JP2000352308A - Exhaust emission control system for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust emission control system for internal combustion engine

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JP2000352308A
JP2000352308A JP11163922A JP16392299A JP2000352308A JP 2000352308 A JP2000352308 A JP 2000352308A JP 11163922 A JP11163922 A JP 11163922A JP 16392299 A JP16392299 A JP 16392299A JP 2000352308 A JP2000352308 A JP 2000352308A
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nox
air
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exhaust gas
sox
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress deterioration in fuel consumption by effectively discharging and reducing NOx and desorbing SOx by an occlusion reduction NOx catalyst. SOLUTION: An exhaust emission control system for an internal combustion engine is provided with an occlusion reduction NOx catalyst 17 in an exhaust pipe 16 of the engine capable of lean combustion. When the amount of the NOx absorbed in the occlusion reduction NOx catalyst 17 reaches a predetermined amount, air-fuel ratio of the engine is initially controlled to obtain the optimized air-fuel ratio of exhaust gas for NOx emission and reduction. Subsequent to the completion of the NOx emission and reduction, air-fuel ratio of the engine is controlled to obtain the optimized air-fuel ratio of exhaust gas for SOx desorption. Consequently, NOx emission and reduction and SOx desorption are carried out simultaneously and continuously.

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】しかしながら、吸蔵還元型NOx触媒にリ
ーン空燃比の排気ガスを流し続けるとNOx触媒がNOx
で飽和し、それ以上NOxを吸収することができなくな
ってしまう。そこで、NOx触媒がNOxで飽和する前
に、所定のタイミングで理論空燃比またはリッチ空燃比
の排気ガスを流すことにより、NOx触媒からNOxを放
出させるとともに、放出したNOxをN2に還元する必要
がある。
However, if exhaust gas having a lean air-fuel ratio continues to flow through the NOx storage reduction catalyst, the NOx catalyst
And NOx can no longer be absorbed. Therefore, before the NOx catalyst is saturated with NOx, by flowing the exhaust gas of the stoichiometric air-fuel ratio or rich air-fuel ratio at a predetermined timing, together with the release of NOx from the NOx catalyst, need to be reduced and released the NOx into N 2 There is.

【0005】従来は、NOx触媒に吸収されたNOx量を
内燃機関の運転状態から推定し、NOx吸収量が所定量
に達したときに、理論空燃比またはリッチ空燃比の排気
ガスをNOx触媒に流してNOx放出・還元処理を行い、
NOx吸収能力を回復している。図12はNOx放出・還
元処理のための空燃比制御の一例を示す。
Conventionally, the amount of NOx absorbed by the NOx catalyst is estimated from the operating state of the internal combustion engine, and when the NOx absorption amount reaches a predetermined amount, exhaust gas having a stoichiometric air-fuel ratio or a rich air-fuel ratio is supplied to the NOx catalyst. NOx release / reduction treatment
NOx absorption capacity has been restored. FIG. 12 shows an example of air-fuel ratio control for NOx release / reduction processing.

【0006】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。
[0006] In general, the fuel of an internal combustion engine contains sulfur. When the fuel is burned in the internal combustion engine, the sulfur in the fuel is burned 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.

【0007】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
媒に吸収されているSOxを適宜のタイミングで脱離さ
せる必要がある。
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 high x purification performance over a long period of time, it is necessary to desorb SOx absorbed by the NOx catalyst at an appropriate timing.

【0008】そこで、従来は、特許番号第274598
5号の特許公報等に開示されているように、NOx触媒
からSOxを脱離すべき時期(SOx脱離処理の実行時
期)を車両の走行距離などから判定し、その実行時期に
理論空燃比の排気ガスをNOx触媒に流してSOxを放出
している。図13はSOx脱離処理のための空燃比制御
の一例を示す。
Therefore, conventionally, Patent No. 274598
As disclosed in Patent Publication No. 5, etc., a time when SOx should be desorbed from the NOx catalyst (execution time of the SOx desorption process) is determined from the traveling distance of the vehicle and the like. The exhaust gas flows through the NOx catalyst to release SOx. FIG. 13 shows an example of air-fuel ratio control for SOx desorption processing.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】前記公報にも開示され
ているように、従来は、NOx触媒に対するNOx放出・
還元処理の実行時期とSOx脱離処理の実行時期をそれ
ぞれ独立に制御していた。このように、これら実行時期
を独立に制御すると、図13に示すように、SOx脱離
処理の実行前までリーン空燃比の排気ガスがNOx触媒
に流れていることが多く、NOx触媒にはSOxだけでな
くNOx及び酸素が吸着されていることになる。
As disclosed in the above-mentioned publication, conventionally, NOx release /
The execution time of the reduction process and the execution time of the SOx desorption process were independently controlled. When the execution timings are independently controlled in this way, as shown in FIG. 13, the exhaust gas having a lean air-fuel ratio often flows to the NOx catalyst until before the execution of the SOx desorption process, and the NOx catalyst In addition, NOx and oxygen are adsorbed.

【0010】そのため、この状態でSOx脱離処理を実
行すると、SOx脱離処理の初期においては排気ガス中
のHCが酸素との反応やNOxの放出・還元に消費され
てしまい、SOxの脱離に有効に利用されないことにな
る。その結果、還元剤の消費量が多くなり、燃費悪化を
招いた。
[0010] Therefore, if the SOx desorption process is performed in this state, HC in the exhaust gas is consumed in the reaction with oxygen and the release and reduction of NOx in the initial stage of the SOx desorption process. Will not be used effectively. As a result, the consumption of the reducing agent is increased, and the fuel efficiency is deteriorated.

【0011】尚、NOx触媒のNOx放出・還元処理実行
時期とSOx脱離処理実行時期とをそれぞれ独立に制御
していた大きな要因として、吸蔵還元型NOx触媒の温
度特性がある。図5は吸蔵還元型NOx触媒のNOx浄化
の温度特性を示している。この図からも分かるように、
NOx浄化(吸放出・還元)が有効に行われる温度域は
約250゜C〜500゜C程度であり、したがって、N
Ox放出・還元処理はこの温度域で行う必要がある。
It is to be noted that the temperature characteristic of the NOx storage reduction catalyst is a major factor that independently controls the execution time of the NOx release / reduction process and the execution time of the SOx desorption process of the NOx catalyst. FIG. 5 shows temperature characteristics of NOx purification of the NOx storage reduction catalyst. As you can see from this figure,
The temperature range in which NOx purification (absorption / desorption / reduction) is effectively performed is about 250 ° C to 500 ° C.
The Ox release / reduction treatment needs to be performed in this temperature range.

