JP2000328928A - Exhaust emission control system of internal combustion engine - Google Patents

Exhaust emission control system of internal combustion engine

Info

Publication number
JP2000328928A
JP2000328928A JP11138499A JP13849999A JP2000328928A JP 2000328928 A JP2000328928 A JP 2000328928A JP 11138499 A JP11138499 A JP 11138499A JP 13849999 A JP13849999 A JP 13849999A JP 2000328928 A JP2000328928 A JP 2000328928A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust
sox
exhaust gas
absorbent
nox
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP11138499A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3473496B2 (en
Inventor
Shinya Hirota
信也 広田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP13849999A priority Critical patent/JP3473496B2/en
Publication of JP2000328928A publication Critical patent/JP2000328928A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3473496B2 publication Critical patent/JP3473496B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent SOx poisoning of a NOx catalyst by exhaust gas generated from reclamation of a SOx absorbent. SOLUTION: An exhaust switch valve 28 is provided with 4 ports. An exhaust pipe 19 communicated with an engine 1 is connected to the first port through a SOx absorbent 17. An exhaust pipe 24 for discharging the exhaust gas to atmosphere is connected to the second port. An exhaust pipe 25 communicated with an inlet portion 21a of a casing 21 containing a NOx catalyst 20 therein is connected to the third port. An exhaust pipe 26 communicated with an outlet portion 21b of the casing 21 is connected to the fourth port. When reclaiming the SOx absorbent 17, the exhaust switch valve 28 is used to connect the exhaust pipes 19 and 24, and the exhaust pipes 25 and 26 such that the exhaust gas generated from reclamation of the SOx absorbent 17 flows directly from the exhaust pipe 19 to the exhaust pipe 24 without flowing it to the NOx catalyst 20. The exhaust pipes 25 and 26, and the casing 21 and the exhaust switch valve 28 form a closed loop, thus producing no difference between the pressure to the front of the NOx catalyst 20 and the pressure to the rear thereof.

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
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この
NOx触媒を配置すると、このNOx触媒にはNOxのみ
ならずSOxも吸収される。
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, when this NOx catalyst is arranged in the exhaust passage of the internal combustion engine, not only NOx but also SOx is absorbed by the NOx catalyst.

【0005】ところが、前記NOx触媒に吸収されたS
Oxは時間経過とともに安定な硫酸塩を形成するため、
前記NOx触媒からNOxの放出・還元を行うのと同じ条
件下では、分解、放出されにくく触媒内に蓄積され易い
傾向がある。NOx触媒内のSOx蓄積量が増大すると、
触媒のNOx吸収容量が減少して排気ガス中のNOxの除
去を十分に行うことができなくなりNOx浄化効率が低
下する。これが所謂SOx被毒である。
However, the sulfur absorbed by the NOx catalyst
Ox forms stable sulfate over time,
Under the same conditions as those for releasing and reducing NOx from the NOx catalyst, there is a tendency that the NOx catalyst is hardly decomposed and released and is easily accumulated in the catalyst. When the accumulated amount of SOx in the NOx catalyst increases,
The NOx absorption capacity of the catalyst decreases, so that NOx in the exhaust gas cannot be sufficiently removed, and the NOx purification efficiency decreases. This is so-called SOx poisoning.

【0006】そこで、吸蔵還元型NOx触媒のNOx浄化
能を長期に亘って高く維持するために、NOx触媒より
も上流に、排気ガス中のSOxを主に吸収するSOx吸収
材を配置し、NOx触媒にSOxが流れ込まないようにし
てSOx被毒の防止を図った排気浄化装置が開発されて
いる。
Therefore, in order to maintain the NOx purifying performance of the NOx storage reduction catalyst high for a long period of time, an SOx absorbent that mainly absorbs SOx in exhaust gas is disposed upstream of the NOx catalyst, An exhaust gas purifying device has been developed which prevents SOx poisoning by preventing SOx from flowing into the catalyst.

【0007】前記SOx吸収材は、流入ガスの空燃比が
リーンのときにSOxを吸収し、流入ガスの空燃比が理
論空燃比またはリッチのときに吸収したSOxをSO2
して放出するものであるが、このSOx吸収材のSOx吸
収容量にも限りがあるため、SOx吸収材がSOxで飽和
する前にSOx吸収材からSOxを放出させる処理、即ち
再生処理を実行する必要がある。
[0007] The SOx absorbent, the air-fuel ratio of the inflow gas absorbs SOx when the lean and the SOx when the air-fuel ratio of the inlet gas is absorbed when the stoichiometric air-fuel ratio or rich as to release as SO 2 However, since the SOx absorbent has a limited SOx absorption capacity, it is necessary to execute a process of releasing SOx from the SOx absorbent before the SOx absorbent is saturated with SOx, that is, a regeneration process.

【0008】SOx吸収材の再生処理技術については、
例えば特許番号第2605580号の特許公報に開示さ
れている。この公報によれば、SOx吸収材に吸収され
たSOxを放出させるには、流入排気ガスの空燃比を理
論空燃比またはリッチ空燃比にする必要があり、また、
SOx吸収材の温度が高い方がSOxが放出され易いとさ
れている。
[0008] Regarding the SOx absorbent regeneration technology,
For example, it is disclosed in Japanese Patent Publication No. 2605580. According to this publication, 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 in order to release the SOx absorbed by the SOx absorbent.
It is said that the higher the temperature of the SOx absorbent, the easier it is to release SOx.

【0009】さらに、この公報に開示された再生処理技
術では、SOx吸収材からSOxを放出させたときに、放
出されたSOxが下流に配置されているNOx触媒に吸収
されるのを防止するために、SOx吸収材とNOx触媒と
を接続する排気管から分岐してNOx触媒を迂回するバ
イパス通路を設けるとともに、排気ガスをNOx触媒と
バイパス通路のいずれに流すか選択的に切り替える排気
切替弁を設け、SOx吸収材からSOxを放出させる再生
処理実行中は排気切替弁により排気ガスをバイパス通路
に流れるようにしてNOx触媒には流れないようにし、
再生処理を実行していない時には排気切替弁により排気
ガスをNOx触媒に流れるようにしてバイパス通路には
流れないようにしている。このようにすると、再生処理
実行中においては、SOx吸収材から放出されたSOxが
NOx触媒に流れ込まなくなるので、NOx触媒がSOx
被毒するのを阻止することができる。
Further, in the regeneration treatment technology disclosed in this publication, when SOx is released from the SOx absorbent, the released SOx is prevented from being absorbed by the NOx catalyst disposed downstream. A bypass passage branched from an exhaust pipe connecting the SOx absorbent and the NOx catalyst to bypass the NOx catalyst, and an exhaust switching valve for selectively switching exhaust gas to either the NOx catalyst or the bypass passage. During the regeneration process for releasing SOx from the SOx absorbent, the exhaust gas is caused to flow to the bypass passage by the exhaust switching valve so as not to flow to the NOx catalyst,
When the regeneration process is not being performed, the exhaust gas is caused to flow to the NOx catalyst by the exhaust switching valve so as not to flow to the bypass passage. In this way, during execution of the regeneration process, the SOx released from the SOx absorbent does not flow into the NOx catalyst, so that the NOx catalyst
Poisoning can be prevented.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】前記公報に開示された
再生処理技術によれば、前述したように、SOx吸収材
を再生処理する時には、排気ガスがバイパス通路には流
れるが、NOx触媒には流れないように、排気切替弁を
切り替えている。
According to the regeneration technology disclosed in the above publication, as described above, when the SOx absorbent is regenerated, the exhaust gas flows through the bypass passage, but the NOx catalyst does not. The exhaust switching valve is switched so as not to flow.

【0011】しかしながら、ここで使用されている排気
切替弁のシール性は不完全であり、しかも、排気ガスを
バイパス通路に流しているとき、NOx触媒の下流が大
気に接続される構造になっているためNOx触媒の上流
と下流との間で圧力差が生じ、その結果、本来ならNO
x触媒へ流れないはずである排気ガスが微量ながら排気
切替弁を漏洩してNOx触媒に流れていた。ちなみに、
現在使用されている排気切替弁の漏れの程度は1〜10
%程度である。
However, the exhaust gas switching valve used here has an imperfect seal, and when exhaust gas is flowing through the bypass passage, the downstream of the NOx catalyst is connected to the atmosphere. Therefore, a pressure difference occurs between the upstream and downstream of the NOx catalyst, and as a result, NO
A small amount of exhaust gas, which should not flow to the x catalyst, leaked from the exhaust switching valve and flowed to the NOx catalyst, though the amount was small. By the way,
The degree of leakage of the currently used exhaust switching valve is 1 to 10
%.

【0012】このように、SOx吸収材の再生処理時に
排気切替弁から漏れた排気ガスがNOx触媒に流れる
と、この排気ガスはSOx吸収材の再生排気でありSO2
濃度が高いため、流入するガス流量が微少とはいえ、N
Ox触媒がSOx被毒してしまう。
[0012] Thus, the exhaust gas leaking from the exhaust switching valve at the time of reproduction processing of the SOx absorbing material flows into the NOx catalyst, the exhaust gas is the regenerative pumping of the SOx absorbing material SO 2
Since the concentration is high, the flow rate of the flowing gas is small.
The Ox catalyst poisons SOx.

【0013】本発明はこのような従来の技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする
課題は、SOx吸収材の再生に起因して生じるNOx吸収
材のSOx被毒を防止することにある。
The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and an object of the present invention is to solve the problem of the SOx absorption of the NOx absorption material caused by the regeneration of the SOx absorption material. To prevent poison.

【0014】[0014]

【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
の排気通路に配置され、流入する排気ガスの空燃比がリ
ーンのときにSOxを吸収し流入する排気ガスの酸素濃
度が低いときに吸収したSOxを放出するSOx吸収材
と、(ロ)前記SOx吸収材よりも下流の前記排気通路
に配置され、流入する排気ガスの空燃比がリーンのとき
にNOxを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低いと
きに吸収したNOxを放出するNOx吸収材と、(ハ)前
記SOx吸収材と前記NOx吸収材の間に配置された排気
経路切替手段と、(ニ)前記排気経路切替手段と前記N
Ox吸収材を含んで閉ループを形成し得る第1の排気通
路と、(ホ)前記排気経路切替手段の下流に設けられた
第2の排気通路と、を備え、前記排気経路切替手段は、
前記第1の排気通路を閉ループにするとともに前記SO
x吸収材から流出した排気ガスを前記第1の排気通路を
バイパスさせて前記第2の排気通路に流す第1経路と、
前記第1の排気通路を非閉ループにして前記SOx吸収
材から流出した排気ガスを前記第1の排気通路を通過さ
せたのち前記第2の排気通路に流す第2経路に、切り替
え可能であ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 (a) disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine capable of lean combustion, and absorbs SOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, thereby reducing the oxygen of the exhaust gas flowing in. And (b) disposed in the exhaust passage downstream of the SOx absorbent and absorbing NOx when the inflowing exhaust gas has a lean air-fuel ratio. A NOx absorbent that releases NOx absorbed when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is low; (c) exhaust path switching means disposed between the SOx absorbent and the NOx absorbent; Exhaust path switching means and the N
A first exhaust passage including an Ox absorber and forming a closed loop; and (e) a second exhaust passage provided downstream of the exhaust passage switching unit, wherein the exhaust passage switching unit includes:
The first exhaust passage has a closed loop and the SO
a first path for causing the exhaust gas flowing out of the x-absorbing material to flow through the second exhaust passage while bypassing the first exhaust passage;
The first exhaust passage can be switched to a second passage in which the exhaust gas flowing out of the SOx absorbent is allowed to pass through the first exhaust passage and then flow to the second exhaust passage after the first exhaust passage is closed. It is characterized by.

