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JP2009228525A - Exhaust emission control device of internal combustion engine - Google Patents

Exhaust emission control device of internal combustion engine Download PDF

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JP2009228525A
JP2009228525A JP2008073629A JP2008073629A JP2009228525A JP 2009228525 A JP2009228525 A JP 2009228525A JP 2008073629 A JP2008073629 A JP 2008073629A JP 2008073629 A JP2008073629 A JP 2008073629A JP 2009228525 A JP2009228525 A JP 2009228525A
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JP
Japan
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catalyst
trap catalyst
exhaust gas
trap
exhaust
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2008073629A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kohei Yoshida
耕平 吉田
Takamitsu Asanuma
孝充 浅沼
Hiromasa Nishioka
寛真 西岡
Yuka Nakata
有香 中田
Koichiro Chiba
幸一郎 千葉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JP2009228525A publication Critical patent/JP2009228525A/en
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

【課題】排気ガス中のSOXを確実に捕獲する。
【解決手段】機関排気通路内に排気ガスの流れに沿って一対のSOXトラップ触媒13,14が直列に配置される。上流側のSOXトラップ触媒13からSOXを放出すべきときには上流側SOXトラップ触媒13に流入する排気ガスの空燃比をリッチにし、このとき上流側SOXトラップ13から流出するリッチ空燃比の排気ガスに、バイパス流路29b内を流れるリーン空燃比の排気ガスを合流させて下流側SOXトラップ触媒14に流入する排気ガスの空燃比をリーンに維持する。
【選択図】図11
An object of the present invention is to reliably capture the SO X in the exhaust gas.
A pair of SO X trap catalysts 13 and 14 are arranged in series along an exhaust gas flow in an engine exhaust passage. The time to release the SO X from the upstream side of the SO X trap catalyst 13 and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream side the SO X trap catalyst 13 rich, the rich air-fuel ratio flowing out from the upstream side the SO X trap 13 at this time The exhaust gas having a lean air-fuel ratio flowing in the bypass passage 29b is joined to the exhaust gas, and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the downstream side SO X trap catalyst 14 is maintained lean.
[Selection] Figure 11

Description

本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.

内燃機関に使用される燃料および潤滑油内にはイオウが含まれており、従って排気ガス中にはSOXが含まれている。ところがこのSOXは機関排気通路内に配置された排気ガス浄化用触媒等の後処理装置の性能や耐久性を大巾に低下させる働きがあり、従って排気ガス中のSOXは除去することが好ましい。 Sulfur is contained in the fuel and lubricating oil used in the internal combustion engine, and therefore SO x is contained in the exhaust gas. However, this SO X has a function of greatly reducing the performance and durability of the aftertreatment device such as an exhaust gas purifying catalyst disposed in the engine exhaust passage, and therefore, SO X in the exhaust gas can be removed. preferable.

そこで機関排気通路内に排気ガス中に含まれるSOXを捕獲しうるSOXトラップ触媒を配置した内燃機関が公知である(特許文献1参照)。この内燃機関では機関から排出される全てのSOXをSOXトラップ触媒により捕獲し、捕獲したSOXをSOXトラップ触媒内に永久的に保持し続けるようにしている。そのためにこのSOXトラップ触媒は強い塩基性を有するように形成されている。
特開2005−133610号公報
Therefore, an internal combustion engine is known in which an SO X trap catalyst capable of capturing SO X contained in exhaust gas is disposed in the engine exhaust passage (see Patent Document 1). In this internal combustion engine, all SO X discharged from the engine is captured by the SO X trap catalyst, and the captured SO X is kept permanently in the SO X trap catalyst. Therefore, this SO X trap catalyst is formed to have a strong basicity.
JP 2005-133610 A

しかしながらSOXトラップ触媒に強い塩基性を持たせると特に低温時における酸化能力が弱められるために低温時におけるSOXの捕獲能力が低下する。その結果、低温時にSOXがSOXトラップ触媒をすり抜けてしまうという問題を生ずる。
本発明は、これまでにない新たなSOXトラップ方法を用いることによって温度にかかわらずに排気ガス中に含まれるSOXを除去し続けることのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
However, if the SO X trap catalyst has a strong basicity, the oxidation ability at low temperatures is particularly weakened, so the SO X trapping ability at low temperatures decreases. As a result, problems arise that SO X will slip through the SO X trap catalyst at a low temperature.
An object of the present invention is to provide an exhaust emission control device for an internal combustion engine that can continue to remove SO X contained in exhaust gas regardless of temperature by using a new SO X trap method that has never existed. .

即ち、本発明によれば、機関排気通路内に排気ガスの流れに沿って一対のSOXトラップ触媒が直列に配置されており、上流側のSOXトラップ触媒は、排気ガス中に含まれるSOXを一時的に捕獲すると共に捕獲したSOXを放出しうる触媒からなり、下流側のSOXトラップ触媒は、上流側SOXトラップ触媒から放出されたSOXを捕獲して蓄積し続ける触媒からなり、上流側SOXトラップ触媒からSOXを放出すべきときには上流側SOXトラップ触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにし、このとき上流側SOXトラップ触媒から流出するリッチ空燃比の排気ガスにリーン空燃比の排気ガスを合流させて下流側SOXトラップ触媒に流入する排気ガスの空燃比をリーンに維持するようにしている。 That is, according to the present invention, the pair of SO X trap catalysts are arranged in series along the flow of the exhaust gas in the engine exhaust passage, and the upstream SO X trap catalyst is the SO X trap catalyst contained in the exhaust gas. It becomes the captured sO X with temporarily capturing X from the catalyst capable of releasing, the sO X trap catalyst downstream from the catalyst to continue to accumulate and capture sO X released from the upstream side the sO X trap catalyst becomes, the when releasing the SO X from the upstream side the SO X trap catalyst air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream side the SO X trap catalyst rich, exhaust gas of a rich air-fuel ratio flowing out from the upstream side the SO X trap catalyst this time The exhaust gas having a lean air-fuel ratio is combined with the gas so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the downstream side SO X trap catalyst is kept lean.

排気ガス中に含まれるSOXを上流側SOXトラップ触媒に一時的に捕獲し、次いで捕獲されたSOXを放出させて放出されたSOXを下流側SOXトラップ触媒に再度捕獲させることにより、温度にかかわらずに排気ガス中に含まれるSOXを除去し続けることができる。 By temporarily capturing SO X contained in the exhaust gas in the upstream SO X trap catalyst, then releasing the captured SO X and allowing the downstream SO X trap catalyst to capture again the released SO X The SO x contained in the exhaust gas can be continuously removed regardless of the temperature.

図1に圧縮着火式内燃機関の全体図を示す。
図1を参照すると、1は機関本体、2は各気筒の燃焼室、3は各燃焼室2内に夫々燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、4は吸気マニホルド、5は排気マニホルドを夫々示す。吸気マニホルド4は吸気ダクト6を介して排気ターボチャージャ7のコンプレッサ7aの出口に連結され、コンプレッサ7aの入口は吸入空気量を検出するためのエアフローメータ8を介してエアクリーナ9に連結される。吸気ダクト6内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁10が配置され、更に吸気ダクト6周りには吸気ダクト6内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置11が配置される。図1に示される実施例では機関冷却水が冷却装置11内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
FIG. 1 shows an overall view of a compression ignition type internal combustion engine.
Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a combustion chamber of each cylinder, 3 is an electronically controlled fuel injection valve for injecting fuel into each combustion chamber 2, 4 is an intake manifold, and 5 is an exhaust manifold. Respectively. The intake manifold 4 is connected to the outlet of the compressor 7a of the exhaust turbocharger 7 through the intake duct 6, and the inlet of the compressor 7a is connected to the air cleaner 9 through the air flow meter 8 for detecting the intake air amount. A throttle valve 10 driven by a step motor is disposed in the intake duct 6, and a cooling device 11 for cooling intake air flowing through the intake duct 6 is disposed around the intake duct 6. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the cooling device 11, and the intake air is cooled by the engine cooling water.

一方、排気マニホルド5は排気ターボチャージャ7の排気タービン7bの入口に連結され、排気タービン7bの出口に連結された排気通路12内には上流側に位置する上流側SOXトラップ触媒13と下流側に位置する下流側SOXトラップ触媒14からなる一対のSOXトラップ触媒が排気ガスの流れに沿って直列に配置される。下流側SOXトラップ触媒14の出口は排気管15を介してNOX吸蔵触媒を担持したパティキュレートフィルタ16に連結され、排気管15内には排気ガス中に例えば炭化水素からなる還元剤を供給するための還元剤供給弁17が取付けられる。 On the other hand, the exhaust manifold 5 is connected to the inlet of the exhaust turbine 7b of the exhaust turbocharger 7, and in the exhaust passage 12 connected to the outlet of the exhaust turbine 7b, the upstream side SO X trap catalyst 13 and the downstream side are located. A pair of SO X trap catalysts consisting of the downstream side SO X trap catalyst 14 located in the are arranged in series along the flow of the exhaust gas. The outlet of the downstream side SO X trap catalyst 14 is connected to a particulate filter 16 carrying an NO X storage catalyst via an exhaust pipe 15, and a reducing agent made of, for example, hydrocarbon is supplied into the exhaust pipe 15 in the exhaust gas. A reducing agent supply valve 17 is attached for the purpose.

図2(B)は図1に示される上流側SOXトラップ触媒13周りの拡大図を示しており、図2(A)は図2(B)のA−A線に沿って断面図を示している。図2(B)からわかるように上流側SOXトラップ触媒13は上流側SOXトラップ触媒13の軸線方向にまっすぐに延びる多数の排気ガス流通孔を有する。また、下流側SOXトラップ触媒14も上流側SOXトラップ触媒14と同様に下流側SOXトラップ触媒14の軸線方向にまっすぐに延びる多数の排気ガス流通孔を有する。 2B shows an enlarged view around the upstream side SO X trap catalyst 13 shown in FIG. 1, and FIG. 2A shows a cross-sectional view along the line AA in FIG. 2B. ing. As can be seen from FIG. 2B, the upstream side SO X trap catalyst 13 has a number of exhaust gas passage holes extending straight in the axial direction of the upstream side SO X trap catalyst 13. Also, having a downstream the SO X trap catalyst 14 also upstream the SO X trap number of exhaust gas flow holes in the same manner as the catalyst 14 straight extending in the axial direction of the downstream side the SO X trap catalyst 14.

