JP3514152B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
Exhaust gas purification device for internal combustion engineInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、希薄燃焼可能な内
燃機関より排出される排気ガスから窒素酸化物(NO
x)を浄化することができる排気浄化装置に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to nitrogen oxide (NO) from exhaust gas discharged from an internal combustion engine capable of lean combustion.
x) is related to an exhaust gas purification device.
【0002】[0002]
【従来の技術】希薄燃焼可能な内燃機関より排出される
排気ガスからNOxを浄化する排気浄化装置として、吸
蔵還元型NOx触媒に代表されるNOx吸収剤がある。N
Ox吸収剤は、流入排気ガスの空燃比がリーン(即ち、
酸素過剰雰囲気下)のときにNOxを吸収し、流入排気
ガスの酸素濃度が低下したときに吸収したNOxを放出
するものであり、このNOx吸収剤の一種である吸蔵還
元型NOx触媒は、流入排気ガスの空燃比がリーン(即
ち、酸素過剰雰囲気下)のときにNOxを吸収し、流入
排気ガスの酸素濃度が低下したときに吸収したNOxを
放出しN2に還元する触媒である。2. Description of the Related Art As an exhaust gas purifying apparatus for purifying NOx from exhaust gas discharged from an internal combustion engine capable of lean burn, there is a NOx absorbent represented by a storage reduction type NOx catalyst. N
The Ox absorbent has a lean air-fuel ratio (that is,
It absorbs NOx in the oxygen excess atmosphere) and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is reduced. The NOx storage-reduction type catalyst, which is a kind of this NOx absorbent, It is a catalyst that absorbs NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean (that is, in an oxygen-excess atmosphere), releases the absorbed NOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas decreases, and reduces it to N 2 .
【0003】この吸蔵還元型NOx触媒(以下、単に触
媒あるいはNOx触媒ということもある)を希薄燃焼可
能な内燃機関の排気通路に配置すると、リーン空燃比の
排気ガスが流れたときには排気ガス中のNOxが触媒に
吸収され、ストイキ(理論空燃比)あるいはリッチ空燃
比の排気ガスが流れたときに触媒に吸収されていたNO
xがNO2として放出され、さらに排気ガス中のHCやC
Oなどの還元成分によってN2に還元され、即ちNOxが
浄化される。If this NOx storage reduction catalyst (hereinafter sometimes referred to simply as a catalyst or a NOx catalyst) is arranged in the exhaust passage of an internal combustion engine capable of lean combustion, when an exhaust gas having a lean air-fuel ratio flows, it is contained in the exhaust gas. NOx absorbed by the catalyst and absorbed by the catalyst when exhaust gas with stoichiometric (theoretical air-fuel ratio) or rich air-fuel ratio flows
x is released as NO 2 , and HC and C in the exhaust gas
It is reduced to N 2 by a reducing component such as O, that is, NOx is purified.
【0004】ところで、一般に、内燃機関の燃料には硫
黄分が含まれており、内燃機関で燃料を燃焼すると、燃
料中の硫黄分が燃焼してSO2やSO3などの硫黄酸化物
(SOx)が発生する。前記吸蔵還元型NOx触媒は、N
Oxの吸収作用を行うのと同じメカニズムで排気ガス中
のSOxの吸収を行うので、内燃機関の排気通路にこの
NOx触媒を配置すると、このNOx触媒にはNOxのみ
ならずSOxも吸収される。By the way, generally, the fuel of an internal combustion engine contains a sulfur content, and when the fuel is burned in the internal combustion engine, the sulfur content in the fuel is burned and sulfur oxides (SOx) such as SO 2 and SO 3 are burned. ) Occurs. The storage reduction type NOx catalyst is N
Since SOx in the exhaust gas is absorbed by the same mechanism that absorbs Ox, when this NOx catalyst is arranged in the exhaust passage of the internal combustion engine, not only NOx but also SOx is absorbed by this NOx catalyst.
【0005】ところが、前記NOx触媒に吸収されたS
Oxは時間経過とともに安定な硫酸塩を形成するため、
前記NOx触媒からNOxの放出・還元を行うのと同じ条
件下では、分解、放出されにくく触媒内に蓄積され易い
傾向がある。NOx触媒内のSOx蓄積量が増大すると、
触媒のNOx吸収容量が減少して排気ガス中のNOxの除
去を十分に行うことができなくなりNOx浄化効率が低
下する。これが所謂SOx被毒である。However, the S absorbed by the NOx catalyst is
Ox forms a stable sulfate with the passage of time,
Under the same conditions as when NOx is released and reduced from the NOx catalyst, it is difficult to decompose and release, and tends to accumulate in the catalyst. When the amount of SOx accumulated in the NOx catalyst increases,
Since the NOx absorption capacity of the catalyst decreases, NOx in the exhaust gas cannot be sufficiently removed, and the NOx purification efficiency decreases. This is the so-called SOx poisoning.
【0006】そこで、吸蔵還元型NOx触媒のNOx浄化
能を長期に亘って高く維持するために、NOx触媒より
も上流に、排気ガス中のSOxを主に吸収するSOx吸収
剤を配置し、NOx触媒にSOxが流れ込まないようにし
てSOx被毒の防止を図った排気浄化装置が開発されて
いる。Therefore, in order to maintain the NOx purifying ability of the NOx storage reduction catalyst high over a long period of time, an SOx absorbent that mainly absorbs SOx in the exhaust gas is arranged upstream of the NOx catalyst. An exhaust emission control device has been developed that prevents SOx poisoning by preventing SOx from flowing into the catalyst.
【0007】前記SOx吸収剤は、流入ガスの空燃比が
リーンのときにSOxを吸収し、流入ガスの酸素濃度が
低いときに吸収したSOxをSO2として放出するもので
あるが、このSOx吸収剤のSOx吸収容量にも限りがあ
るため、SOx吸収剤がSOxで飽和する前にSOx吸収
剤からSOxを放出させる処理、即ち再生処理を実行す
る必要がある。The SOx absorbent absorbs SOx when the air-fuel ratio of the inflowing gas is lean, and releases the absorbed SOx as SO 2 when the oxygen concentration of the inflowing gas is low. Since the SOx absorption capacity of the agent is also limited, it is necessary to perform a process of releasing SOx from the SOx absorbent, that is, a regeneration process before the SOx absorbent is saturated with SOx.
【0008】SOx吸収剤の再生処理技術については、
例えば特許番号第2605580号の特許公報に開示さ
れている。この公報によれば、SOx吸収剤に吸収され
たSOxを放出させるには、流入排気ガスの空燃比をス
トイキまたはリッチにして酸素濃度を低下させる必要が
あり、また、SOx吸収剤の温度が高い方がSOxが放出
され易いとされている。Regarding the technology for regenerating SOx absorbent,
For example, it is disclosed in the patent publication of Japanese Patent No. 2605580. According to this publication, in order to release the SOx absorbed by the SOx absorbent, it is necessary to reduce the oxygen concentration by making the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas stoichiometric or rich, and the temperature of the SOx absorbent is high. It is said that SOx is more easily released.
【0009】SOx吸収剤の再生排気は当然にSOx濃度
が高くなるが、この再生排気は高温でストイキまたはリ
ッチであるので、再生排気をNOx触媒に流しても再生
排気中のSOxはNOx触媒に吸収されにくく、そのまま
素通りして排出されることとなる。Although the SOx concentration of the regenerated exhaust of the SOx absorbent naturally becomes high, but since this regenerated exhaust is stoichiometric or rich at high temperature, even if the regenerated exhaust is passed through the NOx catalyst, the SOx in the regenerated exhaust becomes the NOx catalyst. It is difficult to be absorbed and will be discharged as it is.
【0010】なお、前記公報に開示された再生処理技術
では、SOx吸収剤とNOx触媒とを接続する排気管から
分岐してNOx触媒を迂回するバイパス通路を設けると
ともに、排気ガスをNOx触媒とバイパス通路のいずれ
に流すか選択的に切り替える排気切替弁を設け、SOx
吸収剤からSOxを放出させる再生処理実行中は排気切
替弁により排気ガスをバイパス通路に流れるようにして
NOx触媒には流れないようにし、再生処理を実行して
いない時には排気切替弁により排気ガスをNOx触媒に
流れるようにしてバイパス通路には流れないようにする
ことによって、NOx触媒にSOxが吸収されるのを確実
に防止するようにしている。In the regeneration treatment technology disclosed in the above publication, a bypass passage is provided which branches from the exhaust pipe connecting the SOx absorbent and the NOx catalyst and bypasses the NOx catalyst, and exhaust gas is bypassed with the NOx catalyst. An exhaust switching valve is provided to selectively switch the passage to the SOx
During the regeneration process for releasing SOx from the absorbent, the exhaust switching valve causes the exhaust gas to flow to the bypass passage so that it does not flow to the NOx catalyst, and when the regeneration process is not being performed, the exhaust gas is exhausted by the exhaust switching valve. By allowing the NOx catalyst to flow so that the bypass passage does not flow, the NOx catalyst is reliably prevented from absorbing SOx.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】従来、SOx吸収剤の
再生時期は、内燃機関から排出されるSOx量を積算し
て積算値が設定値になったときとしたり、あるいは内燃
機関の運転時間が設定時間に達したときとするなど、い
ずれにしても内燃機関の運転状態の積算によって再生時
期に達したか否かを判定している。Conventionally, the regeneration timing of the SOx absorbent is such that the SOx amount discharged from the internal combustion engine is integrated and the integrated value reaches a set value, or the operating time of the internal combustion engine is changed. In any case, whether or not the regeneration time has been reached is determined by integrating the operating state of the internal combustion engine, such as when the set time has been reached.
【0012】しかしながら、SOx吸収剤は常に排気ガ
スの熱に晒されるため経時的に熱劣化が生じ、この熱劣
化の進行によってSOx吸収剤のSOx吸収容量が減少し
ていくという現象が生じる。そのため、熱劣化が進行し
た場合に、実際にはSOx吸収剤を再生すべき時である
にもかかわらず再生時期に達していないと判定されて、
SOx吸収剤の再生が遅れる虞れがあった。However, since the SOx absorbent is always exposed to the heat of the exhaust gas, thermal deterioration occurs over time, and as the thermal deterioration progresses, the SOx absorbing capacity of the SOx absorbent decreases. Therefore, when the thermal deterioration progresses, it is determined that the regeneration time has not been reached even though the SOx absorbent should actually be regenerated,
There was a possibility that the regeneration of the SOx absorbent would be delayed.
【0013】また、SOx吸収剤の熱劣化が進行すると
SOx吸収剤からSOxが放出され易くなることが、以下
の事象から本出願人により確認されている。SOx吸収
剤の熱劣化が殆ど進んでいない場合には、NOx触媒か
らNOxを放出させるために排気ガスの空燃比を短時間
だけ(スパイク的に)ストイキまたはリッチ(以下、こ
れをリッチスパイクという)にしたときに、その排気ガ
スがSOx吸収剤に流れても極めて短時間なためSOx吸
収剤からSOxは放出されない。しかしながら、SOx吸
収剤の熱劣化が進行した場合には、たとえ短時間といえ
ども前記リッチスパイクの排気ガスがSOx吸収剤に流
れたときに、SOx吸収剤からSOxが放出されるように
なる。その結果、SOxがNOx触媒に流れ込んでSOx
被毒を生じさせる虞れがあった。The applicant has confirmed from the following events that SOx is likely to be released from the SOx absorbent when the thermal deterioration of the SOx absorbent progresses. When the SOx absorbent has hardly deteriorated due to heat, the air-fuel ratio of the exhaust gas is stoichiometric or rich for a short time (in a spike manner) in order to release NOx from the NOx catalyst (hereinafter referred to as rich spike). Even if the exhaust gas flows to the SOx absorbent at this time, the SOx is not released from the SOx absorbent because it is extremely short. However, when the thermal deterioration of the SOx absorbent progresses, SOx is released from the SOx absorbent even when the exhaust gas of the rich spike flows into the SOx absorbent even for a short time. As a result, SOx flows into the NOx catalyst and becomes SOx.
There was a risk of poisoning.
