JP2005351108A - Exhaust emission control device of internal combustion engine - Google Patents

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Yoshiaki Atsumi
善明 渥美
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To restrain a catalytic smell by stably securing a high purification rate even when having a plurality of catalysts in series to an exhaust passage. <P>SOLUTION: This device has a front stage catalyst having oxygen storage capacity and a rear stage catalyst provided in the exhaust passage on the downstream side more than the front stage catalyst and having oxygen storage capacity, a bypass passage for making at least a part of exhaust gas exhausted from an internal combustion engine flow in the rest stage catalyst by bypassing the front stage catalyst, a flow control valve for adjusting a flow rate of the exhaust gas flowing in the bypass passage, and a processing performing means for performing leanness forming processing for making the air-fuel ratio lean in a cylinder of the internal combustion engine when both the front stage catalyst and the rear stage catalyst are a rich state of reducing an oxygen storage quantity and making the exhaust gas exhausted from the internal combustion engine flow in the rear stage catalyst via the bypass passage by opening the flow control valve. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、内燃機関の触媒浄化装置に関し、特に、排気通路に複数の触媒を直列に設置したものに関する。   The present invention relates to a catalyst purification device for an internal combustion engine, and more particularly to an apparatus in which a plurality of catalysts are installed in series in an exhaust passage.

内燃機関の排気浄化装置として、排気通路に複数の触媒を直列に設置し大気中に排出されるHC、COおよびNOxの量の低減を図っている。例えば、特許文献1に記載の排気浄化装置は、上流側から三元触媒、酸化触媒、NOx吸収剤を設置している。また、特許文献2に記載の排気浄化装置は、上流側から三元触媒、NOx吸蔵還元型触媒を設置している。
特開平6−346725号公報 特開平11−148340号公報 特開平5−26034号公報
As an exhaust purification device for an internal combustion engine, a plurality of catalysts are installed in series in an exhaust passage to reduce the amount of HC, CO, and NOx discharged into the atmosphere. For example, the exhaust emission control device described in Patent Document 1 is provided with a three-way catalyst, an oxidation catalyst, and a NOx absorbent from the upstream side. Moreover, the exhaust purification apparatus described in Patent Document 2 is provided with a three-way catalyst and a NOx occlusion reduction type catalyst from the upstream side.
JP-A-6-346725 Japanese Patent Laid-Open No. 11-148340 JP-A-5-26034

三元触媒およびNOx吸蔵還元型触媒は共に、その内部に適量の酸素を吸蔵する能力を有し、排気ガスにNOxが含まれているときは、酸素を吸蔵することでそのNOxを還元し、また、排気ガスにHCやCOが含まれているときは、吸蔵している酸素を放出することでそれらを酸化することができる触媒である。   Both the three-way catalyst and the NOx occlusion reduction type catalyst have the ability to occlude an appropriate amount of oxygen inside, and when the exhaust gas contains NOx, the NOx is reduced by occlusion of oxygen, In addition, when exhaust gas contains HC or CO, it is a catalyst that can oxidize them by releasing the stored oxygen.

それゆえ、これらの触媒を前段触媒、後段触媒として排気通路に直列に触媒を備える場合、内燃機関から排出される排気ガスの空燃比がリッチとなる運転状態が続くと、前段および後段触媒が共に触媒内の酸素吸蔵量が少ない状態であるリッチ状態となる。一方、内燃機関から排出される排気ガスの空燃比がリーンとなる運転状態が続くと、前段および後段触媒が共に触媒内の酸素吸蔵量が多い状態であるリーン状態となる。   Therefore, when these catalysts are provided in series in the exhaust passage as a pre-stage catalyst and a post-stage catalyst, if the operating state in which the air-fuel ratio of the exhaust gas exhausted from the internal combustion engine becomes rich continues, both the pre-stage and post-stage catalysts are A rich state is obtained, in which the amount of oxygen stored in the catalyst is small. On the other hand, when the operation state in which the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine becomes lean continues, both the front and rear catalysts enter a lean state in which the amount of oxygen stored in the catalyst is large.

そして、前段および後段触媒が共にリッチ状態あるいはリーン状態になると、排気ガスを浄化する能力が低下する。例えば、前段および後段触媒が共にリッチ状態である時に排気ガスがこれらの触媒を通過すると、触媒内の酸素吸蔵量が少ないために排気ガス中のHC、COを十分に酸化できない。また、前段および後段触媒が共にリーン状態である時に排気ガスがこれらの触媒を通過すると、触媒内の酸素吸蔵量が多いために排気ガス中のNOxを十分に還元できない。   When both the front and rear catalyst are in a rich state or a lean state, the ability to purify the exhaust gas decreases. For example, if the exhaust gas passes through these catalysts when both the front stage catalyst and the rear stage catalyst are in a rich state, HC and CO in the exhaust gas cannot be sufficiently oxidized because the oxygen storage amount in the catalyst is small. Further, if the exhaust gas passes through these catalysts when both the front stage catalyst and the rear stage catalyst are in a lean state, the amount of oxygen stored in the catalyst is large, so that NOx in the exhaust gas cannot be reduced sufficiently.

また、特許文献2に記載の内燃機関の排気浄化装置のように、前段触媒が三元触媒、後段触媒がNOx吸蔵還元型触媒である場合であって、前段触媒がリーン状態、後段触媒がリッチ状態である場合、排気ガス中のNOxを前段触媒で浄化できなくなるので後段触媒のみでの浄化となる。一方、前段触媒がリッチ状態、後段触媒がリーン状態である場合には、排気ガス中のNOxを、前段触媒で還元できるとともに後段触媒であるNOx吸蔵還元型触媒で吸蔵することができるのでNOx浄化率が高くなる。また、排気ガスの大気への排出口に近い後段触媒が長時間リッチ状態になると、硫化水素が生成されやすくなるので触媒臭が発生してしまうおそれがある。なお、前段触媒がリーン状態で後段触媒がリッチ状態、あるいは前段触媒がリッチ状態で後段触媒がリーン状態である場合には、いずれかの触媒がリッチ状態であるので、HC、COの浄化率は高い。   Further, as in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine described in Patent Document 2, the front stage catalyst is a three-way catalyst and the rear stage catalyst is a NOx occlusion reduction type catalyst, where the front stage catalyst is in a lean state and the rear stage catalyst is rich. In this state, NOx in the exhaust gas cannot be purified by the front catalyst, and therefore purification is performed only by the rear catalyst. On the other hand, when the front stage catalyst is rich and the rear stage catalyst is lean, NOx in the exhaust gas can be reduced by the front stage catalyst and can be stored by the NOx occlusion reduction type catalyst that is the rear stage catalyst. The rate is high. Further, if the latter stage catalyst close to the exhaust gas outlet is in a rich state for a long time, hydrogen sulfide is likely to be generated, and thus a catalyst odor may be generated. When the front catalyst is lean and the rear catalyst is rich, or when the front catalyst is rich and the rear catalyst is lean, one of the catalysts is rich, so the HC and CO purification rates are high.

