JPH1193641A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust emission control device for internal combustion engine

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JPH1193641A
JPH1193641A JP9260019A JP26001997A JPH1193641A JP H1193641 A JPH1193641 A JP H1193641A JP 9260019 A JP9260019 A JP 9260019A JP 26001997 A JP26001997 A JP 26001997A JP H1193641 A JPH1193641 A JP H1193641A
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exhaust
nox
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engine
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the NOx purifying ratio of an exhaust emission control device of an internal combustion engine. SOLUTION: An exhaust pipe 12 is branched into a first exhaust pipe 12a and a second exhaust pipe 12b, a first catalytic converter 21 housing a storing and reducing-type catalyst is provided on the first exhaust pipe 12a, and a second catalytic converter 22 housing a selective reducing-type catalyst is provided on the second exhaust pipe 12b. A selector valve 20 is so switched as to allow to flow exhaust gas to the first exhaust pipe 12a when an engine is in the acceleration state and as to flow exhaust gas to the second exhaust pipe 12b when the engine is in the non-acceleration state. When exhaust gas is flowing in the second exhaust pipe 12b, a reducing agent valve 31 is opened, fuel as reducing agent is added from an injection nozzle 24 to the storing and reducing-type catalyst of the first catalytic converter 21, an EGR valve 27 is opened, and NOx stored in the storing and reducing-type catalyst is discharged and reduced.

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、空燃比リーンの状
態で燃焼させる内燃機関の排気浄化装置に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust purification system for an internal combustion engine that burns in a lean air-fuel ratio.

【0002】[0002]

【従来の技術】流入排気ガスの空燃比がリーンの時にN
Oxを吸収し流入排気ガスの酸素濃度が低下した時に吸
収したNOxを放出する吸蔵還元型触媒は、NOx浄化率
が高いことから、近年、空燃比リーンの状態で燃焼させ
る内燃機関から排出される排気ガスのNOx浄化に多用
されている。
2. Description of the Related Art When the air-fuel ratio of inflowing exhaust gas is lean, N
Since the NOx storage reduction catalyst that absorbs Ox and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is reduced has a high NOx purification rate, it is recently discharged from an internal combustion engine that burns in a lean air-fuel ratio state. It is frequently used for NOx purification of exhaust gas.

【0003】例えば、特開平6−50132号公報に
は、排気管を複数の分岐排気管に並列に分岐して、それ
ぞれの分岐排気管にNOx浄化率がピークとなる温度領
域が互いに異なる吸蔵還元型触媒を収納し、排気ガス温
度に応じて排気ガスの流路を切り換えていずれかの排気
分岐管の吸蔵還元型触媒に排気ガスを流通させることに
よって、NOx浄化率の向上を図った排気浄化装置が開
示されている。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-50132 discloses that an exhaust pipe is branched into a plurality of branch exhaust pipes in parallel, and each of the branch exhaust pipes has a different storage temperature range in which the NOx purification rate has a peak. Exhaust gas pursuing an improved NOx purification rate by storing a type catalyst and switching the flow path of the exhaust gas according to the temperature of the exhaust gas to allow the exhaust gas to flow through the occlusion reduction type catalyst in any of the exhaust branch pipes An apparatus is disclosed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、たとえ
NOx浄化率がピークとなる温度領域を異にするといっ
ても、吸蔵還元型触媒のNOx浄化のメカニズムは同じ
であり同一特性を有しているため、排気ガス温度に応じ
て流路を切り換えて触媒を使い分けたとしても、NOx
浄化率を向上させるには限界があった。
However, even if the temperature range in which the NOx purification rate peaks is different, the mechanism of NOx purification of the occlusion reduction type catalyst is the same and has the same characteristics. Even if the catalyst is properly used by switching the flow path according to the exhaust gas temperature, NOx
There are limits to improving the purification rate.

【0005】また、吸蔵還元型触媒はNOxを吸収し続
けると飽和して吸収不能になるので、吸収したNOxを
適当なタイミングで放出・還元させなければならず、そ
のためにそれぞれの吸蔵還元型触媒に還元剤を添加する
手段を設け、再生処理の制御を行う必要があり、システ
ム全体が複雑になるという不具合もあった。
[0005] Further, since the storage reduction catalyst saturates and becomes unable to absorb NOx when it continues to absorb NOx, it is necessary to release and reduce the absorbed NOx at an appropriate timing. In addition, it is necessary to provide a means for adding a reducing agent to the apparatus, and to control the regeneration processing, and there is a problem that the whole system becomes complicated.

【0006】本発明はこのような従来の技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする
課題は、機関の運転状態に応じて吸蔵還元型触媒と選択
還元型触媒を使い分けるようにして、NOx浄化率の向
上と排気浄化システムの簡素化を図ることにある。
[0006] The present invention has been made in view of such problems of the conventional art, and an object of the present invention is to provide an occlusion reduction type catalyst and a selective reduction type catalyst depending on the operating state of the engine. The purpose of the present invention is to improve the NOx purification rate and simplify the exhaust purification system.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、以下の手段を採用した。本発明は、空燃比
リーン状態で燃焼させる内燃機関から排出される排気ガ
スを排気通路に通し、排気通路に設けた触媒により浄化
する内燃機関の排気浄化装置において、排気通路が途中
で第1排気通路と第2排気通路に分岐され、排気ガス温
度が高温から低温に変化している時には第2排気通路に
排気ガスを流通させ、それ以外の時には第1排気通路に
排気ガスを流通させるように排気ガスの流路を切り換え
る流路切り換え手段と、第1排気通路に設けられ、流入
排気ガスの空燃比がリーンの時にNOxを吸収し流入排
気ガスの酸素濃度が低下した時に吸収したNOxを放出
する吸蔵還元型触媒と、第2排気通路に設けられ、酸素
過剰の雰囲気で炭化水素の存在下でNOxを還元または
分解する選択還元型触媒と、吸蔵還元型触媒に吸収され
ているNOxを放出還元させるべく、第2排気通路に排
気ガスを流通させている間に吸蔵還元型触媒に還元剤を
添加する還元剤添加手段と、を備えることを特徴とする
内燃機関の排気浄化装置である。
The present invention has the following features to attain the object mentioned above. The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, in which exhaust gas discharged from an internal combustion engine burning in an air-fuel ratio lean state passes through an exhaust passage and is purified by a catalyst provided in the exhaust passage. The exhaust gas is branched into a passage and a second exhaust passage. When the exhaust gas temperature changes from high temperature to low temperature, the exhaust gas flows through the second exhaust passage. Otherwise, the exhaust gas flows through the first exhaust passage. Flow path switching means for switching the flow path of the exhaust gas, and NOx absorbed when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean and NOx absorbed when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas decreases is provided in the first exhaust passage. A selective reduction type catalyst provided in the second exhaust passage for reducing or decomposing NOx in the presence of hydrocarbons in an oxygen-excess atmosphere; and a storage reduction type catalyst. An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, comprising: a reducing agent adding means for adding a reducing agent to the occlusion reduction type catalyst while flowing exhaust gas through the second exhaust passage so as to release and reduce NOx. It is.

【0008】排気ガスが高温から低温に変化している時
には、排気ガスは流路切り換え手段により第2排気通路
に流され、排気ガス中のNOxは選択還元型触媒により
還元される。
When the exhaust gas changes from a high temperature to a low temperature, the exhaust gas is caused to flow through the second exhaust passage by the flow path switching means, and NOx in the exhaust gas is reduced by the selective reduction catalyst.

【0009】排気ガスが高温から低温に変化している以
外の時には、排気ガスは流路切り換え手段により第1排
気通路に流され、排気ガス中のNOxは吸蔵還元型触媒
に吸収される。この吸蔵還元型触媒に吸収されたNOx
は、排気ガスが第2排気通路に流されている時に、還元
剤添加手段から添加される還元剤によって放出・還元さ
れ、吸蔵還元型触媒はNOx吸収可能な状態に再生され
る。
Except when the exhaust gas changes from a high temperature to a low temperature, the exhaust gas flows into the first exhaust passage by the flow path switching means, and NOx in the exhaust gas is absorbed by the storage reduction catalyst. NOx absorbed by this storage reduction type catalyst
Is discharged and reduced by the reducing agent added from the reducing agent adding means when the exhaust gas is flowing through the second exhaust passage, and the occlusion reduction type catalyst is regenerated to a state capable of absorbing NOx.

【0010】内燃機関としては、ディーゼルエンジンや
リーンバーンガソリンエンジンを例示することができ
る。第1排気通路と第2排気通路はそれぞれ一つに限る
ものではなく、それぞれの排気通路について複数並列に
設けてもよい。
[0010] Examples of the internal combustion engine include a diesel engine and a lean burn gasoline engine. The first exhaust passage and the second exhaust passage are not limited to one each, and a plurality of exhaust passages may be provided in parallel.

【0011】本発明の内燃機関の排気浄化装置において
は、「排気ガスが高温から低温に変化している時」は
「内燃機関の非加速状態」とし、「排気ガスが高温から
低温に変化している以外の時」は「内燃機関の加速状
態」とすることができる。また、実際に排気ガス温度を
温度検出手段により検出して排気ガス温度の変化を判定
するようにしてもよい。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, "when the exhaust gas changes from high temperature to low temperature" is set to "non-acceleration state of the internal combustion engine" and "when the exhaust gas changes from high temperature to low temperature. Other times "may be" an acceleration state of the internal combustion engine ". Further, the change in the exhaust gas temperature may be determined by actually detecting the exhaust gas temperature by the temperature detecting means.