【0015】この内燃機関の排気浄化装置においては、
SOx吸収材に吸収されたSOxをSOx吸収材から放出
する再生処理時には、排気経路切替手段を第1経路に保
持する。SOx吸収材の再生処理中はSOx吸収材から流
出する排気ガス(再生排気)のSOx濃度が高くなる
が、排気経路切替手段を第1経路に保持すると、この再
生排気はNOx吸収材をバイパスして第2の排気通路を
通って排出される。また、このとき、第1の排気通路は
排気経路切替手段およびNOx吸収材とともに閉ループ
を形成するので、排気経路切替手段のシール性が不完全
なために前記再生排気が排気経路切替手段から第1の排
気通路に流入するとしても、流入すると直ちに前記閉ル
ープ内の圧力が上昇し平衡状態となるので再生排気の流
入は瞬時に停止する。そして、この閉ループ内はその全
域において等圧になり、NOx吸収材の上流と下流との
間にも圧力差は生じない。したがって、SOx吸収材の
再生中にその再生排気がNOx吸収材に流れることはな
く、NOx吸収材がSOx被毒することがない。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine,
During the regeneration process for releasing the SOx absorbed by the SOx absorbent from the SOx absorbent, the exhaust path switching means is held in the first path. During the regeneration processing of the SOx absorbent, the SOx concentration of the exhaust gas (regenerated exhaust) flowing out of the SOx absorbent becomes high. However, when the exhaust path switching means is held in the first path, the exhaust gas bypasses the NOx absorbent. And discharged through the second exhaust passage. At this time, since the first exhaust passage forms a closed loop together with the exhaust path switching means and the NOx absorbent, the regenerative exhaust gas flows from the exhaust path switching means to the first exhaust path because the sealing performance of the exhaust path switching means is incomplete. Even if the exhaust gas flows into the exhaust passage, the pressure in the closed loop immediately rises and the state becomes equilibrium, so that the flow of the regenerated exhaust gas stops instantaneously. Then, the pressure inside the closed loop becomes equal in the entire region, and there is no pressure difference between the upstream side and the downstream side of the NOx absorbent. Therefore, the regeneration exhaust gas does not flow to the NOx absorbent during the regeneration of the SOx absorbent, and the NOx absorbent does not poison the SOx absorbent.

【0016】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置にお
いて、希薄燃焼可能な内燃機関としては、筒内直接噴射
式のリーンバーンガソリンエンジンやディーゼルエンジ
ンを例示することができる。リーンバーンガソリンエン
ジンの場合には、排気ガスの空燃比制御は燃焼室に供給
される混合気の空燃比制御により実現可能である。ディ
ーゼルエンジンの場合の排気ガスの空燃比制御は、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
謂副噴射を行うか、あるいは、SOx吸収材やNOx吸収
材よりも上流の排気通路内に還元剤を供給することによ
り実現可能である。ここで、排気ガスの空燃比とは、機
関吸気通路及びSOx吸収材あるいは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。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, examples of the internal combustion engine capable of lean burn include a direct-injection-type lean-burn gasoline engine and a diesel engine. In the case of a lean burn gasoline engine, the air-fuel ratio control of the exhaust gas can be realized by the air-fuel ratio control of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber. In the case of a diesel engine, the air-fuel ratio of exhaust gas is controlled by performing so-called sub-injection of injecting fuel in an intake stroke, an expansion stroke, or an exhaust stroke, or in an exhaust passage upstream of a SOx absorbent or a NOx absorbent. This can be realized by supplying a reducing agent. Here, 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 SOx absorbent or the NOx absorbent.

【0017】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置にお
いて、NOx吸収材としては、吸蔵還元型NOx触媒を例
示することができる。吸蔵還元型NOx触媒は、流入す
る排気ガスの空燃比がリーンのときにNOxを吸収し、
流入する排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したN
Oxを放出し、N2に還元する触媒である。この吸蔵還元
型NOx触媒は、例えばアルミナを担体とし、この担体
上に例えばカリウムK、ナトリウムNa、リチウムL
i、セシウムCsのようなアルカリ金属、バリウムB
a、カルシウムCaのようなアルカリ土類、ランタンL
a、イットリウムYのような希土類から選ばれた少なく
とも一つと、白金Ptのような貴金属とが担持されてな
るもの例示することができる。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, a NOx storage reduction catalyst can be exemplified as the NOx absorbent. The storage reduction type NOx catalyst absorbs NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean,
When the oxygen concentration in the exhaust gas flowing in decreases, the absorbed N
Releasing ox, a catalyst for reducing the N 2. The NOx storage reduction catalyst uses, for example, alumina as a carrier, and, for example, potassium K, sodium Na, lithium L
i, alkali metal such as cesium Cs, barium B
a, alkaline earth such as calcium Ca, lanthanum L
a, at least one selected from rare earth elements such as yttrium Y and a noble metal such as platinum Pt are supported.

【0018】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置にお
いて、SOx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。また、流入する排気ガスの空燃比が
リーンのときにSOxを吸着し、ストイキあるいはリッ
チで放出する三元触媒や選択還元型NOx触媒もSOx吸
収材として例示できる。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, a storage reduction type NOx catalyst can be exemplified as the SOx absorbent. Further, a three-way catalyst or a selective reduction type NOx catalyst which adsorbs SOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean and releases it stoichiometrically or richly can also be exemplified as the SOx absorbent.

【0019】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置にお
いて、排気経路切替手段は4つのポートを備えた切替弁
で構成することができる。その場合には、切替弁の第1
ポートをSOx吸収材に接続し、第2ポートを第2の排
気通路に接続し、第3ポート及び第4ポートを第1の排
気通路に接続し、第1の排気通路の途中にNOx吸収材
を配置して、切替弁の弁体を第1の弁体位置に保持する
ことにより、第1ポートと第2ポートを連通するととも
に第3ポートと第4ポートを連通し、第2の弁体位置に
保持することにより、第1ポートと第3ポートを連通す
るとともに第2ポートと第4ポートを連通するようにす
ればよい。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the exhaust path switching means may be constituted by a switching valve having four ports. In that case, the first of the switching valve
The port is connected to the SOx absorbent, the second port is connected to the second exhaust passage, the third port and the fourth port are connected to the first exhaust passage, and the NOx absorbent is connected in the first exhaust passage. And the valve body of the switching valve is held at the first valve body position, so that the first port communicates with the second port and the third port communicates with the fourth port. By holding at the position, the first port and the third port may be communicated and the second port and the fourth port may be communicated.

【0020】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置にお
いては、前記排気経路切替手段から前記NOx吸収材の
出口までの流路長を、前記排気経路切替手段から前記N
Ox吸収材入口までの流路長よりも短くするのが好まし
い。このようにすると、万が一、SOx吸収材の再生中
に排気経路切替手段のシール性が不完全なため再生排気
が第1の排気通路に流入し、そのためにNOx吸収材が
若干SOx被毒する場合にも、その被毒場所をNOx吸収
材の出口側に特定することができる。NOx吸収材の出
口側のSOx被毒は入口側がSOx被毒した場合に比べ
て、SOx被毒からの回復(SOxの離脱)が容易であ
る。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the length of the flow path from the exhaust path switching means to the outlet of the NOx absorbent is determined by changing the length of the flow path from the exhaust path switching means to the N.
It is preferable that the length be shorter than the flow path length to the inlet of the Ox absorbent. In this case, the regeneration exhaust gas flows into the first exhaust passage due to imperfect sealing performance of the exhaust path switching means during regeneration of the SOx absorbent, and the NOx absorbent is slightly poisoned by the SOx. In addition, the poisoning site can be specified on the outlet side of the NOx absorbent. SOx poisoning at the outlet side of the NOx absorbent is easier to recover from SOx poisoning (release of SOx) than when SOx poisoning is performed at the inlet side.

【0021】さらに、上述のように排気経路切替手段か
らNOx吸収材の出口までの流路長を短くした場合、前
記SOx吸収材に吸収されたSOxを放出せしめるSOx
吸収材の再生処理時には前記排気経路切替手段を前記第
1経路に保持し、SOx吸収材の再生処理後、前記排気
経路切替手段を前記第2経路に切り替えるとともに、前
記内燃機関の一部の気筒についてはリッチ空燃比で燃焼
し他の気筒についてはリーン空燃比で燃焼する気筒別空
燃比制御を実行するようにしてもよい。このように、気
筒別空燃比制御を実行すると、NOx吸収材において還
元剤が酸化することによりNOx吸収材の出口側をより
高温にすることができ、NOx吸収材の出口側がSOx被
毒した場合に、そのSOx被毒からの回復がより容易に
なる。
Further, as described above, when the flow path length from the exhaust path switching means to the outlet of the NOx absorbent is shortened, the SOx absorbed by the SOx absorbent is released.
During the regeneration process of the absorbent, the exhaust path switching means is held in the first path, and after the regeneration processing of the SOx absorbent, the exhaust path switching means is switched to the second path. For each of the cylinders, cylinder-by-cylinder air-fuel ratio control that burns at a rich air-fuel ratio and burns at a lean air-fuel ratio for other cylinders may be executed. As described above, when the cylinder-by-cylinder air-fuel ratio control is performed, the reducing agent is oxidized in the NOx absorbent, so that the outlet side of the NOx absorbent can be heated to a higher temperature. In addition, recovery from SOx poisoning becomes easier.

【0022】[0022]

【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7の図面に基いて
説明する。
DETAILED 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.

【0023】〔第1の実施の形態〕初めに、本発明に係
る内燃機関の排気浄化装置の第1の実施の形態を図1か
ら図5を参照して説明する。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 First, a first embodiment of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration in a 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,
2 is a piston, 3 is a combustion chamber, 4 is a spark plug,
Reference numeral 5 indicates an intake valve, reference numeral 6 indicates an intake port, reference numeral 7 indicates an exhaust valve, and reference numeral 8 indicates an exhaust port.

【0024】吸気ポート6は対応する枝管9を介してサ
ージタンク10に連結され、各枝管9には夫々吸気ポー
ト6内に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁11が取り付
けられている。サージタンク10は吸気ダクト12およ
びエアフロメータ13を介してエアクリーナ14に連結
され、吸気ダクト12内にはスロットル弁15が配置さ
れている。
The intake port 6 is connected to a surge tank 10 via a corresponding branch pipe 9, and each branch pipe 9 is provided with a fuel injection valve 11 for injecting fuel into the intake port 6. The surge tank 10 is connected to an air cleaner 14 via an intake duct 12 and an air flow meter 13, and a throttle valve 15 is arranged in the intake duct 12.

【0025】一方、排気ポート8は排気マニホルド16
を介してSOx吸収材17を内蔵したケーシング18に
連結され、ケーシング18の出口部は排気管19を介し
て4つのポートを備えた排気切替弁(排気経路切替手
段)28の第1ポートに連結されている。排気切替弁2
8の第2ポートは排気ガスを大気に排出する排気管(第
2の排気通路)24に連結され、排気切替弁28の第3
ポートは排気管(第1の排気通路)25を介して吸蔵還
元型NOx触媒(NOx吸収材)20を内蔵したケーシン
グ21の入口部21aに連結され、排気切替弁28の第
4ポートは排気管(第1の排気通路)26を介してケー
シング21の出口部21bに連結されている。以下、吸
蔵還元型NOx触媒20をNOx触媒20と略す。SOx
吸収材17、NOx触媒20については後で詳述する。
尚、この実施の形態では、排気管25の長さ(流路長)
は排気管26の長さ(流路長)よりも短く設定されてい
る。
On the other hand, the exhaust port 8 is connected to the exhaust manifold 16.
The exhaust port of the casing 18 is connected to a first port of an exhaust switching valve (exhaust path switching means) 28 having four ports via an exhaust pipe 19. Have been. Exhaust switching valve 2
The second port 8 is connected to an exhaust pipe (second exhaust passage) 24 for discharging exhaust gas to the atmosphere.
The port is connected through an exhaust pipe (first exhaust passage) 25 to an inlet 21a of a casing 21 containing a storage-reduction type NOx catalyst (NOx absorbent) 20, and a fourth port of the exhaust switching valve 28 is connected to an exhaust pipe. The first exhaust passage 26 is connected to the outlet 21 b of the casing 21 via a first exhaust passage 26. Hereinafter, the storage reduction type NOx catalyst 20 is abbreviated as the NOx catalyst 20. SOx
The absorbent 17 and the NOx catalyst 20 will be described later in detail.
In this embodiment, the length of the exhaust pipe 25 (flow path length)
Is set shorter than the length of the exhaust pipe 26 (flow path length).