【0012】これに対して、従来の吸蔵還元型NOx触
媒のSOx脱離の温度特性は、図6において破線で示す
ようになっており、SOx脱離が有効に行われる温度域
は約500゜C以上である。したがって、SOx脱離処
理は500゜C以上で行う必要がある。このように、そ
れぞれの処理に最適な温度条件が相違するため、同時処
理は有効的でなく、また、連続処理をする必然性もなか
ったのである。
On the other hand, the temperature characteristic of SOx desorption of the conventional NOx storage reduction catalyst is shown by a broken line in FIG. 6, and the temperature range in which SOx desorption is effectively performed is about 500 ° C. C or more. Therefore, the SOx desorption process needs to be performed at 500 ° C. or higher. As described above, since the optimum temperature conditions for each processing are different, the simultaneous processing is not effective, and there is no necessity of performing the continuous processing.

【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、NOxの放出・還元の実行時期に合わせて、N
Ox放出処理と同時にそして連続してSOx脱離処理を実
行することにより、還元剤の有効利用を図り、ひいては
燃費向上を図ることにある。
The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and the problem to be solved by the present invention is to adjust the timing of NOx release / reduction in accordance with the execution timing of NOx.
By executing the SOx desorption process simultaneously and continuously with the Ox release process, the effective use of the reducing agent can be achieved, and the fuel consumption can be improved.

【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吸収材に吸収されたNOx量が所定
量に達したか否かを判定するNOx吸収量判定手段と、
(ハ)前記NOx吸収量判定手段によりNOx量が所定量
に達したと判定されたときに、前記NOx吸収材からN
Oxを放出するNOx放出処理と前記NOx吸収材からS
Oxを放出するSOx放出処理を連続して実行すべく排気
ガスの空燃比を制御する排気空燃比制御手段と、を備え
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. A NOx absorbent that releases NOx absorbed when the concentration is low, and (b) NOx absorption amount determination means that determines whether the amount of NOx absorbed by the NOx absorbent has reached a predetermined amount.
(C) When the NOx absorption amount determination means determines that the NOx amount has reached a predetermined amount, the NOx absorption material
NOx release processing for releasing Ox and S from the NOx absorbent
Exhaust air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas so as to continuously execute the SOx releasing process for releasing Ox.

【0015】この排気浄化装置では、排気ガスの空燃比
がリーンのときに排気ガス中のNOx及びSOxがNOx
吸収材に吸収される。そして、NOx吸収量判定手段に
よって、NOx吸収材に吸収されたNOx量が所定量に達
したと判定されると、排気空燃比制御手段によって排気
ガスの空燃比がNOxの放出に最適な空燃比及びSOxの
脱離に最適な空燃比に制御され、NOx放出処理とSOx
脱離処理が同時にそして連続して実行される。NOx放
出処理とSOx脱離処理を同時にそして連続して実行す
ることにより、還元剤を無駄なく効率的に利用すること
ができる。尚、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。
In this exhaust gas purification apparatus, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, NOx and SOx in the exhaust gas are reduced to NOx.
Absorbed by the absorbent. When the NOx absorption amount determining means determines that the NOx amount absorbed by the NOx absorbent has reached a predetermined amount, the exhaust air-fuel ratio control means changes the air-fuel ratio of the exhaust gas to the optimum air-fuel ratio for NOx release. The air-fuel ratio is controlled to be optimal for desorption of SOx and SOx, and NOx release processing and SOx
Desorption processes are performed simultaneously and sequentially. By executing the NOx releasing process and the SOx desorbing process simultaneously and continuously, the reducing agent can be efficiently used without waste. Note that 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.

【0016】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。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
実行可能である。ディーゼルエンジンの場合の排気ガス
の空燃比制御については、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、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行することができる。
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. In the case of a lean burn gasoline engine, air-fuel ratio control of exhaust gas can be executed by air-fuel ratio control of air-fuel mixture supplied to a combustion chamber. Regarding the air-fuel ratio control of exhaust gas in the case of a diesel engine, so-called sub-injection for injecting fuel in an intake stroke, an expansion stroke, or an exhaust stroke is performed, or a reducing agent is injected into an exhaust passage upstream of a NOx absorbent. It can be performed by supplying.

【0017】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。
An example of the NOx absorbent is a storage reduction type NOx catalyst. 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.

【0018】NOx吸収材に吸収されたNOx量は、機関
回転数と機関負荷から推定することができる。あるい
は、NOx吸収材の上流にNOxセンサを設け、NOxセ
ンサで検出したNOx濃度と排気ガス流量から推定する
ことも可能である。
The amount of NOx absorbed by the NOx absorbent can be estimated from the engine speed and the engine load. Alternatively, it is also possible to provide a NOx sensor upstream of the NOx absorbent and to estimate from the NOx concentration detected by the NOx sensor and the exhaust gas flow rate.

【0019】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置にお
いて、前記排気空燃比制御手段は、初めの第1の期間に
おける排気ガスの空燃比を、第1の期間の後に続く第2
の期間における排気ガスの空燃比よりも、小さく設定す
るのが好ましい。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the exhaust air-fuel ratio control means sets the air-fuel ratio of the exhaust gas in the first first period to a second air-fuel ratio following the first period.
Is preferably set smaller than the air-fuel ratio of the exhaust gas during the period.

【0020】NOx吸収材からNOxを放出するときには
排気ガスの空燃比のリッチ度合を大きくした方が効率的
であり、NOx吸収材からSOxを脱離するときには排気
ガスの空燃比を理論空燃比よりも若干リッチ(即ち、ス
ライトリッチ)にした方が効率的であり、また、SOx
の脱離にはNOxの脱離よりも時間がかかる。そこで、
第1の期間はNOxの放出を主目的として排気ガスの空
燃比を小さく(即ち、リッチ度合を大きく)設定し、第
2の期間はSOxの脱離を目的として排気ガスの空燃比
を第1の期間のときよりも大きく(リッチ度合を小さ
く)設定すれば、NOxの放出とSOxの脱離が極めて効
果的に行われるからである。
When releasing NOx from the NOx absorbent, it is more efficient to increase the richness of the air-fuel ratio of the exhaust gas. When desorbing SOx from the NOx absorbent, the air-fuel ratio of the exhaust gas is set higher than the stoichiometric air-fuel ratio. Is slightly more rich (ie, slightly rich), it is more efficient.
Desorption takes longer than NOx desorption. Therefore,
In the first period, the air-fuel ratio of the exhaust gas is set to be small (that is, the degree of richness is large) mainly for the purpose of releasing NOx, and in the second period, the air-fuel ratio of the exhaust gas is set to the first for the purpose of desorbing SOx. If the period is set to be longer (the degree of richness is made smaller) than in the period, the release of NOx and the desorption of SOx are performed extremely effectively.

