the catalyst activation temperature required for NOx absorption, the ECU 50 controls the valve body 32 of the three-way valve 30 from the second position to the first position. Before switching to, the rich gas supply device 41 is operated to supply the rich gas to the reducing agent supply chamber 34, and the spark plug 42 is operated.
Then, the rich gas supplied to the reducing agent supply chamber 34 flows into the exhaust pipe 11, passes through the extinguishing body 44 and enters the heating chamber 46, where it is ignited by the ignition plug 42, and a flame is generated. Since the exhaust gas is almost prevented from flowing into the exhaust pipe 11 by the valve body 32, a flame can be easily formed. This flame heats the space upstream of the NOx catalyst 61 and the wall of the exhaust pipe 11, and the NOx catalyst 61 receives these heats and rises in temperature.

【0101】そして、NOx触媒61の触媒床温度がN
Ox吸収に必要な触媒活性温度に達したならば、ECU
50は、リッチガス供給装置41および点火栓42の作
動を停止し、NOx触媒61に対する加熱を停止する。
The catalyst bed temperature of the NOx catalyst 61 is N
When the catalyst activation temperature required for Ox absorption is reached, the ECU
Reference numeral 50 stops the operation of the rich gas supply device 41 and the spark plug 42, and stops the heating of the NOx catalyst 61.

【0102】そして、その直後、ECU50は、三方弁
30の弁体32を第2ポジションから第1ポジションに
切り替えるとともに、リッチガス供給装置41を作動さ
せてリッチガスを還元剤供給室34を介してNOx触媒
62に供給する。これにより、排気ガスは排気管11に
流れ、排気ガス中のNOxがNOx触媒61に吸収され
る。これと同時に、リッチガスによるNOx触媒62の
NOx放出処理が実行されることになる。
Immediately after that, the ECU 50 switches the valve body 32 of the three-way valve 30 from the second position to the first position and operates the rich gas supply device 41 to supply the rich gas to the NOx catalyst via the reducing agent supply chamber 34. Supply to 62. As a result, the exhaust gas flows into the exhaust pipe 11, and NOx in the exhaust gas is absorbed by the NOx catalyst 61. At the same time, the NOx releasing process of the NOx catalyst 62 with the rich gas is executed.

【0103】このようにNOx触媒に対する加熱処理を
実行する第3の実施の形態における排気浄化装置によれ
ば、三方弁30による排気ガスの経路切り替え直後のN
Ox浄化率を向上させることができる。
According to the exhaust gas purification apparatus of the third embodiment which executes the heat treatment for the NOx catalyst as described above, the N-fluid gas immediately after the exhaust gas path is switched by the three-way valve 30.
The Ox purification rate can be improved.

【0104】尚、前述した第2の実施の形態および第3
の実施の形態の排気浄化装置においても、エンジン1を
低温始動させるときのような場合であってNOx触媒6
1,62の触媒床温度が触媒活性温度に達していないと
きに、三方弁30の弁体32を図6において細い破線で
示す第3ポジションに保持して、排気管10を排気管1
1,12の両方に連通させ、リッチガス供給装置41を
作動してリッチガスを還元剤供給室34に供給し、エン
ジンから排出される酸素濃度の高いリーン空燃比の排気
ガスとリッチガス供給装置41から供給された還元剤濃
度の高いリッチガスとの混合ガスを両排気管11,12
に流し、点火栓42,43を作動させて、前記混合ガス
を着火して両加熱室46,47において火炎を生じせし
め、この火炎で両NOx触媒61,62の上流空間およ
び排気管11,12の管壁を加熱し、これらの熱を両N
Ox触媒61,62に受熱させて両NOx触媒61,62
の触媒床温度を触媒活性温度まで迅速に昇温させるよう
にすることも可能である。
Incidentally, the above-mentioned second embodiment and third embodiment
Also in the exhaust emission control device of the embodiment of the present invention, the NOx catalyst 6 is used when the engine 1 is started at a low temperature.
When the catalyst bed temperature of Nos. 1 and 62 has not reached the catalyst activation temperature, the valve body 32 of the three-way valve 30 is held in the third position shown by the thin broken line in FIG.
1 and 12 are communicated with each other, the rich gas supply device 41 is operated to supply the rich gas to the reducing agent supply chamber 34, and the exhaust gas having a high lean air-fuel ratio of oxygen and exhausted from the engine and supplied from the rich gas supply device 41. The mixed gas with the rich gas having a high reducing agent concentration is supplied to both exhaust pipes 11 and 12.
And the spark plugs 42 and 43 are actuated to ignite the mixed gas to generate flames in both heating chambers 46 and 47, and the flames cause an upstream space of both NOx catalysts 61 and 62 and exhaust pipes 11 and 12 to flow. The pipe wall of the
Both NOx catalysts 61 and 62 are caused to receive heat by the Ox catalysts 61 and 62.
It is also possible to quickly raise the catalyst bed temperature to the catalyst activation temperature.

