JPH1113457A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust emission control device for internal combustion engine

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JPH1113457A
JPH1113457A JP9169018A JP16901897A JPH1113457A JP H1113457 A JPH1113457 A JP H1113457A JP 9169018 A JP9169018 A JP 9169018A JP 16901897 A JP16901897 A JP 16901897A JP H1113457 A JPH1113457 A JP H1113457A
Authority
JP
Japan
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exhaust
passage
exhaust gas
catalyst
temperature
Prior art date
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Pending
Application number
JP9169018A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshimasa Watanabe
義正 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPH1113457A publication Critical patent/JPH1113457A/en
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To control nitrogen oxides in the gaseous emission in time of engine transient driving so favorable enough. SOLUTION: A carrier 20 of a catalyst 15 set up in an engine exhaust passage is provided with a separation wall 21 equipped with permeability, extending in the direction of an exhaust passage axis J-J and separating the exhaust passage into an open passage 22 and a close passage 23. An exhaust control catalyst for purifying nitrogen oxides is set up only on top of an inner wall surface of the open passage 22. When a temperature of exhaust flowing into the catalyzer 15 went up, a high temperature area, where a reducing agent is completely oxidizable, is formed in a spot around an exhaust upstream end of the exhaust emission control catalyst, but the reducing agent taken into the close passage 23 flows in this passage 23 without being completely oxidized, and then it passes through the separation wall 21, arriving at a relatively low temperature section, and it reduces the nitrogen oxides in the exhaust emission control catalyst.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は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】機関排気通路内に配置された排気浄化触
媒に還元剤を供給して排気浄化触媒においてこの還元剤
によりNOX を還元するようにしたディーゼル機関の排
気浄化装置が公知である(特開平6−26328号公報
参照)。
Exhaust purification device for a diesel engine which is adapted to reduce NO X is known by the reducing agent BACKGROUND ART In an engine exhaust passage an exhaust gas purifying catalyst by supplying a reducing agent to arranged exhaust gas purifying catalyst in the ( See JP-A-6-26328).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで排気浄化触媒
は通常、いわゆるハニカム状をなす担体上に担持されて
おり、このハニカム状担体は排気上流端および排気下流
端が共に開放された複数の開放通路を備えているので排
気は各開放通路内を排気上流端から排気下流端に向けて
順次流通することになる。この場合、排気浄化触媒に流
入する排気の温度が上昇するとまず排気浄化触媒の排気
上流端周りに高温部分が形成され、この高温部分が排気
浄化触媒の排気上流端から排気下流端に向けて順次拡大
することになる。ところが、高温部分の温度がかなり高
いときには還元剤はNOX よりも酸素と活発に反応する
ようになり、その結果排気浄化触媒に供給された還元剤
のほとんどがこの高温部分において完全に酸化され、し
たがってNOX 還元作用が行われうる排気浄化触媒の排
気下流側部分に還元剤がほとんど到達せず、斯くしてN
X を良好に還元することができないという問題点があ
る。
The exhaust gas purifying catalyst is usually carried on a carrier having a so-called honeycomb shape. The honeycomb-shaped carrier has a plurality of open passages having both an exhaust upstream end and an exhaust downstream end open. , The exhaust gas sequentially flows in each open passage from the exhaust upstream end to the exhaust downstream end. In this case, when the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst rises, first, a high-temperature portion is formed around the exhaust upstream end of the exhaust purification catalyst, and this high-temperature portion is sequentially formed from the exhaust upstream end of the exhaust purification catalyst toward the exhaust downstream end. It will expand. However, the reducing agent when the temperature of the hot section is quite high now actively reacts with oxygen than NO X, most of the results are supplied to the exhaust purifying catalyst reducing agent is completely oxidized in the high temperature portion, Therefore, the reducing agent hardly reaches the exhaust gas downstream side portion of the exhaust gas purification catalyst where the NO X reducing action can be performed, and thus the N 2
The O X there is a problem that can not be satisfactorily reduced.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に1番目の発明によれば、機関排気通路内に配置された
排気浄化触媒に還元剤を供給して排気浄化触媒において
この還元剤によりNO X を還元するようにした内燃機関
において、排気通路のほぼ軸線方向に延びる分離壁によ
り排気通路を一対の通路に分割し、これら一対の通路の
うち一方の通路の排気下流端を閉鎖してこの一方の通路
により閉鎖通路を形成すると共に他方の通路により開放
通路を形成し、分離壁を通気性材料から形成することに
より閉鎖通路内に流入した排気が分離壁を通過した後に
開放通路内に流入して開放通路内を流通する排気と合流
するようにし、上記排気浄化触媒を開放通路の内壁面上
のみに配置している。すなわち1番目の発明では、閉鎖
通路内に流入した還元剤は完全に酸化されることなく閉
鎖通路内を流通し、次いで開放通路内に流入する。その
結果、排気浄化触媒のNOX 還元作用が行われうる部分
に還元剤が供給されうるようになり、したがって排気浄
化触媒に流入する排気の温度が上昇したときであっても
NOX が良好に浄化される。
[MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS]
According to the first invention, the engine is disposed in the engine exhaust passage.
Supplying a reducing agent to the exhaust purification catalyst
NO by this reducing agent XInternal combustion engine designed to reduce
The separation wall extending substantially in the axial direction of the exhaust passage.
Divides the exhaust passage into a pair of passages, and
Close the exhaust downstream end of one of the passages
To form a closed passage and open by the other passage
Forming a passage and forming the separating wall from a breathable material
After the exhaust gas that has flowed into the closed passage passes through the separation wall
Coming with exhaust flowing into the open passage and flowing through the open passage
So that the exhaust purification catalyst is placed on the inner wall surface of the open passage.
Only placed in. That is, in the first invention,
The reducing agent that has flowed into the passage closes without being completely oxidized.
It flows through the chain passage and then flows into the open passage. That
As a result, the NOXPart where reduction action can be performed
Can be supplied with a reducing agent, and
Even when the temperature of the exhaust gas flowing into the catalyst increases
NOXIs well purified.

