JPH11173136A - Exhaust emission control device for engine - Google Patents

Exhaust emission control device for engine

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Publication number
JPH11173136A
JPH11173136A JP9336961A JP33696197A JPH11173136A JP H11173136 A JPH11173136 A JP H11173136A JP 9336961 A JP9336961 A JP 9336961A JP 33696197 A JP33696197 A JP 33696197A JP H11173136 A JPH11173136 A JP H11173136A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
exhaust gas
lean nox
engine
upstream
Prior art date
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Pending
Application number
JP9336961A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirobumi Nishimura
博文 西村
Junichi Taga
淳一 田賀
Masayuki Kuroki
雅之 黒木
Tadataka Nakasumi
忠孝 中角
Keiji Yamada
啓司 山田
Akihide Takami
明秀 高見
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.)
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
Priority to JP9336961A priority Critical patent/JPH11173136A/en
Publication of JPH11173136A publication Critical patent/JPH11173136A/en
Pending legal-status Critical Current

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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

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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To compensate for lowering of emission control performance due to the increase of the temperature of an NOx catalyst during lean operation after rich operation of an engine when a lean NOx catalyst to purify NOx in a lean operation state in an air-fuel ratio higher than a theoretical air-fuel ratio and a catalytic converter rhodium catalyst situated downstream from the lean NOx catalyst are arranged. SOLUTION: A lean NOx catalyst 51 on the upper stream side, a catalytic converter rhodium catalyst 52, and a lean NOx catalyst 53 on the downstream side are arranged in the exhaust passage 31 of an engine 1, in the order, toward a spot situated downstream such that a distance L2 between the catalytic converter rhodium 52 and the downstream lean NOx catalyst 53 is longer than a distance L1 between the upstream lean NOx catalyst 51 and the catalytic converter rhodium catalyst 52. Even when in the rich operation state of the engine 1 and in a state that an exhaust gas temperature on the inlet side of the upstream lean NOx catalyst 51 is increased, the coefficient of NOx purification of the lean NOx catalyst 51 on the upper stream side is decreased owing to switching to a lean operation state, NOx not purified thereby is purified by the downstream lean NOx catalyst 53 wherein temperature on the inlet side is low and NOx emission control performance is high.

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、エンジンの排ガス
浄化装置に関し、特に、エンジンの排気通路にリーンN
Ox触媒が配設されたものに関する技術分野に属する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for an engine, and more particularly, to a method for purifying the exhaust gas of an engine with a lean N.
It belongs to the technical field related to those provided with an Ox catalyst.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、この種のリーンNOx触媒は
よく知られており、このリーンNOx触媒をエンジンの
排気通路に配置することで、エンジンがリーン運転状態
にあるときに排ガス中のNOx(窒素酸化物)を浄化す
るようにしている。しかし、エンジンの運転領域によっ
ては、上記リーンNOx触媒でも排ガス中のNOxを十
分に浄化できないことがある。
2. Description of the Related Art Conventionally, this type of lean NOx catalyst has been well known. By arranging this lean NOx catalyst in an exhaust passage of an engine, NOx (NOx) contained in exhaust gas when the engine is in a lean operation state is known. Nitrogen oxides). However, depending on the operating region of the engine, the lean NOx catalyst may not be able to sufficiently purify NOx in exhaust gas.

【0003】そこで、従来、例えば特開平8―1968
70号公報に示されるように、エンジンの排気通路に、
NOx吸蔵材を含有するリーンNOx触媒を、またこの
リーンNOx触媒よりも下流側の排気通路に三元触媒を
それぞれ配置し、エンジンを空燃比が理論空燃比よりも
大きいリーン運転状態及び理論空燃比以下のリッチ運転
状態に切り換えて運転することにより、エンジンが理論
空燃比よりも大きいリーン運転状態にあるときには、上
流側のリーンNOx触媒で排ガス中のNOxを吸蔵する
一方、その後に、エンジンが理論空燃比以下のリッチ運
転状態になったときには、リーンNOx触媒から、吸蔵
したNOxを放出させ、その放出されたNOxを下流側
の三元触媒で浄化するようにしたものが提案されてい
る。
Therefore, conventionally, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No.
As shown in Japanese Patent Publication No. 70, the exhaust passage of the engine includes:
A lean NOx catalyst containing a NOx storage material and a three-way catalyst are disposed in an exhaust passage downstream of the lean NOx catalyst, respectively, and the engine is operated in a lean operating state and a stoichiometric air-fuel ratio where the air-fuel ratio is larger than the stoichiometric air-fuel ratio. By switching to the rich operation state described below and operating the engine, when the engine is in a lean operation state larger than the stoichiometric air-fuel ratio, the lean NOx catalyst on the upstream side stores NOx in the exhaust gas, and thereafter, the engine operates at the theoretical level. When a rich operation state with an air-fuel ratio or less is reached, a lean NOx catalyst is configured to release stored NOx, and the released NOx is purified by a downstream three-way catalyst.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記提案のも
ののように、エンジンの排気通路の上流側にリーンNO
x触媒を、また下流側に三元触媒をそれぞれ配置した場
合、以下のような問題がある。すなわち、上記リーンN
Ox触媒は、温度が低温状態(約150℃以下)であれ
ばNOx浄化性能が低く、また所定温度以上高くなれば
NOx浄化性能が低下する特性を有している。そして、
例えばエンジンが理論空燃比よりも大きいリーン運転状
態から加速等によりリッチ運転状態に切り換わると、そ
れに伴い、リーンNOx触媒の入口側の排ガス温度が上
昇する。その後、加速等の終了によりエンジンが定常状
態になって元のリーン運転状態に戻ると、入口側の排ガ
ス温度が高い分だけリーンNOx触媒のNOx浄化率が
低下し、排ガス浄化装置のNOx浄化性能が全体として
低下する。
However, as in the case of the above proposal, a lean NO.
When the x catalyst is disposed and the three-way catalyst is disposed on the downstream side, there are the following problems. That is, the lean N
The Ox catalyst has a characteristic that the NOx purification performance is low when the temperature is in a low temperature state (about 150 ° C. or lower), and the NOx purification performance is reduced when the temperature is higher than a predetermined temperature. And
For example, when the engine switches from a lean operation state larger than the stoichiometric air-fuel ratio to a rich operation state by acceleration or the like, the exhaust gas temperature on the inlet side of the lean NOx catalyst increases accordingly. Thereafter, when the engine is brought into a steady state and returned to the original lean operation state by the end of acceleration or the like, the NOx purification rate of the lean NOx catalyst is reduced by the higher exhaust gas temperature on the inlet side, and the NOx purification performance of the exhaust gas purification device is reduced. Decrease as a whole.

【0005】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、エンジンの排気通路に、リーンNOx
触媒や三元触媒を排ガス温度に関連付けて配置すること
により、エンジンのリッチ運転後のリーン運転時にリー
ンNOx触媒の昇温によるNOx浄化性能の低下を補う
ようにし、全体の排ガス浄化性能を向上させることにあ
る。
[0005] The present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to provide a lean NOx in an exhaust passage of an engine.
By arranging the catalyst and the three-way catalyst in association with the exhaust gas temperature, the decrease in the NOx purification performance due to the temperature rise of the lean NOx catalyst during the lean operation after the rich operation of the engine is compensated for, and the overall exhaust gas purification performance is improved. It is in.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成すべ
く、この発明では、上記のようにエンジンの排気通路の
上流側にリーンNOx触媒を、またそれよりも下流側に
三元触媒をそれぞれ配置し、さらに三元触媒よりも下流
側の排気通路に今1つのリーンNOx触媒を配置するよ
うにした。
According to the present invention, a lean NOx catalyst is provided upstream of an exhaust passage of an engine, and a three-way catalyst is provided downstream of the lean NOx catalyst. And one more lean NOx catalyst in the exhaust passage downstream of the three-way catalyst.

【0007】具体的には、請求項1の発明では、空燃比
が理論空燃比よりも大きいリーン運転状態及び理論空燃
比以下のリッチ運転状態に切り換えられて運転されるエ
ンジンの排気通路に、上記空燃比が理論空燃比よりも大
きいリーン運転状態でNOxを浄化するリーンNOx触
媒と、三元触媒とが配設されたエンジンの排ガス浄化装
置が前提である。
More specifically, according to the first aspect of the present invention, the exhaust passage of the engine which is operated while being switched between a lean operation state in which the air-fuel ratio is larger than the stoichiometric air-fuel ratio and a rich operation state equal to or lower than the stoichiometric air-fuel ratio is provided. It is premised on an exhaust gas purifying apparatus for an engine provided with a lean NOx catalyst for purifying NOx in a lean operation state in which the air-fuel ratio is larger than the stoichiometric air-fuel ratio and a three-way catalyst.

【0008】そして、上記排気通路に上流側から下流側
に向かって順に、上流側リーンNOx触媒、三元触媒及
び下流側リーンNOx触媒をそれぞれ配設する。
Then, an upstream lean NOx catalyst, a three-way catalyst, and a downstream lean NOx catalyst are disposed in the exhaust passage in order from the upstream side to the downstream side.