以上のことにより、酸素吸蔵能力を有する触媒を2つ備える排気浄化装置においては、前段触媒がリッチ状態で後段触媒がリーン状態となっているのが好ましい。   As described above, in the exhaust gas purification apparatus provided with two catalysts having oxygen storage capacity, it is preferable that the front catalyst is in a rich state and the rear catalyst is in a lean state.

ところで、フューエルカット運転状態が継続される場合などにおいては、排気通路には空気が通過することから前段および後段触媒は共にリーン状態となる。かかる状態から排気ガス浄化に最適な状態である前段触媒がリッチ状態で後段触媒がリーン状態へ移行するには、前段触媒へ流入する排気ガスの空燃比をリッチに、つまり気筒内の混合気の空燃比をリッチにすればよい。   By the way, when the fuel cut operation state is continued, air passes through the exhaust passage, so that both the front stage catalyst and the rear stage catalyst are in a lean state. In order to shift the front stage catalyst, which is optimal for exhaust gas purification from this state, to the lean state and the rear stage catalyst to the lean state, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the front stage catalyst is made rich, that is, the mixture gas in the cylinder What is necessary is to make the air-fuel ratio rich.

一方、高負荷運転が継続される場合などにおいては、内燃機関から排出される排気ガスの空燃比がリッチである状態が継続されるので、前段および後段触媒が共にリッチ状態となるおそれがある。そして、かかる状態から排気ガス浄化に最適な状態である前段触媒がリッチ状態で後段触媒がリーン状態へ移行するには、先ず、気筒内の混合気の空燃比をリーンにし内燃機関から排出される排気ガスの空燃比をリーンにして前段および後段触媒を共にリーン状態にした後に、気筒内の混合気の空燃比をリッチにして前段触媒をリッチ状態にする必要がある。そのため、前段および後段触媒が共にリッチ状態である状態から前段触媒がリッチ状態で後段触媒がリーン状態である状態へ移行する過程で上述した理由により排気エミッションが悪化するおそれがある。   On the other hand, when the high load operation is continued, since the state where the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine is rich is continued, there is a possibility that both the front stage catalyst and the rear stage catalyst become rich. In order to shift from this state to the lean state while the front catalyst, which is optimal for exhaust gas purification, is shifted to the lean state, first, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the cylinder is made lean to be discharged from the internal combustion engine. After making the air-fuel ratio of the exhaust gas lean and making both the front and rear catalysts lean, it is necessary to make the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the cylinder rich and make the front catalyst rich. Therefore, the exhaust emission may be deteriorated for the reason described above in the process of shifting from the state where both the front and rear catalysts are rich to the state where the front catalyst is rich and the rear catalyst is lean.

本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、排気通路に複数の触媒を直列に備える場合においても、安定して高浄化率を確保できるとともに触媒臭を抑制することができる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to stably secure a high purification rate even when a plurality of catalysts are provided in series in an exhaust passage and to prevent a catalyst odor. An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that can suppress the above-mentioned problem.

上記目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置にあっては、内燃機関の排気通路に備えられ酸素吸蔵能力を有する前段触媒と、当該前段触媒よりも下流側の排気通路に備えられ酸素吸蔵能力を有する後段触媒と、内燃機関から排出される排気ガスの少なくとも一部を、前記前段触媒を迂回させて前記後段触媒に流入させる迂回通路と、当該迂回通路を流通する排気ガスの流量を調節する流量調節弁と、前記前段触媒および前記後段触媒が共に酸素吸蔵量が少ないリッチ状態であるときに、前記内燃機関の気筒内の空燃比をリーンにすると共に前記流量調節弁を開き前記内燃機関から排出された排気ガスを前記迂回通路を介して前記後段触媒に流入させるリーン化処理を実行する処理実行手段とを備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, in an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, a pre-stage catalyst provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and having an oxygen storage capacity, and an exhaust passage downstream of the pre-stage catalyst A rear stage catalyst having oxygen storage capacity, a bypass passage for bypassing at least a part of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine and flowing into the rear stage catalyst by bypassing the front stage catalyst, and an exhaust gas flowing through the bypass passage When the flow rate control valve for adjusting the flow rate of gas and the front catalyst and the rear catalyst are both in a rich state with a small oxygen storage amount, the air-fuel ratio in the cylinder of the internal combustion engine is made lean and the flow control valve And a process executing means for executing a leaning process for causing the exhaust gas discharged from the internal combustion engine to flow into the rear catalyst through the bypass passage.

このように構成された内燃機関の排気浄化装置においては、処理実行手段が、前段触媒および後段触媒が共に酸素吸蔵量が少ないリッチ状態であるときに、内燃機関の気筒内の空燃比をリーンにすると共に流量調節弁を開き内燃機関から排出された排気ガスを迂回通路を介して後段触媒に流入させるリーン化処理を実行するので、リーン空燃比の排気ガスが後段触媒に直接流入し、後段触媒がリーン状態となる。その結果、前段触媒がリッチ状態で後段触媒がリーン状態へと移行されるので、安定して高浄化率を確保することができる。また、排気ガスの大気への排出口に近い後段触媒がリーン状態になるので、硫化水素の生成が抑制され、触媒臭の発生を抑制することができる。   In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine configured as described above, when the processing execution unit is in a rich state in which both the front stage catalyst and the rear stage catalyst have a small oxygen storage amount, the air-fuel ratio in the cylinder of the internal combustion engine is made lean. In addition, the lean control process is performed in which the exhaust gas discharged from the internal combustion engine flows into the rear catalyst through the bypass path by opening the flow control valve, so that the lean air-fuel ratio exhaust gas directly flows into the rear catalyst, and the rear catalyst Becomes lean. As a result, the upstream catalyst is in a rich state and the downstream catalyst is shifted to a lean state, so that a high purification rate can be secured stably. Moreover, since the latter stage catalyst close to the exhaust gas outlet to the atmosphere is in a lean state, generation of hydrogen sulfide is suppressed, and generation of catalyst odor can be suppressed.