【0005】また、2番目の発明によれば1番目の発明
において、上記閉鎖通路および上記開放通路を複数具備
し、これら閉鎖通路および開放通路を交互に繰り返し配
置している。すなわち2番目の発明では、閉鎖通路内に
多量の排気浄化触媒が配置されるので多量のNOX が同
時に還元される。また、3番目の発明によれば1番目の
発明において、上記分離壁の流路抵抗が排気下流端に近
づくにつれて大きくなるようにしている。分離壁の流路
抵抗を排気通路軸線方向に一様に形成すると閉鎖通路内
に流入した大部分の排気は排気下流端周りの分離壁を通
過して開放通路内に流入し、すなわち閉鎖通路内に流入
した大部分の還元剤は排気下流端周りの排気浄化触媒に
供給されるので好ましくない。そこで3番目の発明で
は、分離壁の流路抵抗を排気下流端に近づくにつれて大
きくなるようにし、それにより閉鎖通路内に流入した排
気が分離壁を排気通路軸線方向に関し一様に通過するよ
うにしている。
According to a second aspect, in the first aspect, a plurality of the closed passages and the open passages are provided, and the closed passages and the open passages are alternately arranged. That is, in the second invention, since it is located a large amount of the exhaust purification catalyst in a closed path a large amount of the NO X is reduced simultaneously. According to a third aspect, in the first aspect, the flow path resistance of the separation wall increases as approaching the exhaust downstream end. If the flow path resistance of the separation wall is formed uniformly in the axial direction of the exhaust passage, most of the exhaust flowing into the closed passage passes through the separation wall around the downstream end of the exhaust and flows into the open passage. Most of the reducing agent flowing into the exhaust gas is supplied to the exhaust gas purification catalyst around the downstream end of the exhaust gas, which is not preferable. Therefore, in the third invention, the flow resistance of the separation wall is increased as approaching the downstream end of the exhaust gas, so that the exhaust gas flowing into the closed passage uniformly passes through the separation wall in the axial direction of the exhaust passage. ing.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】図1は本発明をディーゼル機関に
適用した場合を示している。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は吸気ポート、
5は吸気弁、6は排気ポート、7は排気弁、8は燃焼室
3内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁をそれぞれ示す。
各気筒の吸気ポート4はそれぞれ対応する吸気枝管9を
介して共通のサージタンク10に接続され、サージタン
ク10は吸気ダクト11を介してエアクリーナ12に接
続される。吸気ダクト11内にはアクセルペダル40と
連動する吸気絞り弁13が配置される。一方、各気筒の
排気ポート6は共通の排気マニホルド14に接続され、
この排気マニホルド14は触媒15を内蔵した触媒コン
バータ16に接続され、触媒コンバータ16は排気管1
7に接続される。また、各気筒の燃料噴射弁8は共通の
燃料用蓄圧室18を介して燃料ポンプ19に接続され
る。このようにすると各気筒の1燃焼サイクルにおいて
複数回燃料噴射を行うことができる。なお、各燃料噴射
弁8は電子制御ユニット30からの出力信号に基づいて
制御される。
FIG. 1 shows a case where the present invention is applied to a diesel engine. Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a piston, 3 is a combustion chamber, 4 is an intake port,
Reference numeral 5 denotes an intake valve, 6 denotes an exhaust port, 7 denotes an exhaust valve, and 8 denotes a fuel injection valve for directly injecting fuel into the combustion chamber 3.
The intake port 4 of each cylinder is connected to a common surge tank 10 via a corresponding intake branch pipe 9, and the surge tank 10 is connected to an air cleaner 12 via an intake duct 11. An intake throttle valve 13 interlocked with an accelerator pedal 40 is arranged in the intake duct 11. On the other hand, the exhaust port 6 of each cylinder is connected to a common exhaust manifold 14,
The exhaust manifold 14 is connected to a catalytic converter 16 containing a catalyst 15, and the catalytic converter 16 is connected to the exhaust pipe 1.
7 is connected. Further, the fuel injection valve 8 of each cylinder is connected to a fuel pump 19 via a common fuel pressure accumulating chamber 18. In this manner, fuel injection can be performed a plurality of times in one combustion cycle of each cylinder. Each fuel injection valve 8 is controlled based on an output signal from the electronic control unit 30.