【0021】さらに、前記排気空燃比制御手段は、前記
第2の期間のときに、理論空燃比もしくはそれよりもリ
ッチ側で排気ガスの空燃比を周期的に変化させるのが好
ましい。このようにすると、NOx吸収材からSOxをよ
り効率的に脱離させることができる。
Further, it is preferable that the exhaust air-fuel ratio control means periodically changes the air-fuel ratio of the exhaust gas at the stoichiometric air-fuel ratio or at a richer side than the stoichiometric air-fuel ratio during the second period. This makes it possible to more efficiently desorb SOx from the NOx absorbent.

【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11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〕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 when 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.

【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 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 13 via an intake duct 12 and an air flow meter 21, and a throttle valve 14 is arranged in the intake duct 12.

【0025】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.

【0026】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37を介して入力ポート
35に入力される。
An electronic control unit (ECU) 30 for engine control is composed of a digital computer, and is connected to a ROM (Read Only Memory) 32, a RAM (Random Access Memory) 33, and a CPU (Central Processor) by a bidirectional bus 31. 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 this output voltage is input to an input port 35 via an AD converter 37.

【0027】一方、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2
5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。
On the other hand, the exhaust pipe 19 downstream of the casing 18
A temperature sensor 25 for generating an output voltage proportional to the temperature of the exhaust gas is mounted in the inside.
5 is input to the input port 35 via the AD converter 38.
Is input to 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.

【0028】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.

【0029】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 this embodiment, the lean air-fuel ratio control is performed in the engine low-medium load operation region with the value of the correction coefficient K being smaller than 1.0, and the engine high-load 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.

【0030】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
合気が燃料せしめられることになる。
In the internal combustion engine, low-medium load operation is usually performed most frequently, and therefore, during most of the operation period, the value of the correction coefficient K is made smaller than 1.0, so that the lean mixture is fueled. become.

【0031】図3は燃焼室3から排出される排気ガス中
の代表的な成分の濃度を概略的に示している。この図か
らわかるように、燃焼室3から排出される排気ガス中の
未燃HC,COの濃度は燃焼室3内に供給される混合気
の空燃比がリッチになるほど増大し、燃焼室3から排出
される排気ガス中の酸素O2の濃度は燃焼室3内に供給
される混合気の空燃比がリーンになるほど増大する。
FIG. 3 schematically shows the concentrations of typical components in the exhaust gas discharged from the combustion chamber 3. As can be seen from this figure, the 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.

【0032】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 the 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.

【0033】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 this 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.

【0034】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. .

【0035】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 absorbing and releasing action of the NOx catalyst 17 is performed by a mechanism as 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.

【0036】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 ).

【0037】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.

【0038】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.

【0039】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
Lower the oxygen concentration in the incoming exhaust gas
Therefore, if the degree of leanness of the inflow exhaust gas is reduced, NO
NOx is released from the x catalyst 17.

【0040】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, when the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber 3 reaches 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− .

【0041】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 reaches 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

【0042】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。
[0042] 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.

【0043】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.

【0044】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。
[0044] Thus, NOx when the exhaust air-fuel ratio becomes lean is absorbed in the NOx catalyst 17, NOx when the exhaust air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio or rich is released in a short time from the NOx catalyst 17, N 2 Is reduced to Therefore, emission of NOx into the atmosphere can be prevented.

【0045】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。したがって、NOx触媒
17に吸収されているNOx量が所定量に達したときに
は、NOx触媒17からNOxを放出しN2に還元するN
Ox放出・還元処理を実行する必要がある。
In this embodiment, as described above, the mixture supplied to the combustion chamber 3 is made rich during full load operation, and the stoichiometric mixture is made stoichiometric during high load operation. 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. Therefore, when the amount of NOx absorbed in the NOx catalyst 17 has reached the predetermined amount is reduced to N 2 by releasing NOx from the NOx catalyst 17 N
It is necessary to execute Ox release / reduction processing.

【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】ここで、従来の吸蔵還元型NOx触媒の場
合には、前述したように、NOx浄化が有効に行われる
温度域とSOx脱離が有効に行われる温度域が相違して
いたので、NOx放出・還元処理とSOx脱離処理を同時
に行うのが難しかった。しかしながら、近年の吸蔵還元
型NOx触媒に関する研究により、従来よりも低い温度
でSOx脱離可能な吸蔵還元型NOx触媒が開発されるに
至り、NOx放出・還元処理とSOx脱離処理の同時及び
連続処理が可能になった。
Here, in the case of the conventional NOx storage reduction catalyst, the temperature range in which NOx purification is effectively performed and the temperature range in which SOx desorption is effectively performed are different as described above. It has been difficult to simultaneously perform the NOx release / reduction treatment and the SOx desorption treatment. However, recent studies on storage-reduction NOx catalysts have led to the development of storage-reduction NOx catalysts that can release SOx at lower temperatures than before, and the simultaneous and continuous NOx release / reduction processing and SOx desorption processing have been performed. Processing is now possible.

【0049】例えば、図6において実線で示すようなS
Ox脱離の温度特性を有する吸蔵還元型NOx触媒の場合
には、約300゜C以上であればSOx脱離が有効に行
われる。したがって、このNOx触媒であれば、NOx浄
化に有効な温度域(約250〜500゜C、図5参照)
とSOx脱離に有効な温度域(約300゜C以上)が一
部重複するので、NOx放出・還元処理とSOx脱離処理
を同時にそして連続して行うことが可能になった。
For example, as shown by a solid line in FIG.
In the case of the NOx storage reduction catalyst having the temperature characteristic of Ox desorption, SOx desorption is effectively performed at about 300 ° C. or more. Therefore, with this NOx catalyst, a temperature range effective for NOx purification (about 250 to 500 ° C., see FIG. 5)
And the temperature range effective for SOx desorption (about 300 ° C. or more) partially overlaps, so that the NOx release / reduction process and the SOx desorption process can be performed simultaneously and continuously.

