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JP2001003782A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust emission control device for internal combustion engine

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Publication number
JP2001003782A
JP2001003782A JP11172731A JP17273199A JP2001003782A JP 2001003782 A JP2001003782 A JP 2001003782A JP 11172731 A JP11172731 A JP 11172731A JP 17273199 A JP17273199 A JP 17273199A JP 2001003782 A JP2001003782 A JP 2001003782A
Authority
JP
Japan
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sox
fuel ratio
air
nox
concentration
Prior art date
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Application number
JP11172731A
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Japanese (ja)
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JP3624747B2 (en
Inventor
Kenji Kato
健治 加藤
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Publication of JP3624747B2 publication Critical patent/JP3624747B2/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/08Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F02D2200/0818SOx storage amount, e.g. for SOx trap or NOx trap
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform control of an executing timing of SOx desorption treatment of an occlusion reduction type NOx catalyst to an optimum value. SOLUTION: This control device is provided in the exhaust pipe 16 of a lean combustible internal combustion engine with an occlusion reduction type NOx catalyst 17. In this case, an incoming gas SOx sensor 23 is provided upper stream from the NOx catalyst 17 and an outgoing gas SOx sensor 24 is provided downstream therefrom. Based on incoming gas SOx concentration detected by the incoming gas SOx sensor 23 and outgoing gas SOx concentration detected by the outgoing gas SOx sensor 24, an SOx storage amount of the NOx catalyst 17 is calculated, and when an SOx storage amount exceeds a given value, SOx desorption treatment is executed and when an SOx storage amount is reduced to a value lower than a given value during SOx desorption treatment, SOx desorption treatment is completed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、希薄燃焼可能な内
燃機関より排出される排気ガスから窒素酸化物(NO
x)を浄化することができる排気浄化装置に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing nitrogen oxides (NO) from exhaust gas discharged from an internal combustion engine capable of lean combustion.
The present invention relates to an exhaust gas purification device capable of purifying x).

【0002】[0002]

【従来の技術】希薄燃焼可能な内燃機関より排出される
排気ガスからNOxを浄化する排気浄化装置として、吸
蔵還元型NOx触媒に代表されるNOx吸収材がある。N
Ox吸収材は、流入排気ガスの空燃比がリーン(即ち、
酸素過剰雰囲気下)のときにNOxを吸収し、流入排気
ガスの酸素濃度が低下したときに吸収したNOxを放出
するものであり、このNOx吸収材の一種である吸蔵還
元型NOx触媒は、流入排気ガスの空燃比がリーン(即
ち、酸素過剰雰囲気下)のときにNOxを吸収し、流入
排気ガスの酸素濃度が低下したときに吸収したNOxを
放出しN2に還元する触媒である。
2. Description of the Related Art As an exhaust gas purifying apparatus for purifying NOx from exhaust gas discharged from an internal combustion engine capable of lean combustion, there is a NOx absorbent represented by a NOx storage reduction catalyst. N
The Ox absorbent has an air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas that is lean (ie,
NOx is absorbed during an oxygen-excess atmosphere, and the absorbed NOx is released when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas decreases. The NOx storage reduction catalyst, which is a type of NOx absorber, air-fuel ratio of the exhaust gas is lean (i.e., under oxygen-rich atmosphere) to absorb NOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is the catalyst for reducing the absorbed NOx release and N 2 when dropped.

【0003】この吸蔵還元型NOx触媒(以下、単に触
媒あるいはNOx触媒ということもある)を希薄燃焼可
能な内燃機関の排気通路に配置すると、リーン空燃比の
排気ガスが流れたときには排気ガス中のNOxが触媒に
吸収され、ストイキ(理論空燃比)あるいはリッチ空燃
比の排気ガスが流れたときに触媒に吸収されていたNO
xがNO2として放出され、さらに排気ガス中のHCやC
Oなどの還元成分によってN2に還元され、即ちNOxが
浄化される。
When this storage-reduction type NOx catalyst (hereinafter sometimes simply referred to as a catalyst or NOx catalyst) is disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine capable of lean combustion, when exhaust gas having a lean air-fuel ratio flows, the exhaust gas contains NOx is absorbed by the catalyst, and NO is absorbed by the catalyst when exhaust gas having a stoichiometric (stoichiometric air-fuel ratio) or rich air-fuel ratio flows.
x is released as NO 2 , and HC and C
It is reduced to N 2 by a reducing component such as O, that is, NOx is purified.

【0004】ところで、一般に、内燃機関の燃料には硫
黄分が含まれており、内燃機関で燃料を燃焼すると、燃
料中の硫黄分が燃焼してSO2やSO3などの硫黄酸化物
(SOx)が発生する。前記吸蔵還元型NOx触媒は、N
Oxの吸収作用を行うのと同じメカニズムで排気ガス中
のSOxの吸収を行うので、内燃機関の排気通路にNOx
触媒を配置すると、このNOx触媒にはNOxのみならず
SOxも吸収される。
In general, the fuel of an internal combustion engine contains sulfur, and when the fuel is burned in the internal combustion engine, the sulfur in the fuel burns and sulfur oxides such as SO 2 and SO 3 (SOx ) Occurs. The storage reduction type NOx catalyst includes N 2
Since SOx in the exhaust gas is absorbed by the same mechanism as that for absorbing Ox, NOx is contained in the exhaust passage of the internal combustion engine.
When a catalyst is arranged, this NOx catalyst absorbs not only NOx but also SOx.

【0005】ところが、前記NOx触媒に吸収されたS
Oxは時間経過とともに安定な硫酸塩を形成するため、
分解、放出されにくく触媒内に蓄積され易い傾向があ
る。NOx触媒内のSOx蓄積量が増大すると、触媒のN
Ox吸収容量が減少するためNOx浄化率が低下する。こ
れが所謂SOx被毒である。吸蔵還元型NOx触媒のNO
x浄化能を長期に亘って高く維持するためには、NOx触
媒に対しSOx脱離処理を実行し、吸収されているSOx
を脱離させる必要があり、このSOx脱離処理の実行時
期が非常に重要になる。
However, the sulfur absorbed by the NOx catalyst
Ox forms stable sulfate over time,
It is difficult to be decomposed and released, and tends to accumulate in the catalyst. When the accumulated amount of SOx in the NOx catalyst increases, the N
Since the Ox absorption capacity decreases, the NOx purification rate decreases. This is so-called SOx poisoning. NO of storage reduction type NOx catalyst
In order to maintain the x purification performance high over a long period of time, the SOx desorption process is performed on the NOx catalyst, and the absorbed SOx
Must be desorbed, and the execution time of the SOx desorption process is very important.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ここで、SOx脱離処
理実行時期の決定方法の一つとして、NOx触媒に所定
量のSOxが蓄積されたときとする考え方がある。この
場合、従来は、特許番号第2745985号の特許公報
等に開示されているように、NOx触媒に吸収されてい
るSOx蓄積量を、車両の走行距離、あるいは、NOx触
媒の入口と出口のNOx濃度差、あるいは、NOx触媒の
入口と出口の温度差などに基づいて推定していた。つま
り、従来は、SOxに関する直接的なデータに基づいて
SOx脱離処理実行時期を決定していたわけではなかっ
た。
Here, as one of the methods for determining the execution time of the SOx desorption process, there is an idea that a predetermined amount of SOx is accumulated in the NOx catalyst. In this case, conventionally, as disclosed in the patent publication No. 2,745,985 or the like, the amount of SOx accumulated in the NOx catalyst is determined by the travel distance of the vehicle or the NOx at the inlet and outlet of the NOx catalyst. The estimation is based on the concentration difference, or the temperature difference between the inlet and the outlet of the NOx catalyst. That is, in the related art, the execution time of the SOx desorption process has not been determined based on the direct data on the SOx.

【0007】そのため、NOx触媒に吸収されているS
Ox蓄積量の把握が不十分で、SOx脱離処理実行時期が
不適切になる虞れがあった。本発明はこのような従来の
技術の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明が解
決しようとする課題は、吸蔵還元型NOx触媒の出口の
排気ガスのSOx濃度に基づいてSOx脱離処理を管理す
ることにより、長期に亘って吸蔵還元型NOx触媒のN
Ox浄化能力を高く維持することにある。
Therefore, the amount of sulfur absorbed by the NOx catalyst
There is a possibility that the Ox accumulation amount is insufficiently grasped and the execution time of the SOx desorption process becomes inappropriate. The present invention has been made in view of such problems of the conventional technology, and an object of the present invention is to solve the SOx desorption based on the SOx concentration of the exhaust gas at the outlet of the NOx storage reduction catalyst. By controlling the treatment, the NOx of the NOx storage reduction catalyst can be
The purpose is to maintain high Ox purification capacity.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、以下の手段を採用した。本発明に係る内燃
機関の排気浄化装置は、(イ)希薄燃焼可能な内燃機関
の排気通路に設けられ、流入する排気ガスの空燃比がリ
ーンのときにNOxを吸収し流入する排気ガスの酸素濃
度が低いときに吸収したNOxを放出するNOx吸収材
と、(ロ)前記NOx吸収材の下流の排気通路に設けら
れ、排気ガスのSOx濃度を検出するSOx濃度検出手段
と、(ハ)前記NOx吸収材に吸収されたSOxを脱離す
るときに排気ガスの空燃比を理論空燃比あるいはリッチ
空燃比に制御する排気空燃比制御手段と、を備え、前記
SOx濃度検出手段により検出されたNOx吸収材下流の
SOx濃度に基づいて前記排気空燃比制御手段を作動す
ることを特徴とする。
The present invention has the following features to attain the object mentioned above. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine capable of lean combustion, absorbs NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, and oxygen of the exhaust gas which flows therein. (B) a NOx absorbent that releases NOx absorbed when the concentration is low, and (b) SOx concentration detecting means provided in an exhaust passage downstream of the NOx absorbent to detect the SOx concentration of exhaust gas. Exhaust air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas to a stoichiometric air-fuel ratio or a rich air-fuel ratio when desorbing the SOx absorbed by the NOx absorbent, and the NOx detected by the SOx concentration detecting means. The exhaust air-fuel ratio control means is operated based on the SOx concentration downstream of the absorbent.

【0009】SOx濃度検出手段によってNOx吸収材下
流のSOx濃度を検出しているので、NOx吸収材のSO
x被毒の進行状態を的確に把握することができる。そし
て、SOx濃度検出手段によって検出されたSOx濃度に
基づいて排気空燃比制御手段を作動しているので、NO
x吸収材に対して最適なSOx脱離処理を実行することが
できる。
Since the SOx concentration downstream of the NOx absorbent is detected by the SOx concentration detecting means, the SOx concentration of the NOx absorbent is
x It is possible to accurately grasp the progress of poisoning. Since the exhaust air-fuel ratio control means is operated based on the SOx concentration detected by the SOx concentration detection means, NO
An optimal SOx desorption process can be performed on the x absorbent.

【0010】本発明における希薄燃焼可能な内燃機関と
しては、筒内直接噴射式のリーンバーンガソリンエンジ
ンやディーゼルエンジンを例示することができる。排気
ガスの空燃比とは、機関吸気通路及びNOx吸収材より
も上流での排気通路内に供給された空気及び燃料(炭化
水素)の比をいう。
As the internal combustion engine capable of lean combustion in the present invention, a direct-injection lean-burn gasoline engine or a diesel engine can be exemplified. The air-fuel ratio of the exhaust gas refers to the ratio of air and fuel (hydrocarbon) supplied into the engine intake passage and the exhaust passage upstream of the NOx absorbent.

【0011】内燃機関がリーンバーンガソリンエンジン
の場合には、排気空燃比制御手段は、燃焼室に供給され
る混合気の空燃比を制御する手段により実行可能であ
る。また、内燃機関がディーゼルエンジンの場合には、
排気空燃比制御手段は、吸気行程または膨張行程または
排気行程で燃料を噴射する所謂副噴射を制御する手段、
あるいは、NOx吸収材よりも上流の排気通路内に還元
剤を供給制御する手段により実現可能である。
When the internal combustion engine is a lean burn gasoline engine, the exhaust air-fuel ratio control means can be executed by means for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber. When the internal combustion engine is a diesel engine,
The exhaust air-fuel ratio control means controls so-called sub-injection for injecting fuel in an intake stroke, an expansion stroke, or an exhaust stroke;
Alternatively, it can be realized by means for controlling the supply of the reducing agent into the exhaust passage upstream of the NOx absorbent.

