JP2001227335A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve NOx purifying efficiency in a lean NOx catalyst by optimizing the carrying distribution of a noble metal in the lean NOx catalyst according to characteristics of an internal combustion engine, in an exhaust emission control device for the internal combustion engine having an exhaust system provided with the lean NOx catalyst capable of purifying nitrogen oxides(NOx) when a specified reducing agent is supplied. SOLUTION: The exhaust emission control device for the internal combustion engine is provided with a lean-burn internal combustion engine capable of burning air-fuel mixture containing excessive oxygen; the lean NOx catalyst provided on an exhaust passage of the leans-burn internal combustion engine and for purifying nitrogen oxides(NOx) contained in exhaust gas when a specified reducing agent is supplied; and a reducing agent supplying means for supplying the reducing agent to the lean NOx catalyst. A noble metal high carrying part carrying noble metals having oxidizing and reducing capabilities more than the other part is provided on a part of the upstream side in the lean NOx catalyst.

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、内燃機関から排出
される排気を浄化する技術に関し、特に酸素過剰状態の
混合気を燃焼可能な希薄燃焼式内燃機関から排出される
排気を浄化する技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine, and more particularly to a technique for purifying exhaust gas discharged from a lean-burn internal combustion engine capable of burning an air-fuel mixture in an excess oxygen state. .

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年、自動車に搭載される内燃機関で
は、内燃機関から排出される排気を大気中に放出する前
に、排気中に含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素
（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯx）等の有害ガス成分を浄
化することが望まれている。2. Description of the Related Art In recent years, in an internal combustion engine mounted on an automobile, hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), It is desired to purify harmful gas components such as nitrogen oxides (NOx).

【０００３】このような要求に対し、流入排気の空燃比
が理論空燃比近傍の所定の空燃比であるときに排気中の
炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物
（ＮＯx）を浄化する三元触媒を内燃機関の排気通路に
配置すると共に、前記三元触媒に流入する排気の空燃比
が所定空燃比となるように機関空燃比（内燃機関で燃焼
される混合気の空燃比）を制御する所謂空燃比フィード
バック制御を実行することにより、排気中の有害ガス成
分を浄化する技術が知られている。[0003] In response to such demands, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is a predetermined air-fuel ratio near the stoichiometric air-fuel ratio, hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO), and nitrogen oxide (NOx) in the exhaust gas are exhausted. ) Is disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine, and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst becomes a predetermined air-fuel ratio. 2. Description of the Related Art A technique for purifying harmful gas components in exhaust gas by executing so-called air-fuel ratio feedback control for controlling an air-fuel ratio is known.

【０００４】一方、自動車に搭載される内燃機関では、
燃料消費量の低減を図るべく、理論空燃比より高い空燃
比（リーン空燃比）の混合気を燃焼可能とする希薄燃焼
式内燃機関の開発が進められている。On the other hand, in an internal combustion engine mounted on an automobile,
In order to reduce fuel consumption, a lean-burn internal combustion engine capable of burning an air-fuel mixture having an air-fuel ratio higher than a stoichiometric air-fuel ratio (lean air-fuel ratio) has been developed.

【０００５】ところで、希薄燃焼式内燃機関では、排気
の空燃比が理論空燃比より高いリーン空燃比となり、排
気中に含まれる炭化水素（ＨＣ）等の還元成分が少なく
なるため、三元触媒を用いても窒素酸化物（ＮＯx）を
十分に浄化することができないという問題があった。こ
れに対し、従来では、三元触媒の代わりに吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒や選択還元型ＮＯx触媒等の所謂リーンＮＯx触
媒を用いた排気浄化技術が提案されている。In a lean-burn internal combustion engine, the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes a lean air-fuel ratio higher than the stoichiometric air-fuel ratio, and the amount of reducing components such as hydrocarbons (HC) contained in the exhaust gas is reduced. Even if it is used, there is a problem that nitrogen oxides (NOx) cannot be sufficiently purified. On the other hand, conventionally, the storage reduction type N
Exhaust gas purification technology using a so-called lean NOx catalyst such as an Ox catalyst or a selective reduction type NOx catalyst has been proposed.

【０００６】吸蔵還元型ＮＯx触媒は、該吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒に流入する排気の空燃比が酸素過剰な空燃比
（リーン空燃比）であるときは排気中の窒素酸化物（Ｎ
Ｏx）を吸収し、該吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入する排気
の酸素濃度が低下し且つ炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素
（ＣＯ）等の還元剤が存在するときは吸収していた窒素
酸化物（ＮＯx）を放出しつつ窒素（Ｎ2）に還元する触
媒である。[0006] The storage-reduction type NOx catalyst is composed of the storage-reduction type Nx catalyst.
When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the Ox catalyst is an air-fuel ratio with excess oxygen (lean air-fuel ratio), nitrogen oxides (N
Ox), and when the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst is reduced and a reducing agent such as hydrocarbon (HC) or carbon monoxide (CO) is present, nitrogen oxidation is absorbed. This is a catalyst that reduces substances (NOx) to nitrogen (N2) while releasing them.

【０００７】選択還元型ＮＯx触媒は、該選択還元型Ｎ
Ｏx触媒に流入する排気が酸素過剰雰囲気であって還元
剤が存在するときに、排気中に含まれる窒素酸化物（Ｎ
Ｏx）を還元又は分解する触媒である。The selective reduction type NOx catalyst uses the selective reduction type Nx catalyst.
When the exhaust gas flowing into the Ox catalyst has an oxygen-excess atmosphere and a reducing agent is present, nitrogen oxides (N
Ox) is a catalyst for reducing or decomposing Ox).

【０００８】このようなリーンＮＯx触媒を用いた排気
浄化装置としては、例えば、特開平５−１１３１１６号
公報に記載された内燃機関の排気ガス浄化装置がある。
この公報に記載された排気ガス浄化装置は、内燃機関の
排気系に設けられたリーンＮＯx触媒と、リーンＮＯx触
媒より上流の排気系へ還元剤たる炭化水素（ＨＣ）を供
給するＨＣ供給装置と、リーンＮＯx触媒より下流の排
気系に設けられて排気中の窒素酸化物（ＮＯx）濃度を
検出するＮＯxセンサと、ＮＯxセンサによって検出され
る窒素酸化物（ＮＯx）濃度が所望の濃度となるように
ＨＣ供給装置からのＨＣ供給量をフィードバック制御す
るＨＣ供給制御装置とを備え、リーンＮＯx触媒下流に
おける実際のＮＯx濃度に基づいてＨＣ供給量を制御す
ることにより、リーンＮＯx触媒の劣化や使用環境等を
考慮した高精度のＮＯx浄化制御を実現しようとするも
のである。An exhaust gas purifying apparatus using such a lean NOx catalyst is, for example, an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-113116.
The exhaust gas purification device described in this publication includes a lean NOx catalyst provided in an exhaust system of an internal combustion engine, an HC supply device that supplies hydrocarbon (HC) as a reducing agent to an exhaust system upstream of the lean NOx catalyst. A NOx sensor provided in the exhaust system downstream of the lean NOx catalyst to detect a nitrogen oxide (NOx) concentration in the exhaust gas, and a nitrogen oxide (NOx) concentration detected by the NOx sensor to be a desired concentration. An HC supply control device that performs feedback control of the amount of HC supplied from the HC supply device, and controls the amount of HC supply based on the actual NOx concentration downstream of the lean NOx catalyst, thereby reducing the deterioration of the lean NOx catalyst and the usage environment. It is intended to realize high-precision NOx purification control in consideration of such factors.

【０００９】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところで、リーンＮＯ
x触媒は、ゼオライトやアルミナ等の担体上に酸化・還
元能力のある貴金属を担持して構成されるが、内燃機関
の特性を考慮して貴金属の担持分布を最適化することも
重要である。However, lean NO
The x catalyst is configured by supporting a noble metal having an oxidizing / reducing ability on a support such as zeolite or alumina. It is also important to optimize the supporting distribution of the noble metal in consideration of the characteristics of the internal combustion engine.

【００１０】すなわち、比較的排気温度が高くなり易い
内燃機関にリーンＮＯx触媒が適用された場合は、排気
の熱がリーンＮＯx触媒における上流側の部位に伝達さ
れ易い上、還元剤がリーンＮＯx触媒における上流側の
部位で酸化反応を起こし易いため、リーンＮＯx触媒に
おける上流側の部位は、排気からの受熱と、還元剤の酸
化反応によって発生する反応熱との相乗効果によって過
剰な高温となることが想定される。 リーンＮＯx触媒
における上流側の部位が過剰な高温になると、リーンＮ
Ｏx触媒に供給された還元剤の略全てが前記した上流側
の部位で酸化してしまい、リーンＮＯx触媒全体へ還元
剤が供給されなくなり、リーンＮＯx触媒における窒素
酸化物（ＮＯx）の浄化率が低下してしまう虞がある。
更に、リーンＮＯx触媒が過剰に高温になると、内燃機
関の燃料中に含まれる硫黄（Ｓ）成分がリーンＮＯx触
媒における上流側の部位で酸化してサルフェートが生成
される虞もある。That is, when a lean NOx catalyst is applied to an internal combustion engine in which the exhaust gas temperature tends to be relatively high, the heat of the exhaust gas is easily transmitted to an upstream portion of the lean NOx catalyst, and the reducing agent is used in the lean NOx catalyst. Because the oxidation reaction is likely to occur at the upstream part of the lean NOx catalyst, the upstream part of the lean NOx catalyst becomes excessively hot due to the synergistic effect of the heat received from the exhaust gas and the reaction heat generated by the oxidation reaction of the reducing agent. Is assumed. When the temperature of the upstream side of the lean NOx catalyst becomes excessively high, the lean NOx
Substantially all of the reducing agent supplied to the Ox catalyst is oxidized at the above-described upstream portion, and the reducing agent is not supplied to the entire lean NOx catalyst, and the purification rate of nitrogen oxides (NOx) in the lean NOx catalyst is reduced. There is a possibility that it will decrease.
Further, if the temperature of the lean NOx catalyst becomes excessively high, the sulfur (S) component contained in the fuel of the internal combustion engine may be oxidized at an upstream portion of the lean NOx catalyst to generate sulfate.

【００１１】一方、比較的排気温度が低くなり易い内燃
機関にリーンＮＯx触媒が適用された場合は、リーンＮ
Ｏx触媒が昇温し難く、たとえ還元剤が供給されてもリ
ーンＮＯx触媒において還元剤と窒素酸化物（ＮＯx）と
の酸化・還元反応が起こり難くなるため、リーンＮＯx
触媒において全ての還元剤を酸化処理しきれなくなり、
還元剤がリーンＮＯx触媒から流出してしまう虞があ
る。On the other hand, when a lean NOx catalyst is applied to an internal combustion engine whose exhaust temperature tends to be relatively low, a lean Nx
It is difficult for the Ox catalyst to rise in temperature, and even if a reducing agent is supplied, it is difficult for the lean NOx catalyst to cause an oxidation / reduction reaction between the reducing agent and nitrogen oxide (NOx).
The catalyst cannot oxidize all reducing agents,
The reducing agent may flow out of the lean NOx catalyst.

【００１２】本発明は、上記したような事情に鑑みてな
されたものであり、所定の還元剤が供給されたときに窒
素酸化物（ＮＯx）を浄化可能となるリーンＮＯx触媒を
排気系に備えた内燃機関の排気浄化装置において、内燃
機関の特性に応じてリーンＮＯx触媒における貴金属の
担持分布を最適化し、以てリーンＮＯx触媒の浄化能力
を効率的に発揮させることのできる技術を提供すること
を目的とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and has an exhaust system provided with a lean NOx catalyst capable of purifying nitrogen oxides (NOx) when a predetermined reducing agent is supplied. In an exhaust gas purification device for an internal combustion engine, a technique is provided that optimizes the distribution of noble metals carried on the lean NOx catalyst in accordance with the characteristics of the internal combustion engine, thereby efficiently exhibiting the purification capability of the lean NOx catalyst. With the goal.