図1および図2(A),(B)に示されるように上流側SOXトラップ触媒13の上流側は平板状の分離壁25によって一対の排気流路26a,26bに分割されており、各排気流路26a,26b内を流れる排気ガス中に夫々例えば炭化水素からなる還元剤を供給するための還元剤供給弁27a,27bが配置される。 As shown in FIG. 1 and FIGS. 2A and 2B, the upstream side of the upstream side SO X trap catalyst 13 is divided into a pair of exhaust passages 26a and 26b by a flat separation wall 25. Reducing agent supply valves 27a and 27b for supplying a reducing agent made of, for example, hydrocarbons, respectively, are disposed in the exhaust gas flowing through the exhaust passages 26a and 26b.

一方、図1に示されるように排気マニホルド5と吸気マニホルド4とは排気ガス再循環(以下、EGRと称す)通路18を介して互いに連結され、EGR通路18内には電子制御式EGR制御弁19が配置される。また、EGR通路18周りにはEGR通路18内を流れるEGRガスを冷却するための冷却装置20が配置される。図1の示される実施例では機関冷却水が冷却装置20内に導かれ、機関冷却水によってEGRガスが冷却される。一方、各燃料噴射弁3は燃料供給管21を介してコモンレール22に連結される。このコモンレール22内へは電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ23から燃料が供給され、コモンレール22内に供給された燃料は各燃料供給管21を介して燃料噴射弁3に供給される。   On the other hand, as shown in FIG. 1, the exhaust manifold 5 and the intake manifold 4 are connected to each other via an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as EGR) passage 18, and an electronically controlled EGR control valve is provided in the EGR passage 18. 19 is arranged. A cooling device 20 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 18 is disposed around the EGR passage 18. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the cooling device 20, and the EGR gas is cooled by the engine cooling water. On the other hand, each fuel injection valve 3 is connected to a common rail 22 via a fuel supply pipe 21. Fuel is supplied into the common rail 22 from an electronically controlled fuel pump 23 with variable discharge amount, and the fuel supplied into the common rail 22 is supplied to the fuel injection valve 3 via each fuel supply pipe 21.

電子制御ユニット30はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス31によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)32、RAM(ランダムアクセスメモリ)33、CPU(マイクロプロセッサ)34、入力ポート35および出力ポート36を具備する。NOX吸蔵触媒を担持したパティキュレートフィルタ16にはパティキュレートフィルタ16の前後差圧を検出するための差圧センサ24が取付けられており、この差圧センサ24およびエアフローメータ8の出力信号は夫々対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。 The electronic control unit 30 is composed of a digital computer, and is connected to each other by a bidirectional bus 31. A ROM (read only memory) 32, a RAM (random access memory) 33, a CPU (microprocessor) 34, an input port 35 and an output port 36. It comprises. A differential pressure sensor 24 for detecting the differential pressure across the particulate filter 16 is attached to the particulate filter 16 carrying the NO x storage catalyst, and the output signals of the differential pressure sensor 24 and the air flow meter 8 respectively. The signal is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37.

アクセルぺダル40にはアクセルぺダル40の踏込み量Lに比例した出力電圧を発生する負荷センサ41が接続され、負荷センサ41の出力電圧は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。更に入力ポート35にはクランクシャフトが例えば15°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ42が接続される。一方、出力ポート36は対応する駆動回路38を介して燃料噴射弁3、スロットル弁10駆動用ステップモータ、還元剤供給弁17、27a,27bEGR制御弁19および燃料ポンプ23に接続される。   A load sensor 41 that generates an output voltage proportional to the depression amount L of the accelerator pedal 40 is connected to the accelerator pedal 40, and the output voltage of the load sensor 41 is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37. Is done. Further, the input port 35 is connected to a crank angle sensor 42 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, 15 °. On the other hand, the output port 36 is connected to the fuel injection valve 3, the step motor for driving the throttle valve 10, the reducing agent supply valve 17, 27 a, 27 b EGR control valve 19 and the fuel pump 23 through a corresponding drive circuit 38.

図2に圧縮着火式内燃機関の別の実施例を示す。この実施例ではパティキュレートフィルタ16’がNOX吸蔵触媒を担持しておらず、パティキュレートフィルタ16’の下流にNOX吸蔵触媒28が配置される。 FIG. 2 shows another embodiment of the compression ignition type internal combustion engine. In this embodiment, the particulate filter 16 ′ does not carry the NO x storage catalyst, and the NO x storage catalyst 28 is disposed downstream of the particulate filter 16 ′.

図4(A)および(B)は図1に示されるNOX吸蔵触媒を担持したパティキュレートフィルタ16の構造を示している。なお、図3に示されるNOX吸蔵触媒を担持していないパティキュレートフィルタ16’も図1に示されるパティキュレートフィルタ16と同様な構造を有する。また、図4(A)はパティキュレートフィルタ16,16’の正面図を示しており、図4(B)はパティキュレートフィルタ16,16’の側面断面図を示している。 4A and 4B show the structure of the particulate filter 16 carrying the NO x storage catalyst shown in FIG. Note that the particulate filter 16 ′ that does not carry the NO x storage catalyst shown in FIG. 3 also has the same structure as the particulate filter 16 shown in FIG. 4A shows a front view of the particulate filters 16, 16 ′, and FIG. 4B shows a side sectional view of the particulate filters 16, 16 ′.

図4(A)および(B)に示されるようにパティキュレートフィルタ16,16’はハニカム構造をなしており、互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路60,61を具備する。これら排気流通路は下流端が栓62により閉塞された排気ガス流入通路60と、上流端が栓63により閉塞された排気ガス流出通路61とにより構成される。なお、図4(A)においてハッチングを付した部分は栓63を示している。従って排気ガス流入通路60および排気ガス流出通路61は薄肉の隔壁64を介して交互に配置される。云い換えると排気ガス流入通路60および排気ガス流出通路61は各排気ガス流入通路60が4つの排気ガス流出通路61によって包囲され、各排気ガス流出通路61が4つの排気ガス流入通路60によって包囲されるように配置される。   As shown in FIGS. 4A and 4B, the particulate filters 16 and 16 'have a honeycomb structure and include a plurality of exhaust flow passages 60 and 61 extending in parallel with each other. These exhaust flow passages include an exhaust gas inflow passage 60 whose downstream end is closed by a plug 62 and an exhaust gas outflow passage 61 whose upstream end is closed by a plug 63. In addition, the hatched part in FIG. Therefore, the exhaust gas inflow passages 60 and the exhaust gas outflow passages 61 are alternately arranged via the thin partition walls 64. In other words, in the exhaust gas inflow passage 60 and the exhaust gas outflow passage 61, each exhaust gas inflow passage 60 is surrounded by four exhaust gas outflow passages 61, and each exhaust gas outflow passage 61 is surrounded by four exhaust gas inflow passages 60. Arranged so that.

パティキュレートフィルタ16,16’は例えばコージライトのような多孔質材料から形成されており、従って排気ガス流入通路60内に流入した排気ガスは図4(B)において矢印で示されるように周囲の隔壁64内を通って隣接する排気ガス流出通路61内に流出する。   The particulate filters 16 and 16 'are made of a porous material such as cordierite, for example. Therefore, the exhaust gas flowing into the exhaust gas inflow passage 60 is surrounded by the surroundings as shown by arrows in FIG. The gas flows out into the adjacent exhaust gas outflow passage 61 through the partition wall 64.

次にNOX吸蔵触媒について説明する。図1に示されるようにNOX吸蔵触媒がパティキュレートフィルタ16上に担持されている場合にはパティキュレートフィルタ16の基体上に例えばアルミナからなる触媒担体が担持されており、図3に示されるようにNOX吸蔵触媒28がパティキュレートフィルタ16’の下流に独立した配置されている場合にはNOX吸蔵触媒28の基体上に例えばアルミナからなる触媒担体が担持されている。図5はこの触媒担体45の表面部分の断面を図解的に示している。図5に示されるように触媒担体45の表面上には貴金属触媒46が分散して担持されており、更に触媒担体45の表面上にはNOX吸収剤47の層が形成されている。 Next, the NO x storage catalyst will be described. As shown in FIG. 1, when the NO x storage catalyst is supported on the particulate filter 16, a catalyst carrier made of alumina, for example, is supported on the base of the particulate filter 16, and is shown in FIG. Thus, when the NO x storage catalyst 28 is independently arranged downstream of the particulate filter 16 ′, a catalyst carrier made of alumina, for example, is supported on the base of the NO x storage catalyst 28. FIG. 5 schematically shows a cross section of the surface portion of the catalyst carrier 45. As shown in FIG. 5, a noble metal catalyst 46 is dispersedly supported on the surface of the catalyst carrier 45, and a layer of NO x absorbent 47 is formed on the surface of the catalyst carrier 45.

本発明による実施例では貴金属触媒46として白金Ptが用いられており、NOX吸収剤47を構成する成分としては例えばカリウムK、ナトリウムNa、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が用いられている。 In the embodiment according to the present invention, platinum Pt is used as the noble metal catalyst 46, and the constituents of the NO x absorbent 47 are, for example, alkali metals such as potassium K, sodium Na, cesium Cs, barium Ba, calcium Ca. At least one selected from alkaline earths such as these, lanthanum La, and rare earths such as yttrium Y is used.

機関吸気通路、燃焼室2、およびパティキュレートフィルタ16又はNOX吸蔵触媒28上流の排気通路内に供給された空気および燃料(炭化水素)の比を排気ガスの空燃比と称すると、NOX吸収剤47は排気ガスの空燃比がリーンのときにはNOXを吸収し、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。 Engine intake passage, when the ratio of the combustion chamber 2, and the particulate filter 16 or the NO X storing catalyst 28 upstream of the exhaust passage supplying air and fuel into the (hydrocarbon) is referred to as the air-fuel ratio of the exhaust gas, NO X absorption agent 47 performs the absorbing and releasing action of the NO X when the air-fuel ratio of the exhaust gas is absorbed NO X when the lean, the oxygen concentration in the exhaust gas to release NO X absorbed and reduced.

