JPH05171921A - Exhaust gas purifying device - Google Patents

Exhaust gas purifying device

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Publication number
JPH05171921A
JPH05171921A JP3338588A JP33858891A JPH05171921A JP H05171921 A JPH05171921 A JP H05171921A JP 3338588 A JP3338588 A JP 3338588A JP 33858891 A JP33858891 A JP 33858891A JP H05171921 A JPH05171921 A JP H05171921A
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JP
Japan
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temperature
exhaust gas
nox
catalyst
ratio
Prior art date
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Pending
Application number
JP3338588A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideji Iwakuni
秀治 岩国
Kazuya Komatsu
一也 小松
Yasuto Watanabe
康人 渡辺
Takashi Takemoto
崇 竹本
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
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Publication of JPH05171921A publication Critical patent/JPH05171921A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/03Adding substances to exhaust gases the substance being hydrocarbons, e.g. engine fuel

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  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

PURPOSE:To effectively increase an NOx purifying ratio when an HC quantity in exhaust gas is small. CONSTITUTION:Catalyst 6 comprising metal-including silicate carrying transition metal is provided in an exhaust passage 3, a means 12 to supply HC to the catalyst 6 is provided, and HC is supplied to the catalyst 6 by actuating the HC supplying means when a ratio of HC/NOx in exhaust gas is a specified value or less and simultaneously when a temperature of exhaust gas or the catalyst 6 is a specified value or more.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、排気ガス浄化装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying device.

【0002】[0002]

【従来の技術】エンジンの排気ガス浄化用触媒として、
CO(一酸化炭素)及びHC(炭化水素)の酸化と、N
Ox(窒素酸化物)の還元とを同時に行なう三元触媒が
一般に知られている。この三元触媒は、例えばγ−アル
ミナにPt(白金)及びRh(ロジウム)を担持させて
なるもので、エンジンの空燃比(A/F)を理論空燃比
14.7付近に制御したときに、高い浄化効率が得られ
る。
2. Description of the Related Art As a catalyst for purifying engine exhaust gas,
Oxidation of CO (carbon monoxide) and HC (hydrocarbons), N
A three-way catalyst that simultaneously performs reduction of Ox (nitrogen oxide) is generally known. This three-way catalyst is, for example, γ-alumina on which Pt (platinum) and Rh (rhodium) are supported, and when the air-fuel ratio (A / F) of the engine is controlled to be near the theoretical air-fuel ratio of 14.7. , High purification efficiency can be obtained.

【0003】これに対して、上記空燃比を高くしてエン
ジンの低燃費化を図るという要望があり、そのために、
希薄燃焼方式のエンジンが開発されている。すなわち、
このエンジンは、混合気の霧化の改善等を図って希薄混
合気であっても安定な燃焼を実現できるようにしたもの
であり、エンジン温度が低い時には空燃比を理論空燃比
付近に設定し、エンジン温度が上昇して混合気の燃焼安
定性が高くなってから、空燃比が希薄(リーン)側に切
換えて設定されるのが通常である。その場合、排気ガス
は酸素過剰となるため、上記三元触媒では、COやHC
は酸化浄化することができても、NOxの還元浄化がで
きなくなる。
On the other hand, there is a demand to increase the air-fuel ratio to reduce the fuel consumption of the engine.
A lean-burn engine has been developed. That is,
This engine is designed to improve the atomization of the air-fuel mixture and achieve stable combustion even with a lean air-fuel mixture.When the engine temperature is low, the air-fuel ratio is set near the stoichiometric air-fuel ratio. After the engine temperature rises and the combustion stability of the air-fuel mixture becomes high, the air-fuel ratio is usually set by switching to the lean side. In that case, since the exhaust gas contains excess oxygen, the three-way catalyst described above does not emit CO or HC.
Although it can be oxidized and purified, NOx cannot be reduced and purified.

【0004】そこで、近年は、遷移金属をイオン交換担
持させてなるゼオライト(アルミノ珪酸塩)系のNOx
浄化触媒の研究が進められている。この触媒の場合、リ
ーン雰囲気においても、NOxを直接、あるいは共存す
る還元剤(例えば、CO,HC等)により、N2 とO2
とに接触分解させることができる。
Therefore, in recent years, zeolite (aluminosilicate) -based NOx in which a transition metal is supported by ion exchange is carried out.
Research on purification catalysts is ongoing. In the case of this catalyst, even in a lean atmosphere, N 2 and O 2 can be directly mixed with NOx or by a coexisting reducing agent (eg, CO, HC).
It can be catalytically decomposed with.

