JP4211747B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

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

排気ガス中のNOx をアンモニアにより還元するのに適した触媒を機関排気通路内に配置し、触媒上流の機関排気通路内に尿素水溶液を供給すれば尿素水溶液から発生するアンモニアによって排気ガス中のNOx を還元させることができる。しかしながらこの場合、触媒の温度が低くなるとそれに伴なってNOx の浄化率が低くなる。そこで触媒温度に応じたNOx 浄化率でもってNOx を還元するのに必要な尿素量を算出し、算出された量の尿素が供給されるように尿素水溶液の供給量を制御するようにした内燃機関が公知である（例えば特許文献１を参照）。
実開平３−129712号公報 If a catalyst suitable for reducing NO x in the exhaust gas with ammonia is disposed in the engine exhaust passage and the urea aqueous solution is supplied into the engine exhaust passage upstream of the catalyst, the ammonia generated from the urea aqueous solution causes the ammonia in the exhaust gas. NO x can be reduced. However, in this case, as the temperature of the catalyst decreases, the NO x purification rate decreases accordingly. Therefore, the amount of urea required to reduce NO x with the NO x purification rate corresponding to the catalyst temperature is calculated, and the supply amount of the urea aqueous solution is controlled so that the calculated amount of urea is supplied. Internal combustion engines are known (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Utility Model Publication No. 3-129712

しかしながらこのように触媒温度に応じたNOx 浄化率でもってNOx を還元するのに必要な量の尿素を供給している限り触媒温度がそれほど高くないときにはNOx 浄化率が低く、斯くして触媒温度がそれほど高くないときに高いNOx 浄化率を得ることができないという問題がある。特に低負荷運転状態からの加速運転時のように触媒温度がそれほど高くならずかつ排気ガス中のNOx 量が多い場合にはNOx 浄化率が低いと多量のNOx が大気中に放出されるという問題を生ずる。
本発明の目的は、NOx 浄化率を高めることのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。 However, this way when the catalyst temperature as that supply amount of urea required for reducing the NO x with in the NO x purification rate according to the catalyst temperature is not so high low the NO x purification rate, and thus There is a problem that a high NO x purification rate cannot be obtained when the catalyst temperature is not so high. In particular, when the catalyst temperature is not so high and the amount of NO x in the exhaust gas is large, such as during acceleration operation from a low load operation state, a large amount of NO x is released into the atmosphere if the NO x purification rate is low. Cause a problem.
An object of the present invention is to provide an exhaust purification device for an internal combustion engine that can increase the NO x purification rate.

上記目的を達成するために本発明によれば、酸素過剰のもとでアンモニアにより排気ガス中のNOx を還元するのに適した触媒を機関排気通路内に配置し、この触媒に尿素を含む液体を供給するための供給手段と、この液体の供給量を制御するための供給制御手段とを具備し、触媒は、触媒に供給された液体内に含まれる尿素の少くとも一部を触媒内に貯蔵すると共に触媒内に貯蔵された尿素の触媒温度上昇に伴なう形態変化により触媒内に貯蔵された尿素から触媒温度の上昇に伴ない少しずつアンモニアを放出させて放出したアンモニアにより排気ガス中のNOx を還元する機能を有し、供給制御手段は、機関低負荷運転時には供給される尿素量をNO x 量に対し当量比＝１以上の尿素量とし、機関低負荷運転状態からの加速運転時には供給される尿素量を当量比＝１以下に減少させるようにしている。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a catalyst suitable for reducing NO x in exhaust gas by ammonia under an excess of oxygen is disposed in the engine exhaust passage, and this catalyst contains urea. A supply means for supplying a liquid and a supply control means for controlling the supply amount of the liquid, and the catalyst contains at least a part of urea contained in the liquid supplied to the catalyst in the catalyst; As the catalyst temperature rises, urea is stored in the catalyst and the ammonia is gradually released as the catalyst temperature rises due to the shape change accompanying the catalyst temperature rise. It has the function of reducing NO x in the supply control means, engine low load urea amount supplied during operation and the equivalent ratio = 1 or more amount of urea to the amount of NO x, from the engine low load operating state Urine supplied during acceleration operation So that reduce the amount equivalent ratio = 1 below.

図１は本発明を圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示している。なお、本発明はガソリン機関にも適用することができる。
図１を参照すると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電気制御式燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気弁、10は排気ポートを夫々示す。吸気ポート８は対応する吸気枝管11を介してサージタンク12に連結され、サージタンク12は吸気ダクト13およびエアフロメータ14を介してエアクリーナ15に連結される。吸気ダクト13内にはステップモータ16により駆動されるスロットル弁17が配置される。 FIG. 1 shows a case where the present invention is applied to a compression ignition type internal combustion engine. The present invention can also be applied to a gasoline engine.
Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a cylinder block, 3 is a cylinder head, 4 is a piston, 5 is a combustion chamber, 6 is an electrically controlled fuel injection valve, 7 is an intake valve, 8 is an intake port, 9 Indicates an exhaust valve, and 10 indicates an exhaust port. The intake port 8 is connected to a surge tank 12 via a corresponding intake branch pipe 11, and the surge tank 12 is connected to an air cleaner 15 via an intake duct 13 and an air flow meter 14. A throttle valve 17 driven by a step motor 16 is disposed in the intake duct 13.

一方、排気ポート10は排気マニホルド18を介して触媒19を内蔵した第１の触媒コンバータ20の入口部に連結され、第１の触媒コンバータ20の出口部は排気管21を介して触媒22を内蔵した第２の触媒コンバータ23に連結される。図１に示される実施例では触媒19は酸化機能を有する触媒、例えば酸化触媒又は三元触媒からなり、触媒22は酸素過剰のもとでアンモニアにより排気ガス中のNOx を還元するのに適したNOx 選択還元触媒からなる。 On the other hand, the exhaust port 10 is connected to an inlet portion of a first catalytic converter 20 containing a catalyst 19 via an exhaust manifold 18, and an outlet portion of the first catalytic converter 20 contains a catalyst 22 via an exhaust pipe 21. Connected to the second catalytic converter 23. In the embodiment shown in FIG. 1, the catalyst 19 comprises a catalyst having an oxidation function, such as an oxidation catalyst or a three-way catalyst, and the catalyst 22 is suitable for reducing NO x in exhaust gas with ammonia under an excess of oxygen. consisting the NO x selective reduction catalyst.

排気マニホルド18とサージタンク12とは排気ガス再循環（以下、EGR と称す）通路24を介して互いに連結され、EGR 通路24内には電気制御式EGR 制御弁25が配置される。各燃料噴射弁６は燃料供給管26を介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール27に連結される。このコモンレール27内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ28から燃料が供給され、コモンレール27内に供給された燃料は各燃料供給管26を介して燃料噴射弁６に供給される。コモンレール27にはコモンレール27内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ29が取付けられ、燃料圧センサ29の出力信号に基づいてコモンレール27内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ28の吐出量が制御される。   The exhaust manifold 18 and the surge tank 12 are connected to each other via an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as EGR) passage 24, and an electrically controlled EGR control valve 25 is disposed in the EGR passage 24. Each fuel injection valve 6 is connected to a fuel reservoir, so-called common rail 27, through a fuel supply pipe 26. Fuel is supplied into the common rail 27 from an electrically controlled fuel pump 28 with variable discharge amount, and the fuel supplied into the common rail 27 is supplied to the fuel injection valve 6 through each fuel supply pipe 26. A fuel pressure sensor 29 for detecting the fuel pressure in the common rail 27 is attached to the common rail 27, and the fuel pump 28 is configured so that the fuel pressure in the common rail 27 becomes the target fuel pressure based on the output signal of the fuel pressure sensor 29. The discharge amount is controlled.

一方、アンモニアを発生するアンモニア発生化合物を含む液体がタンク30内に貯えられており、タンク30内に貯えられているアンモニア発生化合物を含む液体は供給導管31、供給ポンプ32および電磁制御式流量制御弁33を介して排気管21内に供給される。   On the other hand, a liquid containing an ammonia-generating compound that generates ammonia is stored in the tank 30, and the liquid containing the ammonia-generating compound stored in the tank 30 is a supply conduit 31, a supply pump 32, and an electromagnetically controlled flow rate control. The gas is supplied into the exhaust pipe 21 via the valve 33.

電子制御ユニット40はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス41によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ）42、RAM(ランダムアクセスメモリ）43、CPU(マイクロプロセッサ）44、入力ポート45および出力ポート46を具備する。エアフローメータ14は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、この出力電圧は対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力される。また、燃料圧センサ29の出力信号は対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力される。一方、機関本体１には機関冷却水温を検出するための水温センサ34が取付けられ、排気管21内には排気管21内を流れる排気ガスの温度を検出するための温度センサ35が配置される。これら水温センサ34および温度センサ35の出力信号は夫々対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力される。   The electronic control unit 40 is composed of a digital computer, and is connected to each other by a bidirectional bus 41. ROM (read only memory) 42, RAM (random access memory) 43, CPU (microprocessor) 44, input port 45 and output port 46 It comprises. The air flow meter 14 generates an output voltage proportional to the amount of intake air, and this output voltage is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. The output signal of the fuel pressure sensor 29 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. On the other hand, a water temperature sensor 34 for detecting the engine cooling water temperature is attached to the engine body 1, and a temperature sensor 35 for detecting the temperature of the exhaust gas flowing in the exhaust pipe 21 is disposed in the exhaust pipe 21. . The output signals of the water temperature sensor 34 and the temperature sensor 35 are input to the input port 45 via the corresponding AD converters 47, respectively.

アクセルペダル50にはアクセルペダル50の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ51が接続され、負荷センサ51の出力電圧は対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力される。更に入力ポート45にはクランクシャフトが例えば30°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ52が接続される。また、入力ポート45にはスタータスイッチ53の作動信号が入力される。一方、出力ポート46は対応する駆動回路54を介して燃料噴射弁６、ステップモータ16、EGR 制御弁25、燃料ポンプ28、ポンプ32および流量制御弁33に接続される。   A load sensor 51 that generates an output voltage proportional to the depression amount L of the accelerator pedal 50 is connected to the accelerator pedal 50, and the output voltage of the load sensor 51 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. . Further, a crank angle sensor 52 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, 30 ° is connected to the input port 45. An operation signal for the starter switch 53 is input to the input port 45. On the other hand, the output port 46 is connected to the fuel injection valve 6, the step motor 16, the EGR control valve 25, the fuel pump 28, the pump 32, and the flow rate control valve 33 through corresponding drive circuits 54.

さて、前述したように触媒22上流の排気管21内にはアンモニア発生化合物を含む液体が供給される。アンモニアを発生しうるアンモニア発生化合物については種々の化合物が存在し、従ってアンモニア発生化合物として種々の化合物を用いることができる。本発明による実施例ではアンモニア発生化合物として尿素を用いており、アンモニア発生化合物を含む液体として尿素水溶液を用いている。従って以下、触媒22上流の排気管21内に尿素水溶液を供給する場合を例にとって本発明を説明する。   As described above, the liquid containing the ammonia generating compound is supplied into the exhaust pipe 21 upstream of the catalyst 22. There are various types of ammonia generating compounds capable of generating ammonia, and therefore various compounds can be used as the ammonia generating compound. In the embodiment according to the present invention, urea is used as the ammonia generating compound, and an aqueous urea solution is used as the liquid containing the ammonia generating compound. Therefore, hereinafter, the present invention will be described by taking as an example the case of supplying an aqueous urea solution into the exhaust pipe 21 upstream of the catalyst 22.

一方、前述したように触媒22はNOx 選択還元触媒からなり、図 1に示す実施例ではこのNOx 選択還元触媒としてチタニアを担体とし、この担体上に酸化バナジウムを担持した触媒Ｖ2 Ｏ5 ／TiO2（以下、バナジウム・チタニア触媒という）、又はゼオライトを担体とし、この担体上に銅を担持した触媒Cu／ZSM ５（以下、銅ゼオライト触媒という）が用いられている。 On the other hand, as described above, the catalyst 22 is composed of a NO x selective reduction catalyst. In the embodiment shown in FIG. 1, the catalyst V 2 O 5 is a catalyst in which titania is used as a support as the NO x selective reduction catalyst and vanadium oxide is supported on this support. A catalyst Cu / ZSM 5 (hereinafter referred to as a copper zeolite catalyst) in which / TiO 2 (hereinafter referred to as a vanadium / titania catalyst) or zeolite is used as a support and copper is supported on the support is used.

過剰酸素を含んでいる排気ガス中に尿素水溶液を供給すると排気ガス中に含まれるNOは触媒22上において尿素CO(NH2)2から発生するアンモニアNH3 により還元される（例えば2NH3＋２NO＋１／２Ｏ2 →２N2＋３H2O)。この場合、排気ガス中に含まれるNOx を還元して排気ガス中のNOx を完全に除去するためには一定量の尿素が必要であり、以下、排気ガス中のNOx を還元し完全に除去するために必要な尿素量を、尿素／NOx の当量比が１の尿素量という。なお、尿素／NOx の当量比が１であることを以下単に当量比＝１という。 When an aqueous urea solution is supplied to exhaust gas containing excess oxygen, NO contained in the exhaust gas is reduced on the catalyst 22 by ammonia NH 3 generated from urea CO (NH 2 ) 2 (for example, 2NH 3 + 2NO + 1 / 2O 2 → 2N 2 + 3H 2 O). In this case, a certain amount of urea is required to reduce NO x contained in the exhaust gas and completely remove NO x in the exhaust gas. Hereinafter, NO x in the exhaust gas is reduced and completely removed. The amount of urea necessary for removal is referred to as the amount of urea having an equivalent ratio of urea / NO x of 1. Note that the equivalent ratio of urea / NO x is hereinafter simply referred to as equivalent ratio = 1.