【0105】この場合、NOx触媒61,62の加熱中
にNOx触媒61,62からNOxが放出される虞れがあ
るので、放出されたNOxを還元浄化するために、リー
ン空燃比の排気ガスとリッチガス供給装置41から供給
されるリッチガスとの混合ガスの空燃比が理論空燃比あ
るいはリッチ空燃比になるように、リッチガスのリッチ
度およびリッチガスの流量を制御するのが好ましい。
In this case, NOx may be released from the NOx catalysts 61 and 62 during heating of the NOx catalysts 61 and 62. Therefore, in order to reduce and purify the released NOx, the exhaust gas having a lean air-fuel ratio is used. It is preferable to control the rich degree of the rich gas and the flow rate of the rich gas so that the air-fuel ratio of the mixed gas with the rich gas supplied from the rich gas supply device 41 becomes the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio.

【0106】また、第1、第2、第3の実施の形態の排
気浄化装置においては、NOx触媒61,62の基材を
ウオールフロータイプにして、排気ガス中のPM(パー
ティキュレート)も同時に除去することができるように
することもできる。
Further, in the exhaust gas purification devices of the first, second and third embodiments, the base materials of the NOx catalysts 61 and 62 are wall flow type and the PM (particulate) in the exhaust gas is also simultaneously. It can also be made removable.

【0107】[0107]

【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、吸蔵還元型NOx触媒による排気ガス中のNOx
の除去処理と、吸蔵還元型NOx触媒のNOx吸収能力回
復処理を同時に並行して実行することができ、しかも、
装置の簡略化とコストダウンを図ることができるという
優れた効果が奏される。
According to the exhaust purification system for an internal combustion engine of the present invention, NOx in the exhaust gas by the NOx storage reduction catalyst.
The removal process of NOx and the NOx absorption capacity recovery process of the NOx storage reduction catalyst can be simultaneously executed in parallel.
The excellent effect that the apparatus can be simplified and the cost can be reduced is achieved.

【0108】また、吸蔵還元型NOx触媒の上流に点火
手段を備えた場合には、必要に応じて吸蔵還元型NOx
触媒を昇温することができ、排気浄化装置のNOx浄化
能力を向上させることができる。
Further, when an ignition device is provided upstream of the NOx storage reduction catalyst, the NOx storage reduction catalyst is provided as necessary.
The temperature of the catalyst can be raised, and the NOx purification capacity of the exhaust purification system can be improved.

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

【図1】 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第1
の実施の形態における概略構成図である。
1 is a first embodiment of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention.
It is a schematic block diagram in the embodiment of.

【図2】 前記第1の実施の形態に使用される三方弁の
拡大断面図である。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a three-way valve used in the first embodiment.

【図3】 吸蔵還元型NOx触媒のNOx吸放出・還元作
用を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the NOx absorption / release / reduction action of the NOx storage reduction catalyst.

【図4】 前記実施の形態における三方弁の切替処理実
行ルーチンの一例である。
FIG. 4 is an example of a switching process execution routine for the three-way valve in the above embodiment.

【図5】 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概略構成図である。
FIG. 5 is a second exhaust purification system for an internal combustion engine according to the present invention.
It is a schematic block diagram in the embodiment of.