【0005】しかし、上記NOx浄化触媒の場合、排気
ガス中のHC量が少ないときのNOxの浄化率が低いと
いう問題がある。これに対して、排気ガス中にHCを補
給することが考えられる(特開昭63−283727号
公報参照)。
However, the above NOx purification catalyst has a problem that the NOx purification rate is low when the amount of HC in the exhaust gas is small. On the other hand, it may be considered to replenish the exhaust gas with HC (see Japanese Patent Laid-Open No. 63-283727).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、NOxの浄化
のために必要以上にHCを使用することは、燃料消費率
の低減の観点から好ましくない。すなわ、本発明の課題
は、排気ガス中のHC量が少ないときのNOx浄化率を
効率良く高めることにある。
However, it is not preferable to use HC more than necessary for purifying NOx from the viewpoint of reducing the fuel consumption rate. That is, an object of the present invention is to efficiently increase the NOx purification rate when the amount of HC in the exhaust gas is small.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段及びその作用】上記NOx
浄化率の低下の問題につき、本発明者が検討したとこ
ろ、まず、HC/NOx比とNOx浄化率の関係につい
て、図9に示す結果が得られたものである。そして、上
記NOx浄化率の低下は、排気ガス若しくは触媒の温度
が低い場合にはそれほどでもなく、同温度が高い場合に
顕著になるため、同温度が高いときに触媒にHCを補給
すればよいこと、また、同温度が低い場合には、触媒に
酸素を補給するとNOx浄化率の向上が図れることを見
出だしたものである。
[Means for Solving the Problem and Its Function] NOx
When the present inventor examined the problem of the reduction of the purification rate, first, the results shown in FIG. 9 were obtained regarding the relationship between the HC / NOx ratio and the NOx purification rate. The decrease in the NOx purification rate is not so great when the temperature of the exhaust gas or the catalyst is low, and becomes remarkable when the temperature is high. Therefore, it is sufficient to replenish the catalyst with HC when the temperature is high. Further, it has been found that, when the temperature is low, supplementing oxygen to the catalyst can improve the NOx purification rate.

【0008】すなわち、上記課題を解決する第1の手段
は、金属含有シリケートに遷移金属が担持されてなり、
NOxを含有する排気ガスを浄化する触媒と、上記触媒
にHCを供給するためのHC供給手段と、上記排気ガス
中のHCとNOxとの成分比を検出する成分比検出手段
と、上記排気ガス若しくは触媒の温度を検出する温度検
出手段と、上記成分比検出手段によって検出されるHC
/NOx比と上記温度検出手段によって検出される温度
とに基づき、上記HC/NOx比が所定値以下のときで
あって且つ上記温度が所定値以上のときに、上記HC供
給手段を作動させる制御手段とを備えていること特徴と
する排気ガス浄化装置である。
That is, the first means for solving the above problems is that a transition metal is supported on a metal-containing silicate,
A catalyst for purifying exhaust gas containing NOx, an HC supply means for supplying HC to the catalyst, a component ratio detection means for detecting a component ratio of HC and NOx in the exhaust gas, and the exhaust gas Alternatively, the temperature detection means for detecting the temperature of the catalyst and the HC detected by the component ratio detection means
Based on the / NOx ratio and the temperature detected by the temperature detecting means, the control for operating the HC supply means is performed when the HC / NOx ratio is below a predetermined value and when the temperature is above a predetermined value. And an exhaust gas purification device.

【0009】このように、特定の条件において、HCを
触媒に供給すると、触媒のNOx浄化率の低下が少なく
なるものである。その理由は、以下のように考えられ
る。すなわち、上記HC/NOx比が所定値以下のと
き、例えば、この比が1近傍にあるとき、あるいはそれ
以下にあるというように、HC量が相対的に少ないとき
には、排気ガス若しくは触媒の温度が高くなると(例え
ば400℃以上になると)、次のようなHC燃焼反応を
生じ易くなる。
As described above, when HC is supplied to the catalyst under a specific condition, the reduction of the NOx purification rate of the catalyst is reduced. The reason is considered as follows. That is, when the HC / NOx ratio is equal to or less than a predetermined value, for example, when the ratio is close to 1 or less than 0, the exhaust gas or the catalyst temperature is low. When it becomes higher (for example, at 400 ° C. or higher), the following HC combustion reaction is likely to occur.

【0010】 CnHm+(n+m/4)O2 →nCO2 +m/2・H2 O これは、HCの完全燃焼反応であり、それがため、HC
がNOxの分解反応における還元剤として十分に寄与せ
ず、NOxの浄化率が低下する。
CnHm + (n + m / 4) O 2 → nCO 2 + m / 2 · H 2 O This is a complete combustion reaction of HC, which is why HC
Does not sufficiently contribute as a reducing agent in the decomposition reaction of NOx, and the purification rate of NOx decreases.

【0011】これに対して、上記装置の場合、HC供給
手段からHCが補給されるため、以下のように、HCの
不完全燃焼反応が進行すると考えられる。
On the other hand, in the case of the above apparatus, since HC is supplied from the HC supply means, it is considered that the incomplete combustion reaction of HC proceeds as follows.

【0012】 CnHm+X1 O2 →X2 CO2 +X3 H2 O+X4 Cn'Hm' すなわち、不完全燃焼によって中間物Cn'Hm'が生成
し、これが排気ガス中のNOxと反応するため、NOx
浄化率が高くなる、と考えられる。この場合、排気ガス
温度若しくは触媒温度が低いときに上記HCの補給を行
なっても、低温であるが故にこのHCの燃焼自体が円滑
に行われず、効果は少ない。
[0012] For CnHm + X1 O 2 → X2 CO 2 + X3 H 2 O + X4 Cn'Hm ' That is, the intermediate Cn'Hm by incomplete combustion' is produced, which reacts with NOx in the exhaust gas, NOx
It is thought that the purification rate will increase. In this case, even if the HC is replenished when the exhaust gas temperature or the catalyst temperature is low, the combustion itself of the HC is not smoothly performed because of the low temperature, and the effect is small.

