JPH1054222A - Exhaust emission control device - Google Patents
Exhaust emission control deviceInfo
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- JPH1054222A JPH1054222A JP9136720A JP13672097A JPH1054222A JP H1054222 A JPH1054222 A JP H1054222A JP 9136720 A JP9136720 A JP 9136720A JP 13672097 A JP13672097 A JP 13672097A JP H1054222 A JPH1054222 A JP H1054222A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust gas
- absorbent
- exhaust
- air
- absorbed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
Description
【0001】[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。The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine.
【0002】[0002]
【従来の技術】混合気を燃焼せしめるようにした内燃機
関において、流入排気ガスの空燃比がリーンのときには
NOX を吸収し、流入排気ガス中の酸素濃度が低下する
と吸収したNOX を放出するNOX 吸収剤を機関排気通
路内に配置し、リーン混合気を燃焼せしめた際に発生す
るNOX をNOX 吸収剤により吸収するようにした内燃
機関において、空燃比がリーンの状態で長時間運転され
ると、NOX 吸収剤のNOX 吸収能力が飽和してしま
い、NOX が吸収されなくなってしまう。In the internal combustion engine in which the air-fuel mixture as allowed to combustion, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is absorbed NO X when the lean, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas to release NO X absorbed to decrease place the NO X absorbent in the engine exhaust passage, the internal combustion engine so as to absorb by the NO X absorbent to NO X generated when burned lean mixture, long air-fuel ratio is in a lean state Once operated, NO X absorbing capacity of the NO X absorbent is saturated, NO X can no longer be absorbed.
【0003】そこで、NOX 吸収剤のNOX 吸収能力が
飽和する前に機関シリンダ内に供給される混合気を一時
的にリッチにしてNOX 吸収剤への流入排気ガスの空燃
比を一時的にリッチにし、それによってNOX 吸収剤か
らNOX を放出させると共に放出されたNOX を還元す
るようにした内燃機関が本出願人により既に提案されて
いる(特願平3−284095号参照)。[0003] Therefore, the temporary air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO X absorbent to temporarily rich air-fuel mixture fed into the engine cylinder before the NO X absorbing capacity of the NO X absorbent is saturated made rich, whereby internal combustion engine so as to reduce the released NO X with the release of NO X from the NO X absorbent is already proposed by the present applicant (see Japanese Patent application No. Hei 3-284095) .
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながらNOX 吸
収剤からNOX を放出させるために機関シリンダ内に供
給される混合気をリッチにすると、機関の出力トルクが
急激に増大するためにショックが発生し、また燃費が悪
化するという問題がある。When the air-fuel mixture fed into the engine cylinder in order to release the NO X from however the NO X absorbent [0005] rich, shock to the output torque of the engine increases abruptly generated In addition, there is a problem that fuel efficiency deteriorates.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明によれば、機関排気通路内に排気浄化触媒を
配置し、排気浄化触媒は、流入排気ガスの空燃比がリー
ンのときには流入排気ガス中のNOX を吸収し、流入排
気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収しているNOX を
放出するNOX 吸収剤を複数具備し、排気浄化触媒への
流入排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガスをこ
れらNOX 吸収剤のうちの少なくとも一つに導いてNO
X 吸収剤内にNOX を吸収せしめ、排気浄化触媒への流
入排気ガスの空燃比がストイキまたはリッチのときには
排気ガスをこれらNOX 吸収剤のうち予め定められた数
ずつ順次導いて排気ガスが導かれたNOX 吸収剤から吸
収されているNOX を順次放出させる排気ガス導入手段
を具備している。すなわち、排気浄化触媒への流入排気
ガスの空燃比がリーンのときには排気ガスがこれらNO
X 吸収剤のうちの少なくとも一つに導かれてNOX 吸収
剤内にNOX が吸収せしめられる。排気浄化触媒への流
入排気ガスの空燃比がストイキまたはリッチのときには
排気ガスがこれらNOX 吸収剤のうち予め定められた数
ずつ順次導かれて排気ガスが導かれたNOX 吸収剤から
吸収されているNOX が順次放出される。According to the present invention, an exhaust purification catalyst is disposed in an engine exhaust passage, and the exhaust purification catalyst is provided when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean. absorbs NO X in the inflowing exhaust gas, the the NO X absorbent to oxygen concentration in the inflowing exhaust gas to release NO X which is absorbed to decrease plurality equipped, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into an exhaust purification catalyst NO but when the lean direct the exhaust gas to at least one of these the NO X absorbent
Allowed absorb NO X in the X absorbent, sequentially led to the exhaust gas by a predetermined number of air-fuel ratio of exhaust gas flowing into an exhaust purifying catalyst stoichiometric or these the NO X absorbent exhaust gas when the rich It is provided sequentially exhaust gas introduction means for releasing NO X that is absorbed from led the NO X absorbent. That is, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst is lean, the exhaust gas
NO X in at least one in guided by the the NO X absorbent of X absorbent is caused to absorb. When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst is stoichiometric or rich, the exhaust gas is sequentially guided by a predetermined number of these NO X absorbents, and the exhaust gas is absorbed from the introduced NO X absorbent. and has NO X are sequentially released.