【0026】排気切替弁(排気流れ切替手段)28の弁
体はエンジンコントロール用の電子制御ユニット(以
下、ECUと略す)30からの指令に従ってアクチュエ
ータ27によって作動せしめられる。詳述すると、排気
切替弁28の弁体は、図1に示すように排気管25と排
気管26を接続してこれらを閉ループにするとともに排
気管19と排気管24を接続する第1の弁体位置と、図
2に示すように排気管19と排気管25を接続するとと
もに排気管26と排気管24を接続する第2の弁体位置
のいずれか一方の弁体位置を選択してアクチュエータ2
7により作動せしめられる。
The valve element of the exhaust switching valve (exhaust flow switching means) 28 is operated by an actuator 27 in accordance with a command from an electronic control unit (hereinafter abbreviated as ECU) 30 for engine control. More specifically, the valve body of the exhaust gas switching valve 28 connects the exhaust pipe 25 and the exhaust pipe 26 to form a closed loop as shown in FIG. An actuator is selected by selecting one of a body position and a second valve body position connecting the exhaust pipe 19 and the exhaust pipe 25 and connecting the exhaust pipe 26 and the exhaust pipe 24 as shown in FIG. 2
7 actuated.

【0027】この排気切替弁28の弁体位置の切り替え
によって、排気ガスの排出経路が決定される。まず、排
気切替弁28の弁体を図1の如く第1の弁体位置にした
場合には、排気ガスが排気管19から排気管24に流れ
る第1経路が形成される。この時、排気管25と排気管
26はいずれも排気管19,24から離隔されるので、
これら排気管25,26には排気ガスが流れ込まない。
また、排気切替弁28のシール性が不完全なため若干の
排気ガスが排気管25,26に漏れて入いるとしても、
排気管25と排気管26はケーシング21及び排気切替
弁28とともに閉ループを形成しているので、この閉ル
ープ内は瞬時に排気管19内の圧力と平衡し排気ガスの
流入は停止する。しかも、この閉ループ内は等圧であり
ケーシング21の入口部21aと出口部21bとの間に
圧力差が生じないので、NOx触媒20内に排気ガスの
流れが生じることはない。
By switching the valve position of the exhaust switching valve 28, the exhaust gas discharge path is determined. First, when the valve body of the exhaust switching valve 28 is at the first valve body position as shown in FIG. 1, a first path through which exhaust gas flows from the exhaust pipe 19 to the exhaust pipe 24 is formed. At this time, since both the exhaust pipe 25 and the exhaust pipe 26 are separated from the exhaust pipes 19 and 24,
Exhaust gas does not flow into these exhaust pipes 25 and 26.
Further, even if some exhaust gas leaks into the exhaust pipes 25 and 26 due to imperfect sealing of the exhaust switching valve 28,
Since the exhaust pipe 25 and the exhaust pipe 26 form a closed loop together with the casing 21 and the exhaust switching valve 28, the pressure inside the exhaust pipe 19 is instantaneously balanced in this closed loop, and the inflow of exhaust gas stops. In addition, since the pressure inside the closed loop is equal and there is no pressure difference between the inlet 21a and the outlet 21b of the casing 21, the exhaust gas does not flow in the NOx catalyst 20.

【0028】また排気切替弁28の弁体を図2の如く第
2の弁体位置にした場合には、排気ガスが排気管19か
ら排気管25を通ってNOx触媒20を流れさらに排気
管26から排気管24に流れる第2経路が形成される。
When the valve body of the exhaust switching valve 28 is located at the second valve body position as shown in FIG. 2, the exhaust gas flows from the exhaust pipe 19 through the exhaust pipe 25 through the NOx catalyst 20 and further to the exhaust pipe 26. A second path which flows from the exhaust pipe 24 to the exhaust pipe 24 is formed.

【0029】ECU30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)34、入力ポート35、出力ポート36を具備す
る。エアフロメータ13は吸入空気量に比例した出力電
圧を発生し、この出力電圧がAD変換器37を介して入
力ポート35に入力される。
The ECU 30 is composed of a digital computer, and ROMs connected to each other by a bidirectional bus 31.
(Read Only Memory) 32, RAM (Random Access Memory) 33, CPU (Central Processor Unit) 34, Input Port 35, Output Port 36. The air flow meter 13 generates an output voltage proportional to the amount of intake air, and this output voltage is input to an input port 35 via an AD converter 37.

【0030】一方、SOx吸収材17の下流の排気管1
9内にはSOx吸収材17を通過した排気ガスの温度に
比例した出力電圧を発生する温度センサ23が取り付け
られ、この温度センサ23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。また、入力ポー
ト35には機関回転数を表す出力パルスを発生する回転
数センサ41が接続されている。出力ポート36は対応
する駆動回路39を介して夫々点火栓4および燃料噴射
弁11、アクチュエータ27に接続されている。
On the other hand, the exhaust pipe 1 downstream of the SOx absorbent 17
A temperature sensor 23 that generates an output voltage proportional to the temperature of the exhaust gas that has passed through the SOx absorbent 17 is attached to the inside of the A / D converter 9.
Through the input port 35. The input port 35 is connected to a rotation speed sensor 41 that generates an output pulse indicating the engine rotation speed. The output port 36 is connected to the ignition plug 4, the fuel injection valve 11, and the actuator 27 via a corresponding drive circuit 39, respectively.

【0031】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3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、即ちリーン空燃比となり、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、即ちリッチ空燃
比となる。
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 to the engine cylinder becomes larger than the stoichiometric air-fuel ratio, that is, the air-fuel ratio becomes a lean air-fuel ratio.
If> 1.0, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the engine cylinder becomes smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, that is, a rich air-fuel ratio.

【0032】この実施の形態のガソリンエンジンでは、
機関低中負荷運転領域では補正係数Kの値が1.0より
も小さい値とされてリーン空燃比制御が行われ、機関高
負荷運転領域、エンジン始動時の暖機運転時、加速時、
及び120km/h以上の定速運転時には補正係数Kの
値が1.0とされて理論空燃比制御が行われ、機関全負
荷運転領域では補正係数Kの値は1.0よりも大きな値
とされてリッチ空燃比制御が行われるように設定してあ
る。
In the gasoline engine of this embodiment,
In the engine low-medium load operation region, the value of the correction coefficient K is set to a value smaller than 1.0, and the lean air-fuel ratio control is performed, and the engine high load operation region, the warm-up operation when starting the engine, the acceleration,
And at a constant speed operation of 120 km / h or more, the value of the correction coefficient K is set to 1.0 and the stoichiometric air-fuel ratio control is performed. Then, rich air-fuel ratio control is performed.

【0033】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, 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.

【0034】図4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. 4 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.

【0035】ケーシング21内に収容されているNOx
触媒20は、例えばアルミナを担体とし、この担体上に
例えばカリウムK、ナトリウムNa、リチウムLi、セ
シウムCsのようなアルカリ金属、バリウムBa、カル
シウムCaのようなアルカリ土類、ランタンLa、イッ
トリウムYのような希土類から選ばれた少なくとも一つ
と、白金Ptのような貴金属とが担持されてなる。機関
吸気通路およびNOx触媒20より上流の排気通路内に
供給された空気および燃料(炭化水素)の比をNOx触
媒20への流入排気ガスの空燃比と称する(以下、排気
空燃比と略称する)と、このNOx触媒20は、排気空
燃比がリーンのときにはNOxを吸収し、流入排気ガス
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。
NOx contained in casing 21
The catalyst 20 has, for example, alumina as a carrier, on which potassium K, sodium Na, lithium Li, alkali metal such as cesium Cs, barium Ba, alkaline earth such as calcium Ca, lanthanum La, yttrium Y At least one selected from such rare earths and a noble metal such as platinum Pt are supported. The ratio of air and fuel (hydrocarbon) supplied into the engine intake passage and the exhaust passage upstream of the NOx catalyst 20 is referred to as the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 20 (hereinafter referred to as the exhaust air-fuel ratio). The NOx catalyst 20 absorbs NOx when the exhaust air-fuel ratio is lean, and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas decreases.
Performs the absorption and release action.

【0036】なお、NOx触媒20より上流の排気通路
内に燃料(炭化水素)あるいは空気が供給されない場合
には、排気空燃比は燃焼室3内に供給される混合気の空
燃比に一致し、したがってこの場合には、NOx触媒2
0は燃焼室3内に供給される混合気の空燃比がリーンの
ときにはNOxを吸収し、燃焼室3内に供給される混合
気の酸素濃度が低下すると吸収したNOxを放出するこ
とになる。
When fuel (hydrocarbon) or air is not supplied into the exhaust passage upstream of the NOx catalyst 20, the exhaust air-fuel ratio matches the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber 3. Therefore, in this case, the NOx catalyst 2
When the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber 3 is lean, 0 absorbs NOx, and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration of the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber 3 decreases.

【0037】NOx触媒20によるNOxの吸放出作用の
詳細なメカニズムについては明かでない部分もある。し
かしながら、この吸放出作用は図5に示すようなメカニ
ズムで行われているものと考えられる。次に、このメカ
ニズムについて担体上に白金PtおよびバリウムBaを
担持させた場合を例にとって説明するが、他の貴金属,
アルカリ金属,アルカリ土類,希土類を用いても同様な
メカニズムとなる。
The detailed mechanism of the NOx absorption / release operation of the NOx catalyst 20 is not clear in some parts. However, it is considered that this absorption / release action is performed by a mechanism as shown in FIG. Next, this mechanism will be described by taking platinum Pt and barium Ba supported on a carrier as an example.
The same mechanism is obtained by using an alkali metal, an alkaline earth, or a rare earth.

【0038】即ち、流入排気ガスの空燃比がかなりリー
ンになると流入排気ガスの酸素濃度が大巾に増大し、図
5(A)に示されるように酸素O2 がO2 -又はO2-の形
で白金Ptの表面に付着する。一方、流入排気ガスに含
まれるNOは、白金Ptの表面上でO2 -又はO2-と反応
し、NO2 となる(2NO+O2 →2NO2 )。
That is, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes considerably lean, the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas greatly increases, and the oxygen O 2 becomes O 2 or O 2− as shown in FIG. On the surface of platinum Pt. 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 ).

【0039】次いで、生成されたNO2の一部は、白金
Pt上で酸化されつつNOx触媒20内に吸収されて酸
化バリウムBaOと結合しながら、図5(A)に示され
るように硝酸イオンNO3 -の形でNOx触媒20内に拡
散する。このようにしてNOxがNOx触媒20内に吸収
される。
Next, a part of the generated NO 2 is absorbed in the NOx catalyst 20 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 20 in the form of. In this way, NOx is absorbed in the NOx catalyst 20.

【0040】流入排気ガスの酸素濃度が高い限り白金P
tの表面でNO2が生成され、NOx触媒20のNOx 吸
収能力が飽和しない限り、NO2がNOx触媒20内に吸
収されて硝酸イオンNO3 -が生成される。
As long as the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is high, platinum P
As long as NO 2 is generated on the surface of t and the NOx absorption capacity of the NOx catalyst 20 is not saturated, NO 2 is absorbed in the NOx catalyst 20 and nitrate ions NO 3 are generated.