【0012】NOx吸収材としては、吸蔵還元型NOx触
媒を例示することができる。吸蔵還元型NOx触媒は、
流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにNOxを吸
収し、流入する排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収
したNOxを放出し、N2に還元する触媒である。この吸
蔵還元型NOx触媒は、例えばアルミナを担体とし、こ
の担体上に例えばカリウムK、ナトリウムNa、リチウ
ムLi、セシウムCsのようなアルカリ金属、バリウム
Ba、カルシウムCaのようなアルカリ土類、ランタン
La、イットリウムYのような希土類から選ばれた少な
くとも一つと、白金Ptのような貴金属とが担持されて
なる。
As the NOx absorbent, a storage reduction type NOx catalyst can be exemplified. The storage reduction NOx catalyst is
Air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas absorbs NOx when the lean, the oxygen concentration in the exhaust gas flowing to release NOx absorbed to decrease a catalyst for reducing the N 2. This storage-reduction NOx catalyst uses, for example, alumina as a carrier, and on the carrier, for example, alkali metals such as potassium K, sodium Na, lithium Li, cesium Cs, alkaline earths such as barium Ba, calcium Ca, and lanthanum La. And at least one selected from rare earths such as yttrium Y and a noble metal such as platinum Pt.

【0013】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置にお
いては、前記NOx吸収材上流のSOx濃度と前記SOx
濃度検出手段で検出したNOx吸収材下流のSOx濃度の
濃度差に基づいて前記NOx吸収材に吸収されているS
Ox量を算出するSOx蓄積量算出手段を備え、このSO
x蓄積量算出手段により算出されたSOx蓄積量が所定量
に達したときに前記排気空燃比制御手段による空燃比制
御を開始するようにすることができる。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the SOx concentration upstream of the NOx absorbent and the SOx concentration
Based on the concentration difference of the SOx concentration downstream of the NOx absorbent detected by the concentration detecting means, S absorbed by the NOx absorbent is
An SOx accumulation amount calculating means for calculating the Ox amount;
The air-fuel ratio control by the exhaust air-fuel ratio control means can be started when the SOx storage amount calculated by the x-storage amount calculation means reaches a predetermined amount.

【0014】NOx吸収材上流のSOx濃度がNOx吸収
材下流のSOx濃度よりも大きい場合、その濃度差分が
NOx吸収材に吸収されると考えることができる。した
がって、この濃度差に排気ガス量を乗ずればNOx吸収
材に吸収されているSOx量(SOx蓄積量)を算出する
ことができる。
When the SOx concentration upstream of the NOx absorbent is higher than the SOx concentration downstream of the NOx absorbent, it can be considered that the difference in the concentration is absorbed by the NOx absorbent. Therefore, the SOx amount (SOx accumulation amount) absorbed by the NOx absorbent can be calculated by multiplying the concentration difference by the exhaust gas amount.

【0015】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置にお
いては、前記SOx濃度検出手段により検出したNOx吸
収材下流のSOx濃度が上昇中であって、前記NOx吸収
材下流のSOx濃度がNOx吸収材上流のSOx濃度に所
定値まで接近したときに前記排気空燃比制御手段による
空燃比制御を開始するようにすることができる。NOx
吸収材のSOx蓄積量が飽和状態に近付くにしたがっ
て、NOx吸収材下流のSOx濃度がNOx吸収材上流の
SOx濃度に近付いていくからであり、NOx吸収材のS
Ox蓄積量を算出しなくても、SOx被毒の進行状態を把
握することができる。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the SOx concentration downstream of the NOx absorbent detected by the SOx concentration detecting means is increasing, and the SOx concentration downstream of the NOx absorbent is increased. The air-fuel ratio control by the exhaust air-fuel ratio control means can be started when the upstream SOx concentration approaches a predetermined value. NOx
This is because the SOx concentration downstream of the NOx absorbent approaches the SOx concentration upstream of the NOx absorbent as the SOx accumulation amount of the absorbent approaches a saturated state.
The progress of SOx poisoning can be grasped without calculating the Ox accumulation amount.

【0016】また、この場合、前記NOx吸収材上流の
SOx濃度と前記SOx濃度検出手段で検出したNOx吸
収材下流のSOx濃度の濃度差に基づいて前記NOx吸収
材に吸収されているSOx量を算出するSOx蓄積量算出
手段を備え、このSOx蓄積量算出手段により算出され
たSOx蓄積量が所定量以下のときには、前記排気空燃
比制御手段による空燃比制御を禁止するのが好ましい。
NOx吸収材のSOx蓄積量が少ない状態で排気空燃比制
御手段を作動させても、NOx吸収材からSOxを効率的
に脱離することができず、還元剤が無駄になるからであ
る。
In this case, the amount of SOx absorbed in the NOx absorbent is determined based on the concentration difference between the SOx concentration upstream of the NOx absorbent and the SOx concentration downstream of the NOx absorbent detected by the SOx concentration detecting means. It is preferable that a SOx accumulation amount calculating means for calculating is provided, and when the SOx accumulation amount calculated by the SOx accumulation amount calculating means is equal to or less than a predetermined amount, the air-fuel ratio control by the exhaust air-fuel ratio control means is preferably prohibited.
This is because even if the exhaust air-fuel ratio control means is operated in a state where the SOx accumulation amount of the NOx absorbent is small, the SOx cannot be efficiently desorbed from the NOx absorbent and the reducing agent is wasted.

【0017】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置にお
いて、NOx吸収材下流のSOx濃度がNOx吸収材上流
のSOx濃度に所定値まで接近したときに前記排気空燃
比制御手段による空燃比制御を開始するようにした場合
には、前記NOx吸収材上流のSOx濃度と前記SOx濃
度検出手段で検出したNOx吸収材下流のSOx濃度の濃
度差に基づいて前記NOx吸収材に吸収されているSOx
量を算出するSOx蓄積量算出手段を備え、このSOx蓄
積量算出手段により算出されたSOx蓄積量の大きさに
応じて、前記排気空燃比制御手段の空燃比制御条件を補
正してもよい。SOx蓄積量の大きさに応じて最適なS
Ox脱離条件があるからである。ここでいう空燃比制御
条件とは、空燃比のリッチ度合やリッチ空燃比継続時間
などである。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the air-fuel ratio control by the exhaust air-fuel ratio control means is started when the SOx concentration downstream of the NOx absorbent approaches the SOx concentration upstream of the NOx absorbent to a predetermined value. In this case, the SOx absorbed by the NOx absorbent is determined based on the concentration difference between the SOx concentration upstream of the NOx absorbent and the SOx concentration downstream of the NOx absorbent detected by the SOx concentration detecting means.
An SOx accumulation amount calculating means for calculating the amount may be provided, and the air-fuel ratio control condition of the exhaust air-fuel ratio control means may be corrected according to the magnitude of the SOx accumulation amount calculated by the SOx accumulation amount calculating means. Optimum S depending on the magnitude of SOx accumulation
This is because there is an Ox desorption condition. Here, the air-fuel ratio control condition is a rich degree of the air-fuel ratio, a rich air-fuel ratio continuation time, or the like.

【0018】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置にお
いては、前記SOx濃度検出手段により検出したNOx吸
収材下流のSOx濃度が下降中であって、前記NOx吸収
材下流のSOx濃度がNOx吸収材上流のSOx濃度に所
定値まで接近したときに前記排気空燃比制御手段による
空燃比制御を終了するようにすることが可能である。N
Ox吸収材からSOxが脱離しているとき、SOxの脱離
が完全に完了する前に排気空燃比をリッチからリーンに
切り替えても、リーンに切り替わってからしばらくの期
間はNOx吸収材からSOxが脱離するからである。これ
により、SOx脱離のための還元剤の使用量を減らすこ
とができる。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the SOx concentration downstream of the NOx absorbent detected by the SOx concentration detecting means is falling, and the SOx concentration downstream of the NOx absorbent is lower than the NOx absorbent. When the upstream SOx concentration approaches a predetermined value, the air-fuel ratio control by the exhaust air-fuel ratio control means can be terminated. N
When SOx is desorbed from the Ox absorbent, even if the exhaust air-fuel ratio is switched from rich to lean before SOx desorption is completely completed, SOx will be released from the NOx absorbent for a while after switching to lean. This is because they are desorbed. As a result, the amount of the reducing agent used for SOx desorption can be reduced.

【0019】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置にお
いて、前記NOx吸収材上流のSOx濃度は、NOx吸収
材の上流の排気通路に設けたSOx濃度検出手段により
検出することもできるし、内燃機関の運転状態から推定
することも可能である。NOx吸収材上流のSOx濃度も
考慮することにより、SOx被毒の進行状態をより精度
良く把握することができる。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the SOx concentration upstream of the NOx absorbent can be detected by SOx concentration detecting means provided in an exhaust passage upstream of the NOx absorbent. It is also possible to estimate from the operating state of. By considering the SOx concentration upstream of the NOx absorbent, the progress of SOx poisoning can be grasped more accurately.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の排
気浄化装置の実施の形態を図1から図8の図面に基いて
説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0021】〔第1の実施の形態〕図1は本発明を希薄
燃焼可能な車両用ガソリンエンジンに適用した場合の概
略構成を示す図である。この図において、符号1は機関
本体、符号2はピストン、符号3は燃焼室、符号4は点
火栓、符号5は吸気弁、符号6は吸気ポート、符号7は
排気弁、符号8は排気ポートを夫々示す。
[First Embodiment] FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration in the case where the present invention is applied to a gasoline engine for a vehicle capable of lean combustion. In this figure, reference numeral 1 denotes an engine body, reference numeral 2 denotes a piston, reference numeral 3 denotes a combustion chamber, reference numeral 4 denotes a spark plug, reference numeral 5 denotes an intake valve, reference numeral 6 denotes an intake port, reference numeral 7 denotes an exhaust valve, reference numeral 8 denotes an exhaust port. Are shown respectively.

【0022】吸気ポート6は対応する枝管9を介してサ
ージタンク10に連結され、各枝管9には夫々吸気ポー
ト6内に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁11が取り付
けられている。サージタンク10は吸気ダクト12およ
びエアフロメータ21を介してエアクリーナ13に連結
され、吸気ダクト12内にはスロットル弁14が配置さ
れている。
The intake port 6 is connected to a surge tank 10 via a corresponding branch pipe 9, and a fuel injection valve 11 for injecting fuel toward the intake port 6 is attached to each branch pipe 9. The surge tank 10 is connected to an air cleaner 13 via an intake duct 12 and an air flow meter 21, and a throttle valve 14 is arranged in the intake duct 12.

【0023】一方、排気ポート8は排気マニホルド15
および排気管16を介して吸蔵還元型NOx触媒(NOx
吸収材)17を内蔵したケーシング18に接続され、ケ
ーシング18は排気管19を介して図示しないマフラー
に接続されている。尚、以下の説明では、吸蔵還元型N
Ox触媒17をNOx触媒17と略す。
On the other hand, the exhaust port 8 is connected to the exhaust manifold 15.
And a NOx storage reduction catalyst (NOx
The casing 18 is connected to a muffler (not shown) via an exhaust pipe 19. In the following description, the storage reduction type N
The Ox catalyst 17 is abbreviated as the NOx catalyst 17.

【0024】エンジンコントロール用の電子制御ユニッ
ト(ECU)30はデジタルコンピュータからなり、双
方向バス31によって相互に接続されたROM(リード
オンリメモリ)32、RAM(ランダムアクセスメモ
リ)33、CPU(セントラルプロセッサユニット)3
4、入力ポート35、出力ポート36を具備する。エア
フロメータ21は吸入空気量に比例した出力電圧を発生
し、この出力電圧がAD変換器38を介して入力ポート
35に入力される。
An electronic control unit (ECU) 30 for engine control is composed of a digital computer, and is connected to each other by a bidirectional bus 31 such as a ROM (Read Only Memory) 32, a RAM (Random Access Memory) 33, and a CPU (Central Processor). Unit) 3
4, an input port 35 and an output port 36 are provided. The air flow meter 21 generates an output voltage proportional to the amount of intake air, and the output voltage is input to an input port 35 via an AD converter 38.

【0025】ケーシング18の上流の排気管16には、
NOx触媒17に流入する排気ガスのSOx濃度に比例し
た出力電圧を発生する入ガスSOxセンサ(NOx吸収材
上流のSOx濃度検出手段)23が設けられ、ケーシン
グ18の下流の排気管19には、NOx触媒17から流
出する排気ガスのSOx濃度に比例した出力電圧を発生
する出ガスSOxセンサ(NOx吸収材下流のSOx濃度
検出手段)24が設けられている。これらSOxセンサ
23,24の出力電圧はそれぞれ対応するAD変換器3
8を介して入力ポート35に入力される。
The exhaust pipe 16 upstream of the casing 18 has
An incoming gas SOx sensor (SOx concentration detecting means upstream of the NOx absorbent) 23 for generating an output voltage proportional to the SOx concentration of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 17 is provided. An output gas SOx sensor (SOx concentration detection means downstream of the NOx absorbent) 24 that generates an output voltage proportional to the SOx concentration of the exhaust gas flowing out of the NOx catalyst 17 is provided. The output voltages of these SOx sensors 23, 24 are
8 to the input port 35.