図２は機関回転数を一定に維持しつつ触媒22に流入する排気ガス温Tiを変化させ、排気ガス中のNOx 量に対して尿素量が当量比＝１となるように尿素水溶液を供給した場合のNOx 浄化率を示している。なお、図２において実線は触媒22として銅ゼオライト触媒を用いた場合を示しており、破線は触媒22としてバナジウム・チタニア触媒を用いた場合を示している。 FIG. 2 changes the exhaust gas temperature Ti flowing into the catalyst 22 while maintaining the engine speed constant, and supplies the urea aqueous solution so that the urea amount is equivalent ratio = 1 with respect to the NO x amount in the exhaust gas. The NO x purification rate is shown. In FIG. 2, the solid line indicates the case where a copper zeolite catalyst is used as the catalyst 22, and the broken line indicates the case where a vanadium / titania catalyst is used as the catalyst 22.

図２から、排気ガス中のNOx 量に対して尿素量が当量比＝１となるように尿素水溶液が供給された場合、いずれの触媒22においても触媒22に流入する排気ガス温Tiがほぼ 350℃以上になるとNOx 浄化率はほぼ 100パーセントとなり、触媒22に流入する排気ガス温Tiが低下するにつれてNOx 浄化率が低下することがわかる。 From FIG. 2, when the urea aqueous solution is supplied so that the urea amount becomes equivalent ratio = 1 with respect to the NO x amount in the exhaust gas, the exhaust gas temperature Ti flowing into the catalyst 22 is almost equal in any catalyst 22. When the temperature exceeds 350 ° C., the NO x purification rate becomes almost 100%, and it can be seen that the NO x purification rate decreases as the exhaust gas temperature Ti flowing into the catalyst 22 decreases.

一方、図３は触媒22の温度を 400℃に維持した状態で尿素水溶液を供給した場合において、尿素水溶液を供給してからの経過時間ｔ(sec）と発生アンモニア濃度（p.p.m.）との関係を示している。図３から、尿素水溶液を供給すると尿素は一気にアンモニアに分解され、一気にアンモニアが放出されることがわかる。また、上述した如く触媒22の温度が 400℃のときには当量比＝１でもって尿素が供給されるとNOx 浄化率がほぼ 100パーセントとなる。 On the other hand, FIG. 3 shows the relationship between the elapsed time t (sec) after supplying the urea aqueous solution and the generated ammonia concentration (ppm) when the urea aqueous solution is supplied with the temperature of the catalyst 22 maintained at 400 ° C. Show. From FIG. 3, it can be seen that when the urea aqueous solution is supplied, urea is decomposed into ammonia at a stretch and ammonia is released at a stretch. Further, as described above, when the temperature of the catalyst 22 is 400 ° C., if urea is supplied with an equivalent ratio = 1, the NO x purification rate becomes almost 100%.

従って図２および図３から、触媒22の温度がほぼ 350℃以上のときに排気ガス中のNOx 量に対して尿素量が当量比＝１となるように尿素水溶液を供給すると尿素水溶液中に含まれる尿素から一気にアンモニアが放出され、このアンモニアによって排気ガス中の全NOx が還元せしめられることがわかる。云い換えると触媒22の温度がほぼ 350℃以上のときには排気ガス中のNOx 量に対して尿素量が当量比＝１となるように尿素水溶液を供給すれば排気ガス中のNOx をほぼ完全に浄化できることになる。 Therefore, from FIG. 2 and FIG. 3, when the urea aqueous solution is supplied so that the urea amount is equivalent ratio = 1 to the NO x amount in the exhaust gas when the temperature of the catalyst 22 is approximately 350 ° C. or higher, It can be seen that ammonia is released from the contained urea all at once, and this ammonia reduces all NO x in the exhaust gas. In other words, when the temperature of the catalyst 22 is approximately 350 ° C. or higher, if the aqueous urea solution is supplied such that the urea amount is equal to the NO x amount in the exhaust gas = 1, the NO x in the exhaust gas is almost completely exhausted. Can be purified.

一方、図４は触媒22の温度Tcが 120℃のときに尿素水溶液を供給し、その後触媒22の温度Tcを徐々に上昇させた場合において、尿素水溶液供給開始からの経過時間ｔ(sec）と発生アンモニア濃度（p.p.m.）との関係を示している。図４に示されるように尿素水溶液を供給しても触媒22の温度Tcが低い間はアンモニアは全く発生せず、触媒22の温度Tcが上昇を開始すると触媒22の温度Tcが上昇するにつれてアンモニアが少しずつ発生する。   On the other hand, FIG. 4 shows the elapsed time t (sec) from the start of the urea aqueous solution supply when the urea aqueous solution is supplied when the temperature Tc of the catalyst 22 is 120 ° C. and then the temperature Tc of the catalyst 22 is gradually increased. The relationship with the generated ammonia concentration (ppm) is shown. As shown in FIG. 4, even when the urea aqueous solution is supplied, no ammonia is generated while the temperature Tc of the catalyst 22 is low. When the temperature Tc of the catalyst 22 starts to rise, the ammonia increases as the temperature Tc of the catalyst 22 rises. Occur little by little.

図４は次の２つのことを意味している。即ち、まず第１に触媒22の温度Tcが上昇するとアンモニアが発生するということは供給された尿素が触媒22内に貯蔵されていたということを意味している。第２に尿素の熱分解温度はほぼ 132℃であり、従ってアンモニアが尿素の熱分解によって発生するものと考えると触媒22の温度Tcがほぼ 132℃に達したときに一気にアンモニアが放出されるはずである。しかしながら図４に示されるように触媒22の温度Tcがほぼ 132℃に達してもアンモニアは一気に放出されず、このことはアンモニアが尿素の熱分解のみによって発生しているのではないことを意味している。   FIG. 4 means the following two things. That is, first, when the temperature Tc of the catalyst 22 rises, ammonia is generated, which means that the supplied urea is stored in the catalyst 22. Secondly, the thermal decomposition temperature of urea is approximately 132 ° C. Therefore, assuming that ammonia is generated by thermal decomposition of urea, ammonia should be released at once when the temperature Tc of the catalyst 22 reaches approximately 132 ° C. It is. However, as shown in FIG. 4, even when the temperature Tc of the catalyst 22 reaches approximately 132 ° C., ammonia is not released all at once, which means that ammonia is not generated only by the thermal decomposition of urea. ing.

このように触媒22の温度Tcがほぼ 132℃に達してもアンモニアが一気に放出されず、触媒22の温度Tcが上昇するにつれて少しずつアンモニアが放出されるのは触媒22上における尿素の形態変化によるものと考えられる。即ち、尿素はほぼ 132℃においてビウレットに変化し、ビウレットはほぼ 190℃においてシアヌル酸に変化し、シアヌル酸はほぼ 360℃においてシアン酸又はイソシアン酸に変化する。このように温度上昇による形態変化の過程で少しずつアンモニアが発生するものと考えられ、従って図４に示されるように触媒22の温度Tcが上昇するにつれて触媒22から少しずつアンモニアが放出されることになる。   Thus, even when the temperature Tc of the catalyst 22 reaches approximately 132 ° C., ammonia is not released at a stretch, and the ammonia is gradually released as the temperature Tc of the catalyst 22 rises due to a change in the form of urea on the catalyst 22. It is considered a thing. That is, urea changes to biuret at approximately 132 ° C, biuret changes to cyanuric acid at approximately 190 ° C, and cyanuric acid changes to cyanic acid or isocyanic acid at approximately 360 ° C. Thus, it is considered that ammonia is generated little by little in the process of shape change due to the temperature rise, and therefore ammonia is gradually released from the catalyst 22 as the temperature Tc of the catalyst 22 rises as shown in FIG. become.

即ち、尿素水溶液を供給したとき触媒22の温度Tcが低い場合には尿素水溶液中に含まれる尿素が触媒22内に貯蔵される。次いで触媒22の温度Tcが上昇するとそれにつれて触媒22内に貯蔵された尿素が順次別のアンモニア発生化合物に形態変化し、その結果触媒22からアンモニアが徐々に放出されることになる。   That is, when the temperature Tc of the catalyst 22 is low when the urea aqueous solution is supplied, urea contained in the urea aqueous solution is stored in the catalyst 22. Next, when the temperature Tc of the catalyst 22 rises, the urea stored in the catalyst 22 is successively transformed into another ammonia generating compound, and as a result, ammonia is gradually released from the catalyst 22.

このように尿素水溶液を供給したとき触媒22の温度Tcが低い場合には尿素水溶液中に含まれる尿素が触媒22内に貯蔵され、この尿素は触媒22の温度Tcが低い状態に維持されている限り触媒22内に貯蔵され続ける。一方、触媒22の温度Tcがほぼ 132℃からほぼ 350℃までの間のときに尿素水溶液が供給されるとこの場合にも尿素水溶液中に含まれる尿素は触媒22内に一旦貯蔵される。次いで尿素の温度が上昇し、尿素が順次別のアンモニア発生化合物に形態変化するとそれによって触媒22からアンモニアが放出される。即ち、触媒22の温度Tcがほぼ 132℃から 350℃までの間のときに尿素水溶液を供給するとその後暫くしてから触媒22からのアンモニアの放出作用が開始される。   As described above, when the temperature Tc of the catalyst 22 is low when the urea aqueous solution is supplied, urea contained in the urea aqueous solution is stored in the catalyst 22, and this urea is maintained in a state where the temperature Tc of the catalyst 22 is low. As long as stored in the catalyst 22. On the other hand, if the urea aqueous solution is supplied when the temperature Tc of the catalyst 22 is between approximately 132 ° C. and approximately 350 ° C., the urea contained in the urea aqueous solution is once stored in the catalyst 22 in this case as well. The temperature of the urea then rises, and ammonia is released from the catalyst 22 as the urea sequentially changes into another ammonia generating compound. That is, when the urea aqueous solution is supplied when the temperature Tc of the catalyst 22 is between approximately 132 ° C. and 350 ° C., the release action of ammonia from the catalyst 22 is started after a while.

このように触媒22の温度Tcがほぼ 132℃から 350℃までの間のときに尿素水溶液を供給するとその後暫くしてから触媒22からのアンモニアの放出作用が開始されるが触媒22の温度Tcがほぼ一定に維持されているときに尿素水溶液が継続的に供給されれば触媒22からアンモニアが継続的に放出される。ただし、この場合触媒22内に貯蔵された尿素は触媒22の温度Tcにより定まるアンモニア発生化合物までしか形態変化しないのでアンモニアはそれほど発生しない。従ってこの場合、排気ガス中のNOx 量に対して尿素量が当量比＝１となるように尿素水溶液を供給しても触媒22から発生するアンモニアによって排気ガス中の全てのNOx が還元されることはない。 In this way, when the urea aqueous solution is supplied when the temperature Tc of the catalyst 22 is between approximately 132 ° C. and 350 ° C., the ammonia release action from the catalyst 22 starts after a while, but the temperature Tc of the catalyst 22 If the urea aqueous solution is continuously supplied while being kept substantially constant, ammonia is continuously released from the catalyst 22. However, in this case, the urea stored in the catalyst 22 only changes its form up to the ammonia generating compound determined by the temperature Tc of the catalyst 22, so that ammonia is not generated so much. Therefore, in this case, even if the urea aqueous solution is supplied so that the urea amount is equal to the NO x amount in the exhaust gas, all the NO x in the exhaust gas is reduced by the ammonia generated from the catalyst 22. Never happen.

また、尿素水溶液が供給されると尿素水溶液中に含まれる一部の尿素は排気ガス中において熱分解し、それによってアンモニアが発生するものと考えられるので排気ガス中のNOx の一部はこのアンモニアによって還元される。しかしながらこのアンモニアの量もさほど多くはないのでこのアンモニアによって還元される排気ガス中のNOx 量もさほど多くない。 Also, when urea aqueous solution is supplied, some urea contained in the urea aqueous solution is thermally decomposed in the exhaust gas, and it is considered that ammonia is generated thereby, so a part of NO x in the exhaust gas is this Reduced by ammonia. However, since the amount of ammonia is not so large, the amount of NO x in the exhaust gas reduced by the ammonia is not so large.

従って触媒22の温度Tcがほぼ 132℃からほぼ 350℃までの間のほぼ一定温度に維持されているときに、排気ガス中のNOx 量に対して尿素量が当量比＝１となるように尿素水溶液を供給しても図２に示されるようにNOx 浄化率が高くはならない。この場合、排気ガス温が高くなり、それに伴い触媒22の温度Tcが高くなれば一方では触媒22から発生するアンモニア量が増大し、他方では排気ガス中において尿素水溶液中の尿素から発生するアンモニア量も増大する。従って図２に示されるように触媒22に流入する排気ガス温Tiが高くなるにつれてNOx 浄化率は次第に高くなる。 Therefore, when the temperature Tc of the catalyst 22 is maintained at a substantially constant temperature between approximately 132 ° C. and approximately 350 ° C., the urea amount is equal to the equivalent ratio = 1 with respect to the NO x amount in the exhaust gas. Even if the urea aqueous solution is supplied, the NO x purification rate does not increase as shown in FIG. In this case, if the exhaust gas temperature becomes high and the temperature Tc of the catalyst 22 increases accordingly, the amount of ammonia generated from the catalyst 22 increases on the one hand, and the ammonia amount generated from urea in the urea aqueous solution in the exhaust gas on the other hand. Also increases. Thus the NO x purification rate as the exhaust gas temperature Ti is higher flowing into the catalyst 22 as shown in FIG. 2 is gradually increased.