【0009】上記の構成により、エンジンが理論空燃比
よりも大きいリーン運転状態から加速等によりリッチ運
転状態に切り換わると、上流側リーンNOx触媒の入口
側の排ガス温度が上昇し、その後、加速等の終了により
エンジンが定常状態になって元のリーン運転状態に戻る
と、入口側の排ガス温度が高い上流側リーンNOx触媒
のNOx浄化率が低下する。しかし、上記上流側リーン
NOx触媒よりも下流側の排気通路にさらに同様の下流
側リーンNOx触媒が配置され、この下流側リーンNO
x触媒が上流側リーンNOx触媒から下流側に離れてい
る分だけ、その下流側リーンNOx触媒へ流入する排ガ
ス温度が低くてNOx浄化性能が高い状態であるので、
上記上流側リーンNOx触媒で浄化できなかったNOx
を下流側リーンNOx触媒で浄化することができ、よっ
て排ガス浄化装置のNOx浄化性能を全体として向上維
持することができる。尚、上記エンジンのリーン運転状
態が続けば、上流側リーンNOx触媒へ流入する排ガス
温度も低下するので、その上流側リーンNOx触媒によ
ってNOxを浄化することができる。
With the above configuration, when the engine switches from a lean operation state larger than the stoichiometric air-fuel ratio to a rich operation state by acceleration or the like, the exhaust gas temperature on the inlet side of the upstream lean NOx catalyst rises, and then the acceleration or other When the engine is in a steady state and returns to the original lean operation state by the end of the above, the NOx purification rate of the upstream lean NOx catalyst having a high exhaust gas temperature on the inlet side decreases. However, a similar downstream lean NOx catalyst is further disposed in the exhaust passage downstream of the upstream lean NOx catalyst, and the downstream lean NOx
Since the temperature of the exhaust gas flowing into the downstream lean NOx catalyst is low and the NOx purification performance is high because the x catalyst is separated from the upstream lean NOx catalyst to the downstream side,
NOx that could not be purified by the upstream lean NOx catalyst
Can be purified by the downstream lean NOx catalyst, so that the NOx purification performance of the exhaust gas purifying device can be improved and maintained as a whole. If the lean operation state of the engine continues, the temperature of exhaust gas flowing into the upstream lean NOx catalyst also decreases, so that the upstream lean NOx catalyst can purify NOx.

【0010】また、上流側及び下流側のリーンNOx触
媒間の排気通路に三元触媒が配設されているので、エン
ジンが理論空燃比以下のリッチ運転時に上流側リーンN
Ox触媒から放出されるNOxや、エンジンの加速運転
時に増加したNOxを三元触媒によって浄化することが
できる。また、エンジンが冷間時に触媒の早期暖機等の
ためにリッチ運転されても、そのときの排ガスを浄化す
ることができる。
[0010] Further, since the three-way catalyst is provided in the exhaust passage between the upstream and downstream lean NOx catalysts, the upstream lean N
NOx released from the Ox catalyst and NOx increased during the acceleration operation of the engine can be purified by the three-way catalyst. Further, even when the engine is operated richly for the purpose of early warm-up of the catalyst when the engine is cold, the exhaust gas at that time can be purified.

【0011】請求項2の発明では、上記三元触媒と下流
側リーンNOx触媒との距離を、上流側リーンNOx触
媒と三元触媒との距離よりも大とする。こうすると、下
流側リーンNOx触媒が三元触媒から上流側リーンNO
x触媒に比べて離れるので、その離れた分だけ、下流側
リーンNOx触媒への排ガス温度を下げて、その下流側
リーンNOx触媒のNOx浄化性能を高めることができ
る。
In the invention of claim 2, the distance between the three-way catalyst and the downstream lean NOx catalyst is made larger than the distance between the upstream lean NOx catalyst and the three-way catalyst. In this case, the downstream lean NOx catalyst moves from the three-way catalyst to the upstream lean NOx.
Since it is farther than the x catalyst, the temperature of the exhaust gas to the downstream lean NOx catalyst can be lowered by that far, and the NOx purification performance of the downstream lean NOx catalyst can be enhanced.

【0012】請求項3の発明では、請求項2のエンジン
の排ガス浄化装置において、上流側リーンNOx触媒と
三元触媒とを同じハウジング内に収容する。このこと
で、互いに近距離に配置される上流側リーンNOx触媒
及び三元触媒の配置が容易となる。また、両触媒を接近
させることで、三元触媒に流入する排ガス温度の低下を
抑制でき、リッチ運転時の排ガス浄化性能を高めること
ができる。
According to a third aspect of the present invention, in the exhaust gas purifying apparatus for an engine of the second aspect, the upstream lean NOx catalyst and the three-way catalyst are housed in the same housing. This facilitates the arrangement of the upstream lean NOx catalyst and the three-way catalyst arranged at a short distance from each other. Further, by bringing both catalysts close to each other, it is possible to suppress a decrease in the temperature of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst, and to improve the exhaust gas purification performance during the rich operation.

【0013】請求項4の発明では、請求項1のエンジン
の排ガス浄化装置において、上流側リーンNOx触媒を
エンジンの排気マニホールドよりも下流側に配置し、上
記上流側リーンNOx触媒と排気マニホールドとの間に
接続用の中間排気管を介在させる。こうすれば、上流側
リーンNOx触媒を中間排気管の長さだけエンジンから
離して配置できるので、上流側リーンNOx触媒への排
ガス温度を下げて、そのNOx浄化性能を向上させるこ
とができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the exhaust gas purifying apparatus for an engine of the first aspect, the upstream lean NOx catalyst is disposed downstream of the exhaust manifold of the engine, and the upstream lean NOx catalyst and the exhaust manifold are connected to each other. An intermediate exhaust pipe for connection is interposed between them. With this configuration, the upstream lean NOx catalyst can be disposed apart from the engine by the length of the intermediate exhaust pipe, so that the temperature of exhaust gas to the upstream lean NOx catalyst can be lowered and the NOx purification performance can be improved.

【0014】請求項5の発明では、請求項1又は3のエ
ンジンの排ガス浄化装置において、上流側リーンNOx
触媒の容量を下流側リーンNOx触媒の容量以下とす
る。このことで、エンジンの冷間時であっても、容量の
小さい上流側リーンNOx触媒により三元触媒の入口側
排ガス温度の低下を抑制し、その三元触媒を素早く暖機
させることができ、その浄化性能を良好に発揮させるこ
とができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the exhaust gas purifying apparatus for an engine according to the first or third aspect, the upstream lean NOx is provided.
The capacity of the catalyst is set to be equal to or less than the capacity of the downstream lean NOx catalyst. As a result, even when the engine is cold, it is possible to suppress a decrease in the exhaust gas temperature on the inlet side of the three-way catalyst with the upstream lean NOx catalyst having a small capacity, and to quickly warm up the three-way catalyst. The purification performance can be exhibited well.

【0015】請求項6の発明では、請求項1又は5のエ
ンジンの排ガス浄化装置において、上流側リーンNOx
触媒における担体の壁厚を三元触媒における担体の壁厚
以下とする。このことにより、上流側リーンNOx触媒
の重量を三元触媒の重量以下とすることができ、上記請
求項5の発明と同様に、エンジンの冷間時に三元触媒の
入口側排ガス温度の低下を抑制し、その三元触媒の浄化
性能を良好に発揮させることができる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the exhaust gas purifying apparatus for an engine according to the first or fifth aspect, the upstream lean NOx is provided.
The wall thickness of the carrier in the catalyst is equal to or less than the wall thickness of the carrier in the three-way catalyst. As a result, the weight of the upstream lean NOx catalyst can be made equal to or less than the weight of the three-way catalyst, and the decrease in the exhaust gas temperature on the inlet side of the three-way catalyst when the engine is cold can be achieved similarly to the fifth aspect of the invention. Thus, the purification performance of the three-way catalyst can be sufficiently exhibited.

【0016】請求項7の発明では、請求項1のエンジン
の排ガス浄化装置において、上流側リーンNOx触媒
を、NOx吸蔵材を含有するものとする。この場合、エ
ンジンのリーン運転状態でNOxを吸蔵した上流側リー
ンNOx触媒が、その後のリッチ運転状態で、吸蔵した
NOxを放出するとき、その放出したNOxを下流側の
三元触媒で浄化することができる。
According to a seventh aspect of the present invention, in the exhaust gas purifying apparatus for an engine according to the first aspect, the upstream lean NOx catalyst contains a NOx storage material. In this case, when the upstream lean NOx catalyst that stores NOx in the lean operation state of the engine releases the stored NOx in the subsequent rich operation state, the released NOx is purified by the three-way catalyst on the downstream side. Can be.

【0017】請求項8の発明では、請求項1のエンジン
の排ガス浄化装置において、下流側リーンNOx触媒
を、NOx吸蔵材を含有するものとする。こうすると、
その下流側リーンNOx触媒に対し、上流側の三元触媒
による浄化によって還元剤としてのHC(炭化水素)や
CO(一酸化炭素)が十分供給されなくなったとして
も、その影響を受けることなく、下流側リーンNOx触
媒によりNOxを吸蔵して浄化することができる。
According to an eighth aspect of the present invention, in the exhaust gas purifying apparatus for an engine of the first aspect, the downstream lean NOx catalyst contains a NOx storage material. In this case,
Even if HC (hydrocarbon) or CO (carbon monoxide) as a reducing agent is not sufficiently supplied to the downstream lean NOx catalyst due to purification by the upstream three-way catalyst, it is not affected by the purification. NOx can be stored and purified by the downstream lean NOx catalyst.

【0018】請求項9の発明では、請求項1又は8のエ
ンジンの排ガス浄化装置において、上流側リーンNOx
触媒は、リーン運転下でNOxを還元分解するものとす
る。このことで、リーン運転時にエンジンから排出され
る還元剤としてのHCやCOを用いて上流側リーンNO
x触媒によりNOxを浄化することができる。
According to a ninth aspect of the present invention, in the exhaust gas purifying apparatus for an engine according to the first or eighth aspect, the upstream lean NOx
It is assumed that the catalyst reduces and decomposes NOx under lean operation. This makes it possible to use the upstream lean NO by using HC or CO as a reducing agent discharged from the engine during lean operation.
NOx can be purified by the x catalyst.