また、前記処理実行手段は、前記前段触媒および前記後段触媒が共に酸素吸蔵量が少ないリッチ状態が所定時間以上継続したときにリーン化処理を実行することが好適である。リーン化処理は、内燃機関から排出された排気ガスを迂回通路を介して後段触媒に流入させるので、排気ガスを前段触媒および後段触媒に通過させるのに比べると、処理中の排気ガス浄化は悪くなるおそれがある。そこで、前段触媒および後段触媒が共に酸素吸蔵量が少ないリッチ状態が所定時間以上継続したときに限って実行することで、リーン化処理に伴う浄化率の悪化を抑制することができる。また、長時間後段触媒がリッチ状態にされることがないので、硫化水素の生成が抑制され、触媒臭の発生を抑制することができる。   Further, it is preferable that the processing execution means executes a leaning process when a rich state in which both the front catalyst and the rear catalyst have a small oxygen storage amount continues for a predetermined time or longer. In the lean process, the exhaust gas discharged from the internal combustion engine is caused to flow into the rear catalyst via the bypass passage, so that the exhaust gas purification during the process is worse than when the exhaust gas is passed through the front catalyst and the rear catalyst. There is a risk. Therefore, the deterioration of the purification rate associated with the leaning process can be suppressed by executing only when the rich state in which the pre-stage catalyst and the post-stage catalyst both have a small oxygen storage amount continues for a predetermined time or longer. Moreover, since the latter stage catalyst is not made rich for a long time, generation of hydrogen sulfide is suppressed, and generation of catalyst odor can be suppressed.

以上説明したように、本発明によれば、排気通路に複数の触媒を直列に備える場合においても、安定して高浄化率を確保できるとともに触媒臭を抑制することができる。   As described above, according to the present invention, even when a plurality of catalysts are provided in series in the exhaust passage, a high purification rate can be secured stably and a catalyst odor can be suppressed.

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を以下の実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。   The best mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below based on the following embodiments with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified.

図1に基づいて、本発明の実施例1に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成について説明する。内燃機関1は、ガソリンを燃料とする火花点火式の内燃機関(ガソリン機関)であり、自動車等に搭載される機関である。   Based on FIG. 1, a schematic configuration of an exhaust emission control device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention will be described. The internal combustion engine 1 is a spark ignition type internal combustion engine (gasoline engine) using gasoline as fuel, and is an engine mounted on an automobile or the like.

内燃機関1の排気通路2には、2つの触媒、すなわち排気通路2の上流側に設けられた前段触媒3と下流側に設けられた後段触媒4が直列に設置されている。なお、触媒3、4としては三元触媒あるいはNOx吸蔵還元型触媒等、その内部に適量の酸素を吸蔵する能力を有し、排気ガスにNOxが含まれているときは、酸素を吸蔵することでそのNOxを還元し、また、排気ガスにHCやCOが含まれているときは、吸蔵している酸素を放出することでそれらを酸化することができる触媒を例示することができる。   In the exhaust passage 2 of the internal combustion engine 1, two catalysts, that is, a front-stage catalyst 3 provided on the upstream side of the exhaust passage 2 and a rear-stage catalyst 4 provided on the downstream side are installed in series. The catalysts 3 and 4 are three-way catalysts or NOx occlusion reduction type catalysts, etc., which have the ability to occlude an appropriate amount of oxygen, and occlude oxygen when the exhaust gas contains NOx. Examples of the catalyst that can reduce the NOx and, when the exhaust gas contains HC and CO, can oxidize them by releasing the stored oxygen.

排気通路2には、前段触媒3の上流において分岐し、前段触媒3を迂回して後段触媒4の上流において再度合流するように迂回通路5が接続されている。そして、この迂回通路5には、当該迂回通路5を流れる排気の流量を調節する流量調節弁6が設けられている。そして、この流量調節弁6は、後述するECUの指令により制御されるアクチュエータ(図示省略)により駆動される。   A bypass passage 5 is connected to the exhaust passage 2 so as to branch upstream of the upstream catalyst 3, bypass the upstream catalyst 3, and rejoin the upstream of the downstream catalyst 4. The bypass passage 5 is provided with a flow rate adjusting valve 6 that adjusts the flow rate of the exhaust gas flowing through the bypass passage 5. The flow rate adjusting valve 6 is driven by an actuator (not shown) controlled by a command from an ECU (to be described later).

そして、流量調節弁6が閉ざされている場合は、迂回通路5には排気が流れずに排気通路2のみに排気が流れ、内燃機関から排出された排気ガス全てが前段触媒3を通過する。一方、流量調節弁6が開かれている場合は、流量調節弁6の開度に応じた量の排気ガスが迂回通路5を流通すると共に、前段触媒3にも排気が通過する。   When the flow rate control valve 6 is closed, exhaust does not flow through the bypass passage 5 but exhaust flows only through the exhaust passage 2, and all exhaust gas discharged from the internal combustion engine passes through the front catalyst 3. On the other hand, when the flow rate control valve 6 is opened, an amount of exhaust gas corresponding to the opening degree of the flow rate control valve 6 flows through the bypass passage 5 and exhaust gas also passes through the upstream catalyst 3.

そして、前段触媒3の上流の排気通路2には、内燃機関1から排出された後の排気ガスの空燃比を検出するメインA/Fセンサ7が、前段触媒3の下流であって排気通路2と迂回通路5との合流点の上流の排気通路2には、前段触媒3を流出した後の排気ガス中の酸素濃度を検出する第1サブOセンサ8が備えられており、後段触媒4の下流の排気通路2には後段触媒4を流出した後の排気ガス中の酸素濃度を検出する第2サブOセンサ9が備えられている。 A main A / F sensor 7 that detects the air-fuel ratio of the exhaust gas after being discharged from the internal combustion engine 1 is disposed downstream of the front catalyst 3 and in the exhaust passage 2 upstream of the front catalyst 3. The exhaust passage 2 upstream of the confluence of the bypass passage 5 and the bypass passage 5 is provided with a first sub O 2 sensor 8 that detects the oxygen concentration in the exhaust gas after flowing out of the front catalyst 3. A downstream sub-O 2 sensor 9 for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas after flowing out of the rear catalyst 4 is provided in the exhaust passage 2 downstream of the exhaust passage 2.

このように構成された排気浄化装置を備えた内燃機関には、電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)10が併設されている。   An electronic control unit (ECU: Electronic Control Unit) 10 is also provided in the internal combustion engine provided with the exhaust purification device configured as described above.

ECU10には、上述したメインA/Fセンサ7、第1サブOセンサ8、第2サブOセンサ9、吸気通路に備えられたエアフローメータ(図示省略)、クランクポジションセンサ(図示省略)、内燃機関1を搭載した車両に取り付けられたアクセルポジションセンサ(図示省略)等の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ECU10に入力されるようになっている。 The ECU 10 includes a main A / F sensor 7, a first sub O 2 sensor 8, a second sub O 2 sensor 9, an air flow meter (not shown) provided in the intake passage, a crank position sensor (not shown), Various sensors such as an accelerator position sensor (not shown) attached to a vehicle on which the internal combustion engine 1 is mounted are connected via electric wiring, and output signals of the various sensors described above are input to the ECU 10.

