WO2007102607A1 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.
  • a catalyst suitable for reducing NOx in the exhaust gas with ammonia under an excess of oxygen is placed in the engine exhaust passage, an aqueous urea solution is supplied to the catalyst, and one of the urea supplied to the catalyst is supplied.
  • An internal combustion engine is known in which NO x in exhaust gas is reduced by ammonia generated from urea stored in the catalyst as well as in the catalyst (patent No. 3 6 8 5 0 6 3 No.)
  • formaldehyde may be contained in the exhaust gas, and urea resin is produced when this formaldehyde reacts with urea stored in the catalyst. Therefore, if urea is supplied to the catalyst when a large amount of formaldehyde is contained in the exhaust gas, not only can urea not be used effectively for NO reduction, but a large amount of urea resin is present on the catalyst. May be generated, covering the active site of the catalyst, resulting in reduced catalyst function or clogging of the catalyst. If the cell pitch of the catalyst is increased in order to suppress this clogging, the amount of the supported catalyst may decrease or the contact frequency between the exhaust gas and the catalyst may decrease. In any case, the exhaust gas purification performance of the catalyst may be reduced.
  • a hydrolysis catalyst for promoting the hydrolysis of urea or a dispersion plate for dispersing urea when arranged in the exhaust passage upstream of the catalyst, the hydrolysis catalyst or the dispersion plate may be clogged.
  • the hydrolysis catalyst or the dispersion plate when HC, C0 in the exhaust gas reacts with urea or ammonia, cyanide may be generated. Therefore, if urea is supplied to the catalyst when a large amount of HC or CO is contained in the exhaust gas, urea or ammonia cannot be used effectively for NOX reduction, and a large amount of cyanide may be generated. There is. Disclosure of the invention
  • an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that can prevent the exhaust gas purification effect of the catalyst from being lowered when urea is supplied to the catalyst.
  • a catalyst that is disposed in an engine exhaust passage and is suitable for reducing NOX in exhaust gas with ammonia under an excess of oxygen, the ammonia generating compound supplied to the catalyst.
  • a catalyst having a function of storing at least a part in the catalyst, generating ammonia from the ammonia-generating compound stored in the catalyst, and reducing NOX in the exhaust gas by the generated ammonia; Exhaust purification by reacting with the supply means for supplying the ammonia generating compound to the catalyst, the supply control means for controlling the supply amount of the ammonia generating compound, and the ammonia generating compound or a substance derived therefrom.
  • Judgment means for judging whether or not the amount of the exhaust purification inhibiting substance that inhibits the operation flows into the catalyst is larger than an allowable amount
  • the means is an internal combustion engine exhaust gas purification device that reduces the amount of the ammonia generating compound supplied to the catalyst when it is determined that the amount of the exhaust gas purification inhibiting substance in the exhaust gas flowing into the catalyst is larger than the allowable capacity.
  • Fig. 1 is an overall view of the internal combustion engine
  • Fig. 2 is a urea aqueous solution supply control routine It is a flowchart which shows. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • 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.
  • 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
  • 10 indicates an exhaust port.
  • the intake port 8 is connected to the surge tank 12 through the corresponding intake branch pipe 11, and the surge tank 12 is connected to the air cleaner 15 through the intake duct 13 and the air flow meter 14.
  • a throttle valve 17 driven by a step motor 16 is arranged.
  • the exhaust port 10 is connected to the inlet of the first catalytic converter 20 containing the catalyst 19 via an exhaust manifold 18, and the outlet of the first catalyst converter 20 is connected to the exhaust pipe 21. And is connected to a second catalytic converter 23 having a built-in catalyst 22.
  • the catalyst 19 is composed of a catalyst having an oxidation function, for example, an oxidation catalyst or a ternary catalyst, and is supported on a particulate filter 1 9 a for collecting particulates in the exhaust gas.
  • the catalyst 22 is composed of a NOx selective reduction catalyst suitable for reducing NOx in the exhaust gas with ammonia under an excess of oxygen.
  • the exhaust manifold 1 8 and the surge tank 1 2 are connected to each other through an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as EGR) passage 2 4, and an electrically controlled EGR control valve 2 5 is disposed in the EGR passage 2 4. Is done.
  • EGR exhaust gas recirculation
  • Each fuel injection valve 6 is connected to a fuel reserve, so-called common rail 27, through a fuel supply pipe 26.
  • This common rail 27 has an electrically controlled discharge.
  • Fuel is supplied from a fuel pump 28 having a variable output 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. Based on the output signal of the fuel pressure sensor 29, the fuel pressure in the common rail 27 is determined as the target fuel pressure. Therefore, the discharge amount of the fuel pump 28 is controlled.