【0007】電子制御ユニット(ECU)30はデジタ
ルコンピュータからなり、双方向性バス31を介して相
互に接続されたROM(リードオンリメモリ)32、R
AM(ランダムアクセスメモリ)33、CPU(マイク
ロプロセッサ)34、入力ポート35、および出力ポー
ト36を具備する。排気マニホルド14には触媒15に
流入する排気の温度に比例した出力電圧を発生する温度
センサ37uが取り付けられ、排気管17には触媒15
から流出した排気の温度に比例した出力電圧を発生する
温度センサ37dが取り付けられる。これら温度センサ
37u,37dの出力電圧はそれぞれ対応するAD変換
器38を介して入力ポート35に入力される。なお、触
媒15に流入する排気の温度すなわち入口温度Tuは触
媒15の排気上流端の温度を表しており、触媒15から
流出した排気の温度すなわち出口温度Tdは触媒15の
排気下流端の温度を表している。また、入力ポート35
にはクランクシャフトが例えば30度回転する毎に出力
パルスを発生するクランク角センサ39が接続される。
CPU34ではこの出力パルスに基づいて機関回転数N
が算出される。さらに、アクセルペダル40の踏み込み
量DEPに比例した出力電圧を発生する踏み込み量セン
サ41の出力電圧が対応するAD変換器38を介して入
力ポート35に入力される。一方、出力ポート36は駆
動回路42を介して各燃料噴射弁8にそれぞれ接続され
る。
An electronic control unit (ECU) 30 is composed of a digital computer, and is connected to a ROM (Read Only Memory) 32, R
An AM (random access memory) 33, a CPU (microprocessor) 34, an input port 35, and an output port 36 are provided. A temperature sensor 37 u for generating an output voltage proportional to the temperature of exhaust gas flowing into the catalyst 15 is attached to the exhaust manifold 14, and the catalyst 15
A temperature sensor 37d for generating an output voltage proportional to the temperature of the exhaust gas flowing out of the apparatus is attached. The output voltages of these temperature sensors 37u and 37d are input to the input port 35 via the corresponding AD converters 38, respectively. The temperature of the exhaust gas flowing into the catalyst 15, that is, the inlet temperature Tu represents the temperature of the exhaust upstream end of the catalyst 15, and the temperature of the exhaust gas flowing out of the catalyst 15, that is, the outlet temperature Td represents the temperature of the exhaust downstream end of the catalyst 15. Represents. Also, the input port 35
Is connected to a crank angle sensor 39 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, 30 degrees.
The CPU 34 determines the engine speed N based on the output pulse.
Is calculated. Further, the output voltage of the depression amount sensor 41 that generates an output voltage proportional to the depression amount DEP of the accelerator pedal 40 is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 38. On the other hand, the output port 36 is connected to each fuel injection valve 8 via the drive circuit 42.

【0008】図2に触媒15の拡大断面図を示す。触媒
15は全体として円筒状をなす担体20を具備し、この
担体20は通気性材料、すなわちゼオライト、アルミ
ナ、コージェライト、SiC、金属多孔板などの多孔質
材料から形成される。なお、ゼオライトとして例えばZ
SM−5型、フェリエライト、モルデナイトなどの高シ
リカ含有ゼオライトを用いることができる。担体20は
ほぼ排気通路軸線J−J方向に延びる複数の分離壁21
を具備し、これら分離壁21は排気通路を複数の通路に
分割して交互に繰り返し配置された複数の開放通路22
と複数の閉鎖通路23とを形成する。開放通路22はそ
の排気上流端22uおよび排気下流端22dが共に開放
されており、したがって図2において矢印でもって示さ
れるように排気上流端22uから開放通路22内に流入
した排気はこの開放通路22内を流通した後に排気下流
端22dから流出する。一方、閉鎖通路23はその排気
上流端23uが開放されているが排気下流端23dが閉
鎖されており、したがって図2において矢印でもって示
されるように排気上流端23uから閉鎖通路23内に流
入した排気は分離壁21を通過して隣接する開放通路2
2内に流入し、開放通路22内を流通する排気と合流し
た後にこの開放通路22の排気下流端22dから流出す
る。
FIG. 2 is an enlarged sectional view of the catalyst 15. The catalyst 15 includes a carrier 20 having a cylindrical shape as a whole, and the carrier 20 is formed of a porous material such as zeolite, alumina, cordierite, SiC, or a porous metal plate. As zeolite, for example, Z
High silica content zeolites such as SM-5 type, ferrierite, mordenite and the like can be used. The carrier 20 includes a plurality of separation walls 21 extending substantially in the exhaust passage axis JJ direction.
These separation walls 21 divide the exhaust passage into a plurality of passages and a plurality of open passages 22 alternately and repeatedly arranged.
And a plurality of closed passages 23 are formed. The open passage 22 has both an exhaust upstream end 22u and an exhaust downstream end 22d open, so that the exhaust flowing into the open passage 22 from the exhaust upstream end 22u as shown by an arrow in FIG. After flowing through the inside, it flows out from the exhaust downstream end 22d. On the other hand, the exhaust passage upstream end 23u of the closed passage 23 is open but the exhaust downstream end 23d is closed. Therefore, the closed passage 23 flows into the closed passage 23 from the exhaust upstream end 23u as shown by an arrow in FIG. The exhaust gas passes through the separation wall 21 and is adjacent to the open passage 2.
2 and merges with the exhaust gas flowing through the open passage 22, and then flows out from the exhaust downstream end 22 d of the open passage 22.

