JP2003293744A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust emission control device for internal combustion engine

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JP2003293744A
JP2003293744A JP2002102465A JP2002102465A JP2003293744A JP 2003293744 A JP2003293744 A JP 2003293744A JP 2002102465 A JP2002102465 A JP 2002102465A JP 2002102465 A JP2002102465 A JP 2002102465A JP 2003293744 A JP2003293744 A JP 2003293744A
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nox
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sox poisoning
catalyst
sox
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control device for an internal combustion engine having technology for determining a regeneration timing for SOx poisoning. <P>SOLUTION: The exhaust emission control device comprises a NOx catalyst 5, a NOx reducing means 8 for supplying a reducer to the NOx catalyst 5 and reducing NOx, an oxygen concentration detecting means 7 for detecting oxygen concentration downstream from the NOx catalyst 5, an oxygen concentration storing means 11 for storing oxygen concentration when no SOx poisoning occurs and the reducer is supplied, and a SOx poisoning amount estimating means 11 for estimating a SOx poisoning amount of the NOx catalyst by comparing the oxygen concentration detected by the oxygen concentration detecting means 7 with the oxygen concentration stored by the oxygen concentration storing means 11 when the reducer is supplied to the NOx catalyst 5. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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、内燃機関の排気浄
化装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、自動車等に搭載される内燃機関、
特に酸素過剰状態の混合気(所謂、リーン空燃比の混合
気)を燃焼可能とするディーゼル機関やリーンバーン・
ガソリン機関では、該内燃機関の排気中に含まれる窒素
酸化物(NOx)を浄化する技術が望まれている。
2. Description of the Related Art In recent years, internal combustion engines mounted in automobiles,
In particular, diesel engines and lean burn engines that can burn an air-fuel mixture that is in an oxygen excess state (so-called lean air-fuel mixture)
In a gasoline engine, a technique for purifying nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gas of the internal combustion engine is desired.

【0003】このような要求に対し、内燃機関の排気系
にNOx吸蔵剤を配置する技術が提案されている。この
NOx吸蔵剤の一つとして、流入する排気の酸素濃度が
高いときは排気中の窒素酸化物(NOx)を吸蔵(吸
収、吸着)し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還
元剤が存在するときは吸蔵していた窒素酸化物(NO
x)を窒素(N2)に還元する吸蔵還元型NOx触媒が知
られている。
In response to such demands, a technique for arranging a NOx storage agent in the exhaust system of an internal combustion engine has been proposed. As one of the NOx storage agents, when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is high, nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas are stored (absorbed, adsorbed), the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas decreases, and the reducing agent becomes Nitrogen oxides (NO when stored)
An occlusion reduction type NOx catalyst that reduces x) to nitrogen (N 2 ) is known.

【0004】吸蔵還元型NOx触媒が内燃機関の排気系
に配置されると、内燃機関が希薄燃焼運転されて排気の
空燃比が高くなるときは排気中の窒素酸化物(NOx)
が吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵され、吸蔵還元型NOx触
媒に流入する排気の空燃比が低くなったときは吸蔵還元
型NOx触媒に吸蔵されていた窒素酸化物(NOx)が窒
素(N2)に還元される。
When the NOx storage reduction catalyst is arranged in the exhaust system of the internal combustion engine, nitrogen oxide (NOx) in the exhaust gas is generated when the internal combustion engine is operated in lean combustion and the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes high.
Is stored in the NOx storage reduction catalyst, and when the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the NOx storage reduction catalyst becomes low, the nitrogen oxides (NOx) stored in the NOx storage reduction catalyst are nitrogen (N 2 ). Is reduced to.

【0005】ところで、吸蔵還元型NOx触媒には燃料
に含まれる硫黄分が燃焼して生成される硫黄酸化物(S
Ox)もNOxと同じメカニズムで吸蔵される。このよう
に吸蔵されたSOxはNOxよりも放出されにくく、NO
x触媒内に蓄積される。これをSOx被毒といい、NOx
浄化率が低下するため、適宜の時期にSOx被毒から回
復させる被毒回復処理を施す必要がある。この被毒回復
処理は、NOx触媒を高温(例えば600乃至650℃
程度)にしつつ酸素濃度を低下させた排気をNOx触媒
に流通させて行われている。
By the way, the NOx storage reduction catalyst is a sulfur oxide (S) produced by combustion of sulfur contained in fuel.
Ox) is also stored by the same mechanism as NOx. SOx stored in this way is less likely to be released than NOx,
x Accumulates in the catalyst. This is called SOx poisoning, NOx
Since the purification rate decreases, it is necessary to perform poisoning recovery processing for recovering from SOx poisoning at an appropriate time. In this poisoning recovery process, the NOx catalyst is heated to a high temperature (eg 600 to 650 ° C).
The exhaust gas, whose oxygen concentration has been lowered, is passed through the NOx catalyst.

【0006】ところで、適切な時期にSOx被毒回復処
理を施すことができないと、吸蔵還元型NOx触媒のN
Ox吸蔵能力を低下させエミッションが悪化する虞があ
る。従って、SOx被毒回復処理を施す時期を適切に設
定することが重要となる。
By the way, if the SOx poisoning recovery process cannot be performed at an appropriate time, the Nx of the NOx storage reduction catalyst will be reduced.
There is a risk that the Ox storage capacity will be reduced and the emission will deteriorate. Therefore, it is important to properly set the time for performing the SOx poisoning recovery process.

【0007】このSOx被毒回復処理を施す時期を判定
する技術が知られている。例えば、特開2000−51
662号公報記載の発明では、空燃比、燃料中の硫黄成
分含有量、触媒温度の少なくとも一つに応じてSOxが
NOx触媒に吸蔵される度合いを算出し、この値及び燃
料噴射量に基づいてSOx吸蔵量を算出することができ
る。このようにして求めたSOx吸蔵量に基づいてSOx
被毒回復制御を行うことが可能である。
There is known a technique for determining when to perform the SOx poisoning recovery process. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-51
In the invention described in Japanese Patent No. 662, the degree to which SOx is stored in the NOx catalyst is calculated according to at least one of the air-fuel ratio, the sulfur component content in the fuel, and the catalyst temperature, and based on this value and the fuel injection amount The SOx storage amount can be calculated. Based on the SOx storage amount thus obtained, the SOx
Poisoning recovery control can be performed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記公報に記
載された発明では、予め求められた燃料中の硫黄成分含
有量を用いてSOxの吸蔵度合いを算出するため、燃料
が変わり該燃料中の硫黄成分含有量が変動すると精度の
良い判定が困難となる。
However, in the invention described in the above publication, the degree of SOx occlusion is calculated by using the sulfur component content in the fuel that is determined in advance, so the fuel changes and the If the sulfur component content changes, accurate determination becomes difficult.

【0009】本発明は、上記したような問題点に鑑みて
なされたものであり、内燃機関の排気浄化装置におい
て、SOx被毒回復時期を判定する技術を提供すること
を目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a technique for determining the SOx poisoning recovery timing in an exhaust purification system of an internal combustion engine.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に本発明の内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採
用した。即ち、排気の空燃比がリーンのときにNOxを
吸蔵し、還元剤の存在下で吸蔵していたNOxを還元す
るNOx触媒と、前記NOx触媒へ還元剤を供給してNO
xを還元させるNOx還元手段と、前記NOx触媒にNOx
が吸蔵されているか否かを判定するNOx吸蔵判定手段
と、前記NOx触媒にSOx被毒が発生しているか否かを
判定するSOx被毒判定手段と、前記NOx触媒から流出
する排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、
前記SOx被毒判定手段によりSOx被毒が発生していな
いと判定された場合であって前記NOx還元手段が前記
NOx触媒へ還元剤を供給したときの前記酸素濃度検出
手段により検出される排気中の酸素濃度を記憶する酸素
濃度記憶手段と、前記NOx還元手段により前記NOx触
媒へ還元剤が供給されているときであって前記NOx吸
蔵判定手段によりNOxが吸蔵されていないと判定され
た場合に前記酸素濃度検出手段により検出される酸素濃
度と前記酸素濃度記憶手段により記憶されている酸素濃
度とを比較してNOx触媒のSOx被毒量を推定するSO
x被毒量推定手段と、を具備することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine of the present invention employs the following means. That is, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, the NOx catalyst stores NOx and reduces the stored NOx in the presence of the reducing agent, and the reducing agent is supplied to the NOx catalyst to supply NO.
NOx reducing means for reducing x and NOx in the NOx catalyst
Is stored, NOx storage determination means for determining whether or not is stored, SOx poisoning determination means for determining whether or not SOx poisoning has occurred in the NOx catalyst, and oxygen in exhaust gas flowing out from the NOx catalyst. Oxygen concentration detection means for detecting the concentration,
Exhaust gas detected by the oxygen concentration detection means when the NOx reduction means supplies a reducing agent to the NOx catalyst when the SOx poisoning determination means determines that SOx poisoning has not occurred. An oxygen concentration storage means for storing the oxygen concentration of the NOx storage means, and when the NOx reduction means supplies a reducing agent to the NOx catalyst and the NOx storage determination means determines that NOx is not stored. SO for estimating the SOx poisoning amount of the NOx catalyst by comparing the oxygen concentration detected by the oxygen concentration detection means with the oxygen concentration stored by the oxygen concentration storage means
x poisoning amount estimating means.

