JP2009174445A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

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JP2009174445A
JP2009174445A JP2008015049A JP2008015049A JP2009174445A JP 2009174445 A JP2009174445 A JP 2009174445A JP 2008015049 A JP2008015049 A JP 2008015049A JP 2008015049 A JP2008015049 A JP 2008015049A JP 2009174445 A JP2009174445 A JP 2009174445A
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Kenichi Tsujimoto
健一 辻本
Akinori Morishima
彰紀 森島
Mikio Inoue
三樹男 井上
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for both suppressing clogging of a nozzle hole of an addition valve and improving exhaust emission, in an exhaust emission control device for an internal combustion engine having: the addition valve for adding a reducing agent from the nozzle hole facing the inside of an exhaust passage to exhaust gas; and a storage reduction type NOx catalyst. <P>SOLUTION: In the exhaust emission control device for the internal combustion engine, when recovery control for recovering purification capacity of the storage reduction type NOx catalyst is performed, at least combustion rich is performed by a combustion rich means, and an air fuel ratio of exhaust gas flowing in to the storage reduction type NOx catalyst is reduced to a target air fuel ratio. The exhaust emission control device is further provided with a forced addition means performing forced addition control for forcedly adding the reducing agent to the addition valve at predetermined target timing when the recovery control is performed. The target timing is determined so that the reducing agent for the forced addition control is made to flow into the storage reduction type NOx catalyst while NOx or SOx is separated from the storage reduction type NOx catalyst. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

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

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、この内燃機関の排気系に排気中のNOxを浄化するNOx触媒を配置する技術が提案されている。このNOx触媒の一例として、流入する排気の空燃比が高いときは排気中の窒素酸化物(NOx)を吸蔵し、流入する排気の空燃比が低下し且つ還元剤が存在するときは吸蔵していたNOxを離脱させつつ還元する吸蔵還元型NOx触媒が知られている。   In recent years, internal combustion engines mounted on automobiles and the like, particularly diesel engines and lean burn gasoline engines capable of combusting an air-fuel mixture in an oxygen-excess state, have a NOx catalyst for purifying NOx in the exhaust gas in the exhaust system of the internal combustion engine. Techniques for placement have been proposed. As an example of this NOx catalyst, nitrogen oxide (NOx) in the exhaust gas is occluded when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is high, and occluded when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is reduced and a reducing agent is present. An NOx storage reduction catalyst that reduces NOx while removing NOx is known.

本明細書において「吸蔵」という語は「吸収」及び「吸着」の両方の意味を含むものとして用いる。また、NOx吸蔵剤からの「離脱」という語についても、「吸収」に対応する「放出」の他、「吸着」に対応する「脱離」の意味も含むものとして用いる。   In this specification, the term “occlusion” is used to include both “absorption” and “adsorption”. In addition, the term “detachment” from the NOx storage agent is used to include the meaning of “desorption” corresponding to “adsorption” in addition to “release” corresponding to “absorption”.

ここで、吸蔵還元型NOx触媒には、排気中のNOxの他、SOxが吸蔵される。NOx触媒へのNOxやSOxの吸蔵量が増加すると同触媒の浄化能力が低下するため、吸蔵還元型NOx触媒に流入する排気の空燃比を低下させると共に還元剤を供給して同触媒の浄化能力を回復させる回復制御(例えば、NOx還元処理、SOx被毒回復処理等)が行われる。   Here, the NOx storage reduction catalyst stores SOx in addition to NOx in the exhaust. As the NOx or SOx storage amount in the NOx catalyst increases, the purification capacity of the catalyst decreases, so the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst is reduced and the reducing agent is supplied to reduce the purification capacity of the catalyst. Recovery control (for example, NOx reduction processing, SOx poisoning recovery processing, etc.) for recovering the gas is performed.

吸蔵還元型NOx触媒に流入する排気の空燃比を低下させる方法としては、内燃機関から排出される排気の空燃比を低下させる方法(以下、「燃焼リッチ」とも称する)が例示できる。また、燃焼リッチとしては、吸気絞り弁による吸入空気量の低減、EGRガス量の増加、気筒内への主噴射の後に行われる副噴射等により、内燃機関から排出される排気の空燃比を低下させることができる。   Examples of a method for reducing the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst include a method for reducing the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine (hereinafter also referred to as “combustion rich”). Combustion richness is achieved by reducing the air-fuel ratio of the exhaust discharged from the internal combustion engine by reducing the intake air amount by the intake throttle valve, increasing the EGR gas amount, sub-injection performed after the main injection into the cylinder, etc. Can be made.

また、内燃機関の排気通路内に臨むように噴孔が形成された添加弁から還元剤(例えば、燃料)を噴射し、吸蔵還元型NOx触媒に流入する排気に還元剤を添加することで空燃比を低下させる方法が例示できる。   Further, a reducing agent (for example, fuel) is injected from an addition valve in which an injection hole is formed so as to face the exhaust passage of the internal combustion engine, and the reducing agent is added to the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst. A method for reducing the fuel ratio can be exemplified.

ところで、内燃機関から排出される排気には、スモークやSOF分が含まれるため、添加弁の噴孔にスモークやSOF分が侵入すると、それがデポジットと化して噴孔が詰まる虞がある。従って、吸蔵還元型NOx触媒に対する回復制御を行う際に燃焼リッチを実行すると、燃焼状態が悪化してスモーク及びSOF分の排出量が多くなり、添加弁の噴孔が詰まる可能性が高くなる。   By the way, since the exhaust gas discharged from the internal combustion engine contains smoke and SOF, if smoke or SOF enters the nozzle hole of the addition valve, it may become a deposit and clog the nozzle hole. Therefore, if the combustion rich is executed when the recovery control for the NOx storage reduction catalyst is performed, the combustion state deteriorates and the amount of smoke and SOF emissions increases, and the possibility that the injection valve nozzle hole becomes clogged increases.

これに関連して、特許文献1には、排気通路内に臨むように噴孔の形成された添加弁から排気に還元剤を添加する内燃機関の排気浄化装置において、排気中にスモークが多量に発生する状況にあると予測されたときに添加弁による還元剤の添加を強制的に実施することで、噴孔の詰まりを抑制する技術が開示されている(以下、添加弁の噴孔の詰まりを抑制するための添加を「強制添加」とも称する)。また、スモークが多量に発生する状況として、内燃機関の加速時、通常燃焼モードと低温燃焼モードとの間での燃焼モードの切り替え時等が開示されている。
特開2005−83196号公報
In this regard, Patent Document 1 discloses that an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that adds a reducing agent to exhaust gas through an addition valve formed with an injection hole so as to face the exhaust passage has a large amount of smoke in the exhaust gas. A technique for suppressing clogging of the injection hole by forcibly carrying out the addition of the reducing agent by the addition valve when it is predicted that the situation will occur (hereinafter referred to as clogging of the injection hole of the addition valve) is disclosed. The addition for suppressing the above is also referred to as “forced addition”). In addition, as a situation where a large amount of smoke is generated, a time when the internal combustion engine is accelerated, a time when the combustion mode is switched between the normal combustion mode and the low temperature combustion mode is disclosed.
Japanese Patent Laid-Open No. 2005-83196

しかしながら、上記のように燃焼リッチを実行すると内燃機関から排出される排気の酸素濃度は低くなる。そして、この燃焼リッチに併せて添加弁に強制添加を実施させると、吸蔵還元型NOx触媒における還元剤の酸化反応が充分に行われない場合がある。その結果、強制添加にかかる還元剤、或いは内燃機関から排出された排気にもともと含まれる炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)等が吸蔵還元型NOx触媒をすり抜けてしまい、排気エミッションが悪化する場合があった。   However, when the combustion rich is performed as described above, the oxygen concentration of the exhaust discharged from the internal combustion engine becomes low. If forced addition is performed on the addition valve in conjunction with the rich combustion, the reducing agent in the NOx storage reduction catalyst may not be sufficiently oxidized. As a result, the reducing agent for forced addition or the hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), etc. originally contained in the exhaust discharged from the internal combustion engine pass through the NOx storage reduction catalyst, and the exhaust emission deteriorates. There was a case.