即ち、NOX吸収剤47を構成する成分としてバリウムBaを用いた場合を例にとって説明すると、排気ガスの空燃比がリーンのとき、即ち排気ガス中の酸素濃度が高いときには排気ガス中に含まれるNOは図5に示されるように白金Pt46上において酸化されてNO2となり、次いでNOX吸収剤47内に吸収されて炭酸バリウムBaCO3と結合しながら硝酸イオンNO3 -の形でNOX吸収剤47内に拡散する。このようにしてNOXがNOX吸収剤47内に吸収される。排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金Pt46の表面でNO2が生成され、NOX吸収剤47のNOX吸収能力が飽和しない限りNO2がNOX吸収剤47内に吸収されて硝酸イオンNO3 -が生成される。 That is, the case where barium Ba is used as a component constituting the NO x absorbent 47 will be described as an example. When the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, that is, when the oxygen concentration in the exhaust gas is high, it is contained in the exhaust gas. As shown in FIG. 5, NO is oxidized on platinum Pt 46 to become NO 2 , and then absorbed into the NO X absorbent 47 and combined with barium carbonate BaCO 3 to absorb NO X in the form of nitrate ions NO 3 −. It diffuses into the agent 47. In this way, NO x is absorbed in the NO x absorbent 47. Exhaust oxygen concentration in the gas is NO 2 with high long as the surface of the platinum Pt46 are generated, the NO X absorbent 47 of the NO X absorbing capacity so long as NO 2 not to saturate is absorbed in the NO X absorbent 47 nitrate ions NO 3 - is generated.

これに対し、還元剤供給弁17から還元剤を供給することによって排気ガスの空燃比をリッチ或いは理論空燃比にすると排気ガス中の酸素濃度が低下するために反応が逆方向(NO3 -→NO2)に進み、斯くしてNOX吸収剤47内の硝酸イオンNO3 -がNO2の形でNOX吸収剤47から放出される。次いで放出されたNOXは排気ガス中に含まれる未燃HC,COによって還元される。 In contrast, the reaction is reverse to the oxygen concentration in the exhaust gas to the rich or the stoichiometric air-fuel ratio of the exhaust gas by supplying a reducing agent from the reducing agent feed valve 17 decreases (NO 3 - → proceeds to NO 2), thus to the NO X absorbent in the 47 nitrate ions NO 3 and - is released from the NO X absorbent 47 in the shape of NO 2. Next, the released NO x is reduced by unburned HC and CO contained in the exhaust gas.

このように排気ガスの空燃比がリーンであるとき、即ちリーン空燃比のもとで燃焼が行われているときには排気ガス中のNOXがNOX吸収剤47内に吸収される。しかしながらリーン空燃比のもとでの燃焼が継続して行われるとその間にNOX吸収剤47のNOX吸収能力が飽和してしまい、斯くしてNOX吸収剤47によりNOXを吸収できなくなってしまう。そこで本発明による実施例ではNOX吸収剤47の吸収能力が飽和する前に還元剤供給弁17から還元剤を供給することによって排気ガスの空燃比を一時的にリッチにし、それによってNOX吸収剤47からNOXを放出させるようにしている。 Thus, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, that is, when combustion is performed under the lean air-fuel ratio, NO X in the exhaust gas is absorbed into the NO X absorbent 47. However becomes saturated is NO X absorbing capacity of the NO X absorbent 47 during the combustion of the fuel under a lean air-fuel ratio is continued, no longer able to absorb NO X by the NO X absorbent 47 and thus End up. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the air-fuel ratio of the exhaust gas is temporarily made rich by supplying the reducing agent from the reducing agent supply valve 17 before the absorption capability of the NO X absorbent 47 is saturated, thereby absorbing the NO x. NO x is released from the agent 47.

ところで排気ガス中にはSOX、即ちSO2が含まれており、このSO2がパティキュレートフィルタ16に担持されたNOX吸蔵触媒或いはNOX吸蔵触媒28に流入するとこのSO2は白金Pt46において酸化されてSO3となる。次いでこのSO3はNOX吸収剤47内に吸収されて炭酸バリウムBaCO3と結合しながら、硫酸イオンSO4 2-の形でNOX吸収剤47内に拡散し、安定した硫酸塩BaSO4を生成する。しかしながらNOX吸収剤47が強い塩基性を有するためにこの硫酸塩BaSO4は安定していて分解しづらく、排気ガスの空燃比を単にリッチにしただけでは硫酸塩BaSO4は分解されずにそのまま残る。従ってNOX吸収剤47内には時間が経過するにつれて硫酸塩BaSO4が増大することになり、斯くして時間が経過するにつれてNOX吸収剤47が吸収しうるNOX量が低下することになる。 Meanwhile SO X in the exhaust gas, i.e., SO 2 are included, this SO 2 flows into the NO X storage catalyst or the NO X storing catalyst 28 is carried on the particulate filter 16 The SO 2 in the platinum Pt46 Oxidized to SO 3 . Next, this SO 3 is absorbed in the NO x absorbent 47 and bonded to the barium carbonate BaCO 3 , while diffusing into the NO x absorbent 47 in the form of sulfate ions SO 4 2- , and stable sulfate BaSO 4 is formed. Generate. However, since the NO x absorbent 47 has a strong basicity, this sulfate BaSO 4 is stable and difficult to decompose. If the air-fuel ratio of the exhaust gas is simply made rich, the sulfate BaSO 4 is not decomposed and remains as it is. Remain. Thus will be sulfates BaSO 4 increases as time in the NO X absorbent 47 has elapsed, that the amount of NO X the NO X absorbent 47 can absorb as thus to time has elapsed is reduced Become.

ところでこの場合、パティキュレートフィルタ16或いはNOX吸蔵触媒28の温度を600℃以上のSOX放出温度まで上昇させた状態でパティキュレートフィルタ16或いはNOX吸蔵触媒28に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするとNOX吸収剤47からSOXが放出される。ただし、この場合NOX吸収剤47からは少しずつしかSOXが放出されない。従ってNOX吸収剤47から全ての吸収SOXを放出させるには長時間に亘って空燃比をリッチにしなければならず、斯くして多量の燃料或いは還元剤が必要になるという問題がある。また、NOX吸収剤47から放出されたSOXは大気中に排出されることになり、このことも好ましいことではない。 Incidentally in this case, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter 16 or the NO X storage particulate temperature while being raised to SO X release temperature of more than 600 ° C. of the catalyst 28 filter 16 or the NO X storing catalyst 28 When rich, SO x is released from the NO x absorbent 47. However, in this case, the SO x is released from the NO x absorbent 47 little by little. Therefore, in order to release all absorbed SO X from the NO X absorbent 47, the air-fuel ratio must be made rich for a long time, and thus a large amount of fuel or reducing agent is required. Further, the SO x released from the NO x absorbent 47 is discharged into the atmosphere, which is not preferable.

そこで本発明ではパティキュレートフィルタ16或いはNOX吸蔵触媒28の上流に一対のSOXトラップ触媒13,14を配置してこれら一対のSOXトラップ触媒13,14により排気ガス中に含まれる大部分のSOXを捕獲し、それによってパティキュレートフィルタ16に担持されたNOX吸蔵触媒或いはNOX吸蔵触媒28にほとんどSOXが流入しないようにしている。 Therefore, in the present invention, a pair of SO X trap catalysts 13, 14 are arranged upstream of the particulate filter 16 or the NO X storage catalyst 28, and most of the exhaust gas contained in the exhaust gas by the pair of SO X trap catalysts 13, 14. The SO X is captured so that almost no SO X flows into the NO X storage catalyst or the NO X storage catalyst 28 supported by the particulate filter 16.

図6(A)は下流側SOXトラップ触媒14の基体50の表面部分の断面を図解的に示しており、図6(B)は上流側SOXトラップ触媒13の基体53の表面部分を図解的に示している。図6(A)に示されるように下流側SOXトラップ触媒14の基体50の表面上にはコート層51が形成されており、このコート層51の表面上には金属触媒52が分散して担持されている。一方、図6(B)に示されるように上流側SOXトラップ触媒13の基体53の表面上にもコート層54が形成されており、このコート層54の表面上には貴金属触媒55が分散して担持されている。 FIG. 6A schematically shows a cross section of the surface portion of the base 50 of the downstream SO X trap catalyst 14, and FIG. 6B illustrates the surface portion of the base 53 of the upstream SO X trap catalyst 13. Is shown. As shown in FIG. 6A, a coat layer 51 is formed on the surface of the base 50 of the downstream SO X trap catalyst 14, and the metal catalyst 52 is dispersed on the surface of the coat layer 51. It is supported. On the other hand, as shown in FIG. 6B, a coat layer 54 is also formed on the surface of the base 53 of the upstream SO X trap catalyst 13, and the noble metal catalyst 55 is dispersed on the surface of the coat layer 54. And is carried.

排気ガス中に含まれるSOXの大部分はSO2であり、残りはSO3である。図6(A),(B)に示されるように排気ガス中に含まれるSO2は金属触媒52,55においてSO3に酸化され、次いでコート層51,54内に捕獲される。コート層51,54内に捕獲されたSO3は硫酸イオンSO4 2-の形でコート層51,54内に拡散し、硫酸塩を形成する。また、排気ガス中に含まれる一部のSOX、即ちSO2およびSO3は図6(A),(B)に示されるように直接コート層51,54内に捕獲される。 Most of the SO X contained in the exhaust gas is SO 2 , and the rest is SO 3 . As shown in FIGS. 6A and 6B, SO 2 contained in the exhaust gas is oxidized to SO 3 in the metal catalysts 52 and 55 and then captured in the coat layers 51 and 54. The SO 3 captured in the coat layers 51 and 54 diffuses into the coat layers 51 and 54 in the form of sulfate ions SO 4 2− to form sulfates. A part of SO x contained in the exhaust gas, that is, SO 2 and SO 3 is directly captured in the coating layers 51 and 54 as shown in FIGS.