【0013】ここで、金属含有シリケートに遷移金属が
担持されてなる触媒について説明する。金属含有シリケ
ートは、ミクロの細孔を有する結晶質の多孔体であり、
この金属含有シリケートとしては、ゼオライト(アルミ
ノシリケート)が好適である。もちろん、このゼオライ
トに代えて、他のシリケート、例えば、結晶の骨格を形
成する金属として、AlとFe、Ce、Mn、Tb、C
u、B、Pなど他の金属(半金属)とを組み合わせてな
るシリケートや、Alを含まない非アルミノシリケート
も採用することができ、これらは耐熱性を得る上で有効
である。また、耐熱性を向上せしめる観点からは、Na
型よりもH型の方が好ましく、特にH型ゼオライトが好
適である。上記ゼオライトとしては、ZSM−5が好適
であるが、A型、X型、Y型等であってもよい。
Here, a catalyst in which a transition metal is supported on a metal-containing silicate will be described. The metal-containing silicate is a crystalline porous body having micropores,
Zeolite (aluminosilicate) is suitable as the metal-containing silicate. Of course, instead of this zeolite, other silicates, for example, Al and Fe, Ce, Mn, Tb, C as the metal forming the crystal skeleton are used.
A silicate formed by combining other metal (semi-metal) such as u, B, or P, or a non-aluminosilicate not containing Al can also be adopted, and these are effective in obtaining heat resistance. Also, from the viewpoint of improving heat resistance, Na
The H type is preferable to the type, and the H type zeolite is particularly preferable. As the above zeolite, ZSM-5 is preferable, but A type, X type, Y type and the like may be used.

【0014】上記金属含有シリケートに担持せしめる遷
移金属としては、Cuが好適であるが、それ以外のC
o、Cr、Ni、Fe、Mnなどでもよい。また、この
遷移金属は、上記金属含有シリケートにイオン交換によ
って担持せしめることが好適であるが、含浸によって担
持せしめてもよい。
As the transition metal to be supported on the metal-containing silicate, Cu is preferable, but C other than that is preferable.
It may be o, Cr, Ni, Fe, Mn or the like. The transition metal is preferably supported on the metal-containing silicate by ion exchange, but may be supported by impregnation.

【0015】また、上記触媒は、その使用にあたって
は、ペレットタイプとすることができるが、担体に担持
せしめることもでき、その場合の担体としては、コーデ
ィライトが好適であり、また、他の無機多孔質体を用い
ることもできる。
When the catalyst is used, it may be in a pellet type, but it may be supported on a carrier. In this case, cordierite is preferable as the carrier, and other inorganic porous materials may be used. A plastid can also be used.

【0016】上記触媒に供給するHCとしては、例えば
自動車エンジンの場合には該エンジンの燃料(ガソリ
ン)であってよく、また、C3 6 やC4 10のような
他の炭化水素でもよい。
As the HC to be supplied to the catalyst, for example, in the case of an automobile engine, the fuel (gasoline) of the engine may be used, and other hydrocarbons such as C 3 H 6 and C 4 H 10 may be used. Good.

【0017】上記排気ガス中のHCとNOxとの成分比
を検出する成分比検出手段としては、空燃比センサ(O
2 濃度センサ)を代用して、A/Fの値に基づいてHC
/NOx比が所定値以下か否かを判断することができ
る。また、自動車等のエンジンの場合には、エンジン回
転数と吸気負圧とに基づいてA/Fを検出するようにす
ることもできる。もちろん、HC及びNOxの各々の濃
度をセンサでとらえてHC/NOx比を求めるようにし
てもよい。
As the component ratio detecting means for detecting the component ratio between HC and NOx in the exhaust gas, an air-fuel ratio sensor (O
2 Concentration sensor) is used as a substitute, and HC is calculated based on the A / F value.
It is possible to determine whether the / NOx ratio is less than or equal to a predetermined value. In the case of an engine such as an automobile, the A / F can be detected based on the engine speed and the intake negative pressure. Of course, the respective concentrations of HC and NOx may be detected by a sensor to obtain the HC / NOx ratio.

【0018】また、上記課題を解決する第2の手段は、
金属含有シリケートに遷移金属が担持されてなり、NO
xを含有する排気ガスを浄化する触媒と、上記触媒にO
2 を供給するためのO2 供給手段と、上記排気ガス中の
HCとNOxとの成分比を検出する成分比検出手段と、
上記排気ガス若しくは触媒の温度を検出する温度検出手
段と、上記成分比検出手段によって検出されるHC/N
Ox比と上記温度検出手段によって検出される温度とに
基づき、上記HC/NOx比が所定値以下のときであっ
て且つ上記温度が所定値以下のときに、上記O2 供給手
段を作動させる制御手段とを備えていること特徴とする
排気ガス浄化装置である。
A second means for solving the above-mentioned problems is as follows.
A transition metal is supported on a metal-containing silicate,
a catalyst for purifying exhaust gas containing x and O
O 2 supply means for supplying 2 and component ratio detection means for detecting the component ratio of HC and NOx in the exhaust gas,
Temperature detecting means for detecting the temperature of the exhaust gas or catalyst, and HC / N detected by the component ratio detecting means.
Control for operating the O 2 supply means based on the Ox ratio and the temperature detected by the temperature detecting means when the HC / NOx ratio is below a predetermined value and when the temperature is below a predetermined value. And an exhaust gas purification device.