  • the liquid containing the 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 the supply conduit 3 1, the supply pump 3 2, and the like. And is supplied into the exhaust pipe 21 via the electromagnetically controlled flow control valve 33.
  • the electronic control unit 40 consists of a digital computer and is connected to each other by a bidirectional bus 4 1 RM (read only memory) 4 2, RAM (random access memory) 4 3, CPU (microphone processor) 4 4 Input port 4 5 and Output port 4 6
  • the air flow 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.
  • the engine body 1 is provided with a water temperature sensor 3 for detecting the engine cooling water temperature, and the temperature of the exhaust gas flowing into the catalyst 2 2 is detected in the exhaust pipe 21 immediately upstream of the catalyst 2 2.
  • a temperature sensor 35 for detecting the temperature of the exhaust gas flowing out from the catalyst 19 is disposed in the exhaust pipe 21 immediately downstream of the catalyst 19.
  • the output signals of these water temperature sensors 3 4 and temperature sensors 3 5 and 3 6 respectively correspond to the corresponding AD conversion.
  • the signal is input to the input port 45 via the converter 47.
  • 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 4 via the corresponding AD converter 4 7. Input to 5. 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. The operation signal of the starter switch 53 is input to the input port 45.
  • the output port 4 6 is connected to the fuel injection valve 6, the step motor 16, the EGR control valve 25, the fuel pump 28, the pump 3 2, the flow control valve 3 3 and the HC addition valve via the corresponding drive circuit 54. 3 Connected to 8.
  • the liquid containing the ammonia generating compound is supplied into the exhaust pipe 2 1 upstream of the catalyst 2 2.
  • various compounds that can generate ammonia and therefore various compounds can be used as the ammonia generating compound.
  • urea is used as the ammonia generating compound
  • 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.
  • the catalyst 2 2 is composed of a Nx selective reduction catalyst.
  • the catalyst having a titania support as the NOX selective reduction catalyst and a vanadium oxide supported on the support V 2 ⁇ 5 / T i 0 2 (hereinafter, referred to as a vanadium titania catalyst) or a Zeorai bets with a carrier, the catalyst carrying copper C ii / ZSM 5 (hereinafter, referred to as a copper zeolite preparative catalyst) is used on the carrier It has been.
  • N ⁇ contained in the exhaust gas is urea C 0 (NH 2 ) 2 on the catalyst 2 2 It is reduced by NH 3 generated from ammonia (for example, 2 NH 3 + 2 ⁇ ⁇ + 1/2 0 2 ⁇ 2 N 2 + 3 H 2 0).
  • urea in the supplied urea aqueous solution is first deposited on the catalyst 22.
  • the temperature of the catalyst 22 is high, for example, approximately 3500 ° C. or higher, urea is thermally decomposed at once and ammonia is generated.
  • urea is once stored in the catalyst 22 and then from the urea stored in the catalyst 22 Ammonia is generated and released little by little.
  • the generation of ammonia in this case is thought to be due to the change in the form of urea on the catalyst 22. That is, urea changes to piure ⁇ at approximately 13 ° C, piret changes to cyanuric acid at approximately 190 ° C, and cyanuric acid changes to cyanic acid or isocyanic acid at approximately 360 ° C. To do.
  • urea changes to biuret as the elapsed time from storage in catalyst 22 increases, biuret changes to cyanuric acid, and cyanuric acid changes to cyanic acid or isocyanic acid. It is thought that ammonia is generated little by little in the process of such morphological changes.
  • the urea in the aqueous urea solution is stored in the catalyst 22 and stored at this time. Almost no ammonia is generated from the released urea.
  • fine particles mainly composed of solid carbon contained in the exhaust gas are collected on the particulate fill.
  • the amount of fine particles collected on the particulate filter 19a increases with time.
  • the temperature of the particulate filter 19 a is maintained at, for example, 600 ° C. or higher under an excess of oxygen, the fine particles on the particulate filter 19 a are oxidized and removed. Therefore, an embodiment according to the present invention.
  • the temperature of the particulate filter 19a is increased in order to remove the particulates from the particulate filter 19a. Temperature rise control is performed so that the temperature is maintained at 60 ° C. or higher.
  • fuel is supplied from the HC addition valve 38 to increase the amount of HC contained in the exhaust gas in order to perform the temperature rise control.
  • the increased amount of HC is burned by the particulate filter 19 a, so that the temperature of the particulate filter 19 a is increased.
  • the amount of formaldehyde in the exhaust gas flowing into the catalyst 22 is larger than the allowable amount, and the amount of formaldehyde in the exhaust gas flowing into the catalyst 22 is the allowable amount.
  • the urea supply to the catalyst 22 is stopped when it is judged that the amount is larger than the above. As a result, the production of a large amount of urea resin on the catalyst 22 is prevented.