【0041】これに対して、流入排気ガスの酸素濃度が
低下してNO2の生成量が低下すると反応が逆方向(N
3 -→NO2)に進み、NOx触媒20内の硝酸イオンN
3 -がNO2またはNOの形でメイン触媒20から放出
される。即ち、流入排気ガス中の酸素濃度が低下する
と、NOx触媒20からNOxが放出されることになる。
図4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NOx
触媒20からNOxが放出されることとなる。
On the other hand, when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas decreases and the NO 2 generation amount decreases, the reaction proceeds in the opposite direction (N
O 3 → NO 2 ), and nitrate ions N in the NOx catalyst 20
O 3 - is released from the main catalyst 20 in the form of NO 2 or NO. That is, when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases, NOx is released from the NOx catalyst 20.
As shown in FIG. 4, when the degree of leanness of the inflowing exhaust gas decreases, the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas decreases. Therefore, when the degree of leanness of the inflowing exhaust gas decreases, NOx decreases.
NOx is released from the catalyst 20.

【0042】一方、このとき、燃焼室3内に供給される
混合気がストイキまたはリッチにされて排気空燃比が理
論空燃比またはリッチ空燃比になると、図4に示される
ように機関からは多量の未燃HC,COが排出され、こ
れら未燃HC,COは、白金Pt上の酸素O2 -又はO2-
と反応して酸化せしめられる。
On the other hand, at this time, when the mixture supplied to the combustion chamber 3 is made stoichiometric or rich and the exhaust air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio, as shown in FIG. Unburned HC and CO are discharged, and these unburned HC and CO are separated from oxygen O 2 - or O 2- on platinum Pt.
And oxidize.

【0043】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の酸素濃度が極度に低下
するためにNOx触媒20からNO2またはNOが放出さ
れ、このNO2またはNOは、図5(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
なる。
When the exhaust air-fuel ratio reaches the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio, the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is extremely reduced, so that NO 2 or NO is released from the NOx catalyst 20, and this NO 2 or NO As shown in FIG. 5 (B), it reacts with unburned HC and CO to be reduced to N 2 .

【0044】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触媒から放出されたNOxおよび
エンジンから排出されたNOxがN2に還元せしめられ
る。
[0044] 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 discharged from the released NOx, the engine from the NOx catalyst by CO is made to reduction to N 2.

【0045】このようにして白金Ptの表面上にNO2
またはNOが存在しなくなると、NOx触媒20から次
から次へとNO2またはNOが放出され、さらにN2に還
元せしめられる。したがって、排気空燃比を理論空燃比
またはリッチ空燃比にすると短時間の内にNOx触媒2
0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 20 one after another, and is further reduced to N 2 . Therefore, if the exhaust air-fuel ratio is set to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio, the NOx catalyst 2
NOx will be released from zero.

【0046】このように、排気空燃比がリーンになると
NOxがNOx触媒20に吸収され、排気空燃比を理論空
燃比あるいはリッチ空燃比にするとNOxがNOx触媒2
0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 20, and when the exhaust air-fuel ratio is set to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio, the NOx becomes NOx catalyst 2.
0 is released in a short time from being reduced to N 2. Therefore, emission of NOx into the atmosphere can be prevented.

【0047】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
がリッチ空燃比とされ、また高負荷運転時、エンジン始
動時の暖機運転時、加速時、及び120km/h以上の
定速運転時には混合気が理論空燃比とされ、低中負荷運
転時には混合気がリーン空燃比とされるので、低中負荷
運転時に排気ガス中のNOxがNOx触媒20に吸収さ
れ、全負荷運転時及び高負荷運転時にNOx触媒20か
らNOxが放出され還元されることになる。しかしなが
ら、全負荷運転あるいは高負荷運転の頻度が少なく、低
中負荷運転の頻度が多くその運転時間が長ければ、NO
xの放出・還元が間に合わなくなり、NOx触媒20のN
Oxの吸収能力が飽和してNOxを吸収できなくなってし
まう。
In this embodiment, as described above, the mixture supplied to the combustion chamber 3 is set to the rich air-fuel ratio at the time of full load operation, and at the time of high load operation and warm-up operation at engine start. When the vehicle is accelerating, and when operating at a constant speed of 120 km / h or more, the air-fuel mixture is set to the stoichiometric air-fuel ratio. When the engine is operated at low to medium load, the air-fuel mixture is set to the lean air-fuel ratio. The NOx is absorbed by the NOx catalyst 20, and is released and reduced from the NOx catalyst 20 during the full load operation and the high load operation. However, if the frequency of full load operation or high load operation is low, the frequency of low / medium load operation is high, and the operation time is long, NO
x release / reduction cannot be performed in time,
The absorption capacity of Ox is saturated and NOx cannot be absorbed.

【0048】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、即ち低中負荷運転を行っ
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」を交互に繰り返されるよう
に制御することを、以下の説明ではリーン・リッチスパ
イク制御と称す。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 low-to-medium 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.
In the following description, it is referred to as "lean-rich spike control" in which "lean" and "spike-like stoichiometric air-fuel ratio or rich air-fuel ratio" are alternately repeated in a relatively short cycle. In this application, the lean-rich spike control is included in the lean air-fuel ratio control.

【0049】一方、燃料には硫黄(S)が含まれてお
り、燃料中の硫黄が燃焼するとSO2やSO3などの硫黄
酸化物(SOx)が発生し、NOx触媒20は排気ガス中
のこれらSOxも吸収する。NOx触媒20のSOx吸収
メカニズムはNOx吸収メカニズムと同じであると考え
られる。即ち、NOxの吸収メカニズムを説明したとき
と同様に担体上に白金PtおよびバリウムBaを坦持さ
せた場合を例にとって説明すると、前述したように、排
気空燃比がリーンのときには、酸素O2がO2 -又はO2-
の形でNOx触媒20の白金Ptの表面に付着してお
り、流入排気ガス中のSOx(例えばSO2)は白金Pt
の表面上で酸化されてSO3となる。
On the other hand, the fuel contains sulfur (S), and when the sulfur in the fuel burns, sulfur oxides (SOx) such as SO 2 and SO 3 are generated, and the NOx catalyst 20 These SOx also absorb. It is considered that the SOx absorption mechanism of the NOx catalyst 20 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.

【0050】その後、生成されたSO3は、白金Ptの
表面で更に酸化されながらNOx触媒20内に吸収され
て酸化バリウムBaOと結合し、硫酸イオンSO4 2-
形でNOx触媒20内に拡散し硫酸塩BaSO4を生成す
る。この硫酸塩BaSO4は安定していて分解しずら
く、前述したリーン・リッチスパイク制御におけるリッ
チスパイクにより流入排気ガスの空燃比を短時間だけ理
論空燃比またはリッチ空燃比にしても分解されずにNO
x触媒20内に残ってしまう。したがって、時間経過に
伴いNOx触媒20内のBaSO4の生成量が増大すると
NOx触媒20の吸収に関与できるBaOの量が減少し
てNOxの吸収能力が低下してしまう。これが即ちSOx
被毒である。
[0050] Then, SO 3 produced while being further oxidized on the surface of the platinum Pt and is absorbed in the NOx catalyst 20 bonding with the barium oxide BaO, the NOx catalyst 20 to the sulfuric acid ion SO 4 2-form Diffuses to produce sulfate BaSO 4 . The sulfate BaSO 4 is stable and hard to decompose, and is not decomposed even if the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is set to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio for a short time due to the rich spike in the lean-rich spike control described above. NO
x It remains in the catalyst 20. Therefore, if the amount of BaSO 4 generated in the NOx catalyst 20 increases with the passage of time, the amount of BaO that can participate in the absorption of the NOx catalyst 20 decreases, and the NOx absorption capacity decreases. This is SOx
Poisoning.

【0051】そこで、この排気浄化装置ではNOx触媒
20にSOxが流入しないように、流入する排気ガスの
空燃比がリーン空燃比のときにSOxを吸収し流入する
排気ガスの空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比にな
って酸素濃度が低下すると吸収したSOxを放出するS
Ox吸収材17を、NOx触媒20よりも上流に配置して
いるのである。このSOx吸収材17は、SOx吸収材1
7に流入する排気ガスの空燃比がリーン空燃比のときに
はSOxと共にNOxも吸収するが、流入する排気ガスの
空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比になって酸素濃
度が低下すると、吸収したSOxばかりでなくNOxも放
出する。
In order to prevent SOx from flowing into the NOx catalyst 20, this exhaust purification system absorbs SOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is a lean air-fuel ratio and changes the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas to the stoichiometric air-fuel ratio. Alternatively, when the oxygen concentration decreases due to the rich air-fuel ratio, the absorbed SOx is released.
The Ox absorbent 17 is disposed upstream of the NOx catalyst 20. This SOx absorbent 17 is the SOx absorbent 1
When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust gas 7 is a lean air-fuel ratio, NOx is absorbed together with SOx, but when the air-fuel ratio of the flowing exhaust gas becomes a stoichiometric air-fuel ratio or a rich air-fuel ratio and the oxygen concentration decreases, the absorbed SOx Not only does it release NOx.

【0052】前述したように、NOx触媒20ではSOx
が吸収されると安定した硫酸塩BaSO4が生成され、
その結果、NOx触媒20に流入する排気ガスの空燃比
を理論空燃比またはリッチにしてもSOxがNOx触媒2
0から放出されなくなる。したがって、SOx吸収材1
7に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリッ
チにしたときにSOx吸収材17からSOxが放出される
ようにするためには、吸収したSOxが硫酸イオンSO4
2-の形でSOx吸収材17内に存在するようにするか、
あるいは、硫酸塩BaSO4が生成されたとしても硫酸
塩BaSO4が安定しない状態でSOx吸収材17に存在
するようにすることが必要となる。これを可能とするS
Ox吸収材17としては、アルミナからなる担体上に銅
Cu、鉄Fe、マンガンMn、ニッケルNiのような遷
移金属、ナトリウムNa、チタンTiおよびリチウムL
iから選ばれた少なくとも一つを坦持したSOx吸収材
17を用いることができる。
As described above, in the NOx catalyst 20, SOx
Is absorbed to produce stable sulfate BaSO 4 ,
As a result, even if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 20 is set to the stoichiometric air-fuel ratio or rich, the SOx becomes smaller than the NOx catalyst 2.
It is no longer released from zero. Therefore, the SOx absorbent 1
In order to release SOx from the SOx absorbent 17 when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust gas 7 is set to the stoichiometric air-fuel ratio or rich, the absorbed SOx is converted to sulfate ions SO 4
Or exist in the SOx absorbent 17 in the form of 2-
Alternatively, even when sulfate BaSO 4 is generated, it is necessary that the sulfate BaSO 4 be present in the SOx absorbent 17 in an unstable state. S that makes this possible
As the Ox absorber 17, a transition metal such as copper Cu, iron Fe, manganese Mn and nickel Ni, sodium Na, titanium Ti and lithium L
An SOx absorbent 17 carrying at least one selected from i can be used.