【0019】この第2の手段においても、上記特定条件
でのO2 の補給によりNOxの浄化率が向上する。これ
は、HC/NOx比が所定値以下のときであって且つ上
記排気ガス若しくは触媒の温度が所定値以下のときにO
2 を補給するから、この補給によってHCの燃焼が促さ
れ、先の第1の手段の場合と同様の不完全燃焼による中
間物が生成し、それがNOxの浄化(還元)に寄与する
ためと考えられる。
Also in the second means, the NOx purification rate is improved by supplementing O 2 under the specific conditions. This means that when the HC / NOx ratio is below a predetermined value and the temperature of the exhaust gas or catalyst is below a predetermined value, O
Since the replenishment of 2 promotes the combustion of HC by this replenishment, an intermediate product due to incomplete combustion similar to the case of the first means is generated, which contributes to purification (reduction) of NOx. Conceivable.

【0020】この場合、排気ガス若しくは触媒の温度が
高いときに上述の如きO2 の補給を行なってもNOx浄
化率の向上は望めない。それは、同温度が高いときは、
本来的にHCの燃焼が進行し易いからである。つまり、
かかる状態にあるときにO2 を供給すると、HCの燃焼
がさらに促進されることになって、上述のHCの不完全
燃焼を期待することはできず、また、HCの燃焼の促進
によって触媒温度の過度上昇を招く懸念がある。
In this case, even if the O 2 is replenished as described above when the temperature of the exhaust gas or the catalyst is high, the NOx purification rate cannot be improved. When the temperature is high,
This is because the combustion of HC is naturally easy to proceed. That is,
If O 2 is supplied in such a state, the combustion of HC is further promoted, and the above-mentioned incomplete combustion of HC cannot be expected, and the promotion of the combustion of HC causes the catalyst temperature to rise. There is a concern that it will cause an excessive rise in

【0021】上記触媒に供給するO2 としては、酸素そ
のものでもよいが、空気を用いてもよく、自動車エンジ
ンの場合には吸気通路から排気通路に2次エアを導く方
式が好適である。
As O 2 supplied to the catalyst, oxygen itself may be used, but air may be used, and in the case of an automobile engine, a method of introducing secondary air from the intake passage to the exhaust passage is preferable.

【0022】以上の説明から明らかなように、上記HC
/NOx比が所定値以下のときであって且つ上記排気ガ
ス若しくは触媒の温度が所定値以上のときには、上記H
C供給手段を作動させ、上記HC/NOx比が所定値以
下のときであって且つ上記温度が所定値以下のときに
は、上記O2 供給手段を作動させることは、上述の本発
明の課題を解決する好ましい第3の手段である。
As is clear from the above description, the above HC
When the / NOx ratio is equal to or lower than a predetermined value and the temperature of the exhaust gas or the catalyst is equal to or higher than a predetermined value, the above H
When the C supply means is operated and the HC / NOx ratio is equal to or lower than a predetermined value and the temperature is equal to or lower than the predetermined value, operating the O 2 supply means solves the above-described problem of the present invention. This is a preferable third means.

【0023】[0023]

【発明の効果】従って、上記第1の手段によれば、HC
/NOx比が所定値以下のときであって且つ排気ガス若
しくは触媒の温度が所定値以上のときに、触媒にHCを
別途供給するようにしたから、HCの効果的な供給によ
って、つまり、HC使用量を最少限に抑えながら、NO
x浄化率を高めることができる。
Therefore, according to the first means, the HC
When the / NOx ratio is equal to or lower than a predetermined value and the temperature of the exhaust gas or the catalyst is equal to or higher than the predetermined value, HC is separately supplied to the catalyst. Therefore, effective supply of HC, that is, HC NO while keeping the usage to a minimum
x Purification rate can be increased.

【0024】また、第2の手段によれば、HC/NOx
比が所定値以下のときであって且つ上記排気ガス若しく
は触媒の温度が所定値以下のときに、触媒にO2 を供給
するようにしたから、触媒温度の過度上昇を招くことな
く、NOx浄化率を高めることができる。
According to the second means, HC / NOx
When the ratio is less than or equal to the predetermined value and the temperature of the exhaust gas or the catalyst is less than or equal to the predetermined value, O 2 is supplied to the catalyst, so that the NOx purification does not occur without causing an excessive rise in the catalyst temperature. The rate can be increased.

【0025】また、第3の手段によれば、HC/NOx
比が所定値以下のときであって且つ上記排気ガス若しく
は触媒の温度が所定値以上のときには、触媒にHCを供
給し、上記HC/NOx比が所定値以下のときであって
且つ上記温度が所定値以下のときには、触媒にO2 を供
給するようにしたから、上記温度が低いときから高いと
きわたる広い温度範囲でNOx浄化率を高めることがで
きる。
According to the third means, HC / NOx
When the ratio is equal to or lower than a predetermined value and the temperature of the exhaust gas or the catalyst is equal to or higher than the predetermined value, HC is supplied to the catalyst, and when the HC / NOx ratio is equal to or lower than the predetermined value and the temperature is Since O 2 is supplied to the catalyst when the temperature is equal to or lower than the predetermined value, the NOx purification rate can be increased in a wide temperature range from when the temperature is low to when the temperature is high.