【００１３】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した課題
を解決するために以下のような手段を採用した。すなわ
ち、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、酸素過剰
状態の混合気を燃焼可能な希薄燃焼式内燃機関と、前記
希薄燃焼式内燃機関の排気通路に設けられ、所定の還元
剤が供給されたときに排気中に含まれる窒素酸化物（Ｎ
Ｏx）を浄化するリーンＮＯx触媒と、前記リーンＮＯx
触媒へ還元剤を供給する還元剤供給手段とを備えた内燃
機関の排気浄化装置において、前記リーンＮＯx触媒に
おける上流側の部位には、酸化・還元能力を有する貴金
属が他の部位に比して多く担持された貴金属高担持部が
設けられることを特徴としている。The present invention employs the following means to solve the above-mentioned problems. That is, the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is provided in a lean-burn internal combustion engine capable of burning an air-fuel mixture in an excess oxygen state, and is provided in an exhaust passage of the lean-burn internal combustion engine to supply a predetermined reducing agent. The nitrogen oxides (N
A lean NOx catalyst for purifying Ox) and the lean NOx
In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, comprising a reducing agent supply means for supplying a reducing agent to a catalyst, a noble metal having an oxidation / reduction ability is provided at an upstream portion of the lean NOx catalyst as compared with other portions. It is characterized in that a noble metal high-carrying portion that carries a large amount is provided.

【００１４】このように構成された内燃機関の排気浄化
装置では、還元剤供給手段からリーンＮＯx触媒へ還元
剤が供給されると、リーンＮＯx触媒において排気中の
窒素酸化物（ＮＯx）が還元及び浄化されることにな
る。In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine thus configured, when the reducing agent is supplied from the reducing agent supply means to the lean NOx catalyst, nitrogen oxide (NOx) in the exhaust gas is reduced by the lean NOx catalyst. It will be purified.

【００１５】その際、リーンＮＯx触媒における上流側
の部位には貴金属高担持部が配置されているため、貴金
属高担持部において還元剤と窒素酸化物（ＮＯx）との
酸化・還元反応が促進され、その反応熱によって貴金属
高担持部の温度が上昇することになる。At this time, since the noble metal high-carrying portion is disposed at the upstream portion of the lean NOx catalyst, the oxidation / reduction reaction between the reducing agent and the nitrogen oxide (NOx) is promoted in the noble metal high-carrying portion. The temperature of the noble metal high-carrying portion rises due to the reaction heat.

【００１６】リーンＮＯx触媒の貴金属高担持部で発生
した熱は、排気の流れに沿って該リーンＮＯx触媒にお
ける下流側の部位へ徐々に伝達されるため、リーンＮＯ
x触媒全体の温度は、窒素酸化物（ＮＯx）を浄化可能な
温度域（所謂、ＮＯx浄化ウィンド）まで昇温すること
になる。The heat generated in the noble metal high-carrying portion of the lean NOx catalyst is gradually transmitted to the downstream portion of the lean NOx catalyst along the flow of the exhaust gas.
The temperature of the x catalyst as a whole rises to a temperature range in which nitrogen oxides (NOx) can be purified (a so-called NOx purification window).

【００１７】更に、貴金属高担持部はリーンＮＯx触媒
における上流側の一部にのみ設けられているため、還元
剤供給手段から供給された全ての還元剤が貴金属高担持
部で酸化されることがなく、前記貴金属高担持部で酸化
されなかった還元剤は、リーンＮＯx触媒における下流
側の部位へ行き渡ることになる。Further, since the noble metal high carrying portion is provided only on a part of the upstream side of the lean NOx catalyst, all the reducing agent supplied from the reducing agent supply means is oxidized by the noble metal high carrying portion. Thus, the reducing agent that has not been oxidized in the noble metal high-carrying portion spreads to a downstream portion of the lean NOx catalyst.

【００１８】この結果、リーンＮＯx触媒の全域におい
て還元剤及び窒素酸化物（ＮＯx）の酸化・還元反応が
行われることになり、リーンＮＯx触媒の浄化能力が効
率的に発揮されることになる。As a result, the oxidation and reduction reactions of the reducing agent and the nitrogen oxide (NOx) are performed in the entire region of the lean NOx catalyst, and the purification ability of the lean NOx catalyst is efficiently exhibited.

【００１９】このような内燃機関の排気浄化装置は、排
気温度が比較的低くなりやすい内燃機関に有効であると
言える。尚、上記したリーンＮＯx触媒は、該リーンＮ
Ｏx触媒における上流側の部位に加えて下流側の部位に
も貴金属高担持部を備えるようにしてもよい。この場
合、リーンＮＯx触媒において下流側の部位まで到達し
た還元剤は、貴金属高担持部において酸化されることに
なるため、還元剤がリーンＮＯx触媒から流出すること
がなくなる。It can be said that such an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine is effective for an internal combustion engine whose exhaust temperature tends to be relatively low. Note that the lean NOx catalyst described above uses the lean Nx catalyst.
A high noble metal supporting portion may be provided not only on the upstream side of the Ox catalyst but also on the downstream side. In this case, since the reducing agent that has reached the downstream portion of the lean NOx catalyst is oxidized in the noble metal high-supporting portion, the reducing agent does not flow out of the lean NOx catalyst.

【００２０】但し、リーンＮＯx触媒における上流側の
部位と下流側の部位とに貴金属高担持部を配置する場合
は、リーンＮＯx触媒における上流側の部位の通気抵抗
を下流側の部位より低くすることが好ましい。これは、
還元剤が上流側の部位を通過し易く且つ下流側の部位を
通過し難くすることにより、下流側の部位へ供給すべき
還元剤の量を確保するとともに、還元剤のリーンＮＯx
触媒からの流出を防止するためである。However, when the noble metal high-carrying portion is disposed at the upstream portion and the downstream portion of the lean NOx catalyst, the airflow resistance of the upstream portion of the lean NOx catalyst must be lower than that of the downstream portion. Is preferred. this is,
By making it easier for the reducing agent to pass through the upstream site and hardly to pass through the downstream site, the amount of reducing agent to be supplied to the downstream site is ensured, and the lean NOx of the reducing agent is reduced.
This is for preventing outflow from the catalyst.

【００２１】次に、本発明に係る内燃機関の排気浄化装
置は、酸素過剰状態の混合気を燃焼可能な希薄燃焼式内
燃機関と、前記希薄燃焼式内燃機関の排気通路に設けら
れ、所定の還元剤が供給されたときに排気中に含まれる
窒素酸化物（ＮＯx）を浄化するリーンＮＯx触媒と、前
記リーンＮＯx触媒へ還元剤を供給する還元剤供給手段
とを備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記リー
ンＮＯx触媒における下流側の部位には、酸化・還元能
力を有する貴金属が他の部位に比して多く担持された貴
金属高担持部が設けられることを特徴としてもよい。Next, an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is provided in a lean-burn internal combustion engine capable of burning an air-fuel mixture in an excess oxygen state, and is provided in an exhaust passage of the lean-burn internal combustion engine. Exhaust gas purification of an internal combustion engine comprising: a lean NOx catalyst for purifying nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gas when a reducing agent is supplied; and reducing agent supply means for supplying a reducing agent to the lean NOx catalyst. The apparatus may be characterized in that a noble metal high-carrying portion in which a noble metal having an oxidizing / reducing ability is supported more than other portions is provided at a downstream portion of the lean NOx catalyst.

【００２２】これは、排気温度が比較的高くなり易い内
燃機関に適用することを想定したものである。つまり、
排気温度が比較的高い場合は、リーンＮＯx触媒が排気
の熱を受けて昇温し易い上に、還元剤と窒素酸化物（Ｎ
Ｏx）との酸化・還元反応が促進されて更に温度が上昇
し易いため、リーンＮＯx触媒の温度（特にリーンＮＯx
触媒の上流側の部位）がＮＯx浄化ウィンドより高くな
る虞があるが、リーンＮＯx触媒における下流側の部位
に貴金属高担持部を配置することにより、リーンＮＯx
触媒の上流側における還元剤及び窒素酸化物（ＮＯx）
の酸化・還元反応が抑制され、上流側の部位の温度が過
剰に上昇することが無い。This is intended to be applied to an internal combustion engine in which the exhaust gas temperature tends to be relatively high. That is,
When the exhaust gas temperature is relatively high, the lean NOx catalyst is easily heated by the heat of the exhaust gas, and the reducing agent and the nitrogen oxide (N
The temperature of the lean NOx catalyst (particularly, the lean NOx
Although there is a possibility that the NOx purification window may be higher than the NOx purification window, by arranging the noble metal high carrying portion at the downstream portion of the lean NOx catalyst, the lean NOx
Reducing agent and nitrogen oxides (NOx) upstream of the catalyst
The oxidation / reduction reaction of is suppressed, and the temperature of the upstream site does not rise excessively.

【００２３】更に、リーンＮＯx触媒の上流側における
還元剤の酸化反応が抑制されるため、全ての還元剤がリ
ーンＮＯx触媒における上流側の部位で酸化されてしま
うことがなく、前記上流側の部位で酸化されなかった還
元剤が下流側の部位へ行き渡ることになる。一方、リー
ンＮＯx触媒における下流側の部位まで到達した還元剤
の全ては、貴金属高担持部において酸化されることにな
るため、還元剤がリーンＮＯx触媒から流出することが
ない。Further, since the oxidation reaction of the reducing agent on the upstream side of the lean NOx catalyst is suppressed, all the reducing agent is not oxidized on the upstream side of the lean NOx catalyst. The reducing agent that has not been oxidized spreads to the downstream site. On the other hand, all of the reducing agent that has reached the downstream portion of the lean NOx catalyst is oxidized in the noble metal high-supporting portion, so that the reducing agent does not flow out of the lean NOx catalyst.

【００２４】尚、本発明に係るリーンＮＯx触媒として
は、流入排気の空燃比が酸素過剰な空燃比（リーン空燃
比）であるときは排気中の窒素酸化物（ＮＯx）を吸収
し、流入排気の酸素濃度が低下し且つ炭化水素（ＨＣ）
や一酸化炭素（ＣＯ）等の還元剤が存在するときは吸収
していた窒素酸化物（ＮＯx）を放出しつつ窒素（Ｎ2）
に還元する吸蔵還元型ＮＯx触媒や、流入排気が酸素過
剰雰囲気であって還元剤が存在するときに排気中に含ま
れる窒素酸化物（ＮＯx）を還元又は分解する選択還元
型ＮＯx触媒等を例示することができる。The lean NOx catalyst according to the present invention absorbs nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is an oxygen-excess air-fuel ratio (lean air-fuel ratio), and absorbs the inflowing exhaust gas. Oxygen concentration decreases and hydrocarbons (HC)
When a reducing agent such as carbon monoxide (CO) is present, nitrogen (N2) is released while releasing absorbed nitrogen oxides (NOx).
Oxidation-reduction type NOx catalysts, and selective reduction type NOx catalysts that reduce or decompose nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gas when the inflowing exhaust gas is in an oxygen-excess atmosphere and a reducing agent is present. can do.

【００２５】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の排
気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて
説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A specific embodiment of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【００２６】＜実施の形態１＞本発明に係る内燃機関の
排気浄化装置の第１の実施の形態について図１〜図４に
基づいて説明する。<First Embodiment> A first embodiment of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【００２７】図１は、本発明に係る排気浄化装置を適用
する内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内
燃機関１は、複数の気筒２１を備えるとともに、各気筒
２１内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁３２を具備した
４サイクルの筒内噴射式内燃機関である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which the exhaust gas purifying apparatus according to the present invention is applied. The internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a four-cycle in-cylinder injection type internal combustion engine including a plurality of cylinders 21 and a fuel injection valve 32 for directly injecting fuel into each cylinder 21.