【0011】本発明の最大の特徴は、内燃機関の排気浄
化装置において、還元剤供給時にNOx触媒から流出す
る排気中の酸素濃度とSOx被毒量との間に相関がある
ことから、SOx被毒が発生していないときの還元剤供
給時の酸素濃度と、現在の還元剤供給時の酸素濃度と、
に基づいてSOx被毒量を推定することにある。
The greatest feature of the present invention is that in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, there is a correlation between the oxygen concentration in the exhaust gas flowing out from the NOx catalyst when the reducing agent is supplied and the SOx poisoning amount. The oxygen concentration when supplying the reducing agent when no poison is generated, and the oxygen concentration when supplying the current reducing agent,
It is to estimate the SOx poisoning amount based on.

【0012】このように構成された内燃機関の排気浄化
装置では、NOx触媒に排気中のSOxが吸蔵されてSO
x被毒が発生する。ここで、NOx触媒のSOx被毒量が
多くなるほど、吸蔵されたNOxを還元するための還元
剤供給時にNOx触媒から流出する排気中の酸素濃度は
高くなる。排気中の酸素濃度を用いてSOx被毒量を推
定するために、酸素濃度記憶手段は、SOx被毒が発生
していないときの還元剤供給時にNOx触媒から流出す
る排気中の酸素濃度を記憶する。そして、SOx被毒量
推定手段は、NOxを全て還元した後の還元剤供給時に
NOx触媒から流出する排気の酸素濃度を検出しつつ、
この検出値を酸素濃度記憶手段に記憶されている酸素濃
度と比較して、どれだけ酸素濃度が高くなっているかに
よりNOx触媒のSOx被毒量を推定することができる。
ここで、NOxを全て還元した後の酸素濃度を検出して
いるのは、NOx触媒にNOxが吸蔵されているときより
も、NOx触媒に吸蔵されたNOxを全て還元した後のほ
うが還元剤供給時のNOx触媒から流出する排気中の酸
素濃度が低くなるためである。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine configured as described above, SOx in the exhaust gas is stored in the NOx catalyst and SOx in the exhaust gas is stored.
x Poisoning occurs. Here, as the SOx poisoning amount of the NOx catalyst increases, the oxygen concentration in the exhaust gas flowing out from the NOx catalyst at the time of supplying the reducing agent for reducing the stored NOx increases. In order to estimate the SOx poisoning amount using the oxygen concentration in the exhaust gas, the oxygen concentration storage means stores the oxygen concentration in the exhaust gas flowing out from the NOx catalyst when the reducing agent is supplied when SOx poisoning is not occurring. To do. Then, the SOx poisoning amount estimation means detects the oxygen concentration of the exhaust gas flowing out from the NOx catalyst at the time of supplying the reducing agent after reducing all the NOx,
By comparing this detected value with the oxygen concentration stored in the oxygen concentration storage means, the SOx poisoning amount of the NOx catalyst can be estimated depending on how high the oxygen concentration is.
Here, the oxygen concentration after reducing all the NOx is detected because the reducing agent is supplied after reducing all the NOx stored in the NOx catalyst, rather than when the NOx is storing in the NOx catalyst. This is because the oxygen concentration in the exhaust gas flowing out from the NOx catalyst at that time becomes low.

【0013】本発明においては、前記NOx触媒へ還元
剤を供給しSOx被毒を回復させるSOx被毒回復手段を
更に備え、前記SOx被毒判定手段は、前記SOx被毒回
復手段がSOx被毒を回復させた直後において前記NOx
触媒にSOx被毒が発生していないと判定することがで
きる。
In the present invention, there is further provided SOx poisoning recovery means for supplying a reducing agent to the NOx catalyst to recover SOx poisoning, and the SOx poisoning determination means is characterized in that the SOx poisoning recovery means is SOx poisoned. Immediately after the recovery of NOx
It can be determined that the catalyst is not SOx poisoned.

【0014】このように構成された内燃機関の排気浄化
装置では、SOx被毒回復手段は、例えば、NOx触媒を
昇温しつつ排気中の酸素濃度を低下させてSOx被毒の
回復を行う。SOx被毒の回復直後では、SOx被毒はほ
とんど回復されているので、SOx被毒判定手段は、こ
のときにSOx被毒が発生していないと判定することが
可能となる。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine configured as described above, the SOx poisoning recovery means recovers SOx poisoning by, for example, decreasing the oxygen concentration in the exhaust gas while raising the temperature of the NOx catalyst. Immediately after the SOx poisoning is recovered, the SOx poisoning is almost recovered. Therefore, the SOx poisoning determination means can determine that the SOx poisoning has not occurred at this time.

【0015】本発明においては、前記SOx被毒判定手
段は、前記NOx触媒が新品状態のときに、前記NOx触
媒にSOx被毒が発生していないと判定することができ
る。
In the present invention, the SOx poisoning judging means can judge that the NOx catalyst is not SOx poisoned when the NOx catalyst is in a new state.

【0016】このように構成された内燃機関の排気浄化
装置では、NOx触媒が新品状態のときにはSOx被毒は
発生していない。従って、SOx被毒判定手段は、この
ときにSOx被毒が発生していないと判定することが可
能となる。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine configured as described above, SOx poisoning does not occur when the NOx catalyst is in a new state. Therefore, the SOx poisoning determination means can determine that SOx poisoning has not occurred at this time.

【0017】本発明においては、前記SOx被毒回復手
段によりSOx被毒が回復された直後で且つ前記NOx還
元手段により前記NOx触媒へ還元剤が供給されている
ときであって、前記NOx吸蔵判定手段によりNOxが吸
蔵されていないと判定された場合に前記酸素濃度検出手
段により検出される酸素濃度と前記酸素濃度記憶手段に
より記憶されている酸素濃度とを比較した値に平均化処
理を行い、該平均化処理を行った値が所定値以上の場合
に前記NOx触媒が劣化していると判定することができ
る。
In the present invention, immediately after the SOx poisoning recovery means recovers the SOx poisoning and when the reducing agent is being supplied to the NOx catalyst by the NOx reducing means, the NOx occlusion judgment is made. When NOx is determined not to be occluded by the means, the oxygen concentration detected by the oxygen concentration detecting means and the oxygen concentration stored in the oxygen concentration storage means are compared to perform a averaging process, It can be determined that the NOx catalyst is deteriorated when the value after the averaging process is equal to or more than a predetermined value.

【0018】このように構成された内燃機関の排気浄化
装置では、NOx触媒の熱劣化や回復できないSOx被毒
等により、NOx吸蔵能力が低下する。これに伴い、S
Ox被毒回復手段によりSOx被毒の回復が行われた直後
であっても、前記酸素濃度検出手段により検出される酸
素濃度と前記酸素濃度記憶手段により記憶されている酸
素濃度とはその偏差が大きくなっていく。従って、SO
x被毒回復直後であっても、前記酸素濃度検出手段によ
り検出される酸素濃度と、前記酸素濃度記憶手段により
記憶されている酸素濃度と、を比較した値が所定値以上
の場合にはNOx触媒に劣化が発生していると判定する
ことが可能となる。また、SOx被毒回復手段によりS
Ox被毒の回復が行われた直後に前記酸素濃度検出手段
により検出される酸素濃度と、前記酸素濃度記憶手段に
より記憶されている酸素濃度と、を比較した値に平均化
処理を行うことにより、酸素濃度検出手段による検出値
の変動分を除去することができ、精度の良い判定が可能
となる。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine configured as described above, the NOx storage capacity is lowered due to heat deterioration of the NOx catalyst, SOx poisoning which cannot be recovered, and the like. Along with this, S
Even immediately after the recovery of SOx poisoning by the Ox poisoning recovery means, there is a difference between the oxygen concentration detected by the oxygen concentration detection means and the oxygen concentration stored by the oxygen concentration storage means. Getting bigger. Therefore, SO
x Even immediately after the poisoning recovery, if the value obtained by comparing the oxygen concentration detected by the oxygen concentration detection means with the oxygen concentration stored by the oxygen concentration storage means is a predetermined value or more, NOx It is possible to determine that the catalyst has deteriorated. In addition, SOx poisoning recovery means S
Immediately after the recovery of Ox poisoning is performed, the oxygen concentration detected by the oxygen concentration detection means and the oxygen concentration stored by the oxygen concentration storage means are compared to perform a averaging process. The fluctuation of the detected value by the oxygen concentration detecting means can be removed, and accurate determination can be performed.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の具
体的な実施態様について図面に基づいて説明する。ここ
では、本発明に係る内燃機関を車両駆動用のディーゼル
機関に適用した場合を例に挙げて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Specific embodiments of an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, a case where the internal combustion engine according to the present invention is applied to a diesel engine for driving a vehicle will be described as an example.