【0014】本発明はこのような従来の技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする
課題は、SOx吸収剤の再生を適正な時期に実行して、
NOx吸着剤のSOx被毒を防止することにある。The present invention has been made in view of the above problems of the prior art. The problem to be solved by the present invention is to regenerate the SOx absorbent at an appropriate time,
The purpose is to prevent SOx poisoning of the NOx adsorbent.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、以下の手段を採用した。本発明は、(イ)
希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に配置され流入する
排気ガスの空燃比がリーンのときにSOxを吸収し流入
する排気ガスの酸素濃度が低いときに吸収したSOxを
放出するSOx吸収剤と、(ロ)前記SOx吸収剤よりも
下流の前記排気通路に配置され流入する排気ガスの空燃
比がリーンのときにNOxを吸収し流入する排気ガスの
酸素濃度が低いときに吸収したNOxを放出するNOx吸
収剤と、(ハ)前記NOx吸収剤におけるNOxの吸収・
放出を制御すべく排気ガスの空燃比を制御する排気空燃
比制御手段と、(ニ)前記SOx吸収剤からSOxを放出
させてSOx吸収剤を再生させるべく排気ガスの酸素濃
度を低減する再生手段と、を備える内燃機関の排気浄化
装置において、(ホ)前記排気空燃比制御手段により排
気ガスの空燃比をストイキまたはリッチに制御したとき
の前記SOx吸収剤の下流における排気ガスのSOx濃度
を検出するSOx濃度検出手段と、(ヘ)前記SOx濃度
検出手段で検出した排気ガスのSOx濃度に基づいて前
記SOx吸収剤の劣化の状態を判定する劣化判定手段
と、(ト)前記劣化判定手段により判定されたSOx吸
収剤の劣化の状態に応じて前記再生手段によるSOx吸
収剤の再生頻度を変更する再生頻度変更手段と、を備え
ることを特徴とする。The present invention adopts the following means in order to solve the above problems. The present invention is (a)
An SOx absorbent that is arranged in the exhaust passage of an internal combustion engine capable of lean burn, absorbs SOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and releases the absorbed SOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is low, (B) NOx is absorbed when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas, which is arranged in the exhaust passage downstream of the SOx absorbent, is lean, and the absorbed NOx is released when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is low. NOx absorbent, and (c) absorption of NOx in the NOx absorbent
Exhaust air-fuel ratio control means for controlling the exhaust gas air-fuel ratio to control the emission, and (d) Regeneration means for reducing the oxygen concentration of the exhaust gas so as to release SOx from the SOx absorbent and regenerate the SOx absorbent. And (e) detecting the SOx concentration of the exhaust gas downstream of the SOx absorbent when the air-fuel ratio of the exhaust gas is stoichiometrically or richly controlled by the exhaust air-fuel ratio control means. SOx concentration detecting means, (f) deterioration determining means for determining the state of deterioration of the SOx absorbent based on the SOx concentration of the exhaust gas detected by the SOx concentration detecting means, and (g) the deterioration determining means. Regeneration frequency changing means for changing the regeneration frequency of the SOx absorbent by the regeneration means according to the determined state of deterioration of the SOx absorbent.
【0016】上述構成からなる本発明の内燃機関の排気
浄化装置では、排気空燃比制御手段が排気ガスの空燃比
をリーンに制御しているときに排気ガス中のNOxがN
Ox吸収剤に吸収され、排気空燃比制御手段が排気ガス
の空燃比をストイキまたはリッチに制御することにより
排気ガスの酸素濃度を低下させているときに、NOx吸
収剤に吸収されたNOxが放出される。そして、排気空
燃比制御手段が排気ガスの空燃比をストイキまたはリッ
チに制御しているときに、SOx濃度検出手段がSOx吸
収剤下流の排気ガスのSOx濃度を検出し、検出された
SOx濃度に基づいて劣化判定手段がSOx吸収剤の劣化
状態(劣化程度)を判定する。さらに、劣化判定手段の
判定結果に応じて再生頻度変更手段がSOx吸収剤の再
生頻度を変更し、再生手段は変更後の再生頻度でSOx
吸収剤を再生する。これにより、SOx吸収剤のSOx吸
収容量が劣化によって低下した場合にも、SOx吸収剤
は適正な時期に再生されるようになるとともに、NOx
吸収剤がSOx被毒するのを防止することができる。In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine of the present invention having the above-described structure, NOx in the exhaust gas is Nx when the exhaust air-fuel ratio control means controls the air-fuel ratio of the exhaust gas to be lean.
The NOx absorbed by the NOx absorbent is released when the oxygen concentration of the exhaust gas is reduced by being absorbed by the Ox absorbent and the exhaust air-fuel ratio control means controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas to stoichiometric or rich. To be done. Then, when the exhaust air-fuel ratio control means controls the air-fuel ratio of the exhaust gas to stoichiometric or rich, the SOx concentration detection means detects the SOx concentration of the exhaust gas downstream of the SOx absorbent, and the detected SOx concentration Based on this, the deterioration determining means determines the deterioration state (deterioration degree) of the SOx absorbent. Further, the regeneration frequency changing means changes the regeneration frequency of the SOx absorbent according to the determination result of the deterioration determining means, and the regeneration means changes the SOx absorbent at the changed regeneration frequency.
Regenerate the absorbent. As a result, even if the SOx absorption capacity of the SOx absorbent is reduced due to deterioration, the SOx absorbent will be regenerated at an appropriate time and the NOx absorption capacity will be reduced.
It is possible to prevent the absorbent from being poisoned by SOx.
【0017】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置にお
いて、希薄燃焼可能な内燃機関としては、筒内直接噴射
式のリーンバーンガソリンエンジンやディーゼルエンジ
ンを例示することができる。In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, examples of the lean burn internal combustion engine include a direct injection type lean burn gasoline engine and a diesel engine.
【0018】本発明において、排気ガスの空燃比とは、
機関吸気通路及びSOx吸収剤よりも上流での排気通路
内に供給された空気及び燃料(炭化水素)の比をいう。In the present invention, the air-fuel ratio of exhaust gas is
The ratio of air and fuel (hydrocarbons) supplied into the exhaust passage upstream of the engine intake passage and the SOx absorbent.
【0019】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置にお
いて、SOx吸収剤としては、アルミナからなる担体上
に銅Cu、鉄Fe、マンガンMn、ニッケルNiのよう
な遷移金属、ナトリウムNa、チタンTiおよびリチウ
ムLiから選ばれた少なくとも一つを坦持したものを例
示することができる。また、SOxを硫酸イオンSO4 2-
の形でSOx吸収剤内に吸収され易くするために、SOx
吸収剤の担体上に、白金Pt、パラジウムPd、ロジウ
ムRhのいずれかを坦持させるのが好ましい。In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention
The SOx absorbent is on a carrier made of alumina.
Like copper Cu, iron Fe, manganese Mn, nickel Ni
Transition metals, sodium Na, titanium Ti and Lithium
Example of carrying at least one selected from Mu Li
Can be shown. Also, SOx is sulfate ion SOFour 2-
In order to facilitate absorption in the SOx absorbent in the form of
Platinum Pt, Palladium Pd, Rhodium on the absorbent carrier
It is preferable to carry one of the Rh.
【0020】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置にお
いて、NOx吸収剤としては、吸蔵還元型NOx触媒を例
示することができる。吸蔵還元型NOx触媒は、流入す
る排気ガスの空燃比がリーンのときにNOxを吸収し、
流入する排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したN
Oxを放出し、N2に還元する触媒である。この吸蔵還元
型NOx触媒は、例えばアルミナを担体とし、この担体
上に例えばカリウムK、ナトリウムNa、リチウムL
i、セシウムCsのようなアルカリ金属、バリウムB
a、カルシウムCaのようなアルカリ土類、ランタンL
a、イットリウムYのような希土類から選ばれた少なく
とも一つと、白金Ptのような貴金属とが担持されてな
るものを例示することができる。In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the NOx absorbent may be a NOx storage reduction catalyst. The NOx storage reduction catalyst absorbs NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean,
N absorbed when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases
It is a catalyst that releases Ox and reduces it to N 2 . This occlusion reduction type NOx catalyst uses, for example, alumina as a carrier, and potassium K, sodium Na, lithium L
i, alkali metal such as cesium Cs, barium B
a, alkaline earth such as calcium Ca, lanthanum L
Examples thereof include those in which at least one selected from rare earths such as a and yttrium Y and a noble metal such as platinum Pt are supported.
【0021】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置にお
いて、内燃機関がガソリンエンジンの場合には、排気空
燃比制御手段および再生手段は燃焼室に供給される混合
気の空燃比を制御する手段により実現可能である。ま
た、内燃機関がディーゼルエンジンの場合には、排気空
燃比制御手段および再生手段は、吸気行程または膨張行
程または排気行程で燃料を噴射する所謂副噴射を制御す
る手段、あるいは、SOx吸収剤よりも上流の排気通路
内に還元剤を供給制御する手段により実現可能である。In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, when the internal combustion engine is a gasoline engine, the exhaust air-fuel ratio control means and the regeneration means are means for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber. It is feasible. Further, when the internal combustion engine is a diesel engine, the exhaust air-fuel ratio control means and the regeneration means have a function of controlling so-called auxiliary injection that injects fuel in the intake stroke, the expansion stroke, or the exhaust stroke, or more than SOx absorbent. It can be realized by means of controlling the supply of the reducing agent into the upstream exhaust passage.
【0022】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置にお
いて、劣化判定手段によるSOx吸収剤の劣化状態の判
定は、SOx濃度検出手段により検出されたSOx濃度が
高いほどSOx吸収剤の劣化が進んでいると判定する。
SOx吸収剤から放出されるSOx量はSOx吸収剤の温
度にも関係するので、SOx吸収剤の温度によって判定
誤差が生じないようにするのが好ましい。そのために
は、例えば、SOx吸収剤の劣化状態の判定基準となる
SOx濃度をSOx吸収剤の温度に応じて予め設定してお
いてもよい。あるいは、SOx吸収剤が所定の基準温度
のときの劣化状態の判定基準となるSOx濃度を予め設
定しておき、SOx濃度検出手段により検出されたSOx
濃度を基準温度におけるSOx濃度に補正した上で劣化
状態を判定するようにしてもよい。In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the deterioration determining means determines the deterioration state of the SOx absorbent. The higher the SOx concentration detected by the SOx concentration detecting means, the more the deterioration of the SOx absorbent progresses. Determine that
Since the amount of SOx released from the SOx absorbent also relates to the temperature of the SOx absorbent, it is preferable that the temperature of the SOx absorbent does not cause a determination error. For that purpose, for example, the SOx concentration, which is a criterion for determining the deterioration state of the SOx absorbent, may be set in advance according to the temperature of the SOx absorbent. Alternatively, the SOx concentration, which is a criterion for determining the deterioration state when the SOx absorbent is at a predetermined reference temperature, is set in advance, and the SOx concentration detected by the SOx concentration detecting means is detected.
The deterioration state may be determined after correcting the concentration to the SOx concentration at the reference temperature.
【0023】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置にお
いて、再生頻度変更手段によるSOx吸収剤の再生頻度
の変更は、例えば、SOx吸収剤が再生時期に達したか
否かの判定基準となるSOx吸収容量や機関運転時間を
変更することにより達成することができる。再生頻度変
更手段は、SOx吸収剤の劣化が大きくなるにしたがっ
て、SOx吸収剤の再生頻度を多くするように変更す
る。In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the change of the regeneration frequency of the SOx absorbent by the regeneration frequency changing means is, for example, a SOx which serves as a criterion for determining whether or not the SOx absorbent has reached the regeneration time. This can be achieved by changing the absorption capacity and engine operating time. The regeneration frequency changing means changes the regeneration frequency of the SOx absorbent to increase as the deterioration of the SOx absorbent increases.
【0024】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置にお
いて、劣化判定手段によるSOx吸収剤の劣化判定は、
SOx吸収剤の再生終了直後に近い時期に実行するのが
好ましい。これは次の理由による。SOx吸収剤の劣化
状態が同じ場合であっても、SOx吸収剤に吸収されて
いるSOx量が多いほどSOxを放出し易くなる。したが
って、SOx吸収剤に吸収されているSOx量が同じ程度
のときにSOx吸収剤の劣化判定を実行する方が判定精
度が高くなり、また、SOx吸収剤の再生直後は吸収さ
れているSOx量が極めて少ないためSOxは放出されに
くいはずであるから、これに近い時期にSOx吸収剤の
劣化判定を実行する方が、劣化を厳密に判定することが
できる。In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the deterioration determination means determines the deterioration of the SOx absorbent by
It is preferable to carry out at a time immediately after the completion of the regeneration of the SOx absorbent. This is for the following reason. Even if the deterioration states of the SOx absorbent are the same, the larger the amount of SOx absorbed by the SOx absorbent, the easier the SOx is released. Therefore, the determination accuracy is higher when the deterioration determination of the SOx absorbent is executed when the SOx amount absorbed by the SOx absorbent is about the same, and the SOx amount absorbed immediately after the regeneration of the SOx absorbent is performed. Since SOx should be less likely to be released because it is extremely small, it is possible to more strictly determine the deterioration by executing the deterioration determination of the SOx absorbent at a time closer to this.
【0025】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置で
は、SOx吸収剤とNOx吸収剤との間から排気通路を分
岐しNOx吸収剤を迂回して排気ガスを流すバイパス通
路を設け、排気ガスをNOx触媒とバイパス通路のいず
れか一方に選択して流す排気流れ切替手段を設け、SO
x吸収剤の再生中は排気ガスをバイパス通路に流し、S
Ox吸収剤を再生していないときには排気ガスをNOx吸
収剤に流すようにすることも可能である。このようにす
ると、SOx吸収剤の再生排気をNOx吸収剤に流れない
ようにすることができる。ただし、このようにバイパス
通路や排気流れ切替手段を設けなくても本発明は成立す
る。In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the exhaust passage is branched from between the SOx absorbent and the NOx absorbent to bypass the NOx absorbent and to pass the exhaust gas. Exhaust flow switching means is provided for selectively flowing either the NOx catalyst or the bypass passage, and SO
x During regeneration of the absorbent, exhaust gas is caused to flow through the bypass passage, and S
It is also possible to let the exhaust gas flow through the NOx absorbent when the Ox absorbent is not being regenerated. By doing so, it is possible to prevent the regeneration exhaust of the SOx absorbent from flowing into the NOx absorbent. However, the present invention can be realized without providing the bypass passage and the exhaust flow switching means in this way.