ところで上述したようにSOXトラップ触媒13,14はコート層51,54と、コート層51,54上に担持された金属触媒52,55からなる。この場合、このようなSOXトラップ触媒を一つだけ配置しただけでは排気ガス中に含まれるSOXを常時捕獲することができず、排気ガス中に含まれるSOXを常時捕獲するためには性質の異なる一対のSOXトラップ触媒13,14を配置する必要がある。次にこのことについて図7を参照しつつ説明する。 By the way, as described above, the SO X trap catalysts 13 and 14 include the coat layers 51 and 54 and the metal catalysts 52 and 55 supported on the coat layers 51 and 54. In this case, it is not possible to always capture SO X contained in the exhaust gas by merely arranging one such SO X trap catalyst, and in order to always capture SO X contained in the exhaust gas. It is necessary to arrange a pair of SO X trap catalysts 13 and 14 having different properties. Next, this will be described with reference to FIG.

図7(A)は、排気ガス中に含まれるSOXのうちの何%をSOXトラップ触媒に捕獲しうるかを示すSOXトラップ率および捕獲したSOXのうち何%をSOXトラップ触媒内に保持しうるかを示すSOX保持率と、SOXトラップ触媒のコート層の塩基性の強さとの関係を示している。 FIG. 7 (A) percentage of the SO X trap in the catalyst of the SO X trap rate and the captured SO X the percentage indicating able to trap the the SO X trap catalyst of SO X contained in the exhaust gas 3 shows the relationship between the SO X retention ratio indicating whether the catalyst can be retained and the basic strength of the coating layer of the SO X trap catalyst.

排気ガス中に含まれるSO2はSO3に酸化されてコート層内に捕獲されるのでSO2に対する金属触媒の酸化能力が高いほどSOXトラップ率は高くなる。SOXトラップ触媒の温度、即ち金属触媒の温度が比較的高い場合には金属触媒の活性度合が高く、このときにはコート層の塩基性の強さにかかわらずに金属触媒は高い酸化能力を有する。従ってSOXトラップ触媒の温度が比較的高い場合には図7(A)において破線aで示されるようにSOXトラップ率はコート層の塩基性の強さにかかわらずに高くなる。 Since SO 2 contained in the exhaust gas is oxidized to SO 3 and trapped in the coating layer, the higher the oxidizing ability of the metal catalyst for SO 2, the higher the SO X trap rate. When the temperature of the SO X trap catalyst, that is, the temperature of the metal catalyst is relatively high, the degree of activity of the metal catalyst is high. At this time, the metal catalyst has a high oxidation ability regardless of the basic strength of the coating layer. Therefore, when the temperature of the SO X trap catalyst is relatively high, the SO X trap rate becomes high regardless of the basic strength of the coat layer as shown by the broken line a in FIG.

これに対し、SOXトラップ触媒の温度が低くなり、金属触媒の活性度合が低くなるとコート層の塩基性が金属触媒の酸化能力に強い影響を与えるようになる。即ち、コート層の塩基性が強くなると金属触媒の酸化能力が弱められ、従って図7(A)において破線bで示されるようにSOXトラップ触媒の温度が低いときにはコート層の塩基性が強くなるほどSOXトラップ率が低下する。 On the other hand, when the temperature of the SO X trap catalyst is lowered and the activity of the metal catalyst is lowered, the basicity of the coating layer has a strong influence on the oxidation ability of the metal catalyst. That is, as the basicity of the coating layer becomes stronger, the oxidation ability of the metal catalyst is weakened. Therefore, as shown by the broken line b in FIG. 7A, the basicity of the coating layer becomes stronger when the temperature of the SO X trap catalyst is lower. The SO X trap rate decreases.

一方、SOX保持率もコート層の塩基性の強さの影響を受ける。即ち、SOXトラップ触媒の温度が低い場合には図7(A)において実線Cで示されるようにコート層の塩基性の強さにかかわらずにSOX保持率は高くなる。しかしながらSOXトラップ触媒の温度が高い場合にはコート層の塩基性を強くしないと高いSOX保持率を得ることができない。即ち、SOXトラップ触媒の温度が高い場合には図7(A)において実線dで示されるようにコート層の塩基性の強さが弱くなるほどSOX保持率が低下する。 On the other hand, the SO X retention is also affected by the basic strength of the coat layer. That is, when the temperature of the SO X trap catalyst is low, the SO X retention rate is high regardless of the basic strength of the coat layer as shown by the solid line C in FIG. However, when the temperature of the SO X trap catalyst is high, a high SO X retention cannot be obtained unless the basicity of the coating layer is increased. That is, when the temperature of the SO X trap catalyst is high, the SO X retention rate decreases as the basic strength of the coat layer decreases as shown by the solid line d in FIG.

SOXトラップ触媒は温度にかかわらずに捕獲したSOXを保持し続けることが要求される。従って温度にかかわらずに高いSOX保持率を有することが要求され、斯くして図7(A)からわかるようにコート層の塩基性の強さを高くすることが必要となる。従ってSOXトラップ触媒としては図7(A)において領域IIで示される性質の触媒を用いる必要がある。本発明では下流側SOXトラップ触媒14として領域IIに示される性質の触媒、即ちコート層が強い塩基性を有する触媒が用いられる。 The SO X trap catalyst is required to keep the captured SO X regardless of the temperature. Therefore, it is required to have a high SO x retention rate regardless of the temperature. Therefore, as shown in FIG. 7A, it is necessary to increase the basic strength of the coat layer. Therefore, it is necessary to use a catalyst having the property shown by region II in FIG. 7A as the SO X trap catalyst. In the present invention, a catalyst having the properties shown in the region II, that is, a catalyst having a strongly basic coating layer is used as the downstream SO X trap catalyst 14.

ところが図7(A)からわかるように領域IIに示される性質の触媒は温度が低下するとSOXトラップ率が低下し、斯くしてSOXトラップ触媒をSOXがすり抜けてしまうという問題を発生する。そこで本発明ではこのような問題が生じないようにするために図7(A)において領域Iで示される性質を有する上流側SOXトラップ触媒13を下流側SOXトラップ触媒14の上流に配置するようにしている。 However catalyst properties are shown in region II, as seen from FIG. 7 (A) decreases the SO X trap rate when the temperature is lowered, the the SO X trap catalyst to generate a problem that SO X will slip through and thus . Therefore, in the present invention, in order to prevent such a problem from occurring, the upstream SO X trap catalyst 13 having the property indicated by the region I in FIG. 7A is disposed upstream of the downstream SO X trap catalyst 14. I am doing so.

図7(A)からわかるように領域Iに示される性質を有する触媒は温度が低いときにはSOXトラップ率およびSOX保持率が共に高いのでこのとき排気ガス中に含まれるSOXの大部分は上流側SOXトラップ触媒13に捕獲されて保持される。従ってこのとき下流側SOXトラップ触媒14にはほとんどSOXが流入しないので下流側SOXトラップ触媒14の温度が低くても下流側SOXトラップ触媒14からSOXがすり抜けるという問題はほとんど生じない。 As can be seen from FIG. 7A, the catalyst having the property shown in the region I has both a high SO X trap rate and a high SO X retention rate when the temperature is low, and at this time, most of the SO X contained in the exhaust gas is It is captured and held by the upstream SO X trap catalyst 13. Accordingly, since almost no SO X flows into the downstream SO X trap catalyst 14 at this time, there is almost no problem that SO X slips out of the downstream SO X trap catalyst 14 even if the temperature of the downstream SO X trap catalyst 14 is low. .

一方、上流側SOXトラップ触媒13の温度が上昇すると図7(A)からわかるようにSOX保持率が低下する。即ち、上流側SOXトラップ触媒13に捕獲されていたSOXが放出される。一方、このときには下流側SOXトラップ触媒14の温度も上昇しており、従って図7(A)からわかるように下流側SOXトラップ触媒14はSOXトラップ率およびSOX保持率が共に高くなっている。斯くしてこのとき上流側SOXトラップ触媒13から放出されたSOXの大部分は下流側SOXトラップ触媒14に捕獲されて保持される。 On the other hand, when the temperature of the upstream side SO X trap catalyst 13 increases, the SO X retention rate decreases as can be seen from FIG. That, SO X which has been trapped on the upstream side the SO X trap catalyst 13 is released. On the other hand, at this time, the temperature of the downstream side SO X trap catalyst 14 also rises. Therefore, as can be seen from FIG. 7A, the downstream side SO X trap catalyst 14 has a higher SO X trap rate and SO X retention rate. ing. Thus, at this time, most of the SO X released from the upstream SO X trap catalyst 13 is captured and held by the downstream SO X trap catalyst 14.

図7(A)からわかるように下流側SOXトラップ触媒14のSOX保持率は下流側SOXトラップ触媒14の温度にかかわらずに高い保持率に維持される。従ってSOXが一旦下流側SOXトラップ触媒14に捕獲されるとこの捕獲されたSOXの大部分は下流側SOXトラップ触媒14に蓄積され続けることになる。 Stored SO X ratio downstream the SO X trap catalyst 14, as seen from FIG. 7 (A) is maintained at a high retention rate in spite of the temperature of the downstream side the SO X trap catalyst 14. Therefore, when SO X is once trapped downstream the SO X trap catalyst 14 Most of the trapped SO X will continue to be accumulated downstream the SO X trap catalyst 14.