【0012】本発明の内燃機関の排気浄化装置において
は、排気ガスを第2排気通路に流通させている時に、選
択還元型触媒よりも上流で排気ガス中に還元剤を添加す
る第2の還元剤添加手段を付加することが可能である。
その場合において、第2の還元剤添加手段は、内燃機関
が膨張行程の時に燃焼室に還元剤(燃料)を噴射する膨
張行程噴射により実現することも可能である。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the second reducing method comprises adding a reducing agent to the exhaust gas upstream of the selective reduction catalyst when the exhaust gas is flowing through the second exhaust passage. It is possible to add an agent adding means.
In that case, the second reducing agent adding means can be realized by an expansion stroke injection for injecting a reducing agent (fuel) into the combustion chamber when the internal combustion engine is in the expansion stroke.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の内燃機関の排気浄
化装置の一実施の形態を図1から図7の図面に基いて説
明する。尚、この実施の形態は内燃機関としてディーゼ
ルエンジンを使用した態様である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, a diesel engine is used as an internal combustion engine.

【0014】図1は車両用ディーゼルエンジンの排気浄
化装置を示しており、空気は吸気管2から吸気マニホー
ルド3を介してディーゼル機関本体1の各気筒の燃焼室
に導入される。燃料リザーバタンク4の燃料は吐出圧制
御可能な燃料供給ポンプ5によって吸い上げられ、燃料
供給管6を介して燃料蓄圧管7に供給される。燃料蓄圧
管7はその内部に容積一定の蓄圧室8を有し、燃料供給
ポンプ5から吐出された高圧の燃料はこの蓄圧室8内に
蓄積される。この蓄圧室8内の燃料は燃料供給管19を
介して各気筒の燃料噴射弁9に供給され、所定のタイミ
ングで各気筒の燃焼室に噴射される。また、各燃料噴射
弁9は燃料戻し導管10を介して燃料リザーバタンク4
に連結されている。
FIG. 1 shows an exhaust purification device for a diesel engine for a vehicle. Air is introduced from an intake pipe 2 into a combustion chamber of each cylinder of a diesel engine main body 1 through an intake manifold 3. The fuel in the fuel reservoir tank 4 is sucked up by a fuel supply pump 5 whose discharge pressure can be controlled, and supplied to a fuel accumulator 7 through a fuel supply pipe 6. The fuel pressure accumulating pipe 7 has a pressure accumulating chamber 8 with a constant volume therein, and high-pressure fuel discharged from the fuel supply pump 5 is accumulated in the pressure accumulating chamber 8. The fuel in the accumulator 8 is supplied to the fuel injection valve 9 of each cylinder via a fuel supply pipe 19, and is injected into the combustion chamber of each cylinder at a predetermined timing. Each fuel injection valve 9 is connected to the fuel reservoir tank 4 via a fuel return conduit 10.
It is connected to.

【0015】機関本体1の各気筒から排出される排気ガ
スは排気マニホールド11、排気管(排気通路)12を
順に通って排出される。排気管12は、途中で二股に別
れて第1排気管(第1排気通路)12aと第2排気管
(第2排気通路)12bとなり、再び合流して1本の排
気管12となるように構成されている。
Exhaust gas discharged from each cylinder of the engine body 1 is discharged through an exhaust manifold 11 and an exhaust pipe (exhaust passage) 12 in this order. The exhaust pipe 12 is bifurcated on the way into a first exhaust pipe (first exhaust passage) 12a and a second exhaust pipe (second exhaust passage) 12b, and merges again to form one exhaust pipe 12. It is configured.

【0016】第1排気管12aには吸蔵還元型触媒を備
えた第1触媒コンバータ21が設けられ、第2排気管1
2bには選択還元型触媒を備えた第2触媒コンバータ2
2が設けられている。吸蔵還元型触媒と選択還元型触媒
については後で詳述する。
The first exhaust pipe 12a is provided with a first catalytic converter 21 having a storage-reduction type catalyst.
2b is a second catalytic converter 2 having a selective reduction catalyst
2 are provided. The storage reduction catalyst and the selective reduction catalyst will be described later in detail.

【0017】排気管12において第1排気管12aと第
2排気管12bに分岐する部分には、排気ガスの流路を
切り換えるためのダンパ型の切り換え弁20が設けられ
ている。この切り換え弁20は、弁駆動装置23によっ
て駆動され、第1排気管12aと第2排気管12bのい
ずれか一方を開き他方を閉ざすように位置せしめられ
る。即ち、排気ガスを第1排気管12aに流通させる時
には第2排気管12bを閉ざし、排気ガスを第2排気管
12bに流通させる時には第1排気管12aを閉ざす。
A portion of the exhaust pipe 12 that branches into the first exhaust pipe 12a and the second exhaust pipe 12b is provided with a damper type switching valve 20 for switching the flow path of the exhaust gas. The switching valve 20 is driven by a valve driving device 23, and is positioned so as to open one of the first exhaust pipe 12a and the second exhaust pipe 12b and close the other. That is, the second exhaust pipe 12b is closed when the exhaust gas flows through the first exhaust pipe 12a, and the first exhaust pipe 12a is closed when the exhaust gas flows through the second exhaust pipe 12b.

【0018】第1排気管12aの内部であって第1触媒
コンバータ21の上流には、第1触媒コンバータ21に
還元剤としての燃料を噴射する噴射ノズル24が設けら
れている。
An injection nozzle 24 for injecting fuel as a reducing agent into the first catalytic converter 21 is provided inside the first exhaust pipe 12a and upstream of the first catalytic converter 21.

【0019】この噴射ノズル24は還元剤配管29を介
して蓄圧管7に接続されており、還元剤配管29の途中
には、弁駆動装置30によって開閉動作せしめられる還
元剤弁31が設けられている。還元剤弁31は予め所定
流量が流れるように開度設定されている。
The injection nozzle 24 is connected to the pressure accumulating pipe 7 via a reducing agent pipe 29. A reducing agent valve 31 which is opened and closed by a valve driving device 30 is provided in the middle of the reducing agent pipe 29. I have. The opening of the reducing agent valve 31 is set in advance so that a predetermined flow rate flows.

【0020】第1排気管12aにおける第1触媒コンバ
ータ21の下流は排気還流管25を介して吸気管2に接
続されており、排気還流管25の途中には弁駆動装置2
6によって駆動される排気還流制御弁(以下、EGR弁
と略す)27が設けられている。
The downstream side of the first catalytic converter 21 in the first exhaust pipe 12a is connected to the intake pipe 2 via an exhaust gas recirculation pipe 25.
An exhaust gas recirculation control valve (hereinafter abbreviated as EGR valve) 27 driven by the engine 6 is provided.

【0021】エンジンコントロール用の電子制御ユニッ
ト(以下、ECUと略す)50はデジタルコンピュータ
からなり、双方向バスによって相互に接続されたROM
(リードオンメモリ)、RAM(ランダムアクセスメモ
リ)、CPU(セントラルプロセッサユニット)、入力
ポート、出力ポートを具備し、エンジンの燃料噴射量制
御等の基本制御を行うほか、この実施の形態では排気浄
化装置の運転制御を行っている。
An electronic control unit (hereinafter abbreviated as ECU) 50 for engine control is composed of a digital computer, and ROMs connected to each other by a bidirectional bus.
(Read-on-memory), RAM (random access memory), CPU (central processor unit), input port, output port, perform basic control such as fuel injection amount control of the engine. The operation of the device is controlled.

【0022】燃料蓄圧管7の端部には、蓄圧室8内の燃
料圧を検出しこの燃料圧に比例した出力電圧を発生する
燃料圧センサ13が取り付けられ、アクセルペダル16
には、アクセル開度を検出しこのアクセル開度に比例し
た出力電圧を発生するアクセル開度センサ17が取り付
けられ、第2排気管12b内における第2触媒コンバー
タ22の下流には、第2触媒コンバータ22出口の排気
ガス温度(出ガス温度)を検出しその温度に比例した出
力電圧を発生する出ガス温度センサ18が取り付けられ
ている。これら燃料圧センサ13、アクセル開度センサ
17、出ガス温度センサ18はそれぞれの出力信号をE
CU50に出力する。そして、ECU50はアクセル開
度センサ17の出力信号に基づいて機関負荷Lを演算す
る。
A fuel pressure sensor 13 for detecting a fuel pressure in the pressure accumulating chamber 8 and generating an output voltage proportional to the fuel pressure is attached to an end of the fuel pressure accumulating pipe 7.
Is mounted with an accelerator opening sensor 17 which detects the accelerator opening and generates an output voltage proportional to the accelerator opening. A second catalyst is provided downstream of the second catalytic converter 22 in the second exhaust pipe 12b. An output gas temperature sensor 18 that detects an exhaust gas temperature (output gas temperature) at the outlet of the converter 22 and generates an output voltage proportional to the detected temperature is attached. These fuel pressure sensor 13, accelerator opening sensor 17, and outgassing temperature sensor 18 output their respective output signals as E.
Output to CU50. Then, the ECU 50 calculates the engine load L based on the output signal of the accelerator opening sensor 17.