【0026】[0026]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の排
気浄化装置の一実施の形態を図1から図7の図面に基い
て説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings of FIGS.
【0027】図1は本発明を希薄燃焼可能な車両用ガソ
リンエンジンに適用した場合の概略構成を示す図であ
る。この図において、符号1は機関本体、符号2はピス
トン、符号3は燃焼室、符号4は点火栓、符号5は吸気
弁、符号6は吸気ポート、符号7は排気弁、符号8は排
気ポートを夫々示す。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration when the present invention is applied to a gasoline engine for a vehicle capable of lean combustion. In this figure, reference numeral 1 is an engine body, reference numeral 2 is a piston, reference numeral 3 is a combustion chamber, reference numeral 4 is an ignition plug, reference numeral 5 is an intake valve, reference numeral 6 is an intake port, reference numeral 7 is an exhaust valve, and reference numeral 8 is an exhaust port. Are shown respectively.
【0028】吸気ポート6は対応する枝管9を介してサ
ージタンク10に連結され、各枝管9には夫々吸気ポー
ト6内に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁11が取り付
けられている。サージタンク10は吸気ダクト12およ
びエアフロメータ13を介してエアクリーナ14に連結
され、吸気ダクト12内にはスロットル弁15が配置さ
れている。The intake port 6 is connected to the surge tank 10 via a corresponding branch pipe 9, and each branch pipe 9 is provided with a fuel injection valve 11 for injecting fuel into the intake port 6. The surge tank 10 is connected to an air cleaner 14 via an intake duct 12 and an air flow meter 13, and a throttle valve 15 is arranged in the intake duct 12.
【0029】一方、排気ポート8は排気マニホルド16
を介してSOx吸収剤17を内蔵したケーシング18に
連結され、ケーシング18の出口部は排気管19を介し
て吸蔵還元型NOx触媒(NOx吸収剤)20を内蔵した
ケーシング21に連結されている。以下、吸蔵還元型N
Ox触媒20をNOx触媒20と略す。このケーシング2
1は排気管22を介して図示しないマフラーに接続され
ている。On the other hand, the exhaust port 8 is connected to the exhaust manifold 16
Is connected to a casing 18 containing a SOx absorbent 17, and an outlet portion of the casing 18 is connected via an exhaust pipe 19 to a casing 21 containing a NOx storage reduction catalyst (NOx absorbent) 20. Below, storage reduction type N
The Ox catalyst 20 is abbreviated as the NOx catalyst 20. This casing 2
1 is connected to a muffler (not shown) via an exhaust pipe 22.
【0030】ケーシング21の入口部21aと排気管2
2は、NOx触媒20を迂回するバイパス管26によっ
て連結されており、バイパス管26の分岐部であるケー
シング21の入口部21aには、アクチュエータ27に
よって弁体が作動される排気切替弁(排気流れ切替手
段)28が設けられている。この排気切替弁28はアク
チュエータ27によって、図1の実線で示されるように
バイパス管26の入口部を閉鎖し且つNOx触媒20へ
の入口部を全開にするバイパス閉位置と、図1の破線で
示されるようにNOx触媒20への入口部を閉鎖し且つ
バイパス管26の入口部を全開にするバイパス開位置の
いずれか一方の位置を選択して作動せしめられる。Inlet 21a of casing 21 and exhaust pipe 2
2 is connected by a bypass pipe 26 that bypasses the NOx catalyst 20, and an exhaust switching valve (exhaust flow) in which a valve element is operated by an actuator 27 is connected to an inlet portion 21a of a casing 21 that is a branch portion of the bypass pipe 26. A switching means) 28 is provided. The exhaust switching valve 28 is closed by the actuator 27 by the actuator 27, as shown by the solid line in FIG. 1, to close the inlet portion of the bypass pipe 26 and fully open the inlet portion to the NOx catalyst 20. As shown, either one of the bypass open positions that closes the inlet portion to the NOx catalyst 20 and fully opens the inlet portion of the bypass pipe 26 is activated.
【0031】エンジンコントロール用の電子制御ユニッ
ト(ECU)30はデジタルコンピュータからなり、双
方向バス31によって相互に接続されたROM(リード
オンリメモリ)32、RAM(ランダムアクセスメモ
リ)33、CPU(セントラルプロセッサユニット)3
4、入力ポート35、出力ポート36を具備する。エア
フロメータ13は吸入空気量に比例した出力電圧を発生
し、この出力電圧がAD変換器37を介して入力ポート
35に入力される。An electronic control unit (ECU) 30 for engine control is composed of a digital computer, and has a ROM (Read Only Memory) 32, a RAM (Random Access Memory) 33, a CPU (Central Processor) which are mutually connected by a bidirectional bus 31. Unit) 3
4, an input port 35, and an output port 36. The air flow meter 13 generates an output voltage proportional to the intake air amount, and this output voltage is input to the input port 35 via the AD converter 37.
【0032】一方、SOx吸収剤17の下流の排気管1
9には、SOx吸収剤17を出た排気ガスの温度に比例
した出力電圧を発生する温度センサ23と、SOx吸収
剤17を出た排気ガスのSOx濃度に比例した出力電圧
を発生するSOxセンサ(SOx濃度検出手段)24が取
り付けられており、温度センサ23の出力電圧とSOx
センサ24の出力電圧がそれぞれAD変換器38,40
を介して入力ポート35に入力される。また、入力ポー
ト35には機関回転数を表す出力パルスを発生する回転
数センサ41が接続されている。出力ポート36は対応
する駆動回路39を介して夫々点火栓4および燃料噴射
弁11、アクチュエータ27に接続されている。On the other hand, the exhaust pipe 1 downstream of the SOx absorbent 17
Reference numeral 9 denotes a temperature sensor 23 that generates an output voltage proportional to the temperature of the exhaust gas that has exited the SOx absorbent 17, and an SOx sensor that generates an output voltage that is proportional to the SOx concentration of the exhaust gas that has exited the SOx absorbent 17. (SOx concentration detection means) 24 is attached, and the output voltage of the temperature sensor 23 and SOx
The output voltages of the sensor 24 are AD converters 38 and 40, respectively.
Is input to the input port 35 via. Further, the input port 35 is connected to a rotation speed sensor 41 that generates an output pulse representing the engine rotation speed. The output port 36 is connected to the spark plug 4, the fuel injection valve 11, and the actuator 27 via a corresponding drive circuit 39, respectively.
【0033】このガソリンエンジンでは、例えば次式に
基づいて燃料噴射時間TAUが算出される。
TAU=TP・K
ここで、TPは基本燃料噴射時間を示しており、Kは補
正係数を示している。基本燃料噴射時間TPは機関シリ
ンダ内に供給される混合気の空燃比を理論空燃比とする
のに必要な燃料噴射時間を示している。この基本燃料噴
射時間TPは予め実験により求められ、機関負荷Q/N
(吸入空気量Q/機関回転数N)および機関回転数Nの
関数として図2に示すようなマップの形で予めROM3
2内に記憶されている。補正係数Kは機関シリンダ内に
供給される混合気の空燃比を制御するための係数であっ
て、K=1.0であれば機関シリンダ内に供給される混
合気は理論空燃比となる。これに対してK<1.0にな
れば機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比は理論
空燃比よりも大きくなり、即ちリーンとなり、K>1.
0になれば機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比
は理論空燃比よりも小さくなり、即ちリッチとなる。In this gasoline engine, the fuel injection time TAU is calculated based on the following equation, for example. TAU = TP · K Here, TP indicates the basic fuel injection time, and K indicates the correction coefficient. The basic fuel injection time TP indicates the fuel injection time required to make the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the engine cylinder the stoichiometric air-fuel ratio. This basic fuel injection time TP is obtained by an experiment in advance, and the engine load Q / N
As a function of (intake air amount Q / engine speed N) and engine speed N, the ROM 3 is previously stored in the form of a map as shown in FIG.
It is stored in 2. The correction coefficient K is a coefficient for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine cylinder, and if K = 1.0, the air-fuel mixture supplied to the engine cylinder has a stoichiometric air-fuel ratio. On the other hand, when K <1.0, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the engine cylinder becomes larger than the stoichiometric air-fuel ratio, that is, becomes lean, and K> 1.
When it becomes 0, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the engine cylinder becomes smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, that is, it becomes rich.
【0034】この実施の形態のガソリンエンジンでは、
機関低中負荷運転領域では補正係数Kの値が1.0より
も小さい値とされてリーン空燃比制御が行われ、機関高
負荷運転領域、エンジン始動時の暖機運転時、加速時、
及び120km/h以上の定速運転時には補正係数Kの
値が1.0とされてストイキ制御が行われ、機関全負荷
運転領域では補正係数Kの値は1.0よりも大きな値と
されてリッチ空燃比制御が行われるように設定してあ
る。In the gasoline engine of this embodiment,
In the engine low / medium load operation region, the value of the correction coefficient K is set to a value smaller than 1.0 to perform lean air-fuel ratio control, and the engine high load operation region, warm-up operation at engine start, acceleration,
And the constant coefficient operation of 120 km / h or more, the value of the correction coefficient K is set to 1.0 and stoichiometric control is performed, and the value of the correction coefficient K is set to a value larger than 1.0 in the engine full load operation region. It is set to perform rich air-fuel ratio control.
【0035】内燃機関では通常、低中負荷運転される頻
度が最も高く、したがって運転期間中の大部分において
補正係数Kの値が1.0よりも小さくされて、リーン混
合気が燃焼せしめられることになる。In the internal combustion engine, the frequency of low-medium load operation is usually highest, and therefore, the value of the correction coefficient K is made smaller than 1.0 in most of the operating period to burn the lean air-fuel mixture. become.
【0036】図3は燃焼室3から排出される排気ガス中
の代表的な成分の濃度を概略的に示している。この図か
らわかるように、燃焼室3から排出される排気ガス中の
未燃HC,COの濃度は燃焼室3内に供給される混合気
の空燃比がリッチになるほど増大し、燃焼室3から排出
される排気ガス中の酸素O2の濃度は燃焼室3内に供給
される混合気の空燃比がリーンになるほど増大する。FIG. 3 schematically shows the concentrations of typical components in the exhaust gas discharged from the combustion chamber 3. As can be seen from this figure, the concentrations of unburned HC and CO in the exhaust gas discharged from the combustion chamber 3 increase as the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber 3 becomes richer, The concentration of oxygen O 2 in the exhaust gas discharged increases as the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber 3 becomes leaner.
【0037】ケーシング21内に収容されているNOx
触媒20は、例えばアルミナを担体とし、この担体上に
例えばカリウムK、ナトリウムNa、リチウムLi、セ
シウムCsのようなアルカリ金属、バリウムBa、カル
シウムCaのようなアルカリ土類、ランタンLa、イッ
トリウムYのような希土類から選ばれた少なくとも一つ
と、白金Ptのような貴金属とが担持されてなる。機関
吸気通路およびNOx触媒20より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NOx触
媒20への流入排気ガスの空燃比と称する(以下、排気
空燃比と略称する)と、このNOx触媒20は、排気空
燃比がリーンのときにはNOxを吸収し、流入排気ガス
中の酸素濃度が低下すると吸収したNOxを放出するN
Oxの吸放出作用を行う。NOx contained in the casing 21
The catalyst 20 uses, for example, alumina as a carrier, and potassium K, sodium Na, lithium Li, an alkali metal such as cesium Cs, an alkaline earth such as barium Ba, calcium Ca, lanthanum La, and yttrium Y are supported on the carrier. At least one selected from such rare earths and a noble metal such as platinum Pt are supported. The ratio of air and fuel (hydrocarbon) supplied into the engine intake passage and the exhaust passage upstream of the NOx catalyst 20 is referred to as the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 20 (hereinafter abbreviated as exhaust air-fuel ratio). The NOx catalyst 20 absorbs NOx when the exhaust air-fuel ratio is lean, and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases.
It acts to absorb and release Ox.
【0038】なお、NOx触媒20より上流の排気通路
内に燃料(炭化水素)あるいは空気が供給されない場合
には、排気空燃比は燃焼室3内に供給される混合気の空
燃比に一致し、したがってこの場合には、NOx触媒2
0は燃焼室3内に供給される混合気の空燃比がリーンの
ときにはNOxを吸収し、燃焼室3内に供給される混合
気中の酸素濃度が低下すると吸収したNOxを放出する
ことになる。When fuel (hydrocarbon) or air is not supplied into the exhaust passage upstream of the NOx catalyst 20, the exhaust air-fuel ratio matches the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber 3, Therefore, in this case, the NOx catalyst 2
0 absorbs NOx when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber 3 is lean, and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration in the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber 3 decreases. .
【0039】上述のNOx触媒20を機関排気通路内に
配置すればこのNOx触媒20は実際にNOxの吸放出作
用を行うが、この吸放出作用の詳細なメカニズムについ
ては明かでない部分もある。しかしながら、この吸放出
作用は図4に示すようなメカニズムで行われているもの
と考えられる。次に、このメカニズムについて担体上に
白金PtおよびバリウムBaを担持させた場合を例にと
って説明するが、他の貴金属,アルカリ金属,アルカリ
土類,希土類を用いても同様なメカニズムとなる。If the above-mentioned NOx catalyst 20 is arranged in the engine exhaust passage, the NOx catalyst 20 actually performs the NOx absorption / release action, but the detailed mechanism of this absorption / release action is not clear. However, it is considered that this absorbing and releasing action is performed by the mechanism shown in FIG. Next, this mechanism will be described by taking as an example the case where platinum Pt and barium Ba are supported on the carrier, but the same mechanism can be obtained by using other noble metals, alkali metals, alkaline earths and rare earths.