例えば、ECU10は、一定時間毎に実行すべき基本ルーチンにおいて、各種センサの
出力信号の入力、機関回転数の演算、燃料噴射量の演算、燃料噴射時期の演算などを実行する。基本ルーチンにおいてECU10が入力した各種信号やECU10が演算して得られた各種制御値は、ECU10のRAMに一時的に記憶される。
For example, the ECU 10 executes input of output signals of various sensors, calculation of engine speed, calculation of fuel injection amount, calculation of fuel injection timing, and the like in a basic routine to be executed at regular intervals. Various signals input by the ECU 10 and various control values obtained by the ECU 10 in the basic routine are temporarily stored in the RAM of the ECU 10.

更に、ECU10は、各種のセンサからの信号の入力、一定時間の経過、あるいはクランクポジションセンサからのパルス信号の入力などをトリガとした割り込み処理において、RAMから各種制御値を読み出し、それら制御値に従って燃料噴射弁等を制御する。   Further, the ECU 10 reads various control values from the RAM in the interrupt process triggered by the input of signals from various sensors, the passage of a fixed time, or the input of a pulse signal from the crank position sensor. Control the fuel injection valve.

上述したように前段触媒3および後段触媒4は共に、その内部に適量の酸素を吸蔵する能力を有し、排気ガスにNOxが含まれているときは、酸素を吸蔵することでそのNOxを還元し、また、排気ガスにHCやCOが含まれているときは、吸蔵している酸素を放出することでそれらを酸化することができる触媒である。それゆえ、内燃機関1から排出される排気ガスの空燃比がリッチとなる運転状態が続くと、前段触媒3および後段触媒4が共に触媒内の酸素吸蔵量が少ない状態であるリッチ状態となる。一方、内燃機関から排出される排気ガスの空燃比がリーンとなる運転状態が続くと、前段触媒3および後段触媒4が共に触媒内の酸素吸蔵量が多い状態であるリーン状態となる。   As described above, both the pre-stage catalyst 3 and the post-stage catalyst 4 have an ability to occlude an appropriate amount of oxygen inside, and when the exhaust gas contains NOx, the NOx is reduced by occlusion of oxygen. In addition, when HC or CO is contained in the exhaust gas, it is a catalyst that can oxidize them by releasing the stored oxygen. Therefore, when the operation state in which the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 1 becomes rich continues, both the front catalyst 3 and the rear catalyst 4 enter a rich state in which the oxygen storage amount in the catalyst is small. On the other hand, when the operation state in which the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine becomes lean continues, the front catalyst 3 and the rear catalyst 4 both enter a lean state in which the amount of oxygen stored in the catalyst is large.

そして、両触媒3、4が共にリッチ状態である時に排気ガスがこれらの触媒を通過すると、触媒内の酸素吸蔵量が少ないために排気ガス中のHC、COを十分に酸化できなくなる。また、両触媒3、4が共にリーン状態である時に排気ガスがこれらの触媒を通過すると、触媒内の酸素吸蔵量が多いために排気ガス中のNOxを十分に還元できなくなる。   If the exhaust gas passes through these catalysts when both the catalysts 3 and 4 are in a rich state, the amount of oxygen stored in the catalyst is small, so that HC and CO in the exhaust gas cannot be sufficiently oxidized. Further, if the exhaust gas passes through these catalysts when both the catalysts 3 and 4 are in a lean state, the amount of oxygen stored in the catalyst is large, so that NOx in the exhaust gas cannot be reduced sufficiently.

また、前段触媒3が三元触媒、後段触媒4がNOx吸蔵還元型触媒である場合であって、前段触媒3がリーン状態、後段触媒4がリッチ状態である場合、排気ガス中のNOxを前段触媒3で還元できなくなるので後段触媒4のみでの浄化となる。一方、前段触媒3がリッチ状態、後段触媒4がリーン状態である場合には、排気ガス中のNOxを、前段触媒3で還元できるとともに後段触媒4であるNOx吸蔵還元型触媒で吸蔵することができるのでNOx浄化率が高くなる。また、排気ガスの大気への排出口に近い後段触媒4が長時間リッチ状態になると、硫化水素が生成されやすくなるので触媒臭が発生してしまうおそれがある。なお、前段触媒3がリーン状態、後段触媒4がリッチ状態、あるいは前段触媒3がリッチ状態、後段触媒4がリーン状態である場合には、いずれかの触媒がリッチ状態であるので、HC、COの浄化率は高い。   Further, when the front stage catalyst 3 is a three-way catalyst and the rear stage catalyst 4 is a NOx occlusion reduction type catalyst, the front stage catalyst 3 is in a lean state and the rear stage catalyst 4 is in a rich state, the NOx in the exhaust gas is reduced to the front stage. Since it cannot be reduced by the catalyst 3, purification is performed only by the post-stage catalyst 4. On the other hand, when the front catalyst 3 is in the rich state and the rear catalyst 4 is in the lean state, NOx in the exhaust gas can be reduced by the front catalyst 3 and stored by the NOx storage reduction catalyst that is the rear catalyst 4. As a result, the NOx purification rate is increased. In addition, if the rear catalyst 4 close to the exhaust gas exhaust port is in a rich state for a long time, hydrogen sulfide is likely to be generated, and thus a catalyst odor may be generated. When the front catalyst 3 is in the lean state and the rear catalyst 4 is in the rich state, or when the front catalyst 3 is in the rich state and the rear catalyst 4 is in the lean state, either catalyst is in the rich state, so HC, CO The purification rate is high.

以上のことにより、本実施例における排気浄化装置においては、前段触媒3および後段触媒4が共にリッチ状態あるいはリーン状態であることは好ましくない。また、前段触媒3が三元触媒、後段触媒4がNOx吸蔵還元型触媒である場合には、前段触媒3がリーン状態、後段触媒4がリッチ状態であるよりも前段触媒3がリッチ状態で後段触媒4がリーン状態となっている方が好ましい。したがって、前段触媒3がリッチ状態で後段触媒4がリーン状態となっているのが排気ガス浄化には最適な状態といえる。   For the above reasons, in the exhaust purification system of the present embodiment, it is not preferable that both the front catalyst 3 and the rear catalyst 4 are in a rich state or a lean state. Further, when the front catalyst 3 is a three-way catalyst and the rear catalyst 4 is a NOx occlusion reduction type catalyst, the front catalyst 3 is in a rich state and the rear catalyst 4 is in a rich state rather than in the lean state and the rear catalyst 4 is in a rich state. It is preferable that the catalyst 4 is in a lean state. Therefore, it can be said that the state where the front catalyst 3 is rich and the rear catalyst 4 is lean is the optimum state for exhaust gas purification.