【0026】ケーシング18の下流の排気管19内には
排気ガスの温度に比例した出力電圧を発生する温度セン
サ25が取り付けられており、この温度センサ25の出
力電圧が対応するAD変換器38を介して入力ポート3
5に入力される。また、入力ポート35には機関回転数
を表す出力パルスを発生する回転数センサ26が接続さ
れている。出力ポート36は対応する駆動回路39を介
して夫々点火栓4および燃料噴射弁11に接続されてい
る。
A temperature sensor 25 for generating an output voltage proportional to the temperature of the exhaust gas is mounted in the exhaust pipe 19 downstream of the casing 18, and the output voltage of the temperature sensor 25 is used to control the corresponding AD converter 38. Input port 3 through
5 is input. The input port 35 is connected to a rotation speed sensor 26 that generates an output pulse representing the engine rotation speed. The output ports 36 are connected to the ignition plug 4 and the fuel injection valve 11 via corresponding drive circuits 39, respectively.

【0027】このガソリンエンジンでは、例えば次式に
基づいて燃料噴射時間TAUが算出される。 TAU=TP・K ここで、TPは基本燃料噴射時間を示しており、Kは補
正係数を示している。基本燃料噴射時間TPは機関シリ
ンダ内に供給される混合気の空燃比を理論空燃比とする
のに必要な燃料噴射時間を示している。この基本燃料噴
射時間TPは予め実験により求められ、機関負荷Q/N
(吸入空気量Q/機関回転数N)および機関回転数Nの
関数として図2に示すようなマップの形で予めROM3
2内に記憶されている。補正係数Kは機関シリンダ内に
供給される混合気の空燃比を制御するための係数であっ
て、K=1.0であれば機関シリンダ内に供給される混
合気は理論空燃比となる。これに対してK<1.0にな
れば機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比は理論
空燃比よりも大きくなり、即ちリーンとなり、K>1.
0になれば機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比
は理論空燃比よりも小さくなり、即ちリッチとなる。
In this gasoline engine, the fuel injection time TAU is calculated based on, for example, the following equation. TAU = TP · K Here, TP indicates a basic fuel injection time, and K indicates a correction coefficient. The basic fuel injection time TP indicates a fuel injection time required for setting the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the engine cylinder to the stoichiometric air-fuel ratio. This basic fuel injection time TP is obtained in advance by an experiment, and the engine load Q / N
As a function of (intake air amount Q / engine speed N) and engine speed N, the ROM 3 is previously stored in the form of a map as shown in FIG.
2 is stored. The correction coefficient K is a coefficient for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine cylinder. If K = 1.0, the air-fuel mixture supplied to the engine cylinder becomes the stoichiometric air-fuel ratio. On the other hand, if K <1.0, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the engine cylinder becomes larger than the stoichiometric air-fuel ratio, that is, lean, and K> 1.
When it becomes 0, the air-fuel ratio of the mixture supplied to the engine cylinder becomes smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, that is, becomes rich.

【0028】そして、この実施の形態のガソリンエンジ
ンでは、機関低中負荷運転領域では補正係数Kの値が
1.0よりも小さい値とされてリーン空燃比制御が行わ
れ、機関高負荷運転領域、エンジン始動時の暖機運転
時、加速時、高速の定速運転時では補正係数Kの値が
1.0とされてストイキ制御が行われ、機関全負荷運転
領域では補正係数Kの値は1.0よりも大きな値とされ
てリッチ空燃比制御が行われるように設定してある。
In the gasoline engine according to the present embodiment, the lean air-fuel ratio control is performed in the low engine load operation region in the low engine load operation region, and the lean air-fuel ratio control is performed in the low engine operation region. During warm-up operation, acceleration, and high-speed constant-speed operation at the time of engine start, the value of the correction coefficient K is set to 1.0 and stoichiometric control is performed. The value is set to a value larger than 1.0 to perform the rich air-fuel ratio control.

【0029】内燃機関では通常、低中負荷運転される頻
度が最も高く、したがって運転期間中の大部分において
補正係数Kの値が1.0よりも小さくされて、リーン混
合気が燃焼せしめられることになる。
In an internal combustion engine, a low-medium load operation is usually performed most frequently. Therefore, during most of the operation period, the value of the correction coefficient K is made smaller than 1.0, and the lean mixture is burned. become.

【0030】図3は燃焼室3から排出される排気ガス中
の代表的な成分の濃度を概略的に示している。この図か
らわかるように、燃焼室3から排出される排気ガス中の
未燃HC,COの濃度は燃焼室3内に供給される混合気
の空燃比がリッチになるほど増大し、燃焼室3から排出
される排気ガス中の酸素O2の濃度は燃焼室3内に供給
される混合気の空燃比がリーンになるほど増大する。
FIG. 3 schematically shows the concentration of typical components in the exhaust gas discharged from the combustion chamber 3. As can be seen from this figure, the concentration of unburned HC and CO in the exhaust gas discharged from the combustion chamber 3 increases as the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber 3 becomes richer. The concentration of oxygen O 2 in the discharged exhaust gas increases as the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber 3 becomes leaner.

【0031】ケーシング18内に収容されているNOx
触媒(吸蔵還元型NOx触媒)17は、例えばアルミナ
を担体とし、この担体上に例えばカリウムK、ナトリウ
ムNa、リチウムLi、セシウムCsのようなアルカリ
金属、バリウムBa、カルシウムCaのようなアルカリ
土類、ランタンLa、イットリウムYのような希土類か
ら選ばれた少なくとも一つと、白金Ptのような貴金属
とが担持されてなる。
NOx contained in casing 18
The catalyst (storage-reduction type NOx catalyst) 17 uses, for example, alumina as a carrier, and on the carrier, for example, an alkali metal such as potassium K, sodium Na, lithium Li, and cesium Cs, and an alkaline earth such as barium Ba and calcium Ca. , Lanthanum La, at least one selected from rare earths such as yttrium Y, and a noble metal such as platinum Pt.

【0032】このNOx触媒17を機関の排気通路に配
置すると、NOx触媒17は、流入する排気ガスの空燃
比(以下、排気空燃比ということもある)がリーンのと
きにはNOxを吸収し、流入排気ガス中の酸素濃度が低
下すると吸収したNOxを放出するNOxの吸放出作用を
行う。ここで、排気空燃比とは、機関吸気通路およびN
Ox触媒17より上流の排気通路内に供給された空気お
よび燃料(炭化水素)の比をいう。
When the NOx catalyst 17 is disposed in the exhaust passage of the engine, the NOx catalyst 17 absorbs NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas (hereinafter also referred to as the exhaust air-fuel ratio) is lean, and the NOx catalyst 17 When the oxygen concentration in the gas decreases, the NOx absorption / release operation is performed to release the absorbed NOx. Here, the exhaust air-fuel ratio refers to the engine intake passage and N
The ratio of air and fuel (hydrocarbon) supplied into the exhaust passage upstream of the Ox catalyst 17.

【0033】なお、NOx触媒17より上流の排気通路
内に燃料(炭化水素)あるいは空気が供給されない場合
には、排気空燃比は燃焼室3内に供給される混合気の空
燃比に一致し、したがってこの場合には、NOx触媒1
7は燃焼室3内に供給される混合気の空燃比がリーンの
ときにはNOxを吸収し、燃焼室3内に供給される混合
気中の酸素濃度が低下すると吸収したNOxを放出する
ことになる。
When no fuel (hydrocarbon) or air is supplied into the exhaust passage upstream of the NOx catalyst 17, the exhaust air-fuel ratio matches the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber 3. Therefore, in this case, the NOx catalyst 1
Numeral 7 absorbs NOx when the air-fuel ratio of the mixture supplied to the combustion chamber 3 is lean, and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration in the mixture supplied to the combustion chamber 3 decreases. .

【0034】NOx触媒17によるNOxの吸放出作用は
図4に示すようなメカニズムで行われているものと考え
られる。以下、このメカニズムについて担体上に白金P
tおよびバリウムBaを担持させた場合を例にとって説
明するが、他の貴金属,アルカリ金属,アルカリ土類,
希土類を用いても同様なメカニズムとなる。
It is considered that the NOx absorption / release operation of the NOx catalyst 17 is performed by the mechanism shown in FIG. In the following, this mechanism will be described by using platinum P
The case where t and barium Ba are supported will be described as an example, but other noble metals, alkali metals, alkaline earths,
The same mechanism is obtained even when rare earth elements are used.

【0035】まず、流入排気ガスがかなりリーンになる
と流入排気ガス中の酸素濃度が大巾に増大し、図4
(A)に示されるように酸素O2 がO2 -又はO2-の形で
白金Ptの表面に付着する。一方、流入排気ガスに含ま
れるNOは、白金Ptの表面上でO2 -又はO2-と反応
し、NO2 となる(2NO+O2 →2NO2 )。
First, when the inflowing exhaust gas becomes considerably lean, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas greatly increases.
As shown in (A), oxygen O 2 adheres to the surface of platinum Pt in the form of O 2 or O 2− . On the other hand, NO contained in the inflowing exhaust gas reacts with O 2 or O 2− on the surface of the platinum Pt to become NO 2 (2NO + O 2 → 2NO 2 ).

【0036】次いで、生成されたNO2の一部は、白金
Pt上で酸化されつつNOx触媒17内に吸収されて酸
化バリウムBaOと結合しながら、図4(A)に示され
るように硝酸イオンNO3 -の形でNOx触媒17内に拡
散する。このようにしてNOxがNOx触媒17内に吸収
される。
Next, a part of the generated NO 2 is absorbed in the NOx catalyst 17 while being oxidized on the platinum Pt and combined with the barium oxide BaO, and as shown in FIG. NO 3 - diffuses into the NOx catalyst 17 in the form of. In this way, NOx is absorbed in the NOx catalyst 17.

【0037】流入排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金
Ptの表面でNO2が生成され、NOx触媒17のNOx
吸収能力が飽和しない限り、NO2がNOx触媒17内に
吸収されて硝酸イオンNO3 -が生成される。
As long as the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas is high, NO 2 is generated on the surface of the platinum Pt,
As long as the absorption capacity is not saturated, NO 2 is absorbed in the NOx catalyst 17 and nitrate ions NO 3 are generated.

【0038】これに対して、流入排気ガス中の酸素濃度
が低下してNO2の生成量が低下すると反応が逆方向
(NO3 -→NO2)に進み、NOx触媒17内の硝酸イオ
ンNO 3 -がNO2またはNOの形でNOx触媒17から放
出される。即ち、流入排気ガス中の酸素濃度が低下する
と、NOx触媒17からNOxが放出されることになる。
図3に示されるように、流入排気ガスのリーンの度合い
が低くなれば流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、した
がって流入排気ガスのリーンの度合いを低くすればNO
x触媒17からNOxが放出されることとなる。
On the other hand, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas
Decreases and NOTwoThe reaction goes in the reverse direction when the amount of
(NOThree -→ NOTwo), And nitrate ion in the NOx catalyst 17
NO Three -Is NOTwoAlternatively, the NOx catalyst 17 is discharged in the form of NO.
Will be issued. That is, the oxygen concentration in the inflow exhaust gas decreases.
Then, NOx is released from the NOx catalyst 17.
As shown in FIG. 3, the degree of lean of the incoming exhaust gas
The oxygen concentration in the incoming exhaust gas decreased
If the degree of leanness of the inflow exhaust gas is reduced, NO
NOx is released from the x catalyst 17.

【0039】一方、このとき、燃焼室3内に供給される
混合気がストイキまたはリッチ空燃比になると、図3に
示されるように機関からは多量の未燃HC,COが排出
され、これら未燃HC,COは、白金Pt上の酸素O2 -
又はO2-と反応して酸化せしめられる。
On the other hand, at this time, if the mixture supplied to the combustion chamber 3 has a stoichiometric or rich air-fuel ratio, a large amount of unburned HC and CO is discharged from the engine as shown in FIG. retardant HC, CO is oxygen on the platinum Pt O 2 -
Or, it is oxidized by reacting with O 2− .

【0040】また、排気空燃比が理論空燃比またはリッ
チ空燃比になると流入排気ガス中の酸素濃度が極度に低
下するためにNOx触媒17からNO2またはNOが放出
され、このNO2またはNOは、図4(B)に示される
ように未燃HC、COと反応して還元せしめられてN2
となる。
When the exhaust air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas is extremely reduced, so that NO 2 or NO is released from the NOx catalyst 17, and this NO 2 or NO As shown in FIG. 4 (B), it reacts with unburned HC and CO to be reduced to N 2
Becomes

【0041】即ち、流入排気ガス中のHC,COは、ま
ず白金Pt上の酸素O2 -又はO2-とただちに反応して酸
化せしめられ、次いで白金Pt上の酸素O2 -又はO2-
消費されてもまだHC,COが残っていれば、このH
C,COによってNOx触媒17から放出されたNOxお
よび流入排気ガス中のNOxがN2に還元せしめられる。
[0041] That is, HC in the inflowing exhaust gas, CO, first oxygen O 2 on the platinum Pt - or O 2- immediately be reacted with oxidized, then the platinum Pt on the oxygen O 2 - or O 2- If HC and CO still remain after consumption, this H
C, NOx in the released NOx and the inflow exhaust gas is made to reduction to N 2 from the NOx catalyst 17 by the CO.