【0006】[0006]
【発明の実施の形態】まず、第1の実施例について説明
する。図1を参照すると、1は機関本体、2はピスト
ン、3は燃焼室、4は点火栓、5は吸気弁、6は吸気ポ
ート、7は排気弁、8は排気ポートを夫々示す。吸気ポ
ート6は対応する枝管9を介してサージタンク10に連
結され、各枝管9には夫々吸気ポート6内に向けて燃料
を噴射する燃料噴射弁11が取付けられる。サージタン
ク10は吸気ダクト12およびエアフローメータ13を
介してエアクリーナ14に連結され、吸気ダクト12内
にはスロットル弁15が配置される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, a first embodiment will be described. Referring to FIG. 1, 1 indicates an engine body, 2 indicates a piston, 3 indicates a combustion chamber, 4 indicates a spark plug, 5 indicates an intake valve, 6 indicates an intake port, 7 indicates an exhaust valve, and 8 indicates an exhaust port. The intake port 6 is connected to a surge tank 10 via a corresponding branch pipe 9, and a fuel injection valve 11 for injecting fuel into the intake port 6 is attached to each branch pipe 9. The surge tank 10 is connected to an air cleaner 14 via an intake duct 12 and an air flow meter 13, and a throttle valve 15 is arranged in the intake duct 12.
【0007】一方、排気ポート8は第1排気管17を介
してNOX 吸収分解剤18を内蔵したケーシング19に
接続され、ケーシング19はさらに第2排気管20に接
続される。第2排気管20には第1弁21が配置され、
ケーシング19と第1弁21との間の第2排気管20か
ら第1バイパス通路26が分岐し、NOX 吸収剤27を
内蔵したケーシング28に接続される。さらに、ケーシ
ング28は第2バイパス通路29を介して、第1弁21
下流の第2排気管20に合流される。第1バイパス通路
26には第2弁22が配置され、第2バイパス通路29
には第3弁23が配置される。第1排気管17にはリー
ンセンサ30が配置され排気ガス中の酸素濃度に比例し
た出力電圧を発生する。リーンセンサ30とケーシング
19との間の第1排気管17から第1還流通路31が分
岐し、ポンプ32の吐出側に接続される。ポンプ32の
吸入側は第2還流通路33を介して、ケーシング28と
第3弁23との間の第2バイパス通路29に接続され
る。第1還流通路31には第4弁24が配置され、第2
還流通路33には第5弁25が配置される。On the other hand, the exhaust port 8 is connected via a first exhaust pipe 17 to a casing 19 containing a NO X absorption / decomposition agent 18, and the casing 19 is further connected to a second exhaust pipe 20. A first valve 21 is disposed in the second exhaust pipe 20,
And the second exhaust pipe 20 is first bypass passage 26 branching between the casing 19 and the first valve 21, is connected to the casing 28 with a built-in the NO X absorbent 27. Further, the casing 28 is connected to the first valve 21 via the second bypass passage 29.
It is merged with the second exhaust pipe 20 downstream. The second valve 22 is disposed in the first bypass passage 26 and the second bypass passage 29
Is provided with a third valve 23. A lean sensor 30 is disposed in the first exhaust pipe 17 and generates an output voltage proportional to the oxygen concentration in the exhaust gas. A first recirculation passage 31 branches from the first exhaust pipe 17 between the lean sensor 30 and the casing 19 and is connected to a discharge side of a pump 32. The suction side of the pump 32 is connected to a second bypass passage 29 between the casing 28 and the third valve 23 via a second return passage 33. A fourth valve 24 is disposed in the first recirculation passage 31,
The fifth valve 25 is disposed in the return passage 33.
【0008】ディジタルコンピュータからなる電子制御
ユニット40は、リーンセンサ30の出力信号に基づい
て、第1弁21から第5弁25およびポンプ32を制御
する。機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比は、
暖機運転時、加速運転時および全負荷運転時を除けば一
定のリーン空燃比に維持されており、従って大部分の機
関運転領域においてリーン混合気が燃焼せしめられるこ
とになる。An electronic control unit 40 comprising a digital computer controls the first to fifth valves 21 to 25 and the pump 32 based on the output signal of the lean sensor 30. The air-fuel ratio of the mixture supplied to the engine cylinder is
Except during warm-up operation, acceleration operation and full-load operation, a constant lean air-fuel ratio is maintained, so that the lean mixture is burned in most engine operation regions.
【0009】図2は燃焼室3から排出される排気ガス中
の代表的な成分の濃度を概略的に示している。図2から
わかるように燃焼室3から排出される排気ガス中の未燃
HC,COの量は燃焼室3内に供給される混合気の空燃
比がリッチになるほど増大し、燃焼室3から排出される
排気ガス中の酸素O2 の量は燃焼室3内に供給される混
合気の空燃比がリーンになるほど増大する。FIG. 2 schematically shows the concentration of typical components in the exhaust gas discharged from the combustion chamber 3. As can be seen from FIG. 2, the amounts of unburned HC and CO in the exhaust gas discharged from the combustion chamber 3 increase as the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber 3 increases, and the amount of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 3 increases. The amount of oxygen O 2 in the exhaust gas increases as the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber 3 becomes leaner.