本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、排気通路内に臨んだ噴孔から排気に還元剤を添加する添加弁及び吸蔵還元型NOx触媒を備えた内燃機関の排気浄化装置において、添加弁における噴孔の詰まりの抑制と排気エミッションの向上とを両立できる技術を提供することである。   The present invention has been made in view of the above prior art, and an object of the present invention is to provide an addition valve for adding a reducing agent to exhaust gas from an injection hole facing the exhaust passage and an occlusion reduction type NOx catalyst. It is an object of the present invention to provide a technology capable of achieving both suppression of injection hole clogging in an addition valve and improvement of exhaust emission in an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine.

上記目的を達成するための本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採用する。
すなわち、内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型NOx触媒と、
前記内燃機関から排出される排気の空燃比を低下させる燃焼リッチを実行する燃焼リッチ手段と、
前記吸蔵還元型NOx触媒よりも上流の排気通路内に臨んだ噴孔から排気に還元剤を添加する添加弁と、
を備え、
前記吸蔵還元型NOx触媒の浄化能力を回復する回復制御を実施する場合に少なくとも燃焼リッチ手段に燃焼リッチを実行させて、前記吸蔵還元型NOx触媒に流入する排気の空燃比を目標空燃比まで低下させる内燃機関の排気浄化装置において、
前記回復制御を実施する場合に、所定の目標タイミングで前記添加弁に還元剤を強制的に添加させる強制添加制御を実行する強制添加手段を更に備え、
前記目標タイミングは、前記吸蔵還元型NOx触媒からNOx又はSOxが離脱している間に、前記強制添加制御にかかる還元剤が該吸蔵還元型NOx触媒に流入するように決定されることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an exhaust emission control device for an internal combustion engine according to the present invention employs the following means.
That is, the NOx storage reduction catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine,
Combustion rich means for performing combustion rich to lower the air-fuel ratio of the exhaust discharged from the internal combustion engine;
An addition valve for adding a reducing agent to the exhaust from the injection hole facing the exhaust passage upstream of the NOx storage reduction catalyst;
With
When performing recovery control to recover the purification capacity of the NOx storage reduction catalyst, at least the combustion rich means executes combustion rich to lower the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst to the target air-fuel ratio In an exhaust gas purification device for an internal combustion engine,
When performing the recovery control, further comprising a forced addition means for performing a forced addition control for forcibly adding a reducing agent to the addition valve at a predetermined target timing,
The target timing is determined such that a reducing agent for the forced addition control flows into the NOx storage reduction catalyst while NOx or SOx is released from the NOx storage reduction catalyst. To do.

ここで、吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されているNOxを還元するNOx還元処理を行う場合や、硫黄被毒を回復するSOx被毒回復処理を行う場合のように、吸蔵還元型NOx触媒の浄化能力を回復する回復制御を実施する場合には、同触媒に流入する排気の空燃比を低下させつつ還元剤が供給される。本発明における回復制御においては、少なくとも燃焼リッチ手段による燃焼リッチが実行されることで吸蔵還元型NOx触媒に流入する排気の空燃比が目標空燃比まで低下させられる。   Here, the purification of the NOx storage reduction catalyst is performed as in the case of performing the NOx reduction process for reducing the NOx stored in the NOx storage reduction catalyst or the SOx poisoning recovery process for recovering the sulfur poisoning. When carrying out recovery control for restoring the capacity, the reducing agent is supplied while lowering the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst. In the recovery control in the present invention, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst is lowered to the target air-fuel ratio by executing the combustion rich by the combustion rich means at least.

本明細書において、上記の「少なくとも」とは、添加弁からの還元剤の添加により排気の空燃比を低下させる排気添加リッチと燃焼リッチとを併せて実行することで、排気の空燃比を目標空燃比まで低下させても良いことを意味する。また、目標空燃比は、硝酸塩等の形で吸蔵されているNOxが吸蔵還元型NOx触媒から確実に離脱できるように決定することが望ましく、例えば略理論空燃比又はリッチ空燃比として設定される。なお、添加弁からの還元剤としては、例えば燃料(軽油)等が例示できる。   In the present specification, the above “at least” means that the exhaust air-fuel ratio is reduced by adding the reducing agent from the addition valve, and the exhaust air-fuel ratio is reduced and the combustion rich is executed together. It means that the air-fuel ratio may be lowered. The target air-fuel ratio is desirably determined so that NOx occluded in the form of nitrate or the like can be reliably separated from the NOx storage reduction catalyst. For example, the target air-fuel ratio is set as a substantially stoichiometric air-fuel ratio or rich air-fuel ratio. In addition, as a reducing agent from an addition valve, fuel (light oil) etc. can be illustrated, for example.

回復制御に際して燃焼リッチが実行されると内燃機関からの排気はスモークやSOF分を多く含むようになり、添加弁の噴孔に侵入するスモークやSOF分がデポジットと化して噴孔が詰まり易くなってしまう。そこで本発明では、回復制御を実施する際に強制添加制御を行うことで、添加弁における噴孔の詰まりの抑制することとした。   When combustion rich is executed during recovery control, the exhaust from the internal combustion engine contains a large amount of smoke and SOF, and the smoke and SOF that enter the nozzle hole of the addition valve become deposits and the nozzle hole is easily clogged. End up. Therefore, in the present invention, the forced addition control is performed when the recovery control is performed to suppress the clogging of the injection hole in the addition valve.

上記回復制御において燃焼リッチが実行されると、吸蔵還元型NOx触媒からNOxやSOxが離脱する。そこで、本発明では、強制添加制御において還元剤を強制的に添加する目標タイミングを、吸蔵還元型NOx触媒からNOx又はSOxが離脱している間に強制添加制御にかかる還元剤が該吸蔵還元型NOx触媒へと流入するように決定する。これによれば、吸蔵還元型NOx触媒に流入する強制添加制御にかかる還元剤と、NOx又はSOxとの間で酸化還元反応が起こる。つまり、上記NOx又はSOxを酸化剤として、強制添加制御にかかる還元剤を酸化させることができる。ここで酸化剤として機能するNOx又はSOxには、吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵された後、燃焼リッチの実行によって同触媒から離脱するNOx又はSOxの他、同触媒に流入する排気中に元々含まれていたNOx又はSOxも包含される。   When combustion rich is executed in the recovery control, NOx and SOx are released from the NOx storage reduction catalyst. Therefore, in the present invention, the target timing for forcibly adding the reducing agent in the forced addition control is set such that the reducing agent for the forced addition control while the NOx or SOx is released from the NOx storage reduction catalyst is the storage reduction type. Decide to flow into the NOx catalyst. According to this, a redox reaction occurs between the reducing agent for the forced addition control flowing into the NOx storage reduction catalyst and NOx or SOx. That is, the reducing agent for forced addition control can be oxidized using the NOx or SOx as an oxidizing agent. Here, NOx or SOx functioning as an oxidant is originally included in NOx or SOx that is stored in the NOx storage reduction catalyst and then desorbed from the catalyst due to execution of combustion rich, as well as in the exhaust gas flowing into the catalyst. Also included are NOx and SOx.

