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JP6340864B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
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Description

本発明は、内燃機関(以下、エンジンという)の排気通路に設けられ、排気中の所定成分を酸化雰囲気下で吸蔵し還元雰囲気下で放出する触媒を備えた排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus provided with a catalyst provided in an exhaust passage of an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine), which stores a predetermined component in exhaust gas under an oxidizing atmosphere and releases it under a reducing atmosphere.

エンジンから排出される排気には、一酸化窒素(NO),二酸化窒素(NO2)を含む窒素酸化物(以下、NOxという)や硫黄成分など(以下、これらを総称して所定成分ともいう)が含有されており、エンジンの排気通路にはこのような所定成分のうちのNOxを浄化するための排気浄化触媒として、NOxトラップ触媒(吸蔵還元触媒)が介装されたものがある。NOxトラップ触媒は、酸素濃度が比較的高いリーン雰囲気下で排気中のNOxを硝酸塩として吸蔵するとともに、酸素濃度が比較的低いリッチ雰囲気下で吸蔵したNOxを放出して窒素(N2)に還元するものである。 The exhaust discharged from the engine includes nitrogen oxide (NO), nitrogen oxides (NO 2 ) containing nitrogen dioxide (NO 2 ), sulfur components, etc. (hereinafter collectively referred to as predetermined components) Some of the exhaust passages of the engine are provided with a NOx trap catalyst (occlusion reduction catalyst) as an exhaust purification catalyst for purifying NOx among such predetermined components. The NOx trap catalyst stores NOx in the exhaust as nitrate in a lean atmosphere with a relatively high oxygen concentration, and releases NOx stored in a rich atmosphere with a relatively low oxygen concentration to reduce it to nitrogen (N 2 ). To do.

NOxトラップ触媒を備えた排気浄化装置は、NOxトラップ触媒に吸蔵されたNOxの量が多くなると、NOxを還元するための還元剤を添加して排気をリッチ雰囲気とし、NOxトラップ触媒からNOxを放出させてN2に還元するNOxパージ制御を実施する。また、エンジンの排気通路には、NOxトラップ触媒のほかに、排気中の成分に対する酸化能を持った酸化触媒や、排気中の粒子状物質を捕集するためのフィルタが介装されることもある。例えば特許文献1では、排気上流側から酸化触媒,フィルタ,二つのNOxトラップ触媒,酸化触媒の順に配置されている。また、特許文献2では、排気上流側からNOxトラップ触媒,フィルタ,NOxトラップ触媒の順に配置されている。 When the amount of NOx occluded in the NOx trap catalyst increases, the exhaust purification device equipped with the NOx trap catalyst adds a reducing agent to reduce NOx to make the exhaust atmosphere rich, and releases NOx from the NOx trap catalyst. Then, NOx purge control for reducing to N 2 is performed. In addition to the NOx trap catalyst, the engine exhaust passage may include an oxidation catalyst capable of oxidizing components in the exhaust, and a filter for collecting particulate matter in the exhaust. is there. For example, in Patent Document 1, an oxidation catalyst, a filter, two NOx trap catalysts, and an oxidation catalyst are arranged in this order from the exhaust upstream side. In Patent Document 2, the NOx trap catalyst, the filter, and the NOx trap catalyst are arranged in this order from the exhaust upstream side.

ところで、NOxトラップ触媒は、排気中の硫黄成分を吸蔵する性質を有することが知られている。NOxトラップ触媒に吸蔵された硫黄成分は、硝酸塩よりも化学的安定性が高くNOxパージ制御では僅かな量しか放出されないため、NOxトラップ触媒に残留する硫黄成分は徐々に増加して、NOxトラップ触媒の本来の機能であるNOxを吸蔵するという能力(性能)を低下させる。そのため、NOxパージ制御のときよりもNOxトラップ触媒を昇温し、NOxトラップ触媒に吸蔵された硫黄成分を放出するSパージ制御を定期的に実施して、NOxトラップ触媒の機能を確保することが行われている。   By the way, it is known that the NOx trap catalyst has a property of storing a sulfur component in the exhaust gas. Since the sulfur component stored in the NOx trap catalyst has higher chemical stability than nitrate and only a small amount is released by the NOx purge control, the sulfur component remaining in the NOx trap catalyst gradually increases, and the NOx trap catalyst. This reduces the ability (performance) to occlude NOx, which is the original function of. Therefore, the temperature of the NOx trap catalyst is raised compared with the NOx purge control, and the S purge control for periodically releasing the sulfur component stored in the NOx trap catalyst is performed to ensure the function of the NOx trap catalyst. Has been done.

特開2013−53583号公報JP 2013-53583 A 特許第3812302号公報Japanese Patent No. 3812302

上記のNOxパージ制御やSパージ制御では、追加燃料を噴射するなどして排気温度を高めてNOxトラップ触媒を昇温しなければならないため、これらのパージ制御の頻度によっては燃費悪化が懸念される。特に、上記の特許文献1,2のように、排気通路にNOxトラップ触媒が二つ配置された排気浄化装置の場合、それぞれのNOxトラップ触媒に対してパージ制御を行う必要性があるため、パージ制御による燃費悪化をもたらす可能性がある。   In the above NOx purge control and S purge control, it is necessary to raise the exhaust temperature by injecting additional fuel or the like to raise the temperature of the NOx trap catalyst. . In particular, in the case of an exhaust purification device in which two NOx trap catalysts are arranged in the exhaust passage as in the above-mentioned Patent Documents 1 and 2, since it is necessary to perform purge control on each NOx trap catalyst, There is a possibility that fuel consumption will deteriorate due to control.

本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑み創案されたもので、燃費悪化を抑制しながら触媒に吸蔵した所定成分を適切に放出させることができるようにした、内燃機関の排気浄化装置を提供することである。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。   One of the purposes of the present invention was devised in view of the above problems, and it is possible to appropriately release the predetermined components stored in the catalyst while suppressing deterioration in fuel consumption. Is to provide a device. The present invention is not limited to this purpose, and is a function and effect derived from each configuration shown in the embodiments for carrying out the invention described later, and other effects of the present invention are to obtain a function and effect that cannot be obtained by conventional techniques. Can be positioned.

(1)ここで開示する内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられ、排気中の所定成分を酸化雰囲気下で吸蔵して還元雰囲気下で放出する第一触媒と、前記第一触媒の排気流れ方向下流側の前記排気通路に設けられ、排気中の前記所定成分を酸化雰囲気下で吸蔵して還元雰囲気下で放出する第二触媒と、前記第一触媒と前記第二触媒との間の前記排気通路に設けられ、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、を備える。
また、前記排気浄化装置は、前記第一触媒に吸蔵した前記所定成分の吸蔵状況に基づき、還元剤を供給して前記第一触媒から前記所定成分を放出させる第一パージ制御を実施し、前記第一パージ制御を実施するときの前記第二触媒に吸蔵した前記所定成分の吸蔵状況に基づき、前記還元剤を供給して前記第二触媒から前記所定成分を放出させる第二パージ制御を前記第一パージ制御と同時連続的に実施する制御手段を備える。すなわち、前記制御手段は、前記第一パージ制御を実施するときに限り、前記第一パージ制御と共に前記第二パージ制御を実施する。また、前記所定成分は、排気中に含まれる硫黄成分であって、前記制御手段は、前記フィルタに捕集された粒子状物質の量に基づいて前記フィルタから粒子状物質を除去する再生制御と前記第一パージ制御とを共に実施する場合は、前記再生制御を終了した後に前記第一パージ制御を実施する。すなわち、前記第一パージ制御及び前記第二パージ制御は何れも、いわゆるSパージ制御である。
(1) An exhaust purification device for an internal combustion engine disclosed herein is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine, and stores a predetermined component in the exhaust in an oxidizing atmosphere and releases it in a reducing atmosphere, A second catalyst that is provided in the exhaust passage on the downstream side of the exhaust flow direction of one catalyst and that occludes the predetermined component in the exhaust in an oxidizing atmosphere and releases it in a reducing atmosphere; the first catalyst and the second catalyst And a filter that collects particulate matter in the exhaust gas .
Further, the exhaust purification device performs a first purge control for supplying a reducing agent and releasing the predetermined component from the first catalyst based on the storage state of the predetermined component stored in the first catalyst, Based on the occlusion status of the predetermined component occluded in the second catalyst when the first purge control is performed, the second purge control is performed to supply the reducing agent and release the predetermined component from the second catalyst. A control means is provided which is continuously executed simultaneously with the one purge control. That is, the control means performs the second purge control together with the first purge control only when the first purge control is performed. The predetermined component is a sulfur component contained in exhaust gas, and the control means removes the particulate matter from the filter based on the amount of the particulate matter collected by the filter; When the first purge control is performed together, the first purge control is performed after the regeneration control is finished. That is, both the first purge control and the second purge control are so-called S purge controls.

(2)前記制御手段は、前記第一触媒に吸蔵した硫黄成分の吸蔵量と前記第二触媒に吸蔵した硫黄成分の吸蔵量とに応じて、前記再生制御の実施時間を変更することが好ましい。
(3)前記制御手段は、前記第一パージ制御(すなわち第一Sパージ制御)を実施する場合、吸気流量を減少させることで排気温度を上昇させる排気温度上昇制御を前記第一パージ制御の開始前に開始し、少なくとも前記第一パージ制御の実施中は前記排気温度上昇制御を実施することが好ましい。
(2) It is preferable that the control means changes the execution time of the regeneration control according to the storage amount of the sulfur component stored in the first catalyst and the storage amount of the sulfur component stored in the second catalyst. .
(3) When the first purge control (that is, the first S purge control) is performed, the control means starts exhaust gas temperature increase control for increasing the exhaust gas temperature by decreasing the intake air flow rate. It is preferable to start the exhaust gas temperature increase control at least during the execution of the first purge control.

ここで開示する内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられ、排気中の所定成分を酸化雰囲気下で吸蔵して還元雰囲気下で放出する第一触媒と、前記第一触媒の排気流れ方向下流側の前記排気通路に設けられ、排気中の前記所定成分を酸化雰囲気下で吸蔵して還元雰囲気下で放出する第二触媒と、を備える。
また、前記排気浄化装置は、前記第一触媒に吸蔵した前記所定成分の吸蔵状況に基づき、還元剤を供給して前記第一触媒から前記所定成分を放出させる第一パージ制御を実施し、前記第一パージ制御を実施するときの前記第二触媒に吸蔵した前記所定成分の吸蔵状況に基づき、前記還元剤を供給して前記第二触媒から前記所定成分を放出させる第二パージ制御を前記第一パージ制御と同時連続的に実施する制御手段を備え、前記所定成分は、排気中に含まれる硫黄成分であって、前記制御手段は、前記第一パージ制御(すなわち第一Sパージ制御)を実施する場合、吸気流量を減少させることで排気温度を上昇させる排気温度上昇制御を前記第一パージ制御の開始前に開始し、少なくとも前記第一パージ制御の実施中は前記排気温度上昇制御を実施する。
( 4 ) An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine disclosed herein is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine, stores a predetermined component in the exhaust gas in an oxidizing atmosphere, and releases it in a reducing atmosphere; A second catalyst that is provided in the exhaust passage on the downstream side in the exhaust flow direction of one catalyst and that occludes the predetermined component in the exhaust in an oxidizing atmosphere and releases it in a reducing atmosphere.
Further, the exhaust purification device performs a first purge control for supplying a reducing agent and releasing the predetermined component from the first catalyst based on the storage state of the predetermined component stored in the first catalyst, Based on the occlusion status of the predetermined component occluded in the second catalyst when the first purge control is performed, the second purge control is performed to supply the reducing agent and release the predetermined component from the second catalyst. And a control unit that performs the purge control simultaneously with the one purge control, wherein the predetermined component is a sulfur component contained in the exhaust gas, and the control unit performs the first purge control (that is, the first S purge control). In the case of carrying out, the exhaust gas temperature increase control for increasing the exhaust gas temperature by decreasing the intake air flow rate is started before the start of the first purge control, and at least during the execution of the first purge control, Carry out.

)前記制御手段は、前記第一触媒に吸蔵した前記所定成分の吸蔵量が所定の第一閾値以上のときに前記第一パージ制御を実施し、前記第一パージ制御を実施するときの前記第二触媒に吸蔵した前記所定成分の吸蔵量が前記第一閾値よりも小さい第二閾値以上のときに前記第二パージ制御を実施することが好ましい。 ( 5 ) The control means performs the first purge control when the storage amount of the predetermined component stored in the first catalyst is equal to or greater than a predetermined first threshold, and It is preferable that the second purge control is performed when the occlusion amount of the predetermined component occluded in the second catalyst is equal to or greater than a second threshold value that is smaller than the first threshold value .

開示の内燃機関の排気浄化装置によれば、排気下流側に配置される第二触媒のパージ制御(第二パージ制御)は、排気上流側に配置される第一触媒に対するパージ制御(第一パージ制御)が実施されるときの第二触媒に吸蔵した所定成分の吸蔵状況に基づいて実施される。すなわち、第二パージ制御は単独では実施されず、第一パージ制御と同時連続的に実施されるため、燃費悪化を抑制しながら所定成分を適切に放出することができる。   According to the disclosed exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, the purge control (second purge control) of the second catalyst disposed on the exhaust downstream side is performed on the first catalyst disposed on the exhaust upstream side (first purge). This is implemented based on the occlusion status of the predetermined component occluded in the second catalyst when the control is carried out. That is, since the second purge control is not performed alone but is performed simultaneously with the first purge control, it is possible to appropriately release the predetermined component while suppressing deterioration in fuel consumption.

第一実施形態に係る排気浄化装置が適用された内燃機関の模式的な全体構成図である。1 is a schematic overall configuration diagram of an internal combustion engine to which an exhaust gas purification apparatus according to a first embodiment is applied. 図1の排気浄化装置の負荷とNOx浄化性能との関係を示したグラフである。2 is a graph showing the relationship between the load of the exhaust purification device of FIG. 1 and NOx purification performance. 図1の排気浄化装置の上流NOxトラップ触媒に吸蔵する硫黄成分の量及び下流NOxトラップ触媒に吸蔵する硫黄成分の量の変化を模式的に示したグラフである。2 is a graph schematically showing changes in the amount of sulfur component stored in the upstream NOx trap catalyst and the amount of sulfur component stored in the downstream NOx trap catalyst of the exhaust purification device of FIG. 1. 図1の排気浄化装置で実施される制御手順を例示するメインフローチャートである。3 is a main flowchart illustrating a control procedure performed by the exhaust purification device of FIG. 1. 図4のサブフローチャート(Sパージ制御のフローチャート)である。5 is a sub-flowchart (flowchart of S purge control) in FIG. 4. Sパージ制御時の上流NOxトラップ触媒,下流NOxトラップ触媒の温度変化と制御内容とを示すグラフであり、(a)は上流Sパージ制御のみ実施される場合、(b)は上流Sパージ制御及び下流Sパージ制御が実施される場合であって下流Sパージ制御が先に終了する場合、(c)は上流Sパージ制御及び下流Sパージ制御が実施される場合であって上流Sパージ制御が先に終了する場合である。FIG. 6 is a graph showing temperature changes and control contents of an upstream NOx trap catalyst and a downstream NOx trap catalyst during S purge control, where (a) shows only upstream S purge control, and (b) shows upstream S purge control and When the downstream S purge control is performed and the downstream S purge control is finished first, (c) is the case where the upstream S purge control and the downstream S purge control are performed, and the upstream S purge control is performed first. This is the case when it ends. 第二実施形態に係る排気浄化装置が適用された内燃機関の模式的な全体構成図である。It is a typical whole block diagram of the internal combustion engine to which the exhaust gas purification apparatus which concerns on 2nd embodiment was applied.

以下、図面により実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。
[1.第一実施形態]
[1−1.装置構成]
本実施形態の排気浄化装置は、車両に搭載されたディーゼルエンジン(内燃機関)1に適用される。図1には、エンジン1に設けられる複数のシリンダ2のうちの一つを示すが、他のシリンダ2も同様の構成である。エンジン1のシリンダ2内には、頂面にキャビティが形成されたピストン3が設けられ、シリンダ2内を上下方向に往復摺動する。
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. Note that the embodiment described below is merely an example, and there is no intention to exclude various modifications and technical applications that are not explicitly described in the following embodiment.
[1. First embodiment]
[1-1. Device configuration]
The exhaust purification device of this embodiment is applied to a diesel engine (internal combustion engine) 1 mounted on a vehicle. FIG. 1 shows one of a plurality of cylinders 2 provided in the engine 1, but the other cylinders 2 have the same configuration. A piston 3 having a cavity formed on the top surface is provided in the cylinder 2 of the engine 1 and slides back and forth in the vertical direction in the cylinder 2.