【0050】そこで、この実施の形態の排気浄化装置で
は、NOx触媒17としては図6の実線で示すSOx脱離
温度特性を有する吸蔵還元型NOx触媒を採用し、NOx
触媒17に吸収されているNOx量が所定量に達してN
Ox放出・還元処理の実行時期となった時に、NOx放出
・還元処理とSOx脱離処理を同時にそして連続して実
行することとした。そして、NOx触媒17に吸収され
たBaSO4は分解・脱離されにくく、NOxの方が放出
され易いので、初めにNOx放出・還元処理を実行し、
その後でSOx脱離処理を実行することとした。以下、
NOx放出・還元処理とSOx脱離処理を同時にそして連
続して行うことを、NOx還元SOx脱離同時処理と称
す。
Therefore, in the exhaust gas purifying apparatus of this embodiment, a NOx storage-reduction type NOx catalyst having a SOx desorption temperature characteristic shown by a solid line in FIG.
When the amount of NOx absorbed in the catalyst 17 reaches a predetermined amount,
When it is time to execute the Ox release / reduction process, the NOx release / reduction process and the SOx desorption process are performed simultaneously and continuously. Since BaSO 4 absorbed by the NOx catalyst 17 is not easily decomposed and desorbed, and NOx is more easily released, the NOx releasing / reducing process is performed first.
Thereafter, the SOx desorption process is performed. Less than,
Simultaneously and continuously performing the NOx release / reduction process and the SOx desorption process is referred to as a simultaneous NOx reduction SOx desorption process.

【0051】尚、NOx触媒17のNOx還元量と排気空
燃比(A/F)の関係は図7に示すようになっており、
排気空燃比が小さいほど(即ち、リッチ度合が大きいほ
ど)NOx還元量が大きくなる。
The relationship between the NOx reduction amount of the NOx catalyst 17 and the exhaust air-fuel ratio (A / F) is as shown in FIG.
The smaller the exhaust air-fuel ratio (ie, the larger the rich degree), the larger the NOx reduction amount.

【0052】一方、NOx触媒17のSOx脱離量と排気
空燃比(A/F)の関係は図8に示すようになってお
り、理論空燃比よりややリッチ(A/F=14.0付
近)で最大値を示し、それよりも排気空燃比が大きい場
合(即ち、リーンになると)にはSOx脱離量は激減す
るが、小さくなる場合(即ち、リッチ度合が大きくなる
場合)にはSOx脱離量が漸次減少していくものの空燃
比の影響はそれほど大きくない。
On the other hand, the relationship between the SOx desorption amount of the NOx catalyst 17 and the exhaust air-fuel ratio (A / F) is as shown in FIG. 8, which is slightly richer than the stoichiometric air-fuel ratio (A / F = 14.0). ) Indicates the maximum value, and when the exhaust air-fuel ratio is higher than that (that is, when the air-fuel ratio becomes lean), the SOx desorption amount decreases drastically, but when it becomes small (that is, when the rich degree increases), Although the amount of desorption gradually decreases, the effect of the air-fuel ratio is not so large.

【0053】この空燃比特性を考慮して、この実施の形
態では、NOx還元SOx脱離同時処理の処理期間を前後
二つの期間に分け、前半の第1の期間ではNOxの放出
・還元に効果的な排気空燃比とするべくエンジンにおけ
る空燃比をA/F=10〜12とし、後半の第2の期間
ではSOx脱離に効果的な排気空燃比とするべくエンジ
ンにおける空燃比をA/F=14.0〜14.5とし
た。
In consideration of this air-fuel ratio characteristic, in this embodiment, the processing period of the simultaneous NOx reduction and SOx desorption processing is divided into two periods before and after, and the first period of the first half is effective in releasing and reducing NOx. The air-fuel ratio in the engine is set to A / F = 10 to 12 in order to obtain a proper exhaust air-fuel ratio, and the air-fuel ratio in the engine is set to A / F in the second half of the second half to obtain an exhaust air-fuel ratio effective for SOx desorption. = 14.0 to 14.5.

【0054】図9は、NOx還元SOx脱離同時処理にお
ける排気空燃比とNOx触媒17出口のNOx排出量(N
Ox濃度)及びSOx排出量(SOx濃度)の経時変化を
示した図である。図9を参照して、NOx還元SOx脱離
同時処理における作用を説明する。
FIG. 9 shows the exhaust air-fuel ratio and the NOx emission amount (N
FIG. 3 is a diagram showing changes over time of an Ox concentration) and an SOx emission amount (SOx concentration). With reference to FIG. 9, the operation in the simultaneous processing of desorbing NOx and SOx will be described.

【0055】NOx還元SOx脱離同時処理の実行前はリ
ーン空燃比での運転が行われており、その時点でNOx
触媒17には酸素とNOxとSOxが吸着あるいは吸収さ
れている。そして、NOx還元SOx脱離同時処理が開始
されると、その第1の期間においてリッチ空燃比(A/
F=10〜12)の排気ガスがNOx触媒17に流れ
る。
Before the simultaneous execution of the NOx reduction SOx desorption process, the operation is performed at a lean air-fuel ratio.
The catalyst 17 adsorbs or absorbs oxygen, NOx, and SOx. When the simultaneous NOx reduction and SOx desorption process is started, the rich air-fuel ratio (A /
F = 10 to 12) flows to the NOx catalyst 17.

【0056】この第1の期間では、初めに、NOx触媒
17に吸着されている酸素が排気ガス中のCOやHCの
酸化に消費される。そして、NOx触媒17に吸着され
ている酸素がなくなると、排気ガス中のCOやHCは、
NOx触媒17に吸収されているNOxの放出・還元に消
費される。一方、NOx触媒17に吸収されているSOx
は分解・脱離しにくいため、NOx放出開始よりもかな
り時間が経過してからSOxの脱離が始まる。そして、
第1の期間の後半では、NOx触媒17においてNOxの
放出・還元とSOx脱離が同時に進行する。
In the first period, oxygen adsorbed on the NOx catalyst 17 is first consumed for oxidizing CO and HC in the exhaust gas. When the oxygen adsorbed on the NOx catalyst 17 runs out, CO and HC in the exhaust gas become
It is consumed for releasing and reducing the NOx absorbed in the NOx catalyst 17. On the other hand, the SOx absorbed by the NOx catalyst 17
Since it is difficult to decompose and desorb, SOx desorption starts after a considerable time has elapsed from the start of NOx release. And
In the latter half of the first period, the release and reduction of NOx and the SOx desorption in the NOx catalyst 17 proceed simultaneously.