本発明によれば、強制添加制御にかかる還元剤を確実に酸化できるので、大気中への還元剤の放出が抑制される。従って、添加弁における噴孔の詰まりの抑制と排気エミッションの向上とを好適に両立することが可能となる。   According to the present invention, since the reducing agent for forced addition control can be reliably oxidized, the release of the reducing agent into the atmosphere is suppressed. Accordingly, it is possible to suitably achieve both suppression of nozzle hole clogging in the addition valve and improvement of exhaust emission.

ところで、一回の回復制御において吸蔵還元型NOx触媒からNOxが離脱するときのNOx離脱量、又はSOxが離脱するときのSOx離脱量は経時的に変化する。ここで、NOx離脱量とは、吸蔵還元型NOx触媒から離脱する単位時間当たりのNOxの質量として定義されても良い。同様にSOx離脱量は、吸蔵還元型NOx触媒から離脱する単位時間当たりにSOxの質量として定義されても良い。   By the way, in one recovery control, the amount of NOx released when NOx is released from the NOx storage reduction catalyst or the amount of SOx released when SOx is released changes over time. Here, the NOx desorption amount may be defined as the mass of NOx per unit time desorbing from the NOx storage reduction catalyst. Similarly, the SOx desorption amount may be defined as the mass of SOx per unit time desorbing from the NOx storage reduction catalyst.

回復制御が実行されると、吸蔵還元型NOx触媒に流入する排気の空燃比の低下に伴ってNOx離脱量、或いはSOx離脱量は徐々に増大してゆき、やがてピーク値(最大値)に到達する。そして、ピーク値に到達した後は、NOx離脱量及びSOx離脱量は徐々に減少する。   When recovery control is executed, the NOx separation amount or SOx separation amount gradually increases as the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst decreases, and eventually reaches the peak value (maximum value). To do. Then, after reaching the peak value, the NOx separation amount and the SOx separation amount gradually decrease.

そこで、回復制御の実施によって吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元させる場合において、吸蔵還元型NOx触媒から離脱するNOx離脱量が第一基準値以上に維持される期間の範囲内で強制添加制御にかかる還元剤が該吸蔵還元型NOx触媒に流入するように、目標タイミングが決定されても良い。   Therefore, when NOx occluded in the NOx storage reduction catalyst is reduced by performing recovery control, the NOx desorption amount desorbing from the NOx storage reduction catalyst is compulsory within a range in which the NOx removal amount is maintained above the first reference value. The target timing may be determined so that the reducing agent for addition control flows into the NOx storage reduction catalyst.

第一基準値とは、強制添加制御にかかる還元剤を吸蔵還元型NOx触媒において同触媒から離脱するNOxと反応させ、酸化させるために必要充分なNOx離脱量の下限値であり、予め実験的に求めておくことができる。   The first reference value is a lower limit value of the NOx removal amount necessary and sufficient to cause the reducing agent for forced addition control to react with NOx released from the catalyst in the NOx storage reduction catalyst and oxidize it. You can ask for it.

また、回復制御の実施によって吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されたSOxを還元させる場合において、吸蔵還元型NOx触媒から離脱するSOx離脱量が第二基準値以上に維持される期間の範囲内で強制添加制御にかかる還元剤が該吸蔵還元型NOx触媒に流入するように、目標タイミングが決定されても良い。第二基準値とは、強制添加制御にかかる還元剤を吸蔵還元型NOx触媒において同触媒から離脱するSOxと反応させ、酸化させるために必要充分なSOx離脱量の下限値であり、予め実験的に求めておくことができる。   Further, when SOx stored in the NOx storage reduction catalyst is reduced by the recovery control, the SOx release amount released from the NOx storage reduction catalyst is compulsory within a range in which the SOx release amount is maintained at the second reference value or more. The target timing may be determined so that the reducing agent for addition control flows into the NOx storage reduction catalyst. The second reference value is a lower limit value of the amount of SOx released that is necessary and sufficient to cause the reducing agent for forced addition control to react with SOx released from the catalyst in the NOx storage reduction catalyst and oxidize. You can ask for it.

上記のように目標タイミングを決定することで、強制添加制御にかかる還元剤を吸蔵還元型NOx触媒から離脱するNOx、又はSOxによってより確実に酸化させることができる。なお、本発明において、強制添加制御にかかる還元剤を吸蔵還元型NOx触媒に流入させる期間は、NOx離脱量が第一基準値以上に維持される期間の一部、或いはSOx離脱量が第二基準値以上に維持される期間の一部であっても良い。   By determining the target timing as described above, the reducing agent for forced addition control can be more reliably oxidized by NOx or SOx released from the NOx storage reduction catalyst. In the present invention, the period during which the reducing agent for forced addition control flows into the NOx storage reduction catalyst is a part of the period during which the NOx removal amount is maintained at the first reference value or more, or the SOx removal amount is the second. It may be a part of the period maintained above the reference value.

また、強制添加制御を実施する際に、吸蔵還元型NOx触媒に流入する排気の空燃比を比較的短い周期でスパイク的に(短時間に)リッチとする場合において、吸蔵還元型NO
x触媒から周期的に離脱するNOx又はSOxと同期させた強制添加制御を行うと好適である。
Further, when the forced addition control is performed, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst is made rich in a spike (with a short time) in a relatively short cycle, the NOx storage reduction type
It is preferable to perform forced addition control in synchronization with NOx or SOx periodically leaving the x catalyst.

また、上記課題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は、
内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型NOx触媒と、
前記内燃機関から排出される排気の空燃比を低下させる燃焼リッチを実行する燃焼リッチ手段と、
前記吸蔵還元型NOx触媒よりも下流の排気通路に設けられる後段触媒と、
前記吸蔵還元型NOx触媒と前記後段触媒との間の排気通路内に臨んだ噴孔から排気に還元剤を添加する添加弁と、
を備え、
前記吸蔵還元型NOx触媒の浄化能力を回復する回復制御を実施する場合に少なくとも燃焼リッチ手段に燃焼リッチを実行させて、前記吸蔵還元型NOx触媒に流入する排気の空燃比を目標空燃比まで低下させる内燃機関の排気浄化装置において、
前記回復制御を実施する場合に、所定の目標タイミングで前記添加弁に還元剤を強制的に添加させる強制添加制御を実行する強制添加手段を更に備え、
前記目標タイミングは、前記吸蔵還元型NOx触媒から流出したNOx又はSOxが前記後段触媒に流入している間に、前記強制添加制御にかかる還元剤が該後段触媒に流入するように決定されることを特徴としても良い。
In order to achieve the above object, an exhaust emission control device for an internal combustion engine according to the present invention includes:
An NOx storage reduction catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine;
Combustion rich means for performing combustion rich to lower the air-fuel ratio of the exhaust discharged from the internal combustion engine;
A rear catalyst provided in an exhaust passage downstream of the NOx storage reduction catalyst;
An addition valve for adding a reducing agent to the exhaust from the injection hole facing the exhaust passage between the NOx storage reduction catalyst and the rear catalyst;
With
When performing recovery control to recover the purification capacity of the NOx storage reduction catalyst, at least the combustion rich means executes combustion rich to lower the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst to the target air-fuel ratio In an exhaust gas purification device for an internal combustion engine,
When performing the recovery control, further comprising a forced addition means for performing a forced addition control for forcibly adding a reducing agent to the addition valve at a predetermined target timing,
The target timing is determined so that the reducing agent for the forced addition control flows into the rear catalyst while NOx or SOx flowing out from the NOx storage reduction catalyst flows into the rear catalyst. It may be characterized.