【0019】請求項10の発明では、請求項9のエンジ
ンの排ガス浄化装置において、上流側リーンNOx触媒
は、最大NOx浄化率となる温度が250℃以上である
高温タイプのものとする。こうすれば、下流側リーンN
Ox触媒で十分に浄化できない高い温度の排ガスが流入
した場合に、上流側リーンNOx触媒によりNOx浄化
性能を高めることができる。
According to a tenth aspect of the present invention, in the exhaust gas purifying apparatus for an engine of the ninth aspect, the upstream lean NOx catalyst is of a high temperature type in which the temperature at which the maximum NOx purification rate is 250 ° C. or higher. In this case, the downstream lean N
When high-temperature exhaust gas that cannot be sufficiently purified by the Ox catalyst flows in, the NOx purification performance can be enhanced by the upstream lean NOx catalyst.

【0020】請求項11の発明では、請求項1又は5の
エンジンの排ガス浄化装置において、上流側リーンNO
x触媒よりも上流側の排気通路に、上流側リーンNOx
触媒よりも小さい容量の冷間用三元触媒を配置する。こ
のことで、エンジンの冷間時にリッチ運転されても、小
容量の冷間用三元触媒を素早く暖機させて排ガスを浄化
することができる。
According to the eleventh aspect of the present invention, in the exhaust gas purifying apparatus for an engine according to the first or fifth aspect, the upstream lean NO
the upstream lean NOx in the exhaust passage upstream of the x catalyst.
A three-way cold catalyst having a smaller capacity than the catalyst is arranged. Thus, even when the engine is operated rich when the engine is cold, the exhaust gas can be purified by quickly warming up the small capacity three-way catalyst for cold.

【0021】請求項12の発明では、請求項1のエンジ
ンの排ガス浄化装置において、排ガスの一部を吸気系に
還流する排気還流手段を設ける。このことで、排気還流
手段による還流排ガスにより、エンジンから排出される
排ガスの温度自体を下げることができ、リーンNOx触
媒のNOx浄化性能をさらに高めることができる。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the exhaust gas purifying apparatus for an engine of the first aspect, an exhaust gas recirculation means for circulating a part of the exhaust gas to the intake system is provided. Accordingly, the temperature itself of the exhaust gas discharged from the engine can be reduced by the recirculated exhaust gas by the exhaust gas recirculation means, and the NOx purification performance of the lean NOx catalyst can be further improved.

【0022】請求項13の発明では、請求項1のエンジ
ンの排ガス浄化装置において、エンジンは、シリンダ内
の燃焼室に燃料を直接噴射供給する燃料噴射弁を有する
直噴エンジンとする。この直噴エンジンでは、過剰な空
気によって排ガス温度を下げることができるので、リー
ンNOx触媒のNOx浄化性能をさらに高めることがで
きる。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the exhaust gas purifying apparatus for an engine of the first aspect, the engine is a direct injection engine having a fuel injection valve for directly injecting fuel into a combustion chamber in a cylinder. In this direct injection engine, the exhaust gas temperature can be reduced by the excess air, so that the NOx purification performance of the lean NOx catalyst can be further improved.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】図1は本発明の実施形態の全体構
成を示し、1は例えば車両に搭載された多気筒エンジン
で、このエンジン1は複数のシリンダ2,2,…(1つ
のみ図示する)を有するシリンダブロック3と、このシ
リンダブロック3に組み付けられたシリンダヘッド4
と、各シリンダ2内に往復動可能に嵌挿されたピストン
5とを備え、シリンダ2、シリンダヘッド4及びピスト
ン5に囲まれて燃焼室6が区画されている。10は上記
燃焼室6上壁であるシリンダヘッド4に燃焼室6に臨む
ように取り付けられた点火プラグで、この点火プラグ1
0は点火回路11に接続されている。
FIG. 1 shows an overall configuration of an embodiment of the present invention. Reference numeral 1 denotes a multi-cylinder engine mounted on, for example, a vehicle. This engine 1 has a plurality of cylinders 2, 2,. And a cylinder head 4 mounted on the cylinder block 3.
And a piston 5 reciprocally fitted into each cylinder 2. A combustion chamber 6 is defined by the cylinder 2, the cylinder head 4 and the piston 5. Reference numeral 10 denotes a spark plug mounted on the cylinder head 4 which is the upper wall of the combustion chamber 6 so as to face the combustion chamber 6.
0 is connected to the ignition circuit 11.

【0024】また、上記燃焼室6の側壁には移動するピ
ストン5と干渉しない位置に、燃焼室6に燃料を直接噴
射供給する燃料噴射弁14が取り付けられており、この
燃料噴射弁14からの噴射燃料をピストン5頂面に凹設
したキャビティ(図示せず)にトラップさせることによ
り、上記点火プラグ10近傍に比較的濃い混合気の層を
形成するようになっている。すなわち、エンジン1は、
シリンダ2内の燃焼室6に燃料を直接噴射供給する直噴
エンジンとされている。
A fuel injection valve 14 for directly injecting fuel into the combustion chamber 6 is attached to the side wall of the combustion chamber 6 at a position where the fuel injection valve 14 does not interfere with the moving piston 5. By trapping the injected fuel in a cavity (not shown) recessed on the top surface of the piston 5, a relatively dense mixture layer is formed near the ignition plug 10. That is, the engine 1
The engine is a direct injection engine that directly injects fuel into a combustion chamber 6 in a cylinder 2.

【0025】上記燃料噴射弁14は燃料通路15を介し
て燃料タンク16に接続されている。燃料通路15の途
中には、燃料タンク16内に位置する低圧燃料ポンプ1
7と、この低圧燃料ポンプ17よりも下流側に位置する
高圧燃料ポンプ18とが配置されている。これら両燃料
ポンプ17,18間の燃料通路15には低圧プレッシャ
レギュレータ19と、その下流側に燃料フィルタ20と
が配置されている。また、燃料噴射弁14及び高圧燃料
ポンプ18間の燃料通路15と、低圧プレッシャレギュ
レータ19及び燃料フィルタ20間の燃料通路15とは
高圧プレッシャレギュレータ21を配設したリターン通
路22により接続されており、低圧燃料ポンプ17から
吐出された燃料を低圧プレッシャレギュレータ19によ
って調圧した後、高圧燃料ポンプ18に供給してさらに
増圧させ、その高圧燃料を燃料噴射弁14からエンジン
1の燃焼室6に噴射供給する。また、高圧燃料ポンプ1
8から吐出される燃料の一部を高圧プレッシャレギュレ
ータ21によって流量調整しながらリターン通路22を
経て高圧燃料ポンプ18上流側にリターンさせること
で、燃料噴射弁14に供給される燃料の圧力を適正に調
整するようになっている。
The fuel injection valve 14 is connected to a fuel tank 16 via a fuel passage 15. In the middle of the fuel passage 15, the low-pressure fuel pump 1
7 and a high-pressure fuel pump 18 located downstream of the low-pressure fuel pump 17. A low-pressure pressure regulator 19 is disposed in the fuel passage 15 between the two fuel pumps 17 and 18, and a fuel filter 20 is disposed downstream thereof. Further, the fuel passage 15 between the fuel injection valve 14 and the high-pressure fuel pump 18 and the fuel passage 15 between the low-pressure pressure regulator 19 and the fuel filter 20 are connected by a return passage 22 provided with a high-pressure pressure regulator 21. After the pressure of the fuel discharged from the low-pressure fuel pump 17 is adjusted by the low-pressure pressure regulator 19, it is supplied to the high-pressure fuel pump 18 to further increase the pressure, and the high-pressure fuel is injected from the fuel injection valve 14 into the combustion chamber 6 of the engine 1. Supply. Also, the high pressure fuel pump 1
The pressure of the fuel supplied to the fuel injection valve 14 is appropriately adjusted by returning a part of the fuel discharged from the fuel injection valve 8 to the upstream side of the high-pressure fuel pump 18 via the return passage 22 while adjusting the flow rate by the high-pressure pressure regulator 21. Adjustments are made.

【0026】25はエンジン1の燃焼室6に対しエアク
リーナ26で濾過した吸気(空気)を供給する吸気通路
で、この吸気通路25の下流端は吸気弁8を介して燃焼
室6に連通されている。吸気通路25には上流側から下
流側に向かって順に、エンジン1に吸入される吸入空気
量を検出する感熱式エアフローセンサ27と、吸気通路
25を絞る電気式スロットル弁28と、サージタンク2
9とがそれぞれ配設されている。上記電気式スロットル
弁28は、図外のアクセルペダルに対し機械的に連結さ
れておらず、アクチュエータ(図示せず)の駆動によっ
て開閉するものである。
Reference numeral 25 denotes an intake passage for supplying intake air (air) filtered by the air cleaner 26 to the combustion chamber 6 of the engine 1. The downstream end of the intake passage 25 is communicated with the combustion chamber 6 via the intake valve 8. I have. In the intake passage 25, in order from the upstream side to the downstream side, a heat-sensitive air flow sensor 27 for detecting an amount of intake air taken into the engine 1, an electric throttle valve 28 for restricting the intake passage 25, and a surge tank 2.
9 are provided respectively. The electric throttle valve 28 is not mechanically connected to an accelerator pedal (not shown) and opens and closes by driving an actuator (not shown).