【0042】このようにして白金Ptの表面上にNO2
またはNOが存在しなくなると、NOx触媒17から次
から次へとNO2またはNOが放出され、さらにN2に還
元せしめられる。したがって、排気空燃比を理論空燃比
またはリッチにすると短時間の内にNOx触媒17から
NOxが放出されることになる。
In this way, NO 2 is deposited on the surface of platinum Pt.
Alternatively, when NO is no longer present, NO 2 or NO is released from the NOx catalyst 17 one after another, and is further reduced to N 2 . Therefore, when the exhaust air-fuel ratio is set to the stoichiometric air-fuel ratio or rich, NOx is released from the NOx catalyst 17 within a short time.

【0043】このように、排気空燃比がリーンになると
NOxがNOx触媒17に吸収され、排気空燃比を理論空
燃比あるいはリッチにするとNOxがNOx触媒17から
短時間のうちに放出され、N2に還元される。したがっ
て、大気中へのNOxの排出を阻止することができる。
As described above, when the exhaust air-fuel ratio becomes lean, NOx is absorbed by the NOx catalyst 17, and when the exhaust air-fuel ratio is made stoichiometric or rich, NOx is released from the NOx catalyst 17 in a short time, and N 2 Is reduced to Therefore, emission of NOx into the atmosphere can be prevented.

【0044】ところで、この実施の形態では前述したよ
うに、全負荷運転時には燃焼室3内に供給される混合気
がリッチとされ、また高負荷運転時等には混合気が理論
空燃比とされ、低中負荷運転時には混合気がリーンとさ
れるので、低中負荷運転時に排気ガス中のNOxがNOx
触媒17に吸収され、全負荷運転時及び高負荷運転時等
にNOx触媒17からNOxが放出され還元されることに
なる。しかしながら、全負荷運転あるいは高負荷運転等
の頻度が少なく、低中負荷運転の頻度が多くその運転時
間が長ければ、NOxの放出・還元が間に合わなくな
り、NOx触媒17のNOxの吸収能力が飽和してNOx
を吸収できなくなってしまう。
By the way, in this embodiment, as described above, the mixture supplied to the combustion chamber 3 is made rich at the time of full load operation, and the mixture is made the stoichiometric air-fuel ratio at the time of high load operation or the like. During low-medium load operation, the air-fuel mixture becomes lean, so that NOx in the exhaust gas becomes NOx during low-medium load operation.
The NOx is absorbed by the catalyst 17, and is released and reduced from the NOx catalyst 17 during full load operation and high load operation. However, if the frequency of full load operation or high load operation is low, and the frequency of low / medium load operation is high and the operation time is long, the release and reduction of NOx cannot be made in time, and the NOx absorption capacity of the NOx catalyst 17 becomes saturated. NOx
Can not be absorbed.

【0045】そこで、この実施の形態では、リーン混合
気の燃焼が行われている場合、即ち中低負荷運転を行っ
ているときには、比較的に短い周期でスパイク的(短時
間)にストイキまたはリッチ混合気の燃焼が行われるよ
うに混合気の空燃比を制御し、短周期的にNOxの放出
・還元を行っている。このようにNOxの吸放出のため
に、排気空燃比(この実施の形態では混合気の空燃比)
が比較的に短い周期で「リーン」と「スパイク的な理論
空燃比またはリッチ空燃比(リッチスパイク)」を交互
に繰り返されるように制御することを、リーン・リッチ
スパイク制御と称している。尚、この出願においては、
リーン・リッチスパイク制御はリーン空燃比制御に含ま
れるものとする。
Therefore, in this embodiment, when the lean air-fuel mixture is being burned, that is, when the medium-to-low load operation is being performed, the stoichiometric or rich stoichiometric or rich operation is performed in a relatively short cycle. The air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled so that the air-fuel mixture is burned, and NOx is released and reduced in a short cycle. As described above, the exhaust air-fuel ratio (in this embodiment, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture) is used to absorb and release NOx.
Is alternately repeated in a relatively short cycle with "lean" and "spike-like stoichiometric air-fuel ratio or rich air-fuel ratio (rich spike)" is referred to as lean-rich spike control. In this application,
The lean-rich spike control is included in the lean air-fuel ratio control.

【0046】一方、燃料には硫黄(S)が含まれてお
り、燃料中の硫黄が燃焼するとSO2やSO3などの硫黄
酸化物(SOx)が発生し、NOx触媒17は排気ガス中
のこれらSOxも吸収する。NOx触媒17のSOx吸収
メカニズムはNOx吸収メカニズムと同じであると考え
られる。即ち、NOxの吸収メカニズムを説明したとき
と同様に担体上に白金PtおよびバリウムBaを坦持さ
せた場合を例にとって説明すると、前述したように、排
気空燃比がリーンのときには、酸素O2がO2 -又はO2-
の形でNOx触媒17の白金Ptの表面に付着してお
り、流入排気ガス中のSOx(例えばSO2)は白金Pt
の表面上で酸化されてSO3となる。
On the other hand, the fuel contains sulfur (S), and when the sulfur in the fuel burns, sulfur oxides (SOx) such as SO 2 and SO 3 are generated, and the NOx catalyst 17 These SOx also absorb. It is considered that the SOx absorption mechanism of the NOx catalyst 17 is the same as the NOx absorption mechanism. That is, assuming that platinum Pt and barium Ba are supported on the carrier in the same manner as when the NOx absorption mechanism is described, as described above, when the exhaust air-fuel ratio is lean, oxygen O 2 is reduced. O 2 - or O 2-
The SOx (for example, SO 2 ) in the inflowing exhaust gas becomes platinum Pt in the form of
Is oxidized to SO 3 on the surface.

【0047】その後、生成されたSO3は、白金Ptの
表面で更に酸化されながらNOx触媒17内に吸収され
て酸化バリウムBaOと結合し、硫酸イオンSO4 2-
形でNOx触媒17内に拡散し硫酸塩BaSO4を形成す
る。このBaSO4は結晶が粗大化し易く、比較的安定
し易いため、一旦生成されると分解・脱離されにくい。
そして、NOx触媒17中のBaSO4の生成量が増大す
るとNOx触媒17の吸収に関与できるBaOの量が減
少してNOxの吸収能力が低下してしまう。これが即ち
SOx被毒である。したがって、NOx触媒17のNOx
吸収能力を高く維持するためには、適宜のタイミングで
NOx触媒17に吸収されたSOxを脱離させるSOx脱
離処理を実行する必要がある。
Thereafter, the generated SO 3 is further oxidized on the surface of the platinum Pt, is absorbed in the NOx catalyst 17 and combines with the barium oxide BaO, and enters the NOx catalyst 17 in the form of sulfate ion SO 4 2−. diffused to form the sulfate BaSO 4. Since this BaSO 4 crystal tends to be coarse and relatively stable, it is difficult to decompose and desorb once formed.
When the amount of BaSO 4 generated in the NOx catalyst 17 increases, the amount of BaO that can participate in the absorption of the NOx catalyst 17 decreases, and the NOx absorption capacity decreases. This is SOx poisoning. Therefore, the NOx of the NOx catalyst 17
In order to maintain a high absorption capacity, it is necessary to execute a SOx desorption process for desorbing the SOx absorbed by the NOx catalyst 17 at an appropriate timing.

【0048】NOx触媒17からSOxを脱離させるため
には、流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリ
ッチ空燃比にする必要があり、また、NOx触媒17の
触媒床温が高いほど脱離し易いことがわかっている。
In order to desorb SOx from the NOx catalyst 17, it is necessary to set the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas to a stoichiometric air-fuel ratio or a rich air-fuel ratio. We know that it is easy to release.

【0049】そして、この実施の形態では、SOx脱離
処理のために排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリッ
チ空燃比にする場合も、燃料噴射弁11から噴射される
燃料量をECU30により制御して燃焼室3に供給され
る混合気の空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比に制
御することにより行う。よって、ECU30と燃料噴射
弁11は排気空燃比制御手段を構成する。
In this embodiment, even when the air-fuel ratio of the exhaust gas is set to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio for the SOx desorption process, the ECU 30 controls the amount of fuel injected from the fuel injection valve 11. This is performed by controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber 3 to a stoichiometric air-fuel ratio or a rich air-fuel ratio. Therefore, the ECU 30 and the fuel injection valve 11 constitute exhaust air-fuel ratio control means.

【0050】図5は、NOxの吸放出・還元処理のため
にリーン・リッチスパイク制御を行っているときと、S
Ox脱離処理のためにストイキまたはリッチ空燃比制御
を行っているときにおける、排気空燃比、NOx触
媒17のSOx蓄積量、NOx触媒17の上流及び下流
のSOx濃度の経時変化の一例を示している。尚、この
図において、NOx吸放出・還元処理時の排気空燃比は
リッチスパイクを省略してリーン表示しており、また、
SOx脱離処理時の排気空燃比におけるリッチ表示は理
論空燃比を含む概念である。以下、図5を参照してSO
x蓄積量及びSOx濃度の経時変化を説明する。
FIG. 5 shows a case where the lean-rich spike control is performed for the NOx absorption / reduction / reduction processing,
An example of a change over time of the exhaust air-fuel ratio, the SOx accumulation amount of the NOx catalyst 17, and the SOx concentration upstream and downstream of the NOx catalyst 17 when performing stoichiometric or rich air-fuel ratio control for Ox desorption processing is shown. I have. Note that, in this figure, the exhaust air-fuel ratio at the time of NOx absorption / reduction / reduction processing is shown in a lean manner without rich spikes.
The rich display in the exhaust air-fuel ratio during the SOx desorption process is a concept including the stoichiometric air-fuel ratio. Hereinafter, referring to FIG.
The change with time of the x accumulation amount and the SOx concentration will be described.

【0051】(1)t1〜t2 NOx触媒17のSOx蓄積量が少ないときにリーン空燃
比の排気ガスがNOx触媒17に流れると、排気ガス中
のSOxがNOx触媒17に吸収されるので、NOx触媒
17のSOx蓄積量は経時的に増大していく。また、排
気ガス中のSOxがNOx触媒17に吸収されている間、
NOx触媒17の下流の排気ガス(以下、触媒出ガスと
いう)のSOx濃度は、NOx触媒17の上流の排気ガス
(以下、触媒入ガスという)のSOx濃度よりも低い。
(1) t1 to t2 When the exhaust gas having a lean air-fuel ratio flows through the NOx catalyst 17 when the SOx accumulation amount of the NOx catalyst 17 is small, the NOx catalyst 17 absorbs the SOx in the exhaust gas. The SOx accumulation amount of the catalyst 17 increases with time. Further, while SOx in the exhaust gas is being absorbed by the NOx catalyst 17,
The SOx concentration of the exhaust gas downstream of the NOx catalyst 17 (hereinafter, referred to as catalyst exit gas) is lower than the SOx concentration of the exhaust gas upstream of the NOx catalyst 17 (hereinafter, referred to as catalyst entrance gas).

【0052】(2)t2〜t3 NOx触媒17のSOx蓄積量が増大してSOx吸収容量
が減少してくると、触媒出ガスのSOx濃度が触媒入ガ
スのSOx濃度に徐々に接近してくる。これは、NOx触
媒17で吸収されずにスルーパスするSOxが徐々に増
大することを意味し、その結果、NOx触媒17のSOx
蓄積量の増大度合が鈍ってくる。
(2) t2 to t3 When the SOx storage capacity of the NOx catalyst 17 increases and the SOx absorption capacity decreases, the SOx concentration of the catalyst outgas gradually approaches the SOx concentration of the catalyst inlet gas. . This means that the SOx passing through without being absorbed by the NOx catalyst 17 gradually increases, and as a result, the SOx of the NOx catalyst 17 increases.
The degree of increase in the accumulation amount becomes slow.

【0053】(3)t3〜t4 t3において、NOx触媒17からSOxを脱離させるた
めに高温・リッチ空燃比制御(空燃比一定)を開始する
と、NOx触媒17から脱離したSOxがNOx触媒17
の下流に流れ出るため、触媒出ガスのSOx濃度が触媒
入ガスのSOx濃度よりも高くなり、NOx触媒17のS
Ox蓄積量は経時的に減少していく。触媒出ガスのSOx
濃度は、高温・リッチ空燃比制御を開始してから所定時
間でピークを迎え、その後は徐々に減少していく。
(3) t3 to t4 At time t3, when high-temperature / rich air-fuel ratio control (constant air-fuel ratio) is started to desorb SOx from the NOx catalyst 17, SOx desorbed from the NOx catalyst 17 is converted to NOx catalyst 17
Of the NOx catalyst 17, the SOx concentration of the catalyst outgas becomes higher than the SOx concentration of the catalyst inflow gas.
The Ox accumulation amount decreases with time. SOx of catalyst output gas
The concentration reaches a peak at a predetermined time after the start of the high temperature / rich air-fuel ratio control, and thereafter gradually decreases.