シリンダ2上部のシリンダヘッドには、燃料噴射用の筒内噴射弁(インジェクタ)4が設けられる。筒内噴射弁4は、その先端部がシリンダ2の筒内空間に突出して設けられ、シリンダ2内に直接燃料を噴射する。筒内噴射弁4の基端部には燃料配管が接続され、この燃料配管から加圧された燃料が筒内噴射弁4に供給される。筒内噴射弁4からの燃料噴射量及びその噴射タイミングは、後述のエンジン制御装置40で制御される。   The cylinder head above the cylinder 2 is provided with an in-cylinder injection valve (injector) 4 for fuel injection. The in-cylinder injection valve 4 has a tip projecting from the in-cylinder space of the cylinder 2 and injects fuel directly into the cylinder 2. A fuel pipe is connected to the base end portion of the in-cylinder injection valve 4, and fuel pressurized from the fuel pipe is supplied to the in-cylinder injection valve 4. The fuel injection amount from the in-cylinder injection valve 4 and the injection timing thereof are controlled by an engine control device 40 described later.

シリンダヘッドには、シリンダ2の筒内空間と連通する吸気ポート5及び排気ポート6が設けられ、これらの各ポート5,6を開閉するための吸気弁7及び排気弁8が設けられる。吸気ポート5の上流側にはインテークマニホールド9(以下、インマニ9という)が設けられ、インマニ9には吸気ポート5側へと流れる空気を一時的に溜めるためのサージタンク10が設けられる。インマニ9の上流端には、電子制御式のスロットルバルブ11を内蔵したスロットルボディ(図示略)が接続され、このスロットルバルブ11の開度(スロットル開度)に応じてインマニ9側へと流通する空気量が調節される。なお、スロットル開度は、エンジン制御装置40で制御される。スロットルボディの上流側には吸気通路12が接続される。吸気通路12の最上流にはエアフィルタ13が設けられ、エアフィルタ13で濾過された新気が吸気通路12に導入される。   The cylinder head is provided with an intake port 5 and an exhaust port 6 communicating with the in-cylinder space of the cylinder 2, and an intake valve 7 and an exhaust valve 8 for opening and closing each of these ports 5 and 6 are provided. An intake manifold 9 (hereinafter referred to as intake manifold 9) is provided on the upstream side of the intake port 5, and the intake manifold 9 is provided with a surge tank 10 for temporarily storing air flowing to the intake port 5 side. A throttle body (not shown) incorporating an electronically controlled throttle valve 11 is connected to the upstream end of the intake manifold 9 and flows to the intake manifold 9 side according to the opening (throttle opening) of the throttle valve 11. Air volume is adjusted. The throttle opening is controlled by the engine control device 40. An intake passage 12 is connected to the upstream side of the throttle body. An air filter 13 is provided in the uppermost stream of the intake passage 12, and fresh air filtered by the air filter 13 is introduced into the intake passage 12.

一方、排気ポート6よりも排気下流側には、複数のシリンダ2から合流するように形成されたエキゾーストマニホールド15(以下、エキマニ15という)が設けられ、エキマニ15の下流側には排気通路16が接続される。また、このエンジン1の吸排気系には、排気圧を利用してシリンダ2内に吸気を過給するターボチャージャ(過給機)17が設けられる。ターボチャージャ17は、吸気通路12と排気通路16との両方にまたがって介装された過給機である。ターボチャージャ17は、排気通路16内の排気圧で排気通路16上のタービンを回転させ、その回転力を利用して吸気通路12上のコンプレッサを駆動することにより、吸気通路12側の吸気を圧縮してエンジン1への過給を行う。なお、吸気通路12におけるコンプレッサよりも吸気流の下流側にはインタクーラ14が設けられ、圧縮された空気が冷却される。   On the other hand, an exhaust manifold 15 (hereinafter referred to as an exhaust manifold 15) formed so as to merge from the plurality of cylinders 2 is provided on the exhaust downstream side of the exhaust port 6, and an exhaust passage 16 is provided on the downstream side of the exhaust manifold 15. Connected. The intake / exhaust system of the engine 1 is provided with a turbocharger (supercharger) 17 that supercharges intake air into the cylinder 2 using exhaust pressure. The turbocharger 17 is a supercharger interposed between both the intake passage 12 and the exhaust passage 16. The turbocharger 17 compresses the intake air on the side of the intake passage 12 by rotating the turbine on the exhaust passage 16 with the exhaust pressure in the exhaust passage 16 and driving the compressor on the intake passage 12 using the rotational force. Then, the engine 1 is supercharged. An intercooler 14 is provided on the downstream side of the intake air flow with respect to the compressor in the intake passage 12 to cool the compressed air.

本実施形態に係るエンジン1には、排気通路16を流通する排気を吸気通路12へ還流させるEGR通路18(排気再循環通路や還流通路ともいう)が設けられる。EGR通路18は、ターボチャージャ17のタービンよりも上流側の排気通路16とコンプレッサよりも下流側の吸気通路12とを連通し、いわゆる高圧EGR通路を構成する。EGR通路18と吸気通路12との接続部には、EGR弁19が内蔵され、EGR通路18を流通する還流ガス量がEGR弁19の開度に応じて調節される。EGR弁19の開度は、エンジン制御装置40によって制御される。なお、EGR通路18には、還流ガスを冷却するためのEGRクーラ20が設けられる。   The engine 1 according to the present embodiment is provided with an EGR passage 18 (also referred to as an exhaust gas recirculation passage or a reflux passage) that recirculates exhaust gas flowing through the exhaust passage 16 to the intake passage 12. The EGR passage 18 communicates the exhaust passage 16 upstream of the turbine of the turbocharger 17 and the intake passage 12 downstream of the compressor to form a so-called high pressure EGR passage. An EGR valve 19 is built in a connection portion between the EGR passage 18 and the intake passage 12, and the amount of recirculation gas flowing through the EGR passage 18 is adjusted according to the opening degree of the EGR valve 19. The opening degree of the EGR valve 19 is controlled by the engine control device 40. The EGR passage 18 is provided with an EGR cooler 20 for cooling the reflux gas.

排気通路16のタービンの下流側には、排気浄化装置30として、排気流れ方向の上流側から順に上流NOxトラップ触媒(第一触媒)31,フィルタ32,下流NOxトラップ触媒(第二触媒)33が介装される。排気通路16を流通する排気は、排気浄化装置30において浄化された後、車外へと排出される。なお、排気浄化装置30には、後述するエンジン制御装置40が含まれる。   An upstream NOx trap catalyst (first catalyst) 31, a filter 32, and a downstream NOx trap catalyst (second catalyst) 33 are arranged in order from the upstream side in the exhaust flow direction as an exhaust purification device 30 on the downstream side of the turbine in the exhaust passage 16. Intervened. Exhaust gas flowing through the exhaust passage 16 is purified by the exhaust purification device 30 and then discharged outside the vehicle. The exhaust purification device 30 includes an engine control device 40 described later.

上流NOxトラップ触媒31及び下流NOxトラップ触媒33は、何れも酸化雰囲気下(排気空燃比が理論空燃比よりもリーンな状態)で排気中のNOx(所定成分)を硝酸塩として担体上に吸蔵し、還元雰囲気下(排気空燃比が理論空燃比よりもリッチな状態)で吸蔵したNOxを放出してN2に還元する機能を有する。これらの機能に対応して、上流NOxトラップ触媒31及び下流NOxトラップ触媒33には、NOxの吸蔵機能を担う吸蔵材と、還元機能を担う貴金属元素等とがそれぞれ担持される。 The upstream NOx trap catalyst 31 and the downstream NOx trap catalyst 33 both store NOx (predetermined component) in the exhaust as nitrate on the carrier in an oxidizing atmosphere (the exhaust air / fuel ratio is leaner than the stoichiometric air / fuel ratio). It has the function of releasing the stored NOx and reducing it to N 2 under a reducing atmosphere (exhaust air / fuel ratio is richer than the stoichiometric air / fuel ratio). Corresponding to these functions, the upstream NOx trap catalyst 31 and the downstream NOx trap catalyst 33 carry a storage material responsible for NOx storage, a noble metal element responsible for a reduction function, and the like.

ここでは、上流NOxトラップ触媒31及び下流NOxトラップ触媒33の構成成分(吸蔵材や貴金属元素等の種類及び量)は同一であるものとし、これらを特に区別しない場合はNOxトラップ触媒31,33と表す。なお、図1では下流NOxトラップ触媒33の方が上流NOxトラップ触媒31よりも容量が大きい場合を例示しているが、NOxトラップ触媒31,33が同一容量であってもよい。これらNOxトラップ触媒31,33は、ある温度域で優れたNOx浄化性能を持つ(ある温度域にNOx浄化性能のピークを有する)という性質がある。言い換えると、NOx浄化性能は常に一定ではなく、NOxトラップ触媒31,33の温度に応じて変化するものであり、ある温度域で最も高いNOx浄化性能を発揮する。   Here, the upstream NOx trap catalyst 31 and the downstream NOx trap catalyst 33 have the same constituent components (types and amounts of occlusion material, noble metal element, etc.). Represent. 1 illustrates a case where the downstream NOx trap catalyst 33 has a larger capacity than the upstream NOx trap catalyst 31, but the NOx trap catalysts 31 and 33 may have the same capacity. These NOx trap catalysts 31, 33 have the property of having excellent NOx purification performance in a certain temperature range (having a peak of NOx purification performance in a certain temperature range). In other words, the NOx purification performance is not always constant, but changes according to the temperature of the NOx trap catalysts 31, 33, and exhibits the highest NOx purification performance in a certain temperature range.

上流NOxトラップ触媒31,下流NOxトラップ触媒33は、容量に応じて吸蔵しうるNOxの量(最大量)がそれぞれ決まっている。上流NOxトラップ触媒31及び下流NOxトラップ触媒33に吸蔵した各NOxの量がそれぞれ最大量(飽和状態)に近づくと、エンジン制御装置40により上流NOxトラップ触媒31又は下流NOxトラップ触媒33に吸蔵したNOxを放出してN2に還元する制御(以下、これをNOxパージ制御という)が実施される。 The upstream NOx trap catalyst 31 and the downstream NOx trap catalyst 33 each have a determined amount (maximum amount) of NOx that can be stored according to the capacity. When the amount of each NOx stored in the upstream NOx trap catalyst 31 and the downstream NOx trap catalyst 33 approaches the maximum amount (saturated state), the NOx stored in the upstream NOx trap catalyst 31 or the downstream NOx trap catalyst 33 by the engine control device 40. Is controlled to reduce to N 2 (hereinafter referred to as NOx purge control).

また、これらNOxトラップ触媒31,33には、排気中の硫黄成分(所定成分、単にSとも表す)が吸蔵しうる性質がある。NOxトラップ触媒31,33に吸蔵してしまった硫黄成分は、上記のNOxパージ制御では僅かな量しか放出されないため、NOxトラップ触媒31,33は徐々に増加する硫黄成分によって本来の機能であるNOxを吸蔵するという能力(性能)が低下する。これはS被毒と呼ばれ、NOxトラップ触媒31,33のS被毒を解消すべく、エンジン制御装置40によってこの硫黄成分をNOxトラップ触媒31,33から放出させる制御(以下、これをSパージ制御という)が上記のNOxパージ制御とは別で実施される。なお、以下の説明において、NOxトラップ触媒31,33に吸蔵している硫黄成分の量(吸蔵量)を吸蔵S量という。   Further, these NOx trap catalysts 31 and 33 have the property that a sulfur component (predetermined component, also simply referred to as S) in exhaust gas can be stored. Since only a small amount of the sulfur component occluded in the NOx trap catalysts 31 and 33 is released by the above NOx purge control, the NOx trap catalysts 31 and 33 are originally functioning by the gradually increasing sulfur component. The ability (performance) to occlude is reduced. This is called S poisoning, and in order to eliminate the S poisoning of the NOx trap catalysts 31 and 33, the engine controller 40 releases the sulfur component from the NOx trap catalysts 31 and 33 (hereinafter referred to as S purge). Control) is performed separately from the above NOx purge control. In the following description, the amount of sulfur component stored in the NOx trap catalysts 31 and 33 (storage amount) is referred to as storage S amount.

フィルタ32は、排気中の粒子状物質(Particulate Matter、以下、PMという)を捕集する多孔質フィルタであり、熱容量が比較的大きい。フィルタ32の内部は、多孔質の壁体によって排気の流通方向に沿って複数に分割されている。この壁体には、PMの微粒子に見合った大きさの多数の細孔が形成され、排気が壁体の近傍や内部を通過する際に壁体内,壁体表面にPMが捕集される。フィルタ32では、捕集されたPMが連続的に酸化される連続再生と、エンジン制御装置40によってPMが強制的に燃焼されてフィルタ32を再生する再生制御とが実施される。   The filter 32 is a porous filter that collects particulate matter (hereinafter referred to as PM) in the exhaust gas, and has a relatively large heat capacity. The interior of the filter 32 is divided into a plurality along the flow direction of the exhaust by a porous wall. A large number of pores having a size corresponding to the particulates of PM are formed in the wall body, and PM is collected on the wall body and the surface of the wall body when exhaust passes near or inside the wall body. In the filter 32, continuous regeneration in which the collected PM is continuously oxidized and regeneration control in which the PM is forcibly burned by the engine control device 40 to regenerate the filter 32 are performed.

排気浄化装置30は、排気通路16に上流NOxトラップ触媒31と下流NOxトラップ触媒33とがフィルタ32を挟んで配置されているため、上流NOxトラップ触媒31と下流NOxトラップ触媒33とでは温度状態が異なる。これは、排気通路16の上流ほど排気温度が高いため、上流NOxトラップ触媒31の方が下流NOxトラップ触媒33よりも排気熱によって昇温されやすいからである。高温の排気は、上流NOxトラップ触媒31を通過することで熱が奪われて温度低下し、さらに熱容量の大きなフィルタ32を通過することで温度低下した後、下流NOxトラップ触媒33を通過する。そのため、下流NOxトラップ触媒33は、上流NOxトラップ触媒31よりも昇温されにくく、上流NOxトラップ触媒31よりも温度が低い状態となる。なお、排気温度はエンジン1の運転状態(エンジン負荷)に応じて変化し、高負荷ほど排気温度は高くなる傾向がある。   In the exhaust purification device 30, the upstream NOx trap catalyst 31 and the downstream NOx trap catalyst 33 are disposed in the exhaust passage 16 with the filter 32 interposed therebetween. Different. This is because the upstream NOx trap catalyst 31 is more likely to be heated by the exhaust heat than the downstream NOx trap catalyst 33 because the exhaust temperature is higher upstream of the exhaust passage 16. The high-temperature exhaust gas passes through the upstream NOx trap catalyst 31 and is deprived of the temperature, and further passes through the downstream NOx trap catalyst 33 after being cooled by passing through the filter 32 having a large heat capacity. Therefore, the downstream NOx trap catalyst 33 is less likely to be heated than the upstream NOx trap catalyst 31 and has a lower temperature than the upstream NOx trap catalyst 31. The exhaust temperature changes according to the operating state (engine load) of the engine 1, and the exhaust temperature tends to increase as the load increases.

上記のように、NOxトラップ触媒31,33は、ある温度域にNOx浄化性能のピークを有するため、上流NOxトラップ触媒31と下流NOxトラップ触媒33とを温度帯の異なる場所に配置することで、上流NOxトラップ触媒31が高いNOx浄化性能を発揮する運転状態と、下流NOxトラップ触媒33が高いNOx浄化性能を発揮する運転状態とを相違させることができる。これにより、システム全体のNOx浄化性能を高めることが可能となる。これについて、図2を用いて説明する。図2中の破線及び一点鎖線は、それぞれ上流NOxトラップ触媒31,下流NOxトラップ触媒33のNOx浄化性能を示し、実線はシステム全体のNOx浄化性能を示す。横軸のエンジン負荷は、上記したように排気温度と正の相関関係を有し、高負荷ほど排気温度は高い。   As described above, since the NOx trap catalysts 31 and 33 have a peak NOx purification performance in a certain temperature range, the upstream NOx trap catalyst 31 and the downstream NOx trap catalyst 33 are arranged in different temperature zones, The operation state in which the upstream NOx trap catalyst 31 exhibits high NOx purification performance and the operation state in which the downstream NOx trap catalyst 33 exhibits high NOx purification performance can be differentiated. Thereby, it becomes possible to improve the NOx purification performance of the whole system. This will be described with reference to FIG. 2 indicate the NOx purification performance of the upstream NOx trap catalyst 31 and the downstream NOx trap catalyst 33, respectively, and the solid line indicates the NOx purification performance of the entire system. The engine load on the horizontal axis has a positive correlation with the exhaust temperature as described above, and the exhaust temperature increases as the load increases.