触媒22の温度Tcがほぼ 132℃からほぼ 350℃までのほぼ一定温度に維持されているときにNOx 浄化率を高くするためには触媒22から発生するアンモニア量を増大させ、排気ガス中において尿素水溶液中の尿素から発生するアンモニア量を増大させればよく、そのためには供給される尿素量を増大させればよいことになる。そこで本発明による実施例では触媒22の温度Tcがほぼ 132℃からほぼ 350℃の間でさほど変化しないときには供給される尿素量が排気ガス中のNOx を還元するのに必要な当量比＝１以上の尿素量となるように尿素水溶液の供給量を増量するようにしている。 Increasing the amount of ammonia generated from the catalyst 22 in order to increase the the NO x purification rate when maintained substantially at a constant temperature of up to approximately 350 ° C. the temperature Tc approximately 132 ° C. of the catalyst 22, the exhaust gas What is necessary is just to increase the amount of ammonia generated from urea in the urea aqueous solution, and to increase the amount of urea supplied. Therefore, in the embodiment according to the present invention, when the temperature Tc of the catalyst 22 does not change so much between approximately 132 ° C. and approximately 350 ° C., the amount of urea supplied is equivalent ratio required for reducing NO x in the exhaust gas = 1. The supply amount of the urea aqueous solution is increased so that the above urea amount is obtained.

このように触媒22の温度Tcがほぼ 132℃からほぼ 350℃の間でさほど変化しない場合には当量比＝１以上の量の尿素を供給することによってNOx 浄化率を高くすることができる。しかしながら例えば加速運転時のように排気ガス温が急激に上昇し、触媒22の温度Tcが急激に上昇する場合にはたとえ当量比＝１以上の量の尿素を供給してもNOx 浄化率を高くすることはできない。 As described above, when the temperature Tc of the catalyst 22 does not change so much between about 132 ° C. and about 350 ° C., the NO x purification rate can be increased by supplying an amount of urea equal to or higher than the equivalent ratio = 1. However exhaust gas temperature is rapidly increased as time of acceleration operation example, the the NO x purification rate even if supplying the equivalent ratio = 1 or more in the amount of urea when the temperature Tc of the catalyst 22 rises rapidly Can't be high.

即ち、低負荷運転状態から加速運転すべく高負荷運転状態に移行すると排気ガス温が急激に上昇するために触媒22の温度Tcも急激に上昇する。一方、機関の運転状態が高負荷運転に移行すると排気ガス中のNOx 量が急激に増大する。しかしながらこのとき急激に増大したNOx を還元するのに必要な当量比＝１以上の尿素を供給すべく尿素水溶液の供給量を急激に増大させても前述したように急激に増大された尿素からは暫くしないとアンモニアが発生せず、実際に試験をしてみると加速運転中に急激に増大された尿素からはほとんどアンモニアが発生しない。従って加速運転時には触媒22から放出されるアンモニア量が、増大したNOx を還元するのに必要なアンモニア量に比べて大巾に少なくなり、斯くして高いNOx 浄化率を得ることができない。 That is, when shifting from the low load operation state to the high load operation state for acceleration operation, the exhaust gas temperature rapidly rises, so the temperature Tc of the catalyst 22 also rises rapidly. On the other hand, when the operating state of the engine shifts to high load operation, the amount of NO x in the exhaust gas rapidly increases. However from abruptly increased urea as also described above with rapidly increasing the supply amount of the urea aqueous solution to supply the equivalent ratio = 1 or more urea required for reducing the abruptly increased NO x at this time After a while, ammonia is not generated, and when tested in practice, almost no ammonia is generated from urea that is rapidly increased during acceleration operation. Therefore, during the acceleration operation, the amount of ammonia released from the catalyst 22 is significantly smaller than the amount of ammonia necessary to reduce the increased NO x , and thus a high NO x purification rate cannot be obtained.

そこで本発明では例えば加速運転時におけるように排気ガス中のNOx 量が増大しかつ触媒22の温度Tcが上昇するときに高いNOx 浄化率が得られるように、触媒22が温度上昇を開始する前に多量の尿素、即ち多量のアンモニア発生化合物を触媒22内に貯蔵させておき、触媒22の温度Tcが急激に上昇したときに触媒22内に貯蔵されているアンモニア発生化合物から多量のアンモニアを放出させ、放出された多量のアンモニアによって排気ガス中のNOx を還元するようにしている。 Therefore, in the present invention, for example, the catalyst 22 starts to rise in temperature so that a high NO x purification rate can be obtained when the amount of NO x in the exhaust gas increases and the temperature Tc of the catalyst 22 rises, such as during acceleration operation. Before starting, a large amount of urea, that is, a large amount of ammonia generating compound is stored in the catalyst 22, and when the temperature Tc of the catalyst 22 suddenly rises, a large amount of ammonia from the ammonia generating compound stored in the catalyst 22 is stored. so that the reduction of NO x in the exhaust gas by a large amount of ammonia is released, which release.

もう少し詳しく言うと本発明では触媒22の温度領域が、尿素水溶液中の尿素、即ちアンモニア発生化合物を触媒22内に貯蔵しかつ貯蔵したアンモニア発生化合物からアンモニアがほとんど放出しないアンモニア発生化合物貯蔵領域であるか、又は貯蔵したアンモニア発生化合物から少しずつアンモニアを放出させるアンモニア放出領域であるかを判断し、触媒22の温度がアンモニア放出領域となったときに必要量のアンモニアを放出させるのに十分なアンモニア発生化合物を前もって触媒22内に貯蔵させておくために、必要とされる十分な量の尿素水溶液を触媒22の温度がアンモニア発生化合物貯蔵領域であると判断されたとき触媒22に供給するようにしている。   More specifically, in the present invention, the temperature region of the catalyst 22 is an ammonia generating compound storage region in which urea in an aqueous urea solution, that is, an ammonia generating compound is stored in the catalyst 22 and ammonia is hardly released from the stored ammonia generating compound. Or an ammonia release region that releases ammonia little by little from the stored ammonia generating compound, and sufficient ammonia to release the required amount of ammonia when the temperature of the catalyst 22 reaches the ammonia release region In order to store the generated compound in the catalyst 22 in advance, a sufficient amount of aqueous urea solution is supplied to the catalyst 22 when the temperature of the catalyst 22 is determined to be in the ammonia generating compound storage region. ing.

ここでアンモニア発生化合物貯蔵領域は触媒22の温度Tcがほぼ 132℃以下の温度領域を示しており、アンモニア放出領域は触媒22の温度Tcがほぼ 132℃からほぼ 350℃の間の温度領域を示している。触媒22の温度Tcがほぼ 132℃よりも低いときには図４からわかるように供給された尿素水溶液中の尿素、即ちアンモニア発生化合物は触媒22内に貯蔵され、このとき貯蔵されたアンモニア発生化合物からはほとんどアンモニアが発生しない。また、このとき排気ガス中において尿素からアンモニアが発生したとしてもその量は極めて少量である。従って触媒22の温度Tcがアンモニア発生化合物貯蔵領域内にあるときに尿素水溶液が供給されると尿素水溶液中の尿素、即ちアンモニア発生化合物の大部分は触媒22内に貯蔵されることになる。   Here, the ammonia generating compound storage region shows a temperature region where the temperature Tc of the catalyst 22 is about 132 ° C. or less, and the ammonia release region shows a temperature region where the temperature Tc of the catalyst 22 is between about 132 ° C. and about 350 ° C. ing. When the temperature Tc of the catalyst 22 is lower than about 132 ° C., as can be seen from FIG. 4, urea in the supplied urea aqueous solution, that is, the ammonia generating compound, is stored in the catalyst 22, and from the stored ammonia generating compound, Little ammonia is generated. At this time, even if ammonia is generated from urea in the exhaust gas, the amount is extremely small. Therefore, when the urea aqueous solution is supplied when the temperature Tc of the catalyst 22 is in the ammonia generating compound storage region, the urea in the urea aqueous solution, that is, most of the ammonia generating compound is stored in the catalyst 22.

一方、触媒22の温度Tcがほぼ 132℃からほぼ 350℃の間にあるときには、即ち触媒22の温度Tcがアンモニア放出領域にあるときには触媒22内に貯蔵されているアンモニア発生化合物からアンモニアが放出される。   On the other hand, when the temperature Tc of the catalyst 22 is between about 132 ° C. and about 350 ° C., that is, when the temperature Tc of the catalyst 22 is in the ammonia release region, ammonia is released from the ammonia generating compound stored in the catalyst 22. The

概略的に云って機関始動時、暖機運転時、低負荷運転時および減速運転時には触媒22の温度Tcはアンモニア発生化合物貯蔵領域となり、従って本発明による実施例では機関始動時、暖機運転時、低負荷運転時および減速運転時には多量の尿素水溶液を供給し、触媒22が貯蔵しうるアンモニア発生化合物の最大貯蔵量を越えない範囲で触媒22内に尿素、即ちアンモニア発生化合物を貯蔵するようにしている。従って加速運転が行われたときには触媒22内に貯蔵されたアンモニア発生化合物から多量のアンモニアが放出せしめられ、斯くして排気ガス中のNOx が良好に浄化せしめられることになる。 In general, the temperature Tc of the catalyst 22 becomes an ammonia-generating compound storage region during engine start-up, warm-up operation, low-load operation, and deceleration operation. Therefore, in the embodiment according to the present invention, during engine start-up and warm-up operation During low-load operation and deceleration operation, a large amount of urea aqueous solution is supplied so that urea, that is, the ammonia-generating compound is stored in the catalyst 22 within a range not exceeding the maximum storage amount of the ammonia-generating compound that the catalyst 22 can store. ing. Accordingly, when the acceleration operation is performed, a large amount of ammonia is released from the ammonia generating compound stored in the catalyst 22, and thus the NO x in the exhaust gas is well purified.

図５に尿素水溶液の供給制御の一例を示す。なお、図５には要求負荷Ｌ、燃焼室５から排出された排気ガス中のNOx 量、触媒22の温度Tc、尿素水溶液の供給量、および触媒22内に貯蔵されたアンモニア発生化合物の貯蔵量の変化が示されている。なお、図５の尿素水溶液の供給量において破線は排気ガス中のNOx に対して尿素量が当量比＝１となるような尿素水溶液の供給量を示しており、実線は実際に供給される尿素水溶液の量を示している。 FIG. 5 shows an example of supply control of the urea aqueous solution. 5 shows the required load L, the amount of NO x in the exhaust gas discharged from the combustion chamber 5, the temperature Tc of the catalyst 22, the supply amount of the urea aqueous solution, and the storage of the ammonia generating compound stored in the catalyst 22. The change in quantity is shown. In the supply amount of the urea aqueous solution in FIG. 5, the broken line indicates the supply amount of the urea aqueous solution so that the urea amount is equivalent ratio = 1 with respect to NO x in the exhaust gas, and the solid line is actually supplied. The amount of urea aqueous solution is shown.

図５において運転領域Ｉは機関始動時又は暖機運転時、又はアイドリング運転を含む低負荷運転時を示している。このときには図５に示されるように排気ガス中のNOx 量は少なく、また触媒22の温度Tcがアンモニア発生化合物貯蔵領域内にある。このときには供給される尿素量が当量比＝１以上の尿素量となるように、例えば尿素の供給量が当量比＝１の尿素量の２倍から４倍となるように尿素水溶液が供給される。従ってこのとき触媒22内に貯蔵されている尿素、即ちアンモニア発生化合物の貯蔵量は次第に増大する。 In FIG. 5, an operation region I indicates an engine start time, a warm-up operation time, or a low load operation time including an idling operation. At this time, as shown in FIG. 5, the amount of NO x in the exhaust gas is small, and the temperature Tc of the catalyst 22 is in the ammonia generating compound storage region. At this time, the urea aqueous solution is supplied so that, for example, the amount of urea supplied is 2 to 4 times the amount of urea having the equivalent ratio = 1, so that the amount of urea supplied is equal to or greater than the equivalent amount = 1. . Therefore, at this time, the storage amount of urea, that is, the ammonia generating compound stored in the catalyst 22 gradually increases.

次いで要求負荷Ｌが急激に高められ、加速運転が行われたとする。要求負荷Ｌが急激に高められると排気ガス中のNOx 量は急激に増大する。またこのとき排気ガス温が急激に上昇するために触媒22の温度Tcも急速に上昇し、触媒22の温度Tcがアンモニア放出領域となる。このとき、触媒22内に貯蔵されたアンモニア発生化合物から多量のアンモニアが放出され、放出されたアンモニアによって排気ガス中のNOx が良好に浄化される。このようにこのときアンモニア発生化合物から多量のアンモニアが放出されるので触媒22内に貯蔵されているアンモニア発生化合物の量は急激に低下する。 Next, it is assumed that the required load L is rapidly increased and the acceleration operation is performed. When the required load L is rapidly increased, the amount of NO x in the exhaust gas increases rapidly. At this time, since the exhaust gas temperature rises rapidly, the temperature Tc of the catalyst 22 also rises rapidly, and the temperature Tc of the catalyst 22 becomes the ammonia release region. At this time, a large amount of ammonia is released from the ammonia generating compound stored in the catalyst 22, the NO x in the exhaust gas is excellently purified by the released ammonia. As described above, since a large amount of ammonia is released from the ammonia generating compound at this time, the amount of the ammonia generating compound stored in the catalyst 22 rapidly decreases.