【0054】(4)t4〜t5 しかしながら、t4において高温・リッチ空燃比制御を
終了し、リーン・リッチスパイク制御に移行した後もし
ばらくの間は、NOx触媒17からSOxの脱離が続く。
このように高温・リッチ空燃比制御終了後もSOx脱離
が続く理由は明らかでないが、この現象に再現性がある
ことは多くの実験結果から明らかである。そして、t5
において、NOx触媒17からSOxが脱離しなくなると
触媒出ガスのSOx濃度と触媒入ガスのSOx濃度が同等
になり、このときにNOx触媒17のSOx蓄積量が最小
になる。
(4) t4 to t5 However, the desorption of SOx from the NOx catalyst 17 continues for a while after the high-temperature / rich air-fuel ratio control is terminated at t4 and the control is shifted to the lean / rich spike control.
Although the reason why SOx desorption continues even after the end of the high temperature / rich air-fuel ratio control is not clear, it is clear from many experimental results that this phenomenon has reproducibility. And t5
In this case, when SOx is not desorbed from the NOx catalyst 17, the SOx concentration of the catalyst outgas and the SOx concentration of the catalyst incoming gas become equal, and at this time, the SOx accumulation amount of the NOx catalyst 17 becomes minimum.

【0055】(5)t5〜t6 t5を過ぎると、再び、NOx触媒17にSOxが吸収さ
れるようになり、触媒出ガスのSOx濃度が触媒入ガス
のSOx濃度よりも徐々に小さくなって、t6において触
媒出ガスのSOx濃度は平衡する。
(5) t5 to t6 After t5, SOx is again absorbed by the NOx catalyst 17, and the SOx concentration of the catalyst output gas gradually becomes smaller than the SOx concentration of the catalyst input gas. At t6, the SOx concentration of the catalyst output gas equilibrates.

【0056】即ち、触媒出ガスのSOx濃度と触媒入ガ
スのSOx濃度が一致するC点は、SOx脱離状態からS
Ox吸収状態への切り替わりポイントであり、NOx触媒
17が排気ガス中のSOxを吸着しているときには、触
媒出ガスのSOx濃度が触媒入ガスのSOx濃度よりも小
さくなり、NOx触媒17からSOxが脱離しているとき
には、触媒出ガスのSOx濃度が触媒入ガスのSOx濃度
よりも大きくなる。
That is, the point C where the SOx concentration of the catalyst exit gas coincides with the SOx concentration of the catalyst entrance gas is determined by the S
This is a switching point to the Ox absorption state, and when the NOx catalyst 17 is adsorbing SOx in the exhaust gas, the SOx concentration of the catalyst output gas becomes smaller than the SOx concentration of the catalyst input gas, and the SOx is released from the NOx catalyst 17. When the catalyst is desorbed, the SOx concentration of the catalyst exit gas becomes larger than the SOx concentration of the catalyst entrance gas.

【0057】そして、触媒出ガスのSOx濃度が触媒入
ガスのSOx濃度よりも小さい期間(t0〜t3)におい
て、そのSOx濃度差に排気ガス量を乗じるとNOx触媒
17に吸収されたSOx量が算出され、触媒出ガスのS
Ox濃度が触媒入ガスのSOx濃度よりも大きい期間(t
3〜t5)において、そのSOx濃度差に排気ガス量を乗
じるとNOx触媒17から脱離したSOx量が算出される
ことになる。
Then, during a period (t0 to t3) in which the SOx concentration of the catalyst exit gas is smaller than the SOx concentration of the catalyst input gas, the SOx amount absorbed by the NOx catalyst 17 is calculated by multiplying the SOx concentration difference by the exhaust gas amount. Calculated and S
The period during which the Ox concentration is higher than the SOx concentration of the gas entering the catalyst (t
In 3 to t5), when the SOx concentration difference is multiplied by the exhaust gas amount, the SOx amount desorbed from the NOx catalyst 17 is calculated.

【0058】そこで、この第1の実施の形態では、t0
からNOx触媒17に吸収されるSOx量を算出し、これ
を積算することによりSOx蓄積量を算出し、算出され
たSOx蓄積量が所定の上限値に達したときに、高温・
リッチ空燃比制御を開始するようにした。そして、高温
・リッチ空燃比制御を開始後は、NOx触媒17から脱
離されるSOx量を算出し、これを前記SOx蓄積量から
順次減算していくことによりSOx脱離途中におけるS
Ox蓄積量を算出し、SOx蓄積量が所定の下限値以下に
なったときに、高温・リッチ空燃比制御を終了するよう
にした。
Therefore, in the first embodiment, t0
, The SOx amount absorbed by the NOx catalyst 17 is calculated, and the accumulated SOx amount is calculated to calculate the SOx accumulation amount. When the calculated SOx accumulation amount reaches a predetermined upper limit value,
The rich air-fuel ratio control is started. After the start of the high-temperature / rich air-fuel ratio control, the amount of SOx desorbed from the NOx catalyst 17 is calculated, and the SOx amount is sequentially subtracted from the SOx accumulation amount.
The Ox accumulation amount is calculated, and when the SOx accumulation amount becomes equal to or less than a predetermined lower limit, the high temperature / rich air-fuel ratio control is terminated.

【0059】このようにすると、NOx触媒17のSOx
蓄積量を正確に把握でき、SOx脱離を最適な時期に開
始することができ、リッチ空燃比の排気ガスの供給を最
適な時期に終了することができる。その結果、NOx触
媒17のNOx浄化能を長期に亘って高く維持すること
ができるとともに、SOx脱離に伴う燃費悪化を低減す
ることができる。
By doing so, the SOx of the NOx catalyst 17
The accumulated amount can be accurately grasped, SOx desorption can be started at an optimal time, and supply of exhaust gas with a rich air-fuel ratio can be ended at an optimal time. As a result, the NOx purifying ability of the NOx catalyst 17 can be kept high for a long period of time, and the deterioration of fuel efficiency due to the SOx desorption can be reduced.

【0060】次に、図6を参照して、第1の実施の形態
におけるSOx脱離制御実行ルーチンを説明する。この
制御ルーチンを構成する各ステップからなるフローチャ
ートはECU30のROM32に記憶されており、この
制御ルーチンは一定時間毎にCPU34によって実行さ
れる。
Next, an SOx desorption control execution routine according to the first embodiment will be described with reference to FIG. A flowchart comprising the steps constituting this control routine is stored in the ROM 32 of the ECU 30, and this control routine is executed by the CPU 34 at regular intervals.

【0061】<ステップ101>まず、ECU30は、
ステップ101において、入ガスSOxセンサ23で検
出された触媒入ガスのSOx濃度(以下、入ガスSOx濃
度と略称することもある)を読み込み、出ガスSOxセ
ンサ24で検出された触媒出ガスのSOx濃度(以下、
出ガスSOx濃度と略称することもある)を読み込む。
<Step 101> First, the ECU 30
In step 101, the SOx concentration of the catalyst input gas detected by the input gas SOx sensor 23 (hereinafter, sometimes abbreviated as the input gas SOx concentration) is read, and the SOx concentration of the catalyst output gas detected by the output gas SOx sensor 24 is read. Concentration (hereinafter,
Outgoing gas SOx concentration).

【0062】<ステップ102>次に、ECU30は、
ステップ102に進んで、入ガスSOx濃度が出ガスS
Ox濃度よりも大きいか否か判定する。ステップ102
における肯定判定はNOx触媒17がSOx吸収中である
ことを意味し、否定判定はNOx触媒17がSOx脱離中
であることを意味する。
<Step 102> Next, the ECU 30
Proceeding to step 102, the incoming gas SOx concentration
It is determined whether the concentration is higher than the Ox concentration. Step 102
The affirmative judgment in the above means that the NOx catalyst 17 is absorbing SOx, and the negative judgment means that the NOx catalyst 17 is desorbing SOx.

【0063】<ステップ103>ステップ102で肯定
判定した場合には、ECU30は、ステップ103に進
み、SOx蓄積量を加算する。詳述すると、ステップ1
01で読み込んだ入ガスSOx濃度から出ガスSOx濃度
を減算してSOx濃度差を求め、一方、エアフロメータ
21で検出した現時点の吸入空気量を読み込みこれを排
気ガス量として、本ルーチンを今回実行してから次回実
行するまでの間にNOx触媒17に吸収されるSOx量を
算出し、この吸収SOx量をSOxカウンタにおいて加算
し、現時点のSOx蓄積量を求める。
<Step 103> If an affirmative determination is made in step 102, the ECU 30 proceeds to step 103 and adds the SOx accumulation amount. In detail, Step 1
This routine is executed this time, by subtracting the outgoing gas SOx concentration from the incoming gas SOx concentration read in 01 to obtain the SOx concentration difference, and reading the current intake air amount detected by the air flow meter 21 as the exhaust gas amount. After that, the amount of SOx absorbed by the NOx catalyst 17 is calculated between the next execution and the next time, and the absorbed SOx amount is added by the SOx counter to obtain the current SOx accumulation amount.

【0064】<ステップ104>次に、ECU30は、
ステップ104に進み、SOx蓄積量が予め設定した上
限値を越えているか否か判定する。ステップ104で否
定判定した場合には、まだ、SOx脱離処理を実行すべ
き時期ではないので、リターンに進む。
<Step 104> Next, the ECU 30
Proceeding to step 104, it is determined whether the SOx accumulation amount has exceeded a preset upper limit value. If a negative determination is made in step 104, it is not yet time to execute the SOx desorption process, and the process proceeds to return.

【0065】<ステップ105>ステップ104で肯定
判定した場合には、ECU30は、ステップ105に進
み、NOx触媒17からSOxを脱離するために排気ガス
の空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比に制御するリ
ッチ空燃比制御を開始する。尚、このリッチ空燃比制御
が実行されている間、適宜の手段により、NOx触媒1
7に対する昇温制御が実行され、NOx触媒17の触媒
床温はSOx脱離に最適な温度に制御される。
<Step 105> If an affirmative determination is made in step 104, the ECU 30 proceeds to step 105 and sets the air-fuel ratio of the exhaust gas to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio in order to desorb SOx from the NOx catalyst 17. Start rich air-fuel ratio control to be controlled. During the execution of the rich air-fuel ratio control, the NOx catalyst 1
7, the catalyst bed temperature of the NOx catalyst 17 is controlled to a temperature optimum for SOx desorption.

【0066】<ステップ106>リッチ空燃比制御及び
昇温制御の実行により、NOx触媒17からSOxが脱離
し、出ガスSOx濃度が入ガスSOx濃度よりも高くなる
ため、次回このルーチンを実行したときには、ステップ
102において否定判定され、ECU30は、ステップ
106に進み、SOx蓄積量を減算する。
<Step 106> The execution of the rich air-fuel ratio control and the temperature rise control causes SOx to be desorbed from the NOx catalyst 17, and the outgassing SOx concentration becomes higher than the incoming gas SOx concentration. , And a negative determination is made in step 102, the ECU 30 proceeds to step 106, and decrements the SOx accumulation amount.

【0067】詳述すると、ステップ101で読み込んだ
出ガスSOx濃度から入ガスSOx濃度を減算してSOx
濃度差を求め、一方、エアフロメータ21で検出した現
時点の吸入空気量を読み込みこれを排気ガス量として、
本ルーチンを今回実行してから次回実行するまでの間に
NOx触媒17から脱離するSOx量を算出し、その脱離
SOx量をSOxカウンタにおいて減算し、現時点のSO
x蓄積量を求める。
More specifically, the input gas SOx concentration is subtracted from the output gas SOx concentration read in step 101 to obtain SOx
The concentration difference is obtained, and the current intake air amount detected by the air flow meter 21 is read, and this is taken as the exhaust gas amount.
The amount of SOx desorbed from the NOx catalyst 17 between this execution and the next execution of this routine is calculated, and the desorbed SOx amount is subtracted by the SOx counter, and the current SOx amount is subtracted.
x Determine the amount of accumulation.

【0068】<ステップ107>次に、ECU30は、
ステップ107に進み、SOx蓄積量が予め設定した下
限値以下か否かを判定する。ステップ107で否定判定
した場合には、NOx触媒17からSOxがまだ十分に脱
離していない状態であるのでリターンに進み、リッチ空
燃比制御及び昇温制御を続行する。
<Step 107> Next, the ECU 30
Proceeding to step 107, it is determined whether the SOx accumulation amount is equal to or less than a preset lower limit value. If a negative determination is made in step 107, the process proceeds to return because the SOx has not been sufficiently desorbed from the NOx catalyst 17, and the rich air-fuel ratio control and the temperature increase control are continued.

【0069】<ステップ108>ステップ107で肯定
判定した場合には、NOx触媒17からSOxが十分に脱
離したので、ECU30は、ステップ108に進み、リ
ッチ空燃比制御及び昇温制御を終了する。
<Step 108> If an affirmative determination is made in step 107, the SOx has been sufficiently desorbed from the NOx catalyst 17, so the ECU 30 proceeds to step 108 and ends the rich air-fuel ratio control and the temperature increase control.