【0020】図1は、本実施の形態に係るエンジンとそ
の吸排気系の概略構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic structure of an engine and its intake / exhaust system according to the present embodiment.

【0021】図1に示すエンジン1は、4つの気筒を有
する水冷式の4サイクル・ディーゼル機関である。
The engine 1 shown in FIG. 1 is a water-cooled four-cycle diesel engine having four cylinders.

【0022】エンジン1には、吸気管2が接続されてお
り、該吸気管2の途中には、該吸気管2内を流通する吸
気の質量に対応した電気信号を出力するエアフローメー
タ3が取り付けられている。
An intake pipe 2 is connected to the engine 1, and an air flow meter 3 for outputting an electric signal corresponding to the mass of the intake air flowing through the intake pipe 2 is installed in the intake pipe 2 in the middle of the intake pipe 2. Has been.

【0023】一方、エンジン1には、排気管4が接続さ
れ、該排気管4は、下流にてマフラー(図示省略)に接
続されている。
On the other hand, an exhaust pipe 4 is connected to the engine 1, and the exhaust pipe 4 is connected downstream to a muffler (not shown).

【0024】前記排気管4の途中には、吸蔵還元型NO
x触媒を担持したパティキュレートフィルタ(以下、単
にフィルタという。)20が設けられている。フィルタ
5より上流の排気管4には、該排気管4内を流通する排
気の温度に対応した電気信号を出力する排気温度センサ
6が取り付けられている。また、フィルタ5より下流の
排気管4には、該排気管4内を流通する排気の空燃比
(酸素濃度)に対応した電気信号を出力する空燃比セン
サ7が取り付けられている。
In the middle of the exhaust pipe 4, a storage reduction type NO
A particulate filter (hereinafter, simply referred to as a filter) 20 supporting x catalyst is provided. An exhaust gas temperature sensor 6 that outputs an electric signal corresponding to the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 4 is attached to the exhaust pipe 4 upstream of the filter 5. An air-fuel ratio sensor 7 that outputs an electric signal corresponding to the air-fuel ratio (oxygen concentration) of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 4 is attached to the exhaust pipe 4 downstream of the filter 5.

【0025】尚、本実施の形態では、フィルタ5より上
流の排気管4を流通する排気中に還元剤たる燃料(軽
油)を添加する還元剤供給機構を備え、この還元剤供給
機構から排気中へ燃料を添加することにより、フィルタ
5に流入する排気の酸素濃度を低下させるとともに還元
剤の濃度を高めるようにした。
In the present embodiment, a reducing agent supply mechanism for adding fuel (light oil), which is a reducing agent, to the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 4 upstream of the filter 5 is provided. By adding fuel to the filter 5, the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 5 is reduced and the concentration of the reducing agent is increased.

【0026】還元剤供給機構は、図1に示されるよう
に、その噴孔が排気管4内に臨むように取り付けられ、
ECU11からの信号により開弁して燃料を噴射する還
元剤噴射弁8と、燃料を吐出する燃料ポンプ9と、燃料
ポンプ9から吐出された燃料を前記還元剤噴射弁8へ導
く還元剤供給路10と、を備えて構成されている。
As shown in FIG. 1, the reducing agent supply mechanism is attached so that its injection hole faces the exhaust pipe 4,
A reducing agent injection valve 8 that opens by a signal from the ECU 11 to inject fuel, a fuel pump 9 that discharges fuel, and a reducing agent supply path that guides the fuel discharged from the fuel pump 9 to the reducing agent injection valve 8. 10 is provided.

【0027】このような還元剤供給機構では、燃料ポン
プ9から吐出された高圧の燃料が還元剤供給路10を介
して還元剤噴射弁8へ供給される。そして、ECU11
からの信号により該還元剤噴射弁8が開弁して排気管4
内へ還元剤としての燃料が噴射される。還元剤噴射弁8
から排気管4内へ噴射された還元剤は、排気管4の上流
から流れてきた排気の酸素濃度を低下させる。その後、
ECU11からの信号により還元剤噴射弁8が閉弁し、
排気管4内への還元剤の添加が停止される。
In such a reducing agent supply mechanism, the high-pressure fuel discharged from the fuel pump 9 is supplied to the reducing agent injection valve 8 via the reducing agent supply passage 10. Then, the ECU 11
The reducing agent injection valve 8 is opened by the signal from the exhaust pipe 4
Fuel as a reducing agent is injected into the inside. Reducing agent injection valve 8
The reducing agent injected from the inside of the exhaust pipe 4 reduces the oxygen concentration of the exhaust gas flowing from the upstream side of the exhaust pipe 4. afterwards,
The reducing agent injection valve 8 is closed by a signal from the ECU 11,
The addition of the reducing agent into the exhaust pipe 4 is stopped.

【0028】このようにして、フィルタ5に還元剤が供
給された結果、フィルタ5に流入する排気は、比較的に
短い周期で酸素濃度が変化することになる。そして、フ
ィルタ5に流入した酸素濃度の低い排気は、フィルタ5
に担持された吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されていた窒
素酸化物(NOx)を窒素(N2)に還元する。
As a result of supplying the reducing agent to the filter 5 in this manner, the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 5 changes in a relatively short cycle. Then, the exhaust gas having a low oxygen concentration flowing into the filter 5 is
The nitrogen oxides (NOx) stored in the storage-reduction type NOx catalyst carried by the catalyst are reduced to nitrogen (N 2 ).

【0029】以上述べたように構成されたエンジン1に
は、該エンジン1を制御するための電子制御ユニット
(ECU:Electronic Control Unit)11が併設され
ている。このECU11は、エンジン1の運転条件や運
転者の要求に応じてエンジン1の運転状態を制御するユ
ニットである。
The engine 1 configured as described above is provided with an electronic control unit (ECU) 11 for controlling the engine 1. The ECU 11 is a unit that controls the operating state of the engine 1 according to the operating conditions of the engine 1 and the driver's request.

【0030】ECU11には、各種センサが電気配線を
介して接続され、上記した各種センサの出力信号がEC
U11に入力されるようになっている。一方、ECU1
1には、還元剤噴射弁8等が電気配線を介して接続さ
れ、制御することが可能になっている。また、前記EC
U11は、各種アプリケーションプログラム及び各種制
御マップを記憶し各種制御を行う。
Various sensors are connected to the ECU 11 through electrical wiring, and the output signals of the various sensors described above are EC.
It is designed to be input to U11. On the other hand, the ECU 1
A reducing agent injection valve 8 and the like are connected to 1 via electric wiring and can be controlled. In addition, the EC
U11 stores various application programs and various control maps and performs various controls.

【0031】例えば、NOx浄化制御では、ECU11
は、フィルタ5に流入する排気中の酸素濃度を比較的に
短い周期でスパイク的に低くする、燃料添加制御(所謂
リッチスパイク制御)を実行する。
For example, in the NOx purification control, the ECU 11
Performs fuel addition control (so-called rich spike control) that reduces the oxygen concentration in the exhaust gas flowing into the filter 5 in a spike-like manner in a relatively short cycle.

【0032】燃料添加制御では、ECU11は、所定の
周期毎に燃料添加制御実行条件が成立しているか否かを
判別する。この燃料添加制御実行条件としては、例え
ば、フィルタ5に担持された吸蔵還元型NOx触媒が活
性状態にある、排気温度センサ6の出力信号値(排気温
度)が所定の上限値以下である、後述するSOx被毒回
復制御が実行されていない、等の条件を例示することが
できる。
In the fuel addition control, the ECU 11 determines whether or not the fuel addition control execution condition is satisfied every predetermined period. The fuel addition control execution condition is, for example, that the storage reduction NOx catalyst carried on the filter 5 is in an active state, the output signal value (exhaust temperature) of the exhaust temperature sensor 6 is equal to or less than a predetermined upper limit value, It is possible to exemplify the condition that the SOx poisoning recovery control is not executed.

【0033】上記したような燃料添加制御実行条件が成
立していると判定された場合は、ECU11は、還元剤
噴射弁8からスパイク的に還元剤たる燃料を噴射させる
べく当該還元剤噴射弁8を制御することにより、フィル
タ5に流入する排気の空燃比を一時的に所定の目標リッ
チ空燃比とする。
When it is determined that the fuel addition control execution condition as described above is satisfied, the ECU 11 causes the reducing agent injection valve 8 to inject the reducing agent injection valve 8 with the spiked reducing agent fuel. The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter 5 is temporarily set to a predetermined target rich air-fuel ratio by controlling

【0034】具体的には、ECU11は、記憶されてい
る機関回転数、機関負荷(アクセル開度)、エアフロー
メータ3の出力信号値(吸入空気量)、空燃比センサ7
の出力信号、燃料噴射量等を読み出す。
More specifically, the ECU 11 stores the stored engine speed, engine load (accelerator opening), output signal value of the air flow meter 3 (intake air amount), and air-fuel ratio sensor 7.
Output signal, fuel injection amount, etc. are read.