一方、触媒22内に貯蔵されているアンモニア発生化合物から発生するアンモニアによって排気ガス中の全NOx を還元しえない場合には排気ガス中において尿素水溶液中の尿素から発生するアンモニアによって排気ガス中の残りのNOx を還元するために加速運転中にも尿素水溶液が供給される。図５に示す例では加速運転が開始されると尿素水溶液の供給量は一旦減少せしめられ、次いで増大せしめられる。無論、加速運転時に触媒22内に貯蔵されているアンモニア発生化合物から発生するアンモニアによって排気ガス中のNOx を十分に浄化しうる場合には加速運転時に尿素水溶液の供給を停止してもよい。 On the other hand, if the ammonia generated from the ammonia generating compound stored in the catalyst 22 not be reduced all the NO x in the exhaust gas is an exhaust gas by ammonia generated from the urea in the aqueous urea solution in the exhaust gas In order to reduce the remaining NO x , an aqueous urea solution is also supplied during the acceleration operation. In the example shown in FIG. 5, when the acceleration operation is started, the supply amount of the urea aqueous solution is once decreased and then increased. Of course, the supply of aqueous urea solution at the time of acceleration operation may be stopped when that can sufficiently purify NO x in the exhaust gas by the ammonia generated from the ammonia generating compound stored in the catalyst 22 at the time of acceleration operation.

次いで運転領域IIにおいて定常運転が行われ、このとき触媒22の温度Tcがアンモニア放出領域に維持されていたとする。このとき図５に示す例では排気ガス中のNOx を良好に浄化するために尿素の供給量が当量比＝１以上となるように尿素水溶液が供給される。従ってこのとき触媒22内に貯蔵されているアンモニア発生化合物の量は少しずつ増大する。 Next, it is assumed that the steady operation is performed in the operation region II, and at this time, the temperature Tc of the catalyst 22 is maintained in the ammonia release region. At this time, in the example shown in FIG. 5, the urea aqueous solution is supplied so that the supply amount of urea becomes equal to or greater than 1 in order to satisfactorily purify NO x in the exhaust gas. Accordingly, at this time, the amount of the ammonia generating compound stored in the catalyst 22 is gradually increased.

次いで運転領域III において要求負荷Ｌが高められ、次いで高負荷のもとで定常運転が行われ、運転領域III において触媒22の温度Tcがほぼ 350℃を越えると共に高負荷運転状態のもとでは触媒22の温度Tcがほぼ 350℃以上に維持されていたとする。この場合、運転領域III において触媒22の温度Tcが上昇すると触媒22に貯蔵されたアンモニア発生化合物から放出されるアンモニア量が増大し、斯くして触媒22内に貯蔵されているアンモニア発生化合物の量が減少する。また、図５に示す例ではこのときにも尿素水溶液の供給量が減少せしめられる。   Next, the required load L is increased in the operation region III, and then the steady operation is performed under the high load. In the operation region III, the temperature Tc of the catalyst 22 exceeds approximately 350 ° C. and the catalyst is operated under the high load operation state. It is assumed that the temperature Tc of 22 is maintained at about 350 ° C or higher. In this case, when the temperature Tc of the catalyst 22 rises in the operation region III, the amount of ammonia released from the ammonia generating compound stored in the catalyst 22 increases, and thus the amount of the ammonia generating compound stored in the catalyst 22 Decrease. In the example shown in FIG. 5, the supply amount of the urea aqueous solution is also reduced at this time.

一方、触媒22の温度Tcがほぼ 350℃を越えると前述したように供給された尿素水溶液中の全ての尿素はただちにアンモニアに熱分解され、このアンモニアによって排気ガス中のNOx がただちに還元される。従ってこのとき供給される尿素量が排気ガス中のNOx 量に対して当量比＝１となるようにすれば排気ガス中のNOx を完全に浄化できることになる。従って図５に示されるように触媒22の温度Tcがほぼ 350℃以上となっているときには供給される尿素量が排気ガス中のNOx 量に対して当量比＝１となるように尿素水溶液が供給される。なお、このときには触媒22内にアンモニア発生化合物が全く貯蔵されず、従ってこのときには図５に示されるように触媒22内に貯蔵されているアンモニア化合物の量は零となる。 On the other hand, when the temperature Tc of the catalyst 22 exceeds approximately 350 ° C., all urea in the aqueous urea solution supplied as described above is immediately pyrolyzed to ammonia, and NO x in the exhaust gas is immediately reduced by this ammonia. . It will therefore be completely purify NO x in the exhaust gas if so the amount of urea fed at this time becomes the equivalent ratio = 1 for the amount of NO x in the exhaust gas. Therefore, as shown in FIG. 5, when the temperature Tc of the catalyst 22 is approximately 350 ° C. or higher, the urea aqueous solution is adjusted so that the supplied urea amount is equivalent ratio = 1 to the NO x amount in the exhaust gas. Supplied. At this time, no ammonia-generating compound is stored in the catalyst 22, and at this time, the amount of the ammonia compound stored in the catalyst 22 is zero as shown in FIG.

次いで減速運転が行われ、燃料の供給が停止されたとする。このときには排気ガス中のNOx 量は零となり、また触媒22の温度Tcは急速に低下する。このとき図５に示す例では運転領域Ｉと同様に供給される尿素量が低負荷運転時における排気ガス中のNOx 量に対し当量比＝１以上の尿素量となるように尿素水溶液が供給される。従って減速運転が開始されると触媒22内に貯蔵されているアンモニア発生化合物の量が増大せしめられる。 Next, it is assumed that the deceleration operation is performed and the fuel supply is stopped. At this time, the amount of NO x in the exhaust gas becomes zero, and the temperature Tc of the catalyst 22 rapidly decreases. At this time, in the example shown in FIG. 5, the urea aqueous solution is supplied so that the urea amount supplied is the urea amount equal to or higher than the NO x amount in the exhaust gas during the low load operation, as in the operation region I. Is done. Therefore, when the deceleration operation is started, the amount of the ammonia generating compound stored in the catalyst 22 is increased.

触媒22の温度Tcがほぼ 350℃以上になったときに当量比＝１以上の尿素を供給するとアンモニアが大気中に排出される。従って触媒22の温度Tcがほぼ 350℃以上になったときには尿素水溶液の供給量を尿素量が正確に当量比＝１となるように制御する必要がある。   When urea with an equivalent ratio of 1 or more is supplied when the temperature Tc of the catalyst 22 is approximately 350 ° C. or higher, ammonia is discharged into the atmosphere. Therefore, when the temperature Tc of the catalyst 22 becomes approximately 350 ° C. or higher, it is necessary to control the supply amount of the urea aqueous solution so that the urea amount accurately becomes the equivalent ratio = 1.

一方、触媒22の温度Tcがほぼ 350℃以下のときにも尿素水溶液の供給量を極度に増大すると大気中にアンモニアが排出され、従ってこのときにも大気中にアンモニアが放出されないように尿素水溶液を供給することが要求される。なお、本発明者の実験によれば機関の運転状態を一定のパターンに沿って変化させ、このとき触媒22の温度Tcがほぼ 190℃からほぼ 350℃の間で変化した場合、触媒22としてバナジウム・チタニア触媒を用いたときには当量比＝１の尿素量の３倍近くの尿素を供給しても大気中にアンモニアが放出されることがなく、触媒22として銅ゼオライト触媒を用いたときには当量比＝１の尿素量の４倍以上の尿素を供給しても大気中にアンモニアが放出されることがないことが確かめられている。   On the other hand, even when the temperature Tc of the catalyst 22 is approximately 350 ° C. or less, if the supply amount of the urea aqueous solution is extremely increased, ammonia is discharged into the atmosphere, so that the urea aqueous solution is also prevented from being released into the atmosphere at this time. Is required to supply. According to the experiment by the present inventor, when the operating state of the engine is changed along a certain pattern, and the temperature Tc of the catalyst 22 changes between about 190 ° C. and about 350 ° C., vanadium is used as the catalyst 22. -When titania catalyst is used, ammonia is not released into the atmosphere even when urea is supplied in an amount equivalent to approximately three times the urea amount of equivalent ratio = 1, and when using a copper zeolite catalyst as catalyst 22, equivalent ratio = It has been confirmed that ammonia is not released into the atmosphere even when urea is supplied in an amount of 4 times or more the amount of 1 urea.

バナジウム・チタニア触媒を用いた場合に比べて銅ゼオライト触媒を用いた場合の方が大気中へのアンモニアの排出量が少くなるのは次の理由によるものと考えられる。即ち、銅やバナジウムの表面上ではアンモニア発生化合物から発生したアンモニアの一部は排気ガス中のNOx の還元のために使用され、余剰のアンモニアが銅やバナジウムの表面上に保持されていればこのアンモニアはNOとなる(NH3→NO）。次いでこのNOは余剰のアンモニアと反応してＮ2 となる（NO＋NH3 →Ｎ2)。このような逐次反応が生じると余剰のアンモニアが大気中に放出されることがなくなる。 The reason why the amount of ammonia discharged into the atmosphere is smaller in the case of using the copper zeolite catalyst than in the case of using the vanadium / titania catalyst is considered to be as follows. That is, on the surface of copper or vanadium, a part of the ammonia generated from the ammonia generating compound is used for the reduction of NO x in the exhaust gas, and excess ammonia is retained on the surface of copper or vanadium. This ammonia becomes NO (NH 3 → NO). Next, this NO reacts with excess ammonia to become N 2 (NO + NH 3 → N 2 ). When such a sequential reaction occurs, excess ammonia is not released into the atmosphere.

バナジウムはアンモニアを保持している能力が低く、従ってこのような逐次反応が生じずらいために大気中にアンモニアが排出されやすくなる。これに対して銅はアンモニアを保持している能力が高く、従ってこのような逐次反応が生じやすくなるために大気中にアンモニアが排出されずらくなる。従って大気中にアンモニアが排出されるのを抑制するためには銅ゼオライト触媒を用いた方が好ましいことになる。   Vanadium has a low ability to hold ammonia, and therefore it is difficult for such a sequential reaction to occur, so that ammonia is easily discharged into the atmosphere. On the other hand, copper has a high ability to hold ammonia, and therefore, such a sequential reaction is likely to occur, so that ammonia is not easily discharged into the atmosphere. Accordingly, it is preferable to use a copper zeolite catalyst in order to suppress the discharge of ammonia into the atmosphere.

次に本発明による尿素水溶液の供給制御の第１実施例について説明する。
単位時間当りに燃焼室５から排出されるNOx 量は機関負荷が高くなると増大し、従って図６（Ａ）に示されるように単位時間当り燃焼室５から排出されるNOx 量は触媒22への流入排気ガス温Tiが高くなるほど多くなる。また、図６（Ｂ）に示されるように単位時間当り燃焼室５から排出されるNOx 量は吸入空気量Gaに比例する。従って排気ガス中のNOx 量に対し当量比＝１となる単位時間当りの尿素量QEは排気ガス温Tiおよび吸入空気量Qaの関数となる。本発明による実施例では単位時間当りに供給すべき当量比＝１の尿素量QEが排気ガス温Tiおよび吸入空気量Gaの関数として図６（Ｃ）に示すようなマップの形で予めROM 42内に記憶されている。 Next, the first embodiment of the supply control of the urea aqueous solution according to the present invention will be described.
The amount of NO x discharged from the combustion chamber 5 per unit time increases as the engine load increases. Therefore, the amount of NO x discharged from the combustion chamber 5 per unit time as shown in FIG. As the inflow exhaust gas temperature Ti increases, the temperature increases. Further, as shown in FIG. 6B, the NO x amount discharged from the combustion chamber 5 per unit time is proportional to the intake air amount Ga. Therefore, the urea amount QE per unit time at which the equivalent ratio = 1 with respect to the NO x amount in the exhaust gas is a function of the exhaust gas temperature Ti and the intake air amount Qa. In the embodiment according to the present invention, the urea amount QE to be supplied per unit time = 1 is previously stored in the ROM 42 in the form of a map as shown in FIG. 6C as a function of the exhaust gas temperature Ti and the intake air amount Ga. Is stored within.

なお、このように排気ガス温Tiおよび吸入空気量Qaに基づいて尿素量QEを算出する代りに排気ガス中の実際のNOx 濃度を検出してこのNOx 濃度から尿素量QEを算出することもできる。この場合には触媒22上流の排気管21内にNOx 濃度センサが取付けられ、NOx 濃度センサにより検出されたNOx 濃度と吸入空気量Gaから単位時間当りに燃焼室５から排出されるNOx 量が求められ、このNOx 量に基づいてNOx 量に対し当量比＝１となる単位時間当りの尿素量QEが算出される。 Instead of calculating the urea amount QE based on the exhaust gas temperature Ti and the intake air amount Qa in this way, the actual NO x concentration in the exhaust gas is detected and the urea amount QE is calculated from this NO x concentration. You can also. In this case, a NO x concentration sensor is mounted in the exhaust pipe 21 upstream of the catalyst 22, and NO exhausted from the combustion chamber 5 per unit time from the NO x concentration detected by the NO x concentration sensor and the intake air amount Ga. x amount is determined, the amount QE of urea of the equivalent ratio = per become unit time with respect to the amount of NO x on the basis of the amount of NO x is calculated.

一方、尿素水溶液が供給されると尿素水溶液中に含まれる一部の尿素が排気ガス中で熱分解し、アンモニアを発生する。この場合、熱分解する尿素量は触媒22に流入する排気ガス温Tiが高くなるほど増大し、従って尿素水溶液が供給されたときに触媒22に貯蔵される尿素の貯蔵割合STは図７に示されるように排気ガス温Tiが高くなるほど低下する。   On the other hand, when urea aqueous solution is supplied, a part of urea contained in the urea aqueous solution is thermally decomposed in the exhaust gas to generate ammonia. In this case, the amount of urea to be thermally decomposed increases as the exhaust gas temperature Ti flowing into the catalyst 22 increases, and therefore the urea storage ratio ST stored in the catalyst 22 when the urea aqueous solution is supplied is shown in FIG. As shown, the exhaust gas temperature Ti decreases as the exhaust gas temperature Ti increases.