【0040】即ち、流入排気ガスがかなりリーンになる
と流入排気ガス中の酸素濃度が大巾に増大し、図4
(A)に示されるように酸素O2 がO2 -又はO2-の形で
白金Ptの表面に付着する。一方、流入排気ガスに含ま
れるNOは、白金Ptの表面上でO2 -又はO2-と反応
し、NO2 となる(2NO+O2 →2NO2 )。That is, when the inflowing exhaust gas becomes considerably lean, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas greatly increases.
As shown in (A), oxygen O 2 adheres to the surface of platinum Pt in the form of O 2 − or O 2 − . On the other hand, NO contained in the inflowing exhaust gas reacts with O 2 − or O 2 − on the surface of platinum Pt to become NO 2 (2NO + O 2 → 2NO 2 ).
【0041】次いで、生成されたNO2の一部は、白金
Pt上で酸化されつつNOx触媒20内に吸収されて酸
化バリウムBaOと結合しながら、図4(A)に示され
るように硝酸イオンNO3 -の形でNOx触媒20内に拡
散する。このようにしてNOxがNOx触媒20内に吸収
される。Next, a part of the produced NO 2 is absorbed on the NOx catalyst 20 while being oxidized on the platinum Pt and is bonded with the barium oxide BaO, and as shown in FIG. It diffuses in the NOx catalyst 20 in the form of NO 3 − . In this way, NOx is absorbed in the NOx catalyst 20.
【0042】流入排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金
Ptの表面でNO2が生成され、NOx触媒20のNOx
吸収能力が飽和しない限り、NO2がNOx触媒20内に
吸収されて硝酸イオンNO3 -が生成される。As long as the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas is high, NO 2 is produced on the surface of platinum Pt, and NOx of the NOx catalyst 20 is generated.
As long as the absorption capacity is not saturated, NO 2 is absorbed in the NOx catalyst 20 and nitrate ion NO 3 − is produced.
【0043】これに対して、流入排気ガス中の酸素濃度
が低下してNO2の生成量が低下すると反応が逆方向
(NO3 -→NO2)に進み、NOx触媒20内の硝酸イオ
ンNO 3 -がNO2またはNOの形でNOx触媒20から放
出される。即ち、流入排気ガス中の酸素濃度が低下する
と、NOx触媒20からNOxが放出されることになる。
図3に示されるように、流入排気ガスのリーンの度合い
が低くなれば流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、した
がって流入排気ガスのリーンの度合いを低くすればNO
x触媒20からNOxが放出されることとなる。On the other hand, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas
Is lowered and NO2When the amount of produced
(NO3 -→ NO2), The nitrate ion in the NOx catalyst 20
No 3 -Is NO2Or released from the NOx catalyst 20 in the form of NO
Will be issued. That is, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases
Then, NOx is released from the NOx catalyst 20.
As shown in FIG. 3, the degree of leanness of the inflowing exhaust gas
The lower the value, the lower the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas,
If the leanness of the inflowing exhaust gas is lowered, NO
NOx will be released from the x catalyst 20.
【0044】一方、このとき、燃焼室3内に供給される
混合気がストイキまたはリッチにされて排気空燃比がス
トイキまたはリッチになると、図3に示されるように機
関からは多量の未燃HC,COが排出され、これら未燃
HC,COは、白金Pt上の酸素O2 -又はO2-と反応し
て酸化せしめられる。On the other hand, at this time, when the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber 3 is made stoichiometric or rich and the exhaust air-fuel ratio becomes stoichiometric or rich, a large amount of unburned HC is discharged from the engine as shown in FIG. , CO are discharged, and these unburned HC, CO are oxidized by reacting with oxygen O 2 − or O 2 − on platinum Pt.
【0045】また、排気空燃比がストイキまたはリッチ
になると流入排気ガス中の酸素濃度が極度に低下するた
めにNOx触媒20からNO2またはNOが放出され、こ
のNO2またはNOは、図4(B)に示されるように未
燃HC、COと反応して還元せしめられてN2となる。Further, when the exhaust air-fuel ratio becomes stoichiometric or rich, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas is extremely lowered, so that NO 2 or NO is released from the NOx catalyst 20, and this NO 2 or NO is released as shown in FIG. As shown in B), it reacts with unburned HC and CO and is reduced to N 2 .
【0046】即ち、流入排気ガス中のHC,COは、ま
ず白金Pt上の酸素O2 -又はO2-とただちに反応して酸
化せしめられ、次いで白金Pt上の酸素O2 -又はO2-が
消費されてもまだHC,COが残っていれば、このH
C,COによってNOx触媒20から放出されたNOxお
よびエンジンから排出されたNOxがN2に還元せしめら
れる。[0046] That is, HC in the inflowing exhaust gas, CO, first oxygen O 2 on the platinum Pt - or O 2- immediately be reacted with oxidized, then the platinum Pt on the oxygen O 2 - or O 2- If HC and CO still remain after the consumption of
The NOx discharged from the NOx catalyst 20 and the NOx discharged from the engine are reduced to N 2 by C and CO.
【0047】このようにして白金Ptの表面上にNO2
またはNOが存在しなくなると、NOx触媒20から次
から次へとNO2またはNOが放出され、さらにN2に還
元せしめられる。したがって、排気空燃比をストイキま
たはリッチにすると短時間の内にNOx触媒20からN
Oxが放出されることになる。In this way, NO 2 is formed on the surface of platinum Pt.
Alternatively, when NO is no longer present, NO 2 or NO is released from the NOx catalyst 20 one after another and further reduced to N 2 . Therefore, when the exhaust air-fuel ratio is made stoichiometric or rich, the NOx catalyst 20 is reduced to N within a short time.
Ox will be released.
【0048】このように、排気空燃比がリーンになると
NOxがNOx触媒20に吸収され、排気空燃比をストイ
キあるいはリッチにするとNOxがNOx触媒20から短
時間のうちに放出され、N2に還元される。したがっ
て、大気中へのNOxの排出を阻止することができる。Thus, when the exhaust air-fuel ratio becomes lean, NOx is absorbed by the NOx catalyst 20, and when the exhaust air-fuel ratio is made stoichiometric or rich, NOx is released from the NOx catalyst 20 in a short time and reduced to N 2 . To be done. Therefore, it is possible to prevent the emission of NOx into the atmosphere.
【0049】ところで、この実施の形態では前述したよ
うに、全負荷運転時には燃焼室3内に供給される混合気
がリッチとされ、また高負荷運転時、エンジン始動時の
暖機運転時、加速時、及び120km/h以上の定速運
転時には混合気が理論空燃比とされ、低中負荷運転時に
は混合気がリーンとされるので、低中負荷運転時に排気
ガス中のNOxがNOx触媒20に吸収され、全負荷運転
時及び高負荷運転時にNOx触媒20からNOxが放出さ
れ還元されることになる。しかしながら、全負荷運転あ
るいは高負荷運転の頻度が少なく、低中負荷運転の頻度
が多くその運転時間が長ければ、NOxの放出・還元が
間に合わなくなり、NOx触媒20のNOxの吸収能力が
飽和してNOxを吸収できなくなってしまう。By the way, in this embodiment, as described above, the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber 3 is rich during full-load operation, and during high-load operation, warm-up operation during engine startup, and acceleration. At the same time, and at a constant speed operation of 120 km / h or more, the air-fuel mixture becomes the stoichiometric air-fuel ratio, and at the time of low and medium load operation, the air-fuel mixture becomes lean, so that NOx in the exhaust gas becomes NOx catalyst 20 at the time of low and medium load operation. The NOx is absorbed and NOx is released from the NOx catalyst 20 during the full load operation and the high load operation and is reduced. However, if the frequency of full load operation or high load operation is low and the frequency of low and medium load operation is high and the operation time is long, NOx release / reduction will not be in time and the NOx absorption capacity of the NOx catalyst 20 will be saturated. It becomes impossible to absorb NOx.
【0050】そこで、この実施の形態では、リーン混合
気の燃焼が行われている場合、即ち中低負荷運転を行っ
ているときには、比較的に短い周期でスパイク的(短時
間)にストイキまたはリッチ混合気の燃焼が行われるよ
うに混合気の空燃比を制御し、短周期的にNOxの放出
・還元を行っている。このようにNOxの吸放出のため
に、排気空燃比(この実施の形態では混合気の空燃比)
が比較的に短い周期で「リーン」と「スパイク的なスト
イキまたはリッチ(以下、これをリッチスパイクとい
う)」を交互に繰り返されるように制御することを、以
下の説明ではリーン・リッチスパイク制御と称す。Therefore, in this embodiment, when the lean air-fuel mixture is being burned, that is, when the medium-low load operation is being performed, the stoichiometric or rich condition is spiked (short time) at a relatively short cycle. The air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled so that the air-fuel mixture is burned, and NOx is released and reduced in a short cycle. In this way, the exhaust air-fuel ratio (air-fuel ratio of the air-fuel mixture in this embodiment) is used for intake and release of NOx.
Is controlled so that “lean” and “spiky stoichiometry or rich (hereinafter, referred to as rich spike)” are alternately repeated in a relatively short cycle. To call.
【0051】一方、燃料には硫黄(S)が含まれてお
り、燃料中の硫黄が燃焼するとSO2やSO3などの硫黄
酸化物(SOx)が発生し、NOx触媒20は排気ガス中
のこれらSOxも吸収する。NOx触媒20のSOx吸収
メカニズムはNOx吸収メカニズムと同じであると考え
られる。即ち、NOxの吸収メカニズムを説明したとき
と同様に担体上に白金PtおよびバリウムBaを坦持さ
せた場合を例にとって説明すると、前述したように、排
気空燃比がリーンのときには、酸素O2がO2 -又はO2-
の形でNOx触媒20の白金Ptの表面に付着してお
り、流入排気ガス中のSOx(例えばSO2)は白金Pt
の表面上で酸化されてSO3となる。On the other hand, the fuel contains sulfur (S), and when the sulfur in the fuel burns, sulfur oxides (SOx) such as SO 2 and SO 3 are generated, and the NOx catalyst 20 is contained in the exhaust gas. These SOx are also absorbed. The SOx absorption mechanism of the NOx catalyst 20 is considered to be the same as the NOx absorption mechanism. That is, when the platinum Pt and barium Ba are carried on the carrier as an example similar to the case of explaining the NOx absorption mechanism, as described above, when the exhaust air-fuel ratio is lean, the oxygen O 2 is O 2 - or O 2-
Is adhered to the surface of platinum Pt of the NOx catalyst 20, and SOx (for example, SO 2 ) in the inflowing exhaust gas is platinum Pt.
Is oxidized to SO 3 on the surface of.
【0052】その後、生成されたSO3は、白金Ptの
表面で更に酸化されながらNOx触媒20内に吸収され
て酸化バリウムBaOと結合し、硫酸イオンSO4 2-の
形でNOx触媒20内に拡散し硫酸塩BaSO4を生成す
る。この硫酸塩BaSO4は安定していて分解しずら
く、流入排気ガスの空燃比をリッチにしても分解されず
にNOx触媒20内に残ってしまう。したがって、時間
経過に伴いNOx触媒20内のBaSO4の生成量が増大
するとNOx触媒20の吸収に関与できるBaOの量が
減少してNOxの吸収能力が低下してしまう。これが即
ちSOx被毒である。Thereafter, the produced SO 3 is absorbed in the NOx catalyst 20 while being further oxidized on the surface of platinum Pt and is bonded to barium oxide BaO, and is absorbed in the NOx catalyst 20 in the form of sulfate ion SO 4 2−. It diffuses to form the sulfate salt BaSO 4 . The sulfate BaSO 4 is stable and difficult to decompose, and remains in the NOx catalyst 20 without being decomposed even if the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made rich. Therefore, if the production amount of BaSO 4 in the NOx catalyst 20 increases with the lapse of time, the amount of BaO that can participate in the absorption of the NOx catalyst 20 decreases, and the NOx absorption capacity decreases. This is SOx poisoning.
【0053】そこで、この実施の形態ではNOx吸収剤
20にSOxが流入しないように、流入する排気ガスの
空燃比がリーンのときにSOxを吸収し流入する排気ガ
スの酸素濃度が低いときに吸収したSOxを放出するS
Ox吸収剤17を、NOx吸収剤20よりも上流に配置し
ているのである。このSOx吸収剤17は、SOx吸収剤
17に流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにはS
Oxと共にNOxも吸収するが、流入する排気ガスの空燃
比をストイキまたはリッチにし酸素濃度が低くなると吸
収したSOxばかりでなくNOxも放出する。Therefore, in this embodiment, SOx is absorbed when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean and absorbed when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is low so that SOx does not flow into the NOx absorbent 20. Released SOx S
The Ox absorbent 17 is arranged upstream of the NOx absorbent 20. This SOx absorbent 17 is S when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SOx absorbent 17 is lean.