【0023】また、機関クランクシャフトには一対のデ
ィスク32,33が取り付けられ、これらディスク3
2,33の歯付外周面に対向して一対のクランク角セン
サ34,35が配置されている。一方のクランク角セン
サ34は例えば1番気筒が吸気上死点にあることを示す
出力パルスをECU50に出力し、このクランク角セン
サ34の出力パルスからECU50はいずれの気筒の燃
料噴射弁9を作動せしめるかを決定する。他方のクラン
ク角センサ35はクランクシャフトが一定角度回転する
毎に出力パルスをECU50に出力し、このクランク角
センサ35の出力パルスからECU50は機関回転速度
Nを計算する。
A pair of disks 32 and 33 are mounted on the engine crankshaft.
A pair of crank angle sensors 34 and 35 are disposed opposite the toothed outer peripheral surfaces 2 and 33. One of the crank angle sensors 34 outputs an output pulse indicating, for example, that the first cylinder is at the intake top dead center to the ECU 50, and from the output pulse of the crank angle sensor 34, the ECU 50 operates the fuel injection valve 9 of any cylinder. Decide what to do. The other crank angle sensor 35 outputs an output pulse to the ECU 50 every time the crankshaft rotates by a certain angle, and the ECU 50 calculates the engine speed N from the output pulse of the crank angle sensor 35.

【0024】また、弁駆動装置23,26,30は機関
本体1の運転状態に基づきECU50からの指令信号に
よって制御される。
The valve driving devices 23, 26 and 30 are controlled by a command signal from the ECU 50 based on the operating state of the engine body 1.

【0025】次に、第1触媒コンバータ21に収容され
ている吸蔵還元型触媒と、第2触媒コンバータ22に収
容されている選択還元型触媒について説明する。吸蔵還
元型触媒は、例えばアルミナを担体とし、この担体上に
例えばカリウムK、ナトリウムNa、リチウムLi、セ
シウムCsのようなアルカリ金属、バリウムBa、カル
シウムCaのようなアルカリ土類、ランタンLa、イッ
トリウムYのような希土類から選ばれた少なくとも一つ
と、白金Ptのような貴金属とが担持されている。機関
吸気通路及び吸蔵還元型触媒上流での排気通路内に供給
された空気及び燃料(炭化水素)の比を吸蔵還元型触媒
への流入排気ガスの空燃比と称すると、この吸蔵還元型
触媒は、流入排気ガスの空燃比がリーンのときはNOx
を吸収し、流入排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収
したNOxを放出する。
Next, the storage reduction catalyst accommodated in the first catalytic converter 21 and the selective reduction catalyst accommodated in the second catalytic converter 22 will be described. The storage-reduction catalyst uses, for example, alumina as a carrier, and on the carrier, for example, an alkali metal such as potassium K, sodium Na, lithium Li, cesium Cs, an alkaline earth such as barium Ba, calcium Ca, lanthanum La, yttrium. At least one selected from rare earths such as Y and a noble metal such as platinum Pt are supported. When the ratio of air and fuel (hydrocarbon) supplied into the engine intake passage and the exhaust passage upstream of the storage reduction catalyst is referred to as the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the storage reduction catalyst, the storage reduction catalyst is NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean
When the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases, the absorbed NOx is released.

【0026】なお、吸蔵還元型触媒上流の排気通路内に
燃料(炭化水素)あるいは空気が供給されない場合、流
入排気ガスの空燃比は燃焼室内に供給される混合気の空
燃比に一致し、したがってこの場合には、吸蔵還元型触
媒は燃焼室内に供給される混合気の空燃比がリーンのと
きにはNOx を吸収し、燃焼室内に供給される混合気中
の酸素濃度が低下すると吸収したNOx を放出・還元す
る。
When no fuel (hydrocarbon) or air is supplied into the exhaust passage upstream of the storage reduction catalyst, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas matches the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber. In this case, the storage reduction catalyst absorbs NOx when the air-fuel ratio of the mixture supplied to the combustion chamber is lean, and releases the absorbed NOx when the concentration of oxygen in the mixture supplied to the combustion chamber decreases.・ Reduce.

【0027】図2は、燃焼室から排出される排気ガスの
代表的な成分の濃度を概略的に示している。図2からわ
かるように、燃焼室から排出される排気ガス中の未燃H
C,COの濃度は燃焼室内に供給される混合気の空燃比
がリッチになるほど増大し、燃焼室から排出される排気
ガス中の酸素O2の濃度は燃焼室内に供給される混合気
の空燃比がリーンになるほど増大する。
FIG. 2 schematically shows the concentrations of typical components of the exhaust gas discharged from the combustion chamber. As can be seen from FIG. 2, unburned H in the exhaust gas discharged from the combustion chamber
The concentration of C and CO increases as the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber becomes richer, and the concentration of oxygen O 2 in the exhaust gas discharged from the combustion chamber increases the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber. It increases as the fuel ratio becomes leaner.

【0028】吸蔵還元型触媒でのNOx 吸収・還元は、
図3に示したようなメカニズムで行われると考えられて
いる。このメカニズムは、担体上に白金Pt及びバリウ
ムBaを担持させた場合であるが、他の貴金属,アルカ
リ金属,アルカリ土類,希土類を用いても同様のメカニ
ズムとなる。
NOx absorption / reduction by the storage reduction type catalyst is as follows.
It is believed that this is done by the mechanism shown in FIG. This mechanism is a case where platinum Pt and barium Ba are supported on a carrier, but the same mechanism can be obtained by using other noble metals, alkali metals, alkaline earths, and rare earths.

【0029】まず、排気ガスがかなりリーンになると排
気ガス中の酸素濃度が大巾に増大するため、図3(A)
に示すように酸素O2 がO2 -又はO2-の形で白金Ptの
表面に付着する。次に、排気ガスに含まれるNOは、白
金Ptの表面上でO2 -又はO 2-と反応し、NO2 となる
(2NO+O2 →2NO2 )。
First, when the exhaust gas becomes considerably lean, the exhaust gas is exhausted.
Since the oxygen concentration in the gas greatly increases, FIG.
Oxygen O as shown inTwo Is OTwo -Or O2-In the form of platinum Pt
Attaches to surface. Next, NO contained in the exhaust gas is white.
O on the surface of gold PtTwo -Or O 2-Reacts with NOTwo Becomes
(2NO + OTwo → 2NOTwo ).

【0030】その後、生成されたNO2 は、吸蔵還元型
触媒のNOx 吸収能力が飽和しない限り、白金Pt上で
酸化されながら触媒内に吸収されて酸化バリウムBaO
と結合し、図3(A)に示されるように硝酸イオンNO
3 - の形で吸蔵還元型触媒19内に拡散する。このよう
にしてNOx が触媒内に吸収される。
Thereafter, the generated NO 2 is absorbed in the catalyst while being oxidized on the platinum Pt, unless the NOx absorption capacity of the occlusion reduction type catalyst is not saturated.
And nitrate ions NO as shown in FIG.
3 - diffuse storage reduction catalyst in 19 in the form of. In this way, NOx is absorbed in the catalyst.

【0031】これに対し、排気ガス中の酸素濃度が低下
した場合は、NO2の生成量が低下し、前記反応とは逆
の反応によって、触媒内の硝酸イオンNO3 -は、NO2
またはNOの形で吸蔵還元型触媒から放出される。
[0031] In contrast, if the oxygen concentration in the exhaust gas decreases, and decreases the amount of NO 2, the reverse of the reaction and the reaction, nitrate ions NO 3 in the catalyst - is, NO 2
Alternatively, it is released from the storage reduction catalyst in the form of NO.

【0032】つまり、NOx は、排気ガス中の酸素濃度
が低下すると、吸蔵還元型触媒から放出されることにな
る。図2に示されるように、流入排気ガスのリーン度合
いが低くなれば、流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、
したがって、流入排気ガスのリーン度合いを低くすれ
ば、たとえ流入排気ガスの空燃比がリーンであっても吸
蔵還元型触媒からNOx が放出されることとなる。
That is, when the oxygen concentration in the exhaust gas decreases, NOx is released from the storage reduction catalyst. As shown in FIG. 2, when the lean degree of the inflowing exhaust gas decreases, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases,
Therefore, if the lean degree of the inflowing exhaust gas is reduced, NOx will be released from the occlusion reduction type catalyst even if the inflowing exhaust gas has a lean air-fuel ratio.

【0033】一方、このとき、燃焼室内に供給する混合
気がリッチにされて、排気ガスの空燃比がリッチになる
と、図2に示されるように多量の未燃HC,COがエン
ジンから排出される。これら未燃HC,COは、白金P
t上の酸素O2 -又はO2-とすぐに反応して酸化される。
On the other hand, at this time, when the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber is made rich and the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes rich, a large amount of unburned HC and CO is discharged from the engine as shown in FIG. You. These unburned HC and CO are platinum P
It reacts immediately with oxygen O 2 - or O 2- on t and is oxidized.

【0034】また、流入排気ガスの空燃比がリッチにな
ると、排気ガス中の酸素濃度は極度に低下するため、吸
蔵還元型触媒は、NO2 またはNOを放出する。このN
2またはNOは、図3(B)に示すように、未燃H
C、COと反応して還元される。このようにして白金P
t上のNO2 またはNOが存在しなくなると、吸蔵還元
型触媒から次から次へとNO2 またはNOが放出され
る。したがって、流入排気ガスの空燃比をリッチにする
と短時間の内に吸蔵還元型触媒からNOx が放出され
る。白金Pt上のO2 -又はO2-を消費しても未燃HC,
COが残っていれば、吸蔵還元型触媒から放出されたN
Ox も、エンジンから排出されたNOx も、この未燃H
C,COによって還元される。
Further, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes rich, the oxygen concentration in the exhaust gas extremely decreases, so that the storage reduction catalyst releases NO 2 or NO. This N
O 2 or NO, as shown in FIG.
It is reduced by reacting with C and CO. Thus, platinum P
When NO 2 or NO on t disappears, NO 2 or NO is released from the storage reduction catalyst one after another. Therefore, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made rich, NOx is released from the storage reduction catalyst within a short time. Or O 2- unburned HC also consume, - O 2 on the platinum Pt
If CO remains, N released from the storage reduction catalyst
Ox and NOx exhausted from the engine
Reduced by C and CO.