【0010】ケーシング19内に収容されているNOX
吸収分解剤18は例えばアルミナを担体とし、この担体
上に例えばカリウムK、ナトリウムNa、リチウムL
i、セシウムCsのようなアルカリ金属、バリウムB
a、カルシウムCaのようなアルカリ土類、ランタンL
a、イットリウムYのような希土類から選ばれた少なく
とも一つと、白金Ptのような貴金属とが担持されてい
る。機関吸気通路内、燃焼室内およびNOX 吸収分解剤
18上流の排気通路内に供給された空気および燃料の比
をNOX 吸収分解剤18への流入排気ガスの空燃比と称
するとこのNOX 吸収分解剤18は流入排気ガスの空燃
比がリーンのときにはNOX を吸収し、流入排気ガス中
の酸素濃度が低下すると吸収したNOX を放出するNO
X の吸放出作用を行う。なお、NOX 吸収分解剤18上
流の排気通路内に燃料或いは空気が供給されない場合に
は流入排気ガスの空燃比は燃焼室3内に供給される混合
気の空燃比に一致し、従ってこの場合にはNOX 吸収分
解剤18は燃焼室3内に供給される混合気の空燃比がリ
ーンのときにはNOX を吸収し、燃焼室3内に供給され
る混合気中の酸素濃度が低下すると吸収したNOX を放
出することになる。[0010] NO X contained in the casing 19
The absorption / decomposition agent 18 uses, for example, alumina as a carrier and, for example, potassium K, sodium Na, lithium L
i, alkali metal such as cesium Cs, barium B
a, alkaline earth such as calcium Ca, lanthanum L
a, at least one selected from rare earths such as yttrium Y and a noble metal such as platinum Pt are supported. Engine intake passage, NO X absorption of Toko called air-fuel ratio of exhaust gas flowing the ratio of the combustion chamber and NO X absorbent decomposer 18 upstream of the exhaust passage supplying air and fuel into the NO X absorbent decomposer 18 NO decomposition agent 18 that the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas to absorb NO X when the lean, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas to release NO X absorbed to decrease
X absorbs and releases. The air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas when the fuel or air is not supplied to the NO X absorbent decomposer 18 in the exhaust passage upstream of the match to the air-fuel ratio of the mixture supplied into the combustion chamber 3, thus in this case air-fuel ratio of the mixture gas NO X absorbent decomposer 18 is supplied into the combustion chamber 3 when the lean absorb NO X, the oxygen concentration in the mixture fed into the combustion chamber 3 decreases to the absorption It will emit the NO X.
【0011】上述のNOX 吸収分解剤18を機関排気通
路内に配置すればこのNOX 吸収分解剤18は実際にN
OX の吸放出作用を行うがこの吸放出作用の詳細なメカ
ニズムについては明らかでない部分もある。しかしなが
らこの吸放出作用は図3に示すようなメカニズムで行わ
れているものと考えられる。次にこのメカニズムについ
て担体上に白金PtおよびバリウムBaを担持させた場
合を例にとって説明するが他の貴金属、アルカリ金属、
アルカリ土類、希土類を用いても同様なメカニズムとな
る。If the above-mentioned NO X absorption / decomposition agent 18 is disposed in the engine exhaust passage, the NO X absorption / decomposition agent 18 is actually N
O X absorption and release performs the action of, but is also not clear portion detailed mechanism of action out this absorbing and releasing. However, it is considered that this absorption / release action is performed by a mechanism as shown in FIG. Next, this mechanism will be described by taking as an example a case where platinum Pt and barium Ba are supported on a carrier, but other noble metals, alkali metals,
The same mechanism can be obtained by using alkaline earths and rare earths.
【0012】即ち、流入排気ガスがかなりリーンになる
と流入排気ガス中の酸素濃度が大巾に増大し、図3
(A)に示されるようにこれら酸素O2 がO2 - の形で
白金Ptの表面に付着する。一方、流入排気ガス中のN
Oは白金Ptの表面上でO2 - と反応し、NO2 となる
(2NO+O2 →2NO2 )。次いで生成されたNO2
の一部は白金Pt上で更に酸化されつつ吸収剤内に吸収
されて酸化バリウムBaOと結合しながら、図3(A)
に示されるように硝酸イオンNO3 - の形で吸収剤内に
拡散する。このようにしてNOX がNOX 吸収分解剤1
8内に吸収される。That is, when the inflowing exhaust gas becomes considerably lean, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas greatly increases.
As shown in (A), these oxygens O 2 adhere to the surface of platinum Pt in the form of O 2 − . On the other hand, N
O is O 2 on the surface of the platinum Pt - reacted with, and NO 2 (2NO + O 2 → 2NO 2). NO 2 generated
3A is absorbed in the absorbent while being further oxidized on platinum Pt and combined with barium oxide BaO, while FIG.
It is diffused in the absorbent in the form of nitrate ions NO 3 - as shown in the. In this way, NO X is converted to NO X absorption decomposer 1
8 is absorbed.
【0013】流入排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金
Ptの表面でNO2 が生成され、吸収剤のNOX 吸収能
力が飽和しない限りNO2 が吸収剤内に吸収されて硝酸
イオンNO3 - が生成される。これに対して流入排気ガ
ス中の酸素濃度が低下してNO2 の生成量が低下すると
反応が逆方向(NO3 - →NO2 )に進み、斯くして吸
収剤内の硝酸イオンNO3 - がNO2 の形で吸収剤から
放出される。即ち、流入排気ガス中の酸素濃度が低下す
るとNOX 吸収分解剤18からNOX が放出されること
になる。図2に示されるように流入排気ガスのリーンの
度合いが低くなれば流入排気ガス中の酸素濃度が低下
し、従って流入排気ガスのリーンの度合いを低くすれば
NOX 吸収分解剤18からNOX が放出されることにな
る。[0013] oxygen concentration in the inflowing exhaust gas is generated NO 2 on the surface of as high as platinum Pt, as long as NO 2 to NO X absorbing capacity of the absorbent is not saturated is absorbed in the absorbent and nitrate ions NO 3 - Is generated. On the other hand, when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases and the amount of generated NO 2 decreases, the reaction proceeds in the opposite direction (NO 3 − → NO 2 ), thus the nitrate ion NO 3 − in the absorbent. There are released from the absorbent in the form of NO 2. That is, when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas is lowered NO X absorbent from decomposer 18 NO X is to be released. Figure 2 is the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas when the degree of leanness becomes lower in the inflowing exhaust gas as shown in drops, thus the NO X absorbent decomposer 18 if lowering the degree of lean of the inflowing exhaust gas NO X Will be released.
【0014】一方、このとき流入排気ガスの空燃比をリ
ッチにすると図2に示されるように機関からは多量の未
燃HC,COが排出され、これら未燃HC,COは白金
Pt上の酸素O2 - と反応して酸化せしめられる。ま
た、流入排気ガスの空燃比をリッチにすると流入排気ガ
ス中の酸素濃度が極度に低下するために吸収剤からNO
2 が放出され、このNO2 は図3(B)に示されるよう
に未燃HC,COと反応して還元せしめられる。このよ
うにして白金Ptの表面上にNO2 が存在しなくなると
吸収剤から次から次へとNO2 が放出される。従って流
入排気ガスの空燃比をリッチにすると短時間のうちにN
OX 吸収分解剤18からNOX が放出されて還元される
ことになる。On the other hand, at this time, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is reset.