【0027】31はエンジン1の燃焼室6の排ガスを排
出する排気通路で、この排気通路31の上流端は排気弁
9を介して燃焼室6に連通されている。排気通路31に
は上流側から下流側に向かって順に、排気マニホールド
32の集合部32a内に形成される部分に位置していて
排ガス中の酸素濃度を検出するO2 センサ35と、排ガ
スを浄化する4つの触媒50〜53とがそれぞれ配設さ
れている。上記O2 センサ35は、排ガス中の酸素濃度
に基づき空燃比を検出するために用いられるもので、空
燃比が理論空燃比にあるときを境に出力が急変する特性
を有する。
Reference numeral 31 denotes an exhaust passage for discharging exhaust gas from the combustion chamber 6 of the engine 1, and an upstream end of the exhaust passage 31 is connected to the combustion chamber 6 via the exhaust valve 9. In the exhaust passage 31, from the upstream side to the downstream side, in order from the upstream side, an O2 sensor 35 which is located in a portion formed in the collecting portion 32a of the exhaust manifold 32 and detects the oxygen concentration in the exhaust gas, and purifies the exhaust gas. Four catalysts 50 to 53 are provided respectively. The O2 sensor 35 is used to detect the air-fuel ratio based on the oxygen concentration in the exhaust gas, and has a characteristic that the output changes suddenly when the air-fuel ratio is at the stoichiometric air-fuel ratio.

【0028】また、上記排気通路31における排ガスの
一部を吸気系に還流する排気還流装置37が設けられて
いる。この排気還流装置37は、上記排気マニホールド
32の集合部32a内に形成される排気通路31におい
て上記O2 センサ35よりも上流側に上流端が分岐接続
された排気還流通路38を有し、この排気還流通路38
の下流端は上記スロットル弁28とサージタンク29と
の間の吸気通路25に接続されている。排気還流通路3
8の下流端寄りには開度調整可能な電気式の排気還流制
御弁39が配置されており、排気通路31の排ガスの一
部を排気還流通路38を介して排気還流制御弁39によ
り流量調整しながら吸気通路25に還流させるようにし
ている。
Further, there is provided an exhaust gas recirculation device 37 for recirculating a part of the exhaust gas in the exhaust passage 31 to the intake system. The exhaust gas recirculation device 37 has an exhaust gas recirculation passage 38 whose upstream end is branched and connected upstream of the O2 sensor 35 in the exhaust gas passage 31 formed in the collecting portion 32a of the exhaust manifold 32. Reflux passage 38
Is connected to an intake passage 25 between the throttle valve 28 and the surge tank 29. Exhaust recirculation passage 3
An electric exhaust gas recirculation control valve 39 whose opening degree can be adjusted is arranged near the downstream end of the exhaust gas 8, and a part of the exhaust gas in the exhaust passage 31 is adjusted by the exhaust gas recirculation control valve 39 via the exhaust gas recirculation passage 38. Then, the air is returned to the intake passage 25.

【0029】上記点火プラグ10に接続される点火回路
11、電気式スロットル弁28のアクチュエータ、燃料
噴射弁14、高圧プレッシャレギュレータ21及び排気
還流制御弁39は、コントロールユニット41によって
作動制御されるようになっている。このコントロールユ
ニット41には、上記エアフローセンサ27及びO2セ
ンサ35の各出力信号と、アクセルペダルの開度(踏込
み量)をエンジン負荷として検出するアクセル開度セン
サ42の出力信号と、エンジン1のクランク軸7の回転
角度をエンジン回転数として検出するクランク角センサ
43の出力信号と、エンジン1の冷却水温度を検出する
水温センサ44の出力信号とが入力されており、予め設
定されている燃料噴射マップに基づいて燃料噴射量を決
定し、その燃料噴射量になるように燃料噴射弁14から
燃料を噴射させる。
The ignition circuit 11 connected to the ignition plug 10, the actuator of the electric throttle valve 28, the fuel injection valve 14, the high pressure regulator 21 and the exhaust gas recirculation control valve 39 are controlled by a control unit 41. Has become. The control unit 41 includes output signals of the airflow sensor 27 and the O2 sensor 35, an output signal of an accelerator opening sensor 42 for detecting an opening (depression amount) of an accelerator pedal as an engine load, and a crank of the engine 1. The output signal of the crank angle sensor 43 for detecting the rotation angle of the shaft 7 as the engine speed and the output signal of the water temperature sensor 44 for detecting the temperature of the cooling water of the engine 1 are inputted. The fuel injection amount is determined based on the map, and fuel is injected from the fuel injection valve 14 so as to achieve the fuel injection amount.

【0030】そして、図6に示すように、エンジン1を
空燃比が理論空燃比よりも大きい(λ>1)リーン運転
状態又は理論空燃比以下(λ≦1)のリッチ運転状態で
運転するかの領域が予めエンジン回転数及びエンジン負
荷に応じて設定されていて、エンジン1がリーン運転状
態及びリッチ運転状態に切り換えられて運転されるよう
になっており、エンジン1の低負荷低回転領域(I)で
は、各シリンダ2の圧縮行程における点火時期の直前に
燃料噴射弁14から燃料を噴射することで、空燃比リー
ン(λ>1)の成層燃焼状態で、またエンジン1の中負
荷中回転領域(II)では、燃料噴射弁14からの燃料噴
射を吸気行程で行うことにより、空燃比リーン(λ>
1)の均一燃焼状態で、さらにエンジン1の高負荷高回
転領域(III ),(IV)では、燃料噴射弁14からの燃
料噴射を吸気行程で行うことにより、空燃比リッチ(λ
≦1)の均一燃焼状態でそれぞれエンジン1を運転す
る。また、上記低負荷低回転領域(I)、中負荷中回転
領域(II)、及び高負荷高回転領域における低負荷側及
び低回転側の領域(III )では、上記排気還流制御弁3
9の開弁によって排気還流(EGR)を実行するように
なっている。
Then, as shown in FIG. 6, whether the engine 1 is operated in a lean operation state in which the air-fuel ratio is larger than the stoichiometric air-fuel ratio (λ> 1) or in a rich operation state below the stoichiometric air-fuel ratio (λ ≦ 1) Are set in advance in accordance with the engine speed and the engine load, and the engine 1 is switched to the lean operation state and the rich operation state to operate. In I), by injecting fuel from the fuel injection valve 14 immediately before the ignition timing in the compression stroke of each cylinder 2, in a stratified combustion state with an air-fuel ratio lean (λ> 1), and at a medium load rotation of the engine 1 In the region (II), the fuel injection from the fuel injection valve 14 is performed in the intake stroke, so that the air-fuel ratio lean (λ>
In the uniform combustion state of 1), and in the high-load and high-speed regions (III) and (IV) of the engine 1, the fuel injection from the fuel injection valve 14 is performed in the intake stroke, so that the air-fuel ratio rich (λ
The engine 1 is operated in a uniform combustion state of ≦ 1). In the low-load low-rotation region (I), the medium-load medium rotation region (II), and the low-load and low-rotation regions (III) in the high-load high-rotation region, the exhaust gas recirculation control valve 3 is used.
Exhaust gas recirculation (EGR) is executed by opening the valve 9.

【0031】本発明の特徴は、上記エンジン1の排気通
路31における4つの触媒50〜53の配置構造にあ
る。すなわち、これら4つの触媒50〜53はいずれ
も、軸方向(排ガスの流れ方向)に沿って互いに平行に
延びる多数の貫通孔55a,55a,…が開口されたハ
ニカム構造のコージェライト製担体55(図2及び図3
参照)における上記各貫通孔55aの壁表面に触媒層を
形成したもので、基本となる3つの触媒51〜53と補
助的な1つの触媒50とに分けられる。上記基本となる
3つの触媒51〜53は、排気通路31に上流側から下
流側に向かって順に配置された上流側リーンNOx触媒
51、三元触媒52及び下流側リーンNOx触媒53と
され、上記上流側リーンNOx触媒51及び下流側リー
ンNOx触媒53は、上記エンジン1の空燃比が理論空
燃比よりも大きいリーン運転状態でNOxを浄化する。
一方、補助的な1つの触媒50は、上記上流側リーンN
Ox触媒51よりも上流側の排気通路31に配置された
冷間用三元触媒で、この冷間用三元触媒50は上流側リ
ーンNOx触媒51よりも小さい容量に設定されてい
る。
A feature of the present invention resides in the arrangement of the four catalysts 50 to 53 in the exhaust passage 31 of the engine 1. That is, each of these four catalysts 50 to 53 has a honeycomb structure cordierite carrier 55 (opened with a large number of through holes 55 a, 55 a,... Extending parallel to each other along the axial direction (flow direction of exhaust gas). 2 and 3
), A catalyst layer is formed on the wall surface of each through-hole 55a, and is divided into three basic catalysts 51 to 53 and one auxiliary catalyst 50. The three basic catalysts 51 to 53 are an upstream lean NOx catalyst 51, a three-way catalyst 52, and a downstream lean NOx catalyst 53 arranged in the exhaust passage 31 in order from the upstream to the downstream. The upstream lean NOx catalyst 51 and the downstream lean NOx catalyst 53 purify NOx in a lean operation state where the air-fuel ratio of the engine 1 is larger than the stoichiometric air-fuel ratio.
On the other hand, one auxiliary catalyst 50 is provided with the upstream lean N
A cold three-way catalyst disposed in the exhaust passage 31 upstream of the Ox catalyst 51, and the cold three-way catalyst 50 is set to have a smaller capacity than the upstream lean NOx catalyst 51.

【0032】具体的には、上記エンジン1の排気マニホ
ールド32の集合部32a下流端に所定長さの接続用中
間排気管33の上流端が接続され、この中間排気管33
の下流端に上流側ハウジング57の入口端部(上流端
部)が接続されている。この上流側ハウジング57の内
部には、上記上流側リーンNOx触媒51及び三元触媒
52の2つが直列状態でかつ互いに所定の空間をあけて
いわゆる2ベッド方式で収容されている。また、同じ上
流側ハウジング57の入口端部近傍(上流側リーンNO
x触媒51の上流側)の内部に上記冷間用三元触媒50
が収容されている。
Specifically, the upstream end of a connecting intermediate exhaust pipe 33 having a predetermined length is connected to the downstream end of the collecting portion 32a of the exhaust manifold 32 of the engine 1, and the intermediate exhaust pipe 33
Is connected to the inlet end (upstream end) of the upstream housing 57. In the upstream housing 57, the upstream lean NOx catalyst 51 and the three-way catalyst 52 are accommodated in a so-called two-bed system in a state of being connected in series and with a predetermined space therebetween. In addition, the vicinity of the inlet end of the same upstream housing 57 (upstream lean NO
(the upstream side of the x-catalyst 51) inside the cold three-way catalyst 50
Is housed.