また、触媒22の温度Tcがさほど変化しない定常運転時には前述したように触媒22の温度Tcが高くなるにつれて、触媒22に貯蔵されたアンモニア発生化合物から放出されるアンモニア量が増大する。従って、このとき触媒22に貯蔵されたアンモニア発生化合物から単位時間当りに放出されるアンモニアの割合NH3 は図８（Ａ）に示されるように触媒22に流入する排気ガス温Tiが高くなるほど増大する。一方、排気ガスの空間速度が速くなるほど触媒22に貯蔵されたアンモニア発生化合物から放出されるアンモニア量が増大し、従って図８（Ｂ）に示すように触媒22に貯蔵されているアンモニア発生化合物から単位時間当りに放出されるアンモニアの割合NH3 は吸入空気量Gaが増大するほど増大する。本発明による実施例では定常運転時において触媒22に貯蔵されているアンモニア発生化合物から単位時間当りに放出されるアンモニアの割合LE１が排気ガス温Tiおよび吸入空気量Gaの関数として図８（Ｃ）に示すようなマップの形で予めROM 42内に記憶されている。 Further, during steady operation where the temperature Tc of the catalyst 22 does not change much, as described above, the amount of ammonia released from the ammonia generating compound stored in the catalyst 22 increases as the temperature Tc of the catalyst 22 increases. Accordingly, the ratio NH 3 of ammonia released per unit time from the ammonia generating compound stored in the catalyst 22 at this time increases as the exhaust gas temperature Ti flowing into the catalyst 22 increases as shown in FIG. 8A. To do. On the other hand, as the space velocity of the exhaust gas increases, the amount of ammonia released from the ammonia generating compound stored in the catalyst 22 increases. Therefore, the ammonia generating compound stored in the catalyst 22 as shown in FIG. The proportion NH 3 of ammonia released per unit time increases as the intake air amount Ga increases. In the embodiment according to the present invention, the ratio LE1 of ammonia released per unit time from the ammonia generating compound stored in the catalyst 22 during steady operation is shown as a function of the exhaust gas temperature Ti and the intake air amount Ga in FIG. Is stored in the ROM 42 in advance in the form of a map as shown in FIG.

一方、加速運転時のように触媒22の温度が急速に上昇するときには前述したように触媒22の温度上昇前に触媒22に貯蔵されているアンモニア発生化合物から少しずつアンモニアが放出する。このとき触媒22に貯蔵されているアンモニア発生化合物から単位時間当りに放出されるアンモニアの割合NH3 は図９（Ａ）に示されるように触媒22への流入排気ガス温Tiに応じて変化する。またこの場合も図９（Ｂ）に示されるように触媒22に貯蔵されているアンモニア発生化合物から単位時間当りに放出されるアンモニアの割合NH3 は吸入空気量Gaが増大するほど増大する。本発明による実施例では触媒22の温度Tcが急速に上昇するときに触媒22に貯蔵されているアンモニア発生化合物から単位時間当りに放出されるアンモニアの割合LE２が、排気ガス温Tiおよび吸入空気量Gaの関数として図９（Ｃ）に示すようなマップの形で予めROM 42内に記憶されている。 On the other hand, when the temperature of the catalyst 22 rapidly increases as in the acceleration operation, ammonia is gradually released from the ammonia generating compound stored in the catalyst 22 before the temperature of the catalyst 22 increases as described above. At this time, the ratio NH 3 of ammonia released per unit time from the ammonia generating compound stored in the catalyst 22 varies according to the exhaust gas temperature Ti flowing into the catalyst 22 as shown in FIG. 9A. . Also in this case, as shown in FIG. 9B, the ratio NH 3 of ammonia released per unit time from the ammonia generating compound stored in the catalyst 22 increases as the intake air amount Ga increases. In the embodiment according to the present invention, when the temperature Tc of the catalyst 22 rapidly rises, the ratio LE2 of ammonia released per unit time from the ammonia generating compound stored in the catalyst 22 is the exhaust gas temperature Ti and the intake air amount. As a function of Ga, it is stored in the ROM 42 in advance in the form of a map as shown in FIG.

図10から図12は尿素水溶液の供給制御の第１実施例を実行するためのルーチンを示しており、このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。
図10を参照するとまず初めにステップ 100において機関始動時であるか否かが判別される。機関始動時であるときにはステップ 102にジャンプし、機関始動時でないときにはステップ 101に進む。ステップ 101では減速運転時であるか否かが判別される。減速運転時であるときにはステップ 102に進む。ステップ 102ではEGR 制御弁25が閉弁せしめられ、EGR ガスの供給が停止される。次いでステップ 103に進んで供給制御Ｉが実行され、次いでステップ 104に進む。この供給制御Ｉが図11に示されている。 FIGS. 10 to 12 show a routine for executing the first embodiment of the urea aqueous solution supply control, and this routine is executed by interruption every predetermined time.
Referring to FIG. 10, first, at step 100, it is judged if the engine is starting. When the engine is starting, the routine jumps to step 102, and when the engine is not starting, the routine proceeds to step 101. In step 101, it is determined whether or not the vehicle is decelerating. When the vehicle is decelerating, the process proceeds to step 102. In step 102, the EGR control valve 25 is closed and the supply of EGR gas is stopped. Next, the routine proceeds to step 103, where the supply control I is executed, and then the routine proceeds to step 104. This supply control I is shown in FIG.

一方、ステップ 101において減速時でないと判断されたときにはステップ 109に進んで温度センサ35により検出された排気ガス温Tiが予め定められた温度、例えば 350℃よりも高いか否かが判別される。Ti≦350 ℃のときにはステップ 110に進んで加速運転時か否かが判別される。加速運転時でないときにはステップ 103に進む。即ち、ステップ 103に進むのは始動時および減速時、およびTi≦350 ℃であって加速運転時でないときである。   On the other hand, when it is judged at step 101 that the vehicle is not decelerating, the routine proceeds to step 109, where it is judged if the exhaust gas temperature Ti detected by the temperature sensor 35 is higher than a predetermined temperature, for example, 350 ° C. When Ti ≦ 350 ° C, the routine proceeds to step 110, where it is judged if acceleration operation is in progress. When it is not during acceleration operation, the routine proceeds to step 103. That is, the process proceeds to step 103 when starting and decelerating, and when Ti ≦ 350 ° C. and not during acceleration operation.

ここで、ステップ 103において行われる供給制御Ｉについて図11を参照しつつ説明する。
図11を参照するとまず初めにステップ 200において尿素水溶液の供給を停止すべきことを示す供給停止フラグがセットされているか否かが判別される。供給停止フラグがセットされていないときにはステップ 201に進み、エアフローメータ14および温度センサ35の出力信号に基づき図６（Ｃ）に示されるマップから単位時間当りに供給すべき当量比＝１の尿素量QEが算出される。 Here, the supply control I performed in step 103 will be described with reference to FIG.
Referring to FIG. 11, first, at step 200, it is judged if the supply stop flag indicating that the supply of the urea aqueous solution should be stopped is set. When the supply stop flag is not set, the routine proceeds to step 201, where the urea amount of equivalent ratio = 1 to be supplied per unit time from the map shown in FIG. 6C based on the output signals of the air flow meter 14 and the temperature sensor 35. QE is calculated.

次いでステップ 202では当量比＝１に対する実際の供給尿素量の比、即ち尿素増量比Ｋが算出される。この尿素増量比Ｋは図13に示されるように 1.0よりも大きく、この尿素増量比Ｋは触媒22への流入排気ガス温Tiが高くなるにつれて小さくなる。図13に示す例では排気ガス温Tiが低いときには尿素増量比Ｋがほぼ 4.0とされている。次いでステップ 203では単位時間当りに供給すべき当量比＝１の尿素量QEに尿素増量比Ｋを乗算することによって単位時間当りに実際に供給すべき尿素量QE（＝Ｋ・QE）が算出される。   Next, at step 202, the ratio of the actual supplied urea amount to the equivalent ratio = 1, that is, the urea increase ratio K is calculated. This urea increase ratio K is larger than 1.0 as shown in FIG. 13, and this urea increase ratio K becomes smaller as the inflowing exhaust gas temperature Ti to the catalyst 22 becomes higher. In the example shown in FIG. 13, when the exhaust gas temperature Ti is low, the urea increase ratio K is approximately 4.0. Next, in step 203, the urea amount QE (= K · QE) to be actually supplied per unit time is calculated by multiplying the urea amount QE of the equivalent ratio = 1 to be supplied per unit time by the urea increase ratio K. The

次いでステップ 204ではこの尿素量QEに補正係数Ｃを乗算することによって単位時間当りに供給すべき尿素水溶液の量Ｑが算出される。尿素水溶液として30重量パーセントの尿素水溶液を用いた場合にはこの補正係数Ｃの値は(100＋30）／30＝4.3 となる。単位時間当りの尿素水溶液の供給量Ｑが算出されると尿素水溶液の供給量がＱとなるように流量制御弁33が制御される。   Next, at step 204, the urea amount Q to be supplied per unit time is calculated by multiplying the urea amount QE by the correction coefficient C. When a 30 weight percent urea aqueous solution is used as the urea aqueous solution, the value of the correction coefficient C is (100 + 30) /30=4.3. When the supply amount Q of the urea aqueous solution per unit time is calculated, the flow rate control valve 33 is controlled so that the supply amount of the urea aqueous solution becomes Q.

次いでステップ 205では図７から尿素の貯蔵割合STが算出される。次いでステップ 206では尿素の貯蔵割合STに尿素供給量QEを乗算することによって単位時間当りに触媒22内に貯蔵される尿素量QST(＝QE・ST）が算出される。次いでステップ 207では図８（Ｃ）に示すマップからアンモニアの放出割合LE１が算出される。次いでステップ 208では触媒22内に貯蔵されている全アンモニア発生化合物の量ΣQSに放出割合LE１を乗算することによって単位時間当りに放出されるアンモニア量QLE(＝ΣQS・LE１）が算出される。次いで図10のステップ 104に進む。   Next, at step 205, the storage ratio ST of urea is calculated from FIG. Next, at step 206, the urea amount QST (= QE · ST) stored in the catalyst 22 per unit time is calculated by multiplying the urea storage ratio ST by the urea supply amount QE. Next, at step 207, the ammonia release ratio LE1 is calculated from the map shown in FIG. Next, at step 208, the amount of ammonia QLE (= ΣQS · LE1) released per unit time is calculated by multiplying the amount ΣQS of the total ammonia generating compound stored in the catalyst 22 by the release ratio LE1. Next, the routine proceeds to step 104 in FIG.

一方、ステップ 200において供給停止フラグがセットされていると判断されたときにはステップ 209に進んで単位時間に吸蔵される尿素量QST が零とされ、次いでステップ 207に進む。このときには尿素水溶液の供給が停止される。従って始動時、又は減速時、又はTi≦350 ℃であってかつ加速運転時でないときには供給停止フラグがセットされていない限り尿素の供給量が当量比＝１以上となるように尿素水溶液が供給される。   On the other hand, when it is determined at step 200 that the supply stop flag is set, the routine proceeds to step 209, where the urea amount QST stored per unit time is made zero, and then the routine proceeds to step 207. At this time, the supply of the urea aqueous solution is stopped. Therefore, when starting or decelerating, or when Ti ≦ 350 ° C and not during acceleration operation, the urea aqueous solution is supplied so that the supply amount of urea is equal to or greater than equivalence ratio = 1 unless the supply stop flag is set. The

図10のステップ 104では、次式に基づいて触媒22内に貯蔵されている全アンモニア発生化合物量ΣQSが算出される。
ΣQS＝ΣQS＋QST −QLE
次いでステップ 105では貯蔵されているアンモニア発生化合物量ΣQSが最大貯蔵量MAX(図５）を越えたか否かが判別され、ΣQS＞MAX となったときにはステップ 108に進んで供給停止フラグがセットされる。供給停止フラグがセットされると尿素水溶液の供給が停止される。一方、ステップ 105においてΣQS≦MAX であると判断されたときにはステップ 106に進んでΣQSが一定値MIN(＜MAX)よりも小さくなったか否かが判別され、ΣQS＜MIN になったときにはステップ 107に進んで供給停止フラグがリセットされる。 In step 104 of FIG. 10, the total ammonia generating compound amount ΣQS stored in the catalyst 22 is calculated based on the following equation.
ΣQS = ΣQS + QST −QLE
Next, at step 105, it is determined whether or not the amount of ammonia generating compound ΣQS stored exceeds the maximum storage amount MAX (FIG. 5). When ΣQS> MAX, the routine proceeds to step 108 where the supply stop flag is set. . When the supply stop flag is set, the supply of the urea aqueous solution is stopped. On the other hand, when it is determined in step 105 that ΣQS ≦ MAX, the routine proceeds to step 106, where it is determined whether or not ΣQS is smaller than a certain value MIN (<MAX), and when ΣQS <MIN, the routine proceeds to step 107. Then, the supply stop flag is reset.