NOx is also absorbed with Ox, but when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made stoichiometric or rich and the oxygen concentration becomes low, not only the absorbed SOx but also NOx is released.
【0054】前述したように、NOx触媒20ではSOx
が吸収されると安定した硫酸塩BaSO4が生成され、
その結果、NOx触媒20に流入する排気ガスの空燃比
をストイキまたはリッチにしてもSOxがNOx触媒20
から放出されなくなる。したがって、SOx吸収剤17
に流入する排気ガスの空燃比をストイキまたはリッチに
したときにSOx吸収剤17からSOxが放出されるよう
にするためには、吸収したSOxが硫酸イオンSO4 2-の
形でSOx吸収剤17内に存在するようにするか、ある
いは、硫酸塩BaSO4が生成されたとしても硫酸塩B
aSO4が安定しない状態でSOx吸収剤17に存在する
ようにすることが必要となる。これを可能とするSOx
吸収剤17としては、アルミナからなる担体上に銅C
u、鉄Fe、マンガンMn、ニッケルNiのような遷移
金属、ナトリウムNa、チタンTiおよびリチウムLi
から選ばれた少なくとも一つを坦持したSOx吸収剤1
7を用いることができる。As described above, the NOx catalyst 20 uses SOx.
Is absorbed, stable sulfate BaSO 4 is produced,
As a result, even if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 20 is stoichiometric or rich, the SOx will be NOx catalyst 20.
No longer emitted from. Therefore, SOx absorbent 17
In order for SOx to be released from the SOx absorbent 17 when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the engine is made stoichiometric or rich, the absorbed SOx is in the form of sulfate ions SO 4 2- Or the sulfate BaSO 4 is produced, even if the sulfate BaSO 4 is produced.
It is necessary for aSO 4 to exist in the SOx absorbent 17 in an unstable state. SOx that enables this
As the absorbent 17, copper C on a carrier made of alumina.
u, iron Fe, manganese Mn, transition metals such as nickel Ni, sodium Na, titanium Ti and lithium Li.
SOx absorbent 1 that carries at least one selected from
7 can be used.
【0055】このSOx吸収剤17では、SOx吸収剤1
7に流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに排気ガ
ス中のSO2がSOx吸収剤17の表面で酸化されつつ硫
酸イオンSO4 2-の形でSOx吸収剤17内に吸収され、
次いでSOx吸収剤17内に拡散される。この場合、S
Ox吸収剤17の担体上に白金Pt、パラジウムPd、
ロジウムRhのうちのいずれかを坦持させておくとSO
2がSO3 2-の形で白金Pt、パラジウムPd、ロジウム
Rh上に吸着し易くなり、かくしてSO2は硫酸イオン
SO4 2-の形でSOx吸収剤17内に吸収され易くなる。
したがって、SO2の吸収を促進するためにはSOx吸収
剤17の担体上に白金Pt、パラジウムPd、ロジウム
Rhのいずれかを坦持させることが好ましい。In this SOx absorbent 17, the SOx absorbent 1
When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into 7 is lean, SO 2 in the exhaust gas is absorbed in the SOx absorbent 17 in the form of sulfate ion SO 4 2− while being oxidized on the surface of the SOx absorbent 17,
Then, it is diffused in the SOx absorbent 17. In this case, S
On the carrier of the Ox absorbent 17, platinum Pt, palladium Pd,
If one of rhodium Rh is carried, SO
2 is easily adsorbed on platinum Pt, palladium Pd, and rhodium Rh in the form of SO 3 2− , and thus SO 2 is easily absorbed in the SOx absorbent 17 in the form of sulfate ion SO 4 2− .
Therefore, in order to promote the absorption of SO 2 , it is preferable to carry any one of platinum Pt, palladium Pd, and rhodium Rh on the carrier of the SOx absorbent 17.
【0056】このSOx吸収剤17をNOx触媒20の上
流に配置すると、SOx吸収剤17に流入する排気ガス
の空燃比がリーンになると排気ガス中のSOxがSOx吸
収剤17に吸収され、したがって、下流のNOx触媒2
0にはSOxが流れ込まなくなり、NOx触媒20では排
気ガス中のNOxのみが吸収されることになる。When this SOx absorbent 17 is arranged upstream of the NOx catalyst 20, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SOx absorbent 17 becomes lean, the SOx in the exhaust gas is absorbed by the SOx absorbent 17, and therefore, Downstream NOx catalyst 2
SOx does not flow into 0, and the NOx catalyst 20 absorbs only NOx in the exhaust gas.
【0057】一方、前述したようにSOx吸収剤17に
吸収されたSOxは硫酸イオンSO4 2 -の形でSOx吸収
剤17に拡散しているか、あるいは不安定な状態で硫酸
塩BaSO4となっている。したがって、SOx吸収剤1
7に流入する排気ガスの空燃比がストイキまたはリッチ
になって酸素濃度が低下するとSOx吸収剤17に吸収
されているSOxがSOx吸収剤17から容易に放出され
ることになる。Meanwhile, the SOx absorbed by the SOx absorbent 17 as described above sulfate ions SO 4 2 - a form on whether you are diffused in the SOx absorbent 17, or sulfate BaSO 4 in an unstable state ing. Therefore, SOx absorbent 1
When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into 7 becomes stoichiometric or rich and the oxygen concentration decreases, the SOx absorbed in the SOx absorbent 17 is easily released from the SOx absorbent 17.
【0058】ところで、SOx吸収剤17は排気ガスの
熱に晒されるため経時的に熱劣化が生じることが確認さ
れており、この熱劣化によって次のような現象が生じる
ことがわかった。その第1の現象は、SOx吸収剤17
のSOx放出に関する問題である。SOx吸収剤17に熱
劣化が生じていないか、熱劣化が余り進行していないと
き(換言すれば、熱劣化の程度が小さいとき)には、S
Ox吸収剤17にストイキまたはリッチ空燃比の排気ガ
スを短時間(例えば5秒以下)流したのではSOx吸収
剤17からSOxは放出されない。これについては、本
出願人は、SOx吸収剤17が熱劣化していないとき
に、NOx触媒20からNOxを放出させるために行うリ
ーン・リッチスパイク制御のときのリッチスパイクの継
続時間ではSOx吸収剤17からSOxが放出されないこ
とを確認している。By the way, it has been confirmed that the SOx absorbent 17 is thermally deteriorated with time because it is exposed to the heat of exhaust gas, and it has been found that this thermal deterioration causes the following phenomenon. The first phenomenon is the SOx absorbent 17
This is a problem related to SOx emission. When the SOx absorbent 17 has not been thermally deteriorated or has not progressed so much (in other words, when the degree of thermal deterioration is small), S
Even if exhaust gas having a stoichiometric or rich air-fuel ratio is flown into the Ox absorbent 17 for a short time (for example, 5 seconds or less), SOx is not released from the SOx absorbent 17. In this regard, the applicant of the present invention has found that when the SOx absorbent 17 is not thermally deteriorated, the SOx absorbent is used in the rich spike duration time of the lean rich spike control for releasing NOx from the NOx catalyst 20. It has been confirmed that SOx is not released from 17.
【0059】しかしながら、SOx吸収剤17の熱劣化
が進行するにしたがって(換言すると、熱劣化の程度が
大きくなるにしたがって)、SOx吸収剤17にストイ
キまたはリッチ空燃比の排気ガスを短時間流した場合に
もSOx吸収剤17からSOxが放出されるようになる。
しかも、このときにSOx吸収剤17から放出されるS
Oxの量は、熱劣化の進行が進むにしたがって大きくな
る傾向がある。However, as the thermal deterioration of the SOx absorbent 17 progresses (in other words, as the degree of thermal deterioration increases), the exhaust gas having the stoichiometric or rich air-fuel ratio was passed through the SOx absorbent 17 for a short time. Also in this case, SOx is released from the SOx absorbent 17.
Moreover, at this time, the S released from the SOx absorbent 17
The amount of Ox tends to increase as the thermal deterioration progresses.
【0060】また、SOx吸収剤17の熱劣化によって
生じる第2の現象は、SOx吸収容量に関する問題であ
り、SOx吸収剤17の熱劣化が進行するにしたがっ
て、SOx吸収剤17が吸収可能なSOx量、即ちSOx
吸収容量が低減していく。そのため、SOx吸収剤17
の熱劣化が進行するにしたがってSOx吸収剤17の再
生時期を早め、再生頻度を多くしていかないと、SOx
吸収剤17の再生が間に合わなくなり、NOx触媒20
がSOx被毒する虞れがある。The second phenomenon caused by the thermal deterioration of the SOx absorbent 17 is a problem relating to the SOx absorption capacity, and as the thermal deterioration of the SOx absorbent 17 progresses, the SOx which can be absorbed by the SOx absorbent 17 is absorbed. Quantity, ie SOx
Absorption capacity is decreasing. Therefore, SOx absorbent 17
If the regeneration time of the SOx absorbent 17 is advanced and the regeneration frequency is not increased as the thermal deterioration of
The regeneration of the absorbent 17 cannot be done in time, and the NOx catalyst 20
May be SOx poisoned.
【0061】そこで、この実施の形態では、SOx吸収
剤17の再生後にリーン・リッチスパイク制御に移行し
た直後の第1回目のリッチスパイク時に、SOx吸収剤
17の出ガスのSOx濃度をSOxセンサ24によって検
出し、検出されたSOx濃度に基づいてSOx吸収剤17
の熱劣化の状態(程度)を判定し、その熱劣化の状態に
基づいてSOx吸収剤17の再生頻度を変更するように
した。尚、この実施の形態においては、SOx吸収剤1
7の再生頻度の変更は、SOx吸収剤17の再生時期か
否かを判定するときの判定基準となるSOx吸収容量の
設定を変更することにより実現する。Therefore, in this embodiment, at the time of the first rich spike immediately after the lean rich spike control is performed after the regeneration of the SOx absorbent 17, the SOx concentration of the gas emitted from the SOx absorbent 17 is measured by the SOx sensor 24. Detected by the SOx absorbent 17 based on the detected SOx concentration
The degree (degree) of heat deterioration of the SOx absorbent 17 is determined, and the regeneration frequency of the SOx absorbent 17 is changed based on the state of heat deterioration. In this embodiment, the SOx absorbent 1
The change of the regeneration frequency of No. 7 is realized by changing the setting of the SOx absorption capacity, which is the criterion for determining whether it is the regeneration time of the SOx absorbent 17.
【0062】以下、これについて詳述する。まず、SO
x吸収剤17の再生処理について説明する。SOx吸収剤
17の再生時期は、ECU30が、エンジンの運転状態
の履歴からSOx吸収剤17に吸収されたSOx量を積算
し、その積算値が予め設定しておいたSOx吸収容量に
達したときとする。ここで、再生時期か否かの判定基準
となるSOx吸収容量は、SOx吸収剤17の熱劣化の状
態に基づいて変更し得るものであり、後述する熱劣化判
定マップから適宜設定される。This will be described in detail below. First, SO
The regeneration processing of the x absorbent 17 will be described. The regeneration timing of the SOx absorbent 17 is determined when the ECU 30 integrates the SOx amount absorbed by the SOx absorbent 17 from the history of engine operating conditions and the integrated value reaches a preset SOx absorption capacity. And Here, the SOx absorption capacity, which is a criterion for determining whether or not the regeneration time is reached, can be changed based on the state of thermal deterioration of the SOx absorbent 17, and is appropriately set from a thermal deterioration determination map described later.
【0063】ECU30は、SOx吸収剤17の再生時
期であると判定すると、SOx吸収剤17からSOxを放
出させる再生処理を実行する。SOx吸収剤17の再生
処理を実行するに際し、ECU30は、機関回転数Nと
機関負荷Q/Nからその時の機関運転状態を判断し、ま
た、温度センサ23で検出したその時の排気ガス温度を
SOx吸収剤17の温度として代用して、機関運転状態
とSOx吸収剤17の温度に基づき燃費悪化が少なく最
も効率的にSOxを放出できるストイキまたはリッチ条
件および処理時間を選定し、選定した空燃比条件の排気
ガスを選定した処理時間だけSOx吸収剤17に流すこ
とにより実行する。When the ECU 30 determines that it is time to regenerate the SOx absorbent 17, it executes regeneration processing for releasing SOx from the SOx absorbent 17. When executing the regeneration process of the SOx absorbent 17, the ECU 30 determines the engine operating state at that time from the engine speed N and the engine load Q / N, and the exhaust gas temperature at that time detected by the temperature sensor 23 is SOx. Substituting as the temperature of the absorbent 17, the stoichiometric or rich condition and the processing time that can release SOx most efficiently with less fuel consumption deterioration based on the engine operating state and the temperature of the SOx absorbent 17 are selected, and the selected air-fuel ratio condition is selected. This is performed by flowing the exhaust gas of No. 3 into the SOx absorbent 17 for a selected processing time.
