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JPH11343842A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust emission control device for internal combustion engine

Info

Publication number
JPH11343842A
JPH11343842A JP15147998A JP15147998A JPH11343842A JP H11343842 A JPH11343842 A JP H11343842A JP 15147998 A JP15147998 A JP 15147998A JP 15147998 A JP15147998 A JP 15147998A JP H11343842 A JPH11343842 A JP H11343842A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust gas
reducing agent
catalyst
internal combustion
combustion engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP15147998A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3512061B2 (en
Inventor
Shinya Hirota
信也 広田
Toshiaki Tanaka
俊明 田中
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP15147998A priority Critical patent/JP3512061B2/en
Publication of JPH11343842A publication Critical patent/JPH11343842A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3512061B2 publication Critical patent/JP3512061B2/en
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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the sulfate contamination of atmosphere caused by exhaust gas from an internal combustion engine. SOLUTION: Upstream and downstream catalyst converters 3 and 4 are provided in an exhaust passage. These catalyst converters 3 and 4 are prepared by carrying oxygen catalysts on carriers, a non-carrying part 33 carrying no oxygen catalysts is provided in the vicinity of the axial center of the upstream catalyst converter 3, and a closing part 44 for preventing the distribution of exhaust gas is provided in the vicinity of the axial center of the downstream catalyst converter 4. Reducing agents are added from an injection nozzle 6 into an exhaust pipe 2 in the upstream side of the upstream catalyst converter 3.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、サルフェートの排
出を低減せしめることができる内燃機関の排気浄化装置
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine capable of reducing sulfate emissions.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディーゼルエンジン等の内燃機関では、
機関から排出される排気ガス中の炭化水素(HC)や一
酸化炭素(CO)等を浄化するために、酸化能を有する
触媒(例えば酸化触媒)を排気通路内に配置することが
ある。一方、ディーゼルエンジン等の内燃機関の排気ガ
ス中には、燃料に含まれる硫黄分が燃焼したことにより
生じた二酸化硫黄(SO2)が含まれており、この排気
ガス中のSO2は高温域において前記触媒により酸化さ
れてSO3を生成する。このSO3は反応性が強いためサ
ルフェートとなり、さらに水分と反応して硫酸ミスト等
のサルフェート粒子となり、環境汚染源となる虞れがあ
る。
2. Description of the Related Art In an internal combustion engine such as a diesel engine,
In order to purify hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), and the like in exhaust gas discharged from an engine, a catalyst having an oxidizing ability (for example, an oxidation catalyst) may be disposed in an exhaust passage. On the other hand, the exhaust gas of an internal combustion engine such as a diesel engine, sulfur contained in the fuel are included sulfur dioxide generated by the combustion (SO 2), SO 2 in the exhaust gas high temperature region Is oxidized by the catalyst to produce SO 3 . This SO 3 has a strong reactivity and turns into sulfate, and further reacts with moisture to form sulfate particles such as sulfuric acid mist, which may be a source of environmental pollution.

【0003】ところで、SO3の生成量は、前記触媒の
温度がある温度(例えば450゜C)以上になると急増
し、また、余剰酸素が前記触媒内に多いほど増大するこ
とが判っている。ディーゼルエンジンのようにリーン空
燃比で燃焼が行われる内燃機関においては酸素を過剰に
含む排気ガスが排出されるので、SO3を生成し易い雰
囲気にあると言える。
It has been found that the amount of SO 3 generated rapidly increases when the temperature of the catalyst exceeds a certain temperature (for example, 450 ° C.), and increases as the amount of excess oxygen increases in the catalyst. Since the exhaust gas containing excess oxygen in an internal combustion engine combustion is performed at a lean air-fuel ratio as a diesel engine is exhausted, it can be said to be in easy atmosphere generates SO 3.

【0004】前述した排気ガス中のサルフェートによる
環境汚染の防止対策として、特開昭53−100314
号公報に開示された技術がある。この技術は、前記触媒
よりも上流の排気通路において排気ガス中に還元剤を供
給し、この還元剤を排気ガス中の遊離酸素と反応させて
排気ガス中の余剰酸素濃度を低下させることにより前記
触媒上におけるSO3の生成量を低減し、また、生成さ
れたSO3に対してはこれを還元剤により還元してSO2
にすることにより排気ガス中のサルフェート粒子量を低
減するというものである。また、この公報には、排気ガ
ス中の還元剤濃度が大きいほどSO3が生成されにくく
なることが記載されている。
As a measure for preventing environmental pollution due to sulfate in exhaust gas, Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-100314 is disclosed.
There is a technique disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. H11-26095. This technology supplies the reducing agent into the exhaust gas in an exhaust passage upstream of the catalyst, and reacts the reducing agent with free oxygen in the exhaust gas to reduce the excess oxygen concentration in the exhaust gas. The amount of SO 3 generated on the catalyst is reduced, and the generated SO 3 is reduced by a reducing agent to form SO 2
By doing so, the amount of sulfate particles in the exhaust gas is reduced. This publication also describes that SO 3 is less likely to be generated as the concentration of the reducing agent in the exhaust gas is higher.