一方、ステップ 110において加速運転時であると判別されたときにはステップ 111に進んで供給制御IIが実行される。この供給制御IIが図12に示されている。
図12を参照するとまず初めにステップ 250において加速運転開始時に触媒22内に貯蔵されている全アンモニア発生化合物量が初期値ΣQS0 とされる。次いでステップ 251では図９（Ｃ）に示すマップからアンモニアの放出割合LE２が算出される。次いでステップ 252では触媒22内に貯蔵されている全アンモニア発生化合物の初期値ΣQS0 に放出割合LE２を乗算することによって単位時間当りに放出されるアンモニア量QLE(＝ΣQS0 ・LE２）が算出される。 On the other hand, when it is determined at step 110 that the acceleration operation is being performed, the routine proceeds to step 111 where the supply control II is executed. This supply control II is shown in FIG.
Referring to FIG. 12, first, at step 250, the total ammonia generating compound amount stored in the catalyst 22 at the start of the acceleration operation is set to the initial value ΣQS 0 . Next, at step 251, the ammonia release rate LE2 is calculated from the map shown in FIG. 9C. Next, at step 252, the ammonia amount QLE (= ΣQS 0 · LE2) released per unit time is calculated by multiplying the initial value ΣQS 0 of all ammonia generating compounds stored in the catalyst 22 by the release ratio LE2. The

次いでステップ 253では触媒22内のアンモニア発生化合物から放出されたアンモニアにより還元することのできない排気ガス中のNOx を還元させるのに必要な尿素量QEが算出される。次いでステップ 254ではこの尿素量QEに前述した補正係数Ｃを乗算することによって単位時間当りに供給すべき尿素水溶液の量Ｑが算出される。単位時間当りの尿素水溶液の供給量Ｑが算出されると尿素水溶液の供給量がＱとなるように流量制御弁33が制御される。 Next, at step 253, the urea amount QE required to reduce NO x in the exhaust gas that cannot be reduced by the ammonia released from the ammonia generating compound in the catalyst 22 is calculated. Next, at step 254, the amount Q of urea aqueous solution to be supplied per unit time is calculated by multiplying the urea amount QE by the correction coefficient C described above. When the supply amount Q of the urea aqueous solution per unit time is calculated, the flow rate control valve 33 is controlled so that the supply amount of the urea aqueous solution becomes Q.

次いでステップ 255では図７から尿素の貯蔵割合STが算出される。次いでステップ 256では尿素の貯蔵割合STに尿素供給量QEを乗算することによって単位時間当りに触媒22内に貯蔵される尿素量QST(＝QE・ST）が算出される。次いで図10のステップ 105に進む。   Next, at step 255, the storage ratio ST of urea is calculated from FIG. Next, at step 256, the urea amount QST (= QE · ST) stored in the catalyst 22 per unit time is calculated by multiplying the urea storage ratio ST by the urea supply amount QE. Next, the routine proceeds to step 105 in FIG.

一方、図10のステップ 109においてTi＞350 ℃であると判断されたときにはステップ 112に進み、エアフローメータ14および温度センサ35の出力信号に基づき図６（Ｃ）に示されるマップから単位時間当りに供給すべき当量比＝１の尿素量QEが算出される。次いでステップ 113ではこの尿素量QEに前述した補正係数Ｃを乗算することによって単位時間当りに供給すべき尿素水溶液の量Ｑが算出される。単位時間当りの尿素水溶液の供給量Ｑが算出されると尿素水溶液の供給量がＱとなるように流量制御弁33が制御される。次いでステップ 114では触媒22内におけるアンモニア発生化合物貯蔵量ΣQSが零とされる。このようにTi＞350 ℃のときには尿素の供給量が当量比＝１となるように尿素水溶液が供給される。   On the other hand, when it is determined in step 109 of FIG. 10 that Ti> 350 ° C., the routine proceeds to step 112, and based on the output signals of the air flow meter 14 and the temperature sensor 35, the map shown in FIG. The urea amount QE of equivalent ratio = 1 to be supplied is calculated. Next, at step 113, the urea amount Q to be supplied per unit time is calculated by multiplying the urea amount QE by the correction coefficient C described above. When the supply amount Q of the urea aqueous solution per unit time is calculated, the flow rate control valve 33 is controlled so that the supply amount of the urea aqueous solution becomes Q. Next, at step 114, the ammonia generating compound storage amount ΣQS in the catalyst 22 is made zero. As described above, when Ti> 350 ° C., the urea aqueous solution is supplied so that the supply amount of urea is equivalent ratio = 1.

次に図14および図15を参照しつつ第２実施例について説明する。
尿素水溶液の供給量が少ないときには尿素水溶液が排気ガス中に分散する。尿素水溶液が排気ガス中に分散すると尿素水溶液中の尿素が熱分解しやすくなり、その結果供給した尿素を触媒22内に貯蔵させるのが困難となる。これに対し尿素水溶液の供給量を増大すると排気ガス中における尿素の密度が高くなり、その結果尿素が熱分解しずらくなるために供給した尿素を触媒22内に貯蔵させることができるようになる。 Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS.
When the supply amount of the aqueous urea solution is small, the aqueous urea solution is dispersed in the exhaust gas. When the urea aqueous solution is dispersed in the exhaust gas, urea in the urea aqueous solution is likely to be thermally decomposed, and as a result, it becomes difficult to store the supplied urea in the catalyst 22. On the other hand, when the supply amount of the urea aqueous solution is increased, the density of urea in the exhaust gas increases, and as a result, urea is difficult to thermally decompose, so that the supplied urea can be stored in the catalyst 22. .

そこで第２実施例では図14に示されるように運転領域Ｉ、運転領域II、および減速時には供給すべき尿素量が当量比＝１となるように尿素水溶液を供給してこの尿素により排気ガス中のNOx を還元させ、時間間隔を隔てて多量の尿素水溶液をパルス的に供給してこの尿素水溶液中の尿素を触媒22内に貯蔵させるようにしている。
なお、この第２実施例においても図10に示すルーチンが用いられているが図10のステップ 103についてだけは図15に示されるルーチンが用いられる。 Therefore, in the second embodiment, as shown in FIG. 14, the urea aqueous solution is supplied so that the equivalent amount ratio = 1 in the operation region I, the operation region II, and the amount of urea to be supplied at the time of deceleration. to reduce the NO x, has a urea of the urea aqueous solution by pulsed supplying a large amount of the aqueous urea solution at a time interval so as to be stored in the catalyst 22.
In the second embodiment, the routine shown in FIG. 10 is used, but the routine shown in FIG. 15 is used only for step 103 in FIG.

図15を参照するとまず初めにステップ 300において尿素水溶液の供給を停止すべきことを示す供給停止フラグがセットされているか否かが判別される。供給停止フラグがセットされていないときにはステップ 301に進み、エアフローメータ14および温度センサ35の出力信号に基づき図６（Ｃ）に示されるマップから単位時間当りに供給すべき当量比の尿素量QEが算出される。次いでステップ 302では多量の尿素水溶液をパルス的に短時間で供給する供給タイミングであるか否かが判別される。供給タイミングであるときにはステップ 303に進んで尿素水溶液の供給時間が経過したか否かが判別される。尿素水溶液の供給時間が経過していないときにはステップ 304に進む。   Referring to FIG. 15, first, at step 300, it is judged if the supply stop flag indicating that the supply of the urea aqueous solution should be stopped is set. When the supply stop flag is not set, the routine proceeds to step 301 where the urea amount QE of the equivalent ratio to be supplied per unit time is determined from the map shown in FIG. 6C based on the output signals of the air flow meter 14 and the temperature sensor 35. Calculated. Next, at step 302, it is judged if it is a supply timing for supplying a large amount of urea aqueous solution in a short time in a pulsed manner. When it is the supply timing, the routine proceeds to step 303, where it is determined whether or not the supply time of the urea aqueous solution has elapsed. When the supply time of the urea aqueous solution has not elapsed, the routine proceeds to step 304.

ステップ 304ではパルス的に供給すべき単位時間当りの尿素水溶液量ΔQEが算出される。この尿素水溶液量ΔQEは供給される尿素量が低負荷運転時における当量比＝１の数倍以上の予め定められた尿素量となるように定められている。次いでステップ 306ではステップ 301において算出された尿素量QEに追加すべき尿素量ΔQEを加算することによって最終的な尿素量QE（＝QE＋ΔQE）が算出される。次いでステップ 307ではこの尿素量QEに前述した補正係数Ｃを乗算することによって単位時間当りに供給すべき尿素水溶液の量Ｑが算出される。単位時間当りの尿素水溶液の供給量Ｑが算出されると尿素水溶液の供給量がＱとなるように流量制御弁33が制御される。   In step 304, the urea aqueous solution amount ΔQE per unit time to be supplied in a pulse manner is calculated. This urea aqueous solution amount ΔQE is determined so that the amount of urea supplied is a predetermined urea amount that is several times the equivalence ratio = 1 during low-load operation. Next, at step 306, the final urea amount QE (= QE + ΔQE) is calculated by adding the urea amount ΔQE to be added to the urea amount QE calculated at step 301. Next, at step 307, the urea amount Q to be supplied per unit time is calculated by multiplying the urea amount QE by the correction coefficient C described above. When the supply amount Q of the urea aqueous solution per unit time is calculated, the flow rate control valve 33 is controlled so that the supply amount of the urea aqueous solution becomes Q.

次いでステップ 308では追加の尿素量ΔQEが単位時間当りに触媒22内に貯蔵される尿素量QST とされる。次いでステップ 310では図８（Ｃ）に示すマップからアンモニアの放出割合LE１が算出される。次いでステップ 311では触媒22内に貯蔵されている全アンモニア発生化合物の量ΣQSに放出割合LE１を乗算することによって単位時間当りに放出されるアンモニア量QLE(＝ΣQS・LE１）が算出される。次いで図10のステップ 104に進む。   Next, at step 308, the additional urea amount ΔQE is made the urea amount QST stored in the catalyst 22 per unit time. Next, at step 310, the ammonia release rate LE1 is calculated from the map shown in FIG. Next, at step 311, the amount of ammonia QLE (= ΣQS · LE1) released per unit time is calculated by multiplying the amount ΣQS of the total ammonia generating compound stored in the catalyst 22 by the release ratio LE1. Next, the routine proceeds to step 104 in FIG.

一方、ステップ 302において供給タイミングでないと判断されたとき、又はステップ 303において供給時間が経過したと判断されたときにはステップ 305に進んで追加の尿素量ΔQEが零とされ、次いでステップ 306に進む。このときには供給される尿素量は当量比＝１とされる。   On the other hand, when it is determined at step 302 that the supply timing is not reached, or when it is determined at step 303 that the supply time has elapsed, the routine proceeds to step 305 where the additional urea amount ΔQE is made zero, and then the routine proceeds to step 306. At this time, the amount of urea supplied is set to an equivalent ratio = 1.

一方、ステップ 300において供給停止フラグがセットされていると判断されたときにはステップ 309に進んで単位時間に吸蔵される尿素量QST が零とされ、次いでステップ 310に進む。このときには尿素水溶液の供給が停止される。   On the other hand, when it is determined at step 300 that the supply stop flag is set, the routine proceeds to step 309, where the urea amount QST stored per unit time is made zero, and then the routine proceeds to step 310. At this time, the supply of the urea aqueous solution is stopped.

次に図16および図17を参照しつつ第３実施例について説明する。
排気ガス温が低いときには排気ガス中のNOx 量は極めて少量となる。従ってこの第３実施例では触媒22への流入排気ガス温Tiが一定値To、例えば 132℃よりも低いときには尿素水溶液の連続的な供給を停止し、図16に示されるように運転領域Ｉおよび減速時に時間間隔を隔てて多量の尿素水溶液をパルス的に供給してこの尿素水溶液中の尿素を触媒22内に貯蔵させるようにしている。
なお、この第３実施例においても図10に示すルーチンが用いられるが図10のステップ 103についてだけは図17に示されるルーチンが用いられる。 Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS.
When the exhaust gas temperature is low, the amount of NO x in the exhaust gas becomes extremely small. Therefore, in this third embodiment, when the exhaust gas temperature Ti flowing into the catalyst 22 is lower than a certain value To, for example, 132 ° C., the continuous supply of the urea aqueous solution is stopped, and the operation region I and A large amount of urea aqueous solution is supplied in a pulsed manner at a time interval during deceleration to store urea in the urea aqueous solution in the catalyst 22.
The routine shown in FIG. 10 is also used in the third embodiment, but the routine shown in FIG. 17 is used only for step 103 in FIG.

図17を参照するとまず初めにステップ 400において尿素水溶液の供給を停止すべきことを示す供給停止フラグがセットされているか否かが判別される。供給停止フラグがセットされていないときにはステップ 401に進んで温度センサ35の出力信号から触媒22への流入排気ガス温Tiが一定値To、例えば 132℃よりも高いか否かが判別される。Ti＞Toのときにはステップ 402に進み、エアフローメータ14および温度センサ35の出力信号に基づき図６（Ｃ）に示されるマップから単位時間当りに供給すべき当量比＝１の尿素量QEが算出される。   Referring to FIG. 17, first, at step 400, it is judged if the supply stop flag indicating that the supply of the urea aqueous solution should be stopped is set. When the supply stop flag is not set, the routine proceeds to step 401, where it is judged from the output signal of the temperature sensor 35 whether or not the exhaust gas temperature Ti flowing into the catalyst 22 is higher than a certain value To, for example, 132 ° C. When Ti> To, the routine proceeds to step 402, where the urea amount QE of equivalent ratio = 1 to be supplied per unit time is calculated from the map shown in FIG. 6C based on the output signals of the air flow meter 14 and the temperature sensor 35. The

次いでステップ 403では図13から尿素増量比Ｋが算出される。次いでステップ 404では単位時間当りに供給すべき当量比＝１の尿素量QEに尿素増量比Ｋを乗算することによって単位時間当りに実際に供給すべき尿素量QE（＝Ｋ・QE）が算出される。次いでステップ 405ではこの尿素量QEに前述した補正係数Ｃを乗算することによって単位時間当りに供給すべき尿素水溶液の量Ｑが算出される。単位時間当りの尿素水溶液の供給量Ｑが算出されると尿素水溶液の供給量がＱとなるように流量制御弁33が制御される。   Next, at step 403, the urea increase ratio K is calculated from FIG. Next, at step 404, the urea amount QE (= K · QE) to be actually supplied per unit time is calculated by multiplying the urea amount QE of equivalent ratio = 1 to be supplied per unit time by the urea increase ratio K. The Next, at step 405, the urea amount Q to be supplied per unit time is calculated by multiplying the urea amount QE by the correction coefficient C described above. When the supply amount Q of the urea aqueous solution per unit time is calculated, the flow rate control valve 33 is controlled so that the supply amount of the urea aqueous solution becomes Q.