As shown in Fig. 2, a large amount of
Fuel HC and CO are discharged, and these unburned HC and CO are converted to platinum.
Oxygen O on PtTwo -And oxidize. Ma
When the air-fuel ratio of the inflow exhaust gas is made rich, the inflow exhaust gas
NOx from the absorbent because the oxygen concentration in the
TwoIs released and this NOTwoIs as shown in FIG.
And reacts with unburned HC and CO to be reduced. This
NO on the surface of platinum PtTwoIs no longer present
NO from next to next from absorbentTwoIs released. Therefore the flow
If the air-fuel ratio of the incoming and exhaust gas is made rich, N
OXNO from absorption decomposer 18XIs released and reduced
Will be.
【0015】このように流入排気ガスの空燃比がリーン
になるとNOX がNOX 吸収分解剤18に吸収され、流
入排気ガスの空燃比をリッチにするとNOX がNOX 吸
収分解剤18から短時間のうちに放出されて還元され
る。ケーシング28内に収容されているNOX 吸収剤2
7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C
sのようなアルカリ金属、バリウムBa、カルシウムC
a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、銅C
uのような金属とが担持されている。このNOX 吸収剤
27においても前述のNOX 吸収分解剤18と同様のメ
カニズムによって、NOX が吸収または放出される。[0015] Thus the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes lean NO X is absorbed in the NO X absorbent decomposer 18, a short air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas when the rich NO X from NO X absorbent decomposer 18 Released and reduced in time. The NO X absorbent 2 accommodated in the casing 28
7 is made of, for example, alumina as a carrier, on which potassium K, sodium Na, lithium Li, cesium C
alkali metals such as s, barium Ba, calcium C
a at least one selected from alkaline earths such as a, lanthanum La, and rare earths such as yttrium Y;
and a metal such as u. The NO X absorbent 27 absorbs or releases NO X by the same mechanism as the NO X absorption / decomposition agent 18 described above.
【0016】図4には、第1弁21〜第5弁25、およ
びポンプ32を制御するためのルーチンを示す。このル
ーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。図4
を参照すると、まず、ステップ50で、リーンセンサ3
0の検出信号に基づいて空燃比がリーンか否か判定され
る。リーンと判定されればステップ52に進み、リーン
状態の継続時間TL が所定時間α以上であるか否か判定
される。αは、所定の機関運転状態において、リーン状
態の継続時間TL が所定時間以上継続した場合に、NO
X 吸収分解剤18のNOX 吸収能力が飽和するまでの時
間である。この時間は、機関運転状態に応じて変化する
ために、αを機関運転状態に応じて変化せしめることが
好ましい。FIG. 4 shows a routine for controlling the first to fifth valves 21 to 25 and the pump 32. This routine is executed by interruption every predetermined time. FIG.
First, at step 50, the lean sensor 3
It is determined whether the air-fuel ratio is lean based on the 0 detection signal. If it is determined to be lean, the process proceeds to step 52, where it is determined whether or not the duration TL of the lean state is equal to or longer than a predetermined time α. α is NO when the continuation time TL of the lean state has continued for a predetermined time or more in a predetermined engine operating state.
This is the time until the NO X absorption capacity of the X absorption decomposer 18 is saturated. Since this time changes according to the engine operating state, it is preferable to change α according to the engine operating state.
【0017】TL <αの場合、すなわち、NOX 吸収分
解剤18のNOX 吸収能力が飽和していない場合には、
ステップ54に進み、第1弁21だけが開弁され、第2
弁22から第5弁25は閉弁せしめられ、ポンプ32は
オフ状態とされる。このため排気ガスはNOX 吸収分解
剤18だけに流入し、NOX 吸収分解剤18にNOXが
吸収される。When T L <α, that is, when the NO X absorption capacity of the NO X absorption decomposer 18 is not saturated,
Proceeding to step 54, only the first valve 21 is opened and the second valve 21 is opened.
The fifth to fifth valves 25 to 25 are closed, and the pump 32 is turned off. Therefore the exhaust gas flows only to the NO X absorbent decomposer 18, NO X is absorbed in the NO X absorbent decomposer 18.
【0018】一方、ステップ52でTL ≧αと判定され
た場合、すなわち、NOX 吸収分解剤18のNOX 吸収
能力が飽和した場合、ステップ54の状態であればNO
X が大気に放出されるために、ステップ56に進み、第
2弁22および第3弁23が開弁せしめられ、第1弁2
1、第4弁24、および第5弁25が閉弁せしめられ、
ポンプ32はオフせしめられる。このため、NOX 吸収
分解剤18を流れた排気ガスはNOX 吸収剤27に流入
し、NOX はNOX 吸収剤27に吸収されるために大気
中に放出されない。On the other hand, if it is determined in step 52 that T L ≧ α, that is, if the NO X absorbing ability of the NO X absorbing / decomposing agent 18 is saturated,
To release X to the atmosphere, the process proceeds to step 56, where the second valve 22 and the third valve 23 are opened, and the first valve 2 is opened.
The first, fourth and fifth valves 24 and 25 are closed,
The pump 32 is turned off. Therefore, the exhaust gas that has flowed through the NO x absorbing / decomposing agent 18 flows into the NO x absorbing agent 27, and the NO x is not released to the atmosphere because the NO x is absorbed by the NO x absorbing agent 27.