【００２８】前記内燃機関１は、複数の気筒２１及び冷
却水路１ｃが形成されたシリンダブロック１ｂと、この
シリンダブロック１ｂの上部に固定されたシリンダヘッ
ド１ａとを備えている。The internal combustion engine 1 includes a cylinder block 1b in which a plurality of cylinders 21 and a cooling water passage 1c are formed, and a cylinder head 1a fixed to an upper portion of the cylinder block 1b.

【００２９】前記シリンダブロック１ｂには、機関出力
軸としてのクランクシャフト２３が回転自在に支持さ
れ、このクランクシャフト２３は、各気筒２１内に摺動
自在に装填されたピストン２２と連結されている。A crankshaft 23 as an engine output shaft is rotatably supported by the cylinder block 1b. The crankshaft 23 is connected to a piston 22 slidably mounted in each cylinder 21. .

【００３０】前記ピストン２２の上方には、ピストン２
２の頂面とシリンダヘッド１ａの壁面とに囲まれた燃焼
室２４が形成されている。前記シリンダヘッド１ａに
は、燃焼室２４に臨むよう点火栓２５が取り付けられ、
この点火栓２５には、該点火栓２５に駆動電流を印加す
るためのイグナイタ２５ａが接続されている。Above the piston 22, a piston 2
2 and a combustion chamber 24 surrounded by the wall surface of the cylinder head 1a. An ignition plug 25 is attached to the cylinder head 1a so as to face the combustion chamber 24.
An igniter 25 a for applying a drive current to the ignition plug 25 is connected to the ignition plug 25.

【００３１】前記シリンダヘッド１ａには、２つの吸気
ポート２６の開口端と２つの排気ポート２７の開口端と
が燃焼室２４に臨むよう形成されるとともに、その噴孔
が燃焼室２４に臨むよう燃料噴射弁３２が取り付けられ
ている。In the cylinder head 1a, the open ends of the two intake ports 26 and the two exhaust ports 27 are formed so as to face the combustion chamber 24, and the injection holes thereof face the combustion chamber 24. A fuel injection valve 32 is attached.

【００３２】前記吸気ポート２６の各開口端は、シリン
ダヘッド１ａに進退自在に支持された吸気弁２８によっ
て開閉されるようになっており、これら吸気弁２８は、
シリンダヘッド１ａに回転自在に支持されたインテーク
側カムシャフト３０によって進退駆動されるようになっ
ている。Each opening end of the intake port 26 is opened and closed by an intake valve 28 supported on the cylinder head 1a so as to be able to move forward and backward.
The intake camshaft 30 is rotatably supported by the cylinder head 1a and is driven forward and backward.

【００３３】前記排気ポート２７の各開口端は、シリン
ダヘッド１ａに進退自在に支持された排気弁２９により
開閉されるようになっており、これら排気弁２９は、シ
リンダヘッド１ａに回転自在に支持されたエキゾースト
側カムシャフト３１により進退駆動されるようになって
いる。Each open end of the exhaust port 27 is opened and closed by an exhaust valve 29 supported on the cylinder head 1a so as to advance and retreat, and these exhaust valves 29 are rotatably supported on the cylinder head 1a. The exhaust side camshaft 31 is driven forward and backward.

【００３４】前記インテーク側カムシャフト３０及び前
記エキゾースト側カムシャフト３１は、図示しないタイ
ミングベルトを介してクランクシャフト２３と連結さ
れ、クランクシャフト２３の回転トルクがタイミングベ
ルトを介してインテーク側カムシャフト３０及びエキゾ
ースト側カムシャフト３１へ伝達されるようになってい
る。The intake-side camshaft 30 and the exhaust-side camshaft 31 are connected to the crankshaft 23 via a timing belt (not shown), and the rotational torque of the crankshaft 23 is transmitted via the timing belt to the intake-side camshaft 30 and the intake camshaft 30. The power is transmitted to the exhaust-side camshaft 31.

【００３５】各気筒２１に連通する２つの吸気ポート２
６のうちの一方の吸気ポート２６は、シリンダヘッド１
ａ外壁に形成された開口端から燃焼室２４に臨む開口端
へ向かって直線状に形成された流路を有するストレート
ポートで構成され、他方の吸気ポート２６は、シリンダ
ヘッド１ａ外壁の開口端から燃焼室２４の開口端へ向か
って、気筒２１の軸方向と垂直な面において旋回するよ
う形成された流路を有するヘリカルポートで構成されて
いる。Two intake ports 2 communicating with each cylinder 21
6 is connected to the cylinder head 1.
a straight port having a flow path formed linearly from the open end formed on the outer wall to the open end facing the combustion chamber 24, and the other intake port 26 is formed from the open end of the outer wall of the cylinder head 1a. A helical port having a flow path formed to swirl in a plane perpendicular to the axial direction of the cylinder 21 toward the open end of the combustion chamber 24 is formed.

【００３６】前記各吸気ポート２６は、シリンダヘッド
１ａに取り付けられた吸気枝管３３の各枝管と連通して
いる。各気筒２１に対応した２つの吸気ポート２６のう
ちのストレートポートと連通する枝管には、その枝管内
の流量を調節するスワールコントロールバルブ３７が設
けられている。前記スワールコントロールバルブ３７に
は、ステッパモータ等からなり、印加電流の大きさに応
じてスワールコントロールバルブ３７を開閉駆動するア
クチュエータ３７ａと、スワールコントロールバルブ３
７の開度に対応した電気信号を出力するＳＣＶポジショ
ンセンサ３７ｂとが取り付けられている。Each intake port 26 communicates with each branch pipe of the intake branch pipe 33 attached to the cylinder head 1a. A branch pipe communicating with a straight port of the two intake ports 26 corresponding to each cylinder 21 is provided with a swirl control valve 37 for adjusting a flow rate in the branch pipe. The swirl control valve 37 includes a stepper motor or the like, an actuator 37a for opening and closing the swirl control valve 37 according to the magnitude of the applied current, and a swirl control valve 3
And an SCV position sensor 37b that outputs an electric signal corresponding to the opening degree of No. 7.

【００３７】前記吸気枝管３３は、サージタンク３４に
接続され、このサージタンク３４は、吸気管３５を介し
てエアクリーナボックス３６と接続されている。前記吸
気管３５には、該吸気管３５内を流れる新気の流量を調
節するスロットル弁３９が設けられている。The intake branch pipe 33 is connected to a surge tank 34, which is connected to an air cleaner box 36 via an intake pipe 35. The intake pipe 35 is provided with a throttle valve 39 for adjusting the flow rate of fresh air flowing in the intake pipe 35.

【００３８】前記スロットル弁３９には、ステッパモー
タ等からなり、印加電流の大きさに応じて該スロットル
弁３９を開閉駆動するアクチュエータ４０と、該スロッ
トル弁３９の開度に対応した電気信号を出力するスロッ
トルポジションセンサ４１とが取り付けられている。The throttle valve 39 includes a stepper motor or the like, which drives the opening and closing of the throttle valve 39 according to the magnitude of the applied current, and outputs an electric signal corresponding to the opening of the throttle valve 39. And a throttle position sensor 41 to be mounted.

【００３９】更に、前記スロットル弁３９には、アクセ
ルペダル４２に連動して回転するアクセルレバー（図示
せず）が併設され、このアクセルレバーには、アクセル
レバーの回転位置（アクセルペダル４２の踏み込み量）
に対応した電気信号を出力するアクセルポジションセン
サ４３が取り付けられている。Further, the throttle valve 39 is provided with an accelerator lever (not shown) which rotates in conjunction with an accelerator pedal 42. The accelerator lever has a rotation position (a stepping amount of the accelerator pedal 42) of the accelerator lever. )
An accelerator position sensor 43 that outputs an electric signal corresponding to the above is attached.

【００４０】前記スロットル弁３９より上流の吸気管３
５には、吸気管３５内を流れる新気の質量（吸入空気質
量）に対応した電気信号を出力するエアフローメータ４
４が取り付けられる。The intake pipe 3 upstream of the throttle valve 39
Reference numeral 5 denotes an air flow meter 4 which outputs an electric signal corresponding to the mass of fresh air flowing through the intake pipe 35 (mass of intake air).
4 is attached.

【００４１】一方、前記内燃機関１の各排気ポート２７
は、前記シリンダヘッド１ａに取り付けられた排気枝管
４５の各枝管と連通している。前記排気枝管４５は、排
気浄化触媒４６を介して排気管４７に接続され、排気管
４７は、下流にて図示しないマフラーと接続されてい
る。On the other hand, each exhaust port 27 of the internal combustion engine 1
Communicates with the branch pipes of the exhaust branch pipe 45 attached to the cylinder head 1a. The exhaust branch pipe 45 is connected to an exhaust pipe 47 via an exhaust purification catalyst 46, and the exhaust pipe 47 is connected downstream to a muffler (not shown).

【００４２】前記排気浄化触媒４６は、本発明に係るリ
ーンＮＯx触媒を実現するものであり、酸素過剰の雰囲
気で還元剤が存在するときに排気中に含まれる窒素酸化
物（ＮＯx）を還元浄化する選択還元型ＮＯx触媒４６で
ある。The exhaust gas purifying catalyst 46 realizes the lean NOx catalyst according to the present invention, and reduces and purifies nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gas when a reducing agent is present in an oxygen-excess atmosphere. This is the selective reduction type NOx catalyst 46.

【００４３】前記選択還元型ＮＯx触媒４６は、図２に
示すように、筒状のケーシング４６ａ内に、軸方向に貫
通する複数の排気通路が形成された円柱体からなる担体
４６ｂとを備えている。As shown in FIG. 2, the selective reduction type NOx catalyst 46 includes a cylindrical casing 46a and a cylindrical carrier 46b having a plurality of exhaust passages extending therethrough in the axial direction. I have.

【００４４】前記した担体４６ｂは、ゼオライトもしく
はアルミナで形成され、該担体４６ｂの表面には酸化・
還元能力を有する貴金属が担持されている。前記した貴
金属としては、例えば、白金（Ｐｔ）を例示することが
できる。The above-mentioned carrier 46b is formed of zeolite or alumina.
A noble metal having a reducing ability is supported. As the above-mentioned noble metal, for example, platinum (Pt) can be exemplified.

【００４５】その際、前記担体４６ｂにおける上流側端
部の近傍には、貴金属が他の部位に比して高濃度で担持
された貴金属高担持部４６０が形成されている。尚、前
記担体４６ｂにおいて前記貴金属高担持部４６０以外の
部位、言い換えれば、前記担体４６ｂにおいて前記貴金
属高担持部４６０より下流の部位には、前記貴金属高担
持部４６ｂより低い濃度で且つ均一に貴金属が担持され
ているものとする（以下、担体４６ｂにおける貴金属高
担持部４６０より下流の部位を貴金属低担持部４６１と
記す）。At this time, near the upstream end of the carrier 46b, there is formed a noble metal high supporting portion 460 in which the noble metal is supported at a higher concentration than other portions. In the carrier 46b, a portion other than the noble metal high supporting portion 460, in other words, a portion of the carrier 46b downstream of the noble metal high supporting portion 460, is uniformly and uniformly lower in concentration than the noble metal high supporting portion 46b. (Hereinafter, a portion of the carrier 46b downstream of the noble metal high supporting portion 460 is referred to as a noble metal low supporting portion 461).