  • urea is supplied to the catalyst 22 by an amount determined according to the amount of NOx flowing into the catalyst 22 or the amount of urea stored in the catalyst 22.
  • the formaldehyde that flows into the catalyst 22 can be oxidized and reduced by the catalyst 19. Therefore, urea supply is allowed when the catalyst 19 is activated even when the engine is started, during cold operation, or when the amount of HC is increased. Therefore, the supply of urea is prohibited when starting the engine, during cold operation, or when increasing the amount of H 2 C, and when the catalyst 19 is inactive.
  • FIG. 2 shows a routine for executing the supply control of the urea aqueous solution according to the embodiment of the present invention, and this routine is executed by interruption every predetermined time.
  • step 100 it is judged if the engine is starting.
  • the routine proceeds to step 1 0 1 to determine whether or not the engine is in cold operation.
  • the routine proceeds to step 102, where it is determined whether the amount of HC in the exhaust gas flowing into the catalyst 22 is increased.
  • the routine proceeds to step 103 and urea supply to the catalyst 2 2 is allowed.
  • step 1 0 0 At the time of the engine start, at the time of cold operation at step 1 0 1, when the amount of HC is increasing at step 1 0 2, the process proceeds to step 1 0 4 to determine whether the catalyst 19 is inactive or not. Determined.
  • the routine proceeds to step 103, and urea supply to the catalyst 22 is allowed.
  • the process proceeds to step 105, and urea supply to the catalyst 22 is prohibited.
  • the catalyst 19 can also be composed of a NO x storage reduction catalyst.
  • This Nx storage reduction catalyst 19 consists of a precious metal catalyst and a Nx absorbent.
  • NO x storage reduction catalyst 19 When NO x storage reduction catalyst 19 is placed in the exhaust passage of an internal combustion engine, the ratio of the air and fuel (hydrocarbon) supplied into the engine intake passage, combustion chamber and exhaust passage upstream of the NO X storage catalyst
  • the NO x absorbent absorbs NO X when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, and releases the absorbed NO X when the oxygen concentration in the exhaust gas decreases, This NO X is reduced by reducing agents such as HC and C0 contained in the exhaust gas.
  • N O X in the exhaust gas is absorbed into the N O X storage reduction catalyst 19. If the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x storage reduction catalyst 19 is lean, S 0 X in the exhaust gas is also absorbed into the NO x storage reduction catalyst 19.
  • the HC addition valve 3 From 8 to HC is added.
  • the catalyst 19 can be composed of a NO x selective reduction catalyst that can selectively reduce NO x under an excess of oxygen.
  • HC is added from the HC addition valve 38 to reduce Nx.
  • HC is added from the HC addition valve 3 8 and the deposit is blown away by this HC. .
  • the amount of HC in the exhaust gas is increased. Accordingly, at this time, it may be determined that the amount of formaldehyde in the inflowing exhaust gas is larger than the allowable amount.
  • HC is added from the HC addition valve 38 to add HC to the exhaust gas.
  • it is included in the exhaust gas by supplying additional fuel from the fuel injection valve 6, for example, during the exhaust stroke after the main fuel is supplied near the compression top dead center, or by retarding the injection timing of the main fuel.
  • the amount of HC produced may be increased.
  • the supply of urea to the catalyst 22 is stopped when it is determined that the amount of formaldehyde in the exhaust gas flowing into the catalyst 22 is larger than the allowable amount. Yes.
  • the urea supply amount to the catalyst 22 may be corrected to decrease at this time.
  • cyanide is produced when urea or ammonia reacts with HC and CO. Therefore, if urea is supplied when a large amount of HC and CO is contained in the exhaust gas, a large amount of cyanide will be generated. There is it.
  • the amount of formaldehyde in the embodiment according to the present invention described above may be considered as the amount of HC or CO.