【0005】以上のことから、次の3条件が満たされる
とSO3の生成量が急激に増大することとなり、SO3
生成量を低減するにはこれら条件が満たされないように
すればよいことが判る。 触媒温度(排気ガス温度)を高くする 排気ガス中の酸素濃度を高くする 排気ガス中の還元剤濃度を低くする
[0005] From the above, when the following three conditions are satisfied, the amount of SO 3 generation sharply increases. In order to reduce the amount of SO 3 generation, it is only necessary that these conditions are not satisfied. I understand. Increase the catalyst temperature (exhaust gas temperature) Increase the oxygen concentration in the exhaust gas Decrease the reducing agent concentration in the exhaust gas

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、排気通路に
おいて前記触媒を配置した部分(以下、触媒ゾーンと称
す)では、排気ガス流れ方向に沿う軸中心近傍部分は排
気ガスによってもたらされる熱量が排気管外へ放出され
ることがないので、触媒ゾーンにおける軸中心近傍部分
ではそれより周囲の部分と比較して高温になる。そし
て、高温であるため触媒ゾーンにおける軸中心近傍部分
ではそれより周囲の部分と比較して還元剤が多く消費さ
れることになる。そのため、排気通路に供給する還元剤
の量を、触媒ゾーンにおける周囲の部分で丁度よいよう
に設定すると、触媒ゾーンの軸中心近傍部分ではその前
端側において還元剤を消費し尽くしてしまい、軸中心近
傍部分における後端側は還元剤が供給されない状態とな
り且つ高温であるため、ディーゼルエンジンのように大
幅にリーン空燃比で燃焼が行われる内燃機関においては
SO3が多量に生成されるようになり、問題であった。
By the way, in a portion of the exhaust passage where the catalyst is arranged (hereinafter referred to as a catalyst zone), a portion near the center of the axis along the exhaust gas flow direction has an amount of heat generated by the exhaust gas in the exhaust pipe. Since it is not released to the outside, the temperature in the portion near the axial center in the catalyst zone becomes higher than that in the surrounding portion. Since the temperature is high, the reducing agent is consumed more in the vicinity of the axial center in the catalyst zone than in the surrounding portions. Therefore, if the amount of the reducing agent supplied to the exhaust passage is set to be just right in the peripheral portion of the catalyst zone, the reducing agent is consumed on the front end side near the axial center of the catalytic zone, and the axial center is reduced. Since the reducing agent is not supplied to the rear end side in the vicinity and the temperature is high, a large amount of SO 3 is generated in an internal combustion engine, such as a diesel engine, which burns at a significantly lean air-fuel ratio. Was a problem.

【0007】一方、軸中心近傍部分における後端側にも
還元剤が供給されるように触媒ゾーンの上流に供給する
還元剤の量を設定すると、軸中心近傍部分の周囲の部分
では還元剤供給量が過剰となり、消費されなかった余剰
の還元剤が触媒ゾーンを通過して大気に放出されてしま
うので、これまた問題となる。
On the other hand, if the amount of the reducing agent to be supplied upstream of the catalyst zone is set so that the reducing agent is also supplied to the rear end side in the vicinity of the shaft center, the reducing agent supply in the portion around the vicinity of the shaft center This is also problematic as the amount becomes excessive and the excess unreacted reductant passes through the catalyst zone and is released to the atmosphere.

【0008】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、酸化能を有する触媒の下流端まで還元剤が存在
するようにすることにより、SO3生成量を低減し、サ
ルフェート粒子による大気汚染を防止することにある。
[0008] The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and the problem to be solved by the present invention is to reduce the presence of a reducing agent up to the downstream end of a catalyst having oxidizing ability. By doing so, the object is to reduce the SO 3 generation amount and prevent air pollution by sulfate particles.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、以下の手段を採用した。本発明は、内燃機
関から排出される酸素を過剰に含む排気ガスが流れる排
気通路に、酸化能を有する触媒を収容した触媒ゾーンを
設け、この触媒ゾーンの上流に還元剤を添加する還元剤
添加手段を設けた内燃機関の排気浄化装置において、前
記触媒ゾーンには、排気通路における排気ガス流れ方向
に沿う軸中心近傍部分に、該軸中心近傍部分における排
気ガスの流れを阻止する閉塞部が設けられていることを
特徴とする。
The present invention has the following features to attain the object mentioned above. The present invention provides a catalyst zone containing an oxidizing catalyst in an exhaust passage through which an exhaust gas containing an excess amount of oxygen discharged from an internal combustion engine flows, and adding a reducing agent upstream of the catalyst zone. In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine provided with the means, the catalyst zone is provided with a closing portion at a portion near an axial center along an exhaust gas flow direction in an exhaust passage, for preventing exhaust gas flow near the axial center. It is characterized by having been done.