【0033】また、上記上流側ハウジング57の出口端
部(下流端部)には下流側ハウジング58の入口端部
(上流端部)が接続され、この下流側ハウジング58の
内部に上記下流側リーンNOx触媒53が収容されてい
る。
An outlet end (downstream end) of the upstream housing 57 is connected to an inlet end (upstream end) of the downstream housing 58, and the downstream lean is inserted into the downstream housing 58. The NOx catalyst 53 is housed.

【0034】そして、上記三元触媒52と下流側リーン
NOx触媒53との距離L2は、上流側リーンNOx触
媒51と三元触媒52との距離L1よりも大(L2>L
1)に設定されている。
The distance L2 between the three-way catalyst 52 and the downstream lean NOx catalyst 53 is longer than the distance L1 between the upstream lean NOx catalyst 51 and the three-way catalyst 52 (L2> L2).
1) is set.

【0035】また、上流側リーンNOx触媒51の容量
は下流側リーンNOx触媒53の容量以下とされてい
る。
The capacity of the upstream lean NOx catalyst 51 is set to be equal to or less than the capacity of the downstream lean NOx catalyst 53.

【0036】さらに、図2及び図3に示す如く、上流側
リーンNOx触媒51における担体55の壁厚D1(図
2参照)が三元触媒52における担体55の壁厚D2
(図3参照)以下とされている(D1≦D2)。
Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the wall thickness D1 of the carrier 55 in the upstream lean NOx catalyst 51 (see FIG. 2) is the wall thickness D2 of the carrier 55 in the three-way catalyst 52.
(See FIG. 3) It is as follows (D1 ≦ D2).

【0037】また、下流側リーンNOx触媒53は、N
Ox吸蔵材を含有するもので、また上流側リーンNOx
触媒51は、リーン運転下でNOxを還元分解するもの
でそれぞれ構成され、上流側リーンNOx触媒51は、
最大NOx浄化率となる温度が250℃以上である高温
タイプのものとされている。このリーンNOx触媒51
は、例えば担体55の壁表面の触媒層をゼオライトで構
成し、そのゼオライトに鉄Fe、コバルトCo、銅C
u、ニッケルNi等の遷移金属とイリジウムIr又は白
金Pt等の貴金属とを担持したものや、硫酸バリウムB
aSO4 等のバリウム化合物に貴金属としてイリジウム
を担持したものが用いられる。そして、図5に示すよう
に、上記高温タイプの上流側リーンNOx触媒51は、
上記下流側リーンNOx触媒53よりも高温度領域で高
いNOx浄化率を示す。
Further, the downstream lean NOx catalyst 53
It contains Ox storage material, and has upstream lean NOx
The catalyst 51 is configured to reduce and decompose NOx under lean operation, and the upstream lean NOx catalyst 51 is
It is a high-temperature type in which the temperature at which the maximum NOx purification rate becomes 250 ° C. or higher. This lean NOx catalyst 51
For example, the catalyst layer on the wall surface of the carrier 55 is composed of zeolite, and the zeolite includes iron Fe, cobalt Co, copper C
u, a metal carrying a transition metal such as nickel Ni and a noble metal such as iridium Ir or platinum Pt, or barium sulfate B
A barium compound such as aSO4 carrying iridium as a noble metal is used. As shown in FIG. 5, the high-temperature type upstream lean NOx catalyst 51
It shows a higher NOx purification rate in a higher temperature region than the downstream lean NOx catalyst 53.

【0038】次に、上記実施形態の作動について図4に
より説明すると、エンジン1の運転領域が図6に示す低
負荷低回転領域(I)又は中負荷中回転領域(II)にあ
って車速が一定にあるとき、エンジン1は空燃比が理論
空燃比よりも大きいリーン運転状態で運転される。この
状態では、上流側リーンNOx触媒51の入口側の排ガ
ス温度が下流側リーンNOx触媒53の入口側の排ガス
温度よりも低く、その温度の差分だけ、上流側リーンN
Ox触媒51のNOx浄化率が下流側リーンNOxより
も高くなっている。
Next, the operation of the above embodiment will be described with reference to FIG. 4. The operating range of the engine 1 is in the low-load low-rotation range (I) or the medium-load medium rotation range (II) shown in FIG. When it is constant, the engine 1 is operated in a lean operation state in which the air-fuel ratio is larger than the stoichiometric air-fuel ratio. In this state, the exhaust gas temperature at the inlet side of the upstream lean NOx catalyst 51 is lower than the exhaust gas temperature at the inlet side of the downstream lean NOx catalyst 53, and the upstream lean Nx is reduced by the temperature difference.
The NOx purification rate of the Ox catalyst 51 is higher than the downstream lean NOx.

【0039】この状態から、例えばアクセルペダルの踏
込みによりエンジン1が加速運転状態に移行し、その運
転領域が例えば高負荷高回転領域(III ),(IV)に移
ると、それに伴い、エンジン1は空燃比が理論空燃比以
下のリッチ運転状態で運転されるとともに、車速が上昇
する。この状態では、エンジン1側に近い上流側リーン
NOx触媒51の入口側の排ガス温度が急速に上昇して
下流側リーンNOx触媒53の入口側の排ガス温度より
も高くなるが、下流側リーンNOx触媒53の入口側の
排ガス温度は、その下流側リーンNOx触媒53が上流
側リーンNOx触媒51から下流側に離れている分だけ
緩やかに上昇する。そして、上流側リーンNOx触媒5
1の下流側に三元触媒52が配置されているので、上流
側リーンNOx触媒51からNOxが放出されたり、エ
ンジン1の加速運転状態に伴ってNOxの量が増加した
りしても、これら増加したNOxは上記三元触媒52に
よって浄化され、全体として高いNOx浄化率が得られ
る。
From this state, the engine 1 shifts to an acceleration operation state by, for example, depressing an accelerator pedal, and when the operation area shifts to, for example, a high load and high rotation area (III) or (IV), the engine 1 is accordingly driven. The vehicle is driven in a rich operation state in which the air-fuel ratio is equal to or lower than the stoichiometric air-fuel ratio, and the vehicle speed increases. In this state, the exhaust gas temperature on the inlet side of the upstream lean NOx catalyst 51 near the engine 1 rapidly rises and becomes higher than the exhaust gas temperature on the inlet side of the downstream lean NOx catalyst 53, but the downstream lean NOx catalyst The exhaust gas temperature on the inlet side of 53 gradually rises by the amount that the downstream lean NOx catalyst 53 is separated from the upstream lean NOx catalyst 51 to the downstream side. Then, the upstream lean NOx catalyst 5
Since the three-way catalyst 52 is disposed on the downstream side of the engine 1, even if NOx is released from the upstream lean NOx catalyst 51 or the amount of NOx increases due to the acceleration operation state of the engine 1, The increased NOx is purified by the three-way catalyst 52, and a high NOx purification rate is obtained as a whole.

【0040】この後、アクセルペダルの踏込み停止によ
りエンジン1の加速運転が終わってエンジン1が定常運
転状態になると、その運転領域が元の低負荷低回転領域
(I)又は中負荷中回転領域(II)におけるリーン運転
状態に戻るとともに、車速が一定値になる。この状態で
は、上記のように上流側リーンNOx触媒51の入口側
の排ガス温度が高くなっているので、空燃比のリーン側
への切換えに伴って直ちに上流側リーンNOx触媒51
のNOx浄化率が低下する。しかし、下流側リーンNO
x触媒53へ流入する排ガス温度は依然として低く、そ
の下流側リーンNOx触媒53のNOx浄化性能が高い
状態にあるので、下流側リーンNOx触媒53への昇温
排ガスの流入によって、その下流側リーンNOx触媒5
3の温度が上流側リーンNOx触媒51よりも高くなる
までのt時間の間、上記上流側リーンNOx触媒51で
浄化できなかったNOxを下流側リーンNOx触媒53
で浄化することができる。その結果、排ガス浄化装置の
NOx浄化性能を全体として向上維持することができ
る。
Thereafter, when the acceleration operation of the engine 1 is terminated by stopping the depression of the accelerator pedal and the engine 1 is brought into a steady operation state, the operation region becomes the original low-load low-rotation region (I) or the medium-load medium rotation region (I). When the vehicle returns to the lean operation state in II), the vehicle speed becomes constant. In this state, since the exhaust gas temperature at the inlet side of the upstream lean NOx catalyst 51 is high as described above, the upstream lean NOx catalyst 51 is immediately changed with the switching of the air-fuel ratio to the lean side.
NOx purification rate decreases. However, downstream lean NO
Since the temperature of the exhaust gas flowing into the x catalyst 53 is still low and the NOx purification performance of the downstream lean NOx catalyst 53 is high, the flow of the heated exhaust gas into the downstream lean NOx catalyst 53 causes the downstream lean NOx to flow. Catalyst 5
During the time t until the temperature of the upstream lean NOx catalyst 3 becomes higher than that of the upstream lean NOx catalyst 51, NOx that cannot be purified by the upstream lean NOx catalyst 51 is converted to the downstream lean NOx catalyst 53.
Can be purified. As a result, the NOx purification performance of the exhaust gas purification device can be improved and maintained as a whole.