ところで、気筒内の空燃比がリーンである運転状態が継続する場合は、内燃機関から排出される排気ガスの空燃比がリーンとなる運転状態が続くので、また、フューエルカット運転状態が継続される場合においては、排気通路2には空気が通過するのみであることから、両触媒3、4は共にリーン状態となる。かかる状態から排気ガス浄化に最適な状態である前段触媒3がリッチ状態で後段触媒4がリーン状態へ移行するには、前段触媒3へ流入する排気ガスの空燃比をリッチに、つまり気筒内の混合気の空燃比をリッチにすればよく、ECU10が燃料噴射弁を制御することにより容易に最適な状態に移行することができる。   By the way, when the operation state in which the air-fuel ratio in the cylinder is lean continues, the operation state in which the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine becomes lean continues, and the fuel cut operation state is continued. In some cases, since only air passes through the exhaust passage 2, both the catalysts 3 and 4 are in a lean state. In order to shift the upstream catalyst 3 that is optimal for exhaust gas purification from this state to the rich state and the downstream catalyst 4 to the lean state, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream catalyst 3 is made rich, that is, in the cylinder The air-fuel ratio of the air-fuel mixture may be made rich, and the ECU 10 can easily shift to the optimum state by controlling the fuel injection valve.

一方、高負荷運転が継続される場合などにおいては、内燃機関1から排出される排気ガ
スの空燃比がリッチである状態が継続するので、両触媒3、4が共にリッチ状態となるおそれがある。かかる状態から前段触媒3がリッチ状態で後段触媒4がリーン状態となる排気ガス浄化に最適な状態へ移行するには、先ず、気筒内の混合気の空燃比をリーンにし内燃機関1から排出される排気ガスの空燃比をリーンにして両触媒3、4を共にリーン状態にする。そして、その後に、気筒内の混合気の空燃比をリッチにして前段触媒3をリッチ状態にする必要がある。そのため、両触媒3、4が共にリッチ状態である状態から前段触媒3がリッチ状態で後段触媒4がリーン状態である状態へ移行する場合には、一旦、両触媒3、4が共にリーン状態となるので、上述した理由により浄化率を高くできない。
On the other hand, when the high-load operation is continued, the state where the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 1 is rich continues, so there is a possibility that both the catalysts 3 and 4 become rich. . In order to shift from this state to an optimal state for exhaust gas purification in which the front catalyst 3 is rich and the rear catalyst 4 is in a lean state, first, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the cylinder is made lean to be discharged from the internal combustion engine 1. The exhaust gas air-fuel ratio is made lean, and both the catalysts 3 and 4 are made lean. After that, it is necessary to make the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the cylinder rich to make the pre-catalyst 3 rich. Therefore, when both the catalysts 3 and 4 are shifted from the rich state to the state where the front catalyst 3 is rich and the rear catalyst 4 is lean, both the catalysts 3 and 4 are once in the lean state. Therefore, the purification rate cannot be increased for the reasons described above.

そこで、本実施例においては、両触媒3、4が共にリッチ状態である状態が所定時間以上継続する場合には、内燃機関1の気筒内の混合気の空燃比をリーンにして内燃機関1から排出される排気ガスの空燃比をリーンにすると共に、流量調節弁6を開き内燃機関1から排出されるリーン空燃比の排気ガスの一部を直接後段触媒4に流入させる後段触媒リーン化処理を実行するようにする。   Therefore, in this embodiment, when the state where both the catalysts 3 and 4 are both rich continues for a predetermined time or longer, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the cylinder of the internal combustion engine 1 is set to lean and the internal combustion engine 1 A post-catalyst leaning process is performed in which the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged is made lean, and a part of the lean air-fuel ratio exhaust gas discharged from the internal combustion engine 1 directly flows into the post-catalyst 4 by opening the flow control valve 6. Make it run.

これにより、両触媒3、4が共にリッチ状態である状態から、両触媒3、4が一旦共にリーン状態となる状態を経由することなく、前段触媒3がリッチ状態で後段触媒4がリーン状態である状態にすることができるので、安定して触媒の高浄化率を確保することができる。   As a result, the first catalyst 3 is in the rich state and the second catalyst 4 is in the lean state without going through the state in which both the catalysts 3 and 4 are both in the lean state. Since it can be in a certain state, a high purification rate of the catalyst can be secured stably.

ただし、触媒が活性状態でない場合には、触媒がリッチ状態あるいはリーン状態であるか否かにかかわらずそもそも浄化能力が低いので上述した後段触媒リーン化処理は実行しないようにする。また、内燃機関に要求されている負荷が高いために燃料を増加する、あるいは燃焼温度が高温であるためにその温度を低下させるのを目的として燃料を増加するなどの燃料を増量させている運転状態である場合には、排気ガスがリッチ空燃比になるが、その運転状態を優先させることとし、後段触媒リーン化処理は実行しないようにする。また、吸入空気量が多い運転状態である場合には、酸素吸蔵量の変化が早く、またかかる運転状態である場合には内燃機関に要求されている負荷が高いために安定した出力となるように後段触媒リーン化処理は実行しないようにする。   However, when the catalyst is not in an active state, the above-described post-catalyst leaning process is not executed because the purification ability is low regardless of whether the catalyst is in a rich state or a lean state. Also, the operation increases the amount of fuel, such as increasing the fuel because the load required for the internal combustion engine is high, or increasing the fuel for the purpose of lowering the temperature because the combustion temperature is high. When the exhaust gas is in the state, the exhaust gas has a rich air-fuel ratio, but the operation state is prioritized and the post-catalyst leaning process is not executed. Further, when the operating state is a large intake air amount, the oxygen storage amount changes quickly, and when the operating state is such that the load required for the internal combustion engine is high, the output is stable. In addition, the subsequent stage catalyst leaning process is not performed.