【0010】触媒ゾーンでは、排気ガス及び還元剤が軸
中心近傍部分を通過するのを閉塞部によって阻止され、
排気ガス及び還元剤は閉塞部の外側を流れることとな
る。排気ガス及び還元剤が閉塞部の外側を通る際に、排
気ガス中のCOと未燃燃料分のHCと還元剤は触媒の酸
化能により排気ガス中の酸素と反応して酸化され、CO
2やH2Oとなって触媒ゾーンから流れ出る。
In the catalyst zone, exhaust gas and reducing agent are
It is blocked by the blocking part from passing near the center,
Exhaust gas and reducing agent will flow outside the blockage.
You. As exhaust gas and reducing agent pass outside the blockage,
The CO in the gas and HC and the reducing agent of the unburned fuel are the catalyst acids.
It reacts with the oxygen in the exhaust gas and is oxidized by the
TwoAnd HTwoIt becomes O and flows out of the catalyst zone.

【0011】また、触媒ゾーンにおける閉塞部の外側は
軸中心から離間しているので閉塞部ほどには高温になら
ない。さらに、閉塞部の外側は閉塞部ほどには高温にな
らないので還元剤の消費量が少なくなる結果、触媒ゾー
ンの後端部においても還元剤の濃度が所定濃度以上にす
ることができる。したがって、この触媒ゾーンでは排気
ガス中のSO2がSO3に変化することはない。
Further, since the outside of the closed portion in the catalyst zone is separated from the center of the shaft, the temperature is not as high as that of the closed portion. Further, since the temperature outside the closed portion is not as high as that of the closed portion, the consumption of the reducing agent is reduced. As a result, the concentration of the reducing agent at the rear end of the catalyst zone can be equal to or higher than the predetermined concentration. Therefore, in this catalyst zone, SO 2 in the exhaust gas does not change to SO 3 .

【0012】また、本発明に係る内燃機関の排気浄化装
置は、前記還元剤添加手段により前記排気通路内に還元
剤が添加される還元剤添加位置と前記触媒ゾーン(以
下、説明の都合上、この触媒ゾーンを下流側触媒ゾーン
という)との間に、酸化能を有する触媒を収容した第2
の触媒ゾーン(以下、説明の都合上、この触媒ゾーンを
上流側触媒ゾーンという)を設け、この上流側触媒ゾー
ンにおいて排気通路における排気ガス流れ方向に沿う軸
中心近傍部分に、触媒を坦持しない無坦持部を設けたも
のである。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, a reducing agent addition position and a catalyst zone (hereinafter referred to as a catalyst zone) in which a reducing agent is added into the exhaust passage by the reducing agent adding means. This catalyst zone is referred to as a downstream catalyst zone).
(Hereinafter, for convenience of explanation, this catalyst zone is referred to as an upstream catalyst zone). In the upstream catalyst zone, the catalyst is not carried in the vicinity of the axial center of the exhaust passage in the exhaust gas flow direction. A non-supporting part is provided.

【0013】排気ガスと還元剤は上流側触媒ゾーンの無
坦持部とその外側を通って、下流側触媒ゾーンに流入す
る。無坦持部には酸化能を有する触媒が坦持されていな
いので、無坦持部を流れる排気ガス及び還元剤は酸化さ
れることなく、下流側触媒ゾーンに流入する。したがっ
て、下流側触媒ゾーンで必要とされる量の還元剤を確保
することができる。排気ガスが上流側触媒ゾーンの無坦
持部の外側を通る際に、排気ガス中のHCやCOは酸化
され、排気ガスは浄化される。また、無坦持部の外側は
無坦持部ほどには高温にならないので、無坦持部の外側
において排気ガス中のSO2がSO3に変化することはな
い。
[0013] The exhaust gas and the reducing agent flow into the downstream catalyst zone through the unsupported portion of the upstream catalyst zone and the outside thereof. Since the catalyst having oxidizing ability is not supported on the non-supporting portion, the exhaust gas and the reducing agent flowing through the non-supporting portion flow into the downstream catalyst zone without being oxidized. Therefore, the required amount of the reducing agent in the downstream catalyst zone can be secured. When the exhaust gas passes outside the unsupported portion of the upstream catalyst zone, HC and CO in the exhaust gas are oxidized and the exhaust gas is purified. Further, since the temperature outside the non-supporting portion is not as high as that of the non-supporting portion, SO 2 in the exhaust gas does not change to SO 3 outside the non-supporting portion.