図2に示すように、低負荷側では上流NOxトラップ触媒31がNOx浄化性能のピークを持ち、高負荷側では下流NOxトラップ触媒33がNOx浄化性能のピークを持つ。これは、エンジン1の負荷が低い場合は、排気熱により上流NOxトラップ触媒31は高いNOx浄化性能を発揮しうる温度域まで昇温される一方、下流NOxトラップ触媒33は高いNOx浄化性能を発揮しうる温度域まで昇温されないためである。また、エンジン1の負荷が高い場合は、排気熱により上流NOxトラップ触媒31は高いNOx浄化性能を発揮しうる温度域よりも高温まで昇温されてしまってNOx浄化性能が低下するのに対し、下流NOxトラップ触媒33は高温の排気が届いて高いNOx浄化性能を発揮しうる温度域まで昇温されるためである。   As shown in FIG. 2, the upstream NOx trap catalyst 31 has a peak of NOx purification performance on the low load side, and the downstream NOx trap catalyst 33 has a peak of NOx purification performance on the high load side. This is because, when the load on the engine 1 is low, the upstream NOx trap catalyst 31 is heated to a temperature range where high NOx purification performance can be exhibited by exhaust heat, while the downstream NOx trap catalyst 33 exhibits high NOx purification performance. This is because the temperature is not raised to a possible temperature range. On the other hand, when the load on the engine 1 is high, the upstream NOx trap catalyst 31 is heated to a temperature higher than the temperature range where high NOx purification performance can be exhibited due to exhaust heat, and the NOx purification performance decreases. This is because the downstream NOx trap catalyst 33 is heated to a temperature range where high-temperature exhaust gas reaches and can exhibit high NOx purification performance.

したがって、エンジン1の低負荷運転領域では、主に上流NOxトラップ触媒31によりNOxが浄化され、エンジン1の高負荷運転領域では、主に下流NOxトラップ触媒33によりNOxが浄化されることになるため、システム全体で見ると、エンジン1の運転領域全体に亘って高いNOx浄化性能を確保することができる。   Therefore, NOx is mainly purified by the upstream NOx trap catalyst 31 in the low load operation region of the engine 1, and NOx is mainly purified by the downstream NOx trap catalyst 33 in the high load operation region of the engine 1. When viewed from the entire system, high NOx purification performance can be ensured over the entire operation region of the engine 1.

排気浄化装置30は、上流NOxトラップ触媒31の直上流の排気通路16に設けられた上流インジェクタ34と、フィルタ32の下流側であって下流NOxトラップ触媒33の直上流の排気通路16に設けられた下流インジェクタ35とを備える。これらのインジェクタ34,35は、一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)等の還元剤を排気通路16へ直接供給する噴射弁であり、何れもその先端部が排気通路16内に突出して設けられる。また、インジェクタ34,35の各基端部には燃料ポンプへと繋がる燃料配管が接続されており、ここでは還元剤として燃料が用いられる。   The exhaust purification device 30 is provided in an upstream injector 34 provided in the exhaust passage 16 immediately upstream of the upstream NOx trap catalyst 31 and in the exhaust passage 16 downstream of the filter 32 and immediately upstream of the downstream NOx trap catalyst 33. And a downstream injector 35. These injectors 34 and 35 are injection valves that directly supply a reducing agent such as carbon monoxide (CO) or hydrocarbon (HC) to the exhaust passage 16, and both of the injectors 34 and 35 protrude into the exhaust passage 16. Provided. Further, fuel pipes connected to the fuel pump are connected to the base ends of the injectors 34 and 35, and fuel is used as a reducing agent here.

インジェクタ34,35は、上記のNOxパージ制御及びSパージ制御において、還元剤を上流NOxトラップ触媒31,下流NOxトラップ触媒33にそれぞれ供給し、上流NOxトラップ触媒31,下流NOxトラップ触媒33の各周辺雰囲気を還元雰囲気(リッチ雰囲気)にするとともに上流NOxトラップ触媒31,下流NOxトラップ触媒33を昇温させる。インジェクタ34,35からの還元剤の噴射量及びその噴射タイミングは、エンジン制御装置40で制御される。   The injectors 34 and 35 supply a reducing agent to the upstream NOx trap catalyst 31 and the downstream NOx trap catalyst 33 in the NOx purge control and the S purge control, respectively, and each periphery of the upstream NOx trap catalyst 31 and the downstream NOx trap catalyst 33. While the atmosphere is reduced (rich atmosphere), the upstream NOx trap catalyst 31 and the downstream NOx trap catalyst 33 are heated. The injection amount of the reducing agent from the injectors 34 and 35 and the injection timing thereof are controlled by the engine control device 40.

吸気通路12のエアフィルタ13とコンプレッサとの間には、吸気流量を検出するエアフローセンサ21が設けられる。吸気流量は、エアフィルタ13を通過した空気の流量に対応するパラメータである。吸気通路12のEGR弁19とサージタンク10との間には、吸気の空燃比を検出するための空燃比センサ22が設けられる。空燃比センサ22は、吸気通路12を流通する吸気の酸素濃度を検出し、酸素濃度に比例する値を出力する、いわゆるリニア空燃比センサである。また、サージタンク10内には、インマニ圧センサ23及び吸気温センサ24が設けられる。インマニ圧センサ23はサージタンク10内の圧力をインマニ圧として検出し、吸気温センサ24はサージタンク10内の吸気温度を検出する。   Between the air filter 13 in the intake passage 12 and the compressor, an air flow sensor 21 for detecting the intake flow rate is provided. The intake air flow rate is a parameter corresponding to the flow rate of air that has passed through the air filter 13. An air-fuel ratio sensor 22 for detecting the air-fuel ratio of the intake air is provided between the EGR valve 19 in the intake passage 12 and the surge tank 10. The air-fuel ratio sensor 22 is a so-called linear air-fuel ratio sensor that detects the oxygen concentration of intake air flowing through the intake passage 12 and outputs a value proportional to the oxygen concentration. An intake manifold pressure sensor 23 and an intake air temperature sensor 24 are provided in the surge tank 10. The intake manifold pressure sensor 23 detects the pressure in the surge tank 10 as intake manifold pressure, and the intake air temperature sensor 24 detects the intake air temperature in the surge tank 10.

排気通路16の上流インジェクタ34の下流であって上流NOxトラップ触媒31の上流には、排気の空燃比を検出する空燃比センサ25及び排気温度を検出する排気温センサ26が設けられる。また、排気通路16の下流インジェクタ35の下流であって下流NOxトラップ触媒33の上流には、排気の空燃比を検出する空燃比センサ27及び排気温度を検出する排気温センサ28が設けられる。なお、これらのほかにも、例えばエンジン1の回転速度を検出するエンジン回転速度センサや、エンジン1の冷却水の温度を検出する冷却水温センサ,筒内噴射弁4やインジェクタ34,35から噴射される燃料の圧力を検出する燃圧センサ等を設けてもよい。各種センサ21〜28で検出された各種情報は、エンジン制御装置40に伝達される。   An air-fuel ratio sensor 25 that detects the air-fuel ratio of the exhaust gas and an exhaust temperature sensor 26 that detects the exhaust gas temperature are provided downstream of the upstream injector 34 in the exhaust passage 16 and upstream of the upstream NOx trap catalyst 31. Further, an air-fuel ratio sensor 27 for detecting the air-fuel ratio of exhaust gas and an exhaust temperature sensor 28 for detecting the exhaust temperature are provided downstream of the downstream injector 35 in the exhaust passage 16 and upstream of the downstream NOx trap catalyst 33. In addition to these, for example, an engine rotation speed sensor that detects the rotation speed of the engine 1, a cooling water temperature sensor that detects the temperature of the cooling water of the engine 1, the in-cylinder injection valve 4, and the injectors 34 and 35 are injected. A fuel pressure sensor or the like for detecting the pressure of the fuel may be provided. Various information detected by the various sensors 21 to 28 is transmitted to the engine control device 40.

上記のエンジン1を搭載する車両には、エンジン制御装置(制御手段)40が設けられる。このエンジン制御装置40は、例えばマイクロプロセッサやROM,RAM等を集積したLSIデバイスや組み込み電子デバイスとして構成され、車両に設けられた車載ネットワーク網の通信ラインに接続される。なお、車載ネットワーク上には、例えばブレーキ制御装置や空調制御装置といった他の電子制御装置が互いに通信可能に接続される。   A vehicle equipped with the engine 1 is provided with an engine control device (control means) 40. The engine control device 40 is configured as, for example, an LSI device or an embedded electronic device in which a microprocessor, ROM, RAM, and the like are integrated, and is connected to a communication line of an in-vehicle network provided in the vehicle. Note that other electronic control devices such as a brake control device and an air conditioning control device are communicably connected to each other on the in-vehicle network.

エンジン制御装置40は、エンジン1に関する点火系,燃料系,吸排気系及び動弁系といった広汎なシステムを総合的に制御する電子制御装置であり、エンジン1の各シリンダ2に対して供給される空気量や燃料噴射量,各シリンダ2の点火時期,過給圧等を制御するものである。エンジン制御装置40の入力ポートには、前述の各種センサ21〜28が接続される。エンジン制御装置40の具体的な制御対象としては、筒内噴射弁4から噴射される燃料噴射量とその噴射タイミング,ターボチャージャ17の作動状態,スロットル開度,EGR弁19の開度,上流インジェクタ34及び下流インジェクタ35から噴射される還元剤噴射量とその噴射タイミング等が挙げられる。本実施形態では、上記したNOxトラップ触媒31,33のSパージ制御とフィルタ32の再生制御の二つの制御について、さらに詳述する。   The engine control device 40 is an electronic control device that comprehensively controls a wide range of systems such as an ignition system, a fuel system, an intake / exhaust system, and a valve system related to the engine 1, and is supplied to each cylinder 2 of the engine 1. It controls the air amount, fuel injection amount, ignition timing of each cylinder 2, supercharging pressure, and the like. The aforementioned various sensors 21 to 28 are connected to the input port of the engine control device 40. Specific control objects of the engine control device 40 include the fuel injection amount injected from the in-cylinder injection valve 4 and its injection timing, the operating state of the turbocharger 17, the throttle opening, the opening of the EGR valve 19, and the upstream injector. 34 and the reducing agent injection amount injected from the downstream injector 35 and the injection timing thereof. In the present embodiment, the two controls of the S purge control of the NOx trap catalysts 31 and 33 and the regeneration control of the filter 32 will be described in detail.

[1−2.制御構成]
図1に示すように、上記の二つの制御を実施するための要素として、エンジン制御装置40には、推定部41,上流Sパージ制御部42,下流Sパージ制御部43,再生制御部44が設けられる。これらの各要素は電子回路(ハードウェア)によって実現してもよく、ソフトウェアとしてプログラミングされたものとしてもよいし、あるいはこれらの機能のうちの一部をハードウェアとして設け、他部をソフトウェアとしたものであってもよい。
[1-2. Control configuration]
As shown in FIG. 1, the engine control device 40 includes an estimation unit 41, an upstream S purge control unit 42, a downstream S purge control unit 43, and a regeneration control unit 44 as elements for performing the above two controls. Provided. Each of these elements may be realized by an electronic circuit (hardware), may be programmed as software, or some of these functions are provided as hardware, and the other part is software. It may be a thing.

推定部41は、上流NOxトラップ触媒31に吸蔵した硫黄成分の量(吸蔵S量Aという)と、下流NOxトラップ触媒33に吸蔵した硫黄成分の量(吸蔵S量Bという)と、フィルタ32に堆積したPMの量(PM堆積量Dという)とを推定するものである。これらの推定手法には、種々の公知技術を適用可能である。吸蔵S量A,Bの推定手法の一例を説明する。エンジン制御装置40には、エンジン1から排出された硫黄成分の全体量に対して、上流NOxトラップ触媒31に吸蔵しうる硫黄成分の量の割合R1(吸蔵S量A/全体量)と、下流NOxトラップ触媒33に吸蔵しうる硫黄成分の量の割合R2(吸蔵S量B/全体量)とが予め記憶されている。なお、排気上流側に位置する上流NOxトラップ触媒31の方が下流NOxトラップ触媒33よりも硫黄成分が多く吸蔵するため、R1>R2に設定されている。また、エンジン1から排出される硫黄成分の全体量は、エンジン1において使用される燃料の量と燃料の種類とに依存する。   The estimation unit 41 stores the amount of the sulfur component stored in the upstream NOx trap catalyst 31 (referred to as storage S amount A), the amount of the sulfur component stored in the downstream NOx trap catalyst 33 (referred to as storage S amount B), and the filter 32. The amount of accumulated PM (referred to as PM accumulation amount D) is estimated. Various known techniques can be applied to these estimation methods. An example of a method for estimating the storage amounts A and B will be described. The engine control device 40 includes a ratio R1 (amount of stored S A / total amount) of the amount of sulfur component that can be stored in the upstream NOx trap catalyst 31 with respect to the total amount of sulfur component discharged from the engine 1, and downstream. The ratio R2 of the amount of sulfur component that can be stored in the NOx trap catalyst 33 (storage amount S / total amount) is stored in advance. Since the upstream NOx trap catalyst 31 located upstream of the exhaust stores more sulfur components than the downstream NOx trap catalyst 33, R1> R2 is set. Further, the total amount of the sulfur component discharged from the engine 1 depends on the amount of fuel used in the engine 1 and the type of fuel.

推定部41は、前回のSパージ制御の終了後から使用された燃料量を積算し、積算した使用燃料量に燃料の種類に応じた係数を乗算することで硫黄成分の全体量を推定する。そして、推定した全体量に割合R1を乗算して上流NOxトラップ触媒31の吸蔵S量Aを推定するとともに、全体量に割合R2を乗算して下流NOxトラップ触媒33の吸蔵S量Bを推定する。また、推定部41は、後述のSパージ制御が実施されているときは、上記の硫黄成分の全体量に割合R1,R2を乗算した値から、Sパージ制御中に放出される硫黄成分の量をそれぞれ減算することで、吸蔵S量A,Bを推定する。なお、Sパージ制御中に放出される硫黄成分の量は、例えば吸蔵S量A,Bや、排気の空燃比,温度,流量等に基づいて公知の手法により推定可能である。   The estimation unit 41 accumulates the amount of fuel that has been used since the end of the previous S purge control, and estimates the total amount of sulfur component by multiplying the accumulated amount of used fuel by a coefficient corresponding to the type of fuel. The estimated total amount is multiplied by the ratio R1 to estimate the storage S amount A of the upstream NOx trap catalyst 31, and the total amount is multiplied by the ratio R2 to estimate the storage S amount B of the downstream NOx trap catalyst 33. . Further, when the S purge control described later is being performed, the estimation unit 41 calculates the amount of the sulfur component released during the S purge control from the value obtained by multiplying the total amount of the sulfur component by the ratios R1 and R2. Are respectively subtracted to estimate the storage amounts A and B. The amount of sulfur component released during the S purge control can be estimated by a known method based on, for example, the stored S amounts A and B, the air-fuel ratio, temperature, and flow rate of the exhaust gas.

また、PM堆積量Dの推定手法の一例として、推定部41は、エンジン1の回転速度やエンジン負荷等に基づき、エンジン1から排出されるPMの量を推定して、これを前回の再生制御の終了後から積算することでPM堆積量Dを推定する。あるいは、フィルタ32の上下流の差圧を検出又は推定して、この差圧に基づいてPM堆積量Dを推定する手法も公知であり、推定部41はこのような手法によりPM堆積量Dを推定してもよい。推定部41は、推定した吸蔵S量A,B及びPM堆積量Dを、上流Sパージ制御部42,下流Sパージ制御部43及び再生制御部44に伝達する。   Further, as an example of a method for estimating the PM accumulation amount D, the estimation unit 41 estimates the amount of PM discharged from the engine 1 based on the rotation speed of the engine 1, the engine load, and the like, and uses this to control the previous regeneration control. PM accumulation amount D is estimated by integrating from the end of the process. Alternatively, a method for detecting or estimating the differential pressure upstream and downstream of the filter 32 and estimating the PM deposition amount D based on the differential pressure is also known, and the estimation unit 41 uses the above method to calculate the PM deposition amount D. It may be estimated. The estimation unit 41 transmits the estimated occlusion S amounts A and B and the PM accumulation amount D to the upstream S purge control unit 42, the downstream S purge control unit 43, and the regeneration control unit 44.