【0053】このSOx吸収材17では、SOx吸収材1
7に流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに排気ガ
ス中のSO2がSOx吸収材17の表面で酸化されつつ硫
酸イオンSO4 2-の形でSOx吸収材17内に吸収され、
次いでSOx吸収材17内に拡散される。この場合、S
Ox吸収材17の担体上に白金Pt、パラジウムPd、
ロジウムRhのうちのいずれかを坦持させておくとSO
2がSO3 2-の形で白金Pt、パラジウムPd、ロジウム
Rh上に吸着し易くなり、かくしてSO2は硫酸イオン
SO4 2-の形でSOx吸収材17内に吸収され易くなる。
したがって、SO2の吸収を促進するためにはSOx吸収
材17の担体上に白金Pt、パラジウムPd、ロジウム
Rhのいずれかを坦持させることが好ましい。
In this SOx absorbent 17, the SOx absorbent 1
Air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the 7 is absorbed while SO 2 in the exhaust gas is oxidized on the surface of the SOx absorbent 17 in the sulfate ions SO 4 2-form in the SOx absorbent 17 when the lean,
Next, it is diffused into the SOx absorbent 17. In this case, S
Platinum Pt, palladium Pd,
If any of rhodium Rh is supported, SO
2 platinum Pt in SO 3 2-form, palladium Pd, easily adsorbed on the rhodium Rh, thus SO 2 is likely to be absorbed in the SOx absorbent 17 in the sulfate ions SO 4 2-form.
Therefore, in order to promote the absorption of SO 2 , it is preferable that any one of platinum Pt, palladium Pd, and rhodium Rh be carried on the carrier of the SOx absorbent 17.

【0054】このSOx吸収材17をNOx触媒20の上
流に配置すると、SOx吸収材17に流入する排気ガス
の空燃比がリーンになると排気ガス中のSOxがSOx吸
収材17に吸収され、したがって、下流のNOx触媒2
0にはSOxが流れ込まなくなり、NOx触媒20では排
気ガス中のNOxのみが吸収されることになる。
When the SOx absorbent 17 is arranged upstream of the NOx catalyst 20, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SOx absorbent 17 becomes lean, the SOx in the exhaust gas is absorbed by the SOx absorbent 17, so that Downstream NOx catalyst 2
At 0, SOx does not flow, and the NOx catalyst 20 absorbs only NOx in the exhaust gas.

【0055】一方、前述したようにSOx吸収材17に
吸収されたSOxは硫酸イオンSO4 2 -の形でSOx吸収
材17に拡散しているか、あるいは不安定な状態で硫酸
塩BaSO4となっている。したがって、SOx吸収材1
7に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比またはリッ
チになって酸素濃度が低下するとSOx吸収材17に吸
収されているSOxがSOx吸収材17から容易に放出さ
れることになる。
On the other hand, the SOx absorbed by the SOx absorbent 17 as described above sulfate ions SO 4 2 - a form in either diffuse the SOx absorbing material 17, or sulfate BaSO 4 in an unstable state ing. Therefore, the SOx absorbent 1
When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust gas 7 becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich and the oxygen concentration decreases, the SOx absorbed by the SOx absorbent 17 is easily released from the SOx absorbent 17.

【0056】ところで、本出願人の研究により、SOx
吸収材17の吸放出作用に関して次のことがわかった。
SOx吸収材17に吸収されているSOx量が少ないとき
には、SOx吸収材17のSOx吸着力が強いため、SO
x吸収材17にストイキまたはリッチ空燃比の排気ガス
を短時間(例えば5秒以下)流したのではSOx吸収材
17からSOxは放出されない。これについては、本出
願人は、SOx吸収材17に吸収されているSOx量が少
ないときに、NOx触媒20からNOxを放出させるため
に行うリーン・リッチスパイク制御のときのリッチスパ
イクの継続時間ではSOx吸収材17からSOxが放出さ
れないことを確認している。ただし、SOx吸収材17
に吸収されているSOx量が少ないときであっても、S
Ox吸収材17にストイキまたはリッチ空燃比の排気ガ
スを長時間流した場合には、SOx吸収材17からSOx
が放出される。
By the way, according to the research of the present applicant, SOx
The following has been found regarding the absorption / release action of the absorbent 17.
When the amount of SOx absorbed by the SOx absorbent 17 is small, the SOx absorbent 17 has a strong SOx adsorbing power,
If exhaust gas having a stoichiometric or rich air-fuel ratio is allowed to flow through the x absorbent 17 for a short time (for example, 5 seconds or less), SOx is not released from the SOx absorbent 17. Regarding this, the applicant has determined that the rich spike duration during lean / rich spike control performed to release NOx from the NOx catalyst 20 when the SOx amount absorbed in the SOx absorbent 17 is small. It has been confirmed that SOx is not released from the SOx absorbent 17. However, the SOx absorbent 17
Even when the amount of SOx absorbed in
When exhaust gas having a stoichiometric or rich air-fuel ratio flows through the Ox absorbent 17 for a long time, the SOx absorbent 17
Is released.

【0057】しかしながら、SOx吸収材17に吸収さ
れているSOx量が増えたときには、SOx吸収材17の
SOx吸着力が弱くなるため、SOx吸収材17にストイ
キまたはリッチ空燃比の排気ガスを短時間流した場合に
もSOx吸収材17からSOxが漏れ出て、下流のNOx
触媒20を被毒する虞れがある。
However, when the amount of SOx absorbed by the SOx absorbent 17 increases, the SOx adsorbing power of the SOx absorbent 17 becomes weak, so that the exhaust gas of the stoichiometric or rich air-fuel ratio is supplied to the SOx absorbent 17 for a short time. Even when flowing, SOx leaks out of the SOx absorbent 17 and the downstream NOx
There is a possibility that the catalyst 20 may be poisoned.

【0058】そこで、この実施の形態では、エンジンの
運転状態の履歴からSOx吸収材17に吸収されたSOx
量を推定し、その推定SOx吸収量が所定量に達した時
をSOx吸収材17の再生時期と判断して、SOx吸収材
17からSOxを放出させる再生処理を実行する。SOx
吸収材17の再生処理を実行するに際し、ECU30
は、機関回転数Nと機関負荷Q/Nからその時の機関運
転状態を判断し、また、温度センサ23で検出したその
時の排気ガス温度をSOx吸収材17の温度として代用
し、機関運転状態とSOx吸収材17の温度に基づき燃
費悪化が少なく最も効率的にSOxを放出できるストイ
キまたはリッチ条件および処理時間を選定し、選定した
空燃比条件の排気ガスを選定した処理時間だけSOx吸
収材17に流すことにより実行する。
Therefore, in this embodiment, the SOx absorbed by the SOx absorbent 17 is determined from the history of the operating state of the engine.
The amount is estimated, the time when the estimated SOx absorption amount reaches a predetermined amount is determined as the regeneration time of the SOx absorbent 17, and a regeneration process for releasing SOx from the SOx absorbent 17 is executed. SOx
When the regeneration process of the absorbent 17 is performed, the ECU 30
Determines the engine operating state at that time from the engine speed N and the engine load Q / N, and substitutes the exhaust gas temperature at that time detected by the temperature sensor 23 as the temperature of the SOx absorbent 17 to determine the engine operating state. Based on the temperature of the SOx absorbent 17, a stoichiometric or rich condition and a processing time capable of releasing SOx most efficiently with little deterioration in fuel efficiency are selected, and the exhaust gas under the selected air-fuel ratio condition is supplied to the SOx absorbent 17 for the selected processing time. Run by flowing.

【0059】また、SOx吸収材17からSOxを放出さ
せるには、SOx吸収材17の温度を所定温度(例え
ば、550゜C)以上の高温にする必要があることがわ
かっており、ECU30は、SOx吸収材17の再生処
理実行中、適宜の手段によって排気ガス温度の温度制御
を行い、SOx吸収材17の温度を前記所定温度(以
下、これをSOx放出温度という)以上に制御する。
It is known that the temperature of the SOx absorbent 17 needs to be higher than a predetermined temperature (for example, 550 ° C.) in order to release the SOx from the SOx absorbent 17, and the ECU 30 During execution of the regeneration process of the SOx absorbent 17, the temperature of the exhaust gas is controlled by appropriate means to control the temperature of the SOx absorbent 17 above the predetermined temperature (hereinafter referred to as the SOx release temperature).

【0060】SOx吸収材17を再生すると、SOx吸収
材17から流出した排気ガス(以下、これを再生排気と
いう)にはSOx吸収材17から放出された多量のSOx
が含まれることとなるため、この再生排気がNOx触媒
20に流入すると再生排気中のSOxがNOx触媒20に
吸収され、NOx触媒20がSOx被毒してしまい、SO
x吸収材17を設けた意味がなくなってしまう。そこ
で、この排気浄化装置では、SOx吸収材17の再生処
理時にSOx吸収材17から放出されたSOxがNOx触
媒20に吸収されるのを阻止するために、SOx吸収材
17の再生処理時には排気切替弁28の弁体を図1に示
す如く第1の弁体位置に保持して排気ガスを第1経路に
流し、NOx触媒20には再生排気を流さないようにす
る。
When the SOx absorbent 17 is regenerated, a large amount of SOx released from the SOx absorbent 17 is added to the exhaust gas flowing out of the SOx absorbent 17 (hereinafter referred to as regenerated exhaust).
When the regenerated exhaust gas flows into the NOx catalyst 20, SOx in the regenerated exhaust gas is absorbed by the NOx catalyst 20, and the NOx catalyst 20 is poisoned with SOx.
There is no point in providing the x-absorbing material 17. Therefore, in this exhaust gas purification apparatus, in order to prevent the SOx released from the SOx absorbent 17 from being absorbed by the NOx catalyst 20 at the time of the regeneration processing of the SOx absorbent 17, the exhaust switching is performed at the time of the regeneration processing of the SOx absorbent 17. As shown in FIG. 1, the valve body of the valve 28 is held at the first valve body position so that the exhaust gas flows through the first path, and the regeneration exhaust gas does not flow through the NOx catalyst 20.

【0061】このようにSOx吸収材17を再生処理し
ているときに排気切替弁28の弁体を第1の弁体位置に
保持すれば、再生排気は排気管19から排気管24へと
流れ、排気管25,26には再生排気は流入しない。ま
た、排気切替弁28のシール性が不完全なため若干の再
生排気が排気管25,26に漏れて入るとしても、排気
管25,26はケーシング21及び排気切替弁28とと
もに閉ループを形成しているので、この閉ループ内は瞬
時にして排気管19内の圧力と平衡し再生排気の流入は
停止する。しかも、この閉ループ内は等圧であり、ケー
シング21の入口部21aと出口部21bとの間に圧力
差が生じないので、NOx触媒20内に再生排気の流れ
が生じることはない。したがって、SOx吸収材17の
再生処理時におけるNOx触媒20のSOx被毒を防止す
ることができる。
If the valve body of the exhaust switching valve 28 is held at the first valve body position during the regeneration processing of the SOx absorbent 17, the regenerated exhaust gas flows from the exhaust pipe 19 to the exhaust pipe 24. The regeneration exhaust does not flow into the exhaust pipes 25 and 26. Further, even if a small amount of regenerated exhaust gas leaks into the exhaust pipes 25 and 26 due to imperfect sealing of the exhaust switching valve 28, the exhaust pipes 25 and 26 form a closed loop together with the casing 21 and the exhaust switching valve 28. Therefore, the inside of the closed loop is instantaneously equilibrated with the pressure in the exhaust pipe 19 and the flow of the regenerated exhaust gas is stopped. In addition, since the pressure inside the closed loop is equal and there is no pressure difference between the inlet 21a and the outlet 21b of the casing 21, the flow of the regeneration exhaust gas does not occur in the NOx catalyst 20. Therefore, SOx poisoning of the NOx catalyst 20 during the regeneration processing of the SOx absorbent 17 can be prevented.