【0035】ECU11は、前記した機関回転数と機関
負荷と吸入空気量と燃料噴射量とをパラメータとして還
元剤添加量制御マップへアクセスし、排気の空燃比を予
め設定された目標空燃比とする上で必要となる還元剤の
添加量(目標添加量)を算出する。
The ECU 11 accesses the reducing agent addition amount control map using the engine speed, engine load, intake air amount, and fuel injection amount as parameters, and sets the exhaust air-fuel ratio to a preset target air-fuel ratio. The addition amount of the reducing agent (target addition amount) required above is calculated.

【0036】続いて、ECU11は、前記目標添加量を
パラメータとして還元剤噴射弁制御マップへアクセス
し、還元剤噴射弁8から目標添加量の還元剤を噴射させ
る上で必要となる還元剤噴射弁8の開弁時間(目標開弁
時間)を算出する。
Subsequently, the ECU 11 accesses the reducing agent injection valve control map using the target addition amount as a parameter, and the reducing agent injection valve necessary for injecting the target addition amount of the reducing agent from the reducing agent injection valve 8. The valve opening time of 8 (target valve opening time) is calculated.

【0037】還元剤噴射弁8の目標開弁時間が算出され
ると、ECU11は、還元剤噴射弁8を開弁させる。
When the target opening time of the reducing agent injection valve 8 is calculated, the ECU 11 opens the reducing agent injection valve 8.

【0038】ECU11は、還元剤噴射弁8を開弁させ
た時点から前記目標開弁時間が経過すると、還元剤噴射
弁8を閉弁させる。
The ECU 11 closes the reducing agent injection valve 8 when the target valve opening time elapses from the time when the reducing agent injection valve 8 is opened.

【0039】このように還元剤噴射弁8が目標開弁時間
だけ開弁されると、目標添加量の燃料が還元剤噴射弁8
から排気管4内へ噴射されることになる。そして、還元
剤噴射弁8から噴射された還元剤は、排気管4の上流か
ら流れてきた排気と混ざり合って目標空燃比の混合気を
形成してフィルタ5に流入する。
As described above, when the reducing agent injection valve 8 is opened for the target opening time, the target addition amount of fuel is reduced.
Is injected into the exhaust pipe 4. Then, the reducing agent injected from the reducing agent injection valve 8 mixes with the exhaust gas flowing from the upstream side of the exhaust pipe 4, forms a mixture of the target air-fuel ratio, and flows into the filter 5.

【0040】この結果、フィルタ5に流入する排気の空
燃比は、比較的に短い周期で酸素濃度が変化することに
なり、以て、フィルタ5に担持された吸蔵還元型NOx
触媒が窒素酸化物(NOx)の吸蔵と還元とを交互に短
周期的に繰り返すことになる。
As a result, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter 5 is such that the oxygen concentration changes in a relatively short cycle, so that the storage reduction type NOx carried by the filter 5 is changed.
The catalyst alternately repeats storage and reduction of nitrogen oxides (NOx) in a short cycle.

【0041】このように、フィルタ5に流入する排気の
空燃比をスパイク的に目標リッチ空燃比とし、吸蔵還元
型NOx触媒に吸蔵された窒素酸化物(NOx)を還元す
ることが可能となる。
In this way, it becomes possible to reduce the nitrogen oxides (NOx) stored in the NOx storage reduction catalyst by making the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter 5 a target rich air-fuel ratio in a spike manner.

【0042】次に、被毒回復制御では、ECU11は、
フィルタ5に担持された吸蔵還元型NOx触媒の酸化物
による被毒を回復すべくSOx被毒回復処理を行うこと
になる。
Next, in the poisoning recovery control, the ECU 11
SOx poisoning recovery processing is carried out in order to recover the poisoning by the oxide of the NOx storage reduction catalyst carried by the filter 5.

【0043】ここで、エンジン1の燃料には硫黄(S)
が含まれている場合があり、そのような燃料がエンジン
1で燃焼されると、二酸化硫黄(SO2)や三酸化硫黄
(SO3)などの硫黄酸化物(SOx)が生成される。
Here, sulfur (S) is used as the fuel for the engine 1.
When such a fuel is burned in the engine 1, sulfur oxides (SOx) such as sulfur dioxide (SO 2 ) and sulfur trioxide (SO 3 ) are generated.

【0044】硫黄酸化物(SOx)は、排気とともにフ
ィルタ5に流入し、窒素酸化物(NOx)と同様のメカ
ニズムによって吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵される。
Sulfur oxide (SOx) flows into the filter 5 together with the exhaust gas, and is stored in the storage-reduction type NOx catalyst by a mechanism similar to that of nitrogen oxide (NOx).

【0045】具体的には、フィルタ5に流入する排気の
酸素濃度が高いときには、流入排気ガス中の二酸化硫黄
(SO2)や三酸化硫黄(SO3)等の硫黄酸化物(SO
x)が白金(Pt)の表面上で酸化され、硫酸イオン
(SO4 2-)の形でフィルタ5に吸蔵される。更に、フ
ィルタ5に吸蔵された硫酸イオン(SO4 2-)は、酸化
バリウム(BaO)と結合して硫酸塩(BaSO4)を
形成する。
Specifically, when the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 5 is high, the sulfur oxide (SO 2 ) such as sulfur dioxide (SO 2 ) or sulfur trioxide (SO 3 ) in the inflowing exhaust gas is used.
x) is oxidized on the surface of platinum (Pt) and stored in the filter 5 in the form of sulfate ions (SO 4 2− ). Further, the sulfate ions (SO 4 2− ) stored in the filter 5 combine with barium oxide (BaO) to form a sulfate salt (BaSO 4 ).

【0046】ところで、硫酸塩(BaSO4)は、硝酸
バリウム(Ba(NO32)に比して安定していて分解
し難く、フィルタ5に流入する排気の酸素濃度が低くな
っても分解されずにフィルタ5内に残留してしまう。
By the way, sulfate (BaSO 4 ) is more stable and less likely to be decomposed than barium nitrate (Ba (NO 3 ) 2 ), and is decomposed even when the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 5 becomes low. Instead, they remain in the filter 5.

【0047】フィルタ5における硫酸塩(BaSO4
の量が増加すると、それに応じて窒素酸化物(NOx)
の吸蔵に関与することができる酸化バリウム(BaO)
の量が減少するため、吸蔵還元型NOx触媒のNOx吸蔵
能力が低下する、所謂SOx被毒が発生する。
Sulfate (BaSO 4 ) in the filter 5
As the amount of nitrogen increases, nitrogen oxides (NOx) correspondingly increase.
Oxide (BaO) that can be involved in the storage of
As a result, so-called SOx poisoning occurs, in which the NOx storage capacity of the NOx storage reduction catalyst decreases.

【0048】フィルタ5のSOx被毒を回復する方法と
しては、フィルタ5の雰囲気温度をおよそ600乃至6
50℃の高温域まで昇温させるとともに、フィルタ5に
流入する排気の酸素濃度を低くすることにより、フィル
タ5に吸蔵されている硫酸バリウム(BaSO4)をS
3 -やSO4 -に熱分解し、次いでSO3 -やSO4 -を排気
中の炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)と反応させ
て気体状のSO2 -に還元する方法を例示することができ
る。
As a method for recovering SOx poisoning of the filter 5, the ambient temperature of the filter 5 is set to about 600 to 6.
By increasing the temperature to a high temperature range of 50 ° C. and reducing the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 5, barium sulfate (BaSO 4 ) stored in the filter 5 is reduced to S.
A method of thermally decomposing into O 3 or SO 4 and then reacting SO 3 or SO 4 with hydrocarbons (HC) or carbon monoxide (CO) in the exhaust gas to reduce to gaseous SO 2 −. Can be illustrated.

【0049】そこで、本実施の形態に係るSOx被毒回
復処理では、ECU11は、先ずフィルタ5の床温を高
める触媒昇温制御を実行した上で、フィルタ5に流入す
る排気の酸素濃度を低くするようにした。
Therefore, in the SOx poisoning recovery process according to the present embodiment, the ECU 11 first executes the catalyst temperature raising control for raising the bed temperature of the filter 5, and then lowers the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 5. I decided to do it.

【0050】触媒昇温制御では、ECU11は、例え
ば、各気筒の膨張行程時に燃料噴射弁(図示省略)から
副次的に燃料を噴射させるとともに還元剤噴射弁8から
排気中へ燃料を添加させることにより、それらの未燃燃
料成分をフィルタ5において酸化させ、酸化の際に発生
する熱によってフィルタ5の床温を高めるようにしても
よい。
In the catalyst temperature raising control, the ECU 11 causes secondary injection of fuel from a fuel injection valve (not shown) and addition of fuel from the reducing agent injection valve 8 to the exhaust during the expansion stroke of each cylinder. By doing so, those unburned fuel components may be oxidized in the filter 5, and the bed temperature of the filter 5 may be raised by the heat generated during the oxidation.