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Abstract

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（２２）を機関排気通路内に配置する。触媒（２２）に流量添加弁（３３）から尿素水溶液を供給し、触媒（２２）に供給された尿素の一部を触媒（２２）内に貯蔵すると共に触媒（２２）内に貯蔵されている尿素から発生したアンモニアにより排気ガス中のＮＯｘを還元する。機関始動時、冷間運転時、ＨＣ増量時には触媒（２２）への流入排気ガス中のホルムアルデヒド量が許容量を越えていると判断し、このとき触媒（２２）への尿素の供給を禁止する。

Description

明 細 書 内燃機関の排気浄化装置 技術分野
本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。 背景技術
酸素過剰のもとでアンモニアにより排気ガス中の N O xを還元す るのに適した触媒を機関排気通路内に配置し、 この触媒に尿素水溶 液を供給し、 触媒に供給された尿素の一部を触媒内に貯蔵すると共 に触媒内に貯蔵されている尿素から発生したアンモニアにより排気 ガス中の N O xを還元するようにした内燃機関が公知である （特許 第 3 6 8 5 0 6 3号参照） 。
しかしながら、 排気ガス中にホルムアルデヒ ドが含まれている場 合があり、 このホルムアルデヒ ドが触媒内に貯蔵された尿素と反応 すると尿素樹脂が生成される。 したがって、 排気ガス中に多量のホ ルムアルデヒ ドが含まれているときに触媒に尿素を供給すると尿素 を N〇 X還元のために有効に利用できないというだけでなく、 触媒 上に多量の尿素樹脂が生成され、 触媒の活性部位が覆われて触媒機 能が低下し又は触媒が目詰まりするおそれがある。 この目詰まりを 抑制するために触媒のセルピッチを大きくすると蝕媒担持量が低下 し又は排気ガスと触媒の接触頻度が低下するおそれがある。 いずれ にしても触媒の排気浄化性能が低下するおそれがある。 尿素の加水 分解を促進するための加水分解触媒や尿素を分散させるための分散 板を触媒上流の排気通路内に配置した場合にも同様に、 加水分解触 媒又は分散板に目詰まりが生ずるおそれがある。 —方、 排気ガス中の H C , C〇と尿素又はアンモニア等が反応す るとシアン化合物が生成される場合がある。 したがって、 排気ガス 中に多量の H C , C Oが含まれているときに触媒に尿素を供給する と尿素又はアンモニアを N O X還元のために有効に利用できないば かりカ 多量のシアン化合物が生成されるおそれがある。 発明の開示
そこで、 本発明は、 触媒に尿素を供給したときに触媒の排気浄化 作用が低下するのを阻止することができる内燃機関の排気浄化装置 を提供することを目的とする。
本発明によれば、 機関排気通路内に配置された、 酸素過剰のもと でアンモニアにより排気ガス中の N O Xを還元するのに適した触媒 であって、 触媒に供給された該アンモニア発生化合物の少なく とも 一部を触媒内に貯蔵すると共に該触媒内に貯蔵されているアンモニ ァ発生化合物からアンモニアを生成して該生成したアンモニアによ り排気ガス中の N O Xを還元する機能を有する触媒と、 該触媒にァ ンモニァ発生化合物を供給するための供給手段と、 該アンモニア発 生化合物の供給量を制御するための供給制御手段と、 アンモニア発 生化合物又はそれに由来する物質と反応することにより排気浄化作 用を阻害する排気浄化阻害物質の、 前記触媒に流入する量が許容量 よりも多いか否かを判断する判断手段と、 を具備し、 前記供給制御 手段は、 前記触媒に流入する排気ガス中の排気浄化阻害物質量が許 容量よりも多いと判断されたときに触媒に供給されるアンモニア発 生化合物の量を減量する内燃機関の排気浄化装置が提供される。 図面の簡単な説明
図 1 は内燃機関の全体図、 図 2は尿素水溶液の供給制御ルーチン を示すフローチャートである。 発明を実施するための最良の形態
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は吸気ポ一卜、 9は排気弁、 1 0は排気ポ 一トをそれぞれ示す。 吸気ポー卜 8は対応する吸気枝管 1 1 を介し てサージタンク 1 2に連結され、 サージタンク 1 2は吸気ダク ト 1 3及びエアフローメータ 1 4を介してエアクリーナ 1 5に連結され る。 吸気ダク ト 1 3内にはステップモー夕 1 6 により駆動されるス 口ッ トル弁 1 7が配置される。
一方、 排気ポート 1 0は排気マニホルド 1 8を介して触媒 1 9 を 内蔵した第 1の触媒コンバータ 2 0の入口部に連結され、 第 1の触 媒コンバータ 2 0の出口部は排気管 2 1 を介して触媒 2 2を内蔵し た第 2 の触媒コンバータ 2 3に連結される。 図 1 に示される実施例 では触媒 1 9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、 排気ガス中の微粒子を捕集するためのパティキユレ一 卜フィルタ 1 9 a上に担持されている。 これに対し、 触媒 2 2は酸 素過剰のもとでアンモニアにより排気ガス中の N O xを還元するの に適した N O X選択還元触媒からなる。
