JP2001059417A - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
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- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 活性温度域の異なる2つのNOx触媒を直列
に設けてなる排気浄化装置において、NOx浄化率の向
上を図る。
【解決手段】 排気管5に高温活性型NOx触媒6と低
温活性型NOx触媒7をその順番に直列に設ける。これ
らNOx触媒6,7には還元剤供給装置10によって還
元剤(軽油)が供給される。還元剤供給装置10の供給
ポンプ11には、供給ポンプ11の駆動電圧の大きさを
制御することにより供給圧力を制御することができるポ
ンプを用い、噴射ノズル12には、供給圧力の大きさに
応じて噴射圧力を変えることができるノズルを用いる。
入ガス温センサ8で検出した入ガス温度が所定温度より
も低いときには、噴射圧力を増圧することにより低温活
性型NOx触媒7に必要量の還元剤を供給できるように
する。
(57) [PROBLEMS] To improve an NOx purification rate in an exhaust gas purification device in which two NOx catalysts having different activation temperature ranges are provided in series. SOLUTION: A high temperature active NOx catalyst 6 and a low temperature active NOx catalyst 7 are provided in series in an exhaust pipe 5 in that order. A reducing agent (light oil) is supplied to these NOx catalysts 6 and 7 by a reducing agent supply device 10. As the supply pump 11 of the reducing agent supply device 10, a pump capable of controlling the supply pressure by controlling the magnitude of the driving voltage of the supply pump 11 is used, and the injection nozzle 12 A nozzle capable of changing the injection pressure according to the pressure is used.
When the incoming gas temperature detected by the incoming gas temperature sensor 8 is lower than a predetermined temperature, the injection pressure is increased so that a required amount of reducing agent can be supplied to the low-temperature active NOx catalyst 7.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、希薄燃焼可能な内
燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置
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 gas purifying apparatus for purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine capable of lean combustion.
【0002】[0002]
【従来の技術】ディーゼルエンジンやリーンバーンガソ
リンエンジンなど希薄燃焼可能な内燃機関から排出され
る排気ガスを浄化する排気浄化装置として、選択還元型
NOx触媒や吸蔵還元型NOx触媒などのNOx触媒があ
る。2. Description of the Related Art As an exhaust gas purifying apparatus for purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine capable of lean combustion such as a diesel engine or a lean burn gasoline engine, there are NOx catalysts such as a selective reduction type NOx catalyst and a storage reduction type NOx catalyst. .
【0003】選択還元型NOx触媒は、酸素過剰の雰囲
気で炭化水素(HC)の存在下でNOxを還元または分
解する触媒であり、この選択還元型NOx触媒でNOxを
浄化するためには適量のHC成分が必要とされる。この
選択還元型NOx触媒を前記内燃機関の排気浄化に用い
る場合、該内燃機関の通常運転時の排気中のHC成分の
量は極めて少ないので、通常運転時にNOxを浄化する
ためには、選択還元型NOx触媒にHC成分を供給する
必要がある。[0003] A selective reduction type NOx catalyst is a catalyst that reduces or decomposes NOx in the presence of hydrocarbons (HC) in an oxygen-excess atmosphere. To purify NOx with this selective reduction type NOx catalyst, an appropriate amount of NOx catalyst is used. An HC component is required. When this selective reduction type NOx catalyst is used for purifying the exhaust gas of the internal combustion engine, the amount of the HC component in the exhaust gas during the normal operation of the internal combustion engine is extremely small. It is necessary to supply the HC component to the type NOx catalyst.
【0004】一方、吸蔵還元型NOx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
気ガスの酸素濃度が低下すると吸収したNOxを放出
し、N2に還元するする触媒である。On the other hand, the NOx storage reduction catalyst, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas when the lean absorb NOx, the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas releases NOx absorbed and reduced, is reduced to N 2 It is a catalyst.
【0005】この吸蔵還元型NOx触媒を前記内燃機関
の排気浄化に用いる場合、該内燃機関では通常運転時の
排気ガスの空燃比がリーンであるため、排気ガス中のN
OxがNOx触媒に吸収されることとなる。しかしなが
ら、リーン空燃比の排気ガスをNOx触媒に供給し続け
ると、NOx触媒のNOx吸収能力が飽和に達し、それ以
上、NOxを吸収できなくなり、NOxをリークさせるこ
ととなる。そこで、吸蔵還元型NOx触媒では、NOx吸
収能力が飽和する前に所定のタイミングで流入排気ガス
の空燃比をリッチにすることによって酸素濃度を極度に
低下させ、NOx触媒に吸収されているNOxを放出して
N2に還元し、NOx触媒のNOx吸収能力を回復させる
必要がある。When this storage-reduction type NOx catalyst is used for purifying the exhaust gas of the internal combustion engine, the air-fuel ratio of the exhaust gas during normal operation of the internal combustion engine is lean.
Ox is absorbed by the NOx catalyst. However, if the exhaust gas having the lean air-fuel ratio is continuously supplied to the NOx catalyst, the NOx absorption capacity of the NOx catalyst reaches saturation, and it becomes impossible to absorb NOx any more, thereby causing NOx to leak. Therefore, in the NOx storage reduction catalyst, the oxygen concentration is extremely reduced by enriching the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas at a predetermined timing before the NOx absorption capacity is saturated, thereby reducing the NOx absorbed by the NOx catalyst. release was then reduced to N 2, it is necessary to recover the NOx absorbing capacity of the NOx catalyst.
【0006】これらNOx触媒はそれぞれ固有の温度特
性を有している。つまり、NOx触媒にはそれぞれ固有
の活性温度域があり、また、活性温度域内においても温
度によってNOx浄化率が異なる。[0006] These NOx catalysts have their own temperature characteristics. In other words, each NOx catalyst has its own active temperature range, and the NOx purification rate varies depending on the temperature even within the active temperature range.
【0007】このように温度特性を有するNOx触媒を
内燃機関の排気通路に設置して用いると、内燃機関の排
気ガス温度は内燃機関の運転状態に応じて大きく変化す
るため、NOx浄化率も排気ガス温度に応じて変化す
る。そのため、排気ガス温度に起因してNOx浄化率が
低下するという問題が生じる。When a NOx catalyst having such a temperature characteristic is installed in the exhaust passage of an internal combustion engine and used, the exhaust gas temperature of the internal combustion engine greatly changes according to the operating state of the internal combustion engine. It changes according to the gas temperature. Therefore, there is a problem that the NOx purification rate is reduced due to the exhaust gas temperature.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】最初の問題は、内燃機
関の排気ガス温度の変化幅が極めて広いため、一つのN
Ox触媒だけで使用温度の全域に亙ってNOx浄化率を高
く維持するのが困難であるという問題である。The first problem is that since the variation range of the exhaust gas temperature of the internal combustion engine is extremely wide, one N
The problem is that it is difficult to maintain a high NOx purification rate over the entire operating temperature range using only the Ox catalyst.
【0009】この問題に対し、NOx浄化温度特性の異
なる複数の触媒を、内燃機関の排気通路に直列に配置す
ることにより、広い温度範囲で高いNOx浄化率が得ら
れるようにした技術が開発された。In order to solve this problem, a technique has been developed in which a plurality of catalysts having different NOx purification temperature characteristics are arranged in series in an exhaust passage of an internal combustion engine so that a high NOx purification rate can be obtained in a wide temperature range. Was.
【0010】例えば、比較的に高温域で高いNOx浄化
率が得られる高温型NOx触媒の下流に、比較的に低温
域で高いNOx浄化率が得られる低温型NOx触媒を配置
し、還元剤であるHCを高温型NOx触媒の上流側から
供給する排気浄化装置が考案された。このようにすれ
ば、内燃機関から高温の排気ガスが排出されたときには
高温型NOx触媒によって排気ガス中のNOxが浄化さ
れ、低温の排気ガスが排出されたときには低温型NOx
触媒によって排気ガス中のNOxが浄化されるので、低
温から高温の広範囲において高いNOx浄化率が得られ
ると期待された。For example, a low-temperature NOx catalyst capable of obtaining a high NOx purification rate in a relatively low temperature region is disposed downstream of a high-temperature NOx catalyst capable of obtaining a high NOx purification ratio in a relatively high temperature region. An exhaust gas purification device for supplying a certain HC from the upstream side of the high-temperature NOx catalyst has been devised. With this configuration, when high-temperature exhaust gas is discharged from the internal combustion engine, NOx in the exhaust gas is purified by the high-temperature NOx catalyst, and when low-temperature exhaust gas is discharged, low-temperature NOx is discharged.
Since NOx in exhaust gas is purified by the catalyst, it was expected that a high NOx purification rate could be obtained in a wide range from low to high temperatures.
【0011】しかしながら、前述した複数のNOx触媒
を直列に配置した排気浄化装置では、低温域におけるN
Ox浄化率向上という効果が得られなかった。その原因
は、低温型NOx触媒へのHC供給不足にあった。選択
還元型NOx触媒も吸蔵還元型NOx触媒も、NOxを浄
化するためには適量のHCが必要であることは前述した
通りであり、低温型NOx触媒でNOxを浄化すべきとき
には低温型NOx触媒にHCが供給されるべきなのであ
るが、HCの供給を高温型NOx触媒の上流側から行っ
ているため、供給されたHCの多くが高温型NOx触媒
において消費されてしまい、低温型NOx触媒に必要量
のHCが供給されなかったと推察される。However, in the exhaust gas purifying apparatus in which a plurality of NOx catalysts are arranged in series, the N
The effect of improving the Ox purification rate was not obtained. The cause was insufficient supply of HC to the low-temperature NOx catalyst. As described above, both the selective reduction type NOx catalyst and the storage reduction type NOx catalyst require an appropriate amount of HC in order to purify NOx. Should be supplied to the high-temperature NOx catalyst, but since the supply of HC is performed from the upstream side of the high-temperature NOx catalyst, much of the supplied HC is consumed by the high-temperature NOx catalyst, and the low-temperature NOx catalyst It is estimated that the required amount of HC was not supplied.
【0012】そこで、これを解決するために、特開平2
−288030号公報に開示されているように、高温型
NOx触媒の上流と低温型NOx触媒の上流のそれぞれに
HCを供給可能にし、低温域の排気ガスが排出されると
きには低温型NOx触媒の上流からHCを供給し、高温
域の排気ガスが排出されるときには高温型NOx触媒の
上流からHCを供給するようにした。To solve this problem, Japanese Patent Laid-Open No.
As disclosed in JP-A-288030, HC can be supplied to both the upstream of the high-temperature NOx catalyst and the upstream of the low-temperature NOx catalyst, and when exhaust gas in the low-temperature region is discharged, the upstream of the low-temperature NOx catalyst is discharged. From the high temperature NOx catalyst when exhaust gas in a high temperature range is exhausted.
【0013】しかしながら、このようにした場合には、
HC供給ルートが二つ必要になり、装置が複雑になると
いう欠点があった。さらに、前記公報に記載の技術で
は、排気ガス温度が低温のときには排気ガスを高温型N
Ox触媒から低温型NOx触媒に直接導くようにしてお
り、排気ガス温度が高温の時には、高温型NOx触媒を
通過した排気ガスを冷却装置に導いて冷却してから低温
型NOx触媒に流し、これにより排気ガス温度が高温の
時のNOx浄化率を高めるようにしているが、このよう
に構成すると装置が複雑になり、コストアップにもなる
という問題がある。However, in such a case,
There is a disadvantage that two HC supply routes are required and the apparatus becomes complicated. Further, according to the technology described in the above publication, when the exhaust gas temperature is low, the exhaust gas is
When the temperature of the exhaust gas is high, the exhaust gas that has passed through the high-temperature NOx catalyst is guided to a cooling device to be cooled, and then flows to the low-temperature NOx catalyst. Is designed to increase the NOx purification rate when the exhaust gas temperature is high. However, such a configuration causes a problem that the apparatus becomes complicated and the cost increases.
【0014】別の問題として、排気ガス温度が変化して
いない時にもNOx触媒内に温度差が生じ、この温度差
に起因して生じるNOx浄化率の低下という問題があ
る。内燃機関の排気通路にNOx触媒を設置すると、図
9に示すように、排気通路の中央部に配置されたNOx
触媒の方が排気通路の外周部に配置されたNOx触媒よ
りも触媒温度が高くなる。このようにNOx触媒内で温
度分布が生じる理由の一つに、排気通路の外周部は中央
部よりも放熱の影響が大きいことが挙げられる。また、
別の理由として、一般に、NOx触媒を設けた部位の通
路面積(即ち、NOx触媒を収容するケーシングの断面
積)はNOx触媒上流の通路面積(即ち、NOx触媒上流
の排気管の断面積)よりも大きいため、NOx触媒の中
央部に排気ガスが多く流れることが挙げられる。Another problem is that a temperature difference occurs in the NOx catalyst even when the exhaust gas temperature is not changing, and the NOx purification rate is reduced due to the temperature difference. When the NOx catalyst is installed in the exhaust passage of the internal combustion engine, as shown in FIG.
The catalyst has a higher catalyst temperature than the NOx catalyst arranged on the outer peripheral portion of the exhaust passage. One of the reasons why the temperature distribution occurs in the NOx catalyst is that the influence of heat radiation is greater at the outer peripheral portion of the exhaust passage than at the central portion. Also,
As another reason, generally, the passage area of the portion where the NOx catalyst is provided (that is, the cross-sectional area of the casing containing the NOx catalyst) is larger than the passage area of the NOx catalyst upstream (that is, the cross-sectional area of the exhaust pipe upstream of the NOx catalyst). Therefore, a large amount of exhaust gas flows through the central portion of the NOx catalyst.
【0015】このようにNOx触媒内に温度分布が生じ
ると、次のような場合にNOx浄化率が大幅に低下して
問題となる。まず、排気ガスの温度がNOx触媒の活性
温度域の下限値に近い温度となったとき、NOx触媒の
外周部の温度が活性温度の下限値よりも低くなってNO
x浄化率が大幅に低下する虞れがあり、全体としてのN
Ox浄化率が低下する場合がある。また、排気ガスの温
度がNOx触媒の活性温度域の上限値に近い温度となっ
たとき、NOx触媒の中央部が触媒作用により更に温度
上昇する結果、中央部の温度が活性温度域の上限値より
も高くなってNOx浄化率が大幅に低下する虞れがあ
り、全体としてのNOx浄化率が低下する場合がある。If the temperature distribution occurs in the NOx catalyst as described above, the NOx purification rate is greatly reduced in the following cases, which causes a problem. First, when the temperature of the exhaust gas becomes close to the lower limit value of the active temperature range of the NOx catalyst, the temperature of the outer peripheral portion of the NOx catalyst becomes lower than the lower limit value of the active temperature and becomes NO.
x There is a possibility that the purification rate may drop significantly,
The Ox purification rate may decrease. Further, when the temperature of the exhaust gas becomes close to the upper limit value of the active temperature range of the NOx catalyst, the temperature of the central portion of the NOx catalyst further rises due to the catalytic action, so that the temperature of the central portion becomes the upper limit value of the active temperature range. Therefore, there is a possibility that the NOx purification rate becomes higher and the NOx purification rate drops significantly, and the overall NOx purification rate may decrease.
【0016】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、簡単な構造ながら、低温から高温まで広範囲の
温度域に亘って高いNOx浄化率を得ることができる内
燃機関の排気浄化装置を提供することにある。また、本
発明が解決しようとする別の課題は、NOx触媒内にお
ける温度分布に起因したNOx浄化率の悪化を抑制し、
ひいてはNOx浄化率の向上を図ることにある。The present invention has been made in view of such problems of the conventional technology, and the problem to be solved by the present invention is that it has a simple structure but covers a wide temperature range from a low temperature to a high temperature. An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification device for an internal combustion engine that can obtain a high NOx purification rate. Another problem to be solved by the present invention is to suppress the deterioration of the NOx purification rate due to the temperature distribution in the NOx catalyst,
As a result, it is intended to improve the NOx purification rate.