上記構成においては、後段触媒において排気中の有害物質を浄化させ、或いは当該後段触媒の昇温等を図るべく、添加弁から還元剤が排気に添加される。例えば、後段触媒は選択還元型NOx触媒であっても良い。その場合には、選択還元型NOx触媒に供給する還元剤としてはアンモニア由来の還元剤であっても良い。アンモニア由来の還元剤には、アンモニアおよびアンモニアを発生させるアンモニア発生剤が含まれる。例えば、アンモニア由来の還元剤としてはアンモニア水、尿素水等が例示できる。   In the above configuration, the reducing agent is added to the exhaust gas from the addition valve in order to purify harmful substances in the exhaust gas in the post-stage catalyst, or to increase the temperature of the post-stage catalyst. For example, the post-stage catalyst may be a selective reduction type NOx catalyst. In that case, the reducing agent supplied to the selective reduction type NOx catalyst may be a reducing agent derived from ammonia. The ammonia-derived reducing agent includes ammonia and an ammonia generator that generates ammonia. For example, ammonia water, urea water, etc. can be illustrated as a reducing agent derived from ammonia.

例えば、還元剤として尿素水が採用される場合、排気中に添加された尿素水は加水分解されることでアンモニアが生成される。そして、このアンモニアが選択還元型NOx触媒に供給されることで、NOxが還元される。一方、吸蔵還元型NOx触媒に対しては、前述したように少なくとも燃焼リッチ手段に燃焼リッチを実行させ、同触媒に流入する排気の空燃比を目標空燃比まで低下させることで回復制御が行われる。   For example, when urea water is employed as the reducing agent, the urea water added to the exhaust gas is hydrolyzed to generate ammonia. The ammonia is supplied to the selective reduction type NOx catalyst, whereby NOx is reduced. On the other hand, for the NOx storage reduction catalyst, recovery control is performed by causing at least the combustion rich means to execute combustion rich and reducing the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst to the target air-fuel ratio as described above. .

上記の構成では、吸蔵還元型NOx触媒への回復制御が実施されると、該吸蔵還元型NOx触媒の下流側に配置された添加弁の噴孔がスモークやSOF分によって詰まり易くなる。本発明では、回復制御が行われる際に強制添加制御を実行することで、添加弁の詰まりを抑制することとした。すなわち、上記回復制御において燃焼リッチが実行されると、吸蔵還元型NOx触媒からNOxやSOxが流出し、下流側の後段触媒に流入する。そこで、本発明における添加弁から還元剤を強制添加させるときの目標タイミングは、上記NOx又はSOxが後段触媒に流入している間に強制添加制御にかかる還元剤が後段触媒に流入するように決定される。   In the above configuration, when recovery control to the NOx storage reduction catalyst is performed, the nozzle hole of the addition valve disposed on the downstream side of the NOx storage reduction catalyst is likely to be clogged with smoke or SOF. In the present invention, clogging of the addition valve is suppressed by executing the forced addition control when the recovery control is performed. That is, when combustion rich is executed in the recovery control, NOx and SOx flow out from the NOx storage reduction catalyst and flow into the downstream downstream catalyst. Therefore, the target timing when the reducing agent is forcibly added from the addition valve in the present invention is determined so that the reducing agent for forced addition control flows into the rear catalyst while the NOx or SOx flows into the rear catalyst. Is done.

これによれば、強制添加制御にかかる還元剤を後段触媒に流入するNOx又はSOxを酸化剤として酸化させることができる。ここでいう、NOx又はSOxには、リッチ燃焼の実行によって吸蔵還元型NOx触媒から離脱したNOx又はSOxの他、内燃機関から排出された排気に元々含まれていたNOx又はSOxであって同触媒に吸蔵されることなくすり抜けてきたNOx又はSOxも包含される。本発明によれば、強制添加制御にかかる還元剤を確実に酸化させることができるので、当該還元剤が後段触媒をすり抜けて大気中に放出されることが抑制される。従って、添加弁における噴孔の詰まりの抑制と排気エミッションの向上とを好適に両立することができる。   According to this, it is possible to oxidize the NOx or SOx flowing into the rear catalyst by using the reducing agent for forced addition control as an oxidizing agent. Here, NOx or SOx is NOx or SOx that is originally contained in the exhaust discharged from the internal combustion engine, in addition to NOx or SOx released from the NOx storage reduction catalyst by execution of rich combustion. NOx or SOx that has passed through without being occluded is also included. According to the present invention, since the reducing agent for forced addition control can be reliably oxidized, the reducing agent can be prevented from passing through the rear catalyst and being released into the atmosphere. Therefore, it is possible to suitably achieve both suppression of nozzle hole clogging in the addition valve and improvement of exhaust emission.

また、上記回復制御において吸蔵還元型NOx触媒に流入する排気の空燃比を比較的短い周期でスパイク的にリッチとする場合には、強制添加制御にかかる還元剤を後段触媒に対して断続的又は連続的に還元剤を供給しても良い。その場合には、強制添加制御にかかる還元剤が後段触媒に流入するタイミングと、NOx又はSOxが後段触媒に流入するタイミングとを同期させると、好適である。   Further, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst is made rich in a spike in a relatively short period in the recovery control, the reducing agent for the forced addition control is intermittently or You may supply a reducing agent continuously. In that case, it is preferable to synchronize the timing when the reducing agent for forced addition control flows into the rear catalyst and the timing when NOx or SOx flows into the rear catalyst.

また、上記課題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は、
内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型NOx触媒と、
前記内燃機関から排出される排気の空燃比を低下させる燃焼リッチを実行する燃焼リッチ手段と、
前記吸蔵還元型NOx触媒よりも上流の排気通路内に臨んだ噴孔から排気に還元剤を添加する添加弁と、
を備え、
前記吸蔵還元型NOx触媒の浄化能力を回復する回復制御を実施する場合に少なくとも燃焼リッチ手段に燃焼リッチを実行させて、前記吸蔵還元型NOx触媒に流入する排気の空燃比を目標空燃比まで低下させる内燃機関の排気浄化装置において、
前記回復制御を実施する場合に、所定の目標タイミングで前記添加弁に還元剤を強制的に添加させる強制添加制御を実行する強制添加手段を更に備え、
前記目標タイミングは、前記燃焼リッチ手段による燃焼リッチの終了によって前記吸蔵還元型NOx触媒の酸素吸蔵量が第三基準値以上に回復してから前記強制添加制御にかかる還元剤が前記吸蔵還元型NOx触媒に流入するように決定されることを特徴としても良い。
In order to achieve the above object, an exhaust emission control device for an internal combustion engine according to the present invention includes:
An NOx storage reduction catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine;
Combustion rich means for performing combustion rich to lower the air-fuel ratio of the exhaust discharged from the internal combustion engine;
An addition valve for adding a reducing agent to the exhaust from the injection hole facing the exhaust passage upstream of the NOx storage reduction catalyst;
With
When performing recovery control to recover the purification capacity of the NOx storage reduction catalyst, at least the combustion rich means executes combustion rich to lower the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst to the target air-fuel ratio In an exhaust gas purification device for an internal combustion engine,
When performing the recovery control, further comprising a forced addition means for performing a forced addition control for forcibly adding a reducing agent to the addition valve at a predetermined target timing,
The target timing is that the reducing agent for the forcible addition control after the oxygen storage amount of the NOx storage reduction catalyst recovers to a third reference value or more upon completion of the combustion rich by the combustion rich means. It may be characterized in that it is determined to flow into the catalyst.