【0035】したがって、流入排気ガスの空燃比をリッ
チにすれば短時間の内に吸蔵還元型触媒に吸収されてい
るNOx が放出され、しかも、この放出されたNOx が
還元されるために大気中にNOx が排出されるのを阻止
することができる。
Therefore, if the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made rich, the NOx absorbed by the occlusion reduction type catalyst is released within a short time, and the released NOx is reduced. NOx can be prevented from being discharged.

【0036】ところで、ディーゼルエンジンの場合は、
ストイキ(理論空燃比、A/F=13〜14)よりもは
るかにリーン域で燃焼が行われるので、通常の機関運転
状態では第1触媒コンバータ21に流入する排気ガスの
空燃比は非常にリーンであり、排気ガス中のNOx は吸
蔵還元型触媒に吸収され、触媒から放出されるNOx量
は極めて少ない。
By the way, in the case of a diesel engine,
Since combustion is performed in a much leaner region than the stoichiometric ratio (the stoichiometric air-fuel ratio, A / F = 13 to 14), the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the first catalytic converter 21 is very lean in a normal engine operating state. NOx in the exhaust gas is absorbed by the storage reduction catalyst, and the amount of NOx released from the catalyst is extremely small.

【0037】また、ガソリンエンジンの場合には、前述
したように燃焼室に供給する混合気をリッチにすること
により排気ガスの空燃比をリッチにし、排気ガス中の酸
素濃度を低下させて、吸蔵還元型触媒に吸収されている
NOx を放出させ再生することができるが、ディーゼル
エンジンの場合には、燃焼室に供給する混合気をリッチ
にすると燃焼の際に煤が発生するなどの問題があり採用
することはできない。したがって、ディーゼルエンジン
では燃焼用の混合気とは別に還元剤としての燃料を直
接、吸蔵還元型触媒に供給して再生する必要がある。
In the case of a gasoline engine, as described above, the air-fuel ratio of the exhaust gas is made rich by enriching the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber, and the oxygen concentration in the exhaust gas is lowered to store the gas. NOx absorbed in the reduction catalyst can be released and regenerated, but in the case of a diesel engine, if the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber is made rich, soot is generated during combustion. Can not be adopted. Therefore, in a diesel engine, it is necessary to directly supply the fuel as a reducing agent separately from the air-fuel mixture for combustion to the occlusion reduction type catalyst for regeneration.

【0038】一方、第2触媒コンバータ22に収容され
ている選択還元型触媒は、空燃比リーンの排気(酸素過
剰の雰囲気)中で、炭化水素(HC)の存在下でNOx
を還元または分解する触媒として定義される。このよう
な選択還元型触媒には、ゼオライトにCu等の遷移金属
をイオン交換して担持した触媒、ゼオライトまたはアル
ミナに貴金属を担持した触媒、等が含まれる。
On the other hand, the selective reduction catalyst accommodated in the second catalytic converter 22 is provided with NOx in the presence of hydrocarbons (HC) in a lean air-fuel ratio exhaust (oxygen excess atmosphere).
Is defined as a catalyst that reduces or decomposes. Such a selective reduction catalyst includes a catalyst in which a transition metal such as Cu is ion-exchanged and supported on zeolite, a catalyst in which a noble metal is supported on zeolite or alumina, and the like.

【0039】選択還元型触媒は、排気ガスの空間速度が
遅く触媒入口側よりも触媒出口側の方が触媒温度が高い
温度分布状態においてNOx浄化率が高く、NOx排出量
が多い加速時にはNOx浄化率が低くなることが知られ
ている。ここで、触媒入口側よりも触媒出口側が触媒温
度が高い温度分布になるのは、排気ガス温度が高温から
低温に変化している時であり、これはほぼ非加速時に対
応する。
The selective reduction type catalyst has a high NOx purification rate in a temperature distribution state in which the exhaust gas has a low space velocity and the catalyst temperature is higher on the catalyst outlet side than on the catalyst inlet side, and the NOx purification rate is high during acceleration when the NOx emission amount is large. It is known that the rate decreases. Here, the temperature distribution where the catalyst temperature is higher on the catalyst outlet side than on the catalyst inlet side is when the exhaust gas temperature changes from high temperature to low temperature, which corresponds to almost non-acceleration.

【0040】これに対して、第1触媒コンバータ21に
収容されている吸蔵還元型触媒は、選択還元型触媒が苦
手とする加速時のようにNOx排出量が多いときにも高
いNOx浄化率を示し、比較的に高温の触媒温度(約4
00゜C程度まで)においてもNOxを吸蔵する。
On the other hand, the occlusion reduction type catalyst housed in the first catalytic converter 21 has a high NOx purification rate even when the NOx emission amount is large, such as during acceleration, which the selective reduction type catalyst is not good at. The relatively high catalyst temperature (approximately 4
(Up to about 00 ° C).

【0041】そこで、この排気浄化装置ではこれら触媒
の特性を生かし、ディーゼルエンジンの運転状態に応じ
て2種類の触媒を使い分けるようにしている。図4は排
気浄化装置の運転方法の概略フローチャートであり、ま
ず、機関本体1が加速状態か非加速状態かを判定し(ス
テップ100)、加速状態の場合には、切り換え弁20
によって第2排気管12bを閉ざし第1排気管12aを
開いて排気ガスを第1触媒コンバータ21に通し(ステ
ップ101)、排気ガス中のNOxを吸蔵還元型触媒で
吸収する。
Therefore, in this exhaust gas purifying apparatus, two types of catalysts are selectively used depending on the operation state of the diesel engine by utilizing the characteristics of these catalysts. FIG. 4 is a schematic flowchart of an operation method of the exhaust gas purification apparatus. First, it is determined whether the engine body 1 is in an accelerated state or a non-accelerated state (step 100).
By closing the second exhaust pipe 12b and opening the first exhaust pipe 12a, the exhaust gas is passed through the first catalytic converter 21 (step 101), and NOx in the exhaust gas is absorbed by the storage reduction catalyst.

【0042】一方、非加速状態の場合には、切り換え弁
20によって第1排気管12aを閉ざし第2排気管12
bを開いて、排気ガスを第2触媒コンバータ22に通す
(ステップ102)。ここで、第2触媒コンバータ22
の選択還元型触媒によってNOxを還元するためには還
元剤としてのHCが必要である。そこで、第2触媒コン
バータ22の出ガス温度Tが所定温度範囲内(T1<T
<T2)に入っているか否かを判定し(ステップ10
3)、温度範囲内であれば膨張行程において副噴射を行
って排気ガス中に還元剤としての燃料を噴射し(ステッ
プ104)、排気ガス中のNOxを第2触媒コンバータ
22の選択還元型触媒で還元する。
On the other hand, in the non-acceleration state, the first exhaust pipe 12a is closed by the switching valve 20 and the second exhaust pipe 12a is closed.
Opening b, the exhaust gas is passed through the second catalytic converter 22 (step 102). Here, the second catalytic converter 22
In order to reduce NOx by the selective reduction type catalyst, HC as a reducing agent is required. Therefore, the outgassing temperature T of the second catalytic converter 22 falls within a predetermined temperature range (T1 <T
<T2) is determined (step 10).
3) If it is within the temperature range, a sub-injection is performed in the expansion stroke to inject fuel as a reducing agent into the exhaust gas (step 104), and NOx in the exhaust gas is converted into a selective reduction catalyst of the second catalytic converter 22. To reduce.

【0043】そして、第1触媒コンバータ21の吸蔵還
元型触媒に吸蔵されているNOxを放出・還元するため
の再生処理は、第1排気管12aに排気ガスを通してい
ない非加速時に行うこととし、ステップ105で第1触
媒コンバータ21の吸蔵還元型触媒が再生済みか否かを
判定し、再生済みでなければ第1触媒コンバータ21に
対する再生処理を実行する(ステップ106)。
The regeneration process for releasing and reducing the NOx stored in the storage reduction catalyst of the first catalytic converter 21 is performed during non-acceleration when exhaust gas is not passed through the first exhaust pipe 12a. At 105, it is determined whether or not the occlusion reduction type catalyst of the first catalytic converter 21 has been regenerated, and if not, a regeneration process for the first catalytic converter 21 is executed (step 106).

【0044】尚、第1排気管12aに排気ガスを通して
第1触媒コンバータ21の吸蔵還元型触媒によってNO
xを吸収している時には、排気ガスの空燃比をリーンに
する必要があるので副噴射は行わない。
The exhaust gas is passed through the first exhaust pipe 12a and the NOx is stored in the first catalytic converter 21 by the occlusion reduction catalyst.
When x is being absorbed, the air-fuel ratio of the exhaust gas needs to be lean, so no sub-injection is performed.

【0045】次に、図5及び図6を参照してこの排気浄
化装置の運転制御についてさらに詳細に説明する。図5
及び図6は排気浄化装置の運転制御ルーチンであり、こ
の運転制御ルーチンはECU50によって一定クランク
角度毎に実行される。
Next, the operation control of the exhaust gas purifying apparatus will be described in more detail with reference to FIGS. FIG.
6 is an operation control routine of the exhaust gas purification apparatus, and this operation control routine is executed by the ECU 50 at every constant crank angle.

【0046】まず、ステップ200で再生実行フラグF
1が1か否かを判定する。再生実行フラグF1が1の場合
は第1触媒コンバータ21の吸蔵還元型触媒を再生中で
あることを意味し、再生実行フラグF1が0の場合は吸
蔵還元型触媒が再生済みであることを意味する。再生実
行フラグF1はイニシャルルーチンでは0である。
First, at step 200, the reproduction execution flag F
It is determined whether 1 is 1 or not. When the regeneration execution flag F1 is 1, it means that the occlusion reduction type catalyst of the first catalytic converter 21 is being regenerated, and when the regeneration execution flag F1 is 0, it means that the occlusion reduction type catalyst has been regenerated. I do. The reproduction execution flag F1 is 0 in the initial routine.