次いでステップ 406では図７から尿素の貯蔵割合STが算出される。次いでステップ 407では尿素の貯蔵割合STに尿素供給量QEを乗算することによって単位時間当りに触媒22内に貯蔵される尿素量QST(＝QE・ST）が算出される。次いでステップ 408では図８（Ｃ）に示すマップからアンモニアの放出割合LE１が算出される。次いでステップ 409では触媒22内に貯蔵されている全アンモニア発生化合物の量ΣQSに放出割合LE１を乗算することによって単位時間当りに放出されるアンモニア量QLE(＝ΣQS・LE１）が算出される。次いで図10のステップ 104に進む。   Next, at step 406, the urea storage ratio ST is calculated from FIG. Next, at step 407, the urea amount QST (= QE · ST) stored in the catalyst 22 per unit time is calculated by multiplying the urea storage ratio ST by the urea supply amount QE. Next, at step 408, the ammonia release ratio LE1 is calculated from the map shown in FIG. Next, at step 409, the amount of ammonia QLE (= ΣQS · LE1) released per unit time is calculated by multiplying the amount ΣQS of the total ammonia generating compound stored in the catalyst 22 by the release ratio LE1. Next, the routine proceeds to step 104 in FIG.

一方、ステップ 401においてTi≦Toであると判別されたときにステップ 410に進んで多量の尿素水溶液をパルス的に短時間で供給する供給タイミングであるか否かが判別される。供給タイミングであるときにはステップ 411に進んで尿素水溶液の供給時間が経過したか否かが判別される。尿素水溶液の供給時間が経過していないときにはステップ 412に進む。   On the other hand, when it is determined in step 401 that Ti ≦ To, the routine proceeds to step 410, where it is determined whether it is a supply timing for supplying a large amount of urea aqueous solution in a short time in a pulsed manner. When it is the supply timing, the routine proceeds to step 411, where it is determined whether or not the supply time of the urea aqueous solution has elapsed. When the supply time of the urea aqueous solution has not elapsed, the routine proceeds to step 412.

ステップ 412ではパルス的に供給すべき単位時間当りの尿素量QEE が算出される。この尿素量QEE は当量比＝１の数倍以上の予め定められた尿素量となるように定められている。次いでステップ 413ではこの尿素量QEE に前述した補正係数Ｃを乗算することによって単位時間当りに供給すべき尿素水溶液の量Ｑが算出される。単位時間当りの尿素水溶液の供給量Ｑが算出されると尿素水溶液の供給量がＱとなるように流量制御弁33が制御される。次いでステップ 414ではQEE が単位時間当りに触媒22内に貯蔵される尿素量QST とされる。次いでステップ 408に進む。   In step 412, the urea amount QEE per unit time to be supplied in a pulse manner is calculated. The urea amount QEE is determined to be a predetermined urea amount that is several times the equivalence ratio = 1. Next, at step 413, the amount Q of urea aqueous solution to be supplied per unit time is calculated by multiplying the urea amount QEE by the correction coefficient C described above. When the supply amount Q of the urea aqueous solution per unit time is calculated, the flow rate control valve 33 is controlled so that the supply amount of the urea aqueous solution becomes Q. Next, at step 414, QEE is made the amount of urea QST stored in the catalyst 22 per unit time. Next, the routine proceeds to step 408.

一方、ステップ 400において供給停止フラグがセットされていると判断されたときにはステップ 415に進んで単位時間に貯蔵される尿素量QST が零とされ、次いでステップ 408に進む。このときには尿素水溶液の供給が停止される。   On the other hand, when it is judged at step 400 that the supply stop flag is set, the routine proceeds to step 415, where the urea amount QST stored per unit time is made zero, and then the routine proceeds to step 408. At this time, the supply of the urea aqueous solution is stopped.

なお、第２実施例および第３実施例においてパルス的に供給される尿素水溶液の供給量および供給タイミングを変化させることができる。例えば減速時における尿素水溶液の供給量をパルス的に供給する毎に少しずつ少なくすることもできる。また、触媒22の温度Tcが十分に低下するまで待つために減速開始時における触媒22の温度Tcが高いほど減速開始後、尿素水溶液の供給が行われるまでの間隔を長くすることができる。   Note that the supply amount and supply timing of the urea aqueous solution supplied in a pulse manner in the second and third embodiments can be changed. For example, the supply amount of the urea aqueous solution at the time of deceleration can be reduced little by little every time the pulse is supplied. Further, in order to wait until the temperature Tc of the catalyst 22 sufficiently decreases, the higher the temperature Tc of the catalyst 22 at the start of deceleration, the longer the interval from the start of deceleration until the urea aqueous solution is supplied.

次に図18および図19を参照しつつ触媒コンバータ23内に収容されている触媒22の種々の例について説明する。
図18（Ａ）に示されるように触媒22はハニカム構造を有し、ハニカム構造の基材60により包囲された多数の排気ガス流通孔61を具備する。排気ガス流通孔61を形成している基材60の表面上には触媒層が形成されており、図18（Ｂ）に示す例では触媒層62がチタニア63からなる。このチタニア63上にはバナジウム64が担持されている。尿素水溶液を供給すると尿素水溶液中に含まれる尿素、即ちアンモニア発生化合物は担体であるチタニア63内に貯蔵される。アンモニア発生化合物がどのようにしてチタニア63内に貯蔵されるかは必ずしも明らかではないがおそらく吸着によって触媒22内に保持されているものと考えられる。 Next, various examples of the catalyst 22 accommodated in the catalytic converter 23 will be described with reference to FIG. 18 and FIG.
As shown in FIG. 18A, the catalyst 22 has a honeycomb structure, and includes a large number of exhaust gas circulation holes 61 surrounded by a substrate 60 having a honeycomb structure. A catalyst layer is formed on the surface of the base material 60 forming the exhaust gas circulation hole 61. In the example shown in FIG. 18B, the catalyst layer 62 is made of titania 63. Vanadium 64 is supported on the titania 63. When the urea aqueous solution is supplied, urea contained in the urea aqueous solution, that is, an ammonia generating compound, is stored in titania 63 as a carrier. It is not always clear how the ammonia-generating compound is stored in the titania 63, but it is presumably retained in the catalyst 22 by adsorption.

ところで本発明では触媒22内に貯蔵された尿素、即ちアンモニア発生化合物から少しずつ放出されるアンモニアを利用して排気ガス中のNOx を還元するようにしているので尿素水溶液が供給されたときにできるだけ多量の尿素、即ちアンモニア発生化合物を触媒22内に保持し、これらアンモニア発生化合物から少しずつアンモニアを放出させることが好ましいと言える。図18（Ｃ），18（Ｄ），18（Ｅ）および図19（Ａ），19（Ｂ）はできるだけ多量のアンモニア発生化合物を触媒22内に保持するようにした例を示している。 Meanwhile urea in the present invention stored in the catalyst 22, i.e. from the ammonia generating compound when the aqueous urea solution is fed so that so as to reduce the NO x in using ammonia an exhaust gas discharged little by little It can be said that it is preferable to keep as much urea as possible, that is, an ammonia generating compound in the catalyst 22 and to gradually release ammonia from these ammonia generating compounds. 18 (C), 18 (D), 18 (E) and FIGS. 19 (A), 19 (B) show examples in which as much ammonia-generating compound as possible is held in the catalyst 22. FIG.

即ち、図18（Ｃ）に示す例ではチタニア63からなる担体上にゼオライト層65が形成されている。このようにすると尿素、即ちアンモニア発生化合物はゼオライト層65内においても保持されるのでアンモニア発生化合物の保持量が増大し、ゼオライト層65内において保持されているアンモニア発生化合物はチタニア63からなる担体内に拡散した後に熱分解されるのでアンモニアはゆっくりと放出されることになる。   That is, in the example shown in FIG. 18C, the zeolite layer 65 is formed on the support made of titania 63. In this way, urea, that is, the ammonia generating compound is also retained in the zeolite layer 65, so that the amount of the ammonia generating compound is increased, and the ammonia generating compound retained in the zeolite layer 65 is within the carrier made of titania 63. Since it is thermally decomposed after diffusion into the ammonia, ammonia will be released slowly.

図18（Ｄ）に示す例では基材60とチタニア63からなる担体との間にゼオライト層65が形成されている。この場合も図18（Ｃ）に示される例と同様に、尿素、即ちアンモニア発生化合物はゼオライト層65内においても保持されるのでアンモニア発生化合物の保持量が増大し、ゼオライト層65内において保持されているアンモニア発生化合物はチタニア64からなる担体内に拡散した後に熱分解されるのでアンモニアはゆっくりと放出されることになる。   In the example shown in FIG. 18 (D), a zeolite layer 65 is formed between the substrate 60 and the support made of titania 63. Also in this case, as in the example shown in FIG. 18C, urea, that is, the ammonia generating compound is held in the zeolite layer 65, so that the amount of the ammonia generating compound is increased and held in the zeolite layer 65. Since the ammonia generating compound is thermally decomposed after diffusing in the carrier composed of titania 64, ammonia is slowly released.

図18（Ｅ）に示す例では触媒層62がチタニアとゼオライトからなり、これらチタニアとゼオライトからなる担体上においてバナジウム64が担持されている。   In the example shown in FIG. 18E, the catalyst layer 62 is made of titania and zeolite, and vanadium 64 is supported on a carrier made of these titania and zeolite.

図19（Ａ），19（Ｂ）に示す例では触媒22の上流側の領域Ｘでは触媒層62がゼオライトからなり、触媒22の下流側の領域Ｙでは触媒層62がバナジウム64を担持したチタニア63からなる。この例でも、尿素、即ちアンモニア発生化合物はゼオライト層65内においても保持されるのでアンモニア発生化合物の保持量が増大し、ゼオライト層65内において保持されているアンモニア発生化合物はチタニア63からなる担体内に拡散した後に熱分解されるのでアンモニアはゆっくりと放出されることになる。   In the example shown in FIGS. 19A and 19B, in the region X upstream of the catalyst 22, the catalyst layer 62 is made of zeolite, and in the region Y downstream of the catalyst 22, the catalyst layer 62 carries vanadium 64. It consists of 63. Also in this example, urea, that is, the ammonia generating compound is retained in the zeolite layer 65, so that the amount of the ammonia generating compound is increased, and the ammonia generating compound retained in the zeolite layer 65 is within the carrier made of titania 63. Since it is thermally decomposed after diffusion into the ammonia, ammonia will be released slowly.

図20から図23は内燃機関の夫々別の実施例を示している。図20に示す例では触媒コンバータ23の下流に更に別の触媒コンバータ70が配置されている。触媒コンバータ70内に収容された触媒22として、触媒コンバータ23内に収容された触媒22と同様に銅ゼオライト触媒およびバナジウム・チタニア触媒のいずれの触媒を用いることもできる。ただし、これらのいずれの触媒22も用いる場合には触媒コンバータ23内の上流側の触媒22をバナジウム・チタニア触媒とし、触媒コンバータ70内の下流側の触媒22を銅ゼオライト触媒とすることが好ましい。というのは、バナジウム・チタニア触媒から流出したアンモニアを銅ゼオライト触媒上において除去しうるからである。   20 to 23 show other embodiments of the internal combustion engine. In the example shown in FIG. 20, another catalytic converter 70 is arranged downstream of the catalytic converter 23. As the catalyst 22 accommodated in the catalytic converter 70, any one of a copper zeolite catalyst and a vanadium / titania catalyst can be used in the same manner as the catalyst 22 accommodated in the catalytic converter 23. However, when any of these catalysts 22 is used, the upstream catalyst 22 in the catalytic converter 23 is preferably a vanadium-titania catalyst, and the downstream catalyst 22 in the catalytic converter 70 is preferably a copper zeolite catalyst. This is because ammonia flowing out from the vanadium-titania catalyst can be removed on the copper zeolite catalyst.

図21に示す実施例では触媒コンバータ23内に間隔を隔てて一対の触媒22ａ，22ｂが配置されている。更にこの実施例では排気管21が触媒コンバータ23の入口部である第１の排気通路71ａと、一対の触媒22ａ，22ｂ間に連通する第２の排気通路71ｂとに分岐され、各排気通路71ａ，71ｂ内に夫々第１排気制御弁72ａおよび第２排気制御弁72ｂが配置されている。また、この実施例では両排気制御弁72ａ，72ｂ上流の排気管21内に尿素水溶液が供給される。   In the embodiment shown in FIG. 21, a pair of catalysts 22a and 22b are arranged in the catalytic converter 23 with a space therebetween. Further, in this embodiment, the exhaust pipe 21 is branched into a first exhaust passage 71a that is an inlet portion of the catalytic converter 23 and a second exhaust passage 71b that communicates between the pair of catalysts 22a and 22b. , 71b, a first exhaust control valve 72a and a second exhaust control valve 72b are arranged, respectively. In this embodiment, the urea aqueous solution is supplied into the exhaust pipe 21 upstream of the exhaust control valves 72a and 72b.

この実施例では温度センサ35により検出された排気ガス温がほぼ 150℃よりも低いときには図21に示されるように第１排気制御弁72ａが全開せしめられ、第２排気制御弁72ｂが全閉せしめられる。このときには排気ガスはまず初めに上流側触媒22ａを通過し、次いで下流側触媒22ｂを通過する。このとき触媒22ａ，22ｂの温度はアンモニア発生化合物貯蔵領域にあり、従ってこのとき供給された尿素水溶液中の尿素の大部分は上流側触媒22ａ内に貯蔵される。   In this embodiment, when the exhaust gas temperature detected by the temperature sensor 35 is lower than approximately 150 ° C., the first exhaust control valve 72a is fully opened and the second exhaust control valve 72b is fully closed as shown in FIG. It is done. At this time, the exhaust gas first passes through the upstream catalyst 22a and then passes through the downstream catalyst 22b. At this time, the temperatures of the catalysts 22a and 22b are in the ammonia-generating compound storage region. Therefore, most of the urea in the urea aqueous solution supplied at this time is stored in the upstream catalyst 22a.