【0009】なお、分離壁21の流路抵抗は排気下流端
に近づくにつれて大きくなるようにされている。その結
果、閉鎖通路23内に流入した排気が分離壁21を排気
通路軸線J−J方向に関し一様に通過するようになる。
図3に示されるように、開放通路22の内壁面22a上
には排気浄化触媒24が担持され、しかしながら閉鎖通
路23の内壁面23a上には担持されない。排気浄化触
媒24をどのように構成してもよいが、図1のディーゼ
ル機関1では排気浄化触媒24を白金Pt、パラジウム
Pdなどの貴金属から構成している。この排気浄化触媒
24は例えば炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)な
どの還元剤を含む酸素雰囲気において流入する排気中の
NOX をこれらHC、COなどと選択的に反応せしめ、
それによってNOX を窒素N2 に還元することができ
る。すなわち、排気浄化触媒24は流入する排気が還元
剤を含んでいると、たとえ酸素雰囲気であっても流入す
る排気中のNOX を還元する。
The flow resistance of the separation wall 21 is designed to increase as it approaches the exhaust downstream end. As a result, the exhaust gas flowing into the closed passage 23 uniformly passes through the separation wall 21 in the exhaust passage axis JJ direction.
As shown in FIG. 3, the exhaust purification catalyst 24 is supported on the inner wall surface 22a of the open passage 22, but is not supported on the inner wall surface 23a of the closed passage 23. Although the exhaust purification catalyst 24 may be configured in any manner, in the diesel engine 1 of FIG. 1, the exhaust purification catalyst 24 is composed of a noble metal such as platinum Pt and palladium Pd. The exhaust purification catalyst 24 selectively reacts NO X in exhaust gas flowing in an oxygen atmosphere containing a reducing agent such as hydrocarbon (HC) and carbon monoxide (CO) with these HC, CO, and the like.
Thereby, NO X can be reduced to nitrogen N 2 . That is, the exhaust purification catalyst 24 is the exhaust gas flowing is as containing a reducing agent, even if an oxygen atmosphere to reduce the NO X in the inflowing exhaust gas.

【0010】この場合のNOX 還元作用のメカニズムに
ついては明らかでない部分もある。しかしながら、この
NOX 還元作用は以下のようなメカニズムで行われてい
るものと考えられる。すなわち、排気浄化触媒24を白
金Ptから形成した場合について説明すると、排気中の
NOが白金Ptの表面に到ると白金Pt表面に付着しつ
つ酸化され(2NO+O2 →2NO2 )、活性状態にさ
れる。一方、排気中のHCが白金Ptに到ると部分酸化
され或いはCOが生成され、次いでこれら部分酸化され
たHCおよびCOは活性状態のNO2 に到り、斯くして
NOX が還元される。なお、排気浄化触媒24を他の貴
金属を用いた場合にも同様のメカニズムとなる。
[0010] There is also not clear portion for the mechanism of the NO X reduction effect of this case. However, the NO X reduction action is considered to be performed by the following mechanism. That is, the case where the exhaust purification catalyst 24 is formed of platinum Pt will be described. When NO in the exhaust reaches the surface of platinum Pt, it is oxidized while adhering to the surface of platinum Pt (2NO + O 2 → 2NO 2 ), and becomes active. Is done. On the other hand, when HC in the exhaust reaches platinum Pt, it is partially oxidized or CO is generated, and then the partially oxidized HC and CO reach active NO 2 , and thus NO X is reduced. . It should be noted that the same mechanism is used when another noble metal is used for the exhaust purification catalyst 24.

【0011】このような排気浄化触媒24のNOX 還元
作用は排気浄化触媒24が活性状態にあるとき、すなわ
ち排気浄化触媒24の温度が活性温度の下限しきい値L
Tと上限しきい値UT間にあるときに最も効率的に行わ
れる。これは、排気浄化触媒24の温度が活性温度の下
限しきい値LTよりも低いとNOまたはHCの酸化反応
が生じにくくなり或いはNO2 が活性状態にされず、一
方、排気浄化触媒24の温度が上限しきい値UTよりも
高いとHCがNOX よりも酸素と活発に反応するように
なるためであると考えられている。なお、排気浄化触媒
24を白金Ptから形成した場合、下限しきい値LTは
約200℃であり、上限しきい値UTは約300℃であ
る。
The NO X reduction action of the exhaust gas purifying catalyst 24 is performed when the exhaust gas purifying catalyst 24 is in an active state, that is, when the temperature of the exhaust gas purifying catalyst 24 is lower than the lower limit threshold L
It is most efficient when it is between T and the upper threshold UT. This is because if the temperature of the exhaust purification catalyst 24 is lower than the lower threshold LT of the activation temperature, the oxidation reaction of NO or HC is less likely to occur or NO 2 is not activated, while the temperature of the exhaust purification catalyst 24 is lower. There is thought to be due to a higher than upper threshold UT HC comes to actively react with oxygen than NO X. When the exhaust purification catalyst 24 is formed of platinum Pt, the lower threshold LT is about 200 ° C. and the upper threshold UT is about 300 ° C.