【0070】この第1の実施の形態において、ECU3
0による一連の信号処理のうちステップ103を実行す
る部分は、NOx触媒(NOx吸収材)の上流と下流のS
Ox濃度差に基づいてNOx触媒(NOx吸収材)に吸収
されているSOx量を算出するSOx蓄積量算出手段とい
うことができる。
In the first embodiment, the ECU 3
In the series of signal processing based on 0, the part that executes step 103 is the part of the upstream and downstream Sx of the NOx catalyst (NOx absorbent).
This can be referred to as SOx accumulation amount calculation means for calculating the amount of SOx absorbed by the NOx catalyst (NOx absorbent) based on the Ox concentration difference.

【0071】〔第2の実施の形態〕前述の第1の実施の
形態では、NOx触媒17の上流と下流のSOx濃度差か
らNOx触媒17のSOx蓄積量を算出し、算出されたS
Ox蓄積量に基づいて、SOx脱離処理のための高温・リ
ッチ空燃比制御の開始時期及び終了時期を判定したが、
第2の実施の形態では、SOx蓄積量を算出せずに、N
Ox触媒17の上流と下流のSOx濃度の比較値に基づい
て、高温・リッチ空燃比制御の開始時期及び終了時期を
判定するようにした。
[Second Embodiment] In the above-described first embodiment, the SOx accumulation amount of the NOx catalyst 17 is calculated from the difference between the upstream and downstream SOx concentrations of the NOx catalyst 17, and the calculated S
The start time and the end time of the high-temperature / rich air-fuel ratio control for the SOx desorption process were determined based on the Ox accumulation amount.
In the second embodiment, without calculating the SOx accumulation amount, N
The start time and the end time of the high temperature / rich air-fuel ratio control are determined based on the comparison value of the SOx concentration upstream and downstream of the Ox catalyst 17.

【0072】前述したように、NOx触媒17のSOx蓄
積量が増大して飽和状態に近付くと、触媒出ガスのSO
x濃度が触媒入ガスのSOx濃度に近付いてくる(図5に
おいてt2〜t3の間)。したがって、出ガスSOx濃度
が入ガスSOx濃度にどの程度まで接近したかで、NOx
触媒17のSOx蓄積程度を把握することができる。そ
こで、この第2の実施の形態では、出ガスSOx濃度と
入ガスSOx濃度の比が所定の比率(例えば、1:2)
になったとき(図5においてA部)に、高温・リッチ空
燃比制御を開始するようにした。
As described above, when the SOx accumulation amount of the NOx catalyst 17 increases and approaches the saturated state, the SOx of the catalyst output gas becomes smaller.
The x concentration approaches the SOx concentration of the gas entering the catalyst (between t2 and t3 in FIG. 5). Therefore, depending on how close the outgassing SOx concentration approaches the incoming gas SOx concentration, the NOx
The degree of SOx accumulation in the catalyst 17 can be grasped. Therefore, in the second embodiment, the ratio between the outgassing SOx concentration and the incoming gas SOx concentration is a predetermined ratio (for example, 1: 2).
(At A in FIG. 5), the high-temperature / rich air-fuel ratio control is started.

【0073】また、NOx触媒17からSOxが脱離して
いるとき、SOxの脱離が完全に完了する前に排気空燃
比をリッチからリーンに切り替えても、リーンに切り替
わってからしばらくの期間はNOx触媒17からSOxが
脱離している(図5においてt4〜t5の間)。したがっ
て、リッチ空燃比制御を実行しているときに、出ガスS
Ox濃度が入ガスSOx濃度に一致する前に、出ガスSO
x濃度が入ガスSOx濃度に所定値まで接近したときを高
温・リッチ空燃比制御の終了時期とすることができ、ま
た、そうすることによって還元剤の使用量を減らすこと
ができる。そこで、この第2の実施の形態では、出ガス
SOx濃度と入ガスSOx濃度の比が所定の比率(例え
ば、2:1)になったとき(図5においてB部)に、高
温・リッチ空燃比制御を終了するようにした。
When SOx is desorbed from the NOx catalyst 17, even if the exhaust air-fuel ratio is switched from rich to lean before the SOx is completely desorbed, NOx is maintained for a while after switching to lean. SOx is desorbed from the catalyst 17 (between t4 and t5 in FIG. 5). Therefore, when the rich air-fuel ratio control is being executed, the outgassing S
Before the Ox concentration matches the incoming gas SOx concentration, the outgassing SO
The time when the x concentration approaches the input gas SOx concentration to a predetermined value can be set as the end time of the high temperature / rich air-fuel ratio control, and by doing so, the amount of the reducing agent used can be reduced. Thus, in the second embodiment, when the ratio between the outgassing SOx concentration and the incoming gas SOx concentration reaches a predetermined ratio (for example, 2: 1) (part B in FIG. 5), the high-temperature / rich air The fuel ratio control is ended.

【0074】このようにすると、NOx触媒17のSOx
蓄積程度を精度良く把握でき、SOx脱離を最適な時期
に開始することができる。また、リッチ空燃比の排気ガ
スの供給を最適な時期に終了することができる。その結
果、NOx触媒17のNOx浄化能を長期に亘って高く維
持することができるとともに、SOx脱離に伴う燃費悪
化を低減することができる。
By doing so, the SOx of the NOx catalyst 17
The degree of accumulation can be accurately grasped, and SOx desorption can be started at an optimal time. Further, the supply of the exhaust gas having the rich air-fuel ratio can be terminated at an optimal time. As a result, the NOx purifying ability of the NOx catalyst 17 can be kept high for a long period of time, and the deterioration of fuel efficiency due to the SOx desorption can be reduced.

【0075】次に、図7を参照して、第2の実施の形態
におけるSOx脱離制御実行ルーチンを説明する。この
制御ルーチンを構成する各ステップからなるフローチャ
ートはECU30のROM32に記憶されており、この
制御ルーチンは一定時間毎にCPU34によって実行さ
れる。
Next, an SOx desorption control execution routine in the second embodiment will be described with reference to FIG. A flowchart comprising the steps constituting this control routine is stored in the ROM 32 of the ECU 30, and this control routine is executed by the CPU 34 at regular intervals.

【0076】<ステップ201>まず、ECU30は、
ステップ201において、入ガスSOxセンサ23で検
出された触媒入ガスのSOx濃度を読み込み、出ガスS
Oxセンサ24で検出された触媒出ガスのSOx濃度を読
み込む。
<Step 201> First, the ECU 30
In step 201, the SOx concentration of the catalyst input gas detected by the input gas SOx sensor 23 is read, and the output gas S
The SOx concentration of the catalyst output gas detected by the Ox sensor 24 is read.

【0077】<ステップ202>次に、ECU30は、
ステップ202に進んで、入ガスSOx濃度が出ガスS
Ox濃度よりも大きいか否か判定する。ステップ202
における肯定判定はNOx触媒17がSOx吸収中である
ことを意味し、否定判定はNOx触媒17がSOx脱離中
であることを意味する。
<Step 202> Next, the ECU 30
Proceeding to step 202, the input gas SOx concentration
It is determined whether the concentration is higher than the Ox concentration. Step 202
The affirmative judgment in the above means that the NOx catalyst 17 is absorbing SOx, and the negative judgment means that the NOx catalyst 17 is desorbing SOx.

【0078】<ステップ203>ステップ202で肯定
判定した場合には、ECU30は、ステップ203に進
み、出ガスSOx濃度が上昇中か否か判定する。図5に
示すように、NOx触媒17がSOx脱離状態からSOx
吸収状態に切り替わった直後は出ガスSOx濃度が低下
していき(t0〜t1)、NOx触媒17のSOx蓄積量が
飽和に近付くにしたがって出ガスSOx濃度は上昇して
いく(t2〜t3)。ステップ203ではNOx触媒17
がこのいずれの状態にあるかを判定する。ステップ20
3において否定判定した場合には、まだSOx脱離処理
の開始時期ではないので、ECU30はリターンに進
む。
<Step 203> If an affirmative determination is made in step 202, the ECU 30 proceeds to step 203 and determines whether or not the output gas SOx concentration is increasing. As shown in FIG. 5, when the NOx catalyst 17
Immediately after switching to the absorption state, the output gas SOx concentration decreases (t0 to t1), and as the SOx accumulation amount of the NOx catalyst 17 approaches saturation, the output gas SOx concentration increases (t2 to t3). In step 203, the NOx catalyst 17
Is determined in which of these states. Step 20
If a negative determination is made in 3, the ECU 30 proceeds to return because it is not yet the start time of the SOx desorption process.

【0079】<ステップ204>ステップ203におい
て肯定判定した場合には、ECU30は、ステップ20
4に進み、出ガスSOx濃度と入ガスSOx濃度の濃度比
αを算出する。 α=(出ガスSOx濃度)/(入ガスSOx濃度)
<Step 204> If an affirmative determination is made in step 203, the ECU 30 proceeds to step 20.
Then, the process proceeds to Step 4 to calculate the concentration ratio α between the outgassing SOx concentration and the incoming gas SOx concentration. α = (outgas SOx concentration) / (incoming gas SOx concentration)

【0080】<ステップ205>次に、ECU30は、
ステップ205に進み、ステップ204で算出した濃度
比αが上限値(例えば、0.5)よりも大きいか否かを
判定する。ステップ205で否定判定した場合には、ま
だ、SOx脱離処理を実行すべき時期ではないので、E
CU30はリターンに進む。
<Step 205> Next, the ECU 30
Proceeding to step 205, it is determined whether or not the density ratio α calculated in step 204 is larger than an upper limit value (for example, 0.5). If a negative determination is made in step 205, it is not yet time to execute the SOx desorption process, so E
The CU 30 proceeds to return.

【0081】<ステップ206>ステップ205で肯定
判定した場合には、ECU30は、ステップ206に進
み、NOx触媒17からSOxを脱離するために排気ガス
の空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比に制御するリ
ッチ空燃比制御を開始する。尚、このリッチ空燃比制御
が実行されている間、適宜の手段により、NOx触媒1
7に対する昇温制御が実行され、NOx触媒17の触媒
床温はSOx脱離に最適な温度に制御される。
<Step 206> If an affirmative determination is made in step 205, the ECU 30 proceeds to step 206 and sets the air-fuel ratio of the exhaust gas to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio in order to desorb SOx from the NOx catalyst 17. Start rich air-fuel ratio control to be controlled. During the execution of the rich air-fuel ratio control, the NOx catalyst 1
7, the catalyst bed temperature of the NOx catalyst 17 is controlled to a temperature optimum for SOx desorption.

【0082】<ステップ207>リッチ空燃比制御及び
昇温制御の実行により、NOx触媒17からSOxが脱離
し、出ガスSOx濃度が入ガスSOx濃度よりも高くなる
ため、次回このルーチンを実行したときには、ステップ
202において否定判定され、ECU30は、ステップ
207に進む。
<Step 207> Since the execution of the rich air-fuel ratio control and the temperature rise control causes SOx to be desorbed from the NOx catalyst 17, and the outgassing SOx concentration becomes higher than the incoming gas SOx concentration, the next time this routine is executed , A negative determination is made in step 202, and the ECU 30 proceeds to step 207.

【0083】ステップ207において、ECU30は、
出ガスSOx濃度が下降中か否か判定する。図5に示す
ように、リッチ空燃比制御開始からしばらくの間は出ガ
スSOx濃度が上昇していき、やがてピーク値を迎え、
その後は出ガスSOx濃度が下降していく(t3〜t
4)。ステップ207ではNOx触媒17がこのいずれの
状態にあるかを判定する。
In step 207, the ECU 30
It is determined whether the output gas SOx concentration is falling. As shown in FIG. 5, for a while after the start of the rich air-fuel ratio control, the outgassing SOx concentration increases, and eventually reaches a peak value.
Thereafter, the output gas SOx concentration decreases (from t3 to t3).
Four). In step 207, it is determined which state the NOx catalyst 17 is in.

【0084】ステップ207において否定判定した場合
には、まだリッチ空燃比制御を終了すべきではないの
で、ECU30はリターンに進み、リッチ空燃比制御及
び昇温制御を続行する。
If a negative determination is made in step 207, the rich air-fuel ratio control should not be terminated yet, so the ECU 30 proceeds to return and continues the rich air-fuel ratio control and the temperature increase control.