【0057】そして、NOxの放出・還元の完了により
第1の期間を終了し、NOx還元SOx脱離同時処理は第
2の期間に入る。第2の期間では、ストイキに近いスラ
イトリッチな空燃比(A/F=14.0から14.5)
の排気ガスがNOx触媒17に流れる。これにより、N
Ox触媒17から効率的にSOxが脱離する。
When the release and reduction of NOx are completed, the first period is ended, and the simultaneous NOx reduction and SOx desorption process enters the second period. In the second period, a slightly rich air-fuel ratio close to stoichiometric (A / F = 14.0 to 14.5)
Exhaust gas flows to the NOx catalyst 17. This gives N
SOx is efficiently desorbed from the Ox catalyst 17.

【0058】このように、NOx放出・還元処理とSOx
脱離処理を同時にそして連続して実行しているので、還
元剤を無駄なく効率的に利用することができ、その結
果、排気浄化に起因する燃費悪化を低減することができ
る。
As described above, the NOx releasing / reducing process and the SOx
Since the desorption processing is performed simultaneously and continuously, the reducing agent can be efficiently used without waste, and as a result, fuel economy deterioration due to exhaust gas purification can be reduced.

【0059】次に、図10を参照して、この実施の形態
におけるNOx還元SOx脱離同時処理実行ルーチンを説
明する。このルーチンを構成する各ステップからなるフ
ローチャートはECU30のROM32に記憶してあ
り、フローチャートの各ステップにおける処理は総てE
CU30のCPU34によって実行される。
Next, with reference to FIG. 10, a description will be given of a NOx reduction SOx desorption simultaneous processing execution routine in this embodiment. A flowchart comprising the steps constituting this routine is stored in the ROM 32 of the ECU 30.
It is executed by the CPU 34 of the CU 30.

【0060】<ステップ101>まず、ECU30は、
ステップ101において、エンジンの運転状態を読み込
む。 <ステップ102>次に、ECU30は、ステップ10
2に進んで、ステップ101で読み込んだエンジン運転
状態に基づいて、エンジンがリーン空燃比による運転条
件か否かを判定する。ステップ102で否定判定した場
合にはリターンに進み、通常のエンジンの運転状態に応
じた空燃比制御に戻る。
<Step 101> First, the ECU 30
In step 101, the operating state of the engine is read. <Step 102> Next, the ECU 30 proceeds to step 10
Proceeding to step 2, it is determined based on the engine operating state read in step 101 whether the engine is operating under a lean air-fuel ratio. If a negative determination is made in step 102, the routine proceeds to return, and returns to air-fuel ratio control according to the normal operating state of the engine.

【0061】<ステップ103>ステップ102におい
て肯定判定した場合には、ECU30はステップ103
に進み、NOx触媒17に吸収されているNOx吸蔵量を
NOxカウンタから読み込み、NOx触媒17に吸収され
ているSOx量をSOxカウンタから読み込む。
<Step 103> If an affirmative determination is made in step 102, the ECU 30 proceeds to step 103.
Then, the NOx storage amount absorbed by the NOx catalyst 17 is read from the NOx counter, and the SOx amount absorbed by the NOx catalyst 17 is read from the SOx counter.

【0062】エンジンがリーン空燃比で運転されている
ときに燃焼室3から排出されるNOx量は、エンジンの
運転状態(吸入空気量Qと機関負荷Q/N)によって決
まり、その運転状態のときにNOx触媒17に吸収され
るNOx量は、吸入空気量Qと機関負荷Q/Nの関数と
して推定することができる。ちなみに、燃焼室3から排
出されるNOx量は、吸入空気量Qが多くなるほど増大
し、機関負荷Q/Nが高くなるほど増大する。一方、エ
ンジンが理論空燃比またはリッチ空燃比で運転されてい
るときにNOx触媒17から放出されるNOx量もエンジ
ンの運転状態に応じて決まり、これは予め実験により求
めることができる。したがって、これらデータをNOx
吸収マップ及びNOx放出マップとしてECU30のR
OM32に予め記憶させておき、エンジンの運転状態に
応じてこれらマップを参照してNOx吸収量あるいはN
Ox放出量を求め、NOxカウンタにおいて加算あるいは
減算することにより、現時点においてNOx触媒17に
残存するNOx量(即ち、NOx触媒17に吸収されてい
るNOx吸蔵量)を求めることができる。
The amount of NOx discharged from the combustion chamber 3 when the engine is operating at a lean air-fuel ratio is determined by the operating state of the engine (the intake air amount Q and the engine load Q / N). The NOx amount absorbed by the NOx catalyst 17 can be estimated as a function of the intake air amount Q and the engine load Q / N. Incidentally, the NOx amount discharged from the combustion chamber 3 increases as the intake air amount Q increases, and increases as the engine load Q / N increases. On the other hand, when the engine is operated at the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio, the amount of NOx released from the NOx catalyst 17 is also determined according to the operating state of the engine, and can be obtained in advance by experiments. Therefore, these data are
R of the ECU 30 as an absorption map and a NOx emission map
The map is stored in advance in the OM 32 and the NOx absorption amount or the N
By obtaining the Ox release amount and adding or subtracting it in the NOx counter, the NOx amount remaining in the NOx catalyst 17 at the present time (that is, the NOx storage amount absorbed in the NOx catalyst 17) can be obtained.

【0063】一方、エンジンがリーン空燃比で運転され
ているときにNOx触媒17に吸収されるSOx量は、燃
料消費量から推定することができる。そこで、エンジン
の運転状態から燃料消費量を算出し、この燃料消費量に
基づいてNOx触媒17に吸収されるSOx量を求め、S
Oxカウンタで加算することにより、現時点においてN
Ox触媒17に吸収されているSOx量を求めることがで
きる。
On the other hand, when the engine is operating at a lean air-fuel ratio, the amount of SOx absorbed by the NOx catalyst 17 can be estimated from the fuel consumption. Therefore, the fuel consumption is calculated from the operating state of the engine, the SOx amount absorbed by the NOx catalyst 17 is calculated based on the fuel consumption, and S
By adding with the Ox counter, N
The amount of SOx absorbed in the Ox catalyst 17 can be obtained.

【0064】<ステップ104>次に、ECU30は、
ステップ104に進み、ステップ103で読み込んだN
Ox吸蔵量が所定量に達したか否かを判定する。尚、こ
の実施の形態では、前記所定量は、NOx触媒17にお
けるNOx飽和量とした。ステップ104で否定判定し
た場合にはリターンに進み、通常のエンジンの運転状態
に応じた空燃比制御に戻る。
<Step 104> Next, the ECU 30
Proceeding to step 104, the N read in step 103
It is determined whether or not the Ox storage amount has reached a predetermined amount. In this embodiment, the predetermined amount is the NOx saturation amount in the NOx catalyst 17. If a negative determination is made in step 104, the process proceeds to return, and returns to the air-fuel ratio control according to the normal operating state of the engine.