上流Sパージ制御部42は、上流NOxトラップ触媒31の硫黄成分の吸蔵状況(吸蔵S量A)に基づき、還元剤を供給して上流NOxトラップ触媒31から硫黄成分を放出させるSパージ制御(第一パージ制御,以下、上流Sパージ制御という)を実施するものである。具体的には、上流Sパージ制御部42は、推定部41で推定された吸蔵S量Aが所定の上流Sパージ開始閾値(第一閾値)As以上(A≧As)の場合に、上流インジェクタ34から所定量の還元剤を間欠的に噴射させることで、上流NOxトラップ触媒31の周辺雰囲気をリッチ化するとともに上流NOxトラップ触媒31をSパージ可能温度Tp以上に昇温させ、硫黄成分を放出させて還元する。   The upstream S purge control unit 42 supplies the reducing agent and releases the sulfur component from the upstream NOx trap catalyst 31 based on the storage state of the sulfur component of the upstream NOx trap catalyst 31 (storage S amount A). 1 purge control, hereinafter referred to as upstream S purge control). Specifically, the upstream S purge control unit 42 determines that the upstream injector when the occlusion S amount A estimated by the estimation unit 41 is greater than or equal to a predetermined upstream S purge start threshold (first threshold) As (A ≧ As). By intermittently injecting a predetermined amount of reducing agent from 34, the ambient atmosphere of the upstream NOx trap catalyst 31 is enriched and the upstream NOx trap catalyst 31 is heated to a temperature equal to or higher than the S purgeable temperature Tp to release sulfur components. Let me reduce.

なお、上流Sパージ開始閾値Asは、上流NOxトラップ触媒31に吸蔵した硫黄成分を除去する必要性があるか否か(S被毒の許容限界)を判定するための閾値であり、NOxを吸蔵する能力の低下度合い等に基づいて予め設定されている。また、還元剤を間欠噴射させることで、硫化水素(H2S)の発生が抑制される。上流Sパージ制御部42は、上流Sパージ制御を開始した後に推定部41で推定された吸蔵S量Aが所定の上流Sパージ終了閾値Af未満(A<Af)になった場合に、上流インジェクタ34からの還元剤の噴射を停止させて上流Sパージ制御を終了する。 The upstream S purge start threshold value As is a threshold value for determining whether or not the sulfur component stored in the upstream NOx trap catalyst 31 needs to be removed (allowable limit for S poisoning), and storing NOx. It is set in advance based on the degree of decrease in the ability to perform the operation. Moreover, generation of hydrogen sulfide (H 2 S) is suppressed by intermittently injecting the reducing agent. The upstream S purge control unit 42 starts the upstream injector when the occlusion S amount A estimated by the estimation unit 41 after starting the upstream S purge control becomes less than a predetermined upstream S purge end threshold Af (A <Af). The injection of the reducing agent from 34 is stopped and the upstream S purge control is terminated.

上流Sパージ制御部42は、後述の再生制御部44によって再生制御が必要と判断された場合は、吸蔵S量Aが上流Sパージ開始閾値As以上であっても再生制御が終了されるまでは上流Sパージ制御を待機し、再生制御が終了された後に上流Sパージ制御を開始する。つまり、フィルタ32の再生制御と上流NOxトラップ触媒31の上流Sパージ制御とでは、前者の優先度の方が高い。これは、上記のSパージ可能温度Tpがフィルタ32の再生制御時にフィルタ32に堆積したPMを燃焼させるときの温度よりも高く、フィルタ32の再生制御前に上流Sパージ制御が実施されることでPMが過剰に燃焼し、フィルタ32が異常発熱することを防止するためである。また、再生制御を実施した後に上流Sパージ制御を開始することで、上流NOxトラップ触媒31を素早くSパージ可能温度Tp以上に昇温させることができ、上流Sパージ制御の実施時間を短縮することが可能である。   If the regeneration control unit 44 described later determines that the regeneration control is necessary, the upstream S purge control unit 42 does not stop the regeneration control even if the occlusion S amount A is equal to or greater than the upstream S purge start threshold value As. The upstream S purge control is waited for, and the upstream S purge control is started after the regeneration control is completed. That is, in the regeneration control of the filter 32 and the upstream S purge control of the upstream NOx trap catalyst 31, the former priority is higher. This is because the S purgeable temperature Tp is higher than the temperature at which PM accumulated on the filter 32 is combusted during the regeneration control of the filter 32, and the upstream S purge control is performed before the regeneration control of the filter 32. This is to prevent PM from burning excessively and causing the filter 32 to generate abnormal heat. In addition, by starting the upstream S purge control after performing the regeneration control, the upstream NOx trap catalyst 31 can be quickly raised to the S purgeable temperature Tp or more, and the time for performing the upstream S purge control can be shortened. Is possible.

また、上流Sパージ制御部42は、推定部41で推定された吸蔵S量Aが上流Sパージ開始閾値As以上(A≧As)の場合、上流Sパージ制御に先立って、吸気流量を絞ることで排気温度を上昇させる排気温度上昇制御を開始する。これは、上流NOxトラップ触媒31の前段部分では還元剤の燃焼による昇温効果が得られにくく、前段部分に吸蔵した硫黄成分が放出され始めるまでに時間がかかるため、これを回避するためにベースとなる排気温度を上昇させる。上流Sパージ制御部42は、排気温度上昇制御では、例えばスロットルバルブ11やターボチャージャ17の作動状態を制御することで吸気流量を減少させ、単位排気流量当たりの熱量を増加させることで排気温度を上昇させる。なお、上流Sパージ制御部42は、上流Sパージ制御の終了と共に排気温度上昇制御を終了する。   Further, the upstream S purge control unit 42 throttles the intake air flow rate prior to the upstream S purge control when the occlusion S amount A estimated by the estimation unit 41 is equal to or greater than the upstream S purge start threshold value As (A ≧ As). The exhaust temperature increase control for increasing the exhaust temperature is started. This is because it is difficult to obtain a temperature rise effect due to combustion of the reducing agent in the upstream part of the upstream NOx trap catalyst 31, and it takes time until the sulfur component stored in the upstream part starts to be released. Increase the exhaust temperature. In the exhaust S temperature rise control, the upstream S purge control unit 42 controls the operating state of the throttle valve 11 and the turbocharger 17, for example, to reduce the intake flow rate and increase the heat amount per unit exhaust flow rate to increase the exhaust temperature. Raise. Note that the upstream S purge control unit 42 ends the exhaust gas temperature increase control upon completion of the upstream S purge control.

下流Sパージ制御部43は、上流Sパージ制御部42によって上流Sパージ制御が実施されるときの下流NOxトラップ触媒33の硫黄成分の吸蔵状態(吸蔵S量B)に基づき、還元剤を供給して下流NOxトラップ触媒33から硫黄成分を放出させるSパージ制御(第二パージ制御,以下、下流Sパージ制御という)を実施するものである。つまり、下流Sパージ制御部43は、上流Sパージ制御部42による上流Sパージ制御が開始された後に(すなわち上流Sパージ制御が実施される場合に限って)、下流Sパージ制御を開始する。これにより、上流Sパージ制御と下流Sパージ制御とは、同時連続的に実施されることとなる。なお、同時連続的とは、上下流のSパージ制御を同じタイミングで実施するが、上流側を先行して開始し、これに連続して下流側を開始することを意味する。   The downstream S purge control unit 43 supplies a reducing agent based on the storage state (storage S amount B) of the sulfur component of the downstream NOx trap catalyst 33 when the upstream S purge control is performed by the upstream S purge control unit 42. Thus, S purge control for releasing the sulfur component from the downstream NOx trap catalyst 33 (second purge control, hereinafter referred to as downstream S purge control) is performed. That is, the downstream S purge control unit 43 starts the downstream S purge control after the upstream S purge control by the upstream S purge control unit 42 is started (that is, only when the upstream S purge control is performed). Thus, the upstream S purge control and the downstream S purge control are performed simultaneously and continuously. Note that simultaneous and continuous means that the upstream and downstream S purge control is performed at the same timing, but the upstream side is started in advance and the downstream side is started continuously.

具体的には、下流Sパージ制御部43は、上流Sパージ制御部42による上流Sパージ制御の開始後において、推定部41で推定された吸蔵S量Bが所定の下流Sパージ開始閾値(第二閾値)Bs以上(B≧Bs)の場合に、下流インジェクタ35から所定量の還元剤を間欠的に噴射させ、下流NOxトラップ触媒33の周辺雰囲気をリッチ化するとともに下流NOxトラップ触媒33をSパージ可能温度Tp以上に昇温させる。なお、下流Sパージ開始閾値Bsは、下流NOxトラップ触媒33に吸蔵した硫黄成分を除去する必要性があるか否かを判定するための閾値であり、上記の上流Sパージ開始閾値Asよりも小さい値(Bs<As)に予め設定されている。これは、下流NOxトラップ触媒33のNOxを吸蔵する能力が大きく低下することを防止するためである。   Specifically, the downstream S purge control unit 43 determines that the storage S amount B estimated by the estimation unit 41 after the upstream S purge control by the upstream S purge control unit 42 is a predetermined downstream S purge start threshold (first When two threshold values) Bs or more (B ≧ Bs), a predetermined amount of reducing agent is intermittently injected from the downstream injector 35 to enrich the ambient atmosphere of the downstream NOx trap catalyst 33 and to set the downstream NOx trap catalyst 33 to S Raise the temperature to the purgeable temperature Tp or higher. The downstream S purge start threshold value Bs is a threshold value for determining whether or not the sulfur component stored in the downstream NOx trap catalyst 33 needs to be removed, and is smaller than the upstream S purge start threshold value As described above. The value (Bs <As) is preset. This is to prevent the ability of the downstream NOx trap catalyst 33 to store NOx from greatly decreasing.

これについて図3を用いて説明する。図3は、上流NOxトラップ触媒31の吸蔵S量Aと下流NOxトラップ触媒33の吸蔵S量Bの変化を模式的に示したグラフである。上流Sパージ制御部42は、上流NOxトラップ触媒31の吸蔵S量Aが上流Sパージ開始閾値As以上になった時点(時刻tX,tZ)から上流Sパージ制御を実施し、硫黄成分を放出させる。吸蔵S量Aが上流Sパージ終了閾値Af未満になったら、上流Sパージ制御は終了される。 This will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a graph schematically showing changes in the storage S amount A of the upstream NOx trap catalyst 31 and the storage S amount B of the downstream NOx trap catalyst 33. The upstream S purge control unit 42 performs the upstream S purge control from the time (time t X , t Z ) when the occlusion S amount A of the upstream NOx trap catalyst 31 becomes equal to or higher than the upstream S purge start threshold value As, and removes the sulfur component. Release. When the occlusion S amount A becomes less than the upstream S purge end threshold Af, the upstream S purge control is ended.

一方、下流NOxトラップ触媒33の吸蔵S量Bは、上流NOxトラップ触媒31よりも緩やかに上昇していき、時刻tXでの上流Sパージ制御時では下流Sパージ開始閾値Bsに達しないため、下流Sパージ制御部43は、この時点tXでは下流Sパージ制御を実施しない。下流NOxトラップ触媒33の吸蔵S量Bは、さらに増大していき、時刻tYで下流Sパージ開始閾値Bsに達するが、この時点では上流Sパージ制御が実施されないため、下流Sパージ制御部43は下流Sパージ制御を開始しない。言い換えると、下流Sパージ制御部43は、次の上流Sパージ制御が開始されるまで下流Sパージ制御を待機する。そして、時刻tZにおいて上流Sパージ制御が実施されるときに、下流NOxトラップ触媒33の吸蔵S量Bは下流Sパージ開始閾値Bs以上であるため、下流Sパージ制御部43は下流Sパージ制御を開始する。 On the other hand, the downstream occlusion S of NOx trap catalyst 33 B is to continue to gradually increase the upstream NOx trap catalyst 31, the time of the upstream S purge control at the time t X does not reach the downstream S purge start threshold Bs, downstream S purge control unit 43 does not implement the downstream S purge control in which time t X. The occlusion S amount B of the downstream NOx trap catalyst 33 further increases and reaches the downstream S purge start threshold Bs at time t Y. At this point, the upstream S purge control is not performed, so the downstream S purge control unit 43 Does not start downstream S purge control. In other words, the downstream S purge control unit 43 waits for the downstream S purge control until the next upstream S purge control is started. When the upstream S purge control is executed at time t Z, since the storage amount of S B of the downstream NOx trap catalyst 33 is downstream S purge start threshold Bs above, the downstream S purge control section 43 downstream S purge control To start.

このように、下流NOxトラップ触媒33は、上流Sパージ制御が実施されるまで下流Sパージ制御が実施されずに待機される期間(図3の時刻tY〜tZ)が存在することがあるため、下流Sパージ開始閾値Bsを上流Sパージ開始閾値Asよりも小さい値にしておくことで、下流NOxトラップ触媒33の吸蔵S量Bの過度な増大を防止でき、下流NOxトラップ触媒33のNOxを吸蔵する能力を確保することができる。 As described above, the downstream NOx trap catalyst 33 may have a period (time t Y to t Z in FIG. 3) in which the downstream S purge control is not performed until the upstream S purge control is performed. Therefore, by setting the downstream S purge start threshold value Bs to a value smaller than the upstream S purge start threshold value As, it is possible to prevent an excessive increase in the storage S amount B of the downstream NOx trap catalyst 33 and to reduce the NOx of the downstream NOx trap catalyst 33. The ability to occlude can be secured.

下流Sパージ制御部43は、下流Sパージ制御を開始した後に推定部41で推定された吸蔵S量Bが所定の下流Sパージ終了閾値Bf未満(B<Bf)になった場合に、下流インジェクタ35からの還元剤の噴射を停止させて下流Sパージ制御を終了する。なお、下流Sパージ終了閾値Bfは、上流Sパージ終了閾値Afと同一の値であってもよいし、異なる値に設定されていてもよい。   The downstream S purge controller 43 starts the downstream injector when the occlusion S amount B estimated by the estimation unit 41 after starting the downstream S purge control is less than a predetermined downstream S purge end threshold Bf (B <Bf). The injection of the reducing agent from 35 is stopped and the downstream S purge control is terminated. The downstream S purge end threshold value Bf may be the same value as the upstream S purge end threshold value Af, or may be set to a different value.

また、下流Sパージ制御部43は、下流Sパージ制御を終了する前に上流Sパージ制御部42により上流Sパージ制御が終了された場合、筒内噴射弁4にトルクに寄与しないタイミング(例えば膨張行程後半や排気行程)で燃料を噴射させる。すなわち、下流Sパージ制御部43は、先に上流Sパージ制御が終了した場合は、筒内噴射弁4にポスト噴射させることで排気通路16へ燃料を供給し、下流NOxトラップ触媒33の温度をSパージ可能温度Tp以上に保持する。下流Sパージ制御部43は、下流Sパージ制御の終了と共にポスト噴射を終了する。   Further, when the upstream S purge control is terminated by the upstream S purge control unit 42 before the downstream S purge control is terminated, the downstream S purge control unit 43 does not contribute to torque in the in-cylinder injection valve 4 (for example, expansion) The fuel is injected in the second half of the stroke and the exhaust stroke). That is, the downstream S purge control unit 43 supplies the fuel to the exhaust passage 16 by causing the in-cylinder injection valve 4 to post-inject the fuel when the upstream S purge control is finished, and the temperature of the downstream NOx trap catalyst 33 is increased. Hold above S purgeable temperature Tp. The downstream S purge control unit 43 ends the post injection together with the end of the downstream S purge control.

再生制御部44は、フィルタ32に捕集されたPMの量(PM堆積量D)に基づいて、フィルタ32からPMを除去する再生制御の必要性を判断し、再生制御が必要と判断した場合に再生制御を実施するものである。具体的には、再生制御部44は、推定部41で推定されたPM堆積量Dが所定の再生開始閾値Ds以上(D≧Ds)の場合に再生制御が必要であると判断し、PM堆積量Dが再生開始閾値Ds未満の場合に再生制御が不要であると判断する。   When the regeneration control unit 44 determines the necessity of regeneration control for removing PM from the filter 32 based on the amount of PM collected by the filter 32 (PM accumulation amount D), and determines that regeneration control is necessary The reproduction control is performed. Specifically, the regeneration control unit 44 determines that regeneration control is necessary when the PM accumulation amount D estimated by the estimation unit 41 is equal to or greater than a predetermined regeneration start threshold Ds (D ≧ Ds), and the PM accumulation is determined. When the amount D is less than the regeneration start threshold value Ds, it is determined that the regeneration control is unnecessary.