【0062】一方、SOx吸収材17の非再生処理時に
は排気切替弁28の弁体を図2に示すように第2の弁体
位置に保持し、リーン・リッチスパイク制御された排気
ガスを第2経路に流す。つまり、排気切替弁28の弁体
を第2の弁体位置にして排気管19と排気管25を接続
するとともに排気管26と排気管24を接続すると、排
気ガスは排気管19から排気管25を通ってNOx触媒
20に流れ込み、NOx触媒20を通過した排気ガスは
さらに排気管26を通って排気管24に流れ出る。この
ように排気ガスを第2経路に流すと、排気ガスはSOx
吸収材17、NOx触媒20を順次通過して排出される
ことになる。そして、リーン・リッチスパイク制御され
た排気ガスがSOx吸収材17を通過する際に排気ガス
中のSOxがSOx吸収材17に吸収され、その後、SO
xを除去された排気ガスがNOx触媒20を流れる際にN
Oxの吸放出・還元浄化がなされる。
On the other hand, during the non-regeneration process of the SOx absorbent 17, the valve body of the exhaust switching valve 28 is held at the second valve body position as shown in FIG. Run down the path. That is, when the exhaust pipe 19 is connected to the exhaust pipe 25 and the exhaust pipe 26 is connected to the exhaust pipe 24 while the valve body of the exhaust switching valve 28 is located at the second valve body position, the exhaust gas flows from the exhaust pipe 19 to the exhaust pipe 25. Through the NOx catalyst 20, and the exhaust gas passing through the NOx catalyst 20 further flows through the exhaust pipe 26 to the exhaust pipe 24. When the exhaust gas flows in the second path in this way, the exhaust gas becomes SOx
The exhaust gas passes through the absorbent 17 and the NOx catalyst 20 in order. When the lean / rich spike controlled exhaust gas passes through the SOx absorbent 17, SOx in the exhaust gas is absorbed by the SOx absorbent 17, and thereafter, the SOx
When the exhaust gas from which x has been removed flows through the NOx catalyst 20, N
Oxon absorption / release / reduction purification is performed.

【0063】〔第2の実施の形態〕次に、本発明に係る
内燃機関の排気浄化装置の第2の実施の形態を図6及び
図7を参照して説明する。前述した第1の実施の形態で
は、排気管25の長さが排気管26の長さよりも短く設
定されていて、ケーシング21の入口部21aを出口部
21bよりも排気切替弁28の近くに配置しているが、
この第2の実施の形態では、図6に示すように、排気管
26の長さを排気管25の長さよりも短く設定して、ケ
ーシング21の出口部21bを入口部21aよりも排気
切替弁28の近くに配置している。第1の実施の形態と
第2の実施の形態の構造的な相違点はこの点だけであ
る。
[Second Embodiment] Next, a second embodiment of the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIGS. In the above-described first embodiment, the length of the exhaust pipe 25 is set shorter than the length of the exhaust pipe 26, and the inlet 21a of the casing 21 is disposed closer to the exhaust switching valve 28 than the outlet 21b. But
In the second embodiment, as shown in FIG. 6, the length of the exhaust pipe 26 is set shorter than the length of the exhaust pipe 25, and the outlet 21b of the casing 21 is set to be smaller than the inlet 21a. It is located near 28. This is the only structural difference between the first embodiment and the second embodiment.

【0064】ケーシング21の出口部21bを入口部2
1aよりも排気切替弁28の近くに配置することによる
利点を以下に説明する。第1の実施の形態において説明
したように、SOx吸収材17の再生処理時に排気切替
弁28の弁体を図6において実線で示す第1の弁体位置
に保持することによりNOx触媒21に再生排気が流入
しないようにしても、排気切替弁28のシール性の不完
全に起因して再生排気が排気切替弁28から排気管2
5,26に漏れて入る場合が考えられる。ただし、再生
排気が排気管25,26に漏れて入ったとしても、ケー
シング21、排気管25,26、排気切替弁28から構
成される閉ループ内は瞬時にして排気管19内の圧力と
平衡し再生排気の流入は停止するし、ケーシング21の
入口部21aと出口部21bに圧力差が生じないのでN
Ox触媒20に再生排気が流れないはずである。
The outlet 21b of the casing 21 is connected to the inlet 2
Advantages of the arrangement closer to the exhaust switching valve 28 than 1a will be described below. As described in the first embodiment, the NOx catalyst 21 is regenerated by holding the valve element of the exhaust gas switching valve 28 at the first valve element position shown by the solid line in FIG. 6 during the regeneration processing of the SOx absorbent 17. Even if the exhaust gas does not flow, the regenerated exhaust gas flows from the exhaust gas switching valve 28 to the exhaust pipe 2 due to imperfect sealing of the exhaust gas switching valve 28.
It is conceivable that there is a case where the leakage occurs at 5, 26. However, even if the regenerative exhaust gas leaks into the exhaust pipes 25 and 26, the inside of the closed loop formed by the casing 21, the exhaust pipes 25 and 26, and the exhaust switching valve 28 instantaneously balances the pressure in the exhaust pipe 19. Since the flow of the regeneration exhaust gas stops and no pressure difference occurs between the inlet 21a and the outlet 21b of the casing 21, N
The regeneration exhaust should not flow through the Ox catalyst 20.

【0065】しかしながら、排気管25,26の長さが
絶対的に短ければ、再生排気の流入が停止する前に、再
生排気がNOx触媒20の端部に到達してしまうことも
考えられる。また、再生排気がNOx触媒20に直接に
到達しないまでも、一度排気管25,26内に入った再
生排気は、SOx吸収材17の再生中、排気切替弁28
の弁体を第1の弁体位置に保持している限り、排気管2
5,26から排出されることはないので排気管25,2
6内に留まることとなり、この滞留した再生排気が徐々
に拡散していってNOx触媒20の端部に到達すること
も考えられる。この場合、NOx触媒20は配管長さの
短い方の排気管に近い側の端部がSOx被毒を受け易い
はずである。したがって、排気管25の長さが排気管2
6の長さよりも短ければ、NOx触媒20はケーシング
21の入口部21aに近い方の端部がSOx被毒を受け
易く、排気管26の長さが排気管25の長さよりも短け
れば、NOx触媒20はケーシング21の出口部21b
に近い方の端部がSOx被毒を受け易いということがで
きる。
However, if the lengths of the exhaust pipes 25 and 26 are absolutely short, the regenerated exhaust may reach the end of the NOx catalyst 20 before the inflow of the regenerated exhaust stops. Even if the regenerated exhaust gas does not directly reach the NOx catalyst 20, the regenerated exhaust gas once entering the exhaust pipes 25 and 26 is discharged during the regeneration of the SOx absorbent 17 by the exhaust switching valve 28.
As long as the valve body of the exhaust pipe 2 is held at the first valve body position.
Exhaust pipes 25 and 2
It is conceivable that the staying regenerated exhaust gas gradually diffuses and reaches the end of the NOx catalyst 20. In this case, the end of the NOx catalyst 20 on the side closer to the exhaust pipe having the shorter pipe length should be susceptible to SOx poisoning. Therefore, the length of the exhaust pipe 25 is
6 is shorter than the length of the exhaust pipe 25, the end of the NOx catalyst 20 closer to the inlet 21a of the casing 21 is susceptible to SOx poisoning. The catalyst 20 is provided at the outlet 21 b of the casing 21.
Is more susceptible to SOx poisoning.

【0066】ここで、NOx触媒20においてケーシン
グ21の入口部21aに近い側の端部がSOx被毒を受
けた場合、SOx吸収材17の再生処理後に排気切替弁
28の弁体を第2の弁体位置に切り替えて、リーン・リ
ッチスパイク制御された排気ガスを第2経路に流すと、
NOx触媒20の入口側に被毒したSOxがリッチスパイ
クの排気ガスが流れた時に分解し、分解したSOxがN
Ox触媒20の下流側に移動して再びNOx触媒20に吸
着されるようになり、SOxがNOx触媒20の全域に広
く拡散するだけでNOx触媒20から放出することがで
きない。
Here, if the end of the NOx catalyst 20 on the side close to the inlet 21a of the casing 21 is poisoned by SOx, after the SOx absorbent 17 is regenerated, the valve body of the exhaust gas switching valve 28 is switched to the second valve. By switching to the valve body position and flowing lean / rich spike controlled exhaust gas through the second path,
The poisoned SOx on the inlet side of the NOx catalyst 20 is decomposed when the rich spike exhaust gas flows, and the decomposed SOx becomes N
The NOx catalyst 20 moves downstream of the Ox catalyst 20 and is adsorbed again by the NOx catalyst 20, so that SOx cannot be released from the NOx catalyst 20 only by being diffused widely throughout the NOx catalyst 20.

【0067】これに対して、NOx触媒20においてケ
ーシング21の出口部21bに近い側の端部がSOx被
毒を受けた場合には、SOx吸収材17の再生処理後に
排気切替弁28の弁体を第2の弁体位置(図6において
破線で示す)に切り替えて、リーン・リッチスパイク制
御された排気ガスを第2経路に流すと、NOx触媒20
の出口側に被毒したSOxがリッチスパイクの排気ガス
が流れた時に分解し、SO2となってNOx触媒20から
放出される。
On the other hand, when the end of the NOx catalyst 20 near the outlet 21b of the casing 21 is poisoned by SOx, after the regeneration process of the SOx absorbent 17, the valve body of the exhaust switching valve 28 Is switched to the second valve body position (indicated by a broken line in FIG. 6), and when the exhaust gas subjected to the lean / rich spike control flows through the second path, the NOx catalyst 20
SOx was poisoned to the outlet side of decomposed when flowing the exhaust gas of a rich spike, is released from the NOx catalyst 20 becomes SO 2.

【0068】したがって、この第2の実施の形態のよう
に、排気管26の長さを排気管25の長さよりも短くし
てNOx触媒20の出口側を入口側よりも排気切替弁2
8に近付けた方が、万が一、SOx吸収材17の再生処
理時にNOx触媒20がSOx被毒した場合にも、被毒し
たSOxを放出させ易いという点で有利である。
Therefore, as in the second embodiment, the length of the exhaust pipe 26 is made shorter than the length of the exhaust pipe 25, and the outlet side of the NOx catalyst 20 is made smaller than the inlet side.
A value closer to 8 is advantageous in that even if the NOx catalyst 20 is poisoned by SOx in the process of regenerating the SOx absorbent 17, it is easy to release the poisoned SOx.

【0069】また、このように排気管26の長さを排気
管25の長さよりも短くした場合、SOx吸収材17の
再生処理後に排気切替弁28の弁体を図6において破線
で示す第2の弁体位置に切り替えて排気ガスを第2経路
に流すときに、排気切替弁28による排気経路の切り替
え直後の所定時間の間は、SOx吸収材17の再生時と
同じようにSOx放出温度以上の高温のストイキまたは
リッチ空燃比の排気ガスを流すように制御し、前記所定
時間の経過後に排気ガスの空燃比制御をリーン・リッチ
スパイク制御に切り替えるようにするのが好ましい。
When the length of the exhaust pipe 26 is shorter than the length of the exhaust pipe 25, the valve body of the exhaust switching valve 28 after the regeneration process of the SOx absorbent 17 is indicated by the second broken line in FIG. When the exhaust gas is caused to flow through the second path by switching to the valve body position for a predetermined time immediately after the switching of the exhaust path by the exhaust switching valve 28, the temperature is equal to or higher than the SOx release temperature as in the case of the regeneration of the SOx absorbent 17 It is preferable to control the exhaust gas having a high stoichiometric or rich air-fuel ratio to flow, and to switch the air-fuel ratio control of the exhaust gas to the lean-rich spike control after the predetermined time has elapsed.