また、流量調節弁6の開弁量は、所定量の排気ガスが迂回通路5を介して直接後段触媒4に流入するように制御する。吸入空気量が多いと排気ガス量も多くなるので、開弁量が小さくても所定量の排気ガスを直接後段触媒4に流入させることができ、また、かかる場合にはできる限り2つの触媒で排気ガスを浄化させた方が好ましい。一方、吸入空気量が少ないと排気ガス量も少なくなるので、開弁量を大きくしないと所定量の排気ガスを直接後段触媒4に流入させることができなくなる。それゆえ、吸入空気量に反比例するように流量調節弁6の開弁量を制御するようにする。   Further, the valve opening amount of the flow rate adjusting valve 6 is controlled so that a predetermined amount of exhaust gas flows directly into the rear catalyst 4 through the bypass passage 5. If the amount of intake air is large, the amount of exhaust gas also increases. Therefore, even if the valve opening amount is small, a predetermined amount of exhaust gas can flow directly into the rear catalyst 4. In such a case, two catalysts can be used as much as possible. It is preferable to purify the exhaust gas. On the other hand, if the amount of intake air is small, the amount of exhaust gas also decreases. Therefore, if the valve opening amount is not increased, a predetermined amount of exhaust gas cannot directly flow into the rear catalyst 4. Therefore, the valve opening amount of the flow rate adjusting valve 6 is controlled to be inversely proportional to the intake air amount.

以下、具体的に本実施例における触媒状態制御について図2に基づいて説明する。図2は、触媒状態制御の制御ルーチンを示すフローチャート図である。本ルーチンは、予めECU10に記憶されており、一定時間の経過、あるいはクランクポジションセンサからのパルス信号の入力などをトリガとした割り込み処理としてECU10が実行するルーチンである。   Hereinafter, the catalyst state control in the present embodiment will be specifically described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing a control routine for catalyst state control. This routine is stored in advance in the ECU 10, and is executed by the ECU 10 as an interrupt process triggered by elapse of a fixed time or input of a pulse signal from the crank position sensor.

本ルーチンにおいて、先ずECU10は、ステップ(以下、「S」という。)101において、前段触媒3および後段触媒4が活性状態であるか否かを判定する。これは、内燃機関1の始動後からの吸入空気量および機関回転数から導き出すことができる排気温度の履歴により現時点の触媒温度を推定し、推定した触媒温度が触媒の活性温度以上であるか否かを判定するものである。あるいは、触媒の温度を直に検出する温度センサを各触媒に備え、当該温度センサが検出した温度が活性温度以上であるか否かを判定してもよい。そ
して、肯定判定された場合はS102へ進み、否定判定された場合にはS109へ進む。
In this routine, the ECU 10 first determines in step (hereinafter referred to as “S”) 101 whether or not the front catalyst 3 and the rear catalyst 4 are in an active state. This is because the current catalyst temperature is estimated from the history of the exhaust temperature that can be derived from the intake air amount and engine speed after the internal combustion engine 1 is started, and whether or not the estimated catalyst temperature is equal to or higher than the activation temperature of the catalyst. This is a judgment. Alternatively, each catalyst may be provided with a temperature sensor that directly detects the temperature of the catalyst, and it may be determined whether or not the temperature detected by the temperature sensor is equal to or higher than the activation temperature. If a positive determination is made, the process proceeds to S102, and if a negative determination is made, the process proceeds to S109.

S102においては、上述した燃料を増量させている運転状態(燃料増量中)であるか否かを判定する。そして、否定判定された場合にはS103へ進み、肯定判定された場合にはS109へ進む。S103においては、吸入空気量が所定量以下であるか否かを判定する。これは、エアフローメータで検出した吸入空気量が所定量以下であるか否かを判定するものである。そして、肯定判定された場合はS104へ進み、否定判定された場合にはS109へ進む。なお、前記所定量は予め実験等により内燃機関毎に定められる量であり、後段触媒リーン化処理を実行することにより所望の出力を発揮できない、あるいは酸素吸蔵量を過剰に多くさせてしまう限界の吸入空気量よりも少なめに設定される量である。   In S102, it is determined whether or not the above-described operation state in which the amount of fuel is increased (during fuel increase). If a negative determination is made, the process proceeds to S103, and if an affirmative determination is made, the process proceeds to S109. In S103, it is determined whether or not the intake air amount is equal to or less than a predetermined amount. This is to determine whether or not the intake air amount detected by the air flow meter is equal to or less than a predetermined amount. If a positive determination is made, the process proceeds to S104, and if a negative determination is made, the process proceeds to S109. Note that the predetermined amount is a predetermined amount for each internal combustion engine by experiments or the like in advance, and it is not possible to exhibit a desired output by performing the post-catalyst leaning process or limit the oxygen storage amount excessively. The amount is set to be smaller than the intake air amount.

S104においては、第1サブOセンサ8の検出値がリッチ空燃比を検出しているか否かを判定する。第1サブOセンサ8の検出値がリッチ空燃比を検出しているということは、前段触媒3がリッチ状態であることを意味しており、本ステップでは前段触媒3がリッチ状態であるか否かを判定しているといえる。そして、肯定判定された場合はS105へ進み、否定判定された場合にはS109へ進む。 In S104, it is determined whether or not the detection value of the first sub O 2 sensor 8 detects a rich air-fuel ratio. That the detection value of the first sub O 2 sensor 8 detects the rich air-fuel ratio means that the front catalyst 3 is in a rich state, and whether or not the front catalyst 3 is in a rich state in this step. It can be said that it is judged whether or not. If a positive determination is made, the process proceeds to S105, and if a negative determination is made, the process proceeds to S109.

S105においては、第2サブOセンサ9の検出値がリッチ空燃比を検出しているか否かを判定する。第2サブOセンサ9の検出値がリッチ空燃比を検出しているということは、後段触媒4がリッチ状態であることを意味しており、本ステップでは後段触媒4がリッチ状態であるか否かを判定しているといえる。そして、肯定判定された場合はS106へ進み、否定判定された場合にはS109へ進む。 In S105, it is determined whether or not the detection value of the second sub O 2 sensor 9 detects a rich air-fuel ratio. That the detection value of the second sub O 2 sensor 9 detects the rich air-fuel ratio means that the rear catalyst 4 is in a rich state, and whether or not the rear catalyst 4 is in a rich state in this step. It can be said that it is judged whether or not. If a positive determination is made, the process proceeds to S106, and if a negative determination is made, the process proceeds to S109.

S106においては、触媒リッチカウンタを1だけUPさせる。その後S107へ進み、これまでにカウントされた触媒リッチカウンタの値が基準値以上であるか否かを判定する。なお、当該基準値は予め実験等により内燃機関毎に定められる値であり、両触媒3、4が共にリッチ状態である状態が継続すると排気エミッションあるいは触媒臭の発生を過剰に悪化させてしまう限界の値よりも小さめに設定される値である。そして、肯定判定された場合はS108へ進み、上述した後段触媒リーン化処理を実行する。一方、否定判定された場合には本ルーチンの実行を終了する。   In S106, the catalyst rich counter is incremented by one. Thereafter, the process proceeds to S107, and it is determined whether or not the value of the catalyst rich counter counted so far is equal to or larger than a reference value. Note that the reference value is a value determined in advance for each internal combustion engine through experiments or the like, and if both the catalysts 3 and 4 are in a rich state, the exhaust emission or the generation of catalyst odor is excessively deteriorated. It is a value set smaller than the value of. If the determination is affirmative, the process proceeds to S108, and the above-described post-catalyst leaning process is executed. On the other hand, if a negative determination is made, the execution of this routine is terminated.