【0017】[0017]
【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。 (1)本出願に係る第1の発明は、希薄燃焼可能な内燃
機関の排気通路に直列に設けられた高温活性型NOx触
媒および低温活性型NOx触媒と、前記NOx触媒のうち
上流側に設けられたNOx触媒の上流から該NOx触媒に
向かって前記排気通路内に還元剤を噴射する還元剤噴射
手段と、前記内燃機関の排気ガス温度あるいは前記NO
x触媒のうちのいずれか一方のNOx触媒の触媒温度に応
じて前記還元剤噴射手段から排気通路に噴射される還元
剤の圧力を制御する還元剤圧力制御手段と、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. (1) A first invention according to the present application relates to a high-temperature activated NOx catalyst and a low-temperature activated NOx catalyst provided in series in an exhaust passage of an internal combustion engine capable of lean combustion, and provided on an upstream side of the NOx catalyst. Reducing agent injection means for injecting a reducing agent into the exhaust passage from an upstream side of the NOx catalyst to the NOx catalyst, and an exhaust gas temperature of the internal combustion engine or the NO.
reducing agent pressure control means for controlling the pressure of the reducing agent injected into the exhaust passage from the reducing agent injection means in accordance with the catalyst temperature of any one of the x catalysts. It is an exhaust gas purification device for an internal combustion engine.
【0018】高温活性型NOx触媒と低温活性型NOx触
媒を排気通路に直列に配置して、還元剤噴射装置から還
元剤を噴射すると、上流側に配置されたNOx触媒にお
いて還元剤が消費されるため、下流側に配置されたNO
x触媒に必要量の還元剤を供給しにくい状況にある。第
1の発明の排気浄化装置では、下流側に配置されたNO
x触媒に還元剤を多く供給したいときには、還元剤圧力
制御手段によって還元剤の噴射圧力を強めることによ
り、上流側のNOx触媒で消費されずに通過する還元剤
の量を増やすことができ、下流側のNOx触媒に必要量
の還元剤を供給することができる。これにより、低温か
ら高温の広い温度範囲において高いNOx浄化率を得る
ことができる。When a high-temperature activated NOx catalyst and a low-temperature activated NOx catalyst are arranged in series in an exhaust passage and a reducing agent is injected from a reducing agent injection device, the reducing agent is consumed in the NOx catalyst arranged on the upstream side. Therefore, NO arranged on the downstream side
x It is difficult to supply the required amount of reducing agent to the catalyst. In the exhaust gas purifying apparatus of the first invention, the NO arranged on the downstream side
When it is desired to supply a large amount of the reducing agent to the x catalyst, by increasing the injection pressure of the reducing agent by the reducing agent pressure control means, it is possible to increase the amount of the reducing agent that is passed without being consumed by the upstream NOx catalyst, and The required amount of reducing agent can be supplied to the NOx catalyst on the side. Thereby, a high NOx purification rate can be obtained in a wide temperature range from a low temperature to a high temperature.
【0019】この第1の発明は、高温活性型NOx触媒
と低温活性型NOx触媒のいずれを上流側に配置しても
成立するが、好ましくは、高温活性型NOx触媒を低温
活性型NOx触媒よりも上流に設けるのがよい。高温活
性型NOx触媒が高いNOx浄化率を示すのは触媒温度
(排気ガス温度)が高温のときであるが、内燃機関が高
温の排気ガスを排出するときにはNOxの排出量も多く
なるため、NOxを還元させるために多くの還元剤を必
要とする。仮に、この高温活性型NOx触媒を下流側に
配置した場合、上流側に配置された低温活性型NOx触
媒で還元剤を消費させずに通過させるために噴射圧力を
増大すると、還元剤の噴射量がさらに増大し、燃費悪化
を招く。したがって、燃費を考慮した場合には、高温活
性型NOx触媒を低温活性型NOx触媒よりも上流に設け
るのが好ましい。The first aspect of the present invention can be realized by arranging either the high-temperature activated NOx catalyst or the low-temperature activated NOx catalyst on the upstream side. However, it is preferable that the high-temperature activated NOx catalyst be replaced with the low-temperature activated NOx catalyst. Should also be provided upstream. The high-temperature activated NOx catalyst exhibits a high NOx purification rate when the catalyst temperature (exhaust gas temperature) is high. However, when the internal combustion engine emits high-temperature exhaust gas, the amount of NOx emission increases, so that NOx Requires a large amount of reducing agent. If the high-temperature activated NOx catalyst is arranged on the downstream side, if the injection pressure is increased in order to allow the low-temperature activated NOx catalyst arranged on the upstream side to pass without reducing the reducing agent, the injection amount of the reducing agent is increased. Is further increased, leading to deterioration of fuel efficiency. Therefore, in consideration of fuel efficiency, it is preferable to provide the high-temperature activated NOx catalyst upstream of the low-temperature activated NOx catalyst.
【0020】前記第1の発明の排気浄化装置において、
前述のように高温活性型NOx触媒を前記低温活性型N
Ox触媒よりも上流に設けた場合には、還元剤圧力制御
手段は、前記内燃機関の排気ガス温度あるいは前記NO
x触媒の触媒温度が高いときよりも低いときの方が還元
剤の圧力を高くするように制御する。In the exhaust gas purifying apparatus of the first invention,
As described above, the high-temperature activated NOx catalyst is replaced with the low-temperature activated Nx catalyst.
When provided upstream of the Ox catalyst, the reducing agent pressure control means controls the exhaust gas temperature of the internal combustion engine or the NO.
Control is performed so that the pressure of the reducing agent is higher when the catalyst temperature of the x catalyst is lower than when it is higher.
【0021】(2)本出願に係る第2の発明は、希薄燃
焼可能な内燃機関の排気通路に設けられたNOx触媒
と、前記NOx触媒の上流から該NOx触媒に向かって前
記排気通路内に還元剤を噴射する還元剤噴射手段と、前
記内燃機関の排気ガス温度あるいは前記NOx触媒の触
媒温度に応じて前記還元剤噴射手段から排気通路に噴射
される還元剤の噴射角度を制御する噴射角度制御手段
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。(2) A second invention according to the present application is directed to a NOx catalyst provided in an exhaust passage of an internal combustion engine capable of lean combustion, wherein the NOx catalyst is provided in the exhaust passage from upstream of the NOx catalyst toward the NOx catalyst. Reducing agent injection means for injecting a reducing agent, and an injection angle for controlling an injection angle of the reducing agent injected into the exhaust passage from the reducing agent injection means according to the exhaust gas temperature of the internal combustion engine or the catalyst temperature of the NOx catalyst. And a control unit.
【0022】排気通路に設けられたNOx触媒の触媒温
度は、一般に、中央部が外周部よりも高い温度分布にな
る。また、NOx触媒には活性温度域があり、活性温度
域内であっても温度によってNOx浄化率が異なる。そ
のため、同じ温度の排気ガスが流通しているときであっ
ても、NOx触媒の中央部と外周部ではNOx浄化率が異
なることになる。この第2の発明の排気浄化装置では、
NOx浄化率の高い部位に還元剤が噴射されるように、
排気ガス温度あるいは触媒温度に応じて噴射角度制御手
段が還元剤の噴射角度を制御する。The catalyst temperature of the NOx catalyst provided in the exhaust passage generally has a higher temperature distribution at the center than at the outer periphery. Further, the NOx catalyst has an active temperature range, and even within the active temperature range, the NOx purification rate varies depending on the temperature. Therefore, even when the exhaust gas having the same temperature is flowing, the NOx purification rate differs between the central portion and the outer peripheral portion of the NOx catalyst. In the exhaust gas purifying apparatus of the second invention,
As the reducing agent is injected into the part with high NOx purification rate,
The injection angle control means controls the injection angle of the reducing agent according to the exhaust gas temperature or the catalyst temperature.
【0023】第2の発明の排気浄化装置において、噴射
角度制御手段は、前記内燃機関の排気ガス温度あるいは
前記NOx触媒の触媒温度が所定温度よりも低いときに
は噴射角度を小さく制御し、前記内燃機関の排気ガス温
度あるいは前記NOx触媒の触媒温度が所定温度よりも
高いときには噴射角度を大きく制御するのが好ましい。
前述したように、NOx触媒の温度分布は中央部が外周
部よりも高くなるので、活性温度域における高温域で
は、外周部が活性温度域に入っていても中央部が活性温
度域の上限値を超える場合があり、その場合には外周部
に還元剤を噴射すべきだからであり、一方、活性温度域
における低温域では、中央部が活性温度域に入っていて
も外周部が活性温度域の下限値を下回る場合があり、そ
の場合には中央部に還元剤を噴射すべきだからである。In the exhaust gas control apparatus according to a second aspect of the present invention, the injection angle control means controls the injection angle to be small when the exhaust gas temperature of the internal combustion engine or the catalyst temperature of the NOx catalyst is lower than a predetermined temperature. When the exhaust gas temperature or the catalyst temperature of the NOx catalyst is higher than a predetermined temperature, it is preferable to control the injection angle to be large.
As described above, since the temperature distribution of the NOx catalyst is higher in the central portion than in the outer peripheral portion, in the high temperature region in the active temperature range, even if the outer peripheral portion is in the active temperature range, the central portion is the upper limit of the active temperature range. In this case, the reducing agent should be injected into the outer peripheral portion. On the other hand, in the low temperature region in the active temperature range, the outer peripheral portion is in the active temperature range even if the central portion is in the active temperature range. In some cases, the reducing agent should be injected into the central part.
【0024】また、第2の発明の排気浄化装置において
は、前記噴射角度制御手段により噴射角度を小さく制御
したときには前記還元剤噴射手段から還元剤が中実状に
噴射され、噴射角度を大きく制御したときには還元剤が
中空コーン状に噴射されるようにするのが好ましい。こ
のように噴射形態を制御することができる噴射手段とし
ては、スワールノズルを例示することができる。In the exhaust gas purifying apparatus of the second invention, when the injection angle is controlled to be small by the injection angle control means, the reducing agent is solidly injected from the reducing agent injection means and the injection angle is controlled to be large. Sometimes it is preferred that the reducing agent is injected in the form of a hollow cone. A swirl nozzle can be exemplified as an injection unit capable of controlling the injection mode as described above.
【0025】本出願に係る前記第1の発明および前記第
2の発明の排気浄化装置において、希薄燃焼可能な内燃
機関としては、筒内直接噴射式のリーンバーンガソリン
エンジンやディーゼルエンジンを例示することができ
る。In the exhaust gas purifying apparatus according to the first and second aspects of the present invention, the in-cylinder direct-injection lean-burn gasoline engine and the diesel engine are exemplified as the lean-burn internal combustion engine. Can be.
【0026】本出願に係る前記第1の発明の排気浄化装
置における高温活性型NOx触媒および低温活性型NOx
触媒、あるいは前記第2の発明の排気浄化装置における
NOx触媒としては、吸蔵還元型NOx触媒や選択還元型
NOx触媒を例示することができる。The high-temperature active NOx catalyst and the low-temperature active NOx in the exhaust gas purifying apparatus of the first invention according to the present application.
As the catalyst or the NOx catalyst in the exhaust gas purification apparatus of the second invention, a storage reduction type NOx catalyst or a selective reduction type NOx catalyst can be exemplified.
【0027】吸蔵還元型NOx触媒は、流入する排気ガ
スの空燃比がリーンのときにNOxを吸収し、流入する
排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したNOxを放
出し、N2に還元する触媒である。この吸蔵還元型NOx
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なる。The NOx storage reduction catalyst absorbs NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases to reduce it to N 2 . It is a catalyst. This storage reduction type NOx
The catalyst uses, for example, alumina as a carrier, and on this carrier, for example, alkali metals such as potassium K, sodium Na, lithium Li, and cesium Cs, alkaline earths such as barium Ba and calcium Ca, lanthanum La, and yttrium Y. At least one selected from rare earths,
A noble metal such as platinum Pt is carried.
【0028】選択還元型NOx触媒は、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触
媒をいい、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。The selective reduction type NOx catalyst refers to a catalyst which reduces or decomposes NOx in the presence of hydrocarbons in an oxygen-excess atmosphere. A catalyst in which a transition metal such as Cu is ion-exchanged on zeolite, zeolite or alumina is used. And a catalyst supporting a noble metal.
【0029】本出願に係る前記第1の発明および前記第
2の発明の排気浄化装置において、還元剤噴射手段は、
還元剤供給ポンプ、還元剤噴射ノズル等で構成すること
ができる。In the exhaust gas purifying apparatus according to the first and second aspects of the present invention, the reducing agent injection means may include:
It can be constituted by a reducing agent supply pump, a reducing agent injection nozzle and the like.
【0030】[0030]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の排
気浄化装置の実施の形態を図1から図14の図面を参照
して説明する。尚、以下に記載する実施の形態は、本発
明に係る排気浄化装置を内燃機関としての車両駆動用デ
ィーゼルエンジンに適用した態様である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to FIGS. The embodiment described below is an aspect in which the exhaust emission control device according to the present invention is applied to a vehicle driving diesel engine as an internal combustion engine.
【0031】〔第1の実施の形態〕初めに、図1から図
5を参照して本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第
1の実施の形態を説明する。図1に示すように、ディー
ゼルエンジン1の各気筒の燃焼室には、ターボチャージ
ャ2のコンプレッサ2aによって昇圧されインタークー
ラ3によって冷却された吸気が、吸気管4を介して導入
される。[First Embodiment] First, a first embodiment of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, intake air that has been boosted by the compressor 2 a of the turbocharger 2 and cooled by the intercooler 3 is introduced into the combustion chamber of each cylinder of the diesel engine 1 through the intake pipe 4.
【0032】前記燃焼室には、図示しない燃料噴射弁か
ら燃料が噴射され、その噴射量はエンジン1の運転状態
に応じてエンジンコントロール用電子制御ユニット(E
CU)100によって制御される。Fuel is injected into the combustion chamber from a fuel injection valve (not shown), and the amount of injection is determined by an engine control electronic control unit (E) according to the operating state of the engine 1.
CU) 100.
【0033】燃焼室で燃料を燃焼して生じた排気ガスは
排気管(排気通路)5に排出され、ターボチャージャ2
のタービン2bを通った後、高温活性型NOx触媒6、
低温活性型NOx触媒7を通り、図示しないマフラーを
介して大気に排出される。高温活性型NOx触媒6と低
温活性型NOx触媒7は同軸上に直列に配置されてい
る。Exhaust gas generated by burning fuel in the combustion chamber is exhausted to an exhaust pipe (exhaust passage) 5 where the exhaust gas is discharged.
After passing through the turbine 2b, the high-temperature activated NOx catalyst 6,
The gas passes through the low-temperature activated NOx catalyst 7 and is discharged to the atmosphere via a muffler (not shown). The high-temperature activated NOx catalyst 6 and the low-temperature activated NOx catalyst 7 are coaxially arranged in series.
【0034】排気管5においてタービン2bと高温活性
型NOx触媒6の間には、高温活性型NOx触媒6に流入
する排気ガス(以下、入ガスという)の温度に対応した
出力信号をECU100に出力する入ガス温センサ8が
取り付けられている。In the exhaust pipe 5, between the turbine 2b and the high-temperature active NOx catalyst 6, an output signal corresponding to the temperature of the exhaust gas flowing into the high-temperature active NOx catalyst 6 (hereinafter referred to as "input gas") is output to the ECU 100. The incoming gas temperature sensor 8 is attached.
【0035】さらに、排気管5において入ガス温センサ
8の下流であって高温活性型NOx触媒6の直ぐ上流に
は、高温活性型NOx触媒6および低温活性型NOx触媒
7でNOxを還元する際に必要な還元剤を供給する還元
剤供給装置(還元剤噴射手段)10が設けられている。
尚、この実施の形態においては、前記還元剤として、デ
ィーゼルエンジン1の燃料である軽油が使用される。Further, in the exhaust pipe 5, downstream of the inlet gas temperature sensor 8 and immediately upstream of the high-temperature active NOx catalyst 6, when the high-temperature active NOx catalyst 6 and the low-temperature active NOx catalyst 7 reduce NOx, Is provided with a reducing agent supply device (reducing agent injection means) 10 for supplying a necessary reducing agent.
In this embodiment, light oil which is the fuel of the diesel engine 1 is used as the reducing agent.
【0036】還元剤供給装置10は、供給ポンプ11
と、噴射ノズル12と、電磁弁13を主要構成としてい
る。供給ポンプ11は、ディーゼルエンジン1の燃料タ
ンク14内に収容されている軽油をポンプアップし、燃
料パイプ15を介して噴射ノズル12に圧送する。この
供給ポンプ11は、供給ポンプ11の駆動モータ(図示
せず)の駆動電圧を可変する駆動回路部16を備えてお
り、この駆動回路部16によって駆動電圧の大きさを変
えることによって供給ポンプ11から圧送される軽油の
圧力の大きさを変えることができるようになっている。The reducing agent supply device 10 includes a supply pump 11
, An injection nozzle 12 and an electromagnetic valve 13 as main components. The supply pump 11 pumps up light oil stored in the fuel tank 14 of the diesel engine 1 and sends it to the injection nozzle 12 through the fuel pipe 15. The supply pump 11 includes a drive circuit section 16 that varies a drive voltage of a drive motor (not shown) of the supply pump 11. The drive circuit section 16 changes the magnitude of the drive voltage to change the supply pump 11. It is possible to change the magnitude of the pressure of the light oil pumped from.