【0026】さらに、ゼオライトにCuがイオン交換に
よって担持されてなる触媒を用い、排気ガス温度400
℃を基準として、HCの供給あるいはO2 の供給を行な
うようにしたものによれば、NOx浄化率の向上を確実
に図ることができる。
Further, a catalyst in which Cu is supported on the zeolite by ion exchange is used, and an exhaust gas temperature of 400
According to the one in which the supply of HC or the supply of O 2 is performed on the basis of ° C, it is possible to surely improve the NOx purification rate.

【0027】[0027]

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 −排気ガス浄化装置の機械的構成− 図1には装置の機械的構成が記載されている。同図にお
いて、1はリーンバーン(希薄燃焼)エンジン、2は吸
気通路、3は排気通路、4は燃料(ガソリン)タンク、
5はエアクリーナである。上記排気通路3には排気ガス
中のNOxを主として浄化するNOx浄化用触媒6が設
けられ、さらに、その下流に酸化触媒7が設けられてい
る。また、上記吸気通路2のスロットル弁8の上流部位
から排気通路3の上記NOx浄化用触媒6の直上流部位
に2次エア通路9が延設されている。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. -Mechanical structure of the exhaust gas purifying device-Fig. 1 shows the mechanical structure of the device. In the figure, 1 is a lean burn engine, 2 is an intake passage, 3 is an exhaust passage, 4 is a fuel (gasoline) tank,
5 is an air cleaner. The exhaust passage 3 is provided with a NOx purification catalyst 6 that mainly purifies NOx in the exhaust gas, and further, an oxidation catalyst 7 is provided downstream thereof. Further, a secondary air passage 9 extends from a portion of the intake passage 2 upstream of the throttle valve 8 to a portion of the exhaust passage 3 immediately upstream of the NOx purification catalyst 6.

【0028】上記燃料タンク4から延設された燃料供給
通路は燃料ポンプ10の下流で分岐し、その一方が上記
吸気通路2のスロットル弁8の下流部位に燃料を噴射す
る第1インジェクタ11に接続され、他方は上記2次エ
ア通路9の途中に設けられたサージタンク9aに燃料を
噴射する第2インジェクタ(HC供給手段)12に接続
されている。上記燃料タンク4に燃料を戻すリターン通
路にはプレッシャレギュレータ13が介設されている。
A fuel supply passage extending from the fuel tank 4 branches downstream of the fuel pump 10, and one of them is connected to a first injector 11 for injecting fuel to a portion of the intake passage 2 downstream of the throttle valve 8. The other is connected to a second injector (HC supply means) 12 for injecting fuel into a surge tank 9a provided in the middle of the secondary air passage 9. A pressure regulator 13 is provided in the return passage for returning the fuel to the fuel tank 4.

【0029】上記2次エア通路9にはサージタンク9a
の上流部位に開閉弁(O2 供給手段)14が介設されて
いる。上記排気通路3には、上記2次エア通路9の開口
部よりも上流部位に第1温度センサ15と第1空燃比セ
ンサ16とが設けられ、上記開口部よりも下流部位に第
2温度センサ17と第2空燃比センサ18とが設けられ
ている。上記第1の各センサ15,16は、エンジン1
から排出された排気ガス(HC及びO2 の供給前)の温
度、空燃比を検出するためのものであり、上記第2の各
センサ17,18は、上記排気ガスにHC及びO2 が供
給された後の当該ガスの温度(触媒入口温度)、空燃比
を検出するためのものである。また、NOx浄化用触媒
6には該排気ガスの温度を検出する排気ガス温度センサ
19が設けられている。
A surge tank 9a is provided in the secondary air passage 9.
An on-off valve (O 2 supply means) 14 is provided in the upstream portion of the. The exhaust passage 3 is provided with a first temperature sensor 15 and a first air-fuel ratio sensor 16 upstream of the opening of the secondary air passage 9, and a second temperature sensor downstream of the opening. 17 and a second air-fuel ratio sensor 18 are provided. The first sensors 15 and 16 are the same as the engine 1
Is for detecting the temperature and the air-fuel ratio of the exhaust gas (before the supply of HC and O 2 ) discharged from the exhaust gas. The second sensors 17 and 18 supply HC and O 2 to the exhaust gas. It is for detecting the temperature (catalyst inlet temperature) of the gas after being burnt, and the air-fuel ratio. Further, the NOx purification catalyst 6 is provided with an exhaust gas temperature sensor 19 for detecting the temperature of the exhaust gas.

【0030】そうして、上記第2インジェクタ12と開
閉弁14とは、上述の各センサ15〜19の出力に基づ
いて、制御手段(CPU)20により作動が制御される
ようになっている。
The operation of the second injector 12 and the on-off valve 14 is controlled by the control means (CPU) 20 based on the outputs of the sensors 15 to 19 described above.

【0031】上記NOx浄化用触媒6は、ゼオライト
(ZSM−5)にCuをイオン交換によって担持せしめ
たものである。また、上記酸化触媒はγ−アルミナに貴
金属(Pt,Pd)を担持せしめたものである。
The NOx purifying catalyst 6 is a zeolite (ZSM-5) on which Cu is supported by ion exchange. Further, the above-mentioned oxidation catalyst is prepared by supporting noble metal (Pt, Pd) on γ-alumina.