【0064】また、SOx吸収剤17からSOxを放出さ
せるには、SOx吸収剤17の温度を所定温度(例え
ば、550゜C)以上の高温にする必要があることがわ
かっており、ECU30は、SOx吸収剤17の再生処
理実行中、適宜の手段によって排気ガス温度の温度制御
を行い、SOx吸収剤17の温度を前記所定温度(以
下、これをSOx放出温度という)以上に制御する。Further, it is known that in order to release SOx from the SOx absorbent 17, it is necessary to raise the temperature of the SOx absorbent 17 to a high temperature of a predetermined temperature (for example, 550 ° C.) or higher. During the regeneration process of the SOx absorbent 17, the temperature of the exhaust gas temperature is controlled by an appropriate means to control the temperature of the SOx absorbent 17 to the predetermined temperature (hereinafter, referred to as SOx release temperature) or higher.
【0065】SOx吸収剤17の再生時にSOx吸収剤1
7から流出する排気ガス(以下、これを再生排気とい
う)にはSOx吸収剤17から放出された多量のSOxが
含まれている。この再生排気は高温でストイキまたはリ
ッチであるため、これをNOx触媒20に流しても再生
排気中のSOxはNOx触媒20に吸収されにくく、その
まま素通りするはずであるが、NOx触媒20に全く吸
収されないという保障はない。そこで、この実施の形態
では、SOx吸収剤17の再生処理時にSOx吸収剤17
から放出されたSOxがNOx触媒20に流入するのを阻
止するために、SOx吸収剤17の再生処理時には再生
排気をバイパス管26内に導くようにしている。When the SOx absorbent 17 is regenerated, the SOx absorbent 1
Exhaust gas (hereinafter, referred to as regeneration exhaust gas) flowing out from 7 contains a large amount of SOx released from the SOx absorbent 17. Since this regenerated exhaust gas is stoichiometric or rich at high temperature, SOx in the regenerated exhaust gas is difficult to be absorbed by the NOx catalyst 20 even if it is passed through the NOx catalyst 20, and it should pass through as it is, but it is completely absorbed by the NOx catalyst 20. There is no guarantee that it will not be done. Therefore, in this embodiment, when the SOx absorbent 17 is regenerated, the SOx absorbent 17 is regenerated.
In order to prevent the SOx released from the SOx from flowing into the NOx catalyst 20, the regeneration exhaust gas is guided into the bypass pipe 26 during the regeneration treatment of the SOx absorbent 17.
【0066】詳述すると、排気ガス中のNOxをNOx触
媒20で吸放出し還元浄化するために空燃比のリーン・
リッチスパイク制御を実行しているときには、排気切替
弁28が図1において実線で示すようにバイパス閉位置
に保持され、したがって、このときにはSOx吸収剤1
7から流出した排気ガスはNOx触媒20に流入する。
そして、排気ガス中のSOxはSOx吸収剤17に吸収さ
れ、排気ガス中のNOxのみがNOx触媒20で吸放出さ
れて、還元浄化されることになる。More specifically, the NOx in the exhaust gas is absorbed and released by the NOx catalyst 20 to reduce and purify it.
When the rich spike control is being executed, the exhaust switching valve 28 is held in the bypass closed position as shown by the solid line in FIG. 1, and therefore, at this time, the SOx absorbent 1
The exhaust gas flowing out of 7 flows into the NOx catalyst 20.
Then, SOx in the exhaust gas is absorbed by the SOx absorbent 17, and only NOx in the exhaust gas is absorbed and released by the NOx catalyst 20 to be reduced and purified.
【0067】次いで、SOx吸収剤17からSOxを放出
すべきとき、即ちSOx吸収剤17の再生処理を実行す
るときには、空燃比制御はリーン・リッチスパイク制御
からストイキまたはリッチ制御に切り替えられ、同時に
排気切替弁28がバイパス閉位置から図1において破線
で示すバイパス開位置に切り替えられ保持される。これ
によりSOx吸収剤17から流出した再生排気はNOx触
媒20内には流入せず、バイパス管26内に流入する。
したがって、NOx触媒20が再生排気中のSOxによっ
てSOx被毒するのを確実に阻止することができる。
尚、排気ガス(再生排気)中のSOxは排気ガス中の未
燃HC、COによって還元せしめられ、SO2となって
放出される。Next, when SOx should be released from the SOx absorbent 17, that is, when the regeneration processing of the SOx absorbent 17 is executed, the air-fuel ratio control is switched from the lean rich spike control to the stoichiometric or rich control, and at the same time, the exhaust gas is exhausted. The switching valve 28 is switched and held from the bypass closed position to the bypass open position shown by the broken line in FIG. As a result, the regenerated exhaust flowing out of the SOx absorbent 17 does not flow into the NOx catalyst 20 but flows into the bypass pipe 26.
Therefore, it is possible to reliably prevent the NOx catalyst 20 from being poisoned by SOx by SOx in the regenerated exhaust gas.
Note that SOx in the exhaust gas (regenerated exhaust gas) is reduced by unburned HC and CO in the exhaust gas and released as SO 2 .
【0068】次いで、SOx吸収剤17の再生処理を停
止すべきときには、空燃比制御がストイキまたはリッチ
制御からリーン・リッチスパイク制御に切り替えられ、
同時に、排気切替弁28がバイパス開位置から図1にお
いて実線で示すバイパス閉位置に切り替えられる。Next, when the regeneration processing of the SOx absorbent 17 is to be stopped, the air-fuel ratio control is switched from stoichiometric or rich control to lean / rich spike control,
At the same time, the exhaust gas switching valve 28 is switched from the bypass open position to the bypass closed position shown by the solid line in FIG.
【0069】SOx吸収剤17の再生処理中には、機関
本体1から未燃HC,COおよびNOxが排出される
が、SOx吸収剤17は三元活性を有しているのでこれ
ら未燃HC,COおよびNOxはSOx吸収剤17におい
てかなり浄化せしめられる。したがって、これら未燃H
C,COおよびNOxが大気中に放出される虞れがな
い。While the SOx absorbent 17 is being regenerated, unburned HC, CO and NOx are discharged from the engine body 1. However, since the SOx absorbent 17 has ternary activity, these unburned HC, CO and NOx are considerably purified in the SOx absorbent 17. Therefore, these unburned H
There is no risk that C, CO and NOx will be released into the atmosphere.
【0070】次に、SOx吸収剤17の熱劣化の状態の
判定手順について説明する。図5は、SOx吸収剤17
に流入する排気ガスの空燃比(以下、入ガス空燃比と称
す)と、SOx吸収剤17から流出した排気ガスのSOx
濃度(以下、出ガスSOx濃度と称す)の一例を示す図
である。Next, the procedure for determining the state of thermal deterioration of the SOx absorbent 17 will be described. FIG. 5 shows SOx absorbent 17
Air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust gas (hereinafter referred to as "inlet gas air-fuel ratio") and SOx of the exhaust gas flowing out from the SOx absorbent 17
It is a figure which shows an example of a density | concentration (henceforth the outgoing gas SOx density | concentration).
【0071】この図において、入ガス空燃比をリーン・
リッチスパイク制御しているときにNOx触媒20にお
いてNOxの吸放出が行われ、入ガス空燃比を高温スト
イキ制御しているときにSOx吸収剤17の再生が行わ
れる。尚、この例では、リーン・リッチスパイク制御に
おいては、例えば60km/hでの定速走行でリーン運
転継続時間を40秒、リッチスパイクとしてのストイキ
運転継続時間を2秒程度としてこれを交互に繰り返す。
一方、SOx吸収剤17の再生処理時は空燃比をストイ
キ制御とし、その継続時間はリーン・リッチスパイク制
御の時のリッチスパイク継続時間よりも十分に長い時
間、例えば約1時間としている。In this figure, the input gas air-fuel ratio is
NOx is absorbed and released in the NOx catalyst 20 during the rich spike control, and the SOx absorbent 17 is regenerated during the high temperature stoichiometric control of the incoming gas air-fuel ratio. In this example, in the lean / rich spike control, the lean operation duration is 40 seconds and the stoichiometric operation duration as the rich spike is about 2 seconds during constant speed running at 60 km / h, and this is alternately repeated. .
On the other hand, during the regeneration process of the SOx absorbent 17, the air-fuel ratio is set to stoichiometric control, and the duration thereof is set to a time sufficiently longer than the rich spike duration time of the lean rich spike control, for example, about 1 hour.
【0072】そして、SOx吸収剤17が熱劣化してい
ない場合には、入ガス空燃比をリーン・リッチスパイク
制御していてSOx吸収剤17にリッチスパイクの排気
ガスが流入しても、短時間であるためSOx吸収剤17
からSOxが放出されることがなく、SOx吸収剤17の
次回再生時期まで出ガスSOx濃度はほぼ零の状態が続
く。When the SOx absorbent 17 is not thermally deteriorated, even if the rich spike exhaust gas flows into the SOx absorbent 17 by performing lean rich spike control on the incoming gas air-fuel ratio, Therefore, SOx absorbent 17
Therefore, SOx is not released from the exhaust gas SOx, and the SOx concentration of the exhaust gas remains substantially zero until the next regeneration of the SOx absorbent 17.
【0073】しかしながら、SOx吸収剤17の熱劣化
が徐々に進行してくると、入ガス空燃比をリーン・リッ
チスパイク制御していてSOx吸収剤17にリッチスパ
イクの排気ガスが流入したときに、SOx吸収剤17か
らSOxが放出されるようになり、その結果、SOxを含
む排気ガスがリッチスパイク時に同期してSOx吸収剤
17から流出するようになる。However, when the thermal deterioration of the SOx absorbent 17 gradually progresses, when the rich-spike exhaust gas flows into the SOx absorbent 17 under lean / rich spike control of the incoming gas air-fuel ratio, SOx is released from the SOx absorbent 17, and as a result, the exhaust gas containing SOx comes to flow out from the SOx absorbent 17 in synchronization with the rich spike.
【0074】ここで、出ガスSOx濃度は、SOx吸収剤
17の熱劣化が進行しているときほど高くなる傾向があ
り、また、各リッチスパイク時における出ガスSOx濃
度のピーク値は、リッチスパイクの回数が増えるにした
がって徐々に高くなる傾向がある。そこで、この実施の
形態では、SOx吸収剤17を再生した直後の第1回目
のリッチスパイク時にSOxセンサ24によって検出し
た出ガスSOx濃度のピーク値からSOx吸収剤17の熱
劣化の状態(熱劣化の程度)を判定することにした。Here, the outgassing SOx concentration tends to become higher as the SOx absorbent 17 is thermally deteriorated, and the peak value of the outgassing SOx concentration at each rich spike is the rich spike. As the number of times increases, it tends to increase gradually. Therefore, in this embodiment, the state of thermal deterioration of the SOx absorbent 17 (thermal deterioration) is determined from the peak value of the outgassing SOx concentration detected by the SOx sensor 24 during the first rich spike immediately after the SOx absorbent 17 is regenerated. It was decided to judge the degree of).
【0075】SOx吸収剤17の熱劣化の状態を判定す
る時期を「SOx吸収剤17を再生した直後の第1回目
のリッチスパイク時」とした理由は次の通りである。S
Ox吸収剤17の再生直後は、SOx吸収剤17に吸収さ
れているSOx量が極めて少なく、SOxは放出されにく
いはずである。したがって、SOx吸収剤17の熱劣化
を厳密に判定するには再生直後が一番最適であり、毎回
同じ時期に熱劣化の状態を判定するのが判定精度を向上
させることになる。The reason for determining the heat deterioration state of the SOx absorbent 17 as "the first rich spike immediately after the regeneration of the SOx absorbent 17" is as follows. S
Immediately after the regeneration of the Ox absorbent 17, the SOx amount absorbed by the SOx absorbent 17 is extremely small, and the SOx should be hardly released. Therefore, the most suitable condition for strict determination of the thermal deterioration of the SOx absorbent 17 is immediately after regeneration, and the determination of the thermal deterioration state at the same time each time improves the determination accuracy.
【0076】ただし、SOx吸収剤17の熱劣化の状態
を判定する時期については、SOx吸収剤17の再生終
了直後に近い時期が好ましいということであって、必ず
しも「SOx吸収剤17を再生した直後の第1回目のリ
ッチスパイク時」に限定されるものではない。したがっ
て、例えば、判定時期を「SOx吸収剤17を再生した
直後から数えて第n回目のリッチスパイク時(nは自然
数)」とすることも可能である。また、SOx吸収剤1
7を再生した直後から数えて第n回目〜第(n+α)回
目のリッチスパイク時の出ガスSOx濃度のピーク値を
平均し、その平均値に基づいて熱劣化の状態を判定する
ことも可能である。However, the timing for determining the state of thermal deterioration of the SOx absorbent 17 is preferably near the time immediately after the regeneration of the SOx absorbent 17, and it is not always necessary to say "immediately after the regeneration of the SOx absorbent 17". It is not limited to the “first rich spike time”. Therefore, for example, the determination time can be set to “the nth rich spike time (n is a natural number) counted immediately after the SOx absorbent 17 is regenerated”. Also, SOx absorbent 1
It is also possible to average the peak values of the outgassing SOx concentration at the n-th to (n + α) th rich spike counting from immediately after the regeneration of No. 7, and determine the state of thermal deterioration based on the average value. is there.
【0077】前述のようにして求めた出ガスSOx濃度
のピーク値に基づいて、ECU30は、予めROM32
に記憶されている熱劣化判定マップを参照して、SOx
吸収剤17の熱劣化の状態を判定する。Based on the peak value of the outgassing SOx concentration obtained as described above, the ECU 30 preliminarily stores the ROM 32 in the ROM 32.