【0047】ステップ200でNOと判定された場合に
は、現在の車両の走行状態が加速状態か非加速状態かの
判定を行う。即ち、アクセル開度センサ17によりアク
セル開度α1を検出し(ステップ201)、さらにその
後もう一度アクセル開度α2を検出して(ステップ20
2)、アクセル開度の差(α2−α1)を演算して、その
差が正か否か判定する(ステップ203)。
If NO is determined in the step 200, it is determined whether the current running state of the vehicle is an acceleration state or a non-acceleration state. That is, the accelerator opening α1 is detected by the accelerator opening sensor 17 (step 201), and then the accelerator opening α2 is detected once more (step 20).
2) The difference (α2−α1) in accelerator opening is calculated, and it is determined whether or not the difference is positive (step 203).

【0048】アクセル開度の差が正(α2−α1>0)で
ある場合には判定タイマーが起動中か否かを判定し(ス
テップ204)、起動中であれば判定タイマ値を更新し
(ステップ205)、更新された判定タイマ値が予め設
定しておいた判定値tを越えているか否かを判定する
(ステップ206)する。
If the difference in accelerator opening is positive (α2−α1> 0), it is determined whether the determination timer is running (step 204), and if it is, the determination timer value is updated (step 204). Step 205), it is determined whether or not the updated determination timer value exceeds a preset determination value t (step 206).

【0049】ステップ206でYESと判定されると、
アクセル開度の増加状態が所定時間継続しているので加
速状態であると判断し、ステップ207に進んで加速フ
ラグF2を1とし、切り換え弁20を切り換えて第1排
気管12aを開き第2排気管12bを閉じて排気ガスを
第1排気管12aに流し(ステップ208)、排気ガス
中のNOxを第1触媒コンバータ21の吸蔵還元型触媒
で吸収する。そして、第1触媒コンバータ21の吸蔵還
元型触媒に吸収されたNOx量を積算する。
If YES is determined in step 206,
Since the increasing state of the accelerator opening has continued for a predetermined time, it is determined that the vehicle is accelerating, and the routine proceeds to step 207, where the acceleration flag F2 is set to 1, the switching valve 20 is switched, the first exhaust pipe 12a is opened and the second exhaust gas is opened. The pipe 12b is closed and the exhaust gas flows through the first exhaust pipe 12a (step 208), and NOx in the exhaust gas is absorbed by the storage reduction catalyst of the first catalytic converter 21. Then, the amount of NOx absorbed by the storage reduction catalyst of the first catalytic converter 21 is integrated.

【0050】ところで、吸蔵還元型触媒に吸収されてい
る総NOx 量を直接検出することは困難である。そこ
で、ここでは機関から排出された排気ガス中のNOx排
出量を推定し、その排出NOx量から吸蔵還元型触媒に
吸収されたNOx吸収量を推定するようにしている。
Incidentally, it is difficult to directly detect the total NOx amount absorbed by the storage reduction type catalyst. Therefore, here, the NOx emission amount in the exhaust gas discharged from the engine is estimated, and the NOx absorption amount absorbed by the storage reduction catalyst is estimated from the exhausted NOx amount.

【0051】すなわち、機関回転速度Nが高くなるほど
機関から単位時間あたりに排出される排気ガス量が増大
するので、機関回転速度Nが高くなるにしたがって機関
から排出されるNOx量は増大する。また、機関負荷L
が高くなるほど燃焼温度が高くなるので、機関負荷Lが
高くなるほど機関から単位時間あたりに排出されるNO
x量が増大する。そこで、予め実験により、機関負荷L
と、機関回転速度Nとをパラメータとして、これらパラ
メータと単位時間あたりに機関から排出されるNOx 量
との関係を求めてマップ化し、このNOx排出量マップ
をECU50のROMに記憶しておく。
That is, as the engine speed N increases, the amount of exhaust gas discharged from the engine per unit time increases. Therefore, the NOx amount discharged from the engine increases as the engine speed N increases. Also, the engine load L
The higher the engine load L, the higher the combustion temperature. Therefore, the higher the engine load L, the higher the NO discharged per unit time.
x amount increases. Therefore, the engine load L
The relationship between these parameters and the amount of NOx emitted from the engine per unit time is determined and mapped using the parameters and the engine speed N as a parameter, and this NOx emission map is stored in the ROM of the ECU 50.

【0052】そして、クランク角センサ35の出力パル
スを基に求めた機関回転速度Nと、アクセル開度センサ
17により検出されたアクセル開度αを基に求めた機関
負荷Lから、前記NOx排出量マップを参照して単位時
間あたりの機関排出NOx 量Nij を読み出し(ステッ
プ209)、これから本運転制御ルーチンを次回実行す
るまでの間に吸蔵還元型触媒に吸収されるNOx量を求
め、NOx積算値Qを更新して(ステップ210)、本
ルーチンの実行を終了する。
The NOx emission amount is determined from the engine speed N obtained based on the output pulse of the crank angle sensor 35 and the engine load L obtained based on the accelerator opening α detected by the accelerator opening sensor 17. The engine emission NOx amount Nij per unit time is read out with reference to the map (step 209), and the NOx amount absorbed by the occlusion reduction type catalyst until the next execution of this operation control routine is obtained. Q is updated (step 210), and the execution of this routine ends.

【0053】次回以降、本運転制御ルーチンを実行して
ステップ200からステップ206で加速状態であると
判定されている限り、排気ガスは第1排気管12aに流
され、ステップ209とステップ210により吸蔵還元
型触媒に吸収されるNOx量の積算が継続される。
From the next time on, the present operation control routine is executed, and as long as it is determined in steps 200 to 206 that the vehicle is in the accelerated state, the exhaust gas is flown to the first exhaust pipe 12a and stored in steps 209 and 210. The accumulation of the NOx amount absorbed by the reduction catalyst is continued.

【0054】そして、ステップ203でNOと判定され
た場合には、非加速状態に切り換わったこととなるの
で、ステップ211に進んで判定タイマをリセットし、
切り換え弁20を切り換えて第2排気管12bを開き第
1排気管12aを閉じて排気ガスを第2排気管12bに
流し(ステップ212)、排気ガス中のNOxを第2触
媒コンバータ22の選択還元型触媒で還元する。
If the determination in step 203 is NO, it means that the vehicle has been switched to the non-acceleration state, and the flow advances to step 211 to reset the determination timer.
By switching the switching valve 20, the second exhaust pipe 12b is opened, the first exhaust pipe 12a is closed, and the exhaust gas flows through the second exhaust pipe 12b (step 212), and NOx in the exhaust gas is selectively reduced by the second catalytic converter 22. Reduction with a type catalyst.

【0055】ところで、選択還元型触媒によりNOx を
還元するには排気ガス中に還元剤としてのHCを添加す
る必要があるが、ここで添加するHCの分子サイズは比
較的に小さい(Cの数が8以下)方がNOx 浄化率が高
い。ディーゼル燃料はそれよりCの多い大きい分子サイ
ズのHCを多量に含むので、そのままの形で選択還元型
触媒のすぐ上流に供給するよりも、膨張、排気行程にあ
る気筒の筒内に噴射し(以下、これを副噴射と称す)、
高温排気ガスによって熱分解して小さな分子のHCとし
て選択還元型触媒に供給する方が浄化率が高くなる。
In order to reduce NOx with a selective reduction catalyst, it is necessary to add HC as a reducing agent to the exhaust gas. However, the molecular size of HC added here is relatively small (the number of C Is 8 or less), the NOx purification rate is higher. Diesel fuel contains a large amount of large-molecule-size HC with a larger amount of C, so that it is injected into the cylinder of the cylinder in the expansion and exhaust strokes rather than being supplied as it is immediately upstream of the selective reduction catalyst ( Hereinafter, this is referred to as an auxiliary injection),
Purification efficiency is higher when the catalyst is thermally decomposed by high-temperature exhaust gas and supplied as small molecular HC to the selective reduction catalyst.

【0056】そこで、この実施の形態では、ステップ2
13で出ガス温度センサ18により検出した触媒出ガス
温度Tが所定の温度範囲(T1<T<T2)にあるか否か
を判定し(例えば200〜400゜C)、YESと判定
された場合には、副噴射条件を求め(ステップ21
4)、この条件下で副噴射を実行して(ステップ21
5)、排気ガスにHCを添加することとした。
Therefore, in this embodiment, step 2
In step 13, it is determined whether or not the catalyst outlet gas temperature T detected by the outlet gas temperature sensor 18 is within a predetermined temperature range (T1 <T <T2) (for example, 200 to 400 ° C.), and if YES is determined. In step 21, the sub-injection condition is determined (step 21).
4) The sub-injection is executed under these conditions (step 21).
5), HC was added to the exhaust gas.

【0057】副噴射によって選択還元型触媒に供給され
たHCは、一部が部分酸化して活性種を生成し、この活
性種がNOx と反応してNOx を還元し、N2 、H
2O、O、CO2 を生成する。尚、副噴射条件の設定方
法については後で詳述する。
Part of the HC supplied to the selective reduction catalyst by the sub-injection is partially oxidized to generate active species, and the active species reacts with NOx to reduce NOx, and N 2 , H 2
Produces 2 O, O, CO 2 . The setting method of the sub injection condition will be described later in detail.