【００４６】ここで図１に戻り、前記排気枝管４５に
は、該排気枝管４５内を流れる排気に含まれる酸素の濃
度に対応した電気信号を出力する酸素センサ（Ｏ₂セン
サ）４８が取り付けられている。Returning to FIG. 1, the exhaust branch 45 is provided with an oxygen sensor (O ₂ sensor) 48 for outputting an electric signal corresponding to the concentration of oxygen contained in the exhaust flowing through the exhaust branch 45. Installed.

【００４７】また、内燃機関１は、クランクシャフト２
３の端部に取り付けられたタイミングロータ５１ａとタ
イミングロータ５１ａ近傍のシリンダブロック１ｂに取
り付けられた電磁ピックアップ５１ｂとからなるクラン
クポジションセンサ５１と、内燃機関１の内部に形成さ
れた冷却水路１ｃを流れる冷却水の温度を検出すべくシ
リンダブロック１ｂに取り付けられた水温センサ５２と
を備えている。The internal combustion engine 1 includes a crankshaft 2
3, a crank position sensor 51 including a timing rotor 51a attached to an end of the engine 3 and an electromagnetic pickup 51b attached to a cylinder block 1b near the timing rotor 51a, and a cooling water passage 1c formed inside the internal combustion engine 1. A water temperature sensor 52 attached to the cylinder block 1b to detect the temperature of the cooling water is provided.

【００４８】このように構成された内燃機関１には、該
内燃機関１の運転状態を制御するための電子制御ユニッ
ト（Electronic Control Unit：ＥＣＵ、以下ＥＣＵと
称する）２０が併設されている。The thus configured internal combustion engine 1 is provided with an electronic control unit (ECU) 20 for controlling the operating state of the internal combustion engine 1.

【００４９】前記ＥＣＵ２０には、ＳＣＶポジションセ
ンサ３７ｂ、スロットルポジションセンサ４１、アクセ
ルポジションセンサ４３、エアフローメータ４４、酸素
センサ４８、クランクポジションセンサ５１、及び水温
センサ５２等の各種センサが電気配線を介して接続さ
れ、各センサの出力信号が前記ＥＣＵ２０に入力される
ようになっている。Various sensors such as an SCV position sensor 37b, a throttle position sensor 41, an accelerator position sensor 43, an air flow meter 44, an oxygen sensor 48, a crank position sensor 51, and a water temperature sensor 52 are connected to the ECU 20 via electric wiring. The ECU 20 is connected so that the output signal of each sensor is input to the ECU 20.

【００５０】前記ＥＣＵ２０には、イグナイタ２５ａ、
燃料噴射弁３２、アクチュエータ３７ａ、アクチュエー
タ４０等が電気配線を介して接続され、前記ＥＣＵ２０
は、前記した各種センサの出力信号値をパラメータとし
て、イグナイタ２５ａ、燃料噴射弁３２、アクチュエー
タ３７ａ、アクチュエータ４０を制御することが可能に
なっている。The ECU 20 includes an igniter 25a,
The fuel injection valve 32, the actuator 37a, the actuator 40, and the like are connected via electric wiring, and the ECU 20
Can control the igniter 25a, the fuel injection valve 32, the actuator 37a, and the actuator 40 using the output signal values of the various sensors described above as parameters.

【００５１】例えば、ＥＣＵ２０は、クランクポジショ
ンセンサ５１、アクセルポジションセンサ４３、あるい
はエアフローメータ４４等の出力信号値をパラメータと
して内燃機関１の運転状態を判別する。前記内燃機関１
の運転状態が低負荷運転領域にあると判定された場合
は、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の成層燃焼を実現すべ
く、アクチュエータ３７ａへ制御信号を送信してスワー
ルコントロールバルブ３７の開度を小さくし、アクチュ
エータ４０へ制御信号を送信してスロットル弁３９を実
質的に全開状態とし、さらに各気筒２１の圧縮行程時に
燃料噴射弁３２に駆動電流を印加して圧縮行程噴射を行
う。For example, the ECU 20 determines the operating state of the internal combustion engine 1 by using output signal values of the crank position sensor 51, the accelerator position sensor 43, the air flow meter 44, and the like as parameters. The internal combustion engine 1
Is determined to be in the low load operation range, the ECU 20 transmits a control signal to the actuator 37a to reduce the opening of the swirl control valve 37 to realize stratified combustion of the internal combustion engine 1. The control signal is transmitted to the actuator 40 to make the throttle valve 39 substantially fully open, and a drive current is applied to the fuel injection valve 32 during the compression stroke of each cylinder 21 to perform the compression stroke injection.

【００５２】この場合、各気筒２１の燃焼室２４には、
吸気行程時に主としてスワールポート７ｂからの新気が
導入され、強い旋回流（スワール流）が発生する。続く
圧縮行程では、燃料噴射弁３２から噴射された燃料がス
ワール流に従って燃焼室２４内を旋回し、所定の時期に
点火栓２５近傍へ移動する。このとき、燃焼室２４内
は、点火栓２５の近傍が可燃混合気層となり、且つその
他の領域が空気層となる、いわゆる成層状態となる。そ
して、ＥＣＵ２０は、上記した所定の時期に、イグナイ
タ２５ａを駆動して点火栓２５を点火する。この結果、
燃焼室２４内の混合気（可燃混合気層と空気層とを含
む）は、点火栓２５近傍の可燃混合気層を着火源として
燃焼する。In this case, the combustion chamber 24 of each cylinder 21 has
During the intake stroke, fresh air is mainly introduced from the swirl port 7b, and a strong swirling flow (swirl flow) is generated. In the subsequent compression stroke, the fuel injected from the fuel injection valve 32 swirls inside the combustion chamber 24 according to the swirl flow, and moves to the vicinity of the spark plug 25 at a predetermined timing. At this time, the inside of the combustion chamber 24 is in a so-called stratified state in which the vicinity of the ignition plug 25 becomes a combustible air-fuel mixture layer and the other areas become air layers. Then, the ECU 20 drives the igniter 25a to ignite the spark plug 25 at the above-mentioned predetermined time. As a result,
The mixture in the combustion chamber 24 (including a combustible mixture and an air layer) burns using the combustible mixture in the vicinity of the ignition plug 25 as an ignition source.

【００５３】尚、成層燃焼運転時における燃料噴射量
は、アクセル開度と機関回転数とをパラメータとして決
定される。すなわち、ＥＣＵ２０は、アクセルポジショ
ンセンサ４３の出力信号値（アクセル開度）と機関回転
数と燃料噴射量との関係を示す成層燃焼時燃料噴射制御
マップを用いて燃料噴射量（燃料噴射時間）を決定す
る。The fuel injection amount during the stratified charge combustion operation is determined using the accelerator opening and the engine speed as parameters. That is, the ECU 20 determines the fuel injection amount (fuel injection time) using a stratified combustion fuel injection control map indicating the relationship between the output signal value of the accelerator position sensor 43 (accelerator opening), the engine speed, and the fuel injection amount. decide.

【００５４】また、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転状
態が中負荷運転領域にあると判定した場合は、リーン混
合気による均質リーン燃焼を実現すべく、アクチュエー
タ３７ａへ制御信号を送信してスワールコントロールバ
ルブ３７の開度を小さくし、さらに各気筒２１の吸気行
程時に燃料噴射弁３２に駆動電流を印加して吸気行程噴
射を行う。この場合、各気筒２１の燃焼室２４内の略全
域にわたって、新気と燃料とが均質に混じり合ったリー
ン混合気が形成され、均質リーン燃焼が実現される。When the ECU 20 determines that the operation state of the internal combustion engine 1 is in the medium load operation range, the ECU 20 transmits a control signal to the actuator 37a to realize the homogeneous lean combustion by the lean air-fuel mixture. The opening degree of the valve 37 is reduced, and a drive current is applied to the fuel injection valve 32 during the intake stroke of each cylinder 21 to perform the intake stroke injection. In this case, a lean mixture in which fresh air and fuel are homogeneously mixed is formed over substantially the entire area of the combustion chamber 24 of each cylinder 21, and homogeneous lean combustion is realized.

【００５５】また、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転状
態が高負荷運転領域にあると判定した場合は、理論空燃
比近傍の混合気による均質燃焼を実現すべく、アクチュ
エータ３７ａへ制御信号を送信してスワールコントロー
ルバルブ３７を全開状態とし、スロットル弁３９がアク
セルペダル４２の踏み込み量（アクセルポジションセン
サ４３の出力信号値）に対応した開度となるようアクチ
ュエータ４０へ制御信号を送信し、さらに各気筒２１の
吸気行程時に燃料噴射弁３２に駆動電流を印加して吸気
行程噴射を行う。この場合、各気筒２１の燃焼室２４内
の略全域にわたって、新気と燃料とが均質に混じり合っ
た理論空燃比の混合気が形成され、均質燃焼が実現され
る。When the ECU 20 determines that the operation state of the internal combustion engine 1 is in the high load operation range, the ECU 20 transmits a control signal to the actuator 37a in order to realize homogeneous combustion with the air-fuel mixture near the stoichiometric air-fuel ratio. The swirl control valve 37 is fully opened to transmit a control signal to the actuator 40 so that the throttle valve 39 has an opening corresponding to the depression amount of the accelerator pedal 42 (the output signal value of the accelerator position sensor 43). During the intake stroke 21, a drive current is applied to the fuel injection valve 32 to perform the intake stroke injection. In this case, a mixture with a stoichiometric air-fuel ratio in which fresh air and fuel are homogeneously mixed is formed over substantially the entire area of the combustion chamber 24 of each cylinder 21, and homogeneous combustion is realized.

【００５６】尚、ＥＣＵ２０は、成層燃焼制御から均質
燃焼制御へ移行する際、あるいは均質燃焼制御から成層
燃焼制御へ移行する際に、内燃機関１のトルク変動を防
止すべく各気筒２１の圧縮行程時と吸気行程時との二回
に分けて燃料噴射弁３２に駆動電流を印加する。この場
合、各気筒２１の燃焼室２４内には、点火栓２５の近傍
に可燃混合気層が形成されるとともに、その他の領域に
リーン混合気層が形成され、いわゆる弱成層燃焼が実現
される。When shifting from the stratified combustion control to the homogeneous combustion control, or when shifting from the homogeneous combustion control to the stratified combustion control, the ECU 20 performs a compression stroke of each cylinder 21 in order to prevent a torque fluctuation of the internal combustion engine 1. The driving current is applied to the fuel injection valve 32 in two times, that is, during the intake stroke and during the intake stroke. In this case, in the combustion chamber 24 of each cylinder 21, a combustible mixture layer is formed in the vicinity of the ignition plug 25, and a lean mixture layer is formed in other regions, so-called weak stratified combustion is realized. .

【００５７】また、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転状
態がアイドル運転領域にあると判定した場合は、実際の
機関回転数を目標アイドル回転数に収束させるために必
要な吸入空気量を確保すべくスロットル弁３９の開度を
制御する、いわゆるアイドルスピードコントロール（Ｉ
ＳＣ）のフィードバック制御を行う。If the ECU 20 determines that the operating state of the internal combustion engine 1 is in the idling operation range, the ECU 20 secures an intake air amount necessary for converging the actual engine speed to the target idle speed. The so-called idle speed control (I) for controlling the opening of the throttle valve 39
SC).

【００５８】次に、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転状
態が成層燃焼運転領域や均質リーン燃焼運転領域にある
ときのように、内燃機関１がリーン空燃比の混合気で運
転される所謂希薄燃焼運転領域にあるときに、選択還元
型ＮＯx触媒４６へ還元剤を供給するための還元剤供給
制御を実行する。Next, the ECU 20 performs a so-called lean burn operation in which the internal combustion engine 1 is operated with a mixture having a lean air-fuel ratio, such as when the operation state of the internal combustion engine 1 is in a stratified combustion operation region or a homogeneous lean combustion operation region. When it is in the operating region, a reducing agent supply control for supplying a reducing agent to the selective reduction type NOx catalyst 46 is executed.

