JP4224984B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
複数の気筒を一対の気筒群に分割し、これら気筒群に接続された一対の上流側排気通路が合流して形成される下流側排気通路内に、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに流入する排気ガス中のNOXを蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中に還元剤が含まれていると蓄えているNOXを還元して蓄えているNOXの量が減少するNOX触媒を配置し、NOX触媒の温度を上昇させるために、一方の気筒群で燃焼される混合気の空燃比をリーンに保持しかつ他方の気筒群で燃焼される混合気の空燃比をリッチに保持すると共に、このときNOX触媒内に流入する排気ガス全体の平均空燃比が理論空燃比になるようにした内燃機関の排気浄化装置が公知である(特開平8−61052号公報参照)。
【0003】
この場合、一方の気筒群から排出される排気ガス中には多量の酸素が含まれており、他方の気筒群から排出される排気ガス中には多量の未燃HC,COが含まれている。従って、これら酸素及び未燃HC,COがNOX触媒に到りNOX触媒内で反応すると、NOX触媒の温度が上昇せしめられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
一方の気筒群から排出された排気ガスと、他方の気筒群から排出された排気ガスとは共に下流側排気通路内に流入して合流する。しかしながら、これらの排気ガスがNOX触媒に到るまでに良好に混合ないし攪拌されるとは限らず、むしろ酸素及び未燃HC,COが偏在したままNOX触媒内に流入する恐れがある。この場合には、NOX触媒に供給される未燃HC,COをNOX触媒の温度上昇のために有効に利用できなくなり、更に、NOX触媒の温度を目標温度まで上昇させるのに長時間を要することにもなる。上述の公報はこの問題点について何ら示唆していない。
【0005】
そこで本発明の目的は、触媒の温度を効果的にかつ速やかに上昇させ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。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために1番目の発明によれば、複数の気筒を一対の気筒群に分割し、これら気筒群に接続された一対の上流側排気通路が合流して形成される下流側排気通路内に酸化能を有する触媒を配置し、該触媒の温度を上昇させるために、一方の上流側排気通路から下流側排気通路内に流出する排気ガスの空燃比をリーンに保持しかつ他方の上流側排気通路から下流側排気通路内に流出する排気ガスの空燃比をリッチに保持すると共に、このとき下流側排気通路内に流入する排気ガス全体の平均空燃比が理論空燃比又はわずかばかりリッチになるようにした内燃機関の排気浄化装置において、前記触媒上流の下流側排気通路内に、一方の上流側排気通路からの排気ガスと他方の上流側排気通路からの排気ガスとを混合する混合手段を配置し、前記混合手段と前記触媒間の下流側排気通路を互いに並列に延びる一対の分岐通路から形成し、これら分岐通路内にそれぞれ酸化能を有する追加の触媒を配置している。
【0009】
また、2番目の発明によれば1番目の発明において、前記混合手段を、排気ガスが下流側排気通路のほぼ中心軸線周りに旋回するように排気ガスを案内する旋回装置から形成している。
【0010】
また、3番目の発明によれば1番目の発明において、前記内燃機関において燃焼がリーン空燃比のもとで継続的に行われるようになっており、前記触媒を、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに流入する排気ガス中のNOXを蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中に還元剤が含まれていると蓄えているNOXを還元して蓄えているNOXの量が減少するNOX触媒から形成している。
【0011】
また、4番目の発明によれば1番目の発明において、前記追加の触媒を三元触媒から形成している。
【0012】
なお、本明細書では排気通路の或る位置よりも上流の排気通路、燃焼室、及び吸気通路内に供給された空気と炭化水素HC及び一酸化炭素COとの比をその位置における排気ガスの空燃比と称している。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1は本発明を火花点火式内燃機関に適用した場合を示している。しかしながら本発明を圧縮着火式内燃機関に適用することもできる。
【0014】
図1を参照すると、機関本体1は複数例えば六つの気筒を備えている。これら気筒は機関本体1の中心軸線の一側において整列された例えば三つの気筒からなる第1の気筒群1aと、機関本体1の中心軸線の他側において整列された例えば三つの気筒からなる第2の気筒群1bとに分割されている。第1及び第2の気筒群1a,1bはそれぞれ対応する排気マニホルド2a,2bを介してY字管3のそれぞれ対応する枝部3a,3bにそれぞれ接続され、Y字管3の合流部3cはY字管4の合流部4cに接続される。Y字管4の一対の枝部4a,4bにはそれぞれケーシング5の入口がそれぞれ接続され、これらケーシング5の出口はY字管6及び排気管7を介してケーシング8の入口に接続される。また、ケーシング8の出口には排気管9が接続される。なお、図1において符号10は各気筒の燃焼室内に配置された電磁制御式燃料噴射弁を示している。
【0015】