【0019】一方、空燃比がストイキまたはリッチの場
合には、ステップ58に進み、ストイキまたはリッチ状
態の継続時間TSRが所定時間β以上であるか否か判定さ
れる。βは、所定の機関運転状態において、ストイキま
たはリッチ状態の継続時間T SRが所定時間以上継続した
場合に、NOX 吸収分解剤18に吸収されたNOX が十
分に放出されるまでの時間である。この時間は、機関運
転状態に応じて変化するために、βを機関運転状態に応
じて変化せしめることが好ましい。On the other hand, when the air-fuel ratio is stoichiometric or rich,
If yes, go to step 58,
State duration TSRIs longer than a predetermined time β.
It is. β is the stoichiometric
Or rich state duration T SRContinued for more than a predetermined time
NOXNO absorbed by the absorbent 18XBut ten
Time to release in minutes. This time,
Β in response to the engine
It is preferable to change the same.
【0020】TSR<βの場合、すなわち、NOX 吸収分
解剤18に吸収されたNOX が十分に放出されていない
場合には、ステップ54に進み、第1弁21だけが開弁
され、第2弁22から第5弁25は閉弁せしめられ、ポ
ンプ32はオフ状態とされる。このため、排気ガスはN
OX 吸収分解剤18だけに流入し、NOX 吸収分解剤1
8からNOX が放出されて還元される。In the case of T SR <beta, that is, when the NO X absorbed in the NO X absorbent decomposer 18 is not sufficiently released, the process proceeds to step 54, only the first valve 21 is opened, The second to fifth valves 22 to 25 are closed, and the pump 32 is turned off. Therefore, the exhaust gas is N
O X absorbent decomposer 18 flows only, NO X absorbent decomposing agent 1
8 NO X is reduced is released from the.
【0021】一方、ステップ58でTSR≧βと判定され
た場合、すなわち、NOX 吸収分解剤18に吸収された
NOX が十分に放出されたと判定された場合には、ステ
ップ60に進み、第1弁21、第2弁22、第4弁2
4、および第5弁25が開弁せしめられ、第3弁23が
閉弁せしめられ、ポンプ32がオンせしめられる。この
ため、排気ガスがNOX 吸収剤27に流入し、NOX 吸
収剤27に吸収されたNOX が放出される。この放出さ
れたNOX を含む排気ガスは、ポンプ32によって還流
通路31、33を介して、NOX 吸収分解剤18に流入
せしめられ、NO X 吸収分解剤によって還元せしめられ
る。On the other hand, at step 58, TSR≧ β
In other words, NOXAbsorbed and decomposed by absorbent 18
NOXIf it is determined that
Proceeding to step 60, the first valve 21, the second valve 22, the fourth valve 2
The fourth and fifth valves 25 are opened, and the third valve 23 is opened.
The valve is closed, and the pump 32 is turned on. this
Exhaust gas is NOXFlows into the absorbent 27,XSucking
NO absorbed by the absorbent 27XIs released. This released
NOXThe exhaust gas containing
NO via passages 31 and 33XFlow into absorption decomposer 18
Sir, no XReduced by absorption decomposer
You.
【0022】以上のように本実施例によれば、リーンの
状態で長時間運転されてNOX 吸収分解剤18のNOX
吸収能力が飽和した場合には、NOX 吸収剤27によっ
てNOX が吸収されるために、NOX が大気に放出され
ることがない。また、空燃比がストイキまたはリッチの
ときには、まず、NOX 吸収分解剤18のNOX が放出
されて還元され、これが終了すると、NOX 吸収剤27
のNO X が放出されて還元される。すなわち、吸収され
たNOX の放出は二段階に行われる。このため、NOX
吸収分解剤18およびNOX 吸収剤27から同時に多量
のNOX が放出されることがないために、NOX 吸収分
解剤18のNOX 還元能力を越えてNOX が放出される
ことがない。従って、NOX 還元能力をNOX の全吸収
能力より小さくすることができる。As described above, according to this embodiment, the lean
NO for a long time in the stateXNO of absorption decomposer 18X
If the absorption capacity is saturated, NOXBy the absorbent 27
NOXIs absorbed because NO is absorbedXIs released into the atmosphere
Never. Also, if the air-fuel ratio is stoichiometric or rich
Sometimes, first, NOXNO of absorption decomposer 18XIs released
And, when this is completed, NOXAbsorbent 27
NO XIs released and reduced. That is, absorbed
NOXIs released in two stages. Therefore, NOX
Absorbing decomposer 18 and NOXLarge amount at the same time from absorbent 27
NOXIs not released, so NOXAbsorption
NO of dissolving agent 18XNO beyond reduction abilityXIs released
Nothing. Therefore, NOXNO reduction abilityXTotal absorption of
Can be smaller than ability.
【0023】また、本実施態様では、NOX を放出させ
るために必要な排気ガスの空燃比のリッチ度合いを大き
くする必要がなくなる。言い換えると、流入排気ガスの
空燃比を理論空燃比またはわずかにリッチにするだけで
NOX を放出させることができる。したがって、前述の
従来の内燃機関のように機関シリンダ内に供給される混
合気の空燃比を強制的にリッチにする必要がなくなり、
斯くしてトルクショックを低減することができると共に
燃費の悪化を阻止することができる。Further, in this embodiment, necessary to increase the degree of richness of the air-fuel ratio of the exhaust gas necessary to release the NO X is eliminated. In other words, it is possible to release the NO X in the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas only to stoichiometric or slightly rich. Therefore, it is not necessary to forcibly make the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the engine cylinder rich as in the conventional internal combustion engine described above,
Thus, torque shock can be reduced and fuel economy can be prevented from deteriorating.