【0032】−制御例1− 上記制御手段20による上記第2インジェクタ12及び
開閉弁14の制御の一例が図2に示されている。すなわ
ち、同図において、領域及び(触媒入口温度350
〜450℃)では開閉弁14が開とされて単位時間に一
定量の2次エアが供給され、領域及び(A/F=1
5〜18,触媒入口温度400℃以上)では第2インジ
ェクタ12がオンとされて単位時間に一定量の燃料(H
C)が噴射される。
-Control Example 1- An example of control of the second injector 12 and the on-off valve 14 by the control means 20 is shown in FIG. That is, in FIG.
(-450 ° C), the on-off valve 14 is opened to supply a constant amount of secondary air per unit time, and the area and (A / F = 1)
5 to 18, the catalyst inlet temperature is 400 ° C. or higher, the second injector 12 is turned on and a fixed amount of fuel (H
C) is injected.

【0033】この場合、基本的には、各領域の制御の開
始は上記第1のセンサ15,16からの出力に基づいて
決定され、当該領域の制御は上記第1のセンサ15,1
6と上記第2のセンサ17,18とのいずれか一方の出
力値が当該領域を外れることによって終了する。
In this case, basically, the start of the control of each area is determined based on the output from the first sensor 15, 16, and the control of the area is performed by the first sensor 15, 1.
6 and the second sensor 17, 18 ends when the output value deviates from the area.

【0034】また、上記2次エアの供給量は、排気ガス
中の酸素濃度が10%以上に、好ましくは13%になる
量とする。一方、上記燃料の供給量は、排気ガス中のH
C濃度が2000ppmC以上に、好ましくは3000
ppmCになる量とする。
The supply amount of the secondary air is set so that the oxygen concentration in the exhaust gas becomes 10% or more, preferably 13%. On the other hand, the amount of fuel supplied is equal to the amount of H in the exhaust gas.
C concentration is 2000 ppmC or more, preferably 3000
The amount is ppmC.

【0035】また、上記装置において、サージタンク9
aは2次エアと燃料との混合器としての機能を呈する。
In the above device, the surge tank 9
"a" functions as a mixer of the secondary air and the fuel.

【0036】−制御例2− 上記制御手段20による上記第2インジェクタ12及び
開閉弁14の別の制御例が図3に示されている。すなわ
ち、同図において、領域(触媒入口温度350〜45
0℃)では開閉弁14が開とされて単位時間に一定量の
2次エアが供給され、領域(A/F=15〜18,触
媒入口温度350℃以上)では第2インジェクタ12が
オンとされるとともに、開閉弁14が開とされ、図4に
示す添加量特性に従って燃料(HC)と酸素(2次エ
ア)とが供給される。この場合、領域における2次エ
ア供給量は制御例1における2次エア供給量と同じであ
る。また、図4において添加量10の酸素量は上記領域
の2次エア供給量と同じであり、添加量10の燃料量
は制御例1の領域の燃料量と同じである。
-Control Example 2- Another control example of the second injector 12 and the on-off valve 14 by the control means 20 is shown in FIG. That is, in the figure, the region (catalyst inlet temperature 350 to 45
(0 ° C.), the on-off valve 14 is opened to supply a constant amount of secondary air per unit time, and the second injector 12 is turned on in the region (A / F = 15 to 18, catalyst inlet temperature 350 ° C. or higher). At the same time, the on-off valve 14 is opened, and fuel (HC) and oxygen (secondary air) are supplied according to the addition amount characteristics shown in FIG. In this case, the secondary air supply amount in the region is the same as the secondary air supply amount in the control example 1. In addition, in FIG. 4, the oxygen amount in the addition amount 10 is the same as the secondary air supply amount in the above region, and the fuel amount in the addition amount 10 is the same as the fuel amount in the control example 1 region.

【0037】なお、制御例2における各領域の制御の開
始及び終了の決定は制御例1と同様である。
The determination of the start and end of the control of each area in the control example 2 is the same as that in the control example 1.

【0038】−A/FとHC/NOxとの関係− ここで、上記A/FとHC/NOxとの関係について説
明する。すなわち、図5に示すように、エンジン1から
の排気ガスは、A/Fによって成分濃度が変動するもの
であり、A/FとHC/NOxとの間には略一定の関係
がある。そこで、本実施例では、HC/NOxを直接に
は検出せずに、上記A/Fを検出してHC/NOxの検
出に代えるものである。この場合、A/F=15〜18
においては、HC/NOx=1.0〜1.8程度とな
る。
-Relationship between A / F and HC / NOx- Now, the relation between the A / F and HC / NOx will be described. That is, as shown in FIG. 5, the exhaust gas from the engine 1 has a component concentration that varies depending on A / F, and there is a substantially constant relationship between A / F and HC / NOx. Therefore, in the present embodiment, instead of directly detecting HC / NOx, the above A / F is detected and replaced with detection of HC / NOx. In this case, A / F = 15-18
In the above, HC / NOx is about 1.0 to 1.8.