【0037】駆動回路部16はECU100によって制
御され、これによって供給ポンプ11の運転および停
止、前記駆動電圧による軽油圧力の制御が行われる。
尚、基本的に、供給ポンプ11は常時運転される。The drive circuit section 16 is controlled by the ECU 100, whereby the operation and stop of the supply pump 11 and the control of the light oil pressure by the drive voltage are performed.
Basically, the supply pump 11 is constantly operated.
【0038】電磁弁13はECU100によって開閉制
御され、電磁弁13が開弁しているときには供給ポンプ
11で昇圧された軽油が噴射ノズル12に供給され、電
磁弁13が閉弁しているときには燃料パイプ15が遮断
されるため噴射ノズル12に軽油が供給されない。The solenoid valve 13 is controlled to open and close by the ECU 100. When the solenoid valve 13 is open, light oil pressurized by the supply pump 11 is supplied to the injection nozzle 12, and when the solenoid valve 13 is closed, fuel oil is supplied. Since the pipe 15 is shut off, light oil is not supplied to the injection nozzle 12.
【0039】噴射ノズル12は、その噴射中心が、高温
活性型NOx触媒6および低温活性型NOx触媒7の中心
軸延長上に配置されており、供給ポンプ11によって昇
圧された軽油は電磁弁13の開弁時に噴射ノズル12か
ら高温活性型NOx触媒6に向かって噴射される。この
噴射ノズル12には、噴射ノズル12に供給される軽油
の圧力(以下、供給圧力という)の大きさに応じて、噴
射ノズル12から噴射される軽油の圧力(以下、噴射圧
力という)の大きさが変わるタイプのノズルを採用す
る。この噴射ノズル12では、供給圧力の増大にしたが
って噴射圧力が増大する。The injection nozzle 12 has its injection center arranged on the extension of the central axis of the high-temperature active NOx catalyst 6 and the low-temperature active NOx catalyst 7, and the light oil pressurized by the supply pump 11 is supplied to the solenoid valve 13. When the valve is opened, the fuel is injected from the injection nozzle 12 toward the high-temperature activated NOx catalyst 6. The injection nozzle 12 has a pressure of light oil (hereinafter, referred to as “injection pressure”) that is injected from the injection nozzle 12 according to a pressure of light oil supplied to the injection nozzle 12 (hereinafter, referred to as “supply pressure”). Adopt a type of nozzle that changes. In the injection nozzle 12, the injection pressure increases as the supply pressure increases.
【0040】これにより、この還元剤供給装置10にお
いては、駆動回路部16で駆動電圧を変えることによっ
て供給ポンプ11から圧送される軽油の圧力の大きさ
(即ち、噴射ノズル12への供給圧力の大きさ)を変え
ることができ、したがって、噴射ノズル12から噴射さ
れる軽油の噴射圧力を変えることができる。Thus, in the reducing agent supply device 10, by changing the drive voltage in the drive circuit section 16, the magnitude of the pressure of the light oil pumped from the supply pump 11 (that is, the pressure of the light oil supplied to the injection nozzle 12) is reduced. ) Can be changed, and therefore, the injection pressure of light oil injected from the injection nozzle 12 can be changed.
【0041】ECU100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
ードオンリメモリ)、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、ディーゼルエンジン1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、還元剤供給装置10の制御等を行っている。The ECU 100 comprises a digital computer and includes a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a CPU (Central Processor Unit), an input port, and an output port, which are interconnected by a bidirectional bus. In addition to performing basic control such as fuel injection amount control of the engine 1, in this embodiment, control of the reducing agent supply device 10 and the like are performed.
【0042】これら制御のために、ECU100の入力
ポートには、アクセル開度センサ21からの入力信号
と、クランク角センサ22からの入力信号が入力され
る。アクセル開度センサ21はアクセル開度に比例した
出力電圧をECU100に出力し、ECU100はアク
セル開度センサ21の出力信号に基づいてエンジン負荷
を演算する。クランク角センサ22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ECU100に出
力し、ECU100はこの出力パルスに基づいてエンジ
ン回転数を演算する。これらエンジン負荷とエンジン回
転数によってエンジンの運転状態が判別される。For these controls, an input signal from the accelerator opening sensor 21 and an input signal from the crank angle sensor 22 are input to the input ports of the ECU 100. The accelerator opening sensor 21 outputs an output voltage proportional to the accelerator opening to the ECU 100, and the ECU 100 calculates an engine load based on the output signal of the accelerator opening sensor 21. The crank angle sensor 22 outputs an output pulse to the ECU 100 every time the crankshaft rotates by a certain angle, and the ECU 100 calculates the engine speed based on the output pulse. The operating state of the engine is determined based on the engine load and the engine speed.
【0043】高温活性型NOx触媒6および低温活性型
NOx触媒7はいずれも吸蔵還元型NOx触媒から構成さ
れている。吸蔵還元型NOx触媒(以下、単にNOx触媒
という)は、例えばアルミナ(Al2O3)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
てなる。Each of the high-temperature activated NOx catalyst 6 and the low-temperature activated NOx catalyst 7 is composed of a storage-reduction NOx catalyst. The storage reduction type NOx catalyst (hereinafter simply referred to as NOx catalyst) uses, for example, alumina (Al 2 O 3 ) as a carrier,
On this carrier, for example, potassium K, sodium Na, lithium Li, alkali metal such as cesium Cs, barium Ba, at least one selected from alkaline earths such as calcium Ca, lanthanum La, and rare earths such as yttrium Y , And a noble metal such as platinum Pt.
【0044】このNOx触媒は、流入排気ガスの空燃比
(以下、排気空燃比と称す)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NOxの吸放出作用を行う。尚、排気
空燃比とは、ここではNOx触媒の上流側の排気通路や
エンジン燃焼室、吸気通路等にそれぞれ供給された空気
量の合計と燃料(炭化水素)の合計の比を意味するもの
とする。したがって、NOx触媒よりも上流の排気通路
内に燃料、還元剤あるいは空気が供給されない場合に
は、排気空燃比はエンジン燃焼室内における混合気の空
燃比に一致する。This NOx catalyst absorbs NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas (hereinafter referred to as exhaust air-fuel ratio) is lean, and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases. Performs the absorption and release action. Here, the exhaust air-fuel ratio means the ratio of the sum of the amount of air supplied to the exhaust passage, the engine combustion chamber, the intake passage and the like upstream of the NOx catalyst to the sum of the fuel (hydrocarbon). I do. Therefore, when no fuel, reducing agent, or air is supplied into the exhaust passage upstream of the NOx catalyst, the exhaust air-fuel ratio matches the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the engine combustion chamber.
【0045】NOx触媒の吸放出作用は、図2に示すよ
うなメカニズムで行われているものと考えられる。以
下、このメカニズムについて担体上に白金Ptおよびバ
リウムBaを担持させた場合を例にとって説明するが、
他の貴金属,アルカリ金属,アルカリ土類,希土類を用
いても同様なメカニズムとなる。It is considered that the absorption and release of the NOx catalyst is performed by a mechanism as shown in FIG. Hereinafter, this mechanism will be described by taking as an example a case where platinum Pt and barium Ba are supported on a carrier,
The same mechanism is obtained by using other noble metals, alkali metals, alkaline earths, and rare earths.
【0046】まず、流入排気ガスの空燃比がかなりリー
ンになると流入排気ガス中の酸素濃度が大巾に増大し、
図2(A)に示されるように酸素O2 がO2 -又はO2-の
形で白金Ptの表面に付着する。一方、流入排気ガスに
含まれるNOは、白金Ptの表面上でO2 -又はO2-と反
応し、NO2 となる(2NO+O2 →2NO2 )。First, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes considerably lean, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas greatly increases,
As shown in FIG. 2A, oxygen O 2 adheres to the surface of platinum Pt in the form of O 2 − or O 2− . On the other hand, NO contained in the inflowing exhaust gas reacts with O 2 − or O 2− on the surface of the platinum Pt to become NO 2 (2NO + O 2 → 2NO 2 ).
【0047】次いで、生成されたNO2は、白金Pt上
で酸化されつつNOx触媒内に吸収されて酸化バリウム
BaOと結合しながら、図2(A)に示されるように硝
酸イオンNO3 -の形でNOx触媒内に拡散する。このよ
うにしてNOxがNOx触媒内に吸収される。[0047] Then, NO 2 generated while being oxidized on the platinum Pt and is absorbed in the NOx catalyst bonding with the barium oxide BaO, 2 nitrate as shown in (A) ions NO 3 - in And diffuses into the NOx catalyst in the form. In this way, NOx is absorbed in the NOx catalyst.
【0048】流入排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金
Ptの表面でNO2が生成され、NOx触媒のNOx 吸収
能力が飽和しない限り、NO2がNOx触媒内に吸収され
て硝酸イオンNO3 -が生成される。As long as the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas is high, NO 2 is generated on the surface of the platinum Pt, and as long as the NOx absorption capacity of the NOx catalyst is not saturated, NO 2 is absorbed in the NOx catalyst and nitrate ions NO 3 − Is generated.
【0049】これに対して、排気空燃比が理論空燃比ま
たはリッチ空燃比になると流入排気ガス中の酸素濃度が
低下するため、NO2の生成量が低下し、反応が逆方向
(NO3 -→NO2)に進み、NOx触媒内の硝酸イオンN
O3 -がNO2またはNOの形でNOx触媒から放出され
る。即ち、流入排気ガス中の酸素濃度が低下すると、N
Ox触媒からNOxが放出されることになる。On the other hand, when the exhaust air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases, so that the amount of generated NO 2 decreases and the reaction proceeds in the reverse direction (NO 3 − → NO 2 ), and nitrate ions N in the NOx catalyst
O 3 - is released from the NOx catalyst in the form of NO 2 or NO. That is, when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases, the N
NOx will be released from the Ox catalyst.
【0050】一方、このとき、排気ガス中のHC,CO
は、白金Pt上の酸素O2 -又はO2-と反応して酸化せし
められる。また、流入排気ガス中の酸素濃度の低下によ
りNOx触媒から放出されたNO2またはNOは、図2
(B)に示されるように未燃HC、COと反応して還元
せしめられてN2となる。On the other hand, at this time, HC, CO
Is oxidized by reacting with oxygen O 2 - or O 2- on platinum Pt. In addition, NO 2 or NO released from the NOx catalyst due to a decrease in the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas is shown in FIG.
As shown in (B), it reacts with unburned HC and CO to be reduced to N 2 .
【0051】即ち、流入排気ガス中のHC,COは、ま
ず白金Pt上の酸素O2 -又はO2-とただちに反応して酸
化せしめられ、次いで白金Pt上の酸素O2 -又はO2-が
消費されてもまだHC,COが残っていれば、このH
C,COによってNOx触媒から放出されたNOxおよび
エンジンから排出されたNOxがN2に還元せしめられ
る。[0051] That is, HC in the inflowing exhaust gas, CO, first oxygen O 2 on the platinum Pt - or O 2- immediately be reacted with oxidized, then the platinum Pt on the oxygen O 2 - or O 2- If HC and CO still remain after consumption, this H
C, NOx discharged from the released NOx, the engine from the NOx catalyst by CO is made to reduction to N 2.
【0052】このようにして白金Ptの表面上にNO2
またはNOが存在しなくなると、NOx触媒から次から
次へとNO2またはNOが放出され、さらにN2に還元せ
しめられる。したがって、排気空燃比を理論空燃比また
はリッチ空燃比にすると短時間のうちにNOx触媒から
NOxが放出され、N2に還元される。In this way, NO 2 is deposited on the surface of platinum Pt.
Alternatively, when NO is no longer present, NO 2 or NO is released one after another from the NOx catalyst, and is further reduced to N 2 . Thus, NOx from the NOx catalyst is released and reduced to N 2 within a short period of time when the exhaust air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio or rich air-fuel ratio.
【0053】このように、排気空燃比がリーンになると
NOxがNOx触媒に吸収され、排気空燃比を理論空燃比
あるいはリッチ空燃比にするとNOxがNOx触媒から短
時間のうちに放出され、N2に還元される。したがっ
て、大気中へのNOxの排出を阻止することができる。As described above, when the exhaust air-fuel ratio becomes lean, NOx is absorbed by the NOx catalyst, and when the exhaust air-fuel ratio is set to the stoichiometric air-fuel ratio or rich air-fuel ratio, NOx is released from the NOx catalyst in a short time, and N 2 Is reduced to Therefore, emission of NOx into the atmosphere can be prevented.
【0054】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NOx触媒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NOx触媒に吸収
され、NOx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 NOx catalyst is very lean under a normal engine operating condition. NOx in the exhaust gas is absorbed by the NOx catalyst, and the amount of NOx released from the NOx catalyst is extremely small.
【0055】また、ガソリンエンジンの場合には、燃焼
室に供給する混合気をストイキまたはリッチ空燃比にす
ることにより排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリッ
チ空燃比にし、排気ガス中の酸素濃度を低下させて、N
Ox触媒に吸収されているNOxを放出させることができ
るが、ディーゼルエンジンの場合には、燃焼室に供給す
る混合気をストイキまたはリッチ空燃比にすると燃焼の
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。In the case of a gasoline engine, the air-fuel ratio of the exhaust gas is set to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio by changing the mixture supplied to the combustion chamber to a stoichiometric or rich air-fuel ratio, and the oxygen concentration in the exhaust gas is increased. And N
Although NOx absorbed by the Ox catalyst can be released, in the case of a diesel engine, if the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber is made stoichiometric or rich air-fuel ratio, soot is generated during combustion. Yes, cannot be adopted.
【0056】したがって、ディーゼルエンジンでは、N
Ox触媒のNOx吸収能力が飽和する前に所定のタイミン
グで、排気ガス中に還元剤を供給して排気ガス中の酸素
濃度を低下せしめ、NOx触媒に吸収されたNOxを放出
し還元する必要がある。Therefore, in a diesel engine, N
At a predetermined timing before the NOx absorption capacity of the Ox catalyst is saturated, it is necessary to supply a reducing agent into the exhaust gas to reduce the oxygen concentration in the exhaust gas, and release and reduce the NOx absorbed by the NOx catalyst. is there.
【0057】そのため、この実施の形態では、ECU1
00によりディーゼルエンジン1の運転状態の履歴から
還元剤の供給条件を演算し、基本的にはこの供給条件に
基づいて還元剤供給装置10の運転を制御して、排気ガ
ス中に還元剤を供給し、高温活性型NOx触媒6および
低温活性型NOx触媒7に流入する排気ガス中の酸素濃
度を低下させ、これらNOx触媒6,7に吸収されたN
Oxを放出させ、N2に還元するようにしている。ここ
で、還元剤の前記供給条件とは、還元剤(この実施の形
態では軽油)の供給圧力(ひいては噴射圧力)、供給期
間、供給間隔のことであり、これは換言すれば還元剤の
供給量にほかならない。For this reason, in this embodiment, the ECU 1
00, the supply condition of the reducing agent is calculated from the history of the operating state of the diesel engine 1, and the operation of the reducing agent supply device 10 is basically controlled based on the supply condition to supply the reducing agent into the exhaust gas. Then, the oxygen concentration in the exhaust gas flowing into the high-temperature activated NOx catalyst 6 and the low-temperature activated NOx catalyst 7 is reduced, and the N2 absorbed by these NOx catalysts 6 and 7 is reduced.
Ox is the release, so that reduced to N 2. Here, the supply conditions of the reducing agent refer to the supply pressure (and, consequently, the injection pressure), the supply period, and the supply interval of the reducing agent (light oil in this embodiment), in other words, the supply of the reducing agent. It is nothing but quantity.
【0058】尚、以下の説明においては、前述のように
ディーゼルエンジン1の運転状態の履歴から演算して得
た還元剤の供給条件のことを基本供給条件といい、基本
供給条件における還元剤の供給圧力、噴射圧力、供給期
間、供給間隔をそれぞれ、基本供給圧力、基本噴射圧
力、基本供給期間、基本供給間隔という。In the following description, the supply condition of the reducing agent obtained by calculating from the history of the operating state of the diesel engine 1 as described above is referred to as a basic supply condition. The supply pressure, the injection pressure, the supply period, and the supply interval are referred to as a basic supply pressure, a basic injection pressure, a basic supply period, and a basic supply interval, respectively.