【0041】その際、上記三元触媒52と下流側リーン
NOx触媒53との距離L2が、上流側リーンNOx触
媒51と三元触媒52との距離L1よりも大であるの
で、下流側リーンNOx触媒53が上流側リーンNOx
触媒51に比べて三元触媒52から離れることとなり、
その離れた分だけ下流側リーンNOx触媒53への排ガ
ス温度を下げることができ、その下流側リーンNOx触
媒53のNOx浄化性能を高めることができる。
At this time, since the distance L2 between the three-way catalyst 52 and the downstream lean NOx catalyst 53 is larger than the distance L1 between the upstream lean NOx catalyst 51 and the three-way catalyst 52, the downstream lean NOx The catalyst 53 is upstream lean NOx
It will be separated from the three-way catalyst 52 as compared with the catalyst 51,
The temperature of exhaust gas to the downstream lean NOx catalyst 53 can be reduced by the distance, and the NOx purification performance of the downstream lean NOx catalyst 53 can be enhanced.

【0042】また、エンジン1が低負荷低回転領域
(I)、中負荷中回転領域(II)、及び高負荷高回転領
域(III ),(IV)における低負荷側及び低回転側の領
域(III)にあるときには、排気還流装置37の排気還
流制御弁39が開弁して、エンジン1の排ガスの一部が
排気還流通路38を経て吸気系に還流され、この還流排
ガスによってエンジン1からの排ガスの温度自体が下が
る。加えて、エンジン1は、シリンダ2内の燃焼室6に
燃料噴射弁14によって燃料を直接噴射供給する直噴エ
ンジンであるので、過剰な空気によって排ガス温度が下
がる。これらの相乗効果によりリーンNOx触媒のNO
x浄化性能をさらに高めることができる。
The engine 1 has a low-load low-speed range (I), a medium-load medium-speed range (II), and a high-load high-speed range (III), (IV). In the case of III), the exhaust gas recirculation control valve 39 of the exhaust gas recirculation device 37 is opened, and a part of the exhaust gas of the engine 1 is recirculated to the intake system through the exhaust gas recirculation passage 38. The temperature of the exhaust gas itself drops. In addition, since the engine 1 is a direct injection engine that directly injects fuel into the combustion chamber 6 in the cylinder 2 by the fuel injection valve 14, the temperature of the exhaust gas is lowered by excess air. Due to these synergistic effects, NO of the lean NOx catalyst
x Purification performance can be further improved.

【0043】尚、上記エンジン1のリーン運転状態が続
けば、上流側リーンNOx触媒51へ流入する排ガス温
度も低下するので、その上流側リーンNOx触媒51に
よってNOxを浄化することができる。
If the lean operation state of the engine 1 continues, the temperature of exhaust gas flowing into the upstream lean NOx catalyst 51 also decreases, so that the upstream lean NOx catalyst 51 can purify NOx.

【0044】そして、この実施形態では、上記上流側及
び下流側のリーンNOx触媒51,53間の排気通路3
1に三元触媒52が配設されているので、エンジン1が
冷間時に触媒50〜53の早期暖機等のためにリッチ運
転されても、そのときの排ガスを浄化することができ
る。しかも、上流側ハウジング57内の入口部に、上流
側リーンNOx触媒51よりも小さい容量の冷間用三元
触媒50が配置されているので、上記エンジン1の冷間
時のリッチ運転状態で、小容量の冷間用三元触媒50を
素早く暖機させて排ガスを浄化できる。
In this embodiment, the exhaust passage 3 between the upstream and downstream lean NOx catalysts 51 and 53 is used.
Since the three-way catalyst 52 is disposed in the engine 1, even if the engine 1 is operated rich for the purpose of early warm-up of the catalysts 50 to 53 when the engine 1 is cold, it is possible to purify the exhaust gas at that time. In addition, since the cold three-way catalyst 50 having a smaller capacity than the upstream lean NOx catalyst 51 is arranged at the inlet portion in the upstream housing 57, the rich running state of the engine 1 in the cold state can be obtained. The exhaust gas can be purified by quickly warming up the small capacity three-way catalyst 50 for cold.

【0045】さらに、上記上流側リーンNOx触媒51
と三元触媒52とが同じ上流側ハウジング57内に収容
されているので、互いに近距離に配置される上流側リー
ンNOx触媒51及び三元触媒52の配置が容易とな
る。また、両触媒51,52を接近させることで、三元
触媒52へ流入する排ガスの温度低下を抑制でき、リッ
チ運転時の排ガス浄化性能を高めることができる。
Further, the upstream lean NOx catalyst 51
Since the three-way catalyst 52 and the three-way catalyst 52 are housed in the same upstream housing 57, the arrangement of the upstream lean NOx catalyst 51 and the three-way catalyst 52 arranged close to each other is facilitated. Further, by bringing both catalysts 51 and 52 close to each other, it is possible to suppress a decrease in the temperature of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 52, and it is possible to enhance the exhaust gas purification performance during the rich operation.

【0046】しかも、上流側リーンNOx触媒51とエ
ンジン1の排気マニホールド32との間に接続用の中間
排気管33が介在されているので、上流側リーンNOx
触媒51を中間排気管33の長さだけエンジン1から離
して配置することができ、上流側リーンNOx触媒51
への排ガス温度を下げて、そのNOx浄化性能を向上さ
せることができる。
Further, since the intermediate exhaust pipe 33 for connection is interposed between the upstream lean NOx catalyst 51 and the exhaust manifold 32 of the engine 1, the upstream lean NOx
The catalyst 51 can be disposed apart from the engine 1 by the length of the intermediate exhaust pipe 33, and the upstream lean NOx catalyst 51
And the NOx purification performance can be improved.

【0047】また、上流側リーンNOx触媒51の容量
が下流側リーンNOx触媒53の容量以下であり、しか
も、上流側リーンNOx触媒51における担体55の壁
厚D1が三元触媒52における担体55の壁厚D2以下
で、上流側リーンNOx触媒51の重量が三元触媒52
の重量以下であるので、エンジン1の冷間時であって
も、容量及び重量の小さい上流側リーンNOx触媒51
により、三元触媒52の入口側排ガス温度の低下を抑制
して三元触媒52を素早く暖機させることができ、その
浄化性能を良好に発揮させることができる。
The capacity of the upstream lean NOx catalyst 51 is equal to or less than the capacity of the downstream lean NOx catalyst 53, and the wall thickness D 1 of the carrier 55 in the upstream lean NOx catalyst 51 is smaller than the capacity of the carrier 55 in the three-way catalyst 52. With the wall thickness D2 or less, the weight of the upstream lean NOx catalyst 51
Or less, the upstream lean NOx catalyst 51 having a small capacity and a small weight even when the engine 1 is cold.
Accordingly, it is possible to suppress the decrease in the exhaust gas temperature on the inlet side of the three-way catalyst 52, quickly warm up the three-way catalyst 52, and exhibit its purification performance satisfactorily.

【0048】さらに、下流側リーンNOx触媒53がN
Ox吸蔵材を含有するものであるので、上流側の三元触
媒52による浄化によって還元剤としてのHC(炭化水
素)やCO(一酸化炭素)が十分供給されなくなったと
しても、その影響を受けることなくNOxを浄化でき
る。
Further, the downstream lean NOx catalyst 53
Since it contains an Ox storage material, even if HC (hydrocarbon) or CO (carbon monoxide) as a reducing agent is not sufficiently supplied due to purification by the three-way catalyst 52 on the upstream side, the effect is affected. NOx can be purified without the need.

【0049】また、上流側リーンNOx触媒51は、最
大浄化率となる温度が250℃以上である高温タイプで
あるので、下流側リーンNOx触媒53で浄化できない
高い温度の排ガスが流入した場合に、上流側リーンNO
x触媒51によってNOx浄化性能を高めることができ
る。
Since the upstream lean NOx catalyst 51 is of a high temperature type in which the temperature at which the maximum purification rate is 250 ° C. or more, when high-temperature exhaust gas that cannot be purified by the downstream lean NOx catalyst 53 flows in, Upstream lean NO
The NOx purification performance can be enhanced by the x catalyst 51.

【0050】尚、上記実施形態では、上流側リーンNO
x触媒51をリーン運転下でNOxを還元分解するもの
としているが、NOx吸蔵材を含有するものとすること
もできる。その場合、エンジン1のリーン運転状態でN
Oxを吸蔵した上流側リーンNOx触媒51が、その後
のリッチ運転状態で、吸蔵したNOxを放出するとき、
その放出したNOxを下流側の三元触媒52で浄化する
ことができる。
In the above embodiment, the upstream lean NO
Although the x catalyst 51 is configured to reduce and decompose NOx under lean operation, it may contain a NOx storage material. In that case, N
When the upstream lean NOx catalyst 51 storing Ox releases the stored NOx in the subsequent rich operation state,
The released NOx can be purified by the three-way catalyst 52 on the downstream side.

【0051】また、上記実施形態では、三元触媒52と
下流側リーンNOx触媒53との距離L2を上流側リー
ンNOx触媒51と三元触媒52との距離L1よりも大
にしているが、両距離L1,L2を略同じとすることも
できる。しかし、下流側リーンNOx触媒53への排ガ
ス温度を効果的に下げることができる点で、上記実施形
態のように、三元触媒52と下流側リーンNOx触媒5
3との距離L2を上流側リーンNOx触媒51と三元触
媒52との距離L1よりも大にするのが好ましい。
In the above embodiment, the distance L2 between the three-way catalyst 52 and the downstream lean NOx catalyst 53 is larger than the distance L1 between the upstream lean NOx catalyst 51 and the three-way catalyst 52. The distances L1 and L2 can be substantially the same. However, in that the exhaust gas temperature to the downstream lean NOx catalyst 53 can be effectively reduced, the three-way catalyst 52 and the downstream lean NOx catalyst
It is preferable that the distance L2 to the upstream side L3 is larger than the distance L1 between the upstream lean NOx catalyst 51 and the three-way catalyst 52.