【００５９】還元剤供給制御では、ＥＣＵ２０は、機関
出力に寄与する主たる燃料の噴射に加えて主燃料噴射後
の所定の時期に副次的に燃料を噴射する副噴射を行うべ
く燃料噴射弁３２を制御する。具体的には、ＥＣＵ２０
は、各気筒２１が排気行程にあるときに燃料噴射弁３２
へ駆動電力を印加して副噴射を行わせる。In the reducing agent supply control, the ECU 20 operates the fuel injection valve 32 so as to perform the secondary injection of fuel at a predetermined time after the main fuel injection in addition to the injection of the main fuel contributing to the engine output. Control. Specifically, the ECU 20
Is the fuel injection valve 32 when each cylinder 21 is in the exhaust stroke.
To drive the sub-injection.

【００６０】この場合、各気筒２１の燃料噴射弁３２か
ら噴射された副噴射燃料は、燃焼室２４内の既燃ガスと
ともに排気ポート２７へ排出され、次いで排気ポート２
７から排気枝管４５を介して選択還元型ＮＯx触媒４６
へ供給されることになる。In this case, the sub-injected fuel injected from the fuel injection valve 32 of each cylinder 21 is discharged to the exhaust port 27 together with the burned gas in the combustion chamber 24, and then to the exhaust port 2.
7 through the exhaust branch pipe 45 and selectively reducing NOx catalyst 46
Will be supplied to

【００６１】選択還元型ＮＯx触媒４６に還元剤として
の未燃燃料（炭化水素（ＨＣ））が供給されると、選択
還元型ＮＯx触媒４６の担体４６ｂに担持された貴金属
によって炭化水素（ＨＣ）が部分酸化して活性種とな
り、その活性種が排気中の窒素酸化物（ＮＯx）と反応
して窒素（Ｎ₂）、水（Ｈ₂Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ₂）
に還元されることになる。When unburned fuel (hydrocarbon (HC)) as a reducing agent is supplied to the selective reduction type NOx catalyst 46, the hydrocarbon (HC) is separated by the noble metal carried on the carrier 46b of the selective reduction type NOx catalyst 46. Is partially oxidized into active species, and the active species reacts with nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas to cause nitrogen (N ₂ ), water (H ₂ O), carbon dioxide (CO ₂ )
Will be reduced to

【００６２】ところで、内燃機関１が希薄燃焼運転され
ているとき、特に成層燃焼運転されているときは、内燃
機関１で燃焼される燃料の絶対量が少なくなるため、燃
料（混合気）の燃焼によって発生する熱量が少なくな
り、以て内燃機関１の排気が持つ熱量も少なくなる。By the way, when the internal combustion engine 1 is operated in the lean burn operation, particularly in the stratified combustion operation, the absolute amount of the fuel burned in the internal combustion engine 1 is reduced, so that the combustion of the fuel (air-fuel mixture) is performed. As a result, the amount of heat generated decreases, and the amount of heat of the exhaust gas of the internal combustion engine 1 also decreases.

【００６３】排気が持つ熱量が少なくなると、選択還元
型ＮＯx触媒４６に排気が流入した際に排気から選択還
元型ＮＯx触媒４６へ伝達される熱量も少なくなり、選
択還元型ＮＯx触媒４６の床温が昇温し難い。更に、排
気が持つ熱量が少ないと、その熱の殆どが選択還元型Ｎ
Ｏx触媒４６の上流側の部位に伝達されてしまい、選択
還元型ＮＯx触媒４６における下流側の部位に伝達され
ないことも考えられる。When the amount of heat of the exhaust gas decreases, the amount of heat transferred from the exhaust gas to the selective reduction NOx catalyst 46 when the exhaust gas flows into the selective reduction NOx catalyst 46 also decreases. But it is difficult to raise the temperature. Further, when the amount of heat of the exhaust gas is small, most of the heat is selectively reduced N
It is also conceivable that it is transmitted to the upstream part of the Ox catalyst 46 and not transmitted to the downstream part of the selective reduction NOx catalyst 46.

【００６４】これに対し、選択還元型ＮＯx触媒４６の
担体４６ｂ全体に高濃度で一律に貴金属を担持させ、炭
化水素（ＨＣ）と貴金属との酸化・還元反応を促進する
ことにより、比較的多量の反応熱を発生させて選択還元
型ＮＯx触媒４６全体を昇温させることも考えられる
が、還元剤の略全てが選択還元型ＮＯx触媒４６におけ
る上流寄りの一部において酸化してしまい、選択還元型
ＮＯx触媒４６における下流側の部位へ還元剤が供給さ
れなくなる上、選択還元型ＮＯx触媒４６の上流側の部
位が過剰に昇温してサルフェートの生成を誘発すること
が想定される。On the other hand, the noble metal is uniformly supported at a high concentration on the entire carrier 46b of the selective reduction type NOx catalyst 46, and the oxidation and reduction reaction between the hydrocarbon (HC) and the noble metal is promoted, so that a relatively large amount can be obtained. Although it is conceivable to raise the temperature of the entire selective reduction type NOx catalyst 46 by generating the reaction heat of the above, substantially all of the reducing agent is oxidized in a part of the selective reduction type NOx catalyst 46 near the upstream, and the selective reduction is performed. It is assumed that the reducing agent is no longer supplied to the downstream portion of the NOx catalyst 46, and that the upstream portion of the NOx selective catalytic converter 46 is excessively heated to induce the formation of sulfate.

【００６５】ここで、選択還元型ＮＯx触媒４６は、図
３に示すように、該選択還元型ＮＯx触媒４６の床温が
高くなるほど還元剤たる炭化水素（ＨＣ）の浄化率が高
くなる一方で、該選択還元型ＮＯx触媒４６の床温が所
定温度を越えると窒素酸化物（ＮＯx）の浄化率が低下
するという特性を有している。As shown in FIG. 3, in the selective reduction type NOx catalyst 46, as the bed temperature of the selective reduction type NOx catalyst 46 increases, the purification rate of hydrocarbon (HC) as a reducing agent increases. When the bed temperature of the selective reduction type NOx catalyst 46 exceeds a predetermined temperature, the purification rate of nitrogen oxides (NOx) decreases.

【００６６】これは、選択還元型ＮＯx触媒４６の床温
が所定温度を越えると、炭化水素（ＨＣ）が窒素酸化物
（ＮＯx）と反応する前に酸化されて還元剤として機能
しなくなるため、窒素酸化物（ＮＯx）の浄化率が低下
するものと考えられる。When the bed temperature of the selective reduction type NOx catalyst 46 exceeds a predetermined temperature, hydrocarbons (HC) are oxidized before reacting with nitrogen oxides (NOx) and do not function as a reducing agent. It is considered that the purification rate of nitrogen oxides (NOx) decreases.

【００６７】従って、排気の熱量が比較的少なくなり易
い内燃機関の排気浄化装置において、窒素酸化物（ＮＯ
x）を効率的に浄化するためには、選択還元型ＮＯx触媒
４６の床温を前記所定温度以下の温度域（ＮＯx浄化ウ
ィンド）に収まるようにすることが必要となる。Accordingly, in an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine in which the calorific value of exhaust gas is relatively small, nitrogen oxides (NO
In order to efficiently purify x), it is necessary to keep the bed temperature of the selective reduction type NOx catalyst 46 within the temperature range (NOx purification window) below the predetermined temperature.

【００６８】そこで、本実施の形態に係る選択還元型Ｎ
Ｏx触媒４６は、前述の図２の説明で述べたように、担
体４６ｂの上流側端部近傍にのみ貴金属が高濃度で担持
された貴金属高担持部４６０を備えるようにした。Therefore, the selective reduction type N according to the present embodiment
As described in the description of FIG. 2, the Ox catalyst 46 is provided with the noble metal high supporting portion 460 in which the noble metal is supported at a high concentration only near the upstream end of the support 46b.

【００６９】このように構成された選択還元型ＮＯx触
媒４６では、比較的熱量の少ない排気とともに還元剤が
流入した際に、排気が持つ少量の熱が主として担体４６
ｂの上流側端部近傍の貴金属高担持部４６０に伝達さ
れ、貴金属高担持部４６０の温度が僅かに上昇する。In the selective reduction type NOx catalyst 46 configured as described above, when the reducing agent flows together with the exhaust gas having a relatively small amount of heat, a small amount of heat of the exhaust gas is mainly transferred to the carrier 46.
b is transmitted to the precious metal high supporting portion 460 near the upstream end, and the temperature of the precious metal high supporting portion 460 slightly increases.

【００７０】尚、貴金属高担持部４６０は、酸化・還元
能力を有する貴金属が高濃度で担持されているため、比
較的温度が低い状況下にあっても還元剤と窒素酸化物
（ＮＯx）との酸化・還元反応が促進されることとな
り、その酸化・還元反応の際に発生する反応熱によって
貴金属高担持部４６０の温度が更に上昇することにな
る。Since the noble metal high loading portion 460 carries a high concentration of a noble metal having an oxidizing / reducing ability, the reducing agent and the nitrogen oxide (NOx) can be used even under a relatively low temperature condition. Is promoted, and the temperature of the noble metal high supporting portion 460 is further increased by the reaction heat generated during the oxidation / reduction reaction.

【００７１】ここで、担体の上流側端部に貴金属高担持
部を備えた選択還元型ＮＯx触媒と、担体全体に一律に
貴金属を担持して構成される選択還元型ＮＯx触媒とに
関して、比較的低温の排気が流入した場合における担体
の上流側端部近傍の温度を比較すると、図４に示すよう
に、貴金属が担体全体に一律に担持された選択還元型Ｎ
Ｏx触媒に比して、貴金属高担持部を備えた選択還元型
ＮＯx触媒の方が高く、且つＮＯx浄化ウィンド内に収束
し易い。Here, regarding the selective reduction type NOx catalyst having a noble metal high loading portion at the upstream end of the carrier and the selective reduction type NOx catalyst constituted by loading the noble metal uniformly on the entire carrier, relatively. Comparing the temperature near the upstream end of the carrier when the low-temperature exhaust gas flows in, as shown in FIG. 4, the selective reduction type N in which the noble metal is uniformly supported on the entire carrier is obtained.
Compared to the Ox catalyst, the selective reduction type NOx catalyst provided with the noble metal high carrying portion is higher and easily converges in the NOx purification window.

【００７２】このようにして昇温した貴金属高担持部４
６０の熱は、排気の流れに沿って担体４６ｂにおける下
流側の部位、つまり貴金属低担持部４６１へ伝達される
ことになり、その結果、担体４６ｂ全体が適当に昇温す
ることになる。The noble metal high-carrying portion 4 thus heated
The heat of 60 is transferred to the downstream portion of the carrier 46b, that is, the noble metal low carrying portion 461, along the flow of the exhaust gas. As a result, the temperature of the entire carrier 46b is appropriately raised.

【００７３】更に、貴金属高担持部４６０は、担体４６
ｂの上流側端部近傍のみに形成されているため、選択還
元型ＮＯx触媒４６へ供給された還元剤の全てが前記し
た貴金属高担持部４６０で酸化されることがなく、一部
の還元剤が担体４６ｂにおける下流側の部位（貴金属低
担持部４６１）へ行き渡ることになる。Further, the high noble metal supporting portion 460 is
b, only the reducing agent supplied to the selective reduction type NOx catalyst 46 is not oxidized by the precious metal high supporting portion 460, and a part of the reducing agent is formed. Spreads to the downstream portion (precious metal low supporting portion 461) of the carrier 46b.