【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、エンジンの空燃比制御がリッチ空燃比制御中である
か否かを判定する。ステップ105において、リッチ空
燃比制御中でないとする否定判定は、この後、空燃比の
リッチ化を開始することを意味し、リッチ空燃比制御中
であるとする肯定判定は、既に空燃比のリッチ化が開始
されていることを意味する。
<Step 105> If an affirmative determination is made in step 104, the ECU 30 proceeds to step 105 and determines whether or not the air-fuel ratio control of the engine is under the rich air-fuel ratio control. In step 105, a negative determination that the rich air-fuel ratio control is not being performed means that the enrichment of the air-fuel ratio is to be started thereafter, and an affirmative determination that the rich air-fuel ratio control is being performed is affirmatively determined that the rich air-fuel ratio is already being controlled. It means that the conversion has started.

【0066】<ステップ106>ステップ105におい
て否定判定した場合には、ECU30は、ステップ10
6に進み、NOxの放出・還元に最適な排気空燃比とす
るべく、エンジンの目標空燃比をリッチ空燃比(A/F
=10〜12)に設定する。
<Step 106> If a negative determination is made in step 105, the ECU 30 proceeds to step 10
6 to set the target air-fuel ratio of the engine to the rich air-fuel ratio (A / F) in order to obtain the optimum exhaust air-fuel ratio for NOx emission and reduction.
= 10-12).

【0067】<ステップ107>次に、ECU30は、
ステップ107に進んで、エンジンの空燃比がステップ
106で設定した目標空燃比となるようにリッチ空燃比
制御を実行する。このリッチ空燃比制御の実行により、
NOx触媒17にはリッチ空燃比(A/F=10〜1
2)の排気ガスが流れるようになる。そして、この時が
NOx還元SOx脱離同時処理における前記第1の期間の
始期になる。ステップ107の後、ECU30はステッ
プ105に戻る。
<Step 107> Next, the ECU 30
Proceeding to step 107, rich air-fuel ratio control is performed so that the air-fuel ratio of the engine becomes the target air-fuel ratio set in step 106. By executing this rich air-fuel ratio control,
The NOx catalyst 17 has a rich air-fuel ratio (A / F = 10-1).
The exhaust gas of 2) flows. This time is the beginning of the first period in the simultaneous NOx reduction and SOx desorption process. After step 107, the ECU 30 returns to step 105.

【0068】<ステップ108>ステップ107からス
テップ105に戻ったときは、既にリッチ空燃比制御を
実行中であるので、ステップ105において肯定判定が
なされ、ECU30は、ステップ108に進み、NOx
放出・還元が完了したか否かを判定する。この判定は前
記NOxカウンタにより行われ、前記NOxカウンタによ
るNOx吸蔵量が零となったときに、NOx放出・還元が
完了したものと判定される。
<Step 108> When the routine returns from step 107 to step 105, since the rich air-fuel ratio control is already being executed, an affirmative determination is made in step 105, and the ECU 30 proceeds to step 108 to determine NOx.
It is determined whether the release / reduction has been completed. This determination is made by the NOx counter. When the NOx storage amount by the NOx counter becomes zero, it is determined that the NOx release / reduction has been completed.

【0069】ステップ108で否定判定した場合には、
NOxの放出・還元がまだ完了していないので、ECU
30は、ステップ106、ステップ107に進んで、リ
ッチ空燃比制御を続行する。
If a negative determination is made in step 108,
Since the emission and reduction of NOx has not been completed yet, the ECU
30 proceeds to steps 106 and 107 to continue the rich air-fuel ratio control.

【0070】<ステップ109>そして、ステップ10
8で肯定判定した場合には、ECU30は、ステップ1
09に進み、SOx脱離が完了したか否か判定する。そ
して、この時がNOx還元SOx脱離同時処理における第
1の期間の終期になるとともに、第2の期間の始期にな
る。
<Step 109> And step 10
If an affirmative determination is made in step 8, the ECU 30 proceeds to step 1
In step 09, it is determined whether SOx desorption is completed. This time is the end of the first period and the beginning of the second period in the simultaneous NOx reduction and SOx desorption process.

【0071】<ステップ110>ステップ109で否定
判定した場合には、ECU30は、ステップ110に進
み、SOxの脱離に最適な排気空燃比とするべく、エン
ジンの目標空燃比をスライトリッチ(A/F=14.0
〜14.5)に設定する。
<Step 110> If a negative determination is made in step 109, the ECU 30 proceeds to step 110 and sets the target air-fuel ratio of the engine to a slight rich (A / A) so that the exhaust air-fuel ratio is optimal for SOx desorption. F = 14.0
1414.5).

【0072】<ステップ107>次に、ECU30は、
ステップ107に進んで、エンジンの空燃比がステップ
110で設定した目標空燃比となるようにリッチ空燃比
制御を実行する。このリッチ空燃比制御の実行により、
NOx触媒17にはスライトリッチな空燃比(A/F=
14.0〜14.5)の排気ガスが流れるようになる。
ステップ107の後、ECU30はステップ105に戻
り、ステップ109で肯定判定されるまでスライトリッ
チのリッチ空燃比制御が続行される。
<Step 107> Next, the ECU 30
Proceeding to step 107, rich air-fuel ratio control is performed so that the air-fuel ratio of the engine becomes the target air-fuel ratio set in step 110. By executing this rich air-fuel ratio control,
The NOx catalyst 17 has a slightly rich air-fuel ratio (A / F =
The exhaust gas of 14.0 to 14.5) flows.
After step 107, the ECU 30 returns to step 105, and continues the rich air-fuel ratio control of the slight rich until an affirmative determination is made in step 109.

【0073】<ステップ111>ステップ109で肯定
判定した場合には、ECU30は、ステップ111に進
み、NOx還元SOx脱離同時処理のための空燃比のリッ
チ化を終了し、通常のエンジンの運転状態に応じた空燃
比制御に戻る。この時がNOx還元SOx脱離同時処理に
おける第2の期間の終期になる。
<Step 111> If an affirmative determination is made in step 109, the ECU 30 proceeds to step 111, ends the enrichment of the air-fuel ratio for the simultaneous processing of NOx reduction and SOx desorption, and terminates the normal engine operating state. Returns to the air-fuel ratio control corresponding to This time is the end of the second period in the simultaneous NOx reduction and SOx desorption process.