【0058】ステップ215で副噴射を実行した後、ス
テップ216へ進む。また、ステップ213でNOと判
定された場合には、副噴射実行の条件が整っていないの
で、副噴射を実行することなくステップ216へ進む。
After executing the sub-injection in step 215, the process proceeds to step 216. If the determination in step 213 is NO, the process proceeds to step 216 without executing the sub-injection because the condition for executing the sub-injection is not satisfied.

【0059】ステップ216では加速フラグF2が1か
否かを判定するが、すでにステップ207で加速フラグ
F2は1にされているので、ステップ216ではF2=1
と判定されステップ217に進む。
At step 216, it is determined whether or not the acceleration flag F2 is 1. Since the acceleration flag F2 has already been set to 1 at step 207, at step 216, F2 = 1.
It proceeds to step 217.

【0060】ステップ217では再生実行フラグF1が
1か否かを判定するが、再生実行フラグF1はイニシャ
ルルーチンでは0であるので、ステップ217ではNO
と判定され、ステップ218に進む。
At step 217, it is determined whether or not the regeneration execution flag F1 is 1. Since the regeneration execution flag F1 is 0 in the initial routine, NO is determined at step 217.
It proceeds to step 218.

【0061】ステップ218では、ステップ210で求
めたNOx積算値Qが、予め設定された再生許可NOx値
0を越えているか否かを判定する。尚、再生許可NOx
値Q0は、再生をするに足る最小NOx吸収量として予め
ECU50のROMに記憶しておく。
[0061] At step 218, the NOx integrated value Q calculated in step 210, determines whether the over reproduction permission NOx value Q 0 which is set in advance. Note that the regeneration permission NOx
The value Q 0 is stored in advance in the ROM of the ECU 50 as a minimum NOx absorption amount sufficient for regeneration.

【0062】ステップ218でNOx積算値Qが再生許
可NOx値Q0を越えていないと判定された場合には、再
生が必要とされるNOx積算値に達していないので再生
不要であり本ルーチンを終了する。
If it is determined in step 218 that the NOx integrated value Q does not exceed the regeneration-permitted NOx value Q 0 , the regeneration is not required because the NOx integrated value required for regeneration has not been reached, and this routine is executed. finish.

【0063】NOx積算値Qが再生判定NOx値Q0を越
えていると判定された場合には、ステップ219以降に
進んで第1触媒コンバータ21の吸蔵還元型触媒に対し
て再生処理を実行する。
When it is determined that the NOx integrated value Q exceeds the regeneration determination NOx value Q 0 , the process proceeds to step 219 and thereafter, and the regeneration process is performed on the occlusion reduction type catalyst of the first catalytic converter 21. .

【0064】まず、ステップ219では、NOx積算値
Qに対応する再生時間をECU50のROMに記憶され
ている再生時間マップを参照して読み出す。再生時間マ
ップは、予め実験により、第1触媒コンバータ21の吸
蔵還元型触媒に吸収されたNOx量と、このNOxを総て
放出・還元させるための燃料量を噴射させるに必要な還
元剤弁31の開弁時間との関係を求め、これをマップ化
したものであり、予めECU50のROMに記憶してお
く。
First, at step 219, the reproduction time corresponding to the NOx integrated value Q is read out with reference to the reproduction time map stored in the ROM of the ECU 50. The regeneration time map indicates the amount of NOx absorbed in the storage reduction catalyst of the first catalytic converter 21 and the reducing agent valve 31 necessary to inject the amount of fuel for releasing and reducing all the NOx by experiments in advance. Is obtained by mapping the relationship with the valve opening time, and is stored in the ROM of the ECU 50 in advance.

【0065】次に、弁駆動装置30を駆動して還元剤弁
31を開き噴射ノズル24から第1触媒コンバータ21
内に燃料を噴射するとともに、弁駆動装置26を駆動し
てEGR弁27を開き(ステップ220)、第1触媒コ
ンバータ21内を還元雰囲気にして、吸蔵還元型触媒に
吸収されていたNOxを放出・還元させる。
Next, the valve driving device 30 is driven to open the reducing agent valve 31, and the first catalytic converter 21
The fuel is injected into the inside, and the EGR valve 27 is opened by driving the valve driving device 26 (step 220), and the inside of the first catalytic converter 21 is set to a reducing atmosphere to release NOx absorbed by the occlusion reduction type catalyst.・ Reduce.

【0066】ここでEGR弁27の弁開度は機関本体1
の運転状態に応じた通常のEGR制御に基づいて決定さ
れるが、第1触媒コンバータ21の再生処理の間に限
り、EGR制御においてEGR弁27の開度が所定の設
定開度以下(全閉を含む)の指令が出ているときには、
前記設定開度の開弁状態保持を優先するように制御す
る。
Here, the valve opening of the EGR valve 27 is
Is determined based on the normal EGR control according to the operating state of the EGR valve 27. However, only during the regeneration process of the first catalytic converter 21, the opening of the EGR valve 27 in the EGR control is equal to or less than a predetermined set opening (fully closed). ) Is issued,
The control is performed such that priority is given to maintaining the valve opening state of the set opening degree.

【0067】第1触媒コンバータ21の再生処理の間、
EGR弁27を開くことにより第1触媒コンバータ21
の下流部分が負圧になるので、第1触媒コンバータ21
の吸蔵還元型触媒に吸収されているNOxが放出され易
くなる。また、第1排気管12aを閉ざしている切り換
え弁20で漏れが生じ、第1排気管12a内に排気ガス
の流れが適度に生じるので、噴射ノズル24から噴射さ
れる燃料が吸蔵還元型触媒内に短時間のうちに拡散し易
くなり、隅々に行き渡るようになって吸蔵還元型触媒の
再生を促進する。
During the regeneration process of the first catalytic converter 21,
By opening the EGR valve 27, the first catalytic converter 21
Of the first catalytic converter 21
NOx absorbed in the NOx storage reduction catalyst is easily released. In addition, since the leakage occurs in the switching valve 20 that closes the first exhaust pipe 12a and the flow of the exhaust gas is appropriately generated in the first exhaust pipe 12a, the fuel injected from the injection nozzle 24 is stored in the storage reduction catalyst. In a short period of time, it becomes easy to diffuse and spreads to every corner, thereby promoting regeneration of the storage reduction catalyst.

【0068】この後、再生タイマをスタートし(ステッ
プ221)、再生実行フラグF1を1にして(ステップ
222)、本ルーチンの実行を終了する。次回の運転制
御ルーチンの実行では、ステップ200において再生実
行フラグF1=1と判定されるので、ステップ200か
らステップ212に進み、さらにステップ213〜21
6を実行した後、ステップ217に進む。
Thereafter, the reproduction timer is started (step 221), the reproduction execution flag F1 is set to 1 (step 222), and the execution of this routine is terminated. In the next execution of the operation control routine, the regeneration execution flag F1 is determined to be 1 in step 200, so the process proceeds from step 200 to step 212, and further proceeds to steps 213 to 21.
After step 6, the process proceeds to step 217.

【0069】ステップ217では再生実行フラグF1=
1であるのでステップ223に進み、先にステップ21
9で読み出した再生設定時間が経過したか否か判定す
る。再生時間を経過していない場合には本ルーチンの実
行を終了し、再生を続行することとなる。ステップ22
3で再生時間が経過したと判定されると、ステップ22
4に進んで、還元剤弁31を閉じて噴射ノズル24から
の燃料噴射を停止するとともに、EGR弁27を閉じ、
以後のEGR弁27の開度制御を通常のEGR制御に委
ねる。これで第1触媒コンバータ21の吸蔵還元型触媒
の再生処理を終了する。
In step 217, the reproduction execution flag F1 =
Therefore, the process proceeds to step 223, and
It is determined whether the reproduction set time read in step 9 has elapsed. If the reproduction time has not elapsed, the execution of this routine is terminated, and the reproduction is continued. Step 22
If it is determined in step 3 that the reproduction time has elapsed, step 22
4 and the fuel injection from the injection nozzle 24 is stopped by closing the reducing agent valve 31 and the EGR valve 27 is closed,
Subsequent opening control of the EGR valve 27 is entrusted to normal EGR control. Thus, the regeneration processing of the storage reduction catalyst of the first catalytic converter 21 is completed.

【0070】次に、再生実行フラグF1と加速フラグF2
をともに0にし(ステップ225)、NOx積算値Qを
リセットし(ステップ226)、再生タイマをリセット
して(ステップ227)、本運転制御ルーチンの実行を
終了する。
Next, the regeneration execution flag F1 and the acceleration flag F2
Are set to 0 (step 225), the NOx integrated value Q is reset (step 226), the regeneration timer is reset (step 227), and the execution of the present operation control routine is terminated.

【0071】ステップ204で判定タイマが起動してい
ないと判定された場合にはステップ228で判定タイマ
を起動した後にステップ212に進み、また、ステップ
206で判定タイマ値が所定時間tを越えていないと判
定された場合にはステップ212に進み、いずれの場合
も排気ガスを第2排気管12bに流すように制御される
こととなる。
If it is determined in step 204 that the determination timer has not started, the process proceeds to step 212 after activating the determination timer in step 228, and the determination timer value does not exceed the predetermined time t in step 206. When the determination is made, the process proceeds to step 212, and in any case, the exhaust gas is controlled to flow through the second exhaust pipe 12b.