【００７４】上記したように、担体４６ｂの貴金属低担
持部４６１の温度が昇温するとともに、選択還元型ＮＯ
x触媒４６へ供給された還元剤の一部が前記した貴金属
低担持部４６１へ供給されると、前記貴金属低担持部４
６１においても還元剤と窒素酸化物（ＮＯx）との酸化
・還元反応が行われ、その結果、貴金属低担持部４６１
の温度がＮＯx浄化ウィンド内に収束することになる。As described above, the temperature of the noble metal low-carrying portion 461 of the carrier 46b rises and the selective reduction NO
x When a part of the reducing agent supplied to the catalyst 46 is supplied to the noble metal low-supporting portion 461, the noble metal low-supporting portion 4
Also at 61, the oxidation / reduction reaction between the reducing agent and the nitrogen oxide (NOx) is performed, and as a result, the noble metal low carrying portion 461
Will converge in the NOx purification window.

【００７５】従って、本実施の形態に係る内燃機関の排
気浄化装置によれば、選択還元型ＮＯx触媒４６の担体
４６ｂの上流側端部に貴金属高担持部４６０が形成され
ているため、比較的低温の排気が選択還元型ＮＯx触媒
４６に流入した場合であっても、選択還元型ＮＯx触媒
４６全体を所望のＮＯx浄化ウィンド内まで昇温させる
ことが可能になるとともに、選択還元型ＮＯx触媒４６
全体に還元剤を行き渡らせることが可能となるため、選
択還元型ＮＯx触媒４６の浄化能力を効率的に発揮させ
ることが可能となる。Therefore, according to the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment, since the noble metal high carrying portion 460 is formed at the upstream end of the carrier 46b of the selective reduction type NOx catalyst 46, it is relatively Even when the low-temperature exhaust gas flows into the selective reduction type NOx catalyst 46, the temperature of the entire selective reduction type NOx catalyst 46 can be raised to a desired NOx purification window, and the selective reduction type NOx catalyst 46
Since the reducing agent can be distributed throughout, the purification ability of the selective reduction type NOx catalyst 46 can be efficiently exhibited.

【００７６】更に、本実施の形態に係る選択還元型ＮＯ
x触媒４６によれば、貴金属高担持部４６０が担体４６
ｂの一部（この場合は上流側端部近傍）にのみ形成され
るため、選択還元型ＮＯx触媒４６の温度が過剰に上昇
することがなく、内燃機関１の燃料中に含まれる硫黄
（Ｓ）成分が選択還元型ＮＯx触媒４６において酸化し
てサルフェートが生成されることもない。Further, the selective reduction type NO according to this embodiment
According to the x catalyst 46, the high noble metal supporting portion 460
b (in this case, near the upstream end), the temperature of the selective reduction type NOx catalyst 46 does not rise excessively, and the sulfur (S) contained in the fuel of the internal combustion engine 1 does not rise. ) The components are not oxidized in the selective reduction type NOx catalyst 46 to produce sulfate.

【００７７】＜実施の形態２＞以下、本発明に係る内燃
機関の排気浄化装置の第２の実施の形態について図５に
基づいて説明する。ここでは、前述の第１の実施の形態
と異なる構成について説明し、同様の構成については説
明を省略する。<Embodiment 2> A second embodiment of the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to FIG. Here, a configuration different from that of the above-described first embodiment will be described, and a description of a similar configuration will be omitted.

【００７８】前述の第１の実施の形態では、担体４６ｂ
の上流側端部に貴金属高担持部４６０が形成された選択
還元型ＮＯx触媒４６を例に挙げたが、本実施の形態で
は、担体の上流側端部に加えて下流側端部にも貴金属高
担持部が形成された選択還元型ＮＯx触媒を例に挙げて
説明する。In the first embodiment, the carrier 46b
The selective reduction type NOx catalyst 46 in which the noble metal high carrying portion 460 is formed at the upstream end of the catalyst is described as an example. However, in the present embodiment, the noble metal is formed at the downstream end in addition to the upstream end of the carrier. A description will be given by taking a selective reduction type NOx catalyst having a high carrying portion as an example.

【００７９】図５は、本実施の形態に係る選択還元型Ｎ
Ｏx触媒４６の内部構成を示す断面図である。図５にお
いて、選択還元型ＮＯx触媒４６は、筒状のケーシング
４６ａ内に、軸方向に貫通する複数の排気通路が形成さ
れた円柱状のゼオライト又はアルミナからなる担体４６
ｂとを備えている。FIG. 5 shows a selective reduction type N according to this embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an internal configuration of an Ox catalyst 46. In FIG. 5, a selective reduction type NOx catalyst 46 includes a cylindrical casing 46a and a column-shaped carrier 46 made of zeolite or alumina having a plurality of exhaust passages penetrating in the axial direction.
b.

【００８０】前記した担体４６ｂにおける上流側端部近
傍及び下流側端部近傍には、酸化・還元能力を有する貴
金属が他の部位に比して高濃度で担持された貴金属高担
持部４６０、４６２が形成されている。尚、以下では担
体４６ｂの上流側端部近傍に形成された貴金属高担持部
４６０を第１の貴金属高担持部４６０と称し、担体４６
ｂの下流側端部近傍に形成された貴金属高担持部４６２
を第２の貴金属高担持部４６２と称する。In the vicinity of the upstream end and the downstream end of the carrier 46b, noble metal high supporting portions 460 and 462 in which a noble metal having oxidation / reduction ability is supported at a higher concentration than other portions. Are formed. In the following, the precious metal high supporting portion 460 formed near the upstream end of the carrier 46b is referred to as a first precious metal high supporting portion 460,
noble metal high supporting portion 462 formed near the downstream end of b
Is referred to as a second precious metal high supporting portion 462.

【００８１】前記担体４６ｂにおいて第１の貴金属高担
持部４６０と第２の貴金属高担持部４６２以外の部位、
言い換えれば、前記担体４６ｂにおいて第１の貴金属高
担持部４６０と第２の貴金属高担持部４６２との間に位
置する部位には、第１及び第２の貴金属高担持部４６
０、４６２より低い濃度で且つ均一に貴金属が担持され
た貴金属低担持部４６１が形成されている。In the carrier 46b, portions other than the first noble metal high supporting portion 460 and the second noble metal high supporting portion 462,
In other words, the first and second noble metal high supporting portions 46 are provided at portions of the carrier 46b located between the first noble metal high supporting portion 460 and the second noble metal high supporting portion 462.
A noble metal low-supporting portion 461 in which the noble metal is uniformly supported at a concentration lower than 0 and 462 is formed.

【００８２】このように構成された選択還元型ＮＯx触
媒４６では、比較的熱量の少ない排気とともに還元剤が
流入した場合に、第１の貴金属高担持部４６０において
還元剤と排気中の窒素酸化物（ＮＯx）との酸化・還元
反応が促進され、それら還元剤Ｏ及び窒素酸化物（ＮＯ
x）が酸化・還元反応する際に発生する反応熱によっ
て、第１の貴金属高担持部４６０がＮＯx浄化ウィンド
まで昇温する。In the selective reduction type NOx catalyst 46 configured as described above, when the reducing agent flows together with the exhaust gas having a relatively small calorific value, the reducing agent and the nitrogen oxide (NOx) is promoted, and the reducing agent O and nitrogen oxide (NO
The reaction heat generated when x) undergoes an oxidation-reduction reaction causes the temperature of the first noble metal high-carrying portion 460 to rise to the NOx purification window.

【００８３】このようにして昇温した第１の貴金属高担
持部４６０の熱は、排気の流れに沿って担体４６ｂにお
ける下流側の部位へ徐々に伝達され、担体４６ｂ全体が
適当に昇温することになる。The heat of the first noble metal high-carrying portion 460 thus heated is gradually transmitted to the downstream portion of the carrier 46b along the flow of the exhaust gas, and the entire carrier 46b is appropriately heated. Will be.

【００８４】一方、第１の貴金属高担持部４６０で酸化
されなかった還元剤、もしくは第１の貴金属高担持部４
６０において部分酸化した還元剤は、貴金属低担持部４
６１へ供給されることになる。On the other hand, the reducing agent not oxidized in the first noble metal high supporting portion 460 or the first noble metal high supporting portion 4
The reducing agent partially oxidized in the step 60
61.

【００８５】貴金属低担持部４６１の温度が昇温すると
ともに、選択還元型ＮＯx触媒４６へ供給された還元剤
の一部が貴金属低担持部４６１へ供給されると、前記貴
金属低担持部４６１においても還元剤と窒素酸化物（Ｎ
Ｏx）との酸化・還元反応が行われ、それら還元剤及び
窒素酸化物（ＮＯx）が酸化・還元反応する際に発生す
る反応熱によって貴金属低担持部４６１がＮＯx浄化ウ
ィンド内まで昇温する。When the temperature of the noble metal low-supporting portion 461 increases and a part of the reducing agent supplied to the selective reduction type NOx catalyst 46 is supplied to the noble metal low-supporting portion 461, Also reducing agents and nitrogen oxides (N
Ox) is subjected to an oxidation / reduction reaction, and the noble metal low-supporting portion 461 is heated to the inside of the NOx purification window by reaction heat generated when the reducing agent and the nitrogen oxide (NOx) undergo an oxidation / reduction reaction.

【００８６】続いて、前記した貴金属低担持部４６１に
おいて酸化されなかった還元剤は、貴金属低担持部４６
１下流の第２の貴金属高担持部４６２へ流入することに
なる。第２の貴金属高担持部４６２には酸化・還元能力
を有する貴金属が高濃度で担持されているため、該第２
の貴金属高担持部４６２において還元剤の酸化が促進さ
れる。Subsequently, the reducing agent that has not been oxidized in the noble metal low-supporting portion 461 is replaced with the noble metal low-supporting portion 46.
It flows into the second noble metal high supporting portion 462 one downstream. Since the second noble metal high supporting portion 462 supports a high concentration of a noble metal having an oxidation / reduction ability,
Oxidation of the reducing agent is promoted in the noble metal high-carrying portion 462.

【００８７】従って、本実施の形態に係る内燃機関の排
気浄化装置によれば、選択還元型ＮＯx触媒４６の担体
４６ｂにおける上流側端部と下流側端部とに貴金属高担
持部４６０、４６２が形成されているため、前述した第
１の実施の形態と同様の効果が得られる上に、担体４６
ｂの第１の貴金属高担持部４６０及び貴金属低担持部４
６１を通過した還元剤が第２の貴金属高担持部４６２に
おいて酸化処理され、還元剤が選択還元型ＮＯx触媒４
６から流出することがない。Therefore, according to the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment, the noble metal high carrying portions 460 and 462 are provided at the upstream end and the downstream end of the carrier 46b of the selective reduction NOx catalyst 46. As a result, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the carrier 46
b first noble metal high supporting portion 460 and noble metal low supporting portion 4
The reducing agent that has passed through 61 is oxidized in the second noble metal high loading section 462, and the reducing agent is selectively reduced NOx catalyst 4
6 does not flow out.

【００８８】尚、担体の上流側端部近傍と下流側端部近
傍とに貴金属高担持部を形成する場合は、上流側の貴金
属高担持部を通気抵抗が小さくなるよう形成すると共
に、下流側の貴金属高担持部を通気抵抗が大きくなるよ
う形成するようにしても良い。In the case where the noble metal high carrying portion is formed near the upstream end portion and the downstream end portion of the carrier, the noble metal high carrying portion on the upstream side is formed so as to reduce the airflow resistance, and The high noble metal supporting portion may be formed so as to increase the ventilation resistance.

【００８９】ここで、上流側の貴金属高担持部の通気抵
抗が小さくされると、該貴金属高担持部を還元剤がすり
抜け易くなるため、還元剤が担体全域へ行き渡るように
なる。Here, when the ventilation resistance of the noble metal high-carrying portion on the upstream side is reduced, the reducing agent easily passes through the noble metal high-carrying portion, so that the reducing agent spreads over the entire area of the carrier.