【0014】本発明において酸化能を有する触媒として
は、酸化触媒や吸蔵還元型NOx触媒や選択還元型NOx
触媒等を例示することができる。ここで、吸蔵還元型N
Ox触媒とは、流入排気ガスの空燃比がリーンのときに
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を放出する触媒をいい、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構成される。また、選択還元型NO
x触媒とは、酸素過剰の雰囲気で炭化水素の存在下でN
Oxを還元または分解する触媒をいい、ゼオライトにC
u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。
In the present invention, the oxidizing catalyst may be an oxidation catalyst, a storage reduction type NOx catalyst or a selective reduction type NOx.
A catalyst and the like can be exemplified. Here, the storage reduction type N
The Ox catalyst refers to a catalyst that 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.For example, alumina is used as a carrier, and on this carrier, For example, at least one selected from the group consisting of 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 rare earths such as yttrium Y, and platinum Pt. Such a noble metal is supported. In addition, selective reduction type NO
x catalyst refers to N2 in the presence of hydrocarbons in an oxygen-rich atmosphere.
A catalyst that reduces or decomposes Ox.
The catalyst includes a catalyst in which a transition metal such as u is supported by ion exchange, a catalyst in which a noble metal is supported on zeolite or alumina, and the like.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の排
気浄化装置の一実施の形態を図1から図3の図面に基い
て説明する。尚、この実施の形態は、本発明を内燃機関
としての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. Note that this embodiment is an embodiment in which the present invention is applied to a diesel engine as an internal combustion engine.

【0016】図1は、本実施の形態における内燃機関の
排気浄化装置の概略構成を示す図である。車両用ディー
ゼルエンジン1において燃料の軽油がリーン空燃比で燃
焼され、エンジン1から排気された排気ガスは、排気管
(排気通路)2、上流側触媒コンバータ(第2の触媒ゾ
ーン)3、下流側触媒コンバータ(触媒ゾーン)4、排
気管(排気通路)5を通って、大気に排気される。上流
側触媒コンバータ3と下流側触媒コンバータ4について
は後で詳述する。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment. Light oil as fuel is burned in the vehicle diesel engine 1 at a lean air-fuel ratio, and exhaust gas exhausted from the engine 1 is supplied to an exhaust pipe (exhaust passage) 2, an upstream catalytic converter (second catalytic zone) 3, and a downstream side. The air is exhausted to the atmosphere through a catalytic converter (catalyst zone) 4 and an exhaust pipe (exhaust passage) 5. The upstream catalytic converter 3 and the downstream catalytic converter 4 will be described later in detail.

【0017】排気管2には、エンジン1の燃料である軽
油を還元剤として排気ガス中に噴射する噴射ノズル6が
設けられている。噴射ノズル6は還元剤供給管7を介し
てポンプ等からなる還元剤供給装置8に接続されてお
り、還元剤供給装置8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(以下、EC
Uと略す)9によって運転制御される。
The exhaust pipe 2 is provided with an injection nozzle 6 for injecting light oil, which is the fuel of the engine 1, into the exhaust gas as a reducing agent. The injection nozzle 6 is connected via a reducing agent supply pipe 7 to a reducing agent supply device 8 composed of a pump or the like. EC
The operation is controlled by 9).

【0018】詳述すると、予めこのエンジン1について
予備実験を行い、エンジン1の運転状態に応じそのとき
の排気ガスを浄化するために最適な還元剤添加量を求
め、エンジン1の運転状態と最適還元剤添加量との関係
をマップにしてこれをECU9のROMに格納してお
く。ECU9は、エンジン1の運転状態に応じて前記マ
ップを参照して必要な還元剤添加量を読み出し、その還
元剤添加量が噴射ノズル6から噴射されるように還元剤
供給装置8の運転を制御する。
More specifically, a preliminary experiment is performed on the engine 1 in advance, and an optimum amount of the reducing agent for purifying the exhaust gas at that time is determined according to the operating state of the engine 1. The relationship with the amount of the reducing agent added is mapped and stored in the ROM of the ECU 9. The ECU 9 reads out the necessary amount of the reducing agent to be added with reference to the map according to the operating state of the engine 1 and controls the operation of the reducing agent supply device 8 so that the amount of the added reducing agent is injected from the injection nozzle 6. I do.

【0019】この実施の形態において、噴射ノズル6、
還元剤供給管7、還元剤供給装置8は還元剤添加手段を
構成する。尚、還元剤添加手段は、噴射ノズル6から排
気管2内に軽油を噴射するのに替えて、エンジン1の膨
張行程において気筒内に燃料(軽油)を噴射させるいわ
ゆる膨張行程噴射により行うことも可能である。
In this embodiment, the injection nozzle 6,
The reducing agent supply pipe 7 and the reducing agent supply device 8 constitute a reducing agent adding unit. Note that the reducing agent adding means may perform so-called expansion stroke injection in which fuel (light oil) is injected into a cylinder during the expansion stroke of the engine 1 instead of injecting light oil from the injection nozzle 6 into the exhaust pipe 2. It is possible.