ここで、吸蔵還元型NOx触媒は酸素吸蔵能を有しており、同触媒に流入する排気の空燃比が高いときには排気中の酸素を吸蔵し、排気の空燃比が低下すると吸蔵した酸素を離脱させることができる。本発明では、回復制御が実施されると排気の空燃比が著しく低下するため同触媒において吸蔵されていた大部分の酸素は放出される。このように酸素吸蔵量が少ない状態で強制添加制御を実行すると、強制添加制御にかかる還元剤を吸蔵還元型NOx触媒にて充分に酸化させることができず、還元剤が同触媒の下流側へとすり抜けてしまう可能性がある。   Here, the NOx storage reduction catalyst has an oxygen storage capacity. When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst is high, oxygen in the exhaust gas is stored, and when the air-fuel ratio of the exhaust gas decreases, the stored oxygen is released. Can be made. In the present invention, when the recovery control is performed, the air-fuel ratio of the exhaust gas is remarkably lowered, so that most of the oxygen stored in the catalyst is released. When the forced addition control is executed in a state where the oxygen storage amount is small as described above, the reducing agent for the forced addition control cannot be sufficiently oxidized by the NOx storage reduction catalyst, and the reducing agent moves to the downstream side of the catalyst. There is a possibility of slipping through.

そこで、本発明における目標タイミングは、燃焼リッチの終了によって吸蔵還元型NOx触媒の酸素吸蔵量が第三基準値以上に回復してから強制添加制御にかかる還元剤が吸蔵還元型NOx触媒に流入するように決定する。第三基準値とは、強制添加制御にかかる還元剤を吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵された酸素によって酸化させるために充分と判断できる酸素吸蔵量の下限値であり、予め実験的に求めておくことができる。   Therefore, the target timing in the present invention is that the reducing agent for the forced addition control flows into the NOx storage reduction catalyst after the oxygen storage amount of the NOx storage reduction catalyst recovers to the third reference value or more by the end of the combustion rich. To be determined. The third reference value is a lower limit value of the oxygen storage amount that can be determined to be sufficient to oxidize the reducing agent for forced addition control with the oxygen stored in the NOx storage reduction catalyst, and is previously determined experimentally. be able to.

これによれば、強制添加制御にかかる還元剤が吸蔵還元型NOx触媒に流入する際には、回復制御の実施によって一旦は減少した酸素吸蔵量が第三基準値以上に回復しているため、還元剤を確実に酸化させることができる。従って、添加弁における噴孔の詰まりの抑制と排気エミッションの向上とを好適に両立することができる。   According to this, when the reducing agent for forced addition control flows into the NOx storage reduction catalyst, the oxygen storage amount once reduced by the execution of the recovery control is restored to the third reference value or more. The reducing agent can be reliably oxidized. Therefore, it is possible to suitably achieve both suppression of nozzle hole clogging in the addition valve and improvement of exhaust emission.

また、上記課題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は、
内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型NOx触媒と、
前記内燃機関から排出される排気の空燃比を低下させる燃焼リッチを実行する燃焼リッチ手段と、
前記吸蔵還元型NOx触媒よりも上流の排気通路内に臨んだ噴孔から排気に還元剤としての燃料を添加する添加弁と、
前記吸蔵還元型NOx触媒よりも下流の排気通路に設けられ、排気ガスに含まれる炭化
水素を吸着及び酸化可能なHC吸着酸化触媒と、
を備え、
前記吸蔵還元型NOx触媒の浄化能力を回復する回復制御を実施する場合に少なくとも燃焼リッチ手段に燃焼リッチを実行させて、前記吸蔵還元型NOx触媒に流入する排気の空燃比を目標空燃比まで低下させる内燃機関の排気浄化装置において、
前記回復制御を実施する場合に、所定の目標タイミングで前記添加弁に燃料を強制的に添加させる強制添加制御を実行する強制添加手段を更に備え、
前記目標タイミングは、前記燃焼リッチ手段による燃焼リッチの終了によって前記HC吸着酸化触媒に吸着している炭化水素の吸着量が第四基準値以下に減少してから前記強制添加制御にかかる燃料が該HC吸着酸化触媒に流入するように決定されることを特徴としても良い。
In order to achieve the above object, an exhaust emission control device for an internal combustion engine according to the present invention includes:
An NOx storage reduction catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine;
Combustion rich means for performing combustion rich to lower the air-fuel ratio of the exhaust discharged from the internal combustion engine;
An addition valve for adding fuel as a reducing agent to the exhaust from the injection hole facing the exhaust passage upstream of the NOx storage reduction catalyst;
An HC adsorption oxidation catalyst provided in an exhaust passage downstream of the NOx storage reduction catalyst and capable of adsorbing and oxidizing hydrocarbons contained in exhaust gas;
With
When performing recovery control to recover the purification capacity of the NOx storage reduction catalyst, at least the combustion rich means executes combustion rich to lower the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst to the target air-fuel ratio In an exhaust gas purification device for an internal combustion engine,
When carrying out the recovery control, further comprising a forced addition means for executing a forced addition control for forcibly adding fuel to the addition valve at a predetermined target timing,
The target timing is determined so that the fuel for the forced addition control after the adsorption amount of the hydrocarbon adsorbed on the HC adsorption oxidation catalyst decreases to a fourth reference value or less due to the end of the combustion rich by the combustion rich means. It may be characterized in that it is determined to flow into the HC adsorption oxidation catalyst.

上記の構成によれば、吸蔵還元型NOx触媒をすり抜けた排気中の炭化水素はHC吸着酸化触媒に吸着され、該HC吸着酸化触媒に酸素過剰な排気が流入することによって、上記触媒に吸着された炭化水素が酸化される。ここで、回復制御が実施されると燃焼リッチによって、排気中には通常よりも多くの炭化水素が含まれるようになる。その結果、HC吸着酸化触媒における炭化水素の吸着量が増加する。   According to the above configuration, the hydrocarbons in the exhaust gas that has passed through the NOx storage reduction catalyst are adsorbed by the HC adsorption oxidation catalyst, and the exhaust gas having excess oxygen flows into the HC adsorption oxidation catalyst, and is adsorbed by the catalyst. The hydrocarbons are oxidized. Here, when the recovery control is performed, the exhaust gas contains more hydrocarbons than usual due to the rich combustion. As a result, the amount of adsorption of hydrocarbons in the HC adsorption oxidation catalyst increases.

このときに強制添加制御を実行すると、強制添加制御にかかる燃料すなわち炭化水素をHC吸着酸化触媒が吸着しきれず、この燃料が下流側にすり抜けてしまう可能性が高くなる。そこで、本発明においては、燃焼リッチが終了することでHC吸着酸化触媒に流入する排気の空燃比がリーン側に変更された後、吸着された炭化水素がある程度酸化され、比較的に少なくなるまでの間は強制添加制御の実行を待機する。   If the forced addition control is executed at this time, the fuel for the forced addition control, that is, the hydrocarbon, cannot be absorbed by the HC adsorption oxidation catalyst, and there is a high possibility that this fuel will slip through downstream. Therefore, in the present invention, after the combustion rich is completed, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the HC adsorption oxidation catalyst is changed to the lean side, and then the adsorbed hydrocarbons are oxidized to some extent and become relatively small. During this period, execution of forced addition control is awaited.