【0085】<ステップ208>ステップ207におい
て肯定判定した場合には、ECU30は、ステップ20
8に進み、出ガスSOx濃度と入ガスSOx濃度の濃度比
αを算出する。 α=(出ガスSOx濃度)/(入ガスSOx濃度)
<Step 208> If an affirmative determination is made in step 207, the ECU 30 proceeds to step 20.
Proceeding to 8, the concentration ratio α between the outgassing SOx concentration and the incoming gas SOx concentration is calculated. α = (outgas SOx concentration) / (incoming gas SOx concentration)

【0086】<ステップ209>次に、ECU30は、
ステップ209に進み、ステップ208で算出した濃度
比αが下限値(例えば、2)よりも小さいか否かを判定
する。ステップ209で否定判定した場合には、まだ、
リッチ空燃比制御を終了すべきではないので、ECU3
0はリターンに進み、リッチ空燃比制御及び昇温制御を
続行する。
<Step 209> Next, the ECU 30
Proceeding to step 209, it is determined whether the density ratio α calculated in step 208 is smaller than a lower limit (for example, 2). If a negative determination is made in step 209,
Since the rich air-fuel ratio control should not be terminated, the ECU 3
The value 0 advances to the return, and the rich air-fuel ratio control and the temperature increase control are continued.

【0087】<ステップ210>ステップ209で肯定
判定した場合には、ECU30は、ステップ210に進
み、SOx脱離処理のためのリッチ空燃比制御及び昇温
制御を終了する。
<Step 210> If an affirmative determination is made in step 209, the ECU 30 proceeds to step 210 and ends the rich air-fuel ratio control and the temperature increase control for the SOx desorption process.

【0088】〔第3の実施の形態〕前述の第2の実施の
形態では、NOx触媒17の上流と下流のSOx濃度の濃
度比に基づいて、高温・リッチ空燃比制御の開始時期及
を判定しているが、NOx触媒17に流入する排気ガス
のSOx濃度が低い場合には、前記SOx濃度比が所定の
条件を満たしてもNOx触媒17のSOx蓄積量としては
少ないこともある。このように、NOx触媒17のSOx
蓄積量が少ない状態で高温・リッチ空燃比制御を実行し
ても、NOx触媒17からSOxが効率的に脱離されず、
還元剤が無駄に消費されてしまう。
[Third Embodiment] In the above-described second embodiment, the start timing and the start of the high temperature / rich air-fuel ratio control are determined based on the concentration ratio of the SOx concentration upstream and downstream of the NOx catalyst 17. However, when the SOx concentration of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 17 is low, the SOx accumulation amount of the NOx catalyst 17 may be small even if the SOx concentration ratio satisfies a predetermined condition. Thus, the SOx of the NOx catalyst 17
Even if the high temperature / rich air-fuel ratio control is executed in a state where the accumulated amount is small, SOx is not efficiently desorbed from the NOx catalyst 17,
The reducing agent is wasted.

【0089】そこで、この第3の実施の形態では、NO
x触媒17のSOx蓄積量が所定量に達していない場合に
は、SOx脱離処理の実行を禁止し、SOx蓄積量が所定
量以上であり、且つ、NOx触媒17の上流と下流のS
Ox濃度比が所定の条件を満たした場合に限り、SOx脱
離処理を実行することとした。
Therefore, in the third embodiment, NO
If the SOx accumulation amount of the x catalyst 17 has not reached the predetermined amount, the execution of the SOx desorption process is prohibited, and the SOx accumulation amount is equal to or more than the predetermined amount, and the SOx upstream and downstream of the NOx catalyst 17
The SOx desorption process is executed only when the Ox concentration ratio satisfies a predetermined condition.

【0090】次に、図8を参照して、第3の実施の形態
におけるSOx脱離制御実行ルーチンを説明する。この
制御ルーチンを構成する各ステップからなるフローチャ
ートはECU30のROM32に記憶されており、この
制御ルーチンは一定時間毎にCPU34によって実行さ
れる。
Next, an SOx desorption control execution routine according to the third embodiment will be described with reference to FIG. A flowchart comprising the steps constituting this control routine is stored in the ROM 32 of the ECU 30, and this control routine is executed by the CPU 34 at regular intervals.

【0091】<ステップ301〜302>ステップ30
1,302はそれぞれ第2の実施の形態におけるステッ
プ201,202と同じであるので説明を省略する。
<Steps 301 to 302> Step 30
Steps 1 and 302 are the same as steps 201 and 202 in the second embodiment, respectively, and a description thereof will be omitted.

【0092】ステップ302で肯定判定した場合には、
ECU30は、ステップ303に進み、SOx蓄積量を
加算する。詳述すると、ステップ101で読み込んだ入
ガスSOx濃度から出ガスSOx濃度を減算してSOx濃
度差を求め、一方、エアフロメータ21で検出した現時
点の吸入空気量を読み込みこれを排気ガス量として、本
ルーチンを今回実行してから次回実行するまでの間にN
Ox触媒17に吸収されるSOx量を算出し、この吸収S
Ox量をSOxカウンタにおいて加算し、現時点のSOx
蓄積量を求める。
If the determination in step 302 is affirmative,
The ECU 30 proceeds to step 303 and adds the SOx accumulation amount. More specifically, the SOx concentration difference is obtained by subtracting the outgoing gas SOx concentration from the incoming gas SOx concentration read in step 101, while the current intake air amount detected by the air flow meter 21 is read and this is used as the exhaust gas amount. N between this execution and the next execution of this routine
The amount of SOx absorbed by the Ox catalyst 17 is calculated, and this absorption S
The Ox amount is added by the SOx counter, and the current SOx
Obtain the accumulated amount.

【0093】<ステップ304>次に、ECU30は、
ステップ304に進み、SOx蓄積量が予め設定したS
Ox脱離実行下限値を越えているか否か判定する。ステ
ップ304で否定判定した場合には、まだ、SOx脱離
処理を実行すべき時期ではないので、リターンに進む。
<Step 304> Next, the ECU 30
Proceeding to step 304, the SOx accumulation amount is set to S
It is determined whether or not the Ox desorption execution lower limit is exceeded. If a negative determination is made in step 304, it is not yet time to execute the SOx desorption process, and the process proceeds to return.

【0094】<ステップ305〜ステップ311>ステ
ップ304で肯定判定した場合には、ECU30は、ス
テップ305に進む。ステップ305からステップ31
1は第2の実施の形態におけるステップ204からステ
ップ210と同じであるので説明を省略する。
<Steps 305 to 311> If an affirmative determination is made in step 304, the ECU 30 proceeds to step 305. Step 305 to step 31
1 is the same as step 204 to step 210 in the second embodiment, and thus the description is omitted.

【0095】尚、第2の実施の形態における制御ルーチ
ンのステップ203に対応する処理が、第3の実施の形
態の制御ルーチンにないのは、ステップ304において
SOx蓄積量がSOx脱離実行下限値以上である時には、
出ガスSOx濃度が下降する期間(図5においてt0〜t
1)を既に過ぎているはずだからである。
It should be noted that the process corresponding to step 203 of the control routine of the second embodiment is not included in the control routine of the third embodiment. When it is more than
The period during which the output gas SOx concentration falls (from t0 to t in FIG. 5)
This is because 1) has already passed.

【0096】<ステップ312>ECU30は、ステッ
プ311においてリッチ空燃比制御及び昇温制御を終了
した後、ステップ312に進み、SOxカウンタをリセ
ットして本ルーチンを終了する。
<Step 312> After ending the rich air-fuel ratio control and the temperature raising control in step 311, the ECU 30 proceeds to step 312, resets the SOx counter, and ends this routine.

【0097】この第3の実施の形態において、ECU3
0による一連の信号処理のうちステップ303を実行す
る部分は、NOx触媒(NOx吸収材)の上流と下流のS
Ox濃度差に基づいてNOx触媒(NOx吸収材)に吸収
されているSOx量を算出するSOx蓄積量算出手段とい
うことができる。
In the third embodiment, the ECU 3
In the series of signal processing based on 0, the part that executes step 303 is the part of the upstream and downstream Sx of the NOx catalyst (NOx absorbent).
This can be referred to as SOx accumulation amount calculation means for calculating the amount of SOx absorbed by the NOx catalyst (NOx absorbent) based on the Ox concentration difference.

【0098】〔他の実施の形態〕前述の第2、第3の実
施の形態では、リッチ空燃比制御及び昇温制御の終了時
期の判定を、出ガスSOx濃度と入ガスSOx濃度の比α
が所定の条件(α<2)を満たすか否かで行っている
が、これに代えて、リッチ空燃比制御を開始してからの
経過時間が所定の時間に達したか否かによって前記終了
時期を判定してもよい。
[Other Embodiments] In the above-described second and third embodiments, the determination of the end time of the rich air-fuel ratio control and the temperature increase control is made by determining the ratio α between the output gas SOx concentration and the input gas SOx concentration.
Is determined based on whether or not a predetermined condition (α <2) is satisfied. Alternatively, the end is determined based on whether an elapsed time from the start of the rich air-fuel ratio control has reached a predetermined time. The timing may be determined.

【0099】また、上述のようにリッチ空燃比制御の終
了時期を経過時間で判定する場合には、SOx脱離処理
開始前までのSOx蓄積量を算出し、そのSOx蓄積量の
大きさに応じて、リッチ度合やリッチ空燃比継続時間等
のSOx脱離処理条件(排気空燃比制御手段の空燃比制
御条件)を補正して、SOx脱離処理のためのリッチ空
燃比制御を実行することも可能である。
When the end time of the rich air-fuel ratio control is determined based on the elapsed time as described above, the SOx accumulation amount before the start of the SOx desorption process is calculated, and the SOx accumulation amount is calculated according to the magnitude of the SOx accumulation amount. It is also possible to correct the SOx desorption processing conditions (air-fuel ratio control conditions of the exhaust air-fuel ratio control means) such as the degree of richness and the rich air-fuel ratio continuation time to execute the rich air-fuel ratio control for the SOx desorption processing. It is possible.

【0100】前述の各実施の形態では、NOx触媒17
の上流に入ガスSOxセンサ23を設け、この入ガスS
Oxセンサ23によりNOx触媒17に流入する排気ガス
のSOx濃度を検出しているが、NOx触媒17に流入す
る排気ガスのSOx濃度は燃料量と排気ガス量に依存す
るので、エンジン運転状態(燃料噴射量、空燃比、吸入
空気量、エンジン回転数など)から推定することが可能
である。したがって、入ガスSOxセンサ23を設ける
代わりに、エンジン運転状態からECU30により触媒
入ガスのSOx濃度を算出し、推定するようにしてもよ
い。
In each of the above embodiments, the NOx catalyst 17
The incoming gas SOx sensor 23 is provided upstream of
Although the SOx concentration of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 17 is detected by the Ox sensor 23, the SOx concentration of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 17 depends on the fuel amount and the exhaust gas amount. Injection amount, air-fuel ratio, intake air amount, engine speed, etc.). Therefore, instead of providing the input gas SOx sensor 23, the ECU 30 may calculate and estimate the SOx concentration of the catalyst input gas from the engine operating state.

【0101】前述した各実施の形態では本発明をガソリ
ンエンジンに適用した例で説明したが、本発明をディー
ゼルエンジンに適用することができることは勿論であ
る。ディーゼルエンジンの場合は、燃焼室での燃焼がス
トイキよりもはるかにリーン域で行われるので、通常の
機関運転状態ではNOx触媒17に流入する排気ガスの
空燃比は非常にリーンであり、NOx及びSOxの吸収は
行われるものの、NOx及びSOxの放出が行われること
は殆どない。
In each of the embodiments described above, the present invention is applied to a gasoline engine. However, it is needless to say that the present invention can be applied to a diesel engine. In the case of a diesel engine, the combustion in the combustion chamber is performed in a much leaner region than the stoichiometric region, so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 17 is very lean under a normal engine operating condition, and NOx and Although SOx is absorbed, NOx and SOx are hardly released.

【0102】また、ガソリンエンジンの場合には、前述
したように燃焼室3に供給する混合気をストイキあるい
はリッチにすることにより排気空燃比をストイキあるい
はリッチにし、排気ガス中の酸素濃度を低下させて、N
Ox触媒17に吸収されているNOxやSOxを放出させ
ることができるが、ディーゼルエンジンの場合には、燃
焼室に供給する混合気をストイキあるいはリッチにする
と燃焼の際に煤が発生するなどの問題があり採用するこ
とはできない。
In the case of a gasoline engine, the air-fuel ratio of the exhaust gas is made stoichiometric or rich by making the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber 3 stoichiometric or rich, as described above, thereby reducing the oxygen concentration in the exhaust gas. And N
Although NOx and SOx absorbed in the Ox catalyst 17 can be released, in the case of a diesel engine, if the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber is made stoichiometric or rich, soot is generated during combustion. And cannot be adopted.