【0070】このようにすると、SOx吸収材17の再
生処理時に排気管25内に流入し、再生処理の間、排気
管25内に滞留していた再生排気中のSOxは、排気切
替弁28による排気経路の切り替え直後に流入するスト
イキまたはリッチ空燃比の排気ガスとともにNOx触媒
20を通過するので、前記再生排気中のSOxがNOx触
媒20を被毒するのを防止することができる。しかも、
高温でストイキまたはリッチ空燃比の排気ガスは、NO
x触媒20の出口側に被毒していたSOxを確実に分解・
放出する。
In this way, the SOx in the regenerated exhaust gas flowing into the exhaust pipe 25 during the regeneration processing of the SOx absorbent 17 and staying in the exhaust pipe 25 during the regeneration processing is changed by the exhaust switching valve 28. Since the gas passes through the NOx catalyst 20 together with the stoichiometric or rich air-fuel ratio exhaust gas flowing immediately after the switching of the exhaust path, it is possible to prevent the SOx in the regeneration exhaust from poisoning the NOx catalyst 20. Moreover,
Exhaust gas with high temperature and stoichiometric or rich air-fuel ratio is NO
Decompose SOx poisoned on the outlet side of x catalyst 20
discharge.

【0071】さらに、上述のようにSOx吸収材17の
再生処理後の排気切替弁28による排気経路の切り替え
直後の所定時間の間、ストイキまたはリッチ空燃比の排
気ガスを流す場合に、気筒別空燃比制御により排気ガス
の空燃比制御を行うと、より効果的である。これについ
て図7を参照して説明する。
Further, as described above, when the exhaust gas having the stoichiometric or rich air-fuel ratio flows for a predetermined time immediately after the exhaust path is switched by the exhaust switching valve 28 after the regeneration processing of the SOx absorbent 17, the cylinder-by-cylinder air It is more effective to control the exhaust gas air-fuel ratio by the fuel ratio control. This will be described with reference to FIG.

【0072】図7は4気筒エンジンの例であり、図中、
符号1A,1B,1C,1Dはそれぞれ1番気筒,2番
気筒,3番気筒,4番気筒のシリンダを示し、1番気筒
の排気マニホールド16Aと4番気筒の排気マニホール
ド16DはSOx吸収材17を内蔵したケーシング18
Aに連結され、2番気筒の排気マニホールド16Bと3
番気筒の排気マニホールド16CはSOx吸収材17を
内蔵したケーシング18Bに連結され、ケーシング18
Aとケーシング18Bは排気管19を介して排気切替弁
28の第1ポートに連結されている。排気切替弁28よ
りも下流については図6に示す態様と同じ構成であるの
で説明を省略する。
FIG. 7 shows an example of a four-cylinder engine.
Reference numerals 1A, 1B, 1C, and 1D denote cylinders of the first cylinder, the second cylinder, the third cylinder, and the fourth cylinder, respectively, and the exhaust manifold 16A of the first cylinder and the exhaust manifold 16D of the fourth cylinder are SOx absorbents 17 respectively. Casing 18 with built-in
A, exhaust manifolds 16B and 3 of the second cylinder
The exhaust manifold 16C of the cylinder No. 2 is connected to a casing 18B containing a SOx absorbent 17 therein.
A and the casing 18B are connected to a first port of an exhaust switching valve 28 via an exhaust pipe 19. The configuration downstream of the exhaust switching valve 28 is the same as that shown in FIG.

【0073】この内燃機関においては、排気切替弁28
の弁体を図7において実線で示す第1の弁体位置に保持
してケーシング18AのSOx吸収材17とケーシング
18BのSOx吸収材17の再生処理を同時に行い、そ
の再生処理後に排気切替弁28の弁体を図7において破
線で示す第2の弁体位置に切り替えると同時に、1番気
筒と4番気筒についてはリーン空燃比で運転し2番気筒
と3番気筒についてはリッチ空燃比で運転する気筒別空
燃比制御を実行して、排気ガス全体の空燃比としてはス
トイキまたは若干リッチ(スライトリッチ)にする。
In this internal combustion engine, the exhaust switching valve 28
7, the regeneration process of the SOx absorbent 17 of the casing 18A and the SOx absorbent 17 of the casing 18B is performed at the same time while maintaining the first valve position shown by the solid line in FIG. 7 is switched to the second valve body position indicated by the broken line in FIG. 7, and at the same time, the first and fourth cylinders are operated at a lean air-fuel ratio, and the second and third cylinders are operated at a rich air-fuel ratio. The air-fuel ratio control for each cylinder is executed to make the air-fuel ratio of the entire exhaust gas stoichiometric or slightly rich (slightly rich).

【0074】このようにすると、両ケーシング18A,
18BのSOx吸収材17は再生処理直後でありSOxを
殆ど吸着していない状態であるので、2番気筒のシリン
ダ1Bと3番気筒のシリンダ1Cから排出されるリッチ
空燃比の排気ガスはケーシング18BのSOx吸収材1
7を通過する際に排気ガス中の還元剤(HCやCO等)
を消費することなく殆どそのまま素通りして排気管19
に流出する。一方、1番気筒のシリンダ1Aと4番気筒
のシリンダ1Dから排出されるリーン空燃比の排気ガス
はケーシング18AのSOx吸収材17を通る際に排気
ガス中のSOxがSOx吸収材17に吸着され、SOxを
除去されたリーン空燃比の排気ガスが排気管19に流入
する。そして、リーン空燃比の排気ガスとリッチ空燃比
の排気ガスが排気管19から排気切替弁28、排気管2
5を通ってケーシング21に流入すると、NOx触媒2
0においてリーン空燃比の排気ガス中に含まれる多量の
酸素とリッチ空燃比の排気ガス中に含まれる多量の還元
剤(HCやCO等)が反応して反応熱が生じる。この反
応には、排気ガスの流れを伴うので、NOx触媒20に
おいて上流側よりも下流側が高熱になる傾向がある。し
たがって、このように気筒別空燃比制御を行うと、NO
x触媒20においてSOx被毒している出口側を高熱にす
ることができるので、NOx触媒20の出口側に被毒し
ていたSOxをより確実に分解・放出させることができ
ることとなる。尚、上述した気筒別空燃比制御は4気筒
エンジンに限るものでないことは勿論であり、6気筒エ
ンジン等でも可能である。
In this way, both casings 18A,
Since the SOx absorbent 17B of 18B is in a state immediately after the regeneration process and almost no SOx is adsorbed, the rich air-fuel ratio exhaust gas discharged from the cylinder 1B of the second cylinder and the cylinder 1C of the third cylinder is supplied to the casing 18B. SOx absorber 1
Reducing agent (HC, CO, etc.) in exhaust gas when passing through 7
Without exhausting the exhaust pipe 19
Leaked to On the other hand, when the lean air-fuel ratio exhaust gas discharged from the first cylinder 1A and the fourth cylinder 1D passes through the SOx absorbent 17 of the casing 18A, the SOx in the exhaust gas is adsorbed by the SOx absorbent 17. The exhaust gas having a lean air-fuel ratio from which SOx has been removed flows into the exhaust pipe 19. The exhaust gas having the lean air-fuel ratio and the exhaust gas having the rich air-fuel ratio are supplied from the exhaust pipe 19 to the exhaust switching valve 28 and the exhaust pipe 2.
5 flows into the casing 21 through the NOx catalyst 2
At 0, a large amount of oxygen contained in the exhaust gas having a lean air-fuel ratio reacts with a large amount of a reducing agent (such as HC or CO) contained in the exhaust gas having a rich air-fuel ratio to generate reaction heat. Since this reaction involves the flow of exhaust gas, the NOx catalyst 20 tends to have higher heat on the downstream side than on the upstream side. Therefore, if the cylinder-by-cylinder air-fuel ratio control is performed in this manner, NO
Since the outlet side of the x catalyst 20 that is poisoned by SOx can be heated to a high temperature, the poisoned SOx at the outlet side of the NOx catalyst 20 can be more reliably decomposed and released. It should be noted that the above-described cylinder-by-cylinder air-fuel ratio control is not limited to a four-cylinder engine, but is also possible with a six-cylinder engine or the like.

【0075】〔他の実施の形態〕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
焼室での燃焼が理論空燃比よりもはるかにリーン域で行
われるので、通常の機関運転状態ではSOx吸収材17
およびNOx触媒20に流入する排気ガスの空燃比は非
常にリーンであり、SOxおよびNOxの吸収は行われる
ものの、SOxおよびNOxの放出が行われることは殆ど
ない。
[Other Embodiments] In each of the embodiments described above, the present invention is applied to a gasoline engine. However, it goes without saying 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 air-fuel ratio.
In addition, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 20 is very lean, and although SOx and NOx are absorbed, SOx and NOx are hardly released.

【0076】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理論空燃比ある
いはリッチ空燃比にすることによりSOx吸収材17お
よびNOx触媒20に流入する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し、SOx吸収材17や
NOx触媒20に吸収されているSOxやNOxを放出さ
せることができるが、ディーゼルエンジンの場合には、
燃焼室に供給する混合気を理論空燃比あるいはリッチ空
燃比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 mixture supplied to the combustion chamber 3 is set to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio as described above, so that the exhaust gas flowing into the SOx absorbent 17 and the NOx catalyst 20 is reduced. The air-fuel ratio can be set to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio to release SOx and NOx absorbed by the SOx absorbent 17 and the NOx catalyst 20, but in the case of a diesel engine,
If the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber is set to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio, there is a problem that soot is generated at the time of combustion and cannot be adopted.

【0077】したがって、本発明をディーゼルエンジン
に適用する場合、流入する排気ガスの空燃比を理論空燃
比あるいはリッチ空燃比にするためには、機関出力を得
るために燃料を燃焼するのとは別に、還元剤(例えば燃
料である軽油)を排気ガス中に供給する必要がある。排
気ガスへの還元剤の供給は、吸気行程や膨張行程や排気
行程において気筒内に燃料を副噴射することによっても
可能であるし、あるいは、SOx吸収材17の上流の排
気通路内に還元剤を供給することによっても可能であ
る。
Therefore, when the present invention is applied to a diesel engine, in order to make the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas a stoichiometric air-fuel ratio or a rich air-fuel ratio, separately from burning fuel to obtain engine output. It is necessary to supply a reducing agent (for example, light oil as a fuel) into 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 SOx absorbent 17. Is also possible.

【0078】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。
When a diesel engine is provided with an exhaust gas recirculation device (so-called EGR device),
By introducing a large amount of exhaust gas recirculation gas into the combustion chamber, it is possible to make the air-fuel ratio of the exhaust gas a stoichiometric air-fuel ratio or a rich air-fuel ratio.

【0079】[0079]

【発明の効果】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置に
よれば、(イ)希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に配
置されたSOx吸収材と、(ロ)前記SOx吸収材よりも
下流の前記排気通路に配置されたNOx吸収材と、
(ハ)前記SOx吸収材と前記NOx吸収材の間に配置さ
れた排気経路切替手段と、(ニ)前記排気経路切替手段
と前記NOx吸収材を含んで閉ループを形成し得る第1
の排気通路と、(ホ)前記排気経路切替手段の下流に設
けられた第2の排気通路と、を備え、前記排気経路切替
手段は、前記第1の排気通路を閉ループにするとともに
前記SOx吸収材から流出した排気ガスを前記第1の排
気通路をバイパスさせて前記第2の排気通路に流す第1
経路と、前記第1の排気通路を非閉ループにして前記S
Ox吸収材から流出した排気ガスを前記第1の排気通路
を通過させたのち前記第2の排気通路に流す第2経路
に、切り替え可能であることにより、SOx吸収材の再
生処理の間にNOx吸収材がSOx被毒するのをほぼ完全
に防止することができるという優れた効果が奏される。
According to the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, (a) an SOx absorbent disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine capable of lean combustion, and (b) a downstream side from the SOx absorbent. A NOx absorbent disposed in the exhaust passage of
(C) exhaust path switching means disposed between the SOx absorbent and the NOx absorbent; and (d) a first loop capable of forming a closed loop including the exhaust path switching means and the NOx absorbent.
(E) a second exhaust path provided downstream of the exhaust path switching means, wherein the exhaust path switching means sets the first exhaust path in a closed loop and absorbs the SOx. A first exhaust gas that flows out of the material and flows into the second exhaust passage while bypassing the first exhaust passage;
Path and the first exhaust passage in a non-closed loop
Since the exhaust gas flowing out of the Ox absorbent can be switched to a second path through which the exhaust gas passes through the first exhaust passage and then flows into the second exhaust passage, NOx can be generated during the regeneration processing of the SOx absorbent. An excellent effect is obtained that the SOx poisoning of the absorber can be almost completely prevented.