すなわち、本発明において、目標タイミングは、燃焼リッチの終了によってHC吸着酸化触媒に吸着している炭化水素の吸着量が第四基準値以下に減少してから強制添加制御にかかる燃料がHC吸着酸化触媒に流入するように決定される。第四基準値とは、強制添加制御にかかる燃料が排気中に添加されても、当該燃料がHC吸着酸化触媒に確実に吸着されると判断できるHC吸着酸化触媒における炭化水素の吸着量の上限値である。   In other words, in the present invention, the target timing is that the fuel applied to the forced addition control after the adsorption amount of hydrocarbons adsorbed on the HC adsorption oxidation catalyst decreases to the fourth reference value or less due to the end of combustion rich It is determined to flow into the catalyst. The fourth reference value is the upper limit of the amount of adsorption of hydrocarbons in the HC adsorption oxidation catalyst that can be judged to be surely adsorbed by the HC adsorption oxidation catalyst even if the fuel for forced addition control is added to the exhaust gas. Value.

これによれば、強制添加制御にかかる燃料は、HC吸着酸化触媒において確実に吸着され、同触媒上で確実に酸化させることができる。また、強制添加制御は燃焼リッチが終了したあとに実行されるので、かかる燃料を酸化させるための酸素を充分に供給できる。従って、本発明によれば、添加弁における噴孔の詰まりの抑制と排気エミッションの向上とを好適に両立することができる。   According to this, the fuel for the forced addition control is reliably adsorbed by the HC adsorption oxidation catalyst and can be reliably oxidized on the catalyst. Further, since the forced addition control is executed after the combustion rich is completed, oxygen for oxidizing the fuel can be sufficiently supplied. Therefore, according to the present invention, it is possible to suitably achieve both suppression of the injection hole clogging in the addition valve and improvement of exhaust emission.

なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。   The means for solving the problems in the present invention can be used in combination as much as possible.

本発明にあっては、内燃機関の排気通路内に臨んだ噴孔から排気ガスに還元剤を添加する添加弁及び吸蔵還元型NOx触媒を備えた内燃機関の排気浄化装置において、添加弁における噴孔の詰まりの抑制と排気エミッションの向上とを両立することができる。   According to the present invention, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine provided with the addition valve for adding the reducing agent to the exhaust gas from the nozzle hole facing the exhaust passage of the internal combustion engine and the NOx storage reduction catalyst, the injection at the addition valve It is possible to achieve both suppression of clogging of holes and improvement of exhaust emission.

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例示的に詳しく説明する。尚、本実施の形態に記載されている構成要素の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、発明の技術的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 with reference to the drawings. It should be noted that the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are intended to limit the technical scope of the invention only to those unless otherwise specified. is not.

図1は本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関1と、その吸排気系の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、4サイクルディーゼルエンジンである。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine 1 to which an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment is applied and an intake / exhaust system thereof. The internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a four-cycle diesel engine.

内燃機関1には、吸気通路2および排気通路3が接続されている。この吸気通路2の途中には、スロットル4が設けられている。このスロットル4は、電動アクチュエータにより開閉される。スロットル4よりも上流の吸気通路2には、該吸気通路2内を流通する吸気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ5が設けられている。このエアフローメータ5により、内燃機関1の吸入新気量が測定される。   An intake passage 2 and an exhaust passage 3 are connected to the internal combustion engine 1. A throttle 4 is provided in the middle of the intake passage 2. The throttle 4 is opened and closed by an electric actuator. An air flow meter 5 that outputs a signal corresponding to the flow rate of the intake air flowing through the intake passage 2 is provided in the intake passage 2 upstream of the throttle 4. The air flow meter 5 measures the amount of fresh intake air in the internal combustion engine 1.

一方、排気通路3の途中には、吸蔵還元型NOx触媒(以下、単に「NOx触媒」と称する)6が備えられており、排気通路3はNOx触媒6の下流にて図示しないマフラーに接続されている。NOx触媒6は、例えば、アルミナを担体とし、その担体上に、カリウム(K)、ナトリウム(Na)、リチウム(Li)、もしくはセシウム(Cs)等のアルカリ金属と、バリウム(Ba)もしくはカルシウム(Ca)等のアルカリ土類と、ランタン(La)もしくはイットリウム(Y)等の希土類とから選択された少なくとも1つと、白金(Pt)等の貴金属とを担持して構成されている。尚、本実施の形態では、アルミナからなる担体上にバリウム(Ba)と白金(Pt)とを担持し、更に酸素吸蔵能力のあるセリア(Ce)を添加して構成されるNOx触媒を採用した。 On the other hand, an NOx storage reduction catalyst (hereinafter simply referred to as “NOx catalyst”) 6 is provided in the middle of the exhaust passage 3, and the exhaust passage 3 is connected to a muffler (not shown) downstream of the NOx catalyst 6. ing. For example, the NOx catalyst 6 uses alumina as a carrier, and on the carrier, an alkali metal such as potassium (K), sodium (Na), lithium (Li), or cesium (Cs), barium (Ba) or calcium ( It is configured to support at least one selected from alkaline earths such as Ca), rare earths such as lanthanum (La) or yttrium (Y), and a noble metal such as platinum (Pt). In this embodiment, a NOx catalyst constituted by supporting barium (Ba) and platinum (Pt) on a support made of alumina and further adding ceria (Ce 2 O 3 ) having oxygen storage capacity. It was adopted.

このように構成されたNOx触媒6は、該NOx触媒6に流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のNOxを吸蔵(吸収、吸着)する。一方、NOx触媒6に流入する排気の酸素濃度が低下したときは、NOx触媒6からNOxが離脱(放出)する。そして、NOx触媒6から放出されたNOxは、排気中に含まれる還元成分(炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)等)と反応して、還元浄化される。   The NOx catalyst 6 configured in this way occludes (absorbs and adsorbs) NOx in the exhaust when the oxygen concentration of the exhaust flowing into the NOx catalyst 6 is high. On the other hand, when the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 6 decreases, NOx is released (released) from the NOx catalyst 6. The NOx released from the NOx catalyst 6 reacts with reducing components (hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO), etc.) contained in the exhaust gas, and is reduced and purified.

本実施例では、NOx触媒6よりも上流の排気通路3には噴孔から還元剤としての燃料を排気中に添加する燃料添加弁7が備えられている。すなわち、燃料添加弁7において燃料を噴射する噴孔は排気通路3に臨むように形成されている。そして、燃料添加弁7は、後述するECU20からの信号により開弁して燃料を噴射する。本実施例においては燃料添加弁7が本発明における添加弁に相当する。   In this embodiment, the exhaust passage 3 upstream of the NOx catalyst 6 is provided with a fuel addition valve 7 for adding fuel as a reducing agent into the exhaust from the nozzle hole. That is, the injection hole for injecting fuel in the fuel addition valve 7 is formed so as to face the exhaust passage 3. The fuel addition valve 7 is opened by a signal from the ECU 20 described later to inject fuel. In this embodiment, the fuel addition valve 7 corresponds to the addition valve in the present invention.

以上述べたように構成された内燃機関1には、該内燃機関1を制御するための電子制御ユニットであるECU20が併設されている。このECU20は、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態を制御するユニットである。   The internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an ECU 20 that is an electronic control unit for controlling the internal combustion engine 1. The ECU 20 is a unit that controls the operation state of the internal combustion engine 1 in accordance with the operation conditions of the internal combustion engine 1 and the request of the driver.