【0020】ECU9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、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、排
気管2内への還元剤添加量制御等を行っている。
The ECU 9 is composed of 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 interconnected by a bidirectional bus. In addition to performing the basic control such as the fuel injection amount control of No. 1, in this embodiment, the control of the amount of reducing agent added to the exhaust pipe 2 is performed.

【0021】これら制御のために、ECU9の入力ポー
トには、回転数センサ10からの入力信号と、アクセル
開度センサ11からの入力信号が入力される。回転数セ
ンサ10はエンジン1の回転数に応じた出力信号をEC
U9に出力し、この出力信号からECU9はエンジン回
転数を演算する。アクセル開度センサ11はアクセル開
度に応じた出力信号をECU9に出力し、この出力信号
からECU9はエンジン負荷を演算する。これらエンジ
ン回転数とエンジン負荷によってエンジン運転状態が決
定される。
For these controls, an input signal from a rotation speed sensor 10 and an input signal from an accelerator opening sensor 11 are input to input ports of the ECU 9. The rotation speed sensor 10 outputs an output signal corresponding to the rotation speed of the engine 1 as an EC.
U9, and the ECU 9 calculates the engine speed from this output signal. The accelerator opening sensor 11 outputs an output signal corresponding to the accelerator opening to the ECU 9, and the ECU 9 calculates an engine load from the output signal. The engine operation state is determined by the engine speed and the engine load.

【0022】上流側触媒コンバータ3は、図2の断面図
に示すように多数のセル31を有するFe−Cr−Al
系のメタルモノリスにアルミナをコートしてなる担体3
2に、酸化触媒としてプラチナ(Pt)、パラジウム
(Pd)、ロジウム(Rh)等の酸化活性の高い貴金属
を坦持して構成されている。ただし、この上流側触媒コ
ンバータ3において排気ガスの流れ方向に沿う軸中心を
含む中心部分は上流側触媒コンバータ3の全長に亙って
無坦持部33とされており、この無坦持部33だけは前
記酸化触媒が全く坦持されていない。つまり、上流側触
媒コンバータ3は、酸化触媒が坦持されていない無坦持
部33の周囲を、酸化触媒が坦持された坦持部34によ
って包囲した構造になっている。
The upstream-side catalytic converter 3 has a large number of cells 31 as shown in the sectional view of FIG.
Carrier made by coating alumina on a metallic monolith
No. 2 is constituted by supporting a noble metal having high oxidation activity such as platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh) as an oxidation catalyst. However, in the upstream catalytic converter 3, the central portion including the axial center along the flow direction of the exhaust gas is a non-supporting portion 33 over the entire length of the upstream catalytic converter 3. Only the oxidation catalyst is not supported at all. That is, the upstream-side catalytic converter 3 has a structure in which the periphery of the non-support portion 33 on which the oxidation catalyst is not supported is surrounded by the support portion 34 on which the oxidation catalyst is supported.

【0023】一方、下流側触媒コンバータ4は、図3の
断面図に示すように多数のセル41を有するFe−Cr
−Al系のメタルモノリスにアルミナをコートしてなる
担体42に、酸化触媒としてプラチナ(Pt)、パラジ
ウム(Pd)、ロジウム(Rh)等の酸化活性の高い貴
金属を坦持して構成されている。ただし、この下流側触
媒コンバータ4の上流側端部において排気ガスの流れ方
向に沿う軸中心を含む中心部分には、この中心部分のセ
ル41を閉塞する閉塞板43が固定されており、下流側
触媒コンバータ4の中心部分は下流側触媒コンバータ4
の全長に亙って閉塞部44にされている。この閉塞部4
4はその上流側端部が閉塞板43によって閉塞されてい
るので、排気ガスが流れることはない。つまり、下流側
触媒コンバータ4は、排気ガスが流通不能な閉塞部44
の周囲を、排気ガスが流通可能な流通部45によって包
囲した構造になっている。
On the other hand, the downstream-side catalytic converter 4 has a large number of cells 41 as shown in the sectional view of FIG.
A carrier 42 made by coating an aluminum-based metal monolith with alumina, and carrying a noble metal having high oxidation activity such as platinum (Pt), palladium (Pd), and rhodium (Rh) as an oxidation catalyst; . However, at the upstream end of the downstream catalytic converter 4, a closing plate 43 for closing the cell 41 at the center is fixed to a center portion including the axial center along the flow direction of the exhaust gas. The central portion of the catalytic converter 4 is the downstream catalytic converter 4
Is formed as a closed portion 44 over the entire length of the cover. This closing part 4
4 has its upstream end closed by the closing plate 43, so that exhaust gas does not flow. That is, the downstream side catalytic converter 4 is connected to the closing portion 44 through which the exhaust gas cannot flow.
Is surrounded by a flow portion 45 through which exhaust gas can flow.