【0059】したがって、この実施の形態では、電磁弁
13が閉弁していて噴射ノズル12から軽油が噴射され
ていないときには、排気ガス中のNOxは高温活性型N
Ox触媒6あるいは低温活性型NOx触媒7に吸収され、
電磁弁13が開弁していて噴射ノズル12から排気管5
内に軽油が噴射されているときには、NOx触媒6,7
に吸収されたNOxが放出され、N2に還元されることに
なる。Therefore, in this embodiment, when the electromagnetic valve 13 is closed and light oil is not being injected from the injection nozzle 12, NOx in the exhaust gas is high-temperature activated N
Absorbed by the Ox catalyst 6 or the low-temperature activated NOx catalyst 7,
The solenoid valve 13 is open and the exhaust pipe 5
When light oil is being injected into the inside, the NOx catalysts 6, 7
Absorbed NOx is released, it will be reduced to N 2 in.
【0060】ところで、この排気浄化装置において排気
通路に高温活性型NOx触媒6と低温活性型NOx触媒7
を直列に配置しているのは、広い温度範囲において高い
NOx浄化率を得るためにほかならない。By the way, in this exhaust gas purifying apparatus, a high-temperature activated NOx catalyst 6 and a low-temperature activated NOx catalyst 7
Are arranged in series in order to obtain a high NOx purification rate in a wide temperature range.
【0061】図3に、高温活性型NOx触媒6あるいは
低温活性型NOx触媒7を単独で用いた場合のNOx浄化
温度特性が示されている。高温活性型NOx触媒6のN
Ox浄化温度特性は、図3において四角マーク(□)で
示すように、入ガス温度がT1以上のときにほぼ一定の
極めて高いNOx浄化率を示し、入ガス温度がT1未満の
ときにはNOx浄化率が急激に低下する。FIG. 3 shows the NOx purification temperature characteristics when the high-temperature active NOx catalyst 6 or the low-temperature active NOx catalyst 7 is used alone. N of high temperature activated NOx catalyst 6
As shown by the square mark (□) in FIG. 3, the Ox purification temperature characteristic shows a substantially constant extremely high NOx purification rate when the input gas temperature is equal to or higher than T1, and the NOx purification rate when the input gas temperature is lower than T1. Decreases rapidly.
【0062】低温活性型NOx触媒7のNOx浄化温度特
性は、図3において黒丸マーク(●)で示すように、入
ガス温度がT1近傍で最大のNOx浄化率を示し、それよ
りも温度が低くても高くてもNOx浄化率が低下する。The NOx purification temperature characteristic of the low-temperature activation type NOx catalyst 7 shows the maximum NOx purification rate near the gas inlet temperature T1, as shown by the black circle mark (●) in FIG. No matter whether it is high or high, the NOx purification rate decreases.
【0063】さらに詳述すると、入ガス温度がT1より
も低い場合には、低温活性型NOx触媒7のNOx浄化率
の方が高温活性型NOx触媒6のNOx浄化率よりも大き
く、入ガス温度がT1よりも高い場合には、高温活性型
NOx触媒6のNOx浄化率の方が低温活性型NOx触媒
7のNOx浄化率よりも大きい。More specifically, when the incoming gas temperature is lower than T1, the NOx purification rate of the low-temperature activated NOx catalyst 7 is larger than the NOx purification rate of the high-temperature activated NOx catalyst 6, and Is higher than T1, the NOx purification rate of the high-temperature activated NOx catalyst 6 is larger than the NOx purification rate of the low-temperature activated NOx catalyst 7.
【0064】この高温活性型NOx触媒6と低温活性型
NOx触媒7を直列に配置し、全活性温度域において前
記基本供給条件にしたがって還元剤の供給を実行した場
合、そのときのNOx浄化温度特性は、図3において白
丸(○)で示すように、入ガス温度がT1よりも低いと
きのNOx浄化率が低温活性型NOx触媒7を単独で使用
した時のNOx浄化率よりも小さくなってしまう。その
原因は、供給された還元剤の一部が上流側に配置された
高温活性型NOx触媒6で消費されてしまい、下流側に
配置された低温活性型NOx触媒7に必要量の還元剤を
供給することができないからであることは前述した通り
である。When the high-temperature active type NOx catalyst 6 and the low-temperature active type NOx catalyst 7 are arranged in series and the supply of the reducing agent is performed in accordance with the basic supply conditions in the entire active temperature range, the NOx purification temperature characteristics at that time As shown by a white circle (浄化) in FIG. 3, the NOx purification rate when the input gas temperature is lower than T1 becomes smaller than the NOx purification rate when the low-temperature active NOx catalyst 7 is used alone. . The reason is that a part of the supplied reducing agent is consumed by the high-temperature activated NOx catalyst 6 disposed on the upstream side, and the required amount of the reducing agent is supplied to the low-temperature activated NOx catalyst 7 disposed on the downstream side. This is because supply cannot be performed as described above.
【0065】そこで、この実施の形態の排気浄化装置で
は、入ガス温度がT1よりも低いときのNOx浄化率を向
上させるべく低温活性型NOx触媒7に必要量の還元剤
を供給するために、入ガス温度がT1より低いときに限
って、供給圧力を基本供給圧力よりも増圧し、噴射ノズ
ル12から噴射される軽油の噴射圧力を基本噴射圧力よ
りも増圧するようにした。噴射圧力を基本噴射圧力より
も増圧すると、噴射ノズル12から噴射された軽油の貫
徹力が大きくなるため、高温活性型NOx触媒6で消費
される軽油の量を減少することができ、結果的に、低温
活性型NOx触媒7に供給される軽油の量を増大するこ
とができる。Therefore, in the exhaust gas purifying apparatus of this embodiment, in order to supply a required amount of reducing agent to the low-temperature activated NOx catalyst 7 in order to improve the NOx purification rate when the input gas temperature is lower than T1, Only when the incoming gas temperature is lower than T1, the supply pressure is increased from the basic supply pressure, and the injection pressure of light oil injected from the injection nozzle 12 is increased from the basic injection pressure. When the injection pressure is increased from the basic injection pressure, the penetration force of the light oil injected from the injection nozzle 12 increases, so that the amount of the light oil consumed by the high-temperature activated NOx catalyst 6 can be reduced, and as a result, Furthermore, the amount of light oil supplied to the low-temperature activated NOx catalyst 7 can be increased.
【0066】尚、入ガス温度がT1よりも低いときの供
給圧力を基本供給圧力に対してどの程度増大するかは、
予め実験を行ってその実験結果に基づきNOx浄化率の
向上に最適な供給圧力、あるいは増大率を設定する。It should be noted that how much the supply pressure when the incoming gas temperature is lower than T1 is increased with respect to the basic supply pressure is as follows.
An experiment is performed in advance, and a supply pressure or an increase rate optimal for improving the NOx purification rate is set based on the experiment result.
【0067】その際には、ディーゼルエンジン1の排気
ガス流量との関係を考慮して設定するのが好ましい。即
ち、噴射ノズル12から噴射された軽油は、排気ガス流
量の少ないとき(換言するとエンジン回転数が低いと
き)の方が高温活性型NOx触媒6をすり抜けにくく、
排気ガス流量の多いとき(換言するとエンジン回転数が
高いとき)の方が高温活性型NOx触媒6をすり抜け易
いことから、エンジン回転数が低い場合には基本供給圧
力に対する供給圧力の増大程度を大きくし、エンジン回
転数が高い場合には基本供給圧力に対する供給圧力の増
大程度を小さく設定するのが好ましい。At that time, it is preferable to set in consideration of the relationship with the exhaust gas flow rate of the diesel engine 1. That is, the light oil injected from the injection nozzle 12 is less likely to slip through the high-temperature active NOx catalyst 6 when the flow rate of the exhaust gas is low (in other words, when the engine speed is low).
When the exhaust gas flow rate is high (in other words, when the engine speed is high), it is easier to slip through the high-temperature activated NOx catalyst 6, and therefore, when the engine speed is low, the increase in the supply pressure with respect to the basic supply pressure is large. However, when the engine speed is high, it is preferable to set the degree of increase of the supply pressure to the basic supply pressure to be small.
【0068】そこで、この実施の形態では、予め実験を
行い、低温側のNOx浄化率向上に最も効果的な供給圧
力増大率βを排気ガス流量(エンジン回転数N)との関
係において求め、これをマップ(以下、このマップを
「エンジン回転数/供給圧力増大率マップ」という)に
して予めECU100のROMに記憶しておく。図4は
エンジン回転数/供給圧力増大率マップの一例である。Therefore, in this embodiment, an experiment is conducted in advance, and the supply pressure increase rate β most effective for improving the low-temperature NOx purification rate is determined in relation to the exhaust gas flow rate (engine speed N). (Hereinafter, this map is referred to as an “engine speed / supply pressure increase rate map”) and stored in the ROM of the ECU 100 in advance. FIG. 4 is an example of an engine speed / supply pressure increase rate map.
【0069】このように入ガス温度がT1より低いとき
に噴射ノズル12への軽油の供給圧力を増大制御し、噴
射圧力を増大制御すると、NOx浄化温度特性は、図3
において三角マーク(△)で示すように改善される。即
ち、入ガス温度がT1よりも低いときには、この排気浄
化装置のNOx浄化率は低温活性型NOx触媒7を単独使
用した場合のNOx浄化率よりも若干高くなり、入ガス
温度がT1以上になると、この排気浄化装置のNOx浄化
率は高温活性型NOx触媒6を単独使用した場合のNOx
浄化率にほぼ等しくなる。即ち、この排気浄化装置で
は、低温から高温に至る広い温度範囲において高いNO
x浄化率を得ることができる。When the supply pressure of light oil to the injection nozzle 12 is controlled to be increased and the injection pressure is controlled to be increased when the incoming gas temperature is lower than T1, the NOx purification temperature characteristic becomes as shown in FIG.
Is improved as shown by a triangle mark (△). That is, when the input gas temperature is lower than T1, the NOx purification rate of this exhaust gas purification device is slightly higher than the NOx purification rate when the low-temperature active NOx catalyst 7 is used alone, and when the input gas temperature becomes T1 or higher. The NOx purification rate of this exhaust gas purification device is the same as the NOx purification rate when the high-temperature activation type NOx catalyst 6 is used alone.
It is almost equal to the purification rate. That is, in this exhaust gas purification apparatus, high NO in a wide temperature range from a low temperature to a high temperature.
x Purification rate can be obtained.
【0070】また、この第1の実施の形態における排気
浄化装置において、高温活性型NOx触媒6を低温活性
型NOx触媒7の上流に配置した理由は次のとおりであ
る。ディーゼルエンジン1から排出されるNOxの排出
量は、エンジン運転状態が低回転、低負荷のように排気
ガス温度の低温時には少なく、エンジン運転状態が高回
転、高負荷のように排気ガス温度の高温時には多くな
る。このことは、排気再循環装置(以下、EGRと略
す)を有するディーゼルエンジンにおいても言えること
である。即ち、低回転、低負荷の運転状態では排気再循
環量(EGR量)を多くしてNOx排出量を低減するこ
ともできるが、高回転、高負荷の運転状態ではEGR量
を増やすとスモーク発生などの問題が生じるので、EG
R量を増大することによってNOx排出量を低減するこ
とはできない。したがって、NOxを還元するために必
要な還元剤の量は、NOx排出量が多くなる排気ガス高
温時により多く要求される。The reason why the high-temperature activated NOx catalyst 6 is arranged upstream of the low-temperature activated NOx catalyst 7 in the exhaust gas purifying apparatus according to the first embodiment is as follows. The amount of NOx emitted from the diesel engine 1 is low when the exhaust gas temperature is low such as low engine speed and low load when the engine operation state is low, and high when the exhaust gas temperature is high such as when the engine operation state is high rotation and high load. Sometimes more. This is also true for a diesel engine having an exhaust gas recirculation device (hereinafter abbreviated as EGR). That is, in a low-rotation, low-load operation state, the exhaust gas recirculation amount (EGR amount) can be increased to reduce the NOx emission amount. However, in a high-rotation, high-load operation state, increasing the EGR amount causes smoke. Such as EG
The NOx emission cannot be reduced by increasing the R amount. Therefore, the amount of the reducing agent required to reduce NOx is required to be higher at high exhaust gas temperatures where NOx emissions increase.
【0071】ここで、もし仮に、低温活性型NOx触媒
7を高温活性型NOx触媒6よりも上流に配置した場合
を考えると、排気ガス高温時に、下流に配置された高温
活性型NOx触媒6でNOxを還元するためには、多量の
還元剤を噴射するための高い供給圧力が必要なだけでな
く、それに加えて、低温活性型NOx触媒7をすり抜け
させるための供給圧力増大分が必要であり、高温時にお
ける供給圧力の増大量を極めて大きくせざるを得なくな
る。その結果、高温時における還元剤噴射量が増大し、
燃費悪化を招くこととなる。高温活性型NOx触媒6を
低温活性型NOx触媒7の上流に配置すると、このよう
な問題が発生するのを回避することができる。Here, suppose that the low-temperature activated NOx catalyst 7 is disposed upstream of the high-temperature activated NOx catalyst 6 when the exhaust gas is at a high temperature. In order to reduce NOx, not only a high supply pressure for injecting a large amount of reducing agent is required, but also an increase in the supply pressure for slipping through the low-temperature active NOx catalyst 7 is required. In addition, the amount of increase in the supply pressure at a high temperature must be extremely increased. As a result, the amount of reducing agent injected at high temperature increases,
Fuel economy will deteriorate. By arranging the high-temperature activated NOx catalyst 6 upstream of the low-temperature activated NOx catalyst 7, such a problem can be avoided.
【0072】このことは、燃費悪化や熱劣化について考
慮する必要がない場合には、低温活性型NOx触媒7を
高温活性型NOx触媒6よりも上流に配置することが可
能であることを意味する。This means that the low-temperature active NOx catalyst 7 can be arranged upstream of the high-temperature active NOx catalyst 6 when it is not necessary to consider the deterioration of fuel efficiency and thermal deterioration. .
【0073】次に、この実施の形態における噴射圧力制
御ルーチンを図5を参照して説明する。このルーチンを
構成する各ステップからなるフローチャートはECU1
00のROMに記憶してあり、フローチャートの各ステ
ップにおける処理は総てECU100のCPUによって
実行される。Next, an injection pressure control routine in this embodiment will be described with reference to FIG. The flowchart comprising the steps constituting this routine is described in ECU1.
00 is stored in the ROM of the CPU 100, and all the processes in each step of the flowchart are executed by the CPU of the ECU 100.
【0074】<ステップ101>まず、ECU100
は、ステップ101において、高温活性型NOx触媒6
あるいは低温活性型NOx触媒7に還元剤を供給すべき
条件(以下、排気系燃料供給条件という)を満足してい
るか否か判定する。排気系燃料供給条件とは、高温活性
型NOx触媒6あるいは低温活性型NOx触媒7の触媒温
度が活性温度域に入っていることである。触媒温度が活
性温度域に入っていない場合には、還元剤を供給しても
NOxを浄化することができないので還元剤を供給する
必要がない。したがって、ECU100は、ステップ1
01で否定判定した場合には本ルーチンを終了する。
尚、この実施の形態では、入ガス温センサ8により検出
した入ガス温度を触媒温度として代用する。<Step 101> First, the ECU 100
In step 101, the high-temperature activated NOx catalyst 6
Alternatively, it is determined whether or not a condition for supplying the reducing agent to the low-temperature active NOx catalyst 7 (hereinafter, referred to as an exhaust system fuel supply condition) is satisfied. The exhaust system fuel supply condition is that the catalyst temperature of the high-temperature active NOx catalyst 6 or the low-temperature active NOx catalyst 7 falls within the active temperature range. If the catalyst temperature is not within the activation temperature range, NOx cannot be purified even if the reducing agent is supplied, so that there is no need to supply the reducing agent. Therefore, the ECU 100 executes Step 1
If a negative determination is made in 01, this routine ends.
In this embodiment, the incoming gas temperature detected by the incoming gas temperature sensor 8 is used as the catalyst temperature.