S109においては、後段触媒リーン化処理実行中であるか否かを判定する。そして、肯定判定された場合にはS110へ進み後段触媒リーン化処理を終了させ、その後S111へ進みこれまでカウントしてきた触媒リッチカウンタをクリア、つまり零にして本ルーチンの実行を終了する。一方、S109で否定判定された場合にもS111へ進み触媒リッチカウンタをクリアして本ルーチンの実行を終了する。   In S109, it is determined whether the post-catalyst leaning process is being executed. If an affirmative determination is made, the routine proceeds to S110, where the post-catalyst leaning process is terminated, and then the routine proceeds to S111 where the catalyst rich counter counted so far is cleared, that is, set to zero, and the execution of this routine is terminated. On the other hand, if a negative determination is made in S109, the process proceeds to S111, the catalyst rich counter is cleared, and the execution of this routine is terminated.

この触媒状態制御を実行することにより、特定の運転状態である場合を除いて両触媒3、4が共にリッチ状態となる状態が所定時間以上継続した場合には、後段触媒リーン化処理が実行開始される。そして、リーン空燃比の排気ガスが迂回通路5を介して直接後段触媒4に流入するようになる。その後、上述した特定の運転状態を除いて、S105で否定判定、つまり後段触媒4がリーン状態であると判定されるまで後段触媒リーン化処理が継続される。その結果、前段触媒3がリッチ状態で後段触媒4がリーン状態である状態に移行されるので、安定して触媒の高浄化率を確保することができる。また、後段触媒4が長時間リッチ状態になることを回避することができるので触媒臭の発生を抑制することができる。   By executing this catalyst state control, if the state in which both the catalysts 3 and 4 are both in a rich state continues for a predetermined time or longer except in the case of a specific operation state, the subsequent stage catalyst leaning process is started. Is done. The lean air-fuel ratio exhaust gas then flows directly into the rear catalyst 4 via the bypass passage 5. Thereafter, except for the specific operating state described above, the negative catalyst leaning process is continued until a negative determination is made in S105, that is, until it is determined that the downstream catalyst 4 is in the lean state. As a result, the pre-catalyst 3 is shifted to a rich state and the post-catalyst 4 is shifted to a lean state, so that a high purification rate of the catalyst can be secured stably. Moreover, since it can avoid that the back | latter stage catalyst 4 becomes a rich state for a long time, generation | occurrence | production of a catalyst odor can be suppressed.

また、本実施例においては、後段触媒リーン化処理の際、流量調節弁6の開弁量によっては、リーン空燃比の排気ガスの一部が前段触媒3に流入するので、前段触媒3がリーン
状態になる場合があるが、かかる場合は、S104で否定判定され、S110で後段触媒リーン化処理が終了される。その結果、前段触媒3がリーン状態で後段触媒4がリッチ状態である状態となるが、かかる状態は、高浄化率である前段触媒3がリッチ状態で後段触媒4がリーン状態である状態よりはNOx浄化率は劣るものの、前段触媒3および後段触媒4がリッチ状態である状態よりはHC、CO、NOxの浄化率は高いので排気ガスを十分に浄化することができる。
In the present embodiment, when the post-catalyst leaning process is performed, depending on the amount of opening of the flow control valve 6, a part of the lean air-fuel ratio exhaust gas flows into the pre-catalyst 3. In such a case, a negative determination is made in S104, and the post-catalyst leaning process is terminated in S110. As a result, the front catalyst 3 is in a lean state and the rear catalyst 4 is in a rich state, but this state is more than the state in which the front catalyst 3 having a high purification rate is rich and the rear catalyst 4 is in a lean state. Although the NOx purification rate is inferior, the exhaust gas can be sufficiently purified because the purification rate of HC, CO, and NOx is higher than the state in which the front catalyst 3 and the rear catalyst 4 are rich.

実施例1においては、迂回通路5および流量調節弁6を備えていたが、本実施例においては、図3に示すように、後段触媒4より上流であって第1サブOセンサ8より下流の排気通路2に二次空気を供給する二次空気供給装置20を備えている。なお、二次空気供給装置20は、図3のような内燃機関1により駆動されるエアポンプ21と、ECU10からの指令により開弁する二次空気供給弁22等からなり、エアポンプ21の空気吸入口は導管を介してエアクリーナ下流の吸気通路と連結されているもの、あるいはECU10からの指令信号によりバッテリを駆動源として駆動する電動エアポンプと、当該エアポンプから吐出された空気が排気通路に送られるのを許容し、排気通路からポンプ側に排気ガスが流れるのを許容しないリード弁等からなるものでもよい。 In the first embodiment, the bypass passage 5 and the flow rate adjusting valve 6 are provided. However, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, the upstream side of the rear catalyst 4 and the downstream side of the first sub O 2 sensor 8 are provided. A secondary air supply device 20 for supplying secondary air to the exhaust passage 2 is provided. The secondary air supply device 20 includes an air pump 21 driven by the internal combustion engine 1 as shown in FIG. 3, a secondary air supply valve 22 that opens according to a command from the ECU 10, and the like. Is connected to an intake passage downstream of the air cleaner through a conduit, or an electric air pump that is driven by a battery as a drive source in response to a command signal from the ECU 10, and air discharged from the air pump is sent to the exhaust passage. It may be composed of a reed valve that permits and does not allow exhaust gas to flow from the exhaust passage to the pump side.

そして、実施例1における後段触媒リーン化処理は、内燃機関1の気筒内の混合気の空燃比をリーンにして内燃機関1から排出される排気ガスの空燃比をリーンにすると共に、流量調節弁6を開き内燃機関1から排出されるリーン空燃比の排気ガスの一部を直接後段触媒4に流入させるものであったが、本実施例における後段触媒リーン化処理は、後段触媒4に流入する排気ガスの空燃比がリーンとなるように二次空気供給装置20から二次空気を供給するようにする。その際、エアフローメータで検出した吸入空気量に基づいて推定した排気ガス量と、第1サブOセンサ8で検出した酸素濃度に基づいて、後段触媒4に流入する排気ガスの空燃比が所望のリーン空燃比となるように上述した二次空気供給弁あるいは電動エアポンプを制御して二次空気を供給する。その他は実施例1と同じであるので、その詳細な説明は省略する。 Then, the post-catalyst leaning process in the first embodiment makes the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the cylinder of the internal combustion engine 1 lean, the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 1 is made lean, and the flow control valve 6, a part of the lean air-fuel ratio exhaust gas discharged from the internal combustion engine 1 directly flows into the rear catalyst 4. However, the rear catalyst leaning process in this embodiment flows into the rear catalyst 4. Secondary air is supplied from the secondary air supply device 20 so that the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes lean. At this time, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the rear catalyst 4 is desired based on the exhaust gas amount estimated based on the intake air amount detected by the air flow meter and the oxygen concentration detected by the first sub O 2 sensor 8. The secondary air is supplied by controlling the above-described secondary air supply valve or the electric air pump so as to obtain a lean air-fuel ratio. The other details are the same as those of the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.