ケーシング8内には酸化能を有する触媒11が収容され、本発明による実施例ではこの触媒11はNOX触媒から形成される。NOX触媒11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、パラジウムPd、ロジウムRh、イリジウムIrのような貴金属とが担持されている。一方、ケーシング5内には酸化能を有する追加の触媒12がそれぞれ収容される。本発明による実施例では、追加の触媒12は三元触媒からそれぞれ形成される。
【0016】
更に図1を参照すると、Y字管3の枝部3a,3bが合流してからY字管4の枝部4a,4bが分岐するまでの、例えばY字管4の合流部4c内には旋回装置13が配置される。この旋回装置13は図2に示されるように、Y字管4の内壁面上に固定される外輪13aと、外輪13aのほぼ中央に配置される内輪13bと、周方向に互いに離間しつつ外輪13a及び内輪13bにより支持される複数の羽根13cとを具備する。図2においてハッチングが施された部分が羽根13cを示している。
【0017】
これら羽根13cはY字管4の合流部4cの中心軸線に沿って螺旋状に延びており、従って排気ガスはこの旋回装置13によって、Y字管4の合流部4cのほぼ中心軸線周りに旋回するように案内される。なお、本発明による実施例ではこれら羽根13cは回転できないが、排気ガスが旋回する限り、羽根13cを回転可能に支持することもできる。
【0018】
一方、第1及び第2の気筒群1a,1bはそれぞれ対応するサージタンク(図示しない)を介して共通の吸気ダクト(図示しない)に接続されている。
【0019】
電子制御ユニット40はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス41によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)42、RAM(ランダムアクセスメモリ)43、CPU(マイクロプロセッサ)44、入力ポート45及び出力ポート46を具備する。排気管7にはNOX触媒11内に流入する排気ガスの平均空燃比を検出するための空燃比センサ49rが取り付けられ、排気管9にはNOX触媒11から流出した排気ガスの温度を検出するための温度センサ49tが取り付けられる。この排気ガスの温度はNOX触媒11の温度を表している。これらセンサ49r,49tの出力電圧はそれぞれ対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力される。また、アクセルペダル50にはアクセルペダル50の踏み込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ51が接続され、負荷センサ51の出力電圧は対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力される。更に入力ポート45にはクランクシャフトが例えば30°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ52が接続される。一方、出力ポート46は対応する駆動回路48を介して燃料噴射弁10にそれぞれ接続される。
【0020】
NOX触媒11は流入する排気ガスの平均空燃比がリーンのときにはNOXを蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中に還元剤が含まれていると蓄えているNOXを還元して蓄えているNOXの量を減少させる蓄積還元作用を行う。
【0021】
NOX触媒の蓄積還元作用の詳細なメカニズムについては完全には明らかにされていない。しかしながら、現在考えられているメカニズムを、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簡単に説明すると次のようになる。
【0022】
即ち、NOX触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもかなりリーンになると流入する排気ガス中の酸素濃度が大巾に増大し、酸素O2がO2 −又はO2−の形で白金Ptの表面に付着する。一方、流入する排気ガス中のNOは白金Ptの表面上でO2 −又はO2−と反応し、NO2となる(NO+O2→NO2)。次いで生成されたNO2の一部は白金Pt上でさらに酸化されつつ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NOX触媒内に拡散する。このようにしてNOXがNOX触媒内に蓄えられる。
【0023】
これに対し、NOX触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチ又は理論空燃比になると、排気ガス中の酸素濃度が低下してNO2の生成量が低下し、反応が逆方向(NO3 −→NO)に進み、斯くしてNOX触媒内の硝酸イオンNO3 −がNOの形でNOX触媒から放出される。この放出されたNOXは排気ガス中に還元剤即ちHC,COが含まれているとこれらHC,COと反応して還元せしめられる。このようにして白金Ptの表面上にNOXが存在しなくなるとNOX触媒から次から次へとNOXが放出されて還元され、NOX触媒内に蓄えられているNOXの量が次第に減少する。
【0024】
なお、硝酸塩を形成することなくNOXを蓄え、NOXを放出することなくNOXを還元することも可能である。
【0025】
図1に示される内燃機関はリーン空燃比のもとでの燃焼が継続して行われており、従ってNOX触媒11内に流入する排気ガスの空燃比はリーンに維持されている。その結果、排気ガス中のNOXはNOX触媒11内に蓄えられる。
【0026】