【0051】上記したような触媒昇温処理によりフィル
タ5の床温が600℃乃至650℃程度の高温域まで上
昇すると、ECU11は、フィルタ5に流入する排気の
酸素濃度を低下させるべく還元剤噴射弁8から燃料を噴
射させる。
When the bed temperature of the filter 5 rises to a high temperature range of about 600 ° C. to 650 ° C. due to the catalyst temperature raising process as described above, the ECU 11 causes the reducing agent injection to reduce the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 5. Fuel is injected from the valve 8.

【0052】このように被毒回復処理が実行されると、
フィルタ5の床温が高い状況下で、フィルタ5に流入す
る排気の酸素濃度が低くなるため、フィルタ5に吸蔵さ
れている硫酸バリウム(BaSO4)がSO3 -やSO4 -
に熱分解され、それらSO3 -やSO4 -が排気中の炭化水
素(HC)や一酸化炭素(CO)と反応して還元され、
以てフィルタ5のSOx被毒が回復されることになる。
When the poisoning recovery process is executed in this way,
When the bed temperature of the filter 5 is high, the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 5 becomes low, so that barium sulfate (BaSO 4 ) stored in the filter 5 becomes SO 3 or SO 4 −.
Is thermally decomposed into SO 3 and SO 4 −, which are reduced by reacting with hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) in the exhaust gas,
As a result, the SOx poisoning of the filter 5 is recovered.

【0053】ところで、前記したように吸蔵還元型NO
x触媒にSOxが所定量以上吸蔵されるとNOx吸蔵能力
が低下して、エミッション悪化を誘引する。また、SO
x被毒量が少量にもかかわらずSOx被毒回復処理を頻繁
に行うと、吸蔵還元型NOx触媒の昇温に燃料を要する
ことから燃費の悪化を誘引する。従って、SOx回復処
理の実行時期を適切に設定することが重要となる。
By the way, as described above, the storage reduction type NO
When SOx is stored in the x-catalyst in a predetermined amount or more, the NOx storage capacity is lowered, which causes deterioration of emission. Also, SO
If the SOx poisoning recovery process is frequently performed even if the amount of poisoning x is small, fuel is required to raise the temperature of the NOx storage reduction catalyst, leading to deterioration of fuel efficiency. Therefore, it is important to properly set the execution timing of the SOx recovery process.

【0054】ここで、従来の内燃機関の排気浄化装置で
は、空燃比、触媒温度、燃料性状からSOxの被毒度合
いを求め、SOxの被毒量をSOxの被毒度合い及び燃料
噴射量に基づいて推定していた。しかし、燃料中に含有
される硫黄成分の量は燃料によって異なるため、硫黄成
分量が異なる燃料が使用されると正確なSOx被毒量を
推定することは困難であった。
Here, in the conventional exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, the degree of SOx poisoning is obtained from the air-fuel ratio, catalyst temperature, and fuel properties, and the SOx poisoning amount is determined based on the SOx poisoning degree and the fuel injection amount. Was estimated. However, since the amount of the sulfur component contained in the fuel varies depending on the fuel, it is difficult to accurately estimate the SOx poisoning amount when the fuels having different sulfur component amounts are used.

【0055】そこで、本実施の形態では、NOx還元の
ための燃料添加時にフィルタ5下流に設けた空燃比セン
サ7の出力信号に基づいて、実際にどれだけのSOxが
吸蔵させているのかを精度良く検出する。
Therefore, in the present embodiment, it is possible to accurately determine how much SOx is actually stored based on the output signal of the air-fuel ratio sensor 7 provided downstream of the filter 5 when fuel is added for NOx reduction. Detect well.

【0056】図2は、複数回燃料添加を行ったときの空
燃比センサ7の出力信号及びNOx量の時間推移を指し
示すタイムチャート図である。図2中領域Aは、SOx
被毒が発生していないときの各値を示し、一方、図2中
領域Bは、SOx被毒が発生しているときの各値を示し
ている。ここで、燃料添加が行われていないときの排気
の空燃比は、領域A及び領域Bで等しい。
FIG. 2 is a time chart showing the time transition of the output signal of the air-fuel ratio sensor 7 and the NOx amount when fuel is added a plurality of times. Area A in FIG. 2 is SOx.
The respective values are shown when the poisoning is not occurring, while the region B in FIG. 2 is the respective values when the SOx poisoning is occurring. Here, the air-fuel ratio of the exhaust gas when fuel is not added is equal in the region A and the region B.

【0057】図2に示されるように、NOx還元のため
の燃料添加を行うと、フィルタ5下流の空燃比は低下
し、このときの最小空燃比は理論空燃比近傍となる。し
かし、吸蔵還元型NOx触媒にSOx被毒が発生している
と、SOx被毒が発生していないときと比較して最小空
燃比はリーン側へずれて大きくなる。このリーン空燃比
側にずれる値とSOxの被毒量とには相関関係があるた
め、空燃比がどれだけリーン側へずれたかを検出すれ
ば、吸蔵還元型NOx触媒のSOx被毒量を求めることが
できる。このときに、触媒新品時やSOx被毒を回復さ
せた直後の燃料添加時の空燃比を基準として、どれだけ
空燃比がずれているのかによりSOx被毒量を求める。
As shown in FIG. 2, when fuel is added for NOx reduction, the air-fuel ratio downstream of the filter 5 decreases, and the minimum air-fuel ratio at this time becomes close to the theoretical air-fuel ratio. However, when SOx poisoning occurs in the NOx storage reduction catalyst, the minimum air-fuel ratio shifts to the lean side and becomes larger than when the SOx poisoning does not occur. Since there is a correlation between the value shifted to the lean air-fuel ratio side and the SOx poisoning amount, the SOx poisoning amount of the NOx storage reduction catalyst can be obtained by detecting how much the air-fuel ratio shifts to the lean side. be able to. At this time, the amount of SOx poisoning is calculated based on how much the air-fuel ratio deviates with reference to the air-fuel ratio when the catalyst is new or when fuel is added immediately after SOx poisoning is recovered.

【0058】一方、吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されて
いるNOx量が多い程、燃料添加時の触媒下流の最小空
燃比は大きくなる。そこで、本実施の形態では、判定時
の条件を揃えるために、吸蔵されているNOxを全て還
元した後の燃料添加時に検出される最小空燃比に基づい
てSOx被毒量の推定を行う。ここで、NOxが全て還元
された後であっても、リーン空燃比で運転されていれば
NOxは新たに吸蔵されるため、その後にも燃料添加が
行われる。
On the other hand, the larger the amount of NOx stored in the NOx storage reduction catalyst, the larger the minimum air-fuel ratio downstream of the catalyst when fuel is added. Therefore, in the present embodiment, the SOx poisoning amount is estimated based on the minimum air-fuel ratio detected at the time of fuel addition after reducing all stored NOx in order to make the conditions for determination uniform. Here, even after all of the NOx has been reduced, if operating at a lean air-fuel ratio, NOx is newly stored, so fuel addition is also performed thereafter.

【0059】また、本実施の形態では、燃料添加時の排
気の空燃比の変動を除去するために、複数回の燃料添加
時に検出されたフィルタ5下流の最小空燃比に平均化処
理を加えてSOx被毒量を推定し、推定精度を高めてい
る。
Further, in this embodiment, in order to eliminate the fluctuation of the air-fuel ratio of the exhaust gas at the time of fuel addition, an averaging process is added to the minimum air-fuel ratio downstream of the filter 5 detected at a plurality of times of fuel addition. The amount of SOx poisoning is estimated and the estimation accuracy is improved.

【0060】次に、SOx被毒量の推定方法のフローに
ついて説明する。
Next, the flow of the method for estimating the SOx poisoning amount will be described.

【0061】図3は、SOx被毒回復制御実行条件の判
定フローを示したフローチャート図である。
FIG. 3 is a flow chart showing the determination flow of the SOx poisoning recovery control execution condition.

【0062】ステップS101では、NOx還元のため
に燃料添加制御(リッチスパイク制御)が行われる。
In step S101, fuel addition control (rich spike control) is performed for NOx reduction.

【0063】ステップS102では、燃料添加制御によ
り吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されていたNOxが全て還
元されたか否か判定される。この判定では、予め定めら
れた時間燃料添加が行われた場合にNOxの還元が完了
したとしても良いし、また、燃料添加時の空燃比センサ
7により検出される最小空燃比が略一定の値となった場
合にNOxの還元が完了したと判定しても良い。
In step S102, it is determined whether all the NOx stored in the NOx storage reduction catalyst has been reduced by the fuel addition control. In this determination, the reduction of NOx may be completed when fuel addition is performed for a predetermined time, and the minimum air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 7 at the time of fuel addition is a substantially constant value. When it becomes, it may be determined that the reduction of NOx is completed.