【００９０】一方、下流側の貴金属高担持部の通気抵抗
が大きくされると、該貴金属高担持部を還元剤がすり抜
け難くなるため、還元剤が前記貴金属高担持において酸
化され易くなり、還元剤が選択還元型ＮＯx触媒から流
出することが無くなる。On the other hand, if the ventilation resistance of the noble metal high-supporting portion on the downstream side is increased, the reducing agent does not easily pass through the noble metal high-supporting portion, so that the reducing agent is easily oxidized in the noble metal high-supporting portion. Does not flow out of the selective reduction type NOx catalyst.

【００９１】＜実施の形態３＞以下、本発明に係る内燃
機関の排気浄化装置の第３の実施の形態について図６に
基づいて説明する。ここでは、前述の第１の実施の形態
と異なる構成について説明し、同様の構成については説
明を省略する。<Embodiment 3> A third embodiment of the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to FIG. Here, a configuration different from that of the above-described first embodiment will be described, and a description of a similar configuration will be omitted.

【００９２】前述の第１の実施の形態では、排気の熱量
が比較的少なくなり易い内燃機関に適用される排気浄化
装置について述べたが、本実施の形態では、排気の熱量
が比較的多くなり易い内燃機関に適用される排気浄化装
置について述べる。In the above-described first embodiment, the exhaust gas purifying apparatus applied to the internal combustion engine in which the calorific value of the exhaust gas is relatively small has been described. However, in this embodiment, the calorific value of the exhaust gas is relatively large. An exhaust purification device applied to an internal combustion engine that is easy to use will be described.

【００９３】ここで、比較的多量の熱を持つ排気が選択
還元型ＮＯx触媒に流入した場合には、排気から選択還
元型ＮＯx触媒４６へ伝達される熱量が多くなり、選択
還元型ＮＯx触媒の床温が高くなり易い。特に、選択還
元型ＮＯx触媒における上流側の部位は、排気の熱を受
け易いため、排気の熱のみでＮＯx浄化ウィンド内まで
昇温することが想定される。Here, when exhaust gas having a relatively large amount of heat flows into the selective reduction type NOx catalyst, the amount of heat transferred from the exhaust gas to the selective reduction type NOx catalyst 46 increases, and The floor temperature tends to increase. In particular, the upstream portion of the selective reduction type NOx catalyst is apt to receive the heat of the exhaust gas, and therefore it is assumed that the temperature of the NOx purification window is increased only by the heat of the exhaust gas.

【００９４】選択還元型ＮＯx触媒の床温がＮＯx浄化ウ
ィンド内まで昇温すると、貴金属と還元剤との酸化・還
元反応が活発となり、それに応じて比較的多量の反応熱
が発生することになるため、前記選択還元型ＮＯx触媒
の床温がＮＯx浄化ウィンドより高い温度域まで昇温
し、窒素酸化物（ＮＯx）の浄化率が低下することが考
えられる。When the bed temperature of the selective reduction type NOx catalyst rises to the inside of the NOx purification window, the oxidation / reduction reaction between the noble metal and the reducing agent becomes active, and accordingly a relatively large amount of reaction heat is generated. Therefore, it is considered that the bed temperature of the selective reduction type NOx catalyst rises to a temperature range higher than the NOx purification window, and the purification rate of nitrogen oxides (NOx) decreases.

【００９５】これに対し、選択還元型ＮＯx触媒の担体
全体に低濃度で一律に貴金属を担持させ、炭化水素（Ｈ
Ｃ）と貴金属との酸化・還元反応を抑制することによ
り、反応熱の発生量を抑制して選択還元型ＮＯx触媒の
過剰な昇温を防止することも考えられるが、還元剤の全
てを選択還元型ＮＯx触媒内において酸化処理すること
ができなくなり、一部の還元剤が選択還元型ＮＯx触媒
から流出してしまう虞がある。On the other hand, noble metals are uniformly supported at a low concentration on the entire carrier of the selective reduction type NOx catalyst, and the hydrocarbon (H
By suppressing the oxidation / reduction reaction between C) and the noble metal, it is conceivable to suppress the amount of reaction heat generated to prevent an excessive temperature rise of the selective reduction type NOx catalyst. The oxidation treatment cannot be performed in the reduced NOx catalyst, and there is a possibility that a part of the reducing agent may flow out of the selective reduction NOx catalyst.

【００９６】従って、排気の熱量が比較的多くなりやす
い内燃機関の排気浄化装置では、選択還元型ＮＯx触媒
の過剰な昇温を防止しつつ、還元剤の選択還元型ＮＯx
触媒からの流出を防止することが必要となる。Therefore, in an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine in which the calorific value of exhaust gas tends to be relatively large, the selective reduction type NOx of the reducing agent is prevented while preventing the temperature of the selective reduction type NOx catalyst from rising excessively.
It is necessary to prevent outflow from the catalyst.

【００９７】そこで、本実施の形態に係る選択還元型Ｎ
Ｏx触媒４６は、図６に示すように、その下流側端部近
傍のみに貴金属が高濃度で担持された貴金属高担持部４
６２が形成された担体４６ｂを備えるようにした。尚、
前記担体４６ｂにおいて、前記貴金属高担持部４６２以
外の部位、言い換えれば、前記貴金属高担持部４６２よ
り上流の部位には、前記貴金属高担持部４６２より低い
濃度で且つ均一に貴金属が担持された貴金属低担持部４
６１が形成されるものとする。Therefore, the selective reduction type N according to the present embodiment
As shown in FIG. 6, the Ox catalyst 46 has a noble metal high loading portion 4 in which a noble metal is loaded at a high concentration only in the vicinity of its downstream end.
The carrier 46b provided with 62 was provided. still,
In the carrier 46b, at a portion other than the noble metal high supporting portion 462, in other words, at a portion upstream of the noble metal high supporting portion 462, the noble metal on which the noble metal is uniformly supported at a lower concentration than the noble metal high supporting portion 462. Low carrying part 4
61 are formed.

【００９８】このように構成された選択還元型ＮＯx触
媒４６では、比較的熱量の多い排気とともに還元剤が流
入した場合に、担体４６ｂにおける貴金属低担持部４６
１が排気の熱を受けて昇温する。特に貴金属低担持部４
６１における上流側端部近傍の部位は、排気の熱を受け
易いため他の部位に比して昇温し易い。In the selective reduction type NOx catalyst 46 configured as described above, when the reducing agent flows together with the exhaust gas having a relatively large calorific value, the noble metal low loading portion 46 on the carrier 46b is formed.
1 is heated by the heat of the exhaust gas. Especially noble metal low carrying part 4
The portion 61 near the upstream end is more susceptible to the heat of the exhaust gas, and is therefore more likely to heat up than other portions.

【００９９】貴金属低担持部４６１における上流側端部
近傍の部位が昇温すると、前記部位での貴金属と還元剤
の酸化・還元反応が活発となり、その反応熱によって前
記部位の温度が一層高くなる。When the temperature of the portion near the upstream end in the noble metal low-carrying portion 461 rises, the oxidation / reduction reaction between the noble metal and the reducing agent at the portion becomes active, and the heat of the reaction further increases the temperature of the portion. .

【０１００】但し、貴金属低担持部４６１には貴金属が
低濃度で担持されているため、貴金属と還元剤とが反応
する際に発生する熱量が過剰に多くなることがなく、貴
金属低担持部４６１における上流側端部近傍の部位が過
剰に昇温せずにＮＯx浄化ウィンド内に収束することに
なる。However, since the noble metal low-supporting portion 461 supports the noble metal at a low concentration, the amount of heat generated when the noble metal reacts with the reducing agent does not become excessively large. The portion in the vicinity of the upstream end portion in FIG. 1 converges in the NOx purification window without excessively increasing the temperature.

【０１０１】このようにして昇温した貴金属低担持部４
６１の熱は、排気の流れに沿って貴金属低担持部４６１
における下流側の部位へ徐々に伝達され、貴金属低担持
部４６１全体が適当に昇温することになる。The noble metal low-carrying portion 4 thus heated
The heat of the precious metal low supporting portion 461 is generated along the flow of the exhaust gas.
Is gradually transmitted to the downstream part of the precious metal low supporting portion 461, and the entire temperature of the noble metal low supporting portion 461 is appropriately increased.

【０１０２】また、貴金属低担持部４６１の貴金属担持
量が少ないため、すなわち、貴金属低担持部４６１では
還元剤と反応すべき貴金属量が少ないために、貴金属低
担持部４６１における上流側端部近傍の部位で還元剤の
全てが酸化されるようなことはなく、前記した部位で酸
化されなかった還元剤もしくは部分酸化した還元剤が貴
金属低担持部４６１における下流側の部位にも行き渡る
ことになる。Further, since the amount of the noble metal supported on the noble metal low supporting portion 461 is small, that is, the amount of the noble metal to be reacted with the reducing agent is small in the noble metal low supporting portion 461, the vicinity of the upstream end of the noble metal low supporting portion 461 is reduced. Does not oxidize all of the reducing agent at the portion, and the reducing agent not oxidized at the above-described portion or the partially oxidized reducing agent spreads to the downstream portion of the noble metal low supporting portion 461. .

【０１０３】上記したように貴金属低担持部４６１の全
体が昇温するとともに、選択還元型ＮＯx触媒４６へ供
給された還元剤が貴金属低担持部４６１の全体へ行き渡
ると、前記貴金属低担持部４６１の全域において還元剤
と貴金属との酸化・還元反応が行われることになる。As described above, when the temperature of the entire precious metal low-supporting portion 461 rises and the reducing agent supplied to the selective reduction type NOx catalyst 46 spreads over the entire precious metal low-supporting portion 461, the precious metal low-supporting portion 461 The oxidation / reduction reaction between the reducing agent and the noble metal is performed in the entire region.

【０１０４】一方、貴金属低担持部４６１で酸化されな
かった還元剤は、該貴金属低担持部４６１下流の貴金属
高担持部４６２へ供給されることになるが、前記貴金属
高担持部４６２には貴金属が高濃度で担持されているた
め、貴金属低担持部４６１から貴金属高担持部４６２へ
流入した還元剤の全ては、貴金属高担持部４６２におい
て確実に酸化処理される。On the other hand, the reducing agent that has not been oxidized in the noble metal low-supporting portion 461 is supplied to the noble metal high-supporting portion 462 downstream of the noble metal low-supporting portion 461. Is supported at a high concentration, so that all of the reducing agent flowing from the low-precious-metal supporting portion 461 to the high-precious-metal supporting portion 462 is reliably oxidized in the high-precious-metal supporting portion 462.

【０１０５】従って、本実施の形態に係る内燃機関の排
気浄化装置によれば、選択還元型ＮＯx触媒４６の担体
４６ｂにおける下流側端部近傍の部位以外が貴金属低担
持部４６０で形成されるため、比較的高温の排気が選択
還元型ＮＯx触媒４６に流入した場合であっても、選択
還元型ＮＯx触媒４６における上流側端部近傍の部位が
過剰に昇温することがなく、選択還元型ＮＯx触媒４６
全体を所望のＮＯx浄化ウィンド内に収束させることが
可能になるとともに、選択還元型ＮＯx触媒４６全体に
還元剤を行き渡らせることが可能となる。Therefore, according to the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment, the portion of the carrier 46b of the selective reduction type NOx catalyst 46 other than the portion near the downstream end is formed by the noble metal low carrying portion 460. Even when the relatively high-temperature exhaust gas flows into the selective reduction type NOx catalyst 46, the portion of the selective reduction type NOx catalyst 46 near the upstream end does not rise excessively, Catalyst 46
The entirety can be converged in the desired NOx purification window, and the reducing agent can be spread over the entire selective reduction type NOx catalyst 46.