時間の経過と共にNOX触媒11内の蓄積NOX量は次第に増大する。そこで本発明による実施例では、例えばNOX触媒11内の蓄積NOX量が許容量を越えたときには、NOX触媒11内に流入する排気ガスの空燃比を一時的にリッチに切り替えるようにしている。このようにすると、NOX触媒11内の蓄積NOX量が減少し、このときNOX触媒11からNOXが流出しない。
【0027】
ところが、排気ガス中にはイオウ分がSOXの形で含まれており、NOX触媒11内にはNOXばかりでなくSOXも蓄えられる。このSOXのNOX触媒11内への蓄積メカニズムはNOXの蓄積メカニズムと同じであると考えられる。即ち、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簡単に説明すると、NOX触媒11に流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには上述したように酸素O2がO2 −又はO2−の形で白金Ptの表面に付着しており、流入する排気ガス中のSO2は白金Ptの表面上でO2 −又はO2−と反応し、SO3となる。次いで生成されたSO3は白金Pt上でさらに酸化されつつNOX触媒11内に吸収されて酸化バリウムBaOと結合しながら、硫酸イオンSO4 −の形でNOX触媒11内に拡散する。この硫酸イオンSO4 −は次いでバリウムイオンBa+と結合して硫酸塩BaSO4を生成する。
【0028】
この硫酸塩BaSO4は分解しにくく、NOX触媒11内に流入する排気ガスの空燃比をただ単にリッチにしてもNOX触媒11内の硫酸塩BaSO4の量は減少しない。このため、時間が経過するにつれてNOX触媒11内の硫酸塩BaSO4の量が増大し、その結果NOX触媒11が蓄えうるNOXの量が減少することになる。
【0029】
しかしながら、NOX触媒11の温度を例えば550℃以上に維持しつつNOX触媒11に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比又はわずかばかりリッチにすると、NOX触媒11内の硫酸塩BaSO4が分解してSO3の形でNOX触媒11から放出される。この放出されたSO3は排気ガス中に還元剤即ちHC,COが含まれているとこれらHC,COと反応してSO2に還元せしめられる。このようにしてNOX触媒11内に蓄えられているSOXの量が次第に減少し、このときNOX触媒11からSOXがSO3の形で流出することがない。
【0030】
そこで本発明による実施例では、例えばNOX触媒11内の蓄積SOX量が許容量を越えたときには、NOX触媒11内の蓄積SOX量を減少させるために、NOX触媒11の温度を550℃まで上昇し次いで550℃以上に維持しながら、NOX触媒11内に流入する排気ガスの平均空燃比を理論空燃比又はわずかばかりリッチに保持するようにしている。
【0031】
具体的には、三元触媒12内に流入する排気ガス全体の平均空燃比を理論空燃比又はわずかばかりリッチになるようにしつつ、Y字管3の枝部3a内を流通する排気ガスの空燃比をリーンに保持し、Y字管3の枝部3b内を流通する排気ガスの空燃比が一時的にリッチに切り替えられる。その結果、比較的多量の酸素を含む排気ガスと、比較的多量のHC,COを含む排気ガスとが形成される。
【0032】
これら排気ガスはY字管3の合流部3c内及びY字管4の合流部4c内で互いに合流した後に三元触媒12内に流入し、その結果三元触媒12内において排気ガス中に含まれる多量のHC,COが多量の酸素の存在下で燃焼する。このため、三元触媒12から流出する排気ガスの温度が上昇され、この高温の排気ガスが次いでNOX触媒11内に流入することによりNOX触媒11の温度が上昇される。
【0033】
この場合、排気ガスは三元触媒12内に流入する前に旋回装置13によって旋回されており、その結果枝部3aからの酸素と枝部3bからのHC,COとが良好に攪拌され混合されている。従って、三元触媒12に供給されたHC,COが三元触媒12内で燃焼しやすくなっており、即ちNOX触媒11の温度を上昇させるために有効に利用されることになる。また、NOX触媒11の温度を目標温度まで上昇させるために必要な時間を短縮でき、更に、三元触媒12から流出するHC,COの量を低減することができる。
【0034】
なお、Y字管3の枝部3b内を流通する排気ガスの空燃比をリッチに切り替えるには様々な方法がある。即ち、例えば第2の気筒群1bで燃焼される混合気の空燃比をリッチに切り替える方法や、或いは、第2の気筒群1bで燃焼される混合気の空燃比をリーンに保持しながら、排気マニホルド2b又は枝部3b内に追加の燃料を供給したり、爆発工程又は排気行程において第2の気筒群1bの燃焼室内に燃料噴射弁10から追加の燃料を供給する方法がある。
【0035】
図3は図1に示される実施例におけるY字管3の枝部3a,3bの出口と、Y字管4の枝部4a,4bの入口とを概略的に示しており、この例ではY字管3の枝部3a,3bの出口中心を結ぶ直線L3と、Y字管4の枝部4a,4bの出口中心を結ぶ直線L4とが互いにほぼ平行になっている。なお、図3においてCCはY字管3の合流部3c及びY字管4の合流部4cにより形成される合流室を示している。
【0036】
Y字管3の枝部3a,3b内をそれぞれ流通した排気ガスは合流室CC内にそれぞれ流出して合流し、次いでY字管4の枝部4a,4b内に流入する。このことは結局のところ、Y字管3の枝部3aから流出した排気ガスがY字管4の枝部4a,4bに分配され、枝部3bから流出した排気ガスが枝部4a,4bに分配されることを意味している。
【0037】