【0072】以上の説明からわかるように、この排気浄
化装置においては、第1触媒コンバータ21の吸蔵還元
型触媒の再生タイミングは、触媒がNOxで飽和したか
否かに関係なく、加速時に吸収したNOxを加速終了後
の非加速時において直ちに放出・還元するようにしてお
り、吸蔵還元型触媒を常に再生済みの状態にして次の加
速時のNOx吸収に備えることとなる。
As can be seen from the above description, in this exhaust gas purification apparatus, the regeneration timing of the occlusion reduction type catalyst of the first catalytic converter 21 was absorbed during acceleration regardless of whether the catalyst was saturated with NOx. NOx is immediately released and reduced at the time of non-acceleration after the end of acceleration, so that the occlusion-reduction catalyst is always in a regenerated state to prepare for NOx absorption at the next acceleration.

【0073】また、吸蔵還元型触媒の再生は温度が高い
方が有利であるが、この実施の形態では吸蔵還元型触媒
の再生は、吸蔵還元型触媒の温度が比較的に高く保持さ
れている加速直後に行われるようになるので、NOx の
放出・還元が早く行われるようになる。
In addition, while it is advantageous to regenerate the occlusion reduction type catalyst at a higher temperature, in this embodiment, the regeneration of the occlusion reduction type catalyst is maintained at a relatively high temperature. Since it is performed immediately after acceleration, the release and reduction of NOx are performed quickly.

【0074】尚、この実施の形態においては、切り換え
弁20と弁駆動装置23とECU50による一連の信号
処理のうちステップ201からステップ208及びステ
ップ212を実行する部分により流路切り換え手段が実
現され、噴射ノズル24と弁駆動装置26と還元剤弁3
1とECU50による一連の信号処理のうちステップ2
17からステップ224を実行する部分により還元剤添
加手段が実現される。
In this embodiment, the flow path switching means is realized by a part of the series of signal processing performed by the switching valve 20, the valve driving device 23, and the ECU 50, which executes steps 201 to 208 and 212. Injection nozzle 24, valve driving device 26, and reducing agent valve 3
Step 1 of a series of signal processing by ECU 1 and ECU 50
The portion from Step 17 to Step 224 implements a reducing agent adding means.

【0075】次に、前述した副噴射条件の設定方法につ
いて簡単に説明する。副噴射において、膨張、排気行程
にある気筒の筒内に燃料を噴射する場合、噴射量が少な
過ぎれば排気ガス中のHC量が不足し、選択還元型触媒
でのNOx の還元が十分でなくなり、噴射量が多過ぎれ
ばHCがNOx の還元に消費されるよりも多くなって余
分のHCは排出され、HCエミッションの悪化、燃費の
低下を生じる。また、機関運転状態(機関回転速度N、
機関負荷L)に応じて生成NOx 量が変化し、そのNO
x を還元するための要求HC量も変化するので、機関運
転状態に応じて最適量の副噴射を実行しなければならな
い。この副噴射条件は図7の条件設定ルーチンで決定す
る。図7の条件設定ルーチンは、ECU50によって一
定クランク角度毎に実行される。
Next, a method of setting the above-described sub-injection condition will be briefly described. In the sub-injection, when fuel is injected into a cylinder in the expansion and exhaust strokes, if the injection amount is too small, the amount of HC in the exhaust gas becomes insufficient, and the NOx reduction by the selective reduction catalyst becomes insufficient. On the other hand, if the injection amount is too large, HC becomes larger than that consumed for NOx reduction, and excess HC is discharged, resulting in deterioration of HC emission and reduction of fuel consumption. Further, the engine operating state (the engine speed N,
The generated NOx amount changes according to the engine load L),
Since the required HC amount for reducing x also changes, an optimum amount of sub-injection must be executed according to the engine operating state. This sub-injection condition is determined by the condition setting routine of FIG. The condition setting routine of FIG. 7 is executed by the ECU 50 at every constant crank angle.

【0076】まず、ステップ2151で、クランク角セ
ンサ35の出力信号から演算される機関回転速度N、ア
クセル開度センサ17の出力信号から演算される機関負
荷Lを読み込む。
First, at step 2151, the engine speed N calculated from the output signal of the crank angle sensor 35 and the engine load L calculated from the output signal of the accelerator opening sensor 17 are read.

【0077】次に、ステップ2152に進み、副噴射を
行う気筒番号を決定する。即ち、クランク角センサ34
の出力パルスから、例えば1番気筒が上死点にきたとき
を知り、クランク角センサ35の出力信号から、例えば
1番気筒が上死点位置から何度回転した位置にあるかを
知ることにより、現在のクランク角を演算することがで
き、1番気筒の行程がわかれば他の気筒の行程もわか
り、どの気筒が膨張、排気行程にあるか、したがって副
噴射を実行すべき気筒番号(膨張、排気のいずれかの行
程にある気筒の番号)を決定することができる。
Next, the routine proceeds to step 2152, where the cylinder number for performing the sub-injection is determined. That is, the crank angle sensor 34
By knowing, for example, when the first cylinder comes to the top dead center from the output pulse, and by knowing from the output signal of the crank angle sensor 35, for example, the number of rotations of the first cylinder from the top dead center position. The current crank angle can be calculated, and if the stroke of the first cylinder is known, the strokes of the other cylinders can be known, and which cylinder is in the expansion and exhaust strokes, and therefore the cylinder number (the expansion , The number of the cylinder in any of the exhaust strokes).

【0078】次に、ステップ2153に進み、必要副噴
射量qを決定する。即ち、現在の機関回転速度Nと機関
負荷Lから機関運転状態がほぼ定まり、その状態でのN
Ox生成量が決まるとともにそれを浄化するためのHC
量またはHC濃度も決まる。これが目標HC濃度HC1
であり、目標HC濃度HC1 が決まればその目標HC濃
度HC1 を得るための必要副噴射量qも決まる。そこ
で、機関回転速度Nと機関負荷Lと必要副噴射量qとの
関係を実験により求めておき、これをマップにして予め
ECU50のROMに格納しておく。ステップ2153
では、現在の機関回転速度Nと機関負荷Lから前記マッ
プを参照して必要副噴射量qを決定するのである。尚、
機関回転速度Nが大なるほど、そして機関負荷Lが大な
るほど、必要副噴射量qも大きくなる。
Next, the routine proceeds to step 2153, where the necessary sub-injection amount q is determined. That is, the engine operating state is substantially determined from the current engine speed N and the engine load L, and N
HC for determining the amount of generated Ox and purifying it
The amount or HC concentration is also determined. This is the target HC concentration HC1
When the target HC concentration HC1 is determined, the necessary sub-injection amount q for obtaining the target HC concentration HC1 is also determined. Therefore, the relationship among the engine rotation speed N, the engine load L, and the required sub-injection amount q is obtained by an experiment, and this is stored as a map in the ROM of the ECU 50 in advance. Step 2153
Then, the necessary sub-injection amount q is determined from the current engine speed N and the engine load L with reference to the map. still,
As the engine rotational speed N increases and the engine load L increases, the required sub-injection amount q also increases.

【0079】次に、ステップ2154に進み、副噴射の
燃料圧力Pと噴射期間Tm を決定する。即ち、副噴射量
は燃料噴射弁9の噴射期間Tm と燃料圧力Pによって決
まるので、まず、期間回転速度Nと期間負荷Lからその
機関運転状態に応じた燃料圧力Pを決定し、次に、この
燃料圧力Pと必要副噴射量qから噴射期間Tm を決定す
る。尚、期間回転速度Nと期間負荷Lと燃料圧力Pとの
関係は予めマップにしてECU50のROMに格納され
ており、燃料圧力Pと必要副噴射量qと噴射期間Tm と
の関係は予めマップにしてECU50のROMに格納さ
れていて、燃料圧力Pと噴射期間Tm を決定する際にこ
れらマップが参照される。
Next, the routine proceeds to step 2154, where the fuel pressure P of the sub-injection and the injection period Tm are determined. That is, since the sub-injection amount is determined by the injection period Tm of the fuel injection valve 9 and the fuel pressure P, first, the fuel pressure P according to the engine operating state is determined from the period rotation speed N and the period load L. The injection period Tm is determined from the fuel pressure P and the necessary sub-injection amount q. The relationship between the period rotation speed N, the period load L, and the fuel pressure P is stored in the ROM of the ECU 50 in advance as a map, and the relationship between the fuel pressure P, the required sub-injection amount q, and the injection period Tm is mapped in advance. These maps are referred to when the fuel pressure P and the injection period Tm are determined.

【0080】次に、ステップ2155に進み、ステップ
2154で演算した噴射期間Tm に基づいて、副噴射開
始時期τs を決定する。即ち、副噴射で噴射される燃料
は、その全量が機関の膨張、排気行程で筒内に噴射され
なければならず、しかも、排気行程の終了近傍の吸気弁
と排気弁の両方が開くオーバラップ開時期よりも前に副
噴射が終了しなければならない。副噴射の終了時期が吸
排気弁開弁オーバラップ時期にかからないようにすると
いう条件で決まると、それよりTm だけ早めた時期が副
噴射開始時期τs となる。
Next, the routine proceeds to step 2155, where the sub-injection start timing τ s is determined based on the injection period T m calculated in step 2154. That is, the entire amount of the fuel injected by the sub-injection must be injected into the cylinder during the expansion and exhaust strokes of the engine, and furthermore, both the intake valve and the exhaust valve near the end of the exhaust stroke are opened. The sub-injection must end before the opening time. If the end timing of the sub-injection is determined so as not to overlap the intake / exhaust valve opening overlap timing, the timing earlier by Tm than that is the sub-injection start timing τ s .

【0081】このようにして求めた副噴射量q、噴射期
間Tm 、噴射開始時期τs にしたがって副噴射が実行さ
れる。
The sub-injection is performed in accordance with the sub-injection amount q, the injection period T m , and the injection start timing τ s thus obtained.