排気マニホルド 1 8 とサージタンク 1 2 とは排気ガス再循環 （以 下、 E G Rと称す） 通路 2 4を介して互いに連結され、 E G R通路 2 4内には電気制御式 E G R制御弁 2 5が配置される。 各燃料噴射 弁 6は燃料供給管 2 6 を介して燃料リザーパ、 いわゆるコモンレー ル 2 7に連結される。 このコモンレール 2 7内へは電気制御式の吐 出量可変な燃料ポンプ 2 8から燃料が供給され、 コモンレール 2 7 内に供給された燃料は各燃料供給管 2 6 を介して燃料噴射弁 6に供 給される。 コモンレール 2 7にはコモンレール 2 7内の燃料圧を検 出するための燃料圧センサ 2 9が取付けられ、 燃料圧センサ 2 9の 出力信号に基づいてコモンレール 2 7内の燃料圧が目標燃料圧とな るように燃料ポンプ 2 8の吐出量が制御される。
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 3 0内に貯えられており、 タンク 3 0内に貯えられているァ ンモニァ発生化合物を含む液体は供給導管 3 1、 供給ポンプ 3 2及 び電磁制御式流量制御弁 3 3を介して排気管 2 1内に供給される。
さらに、 排気マ二ホルド 1 8には、 燃料供給管 2 6から分岐され た供給導管 3 7及び電磁制御式 H C添加弁 3 8を介して燃料ポンプ 2 8から吐出された燃料すなわち炭化水素 H Cが供給される。
電子制御ュニッ ト 4 0はデジタルコンピュータからなり、 双方向 性バス 4 1 によって互いに接続された R〇 M (リードオンリメモリ ) 4 2、 R A M (ランダムアクセスメモリ） 4 3、 C P U (マイク 口プロセッサ） 4 4、 入力ポート 4 5及び出力ポート 4 6を具備す る。 ェアフロ一メ一夕 1 4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 A D変換器 4 7 を介して入力ポート 4 5に入力される。 また、 燃料圧センサ 2 9の出力信号は対応する A D変換器 4 7 を介して入力ポート 4 5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 3 が取付けら れ、 触媒 2 2直上流の排気管 2 1内には触媒 2 2内に流入する排気 ガスの温度を検出するための温度センサ 3 5が配置され、 触媒 1 9 直下流の排気管 2 1内には触媒 1 9から流出した排気ガスの温度を 検出するための温度センサ 3 6が配置される。 これら水温センサ 3 4及び温度センサ 3 5， 3 6の出力信号はそれぞれ対応する A D変 換器 4 7を介して入力ポート 4 5に入力される。
ァクセルペダル 5 0 にはアクセルペダル 5 0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 5 1が接続され、 負荷センサ 5 1の出力電圧は対応する A D変換器 4 7 を介して入力ポート 4 5に 入力される。 更に入力ポー卜 4 5にはクランクシャフ トが例えば 3 0 ° 回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ 5 2が接 続される。 また、 入力ポート 4 5にはスタータスイ ッチ 5 3の作動 信号が入力される。 一方、 出力ポート 4 6は対応する駆動回路 5 4 を介して燃料噴射弁 6、 ステップモータ 1 6 、 E G R制御弁 2 5 、 燃料ポンプ 2 8、 ポンプ 3 2、 流量制御弁 3 3及び H C添加弁 3 8 に接続される。
さて、 前述したように触媒 2 2上流の排気管 2 1 内にはアンモニ ァ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ァ ンモニァ発生化合物については種々の化合物が存在し、 したがって 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。 したがって以下、 触媒 2 2上流の排気管 2 1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。
一方、 前述したように触媒 2 2は N〇 x選択還元触媒からなり、 図 1 に示す実施例ではこの N O X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 V 2 〇 5 / T i 0 2 (以下、 バナジウム · チタニア触媒という） 、 又はゼォライ トを担体とし、 この担体上に銅を担持した触媒 C ii / Z S M 5 (以 下、 銅ゼオライ ト触媒という） が用いられている。