【0024】次に、この排気浄化装置の作用について説
明する。エンジン1で燃料(軽油)を燃焼して排出され
る排気ガス中には、COや、未燃燃料分であるHCや、
燃料中の硫黄分が燃焼して生じたSO2が含まれてい
る。また、燃料はエンジン1においてリーン空燃比で燃
焼されるので、エンジン1の排気ガスは酸素を過剰に含
んでいる。
Next, the operation of the exhaust gas purifying apparatus will be described. Exhaust gas emitted by burning fuel (light oil) in the engine 1 includes CO, HC that is an unburned fuel component,
It contains SO 2 generated by burning the sulfur content in the fuel. Further, since the fuel is burned in the engine 1 at a lean air-fuel ratio, the exhaust gas of the engine 1 contains an excessive amount of oxygen.

【0025】この排気ガスは排気管2を流れ、その途中
で噴射ノズル6から噴射された還元剤(HC)ととも
に、上流側触媒コンバータ3に流入する。排気ガスと還
元剤(HC)は、その一部が上流側触媒コンバータ3の
無坦持部33を通り、残りが坦持部34を通って、下流
側触媒コンバータ4に流れる。無坦持部33に排気ガス
と還元剤(HC)を通すのは、下流側触媒コンバータ4
に供給する還元剤(HC)を確保するためである。つま
り、上流側触媒コンバータ3の無坦持部33を流れる排
気ガス中のCOと未燃燃料分のHCと還元剤(HC)
は、無坦持部33には酸化触媒が坦持されていないこと
から、酸化されることなく無坦持部33を素通りして下
流側触媒コンバータ4に流れ入る。
This exhaust gas flows through the exhaust pipe 2 and flows into the upstream catalytic converter 3 along with the reducing agent (HC) injected from the injection nozzle 6 on the way. Part of the exhaust gas and the reducing agent (HC) flows through the non-supporting portion 33 of the upstream catalytic converter 3, and the rest flows through the supporting portion 34 to the downstream catalytic converter 4. The passage of the exhaust gas and the reducing agent (HC) through the non-supporting portion 33 is caused by the downstream catalytic converter 4.
This is to secure the reducing agent (HC) to be supplied to the fuel cell. That is, CO in the exhaust gas flowing through the non-supporting portion 33 of the upstream side catalytic converter 3, HC in the unburned fuel, and the reducing agent (HC)
Since the oxidation catalyst is not supported on the non-supporting portion 33, the oxygen flows through the non-supporting portion 33 into the downstream catalytic converter 4 without being oxidized.

【0026】無坦持部33を流れる排気ガスは酸素濃度
が高く、また無坦持部33は坦持部34に比べて高温と
なるが、前述の如くこの無坦持部33においては還元剤
(HC)が消費されないので、還元剤濃度が高い。した
がって、無坦持部33において排気ガス中のSO2がS
3に変化することはない。
The exhaust gas flowing through the non-supporting section 33 has a high oxygen concentration, and the non-supporting section 33 has a higher temperature than the supporting section 34. Since (HC) is not consumed, the concentration of the reducing agent is high. Accordingly, SO 2 in the exhaust gas is reduced to S
It does not change to O 3 .

【0027】一方、上流側触媒コンバータ3の坦持部3
4を流れる排気ガス中のCOと未燃燃料分のHCと還元
剤(HC)の多くは、坦持部34に坦持された酸化触媒
の作用により排気ガス中の酸素と反応して酸化され、C
2やH2Oとなって下流側触媒コンバータ4に流れ入
る。また、この坦持部34において消費されなかった余
剰の還元剤(HC)も下流側触媒コンバータ4に流れ入
る。
On the other hand, the carrier 3 of the upstream catalytic converter 3
Most of the CO and unburned fuel HC and the reducing agent (HC) in the exhaust gas flowing through the exhaust gas 4 react with the oxygen in the exhaust gas by the action of the oxidation catalyst carried on the carrier 34 and are oxidized. , C
O 2 and H 2 O flow into the downstream catalytic converter 4. In addition, surplus reducing agent (HC) not consumed in the support portion 34 also flows into the downstream catalytic converter 4.

【0028】この坦持部34においては、無坦持部33
と比較して低温であり、また、排気ガス中の酸素が大量
に消費される結果、坦持部34の前端から後端に至るま
でその全域において酸素濃度が極めて低くなり、且つ、
坦持部34の全域において還元剤(HC)の濃度が所定
濃度以上になっているので、排気ガス中のSO2はSO3
に変化することはない。
In the carrier section 34, the non-carrier section 33
And a large amount of oxygen in the exhaust gas is consumed as a result, so that the oxygen concentration becomes extremely low in the entire region from the front end to the rear end of the support portion 34, and
Since the concentration of the reducing agent (HC) is equal to or higher than the predetermined concentration in the entire region of the support portion 34, SO 2 in the exhaust gas is reduced to SO 3
Does not change.