図7(B)はSOXトラップ率とSOX保持率の積、即ちSOXを捕獲しかつ保持するSOX捕獲保持率と各SOXトラップ触媒13,14の温度との関係を示している。図7(B)を参照すると下流側SOXトラップ触媒14は破線で示されるようにSOX捕獲保持率が最大となる中間温度領域TMと、触媒温度が低下するにつれてSOX捕獲保持率が低下する高温度領域TLと、触媒温度が上昇するにつれてSOX捕獲保持率が低下する高温度領域THからなる三つの温度領域を有している。 Figure 7 (B) shows the relationship between the temperature of the SO X trap rate and the stored SO X ratio of the product, namely SO X trap retention and each the SO X trap catalyst 13, 14 captured and retained the SO X . Downstream the SO X trap catalyst 14 Referring to FIG. 7 (B) is an intermediate temperature region TM of SO X trapped retention is maximized as shown by a broken line, decreased SO X trap retention as the catalyst temperature drops the high temperature region TL for, SO X trap retention as the catalyst temperature increases has three temperature areas formed of a high-temperature region TH to decrease.

即ち、中間温度領域TMではSOXトラップ率およびSOX保持率が共にほぼ100パーセントであるためにSOX捕獲保持率はほぼ100%となり、低温度領域TLではSOXトラップ率が低下するためにSOX捕獲保持率が低下し、高温領域THではSOXが放出するためにSOX捕獲保持率が低下する。 That, SO X trapped retention for the intermediate in the temperature region TM SO X trap rate and stored SO X ratio is almost 100% Both becomes almost 100% for the low temperature region TL SO X trap rate decreases The SO X capture retention ratio decreases, and the SO X capture retention ratio decreases because SO X is released in the high temperature region TH.

一方、上流側SOXトラップ触媒13は図7(B)において実線で示されるように触媒14の低温度領域TLでは下流側SOXトラップ触媒14よりも高いSOX捕獲保持率を有し、触媒14の中間温度領域TMでは触媒温度が上昇するにつれてSOX捕獲保持率が低下する。もう少し正確に言うと上流側SOXトラップ触媒13は触媒14の中間温度領域において触媒温度がSOX放出下限温度TXを越えるとSOXの放出が開始されるためにSOX保持率が低下し、斯くしてSOX捕獲保持率が低下する。このとき放出されたSOXは下流側SOXトラップ触媒14に捕獲される。 On the other hand, the upstream side SO X trap catalyst 13 has a higher SO X trap retention than the downstream side SO X trap catalyst 14 in the low temperature region TL of the catalyst 14 as shown by the solid line in FIG. In the intermediate temperature region TM of 14, the SO X trap retention decreases as the catalyst temperature increases. Little more precisely the upstream the SO X trap catalyst 13 is lowered stored SO X ratio for release of the intermediate in a temperature range when the catalyst temperature exceeds the SO X release lower limit temperature TX SO X catalyst 14 is started, Thus, the SO X capture retention rate decreases. The SO X released at this time is captured by the downstream SO X trap catalyst 14.

図8に上流側SOXトラップ触媒13の温度TC1の変化と、下流側SOXトラップ触媒14の温度TC2の変化と、各時刻t1,t2,t3,t4における上流側SOXトラップ触媒13のSOX捕獲量Qおよび下流側SOXトラップ触媒14のSOX捕獲量Rの変化を示している。図8において時刻t1およびt2におけるように上流側SOXトラップ触媒13の温度TC1がSOX放出下限温度TXよりも低く維持されているときには排気ガス中のSOXは上流側SOXトラップ触媒13に捕獲される。従ってこのときには上流側SOXトラップ触媒13のSOX捕獲量Qが増大する。 And changes in temperature TC1 upstream the SO X trap catalyst 13 in FIG. 8, a change in temperature TC2 downstream the SO X trap catalyst 14, the time t 1, t 2, t 3 , upstream the SO X trap at t 4 It shows a change in SO X trapped amount R of SO X trapped amount Q and downstream the SO X trap catalyst 14 of the catalyst 13. In FIG. 8, when the temperature TC1 of the upstream SO X trap catalyst 13 is maintained lower than the SO X release lower limit temperature TX as at times t 1 and t 2 , the SO X in the exhaust gas is the upstream SO X trap catalyst. 13 is captured. Therefore, at this time, the SO X trapping amount Q of the upstream side SO X trap catalyst 13 increases.

次いで時刻t3におけるように上流側SOXトラップ触媒13の温度TC1がSOX放出下限温度TXよりも高くなると上流側SOXトラップ触媒13からQ’で示されるSOXが放出され、このSOXが下流側SOXトラップ触媒14に捕獲される。即ち、下流側SOXトラップ触媒14のSOX捕獲量RはQ’で示されるSOX量だけ増大する。次いで時刻t4において上流側SOXトラップ触媒13の温度TC1が再びSOX放出下限温度TX以下になると排気ガス中のSOXは上流側SOXトラップ触媒13に捕獲される。 Then SO X temperature TC1 of the upstream the SO X trap catalyst 13 is indicated by Q 'from the upstream side the SO X trap catalyst 13 becomes higher than the SO X release lower limit temperature TX as at time t 3 is released, the SO X Is captured by the downstream SO X trap catalyst 14. That, SO X trapped amount R of the downstream the SO X trap catalyst 14 is increased by SO X amount indicated by Q '. Then SO X in the exhaust gas temperature TC1 upstream the SO X trap catalyst 13 becomes less again SO X release lower limit temperature TX at time t 4 is captured on the upstream side the SO X trap catalyst 13.

車両運転中には各SOXトラップ触媒13,14の温度TC1,TC2は上下動し、時刻t3に示されるように上流側SOXトラップ触媒13の温度TC1がSOX放出下限温度TXを越える毎に上流側SOXトラップ触媒13から放出されたSOXが下流側SOXトラップ触媒14に捕獲される。即ち、上流側SOXトラップ触媒13の温度TC1がSOX放出下限温度TXを越える毎に上流側SOXトラップ触媒13に捕獲されていたSOXが下流側SOXトラップ触媒14内に移動せしめられ、上流側SOXトラップ触媒13のSOX捕獲能力が回復される。 During vehicle operation, the temperatures TC1 and TC2 of the SO X trap catalysts 13 and 14 move up and down, and the temperature TC1 of the upstream SO X trap catalyst 13 exceeds the SO X release lower limit temperature TX as shown at time t 3. SO X released from the upstream side the SO X trap catalyst 13 is trapped downstream the SO X trap catalyst 14 per. That, SO X the temperature TC1 of the upstream the SO X trap catalyst 13 has been trapped on the upstream side the SO X trap catalyst 13 per exceeds SO X release lower limit temperature TX is moved in the downstream the SO X trap catalyst 14 The SO X trapping capacity of the upstream SO X trap catalyst 13 is restored.

このように本発明ではコート層の塩基性の強さの差異および温度の差異から生ずるSOX保持率およびSOXトラップ率の変化を巧みに利用して一対のSOXトラップ触媒13,14により排気ガス中のSOXを良好に除去するようにしている。 As described above, in the present invention, the exhaust gas is exhausted by the pair of SO X trap catalysts 13 and 14 by skillfully utilizing the changes in the SO X retention rate and the SO X trap rate resulting from the difference in the basic strength of the coat layer and the difference in temperature. The SO x in the gas is removed well.

即ち、本発明では、排気ガス中に含まれるSOXを一時的に捕獲すると共に捕獲したSOXを放出しうる触媒から上流側SOXトラップ触媒13を構成し、上流側SOXトラップ触媒13から放出されたSOXを捕獲して蓄積し続ける触媒から下流側SOXトラップ触媒14を構成することによって排気ガス中のSOXを良好に除去するようにしている。 That is, in the present invention, constitute upstream the SO X trap catalyst 13 from a catalyst capable of releasing the captured SO X with temporarily trapped SO X contained in the exhaust gas from the upstream side the SO X trap catalyst 13 so that good removal of sO X in the exhaust gas by configuring a downstream the sO X trap catalyst 14 from the released catalyst continue to accumulate and capture sO X.

さて、前述したように上流側SOXトラップ触媒13は図7において領域Iで示される性質を有し、下流側SOXトラップ触媒14は図7において領域IIで示される性質を有する。即ち、上流側SOXトラップ触媒13のコート層54は下流側SOXトラップ触媒14のコート層51よりも塩基性が弱く形成されている。 As described above, the upstream side SO X trap catalyst 13 has the property indicated by the region I in FIG. 7, and the downstream side SO X trap catalyst 14 has the property indicated by the region II in FIG. That is, the coat layer 54 of the upstream SO X trap catalyst 13 is formed to be less basic than the coat layer 51 of the downstream SO X trap catalyst 14.

具体的に言うと、上流側SOXトラップ触媒13のコート層54は、弱塩基性のアルミナAl23、塩基性のジルコニアZrO2、酸性のチタニアTiO2、酸性のシリカSiO2、酸性の酸化タングステンWO3から選ばれた少くとも一つにより構成されている。上流側SOXトラップ触媒13におけるSOX放出下限温度TXとしては300℃から400℃にすることが好ましい。 More specifically, the coating layer 54 of the upstream SO X trap catalyst 13 includes weakly basic alumina Al 2 O 3 , basic zirconia ZrO 2 , acidic titania TiO 2 , acidic silica SiO 2 , acidic silica It is composed of at least one selected from tungsten oxide WO 3 . The SO X emission lower limit temperature TX in the upstream SO X trap catalyst 13 is preferably 300 ° C. to 400 ° C.

上流側SOXトラップ触媒13は低温でもSO2を酸化して捕獲しうるように金属触媒55は貴金属触媒から構成されており、本発明による実施例ではこの貴金属触媒55は白金Ptからなる。 The upstream side SO X trap catalyst 13 is composed of a noble metal catalyst so that the SO 2 can be oxidized and captured even at a low temperature. In the embodiment according to the present invention, the noble metal catalyst 55 is made of platinum Pt.

これに対し、下流側SOXトラップ触媒14のコート層51を構成する成分としては例えばカリウムK、ナトリウムNa、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、マグネシウムMgのようなアルカリ土類金属から選ばれた少なくとも一つが用いられている。即ち、下流側SOXトラップ触媒14のコート層51は強塩基性を呈している。 On the other hand, the components constituting the coating layer 51 of the downstream SO x trap catalyst 14 are, for example, alkali metals such as potassium K, sodium Na, and cesium Cs, and alkaline earths such as barium Ba, calcium Ca, and magnesium Mg. At least one selected from metals is used. That is, the coat layer 51 of the downstream side SO X trap catalyst 14 is strongly basic.