【0024】図5には第2の実施例を示す。機関本体1
から延びる排気管70は切換弁71で第1排気枝管72
と第2排気枝管73とに分岐した後、排気合流管74で
再び合流する。第1排気枝管72および第2排気枝管7
3には夫々第1NOX 吸収剤75および第2NOX 吸収
剤76が配置され、排気合流管74には還元触媒77が
配置されている。切換弁71は2つの位置をとることが
でき、第1の位置にあるときには排気管70は第1排気
枝管72に連通せしめられ、第2の位置にあるときには
排気管70は第2排気枝管73に連通せしめられる。FIG. 5 shows a second embodiment. Engine body 1
The exhaust pipe 70 extending from the first exhaust branch pipe 72 is provided with a switching valve 71.
And the second exhaust branch pipe 73, and then join again at the exhaust merge pipe 74. First exhaust branch pipe 72 and second exhaust branch pipe 7
3 respectively first 1NO X absorbent 75 and the 2NO X absorbent 76 is disposed in, it is arranged reduction catalyst 77 in the exhaust collecting pipe 74. The switching valve 71 can take two positions. When in the first position, the exhaust pipe 70 is connected to the first exhaust branch 72, and when in the second position, the exhaust pipe 70 is connected to the second exhaust branch. It is communicated with the tube 73.
【0025】図6には切換弁71を制御するためのルー
チンを示す。このルーチンは一定時間毎の割込みによっ
て実行される。図6を参照すると、まず、ステップ80
で、リーンセンサ30の検出信号に基づいて空燃比がリ
ーンか否か判定される。リーンと判定されればステップ
82に進み、リーン状態の継続時間TL が所定時間α以
上であるか否か判定される。FIG. 6 shows a routine for controlling the switching valve 71. This routine is executed by interruption every predetermined time. Referring to FIG. 6, first, step 80
Then, it is determined whether the air-fuel ratio is lean based on the detection signal of the lean sensor 30. If it is determined to be lean, the routine proceeds to step 82, where it is determined whether or not the duration TL of the lean state is equal to or longer than a predetermined time α.
【0026】TL <αの場合、すなわち、第1NOX 吸
収剤75のNOX 吸収能力が飽和していない場合、ステ
ップ84に進み、切換弁71が第1位置とされて排気管
70が第1排気枝管72に連通される。このため、排気
ガスは第1NOX 吸収剤75に流入し、第1NOX 吸収
剤75にNOX が吸収される。一方、ステップ82でT
L ≧αと判定された場合、すなわち、第1NOX 吸収剤
75のNOX 吸収能力が飽和した場合、ステップ88に
進み、切換弁71が第2位置とされて排気管70が第2
排気枝管72に連通される。このため、排気ガスは第2
NOX 吸収剤76に流入し、第2NOX 吸収剤76にN
OX が吸収される。In the case of T L <alpha, that is, when the NO X absorbing capacity of the 1NO X absorbent 75 is not saturated, the process proceeds to step 84, the exhaust pipe 70 switching valve 71 is a first position, the 1 is connected to the exhaust branch pipe 72. Therefore, the exhaust gas flows into the first 1NO X absorbent 75, NO X is absorbed in the first 1NO X absorbent 75. On the other hand, at step 82, T
If it is determined that L ≧ alpha, that is, when the NO X absorbing capacity of the 1NO X absorbent 75 becomes saturated, the process proceeds to step 88, the exhaust pipe 70 switching valve 71 is a second position, the second
It is communicated with the exhaust branch pipe 72. For this reason, the exhaust gas
Flows into the NO X absorbent 76, N to a 2NO X absorbent 76
O X is absorbed.
【0027】一方、空燃比がストイキまたはリッチの場
合には、ステップ86に進み、ストイキまたはリッチ状
態の継続時間TSRが所定時間β以上であるか否か判定さ
れる。TSR<βの場合、すなわち、第1NOX 吸収剤7
5に吸収されたNOX が十分に放出されていない場合に
は、ステップ84に進み、切換弁71が第1位置とされ
て排気管70が第1排気枝管72に連通される。このた
め、排気ガスは第1NOX 吸収剤75に流入し、第1N
OX 吸収剤75に吸収されたNOX が放出される。この
放出されたNOX を含む排気ガスは還元触媒77に流入
せしめられ、NOX は還元触媒77によって還元せしめ
られる。On the other hand, when the air-fuel ratio is stoichiometric or rich, the processing proceeds to step 86, the duration T SR stoichiometric or rich state is determined whether more than a predetermined time period beta. In the case of T SR <β, that is, the first 1NO X absorbent 7
5 to absorb the NO X is when not fully released, the process proceeds to step 84, switching valve 71 and an exhaust pipe 70 are a first position is communicated to the first exhaust branch pipe 72. Therefore, the exhaust gas flows into the first 1NO X absorbent 75, the 1N
The NO X absorbed by the O X absorbent 75 is released. The exhaust gas containing the released NO X flows into the reduction catalyst 77, and the NO X is reduced by the reduction catalyst 77.
【0028】一方、ステップ86でTSR≧βと判定され
た場合、すなわち、第1NOX 吸収剤75に吸収された
NOX が十分に放出されたと判定された場合には、ステ
ップ88に進み、切換弁71が第2位置とされて排気管
70が第2排気枝管73に連通せしめられる。このた
め、排気ガスは第2NOX 吸収剤76に流入し、第2N
OX 吸収剤76に吸収されたNOX が放出される。この
放出されたNOX を含む排気ガスは還元触媒77に流入
せしめられ、NOX は還元触媒77によって還元せしめ
られる。On the other hand, if it is determined that T SR ≧ beta in step 86, that is, when the NO X absorbed in the first 1NO X absorbent 75 is judged to have been fully released, the process proceeds to step 88, The switching valve 71 is set to the second position, and the exhaust pipe 70 is communicated with the second exhaust branch pipe 73. Therefore, the exhaust gas flows into the first 2NO X absorbent 76, the 2N
The NO X absorbed by the O X absorbent 76 is released. The exhaust gas containing the released NO X flows into the reduction catalyst 77, and the NO X is reduced by the reduction catalyst 77.