この場合、合流室CCの容積は比較的小さく、ここでの排気ガスの混合は期待できない。従って、旋回装置13が設けられていないとしたならば、Y字管3の枝部3a,3bからそれぞれ流出した排気ガスは例えば枝部3a,3bの形状などに応じて定まる方向に、それらの慣性でもって進行することになる。このため、Y字管3の例えば枝部3aから流出した排気ガスのうちの大部分がY字管4の枝部4a内に流入し残りのわずかな一部が枝部4b内に流入する場合もあれば、排気ガスの大部分が枝部4b内に流入し残りのわずかな一部が枝部4a内に流入する場合もある。枝部3bから流出した排気ガスについても同様なことが言える。その結果、一方の三元触媒12には過剰のHC,COが供給され、他方の三元触媒12には過剰の酸素が供給されるということになる。
【0038】
そこで本発明による実施例では、排気ガスを旋回させて混合するための旋回装置13を合流室CC内に配置している。その結果、Y字管3の枝部3a,3bから流出した排気ガスが十分に混合された後に、Y字管4の枝部4a,4b内に流入する。従って、この場合には、Y字管3の枝部3aから流出した排気ガスがY字管4の枝部4a,4b内にほぼ均等に流入し、Y字管3の枝部3bから流出した排気ガスがY字管4の枝部4a,4b内にほぼ均等に流入しているということになる。このため、各三元触媒12に供給されるHC,CO及び酸素に過不足が生じない。
【0039】
図4はY字管3の枝部3a,3bの出口中心を結ぶ直線L3と、Y字管4の枝部4a,4bの出口中心を結ぶ直線L4とが互いにほぼ垂直になっている場合を示しており、この場合にも本発明を適用することができる。この場合に旋回装置13が設けられないとしたならば、各三元触媒12の一部分に過剰のHC,COが局所的に供給され、別の部分に過剰の酸素が局所的に供給される恐れがある。この場合に旋回装置13を設ければ、このような不具合を解決することができ、即ち旋回装置13を設けることによってHC,CO及び酸素を各三元触媒12全体に供給できるということになる。言い換えると、三元触媒12全体を有効に利用できる。
【0040】
これまで述べてきた実施例では、旋回装置13とNOX触媒11間の排気通路を互いに並列に延びる一対の分岐通路から形成し、これら分岐通路内にそれぞれ三元触媒12を配置している。このようにすると各三元触媒12の容量を小さくすることができ、従って機関背圧が上昇するのを抑制できる。しかしながら、旋回装置13とNOX触媒11間の排気通路を単一の排気通路から形成し、この単一の排気通路内に単一の三元触媒を配置した場合にも本発明を適用することができる。或いは、旋回装置13とNOX触媒11間に三元触媒を配置しない場合にも本発明を適用することができる。この場合には、枝部3aからの酸素と枝部3bからのHC,COとがNOX触媒11内において互いに反応することになる。
【0041】
【発明の効果】
触媒の温度を効果的にかつ速やかに上昇させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】内燃機関の全体図である。
【図2】旋回装置の正面図である。
【図3】Y字管3,4の出口及び入口を概略的に示す図である。
【図4】別の実施例におけるY字管3,4の出口及び入口を概略的に示す図である。
【符号の説明】
1a…第1の気筒群
1b…第2の気筒群
3,4…Y字管
11…NOX触媒
12…三元触媒
13…旋回装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
When a plurality of cylinders are divided into a pair of cylinder groups, and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the downstream exhaust passage formed by joining a pair of upstream exhaust passages connected to these cylinder groups is lean store up NO X in the exhaust gas flowing into the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is stored by reducing NO X are stored as containing a reducing agent in the exhaust gas when the reduced NO X the amount will place the NO X catalyst of decreasing, in order to raise the temperature of the NO X catalyst is burned in retaining the air-fuel ratio of the mixture burned in one cylinder group to a lean and the other cylinder group the air-fuel ratio of the mixture holds rich exhaust gas control apparatus that the average air-fuel ratio of the entire exhaust gas was set to the stoichiometric air-fuel ratio flowing into this time the NO X catalyst is known (JP-a 8-61052 gazette).
[0003]