【0103】したがって、本発明をディーゼルエンジン
に適用する場合、排気空燃比をストイキあるいはリッチ
にするためには、機関出力を得るために燃料を燃焼する
のとは別に、還元剤(例えば燃料である軽油)を排気ガ
ス中に供給する必要がある。排気ガスへの還元剤の供給
は、吸気行程や膨張行程や排気行程において気筒内に燃
料を副噴射することによっても可能であるし、あるい
は、NOx触媒17の上流の排気通路内に還元剤を供給
することによっても可能である。
Therefore, when the present invention is applied to a diesel engine, in order to make the exhaust air-fuel ratio stoichiometric or rich, separately from burning fuel to obtain engine output, a reducing agent (for example, fuel) is used. (Light oil) must be supplied to the exhaust gas. The supply of the reducing agent to the exhaust gas can be performed by sub-injecting the fuel into the cylinder during the intake stroke, the expansion stroke, or the exhaust stroke, or the reducing agent can be supplied into the exhaust passage upstream of the NOx catalyst 17. It is also possible by supplying.

【0104】尚、ディーゼルエンジンであっても排気再
循環装置(所謂、EGR装置)を備えている場合には、
排気再循環ガスを多量に燃焼室に導入することによっ
て、排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比
にすることが可能である。
In the case where a diesel engine is provided with an exhaust gas recirculation device (a so-called EGR device),
By introducing a large amount of exhaust gas recirculation gas into the combustion chamber, it is possible to make the air-fuel ratio of the exhaust gas a stoichiometric air-fuel ratio or a rich air-fuel ratio.

【0105】[0105]

【発明の効果】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置に
よれば、(イ)希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に設
けられたNOx吸収材と、(ロ)前記NOx吸収材の下流
の排気通路に設けられたSOx濃度検出手段と、(ハ)
前記NOx吸収材に吸収されたSOxを脱離するときに排
気ガスの空燃比を理論空燃比あるいはリッチ空燃比に制
御する排気空燃比制御手段と、を備え、前記SOx濃度
検出手段により検出されたNOx吸収材下流のSOx濃度
に基づいて前記排気空燃比制御手段を作動するようにし
たことにより、NOx吸収材のSOx被毒の進行状態を的
確に把握することができ、NOx吸収材に対して最適な
SOx脱離処理を実行することができる。
According to the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, (a) a NOx absorbent provided in an exhaust passage of an internal combustion engine capable of lean combustion; and (b) a downstream portion of the NOx absorbent. SOx concentration detecting means provided in the exhaust passage;
Exhaust air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas to a stoichiometric air-fuel ratio or a rich air-fuel ratio when desorbing the SOx absorbed by the NOx absorbent, and detecting the SOx concentration by the SOx concentration detecting means. By operating the exhaust air-fuel ratio control means based on the concentration of SOx downstream of the NOx absorbent, the progress of SOx poisoning of the NOx absorbent can be accurately grasped. An optimum SOx desorption process can be executed.

【0106】SOx濃度検出手段により検出したNOx吸
収材下流のSOx濃度が下降中であって、NOx吸収材下
流のSOx濃度がNOx吸収材上流のSOx濃度に所定値
まで接近したときに前記排気空燃比制御手段による空燃
比制御を終了するようにした場合には、SOx脱離のた
めの還元剤の使用量を減らすことができ、その結果、S
Ox脱離処理に起因する燃費悪化を低減することができ
る。
When the SOx concentration downstream of the NOx absorbent detected by the SOx concentration detecting means is falling, and the SOx concentration downstream of the NOx absorbent approaches the SOx concentration upstream of the NOx absorbent to a predetermined value, the exhaust air space is reduced. When the air-fuel ratio control by the fuel ratio control means is terminated, the amount of the reducing agent used for SOx desorption can be reduced, and as a result, S
Fuel economy deterioration due to the Ox desorption process can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第1
の実施の形態の概略構成図である。
FIG. 1 shows a first embodiment of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention.
It is a schematic structure figure of an embodiment.

【図2】 基本燃料噴射時間のマップの一例を示す図で
ある。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a map of a basic fuel injection time.

【図3】 機関から排出される排気ガス中の未燃HC,
COおよび酸素の濃度を概略的に示す線図である。
FIG. 3 Unburned HC in exhaust gas discharged from the engine,
FIG. 3 is a diagram schematically showing the concentrations of CO and oxygen.

【図4】 吸蔵還元型NOx触媒のNOx吸放出作用を説
明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the NOx absorbing / releasing action of a NOx storage reduction catalyst.

【図5】 排気空燃比、NOx触媒のSOx蓄積量、及
び、NOx触媒上流と下流のSOx濃度の経時変化を示す
図である。
FIG. 5 is a graph showing changes over time in the exhaust air-fuel ratio, the amount of SOx accumulated in the NOx catalyst, and the concentration of SOx upstream and downstream of the NOx catalyst.

【図6】 前記第1の実施の形態におけるSOx脱離制
御実行ルーチンである。
FIG. 6 is a SOx desorption control execution routine in the first embodiment.

【図7】 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第2
の実施の形態におけるSOx脱離制御実行ルーチンであ
る。
FIG. 7 shows a second embodiment of the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention.
9 is a SOx desorption control execution routine in the embodiment.

【図8】 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第3
の実施の形態におけるSOx脱離制御実行ルーチンであ
る。
FIG. 8 shows a third embodiment of the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention.
9 is a SOx desorption control execution routine in the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エンジン本体(内燃機関) 3 燃焼室 4 点火栓 11 燃料噴射弁(排気空燃比制御手段) 16 排気管(排気通路) 17 吸蔵還元型NOx触媒(NOx吸収材) 18 ケーシング 19 排気管(排気通路) 23 入ガスSOxセンサ(NOx吸収材上流のSOx濃
度検出手段) 24 出ガスSOxセンサ(NOx吸収材下流のSOx濃
度検出手段) 30 ECU(排気空燃比制御手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine main body (internal combustion engine) 3 Combustion chamber 4 Spark plug 11 Fuel injection valve (exhaust air-fuel ratio control means) 16 Exhaust pipe (exhaust passage) 17 Storage-reduction type NOx catalyst (NOx absorbent) 18 Casing 19 Exhaust pipe (exhaust passage) 23) Incoming gas SOx sensor (SOx concentration detecting means upstream of NOx absorbent) 24 Outgoing gas SOx sensor (SOx concentration detecting means downstream of NOx absorbent) 30 ECU (exhaust air-fuel ratio controlling means)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F01N 3/28 301 F01N 3/28 301C Fターム(参考) 3G091 AA12 AA18 AA24 AB05 BA14 CB02 EA01 EA33 FB07 GB02W GB03W GB05W GB06W GB10X HA36 3G301 HA02 HA04 HA15 JA25 LB04 MA01 MA11 NE13 PA18Z PD01Z PE01Z ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (reference) F01N 3/28 301 F01N 3/28 301C F term (reference) 3G091 AA12 AA18 AA24 AB05 BA14 CB02 EA01 EA33 FB07 GB02W GB03W GB05W GB06W GB10X HA36 3G301 HA02 HA04 HA15 JA25 LB04 MA01 MA11 NE13 PA18Z PD01Z PE01Z

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (イ)希薄燃焼可能な内燃機関の排気通
路に設けられ、流入する排気ガスの空燃比がリーンのと
きにNOxを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低い
ときに吸収したNOxを放出するNOx吸収材と、(ロ)
前記NOx吸収材の下流の排気通路に設けられ、排気ガ
スのSOx濃度を検出するSOx濃度検出手段と、(ハ)
前記NOx吸収材に吸収されたSOxを脱離するときに排
気ガスの空燃比を理論空燃比あるいはリッチ空燃比に制
御する排気空燃比制御手段と、 を備え、前記SOx濃度検出手段により検出されたNOx
吸収材下流のSOx濃度に基づいて前記排気空燃比制御
手段を作動することを特徴とする内燃機関の排気浄化装
置。
(1) The exhaust gas is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine capable of lean combustion and absorbs NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean and absorbs when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is low. A NOx absorbent that releases NOx, and (b)
(C) SOx concentration detecting means provided in the exhaust passage downstream of the NOx absorbent and detecting the SOx concentration of the exhaust gas;
Exhaust air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas to a stoichiometric air-fuel ratio or a rich air-fuel ratio when desorbing the SOx absorbed by the NOx absorbent, wherein the exhaust air-fuel ratio is detected by the SOx concentration detecting means. NOx
An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, wherein the exhaust air-fuel ratio control means is operated based on the concentration of SOx downstream of the absorbent.
【請求項2】 前記NOx吸収材上流のSOx濃度と前記
SOx濃度検出手段で検出したNOx吸収材下流のSOx
濃度の濃度差に基づいて前記NOx吸収材に吸収されて
いるSOx量を算出するSOx蓄積量算出手段を備え、こ
のSOx蓄積量算出手段により算出されたSOx蓄積量が
所定量に達したときに前記排気空燃比制御手段による空
燃比制御を開始することを特徴とする請求項1に記載の
内燃機関の排気浄化装置。
2. An SOx concentration upstream of the NOx absorbent and a SOx concentration downstream of the NOx absorbent detected by the SOx concentration detecting means.
An SOx storage amount calculating means for calculating an SOx amount absorbed by the NOx absorbent based on a concentration difference between the concentrations; and when the SOx storage amount calculated by the SOx storage amount calculating means reaches a predetermined amount. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein air-fuel ratio control by said exhaust air-fuel ratio control means is started.
【請求項3】 前記SOx濃度検出手段により検出した
NOx吸収材下流のSOx濃度が上昇中であって、前記N
Ox吸収材下流のSOx濃度がNOx吸収材上流のSOx濃
度に所定値まで接近したときに前記排気空燃比制御手段
による空燃比制御を開始することを特徴とする請求項1
に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. The method according to claim 1, wherein the SOx concentration downstream of the NOx absorbent detected by the SOx concentration detecting means is increasing.
The air-fuel ratio control by the exhaust air-fuel ratio control means is started when the SOx concentration downstream of the Ox absorbent approaches the SOx concentration upstream of the NOx absorbent to a predetermined value.
An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1.
【請求項4】 前記NOx吸収材上流のSOx濃度と前記
SOx濃度検出手段で検出したNOx吸収材下流のSOx
濃度の濃度差に基づいて前記NOx吸収材に吸収されて
いるSOx量を算出するSOx蓄積量算出手段を備え、こ
のSOx蓄積量算出手段により算出されたSOx蓄積量が
所定量以下のときには、前記排気空燃比制御手段による
空燃比制御を禁止することを特徴とする請求項3に記載
の内燃機関の排気浄化装置。
4. An SOx concentration upstream of the NOx absorbent and a SOx concentration downstream of the NOx absorbent detected by the SOx concentration detecting means.
SOx accumulation amount calculating means for calculating the amount of SOx absorbed in the NOx absorbent based on the concentration difference between the concentrations. When the SOx accumulation amount calculated by the SOx accumulation amount calculating means is equal to or less than a predetermined amount, The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the air-fuel ratio control by the exhaust air-fuel ratio control means is prohibited.
【請求項5】 前記NOx吸収材上流のSOx濃度と前記
SOx濃度検出手段で検出したNOx吸収材下流のSOx
濃度の濃度差に基づいて前記NOx吸収材に吸収されて
いるSOx量を算出するSOx蓄積量算出手段を備え、こ
のSOx蓄積量算出手段により算出されたSOx蓄積量の
大きさに応じて、前記排気空燃比制御手段の空燃比制御
条件を補正することを特徴とする請求項3に記載の内燃
機関の排気浄化装置。
5. The SOx concentration upstream of the NOx absorbent and the SOx concentration downstream of the NOx absorbent detected by the SOx concentration detecting means.
SOx accumulation amount calculating means for calculating the SOx amount absorbed by the NOx absorbent based on the concentration difference of the concentration, and the SOx accumulation amount calculated by the SOx accumulation amount calculating means according to the magnitude of the SOx accumulation amount. 4. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 3, wherein an air-fuel ratio control condition of the exhaust air-fuel ratio control means is corrected.
【請求項6】 前記SOx濃度検出手段により検出した
NOx吸収材下流のSOx濃度が下降中であって、前記N
Ox吸収材下流のSOx濃度がNOx吸収材上流のSOx濃
度に所定値まで接近したときに前記排気空燃比制御手段
による空燃比制御を終了することを特徴とする請求項1
または3に記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. The method according to claim 6, wherein the SOx concentration downstream of the NOx absorbent detected by the SOx concentration detecting means is decreasing.
The air-fuel ratio control by the exhaust air-fuel ratio control means is terminated when the SOx concentration downstream of the Ox absorbent approaches a predetermined value to the SOx concentration upstream of the NOx absorbent.
4. An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 3.
【請求項7】 前記NOx吸収材上流のSOx濃度は、N
Ox吸収材の上流の排気通路に設けたSOx濃度検出手段
により検出することを特徴とする請求項2から6のいず
れかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
7. The SOx concentration upstream of the NOx absorbent is N
The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 2 to 6, wherein the exhaust gas is detected by SOx concentration detecting means provided in an exhaust passage upstream of the Ox absorbent.
【請求項8】 前記NOx吸収材上流のSOx濃度は、内
燃機関の運転状態から推定することを特徴とする請求項
2から6のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
8. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the SOx concentration upstream of the NOx absorbent is estimated from an operation state of the internal combustion engine.
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