ところで、コート層51が強塩基性を呈していると排気ガス中に含まれるSOX、即ちSO2やSO3は直接コート層51内に捕獲されやすくなる。従って場合によっては下流側SOXトラップ触媒14には金属触媒52を担持させる必要はない。しかしながら本発明による実施例ではSO2を酸化して捕獲速度を早めるために白金Ptほど酸化能力のない鉄Fe又は銀Agからなる金属触媒52が使用され、或いは金属触媒52として上流側SOXトラップ触媒13よりも少量の白金Ptが使用される。 By the way, if the coat layer 51 has a strong basicity, SO x contained in the exhaust gas, that is, SO 2 or SO 3 is easily captured directly in the coat layer 51. Therefore, in some cases, it is not necessary to support the metal catalyst 52 on the downstream SO X trap catalyst 14. However, in the embodiment according to the present invention, a metal catalyst 52 made of iron Fe or silver Ag, which is not as oxidizing as platinum Pt, is used to oxidize SO 2 to increase the capture rate, or an upstream SO X trap as the metal catalyst 52. A smaller amount of platinum Pt than the catalyst 13 is used.

このように本発明では、上流側SOXトラップ触媒13の金属触媒55は下流側SOXトラップ触媒14の金属触媒52に比べて酸化能力の高い金属触媒が使用されている。従って上流側SOXトラップ触媒13は下流側SOXトラップ触媒14に比べて塩基性が弱く、酸化能力が高いことになる。 Thus, in the present invention, the metal catalyst 55 of the upstream side SO X trap catalyst 13 is a metal catalyst having a higher oxidizing ability than the metal catalyst 52 of the downstream side SO X trap catalyst 14. Therefore, the upstream side SO X trap catalyst 13 is less basic than the downstream side SO X trap catalyst 14 and has a high oxidation capacity.

図6(A)においてコート層51内における濃淡は捕獲されたSOXの濃度を示している。図6(A)からわかるようにコート層51内におけるSOX濃度はコート層51の表面近傍が最も高く、奥部に行くに従って次第に低くなっていく。コート層51の表面近傍におけるSOX濃度が高くなるとコート層51の表面の塩基性が弱まり、SOXの捕獲能力が弱まる。 Shading shows the concentration of trapped SO X in the coat layer 51 in FIG. 6 (A). As can be seen from FIG. 6A, the SO X concentration in the coat layer 51 is highest near the surface of the coat layer 51 and gradually decreases toward the back. When the SO X concentration in the vicinity of the surface of the coat layer 51 is increased, the basicity of the surface of the coat layer 51 is weakened and the SO X capturing ability is weakened.

ところが下流側SOXトラップ触媒14の温度が機関運転中に上昇せしめられるとコート層51内の表面近傍に集中的に存在するSOXはコート層51内におけるSOX濃度が均一となるようにコート層51の奥部に向けて拡散していく。即ち、コート層51内に生成されている硝酸塩はコート層51の表面近傍に集中している不安定な状態からコート層51内の全体に亘って均一に分散した安定した状態に変化する。コート層51内の表面近傍に存在するSOXがコート層51の奥部に向けて拡散するとコート層51の表面近傍のSOX濃度が低下し、斯くしてSOXの捕獲能力が機関運転中に回復することになる。 However, when the temperature of the downstream side SO X trap catalyst 14 is raised during engine operation, the SO X concentrated in the vicinity of the surface in the coat layer 51 is coated so that the SO X concentration in the coat layer 51 becomes uniform. It diffuses toward the back of the layer 51. That is, the nitrate generated in the coat layer 51 changes from an unstable state concentrated near the surface of the coat layer 51 to a stable state uniformly dispersed throughout the coat layer 51. When SO X existing in the vicinity of the surface in the coat layer 51 diffuses toward the inner part of the coat layer 51, the SO X concentration in the vicinity of the surface of the coat layer 51 decreases, and thus the SO X trapping ability is in engine operation. Will recover.

さて、上流側SOXトラップ触媒13の温度が高くなれば上流側SOXトラップ触媒13からSOXが放出されるが上流側SOXトラップ触媒13の温度が低い状態に維持されると上流側SOXトラップ触媒13からはSOXが放出されない。しかしながら上流側SOXトラップ触媒13に流入する排気ガスの空燃比をリッチにすると上流側SOXトラップ触媒13の温度が低くても上流側SOXトラップ触媒13からSOXが放出される。従って本発明では、上流側SOXトラップ触媒13からSOXを放出すべきときには上流側SOXトラップ触媒13に流入する排気ガスの空燃比がリッチにされる。 Now, when it SO X from the upstream side the SO X trap catalyst 13 The higher temperature of the upstream side the SO X trap catalyst 13 is released the temperature of the upstream side the SO X trap catalyst 13 is maintained at a low state upstream SO SO X is not released from the X trap catalyst 13. However, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream SO X trap catalyst 13 is made rich, SO X is released from the upstream SO X trap catalyst 13 even if the temperature of the upstream SO X trap catalyst 13 is low. In the present invention, therefore, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream side the SO X trap catalyst 13 is made rich when the upstream side the SO X trap catalyst 13 should be released SO X.

しかしながらこのとき上流側SOXトラップ触媒13から排出したリッチ空燃比の排気ガスが下流側SOXトラップ触媒14に流入すると、即ち下流側SOXトラップ触媒14を流通する排気ガスの空燃比がリッチになっていると上流側SOXトラップ触媒13から放出されたSOXが下流側SOXトラップ触媒14に捕獲されずらくなり、その結果SOXが下流側SOXトラップ触媒14をすり抜けてしまうという問題を生ずる。 However, at this time, when the rich air-fuel ratio exhaust gas discharged from the upstream SO X trap catalyst 13 flows into the downstream SO X trap catalyst 14, that is, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the downstream SO X trap catalyst 14 becomes rich. problem going on the SO X released from the upstream side the SO X trap catalyst 13 becomes pleasure not captured downstream the SO X trap catalyst 14, resulting SO X will slip through downstream the SO X trap catalyst 14 Is produced.

この場合、上流側SOXトラップ触媒13から放出されたSOXを下流側SOXトラップ触媒14に捕獲させるには下流側SOXトラップ触媒14を流通する排気ガスの空燃比をリーンに維持しておく必要がある。そこで本発明では上流側SOXトラップ触媒13に流入する排気ガスの空燃比をリッチにしたときには上流側SOXトラップ触媒13から流出するリッチ空燃比の排気ガスにリーン空燃比の排気ガスを合流させて下流側SOXトラップ触媒14に流入する排気ガスの空燃比をリーンに維持するようにしている。 In this case, in order to capture the SO X released from the upstream SO X trap catalyst 13 in the downstream SO X trap catalyst 14, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the downstream SO X trap catalyst 14 is maintained lean. It is necessary to keep. So is combined exhaust gas of a lean air-fuel ratio in the exhaust gas of a rich air-fuel ratio flowing out from the upstream side the SO X trap catalyst 13 when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream side the SO X trap catalyst 13 rich in the present invention Thus, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the downstream side SO X trap catalyst 14 is maintained lean.

具体的に言うと図1および図3に示される実施例では機関から排出された排気ガスが排気流路26a,26b内に分流され、各排気流路26a,26b内に排気ガスの空燃比をリッチにするための還元剤供給弁27a,27bが配置されている。通常、還元剤供給弁27a,27bからの還元剤の供給は停止されており、従って通常はリーン空燃比の排気ガスが各排気流路26a,26b内を流通している。   Specifically, in the embodiment shown in FIGS. 1 and 3, the exhaust gas discharged from the engine is divided into the exhaust passages 26a and 26b, and the air-fuel ratio of the exhaust gas is set in the exhaust passages 26a and 26b. Reducing agent supply valves 27a and 27b for enrichment are arranged. Normally, the supply of the reducing agent from the reducing agent supply valves 27a and 27b is stopped, and therefore, the lean air-fuel ratio exhaust gas normally circulates in the exhaust passages 26a and 26b.

一方、上流側SOXトラップ触媒13からSOXを放出すべきときには各還元剤供給弁27a,27bから交互に還元剤が供給され、各排気流路26a,26b内を流れる排気ガスの空燃比がリッチにされる。例えば排気流路26a内を流れる排気ガスの空燃比がリッチにされるとこの排気ガスが流入する上流側SOXトラップ触媒13の部分からSOXが放出される。一方、このとき排気流路26b内にはリーン空燃比の排気ガスが流通しており、この排気ガスのリーンの度合は排気流路26a内を流れる排気ガスのリッチの度合に比べて大きいので下流側SOXトラップ触媒14に流入する排気ガスの空燃比はリーンとなる。従って上流側SOXトラップ触媒13から放出されたSOXは下流側SOXトラップ触媒14により確実に捕獲されることになる。 On the other hand, when SO X should be released from the upstream side SO X trap catalyst 13, the reducing agent is alternately supplied from the reducing agent supply valves 27a and 27b, and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the exhaust passages 26a and 26b is reduced. To be rich. For example, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in the exhaust passage 26a is made rich, SO X is released from the upstream SO X trap catalyst 13 portion into which the exhaust gas flows. On the other hand, at this time, the exhaust gas having a lean air-fuel ratio is circulated in the exhaust passage 26b, and the degree of leanness of the exhaust gas is larger than the degree of richness of the exhaust gas flowing in the exhaust passage 26a. The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the side SO X trap catalyst 14 becomes lean. Accordingly SO X released from the upstream side the SO X trap catalyst 13 is reliably captured by the downstream side the SO X trap catalyst 14.