In this case, the exhaust gas discharged from one cylinder group contains a large amount of oxygen, and the exhaust gas discharged from the other cylinder group contains a large amount of unburned HC and CO. . Therefore, these oxygen and unburned HC, the CO reacts in the NO X catalyst Italian the NO X catalyst, the temperature of the NO X catalyst is raised.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The exhaust gas discharged from one cylinder group and the exhaust gas discharged from the other cylinder group both flow into the downstream exhaust passage and merge. However, not limited to these exhaust gases are well mixed to stirring until reaching the NO X catalyst, there is a risk of rather flowing into oxygen and unburned HC, the NO X catalyst while CO is unevenly distributed. In this case, unburned HC to be supplied to the NO X catalyst, will not be able to effectively use the CO for the temperature rise of the NO X catalyst, further, a long time the temperature of the NO X catalyst to raise up to the target temperature It will also require. The above publication does not suggest anything about this problem.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that can increase the temperature of a catalyst effectively and quickly.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, according to a first aspect of the invention, a plurality of cylinders are divided into a pair of cylinder groups, and a downstream exhaust gas formed by joining a pair of upstream exhaust passages connected to the cylinder groups. In order to dispose a catalyst having oxidizing ability in the passage and raise the temperature of the catalyst, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from one upstream exhaust passage into the downstream exhaust passage is kept lean and the other The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the upstream exhaust passage into the downstream exhaust passage is kept rich, and the average air-fuel ratio of the entire exhaust gas flowing into the downstream exhaust passage at this time is the stoichiometric air fuel ratio or slightly richer In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, the exhaust gas from one upstream exhaust passage and the exhaust gas from the other upstream exhaust passage are mixed in the downstream exhaust passage upstream of the catalyst. Means And location, the mixing means and the downstream exhaust passage between the catalyst formed from a pair of branch passages extending in parallel to each other, are arranged additional catalyst having respective oxidation ability in these branch passages.