【図6】 前記第2の実施の形態における要部を拡大し
て示す構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram showing an enlarged main part in the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ディーゼルエンジン(内燃機関) 7 燃料噴射弁 9 排気管(上流側排気通路) 10 排気管(上流側排気通路) 11 排気管(第1下流側排気通路) 12 排気管(第2下流側排気通路) 16 排気温センサ 30 三方弁(排気経路切替弁、排気経路切替手段) 31 ハウジング 31a 第1ポート 31b 第2ポート 31c 第3ポート 32 弁体 34 還元剤供給室(還元剤供給部) 40 リッチガス供給ノズル(還元剤供給口) 41 リッチガス供給装置(還元剤供給手段) 42,43 点火栓(点火手段) 46,47 加熱室 50 ECU 61,62 NOx触媒(吸蔵還元型NOx触媒) 1 Diesel engine (internal combustion engine) 7 Fuel injection valve 9 Exhaust pipe (upstream exhaust passage) 10 Exhaust pipe (upstream exhaust passage) 11 Exhaust pipe (first downstream exhaust passage) 12 Exhaust pipe (second downstream exhaust passage) 16 Exhaust temperature sensor 30 3-way valve (exhaust path switching valve, exhaust path switching means) 31 housing 31a 1st port 31b 2nd port 31c 3rd port 32 valve 34 Reductant supply room (reducing agent supply unit) 40 Rich gas supply nozzle (reductant supply port) 41 Rich gas supply device (reducing agent supply means) 42,43 Spark plug (ignition means) 46,47 heating chamber 50 ECU 61,62 NOx catalyst (NOx catalyst of occlusion reduction type)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F01N 3/28 F01N 3/28 301H 7/08 7/08 B F02D 9/04 F02D 9/04 E (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01N 3/08 - 3/36 F01N 7/08 F02D 9/04 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI F01N 3/28 F01N 3/28 301H 7/08 7/08 B F02D 9/04 F02D 9/04 E (58) Fields investigated (58) Int.Cl. 7 , DB name) F01N 3/08-3/36 F01N 7/08 F02D 9/04