【0012】ところで、図1のディーゼル機関では機関
から排出されるスモークやパティキュレートを低減する
ために燃焼室3内で燃焼せしめられる混合気の空燃比が
理論空燃比よりもリーンに維持される。このため、排気
浄化触媒24は酸素雰囲気に維持されることになる。し
たがって、排気浄化触媒24に還元剤が存在すれば流入
する排気中のNOX は排気浄化触媒24において良好に
還元される。この場合、機関から排出される未燃HCや
COなどが還元剤として作用しうるが、ディーゼル機関
から排出される未燃HCなどに比べて浄化すべきNOX
量は圧倒的に多く、すなわちNOX を良好に浄化するた
めの還元剤が不足する。そこで、燃料噴射弁8から副燃
料噴射を行うことによって排気浄化触媒24に還元剤と
しての燃料(炭化水素)を2次的に供給し、それによっ
てNOX に対し還元剤が不足しないようにしている。
In the diesel engine shown in FIG. 1, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture burned in the combustion chamber 3 is kept leaner than the stoichiometric air-fuel ratio in order to reduce smoke and particulates discharged from the engine. For this reason, the exhaust purification catalyst 24 is maintained in an oxygen atmosphere. Therefore, if the reducing agent is present in the exhaust purification catalyst 24, the NO X in the inflowing exhaust gas is satisfactorily reduced in the exhaust purification catalyst 24. In this case, unburned HC and CO discharged from the engine can act as a reducing agent, but NO X to be purified compared to unburned HC discharged from the diesel engine, etc.
The amount is overwhelmingly large, i.e. reducing agents for favorably purify NO X becomes insufficient. Therefore, the fuel (hydrocarbons) as a reducing agent secondarily fed to the exhaust purification catalyst 24 by performing the sub-fuel injection from the fuel injection valve 8, thereby as the reducing agent does not run out to NO X I have.

【0013】すなわち、例えば圧縮上死点周りに行われ
る通常の燃料噴射すなわち主燃料噴射に加えて、燃料噴
射弁8から膨張行程または排気行程に2回目の燃料噴射
すなわち副燃料噴射を行い、それによって排気中に燃料
を2次的に供給するようにしている。なお、この副燃料
噴射による燃料は機関出力にほとんど寄与しない。本実
施態様では上述したように分離壁21の流路抵抗が排気
下流端に近づくにつれて大きくなるようにされており、
したがって閉鎖通路23内に流入した排気が分離壁21
を排気通路軸線J−J方向に関し一様に通過するように
なる。その結果、還元剤が排気浄化触媒24に一様に供
給されることとなり、したがってNOX をさらに良好に
浄化することができる。
That is, in addition to the normal fuel injection, for example, around the compression top dead center, ie, the main fuel injection, the fuel injection valve 8 performs the second fuel injection, ie, the auxiliary fuel injection, during the expansion stroke or the exhaust stroke. Thus, the fuel is secondarily supplied into the exhaust gas. It should be noted that the fuel from the auxiliary fuel injection hardly contributes to the engine output. In the present embodiment, as described above, the flow path resistance of the separation wall 21 is configured to increase as approaching the exhaust downstream end,
Therefore, the exhaust gas flowing into the closed passage 23 is
Through the exhaust passage axis JJ direction. As a result, it becomes possible reducing agent is uniformly supplied to the exhaust purifying catalyst 24, thus it is possible to more satisfactorily purify NO X.

【0014】再び図3を参照すると、閉鎖通路23の内
壁面23a上には補助触媒25が担持される。この補助
触媒25は例えばゼオライトに担持された排気浄化触媒
24よりも酸化力が弱い触媒成分、例えば銅Cu、鉄F
eなどの遷移金属からなる。この補助触媒25は閉鎖通
路23内に流入した還元剤を部分酸化し、しかしながら
完全には酸化しない。なお、ゼオライトは温度が低いと
きにHCを吸着し、温度が高くなると吸着されているH
Cを放出するHC吸放出作用を備えている。したがっ
て、補助触媒25は温度が低いときに過剰のHCを吸着
し、温度が高くなると吸着されているHCを放出し、こ
のHCは次いで排気浄化触媒24に到ってNOX を還元
する。したがって、NOX 還元作用のためにHCが不足
するのがさらに阻止されている。
Referring again to FIG. 3, an auxiliary catalyst 25 is carried on the inner wall surface 23a of the closed passage 23. The auxiliary catalyst 25 has a lower oxidizing power than the exhaust purification catalyst 24 supported on zeolite, for example, copper Cu, iron F
e and other transition metals. The auxiliary catalyst 25 partially oxidizes the reducing agent flowing into the closed passage 23, but does not completely oxidize it. The zeolite adsorbs HC when the temperature is low, and adsorbs H when the temperature is high.
It has an HC absorbing / releasing action of releasing C. Therefore, the auxiliary catalyst 25 adsorbs excess HC when the temperature is low, releases the HC which is adsorbed at higher temperatures, the HC then reducing the NO X and led to the exhaust purification catalyst 24. Accordingly, the insufficient HC in order of the NO X reduction action is further prevented.