【0039】−浄化テスト− 図6は、上記制御例1及び制御例2による各浄化テスト
データを無制御のものと比較して示すものである。この
浄化テストにおいては次の組成の模擬排気ガスを用い
た。すなわち、温度を変えて各々模擬排気ガスを触媒に
通じ、無制御では酸素及び燃料の供給を別途行なうこと
なくNOx浄化率を調べ、制御例1及び制御例2ではそ
れぞれ温度に応じて酸素ないしは燃料を供給してNOx
浄化率を調べたものである。HCはC3 6 である。
-Purification test- FIG. 6 shows each purification test data according to the control example 1 and the control example 2 in comparison with the non-control test data. In this purification test, a simulated exhaust gas having the following composition was used. That is, the simulated exhaust gas is passed through the catalyst while changing the temperature, and the NOx purification rate is checked without separately supplying oxygen and fuel without control, and in the control example 1 and the control example 2, the oxygen or fuel is adjusted depending on the temperature. Supply NOx
This is an examination of the purification rate. HC is C 3 H 6 .

【0040】HC ;350ppm NOx;260ppm CO ;650ppm CO2 ;10% O2 ;6% 浄化テストの結果、制御例1,2ではいずれにおいても
無制御のものに比べてNOx浄化率が高くなっている。
特に、無制御のものでは触媒入口温度400℃を越える
とNOx浄化率が急に低下しているのに対し、制御例
1,2では400℃以降においても浄化率の低下は少な
く、また、低温での活性の立ち上がりも急になってい
る。このことから、HC/NOx比が低い排気ガスにお
いては、低温でのO2 の供給と高温でのHCの供給がN
Ox浄化率の向上に大きく寄与するということがわか
る。
HC; 350 ppm NOx; 260 ppm CO; 650 ppm CO 2 ; 10% O 2 ; 6% As a result of the purification test, in both control examples 1 and 2, the NOx purification rate was higher than that of the uncontrolled one. There is.
In particular, in the case of the uncontrolled type, the NOx purification rate sharply decreases when the catalyst inlet temperature exceeds 400 ° C, whereas in the control examples 1 and 2, the reduction of the purification rate is small even after 400 ° C and the low temperature The rise of activity in is getting steeper. From this, in exhaust gas with a low HC / NOx ratio, the supply of O 2 at low temperature and the supply of HC at high temperature are
It can be seen that it greatly contributes to the improvement of the Ox purification rate.

【0041】−HC供給の効果について− 図7は上記模擬排気ガス組成でのNOx浄化率と、同組
成におけるHCのみを10倍の3500ppmにした模
擬排気ガス組成でのNOx浄化率とを調べ比較したもの
である。同図から、HCの供給がNOx浄化率の向上に
有効であることが裏付けられる。
-Regarding Effect of Supplying HC- FIG. 7 investigates and compares the NOx purification rate with the above-mentioned simulated exhaust gas composition and the NOx purification rate with the simulated exhaust gas composition in which only HC in the same composition is 10 times 3500 ppm. It was done. From the figure, it is confirmed that the supply of HC is effective in improving the NOx purification rate.

【0042】−O2 供給の効果について− 図8は次の模擬排気ガス組成を基本としてO2 濃度を6
%,12%,17%と3種類に変えてNOx浄化率を調
べた結果を示す。
-Effect of O 2 Supply- FIG. 8 shows the O 2 concentration of 6 based on the following simulated exhaust gas composition.
The results of investigating the NOx purification rate by changing to three types of%, 12% and 17% are shown.

【0043】HC ;350ppm NOx;1000ppm CO ;650ppm CO2 ;10% 図8の結果から、O2 の供給がNOx浄化率の向上に有
効であること、特に450℃以下においてNOx浄化率
の向上に良く寄与することが裏付けられる。
HC; 350 ppm NOx; 1000 ppm CO; 650 ppm CO 2 ; 10% From the results shown in FIG. 8, it is found that the supply of O 2 is effective for improving the NOx purification rate, especially at 450 ° C. or lower, for improving the NOx purification rate. It is confirmed that it contributes well.

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

【図1】実施例の排気ガス浄化装置の構成図FIG. 1 is a configuration diagram of an exhaust gas purification device according to an embodiment.

【図2】実施例の制御例1にかかる制御領域図FIG. 2 is a control area diagram according to a control example 1 of the embodiment.

【図3】実施例の制御例2にかかる制御領域図FIG. 3 is a control region diagram according to a control example 2 of the embodiment.

【図4】制御例2における酸素及び燃料の添加特性を示
すグラフ図
FIG. 4 is a graph showing the addition characteristics of oxygen and fuel in Control Example 2.

【図5】空燃比とHC及びNOx排出量との関係を示す
グラフ図
FIG. 5 is a graph showing the relationship between air-fuel ratio and HC and NOx emissions.

【図6】制御例1、制御例2及び無制御の各々における
浄化テスト結果を示すグラフ図
FIG. 6 is a graph showing the purification test results in each of control example 1, control example 2 and non-control.

【図7】HC量とNOx浄化率との関係を調べた結果を
示すグラフ図
FIG. 7 is a graph showing the results of examining the relationship between the amount of HC and the NOx purification rate.

【図8】O2 量とNOx浄化率との関係を調べた結果を
示すグラフ図
FIG. 8 is a graph showing the results of examining the relationship between the O 2 amount and the NOx purification rate.