かかる構成において、実施例1と同様の触媒状態制御を実行することにより、特定の運転状態である場合を除いて両触媒3、4が共にリッチ状態となる状態が所定時間以上継続した場合には、後段触媒リーン化処理が実行開始される。そして、二次空気が供給されリーン空燃比となった排気ガスが後段触媒4に流入するようになる。その後、上述した特定の運転状態を除いて、S105で否定判定、つまり後段触媒4がリーン状態であると判定されるまで後段触媒リーン化処理が継続される。その結果、前段触媒3がリッチ状態で後段触媒4がリーン状態である状態に移行されるので、安定して触媒の高浄化率を確保することができる。また、後段触媒4が長時間リッチ状態になることを回避することができるので触媒臭の発生を抑制することができる。   In such a configuration, when the catalyst state control similar to that of the first embodiment is executed, the state where both the catalysts 3 and 4 are both in a rich state continues for a predetermined time or more except in a specific operation state. Then, the subsequent catalyst leaning process is started. Then, the exhaust gas supplied with the secondary air and having a lean air-fuel ratio flows into the rear catalyst 4. Thereafter, except for the specific operating state described above, the negative catalyst leaning process is continued until a negative determination is made in S105, that is, until it is determined that the downstream catalyst 4 is in the lean state. As a result, the pre-catalyst 3 is shifted to a rich state and the post-catalyst 4 is shifted to a lean state, so that a high purification rate of the catalyst can be secured stably. Moreover, since it can avoid that the back | latter stage catalyst 4 becomes a rich state for a long time, generation | occurrence | production of a catalyst odor can be suppressed.

また、本実施例においては、後段触媒リーン化処理の際の気筒内の混合気の空燃比によっては、内燃機関1から排出される排気ガスの空燃比がリーンとなり、当該リーン空燃比の排気ガスが前段触媒3に流入するので、前段触媒3がリーン状態になる場合がある。かかる場合は、S104で否定判定され、S110で後段触媒リーン化処理が終了される。その結果、前段触媒3がリーン状態で後段触媒4がリッチ状態となるが、かかる状態は、高浄化率である前段触媒3がリッチ状態で後段触媒4がリーン状態である状態よりはNOx浄化率は劣るものの、前段触媒3および後段触媒4がリッチ状態である状態よりはHC、CO、NOxの浄化率は高いので排気ガスを十分に浄化することができる。   In the present embodiment, the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 1 becomes lean depending on the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the cylinder during the post-catalyst leaning process, and the exhaust gas having the lean air-fuel ratio becomes lean. Flows into the front catalyst 3, so that the front catalyst 3 may be in a lean state. In such a case, a negative determination is made in S104, and the post-catalyst leaning process is terminated in S110. As a result, the front catalyst 3 is in a lean state and the rear catalyst 4 is in a rich state. This state is higher than the state in which the front catalyst 3 having a high purification rate is rich and the rear catalyst 4 is in a lean state. However, since the purification rate of HC, CO, and NOx is higher than the state where the front catalyst 3 and the rear catalyst 4 are rich, the exhaust gas can be sufficiently purified.

実施例1に係る排気浄化装置の概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an exhaust emission control apparatus according to a first embodiment. 実施例1および実施例2に係る触媒状態制御の制御ルーチンを示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the control routine of the catalyst state control which concerns on Example 1 and Example 2. FIG. 実施例2に係る排気浄化装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the exhaust gas purification apparatus which concerns on Example 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 内燃機関
2 排気通路
3 前段触媒
4 後段触媒
5 迂回通路
6 流量調節弁
7 メインA/Fセンサ
8 第1サブOセンサ
9 第2サブOセンサ
10 ECU
20 二次空気供給装置
21 エアポンプ
22 二次空気供給弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 2 Exhaust passage 3 Front stage catalyst 4 Rear stage catalyst 5 Detour passage 6 Flow control valve 7 Main A / F sensor 8 First sub O 2 sensor 9 Second sub O 2 sensor 10 ECU
20 Secondary air supply device 21 Air pump 22 Secondary air supply valve

Claims (2)

内燃機関の排気通路に備えられ酸素吸蔵能力を有する前段触媒と、
当該前段触媒よりも下流側の排気通路に備えられ酸素吸蔵能力を有する後段触媒と、
内燃機関から排出される排気ガスの少なくとも一部を、前記前段触媒を迂回させて前記後段触媒に流入させる迂回通路と、
当該迂回通路を流通する排気ガスの流量を調節する流量調節弁と、
前記前段触媒および前記後段触媒が共に酸素吸蔵量が少ないリッチ状態であるときに、前記内燃機関の気筒内の空燃比をリーンにすると共に前記流量調節弁を開き前記内燃機関から排出された排気ガスを前記迂回通路を介して前記後段触媒に流入させるリーン化処理を実行する処理実行手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
A pre-stage catalyst provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and having an oxygen storage capacity;
A rear catalyst provided in the exhaust passage downstream of the front catalyst and having an oxygen storage capacity;
A detour passage for causing at least a part of exhaust gas discharged from the internal combustion engine to detour the front catalyst and flow into the rear catalyst;
A flow rate regulating valve for regulating the flow rate of the exhaust gas flowing through the bypass path;
When both the front catalyst and the rear catalyst are in a rich state with a small oxygen storage amount, the exhaust gas discharged from the internal combustion engine is made lean while the air-fuel ratio in the cylinder of the internal combustion engine is leaned and the flow control valve is opened. An exhaust purification device for an internal combustion engine, comprising: a process executing means for executing a leaning process for causing the exhaust gas to flow into the rear catalyst through the bypass passage.
前記処理実行手段は、前記前段触媒および前記後段触媒が共に酸素吸蔵量が少ないリッチ状態が所定時間以上継続したときにリーン化処理を実行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 internal combustion engine according to claim 1, wherein the processing execution unit executes a leaning process when a rich state in which both the front stage catalyst and the rear stage catalyst have a small oxygen storage amount continues for a predetermined time or longer. Exhaust purification device.
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