【0015】次に、図4および図5を参照して本発明に
よる排気浄化方法を詳細に説明する。図4および図5に
おいてxは触媒15の排気上流端からの排気通路軸線J
−J方向位置を示しており、Txは位置xにおける排気
浄化触媒24の温度を示している。図4は例えば機関減
速運転時のように触媒15に流入する排気の温度が低下
した場合を示している。触媒15に流入する排気の温度
が低下するとまず触媒15の排気上流端周りの温度が低
下し、しかしながら排気下流端周りは高温に維持され
る。その結果、排気浄化触媒24の排気上流側に不活性
領域AIが形成され、排気下流側に活性領域AAが形成
される。この場合、開放通路22内に流入したHCは不
活性領域AI内を流通した後に活性領域AA内に流入
し、したがってHCは完全に酸化されることなく活性領
域AAに到る。その結果、部分酸化されたHC(H
* )およびCOが生成される。一方、閉鎖通路23内
に流入したHCの一部は補助触媒25により部分酸化さ
れてHC* およびCOが生成され、これらHC* および
COは次いで分離壁21を通過して活性領域AA内に流
入する。このとき活性領域AAでは活性状態のNO
2 (NO2 * )が白金Ptの表面上に付着しており、そ
の結果NO2 * がこれらHC* およびCOにより還元さ
れる。
Next, the exhaust gas purifying method according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5, x represents an exhaust passage axis J from the exhaust upstream end of the catalyst 15.
-X indicates the position, and Tx indicates the temperature of the exhaust gas purification catalyst 24 at the position x. FIG. 4 shows a case where the temperature of the exhaust gas flowing into the catalyst 15 decreases, for example, during the engine deceleration operation. When the temperature of the exhaust gas flowing into the catalyst 15 decreases, the temperature around the exhaust upstream end of the catalyst 15 first decreases, but the temperature around the exhaust downstream end is maintained at a high temperature. As a result, an inactive region AI is formed on the exhaust gas upstream side of the exhaust purification catalyst 24, and an active region AA is formed on the exhaust gas downstream side. In this case, the HC that has flowed into the open passage 22 flows into the active area AA after flowing through the inactive area AI, and thus the HC reaches the active area AA without being completely oxidized. As a result, the partially oxidized HC (H
C * ) and CO are produced. On the other hand, a part of HC flowing into the closed passage 23 is partially oxidized HC * and CO is produced by the auxiliary catalyst 25, these HC * and CO then flow into the active region AA through the separation wall 21 I do. At this time, in the active area AA, the active state NO
2 (NO 2 * ) adheres to the surface of the platinum Pt, so that NO 2 * is reduced by these HC * and CO.

【0016】ところで、閉鎖通路23の流路抵抗は開放
通路22よりも大きく、したがって閉鎖通路23内にお
ける排気流速は開放通路22内におけるよりも低いので
閉鎖通路23における熱伝達速度は開放通路22におけ
るよりも低くなる。すなわち、触媒15に流入する排気
の温度が低下した後しばらくの間は、同一の位置xにお
いて閉鎖通路23内の温度は開放通路22内よりも高く
なっている。その結果、排気浄化触媒24の低温の不活
性領域AIが拡大したとしてもこの不活性領域AIに隣
接する補助触媒25においてHC* およびCOが生成さ
れうる。これらHC* およびCOは次いで活性領域AA
に到り、斯くしてNOX をさらに良好に還元することが
できる。
Incidentally, the flow resistance of the closed passage 23 is larger than that of the open passage 22 and, therefore, the exhaust flow velocity in the closed passage 23 is lower than that in the open passage 22. Lower than. That is, for a while after the temperature of the exhaust gas flowing into the catalyst 15 decreases, the temperature in the closed passage 23 at the same position x is higher than that in the open passage 22 at the same position x. As a result, even if the low temperature inactive region AI of the exhaust purification catalyst 24 expands, HC * and CO can be generated in the auxiliary catalyst 25 adjacent to the inactive region AI. These HC * and CO are then converted into the active region AA
In Italy, it is possible to more satisfactorily reduce NO X and thus.

【0017】一方、図5は例えば機関加速運転時のよう
に触媒15に流入する排気の温度が上昇した場合を示し
ている。触媒15に流入する排気の温度が上昇するとま
ず触媒15の排気上流端周りの温度が上昇し、しかしな
がら排気下流端周りは低温に維持される。その結果、排
気浄化触媒24の排気上流側に活性領域AAが形成さ
れ、排気下流側に不活性領域AIが形成される。この場
合、開放通路22内に流入したHCはまず不活性領域A
I内に流入し、この高温の不活性領域AIにおいてHC
のほとんどが完全に酸化される。すなわち、開放通路2
2内に流入したHCのほとんどは活性領域AA内に到達
できない。ところが、閉鎖通路23内に流入したHC、
或いは補助触媒25から放出されたHCは完全に酸化さ
れることなく閉鎖通路23内を流通し、HC* およびC
Oの形で活性領域AAに隣接する閉鎖通路23に到る。
これらHC* およびCOは次いで分離壁21を通過して
活性領域AA内に流入し、斯くしてNO2 * を還元す
る。
FIG. 5 shows a case where the temperature of the exhaust gas flowing into the catalyst 15 rises, for example, during an engine acceleration operation. When the temperature of the exhaust gas flowing into the catalyst 15 rises, first, the temperature around the exhaust upstream end of the catalyst 15 rises, however, the temperature around the exhaust downstream end is kept low. As a result, the active region AA is formed on the exhaust gas upstream side of the exhaust purification catalyst 24, and the inactive region AI is formed on the exhaust gas downstream side. In this case, HC that has flowed into the open passage 22 is first deactivated in the inactive region A.
I, and flows into the hot inert region AI.
Most are completely oxidized. That is, the open passage 2
Most of the HC that has flowed into 2 cannot reach the active area AA. However, HC flowing into the closed passage 23,
Alternatively, HC released from the auxiliary catalyst 25 flows through the closed passage 23 without being completely oxidized, and HC * and C
In the form of O, it reaches a closed passage 23 adjacent to the active area AA.
These HC * and CO then flow through the separation wall 21 into the active area AA, thus reducing NO 2 * .

【0018】すなわち、還元剤が完全に酸化されない領
域が排気浄化触媒24の高温の不活性領域AIを迂回し
て活性領域AAに隣接する位置まで形成されているので
排気浄化触媒24に流入する排気の温度が上昇した場合
にも排気浄化触媒24の活性領域AAに還元剤を供給す
ることができ、したがって良好なNOX 還元作用を確保
することができる。
That is, since the region where the reducing agent is not completely oxidized is formed to a position adjacent to the active region AA bypassing the high temperature inactive region AI of the exhaust purification catalyst 24, the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 24 is formed. also it is possible to supply the reducing agent to the active region AA of the exhaust purification catalyst 24 when the temperature increases, thus it is possible to ensure good NO X reduction action.