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 N〇は触媒 2 2上において尿素 C 0 ( N H 2 ) 2 から発生するアンモニア N H 3 により還元される （例えば 2 N H 3 + 2 Ν Ο + 1 / 2 0 2 → 2 N 2 + 3 H 2 〇） 。
すなわち、 供給された尿素水溶液中の尿素はまず触媒 2 2上に付 着する。 このとき触媒 2 2の温度が例えばほぼ 3 5 0 °C以上のよう に高ければ尿素が一気に熱分解してアンモニアが発生される。
一方、 触媒 2 2の温度がほぼ 1 3 2 °Cからほぼ 3 5 0 °Cまでのと きには尿素が触媒 2 2内にいったん貯蔵され、 次いで触媒 2 2内に 貯蔵されている尿素からアンモニアが少しずつ発生され放出される 。 この場合のアンモニア発生は触媒 2 2上において尿素が形態変化 するためであると考えられている。 すなわち、 尿素はほぼ 1 3 2 °C においてピウレツ 卜に変化し、 ピウレツ トはほぼ 1 9 0 °Cにおいて シァヌル酸に変化し、 シァヌル酸はほぼ 3 6 0 °Cにおいてシアン酸 又はイソシアン酸に変化する。 あるいは、 触媒 2 2内に貯蔵されて からの経過時間が長くなるにつれて尿素はビウレッ トに変化し、 ビ ゥレツ トはシァヌル酸に変化し、 シァヌル酸はシアン酸又はィソシ アン酸に変化する。 このような形態変化の過程で少しずつアンモニ ァが発生するものと考えられている。
触媒 2 2の温度が尿素の熱分解温度であるほぼ 1 3 2 °C以下のと きに触媒 2 2に尿素水溶液を供給すると尿素水溶液中の尿素は触媒 2 2内に貯蔵され、 このとき貯蔵された尿素からはアンモニアはほ とんど発生しない。
一方、 排気ガス中に含まれる主として固体炭素からなる微粒子は パティキュレートフィル夕 1 9 a上に捕集される。 時間の経過と共 にパティキュレートフィルタ 1 9 a上に捕集された微粒子の量が増 大する。 一方、 酸素過剰のもとでパティキュレートフィル夕 1 9 a の温度を例えば 6 0 0 °C以上に保持するとパティキュレートフィル タ 1 9 a上の微粒子が酸化除去される。 そこで本発明による実施例 では、 パティキュレートフィル夕 1 9 a上の捕集微粒子量が一定量 を越えたときに、 パティキュレートフィルタ 1 9 aから微粒子を除 去するためにパティキュレートフィルタ 1 9 aの温度を上昇させて 6 0 0 °C以上に保持する昇温制御を行うようにしている。 具体的に は本発明による実施例では、 昇温制御を行うために、 H C添加弁 3 8から燃料が供給され、 排気ガス中に含まれる H C量が増量される 。 この増量された H Cがパティキュレー卜フィルタ 1 9 aで燃焼す ることにより、 パティキユレ一トフィルタ 1 9 aの温度が上昇され る。
ところで、 冒頭で述べたように、 尿素とホルムアルデヒ ド （メタ ナール） H C H Oとが反応すると尿素樹脂が生成される。 したがつ て、 排気ガス中に多量のホルムアルデヒ ドが含まれているときに尿 素を供給すると触媒 2 2上に多量の尿素樹脂が生成されるおそれが ある。
そこで本発明による実施例では、 触媒 2 2に流入する排気ガス中 のホルムアルデヒ ド量が許容量よりも多いか否かを判断し、 触媒 2 2に流入する排気ガス中のホルムアルデヒ ド量が許容量よりも多い と判断されたときに触媒 2 2への尿素の供給を停止するようにして いる。 その結果、 触媒 2 2上に多量の尿素樹脂が生成されるのが阻 止される。
触媒 2 2上流の排気管 2 1 に排気ガス中のホルムアルデヒ ド又は H Cの量を検出するためのセンサを取り付け、 このセンサにより検 出されたホルムアルデヒ ド量又は H C量が一定値を越えたときに流 入排気ガス中のホルムアルデヒ ド量が許容量よりも多いと判断する こともできる。
しかしながら、 機関始動時には例えばシリンダポアに付着したェ ンジンオイルに由来する比較的多量のホルムアルデヒ ドが燃焼室 5 から排出される。 また、 機関冷却水温が一定値よりも低い冷間運転 時には燃焼室 5から比較的多量の未燃 H Cが排出される。 更に、 上 述したように H C添加弁 3 8から H Cが添加されるときにも排気ガ ス中に含まれる H C量が増大される。
そこで本発明による実施例では、 機関始動時、 冷間運転時、 又は H C増量時に、 流入排気ガス中のホルムアルデヒ ド量が許容量より も多いと判断するようにし、 このとき尿素の供給を禁止している。 それ以外では尿素の供給が許容される。 すなわち、 例えば触媒 2 2 内に流入する N O X量や触媒 2 2内に貯蔵された尿素量に応じて定 まる量だけ触媒 2 2に尿素が供給される。