【0075】<ステップ102>ステップ101におい
て排気系燃料供給条件を満足していると判定した場合
(即ち、肯定判定した場合)には、ECU100は、ス
テップ102に進み、ディーゼルエンジン1の運転状態
の履歴から、還元剤供給装置10による軽油の基本供給
条件(基本供給圧力P0、基本供給期間t、基本供給間
隔S)を演算する。<Step 102> If it is determined in step 101 that the exhaust system fuel supply condition is satisfied (that is, if the determination is affirmative), the ECU 100 proceeds to step 102, in which the operation state of the diesel engine 1 is determined. From the history, basic supply conditions (basic supply pressure P0, basic supply period t, basic supply interval S) of light oil by the reducing agent supply device 10 are calculated.
【0076】<ステップ103>次に、ECU100
は、ステップ103に進み、入ガス温センサ8で検出し
た入ガス温度Tが閾値T1よりも高いか否か判定する。<Step 103> Next, the ECU 100
Proceeds to step 103, and determines whether or not the incoming gas temperature T detected by the incoming gas temperature sensor 8 is higher than a threshold value T1.
【0077】<ステップ104>ステップ103で肯定
判定した場合には、ECU100は、ステップ104に
進み、噴射ノズル12への軽油の供給圧力Pをステップ
102で求めた基本供給圧力P0とする(P=P0)。即
ち、入ガス温度TがT1よりも高い場合の排気系への軽
油の供給条件は、基本供給条件のままとなる。<Step 104> If an affirmative determination is made in step 103, the ECU 100 proceeds to step 104 and sets the supply pressure P of light oil to the injection nozzle 12 to the basic supply pressure P0 obtained in step 102 (P = P0). That is, when the incoming gas temperature T is higher than T1, the supply condition of the light oil to the exhaust system remains the basic supply condition.
【0078】<ステップ105>次に、ECU100
は、ステップ105に進み、基本供給条件にしたがって
還元剤供給装置10による排気管5への軽油の噴射を実
行し、本ルーチンを終了する。尚、この排気系への軽油
供給実行に際し、ECU100は、基本供給圧力P0に
対応する供給ポンプ11の駆動電圧を演算し、該駆動電
圧に基づいて供給ポンプ11を運転制御し、また、基本
供給期間tおよび基本供給間隔Sに応じた電磁弁13の
開閉制御を実行する。<Step 105> Next, the ECU 100
Proceeds to step 105, executes injection of light oil into the exhaust pipe 5 by the reducing agent supply device 10 according to the basic supply condition, and ends the routine. When executing the supply of light oil to the exhaust system, the ECU 100 calculates the drive voltage of the supply pump 11 corresponding to the basic supply pressure P0, controls the operation of the supply pump 11 based on the drive voltage, and controls the basic supply pressure. The opening / closing control of the electromagnetic valve 13 according to the period t and the basic supply interval S is executed.
【0079】<ステップ106>一方、ステップ103
で否定判定した場合には、ECU100は、ステップ1
06に進み、エンジン回転数を読み込んで該エンジン回
転数に応じた供給圧力増大率βを、エンジン回転数/供
給圧力増大率マップを参照して演算する。<Step 106> On the other hand, step 103
If a negative determination is made in step 1, the ECU 100 proceeds to step 1
In step 06, the engine speed is read, and the supply pressure increase rate β according to the engine speed is calculated with reference to the engine speed / supply pressure increase rate map.
【0080】<ステップ107>次に、ECU100
は、ステップ107に進み、基本供給圧力P0にステッ
プ106で求めた供給圧力増大率βを乗じて得た積を、
噴射ノズル12への軽油の供給圧力Pとする(P=P0
×β)。つまり、入ガス温度TがT1以下である場合の
排気系への軽油の供給条件を、供給圧力P=P0×β、
基本供給期間t、基本供給間隔Sとする。<Step 107> Next, the ECU 100
Proceeds to step 107, and multiplies the basic supply pressure P0 by the supply pressure increase rate β obtained in step 106,
Let the supply pressure P of light oil to the injection nozzle 12 be (P = P0
× β). That is, when the incoming gas temperature T is equal to or lower than T1, the supply condition of the light oil to the exhaust system is defined as the supply pressure P = P0 × β,
A basic supply period t and a basic supply interval S are set.
【0081】次に、ECU100は、ステップ107か
らステップ105に進み、前記供給条件にしたがって還
元剤供給装置10による排気管5への軽油の噴射を実行
する。このとき、ECU100は、供給圧力P=P0×
βに対応する供給ポンプ11の駆動電圧を演算し、該駆
動電圧に基づいて供給ポンプ11の運転制御を実行し、
また、基本供給期間tおよび基本供給間隔Sに応じた電
磁弁13の開閉制御を実行する。Next, the ECU 100 proceeds from step 107 to step 105 and executes injection of light oil into the exhaust pipe 5 by the reducing agent supply device 10 according to the supply conditions. At this time, the supply pressure P = P0 ×
A drive voltage of the supply pump 11 corresponding to β is calculated, and operation control of the supply pump 11 is executed based on the drive voltage,
In addition, opening / closing control of the electromagnetic valve 13 according to the basic supply period t and the basic supply interval S is executed.
【0082】尚、この実施の形態では、入ガス温度Tが
T1以下である場合の排気系への軽油の供給条件を、供
給圧力P=P0×β、基本供給期間t、基本供給間隔S
としているので、噴射ノズル12から噴射される軽油の
噴射圧力が増大する分、基本供給条件のときに比べて軽
油の供給総量が増大することになるが、その増大分は高
温活性型NOx触媒6において消費される軽油の量と相
殺され、低温活性型NOx触媒7には殆ど過不足のない
適量の軽油が供給されることとなる。In this embodiment, when the incoming gas temperature T is equal to or lower than T1, the supply conditions of the light oil to the exhaust system are as follows: supply pressure P = P0 × β, basic supply period t, basic supply interval S
Therefore, as the injection pressure of the light oil injected from the injection nozzle 12 increases, the total supply amount of the light oil increases as compared with the basic supply condition, but the increase corresponds to the high-temperature active NOx catalyst 6. Thus, an appropriate amount of light oil with almost no excess or deficiency is supplied to the low-temperature NOx catalyst 7.
【0083】ただし、入ガス温度TがT1以下であると
きの還元剤供給量制御をさらに微細に行う必要がある場
合には、供給圧力を増圧制御するだけでなく、これに加
えて、供給期間や供給間隔について補正することも可能
である。However, when it is necessary to finely control the supply amount of the reducing agent when the incoming gas temperature T is equal to or lower than T1, not only the supply pressure is increased but also the supply pressure is increased. It is also possible to correct for the period and the supply interval.
【0084】尚、この第1の実施の形態においては、供
給ポンプ11(駆動回路部16を含む)および噴射ノズ
ル12と、噴射圧力制御ルーチンのうちステップ103
からステップ107をECU100が実行することによ
り、本発明における還元剤圧力制御手段が実現される。In the first embodiment, the supply pump 11 (including the drive circuit section 16), the injection nozzle 12, and step 103 in the injection pressure control routine
The ECU 100 executes steps 107 through 107 to implement the reducing agent pressure control means in the present invention.
【0085】〔第2の実施の形態〕次に、図6から図1
1を参照して本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第
2の実施の形態を説明する。前述した第1の実施の形態
の排気浄化装置では、排気管5に吸蔵還元型NOx触媒
が2つ直列に配置されていたが、この第2の実施の形態
における排気浄化装置においては、図6に示すように、
排気管5に設けられた吸蔵還元型NOx触媒はただ1つ
だけである。第2の実施の形態における吸蔵還元型NO
x触媒としては、高温活性型NOx触媒6、低温活性型N
Ox触媒7のいずれも採用可能であるが、以下の説明で
は低温活性型NOx触媒7を採用した場合を例に挙げて
説明する。[Second Embodiment] Next, FIGS.
A second embodiment of the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIG. In the exhaust gas purifying apparatus of the first embodiment described above, two NOx storage reduction catalysts are arranged in series in the exhaust pipe 5. However, in the exhaust gas purifying apparatus of the second embodiment, FIG. As shown in
There is only one NOx storage reduction catalyst provided in the exhaust pipe 5. Storage reduction type NO in the second embodiment
As the x catalyst, a high-temperature activated NOx catalyst 6, a low-temperature activated Nx catalyst
Although any of the Ox catalysts 7 can be employed, the following description will be given by taking as an example a case where the low-temperature activation type NOx catalyst 7 is employed.
【0086】また、この第2の実施の形態における排気
浄化装置においては、還元剤供給装置(還元剤噴射手
段)10の噴射ノズル12として、スワールノズルと称
されるノズルが用いられている。スワールノズルは、供
給圧力の大きさに応じて、ノズルから噴射される燃料の
噴射角度および噴射形態を変えることができるノズルで
ある。In the exhaust gas purifying apparatus according to the second embodiment, a nozzle called a swirl nozzle is used as the injection nozzle 12 of the reducing agent supply device (reducing agent injection means) 10. The swirl nozzle is a nozzle that can change the injection angle and the injection mode of the fuel injected from the nozzle according to the magnitude of the supply pressure.
【0087】このスワールノズルの概略構成を図7を参
照して説明すると、ノズルボディ12aの内部には燃料
溜まり室12bが形成されており、燃料溜まり室12b
にはノズルコア12cが固定されている。ノズルボディ
12aの基部側には、燃料溜まり室12bに連なる弁室
12dが設けられており、この弁室12dに燃料パイプ
15が接続される。弁室12dには、燃料パイプ15か
ら弁室12dに燃料が流れるのを許容しその逆方向に燃
料が流れるのを阻止するチェック弁12eが設けられて
いる。チェック弁12eはスプリング12fによって閉
弁方向に付勢されており、燃料パイプ15から供給され
る燃料圧力が所定の開弁圧力以上になると開弁するよう
に設定されている。The schematic configuration of the swirl nozzle will be described with reference to FIG. 7. A fuel reservoir chamber 12b is formed inside the nozzle body 12a, and the fuel reservoir chamber 12b
Is fixed to the nozzle core 12c. On the base side of the nozzle body 12a, there is provided a valve chamber 12d connected to the fuel storage chamber 12b, and a fuel pipe 15 is connected to the valve chamber 12d. The valve chamber 12d is provided with a check valve 12e that allows fuel to flow from the fuel pipe 15 to the valve chamber 12d and prevents fuel from flowing in the opposite direction. The check valve 12e is urged in the valve closing direction by a spring 12f, and is set to open when the fuel pressure supplied from the fuel pipe 15 becomes equal to or higher than a predetermined valve opening pressure.
【0088】ノズルボディ12aの内周面とノズルコア
12cの外周面の間は燃料通路12gになっていて、燃
料パイプ15から燃料溜まり室12bに流入した燃料
は、燃料通路12gを通ってノズルコア12cの前方へ
と流れ込む。また、ノズルコア12cの先端部分のテー
パ面にはスワール形成用のスリット12hが複数設けら
れており、燃料が燃料通路12からノズルコア12cの
前方に流出するときにスリット12hによってスワール
流が発生する。ノズルコア12cの前方に送り出された
燃料は、ノズルボディ12aの先端に設けられた噴孔1
2iから噴射される。A fuel passage 12g is provided between the inner peripheral surface of the nozzle body 12a and the outer peripheral surface of the nozzle core 12c, and the fuel flowing from the fuel pipe 15 into the fuel storage chamber 12b passes through the fuel passage 12g to the nozzle core 12c. Flows forward. Further, a plurality of slits 12h for forming swirl are provided on the tapered surface at the tip portion of the nozzle core 12c, and a swirl flow is generated by the slit 12h when the fuel flows out of the fuel passage 12 to the front of the nozzle core 12c. The fuel delivered to the front of the nozzle core 12c is supplied to the injection hole 1 provided at the tip of the nozzle body 12a.
Injected from 2i.
【0089】このように構成されたスワールノズルから
なる噴射ノズル12においては、燃料パイプ15を介し
て供給される軽油の供給圧力が開弁圧力以上になると噴
孔12iから軽油が噴射されるのであるが、供給圧力の
大きさによって噴射角度および噴射形態が変わるという
噴射特性がある。詳述すると、供給圧力が小さいときに
はスワール流の強さが弱いため、図8(A)に示すよう
に、噴孔から噴射される軽油の噴射角度が小さく、且
つ、中実状に噴射される。一方、供給圧力が非常に大き
くなるとスワール流の強さが非常に強くなるため、図8
(B)に示すように、噴孔12iから噴射される軽油の
噴射角度が大きくなるとともに、中空コーン状に噴射さ
れる。In the injection nozzle 12 composed of the swirl nozzle configured as described above, when the supply pressure of the light oil supplied through the fuel pipe 15 becomes higher than the valve opening pressure, the light oil is injected from the injection hole 12i. However, there is an injection characteristic in which the injection angle and the injection form change depending on the magnitude of the supply pressure. More specifically, when the supply pressure is low, the intensity of the swirl flow is weak, so that the injection angle of the light oil injected from the injection hole is small and solid, as shown in FIG. 8A. On the other hand, when the supply pressure becomes very large, the intensity of the swirl flow becomes very strong.
As shown in (B), the injection angle of the light oil injected from the injection hole 12i increases, and the light oil is injected in a hollow cone shape.
【0090】第2の実施の形態の内燃機関の排気浄化装
置において、上述した構成以外の装置構成については前
述の第1の実施の形態と全く同じであるので、同一態様
部分に同一符号を付して説明を省略する。In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the second embodiment, since the configuration of the apparatus other than the above-described configuration is completely the same as that of the above-described first embodiment, the same reference numerals are given to the same aspects. And the description is omitted.
【0091】第2の実施の形態においては、噴射ノズル
12を構成するスワールノズルの噴射特性を利用し、排
気ガス温度に応じて噴射角度および噴射形態を変えるこ
とによって、低温活性型NOx触媒7のNOx浄化率の向
上を図っている。以下、これについて詳述する。In the second embodiment, by utilizing the injection characteristics of the swirl nozzle constituting the injection nozzle 12 and changing the injection angle and the injection mode in accordance with the exhaust gas temperature, the low-temperature active NOx catalyst 7 The NOx purification rate is improved. Hereinafter, this will be described in detail.
【0092】低温活性型NOx触媒7は活性温度域を有
し、この活性温度域を外れると低くてもあるいは高くて
もNOx浄化率が大幅に低減することは前述した通りで
ある。一方、排気管5の途中に低温活性型NOx触媒7
が設けられている場合、その触媒温度は、図9に示すよ
うに、流れの中央部で最も高くなり外周部に接近するに
したがって低下していくことは前述したとおりである。As described above, the low-temperature activation type NOx catalyst 7 has an active temperature range, and when the temperature falls outside the active temperature range, the NOx purification rate is greatly reduced even if the temperature is low or high. On the other hand, the low-temperature activated NOx catalyst 7
Is provided, the catalyst temperature is highest at the center of the flow and decreases as approaching the outer periphery as shown in FIG. 9, as described above.
【0093】したがって、低温活性型NOx触媒7に流
入する排気ガスの温度(この実施の形態における入ガス
温度)が図10に示すように活性温度域における下限領
域に該当する温度である場合には、低温活性型NOx触
媒7の中央部近傍は触媒温度が活性温度域に収まって所
定のNOx浄化率を呈するものの、低温活性型NOx触媒
7の外周部近傍は触媒温度が活性温度域の最下限を下回
ってNOx浄化率が極度に低下することがあり、低温活
性型NOx触媒7全体としてのNOx浄化率が低下する虞
れがある。Therefore, when the temperature of the exhaust gas flowing into the low-temperature active type NOx catalyst 7 (the incoming gas temperature in this embodiment) is a temperature corresponding to the lower limit region in the active temperature region as shown in FIG. In the vicinity of the central portion of the low-temperature active NOx catalyst 7, the catalyst temperature falls within the active temperature range and a predetermined NOx purification rate is exhibited. Below this value, the NOx purification rate may drop extremely, and the NOx purification rate of the low-temperature activated NOx catalyst 7 as a whole may decrease.
【0094】そこで、入ガス温度が下限領域にあるとき
には、低温活性型NOx触媒7の中央部近傍に還元剤
(軽油)を集中して供給すべく、噴射ノズル12への供
給圧力を通常より低い所定の下限圧力Pminに設定し、
噴射ノズル12の噴射角度を小さくし中実状に噴射させ
るようにする。Therefore, when the incoming gas temperature is in the lower limit region, the supply pressure to the injection nozzle 12 is lower than usual in order to concentrate and supply the reducing agent (light oil) near the center of the low-temperature active type NOx catalyst 7. Set to a predetermined lower limit pressure Pmin,
The injection angle of the injection nozzle 12 is reduced so as to perform solid injection.