再生制御部44は、再生制御が必要と判断した場合は、上流インジェクタ34から所定量の還元剤を間欠的に噴射させ、これを上流NOxトラップ触媒31上で燃焼させることで、フィルタ32を再生可能温度Tr以上に昇温させてPMを燃焼させる。再生開始閾値Dsは、フィルタ32に堆積したPMを強制的に燃焼させて除去する必要性があるか否かを判定するための閾値であり、フィルタ32の圧力損失の増加度合いやPM過堆積によるフィルタ32の溶損リスク等に基づいて予め設定されている。なお、再生制御では、上流インジェクタ34から還元剤を噴射する代わりに、筒内噴射弁4にポスト噴射させることで排気通路16に燃料を供給してもよい。   If the regeneration control unit 44 determines that regeneration control is necessary, the filter 32 is regenerated by intermittently injecting a predetermined amount of reducing agent from the upstream injector 34 and combusting it on the upstream NOx trap catalyst 31. The PM is burned by raising the temperature above the possible temperature Tr. The regeneration start threshold value Ds is a threshold value for determining whether or not the PM accumulated on the filter 32 needs to be forcibly burned and removed, and depends on the degree of increase in pressure loss of the filter 32 and PM overdeposition. It is set in advance based on the risk of melting of the filter 32 and the like. In the regeneration control, fuel may be supplied to the exhaust passage 16 by post-injecting the in-cylinder injection valve 4 instead of injecting the reducing agent from the upstream injector 34.

再生制御部44は、再生制御を開始した後に推定部41で推定されたPM堆積量Dが所定の再生終了閾値Df未満(D<Df)になった場合に、上流インジェクタ34からの還元剤の噴射又は筒内噴射弁4によるポスト噴射を停止させて、再生制御を終了する。なお、再生終了閾値Dfは、上流NOxトラップ触媒31の硫黄成分の吸蔵状況と下流NOxトラップ触媒33の硫黄成分の吸蔵状況とに応じて設定される値であり、これにより再生制御が実施される時間(実施時間)がNOxトラップ触媒31,33の吸蔵S量A,Bに応じて変更される。   When the PM accumulation amount D estimated by the estimation unit 41 after starting the regeneration control becomes less than a predetermined regeneration end threshold value Df (D <Df), the regeneration control unit 44 supplies the reducing agent from the upstream injector 34. The injection or post injection by the in-cylinder injection valve 4 is stopped, and the regeneration control is finished. The regeneration end threshold value Df is a value set according to the storage state of the sulfur component of the upstream NOx trap catalyst 31 and the storage state of the sulfur component of the downstream NOx trap catalyst 33, and thus regeneration control is performed. The time (implementation time) is changed according to the storage amounts A and B of the NOx trap catalysts 31 and 33.

具体的には、再生制御部44は、推定部41で推定された吸蔵S量Aが上流Sパージ開始閾値As未満(A<As)の場合、すなわち上流Sパージ制御が実施されないときは、通常の閾値D1を再生終了閾値Dfとして設定する。通常の閾値D1は、フィルタ32にほとんどPMが残らないようにするための値であり、0に近い値である。再生制御部44は、吸蔵S量Aが上流Sパージ開始閾値As以上(A≧As)であって、且つ、吸蔵S量Bが下流Sパージ開始閾値Bs以上(B≧Bs)の場合、すなわち上流Sパージ制御及び下流Sパージ制御が共に実施されるときも、通常の閾値D1を再生終了閾値Dfとして設定する。   Specifically, the regeneration control unit 44 is normal when the occlusion S amount A estimated by the estimation unit 41 is less than the upstream S purge start threshold value As (A <As), that is, when the upstream S purge control is not performed. This threshold value D1 is set as the reproduction end threshold value Df. The normal threshold value D1 is a value for causing almost no PM to remain in the filter 32, and is a value close to zero. The regeneration control unit 44 determines that the storage S amount A is equal to or greater than the upstream S purge start threshold value As (A ≧ As) and the storage S amount B is equal to or greater than the downstream S purge start threshold value Bs (B ≧ Bs), that is, Even when both the upstream S purge control and the downstream S purge control are performed, the normal threshold D1 is set as the regeneration end threshold Df.

再生制御部44は、吸蔵S量Aが上流Sパージ開始閾値As以上(A≧As)であって、且つ、吸蔵S量Bが下流Sパージ開始閾値Bs未満(B<Bs)の場合、すなわち上流Sパージ制御は実施されるが下流Sパージ制御は実施されないときは、通常の閾値D1よりもやや大きな値D2を再生終了閾値Dfとして設定する。これにより、この場合に限りフィルタ32にPMが少し残った状態で再生制御が終了されることになる。これは、フィルタ32の再生制御後に実施される上流Sパージ制御によって、フィルタ32に残留したPMは燃焼してフィルタ32から除去されるためである。   The regeneration control unit 44 determines that the storage S amount A is equal to or higher than the upstream S purge start threshold value As (A ≧ As) and the storage S amount B is less than the downstream S purge start threshold value Bs (B <Bs), that is, When the upstream S purge control is performed but the downstream S purge control is not performed, a value D2 slightly larger than the normal threshold D1 is set as the regeneration end threshold Df. As a result, only in this case, the regeneration control is terminated with a small amount of PM remaining in the filter 32. This is because PM remaining in the filter 32 is burned and removed from the filter 32 by the upstream S purge control performed after the regeneration control of the filter 32.

つまり、この場合に限り、あえてフィルタ32からPMを全て除去する前に再生制御を終了させることで、再生制御に使用される燃料量を抑制して燃費向上を図り、さらに残ったPMは次に行われる上流Sパージ制御によって除去することで、フィルタ32の再生を完了させる。なお、下流Sパージ制御も実施される場合は、フィルタ32にPMが残留していると、フィルタ32が過度に高温となるおそれがあるため、下流Sパージ制御も実施される場合は通常の閾値D1を再生終了閾値Dfとすることで、フィルタ32を保護する。   That is, only in this case, the regeneration control is terminated before removing all PM from the filter 32, thereby suppressing the amount of fuel used for the regeneration control and improving the fuel consumption. Removal by the upstream S purge control that is performed completes regeneration of the filter 32. When the downstream S purge control is also performed, if PM remains in the filter 32, the filter 32 may become excessively hot. Therefore, when the downstream S purge control is also performed, a normal threshold value is used. The filter 32 is protected by setting D1 as the regeneration end threshold value Df.

[1−3.フローチャート]
図4及び図5は、上記のSパージ制御及び再生制御の手順を説明するためのフローチャートである。これらのフローは、エンジン制御装置40において所定の演算周期で繰り返し実施される。なお、これらのフローとは別に、上記の推定部41による吸蔵S量A,B及びPM堆積量Dの推定は常に実施されており、上流Sパージ制御部42,下流Sパージ制御部43及び再生制御部44は、推定された各推定値を読み込んで上流Sパージ制御,下流Sパージ制御及び再生制御を実施する。
[1-3. flowchart]
4 and 5 are flowcharts for explaining the procedure of the above-described S purge control and regeneration control. These flows are repeatedly performed in the engine control device 40 at a predetermined calculation cycle. Apart from these flows, the estimation unit 41 always estimates the storage S amounts A and B and the PM deposition amount D, and the upstream S purge control unit 42, the downstream S purge control unit 43 and the regeneration are performed. The control unit 44 reads each estimated value and performs upstream S purge control, downstream S purge control, and regeneration control.

図4に示すように、まず、再生制御部44では、推定部41で推定されたPM堆積量Dが読み込まれ(ステップS10)、フラグFDがFD=0であるか否かが判定される(ステップS20)。フラグFDは、再生制御の必要性の有無を判定するものであり、FD=1は必要性ありに対応し、FD=0は必要性がなしに対応する。フラグFD=0のときは、PM堆積量Dが再生開始閾値Ds以上(D≧Ds)であるか否かが判定され(ステップS30)、D≧DsであればフラグFDがFD=1に設定されて(ステップS40)、再生制御を実施可能な運転状態であるか否かが判定される(ステップS50)。 As shown in FIG. 4, first, the reproduction control section 44, PM accumulation amount D estimated by the estimation unit 41 is read (step S10), and the flag F D is determined whether F D = 0 (Step S20). The flag F D is used to determine whether or not the regeneration control is necessary. F D = 1 corresponds to necessity, and F D = 0 corresponds to no necessity. When the flag F D = 0, it is determined whether or not the PM accumulation amount D is equal to or greater than the regeneration start threshold Ds (D ≧ Ds) (step S30). If D ≧ Ds, the flag F D is F D = It is set to 1 (step S40), and it is determined whether or not it is an operation state in which regeneration control can be performed (step S50).

また、ステップS20においてフラグFD=1のときは再生制御が必要なため、この場合もステップS50へ進む。つまり、再生制御の必要性がある場合には、Sパージ制御よりも優先して再生制御が実施される。ステップS50において、例えば排気温度やアクセル開度,エンジン回転速度等から再生制御を実施できる運転状態であれば、フィルタ32の再生制御が実施される(ステップS60)。なお、再生制御可能な運転状態でないときはこのフローをリターンし、次以降の演算周期で再生制御可能な運転状態になるまで、ステップS10,S20及びS50の処理が繰り返される。 In addition, when the flag F D = 1 in step S20, regeneration control is necessary, and in this case, the process also proceeds to step S50. That is, when there is a need for regeneration control, regeneration control is performed with priority over S purge control. If it is determined in step S50 that the regeneration control can be performed based on, for example, the exhaust temperature, the accelerator opening, the engine speed, etc., the regeneration control of the filter 32 is performed (step S60). When the operation state is not regeneratively controlled, this flow is returned, and the processes of steps S10, S20, and S50 are repeated until the operation state is reproducible in the next and subsequent calculation cycles.

続くステップS70〜S105は、吸蔵S量A,Bに応じて再生制御の実施時間を変更するための処理である。ステップS70では推定部41で推定された吸蔵S量A,Bが読み込まれ、吸蔵S量Aが上流Sパージ開始閾値As以上(A≧As)であるか否かが判定される(ステップS80)。A≧Asであれば、吸蔵S量Bが下流Sパージ開始閾値Bs以上(B≧Bs)であるか否かが判定される。(ステップS90)。A≧AsかつB≧Bsの場合、及び、A<Asの場合は、再生終了閾値Dfは通常の閾値D1に設定され(ステップS100)、A≧AsかつB<Bsの場合は、再生終了閾値Dfは通常の閾値D1よりも大きな値D2に設定される(ステップS105)。   The subsequent steps S70 to S105 are processes for changing the execution time of the regeneration control in accordance with the occlusion S amounts A and B. In step S70, the storage S amounts A and B estimated by the estimation unit 41 are read, and it is determined whether or not the storage S amount A is equal to or higher than the upstream S purge start threshold value As (A ≧ As) (step S80). . If A ≧ As, it is determined whether the occlusion S amount B is equal to or greater than the downstream S purge start threshold Bs (B ≧ Bs). (Step S90). When A ≧ As and B ≧ Bs, and when A <As, the regeneration end threshold value Df is set to the normal threshold value D1 (step S100). When A ≧ As and B <Bs, the regeneration end threshold value is set. Df is set to a value D2 larger than the normal threshold value D1 (step S105).

そして、ステップS110では、PM堆積量DがステップS100又はS105で設定された再生終了閾値Df未満(D<Df)であるか否かが判定され、D<Dfとなるまで再生制御が継続される。なお、再生制御中もNOxトラップ触媒31,33には硫黄成分が吸蔵しうるため、再生制御の途中で再生終了閾値Dfが変わることがある。ステップS110でD<Dfとなると、再生制御は終了されて(ステップS120)、フラグFDがFD=0にリセットされ(ステップS130)、このフローをリターンする。 In step S110, it is determined whether the PM accumulation amount D is less than the regeneration end threshold Df set in step S100 or S105 (D <Df), and regeneration control is continued until D <Df. . Note that, during the regeneration control, the NOx trap catalysts 31 and 33 can occlude sulfur components, so the regeneration end threshold Df may change during the regeneration control. If the D <Df in step S110, the reproduction control is terminated (step S120), the flag F D is reset to F D = 0 (step S130), it returns the flow.

ステップS20でフラグFD=0であり、かつ、ステップS30でPM堆積量Dが再生開始閾値Ds未満(D<Ds)のときは、ステップS140に進み、Sパージ制御のフロー(図5)が実施される。図5に示すように、上流Sパージ制御部42では、推定部41で推定された上流NOxトラップ触媒31の吸蔵S量Aが読み込まれ(ステップW10)、フラグFAがFA=0であるか否かが判定される(ステップW15)。フラグFAは、上流Sパージ制御の開始条件が成立したか否かを判定するためのものであり、FA=1は開始条件成立(上流Sパージ制御の要求あり)に対応し、FA=0は開始条件の不成立(上流Sパージ制御の要求なし)に対応する。 When the flag F D = 0 in step S20 and the PM accumulation amount D is less than the regeneration start threshold value Ds (D <Ds) in step S30, the process proceeds to step S140, and the flow of S purge control (FIG. 5) is performed. To be implemented. As shown in FIG. 5, the upstream S purge control section 42, storage S amount A of the upstream NOx trap catalyst 31 estimated by the estimator 41 is read (step W10), the flag F A is a F A = 0 Is determined (step W15). Flag F A is for the starting condition of the upstream S purge control is determined whether or not satisfied, F A = 1 corresponds to the starting condition is satisfied (Yes request upstream S purge control), F A = 0 corresponds to failure of start condition (no request for upstream S purge control).

フラグFA=0のときは、吸蔵S量Aが上流Sパージ開始閾値As以上(A≧As)であるか否かが判定され(ステップW20)、A≧AsであればフラグFAがFA=1に設定されて(ステップW25)、排気温度上昇制御が実施される(ステップW30)。続くステップW35では、例えば排気温度やアクセル開度,エンジン回転速度等から上流Sパージ制御を実施できる運転状態であるか否かが判定され、上流Sパージ制御を実施可能であれば、上流インジェクタ34による還元剤の噴射が開始されて上流Sパージ制御が実施される(ステップW40)。一方、上流Sパージ制御可能な運転状態でないときはこのフローをリターンし、次以降の演算周期で上流Sパージ制御可能な運転状態になるまで、ステップW10,W15,W30及びW35の処理が繰り返される。 When the flag F A = 0, whether occluded S amount A is upstream S purge start threshold As above (A ≧ As) is determined (step W20), if A ≧ As flag F A is F A = 1 is set (step W25), and exhaust gas temperature rise control is performed (step W30). In the subsequent step W35, it is determined whether or not the operation state is such that the upstream S purge control can be performed, for example, from the exhaust temperature, the accelerator opening, the engine speed, and the like. Thus, the injection of the reducing agent is started, and the upstream S purge control is performed (step W40). On the other hand, when the upstream S purge control is not possible, this flow is returned, and the processes of steps W10, W15, W30, and W35 are repeated until the upstream S purge control is possible in the next and subsequent calculation cycles. .

上流Sパージ制御が開始された後は、吸蔵S量Aが上流Sパージ終了閾値Af未満(A<Af)であるか否かが判定される(ステップW45)。吸蔵S量Aはすぐには上流Sパージ終了閾値Af未満にはならないため、今度は下流Sパージ制御部43において、推定部41で推定された下流NOxトラップ触媒33の吸蔵S量Bが読み込まれ、(ステップW75)、フラグFBがFB=0であるか否かが判定される(ステップW80)。フラグFBは、下流Sパージ制御の開始条件が成立したか否かを判定するためのものであり、FB=1は開始条件成立(下流Sパージ制御の要求あり)に対応し、FB=0は開始条件の不成立(下流Sパージ制御の要求なし)に対応する。 After the upstream S purge control is started, it is determined whether or not the occlusion S amount A is less than the upstream S purge end threshold Af (A <Af) (step W45). Since the storage S amount A does not immediately become less than the upstream S purge end threshold Af, the downstream S purge control unit 43 reads the storage S amount B of the downstream NOx trap catalyst 33 estimated by the estimation unit 41 this time. (Step W75), it is determined whether or not the flag F B is F B = 0 (Step W80). The flag F B is used to determine whether or not the downstream S purge control start condition is satisfied. F B = 1 corresponds to the start condition satisfied (the downstream S purge control is requested), and F B = 0 corresponds to failure of starting condition (no request for downstream S purge control).

フラグFB=0のときは、吸蔵S量Bが下流Sパージ開始閾値Bs以上(B≧Bs)であるか否かが判定され(ステップW85)、B<Bsであれば下流Sパージ制御は不要であるため、このフローをリターンする。次の周期以降において、上流Sパージ制御が実施されている間に(ステップW45の条件が成立する前に)B≧Bsとならなければ、下流Sパージ制御は実施されない。一方、上流Sパージ制御が実施されている間に(ステップW45の条件が成立する前に)B≧Bsとなった場合は、フラグFBがFB=1に設定される(ステップW90)。 When the flag F B = 0, it is determined whether or not the storage S amount B is equal to or greater than the downstream S purge start threshold Bs (B ≧ Bs) (step W85). If B <Bs, the downstream S purge control is performed. Since this is unnecessary, this flow is returned. After the next cycle, if B ≧ Bs is not satisfied while upstream S purge control is being performed (before the condition of step W45 is satisfied), downstream S purge control is not performed. On the other hand, when B ≧ Bs is satisfied while the upstream S purge control is being performed (before the condition of step W45 is satisfied), the flag F B is set to F B = 1 (step W90).