[0009]
Further, in the first aspect, according to a second aspect of the invention, the mixing means, the exhaust gas is formed from the turning device for guiding the exhaust gas to pivot about substantially the center axis of the downstream side exhaust passage.
[0010]
Further, in the first aspect according to the third invention, the combustion in the internal combustion engine are adapted to be continuously performed under a lean air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the exhaust gas to the catalyst and flows stored but stored the NO X in the exhaust gas flowing at the time of the lean air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas by reducing NO X are stored as containing a reducing agent in the exhaust gas when the reduced the amount of and NO X is formed from NO X catalyst decreases.
[0011]
Further, in the first aspect according to the fourth invention, it is formed from the three-way catalyst the additional catalyst.
[0012]
In the present specification, the ratio of the air supplied to the exhaust passage upstream of a certain position of the exhaust passage, the combustion chamber, and the intake passage and the hydrocarbon HC and carbon monoxide CO is determined by the ratio of the exhaust gas at that position. This is called the air-fuel ratio.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a case where the present invention is applied to a spark ignition type internal combustion engine. However, the present invention can also be applied to a compression ignition type internal combustion engine.
[0014]
Referring to FIG. 1, the engine
[0015]
In the casing 8 is accommodated catalyst 11 having an oxidizing ability, in the embodiment according to the present invention the catalyst 11 is formed from NO X catalyst. The NO X catalyst 11 has, for example, alumina as a carrier, and on this carrier, for example, alkali metal such as potassium K, sodium Na, lithium Li, cesium Cs, alkaline earth such as barium Ba, calcium Ca, lanthanum La, yttrium Y, etc. And at least one selected from rare earths such as platinum Pt, palladium Pd, rhodium Rh, and iridium Ir. On the other hand, an
[0016]
Referring further to FIG. 1, for example, in the junction 4 c of the Y-
[0017]
These
[0018]
On the other hand, the first and
[0019]
The
[0020]
The NO X catalyst 11 stores NO X when the average air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and stores NO X when the reducing gas is contained in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas decreases. Accumulate and reduce to reduce the amount of NO X stored by reducing X.
[0021]
It not fully elucidated detailed mechanism of accumulation reducing action of the NO X catalyst. However, the mechanism currently considered can be briefly described as follows, taking as an example the case where platinum Pt and barium Ba are supported on a support.
[0022]
That is, the oxygen concentration in the exhaust gas air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO X catalyst flows become considerably leaner than the stoichiometric air-fuel ratio is increased by a large margin, the oxygen O 2 is O 2 - or O 2- of It adheres to the surface of platinum Pt in the form. On the other hand, NO in the inflowing exhaust gas reacts with O 2 − or O 2− on the surface of platinum Pt to become NO 2 (NO + O 2 → NO 2 ). Next, a part of the generated NO 2 is further oxidized on the platinum Pt and absorbed into the NO X catalyst and combined with barium oxide BaO, and diffuses in the NO X catalyst in the form of nitrate ions NO 3 − . In this way, NO X is stored in the NO X catalyst.
[0023]
On the other hand, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO X catalyst becomes rich or stoichiometric, the oxygen concentration in the exhaust gas decreases, the amount of NO 2 generated decreases, and the reaction proceeds in the reverse direction (NO 3 - → proceeds to NO), NO X catalyst in the nitrate ions NO 3 and thus - are released from the NO X catalyst in the form of NO. When the exhaust gas contains a reducing agent, that is, HC and CO, the released NO X reacts with these HC and CO and is reduced. When NO X no longer exists on the surface of platinum Pt in this way, NO X is released from the NO X catalyst to the next and reduced, and the amount of NO X stored in the NO X catalyst gradually increases. Decrease.
[0024]
Incidentally, stored without any NO X to form a nitrate, it can be reduced without any NO X to release NO X.