これに対し、排気流路26b内を流れる排気ガスの空燃比がリッチにされると今度はこの排気ガスが流入する上流側SOXトラップ触媒13の部分からSOXが放出される。一方、このとき排気流路26a内にはリーン空燃比の排気ガスが流通しており、この排気ガスのリーンの度合は排気流路26b内を流れる排気ガスのリッチの度合に比べて大きいので下流側SOXトラップ触媒14に流入する排気ガスの空燃比はリーンとなる。従ってこの場合も上流側SOXトラップ触媒13から放出されたSOXは下流側SOXトラップ触媒14により確実に捕獲されることになる。 On the other hand, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in the exhaust passage 26b is made rich, SO X is released from the upstream SO X trap catalyst 13 portion into which the exhaust gas flows. On the other hand, at this time, an exhaust gas having a lean air-fuel ratio is circulated in the exhaust passage 26a, and the degree of leanness of the exhaust gas is larger than the degree of richness of the exhaust gas flowing in the exhaust passage 26b. The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the side SO X trap catalyst 14 becomes lean. Accordingly SO X released from the upstream side the SO X trap catalyst 13 in this case is reliably captured by the downstream side the SO X trap catalyst 14.

なお、図1および図3に示される実施例では図2(B)からわかるように上流側SOXトラップ触媒13は一つの触媒からなり、従って一つの触媒の半分が夫々各排気流路26a,26b内に配置されていることになる。 In the embodiment shown in FIGS. 1 and 3, as can be seen from FIG. 2 (B), the upstream side SO X trap catalyst 13 is composed of one catalyst, and therefore half of one catalyst is respectively connected to each exhaust passage 26a, 26b.

図9は上流側SOXトラップ触媒13に捕獲されたSOXを下流側SOXトラップ触媒14に移動させるためのSOX移動制御ルーチンを示している。このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。
図9を参照すると、まず初めにステップ70において単位時間当りのSOX排出量SOXAが算出される。このSOXAは機関回転数Nおよび要求トルクTQの関数として図10に示すようなマップの形で予めROM32内に記憶されている。次いでステップ71ではSOXAがSOX捕獲量ΣSOXに加算される。次いでステップ72ではSOX捕獲量ΣSOXが許容量MAX以上になったか否かが判別され、ΣSOX>MAXとなったときにはステップ73に進む。
Figure 9 shows the SO X movement control routine for moving the SO X trapped upstream the SO X trap catalyst 13 on the downstream side the SO X trap catalyst 14. This routine is executed by interruption every predetermined time.
Referring to FIG. 9, first, at step 70, the SO X emission amount SOXA per unit time is calculated. This SOXA is stored in advance in the ROM 32 as a function of the engine speed N and the required torque TQ in the form of a map as shown in FIG. Next, at step 71, SOXA is added to the SO X trapping amount ΣSOX. Next, at step 72, it is judged if the SO X trapping amount ΣSOX is equal to or larger than the allowable amount MAX. When ΣSOX> MAX, the routine proceeds to step 73.

ステップ73では上流側SOXトラップ触媒13からSOXを放出させる制御、即ち還元剤供給弁27a,27bから交互に還元剤を供給する制御が行われる。次いでステップ74ではΣSOXがクリアされる。 In step 73, control for releasing SO x from the upstream side SO x trap catalyst 13, that is, control for alternately supplying the reducing agent from the reducing agent supply valves 27a and 27b is performed. Next, at step 74, ΣSOX is cleared.

図11に別の実施例を示す。この実施例では上流側SOXトラップ触媒13を迂回するバイパス流路29bが設けられており、このパティキュレートフィルタ流路29b内に常時閉鎖型遮断弁43が配置される。別の言い方をするとこの実施例では並列配置された一対の排気流路29a,29bが設けられると共にこれら排気流路29a,29bの下流端は互いに合流せしめられて下流側SOXトラップ触媒14に連結され、これら排気流路29a,29bの一方29aに上流側SOXトラップ触媒13と上流側SOXトラップ触媒13に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするための還元剤供給弁27とが配置され、これら排気流路29a,29bの他方29b、即ちバイパス流路29b内に常時閉鎖型遮断弁43が配置されている。 FIG. 11 shows another embodiment. In this embodiment, a bypass flow path 29b that bypasses the upstream side SO X trap catalyst 13 is provided, and a normally closed shut-off valve 43 is disposed in the particulate filter flow path 29b. In other words, in this embodiment, a pair of exhaust passages 29a and 29b arranged in parallel are provided, and the downstream ends of these exhaust passages 29a and 29b are joined together and connected to the downstream side SO X trap catalyst 14. An upstream side SO X trap catalyst 13 and a reducing agent supply valve 27 for making the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream side SO X trap catalyst 13 rich are arranged in one of the exhaust passages 29a and 29b. A normally closed shut-off valve 43 is arranged in the other 29b of the exhaust passages 29a and 29b, that is, in the bypass passage 29b.

この実施例では通常リーン空燃比の排気ガスが上流側SOXトラップ触媒13内を流通している。一方、上流側SOXトラップ触媒13に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするときには還元剤供給弁27から還元剤が供給され、遮断弁43が開弁せしめられる。この実施例においてもバイパス流路29b内を流れる排気ガスのリーンの度合は上流側SOXトラップ触媒13から流出する排気ガスのリッチの度合に比べて大きいので下流側SOXトラップ触媒14に流入する排気ガスの空燃比はリーンとなる。従ってこの実施例においても上流側SOXトラップ触媒13から放出されたSOXは下流側SOXトラップ触媒14により確実に捕獲されることになる。 In this embodiment, an exhaust gas having a normal lean air-fuel ratio flows through the upstream side SO X trap catalyst 13. On the other hand, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream side SO X trap catalyst 13 is made rich, the reducing agent is supplied from the reducing agent supply valve 27 and the shut-off valve 43 is opened. Also in this embodiment, the degree of leanness of the exhaust gas flowing in the bypass flow passage 29b is larger than the degree of richness of the exhaust gas flowing out from the upstream side SO X trap catalyst 13, and therefore flows into the downstream side SO X trap catalyst 14. The air-fuel ratio of the exhaust gas becomes lean. Accordingly SO X released from the upstream side the SO X trap catalyst 13 in this embodiment it is reliably captured by the downstream side the SO X trap catalyst 14.

図12に更に別の実施例を示す。この実施例では内燃機関1の気筒が一対の気筒群2a,2bに分割されており、各気筒群2a,2bには夫々別個の排気マニホルド55a,55bが取付けられている。この実施例では各排気マニホルド55a,55bが夫々対応する排気流路56a,56bを介して下流側SOXトラップ触媒14に連結されており、各排気流路56a,56b内に夫々上流側SOXトラップ触媒13a,13bが配置されている。 FIG. 12 shows still another embodiment. In this embodiment, the cylinders of the internal combustion engine 1 are divided into a pair of cylinder groups 2a and 2b, and separate exhaust manifolds 55a and 55b are attached to the respective cylinder groups 2a and 2b. In this embodiment, the exhaust manifolds 55a and 55b are connected to the downstream SO X trap catalyst 14 via the corresponding exhaust passages 56a and 56b, respectively, and the upstream SO X is respectively inserted into the exhaust passages 56a and 56b. Trap catalysts 13a and 13b are arranged.

この実施例では上流側SOXトラップ触媒13a,13bからSOXを放出すべきときには例えば排気行程中に燃焼室2内に燃料を噴射することにより各上流側SOXトラップ触媒13a,13bに流入する排気ガスの空燃比が交互にリッチにされる。例えば上流側SOXトラップ触媒13aに流入する排気ガスの空燃比がリッチにされると上流側SOXトラップ触媒13aからSOXが放出される。一方、このとき排気流路56b内にはリーン空燃比の排気ガスが流通しており、この排気ガスのリーンの度合は排気流路56a内を流れる排気ガスのリッチの度合に比べて大きいので下流側SOXトラップ触媒14に流入する排気ガスの空燃比はリーンとなる。従って上流側SOXトラップ触媒13から放出されたSOXは下流側SOXトラップ触媒14により確実に捕獲されることになる。 In this embodiment, when SO X is to be released from the upstream SO X trap catalysts 13a and 13b, for example, fuel is injected into the combustion chamber 2 during the exhaust stroke to flow into the upstream SO X trap catalysts 13a and 13b. The air-fuel ratio of the exhaust gas is made rich alternately. For example, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream SO X trap catalyst 13a is made rich, SO X is released from the upstream SO X trap catalyst 13a. On the other hand, at this time, an exhaust gas having a lean air-fuel ratio is circulated in the exhaust passage 56b, and the degree of leanness of this exhaust gas is larger than the degree of richness of the exhaust gas flowing in the exhaust passage 56a. The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the side SO X trap catalyst 14 becomes lean. Accordingly SO X released from the upstream side the SO X trap catalyst 13 is reliably captured by the downstream side the SO X trap catalyst 14.

これに対し、上流側SOXトラップ触媒13bに流入する排気ガスの空燃比がリッチにされると上流側SOXトラップ触媒13bからSOXが放出される。一方、このとき排気流路56a内にはリーン空燃比の排気ガスが流通しており、この排気ガスのリーンの度合は排気流路56b内を流れる排気ガスのリッチの度合に比べて大きいので下流側SOXトラップ触媒14に流入する排気ガスの空燃比はリーンとなる。従ってこの場合も上流側SOXトラップ触媒13から放出されたSOXは下流側SOXトラップ触媒14により確実に捕獲されることになる。 In contrast, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream SO X trap catalyst 13b is made rich, SO X is released from the upstream SO X trap catalyst 13b. On the other hand, at this time, an exhaust gas having a lean air-fuel ratio is circulated in the exhaust passage 56a, and the degree of leanness of the exhaust gas is larger than the degree of richness of the exhaust gas flowing in the exhaust passage 56b. The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the side SO X trap catalyst 14 becomes lean. Accordingly SO X released from the upstream side the SO X trap catalyst 13 in this case is reliably captured by the downstream side the SO X trap catalyst 14.