ECU20には、運転者がアクセルペダル12を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検出可能なアクセル開度センサ13、及び機関回転数を検出するクランクポジションセンサ14が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がECU20に入力される。一方、ECU20には、燃料噴射弁11および燃料添加弁7が電気配線を介して接続され、該ECU20により燃料噴射弁11および燃料添加弁7の開閉時期が制御される。   The ECU 20 has an accelerator opening sensor 13 that can detect an engine load by outputting an electric signal corresponding to the amount of depression of the accelerator pedal 12 by the driver, and a crank position sensor 14 that detects the engine speed via electric wiring. The output signals of these various sensors are input to the ECU 20. On the other hand, the fuel injection valve 11 and the fuel addition valve 7 are connected to the ECU 20 via electrical wiring, and the ECU 20 controls the opening and closing timing of the fuel injection valve 11 and the fuel addition valve 7.

例えば、ECU20は、各種センサの出力信号から把握される内燃機関1の運転状態に基づき燃料噴射弁11の燃料噴射に係る制御を実施する。燃料の噴射量および噴射時期は、基本的にはアクセル開度センサ13により検出されるアクセルペダル12の踏み込み量、クランクポジションセンサ14により検出される機関回転数に基づき、予め設定されたマップ(図示省略)を参照して決定される。   For example, the ECU 20 performs control related to fuel injection of the fuel injection valve 11 based on the operating state of the internal combustion engine 1 that is grasped from the output signals of various sensors. The fuel injection amount and injection timing are basically determined based on a depression amount of the accelerator pedal 12 detected by the accelerator opening sensor 13 and an engine speed detected by the crank position sensor 14 (shown in the figure). It is determined with reference to (omitted).

ここで、NOx触媒6におけるNOx吸蔵量力には限りがあるため、内燃機関1が長期に亘りリーン燃焼運転されると、NOx触媒6のNOx吸蔵能力が飽和してしまう。そこで、本実施例では、NOx触媒6のNOx吸蔵能力が飽和する前に、NOx触媒6に吸蔵されたNOxを還元浄化するNOx還元処理が行われる。   Here, since the NOx occlusion capacity of the NOx catalyst 6 is limited, the NOx occlusion capacity of the NOx catalyst 6 is saturated when the internal combustion engine 1 is operated for lean combustion over a long period of time. Therefore, in this embodiment, before the NOx occlusion capacity of the NOx catalyst 6 is saturated, NOx reduction processing for reducing and purifying NOx occluded in the NOx catalyst 6 is performed.

具体的には、NOx触媒6に流入する排気の空燃比(以下、「流入排気空燃比」と称する)を目標空燃比に向けて比較的に短い周期でスパイク的(短時間)にリッチとする、所謂リッチスパイク制御を実行する。本実施例における目標空燃比はリッチ空燃比として設定される。その結果、NOx触媒6に吸蔵されたNOxがNOx触媒6から放出され、排気中のHCやCO等と反応することで還元される。本実施例におけるNOx還元処理は本発明における回復制御の一例である。   Specifically, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 6 (hereinafter referred to as “inflow exhaust air-fuel ratio”) is made rich in a spike (short time) in a relatively short cycle toward the target air-fuel ratio. In other words, so-called rich spike control is executed. The target air-fuel ratio in this embodiment is set as a rich air-fuel ratio. As a result, NOx occluded in the NOx catalyst 6 is released from the NOx catalyst 6 and is reduced by reacting with HC, CO, etc. in the exhaust. The NOx reduction process in the present embodiment is an example of the recovery control in the present invention.

リッチスパイク制御において流入排気空燃比を目標空燃比まで低下させるには、内燃機関1から排出される排気の空燃比を低下させることによっても、また燃料添加弁7から燃料を噴射させることによっても行うことができる。つまり、これらの手段によってNOx触媒6へ還元剤を供給することにより、NOx触媒6に吸蔵されているNOxの還元を行うことができる。   In the rich spike control, the inflow exhaust air-fuel ratio is reduced to the target air-fuel ratio by reducing the air-fuel ratio of the exhaust discharged from the internal combustion engine 1 or by injecting fuel from the fuel addition valve 7. be able to. That is, by supplying a reducing agent to the NOx catalyst 6 by these means, NOx occluded in the NOx catalyst 6 can be reduced.

ここで、内燃機関1から排出される排気の空燃比を低下させる場合、ECU20は、スロットル4を閉じ側へ変更することにより吸入空気量を減少させたり、主噴射を行った後の膨張行程中若しくは排気行程中に再度燃料を噴射する副噴射(ポスト噴射)を燃料噴射弁11に行わせる。また、本実施例における内燃機関1は排気通路3内を流通する排気の一部を吸気通路2へ再循環させるEGR装置を備えていても良い。この場合には、排気通路3内から吸気通路2へ再循環する排気ガス(EGRガス)量の増加を併せて実行することで該内燃機関1から排出される排気の空燃比を低下させても良い。   Here, when lowering the air-fuel ratio of the exhaust discharged from the internal combustion engine 1, the ECU 20 reduces the intake air amount by changing the throttle 4 to the closed side or during the expansion stroke after performing the main injection. Alternatively, the fuel injection valve 11 is caused to perform sub-injection (post injection) for injecting fuel again during the exhaust stroke. Further, the internal combustion engine 1 in this embodiment may include an EGR device that recirculates a part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 3 to the intake passage 2. In this case, even if the amount of exhaust gas (EGR gas) recirculated from the exhaust passage 3 to the intake passage 2 is increased, the air-fuel ratio of the exhaust discharged from the internal combustion engine 1 can be reduced. good.

ここで、内燃機関1から排出される排気空燃比の低下のことを以下、「燃焼リッチ」と称する。本実施例においてはスロットル4、燃料噴射弁11を制御して燃焼リッチを実行するECU20が、本発明における燃焼リッチ手段に相当する。また、燃料添加弁7から燃料を噴射させることによる排気空燃比の低下のことを以下、「排気添加リッチ」と称する。   Here, the reduction of the exhaust air-fuel ratio discharged from the internal combustion engine 1 is hereinafter referred to as “combustion rich”. In this embodiment, the ECU 20 that controls the throttle 4 and the fuel injection valve 11 to execute the combustion rich corresponds to the combustion rich means in the present invention. The reduction in the exhaust air-fuel ratio caused by injecting fuel from the fuel addition valve 7 is hereinafter referred to as “exhaust addition rich”.

本実施例においては、リッチスパイク制御を実行する際には、少なくとも燃焼リッチが実行され、内燃機関1から排出される排気の空燃比がベース空燃比と比較して低下させられる。ベース空燃比はリッチスパイク制御を実行しないときの内燃機関1の空燃比であり、内燃機関1の負荷等により設定される。これによれば、内燃機関1の燃焼室内で混合気の空燃比を大幅に低下させることができ、しかもNOx還元効率の高いCOが燃焼室内で生成されるため、NOx還元効率を高めることができる。   In the present embodiment, when rich spike control is executed, at least combustion rich is executed, and the air-fuel ratio of the exhaust discharged from the internal combustion engine 1 is lowered compared to the base air-fuel ratio. The base air-fuel ratio is the air-fuel ratio of the internal combustion engine 1 when the rich spike control is not executed, and is set by the load of the internal combustion engine 1 or the like. According to this, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture can be greatly reduced in the combustion chamber of the internal combustion engine 1, and CO with high NOx reduction efficiency is generated in the combustion chamber, so that the NOx reduction efficiency can be increased. .