一方、温度センサ35により検出された排気ガス温がほぼ 150℃から 250℃の間では第１排気制御弁72ａが全閉せしめられると共に第２排気制御弁72ｂが全開せしめられ、従ってこのときには排気ガスは第２の排気通路71ｂを通り、次いで下流側触媒22ｂを通過する。このとき上流側触媒22ａ内に貯蔵されている尿素はそのまま保持され、供給された尿素水溶液により下流側触媒22ｂにおいて排気ガスのNOx が浄化される。 On the other hand, when the exhaust gas temperature detected by the temperature sensor 35 is between approximately 150 ° C. and 250 ° C., the first exhaust control valve 72a is fully closed and the second exhaust control valve 72b is fully opened. Passes through the second exhaust passage 71b and then passes through the downstream catalyst 22b. Urea at this time is stored in the upstream side catalyst 22a is held as it is, NO x in the exhaust gas is purified at the downstream side catalyst 22b by the supplied aqueous urea solution.

一方、温度センサ35に検出された排気ガス温がほぼ 250℃以上になると図21に示されるように第１排気制御弁72ａが再び全開せしめられ、第２排気制御弁72ｂが再び全閉せしめられる。加速運転が行われると温度センサ35により検出される排気ガスは 250℃以上となり、従って加速運転が行われると排気ガスは上流側触媒22ａに流入する。このとき上流側触媒22ａに貯蔵されている多量のアンモニア発生化合物から少しずつアンモニアが放出され、このアンモニアにより上流側触媒22ａおよび下流側触媒22ｂにおいて排気ガス中のNOx が還元される。 On the other hand, when the exhaust gas temperature detected by the temperature sensor 35 becomes approximately 250 ° C. or higher, the first exhaust control valve 72a is fully opened again and the second exhaust control valve 72b is fully closed again as shown in FIG. . When the acceleration operation is performed, the exhaust gas detected by the temperature sensor 35 becomes 250 ° C. or higher. Therefore, when the acceleration operation is performed, the exhaust gas flows into the upstream catalyst 22a. In this case ammonia little by little from a large amount of ammonia generating compound stored in the upstream side catalyst 22a is released, NO x in the exhaust gas in the upstream side catalyst 22a and the downstream side catalyst 22b by this ammonia is reduced.

図22に示す実施例では図21に示す実施例とは異なり、第１排気制御弁72ａ下流の第１排気通路71ａ内に尿素水溶液を供給するようにしている。
この実施例では機関の要求負荷が予め定められた設定負荷よりも低いときには第１排気制御弁72ａが全閉せしめられると共に第２排気制御弁72ｂが全開せしめられ、従ってこのときには排気ガスは第２の排気通路71ｂを通り、次いで下流側触媒22ｂを通過する。また、このときには第１排気通路71ａ内を排気ガスが流通しておらず、上流側触媒22ａの温度はアンモニア発生化合物貯蔵領域にある。従ってこのとき供給された尿素水溶液中の尿素の大部分は上流側触媒22ａ内に貯蔵される。 In the embodiment shown in FIG. 22, unlike the embodiment shown in FIG. 21, an aqueous urea solution is supplied into the first exhaust passage 71a downstream of the first exhaust control valve 72a.
In this embodiment, when the required load of the engine is lower than a predetermined set load, the first exhaust control valve 72a is fully closed and the second exhaust control valve 72b is fully opened. Through the exhaust passage 71b and then through the downstream catalyst 22b. At this time, the exhaust gas does not flow through the first exhaust passage 71a, and the temperature of the upstream catalyst 22a is in the ammonia generating compound storage region. Therefore, most of the urea in the urea aqueous solution supplied at this time is stored in the upstream catalyst 22a.

一方、機関の要求負荷が設定負荷よりも高くなると図22に示されるように第１排気制御弁72ａが全開せしめられ、第２排気制御弁72ｂが全閉せしめられる。このときには排気ガスはまず初めに上流側触媒22ａを通過し、次いで下流側触媒22ｂを通過する。従ってこのとき上流側触媒22ａに貯蔵されている多量のアンモニア発生化合物から少しずつアンモニアが放出され、このアンモニアにより上流側触媒22ａおよび下流側触媒22ｂにおいて排気ガス中のNOx が還元される。 On the other hand, when the required load of the engine becomes higher than the set load, the first exhaust control valve 72a is fully opened and the second exhaust control valve 72b is fully closed as shown in FIG. At this time, the exhaust gas first passes through the upstream catalyst 22a and then passes through the downstream catalyst 22b. Therefore this time ammonia little by little from a large amount of ammonia generating compound stored in the upstream side catalyst 22a is released, NO x in the exhaust gas in the upstream side catalyst 22a and the downstream side catalyst 22b by this ammonia is reduced.

図23に示す実施例では排気管21内に設けられた流路切換弁73において排気管21と交差する環状の排気通路74が設けられ、環状の排気通路74内に第１の触媒コンバータ23および第２の触媒コンバータ70が直列に配置される。   In the embodiment shown in FIG. 23, an annular exhaust passage 74 that intersects the exhaust pipe 21 is provided in the flow path switching valve 73 provided in the exhaust pipe 21, and the first catalytic converter 23 and the A second catalytic converter 70 is arranged in series.

この実施例では機関の要求負荷が予め定められた設定負荷よりも低いときには排気管21を介して送られてきた排気ガスが矢印Ａ方向に、即ち最初に第１触媒コンバータ23内の触媒22を通過し、次いで第２触媒コンバータ70内の触媒22を通過するように流路制御弁73が図23の実線で示される位置に切換えられる。このとき尿素水溶液が第２触媒コンバータ70の上流側に供給される。このときには第２触媒コンバータ70内の触媒22の温度は第１触媒コンバータ23内の触媒22の温度よりも低く、従って供給された尿素水溶液中の尿素、即ちアンモニア発生化合物が良好に第１触媒コンバータ70内の触媒22内に貯蔵される。   In this embodiment, when the required load of the engine is lower than a predetermined set load, the exhaust gas sent through the exhaust pipe 21 is directed in the direction of arrow A, that is, first the catalyst 22 in the first catalytic converter 23 is passed. The flow path control valve 73 is switched to the position indicated by the solid line in FIG. At this time, the urea aqueous solution is supplied to the upstream side of the second catalytic converter 70. At this time, the temperature of the catalyst 22 in the second catalytic converter 70 is lower than the temperature of the catalyst 22 in the first catalytic converter 23. Therefore, the urea in the supplied urea aqueous solution, that is, the ammonia generating compound is satisfactorily improved. It is stored in the catalyst 22 in 70.

一方、機関の要求負荷が設定負荷よりも高くなると排気管21を介して送られてきた排気ガスが矢印Ｂ方向に、即ち最初に第２触媒コンバータ70内の触媒22を通過し、次いで第１触媒コンバータ23内の触媒22を通過するように流路制御弁73が図23の破線で示される位置に切換えられる。このときには第２触媒コンバータ70内の触媒22の温度は第１触媒コンバータ23内の触媒22の温度よりも高くなり、斯くして第２の触媒コンバータ70内の触媒22内に貯蔵されているアンモニア発生化合物からアンモニアが良好に放出される。   On the other hand, when the required load of the engine becomes higher than the set load, the exhaust gas sent through the exhaust pipe 21 passes through the catalyst 22 in the second catalytic converter 70 in the direction of arrow B, that is, first, and then the first The flow path control valve 73 is switched to the position indicated by the broken line in FIG. 23 so as to pass through the catalyst 22 in the catalytic converter 23. At this time, the temperature of the catalyst 22 in the second catalytic converter 70 becomes higher than the temperature of the catalyst 22 in the first catalytic converter 23, and thus the ammonia stored in the catalyst 22 in the second catalytic converter 70. Ammonia is released well from the generated compound.

これまで本発明についてアンモニア発生化合物を含む液体として尿素水溶液を用いた場合を例にとって説明してきた。この場合、前述したようにアンモニア発生化合物として尿素以外のものを用いることもできるし、溶剤として水以外のものを用いることができる。更に、アンモニア発生化合物を含む液体と共にアンモニア水或いはアンモニアを含むガスを排気通路内に供給することもできる、この場合、アンモニアを含むガスは固体尿素を用いて生成することができる。   So far, the present invention has been described by way of an example in which an aqueous urea solution is used as a liquid containing an ammonia generating compound. In this case, as described above, a compound other than urea can be used as the ammonia generating compound, and a solvent other than water can be used as the solvent. Furthermore, ammonia water or a gas containing ammonia can be supplied into the exhaust passage together with the liquid containing the ammonia generating compound. In this case, the gas containing ammonia can be generated using solid urea.

内燃機関の全体図である。1 is an overall view of an internal combustion engine. NOx 浄化率を示す図である。Is a diagram showing the NO x purification rate. 発生アンモニア濃度を示す図である。It is a figure which shows generated ammonia concentration. 触媒温度と発生アンモニア濃度を示す図である。It is a figure which shows catalyst temperature and generated ammonia concentration. NOx 還元処理を示すタイムチャートである。Is a time chart showing the NO x reduction processing. 排気ガス中のNOx を還元するのに必要な当量比＝１の尿素量を示す図である。It is a figure which shows the amount of urea of equivalence ratio = 1 required in order to reduce | restore NOx in exhaust gas. 尿素の貯蔵割合を示す図である。It is a figure which shows the storage ratio of urea. アンモニアの放出割合を示す図である。It is a figure which shows the discharge | release ratio of ammonia. アンモニアの放出割合を示す図である。It is a figure which shows the discharge | release ratio of ammonia. 尿素水溶液の供給制御を行うためのフローチャートである。It is a flowchart for performing supply control of urea aqueous solution. 供給制御Ｉを実行するためのフローチャートである。It is a flowchart for performing supply control I. 供給制御IIを実行するためのフローチャートである。It is a flowchart for performing supply control II. 尿素増量比を示す図である。It is a figure which shows a urea increase ratio. NOx 還元処理を示すタイムチャートである。Is a time chart showing the NO x reduction processing. 供給制御Ｉを実行するためのフローチャートである。It is a flowchart for performing supply control I. NOx 還元処理を示すタイムチャートである。Is a time chart showing the NO x reduction processing. 供給制御Ｉを実行するためのフローチャートである。It is a flowchart for performing supply control I. 触媒の種々の例を示す図である。It is a figure which shows the various examples of a catalyst. 触媒の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a catalyst. 内燃機関の別の実施例を示す全体図である。It is a general view which shows another Example of an internal combustion engine. 内燃機関の更に別の実施例を示す全体図である。It is a general view which shows another Example of an internal combustion engine. 内燃機関の更に別の実施例を示す全体図である。It is a general view which shows another Example of an internal combustion engine. 内燃機関の更に別の実施例を示す全体図である。It is a general view which shows another Example of an internal combustion engine.

符号の説明Explanation of symbols

１ 機関本体
５ 燃焼室
６ 燃料噴射弁
８ 吸気ポート
10 排気ポート
18 排気マニホルド
20，23 触媒コンバータ
19，22 触媒
33 流量制御弁 1 Engine Body 5 Combustion Chamber 6 Fuel Injection Valve 8 Intake Port
10 Exhaust port
18 Exhaust manifold
20, 23 Catalytic converter
19, 22 Catalyst
33 Flow control valve

Claims (2)

酸素過剰のもとでアンモニアにより排気ガス中のNOx を還元するのに適した触媒を機関排気通路内に配置し、該触媒に尿素を含む液体を供給するための供給手段と、該液体の供給量を制御するための供給制御手段とを具備し、該触媒は、触媒に供給された該液体内に含まれる尿素の少くとも一部を触媒内に貯蔵すると共に触媒内に貯蔵された尿素の触媒温度上昇に伴なう形態変化により触媒内に貯蔵された尿素から触媒温度の上昇に伴ない少しずつアンモニアを放出させて放出したアンモニアにより排気ガス中のNOx を還元する機能を有し、上記供給制御手段は、機関低負荷運転時には供給される尿素量をNO x 量に対し当量比＝１以上の尿素量とし、機関低負荷運転状態からの加速運転時には供給される尿素量を当量比＝１以下に減少させるようにした内燃機関の排気浄化装置。 Excess oxygen catalyst suitable for reducing the NO x in the exhaust gas by ammonia under was placed in the engine exhaust passage, a supply means for supplying a liquid containing urea to the catalyst, the liquid Supply control means for controlling the supply amount, the catalyst storing at least a part of urea contained in the liquid supplied to the catalyst in the catalyst and urea stored in the catalyst It has a function to reduce NO x in exhaust gas by the ammonia released gradually by releasing the ammonia from the urea stored in the catalyst due to the shape change accompanying the catalyst temperature rise of the catalyst and the released ammonia. The supply control means sets the amount of urea supplied at the time of engine low load operation to an amount of urea equal to or greater than the NO x amount at an equivalent ratio = 1, and the amount of urea supplied at the time of acceleration operation from the engine low load operation state to an equivalent amount. To reduce the ratio to 1 or less Exhaust gas purification device of the internal combustion engine. 機関始動時又は機関減速運転時にも供給される尿素量をNO x 量に対し当量比＝１以上の尿素量とした請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。 An exhaust purification system of an internal combustion engine according to claim 1, the amount of urea is also supplied at the time of engine startup or engine decelerating operation was the amount of NO x, based on the equivalents ratio = 1 or more amount of urea.
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