【0064】ステップS102で肯定判定がなされた場
合には、ステップS103へ進み、一方、否定判定がな
された場合には、ステップS101へ戻る。
If a positive determination is made in step S102, the process proceeds to step S103, while if a negative determination is made, the process returns to step S101.

【0065】ステップS103では、前回のSOx被毒
回復制御完了直後の燃料添加制御時に検出された最小空
燃比を読み込む。
In step S103, the minimum air-fuel ratio detected during the fuel addition control immediately after the completion of the previous SOx poisoning recovery control is read.

【0066】SOx被毒回復制御実行時にはNOxの放出
後にSOxが放出されるため、SOx被毒回復制御完了直
後には、吸蔵還元型NOx触媒にNOx及びSOxが吸蔵
されていない状態となる。
Since SOx is released after release of NOx during execution of SOx poisoning recovery control, immediately after completion of SOx poisoning recovery control, NOx and SOx are not stored in the NOx storage reduction catalyst.

【0067】ここで、SOx被毒回復制御完了直後の燃
料添加制御時に空燃比センサ7により検出される最小空
燃比はECU11に記憶させておく。
Here, the minimum air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 7 during the fuel addition control immediately after the completion of the SOx poisoning recovery control is stored in the ECU 11.

【0068】また、フィルタ5の新品時には、SOx被
毒回復制御が行われていないため、この場合には、新品
時の最小空燃比をECU11に記憶させておき、ステッ
プS103で読み込むようにする。
Since the SOx poisoning recovery control is not performed when the filter 5 is new, in this case, the minimum air-fuel ratio when new is stored in the ECU 11 and read in step S103.

【0069】ステップS104では、ステップS101
で行われた燃料の添加によりフィルタ5から流出する排
気の最小空燃比が検出される。ECU11は、空燃比セ
ンサ7の出力信号から最小空燃比を求めて記憶する。
In step S104, step S101
The minimum air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the filter 5 is detected by the addition of the fuel performed in the above. The ECU 11 obtains and stores the minimum air-fuel ratio from the output signal of the air-fuel ratio sensor 7.

【0070】ステップS105では、リーンずれ割合を
算出する。ここで、リーンずれ割合とは、ステップS1
04で検出した最小空燃比をステップS103で読み込
んだ最小空燃比で除した値であり、SOx被毒の発生し
ていないときの最小空燃比から実際の最小空燃比がどれ
だけの割合でずれているのかを示す値である。
In step S105, the lean deviation ratio is calculated. Here, the lean deviation ratio is step S1.
It is a value obtained by dividing the minimum air-fuel ratio detected in 04 by the minimum air-fuel ratio read in step S103. The actual minimum air-fuel ratio deviates from the minimum air-fuel ratio when SOx poisoning does not occur by any proportion. It is a value indicating whether or not there is.

【0071】ステップS106では、吸蔵還元型NOx
触媒の温度が所定温度以上であるか否か判定する。吸蔵
還元型NOx触媒には浄化能力が高くなる温度領域(以
下、活性領域という。)があるため、吸蔵還元型NOx
触媒の温度がこの活性領域の範囲外である場合には排気
の浄化率が低下してしまう。従って、SOxの吸蔵量が
同一であったとしても、吸蔵還元型NOx触媒の温度が
活性領域外であると空燃比センサ7の出力信号が変化し
てしまい、SOx被毒量の判定が困難となってしまう。
従って、吸蔵還元型NOx触媒が活性化する温度(例え
ば、250℃)以上である場合に限りSOx被毒の判定
を行うこととする。吸蔵還元型NOx触媒の温度は、排
気温度センサ6の出力信号により求められる。
In step S106, the storage reduction type NOx
It is determined whether the temperature of the catalyst is equal to or higher than a predetermined temperature. Since the storage reduction type NOx catalyst has a temperature range (hereinafter referred to as an active range) where the purification capacity is high, the storage reduction type NOx catalyst is reduced.
If the temperature of the catalyst is outside the range of this active region, the purification rate of exhaust gas will decrease. Therefore, even if the SOx storage amount is the same, if the temperature of the NOx storage reduction catalyst is outside the active region, the output signal of the air-fuel ratio sensor 7 changes, making it difficult to determine the SOx poisoning amount. turn into.
Therefore, the SOx poisoning determination is performed only when the temperature is a temperature at which the NOx storage reduction catalyst is activated (for example, 250 ° C.) or higher. The temperature of the NOx storage reduction catalyst is obtained from the output signal of the exhaust temperature sensor 6.

【0072】ステップS106で肯定判定がなされた場
合にはステップS107へ進み、一方、否定判定がなさ
れた場合には本ルーチンを終了させる。
If an affirmative decision is made in step S106, the routine proceeds to step S107, while if a negative decision is made, this routine is ended.

【0073】ステップS107では、リーンずれ割合の
平均化処理を行う。これは、ステップS104で検出さ
れた最小空燃比は変動することがあり、その変動した値
に基づいてSOx吸蔵量を求めても正確な値が得られな
いためである。平均化処理は、例えば、数十乃至数千の
重み付けによるなまし処理により行われ、次式により示
すことができる。
In step S107, the lean deviation ratio is averaged. This is because the minimum air-fuel ratio detected in step S104 may fluctuate, and an accurate value cannot be obtained even if the SOx storage amount is calculated based on the fluctuated value. The averaging process is performed by, for example, an averaging process by weighting several tens to several thousands, and can be expressed by the following equation.

【0074】平均化処理後のリーンずれ割合={(n−
1)/n}・(前回平均化処理後のリーンずれ割合)+
(1/n)・(今回算出したリーンずれ割合) ここで、nは、数十乃至数千の値とする。
Lean deviation ratio after averaging processing = {(n-
1) / n} · (lean deviation ratio after previous averaging processing) +
(1 / n) · (lean deviation ratio calculated this time) Here, n is a value of several tens to several thousands.

【0075】ステップS108では、ステップS107
で平均化されたリーンずれ割合が判定値よりも大きいか
否か判定する。判定値は、予め実験等により求まる値で
ある。
In step S108, step S107
It is determined whether or not the lean deviation ratio averaged in is larger than the determination value. The judgment value is a value obtained in advance by experiments or the like.

【0076】ここで、図4は、吸蔵還元型NOx触媒の
SOx被毒量とリーンずれ割合との関係を示した図であ
る。例えば、SOxの被毒量が1gのとき、即ち、リー
ンずれ割合が1.1のときにSOx被毒回復が必要であ
り、この値を判定値として用いることができる。
Here, FIG. 4 is a graph showing the relationship between the SOx poisoning amount of the NOx storage reduction catalyst and the lean deviation ratio. For example, when the poisoning amount of SOx is 1 g, that is, when the lean deviation ratio is 1.1, SOx poisoning recovery is necessary, and this value can be used as a determination value.

【0077】ステップS108で肯定判定がなされた場
合にはステップS109へ進み、一方、否定判定がなさ
れた場合には本ルーチンを終了させる。
If an affirmative decision is made in step S108, the routine proceeds to step S109, while if a negative decision is made, this routine is ended.

【0078】ステップS109では、SOx被毒回復制
御を行う。このSOx被毒回復制御完了後の燃料添加時
に検出される最小空燃比が新たにECU11に記憶され
る。
In step S109, SOx poisoning recovery control is performed. The minimum air-fuel ratio detected at the time of fuel addition after completion of the SOx poisoning recovery control is newly stored in the ECU 11.

【0079】このようにして、SOx被毒回復を行う時
期を判定することが可能となり、SOxの吸蔵過多を抑
制し、若しくは、不必要なSOx被毒回復による燃費の
悪化を抑制することができる。
In this way, it is possible to determine the time when SOx poisoning recovery is to be performed, and it is possible to suppress excessive SOx occlusion or to suppress deterioration of fuel consumption due to unnecessary SOx poisoning recovery. .

【0080】ここで、従来の内燃機関の排気浄化装置で
は、燃料消費量等から吸蔵還元型NOx触媒のSOx被毒
量を推定していた。しかし、燃料中に含有される硫黄成
分の量は燃料によって異なるため、燃料が変更されると
正確なSOx吸蔵量を推定することは困難であった。従
って、最適な時期にSOx被毒回復が行われず、触媒能
力が低下する虞があった。また、被毒回復を実施して
も、実際にSOx被毒が回復されたか確認することがで
きなかった。
Here, in the conventional exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, the SOx poisoning amount of the NOx storage reduction catalyst is estimated from the fuel consumption amount and the like. However, since the amount of the sulfur component contained in the fuel varies depending on the fuel, it is difficult to accurately estimate the SOx storage amount when the fuel is changed. Therefore, SOx poisoning recovery may not be performed at the optimum time, and there is a possibility that the catalyst capacity may decrease. Moreover, even if the poisoning recovery was carried out, it was not possible to confirm whether the SOx poisoning was actually recovered.