【0029】以上のように、本実施例においても、第1
の実施例と同様の作用効果を奏することができると共
に、本実施例では第1の実施例のポンプ32は不要とな
る。図7には第3の実施例を示す。機関本体1から延び
る第1排気管90は切換弁92に接続され、切換弁92
から第2排気管93およびバイパス管94が分岐してい
る。第2排気管93には、上流側から順に、NOX 吸収
剤95およびNOX吸収分解剤96が配置されている。
バイパス管94は、NOX 吸収剤95とNO X 吸収分解
剤96との間の第2排気管93に接続されている。切換
弁92は2つの位置をとることができ、第1の位置にあ
るときには第1排気管90はバイパス管94に連通さ
れ、第2の位置にあるときには第1排気管90は第2排
気管93に連通される。As described above, also in the present embodiment, the first
The same operation and effect as the embodiment can be achieved.
In this embodiment, the pump 32 of the first embodiment is unnecessary.
You. FIG. 7 shows a third embodiment. Extending from the engine body 1
The first exhaust pipe 90 is connected to a switching valve 92, and the switching valve 92
The second exhaust pipe 93 and the bypass pipe 94 are branched from
You. In the second exhaust pipe 93, NOXabsorption
Agent 95 and NOXAn absorption decomposer 96 is provided.
The bypass pipe 94 has NOXAbsorbent 95 and NO XAbsorption decomposition
The second exhaust pipe 93 is connected to the agent 96. Switching
The valve 92 can be in two positions, the first position
The first exhaust pipe 90 communicates with the bypass pipe 94
When in the second position, the first exhaust pipe 90 is
It is communicated with the trachea 93.
【0030】図8には切換弁92を制御するためのルー
チンを示す。このルーチンは一定時間毎の割込みによっ
て実行される。図8を参照すると、まず、ステップ10
0で、リーンセンサ30の検出信号に基づいて空燃比が
リーンか否か判定される。リーンと判定されればステッ
プ102に進み、リーン状態の継続時間TL が所定時間
α以上であるか否か判定される。FIG. 8 shows a routine for controlling the switching valve 92. This routine is executed by interruption every predetermined time. Referring to FIG. 8, first, at step 10
At 0, it is determined whether the air-fuel ratio is lean based on the detection signal of the lean sensor 30. If it is determined to be lean, the process proceeds to step 102, where it is determined whether or not the duration TL of the lean state is equal to or longer than a predetermined time α.
【0031】TL <αの場合、すなわち、NOX 吸収分
解剤96のNOX 吸収能力が飽和していない場合、ステ
ップ104に進み、切換弁92が第1位置とされて第1
排気管90がバイパス管94に連通される。このため、
排気ガスはNOX 吸収分解剤96だけに流入し、NOX
吸収分解剤96にNOX が吸収される。一方、ステップ
102でTL ≧αと判定された場合、すなわち、NOX
吸収分解剤96のNOX 吸収能力が飽和した場合、ステ
ップ108に進み、切換弁92が第2位置とされて第1
排気管90が第2排気管93に連通される。このため、
排気ガスはNOX 吸収剤95に流入し、NOX 吸収剤9
5にNOX が吸収される。If T L <α, that is, if the NO X absorption capacity of the NO X absorption / decomposition agent 96 is not saturated, the routine proceeds to step 104, where the switching valve 92 is set to the first position and the first position is set.
An exhaust pipe 90 communicates with the bypass pipe 94. For this reason,
Exhaust gas flows only to the NO X absorbent decomposer 96, NO X
NO X is absorbed by the absorption decomposer 96. On the other hand, if it is determined in step 102 that T L ≧ α, that is, NO X
If NO X absorbing capacity of the absorbent decomposer 96 is saturated, the process proceeds to step 108, the by switching valve 92 is a second position 1
An exhaust pipe 90 communicates with the second exhaust pipe 93. For this reason,
Exhaust gas flows into the NO X absorbent 95, the NO X absorbent 9
5 NO X is absorbed.
【0032】一方、空燃比がストイキまたはリッチの場
合には、ステップ106に進み、ストイキまたはリッチ
状態の継続時間TSRが所定時間β以上であるか否か判定
される。TSR<βの場合、すなわち、NOX 吸収分解剤
96に吸収されたNOX が十分に放出されていない場合
には、ステップ104に進み、切換弁92が第1位置と
されて第1排気管90がバイパス管94に連通される。
このため、排気ガスはNOX 吸収分解剤96だけに流入
し、NOX 吸収分解剤96に吸収されたNOX が放出さ
れて還元せしめられる。On the other hand, when the air-fuel ratio is stoichiometric or rich, the processing proceeds to step 106, the duration T SR stoichiometric or rich state is determined whether more than a predetermined time period beta. For T SR <beta, that is, when the NO X absorbed in the NO X absorbent decomposer 96 is not sufficiently released, the process proceeds to step 104, the first and the switching valve 92 is a first position exhaust The pipe 90 is connected to the bypass pipe 94.
Therefore, the exhaust gas flows only to the NO X absorbent decomposer 96, NO X absorbed in the NO X absorbent decomposer 96 is made to reduction is released.
【0033】一方、ステップ106でTSR≧βと判定さ
れた場合、すなわち、NOX 吸収分解剤96に吸収され
たNOX が十分に放出されたと判定された場合には、ス
テップ108に進み、切換弁92が第2位置とされて第
1排気管90が第2排気管93に連通せしめられる。こ
のため、排気ガスはNOX 吸収剤95に流入し、NO X
吸収剤95に吸収されたNOX が放出される。この放出
されたNOX を含む排気ガスはNOX 吸収分解剤96に
流入せしめられ、NOX はNOX 吸収分解剤96によっ
て還元せしめられる。On the other hand, at step 106, TSR≧ β
If it is, that is, NOXAbsorbed by the absorption decomposer 96
NOXIf it is determined that
Proceeding to step 108, the switching valve 92 is set to the second position and
The first exhaust pipe 90 is communicated with the second exhaust pipe 93. This
Exhaust gas is NOXFlows into the absorbent 95, NO X
NO absorbed by absorbent 95XIs released. This release
NOXExhaust gas containing NOXFor absorption decomposer 96
Inflow, NOXIs NOXBy the absorbent 96
To be reduced.