【0029】したがって、上流側触媒コンバータ3で
は、無坦持部33及び坦持部34のいずれにおいても排
気ガス中のSO2がSO3に変化することはない。
Therefore, in the upstream catalytic converter 3, SO 2 in the exhaust gas does not change to SO 3 in both the non-supporting portion 33 and the supporting portion 34.

【0030】このようにして上流側触媒コンバータ3を
通過した排気ガス及び還元剤(HC)は下流側触媒コン
バータ4に流入するが、前述したように下流側触媒コン
バータ4の軸中心近傍を占める閉塞部44は排気ガスが
流通不能になっているので、排気ガスと還元剤(HC)
はその全量が流通部45を流れることとなる。そして、
排気ガス及び還元剤(HC)が流通部45を流れる際
に、排気ガス中のCOと未燃燃料分のHCと還元剤(H
C)は、流通部45に坦持された酸化触媒の作用により
排気ガス中の酸素と反応して酸化され、CO2やH2Oと
なって排気管5に流れ出る。
The exhaust gas and the reducing agent (HC) that have passed through the upstream catalytic converter 3 flow into the downstream catalytic converter 4 as described above. Since the exhaust gas cannot flow through the section 44, the exhaust gas and the reducing agent (HC)
Will flow through the distribution section 45. And
When the exhaust gas and the reducing agent (HC) flow through the circulation part 45, the CO and the unburned fuel HC in the exhaust gas and the reducing agent (H
C) is oxidized by reacting with oxygen in the exhaust gas by the action of the oxidation catalyst carried in the flow part 45, and flows out to the exhaust pipe 5 as CO 2 or H 2 O.

【0031】この流通部45においては、排気ガス中の
酸素が消費される結果、流通部45の前端から後端に至
るまでその全域において酸素濃度が極めて低くなる。ま
た、流通部45は下流側触媒コンバータ4において軸中
心から離間しているので、閉塞部44ほどには高温にな
らない。さらに、流通部45が高温でないので還元剤
(HC)の消費量が少なくなる結果、流通部45の後端
部においても還元剤(HC)の濃度が所定濃度以上にな
る。したがって、流通部45において排気ガス中のSO
2がSO3に変化することはない。
In the circulation section 45, the oxygen in the exhaust gas is consumed, and as a result, the oxygen concentration in the entire area from the front end to the rear end of the circulation section 45 becomes extremely low. Further, since the flow portion 45 is separated from the shaft center in the downstream-side catalytic converter 4, the temperature does not become as high as that of the closing portion 44. Further, since the temperature of the circulation part 45 is not high, the consumption of the reducing agent (HC) is reduced, and as a result, the concentration of the reducing agent (HC) also becomes higher than the predetermined concentration at the rear end of the circulation part 45. Therefore, the SO 4 in the exhaust gas is
2 does not change to SO 3 .

【0032】換言すれば、流通部45の後端部において
還元剤濃度が所定濃度以上となるように、噴射ノズル6
から噴射すべき還元剤添加量を予備実験により決定し、
還元剤供給装置8を制御するのである。
In other words, the injection nozzle 6 is set so that the concentration of the reducing agent at the rear end of the flow part 45 is equal to or higher than the predetermined concentration.
From the preliminary experiment to determine the amount of reducing agent to be injected from
It controls the reducing agent supply device 8.

【0033】このように、この実施の形態の排気浄化装
置によれば、排気ガス中のHCやCOを酸化することに
より排気ガスを浄化することができるとともに、SO3
の生成量を極めて少なくすることができ、ひいてはサル
フェート粒子による大気汚染を防止することができる。
As described above, according to the exhaust gas purifying apparatus of this embodiment, the exhaust gas can be purified by oxidizing HC and CO in the exhaust gas, and the SO 3 can be purified.
Can be extremely reduced, and air pollution by sulfate particles can be prevented.

【0034】前述した実施の形態では、排気ガス中に添
加する還元剤として軽油(HC)を用いているが、還元
剤はHCに限られるものではなく、尿素やアンモニア等
を用いることも可能である。
In the above-described embodiment, light oil (HC) is used as the reducing agent added to the exhaust gas. However, the reducing agent is not limited to HC, and urea, ammonia, or the like can be used. is there.

【0035】また、前述した実施の形態は本発明を内燃
機関としてのディーゼルエンジンに適用した態様である
が、本発明は、酸素過剰下で燃焼させることが可能なガ
ソリンエンジンにも適用可能である。
Although the above-described embodiment is an embodiment in which the present invention is applied to a diesel engine as an internal combustion engine, the present invention is also applicable to a gasoline engine capable of burning under excess oxygen. .