【0095】このように軽油を噴射すると、低温活性型
NOx触媒7において活性温度域に収まっている中央部
近傍で効率的にNOxの還元浄化が行われることとな
る。尚、このときには低温活性型NOx触媒7において
活性温度域から外れている虞れのある外周部近傍には軽
油が供給されないので、当該外周部近傍に吸収されてい
るNOxが放出されるのを抑制することができる。ま
た、当該外周部近傍のHC劣化を抑制することもでき
る。When light oil is injected in this way, NOx reduction and purification are efficiently performed in the vicinity of the central portion of the low-temperature active type NOx catalyst 7 which is within the active temperature range. At this time, since light oil is not supplied to the vicinity of the outer peripheral portion of the low-temperature activated NOx catalyst 7 which may be out of the activation temperature range, the release of NOx absorbed in the vicinity of the outer peripheral portion is suppressed. can do. In addition, it is possible to suppress HC deterioration near the outer peripheral portion.
【0096】一方、入ガス温度が図10に示すように低
温活性型NOx触媒7の活性温度域における上限領域に
該当する温度である場合には、低温活性型NOx触媒7
の外周部近傍は触媒温度が活性温度域に収まって所定の
NOx浄化率を呈するものの、低温活性型NOx触媒7の
中央部近傍は触媒温度が触媒作用によって更に温度上昇
する結果、活性温度域の上限を超えてNOx浄化率が極
度に低下することがあり、低温活性型NOx触媒7全体
としてのNOx浄化率が低下する虞れがある。On the other hand, when the temperature of the incoming gas is a temperature corresponding to the upper limit of the active temperature range of the low-temperature active NOx catalyst 7 as shown in FIG.
Although the catalyst temperature falls within the active temperature range near the outer peripheral portion and exhibits a predetermined NOx purification rate, the catalyst temperature further rises near the central portion of the low-temperature active type NOx catalyst 7 due to the catalytic action. The NOx purification rate may exceed the upper limit and decrease extremely, and the NOx purification rate of the low-temperature active NOx catalyst 7 as a whole may decrease.
【0097】そこで、入ガス温度が上限領域にあるとき
には、低温活性型NOx触媒7の外周部近傍に還元剤
(軽油)を集中して供給すべく、噴射ノズル12への供
給圧力を通常よりも高い所定の上限圧力Pmaxに設定
し、噴射ノズル12の噴射角度を大きくし中空コーン状
に噴射させるようにする。Therefore, when the incoming gas temperature is in the upper limit region, the supply pressure to the injection nozzle 12 is set higher than usual so that the reducing agent (light oil) is concentrated and supplied to the vicinity of the outer periphery of the low-temperature active NOx catalyst 7. A high predetermined upper limit pressure Pmax is set, the injection angle of the injection nozzle 12 is increased, and the injection is performed in a hollow cone shape.
【0098】このように軽油を噴射すると、低温活性型
NOx触媒7において活性温度域に収まっている外周部
近傍で効率的にNOxの還元浄化が行われることとな
る。尚、このときには低温活性型NOx触媒7において
活性温度域から外れている虞れのある中央部近傍には軽
油が供給されないので、触媒反応による当該中央部近傍
の熱劣化を抑制することができる。When light oil is injected in this manner, NOx reduction and purification are efficiently performed in the vicinity of the outer peripheral portion within the active temperature range in the low-temperature active type NOx catalyst 7. At this time, since light oil is not supplied to the vicinity of the central portion of the low-temperature activated NOx catalyst 7 where there is a possibility of deviating from the activation temperature range, thermal degradation in the vicinity of the central portion due to catalytic reaction can be suppressed.
【0099】次に、第2の実施の形態における噴射圧力
制御ルーチンを図11を参照して説明する。このルーチ
ンを構成する各ステップからなるフローチャートはEC
U100のROMに記憶してあり、フローチャートの各
ステップにおける処理は総てECU100のCPUによ
って実行される。Next, an injection pressure control routine according to the second embodiment will be described with reference to FIG. The flowchart consisting of the steps constituting this routine is EC
The processing in each step of the flowchart is stored in the ROM of U100, and is entirely executed by the CPU of ECU100.
【0100】<ステップ201>まず、ECU100
は、ステップ201において、低温活性型NOx触媒7
に還元剤を供給すべき条件(以下、排気系燃料供給条件
という)を満足しているか否か判定する。排気系燃料供
給条件とは、低温活性型NOx触媒7の触媒温度が活性
温度域に入っていることである。触媒温度が活性温度域
に入っていない場合には、還元剤を供給してもNOxを
浄化することができないので還元剤を供給する必要がな
い。したがって、ECU100は、ステップ201で否
定判定した場合には本ルーチンを終了する。尚、この実
施の形態では、入ガス温センサ8により検出した入ガス
温度を触媒温度として代用する。<Step 201> First, the ECU 100
In step 201, the low-temperature activated NOx catalyst 7
It is determined whether or not a condition for supplying a reducing agent to the fuel cell (hereinafter referred to as an exhaust system fuel supply condition) is satisfied. The exhaust system fuel supply condition is that the catalyst temperature of the low-temperature activation type NOx catalyst 7 is within the activation temperature range. If the catalyst temperature is not within the activation temperature range, NOx cannot be purified even if the reducing agent is supplied, so that there is no need to supply the reducing agent. Therefore, if a negative determination is made in step 201, the ECU 100 ends this routine. In this embodiment, the incoming gas temperature detected by the incoming gas temperature sensor 8 is used as the catalyst temperature.
【0101】<ステップ202>ステップ201におい
て排気系燃料供給条件を満足していると判定した場合
(即ち、肯定判定した場合)には、ECU100は、ス
テップ202に進み、ディーゼルエンジン1の運転状態
の履歴から、還元剤供給装置10による軽油の基本供給
条件(基本供給圧力P0、基本供給期間t、基本供給間
隔S)を演算する。<Step 202> If it is determined in step 201 that the exhaust system fuel supply condition is satisfied (that is, if an affirmative determination is made), the ECU 100 proceeds to step 202 where the operation state of the diesel engine 1 is determined. From the history, basic supply conditions (basic supply pressure P0, basic supply period t, basic supply interval S) of light oil by the reducing agent supply device 10 are calculated.
【0102】<ステップ203>次に、ECU100
は、ステップ203に進み、入ガス温センサ8で検出し
た入ガス温度Tが、下限領域(T≦Tmin)、上限
領域(T≧Tmax)、中間の温度領域(Tmin<T<T
max)、のいずれの領域に属するか判定する。<Step 203> Next, the ECU 100
Goes to step 203, and the incoming gas temperature T detected by the incoming gas temperature sensor 8 is changed to a lower limit region (T ≦ Tmin), an upper limit region (T ≧ Tmax), and an intermediate temperature region (Tmin <T <T).
max)).
【0103】<ステップ204>ステップ203におい
て入ガス温度Tが下限領域(T≦Tmin)に属すると判
定した場合には、ECU100は、ステップ204に進
み、噴射ノズル12への軽油の供給圧力Pを下限圧力P
minとする(P=Pmin)。即ち、入ガス温度TがTmin
よりも低い場合の排気系への軽油の供給条件は、供給圧
力Pmin、基本供給期間t、基本供給間隔Sとなる。
尚、下限圧力Pminは予め実験により求めた最適値であ
り、基本供給圧力P0よりも低い値である。この下限圧
力Pminを予めECU100のROMに記憶しておく。<Step 204> If it is determined in step 203 that the incoming gas temperature T belongs to the lower limit region (T ≦ Tmin), the ECU 100 proceeds to step 204 and increases the supply pressure P of the light oil to the injection nozzle 12. Lower limit pressure P
min (P = Pmin). That is, if the incoming gas temperature T is Tmin
The supply conditions of the light oil to the exhaust system when the pressure is lower than the above are the supply pressure Pmin, the basic supply period t, and the basic supply interval S.
Note that the lower limit pressure Pmin is an optimum value obtained by an experiment in advance, and is a value lower than the basic supply pressure P0. This lower limit pressure Pmin is stored in the ROM of the ECU 100 in advance.
【0104】<ステップ205>次に、ECU100
は、ステップ205に進み、前記供給条件にしたがって
還元剤供給装置10による排気管5への軽油の噴射を実
行し、本ルーチンを終了する。尚、この排気系への軽油
供給実行に際し、ECU100は、供給圧力P=Pmin
に対応する供給ポンプ11の駆動電圧を演算し、該駆動
電圧に基づいて供給ポンプ11を運転制御し、また、基
本供給期間tおよび基本供給間隔Sに応じた電磁弁13
の開閉制御を実行する。<Step 205> Next, the ECU 100
Proceeds to step 205, executes injection of light oil into the exhaust pipe 5 by the reducing agent supply device 10 according to the supply conditions, and ends the routine. When executing the supply of light oil to the exhaust system, the ECU 100 determines that the supply pressure P = Pmin
, And controls the operation of the supply pump 11 based on the drive voltage. The solenoid valve 13 according to the basic supply period t and the basic supply interval S
The opening / closing control is performed.
【0105】<ステップ206>一方、ステップ203
において入ガス温度Tが中間の温度領域(Tmin<T<
Tmax)に属すると判定した場合には、ECU100
は、ステップ206に進み、噴射ノズル12への軽油の
供給圧力Pをステップ202で求めた基本供給圧力P0
とする(P=P0)。即ち、入ガス温度Tが中間の温度
領域(Tmin<T<Tmax)にある場合の排気系への軽油
の供給条件は、基本供給条件のままとなる。<Step 206> On the other hand, step 203
In the case where the incoming gas temperature T is in an intermediate temperature range (Tmin <T <
Tmax), the ECU 100
Goes to step 206, where the supply pressure P of the light oil to the injection nozzle 12 is set to the basic supply pressure P0 obtained in step 202.
(P = P0). That is, when the incoming gas temperature T is in the intermediate temperature range (Tmin <T <Tmax), the supply condition of light oil to the exhaust system remains the basic supply condition.
【0106】次に、ECU100は、ステップ206か
らステップ205に進み、前記供給条件にしたがって還
元剤供給装置10による排気管5への軽油の噴射を実行
し、本ルーチンを終了する。尚、この排気系への軽油供
給実行に際し、ECU100は、基本供給圧力P0に対
応する供給ポンプ11の駆動電圧を演算し、該駆動電圧
に基づいて供給ポンプ11を運転制御し、また、基本供
給期間tおよび基本供給間隔Sに応じた電磁弁13の開
閉制御を実行する。Next, the ECU 100 proceeds from step 206 to step 205, executes injection of light oil into the exhaust pipe 5 by the reducing agent supply device 10 in accordance with the supply conditions, and ends this routine. When executing the supply of light oil to the exhaust system, the ECU 100 calculates the drive voltage of the supply pump 11 corresponding to the basic supply pressure P0, controls the operation of the supply pump 11 based on the drive voltage, and controls the basic supply pressure. The opening / closing control of the electromagnetic valve 13 according to the period t and the basic supply interval S is executed.
【0107】<ステップ207>また、ステップ203
において入ガス温度Tが上限領域(T≧Tmax)に属す
ると判定した場合には、ECU100は、ステップ20
7に進み、噴射ノズル12への軽油の供給圧力Pを上限
圧力Pmaxとする(P=Pmax)。即ち、入ガス温度Tが
Tmaxよりも高い場合の排気系への軽油の供給条件は、
供給圧力Pmax、基本供給期間t、基本供給間隔Sとな
る。尚、上限圧力Pmaxは予め実験により求めた最適値
であり、基本供給圧力P0よりも高い値である。この上
限圧力Pmaxを予めECU100のROMに記憶してお
く。<Step 207> Step 203
If it is determined that the incoming gas temperature T belongs to the upper limit region (T ≧ Tmax) in
Proceeding to 7, the supply pressure P of light oil to the injection nozzle 12 is set to the upper limit pressure Pmax (P = Pmax). That is, when the incoming gas temperature T is higher than Tmax, the conditions for supplying light oil to the exhaust system are as follows:
The supply pressure Pmax, the basic supply period t, and the basic supply interval S are obtained. Note that the upper limit pressure Pmax is an optimum value obtained by an experiment in advance, and is a value higher than the basic supply pressure P0. This upper limit pressure Pmax is stored in the ROM of the ECU 100 in advance.
【0108】次に、ECU100は、ステップ205に
進み、前記供給条件にしたがって還元剤供給装置10に
よる排気管5への軽油の噴射を実行し、本ルーチンを終
了する。尚、この排気系への軽油供給実行に際し、EC
U100は、供給圧力P=Pmaxに対応する供給ポンプ
11の駆動電圧を演算し、該駆動電圧に基づいて供給ポ
ンプ11を運転制御し、また、基本供給期間tおよび基
本供給間隔Sに応じた電磁弁13の開閉制御を実行す
る。Next, the ECU 100 proceeds to step 205, executes injection of light oil into the exhaust pipe 5 by the reducing agent supply device 10 in accordance with the supply conditions, and ends this routine. Note that when supplying light oil to the exhaust system,
U100 calculates the drive voltage of the supply pump 11 corresponding to the supply pressure P = Pmax, controls the operation of the supply pump 11 based on the drive voltage, and controls the electromagnetic force corresponding to the basic supply period t and the basic supply interval S. The opening and closing control of the valve 13 is executed.
【0109】尚、この第2の実施の形態においては、供
給ポンプ11(駆動回路部16を含む)および噴射ノズ
ル12と、噴射圧力制御ルーチンのうちステップ203
からステップ207をECU100が実行することによ
り、本発明における噴射角度制御手段が実現される。In the second embodiment, the supply pump 11 (including the drive circuit 16), the injection nozzle 12, and the step 203 in the injection pressure control routine are executed.
The injection angle control means of the present invention is realized by the ECU 100 executing the steps from 207 to 207.
【0110】〔第3の実施の形態〕次に、図12から図
14を参照して本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の
第3の実施の形態を説明する。第3の実施の形態におけ
る排気浄化装置は、第1の実施の形態と第2の実施の形
態の組み合わせということができる。[Third Embodiment] Next, a third embodiment of the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIGS. The exhaust gas purification apparatus according to the third embodiment can be said to be a combination of the first embodiment and the second embodiment.
【0111】第3の実施の形態における排気浄化装置の
装置構成は、図12に示すように、基本的には第1の実
施の形態における排気浄化装置の装置構成と同じであ
り、第1の実施の形態の排気浄化装置と同一態様部分に
図中同一符号を付して説明を省略する。As shown in FIG. 12, the device configuration of the exhaust gas purification device according to the third embodiment is basically the same as the device configuration of the exhaust gas purification device according to the first embodiment. The same reference numerals in the drawings denote the same parts as in the exhaust gas purification apparatus of the embodiment, and a description thereof will be omitted.
【0112】第3の実施の形態における排気浄化装置に
おいて、装置構成上でただ一つ第1の実施の形態と相違
する点は、第3の実施の形態における噴射ノズル12は
第2の実施の形態における噴射ノズル12と同様にスワ
ールノズルから構成されていることである。The exhaust gas purifying apparatus according to the third embodiment is different from the first embodiment only in the structure of the exhaust gas purifying apparatus, except that the injection nozzle 12 according to the third embodiment is different from the second embodiment. It is configured of a swirl nozzle similarly to the injection nozzle 12 in the embodiment.
【0113】スワールノズルは、供給圧力の大きさに応
じて、ノズルから噴射される燃料の噴射角度および噴射
形態を変えることができるノズルであることは前述した
とおりであるが、スワールノズルは、それだけでなく、
供給圧力の大きさに応じてノズルから噴射される軽油の
噴射圧力も変わるのである。As described above, the swirl nozzle can change the injection angle and the injection form of the fuel injected from the nozzle in accordance with the magnitude of the supply pressure. But not
The injection pressure of light oil injected from the nozzle changes according to the magnitude of the supply pressure.
【0114】即ち、供給圧力が小さいときには、噴射圧
力が小さく、噴射角度が小さく、中実状に噴射される
が、供給圧力が大きくなるにしたがって、噴射圧力が漸
次大きくなり、噴射角度が漸次大きくなり、噴射形態が
中実状から中空コーン状に漸次変わっていく。That is, when the supply pressure is small, the injection pressure is small, the injection angle is small, and the injection is solid. However, as the supply pressure increases, the injection pressure gradually increases, and the injection angle gradually increases. The injection mode gradually changes from a solid state to a hollow cone state.