【0019】また、上述の理由から触媒15に流入する
排気の温度が上昇した後しばらくの間は、同一の位置x
において閉鎖通路23内の温度は開放通路22内よりも
低くなっている。その結果、排気浄化触媒24の高温の
不活性領域AIが拡大したとしてもこの不活性領域AI
に隣接する補助触媒25においてHC* およびCOが生
成されうる。これらHC* およびCOは次いで活性領域
AAに到り、斯くしてNOX をさらに良好に還元するこ
とができる。
For a while after the temperature of the exhaust gas flowing into the catalyst 15 rises for the above-mentioned reason, the same position x
, The temperature in the closed passage 23 is lower than that in the open passage 22. As a result, even if the high-temperature inactive region AI of the exhaust gas purification catalyst 24 expands, this inactive region AI
HC * and CO may be generated in the auxiliary catalyst 25 adjacent to the fuel cell. These HC * and CO are then led to the active region AA, it is possible to more satisfactorily reduce NO X and thus.

【0020】このように本実施態様では触媒15に流入
する排気の温度が低下するときであろうと上昇するとき
であろうとNOX を良好に浄化することができ、したが
って機関過渡運転時であってもNOX を良好に浄化する
ことができる。ところで、排気浄化触媒24全体が活性
状態にないときに副燃料噴射を行って排気浄化触媒24
に還元剤を供給してもこの還元剤はNOX を還元するこ
となく或いは酸化されることなく排気浄化触媒24から
排出されてしまう。一方、入口温度Tuが上限しきい値
UTよりも高くかつ出口温度Tdが上限しきい値UTよ
りも高いときには排気浄化触媒24全体の温度が上限し
きい値UTよりも高いと判断することができ、入口温度
Tuが下限しきい値LTよりも低くかつ出口温度Tdが
下限しきい値LTよりも低いときには排気浄化触媒24
全体の温度が下限しきい値LTよりも引きと判断するこ
とができる。そこで、本実施態様ではTu>UTかつT
d>UTのとき、またはTu<LTかつTd<LTのと
きには副燃料噴射を停止するようにしている。したがっ
て、還元剤をNOX 還元のために有効に利用することが
できる。
As described above, in the present embodiment, NO X can be satisfactorily purified regardless of whether the temperature of the exhaust gas flowing into the catalyst 15 decreases or rises. can also be satisfactorily purify NO X. By the way, when the entire exhaust purification catalyst 24 is not in the active state, the auxiliary fuel injection is performed to
Reducing agent The reducing agent be supplied would be discharged from the exhaust purifying catalyst 24 without being or oxidized without reducing the NO X in. On the other hand, when the inlet temperature Tu is higher than the upper threshold UT and the outlet temperature Td is higher than the upper threshold UT, it can be determined that the temperature of the entire exhaust purification catalyst 24 is higher than the upper threshold UT. When the inlet temperature Tu is lower than the lower threshold LT and the outlet temperature Td is lower than the lower threshold LT, the exhaust purification catalyst 24
It can be determined that the overall temperature is lower than the lower threshold LT. Therefore, in this embodiment, Tu> UT and T
When d> UT, or when Tu <LT and Td <LT, the auxiliary fuel injection is stopped. Therefore, it is possible to effectively utilize the reducing agent for of the NO X reduction.

【0021】図6は副燃料噴射を制御するためのルーチ
ンを示している。このルーチンは例えばメインルーチン
内で実行される。図6を参照すると、まずステップ50
では、入口温度Tuが排気浄化触媒24の活性温度の上
限しきい値UTよりも高くかつ出口温度Tdが上限しき
い値UTよりも高いか否かが判別される。Tu>UTか
つTd>UTのときには排気浄化触媒24全体が限しき
い値UTよりも高い温度であると判断してステップ51
に進み、副燃料噴射を停止する。Tu≦UTであるか或
いはTd≦UTのときには次いでステップ52に進み、
入口温度Tuが排気浄化触媒24の活性温度の下限しき
い値LTよりも低くかつ出口温度Tdが下限しきい値L
Tよりも低いか否かが判別される。Tu<LTかつTd
<LTのときには排気浄化触媒24全体が下限しきい値
LTよりも低い温度であると判断してステップ51に進
み、副燃料噴射を停止する。Tu≧LTであるか或いは
Td≧LTのときには次いでステップ53に進み、副燃
料噴射が実行される。
FIG. 6 shows a routine for controlling the auxiliary fuel injection. This routine is executed, for example, in a main routine. With reference to FIG.
Then, it is determined whether the inlet temperature Tu is higher than the upper limit threshold value UT of the activation temperature of the exhaust gas purification catalyst 24 and the outlet temperature Td is higher than the upper limit threshold value UT. When Tu> UT and Td> UT, it is determined that the temperature of the entire exhaust purification catalyst 24 is higher than the limit threshold UT, and step 51 is performed.
To stop the auxiliary fuel injection. When Tu ≦ UT or Td ≦ UT, the process then proceeds to step 52,
The inlet temperature Tu is lower than the lower threshold LT of the activation temperature of the exhaust gas purification catalyst 24, and the outlet temperature Td is lower than the lower threshold L.
It is determined whether it is lower than T or not. Tu <LT and Td
When <LT, it is determined that the temperature of the entire exhaust purification catalyst 24 is lower than the lower threshold LT, and the routine proceeds to step 51, where the sub fuel injection is stopped. When Tu ≧ LT or Td ≧ LT, the routine proceeds to step 53, where the sub fuel injection is executed.