【図9】HC/NOxとNOx浄化率との関係を調べた
結果を示すグラフ図
FIG. 9 is a graph showing the results of examining the relationship between HC / NOx and the NOx purification rate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エンジン 2 吸気通路 3 排気通路 4 燃料タンク 6 NOx浄化用触媒 9 2次エア通路 12 インジェクタ(HC供給手段) 14 開閉弁(O2 供給手段) 15,17 温度センサ 16,18 空燃比センサ(HC/NOx比検出手段) 20 制御手段1 Engine 2 Intake Passage 3 Exhaust Passage 4 Fuel Tank 6 NOx Purification Catalyst 9 Secondary Air Passage 12 Injector (HC Supply Means) 14 Open / Close Valve (O 2 Supply Means) 15, 17 Temperature Sensor 16, 18 Air Fuel Ratio Sensor (HC / NOx ratio detection means) 20 control means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F01N 3/10 A 7910−3G (72)発明者 竹本 崇 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Reference number within the agency FI technical display location F01N 3/10 A 7910-3G (72) Inventor Takashi Takemoto 3-1, Shinchi, Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima Prefecture No. Mazda Co., Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】金属含有シリケートに遷移金属が担持され
てなり、NOxを含有する排気ガスを浄化する触媒と、 上記触媒にHCを供給するためのHC供給手段と、 上記排気ガス中のHCとNOxとの成分比を検出する成
分比検出手段と、 上記排気ガス若しくは触媒の温度を検出する温度検出手
段と、 上記成分比検出手段によって検出されるHC/NOx比
と上記温度検出手段によって検出される温度とに基づ
き、上記HC/NOx比が所定値以下のときであって且
つ上記温度が所定値以上のときに、上記HC供給手段を
作動させる制御手段とを備えていること特徴とする排気
ガス浄化装置。
1. A catalyst in which a transition metal is supported on a metal-containing silicate and which purifies exhaust gas containing NOx, HC supply means for supplying HC to the catalyst, and HC in the exhaust gas. Component ratio detecting means for detecting the component ratio with NOx, temperature detecting means for detecting the temperature of the exhaust gas or catalyst, HC / NOx ratio detected by the component ratio detecting means and the temperature detecting means. And a control means for operating the HC supply means when the HC / NOx ratio is equal to or lower than a predetermined value and when the temperature is equal to or higher than the predetermined value. Gas purification device.
【請求項2】金属含有シリケートに遷移金属が担持され
てなり、NOxを含有する排気ガスを浄化する触媒と、 上記触媒にO2 を供給するためのO2 供給手段と、 上記排気ガス中のHCとNOxとの成分比を検出する成
分比検出手段と、 上記排気ガス若しくは触媒の温度を検出する温度検出手
段と、 上記成分比検出手段によって検出されるHC/NOx比
と上記温度検出手段によって検出される温度とに基づ
き、上記HC/NOx比が所定値以下のときであって且
つ上記温度が所定値以下のときに、上記O2 供給手段を
作動させる制御手段とを備えていること特徴とする排気
ガス浄化装置。
2. A catalyst comprising a metal-containing silicate carrying a transition metal and purifying NOx-containing exhaust gas, O 2 supply means for supplying O 2 to the catalyst, and exhaust gas in the exhaust gas. By the component ratio detecting means for detecting the component ratio of HC and NOx, the temperature detecting means for detecting the temperature of the exhaust gas or the catalyst, the HC / NOx ratio detected by the component ratio detecting means and the temperature detecting means. Control means for operating the O 2 supply means when the HC / NOx ratio is below a predetermined value and when the temperature is below a predetermined value based on the detected temperature. Exhaust gas purification device.
【請求項3】上記触媒にO2 を供給するためのO2 供給
手段を備え、 上記制御手段は、上記成分比検出手段によって検出され
るHC/NOx比と上記温度検出手段によって検出され
る温度とに基づき、上記HC/NOx比が所定値以下の
ときであって且つ上記温度が所定値以上のときには、上
記HC供給手段を作動させ、上記HC/NOx比が所定
値以下のときであって且つ上記温度が所定値以下のとき
には、上記O2 供給手段を作動させる請求項1に記載の
排気ガス浄化装置。
3. An O 2 supply means for supplying O 2 to the catalyst, wherein the control means comprises an HC / NOx ratio detected by the component ratio detection means and a temperature detected by the temperature detection means. Based on the above, when the HC / NOx ratio is equal to or lower than the predetermined value and the temperature is equal to or higher than the predetermined value, the HC supply means is operated and the HC / NOx ratio is equal to or lower than the predetermined value. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the O 2 supply means is operated when the temperature is equal to or lower than a predetermined value.
【請求項4】上記触媒は、ゼオライトにCuがイオン交
換によって担持されてなり、上記制御手段がHC供給手
段を作動させる温度条件は排気ガス温度が400℃以上
のときである請求項1に記載の排気ガス浄化装置。
4. The catalyst according to claim 1, wherein Cu is supported on the zeolite by ion exchange, and the temperature condition for the control means to operate the HC supply means is when the exhaust gas temperature is 400 ° C. or higher. Exhaust gas purification device.
【請求項5】上記触媒は、ゼオライトにCuがイオン交
換によって担持されてなり、上記制御手段がO2 供給手
段を作動させる温度条件は排気ガス温度が400℃以下
のときである請求項2に記載の排気ガス浄化装置。
5. The catalyst according to claim 2, wherein Cu is supported on the zeolite by ion exchange, and the temperature condition for the control means to operate the O 2 supply means is when the exhaust gas temperature is 400 ° C. or lower. Exhaust gas purification device described.
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