【0115】第3の実施の形態の排気浄化装置は、噴射
ノズル12を構成するスワールノズルの噴射特性を利用
し、排気ガス温度に応じて噴射圧力、噴射角度、および
噴射形態を変えることによって、高温活性型NOx触媒
6と低温活性型NOx触媒7のNOx浄化能力を最大限に
引き出すようにして、排気浄化装置のNOx浄化率の向
上を図っている。以下、これについて、図13に示す入
ガス温度/供給圧力増大率マップと図14に示すフロー
チャートを参照して説明する。The exhaust gas purifying apparatus according to the third embodiment utilizes the injection characteristics of the swirl nozzle constituting the injection nozzle 12 and changes the injection pressure, the injection angle, and the injection mode in accordance with the exhaust gas temperature. By maximizing the NOx purifying ability of the high-temperature activated NOx catalyst 6 and the low-temperature activated NOx catalyst 7, the NOx purification rate of the exhaust purification device is improved. Hereinafter, this will be described with reference to the input gas temperature / supply pressure increase rate map shown in FIG. 13 and the flowchart shown in FIG.
【0116】図13に示すマップは、第3の実施の形態
の排気浄化装置において、高温活性型NOx触媒6に流
入する排気ガスの温度(入ガス温度)と、噴射ノズル1
2に供給する軽油の供給圧力の増大率(供給圧力増大
率)の関係を示す入ガス温度/供給圧力増大率マップで
ある。The map shown in FIG. 13 shows the temperature (inlet gas temperature) of the exhaust gas flowing into the high-temperature active NOx catalyst 6 and the temperature of the injection nozzle 1 in the exhaust gas purifying apparatus of the third embodiment.
2 is an inlet gas temperature / supply pressure increase rate map showing a relationship of an increase rate (supply pressure increase rate) of supply pressure of light oil supplied to No. 2;
【0117】この入ガス温度/供給圧力増大率マップに
おいて、入ガス温度T3,T4,T5の大小関係および供
給圧力増大率β1,β2,β3,β4の大小関係は、次のと
おりである。 入ガス温度 : T3<T4<T5 供給圧力増大率 : β1<1<β2<β3<β4In the input gas temperature / supply pressure increase rate map, the magnitude relation between the input gas temperatures T3, T4, T5 and the supply pressure increase rates β1, β2, β3, β4 are as follows. Inlet gas temperature: T3 <T4 <T5 Supply pressure increase rate: β1 <1 <β2 <β3 <β4
【0118】この入ガス温度/供給圧力増大率マップを
参照して、第3の実施の形態における排気系燃料噴射の
供給条件について説明する。尚、この入ガス温度/供給
圧力増大率マップは予めECU100のROMに記憶し
ておく。The supply condition of the exhaust system fuel injection in the third embodiment will be described with reference to the input gas temperature / supply pressure increase rate map. Note that the input gas temperature / supply pressure increase rate map is stored in the ROM of the ECU 100 in advance.
【0119】(1)入ガス温度Tが閾値T3よりも低い
場合(T<T3) 第3の実施の形態において入ガス温度Tが閾値T3より
も低い場合は、第1の実施の形態において入ガス温度T
が閾値T1よりも低い場合に対応する。即ち、入ガス温
度Tが閾値T3よりも低い場合には、下流側に配置され
た低温活性型NOx触媒7で効率よくNOx浄化を行うた
めに、低温活性型NOx触媒7に必要量の還元剤を供給
すべく、噴射ノズル12から噴射される軽油の噴射圧力
を基本噴射圧力よりも増圧する。そのために、噴射ノズ
ル12への軽油の供給圧力を基本供給圧力よりも増圧す
る。その際には、エンジン回転数に応じて供給圧力増大
率をβ3からβ4の範囲で設定する。(1) When the incoming gas temperature T is lower than the threshold value T3 (T <T3) When the incoming gas temperature T is lower than the threshold value T3 in the third embodiment, the input is performed in the first embodiment. Gas temperature T
Is lower than the threshold value T1. That is, when the incoming gas temperature T is lower than the threshold value T3, a necessary amount of the reducing agent is supplied to the low-temperature active NOx catalyst 7 so that the low-temperature active NOx catalyst 7 disposed on the downstream side can efficiently purify NOx. Is supplied, the injection pressure of the light oil injected from the injection nozzle 12 is increased from the basic injection pressure. For this purpose, the supply pressure of light oil to the injection nozzle 12 is increased from the basic supply pressure. At that time, the supply pressure increase rate is set in the range of β3 to β4 according to the engine speed.
【0120】(2)入ガス温度Tが閾値T3以上の場合
(T≧T3) 第3の実施の形態において入ガス温度Tが閾値T3以上
の場合は、第2の実施の形態において入ガス温度が活性
温度域に入っている場合に相当する。但し、第2の実施
の形態においては低温活性型NOx触媒7のNOx浄化率
向上のために軽油の供給条件を制御していたが、第3の
実施の形態では上流側に配置された高温活性型NOx触
媒6のNOx浄化率向上のために軽油の供給条件を制御
する。(2) When the incoming gas temperature T is equal to or higher than the threshold value T3 (T ≧ T3) In the third embodiment, when the incoming gas temperature T is equal to or higher than the threshold value T3, the input gas temperature in the second embodiment is changed. Is in the activation temperature range. However, in the second embodiment, the light oil supply condition is controlled in order to improve the NOx purification rate of the low-temperature activation type NOx catalyst 7. However, in the third embodiment, the high-temperature activation catalyst disposed on the upstream side is controlled. The supply condition of light oil is controlled to improve the NOx purification rate of the type NOx catalyst 6.
【0121】(2−1)入ガス温度TがT3≦T≦T4の
場合 入ガス温度TがT3≦T≦T4の場合は、第2の実施の形
態において入ガス温度TがTmin以下(T≦Tmin)の場
合に相当する。このときには、高温活性型NOx触媒6
の中央部近傍に軽油を集中して供給するために、噴射ノ
ズル12への供給圧力を基本供給圧力よりも減圧する。
第3の実施の形態では、このときの供給圧力を設定する
のに、1より小さい値の供給圧力増大率β1を採用し、
基本供給圧力にこの供給圧力増大率β1を乗じて得た積
を供給圧力とした。(2-1) When the incoming gas temperature T is T3 ≦ T ≦ T4 When the incoming gas temperature T is T3 ≦ T ≦ T4, in the second embodiment, the incoming gas temperature T is not more than Tmin (T ≤ Tmin). At this time, the high-temperature activated NOx catalyst 6
The supply pressure to the injection nozzle 12 is reduced from the basic supply pressure in order to concentrate the supply of light oil near the center of the nozzle.
In the third embodiment, to set the supply pressure at this time, a supply pressure increase rate β1 smaller than 1 is adopted,
The product obtained by multiplying the basic supply pressure by the supply pressure increase rate β1 was defined as the supply pressure.
【0122】(2−2)入ガス温度TがT≧T5の場合 入ガス温度TがT≧T5の場合は、第2の実施の形態に
おいて入ガス温度TがTmax以上(T≧Tmax)の場合に
相当する。このときには、高温活性型NOx触媒6の外
周部近傍に軽油を集中して供給するために、噴射ノズル
12への供給圧力を基本供給圧力よりも増圧する。第3
の実施の形態では、このときの供給圧力を設定するの
に、1より大きくβ3よりは小さい値の供給圧力増大率
β2を採用し、基本供給圧力にこの供給圧力増大率β2を
乗じて得た積を供給圧力とした。(2-2) When the incoming gas temperature T is T ≧ T5 When the incoming gas temperature T is T ≧ T5, in the second embodiment, the incoming gas temperature T is higher than Tmax (T ≧ Tmax). Corresponds to the case. At this time, the supply pressure to the injection nozzle 12 is increased from the basic supply pressure in order to concentrate and supply light oil to the vicinity of the outer periphery of the high-temperature active NOx catalyst 6. Third
In the embodiment of the present invention, the supply pressure at this time is set by using a supply pressure increase rate β2 greater than 1 and less than β3, and obtained by multiplying the basic supply pressure by the supply pressure increase rate β2. The product was the supply pressure.
【0123】(2−3)入ガス温度TがT4<T<T5の
場合 入ガス温度TがT4<T<T5の場合は、第2の実施の形
態において入ガス温度TがTmin<T<Tmaxの場合に相
当する。このときには、噴射ノズル12への供給圧力を
基本供給圧力とする。(2-3) When the incoming gas temperature T is T4 <T <T5 When the incoming gas temperature T is T4 <T <T5, in the second embodiment, the incoming gas temperature T is Tmin <T < This corresponds to the case of Tmax. At this time, the supply pressure to the injection nozzle 12 is set as the basic supply pressure.
【0124】次に、第3の実施の形態における噴射圧力
制御ルーチンを図14を参照して説明する。このルーチ
ンを構成する各ステップからなるフローチャートはEC
U100のROMに記憶してあり、フローチャートの各
ステップにおける処理は総てECU100のCPUによ
って実行される。Next, an injection pressure control routine according to the third embodiment will be described with reference to FIG. The flowchart consisting of the steps constituting this routine is EC
The processing in each step of the flowchart is stored in the ROM of U100, and is entirely executed by the CPU of ECU100.
【0125】<ステップ301>まず、ECU100
は、ステップ301において、高温活性型NOx触媒6
あるいは低温活性型NOx触媒7に還元剤を供給すべき
条件(以下、排気系燃料供給条件という)を満足してい
るか否か判定する。排気系燃料供給条件とは、高温活性
型NOx触媒6あるいは低温活性型NOx触媒7の触媒温
度が活性温度域に入っていることである。ステップ30
1で否定判定した場合には、ECU100は本ルーチン
を終了する。尚、この実施の形態では、入ガス温センサ
8により検出した入ガス温度を触媒温度として代用す
る。<Step 301> First, the ECU 100
In step 301, the high-temperature activated NOx catalyst 6
Alternatively, it is determined whether or not a condition for supplying the reducing agent to the low-temperature active NOx catalyst 7 (hereinafter, referred to as an exhaust system fuel supply condition) is satisfied. The exhaust system fuel supply condition is that the catalyst temperature of the high-temperature active NOx catalyst 6 or the low-temperature active NOx catalyst 7 falls within the active temperature range. Step 30
If a negative determination is made in step 1, the ECU 100 ends this routine. In this embodiment, the incoming gas temperature detected by the incoming gas temperature sensor 8 is used as the catalyst temperature.
【0126】<ステップ302>ステップ301におい
て肯定判定した場合には、ECU100は、ステップ3
02に進み、ディーゼルエンジン1の運転状態の履歴か
ら、還元剤供給装置10による軽油の基本供給条件(基
本供給圧力P0、基本供給期間t、基本供給間隔S)を
演算する。<Step 302> If an affirmative determination is made in step 301, the ECU 100 proceeds to step 3
In step 02, the basic supply conditions (basic supply pressure P0, basic supply period t, basic supply interval S) of light oil by the reducing agent supply device 10 are calculated from the history of the operating state of the diesel engine 1.
【0127】<ステップ303>次に、ECU100
は、ステップ303に進み、入ガス温センサ8で検出し
た入ガス温度Tが閾値T3よりも低いか否か判定する。<Step 303> Next, the ECU 100
Proceeds to step 303, and determines whether or not the incoming gas temperature T detected by the incoming gas temperature sensor 8 is lower than a threshold value T3.
【0128】<ステップ304>ステップ303で肯定
判定した場合には、ECU100は、ステップ304に
進み、エンジン回転数を読み込んで該エンジン回転数に
応じた供給圧力増大率βを、エンジン回転数/供給圧力
増大率マップを参照して演算する。第3の実施の形態に
おけるエンジン回転数/供給圧力増大率マップでは、供
給圧力増大率βはβ3からβ4の間で変化するものとす
る。<Step 304> If an affirmative determination is made in step 303, the ECU 100 proceeds to step 304, reads the engine speed, and calculates the supply pressure increase rate β corresponding to the engine speed by the ratio of engine speed / supply. The calculation is performed with reference to the pressure increase rate map. In the engine speed / supply pressure increase rate map according to the third embodiment, it is assumed that the supply pressure increase rate β changes between β3 and β4.
【0129】<ステップ305>次に、ECU100
は、ステップ305に進み、基本供給圧力P0にステッ
プ304で求めた供給圧力増大率βを乗じて得た積を、
噴射ノズル12への軽油の供給圧力Pとする(P=P0
×β)。つまり、入ガス温度TがT3よりも低い場合の
排気系への軽油の供給条件を、供給圧力P=P0×β、
基本供給期間t、基本供給間隔Sとする。但し、供給圧
力増大率βはβ3〜β4の範囲の値である。<Step 305> Next, the ECU 100
Goes to step 305, and multiplies the product obtained by multiplying the basic supply pressure P0 by the supply pressure increase rate β obtained in step 304,
Let the supply pressure P of light oil to the injection nozzle 12 be (P = P0
× β). That is, when the incoming gas temperature T is lower than T3, the supply condition of light oil to the exhaust system is determined as follows: supply pressure P = P0 × β,
A basic supply period t and a basic supply interval S are set. However, the supply pressure increase rate β is a value in the range of β3 to β4.
【0130】<ステップ306>次に、ECU100
は、ステップ306に進み、前記供給条件にしたがって
還元剤供給装置10による排気管5への軽油の噴射を実
行する。このとき、ECU100は、供給圧力P=P0
×βに対応する供給ポンプ11の駆動電圧を演算し、該
駆動電圧に基づいて供給ポンプ11の運転制御を実行
し、また、基本供給期間tおよび基本供給間隔Sに応じ
た電磁弁13の開閉制御を実行する。<Step 306> Next, the ECU 100
Proceeds to step 306 to execute injection of light oil into the exhaust pipe 5 by the reducing agent supply device 10 according to the supply conditions. At this time, the ECU 100 determines that the supply pressure P = P0
A drive voltage of the supply pump 11 corresponding to × β is calculated, operation control of the supply pump 11 is executed based on the drive voltage, and opening and closing of the solenoid valve 13 according to the basic supply period t and the basic supply interval S. Execute control.
【0131】<ステップ307>ステップ303で否定
判定した場合には、ECU100は、ステップ307に
進み、入ガス温センサ8で検出した入ガス温度Tが、
T3≦T≦T4 、T4<T<T5 、T≧T5 、のいず
れの領域に属するか判定する。<Step 307> If a negative determination is made in step 303, the ECU 100 proceeds to step 307, in which the incoming gas temperature T detected by the incoming gas temperature sensor 8 becomes
It is determined to which of T3 ≦ T ≦ T4, T4 <T <T5, and T ≧ T5 the region belongs.
【0132】<ステップ308>ステップ307におい
て入ガス温度Tが前記の温度領域(T3≦T≦T4)に
属すると判定した場合には、ECU100は、ステップ
308に進み、供給圧力増大率をβ1とし、基本供給圧
力P0にこの供給圧力増大率β1を乗じて得た積を、噴射
ノズル12への軽油の供給圧力Pとする(P=P0 ×β
1)。つまり、入ガス温度Tが前記の温度領域に属す
る場合の排気系への軽油の供給条件を、供給圧力P=P
0×β1、基本供給期間t、基本供給間隔Sとする。尚、
この供給圧力増大率β1は1より小さく、したがって、
供給圧力Pは基本供給圧力P0よりも小さくなる。<Step 308> If it is determined in step 307 that the incoming gas temperature T belongs to the temperature range (T3 ≦ T ≦ T4), the ECU 100 proceeds to step 308 and sets the supply pressure increase rate to β1. The product obtained by multiplying the basic supply pressure P0 by the supply pressure increase rate β1 is defined as the supply pressure P of light oil to the injection nozzle 12 (P = P0 × β
1). That is, the supply condition of the light oil to the exhaust system when the incoming gas temperature T belongs to the above-mentioned temperature range is defined as supply pressure P = P
0 × β1, a basic supply period t, and a basic supply interval S. still,
This supply pressure increase rate β1 is smaller than 1 and therefore
The supply pressure P becomes smaller than the basic supply pressure P0.
【0133】次に、ECU100は、ステップ306に
進み、前記供給条件にしたがって還元剤供給装置10に
よる排気管5への軽油の噴射を実行し、本ルーチンを終
了する。尚、この排気系への軽油供給実行に際し、EC
U100は、供給圧力P=P0×β1に対応する供給ポン
プ11の駆動電圧を演算し、該駆動電圧に基づいて供給
ポンプ11を運転制御し、また、基本供給期間tおよび
基本供給間隔Sに応じた電磁弁13の開閉制御を実行す
る。Next, the ECU 100 proceeds to step 306, executes injection of light oil into the exhaust pipe 5 by the reducing agent supply device 10 in accordance with the supply conditions, and ends the present routine. Note that when supplying light oil to the exhaust system,
U100 calculates the drive voltage of the supply pump 11 corresponding to the supply pressure P = P0 × β1, controls the operation of the supply pump 11 based on the drive voltage, and responds to the basic supply period t and the basic supply interval S. The opening / closing control of the solenoid valve 13 is executed.