【0022】上述の実施態様では、触媒15に還元剤を
供給するために機関膨張行程または排気行程に燃料噴射
弁8から副燃料噴射を行うようにしている。しかしなが
ら、例えば排気マニホルド14内に還元剤噴射弁を取り
付け、この還元剤噴射弁から例えばガソリン、イソオク
タン、ヘキサン、ヘプタン、軽油、灯油のような炭化水
素、或いは液体の状態で保存しうるブタン、プロパンの
ような炭化水素、或いは水素や一酸化炭素を2次的に供
給するようにすることもできる。
In the above-described embodiment, in order to supply the reducing agent to the catalyst 15, the auxiliary fuel is injected from the fuel injection valve 8 during the engine expansion stroke or the exhaust stroke. However, for example, a reducing agent injection valve is installed in the exhaust manifold 14, and from this reducing agent injection valve, for example, hydrocarbons such as gasoline, isooctane, hexane, heptane, light oil, and kerosene, or butane and propane which can be stored in a liquid state. , Or a secondary supply of hydrogen or carbon monoxide.

【0023】また、本発明を火花点火式機関に適用する
こともできる。この場合、燃焼室3内で燃焼せしめられ
る混合気の空燃比を一時的にリッチにすることによって
触媒15に還元剤を供給することができる。
Further, the present invention can be applied to a spark ignition type engine. In this case, the reducing agent can be supplied to the catalyst 15 by temporarily making the air-fuel ratio of the air-fuel mixture burned in the combustion chamber 3 rich.

【0024】[0024]

【発明の効果】機関過渡運転時に排気中のNOX を良好
に浄化することができる。
The NO X in the exhaust gas can be satisfactorily purified during engine transient operation, according to the present invention.

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

【図1】内燃機関の全体図である。FIG. 1 is an overall view of an internal combustion engine.

【図2】触媒の拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged sectional view of a catalyst.

【図3】図2の断面図の部分拡大図である。FIG. 3 is a partially enlarged view of the sectional view of FIG. 2;

【図4】排気浄化触媒に流入する排気の温度が低下した
場合の排気浄化作用を説明する図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an exhaust gas purifying operation when the temperature of exhaust gas flowing into an exhaust gas purifying catalyst is reduced.

【図5】排気浄化触媒に流入する排気の温度が上昇した
場合の排気浄化作用を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an exhaust gas purifying operation when the temperature of exhaust gas flowing into an exhaust gas purifying catalyst is increased.

【図6】副燃料噴射制御を実行するためのフローチャー
トである。
FIG. 6 is a flowchart for executing sub fuel injection control.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3…燃焼室 8…燃料噴射弁 14…排気マニホルド 15…触媒 20…担体 21…分離壁 22…開放通路 23…閉鎖通路 24…排気浄化触媒 25…補助触媒 J…排気通路軸線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Combustion chamber 8 ... Fuel injection valve 14 ... Exhaust manifold 15 ... Catalyst 20 ... Carrier 21 ... Separation wall 22 ... Open passage 23 ... Closed passage 24 ... Exhaust purification catalyst 25 ... Auxiliary catalyst J ... Exhaust passage axis

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 機関排気通路内に配置された排気浄化触
媒に還元剤を供給して該排気浄化触媒において該還元剤
によりNOX を還元するようにした内燃機関において、
排気通路のほぼ軸線方向に延びる分離壁により排気通路
を一対の通路に分割し、これら一対の通路のうち一方の
通路の排気下流端を閉鎖して該一方の通路により閉鎖通
路を形成すると共に他方の通路により開放通路を形成
し、分離壁を通気性材料から形成することにより閉鎖通
路内に流入した排気が分離壁を通過した後に開放通路内
に流入して開放通路内を流通する排気と合流するように
し、上記排気浄化触媒を開放通路の内壁面上のみに配置
した排気浄化装置。
1. A engine internal combustion engine so as to reduce the NO X by the reducing agent in the exhaust gas control catalyst by supplying a reducing agent to exhaust an exhaust gas purification catalyst disposed in the passageway,
The exhaust passage is divided into a pair of passages by a partition wall extending substantially in the axial direction of the exhaust passage, and the exhaust downstream end of one of the pair of passages is closed to form a closed passage by the one passage and the other end. By forming an open passage by the passage, and forming the separation wall from a permeable material, the exhaust gas flowing into the closed passage flows into the open passage after passing through the separation wall and merges with the exhaust flowing through the open passage. An exhaust gas purifying apparatus, wherein the exhaust gas purifying catalyst is arranged only on the inner wall surface of the open passage.
【請求項2】 上記閉鎖通路および上記開放通路を複数
具備し、これら閉鎖通路および開放通路を交互に繰り返
し配置した請求項1に記載の排気浄化装置。
2. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, comprising a plurality of the closed passages and the open passages, wherein the closed passages and the open passages are alternately and repeatedly arranged.
【請求項3】 上記分離壁の流路抵抗が排気下流端に近
づくにつれて大きくなるようにした請求項1に記載の排
気浄化装置。
3. The exhaust gas purification apparatus according to claim 1, wherein the flow path resistance of the separation wall increases as approaching the exhaust downstream end.
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