圧縮着火式内燃機関の全体図である。1 is an overall view of a compression ignition type internal combustion engine. 図1に示す上流側SOXトラップ触媒周りの拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view around an upstream SO X trap catalyst shown in FIG. 1. 圧縮着火式内燃機関の別の実施例を示す全体図である。It is a general view which shows another Example of a compression ignition type internal combustion engine. パティキュレートフィルタの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of a particulate filter. NOX吸蔵触媒の触媒担体の表面部分の断面図である。2 is a cross-sectional view of a surface portion of a catalyst carrier of an NO x storage catalyst. FIG. SOXトラップ触媒の基体の表面部分の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the surface portion of the base of the SO X trap catalyst. SOXトラップ触媒の性質を説明するための図である。It is a diagram for explaining the nature of the SO X trap catalyst. SOX捕獲量の変化を示すタイムチャートである。Is a time chart showing changes in the SO X trapped amount. SOX移動制御を行うためのフローチャートである。It is a flowchart for performing SO X movement control. SOX排出量のマップを示す図である。It is a diagram showing a map of SO X emissions. 圧縮着火式内燃機関の更に別の実施例を示す全体図である。It is a general view which shows another Example of a compression ignition type internal combustion engine. 圧縮着火式内燃機関の更に別の実施例を示す全体図である。It is a general view which shows another Example of a compression ignition type internal combustion engine.

符号の説明Explanation of symbols

4 吸気マニホルド
5 排気マニホルド
7 排気ターボチャージャ
13 上流側SOXトラップ触媒
14 下流側SOXトラップ触媒
16,16’ パティキュレートフィルタ
17,27,27a,27b 還元剤供給弁
4 Intake manifold 5 Exhaust manifold 7 Exhaust turbocharger 13 Upstream SO X trap catalyst 14 Downstream SO X trap catalyst 16, 16 'Particulate filter 17, 27, 27a, 27b Reductant supply valve

Claims (12)

機関排気通路内に排気ガスの流れに沿って一対のSOXトラップ触媒が直列に配置されており、上流側のSOXトラップ触媒は、排気ガス中に含まれるSOXを一時的に捕獲すると共に捕獲したSOXを放出しうる触媒からなり、下流側のSOXトラップ触媒は、上流側SOXトラップ触媒から放出されたSOXを捕獲して蓄積し続ける触媒からなり、上流側SOXトラップ触媒からSOXを放出すべきときには上流側SOXトラップ触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにし、このとき上流側SOXトラップ触媒から流出するリッチ空燃比の排気ガスにリーン空燃比の排気ガスを合流させて下流側SOXトラップ触媒に流入する排気ガスの空燃比をリーンに維持するようにした内燃機関の排気浄化装置。 A pair of SO X trap catalysts are arranged in series along the flow of exhaust gas in the engine exhaust passage, and the upstream SO X trap catalyst temporarily captures SO X contained in the exhaust gas. consists catalyst capable of releasing the captured SO X, the SO X trap catalyst downstream consists catalysts continue to accumulate and capture SO X released from the upstream side the SO X trap catalyst, upstream the SO X trap catalyst When the SO X is to be released from the exhaust gas, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream side SO X trap catalyst is made rich, and at this time, the exhaust gas with a lean air-fuel ratio is added to the rich air-fuel ratio exhaust gas flowing out from the upstream side SO X trap catalyst Is an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine in which the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the downstream SO X trap catalyst is kept lean. 並列配置された一対の排気流路を具備すると共にこれら排気流路の下流端は互いに合流せしめられて上記下流側SOXトラップ触媒に連結され、各排気流路内に夫々上流側SOXトラップ触媒が配置され、これら上流側SOXトラップ触媒に流入する排気ガスの空燃比が交互にリッチにされてこれら上流側SOXトラップ触媒から交互にSOXが放出される請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 It has a pair of exhaust passages arranged in parallel, and the downstream ends of these exhaust passages are joined together and connected to the downstream SO X trap catalyst, and the upstream SO X trap catalyst is in each exhaust passage. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream SO X trap catalyst is alternately made rich, and SO X is alternately released from the upstream SO X trap catalyst. Exhaust purification equipment. 機関から排出された排気ガスが上記排気流路内に分流され、各排気流路内に排気ガスの空燃比をリッチにするための還元剤供給弁が配置されている請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置。   The internal combustion engine according to claim 2, wherein the exhaust gas discharged from the engine is divided into the exhaust passages, and a reducing agent supply valve for making the air-fuel ratio of the exhaust gas rich is arranged in each exhaust passage. Engine exhaust purification system. 上記上流側SOXトラップ触媒が一つの触媒からなり、一つの触媒の半分が夫々各排気流路内に配置されている請求項3に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the upstream side SO X trap catalyst is composed of one catalyst, and half of one catalyst is disposed in each exhaust passage. 気筒が一対の気筒群に分割されており、上記一対の排気流路は夫々各気筒群の排気マニホルドに連結されている請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置。   3. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the cylinder is divided into a pair of cylinder groups, and the pair of exhaust flow paths are connected to an exhaust manifold of each cylinder group. 並列配置された一対の排気流路を具備すると共にこれら排気流路の下流端は互いに合流せしめられて上記下流側SOXトラップ触媒に連結され、これら排気流路の一方に上流側SOXトラップ触媒と上流側SOXトラップ触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするための還元剤供給弁とが配置されると共にこれら排気流路の他方に常時閉鎖型遮断弁が配置され、上流側SOXトラップ触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするときには該遮断弁を開弁するようにした請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 Downstream ends of the exhaust passage as well as comprising a pair of exhaust passages arranged in parallel is connected to the downstream the SO X trap catalyst is made to merge with each other, upstream the SO X trap catalyst to one of the exhaust passage And a reducing agent supply valve for making the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream side SO X trap catalyst rich, and a normally closed shut-off valve is arranged on the other side of these exhaust flow paths, 2. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the X trap catalyst is made rich, the shutoff valve is opened. 下流側SOXトラップ触媒はSOXを捕獲しかつ保持する率を示すSOX捕獲保持率が最大となる中間温度領域と、触媒温度が低下するにつれてSOX捕獲保持率が低下する低温度領域と、触媒温度が上昇するにつれてSOX捕獲保持率が低下する高温度領域からなる三つの温度領域を有しており、上流側SOXトラップ触媒は上記低温度領域で下流側SOXトラップ触媒よりも高いSOX捕獲保持率を有し、上記中間温度領域では触媒温度が上昇するにつれてSOX捕獲保持率が低下する請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 Downstream the SO X trap catalyst is an intermediate temperature region SO X trap retention indicating the rate at which captured and hold the SO X becomes the maximum, and the low-temperature region SO X trap retention decreases as the catalyst temperature decreases , And has three temperature regions consisting of a high temperature region in which the SO X trap retention decreases as the catalyst temperature rises, and the upstream SO X trap catalyst is lower than the downstream SO X trap catalyst in the low temperature region. The exhaust purification device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust purification device for an internal combustion engine has a high SO x capture retention ratio, and the SO x capture retention ratio decreases with increasing catalyst temperature in the intermediate temperature range. 上流側SOXトラップ触媒は下流側SOXトラップ触媒に比べて塩基性が弱く、酸化能力が高い請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the upstream side SO X trap catalyst has a lower basicity and a higher oxidation capacity than the downstream side SO X trap catalyst. 上流側SOXトラップ触媒および下流側SOXトラップ触媒は基体上に形成されたコート層と、コート層上に担持された金属触媒からなり、上流側SOXトラップ触媒のコート層は下流側SOXトラップ触媒のコート層よりも塩基性が弱く、上流側SOXトラップ触媒の金属触媒は下流側SOXトラップ触媒の金属触媒に比べて酸化能力が高い請求項8に記載の内燃機関の排気浄化装置。 Upstream the SO X trap catalyst and the downstream the SO X trap catalyst is a coated layer formed on a substrate made of a supported metal catalyst coat layer, the coat layer on the upstream side the SO X trap catalyst downstream SO X weak basic than coat layer of trap catalyst upstream the SO X trap catalyst of the metal catalyst is an exhaust purification system of an internal combustion engine according to claim 8 high oxidative capacity as compared to metal catalyst downstream the SO X trap catalyst . 下流側SOXトラップ触媒のコート層はアルカリ金属又はアルカリ土類金属から構成されており、下流側SOXトラップ触媒の金属触媒は鉄又は銀からなるか、或いは上流側SOXトラップ触媒よりも少量の白金からなる請求項9に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The coat layer of the downstream SO X trap catalyst is made of alkali metal or alkaline earth metal, and the metal catalyst of the downstream SO X trap catalyst is made of iron or silver, or is smaller than the upstream SO X trap catalyst. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 9, wherein the exhaust gas purification device is made of platinum. 上流側SOXトラップ触媒のコート層はアルミナ、ジルコニア、チタニア、シリカ、酸化タングステンから選ばれた少くとも一つにより構成されており、上流側SOXトラップ触媒の金属触媒は白金からなる請求項9に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The coat layer of the upstream SO X trap catalyst is composed of at least one selected from alumina, zirconia, titania, silica, and tungsten oxide, and the metal catalyst of the upstream SO X trap catalyst is made of platinum. 2. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to 1. 下流側SOXトラップ触媒下流の機関排気通路内に、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるNOXを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸蔵したNOXを放出するNOX吸蔵触媒が配置されている請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 Downstream the SO X trap catalyst downstream of the engine exhaust passage, the air-fuel ratio is stoichiometric or rich exhaust gas air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas when the lean of occluding NO X contained in the exhaust gas inflow comprising the exhaust purification system of an internal combustion engine according to claim 1, the NO X storing catalyst to release the occluded NO X is arranged.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009270553A (en) * 2008-05-12 2009-11-19 Denso Corp Exhaust purifying apparatus
JP2019157646A (en) * 2018-03-07 2019-09-19 マツダ株式会社 Exhaust emission control device for engine

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009270553A (en) * 2008-05-12 2009-11-19 Denso Corp Exhaust purifying apparatus
US8161734B2 (en) 2008-05-12 2012-04-24 Denso Corporation Exhaust gas purification device
JP2019157646A (en) * 2018-03-07 2019-09-19 マツダ株式会社 Exhaust emission control device for engine
JP7095317B2 (en) 2018-03-07 2022-07-05 マツダ株式会社 Engine exhaust purification control device

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