Refer to the thermal deterioration determination map stored in
The state of heat deterioration of the absorbent 17 is determined.
【0078】図6は、熱劣化判定マップの一例を示して
おり、この例では、ピーク値dpが0≦dp<d1のとき
には熱劣化の状態がレベル1(L1)であると判定し、
ピーク値dpがd1≦dp<d2のときには熱劣化の状態が
レベル2(L2)であると判定し、ピーク値dpがd2≦
dp<d3のときには熱劣化の状態がレベル3(L3)で
あると判定し、ピーク値dpがdp≧d3のときには熱劣
化の状態がレベル4(L4)であると判定する。尚、こ
こで、ピーク値dは、d1<d2<d3<d4である。FIG. 6 shows an example of the heat deterioration determination map. In this example, when the peak value dp is 0 ≦ dp <d1, it is judged that the heat deterioration state is level 1 (L1),
When the peak value dp is d1≤dp <d2, it is determined that the state of thermal deterioration is level 2 (L2), and the peak value dp is d2≤.
When dp <d3, it is determined that the state of thermal deterioration is level 3 (L3), and when the peak value dp is dp≥d3, it is determined that the state of thermal deterioration is level 4 (L4). Here, the peak value d is d1 <d2 <d3 <d4.
【0079】そして、予め、熱劣化のレベル毎に、SO
x吸収剤17の再生時期に達したか否かの判定基準とな
るSOx吸収容量Cを設定しておく。この例では、レベ
ル1(L1)のSOx吸収容量はC1、レベル2(L2)の
SOx吸収容量はC2、レベル3(L3)のSOx吸収容量
はC3、レベル4(L4)のSOx吸収容量はC4になって
いる。尚、ここで、SOx吸収容量Cは、C1>C2>C3
>C4であり、熱劣化のレベルLが上がるにしたがっ
て、SOx吸収容量Cは小さく設定されている。Then, in advance, for each level of thermal deterioration, SO
The SOx absorption capacity C, which is a criterion for determining whether or not the regeneration time of the x absorbent 17 has been reached, is set. In this example, the SOx absorption capacity of level 1 (L1) is C1, the SOx absorption capacity of level 2 (L2) is C2, the SOx absorption capacity of level 3 (L3) is C3, and the SOx absorption capacity of level 4 (L4) is It is C4. Here, the SOx absorption capacity C is C1>C2> C3
> C4, and the SOx absorption capacity C is set smaller as the level L of thermal deterioration increases.
【0080】そして、今回のSOx吸収剤再生後に判定
された熱劣化のレベルと前回のSOx吸収剤再生後に判
定された熱劣化のレベルとを比較してレベルが変わった
か否かを判定し、熱劣化のレベルが変わっていないとき
にはSOx吸収容量を変更せず、熱劣化のレベルが変わ
ったときには、今回判定された熱劣化のレベルに対応し
たSOx吸収容量に変更する。即ち、熱劣化のレベルL
が上がったときにはSOx吸収容量を小さくする。Then, the level of heat deterioration determined after the regeneration of the current SOx absorbent and the level of heat degradation determined after the previous regeneration of the SOx absorbent are compared to determine whether the level has changed, When the deterioration level has not changed, the SOx absorption capacity is not changed, and when the thermal deterioration level has changed, the SOx absorption capacity is changed to the SOx absorption capacity corresponding to the currently determined thermal deterioration level. That is, the level of thermal deterioration L
When is increased, the SOx absorption capacity is reduced.
【0081】なお、リッチスパイクの排気ガスがSOx
吸収剤17に流入したときにSOx吸収剤17から放出
されるSOx量はSOx吸収剤17の温度とも関係があ
り、SOx吸収剤17の温度が高い時の方がSOxが放出
され易いことがわかっている。そこで、SOx吸収剤1
7の温度によって熱劣化のレベル判定に誤差が生じない
ようにするために、SOx吸収剤17の温度を所定の温
度域に分割し、予め各温度域ごとに図6に相当する熱劣
化判定マップを作成しROM32に記憶させておく。The exhaust gas of the rich spike is SOx.
It is found that the amount of SOx released from the SOx absorbent 17 when flowing into the absorbent 17 is related to the temperature of the SOx absorbent 17, and that SOx is released more easily when the temperature of the SOx absorbent 17 is higher. ing. So SOx absorbent 1
In order not to cause an error in the thermal deterioration level determination depending on the temperature of 7, the temperature of the SOx absorbent 17 is divided into predetermined temperature ranges, and the thermal deterioration determination map corresponding to FIG. Is created and stored in the ROM 32.
【0082】この場合、SOx吸収容量C1,C2,C3,
C4についてはどの熱劣化判定マップでも同じ値とし、
熱劣化のレベルを決定するしきい値であるピーク値d
1,d2,d3,d4の値だけを各温度域の熱劣化判定マッ
プ毎に相違させるようにする。例えば、450゜Cを含
む温度域の熱劣化判定マップにおけるd2を1ppmとし、
550゜Cを含む温度域の熱劣化判定マップにおけるd
2を2ppmとし、700゜Cを含む温度域の熱劣化判定マ
ップにおけるd2を5ppmとする如くである。In this case, the SOx absorption capacities C1, C2, C3,
For C4, the same value is used for all heat deterioration judgment maps,
Peak value d, which is a threshold value that determines the level of thermal deterioration
Only the values of 1, d2, d3, and d4 are made different for each thermal deterioration determination map in each temperature range. For example, d2 in the thermal deterioration judgment map in the temperature range including 450 ° C is set to 1 ppm,
D in the thermal deterioration determination map in the temperature range including 550 ° C
2 is set to 2 ppm, and d2 in the thermal deterioration determination map in the temperature range including 700 ° C is set to 5 ppm.
【0083】次に、図7を参照して、この実施の形態に
おけるSOx吸収剤再生処理実行ルーチンを説明する。
このルーチンを構成する各ステップからなるフローチャ
ートはECU30のROM32に記憶してあり、フロー
チャートの各ステップにおける処理は総てECU30の
CPU34によって実行される。なお、この再生処理実
行ルーチンは所定時間毎に実行される。Next, referring to FIG. 7, the SOx absorbent regeneration processing execution routine in this embodiment will be described.
A flow chart including each step constituting this routine is stored in the ROM 32 of the ECU 30, and the processes in each step of the flow chart are all executed by the CPU 34 of the ECU 30. It should be noted that this reproduction processing execution routine is executed every predetermined time.
【0084】<ステップ101>まず、ECU30は、
ステップ101において、現在のエンジン1の運転状態
からSOx吸収剤17に吸収されるSOx量を算出し、S
Ox吸収剤再生処理後から現在までにSOx吸収剤17に
吸収されたSOx吸収量を積算する。<Step 101> First, the ECU 30
In step 101, the SOx amount absorbed by the SOx absorbent 17 is calculated from the current operating state of the engine 1, and S
The SOx absorption amount absorbed by the SOx absorbent 17 from the time of the Ox absorbent regeneration processing to the present is integrated.
【0085】<ステップ102>次に、ECU30は、
ステップ102に進み、SOx吸収剤17の再生時期か
否かを判定する。即ち、ステップ102で算出したSO
x吸収量が判定基準であるSOx吸収容量に達している場
合には、ECU30は、SOx吸収剤17の再生時期で
あると判定してステップ103に進み、ステップ101
で算出したSOx吸収量がSOx吸収容量に達していない
場合には再生時期ではないと判定してリターンに進む。<Step 102> Next, the ECU 30
Proceeding to step 102, it is determined whether it is the regeneration time of the SOx absorbent 17. That is, the SO calculated in step 102
When the x absorption amount has reached the SOx absorption capacity, which is the criterion, the ECU 30 determines that it is the regeneration time of the SOx absorbent 17, proceeds to step 103, and step 101
When the SOx absorption amount calculated in step 1 has not reached the SOx absorption capacity, it is determined that it is not the regeneration time and the process proceeds to return.
【0086】<ステップ103>ステップ103におい
て、ECU30は、SOx吸収剤再生制御を実行する。
即ち、ECU30は、排気ガス温度がSOx放出温度以
上になるように温度制御を実行し、排気ガスの空燃比が
所定のストイキまたはリッチ条件となるように空燃比制
御を実行し、再生排気がバイパス管26に流れるように
排気切替弁28の切り替え制御を実行する。<Step 103> In step 103, the ECU 30 executes SOx absorbent regeneration control.
That is, the ECU 30 executes temperature control so that the exhaust gas temperature becomes equal to or higher than the SOx release temperature, executes air-fuel ratio control so that the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes a predetermined stoichiometric or rich condition, and regenerated exhaust gas bypasses. The switching control of the exhaust switching valve 28 is executed so that the exhaust switching valve 28 flows to the pipe 26.
【0087】そして、ECU30は、SOx吸収剤再生
制御を所定時間実行したときにSOx吸収剤再生制御を
終了して、排気ガスの空燃比制御をリーン・リッチスパ
イク制御に移行するとともに、排気ガスがNOx触媒2
0に流れるように排気切替弁28を切り替えて、ステッ
プ104に進む。Then, the ECU 30 terminates the SOx absorbent regeneration control when the SOx absorbent regeneration control is executed for a predetermined time, shifts the air-fuel ratio control of the exhaust gas to the lean rich spike control, and NOx catalyst 2
The exhaust switching valve 28 is switched so as to flow to 0, and the routine proceeds to step 104.
【0088】<ステップ104>ECU30は、ステッ
プ104において、SOxセンサ24によってSOx吸収
剤再生直後の第1回目のリッチスパイク時の出ガスSO
x濃度のピーク値を検出するとともに、温度センサ23
によってSOx吸収剤温度を検出する。<Step 104> In step 104, the ECU 30 causes the SOx sensor 24 to output the SO gas at the first rich spike immediately after the SOx absorbent has been regenerated.
The temperature sensor 23 detects the peak value of x concentration.
The SOx absorbent temperature is detected by.
【0089】<ステップ105>次に、ECU30は、
ステップ105に進み、SOx吸収剤17の再生時期か
否かの判定基準となるSOx吸収容量を変更する必要が
あるか否かを判定する。詳述すると、ECU30は、ス
テップ104で検出したSOx吸収剤温度に該当する温
度域の熱劣化判定マップを参照して、ステップ104で
検出した出ガスSOx濃度のピーク値に基づいて、現在
のSOx吸収剤17の熱劣化の状態がどのレベルにある
かを判定する。さらに、現在のSOx吸収剤17の熱劣
化のレベルが、前回のSOx吸収剤再生後に判定した熱
劣化のレベルと変わっているか否かを判定する。<Step 105> Next, the ECU 30
In step 105, it is determined whether or not the SOx absorption capacity, which serves as a criterion for determining whether or not the SOx absorbent 17 should be regenerated, needs to be changed. More specifically, the ECU 30 refers to the thermal deterioration determination map in the temperature range corresponding to the SOx absorbent temperature detected in step 104 and refers to the current SOx concentration based on the peak value of the outgas SOx concentration detected in step 104. It is determined what level the heat deterioration state of the absorbent 17 is. Further, it is determined whether or not the current level of heat deterioration of the SOx absorbent 17 has changed from the level of heat deterioration determined after the previous SOx absorbent regeneration.
【0090】そして、今回と前回で熱劣化のレベルが変
わっていない場合には、ステップ105において、SO
x吸収容量を変更する必要なしと判定してリターンに進
む。Then, if the level of thermal deterioration has not changed between this time and the previous time, in step 105, SO
x Judge that there is no need to change the absorption capacity and proceed to return.
【0091】<ステップ106>一方、今回判定された
熱劣化のレベルが前回判定された熱劣化のレベルと変わ
っている場合には、SOx吸収容量を変更する必要があ
ると判定してステップ106に進み、ECU30は、S
Ox吸収容量を今回判定された熱劣化のレベルに対応す
るSOx吸収容量に変更してリターンに進む。即ち、熱
劣化のレベルが上がったときにはSOx吸収容量を小さ
くする。その結果、次回本ルーチンを実行するときに
は、ステップ102において変更後のSOx吸収容量を
判定基準としてSOx吸収剤17の再生時期か否かが判
定されることになる。これにより、SOx吸収剤17の
熱劣化の状態が進行したときには、SOx吸収剤17の
再生頻度が多くなることになる。<Step 106> On the other hand, when the level of the thermal deterioration determined this time is different from the level of the thermal deterioration determined the previous time, it is determined that the SOx absorption capacity needs to be changed, and the process proceeds to Step 106. The ECU 30 proceeds to S
The Ox absorption capacity is changed to the SOx absorption capacity corresponding to the level of the thermal deterioration determined this time, and the process returns. That is, when the level of thermal deterioration increases, the SOx absorption capacity is reduced. As a result, when the present routine is executed next time, it is determined in step 102 whether or not it is the regeneration time of the SOx absorbent 17 with the changed SOx absorption capacity as the criterion. As a result, when the state of thermal deterioration of the SOx absorbent 17 progresses, the frequency of regeneration of the SOx absorbent 17 increases.
【0092】この実施の形態においてECU30による
一連の信号処理のうちステップ105を実行する部分
は、SOx吸収剤17の劣化の状態を判定する劣化判定
手段ということができ、ステップ106を実行する部分
は、SOx吸収剤17の再生頻度を変更する再生頻度変
更手段ということができる。In this embodiment, the part of the series of signal processing by the ECU 30 that executes step 105 can be referred to as deterioration determining means for determining the state of deterioration of the SOx absorbent 17, and the part that executes step 106 is , SOx absorbent 17 can be said to be a regeneration frequency changing means for changing the regeneration frequency.