【0052】また、上記実施形態の触媒50〜53の配
置に対し、下流側リーンNOx触媒53の下流側の排気
通路31に今1つの三元触媒を近接又は離隔状態で配置
することもできる。こうすれば、エンジン1が理論空燃
比以下のリッチ運転状態で運転されたときに、下流側リ
ーンNOx触媒53から放出されるNOxを上記追加し
た三元触媒で還元して浄化することができる。
Further, in contrast to the arrangement of the catalysts 50 to 53 of the above embodiment, one three-way catalyst may be arranged in the exhaust passage 31 on the downstream side of the downstream lean NOx catalyst 53 in a close or separated state. In this way, when the engine 1 is operated in a rich operation state at a stoichiometric air-fuel ratio or lower, NOx released from the downstream lean NOx catalyst 53 can be reduced and purified by the additional three-way catalyst.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上説明した如く、請求項1の発明によ
ると、理論空燃比よりも大きいリーン運転状態及び理論
空燃比以下のリッチ運転状態に切り換えられて運転され
るエンジンの排気通路に、理論空燃比よりも大きいリー
ン運転状態でNOxを浄化する上下流側のリーンNOx
触媒と、これら両リーンNOx触媒間に位置する三元触
媒とをそれぞれ配設したことにより、エンジンが理論空
燃比よりも大きいリーン運転状態からリッチ運転状態に
切り換わって上流側リーンNOx触媒の入口側排ガス温
度が上昇した後、エンジンが元のリーン運転状態に戻っ
て上流側リーンNOx触媒のNOx浄化率が低下したと
きに、その上流側リーンNOx触媒で浄化できなかった
NOxを、入口側の排ガス温度がさほど上昇していなく
てNOx浄化性能が高い状態の下流側リーンNOx触媒
で浄化することができ、排ガス浄化装置のNOx浄化性
能の向上維持を図ることができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, a theoretical operation is provided in the exhaust passage of an engine which is switched to a lean operation state larger than the stoichiometric air-fuel ratio and a rich operation state lower than the stoichiometric air-fuel ratio. Upstream / downstream lean NOx that purifies NOx in a lean operation state greater than the air-fuel ratio
By arranging the catalyst and the three-way catalyst located between the two lean NOx catalysts, the engine switches from the lean operation state larger than the stoichiometric air-fuel ratio to the rich operation state, and the upstream lean NOx catalyst inlet When the engine returns to the original lean operation state and the NOx purification rate of the upstream lean NOx catalyst decreases after the exhaust gas temperature on the upstream side increases, NOx that cannot be purified by the upstream lean NOx catalyst is removed from the inlet side. It is possible to purify the exhaust gas with the downstream lean NOx catalyst in a state where the exhaust gas temperature has not risen so much and the NOx purification performance is high, and it is possible to improve and maintain the NOx purification performance of the exhaust gas purification device.

【0054】請求項2の発明によると、三元触媒と下流
側リーンNOx触媒との距離を上流側リーンNOx触媒
と三元触媒との距離よりも大としたことにより、下流側
リーンNOx触媒への排ガス温度を下げてそのNOx浄
化性能の向上を図ることができる。
According to the second aspect of the present invention, the distance between the three-way catalyst and the downstream lean NOx catalyst is set to be larger than the distance between the upstream lean NOx catalyst and the three-way catalyst. , The NOx purification performance can be improved.

【0055】請求項3の発明によると、互いに近距離に
配置される上流側リーンNOx触媒と三元触媒とを同じ
ハウジング内に収容したことにより、これら両触媒の配
置の容易化を図ることができる。また、両触媒を接近さ
せることで、三元触媒へ流入する排ガスの温度低下を抑
制でき、リッチ運転時の排ガス浄化性能の向上を図るこ
とができる。
According to the third aspect of the present invention, since the upstream lean NOx catalyst and the three-way catalyst which are arranged at a short distance from each other are housed in the same housing, the arrangement of these two catalysts can be facilitated. it can. Further, by bringing the two catalysts close to each other, it is possible to suppress a decrease in the temperature of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst, and to improve the exhaust gas purification performance during the rich operation.

【0056】請求項4の発明によると、上流側リーンN
Ox触媒とエンジンの排気マニホールドとの間に接続用
の中間排気管を介在させたことにより、上流側リーンN
Ox触媒をエンジンから離して配置でき、その入口側の
排ガス温度を下げてNOx浄化性能のより一層の向上を
図ることができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the upstream lean N
By providing an intermediate exhaust pipe for connection between the Ox catalyst and the exhaust manifold of the engine, the upstream lean N
The Ox catalyst can be arranged away from the engine, and the exhaust gas temperature on the inlet side can be lowered to further improve the NOx purification performance.

【0057】請求項5の発明によると、上流側リーンN
Ox触媒の容量を下流側リーンNOx触媒の容量以下と
したことにより、エンジンの冷間時であっても、三元触
媒の入口側排ガス温度を上げて素早く暖機させて、その
浄化性能を良好に発揮させることができる。
According to the fifth aspect of the present invention, the upstream lean N
By setting the capacity of the Ox catalyst to be equal to or less than the capacity of the downstream lean NOx catalyst, even when the engine is cold, the exhaust gas temperature on the inlet side of the three-way catalyst is raised to quickly warm it up, and its purification performance is good. Can be demonstrated.

【0058】請求項6の発明によると、上流側リーンN
Ox触媒の担体壁厚を三元触媒の担体壁厚以下としたこ
とにより、上流側リーンNOx触媒の重量を三元触媒の
重量以下として、エンジンの冷間時に三元触媒の浄化性
能を良好に発揮させることができる。
According to the sixth aspect of the present invention, the upstream lean N
By making the thickness of the support wall of the Ox catalyst equal to or less than the thickness of the support wall of the three-way catalyst, the weight of the upstream lean NOx catalyst is made equal to or less than the weight of the three-way catalyst, thereby improving the purification performance of the three-way catalyst when the engine is cold. Can be demonstrated.

【0059】請求項7の発明によると、上流側リーンN
Ox触媒を、NOx吸蔵材を含有するものとしたことに
より、エンジンのリーン運転状態でNOxを吸蔵した上
流側リーンNOx触媒がリッチ運転状態で放出したNO
xを下流側の三元触媒で浄化することができる。
According to the seventh aspect of the present invention, the upstream lean N
Since the Ox catalyst contains the NOx storage material, the upstream lean NOx catalyst that stores NOx in the lean operation state of the engine releases NO in the rich operation state.
x can be purified by the downstream three-way catalyst.

【0060】請求項8の発明によると、下流側リーンN
Ox触媒を、NOx吸蔵材を含有するものとしたことに
より、三元触媒の浄化によって還元剤としてのHCやC
Oが下流側リーンNOx触媒に十分に供給されなくなっ
たとしても、その影響を受けることなく安定して下流側
リーンNOx触媒によりNOxを浄化することができ
る。
According to the eighth aspect of the present invention, the downstream lean N
Since the Ox catalyst contains the NOx storage material, the purification of the three-way catalyst allows HC and C as reducing agents to be removed.
Even if O is not sufficiently supplied to the downstream lean NOx catalyst, NOx can be stably purified by the downstream lean NOx catalyst without being affected by the insufficient supply.

【0061】請求項9の発明によると、上流側リーンN
Ox触媒を、リーン運転下でNOxを還元分解するもの
としたことにより、リーン運転時にエンジンから排出さ
れる還元剤としてのHCやCOを用いて上流側リーンN
Ox触媒によりNOxを浄化できる。
According to the ninth aspect of the present invention, the upstream lean N
Since the Ox catalyst is configured to reductively decompose NOx under lean operation, the upstream lean N using HC or CO as a reducing agent discharged from the engine during lean operation.
NOx can be purified by the Ox catalyst.

【0062】請求項10の発明によると、上流側リーン
NOx触媒は、最大NOx浄化率となる温度が250℃
以上である高温型のNOx還元タイプとしたことによ
り、高い温度の排ガスが流入した場合に、上流側リーン
NOx触媒により、下流側リーンNOx触媒で十分に浄
化できないNOxを浄化することができる。
According to the tenth aspect, the upstream lean NOx catalyst has a maximum NOx purification rate of 250 ° C.
The high-temperature NOx reduction type described above allows the upstream lean NOx catalyst to purify NOx that cannot be sufficiently purified by the downstream lean NOx catalyst when high-temperature exhaust gas flows.

【0063】請求項11の発明によると、上流側リーン
NOx触媒上流側の排気通路に、上流側リーンNOx触
媒よりも小さい容量の冷間用三元触媒を配置したことに
より、エンジンの冷間時のリッチ運転状態で冷間用三元
触媒を素早く暖機させて排ガスを浄化することができ
る。
According to the eleventh aspect of the present invention, the three-way cold catalyst having a smaller capacity than the upstream lean NOx catalyst is disposed in the exhaust passage upstream of the upstream lean NOx catalyst, so that the engine can be cooled when the engine is cold. The exhaust gas can be purified by quickly warming up the cold three-way catalyst in the rich operation state.

【0064】請求項12の発明によると、排ガスの一部
を吸気系に還流するようにしたことにより、その還流排
ガスによりエンジンの排ガス温度自体を下げてリーンN
Ox触媒のNOx浄化性能をさらに高めることができ
る。
According to the twelfth aspect of the present invention, a part of the exhaust gas is returned to the intake system.
The NOx purification performance of the Ox catalyst can be further enhanced.