【0082】[0082]

【発明の効果】本発明によれば、空燃比リーン状態で燃
焼させる内燃機関から排出される排気ガスを排気通路に
通し、排気通路に設けた触媒により浄化する内燃機関の
排気浄化装置において、排気通路が途中で第1排気通路
と第2排気通路に分岐され、排気ガス温度が高温から低
温に変化している時には第2排気通路に排気ガスを流通
させ、それ以外の時には第1排気通路に排気ガスを流通
させるように排気ガスの流路を切り換える流路切り換え
手段と、第1排気通路に設けられ、流入排気ガスの空燃
比がリーンの時にNOxを吸収し流入排気ガスの酸素濃
度が低下した時に吸収したNOxを放出する吸蔵還元型
触媒と、第2排気通路に設けられ、酸素過剰の雰囲気で
炭化水素の存在下でNOxを還元または分解する選択還
元型触媒と、吸蔵還元型触媒に吸収されているNOxを
放出還元させるべく、第2排気通路に排気ガスを流通さ
せている間に吸蔵還元型触媒に還元剤を添加する還元剤
添加手段と、を備えることにより、吸蔵還元型触媒と選
択還元型触媒とをそれぞれの特性に応じて使い分けるこ
とができ、NOxの浄化率を向上させることができる。
また、排気浄化のシステム全体を簡素化することができ
る。
According to the present invention, there is provided an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine in which exhaust gas discharged from an internal combustion engine burning in an air-fuel ratio lean state passes through an exhaust passage and is purified by a catalyst provided in the exhaust passage. The passage branches midway into a first exhaust passage and a second exhaust passage, and when the exhaust gas temperature changes from high temperature to low temperature, the exhaust gas flows through the second exhaust passage. Otherwise, the exhaust gas flows through the first exhaust passage. Flow path switching means for switching the flow path of the exhaust gas so as to allow the exhaust gas to flow therethrough; provided in the first exhaust passage, absorbing NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean and reducing the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas A NOx storage-reduction catalyst that releases NOx absorbed when it is released, a selective reduction-type catalyst that is provided in the second exhaust passage, and reduces or decomposes NOx in the presence of hydrocarbons in an oxygen-excess atmosphere. A reducing agent adding means for adding a reducing agent to the occlusion reduction type catalyst while discharging exhaust gas through the second exhaust passage so as to release and reduce NOx absorbed by the catalyst. The type catalyst and the selective reduction type catalyst can be selectively used according to their respective characteristics, and the NOx purification rate can be improved.
Further, the entire exhaust gas purification system can be simplified.

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

【図1】 本発明の内燃機関の排気浄化装置の一実施の
形態における全体構成図である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.

【図2】 排気ガスの空燃比と排気ガス中の主要成分の
濃度の関係を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between an air-fuel ratio of exhaust gas and concentrations of main components in the exhaust gas.

【図3】 吸蔵還元型触媒のNOx吸収とNOx放出・還
元の原理説明図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating the principle of NOx absorption and NOx release / reduction of a storage reduction catalyst.

【図4】 本発明の内燃機関の排気浄化装置の運転制御
手順の概略を示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart illustrating an outline of an operation control procedure of the exhaust gas purification device for an internal combustion engine of the present invention.

【図5】 本発明の内燃機関の排気浄化装置の一実施の
形態における運転制御手順を示す詳細なフローチャート
(その1)である。
FIG. 5 is a detailed flowchart (part 1) illustrating an operation control procedure in the embodiment of the exhaust gas purification device for an internal combustion engine of the present invention.

【図6】 本発明の内燃機関の排気浄化装置の一実施の
形態における運転制御手順を示す詳細なフローチャート
(その2)である。
FIG. 6 is a detailed flowchart (part 2) illustrating an operation control procedure in the embodiment of the exhaust gas purification device for an internal combustion engine of the present invention.

【図7】 本発明の内燃機関の排気浄化装置の一実施の
形態における副噴射条件設定手順を示すフローチャート
である。
FIG. 7 is a flowchart showing a sub-injection condition setting procedure in one embodiment of the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ディーゼル機関本体(内燃機関) 12 排気管(排気通路) 12a 第1排気管(第1排気通路) 12b 第2排気管(第2排気通路) 20 切り換え弁(流路切り換え手段) 21 第1触媒コンバータ(吸蔵還元型触媒) 22 第2触媒コンバータ(選択還元型触媒) 23 弁駆動装置(流路切り換え手段) 24 噴射ノズル(還元剤添加手段) 30 弁駆動装置(還元剤添加手段) 31 還元剤弁(還元剤添加手段) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Diesel engine main body (internal combustion engine) 12 Exhaust pipe (exhaust passage) 12a First exhaust pipe (first exhaust passage) 12b Second exhaust pipe (second exhaust passage) 20 Switching valve (flow path switching means) 21 First catalyst Converter (storage reduction type catalyst) 22 Second catalytic converter (selective reduction type catalyst) 23 Valve driving device (flow path switching unit) 24 Injection nozzle (reducing agent adding unit) 30 Valve driving device (reducing agent adding unit) 31 Reducing agent Valve (reducing agent addition means)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 空燃比リーン状態で燃焼させる内燃機関
から排出される排気ガスを排気通路に通し、排気通路に
設けた触媒により浄化する内燃機関の排気浄化装置にお
いて、 排気通路が途中で第1排気通路と第2排気通路に分岐さ
れ、 排気ガス温度が高温から低温に変化している時には第2
排気通路に排気ガスを流通させ、それ以外の時には第1
排気通路に排気ガスを流通させるように排気ガスの流路
を切り換える流路切り換え手段と、 第1排気通路に設けられ、流入排気ガスの空燃比がリー
ンの時にNOxを吸収し流入排気ガスの酸素濃度が低下
した時に吸収したNOxを放出する吸蔵還元型触媒と、 第2排気通路に設けられ、酸素過剰の雰囲気で炭化水素
の存在下でNOxを還元または分解する選択還元型触媒
と、 吸蔵還元型触媒に吸収されているNOxを放出還元させ
るべく、第2排気通路に排気ガスを流通させている間に
吸蔵還元型触媒に還元剤を添加する還元剤添加手段と、 を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, wherein exhaust gas discharged from an internal combustion engine burning in an air-fuel ratio lean state passes through an exhaust passage and is purified by a catalyst provided in the exhaust passage. The exhaust gas is branched into an exhaust passage and a second exhaust passage.
Exhaust gas is allowed to flow through the exhaust passage.
Flow path switching means for switching the flow path of the exhaust gas so as to allow the exhaust gas to flow through the exhaust path; and provided in the first exhaust path to absorb NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean and to reduce the oxygen in the inflowing exhaust gas. A storage-reduction catalyst that releases NOx absorbed when the concentration is reduced; a selective reduction catalyst that is provided in the second exhaust passage and that reduces or decomposes NOx in the presence of hydrocarbons in an oxygen-excess atmosphere; Reducing means for adding a reducing agent to the occlusion reduction type catalyst while flowing exhaust gas through the second exhaust passage in order to release and reduce NOx absorbed by the type catalyst. Exhaust purification device for an internal combustion engine.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000043648A1 (en) * 1999-01-25 2000-07-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust emission control device of internal combustion engine
EP1176292A1 (en) * 2000-07-24 2002-01-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purifying apparatus of internal combustion engine
EP1176295A3 (en) * 2000-07-24 2003-05-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Apparatus and method for diagnosing reducing-agent supplying device in internal combustion engine
EP1211396A3 (en) * 2000-12-01 2003-05-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purifying device for internal combustion engine
JP2003529012A (en) * 1999-08-23 2003-09-30 マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー Emission reduction system
EP1298291A3 (en) * 2001-10-01 2003-12-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purifying apparatus for internal combustion engine and control method thereof
WO2009099528A3 (en) * 2008-01-31 2009-11-05 Caterpillar Inc. Exhaust system implementing scr and egr
KR20120012608A (en) * 2010-08-02 2012-02-10 두산인프라코어 주식회사 After treatment system for engine
JP2017203439A (en) * 2016-05-13 2017-11-16 株式会社デンソー Engine system for vehicle
JP2019190419A (en) * 2018-04-27 2019-10-31 いすゞ自動車株式会社 Exhaust emission control device and vehicle

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000043648A1 (en) * 1999-01-25 2000-07-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust emission control device of internal combustion engine
US6502391B1 (en) 1999-01-25 2003-01-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP2003529012A (en) * 1999-08-23 2003-09-30 マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー Emission reduction system
EP1176292A1 (en) * 2000-07-24 2002-01-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purifying apparatus of internal combustion engine
EP1176295A3 (en) * 2000-07-24 2003-05-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Apparatus and method for diagnosing reducing-agent supplying device in internal combustion engine
EP1211396A3 (en) * 2000-12-01 2003-05-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purifying device for internal combustion engine
EP1298291A3 (en) * 2001-10-01 2003-12-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purifying apparatus for internal combustion engine and control method thereof
US6834496B2 (en) 2001-10-01 2004-12-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purifying apparatus for internal combustion engine and control method thereof
WO2009099528A3 (en) * 2008-01-31 2009-11-05 Caterpillar Inc. Exhaust system implementing scr and egr
US8151558B2 (en) 2008-01-31 2012-04-10 Caterpillar Inc. Exhaust system implementing SCR and EGR
KR20120012608A (en) * 2010-08-02 2012-02-10 두산인프라코어 주식회사 After treatment system for engine
JP2017203439A (en) * 2016-05-13 2017-11-16 株式会社デンソー Engine system for vehicle
JP2019190419A (en) * 2018-04-27 2019-10-31 いすゞ自動車株式会社 Exhaust emission control device and vehicle

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