【0080】また、前記排気経路切替手段から前記NO
x吸収材の出口までの流路長を、前記排気経路切替手段
から前記NOx吸収材入口までの流路長よりも短くした
場合には、万が一、SOx吸収材の再生処理中にNOx吸
収材がSOx被毒したときにも、NOx吸収材からSOx
を放出させ易くなり、SOx被毒からの回復を容易にす
ることができる。
Further, when the exhaust path switching means sets the NO
If the length of the flow path to the outlet of the x absorbent is shorter than the length of the flow path from the exhaust path switching means to the inlet of the NOx absorbent, the NOx absorbent may be lost during the regeneration process of the SOx absorbent. Even when SOx is poisoned, the SOx
Can be easily released, and recovery from SOx poisoning can be facilitated.

【0081】また、前記SOx吸収材の再生処理時に前
記排気経路切替手段を前記第1経路に保持し、SOx吸
収材の再生処理後、前記排気経路切替手段を前記第2経
路に切り替えるとともに、前記内燃機関の一部の気筒に
ついてはリッチ空燃比で燃焼し他の気筒についてはリー
ン空燃比で燃焼する気筒別空燃比制御を実行するように
した場合には、NOx吸収材の出口側を高熱にすること
ができるので、SOx吸収材の再生処理中にNOx吸収材
がSOx被毒したときのSOx被毒からの回復を促進する
ことができる。
Further, the exhaust path switching means is held in the first path during the regeneration processing of the SOx absorbent, and after the regeneration processing of the SOx absorbent, the exhaust path switching means is switched to the second path. When performing cylinder-by-cylinder air-fuel ratio control in which some cylinders of an internal combustion engine burn at a rich air-fuel ratio and other cylinders burn at a lean air-fuel ratio, the exit side of the NOx absorbent is heated to a high temperature. Therefore, recovery from SOx poisoning when the NOx absorbent is SOx poisoned during the regeneration processing of the SOx absorbent can be promoted.

【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り、排気経路切替手段に
より第1経路にした状態を示す図である。
FIG. 1 shows a first embodiment of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an embodiment of the present invention, showing a state where a first path is set by an exhaust path switching unit.

【図2】 前記第1の実施の形態の排気浄化装置におい
て、排気経路切替手段により第2経路にした状態を示す
要部構成図である。
FIG. 2 is a main part configuration diagram showing a state in which the exhaust gas purification apparatus according to the first embodiment is set to a second path by exhaust path switching means.

【図3】 基本燃料噴射時間のマップの一例を示す図で
ある。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a map of a basic fuel injection time.

【図4】 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. 4 shows unburned HC in exhaust gas discharged from the engine,
FIG. 3 is a diagram schematically showing the concentrations of CO and oxygen.

【図5】 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. 5 is a diagram for explaining the NOx absorbing / releasing action of a storage reduction type NOx catalyst.

【図6】 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要部構成図である。
FIG. 6 shows a second embodiment of the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention.
It is a principal part block diagram in embodiment.

【図7】 前記第2の実施の形態の排気浄化装置におけ
る変形例を示す概略構成図である。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing a modified example of the exhaust gas purification device of the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 機関本体(内燃機関) 3 燃焼室 4 点火栓 11 燃料噴射弁 16,19 排気管(排気通路) 17 SOx吸収材 20 NOx触媒(NOx吸収材) 24 排気管(第2の排気通路) 25,26 排気管(第1の排気通路) 28 排気切替弁(排気経路切替手段) 30 ECU Reference Signs List 1 engine body (internal combustion engine) 3 combustion chamber 4 spark plug 11 fuel injection valve 16, 19 exhaust pipe (exhaust passage) 17 SOx absorbent 20 NOx catalyst (NOx absorbent) 24 exhaust pipe (second exhaust passage) 25, 26 exhaust pipe (first exhaust passage) 28 exhaust switching valve (exhaust path switching means) 30 ECU

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 3/20 F01N 3/24 ZABE 3/28 301C 3/24 ZAB F02D 41/02 301H 3/28 301 41/04 305A F02D 41/02 301 305C 41/04 305 B01D 53/36 D 101A Fターム(参考) 3G091 AA02 AA11 AA12 AA13 AA17 AA18 AA23 AA24 AA28 AB03 AB05 AB06 AB08 AB09 BA04 BA11 BA14 BA15 BA19 BA33 CA12 CA13 CA18 CB02 CB03 CB06 DA01 DA02 DA03 DA04 DB10 EA01 EA05 EA07 EA17 FA04 FA12 FA13 FA14 FA17 FA18 FB03 FB10 FB11 FB12 FC02 FC08 GB01X GB01Y GB02W GB02Y GB03W GB04W GB05W GB05Y GB06W GB06Y GB07Y GB10X GB10Y GB16X HA08 HA18 HA20 HA36 HA37 HB01 HB02 HB03 HB05 3G301 HA01 HA02 HA06 HA18 JA00 KA06 LB02 MA01 MA12 PA01Z PD11Z PE01Z 4D048 AA06 AB02 BA03X BA14X BA15X BA18X BA30X BA41X CC25 CC26 DA02 DA06 EA04Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) F01N 3/20 F01N 3/24 ZABE 3/28 301C 3/24 ZAB F02D 41/02 301H 3/28 301 41/04 305A F02D 41/02 301 305C 41/04 305 B01D 53/36 D 101A F term (reference) 3G091 AA02 AA11 AA12 AA13 AA17 AA18 AA23 AA24 AA28 AB03 AB05 AB06 AB08 AB09 BA04 BA11 BA14 BA15 BA19 BA33 CA02 CA13 CB02 DA02 DA03 DA04 DB10 EA01 EA05 EA07 EA17 FA04 FA12 FA13 FA14 FA17 FA18 FB03 FB10 FB11 FB12 FC02 FC08 GB01X GB01Y GB02W GB02Y GB03W GB04W GB05W GB05Y GB06W GB06Y GB07Y GB10X GB10Y GB16HA02 HA18 H01 HA03 HA02 HA18 HA03 HA02 HA18 HA03 MA01 MA12 PA01Z PD11Z PE01Z 4D048 AA06 AB02 BA03X BA14X BA15X BA18X BA30X BA41X CC25 CC26 DA02 DA06 EA04

Claims (3)

【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
路に配置され、流入する排気ガスの空燃比がリーンのと
きにSOxを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低い
ときに吸収したSOxを放出するSOx吸収材と、(ロ)
前記SOx吸収材よりも下流の前記排気通路に配置さ
れ、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにNOx
を吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低いときに吸収
したNOxを放出するNOx吸収材と、(ハ)前記SOx
吸収材と前記NOx吸収材の間に配置された排気経路切
替手段と、(ニ)前記排気経路切替手段と前記NOx吸
収材を含んで閉ループを形成し得る第1の排気通路と、
(ホ)前記排気経路切替手段の下流に設けられた第2の
排気通路と、 を備え、前記排気経路切替手段は、前記第1の排気通路
を閉ループにするとともに前記SOx吸収材から流出し
た排気ガスを前記第1の排気通路をバイパスさせて前記
第2の排気通路に流す第1経路と、前記第1の排気通路
を非閉ループにして前記SOx吸収材から流出した排気
ガスを前記第1の排気通路を通過させたのち前記第2の
排気通路に流す第2経路に、切り替え可能であることを
特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
(1) The exhaust gas is disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine capable of lean combustion and absorbs SOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean and absorbs it when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is low. An SOx absorber that releases SOx, (b)
NOx is disposed in the exhaust passage downstream of the SOx absorbent and when the inflowing exhaust gas has a lean air-fuel ratio.
A NOx absorbent for absorbing NOx and releasing the NOx absorbed when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is low;
Exhaust path switching means disposed between the absorbent and the NOx absorbent; (d) a first exhaust passage capable of forming a closed loop including the exhaust path switching means and the NOx absorbent;
(E) a second exhaust path provided downstream of the exhaust path switching means, wherein the exhaust path switching means makes the first exhaust path a closed loop and exhaust gas flowing out of the SOx absorbent. A first path for allowing gas to flow through the second exhaust path by bypassing the first exhaust path, and a first path for closing the first exhaust path to allow the exhaust gas flowing out of the SOx absorbent to flow into the first exhaust path. An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, which is switchable to a second path that passes through the exhaust path and then flows to the second exhaust path.
【請求項2】 前記排気経路切替手段から前記NOx吸
収材の出口までの流路長が、前記排気経路切替手段から
前記NOx吸収材入口までの流路長よりも短いことを特
徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
2. A flow path length from said exhaust path switching means to an outlet of said NOx absorbent is shorter than a flow path length from said exhaust path switching means to said NOx absorbent inlet. 2. The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to claim 1.
【請求項3】 前記SOx吸収材に吸収されたSOxを放
出せしめるSOx吸収材の再生処理時には前記排気経路
切替手段を前記第1経路に保持し、SOx吸収材の再生
処理後、前記排気経路切替手段を前記第2経路に切り替
えるとともに、前記内燃機関の一部の気筒についてはリ
ッチ空燃比で燃焼し他の気筒についてはリーン空燃比で
燃焼する気筒別空燃比制御を実行することを特徴とする
請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. The exhaust path switching means is held in the first path during the regeneration processing of the SOx absorbent for releasing the SOx absorbed by the SOx absorbent, and the exhaust path switching is performed after the regeneration processing of the SOx absorbent. The means is switched to the second path, and cylinder-by-cylinder air-fuel ratio control is performed in which some cylinders of the internal combustion engine burn at a rich air-fuel ratio and other cylinders burn at a lean air-fuel ratio. An exhaust purification device for an internal combustion engine according to claim 2.
JP13849999A 1999-05-19 1999-05-19 Exhaust gas purification device for internal combustion engine Expired - Lifetime JP3473496B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13849999A JP3473496B2 (en) 1999-05-19 1999-05-19 Exhaust gas purification device for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13849999A JP3473496B2 (en) 1999-05-19 1999-05-19 Exhaust gas purification device for internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000328928A true JP2000328928A (en) 2000-11-28
JP3473496B2 JP3473496B2 (en) 2003-12-02

Family

ID=15223558

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP13849999A Expired - Lifetime JP3473496B2 (en) 1999-05-19 1999-05-19 Exhaust gas purification device for internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3473496B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010134203A1 (en) * 2009-05-18 2010-11-25 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purifying device for internal combustion engine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010134203A1 (en) * 2009-05-18 2010-11-25 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purifying device for internal combustion engine
JP5126416B2 (en) * 2009-05-18 2013-01-23 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification device for internal combustion engine
EP2918806A1 (en) * 2009-05-18 2015-09-16 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purification system of internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
JP3473496B2 (en) 2003-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3264226B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2000282849A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP2008208718A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP2000303878A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP3514218B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3552489B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3514152B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4556364B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2000345829A (en) Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP3374780B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3496557B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4106913B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3397175B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2003286878A (en) Device and method for exhaust-emission control of internal combustion engine
JP2001003782A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP3496572B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3487269B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3473496B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3414323B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4321117B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2001173435A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP3570262B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2000170528A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP2000087732A (en) Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP2000297631A (en) Exhaust emission purification device for internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070919

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080919

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080919

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090919

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100919

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100919

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110919

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110919

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120919

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120919

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130919

Year of fee payment: 10

EXPY Cancellation because of completion of term