続いて、例えば排気温度やアクセル開度,エンジン回転速度等から下流Sパージ制御を実施できる運転状態であるか否かが判定され(ステップW95)、下流Sパージ制御を実施可能であれば下流インジェクタ35による還元剤の噴射が開始されて下流Sパージ制御が実施される(ステップW100)。これに対して、下流Sパージ制御可能な運転状態でないときはこのフローをリターンし、下流Sパージ制御可能な運転状態になったら下流Sパージ制御を実施する。下流Sパージ制御が開始された後は、吸蔵S量Bが下流Sパージ終了閾値Bf未満(B<Bf)であるか否かが判定される(ステップW105)。   Subsequently, for example, it is determined whether or not the operation state is such that the downstream S purge control can be performed based on the exhaust temperature, the accelerator opening, the engine speed, and the like (step W95), and if the downstream S purge control can be performed, the downstream injector The injection of the reducing agent by 35 is started, and the downstream S purge control is performed (step W100). On the other hand, when the operation state in which the downstream S purge control is not possible, this flow is returned, and when the operation state in which the downstream S purge control is possible, the downstream S purge control is performed. After the downstream S purge control is started, it is determined whether or not the occlusion S amount B is less than the downstream S purge end threshold Bf (B <Bf) (step W105).

上流Sパージ制御が実施されている間にB<Bfとなった場合(すなわちステップW105がステップW45よりも先に成立した場合)、下流インジェクタ35の噴射が停止されて下流Sパージ制御が終了される(ステップW110)。そして、フラグFBがFB=0にリセットされ(ステップW115)、このフローをリターンする。その後は、ステップW45においてA<Afが成立するまで排気温度上昇制御と上流Sパージ制御とが実施され、A<Afとなったら上流インジェクタ34の噴射が停止される(ステップW50)。そして、フラグFAがFA=0にリセットされ(ステップW55)、排気温度上昇制御が終了される(ステップW60)。なお、この時点で下流Sパージ制御を実施していなければ、フラグFBはFB=0に設定されているため、このフローをリターンする。 When B <Bf is satisfied while the upstream S purge control is being performed (that is, when step W105 is established before step W45), the injection of the downstream injector 35 is stopped and the downstream S purge control is terminated. (Step W110). Then, the flag F B is reset to F B = 0 (step W115), and this flow is returned. Thereafter, exhaust temperature rise control and upstream S purge control are performed until A <Af is established in step W45, and when A <Af, injection of the upstream injector 34 is stopped (step W50). Then, the flag F A is reset to F A = 0 (step W55), and the exhaust gas temperature increase control is ended (step W60). If the downstream S purge control is not performed at this time, the flag F B is set to F B = 0, and this flow is returned.

一方、下流Sパージ制御が実施されている間にA<Afとなった場合(すなわちステップW45がステップW105よりも先に成立した場合)、上流インジェクタ34の噴射が停止されて上流Sパージ制御が終了される(ステップW50)。そして、フラグFAがFA=0にリセットされ(ステップW55)、排気温度上昇制御が終了される(ステップW60)。この場合は、フラグFBはFB=1に設定されているため、ステップW65からステップW70へ進み、ポスト噴射が開始され、このフローをリターンする。 On the other hand, when A <Af is satisfied while the downstream S purge control is being performed (that is, when step W45 is established before step W105), the injection of the upstream injector 34 is stopped and the upstream S purge control is performed. The process is terminated (step W50). Then, the flag F A is reset to F A = 0 (step W55), and the exhaust gas temperature increase control is ended (step W60). In this case, since the flag F B is set to F B = 1, the process proceeds from step W65 to step W70, post injection is started, and this flow is returned.

次の周期では、ステップW20からステップW120へ進み、フラグFBがFB=1であるか否かが判定され、吸蔵S量Bが読み込まれて(ステップW125)、B<Bfであるか否かが判定される(ステップW130)。B<Bfとなるまでこの処理が繰り返され、B<Bfとなったら下流インジェクタ35の噴射が停止されて下流Sパージ制御が終了される(ステップW135)。そして、ポスト噴射も停止され(ステップW140)、フラグFBがFB=0にリセットされて(ステップW145)、このフローをリターンする。 In the next cycle, the process proceeds from step W20 to step W120, it is determined whether or not the flag F B is F B = 1, the stored S amount B is read (step W125), and whether or not B <Bf is satisfied. Is determined (step W130). This process is repeated until B <Bf, and when B <Bf, the injection of the downstream injector 35 is stopped and the downstream S purge control is terminated (step W135). Then, the post injection is also stopped (step W140), the flag F B is reset to F B = 0 (step W145), and this flow is returned.

[1−4.作用]
図6(a)〜(c)に、Sパージ制御時の上流NOxトラップ触媒31,下流NOxトラップ触媒33の温度変化と制御内容とを示す。図6(a)に示すように、時刻t0で上流NOxトラップ触媒31の吸蔵S量Aが上流Sパージ開始閾値As以上(A≧As)になると、まずは上流Sパージ制御部42により排気温度上昇制御が開始され、これによりNOxトラップ触媒31,33の温度が徐々に上昇する。時刻t1で上流Sパージ制御の実施可能な運転状態となると、上流Sパージ制御が開始される。上流インジェクタ34から噴射された還元剤は、上流NOxトラップ触媒31の周辺雰囲気をリッチ化するとともに、上流NOxトラップ触媒31上で燃焼して上流NOxトラップ触媒31の温度をさらに高めていく。
[1-4. Action]
FIGS. 6A to 6C show temperature changes and control details of the upstream NOx trap catalyst 31 and the downstream NOx trap catalyst 33 during the S purge control. As shown in FIG. 6A, when the storage amount A of the upstream NOx trap catalyst 31 becomes equal to or greater than the upstream S purge start threshold value As (A ≧ As) at time t 0 , first, the exhaust temperature is controlled by the upstream S purge control unit 42. Ascending control is started, and as a result, the temperatures of the NOx trap catalysts 31, 33 gradually increase. If the feasible operating conditions of upstream S purge control at time t 1, the upstream S purge control is started. The reducing agent injected from the upstream injector 34 enriches the atmosphere around the upstream NOx trap catalyst 31 and burns on the upstream NOx trap catalyst 31 to further increase the temperature of the upstream NOx trap catalyst 31.

上流NOxトラップ触媒31の温度がSパージ可能温度Tp以上になる時刻t2付近から、上流NOxトラップ触媒31に吸蔵していた硫黄成分が放出され始める。なお、上流Sパージ制御中に、下流NOxトラップ触媒33の吸蔵S量Bが下流Sパージ開始閾値Bs以上(B≧Bs)にならない場合は、図6(a)に示すように下流Sパージ制御は実施されない。この場合、下流NOxトラップ触媒33の温度は、上流Sパージ制御により上昇していくものの、Sパージ可能温度Tp以上となることはない。そして、時刻t3で吸蔵S量Aが上流Sパージ終了閾値Af未満(A<Af)になると、排気温度上昇制御が終了されるとともに、上流インジェクタ34による還元剤噴射も停止されて上流Sパージ制御が終了される。これにより、上流NOxトラップ触媒31は徐々に温度低下する。 From the vicinity of the time t 2 the temperature of the upstream NOx trap catalyst 31 becomes equal to or higher than S purgeable temperature Tp, the sulfur component was occluded upstream NOx trap catalyst 31 starts to be released. If the stored S amount B of the downstream NOx trap catalyst 33 does not exceed the downstream S purge start threshold Bs (B ≧ Bs) during the upstream S purge control, the downstream S purge control is performed as shown in FIG. Is not implemented. In this case, the temperature of the downstream NOx trap catalyst 33 rises due to the upstream S purge control, but does not exceed the S purge possible temperature Tp. When the storage amount A becomes less than the upstream S purge end threshold Af (A <Af) at time t 3 , the exhaust temperature rise control is terminated, and the reducing agent injection by the upstream injector 34 is also stopped and the upstream S purge is performed. Control is terminated. As a result, the temperature of the upstream NOx trap catalyst 31 gradually decreases.

また、上流Sパージ制御中に、下流NOxトラップ触媒33の吸蔵S量Bが下流Sパージ開始閾値Bs以上(B≧Bs)になった場合は、図6(b)及び図6(c)に示すように、下流Sパージ制御の実施可能な運転状態となった時刻t4から、下流Sパージ制御が開始される。下流インジェクタ35から噴射された還元剤は、下流NOxトラップ触媒33の周辺雰囲気をリッチ化するとともに、下流NOxトラップ触媒33上で燃焼して下流NOxトラップ触媒33の温度を高めていく。 Also, during the upstream S purge control, when the stored S amount B of the downstream NOx trap catalyst 33 is equal to or greater than the downstream S purge start threshold Bs (B ≧ Bs), it is shown in FIGS. 6B and 6C. as shown, from the time t 4 when became feasible operating state of the downstream S purge control, the downstream S purge control is started. The reducing agent injected from the downstream injector 35 enriches the atmosphere around the downstream NOx trap catalyst 33 and burns on the downstream NOx trap catalyst 33 to increase the temperature of the downstream NOx trap catalyst 33.

下流Sパージ制御が実施される場合であっても、まずは上流NOxトラップ触媒31の温度がSパージ可能温度Tp以上となり(時刻t5)、この時点から上流NOxトラップ触媒31に吸蔵した硫黄成分が放出され始める。なお、上流NOxトラップ触媒31の温度は、下流Sパージ制御が実施されないときと比べて高温となる。続いて、時刻t6において下流NOxトラップ触媒33の温度もSパージ可能温度Tp以上となり、下流NOxトラップ触媒33からも硫黄成分が放出され始める。 Even when the downstream S purge control is performed, first, the temperature of the upstream NOx trap catalyst 31 becomes equal to or higher than the S purgeable temperature Tp (time t 5 ), and the sulfur component stored in the upstream NOx trap catalyst 31 from this point It begins to be released. Note that the temperature of the upstream NOx trap catalyst 31 is higher than when the downstream S purge control is not performed. Subsequently, at time t 6 , the temperature of the downstream NOx trap catalyst 33 becomes equal to or higher than the S purgeable temperature Tp, and the sulfur component starts to be released from the downstream NOx trap catalyst 33 as well.

そして、下流NOxトラップ触媒33の吸蔵S量Bが上流Sパージ制御中に下流Sパージ終了閾値Bfを下回ると、図6(b)に示すように、上流Sパージ制御よりも先に下流Sパージ制御が終了される(時刻t7)。これにより、下流インジェクタ35による還元剤噴射が停止されるため、下流NOxトラップ触媒33の温度は低下していく。時刻t7以降は、上流NOxトラップ触媒31の熱劣化を抑制するために、上流インジェクタ34の噴射量や噴射タイミングを調節して、上流NOxトラップ触媒31の温度をSパージ可能温度Tp近傍まで低下させる。その後、上流NOxトラップ触媒31の吸蔵S量Aが上流Sパージ終了閾値Afを下回ると、排気温度上昇制御と上流Sパージ制御とが終了される(時刻t8)。 When the storage amount B of the downstream NOx trap catalyst 33 falls below the downstream S purge end threshold Bf during the upstream S purge control, as shown in FIG. 6B, the downstream S purge is performed before the upstream S purge control. Control is terminated (time t 7 ). Thereby, since the reducing agent injection by the downstream injector 35 is stopped, the temperature of the downstream NOx trap catalyst 33 is lowered. After time t 7 , in order to suppress thermal deterioration of the upstream NOx trap catalyst 31, the injection amount and injection timing of the upstream injector 34 are adjusted, and the temperature of the upstream NOx trap catalyst 31 is lowered to near the S purgeable temperature Tp. Let Thereafter, when the occlusion S amount A of the upstream NOx trap catalyst 31 falls below the upstream S purge end threshold Af, the exhaust temperature increase control and the upstream S purge control are ended (time t 8 ).

一方、下流Sパージ制御が終了する前に、上流NOxトラップ触媒31の吸蔵S量Aが上流Sパージ終了閾値Afを下回った場合は、図6(c)に示すように、下流Sパージ制御中に排気温度上昇制御及び上流Sパージ制御が終了され(時刻t9)、これにより上流NOxトラップ触媒31の温度は徐々に低下していく。これに対して、下流NOxトラップ触媒33の温度はSパージ可能温度Tp以上に保持する必要があるため、上流Sパージ制御が終了された時点(時刻t9)から、筒内噴射弁4によるポスト噴射が実施される。そして、下流NOxトラップ触媒33の吸蔵S量Bが下流Sパージ終了閾値Bfを下回ると、下流Sパージ制御とポスト噴射とが終了される(時刻t10)。 On the other hand, if the stored S amount A of the upstream NOx trap catalyst 31 falls below the upstream S purge end threshold Af before the downstream S purge control ends, the downstream S purge control is in progress as shown in FIG. Then, the exhaust gas temperature increase control and the upstream S purge control are finished (time t 9 ), whereby the temperature of the upstream NOx trap catalyst 31 gradually decreases. On the other hand, since the temperature of the downstream NOx trap catalyst 33 needs to be maintained at a temperature equal to or higher than the S purgeable temperature Tp, the post by the in-cylinder injection valve 4 from the time when the upstream S purge control is finished (time t 9 ). Injection is performed. When the storage S amount B of the downstream NOx trap catalyst 33 falls below the downstream S purge end threshold Bf, the downstream S purge control and the post injection are ended (time t 10 ).

[1−5.効果]
したがって、上記の排気浄化装置30によれば、下流NOxトラップ触媒33のSパージ制御(下流Sパージ制御,第二パージ制御)は、上流NOxトラップ触媒31に対するSパージ制御(上流Sパージ制御,第一パージ制御)が実施されるときの下流NOxトラップ触媒33の硫黄成分(所定成分)の吸蔵状況に基づいて、上流Sパージ制御と共に実施される。すなわち、下流Sパージ制御は単独では実施されず、上流Sパージ制御と同時連続的に実施されるため、燃費悪化を抑制しながら硫黄成分を適切に放出することができる。
[1-5. effect]
Therefore, according to the exhaust purification device 30 described above, the S purge control (downstream S purge control, second purge control) of the downstream NOx trap catalyst 33 is performed on the upstream NOx trap catalyst 31 (upstream S purge control, second purge control). Based on the storage status of the sulfur component (predetermined component) of the downstream NOx trap catalyst 33 when one purge control) is performed, this is performed together with the upstream S purge control. That is, since the downstream S purge control is not performed alone, but is performed simultaneously with the upstream S purge control, the sulfur component can be appropriately released while suppressing deterioration in fuel consumption.

上記の排気浄化装置30では、上流NOxトラップ触媒Sパージ開始閾値(第一閾値)Asよりも下流Sパージ開始閾値(第二閾値)Bsの方が小さな値に設定されているため、下流NOxトラップ触媒33の吸蔵S量Bが過度に増大することを防ぐことができ、下流NOxトラップ触媒33のNOx吸蔵能力の低下を防止することができる。   In the exhaust purification device 30 described above, since the downstream S purge start threshold (second threshold) Bs is set to a smaller value than the upstream NOx trap catalyst S purge start threshold (first threshold) As, the downstream NOx trap. It is possible to prevent the storage S amount B of the catalyst 33 from excessively increasing, and to prevent the NOx storage capacity of the downstream NOx trap catalyst 33 from being lowered.

また、上記の排気浄化装置30では、排気通路16に、排気流れ方向の上流側から順に上流NOxトラップ触媒31,フィルタ32,下流NOxトラップ触媒33が設けられる。換言すると、排気通路16に上流NOxトラップ触媒31と下流NOxトラップ触媒33とを離して配置するとともに、これらの間に熱容量の大きなフィルタ32を配置することで、上流NOxトラップ触媒31と下流NOxトラップ触媒33とを温度帯の異なる場所に配置することができる。これにより、上流NOxトラップ触媒31が高いNOx浄化性能を発揮する運転状態と、下流NOxトラップ触媒33が高いNOx浄化性能を発揮する運転状態とを相違させることができ、システム全体のNOx浄化性能を高めることができる。すなわち、エンジン1の運転領域全体に亘って高いNOx浄化性能を確保することができる。   Further, in the above exhaust purification device 30, the upstream NOx trap catalyst 31, the filter 32, and the downstream NOx trap catalyst 33 are provided in the exhaust passage 16 in order from the upstream side in the exhaust flow direction. In other words, the upstream NOx trap catalyst 31 and the downstream NOx trap catalyst 33 are disposed apart from each other in the exhaust passage 16, and the filter 32 having a large heat capacity is disposed therebetween, so that the upstream NOx trap catalyst 31 and the downstream NOx trap catalyst are disposed. The catalyst 33 and the catalyst 33 can be arranged at different temperatures. Thereby, the operation state in which the upstream NOx trap catalyst 31 exhibits high NOx purification performance and the operation state in which the downstream NOx trap catalyst 33 exhibits high NOx purification performance can be differentiated, and the NOx purification performance of the entire system can be reduced. Can be increased. That is, high NOx purification performance can be ensured over the entire operation region of the engine 1.