【0074】尚、SOxの脱離完了の判定は、前記第2
の期間開始からの経過時間により行う。即ち、SOxの
脱離に必要な所要時間はNOx触媒17に吸収されてい
るSOx量の大きさによって異なり、SOx吸収量が多い
ほど長い時間が必要である。そこで、予め実験により、
SOx吸収量とこれをほぼ完全に脱離させるのに必要な
脱離時間との関係を求め、これを脱離時間マップとして
ROM32に記憶させておき、ステップ103で読み込
んだSOx吸収量に基づいてSOx脱離時間を設定し、ス
テップ109において第2の期間開始からの経過時間が
SOx脱離時間に達したか否か判定し、SOx脱離完了か
否かを判定する。
The completion of SOx desorption is determined by the second
Is performed based on the elapsed time from the start of the period. That is, the time required for SOx desorption varies depending on the amount of SOx absorbed in the NOx catalyst 17, and the longer the SOx absorption, the longer the time required. Therefore, through experiments in advance,
The relationship between the SOx absorption amount and the desorption time required for almost completely desorbing the SOx is determined, this is stored in the ROM 32 as a desorption time map, and based on the SOx absorption amount read in step 103. The SOx desorption time is set, and in step 109, it is determined whether the elapsed time from the start of the second period has reached the SOx desorption time, and it is determined whether the SOx desorption is completed.

【0075】ECU30による一連の信号処理のうちス
テップ104を実行する部分は、NOx触媒(NOx吸収
材)に吸収されているNOx量が所定量に達したか否か
を判定するNOx吸収量判定手段ということができ、ま
た、ステップ105〜ステップ111を実行する部分
は、NOx放出処理とSOx脱離処理を連続して実行すべ
く排気ガスの空燃比を制御する排気空燃比制御手段とい
うことができる。
The part that executes step 104 in the series of signal processing by the ECU 30 is a NOx absorption amount determining means for determining whether the amount of NOx absorbed by the NOx catalyst (NOx absorbent) has reached a predetermined amount. It can be said that the part that performs steps 105 to 111 is an exhaust air-fuel ratio control unit that controls the air-fuel ratio of the exhaust gas so that the NOx release processing and the SOx desorption processing are continuously performed. .

【0076】尚、上述実施の形態で使用したNOx触媒
17の場合には、図6の実線で示すSOx脱離温度特性
を有していて、約300゜C〜約650゜Cの範囲でS
Ox脱離量にほとんど変化が見られないので、SOx脱離
時間をSOx吸収量に基づいて設定した。
The NOx catalyst 17 used in the above embodiment has the SOx desorption temperature characteristic shown by the solid line in FIG. 6 and has a SOx desorption temperature characteristic in the range of about 300 ° C. to about 650 ° C.
Since there is almost no change in the Ox desorption amount, the SOx desorption time was set based on the SOx absorption amount.

【0077】しかしながら、使用するNOx触媒17に
よっては、図6において一点鎖線で示すように、SOx
脱離量が触媒温度によって大きく相違するSOx脱離特
性を有する場合もある。そのような場合には、触媒温度
に応じてSOx脱離時間を補正するのが好ましい。即
ち、触媒温度が高いときには触媒温度が低いときよりも
SOx脱離時間が短くなるように補正する。尚、図1に
示す排気浄化システムの場合には、温度センサ25によ
り検出した排気ガス温度を触媒温度として代用する。
However, depending on the NOx catalyst 17 used, as shown by the dashed line in FIG.
In some cases, the SOx has SOx desorption characteristics in which the desorption amount varies greatly depending on the catalyst temperature. In such a case, it is preferable to correct the SOx desorption time according to the catalyst temperature. That is, the correction is performed so that the SOx desorption time is shorter when the catalyst temperature is high than when the catalyst temperature is low. In the case of the exhaust gas purification system shown in FIG. 1, the exhaust gas temperature detected by the temperature sensor 25 is used as the catalyst temperature.

【0078】〔第2の実施の形態〕次に、図11を参照
して、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第2の実
施の形態を説明する。第2の実施の形態が第1の実施の
形態と相違する点は、NOx還元SOx脱離同時処理にお
ける第2の期間での排気空燃比の制御方法にあり、それ
以外は第1の実施の形態と同じである。
[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 FIG. The second embodiment is different from the first embodiment in the method of controlling the exhaust air-fuel ratio in the second period in the simultaneous NOx reduction and SOx desorption process, and otherwise the first embodiment. Same as the form.

【0079】前述したように、第2の期間はNOx触媒
17からSOxを脱離するために排気空燃比をスライト
リッチにする期間であり、前記第1の実施の形態では第
2の期間中、空燃比一定で行っていた。
As described above, the second period is a period in which the exhaust air-fuel ratio is made slightly rich in order to desorb SOx from the NOx catalyst 17, and in the first embodiment, during the second period, The air-fuel ratio was constant.

【0080】しかしながら、近年のSOx脱離に関する
実験結果から、空燃比を一定にして行うよりも、ストイ
キあるいはストイキよりもリッチ側において空燃比を周
期的に変化させた方がSOxの脱離に効果があるという
ことが判明した。
However, from the experimental results on SOx desorption in recent years, it is more effective to desorb SOx by periodically changing the air-fuel ratio on the stoichiometric side or on the richer side than the stoichiometric side, rather than by keeping the air-fuel ratio constant. It turned out that there was.

【0081】そこで、この第2の実施の形態では、NO
x還元SOx脱離同時処理における第2の期間では、排気
空燃比をストイキよりもリッチ側において周期的に変化
させるようにした。
Therefore, in the second embodiment, NO
In the second period of the x-reduction SOx desorption simultaneous processing, the exhaust air-fuel ratio is periodically changed on the richer side than the stoichiometric ratio.

【0082】排気空燃比の周期的変化がSOx脱離を促
進する理由は明らかでない。しかしながら、今までのS
Ox脱離に関する実験結果からは、SOxはNOx触媒1
7から脱離する場合、脱離、吸着、脱離、吸着を繰り返
しながら下流側に移動していき、最後にNOx触媒17
から排出されていくものと推定される。そして、排気空
燃比の周期的変化は、この脱離と吸着の繰り返しを促進
する作用があるものと推定される。
It is not clear why periodic changes in the exhaust air-fuel ratio promote SOx desorption. However, until now S
From the experimental results on Ox desorption, SOx was found to be NOx catalyst 1
In the case of desorbing from the NOx catalyst 7, the NOx catalyst 17 moves downstream while repeating desorption, adsorption, desorption and adsorption.
It is estimated that it is discharged from. It is presumed that the periodic change in the exhaust air-fuel ratio has an effect of promoting the repetition of the desorption and adsorption.