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置に
よれば、内燃機関の排気通路に設けられた触媒ゾーンの
軸中心近傍部分に、該軸中心近傍部分における排気ガス
の流れを阻止する閉塞部を設けたことにより、触媒ゾー
ンの高温部に排気ガス及び還元剤が流れなくなり、その
結果、SO3の生成量を極めて減少させることができ、
ひいては大気のサルフェート汚染を防止することができ
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 present invention, the flow of exhaust gas in the vicinity of the axial center of the catalyst zone provided in the exhaust passage of the internal combustion engine is prevented. By providing the closing portion, the exhaust gas and the reducing agent do not flow to the high temperature portion of the catalyst zone, and as a result, the amount of SO 3 generated can be extremely reduced.
As a result, an excellent effect of preventing sulfate contamination of the atmosphere can be obtained.

【0037】また、還元剤添加位置と前記触媒ゾーンと
の間に第2の触媒ゾーンを設け、この第2の触媒ゾーン
の軸中心近傍部分に触媒を坦持しない無坦持部を設けた
場合には、第2の触媒ゾーンよりも下流に位置する触媒
ゾーンに還元剤を必要な量だけ供給することができ、こ
れにより下流側の触媒ゾーンでのSO3の生成量を減少
させることができ、ひいては大気のサルフェート汚染を
防止することができる。
In the case where a second catalyst zone is provided between the reducing agent addition position and the catalyst zone, and a non-supporting portion which does not support the catalyst is provided near the axial center of the second catalyst zone. Can supply a required amount of a reducing agent to a catalyst zone located downstream of the second catalyst zone, thereby reducing the amount of SO 3 generated in the downstream catalyst zone. Therefore, it is possible to prevent sulfate contamination of the atmosphere.

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

【図1】 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の一実
施の形態を示す概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of an exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to the present invention.

【図2】 前記実施の形態の内燃機関の排気浄化装置に
おいて、上流側触媒コンバータの縦断面図である。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of an upstream side catalytic converter in the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine of the embodiment.

【図3】 前記実施の形態の内燃機関の排気浄化装置に
おいて、下流側触媒コンバータの縦断面図である。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a downstream catalytic converter in the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine of the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ディーゼルエンジン(内燃機関) 2 排気管(排気通路) 3 上流側触媒コンバータ(第2の触媒ゾーン) 4 下流側触媒コンバータ(触媒ゾーン) 5 排気管(排気通路) 6 噴射ノズル(還元剤添加手段) 7 還元剤供給管(還元剤添加手段) 8 還元剤供給装置(還元剤添加手段) 33 無坦持部 34 坦持部 44 閉塞部 45 流通部 Reference Signs List 1 diesel engine (internal combustion engine) 2 exhaust pipe (exhaust passage) 3 upstream catalytic converter (second catalyst zone) 4 downstream catalytic converter (catalyst zone) 5 exhaust pipe (exhaust passage) 6 injection nozzle (reducing agent adding means) 7) Reducing agent supply pipe (reducing agent adding means) 8 Reducing agent supplying device (reducing agent adding means) 33 Non-supporting part 34 Supporting part 44 Closing part 45 Flowing part

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内燃機関から排出される酸素を過剰に含
む排気ガスが流れる排気通路に、酸化能を有する触媒を
収容した触媒ゾーンを設け、この触媒ゾーンの上流に還
元剤を添加する還元剤添加手段を設けた内燃機関の排気
浄化装置において、 前記触媒ゾーンには、排気通路における排気ガス流れ方
向に沿う軸中心近傍部分に、該軸中心近傍部分における
排気ガスの流れを阻止する閉塞部が設けられていること
を特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
1. A reducing agent for providing a catalyst zone containing an oxidizing catalyst in an exhaust passage through which exhaust gas containing excess oxygen discharged from an internal combustion engine flows, and adding a reducing agent upstream of the catalyst zone. In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine provided with the addition means, the catalyst zone has a blockage near a shaft center in an exhaust passage along a flow direction of the exhaust gas, the blockage blocking an exhaust gas flow in a portion near the shaft center. An exhaust gas purification device for an internal combustion engine, which is provided.
【請求項2】 前記還元剤添加手段により前記排気通路
内に還元剤が添加される還元剤添加位置と前記触媒ゾー
ンとの間に、酸化能を有する触媒を収容した第2の触媒
ゾーンが設けられ、この第2の触媒ゾーンには、排気通
路における排気ガス流れ方向に沿う軸中心近傍部分に、
触媒を坦持しない無坦持部が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. A second catalyst zone containing a catalyst having an oxidizing ability is provided between the catalyst zone and a reducing agent addition position where a reducing agent is added into the exhaust passage by the reducing agent adding means. The second catalyst zone includes a portion near the axial center along the exhaust gas flow direction in the exhaust passage.
The exhaust purification device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a non-supporting portion that does not support a catalyst is provided.
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