さらに、上記の排気浄化装置30では、二つのNOxトラップ触媒31,33の間に位置するフィルタ32に堆積したPMを強制的に燃焼させる再生制御が、上流Sパージ制御よりも先に実施される。言い換えると、再生制御の方が上流Sパージ制御よりも優先度が高く、上流Sパージ制御は再生制御の終了後に実施される。これにより、フィルタ32の異常発熱が防止され、フィルタ32を保護することができる。また、フィルタ32の再生制御後に上流Sパージ制御が実施されることで、上流NOxトラップ触媒31の温度を早期に高めることができるため、上流Sパージ制御の実施時間を短縮することができ、上流Sパージ制御で消費される燃料量を低減できるので燃費悪化を抑制することができる。   Further, in the exhaust purification device 30 described above, regeneration control for forcibly burning PM accumulated on the filter 32 located between the two NOx trap catalysts 31 and 33 is performed prior to the upstream S purge control. . In other words, the regeneration control has a higher priority than the upstream S purge control, and the upstream S purge control is performed after the regeneration control ends. Thereby, abnormal heat generation of the filter 32 is prevented, and the filter 32 can be protected. In addition, since the upstream S purge control is performed after the regeneration control of the filter 32, the temperature of the upstream NOx trap catalyst 31 can be increased at an early stage, so the time for performing the upstream S purge control can be shortened. Since the amount of fuel consumed by the S purge control can be reduced, fuel consumption deterioration can be suppressed.

加えて、フィルタ32の再生制御では、上流NOxトラップ触媒31に吸蔵した硫黄成分の量(吸蔵S量A)と下流NOxトラップ触媒33に吸蔵した硫黄成分の量(吸蔵S量B)とに応じて、再生制御の実施時間が変更される。すなわち、再生制御後に実施されうるSパージ制御時に、フィルタ32に堆積したPMが燃焼することを見越して再生制御の実施時間を変更することで、再生制御で消費される燃料量を低減でき、燃費悪化を抑制することができる。   In addition, in the regeneration control of the filter 32, it depends on the amount of sulfur component stored in the upstream NOx trap catalyst 31 (storage S amount A) and the amount of sulfur component stored in the downstream NOx trap catalyst 33 (storage S amount B). Thus, the execution time of the regeneration control is changed. That is, during the S purge control that can be performed after the regeneration control, the amount of fuel consumed in the regeneration control can be reduced by changing the time for performing the regeneration control in anticipation that the PM accumulated in the filter 32 burns. Deterioration can be suppressed.

特に本実施形態では、再生制御後に上流Sパージ制御のみが実施される場合は、再生終了閾値Dfが通常の閾値D1よりも大きな値D2に設定されて、再生制御の実施時間が短縮されるため、燃料消費量を低減することができる。また、再生制御後に上流Sパージ制御と下流Sパージ制御とが実施される場合は、再生終了閾値Dfが通常の閾値D1に設定されるため、フィルタ32の過度な熱劣化を防止することができ、フィルタ32を保護することができる。   In particular, in the present embodiment, when only the upstream S purge control is performed after the regeneration control, the regeneration end threshold value Df is set to a value D2 that is larger than the normal threshold value D1, and therefore the regeneration control execution time is shortened. , Fuel consumption can be reduced. In addition, when the upstream S purge control and the downstream S purge control are performed after the regeneration control, the regeneration end threshold value Df is set to the normal threshold value D1, so that excessive thermal deterioration of the filter 32 can be prevented. The filter 32 can be protected.

また、上記の排気浄化装置30では、上流Sパージ制御が開始される前に、ベースとなる排気温度を上昇させる排気温度上昇制御が実施されるため、還元剤の燃焼による昇温効果が得られにくい上流NOxトラップ触媒31の前段部分の温度を高めることができる。上流NOxトラップ触媒31の前段部分は、最初に硫黄成分が吸蔵する部分であり硫黄成分が多く吸蔵しうるため、この前段部分の昇温性を高めることで、上流NOxトラップ触媒31からの硫黄成分の放出,還元を促進することができる。   Further, in the exhaust purification device 30 described above, exhaust temperature increase control for increasing the exhaust temperature serving as a base is performed before the upstream S purge control is started, so that a temperature increase effect by combustion of the reducing agent is obtained. It is possible to increase the temperature of the upstream portion of the upstream NOx trap catalyst 31 that is difficult. The upstream portion of the upstream NOx trap catalyst 31 is a portion where the sulfur component is first stored and can store a large amount of sulfur component. Therefore, the sulfur component from the upstream NOx trap catalyst 31 is improved by increasing the temperature rise performance of the upstream portion. Release and reduction can be promoted.

なお、上記実施形態では、上流NOxトラップ触媒31の直上流に上流インジェクタ34を備え、上流Sパージ制御ではこの上流インジェクタ34から還元剤が噴射されるため、上流NOxトラップ触媒31を効果的に昇温させることができる。また、上流インジェクタ34から上流NOxトラップ触媒31までの距離が短いため、上流NOxトラップ触媒31に吸蔵した硫黄成分と還元剤との反応性を高めることができ、これらによって上流NOxトラップ触媒31に吸蔵した硫黄成分を効率よく除去することができる。   In the above embodiment, the upstream injector 34 is provided immediately upstream of the upstream NOx trap catalyst 31, and the reducing agent is injected from the upstream injector 34 in the upstream S purge control. Can be warmed. Further, since the distance from the upstream injector 34 to the upstream NOx trap catalyst 31 is short, the reactivity between the sulfur component occluded in the upstream NOx trap catalyst 31 and the reducing agent can be increased, and thereby the upstream NOx trap catalyst 31 occludes. The sulfur component thus removed can be efficiently removed.

また、上記実施形態では、下流NOxトラップ触媒33の直上流に下流インジェクタ35を備え、下流Sパージ制御ではこの下流インジェクタ35から還元剤が噴射されるため、還元剤を有効に利用することができ、下流NOxトラップ触媒33を効果的に昇温させることができる。また、上流NOxトラップ触媒31の下流側で還元剤が噴射されるため、上流NOxトラップ触媒31の過度の熱劣化を抑制することができる。   In the above embodiment, the downstream injector 35 is provided immediately upstream of the downstream NOx trap catalyst 33. In the downstream S purge control, the reducing agent is injected from the downstream injector 35, so that the reducing agent can be used effectively. The downstream NOx trap catalyst 33 can be effectively heated. Further, since the reducing agent is injected on the downstream side of the upstream NOx trap catalyst 31, excessive thermal deterioration of the upstream NOx trap catalyst 31 can be suppressed.

上記実施形態では、上流Sパージ制御が開始された後に下流Sパージ制御が開始されるため、上流Sパージ制御により下流NOxトラップ触媒33の温度が上昇したところで下流Sパージ制御が開始されることとなる。これにより、下流NOxトラップ触媒33の温度を早期に高めることができるため、下流Sパージ制御の実施時間を短縮することができる。そのため、下流Sパージ制御で消費される燃料量を低減することができ、燃費悪化を抑制することができる。   In the above embodiment, since the downstream S purge control is started after the upstream S purge control is started, the downstream S purge control is started when the temperature of the downstream NOx trap catalyst 33 is increased by the upstream S purge control. Become. Thereby, since the temperature of the downstream NOx trap catalyst 33 can be raised early, the implementation time of the downstream S purge control can be shortened. Therefore, the amount of fuel consumed by the downstream S purge control can be reduced, and fuel consumption deterioration can be suppressed.

上記実施形態では、下流Sパージ制御において、上流Sパージ制御が先に終了した場合は筒内噴射弁4によるポスト噴射が行われて排気通路16へ燃料が供給されるため、上流Sパージ制御終了後の下流NOxトラップ触媒33の温度をSパージ可能温度Tp以上に保持することができるとともに、上流NOxトラップ触媒31の過度な熱劣化を抑制することができる。   In the above embodiment, in the downstream S purge control, when the upstream S purge control is finished first, the post injection by the in-cylinder injection valve 4 is performed and the fuel is supplied to the exhaust passage 16, so the upstream S purge control is finished. The temperature of the downstream downstream NOx trap catalyst 33 can be maintained at the S purgeable temperature Tp or higher, and excessive thermal deterioration of the upstream NOx trap catalyst 31 can be suppressed.

[2.第二実施形態]
次に、第二実施形態に係る排気浄化装置30′について、図7を用いて説明する。本排気浄化装置30′は、上流NOxトラップ触媒31と下流NOxトラップ触媒33との間にフィルタ32を備えていない点を除いて、第一実施形態の構成と同様に構成される。なお、フィルタ32を再生制御するための再生制御部44も、本実施形態のエンジン制御装置40には設けられていない。以下、第一実施形態と同様の装置や構成については、第一実施形態と同様の符号を付し、重複する説明は簡略化する。
[2. Second embodiment]
Next, an exhaust purification device 30 'according to the second embodiment will be described with reference to FIG. This exhaust purification device 30 ′ is configured in the same manner as in the first embodiment except that the filter 32 is not provided between the upstream NOx trap catalyst 31 and the downstream NOx trap catalyst 33. Note that the regeneration control unit 44 for controlling the regeneration of the filter 32 is also not provided in the engine control device 40 of the present embodiment. Hereinafter, about the apparatus and structure similar to 1st embodiment, the code | symbol similar to 1st embodiment is attached | subjected, and the overlapping description is simplified.

図7に示すように、本実施形態に係る排気浄化装置30′は、排気通路16のタービンの下流側に、排気流れ方向の上流側から順に上流NOxトラップ触媒(第一触媒)31及び下流NOxトラップ触媒(第二触媒)33が設けられる。上流NOxトラップ触媒31に吸蔵した吸蔵S量Aと下流NOxトラップ触媒33に吸蔵した吸蔵S量Bは、上記実施形態と同様、エンジン制御装置(制御手段)40の推定部41において推定される。   As shown in FIG. 7, the exhaust purification device 30 ′ according to the present embodiment has an upstream NOx trap catalyst (first catalyst) 31 and a downstream NOx in order from the upstream side in the exhaust flow direction to the downstream side of the turbine in the exhaust passage 16. A trap catalyst (second catalyst) 33 is provided. The storage S amount A stored in the upstream NOx trap catalyst 31 and the storage S amount B stored in the downstream NOx trap catalyst 33 are estimated by the estimation unit 41 of the engine control device (control means) 40 as in the above embodiment.

そして、上流NOxトラップ触媒31の吸蔵S量A(吸蔵状況)に基づき、上流Sパージ制御部42により上流Sパージ制御(第一パージ制御)が実施されるとともに、上流Sパージ制御を実施するときの下流NOxトラップ触媒33の吸蔵S量B(吸蔵状況)に基づき、下流Sパージ制御部43により下流Sパージ制御(第二パージ制御)が実施される。つまり、本排気浄化装置30′も、上記の排気浄化装置30と同様、下流Sパージ制御は、上流Sパージ制御が開始された後に(すなわち上流Sパージ制御が実施される場合に限って)開始され、これにより上流Sパージ制御と下流Sパージ制御とが同時連続的に実施される。   When the upstream S purge control unit 42 performs the upstream S purge control (first purge control) on the basis of the storage S amount A (storage state) of the upstream NOx trap catalyst 31, and when the upstream S purge control is performed. The downstream S purge control unit 43 performs downstream S purge control (second purge control) based on the storage S amount B (storage state) of the downstream NOx trap catalyst 33. That is, in the exhaust purification device 30 ′ as well, the downstream S purge control is started after the upstream S purge control is started (that is, only when the upstream S purge control is performed) as in the exhaust purification device 30 described above. Thus, the upstream S purge control and the downstream S purge control are performed simultaneously and continuously.

具体的に、上流Sパージ制御部42は、上記実施形態と同様に、推定部41で推定された吸蔵S量Aが上流Sパージ開始閾値(第一閾値)As以上(A≧As)の場合に、上流インジェクタ34から所定量の還元剤を間欠的に噴射させることで、上流NOxトラップ触媒31の周辺雰囲気をリッチ化するとともに上流NOxトラップ触媒31をSパージ可能温度Tp以上に昇温させ、硫黄成分を放出させて還元する。   Specifically, the upstream S purge control unit 42, when the storage S amount A estimated by the estimation unit 41 is equal to or greater than the upstream S purge start threshold (first threshold) As (A ≧ As), as in the above embodiment. In addition, by intermittently injecting a predetermined amount of reducing agent from the upstream injector 34, the ambient atmosphere of the upstream NOx trap catalyst 31 is enriched and the upstream NOx trap catalyst 31 is heated to a temperature equal to or higher than the S purgeable temperature Tp, Release sulfur component to reduce.

また、下流Sパージ制御部43は、上記実施形態と同様に、上流Sパージ制御部42による上流Sパージ制御の開始後において、推定部41で推定された吸蔵S量Bが下流Sパージ開始閾値(第二閾値)Bs以上(B≧Bs)の場合に、下流インジェクタ35から所定量の還元剤を間欠的に噴射させ、下流NOxトラップ触媒33の周辺雰囲気をリッチ化するとともに下流NOxトラップ触媒33をSパージ可能温度Tp以上に昇温させる。ここで、下流Sパージ開始閾値Bsは、上流Sパージ開始閾値Asよりも小さい値(Bs<As)に予め設定されている。
なお、上流Sパージ制御部42は、上記実施形態と同様、推定部41で推定された吸蔵S量Aが上流Sパージ開始閾値As以上(A≧As)の場合、上流Sパージ制御に先立って、吸気流量を絞ることで排気温度を上昇させる排気温度上昇制御を開始する。
Similarly to the above embodiment, the downstream S purge control unit 43 determines that the stored S amount B estimated by the estimation unit 41 after the upstream S purge control by the upstream S purge control unit 42 is the downstream S purge start threshold value. (Second threshold) When Bs is equal to or greater than Bs (B ≧ Bs), a predetermined amount of reducing agent is intermittently injected from the downstream injector 35 to enrich the ambient atmosphere of the downstream NOx trap catalyst 33 and the downstream NOx trap catalyst 33. Is raised to an S purgeable temperature Tp or higher. Here, the downstream S purge start threshold value Bs is preset to a value (Bs <As) smaller than the upstream S purge start threshold value As.
Similar to the above embodiment, the upstream S purge control unit 42 prior to the upstream S purge control when the occlusion S amount A estimated by the estimation unit 41 is equal to or greater than the upstream S purge start threshold value As (A ≧ As). Then, exhaust temperature increase control for increasing the exhaust temperature by reducing the intake flow rate is started.

このような排気浄化装置30′によっても、下流NOxトラップ触媒33のSパージ制御(下流Sパージ制御,第二パージ制御)は、上流NOxトラップ触媒31に対するSパージ制御(上流Sパージ制御,第一パージ制御)が実施されるときの下流NOxトラップ触媒33の硫黄成分(所定成分)の吸蔵状況に基づいて、上流Sパージ制御と共に実施される。すなわち、下流Sパージ制御は単独では実施されず、上流Sパージ制御と同時連続的に実施されるため、燃費悪化を抑制しながら硫黄成分を適切に放出することができる。   Even with such an exhaust purification device 30 ′, the S purge control (downstream S purge control, second purge control) of the downstream NOx trap catalyst 33 is performed on the upstream NOx trap catalyst 31 (upstream S purge control, first purge). Based on the storage status of the sulfur component (predetermined component) of the downstream NOx trap catalyst 33 when the purge control is performed, the purge control is performed together with the upstream S purge control. That is, since the downstream S purge control is not performed alone, but is performed simultaneously with the upstream S purge control, the sulfur component can be appropriately released while suppressing deterioration in fuel consumption.