【0083】〔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。
[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 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 state, and NOx
And SOx are absorbed, but NOx and SOx are hardly released.

【0084】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.

【0085】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.

【0086】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.

【0087】[0087]

【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吸収材に吸収
されたNOx量が所定量に達したか否かを判定するNOx
吸収量判定手段と、(ハ)前記NOx吸収量判定手段に
よりNOx量が所定量に達したと判定されたときに、前
記NOx吸収材からNOxを放出するNOx放出処理と前
記NOx吸収材からSOxを放出するSOx放出処理を連
続して実行すべく排気ガスの空燃比を制御する排気空燃
比制御手段と、を備えることにより、NOx吸収材から
のNOxの放出とSOxの脱離を同時にそして連続して行
うことができ、還元剤を無駄なく有効に使用することが
でき、その結果、NOx放出、SOx脱離に起因する燃費
悪化を低減することができる。
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 burn, and (b) absorbed by the NOx absorbent. NOx for determining whether or not the NOx amount reached has reached a predetermined amount
And (c) a NOx releasing process for releasing NOx from the NOx absorbent when the NOx amount determining unit determines that the NOx amount has reached a predetermined amount, and a SOx from the NOx absorbent. Exhaust gas air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas in order to continuously execute the SOx release process for releasing SOx, thereby simultaneously and continuously releasing NOx from the NOx absorbent and desorbing SOx. Thus, the reducing agent can be effectively used without waste, and as a result, deterioration of fuel efficiency due to NOx release and SOx desorption 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】 吸蔵還元型NOx触媒のNOx浄化率と触媒温
度との関係を示す図である。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the NOx purification rate of the NOx storage reduction catalyst and the catalyst temperature.

【図6】 吸蔵還元型NOx触媒のSOx脱離量と触媒温
度との関係を示す図である。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the SOx desorption amount of a storage reduction type NOx catalyst and the catalyst temperature.

【図7】 吸蔵還元型NOx触媒のNOx還元量と空燃比
との関係を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the NOx reduction amount of the storage reduction type NOx catalyst and the air-fuel ratio.

【図8】 吸蔵還元型NOx触媒のSOx脱離量と空燃比
との関係を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the SOx desorption amount of the NOx storage reduction catalyst and the air-fuel ratio.

【図9】 前記第1の実施の形態において空燃比と触媒
出口のNOx/SOx排出量の経時変化を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a change over time of an air-fuel ratio and a NOx / SOx emission amount at a catalyst outlet in the first embodiment.

【図10】 前記第1の実施の形態におけるNOx還元
SOx脱離同時処理実行ルーチンである。
FIG. 10 is a routine for executing simultaneous processing of NOx reduction and SOx desorption in the first embodiment.

【図11】 本発明の第2の実施の形態における空燃比
制御を示す図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating air-fuel ratio control according to a second embodiment of the present invention.

【図12】 従来のNOx放出・還元処理における空燃
比制御を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing air-fuel ratio control in a conventional NOx release / reduction process.

【図13】 従来のSOx脱離処理における空燃比制御
を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing air-fuel ratio control in a conventional SOx desorption process.

【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 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) 30 ECU DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine main body (internal combustion engine) 3 Combustion chamber 4 Spark plug 11 Fuel injection valve 16 Exhaust pipe (exhaust passage) 17 Storage-reduction type NOx catalyst (NOx absorbent) 18 Casing 19 Exhaust pipe (exhaust passage) 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) F02D 41/04 355 F02D 41/04 355 Fターム(参考) 3G091 AA11 AA12 AA17 AA18 AA23 AB06 BA11 BA14 CA18 CB02 CB03 DA02 DC01 EA17 EA35 FB10 FB11 FB12 GB02W GB03W GB04W GB05W GB06W GB17X HA37 3G301 HA01 HA02 HA15 JA25 JA33 LB02 MA01 MA11 MA19 ND01 NE13 NE14 PD00Z PD11Z──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (reference) F02D 41/04 355 F02D 41/04 355 F term (reference) 3G091 AA11 AA12 AA17 AA18 AA23 AB06 BA11 BA14 CA18 CB02 CB03 DA02 DC01 EA17 EA35 FB10 FB11 FB12 GB02W GB03W GB04W GB05W GB06W GB17X HA37 3G301 HA01 HA02 HA15 JA25 JA33 LB02 MA01 MA11 MA19 ND01 NE13 NE14 PD00Z PD11Z

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吸収材に吸収されたNOx量が所定量に達した
か否かを判定するNOx吸収量判定手段と、(ハ)前記
NOx吸収量判定手段によりNOx量が所定量に達したと
判定されたときに、前記NOx吸収材からNOxを放出す
るNOx放出処理と前記NOx吸収材からSOxを脱離す
るSOx脱離処理を連続して実行すべく排気ガスの空燃
比を制御する排気空燃比制御手段と、 を備え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)
NOx absorption amount determining means for determining whether or not the NOx amount absorbed by the NOx absorbent has reached a predetermined amount; and (c) the NOx absorption amount determining means determines that the NOx amount has reached the predetermined amount. Exhaust air-fuel ratio control for controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas so that the NOx releasing process for releasing NOx from the NOx absorbent and the SOx desorbing process for desorbing SOx from the NOx absorbent are successively performed. Means for purifying exhaust gas of an internal combustion engine.
【請求項2】 前記排気空燃比制御手段は、初めの第1
の期間における排気ガスの空燃比を、第1の期間の後に
続く第2の期間における排気ガスの空燃比よりも、小さ
く設定することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関
の排気浄化装置。
2. The exhaust air-fuel ratio control means according to claim 1, wherein:
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the air-fuel ratio of the exhaust gas in the period is set smaller than the air-fuel ratio of the exhaust gas in the second period following the first period. .
【請求項3】 前記排気空燃比制御手段は、前記第2の
期間のときに、理論空燃比もしくはそれよりもリッチ側
で排気ガスの空燃比を周期的に変化させることを特徴と
する請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. The exhaust air-fuel ratio control means periodically changes the exhaust gas air-fuel ratio on the stoichiometric air-fuel ratio or on the richer side than the stoichiometric air-fuel ratio during the second period. 3. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to 2.
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