【0034】以上のように、本実施例においても、第1
の実施例と同様の作用効果を奏することができる。As described above, also in this embodiment, the first
The same operation and effect as those of the embodiment can be obtained.
【0035】[0035]
【発明の効果】NOX を放出させるために必要な排気ガ
スの空燃比のリッチ度合いを大きくする必要がなくな
る。言い換えると、流入排気ガスの空燃比を理論空燃比
またはわずかにリッチにするだけでNOX を放出させる
ことができる。したがって、機関シリンダ内に供給され
る混合気の空燃比を強制的にリッチにする必要がなくな
り、斯くしてトルクショックを低減することができると
共に燃費の悪化を阻止することができる。Richness of the air-fuel ratio of the exhaust gas is not necessary to increase the required NO X according to the present invention in order to release. In other words, it is possible to release the NO X in the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas only to stoichiometric or slightly rich. Therefore, it is not necessary to forcibly make the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the engine cylinder rich, so that the torque shock can be reduced and the fuel efficiency can be prevented from deteriorating.
【0036】また、吸収されたNOX の放出作用が多段
階に行われるために、NOX 還元能力を越えてNOX が
放出されることがない。Further, the action of releasing the absorbed NO X is to be done in multiple steps, never NO X is released beyond the NO X reduction capability.
【図1】本発明の第1の実施例の内燃機関の全体図であ
る。FIG. 1 is an overall view of an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention.
【図2】機関から排出される排気ガス中の未燃HC,C
Oおよび酸素の濃度を概略的に示す線図である。FIG. 2 shows unburned HC and C in exhaust gas discharged from an engine.
FIG. 3 is a diagram schematically showing the concentrations of O and oxygen.
【図3】NOX の吸放出作用を説明するための図であ
る。3 is a diagram for explaining the absorbing and releasing action of NO X.
【図4】本発明の第1の実施例の第1〜第5弁およびポ
ンプを制御するためのフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart for controlling first to fifth valves and a pump according to the first embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第2の実施例の内燃機関の排気系を示
す図である。FIG. 5 is a view showing an exhaust system of an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第2の実施例の切換弁を制御するため
のフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart for controlling a switching valve according to a second embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第3の実施例の内燃機関の排気系を示
す図である。FIG. 7 is a view showing an exhaust system of an internal combustion engine according to a third embodiment of the present invention.
【図8】本発明の第3の実施例の切換弁を制御するため
のフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart for controlling a switching valve according to a third embodiment of the present invention.
【符号の説明】 18,96…NOX 吸収分解剤 21〜25…第1〜第5弁 27,95…NOX 吸収剤 71,92…切換弁 75…第1NOX 吸収剤 76…第2NOX 吸収剤 77…還元触媒[Description of Signs] 18, 96: NO X absorption / decomposition agent 21 to 25: First to fifth valves 27, 95: NO X absorber 71, 92: Switching valve 75: First NO X absorber 76: Second NO X Absorbent 77: Reduction catalyst
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F01N 3/24 ZAB B01D 53/36 101B 3/28 301 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Agency reference number FI Technical display location F01N 3/24 ZAB B01D 53/36 101B 3/28 301
Claims (1)
し、該排気浄化触媒は、流入排気ガスの空燃比がリーン
のときには流入排気ガス中のNOX を吸収し、流入排気
ガス中の酸素濃度が低下すると吸収しているNOX を放
出するNOX 吸収剤を複数具備し、排気浄化触媒への流
入排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガスをこれ
らNOX 吸収剤のうちの少なくとも一つに導いてNOX
吸収剤内にNOX を吸収せしめ、排気浄化触媒への流入
排気ガスの空燃比がストイキまたはリッチのときには排
気ガスをこれらNOX 吸収剤のうち予め定められた数ず
つ順次導いて排気ガスが導かれたNOX 吸収剤から吸収
されているNOX を順次放出させる排気ガス導入手段を
具備した内燃機関の排気浄化装置。An exhaust purification catalyst is disposed in an engine exhaust passage. The exhaust purification catalyst absorbs NO X in the inflowing exhaust gas when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and reduces the oxygen in the inflowing exhaust gas. the the NO X absorbent to release the NO X that is absorbed concentration decreases plurality comprising at least one of these the NO X absorbent exhaust gas when the air-fuel ratio is lean of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst NO X
NO X is absorbed in the absorbent, and when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst is stoichiometric or rich, the exhaust gas is successively guided by a predetermined number of these NO X absorbents so that the exhaust gas is introduced. exhaust purifying apparatus for an internal combustion engine equipped with a exhaust gas introduction means for sequentially releasing are absorbed from the NO X absorbent which he NO X.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09136720A JP3075214B2 (en) | 1997-05-27 | 1997-05-27 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09136720A JP3075214B2 (en) | 1997-05-27 | 1997-05-27 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4234805A Division JP2682343B2 (en) | 1992-09-02 | 1992-09-02 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1054222A true JPH1054222A (en) | 1998-02-24 |
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Family
ID=15181927
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP09136720A Expired - Lifetime JP3075214B2 (en) | 1997-05-27 | 1997-05-27 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3075214B2 (en) |
-
1997
- 1997-05-27 JP JP09136720A patent/JP3075214B2/en not_active Expired - Lifetime
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