[0025]
Internal combustion engine shown in FIG. 1 are continuously performed combustion under a lean air-fuel ratio, therefore the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO X catalyst 11 is maintained lean. As a result, NO X in the exhaust gas is stored in the NO X catalyst 11.
[0026]
The accumulated NO X amount in the NO X catalyst 11 gradually increases with time. Therefore, in this embodiment of the present invention, for example, when the accumulated amount of NO X in the NO X catalyst 11 exceeds the allowable amount, so as to temporarily switch to make the air flowing into the NO X catalyst 11 Yes. In this way, reduces the accumulated amount of NO X in the NO X catalyst 11, NO X does not flow out from the NO X catalyst 11 at this time.
[0027]
However, the exhaust gas contains sulfur in the form of SO X , and not only NO X but also SO X is stored in the NO X catalyst 11. The accumulation mechanism of SO X in the NO X catalyst 11 is considered to be the same as the accumulation mechanism of NO X. That is, when briefly described as an example the case of carrying platinum Pt and barium Ba on the carrier, the oxygen O 2 as the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO X catalyst 11 described above when the lean O 2 - Alternatively, it is attached to the surface of platinum Pt in the form of O 2− , and SO 2 in the inflowing exhaust gas reacts with O 2 − or O 2− on the surface of platinum Pt to become SO 3 . Next, the generated SO 3 is further oxidized on the platinum Pt while being absorbed into the NO X catalyst 11 and combined with barium oxide BaO, and diffuses into the NO X catalyst 11 in the form of sulfate ions SO 4 − . This sulfate ion SO 4 − is then combined with barium ion Ba + to produce sulfate BaSO 4 .
[0028]
This sulfate BaSO 4 is not easily decomposed, and the amount of sulfate BaSO 4 in the NO X catalyst 11 does not decrease even if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO X catalyst 11 is simply made rich. Therefore, increasing the amount of sulfate BaSO 4 in the NO X catalyst 11 over time, the amount of resulting NO X catalyst 11 can stored NO X is decreased.
[0029]
However, if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO X catalyst 11 is made to be the stoichiometric air fuel ratio or slightly rich while maintaining the temperature of the NO X catalyst 11 at, for example, 550 ° C. or higher, the sulfate BaSO 4 in the NO X catalyst 11 Is decomposed and released from the NO X catalyst 11 in the form of SO 3 . The released SO 3 reacts with HC and CO and is reduced to SO 2 when a reducing agent, that is, HC and CO is contained in the exhaust gas. In this way, the amount of SO X stored in the NO X catalyst 11 gradually decreases, and at this time, SO X does not flow out from the NO X catalyst 11 in the form of SO 3 .
[0030]
In the embodiment according to the present invention, therefore, for example, when the accumulated SO X amount in the NO X catalyst 11 exceeds the allowable amount, to reduce the accumulation SO X amount in the NO X catalyst 11, the temperature of the NO X catalyst 11 while maintaining the elevated and then 550 ° C. or higher to 550 ° C., and the average air ratio of the exhaust gas flowing into the NO X catalyst 11 to hold the stoichiometric air fuel ratio or just slightly rich.
[0031]
Specifically, while the average air-fuel ratio of the entire exhaust gas flowing into the three-
[0032]
These exhaust gases merge with each other in the
[0033]
In this case, the exhaust gas is swirled by the
[0034]
There are various methods for switching the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the
[0035]
FIG. 3 schematically shows the outlets of the
[0036]
The exhaust gases flowing through the
[0037]
In this case, the volume of the merge chamber CC is relatively small, and mixing of exhaust gas here cannot be expected. Therefore, if the
[0038]
Therefore, in the embodiment according to the present invention, the swirling
[0039]
FIG. 4 shows a case where a straight line L3 connecting the outlet centers of the
[0040]
This embodiment that has been described up to the exhaust passage between the turning
[0041]
【The invention's effect】
The temperature of the catalyst can be increased effectively and quickly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view of an internal combustion engine.
FIG. 2 is a front view of the turning device.
FIG. 3 is a view schematically showing an outlet and an inlet of Y-shaped
FIG. 4 is a diagram schematically showing an outlet and an inlet of a Y-
[Explanation of symbols]
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