【0134】<ステップ309>一方、ステップ307
において入ガス温度Tが前記の温度領域(T4<T<
T5)に属すると判定した場合には、ECU100は、
ステップ309に進み、噴射ノズル12への軽油の供給
圧力Pをステップ302で求めた基本供給圧力P0とす
る(P=P0)。即ち、入ガス温度Tが前記の温度領
域に属する場合の排気系への軽油の供給条件は、基本供
給条件のままとなる。<Step 309> On the other hand, step 307
In this case, the incoming gas temperature T falls within the aforementioned temperature range (T4 <T <
If it is determined that the time belongs to T5), the ECU 100
Proceeding to step 309, the supply pressure P of light oil to the injection nozzle 12 is set to the basic supply pressure P0 determined in step 302 (P = P0). That is, the supply condition of the light oil to the exhaust system when the incoming gas temperature T belongs to the above temperature range remains the basic supply condition.
【0135】次に、ECU100は、ステップ306に
進み、基本供給条件にしたがって還元剤供給装置10に
よる排気管5への軽油の噴射を実行し、本ルーチンを終
了する。尚、この排気系への軽油供給実行に際し、EC
U100は、基本供給圧力P0に対応する供給ポンプ1
1の駆動電圧を演算し、該駆動電圧に基づいて供給ポン
プ11を運転制御し、また、基本供給期間tおよび基本
供給間隔Sに応じた電磁弁13の開閉制御を実行する。Next, the ECU 100 proceeds to step 306, executes injection of light oil into the exhaust pipe 5 by the reducing agent supply device 10 in accordance with the basic supply conditions, and ends this routine. Note that when supplying light oil to the exhaust system,
U100 is a supply pump 1 corresponding to the basic supply pressure P0.
1 is calculated, the operation of the supply pump 11 is controlled based on the drive voltage, and the opening / closing control of the solenoid valve 13 according to the basic supply period t and the basic supply interval S is executed.
【0136】<ステップ310>また、ステップ307
において入ガス温度Tが前記の温度領域(T≧T5)
に属すると判定した場合には、ECU100は、ステッ
プ310に進み、供給圧力増大率をβ2とし、基本供給
圧力P0にこの供給圧力増大率β2を乗じて得た積を、噴
射ノズル12への軽油の供給圧力Pとする(P=P0 ×
β2)。つまり、入ガス温度Tが前記の温度領域に属
する場合の排気系への軽油の供給条件を、供給圧力P=
P0×β2、基本供給期間t、基本供給間隔Sとする。
尚、この供給圧力増大率β2は1より大きく、したがっ
て、供給圧力Pは基本供給圧力P0よりも大きくなる。<Step 310> Step 307
In the above, the input gas temperature T is within the above-mentioned temperature range (T ≧ T5).
If the ECU 100 determines that the oil pressure belongs to the fuel oil injection rate, the ECU 100 proceeds to step 310, sets the supply pressure increase rate to β2, and multiplies the basic supply pressure P0 by the supply pressure increase rate β2 to calculate the product (P = P0 ×
β2). In other words, the supply condition of light oil to the exhaust system when the incoming gas temperature T belongs to the above temperature range is determined by the supply pressure P =
P0 × β2, basic supply period t, and basic supply interval S.
Note that the supply pressure increase rate β2 is larger than 1, and therefore, the supply pressure P becomes larger than the basic supply pressure P0.
【0137】次に、ECU100は、ステップ306に
進み、前記供給条件にしたがって還元剤供給装置10に
よる排気管5への軽油の噴射を実行し、本ルーチンを終
了する。尚、この排気系への軽油供給実行に際し、EC
U100は、供給圧力P=P×β2に対応する供給ポン
プ11の駆動電圧を演算し、該駆動電圧に基づいて供給
ポンプ11を運転制御し、また、基本供給期間tおよび
基本供給間隔Sに応じた電磁弁13の開閉制御を実行す
る。Next, the ECU 100 proceeds to step 306, executes injection of light oil into the exhaust pipe 5 by the reducing agent supply device 10 according to the supply conditions, and ends the present routine. Note that when supplying light oil to the exhaust system,
U100 calculates the drive voltage of the supply pump 11 corresponding to the supply pressure P = P × β2, controls the operation of the supply pump 11 based on the drive voltage, and responds to the basic supply period t and the basic supply interval S. The opening / closing control of the solenoid valve 13 is executed.
【0138】〔他の実施の形態〕前述した実施の形態で
は本発明をディーゼルエンジンに適用した例で説明した
が、本発明を希薄燃焼可能なガソリンエンジンに適用す
ることもできる。[Other Embodiments] In the above-described embodiment, the present invention is applied to a diesel engine. However, the present invention can be applied to a lean-burn gasoline engine.
【0139】前述した各実施の形態では、高温活性型N
Ox触媒6および低温活性型NOx触媒7を吸蔵還元型N
Ox触媒で構成したが、これらの触媒を選択還元型NOx
触媒で構成することもできる。NOx触媒を選択還元型
NOx触媒とした場合にも、吸蔵還元型NOx触媒の場合
と同様の作用・効果が奏される。In each of the above embodiments, the high-temperature active N
Ox catalyst 6 and low-temperature activated NOx catalyst 7
Although these catalysts were composed of Ox catalysts, these catalysts were selectively reduced NOx
It can also be composed of a catalyst. When the NOx catalyst is a selective reduction type NOx catalyst, the same operation and effect as in the case of the storage reduction type NOx catalyst are exerted.
【0140】[0140]
【発明の効果】本出願の第1の発明に係る内燃機関の排
気浄化装置によれば、希薄燃焼可能な内燃機関の排気通
路に直列に設けられた高温活性型NOx触媒および低温
活性型NOx触媒と、前記NOx触媒のうち上流側に設け
られたNOx触媒の上流から該NOx触媒に向かって前記
排気通路内に還元剤を噴射する還元剤噴射手段と、前記
内燃機関の排気ガス温度あるいは前記NOx触媒のうち
のいずれか一方のNOx触媒の触媒温度に応じて前記還
元剤噴射手段から排気通路に噴射される還元剤の圧力を
制御する還元剤圧力制御手段と、を備えることにより、
下流側に配置されたNOx触媒でNOxを浄化する際に必
要な量の還元剤を該NOx触媒に供給することができる
ので、広い温度範囲において高いNOx浄化率を得るこ
とができるという優れた効果が奏される。According to the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the first invention of the present application, a high-temperature activated NOx catalyst and a low-temperature activated NOx catalyst provided in series in an exhaust passage of an internal combustion engine capable of lean combustion. A reducing agent injection means for injecting a reducing agent into the exhaust passage from the upstream of the NOx catalyst provided on the upstream side of the NOx catalyst toward the NOx catalyst; and an exhaust gas temperature of the internal combustion engine or the NOx Reducing agent pressure control means for controlling the pressure of the reducing agent injected into the exhaust passage from the reducing agent injection means according to the catalyst temperature of one of the catalyst NOx catalyst,
An excellent effect that a high NOx purification rate can be obtained in a wide temperature range because a required amount of reducing agent can be supplied to the NOx catalyst when purifying NOx with the NOx catalyst arranged on the downstream side. Is played.
【0141】また、本出願の第2の発明に係る内燃機関
の排気浄化装置によれば、希薄燃焼可能な内燃機関の排
気通路に設けられたNOx触媒と、前記NOx触媒の上流
から該NOx触媒に向かって前記排気通路内に還元剤を
噴射する還元剤噴射手段と、前記内燃機関の排気ガス温
度あるいは前記NOx触媒の触媒温度に応じて前記還元
剤噴射手段から排気通路に噴射される還元剤の噴射角度
を制御する噴射角度制御手段と、を備えることにより、
排気ガス温度あるいは触媒温度に応じてNOx浄化率の
高い部位に還元剤を噴射することができ、その結果、効
率的にNOxを浄化することができるという優れた効果
が奏される。Further, according to the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the second invention of the present application, a NOx catalyst provided in an exhaust passage of an internal combustion engine capable of performing lean combustion, and a NOx catalyst disposed upstream of the NOx catalyst. Reducing agent injection means for injecting a reducing agent into the exhaust passage toward the exhaust gas, and reducing agent injected from the reducing agent injection device into the exhaust passage according to the exhaust gas temperature of the internal combustion engine or the catalyst temperature of the NOx catalyst. Injection angle control means for controlling the injection angle of the
The reducing agent can be injected into a portion having a high NOx purification rate according to the exhaust gas temperature or the catalyst temperature, and as a result, an excellent effect that NOx can be efficiently purified can be obtained.
【図1】 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第1
の実施の形態の概略構成図である。FIG. 1 shows a first embodiment of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention.
It is a schematic structure figure of an embodiment.
【図2】 吸蔵還元型NOx触媒のNOx吸放出作用を説
明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the NOx absorbing / releasing action of a NOx storage reduction catalyst.
【図3】 NOx触媒のNOx浄化温度特性を示す図であ
る。FIG. 3 is a diagram showing NOx purification temperature characteristics of a NOx catalyst.
【図4】 前記第1の実施の形態の排気浄化装置におい
て用いられるエンジン回転数/供給圧力増大率マップで
ある。FIG. 4 is an engine speed / supply pressure increase rate map used in the exhaust gas purification apparatus of the first embodiment.
【図5】 前記第1の実施の形態の排気浄化装置におけ
る噴射圧力制御ルーチンである。FIG. 5 is an injection pressure control routine in the exhaust gas purification apparatus according to the first embodiment.
【図6】 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第2
の実施の形態の概略構成図である。FIG. 6 shows a second embodiment of the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention.
It is a schematic structure figure of an embodiment.
【図7】 前記第2の実施の形態の排気浄化装置におい
て用いられるスワールノズルの概略構成を示す図であ
る。FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a swirl nozzle used in the exhaust gas purification apparatus of the second embodiment.
【図8】 前記スワールノズルの噴射形態を示す図であ
る。FIG. 8 is a view showing an injection mode of the swirl nozzle.
【図9】 NOx触媒における温度分布を示す図であ
る。FIG. 9 is a diagram showing a temperature distribution in a NOx catalyst.
【図10】 前記第2の実施の形態の排気浄化装置にお
けるNOx触媒のNOx浄化温度特性を示す図である。FIG. 10 is a view showing a NOx purification temperature characteristic of a NOx catalyst in the exhaust purification device of the second embodiment.
【図11】 前記第2の実施の形態の排気浄化装置にお
ける噴射圧力制御ルーチンである。FIG. 11 is an injection pressure control routine in the exhaust gas purification apparatus according to the second embodiment.
【図12】 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第
3の実施の形態の概略構成図である。FIG. 12 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to a third embodiment of the present invention.
【図13】 前記第3の実施の形態の排気浄化装置にお
いて用いられる入ガス温度/供給圧力増大率マップであ
る。FIG. 13 is an inlet gas temperature / supply pressure increase rate map used in the exhaust gas purification apparatus of the third embodiment.
【図14】 前記第3の実施の形態の排気浄化装置にお
ける噴射圧力制御ルーチンである。FIG. 14 is an injection pressure control routine in the exhaust gas purification apparatus according to the third embodiment.
1 ディーゼルエンジン(内燃機関) 5 排気管(排気通路) 6 高温活性型NOx触媒 7 低温活性型NOx触媒 10 還元剤供給装置(還元剤噴射手段) 11 供給ポンプ(還元剤圧力制御手段、噴射角度制御
手段) 12 噴射ノズル(還元剤圧力制御手段、噴射角度制御
手段) 100 ECU(還元剤圧力制御手段、噴射角度制御手
段)Reference Signs List 1 diesel engine (internal combustion engine) 5 exhaust pipe (exhaust passage) 6 high-temperature activated NOx catalyst 7 low-temperature activated NOx catalyst 10 reducing agent supply device (reducing agent injection means) 11 supply pump (reducing agent pressure control means, injection angle control) Means) 12 injection nozzle (reducing agent pressure control means, injection angle control means) 100 ECU (reducing agent pressure control means, injection angle control means)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3G091 AA10 AA12 AA17 AA18 AA28 AB06 CA18 EA07 EA17 EA18 FB10 GB02W GB03W GB04W GB05W GB06W GB10X HA08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 3G091 AA10 AA12 AA17 AA18 AA28 AB06 CA18 EA07 EA17 EA18 FB10 GB02W GB03W GB04W GB05W GB06W GB10X HA08
Claims (6)
列に設けられた高温活性型NOx触媒および低温活性型
NOx触媒と、 前記NOx触媒のうち上流側に設けられたNOx触媒の上
流から該NOx触媒に向かって前記排気通路内に還元剤
を噴射する還元剤噴射手段と、 前記内燃機関の排気ガス温度あるいは前記NOx触媒の
うちのいずれか一方のNOx触媒の触媒温度に応じて前
記還元剤噴射手段から排気通路に噴射される還元剤の圧
力を制御する還元剤圧力制御手段と、 を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。1. A high-temperature activated NOx catalyst and a low-temperature activated NOx catalyst provided in series in an exhaust passage of an internal combustion engine capable of lean burn, and a NOx catalyst provided upstream of a NOx catalyst provided on an upstream side of the NOx catalyst. Reducing agent injection means for injecting a reducing agent into the exhaust passage toward the NOx catalyst; and the reducing agent according to the exhaust gas temperature of the internal combustion engine or the catalyst temperature of one of the NOx catalysts. An exhaust gas purification device for an internal combustion engine, comprising: a reducing agent pressure control unit that controls a pressure of a reducing agent injected from an injection unit into an exhaust passage.
性型NOx触媒よりも上流に設けられていることを特徴
とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。2. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the high-temperature activated NOx catalyst is provided upstream of the low-temperature activated NOx catalyst.
関の排気ガス温度あるいは前記NOx触媒の触媒温度が
高いときよりも低いときの方が還元剤の圧力を高くする
ように制御することを特徴とする請求項2に記載の内燃
機関の排気浄化装置。3. The reducing agent pressure control means controls the pressure of the reducing agent to be higher when the exhaust gas temperature of the internal combustion engine or the catalyst temperature of the NOx catalyst is lower than when it is high. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 2, characterized in that:
けられたNOx触媒と、 前記NOx触媒の上流から該NOx触媒に向かって前記排
気通路内に還元剤を噴射する還元剤噴射手段と、 前記内燃機関の排気ガス温度あるいは前記NOx触媒の
触媒温度に応じて前記還元剤噴射手段から排気通路に噴
射される還元剤の噴射角度を制御する噴射角度制御手段
と、 を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。4. A NOx catalyst provided in an exhaust passage of an internal combustion engine capable of lean combustion, a reducing agent injection means for injecting a reducing agent into the exhaust passage from upstream of the NOx catalyst toward the NOx catalyst, Injection angle control means for controlling an injection angle of a reducing agent injected from the reducing agent injection means into an exhaust passage according to an exhaust gas temperature of the internal combustion engine or a catalyst temperature of the NOx catalyst. An exhaust gas purification device for an internal combustion engine.
の排気ガス温度あるいは前記NOx触媒の触媒温度が所
定温度よりも低いときには噴射角度を小さく制御し、前
記内燃機関の排気ガス温度あるいは前記NOx触媒の触
媒温度が所定温度よりも高いときには噴射角度を大きく
制御することを特徴とする請求項4に記載の内燃機関の
排気浄化装置。5. The injection angle control means controls the injection angle to be small when the temperature of the exhaust gas of the internal combustion engine or the catalyst temperature of the NOx catalyst is lower than a predetermined temperature, and controls the temperature of the exhaust gas of the internal combustion engine or the NOx. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the injection angle is controlled to be large when the catalyst temperature of the catalyst is higher than a predetermined temperature.
小さく制御したときには前記還元剤噴射手段から還元剤
が中実状に噴射され、噴射角度を大きく制御したときに
は還元剤が中空コーン状に噴射されることを特徴とする
請求項5に記載の内燃機関の排気浄化装置。6. When the injection angle is controlled to be small by the injection angle control means, the reducing agent is solidly injected from the reducing agent injection means, and when the injection angle is controlled to be large, the reducing agent is injected in a hollow cone shape. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 5, wherein:
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