また、本実施形態に係る排気浄化装置30′でも、上流NOxトラップ触媒Sパージ開始閾値(第一閾値)Asよりも下流Sパージ開始閾値(第二閾値)Bsの方が小さな値に設定されているため、下流NOxトラップ触媒33の吸蔵S量Bが過度に増大することを防ぐことができ、下流NOxトラップ触媒33のNOx吸蔵能力の低下を防止することができる。
なお、本排気浄化装置30′でも、上流Sパージ制御が開始される前に、ベースとなる排気温度を上昇させる排気温度上昇制御が実施されるため、還元剤の燃焼による昇温効果が得られにくい上流NOxトラップ触媒31の前段部分の温度を高めることができる。これにより、上流NOxトラップ触媒31からの硫黄成分の放出,還元を促進することができる。
Also in the exhaust purification device 30 ′ according to the present embodiment, the downstream S purge start threshold (second threshold) Bs is set to a smaller value than the upstream NOx trap catalyst S purge start threshold (first threshold) As. Therefore, it is possible to prevent the storage S amount B of the downstream NOx trap catalyst 33 from excessively increasing, and it is possible to prevent the NOx storage capability of the downstream NOx trap catalyst 33 from being lowered.
Also in the present exhaust purification device 30 ′, the exhaust temperature increase control for increasing the exhaust temperature as the base is performed before the upstream S purge control is started, so that the temperature increase effect due to the combustion of the reducing agent is obtained. It is possible to increase the temperature of the upstream portion of the upstream NOx trap catalyst 31 that is difficult. Thereby, the release and reduction of the sulfur component from the upstream NOx trap catalyst 31 can be promoted.

[3.変形例]
上述した実施形態に関わらず、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。
例えば、上流Sパージ制御や下流Sパージ制御における還元剤の供給を、筒内噴射弁4によるポスト噴射で行ってもよい。この場合には、上流インジェクタ34や下流インジェクタ35を省略することができるため、装置構成を簡素化することができ、コスト低減を図ることが可能である。
[3. Modified example]
Regardless of the embodiment described above, various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. Each structure of this embodiment can be selected as needed, or may be combined appropriately.
For example, the supply of the reducing agent in the upstream S purge control and the downstream S purge control may be performed by post injection by the in-cylinder injection valve 4. In this case, since the upstream injector 34 and the downstream injector 35 can be omitted, the configuration of the apparatus can be simplified and the cost can be reduced.

また、上記第一,第二実施形態では、排気温度上昇制御を上流Sパージ制御の終了と共に終了しているが、上流Sパージ制御の終了後に下流Sパージ制御を実施している場合には、排気温度上昇制御を継続し、下流Sパージ制御の終了と共に排気温度上昇制御を終了してもよい。あるいは、排気温度上昇制御自体を省略することも可能である。例えば、上流Sパージ制御を開始する条件に排気温度が高温であることを追加すれば、上流NOxトラップ触媒31の前段部分の温度が高い状態で還元剤の噴射が開始されるため、前段部分からも硫黄成分を放出,還元させることができる。   Further, in the first and second embodiments, the exhaust gas temperature increase control is finished together with the end of the upstream S purge control, but when the downstream S purge control is executed after the end of the upstream S purge control, The exhaust gas temperature increase control may be continued, and the exhaust gas temperature increase control may be terminated simultaneously with the end of the downstream S purge control. Alternatively, the exhaust temperature increase control itself can be omitted. For example, if the fact that the exhaust gas temperature is high is added to the condition for starting the upstream S purge control, injection of the reducing agent is started in a state where the temperature of the upstream portion of the upstream NOx trap catalyst 31 is high. Can also release and reduce sulfur components.

また、上流Sパージ制御が下流Sパージ制御よりも先に終了される場合に、ポスト噴射により下流NOxトラップ触媒33の温度を保持する代わりに、上流インジェクタ34から還元剤を噴射させることで下流NOxトラップ触媒33の温度をSパージ可能温度Tp以上に保持してもよい。また、下流Sパージ開始閾値Bsが上流Sパージ開始閾値Asと同じ値に設定されていてもよい。
また、上記第一実施形態では、フィルタ32の再生制御の実施時間をNOxトラップ触媒31,33の硫黄成分の吸蔵状況に応じて変更しているが、硫黄成分の吸蔵状況に関わらず再生制御の実施時間を一定にしてもよい。これにより、制御構成を簡素化することができる。
Further, when the upstream S purge control is finished before the downstream S purge control, instead of maintaining the temperature of the downstream NOx trap catalyst 33 by post injection, the downstream NOx is injected by injecting the reducing agent from the upstream injector 34. The temperature of the trap catalyst 33 may be maintained at the S purgeable temperature Tp or higher. Further, the downstream S purge start threshold value Bs may be set to the same value as the upstream S purge start threshold value As.
Further, in the first embodiment, the execution time of the regeneration control of the filter 32 is changed according to the storage state of the sulfur component of the NOx trap catalysts 31, 33, but the regeneration control is performed regardless of the storage state of the sulfur component. The implementation time may be constant. Thereby, the control configuration can be simplified.

また、上下流のSパージ制御を開始するか否かの判定において、推定部41で吸蔵S量A,Bを推定する代わりに前回のSパージ制御の終了時点から経過した時間を用いてNOxトラップ触媒31,33に吸蔵した硫黄成分の吸蔵状況を判断してもよい。上下流のSパージ制御の終了条件も吸蔵S量A,Bで判定するのではなく、例えばSパージ制御の実施時間で判定してもよい。同様に、再生制御の開始条件,終了条件も、上記したものに限られず、例えばフィルタ32の上下流の差圧や時間等で判定してもよい。   Further, in determining whether to start the upstream / downstream S purge control, the NOx trap is used by using the time elapsed from the end of the previous S purge control instead of estimating the storage amounts A and B by the estimation unit 41. You may judge the occlusion condition of the sulfur component occluded in the catalysts 31 and 33. FIG. The upstream / downstream S purge control end condition may not be determined based on the occluded S amounts A and B, but may be determined based on the execution time of the S purge control, for example. Similarly, the start condition and end condition of the regeneration control are not limited to those described above, and may be determined based on, for example, a differential pressure upstream or downstream of the filter 32, time, or the like.

また、上記の第一実施形態では、エンジン制御装置40に推定部41,上流Sパージ制御部42,下流Sパージ制御部43,再生制御部44という四つの機能要素を備えているものを例示し、第二実施形態では推定部41,上流Sパージ制御部42,下流Sパージ制御部43という三つの機能要素を備えているものを例示しているが、エンジン制御装置40の機能要素はこれらに限られず、例えば上下流のSパージ制御を実施するSパージ制御部を一つ備えたような構成であってもよい。
なお、上流NOxトラップ触媒31及び下流NOxトラップ触媒33は、その構成成分(吸蔵体及び貴金属元素等の種類,量)が同一でなくてもよい。また、エンジン1は、上記した構成のディーゼルエンジンに限られず、他の構成のディーゼルエンジンであってもよいし、ガソリンエンジンであってもよい。
In the first embodiment, the engine control device 40 includes four functional elements, that is, the estimation unit 41, the upstream S purge control unit 42, the downstream S purge control unit 43, and the regeneration control unit 44. In the second embodiment, the estimation unit 41, the upstream S purge control unit 42, and the downstream S purge control unit 43 are illustrated as having three functional elements. For example, the configuration may include one S purge control unit that performs upstream and downstream S purge control.
The upstream NOx trap catalyst 31 and the downstream NOx trap catalyst 33 do not have to have the same constituent components (types and amounts of the occlusion body and the noble metal element). The engine 1 is not limited to the diesel engine having the above configuration, and may be a diesel engine having another configuration or a gasoline engine.

上記の第一,第二実施形態では、排気中に含まれる所定成分として硫黄成分を挙げ、これを吸蔵するNOxトラップ触媒31,33のSパージ制御について詳述したが、排気中の所定成分はこれに限られず、例えばNOxであってもよい。すなわち、排気中のNOxを酸化雰囲気下で吸蔵し還元雰囲気下で放出するNOxトラップ触媒31,33について、エンジン制御装置40は、上流NOxトラップ触媒31に吸蔵したNOx量の吸蔵状況に基づいて還元剤を供給して、上流NOxトラップ触媒31からNOxを放出させる上流側のNOxパージ制御(第一パージ制御)を実施する。そして、上流側のNOxパージ制御を実施するときの下流NOxトラップ触媒33に吸蔵したNOx量の吸蔵状況に基づいて還元剤を供給して、下流NOxトラップ触媒33からNOxを放出させる下流側のNOxパージ制御(第二パージ制御)を実施する。このような構成であっても、下流NOxトラップ触媒33のNOxパージ制御は、上流NOxトラップ触媒31のNOxパージ制御と共に実施されることとなり、燃費悪化を抑制することができる。   In the first and second embodiments, the sulfur component is cited as the predetermined component contained in the exhaust gas, and the S purge control of the NOx trap catalysts 31 and 33 for storing this is described in detail. However, the predetermined component in the exhaust gas is For example, NOx may be used. That is, for the NOx trap catalysts 31, 33 that store NOx in the exhaust under an oxidizing atmosphere and release under a reducing atmosphere, the engine control device 40 reduces the NOx amount stored in the upstream NOx trap catalyst 31 based on the storage state of the NOx. An upstream side NOx purge control (first purge control) for supplying the agent and releasing NOx from the upstream NOx trap catalyst 31 is performed. The reducing agent is supplied based on the storage state of the NOx amount stored in the downstream NOx trap catalyst 33 when the upstream NOx purge control is performed, and the downstream NOx is released from the downstream NOx trap catalyst 33. Purge control (second purge control) is performed. Even in such a configuration, the NOx purge control of the downstream NOx trap catalyst 33 is performed together with the NOx purge control of the upstream NOx trap catalyst 31, and fuel consumption deterioration can be suppressed.

1 エンジン(内燃機関)
4 筒内噴射弁
16 排気通路
30,30′ 排気浄化装置
31 上流NOxトラップ触媒(第一触媒)
32 フィルタ
33 下流NOxトラップ触媒(第二触媒)
34 上流インジェクタ
35 下流インジェクタ
40 エンジン制御装置(制御手段)
41 推定部
42 上流Sパージ制御部
43 下流Sパージ制御部
44 再生制御部
As 上流Sパージ開始閾値(第一閾値)
Bs 下流Sパージ開始閾値(第二閾値)
1 engine (internal combustion engine)
4 In-cylinder injection valve 16 Exhaust passage 30, 30 'Exhaust gas purification device 31 Upstream NOx trap catalyst (first catalyst)
32 Filter 33 Downstream NOx trap catalyst (second catalyst)
34 Upstream injector 35 Downstream injector 40 Engine control device (control means)
41 Estimator 42 Upstream S Purge Control Unit 43 Downstream S Purge Control Unit 44 Regeneration Control Unit
As Upper S purge start threshold (first threshold)
Bs Downstream S purge start threshold (second threshold)

Claims (5)

内燃機関の排気通路に設けられ、排気中の所定成分を酸化雰囲気下で吸蔵し還元雰囲気下で放出する第一触媒と、
前記第一触媒の排気流れ方向下流側の前記排気通路に設けられ、排気中の前記所定成分を酸化雰囲気下で吸蔵し還元雰囲気下で放出する第二触媒と、
前記第一触媒と前記第二触媒との間の前記排気通路に設けられ、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記第一触媒に吸蔵した前記所定成分の吸蔵状況に基づき、還元剤を供給して前記第一触媒から前記所定成分を放出させる第一パージ制御を実施し、前記第一パージ制御を実施するときの前記第二触媒に吸蔵した前記所定成分の吸蔵状況に基づき、前記還元剤を供給して前記第二触媒から前記所定成分を放出させる第二パージ制御を前記第一パージ制御と同時連続的に実施する制御手段と、を備え
前記所定成分は、排気中に含まれる硫黄成分であって、
前記制御手段は、前記フィルタに捕集された粒子状物質の量に基づいて前記フィルタから粒子状物質を除去する再生制御と前記第一パージ制御とを共に実施する場合は、前記再生制御を終了した後に前記第一パージ制御を実施する
ことを特徴とする、内燃機関の排気浄化装置
A first catalyst provided in an exhaust passage of the internal combustion engine, storing a predetermined component in the exhaust under an oxidizing atmosphere and releasing it under a reducing atmosphere;
A second catalyst provided in the exhaust passage on the downstream side in the exhaust flow direction of the first catalyst, storing the predetermined component in the exhaust under an oxidizing atmosphere and releasing it under a reducing atmosphere;
A filter that is provided in the exhaust passage between the first catalyst and the second catalyst and collects particulate matter in the exhaust;
When performing the first purge control by supplying a reducing agent and releasing the predetermined component from the first catalyst based on the storage state of the predetermined component stored in the first catalyst, and performing the first purge control The second purge control for supplying the reducing agent and releasing the predetermined component from the second catalyst based on the occlusion status of the predetermined component occluded in the second catalyst simultaneously with the first purge control. Control means to implement ,
The predetermined component is a sulfur component contained in exhaust gas,
The control means ends the regeneration control when performing both regeneration control for removing particulate matter from the filter and the first purge control based on the amount of particulate matter collected by the filter. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine , wherein the first purge control is performed after the operation .
前記制御手段は、前記第一触媒に吸蔵した硫黄成分の吸蔵量と前記第二触媒に吸蔵した硫黄成分の吸蔵量とに応じて、前記再生制御の実施時間を変更する
ことを特徴とする、請求項記載の内燃機関の排気浄化装置。
The control means changes the execution time of the regeneration control according to the storage amount of the sulfur component stored in the first catalyst and the storage amount of the sulfur component stored in the second catalyst. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1 .
記制御手段は、前記第一パージ制御を実施する場合、吸気流量を減少させることで排気温度を上昇させる排気温度上昇制御を前記第一パージ制御の開始前に開始し、少なくとも前記第一パージ制御の実施中は前記排気温度上昇制御を実施する
ことを特徴とする、請求項1又は2記載の内燃機関の排気浄化装置。
Before SL control unit, the case of implementing the first purge control to start the exhaust temperature rise control to raise the exhaust gas temperature by reducing the intake air flow rate before the start of the first purge control, at least the first purge The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2 , wherein the exhaust gas temperature rise control is performed during the control.
内燃機関の排気通路に設けられ、排気中の所定成分を酸化雰囲気下で吸蔵し還元雰囲気下で放出する第一触媒と、
前記第一触媒の排気流れ方向下流側の前記排気通路に設けられ、排気中の前記所定成分を酸化雰囲気下で吸蔵し還元雰囲気下で放出する第二触媒と、
前記第一触媒に吸蔵した前記所定成分の吸蔵状況に基づき、還元剤を供給して前記第一触媒から前記所定成分を放出させる第一パージ制御を実施し、前記第一パージ制御を実施するときの前記第二触媒に吸蔵した前記所定成分の吸蔵状況に基づき、前記還元剤を供給して前記第二触媒から前記所定成分を放出させる第二パージ制御を前記第一パージ制御と同時連続的に実施する制御手段と、を備え
前記所定成分は、排気中に含まれる硫黄成分であって、
前記制御手段は、前記第一パージ制御を実施する場合、吸気流量を減少させることで排気温度を上昇させる排気温度上昇制御を前記第一パージ制御の開始前に開始し、少なくとも前記第一パージ制御の実施中は前記排気温度上昇制御を実施する
ことを特徴とする、内燃機関の排気浄化装置。
A first catalyst provided in an exhaust passage of the internal combustion engine, storing a predetermined component in the exhaust under an oxidizing atmosphere and releasing it under a reducing atmosphere;
A second catalyst provided in the exhaust passage on the downstream side in the exhaust flow direction of the first catalyst, storing the predetermined component in the exhaust under an oxidizing atmosphere and releasing it under a reducing atmosphere;
When performing the first purge control by supplying a reducing agent and releasing the predetermined component from the first catalyst based on the storage state of the predetermined component stored in the first catalyst, and performing the first purge control The second purge control for supplying the reducing agent and releasing the predetermined component from the second catalyst based on the occlusion status of the predetermined component occluded in the second catalyst simultaneously with the first purge control. Control means to implement ,
The predetermined component is a sulfur component contained in exhaust gas,
When the first purge control is performed, the control means starts exhaust temperature increase control for increasing the exhaust temperature by decreasing the intake flow rate before starting the first purge control, and at least the first purge control The exhaust gas purification device for an internal combustion engine, wherein the exhaust gas temperature rise control is performed during the operation of the engine.
前記制御手段は、
前記第一触媒に吸蔵した前記所定成分の吸蔵量が所定の第一閾値以上のときに前記第一パージ制御を実施し、前記第一パージ制御を実施するときの前記第二触媒に吸蔵した前記所定成分の吸蔵量が前記第一閾値よりも小さい第二閾値以上のときに前記第二パージ制御を実施する
ことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
The control means includes
The first purge control is performed when the storage amount of the predetermined component stored in the first catalyst is greater than or equal to a predetermined first threshold, and the second catalyst stored in the second catalyst when performing the first purge control 5. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the second purge control is performed when an occlusion amount of a predetermined component is equal to or greater than a second threshold value that is smaller than the first threshold value. Exhaust purification device.
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