【0065】請求項13の発明によると、シリンダ内の
燃焼室に燃料を直接噴射供給する直噴エンジンとしたこ
とにより、過剰な空気によって排ガス温度を下げて、リ
ーンNOx触媒のNOx浄化性能をさらに高めることが
できる。
According to the thirteenth aspect of the present invention, the direct injection engine for directly injecting fuel into the combustion chamber in the cylinder reduces the exhaust gas temperature by excess air, thereby further improving the NOx purification performance of the lean NOx catalyst. Can be enhanced.

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

【図1】本発明の実施形態の全体構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】図1のII−II線拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged sectional view taken along line II-II of FIG.

【図3】図1のIII −III 線拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged sectional view taken along the line III-III of FIG. 1;

【図4】エンジンの運転状態に応じて変化するリーンN
Ox触媒の温度やNOx浄化率等を示す特性図である。
FIG. 4 shows lean N that changes according to the operating state of the engine.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a temperature of an Ox catalyst, a NOx purification rate, and the like.

【図5】NOx吸蔵材を含有するリーンNOx触媒と、
リーン運転下でNOxを還元分解する高温及び低温タイ
プのリーンNOx触媒とにおけるNOx浄化特性を示す
図である。
FIG. 5 shows a lean NOx catalyst containing a NOx storage material,
FIG. 4 is a diagram showing NOx purification characteristics of a high-temperature and low-temperature type lean NOx catalyst that reduces and decomposes NOx under lean operation.

【図6】エンジンのリーン運転領域及びリッチ運転領域
を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a lean operation region and a rich operation region of the engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エンジン 2 シリンダ 6 燃焼室 14 燃料噴射弁 26 吸気通路 31 排気通路 32 排気マニホールド 33 接続用中間配管 37 排気還流装置(排気還流手段) 41 コントロールユニット 50 冷間用三元触媒 51 上流側リーンNOx触媒 52 三元触媒 53 下流側リーンNOx触媒 55 担体 57 上流側ハウジング L1 上流側リーンNOx触媒と三元触媒との距離 L2 三元触媒と下流側リーンNOx触媒との距離 D1 上流側リーンNOx触媒の担体壁厚 D2 三元触媒の担体壁厚 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2 Cylinder 6 Combustion chamber 14 Fuel injection valve 26 Intake passage 31 Exhaust passage 32 Exhaust manifold 33 Intermediate piping for connection 37 Exhaust recirculation device (Exhaust recirculation means) 41 Control unit 50 Cold three-way catalyst 51 Upstream lean NOx catalyst 52 Three-way catalyst 53 Downstream lean NOx catalyst 55 Carrier 57 Upstream housing L1 Distance between upstream lean NOx catalyst and three-way catalyst L2 Distance between three-way catalyst and downstream lean NOx catalyst D1 Carrier for upstream lean NOx catalyst Wall thickness D2 Three-way catalyst carrier wall thickness

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F01N 3/28 ZAB F01N 3/28 301F 301 B01D 53/36 ZAB 101B (72)発明者 中角 忠孝 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 山田 啓司 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 高見 明秀 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI F01N 3/28 ZAB F01N 3/28 301F 301 B01D 53/36 ZAB 101B (72) Inventor Tadataka Nakasumi Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima Prefecture No. 3-1 Mazda Co., Ltd. (72) Inventor Keiji Yamada 3-1, Shinchi, Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima Prefecture Mazda Co., Ltd. (72) Akihide Takami 3-1, Shinchi, Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima Mazda Stock In company

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 空燃比が理論空燃比よりも大きいリーン
運転状態及び理論空燃比以下のリッチ運転状態に切り換
えられて運転されるエンジンの排気通路に、上記空燃比
が理論空燃比よりも大きいリーン運転状態でNOxを浄
化するリーンNOx触媒と、三元触媒とが配設されたエ
ンジンの排ガス浄化装置において、 上記排気通路に上流側から下流側に向かって順に、上流
側リーンNOx触媒、三元触媒及び下流側リーンNOx
触媒がそれぞれ配設されていることを特徴とするエンジ
ンの排ガス浄化装置。
1. An engine according to claim 1, wherein said air-fuel ratio is greater than a stoichiometric air-fuel ratio. In an exhaust gas purifying apparatus for an engine provided with a lean NOx catalyst for purifying NOx in an operating state and a three-way catalyst, an upstream lean NOx catalyst and a three-way catalyst are sequentially arranged in the exhaust passage from upstream to downstream. Catalyst and downstream lean NOx
An exhaust gas purifying device for an engine, wherein a catalyst is provided.
【請求項2】 請求項1のエンジンの排ガス浄化装置に
おいて、 三元触媒と下流側リーンNOx触媒との距離が、上流側
リーンNOx触媒と三元触媒との距離よりも大であるこ
とを特徴とするエンジンの排ガス浄化装置。
2. The exhaust gas purifying apparatus for an engine according to claim 1, wherein a distance between the three-way catalyst and the downstream lean NOx catalyst is larger than a distance between the upstream lean NOx catalyst and the three-way catalyst. Exhaust gas purification device for engines.
【請求項3】 請求項2のエンジンの排ガス浄化装置に
おいて、 上流側リーンNOx触媒と三元触媒とが同じハウジング
内に収容されていることを特徴とするエンジンの排ガス
浄化装置。
3. The exhaust gas purifying apparatus for an engine according to claim 2, wherein the upstream lean NOx catalyst and the three-way catalyst are housed in the same housing.
【請求項4】 請求項1のエンジンの排ガス浄化装置に
おいて、 上流側リーンNOx触媒はエンジンの排気マニホールド
よりも下流側に配置され、 上記上流側リーンNOx触媒と排気マニホールドとの間
に接続用の中間排気管が介在されていることを特徴とす
るエンジンの排ガス浄化装置。
4. The exhaust gas purifying apparatus for an engine according to claim 1, wherein the upstream lean NOx catalyst is disposed downstream of the exhaust manifold of the engine, and a connection between the upstream lean NOx catalyst and the exhaust manifold is provided. An exhaust gas purifying apparatus for an engine, wherein an intermediate exhaust pipe is interposed.
【請求項5】 請求項1又は3のエンジンの排ガス浄化
装置において、 上流側リーンNOx触媒の容量が下流側リーンNOx触
媒の容量以下であることを特徴とするエンジンの排ガス
浄化装置。
5. The exhaust gas purifying apparatus for an engine according to claim 1, wherein a capacity of the upstream lean NOx catalyst is equal to or less than a capacity of the downstream lean NOx catalyst.
【請求項6】 請求項1又は5のエンジンの排ガス浄化
装置において、 上流側リーンNOx触媒における担体の壁厚が三元触媒
における担体の壁厚以下であることを特徴とするエンジ
ンの排ガス浄化装置。
6. The exhaust gas purifying apparatus for an engine according to claim 1, wherein a wall thickness of the carrier in the upstream lean NOx catalyst is equal to or smaller than a wall thickness of the carrier in the three-way catalyst. .
【請求項7】 請求項1のエンジンの排ガス浄化装置に
おいて、 上流側リーンNOx触媒は、NOx吸蔵材を含有するも
のであることを特徴とするエンジンの排ガス浄化装置。
7. The exhaust gas purifying apparatus for an engine according to claim 1, wherein the upstream lean NOx catalyst contains a NOx storage material.
【請求項8】 請求項1のエンジンの排ガス浄化装置に
おいて、 下流側リーンNOx触媒は、NOx吸蔵材を含有するも
のであることを特徴とするエンジンの排ガス浄化装置。
8. The exhaust gas purifying apparatus for an engine according to claim 1, wherein the downstream lean NOx catalyst contains a NOx storage material.
【請求項9】 請求項1又は8のエンジンの排ガス浄化
装置において、 上流側リーンNOx触媒は、リーン運転下でNOxを還
元分解するものであることを特徴とするエンジンの排ガ
ス浄化装置。
9. The exhaust gas purifying apparatus for an engine according to claim 1, wherein the upstream lean NOx catalyst reduces and decomposes NOx under lean operation.
【請求項10】 請求項9のエンジンの排ガス浄化装置
において、 上流側リーンNOx触媒は、最大NOx浄化率となる温
度が250℃以上である高温タイプのものであることを
特徴とするエンジンの排ガス浄化装置。
10. The exhaust gas purifying apparatus for an engine according to claim 9, wherein the upstream lean NOx catalyst is of a high temperature type in which a temperature at which a maximum NOx purifying rate is 250 ° C. or higher. Purification device.
【請求項11】 請求項1又は5のエンジンの排ガス浄
化装置において、 上流側リーンNOx触媒よりも上流側の排気通路に、上
流側リーンNOx触媒よりも小さい容量の冷間用三元触
媒が配置されていることを特徴とするエンジンの排ガス
浄化装置。
11. The exhaust gas purifying apparatus for an engine according to claim 1, wherein a three-way cold catalyst having a smaller capacity than the upstream lean NOx catalyst is disposed in the exhaust passage upstream of the upstream lean NOx catalyst. An exhaust gas purifying device for an engine, comprising:
【請求項12】 請求項1のエンジンの排ガス浄化装置
において、 排ガスの一部を吸気系に還流する排気還流手段が設けら
れていることを特徴とするエンジンの排ガス浄化装置。
12. The exhaust gas purifying apparatus for an engine according to claim 1, further comprising an exhaust gas recirculation means for recirculating a part of the exhaust gas to an intake system.
【請求項13】 請求項1のエンジンの排ガス浄化装置
において、 エンジンは、シリンダ内の燃焼室に燃料を直接噴射供給
する燃料噴射弁を有する直噴エンジンであることを特徴
とするエンジンの排ガス浄化装置。
13. The exhaust gas purifying apparatus for an engine according to claim 1, wherein the engine is a direct injection engine having a fuel injection valve for directly injecting fuel into a combustion chamber in a cylinder. apparatus.
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