【0081】これに対し、NOxセンサをフィルタ5下
流に設けてNOxの浄化率からSOx被毒再生時期を判定
することも考えられる。
On the other hand, a NOx sensor may be provided downstream of the filter 5 to determine the SOx poisoning regeneration timing from the NOx purification rate.

【0082】ここで、図5は、SOx被毒量とNOx浄化
率との関係を新品及び劣化品の吸蔵還元型NOx触媒に
ついて夫々指し示した図である。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the SOx poisoning amount and the NOx purification rate for a new and deteriorated NOx storage reduction catalyst.

【0083】例えば、SOx被毒量が1gの場合は、新
品では90パーセント以上のNOxを浄化することがで
きるが、劣化品では75パーセント程度しかNOxを浄
化することができない。このように吸蔵還元型NOx触
媒の新品時と劣化時とではNOxの浄化率が異なり、劣
化の度合いが小さいほどSOx被毒量が小さく検出され
る。従って、劣化の度合いが小さいほどSOx被毒回復
の間隔が長くなってしまい、SOx被毒量が過多となる
虞がある。
For example, when the SOx poisoning amount is 1 g, 90% or more of NOx can be purified with a new product, but only about 75% of NOx can be purified with a deteriorated product. In this way, the NOx purification rate is different when the storage reduction type NOx catalyst is new and when it is deteriorated, and the smaller the degree of deterioration, the smaller the SOx poisoning amount is detected. Therefore, as the degree of deterioration is smaller, the SOx poisoning recovery interval becomes longer, and the SOx poisoning amount may be excessive.

【0084】また、NOxセンサを設けるとコストアッ
プとなってしまう。
If a NOx sensor is provided, the cost will increase.

【0085】その点、本実施の形態では、NOx還元の
ための燃料添加時にフィルタ5下流に設けた空燃比セン
サ7の出力信号に基づいて、実際にどれだけのSOxが
吸蔵させているのかを精度良く検出することができる。
従って、SOx被毒回復実行時期を精度良く求めること
ができる。
In this respect, in the present embodiment, how much SOx is actually stored based on the output signal of the air-fuel ratio sensor 7 provided downstream of the filter 5 at the time of adding fuel for NOx reduction. It can be detected accurately.
Therefore, the SOx poisoning recovery execution timing can be accurately obtained.

【0086】尚、本実施の形態では、SOx被毒回復直
後の燃料添加時の空燃比を基準として、SOx被毒量を
算出したが、これに代えて、フィルタ5が新品状態のと
きの燃料添加時の空燃比を基準としてSOx被毒量を算
出しても良い。
In the present embodiment, the SOx poisoning amount is calculated with reference to the air-fuel ratio at the time of fuel addition immediately after SOx poisoning recovery, but instead of this, the fuel when the filter 5 is in a new state is used. The SOx poisoning amount may be calculated based on the air-fuel ratio at the time of addition.

【0087】更に、機関回転数及び機関負荷に基づいて
基準となる空燃比を算出しても良い。
Further, the reference air-fuel ratio may be calculated based on the engine speed and the engine load.

【0088】ここで、図6は、機関回転数、機関負荷及
び最小空燃比の関係を示したマップである。このマップ
は、実験等により求めてECU11に記憶させておく。
そして、ECU11は、機関回転数及び機関負荷を検出
してこのマップに代入し、基準となる最小空燃比を算出
することができる。
Here, FIG. 6 is a map showing the relationship among engine speed, engine load and minimum air-fuel ratio. This map is obtained by experiments or the like and stored in the ECU 11.
Then, the ECU 11 can detect the engine speed and the engine load and substitute them into this map to calculate the reference minimum air-fuel ratio.

【0089】この場合、図3中ステップS103では、
ステップS101で行われた燃料の添加のときにフィル
タ5から流出する排気の最小空燃比の予測値が読み込ま
れる。
In this case, in step S103 in FIG.
The predicted value of the minimum air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the filter 5 when the fuel is added in step S101 is read.

【0090】また、本実施の形態では、フィルタ5が新
品状態のときの燃料添加時の空燃比を基準として、SO
x被毒回復処理実行直後の燃料添加時の最小空燃比のリ
ーンずれ割合を求めることにより、吸蔵還元型NOx触
媒の劣化を判定することができる。
Further, in the present embodiment, the SO 5 is based on the air-fuel ratio at the time of fuel addition when the filter 5 is in a new state.
x Deterioration of the NOx storage reduction catalyst can be determined by obtaining the lean deviation ratio of the minimum air-fuel ratio at the time of fuel addition immediately after execution of the x poisoning recovery process.

【0091】図7は、車両走行距離とSOx被毒回復直
後のリーンずれ割合に平均化処理を施した値との関係を
指し示した図である。ここで、実線は通常起こり得るリ
ーンずれ割合の増加を示し、一方、破線は、熱劣化等に
よる急激なリーンずれ割合の増加を示している。また、
このときのリーンずれ割合とは、燃料添加時に実際に検
出した最小空燃比をフィルタ5新品時の燃料添加時の最
小空燃比で除した値であり、新品状態の最小空燃比から
どれだけ実際の最小空燃比がずれているのかを示す値で
ある。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the vehicle travel distance and the value obtained by averaging the lean deviation ratio immediately after recovery from SOx poisoning. Here, the solid line shows the increase in the lean deviation ratio that usually occurs, while the broken line shows the rapid increase in the lean deviation ratio due to thermal deterioration or the like. Also,
The lean deviation ratio at this time is a value obtained by dividing the minimum air-fuel ratio actually detected at the time of fuel addition by the minimum air-fuel ratio at the time of fuel addition when the filter 5 is new. It is a value indicating whether the minimum air-fuel ratio has shifted.

【0092】吸蔵還元型NOx触媒では、SOx被毒回復
制御を行っても完全にSOx被毒を回復させることは困
難で、ある程度の硫黄成分は吸蔵還元型NOx触媒に残
留してしまう。また、吸蔵還元型NOx触媒は、高温に
なると熱劣化を生じることがある。このような状態で
は、硫黄成分の残留や熱劣化によりNOxの吸蔵能力が
低下し、大気中へNOxを放出させる虞がある。従っ
て、触媒劣化を検出することは重要である。ここで、図
7に示されるように、吸蔵還元型NOx触媒が劣化する
とSOx被毒回復直後であってもリーンずれ割合が大き
くなる。従って、SOx被毒回復直後にNOx還元のため
の燃料添加を行った場合に検出されるSOx被毒量は、
回復困難な触媒劣化として検出することができる。本実
施の形態では、SOx被毒回復処理完了直後に燃料添加
を行い、このときに検出されるSOx被毒量が予め実験
等により求めた所定値よりも多い場合に触媒が劣化して
いると判定する。
With the NOx storage reduction catalyst, it is difficult to completely recover the SOx poisoning even if the SOx poisoning recovery control is performed, and some sulfur component remains in the NOx storage reduction catalyst. Further, the NOx storage reduction catalyst may undergo thermal deterioration at high temperatures. In such a state, the storage capacity of NOx is reduced due to the residual sulfur components and thermal deterioration, and there is a possibility that NOx may be released into the atmosphere. Therefore, it is important to detect catalyst deterioration. Here, as shown in FIG. 7, when the NOx storage reduction catalyst deteriorates, the lean shift ratio increases even immediately after the SOx poisoning recovery. Therefore, the amount of SOx poisoning detected when fuel is added for NOx reduction immediately after SOx poisoning recovery is
It can be detected as catalyst deterioration that is difficult to recover. In the present embodiment, fuel is added immediately after the completion of SOx poisoning recovery processing, and the catalyst is deteriorated when the SOx poisoning amount detected at this time is larger than a predetermined value obtained in advance by experiments or the like. judge.

【0093】更に、本実施の形態では、NOx還元時に
検出される空燃比から算出されるSOx被毒量と、燃料
消費量から推定されるSOx被毒量との偏差により燃料
中の硫黄成分含有量を推定して、この含有量が許容範囲
以上の場合には、運転者に警告灯(図示省略)の点灯等
により警告しても良い。
Further, in the present embodiment, the sulfur component content in the fuel is determined by the deviation between the SOx poisoning amount calculated from the air-fuel ratio detected during NOx reduction and the SOx poisoning amount estimated from the fuel consumption amount. The amount may be estimated, and if the content exceeds the allowable range, the driver may be warned by lighting a warning light (not shown).