しかし、 触媒 1 9が活性化していればこの触媒 1 9によつて触媒 2 2に流入するホルムアルデヒ ドを酸化し低減することができる。 そこで機関始動時、 冷間運転時、 又は H C増量時であっても触媒 1 9が活性化しているときには尿素の供給が許容される。 したがって 、 尿素の供給が禁止されるのは機関始動時、 冷間運転時、 又は H C 増量時であってかつ触媒 1 9が未活性の場合であるということにな る。
図 2は本発明による実施例の尿素水溶液の供給制御を実行するた 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 よつて実行される。
図 2を参照するとまず初めにステップ 1 0 0 において機関始動時 であるか否かが判別される。 機関始動時でないときには次いでステ ップ 1 0 1 に進み、 冷間運転時であるか否かが判別される。 冷間運 転時でないときには次いでステップ 1 0 2に進み、 触媒 2 2内への 流入排気ガス中の H Cが増量されているか否かが判別される。 H C 増量中でないときには次いでステップ 1 0 3に進み、 触媒 2 2への 尿素の供給が許容される。 これに対し、 ステップ 1 0 0において機 関始動時のとき、 ステップ 1 0 1 において冷間運転時のとき、 ステ ップ 1 0 2において H C増量中のときには次いでステップ 1 0 4に 進み、 触媒 1 9が未活性であるか否かが判別される。 触媒 1 9が活 性化しているときにはステップ 1 0 3 に進み、 触媒 2 2への尿素の 供給が許容される。 これに対し、 触媒 1 9が未活性のときにはステ ップ 1 0 5に進み、 触媒 2 2への尿素の供給が禁止される。
なお、 触媒 1 9を NO x吸蔵還元触媒から構成することもできる 。 この N〇 x吸蔵還元触媒 1 9は貴金属触媒と N〇 X吸収剤とから なる。 内燃機関の排気通路内に NO x吸蔵還元触媒 1 9 を配置した 場合に、 機関吸気通路、 燃焼室及び NO X吸蔵触媒上流の排気通路 内に供給された空気および燃料 （炭化水素） の比を排気ガスの空燃 比と称すると、 NO x吸収剤は、 排気ガスの空燃比がリーンのとき には NO Xを吸収し、 排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収した NO Xを放出し、 この NO Xは排気ガス中に含まれる H C, C〇の ような還元剤によって還元される。
図 1に示される内燃機関では NO x吸蔵還元触媒 1 9 に流入する 排気ガスの空燃比がリーンであるので、 排気ガス中の N O Xは N O X吸蔵還元触媒 1 9内に吸収される。 また、 NO x吸蔵還元触媒 1 9に流入する排気ガスの空燃比がリーンであると、 排気ガス中の S 〇 Xも NO X吸蔵還元触媒 1 9内に吸収される。 NO x吸蔵還元触 媒 1 9がこれら N〇 X及び S〇 Xで飽和するのを阻止すべく N〇 X 及び S 0 Xを N 0 X吸蔵還元触媒 1 9から放出させるために、 H C 添加弁 3 8から H Cが添加される。
あるいは、 触媒 1 9を、 酸素過剰のもとで NO xを選択的に還元 することのできる N O x選択還元触媒から構成することもできる。 この場合にも、 N〇 xを還元するために H C添加弁 3 8から H Cが 添加される。 更に、 H C添加弁 3 8の H C流出口が主として固体炭素からなる デポジッ トにより詰まるのを阻止するために H C添加弁 3 8から H Cを添加し、 この H Cによってデポジッ トを吹き飛ばすようにして fcよい。
このように H C添加弁 3 8から H Cが添加されると排気ガス中の H Cが増量され、 したがつてこのとき流入排気ガス中のホルムアル デヒ ド量が許容量より も多いと判断することができる。
一方、 加速運転時に燃料噴射弁 6から噴射される燃料量を増量す るときや、 触媒 1 9 , 2 2の過熱を阻止するために燃料噴射弁 6か ら噴射される燃料量を増量するときにも排気ガス中の H Cが増量さ れる。 したがって、 このとき流入排気ガス中のホルムアルデヒ ド量 が許容量よりも多いと判断するようにしてもよい。
上述した本発明による実施例では、 排気ガス中に H Cを添加する ために H C添加弁 3 8から H Cを添加するようにしている。 しかし ながら、 圧縮上死点付近で主燃料が供給された後の例えば排気行程 に燃料噴射弁 6から追加の燃料を供給したり、 主燃料の噴射時期を 遅角することによって排気ガス中に含まれる H C量を増量するよう にしてもよい。
また、 上述した本発明による実施例では、 触媒 2 2への流入排気 ガス中のホルムアルデヒ ド量が許容量よりも多いと判断されたとき に触媒 2 2への尿素の供給を停止するようにしている。 しかしなが ら、 このとき触媒 2 2への尿素の供給量を減量補正するようにして もよい。
次に、 本発明による別の実施例を説明する。 冒頭で述べたように 、 尿素又はアンモニアと H C , C Oとが反応するとシアン化合物が 生成される。 したがって、 排気ガス中に多量の H C , C Oが含まれ ているときに尿素を供給すると多量のシアン化合物が生成されるお それがある。