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 (イ)希薄燃焼可能な内燃機関の排気通
路であって並列的に複数に分岐された排気通路と、
(ロ)分岐された前記複数の排気通路のそれぞれに配置
され、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにNO
x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を放出しN2に還元する吸蔵還元型NOx触
媒と、(ハ)排気ガスをいずれの前記吸蔵還元型NOx
触媒に導入するか選択的に切り替える排気経路切替手段
と、(ニ)排気ガスが流れていない前記吸蔵還元型NO
x触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段と、を備えた
内燃機関の排気浄化装置において、前記還元剤供給手段
の還元剤供給口は、前記排気経路切替手段が排気ガスを
いずれの吸蔵還元型NOx触媒に導入しているかにかか
わらず、排気ガスが流れていない吸蔵還元型NOx触媒
に連なる流路に位置していることを特徴とする内燃機関
の排気浄化装置。
1. An exhaust passage of an internal combustion engine capable of lean combustion, the exhaust passage being branched into a plurality of parallel lines.
(B) NO is provided when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, which is arranged in each of the plurality of branched exhaust passages.
a storage-reduction type NOx catalyst that absorbs x and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is low, and reduces it to N 2;
Exhaust path switching means for selectively introducing into the catalyst, and (d) the storage reduction type NO in which exhaust gas does not flow.
In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, comprising: a reducing agent supply means for supplying a reducing agent to the catalyst, the reducing agent supply port of the reducing agent supply means has the exhaust path switching means for storing and reducing exhaust gas. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, characterized in that it is located in a flow path connected to an occlusion reduction type NOx catalyst in which exhaust gas does not flow, regardless of whether or not it is introduced into the type NOx catalyst.
【請求項2】 前記吸蔵還元型NOx触媒の温度または
排気ガス温度が所定温度以下のときに、前記排気経路切
替手段は総ての前記吸蔵還元型NOx触媒に排気ガスを
流すように作動する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. When the temperature of the NOx storage reduction catalyst or the temperature of the exhaust gas is equal to or lower than a predetermined temperature, the exhaust path switching means operates so as to flow the exhaust gas to all the NOx storage reduction catalysts. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1.
【請求項3】 前記吸蔵還元型NOx触媒の上流に点火
手段を備える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。
3. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising an ignition device upstream of the NOx storage reduction catalyst.
【請求項4】 希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に、
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を放出しN2に還元する吸蔵還元型NOx触媒が設
けられ、吸蔵還元型NOx触媒よりも上流の排気通路に
還元剤を供給する還元剤供給手段を備えた内燃機関の排
気浄化装置において、前記排気通路は、内燃機関に接続
された上流側排気通路と、この上流側排気通路から二つ
に分岐されて並列配置された第1下流側排気通路及び第
2下流側排気通路とを有し、前記第1及び第2下流側排
気通路にそれぞれ前記吸蔵還元型NOx触媒を備え、前
記排気通路の上流側排気通路と第1及び第2下流側排気
通路との分岐部には排気経路切替弁が設けられ、 前記排気経路切替弁は、 前記上流側排気通路に接続された第1ポートと前記第1
下流側排気通路に接続された第2ポートと前記第2下流
側排気通路に接続された第3ポートとを有するハウジン
グと、 このハウジング内に回動可能に支持され、前記第1ポー
トと第2ポートを連通するとともにこれらポートから第
3ポートを遮断する第1ポジションと、前記第1ポート
と第3ポートを連通するとともにこれらポートから第2
ポートを遮断する第2ポジションに切り替え可能な弁体
と、 前記ハウジング内に設けられ、前記弁体が第1ポジショ
ンに位置したときに第1ポートから遮断されるとともに
第3ポートに連通し、第2ポジションに位置したときに
第1ポートから遮断されるとともに第2ポートに連通す
る還元剤供給部と、を備え、前記排気経路切替弁の還元
剤供給部に前記還元剤供給手段から還元剤が供給される
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
4. An exhaust passage of an internal combustion engine capable of lean burn,
A storage-reduction type NOx catalyst that absorbs NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is low and reduces it to N 2 is provided. In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, which comprises a reducing agent supply means for supplying a reducing agent to an exhaust passage upstream of a NOx catalyst, the exhaust passage includes an upstream exhaust passage connected to the internal combustion engine and the upstream exhaust gas. A first downstream side exhaust passage and a second downstream side exhaust passage, which are branched in two from the passage and arranged in parallel; and the first and second downstream side exhaust passages are provided with the NOx storage reduction catalyst, respectively. An exhaust path switching valve is provided at a branch portion between the upstream exhaust path and the first and second downstream exhaust paths of the exhaust path, and the exhaust path switching valve is connected to the upstream exhaust path. 1 port and the first
A housing having a second port connected to the downstream side exhaust passage and a third port connected to the second downstream side exhaust passage; and a housing rotatably supported in the housing, the first port and the second port. A first position in which the ports are communicated with each other and a third port is blocked from these ports; and a communication between the first port and the third port and a second position from these ports
A valve body that is switchable to a second position that shuts off the port, and that is provided in the housing, shuts off from the first port when the valve body is located at the first position, and communicates with the third port; A reducing agent supply section that is cut off from the first port and communicates with the second port when positioned in the second position, and the reducing agent is supplied from the reducing agent supply means to the reducing agent supply section of the exhaust path switching valve. An exhaust gas purification device for an internal combustion engine, which is supplied.
【請求項5】 前記排気経路切替弁は、第1ポートと第
2ポートと第3ポートと還元剤供給部を同時に連通させ
る第3ポジションに前記弁体を保持可能であることを特
徴とする請求項4に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. The exhaust path switching valve is capable of holding the valve element in a third position in which the first port, the second port, the third port and the reducing agent supply section are in communication at the same time. Item 4. An exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to item 4.
【請求項6】 前記排気経路切替手段と前記第1下流側
排気通路の吸蔵還元型NOx触媒との間、及び、前記排
気経路切替手段と前記第2下流側排気通路の吸蔵還元型
NOx触媒との間に、それぞれ点火手段を備えることを
特徴とする請求項4に記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. Between the exhaust path switching means and the NOx storage reduction catalyst of the first downstream exhaust passage, and between the exhaust path switching means and the NOx storage reduction catalyst of the second downstream exhaust passage. 5. An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 4, characterized in that an ignition means is provided between the two.
【請求項7】 前記排気経路切替手段によって排気ガス
の流通を閉ざされるべき第1または第2下流側排気通路
に属する前記点火手段は、該下流側排気通路への排気ガ
スの流通を閉ざすべく前記排気経路切替手段が排気経路
を切り替えた後に作動せしめられることを特徴とする請
求項6に記載の内燃機関の排気浄化装置。
7. The ignition means belonging to the first or second downstream side exhaust passage whose exhaust gas flow is to be closed by the exhaust path switching means is arranged to close the exhaust gas flow to the downstream side exhaust passage. 7. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 6, wherein the exhaust path switching means is operated after switching the exhaust path.
【請求項8】 前記排気経路切替手段によって排気ガス
の流通を開始すべき第1または第2下流側排気通路に属
する前記点火手段は、該下流側排気通路に排気ガスを流
すべく前記排気経路切替手段が排気経路を切り替える前
に作動せしめられることを特徴とする請求項6に記載の
内燃機関の排気浄化装置。
8. The ignition means belonging to the first or second downstream side exhaust passage, which should start the flow of the exhaust gas by the exhaust path switching means, switches the exhaust path to flow the exhaust gas into the downstream side exhaust passage. 7. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 6, wherein the means is activated before switching the exhaust path.
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