【０１０６】更に、本実施の形態に係る選択還元型ＮＯ
x触媒４６によれば、担体４６ｂにおける下流側端部近
傍の部位に貴金属高担持部４６０が形成されるため、貴
金属低担持部４６１で酸化されなかった還元剤が前記貴
金属高担持部４６２において確実に酸化処理されること
になる。Further, the selective reduction type NO according to this embodiment
According to the x catalyst 46, the noble metal high-carrying portion 460 is formed at a position near the downstream end of the carrier 46b, so that the reducing agent that has not been oxidized by the noble metal low-carrying portion 461 is surely stored in the noble metal high-carrying portion 462. Oxidation treatment.

【０１０７】この結果、還元剤の選択還元型ＮＯx触媒
４６からの流出を防止しつつ、選択還元型ＮＯx触媒４
６の浄化能力を効果的に発揮させることが可能となる。As a result, while preventing the reducing agent from flowing out of the selective reduction type NOx catalyst 46, the selective reduction type NOx catalyst 4
6 can be effectively exerted.

【０１０８】[0108]

【発明の効果】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置で
は、リーンＮＯx触媒における上流側の部位に貴金属高
担持部が配置される場合は、リーンＮＯx触媒に比較的
熱量の少ない排気が流入しても、リーンＮＯx触媒にお
ける上流側の貴金属高担持部で還元剤と窒素酸化物（Ｎ
Ｏx）との酸化・還元反応が促進されるため、その反応
熱によってリーンＮＯx触媒全体を昇温させることが可
能になる。一方、貴金属高担持部はリーンＮＯx触媒に
おける上流側の一部のみに形成されるため、全ての還元
剤が貴金属高担持部で酸化されることがなく、リーンＮ
Ｏx触媒の全域にわたって還元剤を供給することが可能
となる。In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, when the noble metal high-carrying portion is disposed on the upstream side of the lean NOx catalyst, exhaust gas having a relatively small amount of heat flows into the lean NOx catalyst. However, in the lean NOx catalyst, the reducing agent and the nitrogen oxide (N
Since the oxidation / reduction reaction with Ox) is promoted, it is possible to raise the temperature of the entire lean NOx catalyst by the heat of the reaction. On the other hand, since the noble metal high carrying portion is formed only in a part of the lean NOx catalyst on the upstream side, all the reducing agent is not oxidized by the noble metal high carrying portion, and the lean
It is possible to supply the reducing agent over the entire area of the Ox catalyst.

【０１０９】この結果、リーンＮＯx触媒の全域におい
て還元剤及び窒素酸化物（ＮＯx）の酸化・還元反応が
行われることになり、リーンＮＯx触媒の浄化能力が効
率的に発揮されることになる。更に、貴金属高担持部が
リーンＮＯx触媒の一部にのみ形成されるため、リーン
ＮＯx触媒が過剰に昇温することがなく、サルフェート
の生成が抑制される。As a result, the oxidation and reduction reactions of the reducing agent and the nitrogen oxide (NOx) are performed in the entire region of the lean NOx catalyst, and the purification ability of the lean NOx catalyst is efficiently exhibited. Further, since the noble metal high carrying portion is formed only in a part of the lean NOx catalyst, the temperature of the lean NOx catalyst does not rise excessively, and the generation of sulfate is suppressed.

【０１１０】また、本発明に係る内燃機関の排気浄化装
置では、リーンＮＯx触媒における下流側の部位に貴金
属高担持部が配置される場合は、リーンＮＯx触媒に比
較的熱量の多い排気が流入しても、リーンＮＯx触媒に
おける上流側の部位での還元剤及び窒素酸化物（ＮＯ
x）の酸化・還元反応が抑制されるため、前記した上流
側の部位の温度が過剰に上昇することがなくなるととも
に、全ての還元剤がリーンＮＯx触媒における上流側の
部位で酸化されることがない。In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, when the noble metal high-carrying portion is disposed at a downstream portion of the lean NOx catalyst, exhaust gas having a relatively large amount of heat flows into the lean NOx catalyst. However, the reducing agent and the nitrogen oxides (NO
Since the oxidation / reduction reaction of x) is suppressed, the temperature of the above-described upstream portion does not excessively increase, and all the reducing agent is oxidized at the upstream portion of the lean NOx catalyst. Absent.

【０１１１】この結果、リーンＮＯx触媒が適切な温度
に保たれるとともに、リーンＮＯx触媒の全域にわたっ
て還元剤が供給されることなり、リーンＮＯx触媒の全
域において還元剤及び窒素酸化物（ＮＯx）の酸化・還
元反応が行われることになり、リーンＮＯx触媒の浄化
能力が効率的に発揮されることになる。更に、リーンＮ
Ｏx触媒における下流側の部位まで到達した還元剤の全
ては、貴金属高担持部において酸化されることになるた
め、還元剤がリーンＮＯx触媒から流出することもな
い。As a result, the lean NOx catalyst is maintained at an appropriate temperature, and the reducing agent is supplied over the entire area of the lean NOx catalyst, so that the reducing agent and the nitrogen oxide (NOx) are reduced over the entire area of the lean NOx catalyst. Oxidation / reduction reactions are performed, and the purifying ability of the lean NOx catalyst is efficiently exhibited. Furthermore, lean N
All of the reducing agent that has reached the downstream portion of the Ox catalyst is oxidized in the noble metal high carrying portion, so that the reducing agent does not flow out of the lean NOx catalyst.

【０１１２】また、貴金属高担持部がリーンＮＯx触媒
の一部にのみ形成されるため、リーンＮＯx触媒が過剰
に昇温することがなく、サルフェートの生成が抑制され
る。Further, since the noble metal high carrying portion is formed only in a part of the lean NOx catalyst, the temperature of the lean NOx catalyst does not rise excessively, and the generation of sulfate is suppressed.

【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を適用
する内燃機関の概略構成を示す図FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which an exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to the present invention is applied;

【図２】 選択還元型ＮＯx触媒の内部構成を示す断面
図FIG. 2 is a sectional view showing an internal configuration of a selective reduction type NOx catalyst.

【図３】 選択還元型ＮＯx触媒の温度と浄化特性との
関係を示す図FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the temperature of a selective reduction type NOx catalyst and purification characteristics.

【図４】 選択還元型ＮＯx触媒の上流側端部近傍の温
度変化を示す図FIG. 4 is a diagram showing a temperature change near an upstream end of a selective reduction type NOx catalyst.

【図５】 第２の実施の形態に係る選択還元型ＮＯx触
媒の内部構成を示す図FIG. 5 is a diagram showing an internal configuration of a selective reduction type NOx catalyst according to a second embodiment.

【図６】 第３の実施の形態に係る選択還元型ＮＯx触
媒の内部構成を示す図FIG. 6 is a diagram showing an internal configuration of a selective reduction type NOx catalyst according to a third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１・・・・内燃機関 ２１・・・気筒 ２４・・・燃焼室 ２７・・・排気ポート ２９・・・排気弁 ３２・・・燃料噴射弁 ４５・・・排気枝管 ４６・・・排気浄化触媒 ４６ａ・・ケーシング ４６ｂ・・担体 ４７・・・排気管 ４６０・・貴金属高担持部（第１の貴金属高担持部） ４６１・・貴金属低担持部 ４６２・・第２の貴金属高担持部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine 21 ... Cylinder 24 ... Combustion chamber 27 ... Exhaust port 29 ... Exhaust valve 32 ... Fuel injection valve 45 ... Exhaust branch pipe 46 ... Exhaust purification Catalyst 46a Casing 46b Carrier 47 Exhaust pipe 460 Precious metal high carrying part (first precious metal high carrying part) 461 Precious metal low carrying part 462 Second precious metal high carrying part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｎ 3/10 Ｂ０１Ｄ 53/36 １０３Ｂ Ｆターム(参考） 3G091 AA12 AA17 AA24 AA28 AB05 BA01 BA11 BA14 CA18 CB02 CB03 CB05 CB07 CB08 DA01 DA02 DB10 EA01 EA05 EA07 EA16 EA31 EA34 FA11 FB10 FB11 FB12 GA06 GA18 GB01X GB05W GB06W GB09X GB10X GB16X HA36 4D048 AA06 AB01 AB02 AC02 BA30Y BB02 CA01 CC32 CC47 CC49 DA01 DA02 DA08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. ⁷ Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F01N 3/10 B01D 53/36 103B F-term (Reference) 3G091 AA12 AA17 AA24 AA28 AB05 BA01 BA11 BA14 CA18 CB02 CB03 CB05 CB07 CB08 DA01 DA02 DB10 EA01 EA05 EA07 EA16 EA31 EA34 FA11 FB10 FB11 FB12 GA06 GA18 GB01X GB05W GB06W GB09X GB10X GB16X HA36 4D048 AA06 AB01 AB02 AC02 BA30Y BB02 CA01 CC32 CC47 CC49 DA01 DA02 DA08

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 酸素過剰状態の混合気を燃焼可能な希薄
燃焼式内燃機関と、 前記希薄燃焼式内燃機関の排気通路に設けられ、所定の
還元剤が供給されたときに排気中に含まれる窒素酸化物
（ＮＯx）を浄化するリーンＮＯx触媒と、 前記リーンＮＯx触媒へ還元剤を供給する還元剤供給手
段とを備えた内燃機関の排気浄化装置において、 前記リーンＮＯx触媒における上流側の部位には、酸化
・還元能力を有する貴金属が他の部位に比して多く担持
された貴金属高担持部が設けられることを特徴とする内
燃機関の排気浄化装置。1. A lean-burn internal combustion engine capable of burning an air-fuel mixture in an oxygen-excess state, and provided in an exhaust passage of the lean-burn internal combustion engine and included in exhaust when a predetermined reducing agent is supplied. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, comprising: a lean NOx catalyst for purifying nitrogen oxides (NOx); and a reducing agent supply means for supplying a reducing agent to the lean NOx catalyst. The present invention provides an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, comprising a noble metal high-carrying portion on which a noble metal having oxidation / reduction ability is supported more than other portions. 【請求項２】 前記リーンＮＯx触媒における上流側の
部位及び下流側の部位には、酸化・還元能力を有する貴
金属が他の部位に比して多く担持された貴金属高担持部
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 noble metal high-carrying portion in which a noble metal having an oxidation / reduction ability is supported more than other portions is provided at an upstream portion and a downstream portion of the lean NOx catalyst. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein: 【請求項３】 前記リーンＮＯx触媒における上流側の
部位は、下流側の部位に比して通気抵抗が小さくなるよ
う形成されることを特徴とする請求項２に記載の内燃機
関の排気浄化装置。3. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 2, wherein an upstream portion of the lean NOx catalyst is formed to have a smaller airflow resistance than a downstream portion. . 【請求項４】 酸素過剰状態の混合気を燃焼可能な希薄
燃焼式内燃機関と、 前記希薄燃焼式内燃機関の排気通路に設けられ、所定の
還元剤が供給されたときに排気中に含まれる窒素酸化物
（ＮＯx）を浄化するリーンＮＯx触媒と、 前記リーンＮＯx触媒へ還元剤を供給する還元剤供給手
段とを備えた内燃機関の排気浄化装置において、 前記リーンＮＯx触媒における下流側の部位には、酸化
・還元能力を有する貴金属が他の部位に比して多く担持
された貴金属高担持部が設けられることを特徴とする内
燃機関の排気浄化装置。4. A lean-burn internal combustion engine capable of burning an air-fuel mixture in an oxygen-excess state, and provided in an exhaust passage of the lean-burn internal combustion engine and included in exhaust when a predetermined reducing agent is supplied. An exhaust purification system for an internal combustion engine, comprising: a lean NOx catalyst for purifying nitrogen oxides (NOx); and a reducing agent supply unit for supplying a reducing agent to the lean NOx catalyst. The present invention provides an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, comprising a noble metal high-carrying portion in which a noble metal having an oxidation / reduction ability is supported more than other portions.