【0093】このように、この実施の形態によれば、S
Ox吸収剤17の熱劣化の状態に応じてSOx吸収剤17
の再生頻度を変更するので、SOx吸収剤17の再生が
適正な時期に実行されるようになり、NOx触媒20が
SOx被毒するのを確実に阻止することができる。その
結果、NOx触媒20のNOx浄化率を常に高い状態に維
持することができる。Thus, according to this embodiment, S
Depending on the state of heat deterioration of the Ox absorbent 17, the SOx absorbent 17
Since the regeneration frequency of NOx is changed, the SOx absorbent 17 is regenerated at an appropriate time, and the NOx catalyst 20 can be reliably prevented from being poisoned by SOx. As a result, the NOx purification rate of the NOx catalyst 20 can always be maintained in a high state.
【0094】〔他の実施の形態〕前述した実施の形態で
は本発明をガソリンエンジンに適用した例で説明した
が、本発明をディーゼルエンジンに適用することができ
ることは勿論である。ディーゼルエンジンの場合は、燃
焼室での燃焼がストイキよりもはるかにリーン域で行わ
れるので、通常の機関運転状態ではSOx吸収剤17お
よびNOx触媒20に流入する排気ガスの空燃比は非常
にリーンであり、SOxおよびNOxの吸収は行われるも
のの、SOxおよびNOxの放出が行われることは殆どな
い。[Other Embodiments] In the above-described embodiments, the example in which the present invention is applied to a gasoline engine has been described, but it goes without saying that the present invention can be applied to a diesel engine. In the case of a diesel engine, since combustion in the combustion chamber is performed in a much leaner range than stoichiometry, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SOx absorbent 17 and the NOx catalyst 20 is extremely lean under normal engine operating conditions. Therefore, although SOx and NOx are absorbed, SOx and NOx are hardly released.
【0095】また、ガソリンエンジンの場合には、前述
したように燃焼室3に供給する混合気をストイキあるい
はリッチにすることによりSOx吸収剤17およびNOx
触媒20に流入する排気ガスの空燃比をストイキあるい
はリッチにし、SOx吸収剤17やNOx触媒20に吸収
されているSOxやNOxを放出させることができるが、
ディーゼルエンジンの場合には、燃焼室に供給する混合
気をストイキあるいはリッチにすると燃焼の際に煤が発
生するなどの問題があり採用することはできない。Further, in the case of a gasoline engine, as described above, the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber 3 is made stoichiometric or rich so that the SOx absorbent 17 and the NOx are exhausted.
Although the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 20 can be made stoichiometric or rich, SOx and NOx absorbed in the SOx absorbent 17 and NOx catalyst 20 can be released.
In the case of a diesel engine, if the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber is stoichiometric or rich, there is a problem that soot is generated during combustion, and therefore it cannot be adopted.
【0096】したがって、本発明をディーゼルエンジン
に適用する場合、流入する排気ガスの空燃比をストイキ
あるいはリッチにするためには、機関出力を得るために
燃料を燃焼するのとは別に、還元剤(例えば燃料である
軽油)を排気ガス中に供給する必要がある。排気ガスへ
の還元剤の供給は、吸気行程や膨張行程や排気行程にお
いて気筒内に燃料を副噴射することによっても可能であ
るし、あるいは、SOx吸収剤17の上流の排気通路内
に還元剤を供給することによっても可能である。Therefore, when the present invention is applied to a diesel engine, in order to make the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas stoichiometric or rich, in addition to burning the fuel to obtain the engine output, the reducing agent ( For example, it is necessary to supply light oil (fuel) to the exhaust gas. The reducing agent can be supplied to the exhaust gas by sub-injecting fuel into the cylinder during the intake stroke, the expansion stroke, or the exhaust stroke, or the reducing agent can be introduced into the exhaust passage upstream of the SOx absorbent 17. It is also possible to supply.
【0097】尚、ディーゼルエンジンであっても排気再
循環装置(所謂、EGR装置)を備えている場合には、
排気再循環ガスを多量に燃焼室に導入することによっ
て、排気ガスの空燃比をストイキまたはリッチにするこ
とが可能である。Even if the diesel engine is equipped with an exhaust gas recirculation device (so-called EGR device),
By introducing a large amount of exhaust gas recirculation gas into the combustion chamber, it is possible to make the air-fuel ratio of the exhaust gas stoichiometric or rich.
【0098】[0098]
【発明の効果】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置に
よれば、(イ)希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に配
置され流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにSO
xを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低いときに吸
収したSOxを放出するSOx吸収剤と、(ロ)前記SO
x吸収剤よりも下流の前記排気通路に配置され流入する
排気ガスの空燃比がリーンのときにNOxを吸収し流入
する排気ガスの酸素濃度が低いときに吸収したNOxを
放出するNOx吸収剤と、(ハ)前記NOx吸収剤におけ
るNOxの吸収・放出を制御すべく排気ガスの空燃比を
制御する排気空燃比制御手段と、(ニ)前記SOx吸収
剤からSOxを放出させてSOx吸収剤を再生させるべく
排気ガスの酸素濃度を低減する再生手段と、(ホ)前記
排気空燃比制御手段により排気ガスの空燃比をストイキ
またはリッチに制御したときの前記SOx吸収剤の下流
における排気ガスのSOx濃度を検出するSOx濃度検出
手段と、(ヘ)前記SOx濃度検出手段で検出した排気
ガスのSOx濃度に基づいて前記SOx吸収剤の劣化の状
態を判定する劣化判定手段と、(ト)前記劣化判定手段
により判定されたSOx吸収剤の劣化の状態に応じて前
記再生手段によるSOx吸収剤の再生頻度を変更する再
生頻度変更手段と、を備えることにより、SOx吸収剤
の再生を適正な時期に実行することができるようにな
り、その結果、NOx吸収剤がSOx被毒するのを確実に
防止することができるという優れた効果が奏される。According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention, (a) SO is arranged when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust passage of the internal combustion engine capable of lean combustion is lean.
a SOx absorbent that absorbs x and releases the absorbed SOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is low;
an NOx absorbent which is arranged in the exhaust passage downstream of the x absorbent and which absorbs NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is low. (C) Exhaust air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas so as to control the absorption and release of NOx in the NOx absorbent, and (d) SOx is released from the SOx absorbent to remove the SOx absorbent. Regenerating means for reducing the oxygen concentration of the exhaust gas for regeneration, and (e) SOx of the exhaust gas downstream of the SOx absorbent when the air-fuel ratio of the exhaust gas is controlled to be stoichiometric or rich by the exhaust air-fuel ratio control means. SOx concentration detecting means for detecting the concentration, and (f) deterioration determining means for determining the state of deterioration of the SOx absorbent based on the SOx concentration of the exhaust gas detected by the SOx concentration detecting means, G) Regeneration of the SOx absorbent by providing regeneration frequency changing means for changing the regeneration frequency of the SOx absorbent by the regeneration means according to the deterioration state of the SOx absorbent determined by the deterioration determining means. It can be executed at an appropriate time, and as a result, the excellent effect that the NOx absorbent can be surely prevented from being poisoned by SOx is exhibited.
【0099】また、本発明に係る前記内燃機関の排気浄
化装置において、前記劣化判定手段によるSOx吸収剤
の劣化判定を、SOx吸収剤の再生終了直後に近い時期
に実行するようにした場合には、SOx吸収剤の劣化状
態の判定精度を高めることができるという効果がある。Further, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, when the deterioration determination means determines the deterioration of the SOx absorbent at a time immediately after the end of regeneration of the SOx absorbent, Thus, there is an effect that it is possible to improve the accuracy of determining the deterioration state of the SOx absorbent.
【図1】 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の一実
施の形態の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of an exhaust emission control device for an internal combustion engine according to the present invention.
【図2】 基本燃料噴射時間のマップの一例を示す図で
ある。FIG. 2 is a diagram showing an example of a map of basic fuel injection time.
【図3】 機関から排出される排気ガス中の未燃HC,
COおよび酸素の濃度を概略的に示す線図である。FIG. 3 shows unburned HC in exhaust gas discharged from the engine,
It is a diagram which shows the concentration of CO and oxygen roughly.
【図4】 吸蔵還元型NOx触媒のNOx吸放出作用を説
明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the NOx absorption / release action of the NOx storage reduction catalyst.
【図5】 前記実施の形態におけるSOx吸収剤出ガス
SOx濃度の変化の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of changes in SOx absorbent output gas SOx concentration in the embodiment.
【図6】 前記実施の形態における熱劣化判定マップの
一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of a heat deterioration determination map in the embodiment.
【図7】 前記実施の形態のSOx吸収剤再生処理実行
ルーチンである。FIG. 7 is a SOx absorbent regeneration processing execution routine of the above embodiment.
1 機関本体(内燃機関) 3 燃焼室 4 点火栓 11 燃料噴射弁 16,22 排気管(排気通路) 17 SOx吸収剤 20 吸蔵還元型NOx触媒(NOx吸収剤) 23 温度センサ 24 SOxセンサ(SOx濃度検出手段) 26 バイパス管 28 排気切替弁 30 ECU 1 Engine body (internal combustion engine) 3 Combustion chamber 4 Spark plug 11 Fuel injection valve 16,22 Exhaust pipe (exhaust passage) 17 SOx absorbent 20 NOx storage reduction catalyst (NOx absorbent) 23 Temperature sensor 24 SOx sensor (SOx concentration detection means) 26 Bypass pipe 28 Exhaust switching valve 30 ECU
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F02D 41/14 330 F02D 41/14 330Z (56)参考文献 特開 平6−336914(JP,A) 特開 平7−208151(JP,A) 特開 平8−261041(JP,A) 特許2605580(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01N 3/08 - 3/36 F02D 41/14 Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 identification code FI F02D 41/14 330 330 F02D 41/14 330Z (56) References JP-A-6-336914 (JP, A) JP-A-7-208151 (JP, A) Japanese Patent Laid-Open No. 8-261041 (JP, A) Patent 2605580 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) F01N 3/08-3/36 F02D 41/14
Claims (2)
路に配置され流入する排気ガスの空燃比がリーンのとき
にSOxを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低いと
きに吸収したSOxを放出するSOx吸収剤と、(ロ)前
記SOx吸収剤よりも下流の前記排気通路に配置され流
入する排気ガスの空燃比がリーンのときにNOxを吸収
し流入する排気ガスの酸素濃度が低いときに吸収したN
Oxを放出するNOx吸収剤と、(ハ)前記NOx吸収剤
におけるNOxの吸収・放出を制御すべく排気ガスの空
燃比を制御する排気空燃比制御手段と、(ニ)前記SO
x吸収剤からSOxを放出させてSOx吸収剤を再生させ
るべく排気ガスの酸素濃度を低減する再生手段と、を備
える内燃機関の排気浄化装置において、 (ホ)前記排気空燃比制御手段により排気ガスの空燃比
をストイキまたはリッチに制御したときの前記SOx吸
収剤の下流における排気ガスのSOx濃度を検出するS
Ox濃度検出手段と、(ヘ)前記SOx濃度検出手段で検
出した排気ガスのSOx濃度に基づいて前記SOx吸収剤
の劣化の状態を判定する劣化判定手段と、(ト)前記劣
化判定手段により判定されたSOx吸収剤の劣化の状態
に応じて前記再生手段によるSOx吸収剤の再生頻度を
変更する再生頻度変更手段と、を備えることを特徴とす
る内燃機関の排気浄化装置。(A) SOx absorbed when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean and arranged in the exhaust passage of an internal combustion engine capable of lean combustion, and absorbed when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is low. And (b) the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is low when NOx is absorbed when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas, which is arranged in the exhaust passage downstream of the SOx absorbent, is lean. Sometimes absorbed N
NOx absorbent that releases Ox, (c) exhaust air-fuel ratio control means that controls the air-fuel ratio of exhaust gas to control the absorption and release of NOx in the NOx absorbent, and (d) the SO
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, comprising: a regenerating unit that reduces the oxygen concentration of the exhaust gas so as to regenerate the SOx absorbent by releasing SOx from the x absorbent, and (e) the exhaust gas by the exhaust air-fuel ratio control unit. S for detecting the SOx concentration of the exhaust gas downstream of the SOx absorbent when the air-fuel ratio of S is controlled to stoichiometric or rich S
Ox concentration detection means, (f) deterioration determination means for determining the state of deterioration of the SOx absorbent based on the SOx concentration of the exhaust gas detected by the SOx concentration detection means, and (g) determination by the deterioration determination means An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising: a regeneration frequency changing means for changing the regeneration frequency of the SOx absorbent by the regeneration means according to the deteriorated state of the SOx absorbent.
劣化判定は、SOx吸収剤の再生終了直後に近い時期に
実行することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の
排気浄化装置。2. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the deterioration determination unit determines whether or not the SOx absorbent is deteriorated at a time immediately after the regeneration of the SOx absorbent is completed.
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1999
- 1999-02-08 JP JP03068899A patent/JP3514152B2/en not_active Expired - Lifetime
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