【0094】ここで、燃料中に含まれる硫黄成分量は、
供給される燃料により異なることがあるが、この硫黄成
分量が多くなると排気中のSOx量が多くなるため、吸
蔵還元型NOx触媒のSOx被毒が進行する速度が速くな
る。従って、SOx被毒回復に必要となる燃料量が増加
して燃費が悪化すると共に、回復されないSOx被毒量
も多くなりフィルタの寿命を短縮してしまう。そこで、
本実施の形態では、許容される硫黄成分量を定めてお
き、供給された燃料の硫黄成分量が許容される量よりも
多い場合に警告することとした。
Here, the amount of sulfur component contained in the fuel is
Although this may vary depending on the supplied fuel, as the amount of this sulfur component increases, the amount of SOx in the exhaust increases, so the speed at which SOx poisoning of the NOx storage reduction catalyst advances. Therefore, the amount of fuel required for SOx poisoning recovery increases and the fuel economy deteriorates, and the amount of unrecovered SOx poisoning increases and the filter life is shortened. Therefore,
In the present embodiment, the allowable sulfur component amount is set, and a warning is given when the amount of the sulfur component of the supplied fuel is larger than the allowable amount.

【0095】許容される硫黄成分量を含有する燃料が供
給されたとした場合のSOx被毒量は、機関運転のため
に供給された燃料の消費量から求めることができる。こ
の燃料消費量から求めたSOx被毒量よりも、前記した
燃料添加時の最小空燃比から求めたSOx被毒量が多い
場合には燃料中硫黄成分量が許容値よりも多いと考えら
れる。
The SOx poisoning amount when the fuel containing the allowable sulfur component amount is supplied can be obtained from the consumption amount of the fuel supplied for operating the engine. When the SOx poisoning amount obtained from the minimum air-fuel ratio at the time of adding the fuel is larger than the SOx poisoning amount obtained from the fuel consumption amount, it is considered that the sulfur content in the fuel is larger than the allowable value.

【0096】このようにして、許容値よりも多量の硫黄
成分を含有した燃料が供給されたと判定された場合に
は、運転者に警告し、吸蔵還元型NOx触媒の寿命が短
縮されることを抑制することができる。
In this way, when it is determined that the fuel containing the sulfur component in a larger amount than the allowable value is supplied, the driver is warned and the life of the NOx storage reduction catalyst is shortened. Can be suppressed.

【0097】[0097]

【発明の効果】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置で
は、燃料添加時にNOx触媒下流の空燃比を検出してS
Ox被毒量を推定することができる。従って、SOx被毒
の回復時期を精度良く求めることができる。
In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the S-fuel ratio is detected by detecting the air-fuel ratio downstream of the NOx catalyst when adding fuel.
The amount of Ox poisoning can be estimated. Therefore, the recovery timing of SOx poisoning can be accurately obtained.

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

【図1】 本発明の実施の形態に係る内燃機関の排気浄
化装置を適用するエンジンとその吸排気系とを併せ示す
概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an engine to which an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention is applied and an intake / exhaust system thereof.

【図2】 燃料添加時の空燃比センサの出力信号及びN
Ox量の時間推移を指し示すタイムチャート図である。
FIG. 2 is an output signal of the air-fuel ratio sensor and N when fuel is added.
It is a time chart figure which shows the time transition of the amount of Ox.

【図3】 SOx被毒回復制御実行条件の判定フローを
示したフローチャート図である。
FIG. 3 is a flowchart showing a determination flow of SOx poisoning recovery control execution conditions.

【図4】 NOx触媒のSOx被毒量(吸蔵量)とリーン
ずれ割合との関係を示した図である。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the SOx poisoning amount (storage amount) of the NOx catalyst and the lean deviation ratio.

【図5】 SOx被毒量とNOx浄化率との関係を新品及
び劣化品のNOx触媒について夫々指し示した図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the SOx poisoning amount and the NOx purification rate for new and deteriorated NOx catalysts.

【図6】 機関回転数、機関負荷及び最小空燃比の関係
を示したマップである。
FIG. 6 is a map showing the relationship between engine speed, engine load, and minimum air-fuel ratio.

【図7】 車両走行距離とSOx被毒回復直後のリーン
ずれ割合との関係を指し示した図である。
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a vehicle travel distance and a lean deviation ratio immediately after SOx poisoning recovery.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・・エンジン 2・・・・吸気管 3・・・・エアフローメータ 4・・・・排気管 5・・・・パティキュレートフィルタ 6・・・・排気温度センサ 7・・・・空燃比センサ 8・・・・還元剤噴射弁 9・・・・燃料ポンプ 10・・・還元剤供給路 11・・・ECU 1 ... Engine 2 ... Intake pipe 3 ... Air flow meter 4 ... Exhaust pipe 5 ... Particulate filter 6 ... Exhaust temperature sensor 7 ... Air-fuel ratio sensor 8 ... Reducing agent injection valve 9 ... Fuel pump 10 ... Reductant supply path 11 ... ECU

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Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】排気の空燃比がリーンのときにNOxを吸
蔵し、還元剤の存在下で吸蔵していたNOxを還元する
NOx触媒と、 前記NOx触媒へ還元剤を供給してNOxを還元させるN
Ox還元手段と、 前記NOx触媒にNOxが吸蔵されているか否かを判定す
るNOx吸蔵判定手段と、 前記NOx触媒にSOx被毒が発生しているか否かを判定
するSOx被毒判定手段と、 前記NOx触媒から流出する排気中の酸素濃度を検出す
る酸素濃度検出手段と、 前記SOx被毒判定手段によりSOx被毒が発生していな
いと判定された場合であって前記NOx還元手段が前記
NOx触媒へ還元剤を供給したときの前記酸素濃度検出
手段により検出される排気中の酸素濃度を記憶する酸素
濃度記憶手段と、 前記NOx還元手段により前記NOx触媒へ還元剤が供給
されているときであって前記NOx吸蔵判定手段により
NOxが吸蔵されていないと判定された場合に前記酸素
濃度検出手段により検出される酸素濃度と前記酸素濃度
記憶手段により記憶されている酸素濃度とを比較してN
Ox触媒のSOx被毒量を推定するSOx被毒量推定手段
と、 を具備することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
1. A NOx catalyst that stores NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean and reduces the stored NOx in the presence of a reducing agent; and a reducing agent that is supplied to the NOx catalyst to reduce the NOx. Let N
Ox reduction means, NOx storage determination means for determining whether or not NOx is stored in the NOx catalyst, SOx poisoning determination means for determining whether or not SOx poisoning has occurred in the NOx catalyst, The oxygen concentration detecting means for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas flowing out from the NOx catalyst, and the case where it is determined by the SOx poisoning determining means that SOx poisoning has not occurred, and the NOx reducing means is the NOx reducing means. When the reducing agent is supplied to the NOx catalyst by the NOx reducing means, an oxygen concentration storing means for storing the oxygen concentration in the exhaust gas detected by the oxygen concentration detecting means when the reducing agent is supplied to the catalyst. Therefore, when the NOx occlusion determination means determines that NOx is not stored, the oxygen concentration detected by the oxygen concentration detection means and the oxygen concentration storage means are stored. By comparing the oxygen concentration are N
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising: SOx poisoning amount estimation means for estimating the SOx poisoning amount of an Ox catalyst.
【請求項2】前記NOx触媒へ還元剤を供給しSOx被毒
を回復させるSOx被毒回復手段を更に備え、前記SOx
被毒判定手段は、前記SOx被毒回復手段がSOx被毒を
回復させた直後において前記NOx触媒にSOx被毒が発
生していないと判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 SOx poisoning recovery means for supplying a reducing agent to the NOx catalyst to recover the SOx poisoning, the SOx
The internal combustion engine according to claim 1, wherein the poisoning determination means determines that the NOx catalyst is not SOx poisoned immediately after the SOx poisoning recovery means recovers the SOx poisoning. Exhaust purification device.
【請求項3】前記SOx被毒判定手段は、前記NOx触媒
が新品状態のときに、前記NOx触媒にSOx被毒が発生
していないと判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。
3. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the SOx poisoning determination means determines that the NOx catalyst is not SOx poisoned when the NOx catalyst is in a new state. Exhaust gas purification device for engines.
【請求項4】前記SOx被毒回復手段によりSOx被毒が
回復された直後で且つ前記NOx還元手段により前記N
Ox触媒へ還元剤が供給されているときであって、前記
NOx吸蔵判定手段によりNOxが吸蔵されていないと判
定された場合に前記酸素濃度検出手段により検出される
酸素濃度と前記酸素濃度記憶手段により記憶されている
酸素濃度とを比較した値に平均化処理を行い、該平均化
処理を行った値が所定値以上の場合に前記NOx触媒が
劣化していると判定することを特徴とする請求項3に記
載の内燃機関の排気浄化装置。
4. Immediately after SOx poisoning is recovered by the SOx poisoning recovery means, and the Nx is reduced by the NOx reduction means.
When the reducing agent is being supplied to the Ox catalyst, and the NOx occlusion determining means determines that NOx is not stored, the oxygen concentration detected by the oxygen concentration detecting means and the oxygen concentration storing means The average value is compared with the stored oxygen concentration, and it is determined that the NOx catalyst is deteriorated when the averaged value is equal to or more than a predetermined value. An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 3.
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