そこで本発明による別の実施例では、 触媒 2 2に流入する排気ガ ス中の H C， C〇量が許容量よりも多いか否かを判断し、 触媒 2 2 に流入する排気ガス中の H C， C O量が許容量よりも多いと判断さ れたときに触媒 2 2への尿素の供給を停止するようにしている。 そ の結果、 多量のシアン化合物が生成されるのが阻止される。
この場合、 上述した本発明による実施例におけるホルムアルデヒ ド量を H C又は C 0量と考えればよい。

Claims

1 . 機関排気通路内に配置された、 酸素過剰のもとでアンモニア により排気ガス中の N O Xを還元するのに適した触媒であって、 触 媒に供給された該アンモニア発生化合物の少なく とも一部を触媒内 に貯蔵すると共に該触媒請内に貯蔵されているアンモニア発生化合物 からアンモニアを生成して該生成したアンモニアにより排気ガス中 の N O Xを還元する機能を有する触媒と、
該触媒にアンモニア発生化合物を供給するための供給手段と、 該アンモニア発生化合物の供給量を制御するための供給制御手段 囲
'と、
アンモニア発生化合物又はそれに由来する物質と反応することに より排気浄化作用を阻害する排気浄化阻害物質の、 前記触媒に流入 する量が許容量よりも多いか否かを判断する判断手段と、
を具備し、
前記供給制御手段は、 前記触媒に流入する排気ガス中の排気浄化 阻害物質量が許容量よりも多いと判断されたときに触媒に供給され るアンモニア発生化合物の量を減量する
内燃機関の排気浄化装置。
2 . 前記供給制御手段は、 前記触媒に流入する排気ガス中の排気 浄化阻害物質量が許容量よりも多いと判断されたときに触媒へのァ ンモニァ発生化合物の供給を禁止する請求項 1 に記載の内燃機関の 排気浄化装置。
3 . 前記判断手段は、 機関始動時に前記触媒に流入する排気ガス 中の排気浄化阻害物質量が許容量よりも多いと判断する請求項 1 に 記載の内燃機関の排気浄化装置。
4 . 前記判断手段は、 冷間運転時に前記触媒に流入する排気ガス 中の排気浄化阻害物質量が許容量よりも多いと判断する請求項 1 に 記載の内燃機関の排気浄化装置。
5 . 排気ガス中に含まれる炭化水素を一時的に増量させるための 炭化水素増量手段が前記触媒上流の排気通路内又は燃焼室内に配置 されており、 前記判断手段は、 炭化水素増量手段により排気ガス中 に含まれる炭化水素が一時的に増量されているときに前記触媒に流 入する排気ガス中の排気浄化阻害物質量が許容量よりも多いと判断 する請求項 1 に記載の内燃機関の排気浄化装置。
6 . 前記触媒上流の排気通路内に別の触媒を配置した請求項 1 に 記載の内燃機関の排気浄化装置。
7 . 前記供給手段は、 該別の触媒と前記触媒との間の排気通路内 にアンモニア発生化合物を供給する請求項 6に記載の内燃機関の排 気浄化装置。
8 . 前記別の触媒が炭化水素を酸化する機能を有し、 前記判断手 段は、 該別の触媒が活性化していないときに前記触媒に流入する排 気ガス中の排気浄化阻害物質量が許容量よりも多いと判断する請求 項 6に記載の内燃機関の排気浄化装置。
9 . 前記別の触媒を、 排気ガス中の微粒子を捕集するためのパテ ィキュレートフィルタ上に担持した請求項 6に記載の内燃機関の排 気浄化装置。
1 0 . 前記別の触媒を、 酸素過剰のもとでアンモニアにより排気 ガス中の N O Xを還元するのに適した触媒から構成した請求項 6 に 記載の内燃機関の排気浄化装置。
1 1 . 前記供給制御手段は、 前記触媒に流入する排気ガス中の排 気浄化阻害物質量が許容量よりも多いと判断されないときに前記触 媒に流入する N〇 x量又は触媒内に貯蔵されたアンモニア量に応じ て定まる量だけアンモニア発生化合物を触媒に供給する請求項 1 に 記載の内燃機関の排気浄化装置。
1 2. 前記アンモニア発生化合物を尿素から構成した請求項 1 に 記載の内燃機関の排気浄化装置。
1 3. 前記供給手段は、 前記尿素を尿素水溶液の形で供給する請 求項 1 2に記載の内燃機関の排気浄化装置。
1 4. 前記供給手段は、 前記アンモニア発生化合物を液体の形で 供給する請求項 1 に記載の内燃機関の排気浄化装置。
1 5. 前記排気浄化阻害物質が、 ホルムアルデヒ ド、 炭化水素、 一酸化炭素のうちから選ばれた少なく とも 1つである請求項 1 に記 載の内燃機関の排気浄化装置。
1 6. 前記触媒を、 チタニアからなる担体上に酸化バナジウムを 担持した触媒又はゼォライ 卜からなる担体上に銅を担持した触媒か ら構成した請求項 1 に記載の内燃機関の排気浄化装置。
1 7. 前記内燃機関を圧縮着火式内燃機関から構成した請求項 1 に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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