しかしながら、内燃機関1の運転状態によっては燃焼リッチの実行だけでは流入排気空燃比を目標空燃比まで低下させることが困難となる場合がある。例えば、内燃機関1の高負荷運転時のように燃焼噴射弁11からの燃料噴射量が多い場合には、燃焼室における混合気の燃焼状態が不安定になる虞がある。その場合には、排気添加リッチを併せて実行することで流入排気空燃比を目標空燃比まで確実に低下させることができる。   However, depending on the operating state of the internal combustion engine 1, it may be difficult to reduce the inflow exhaust air-fuel ratio to the target air-fuel ratio only by executing the combustion rich. For example, when the amount of fuel injection from the combustion injection valve 11 is large, such as during high-load operation of the internal combustion engine 1, the combustion state of the air-fuel mixture in the combustion chamber may become unstable. In that case, the inflow exhaust air-fuel ratio can be reliably lowered to the target air-fuel ratio by executing the exhaust addition rich together.

具体的には、本実施例ではECU20がリッチスパイク制御の実行条件が成立しているかどうか判別する。リッチスパイク制御の実行条件とは、本実施例においてはNOx還元処理、或いはSOx被毒回復処理を実行するべきと判断されるときに成立する。例えば、内燃機関1の運転履歴等に基づいてNOx触媒6におけるNOx吸蔵量、SOx吸蔵量を推定し、これら夫々に設定される規定値以上にこれらの推定値が到達した場合にリッチス
パイク制御の実行条件が成立する。
Specifically, in this embodiment, the ECU 20 determines whether or not the execution condition of the rich spike control is satisfied. The execution condition of the rich spike control is satisfied when it is determined that the NOx reduction process or the SOx poisoning recovery process should be executed in this embodiment. For example, the NOx occlusion amount and the SOx occlusion amount in the NOx catalyst 6 are estimated based on the operation history of the internal combustion engine 1 and the rich spike control is performed when these estimated values reach a predetermined value or more set for each of them. The execution condition is met.

そして、ECU20は内燃機関1の運転状態を検出する。具体的には、現在のアクセル開度センサ13の出力値、クランクポジションセンサ14の出力値、エアフローメータ5の出力値等がECU20によって読み込まれる。そして、ECU20は、現在のベース空燃比及び目標空燃比に基づいて、燃焼リッチを行う際の目標となる内燃機関1から排出される排気の空燃比を設定し、この空燃比に基づいてスロットル4の開度、燃料噴射弁11によるポスト噴射量等が制御され、燃焼リッチが実行される。また、燃焼リッチの実行だけでは、流入排気空燃比を目標空燃比まで低下することができない場合には、燃料添加弁7による排気添加リッチにかかる燃料添加量および添加時期がECU20により決定され、排気添加リッチが実行される。   Then, the ECU 20 detects the operating state of the internal combustion engine 1. Specifically, the current output value of the accelerator opening sensor 13, the output value of the crank position sensor 14, the output value of the air flow meter 5, etc. are read by the ECU 20. Then, the ECU 20 sets the air-fuel ratio of the exhaust discharged from the internal combustion engine 1 that is a target when performing the combustion rich based on the current base air-fuel ratio and the target air-fuel ratio, and the throttle 4 And the post-injection amount by the fuel injection valve 11 are controlled, and combustion rich is executed. If the inflow exhaust air-fuel ratio cannot be reduced to the target air-fuel ratio only by executing the combustion rich, the ECU 20 determines the fuel addition amount and the addition timing for the exhaust addition rich by the fuel addition valve 7, and the exhaust Additive rich is performed.

ところで、このようにリッチスパイク制御に際して燃焼リッチを実行すると、通常運転時に比べて内燃機関1から排出されるスモーク及びSOF分の排出量が多くなる。このスモークやSOF分が燃料添加弁7の噴孔に侵入すると、それがデポジットと化して噴孔が詰まりやすくなる。   By the way, when the combustion rich is executed in the rich spike control as described above, the amount of smoke and SOF discharged from the internal combustion engine 1 is increased as compared with the normal operation. When this smoke or SOF component enters the nozzle hole of the fuel addition valve 7, it becomes a deposit and the nozzle hole is easily clogged.

そこで、ECU20は、燃焼リッチを行うことで生じ易くなる燃料添加弁7の噴孔の詰まりを抑制すべく、燃料添加弁7から強制的に燃料を排気中に添加する制御(以下、「強制添加制御」と称する)を行う。これにより、燃料添加弁7の噴孔内にデポジット化したスモークやSOF分を燃料によって洗い流すことができる。   Therefore, the ECU 20 forcibly adds fuel into the exhaust from the fuel addition valve 7 in order to suppress clogging of the nozzle hole of the fuel addition valve 7 that is likely to occur due to rich combustion (hereinafter referred to as “forced addition”). Control). As a result, the smoke or SOF deposited in the nozzle hole of the fuel addition valve 7 can be washed away by the fuel.

次に、本実施例における強制添加制御にかかる燃料を添加させるタイミング(以下、「強制添加タイミング」と称する)Tmについて説明する。本実施例においては強制添加タイミングTmが本発明における所定の目標タイミングに相当する。図2は、リッチスパイク制御を実行する際のリッチ燃焼のON−OFF、流入排気空燃比A/F、NOx触媒6におけるNOx放出量Qdnを例示したタイムチャートである。   Next, the timing (hereinafter referred to as “forced addition timing”) Tm for adding fuel for forced addition control in this embodiment will be described. In this embodiment, the forced addition timing Tm corresponds to the predetermined target timing in the present invention. FIG. 2 is a time chart illustrating the rich combustion ON / OFF, the inflow exhaust air-fuel ratio A / F, and the NOx release amount Qdn in the NOx catalyst 6 when the rich spike control is executed.

最上段に図示したタイムチャートはリッチ燃焼のON−OFFを示している。ここでリッチ燃焼はONのときに実行され、OFFのときに非実行とされる。すなわち、図2においては時間t1から時間t2の間に亘り燃焼リッチが実行される。   The time chart shown in the uppermost row shows ON / OFF of rich combustion. Here, rich combustion is executed when ON, and is not executed when OFF. That is, in FIG. 2, combustion rich is performed from time t1 to time t2.

また、中段に示すタイムチャートは流入排気空燃比A/Fを示し、最下段に示すタイムチャートはNOx放出量Qdnを示している。NOx放出量Qdnは、流入排気空燃比A/Fが低下することによってNOx触媒6から放出されるNOxの単位時間当たりの放出量である。本実施例においてはNOx放出量Qdnが本発明におけるNOx離脱量に相当する。   The time chart shown in the middle stage shows the inflow exhaust air-fuel ratio A / F, and the time chart shown in the bottom stage shows the NOx release amount Qdn. The NOx release amount Qdn is the release amount per unit time of NOx released from the NOx catalyst 6 as the inflow exhaust air-fuel ratio A / F decreases. In this embodiment, the NOx release amount Qdn corresponds to the NOx release amount in the present invention.

時間t1において燃焼リッチがON、すなわち燃焼リッチの実行が開始されると、流入排気空燃比A/F目標空燃比に向かって低下する。その結果、NOx触媒6に吸蔵されているNOxが放出されるため、NOx放出量Qdnが増加してゆく。ここで、NOx放出量Qdnは燃焼リッチの実行時において一定ではなく、図示のようにNOxの放出開始後は時間の経過と共に増加してゆくが、やがてピーク値(最大値)Qdnpeakに到達する。これは、NOxの放出によって、NOx吸蔵量が次第に減少するためである。そして、NOx放出量Qdnはピーク値Qdnpeakに到達した後は徐々に減少する。そして、時間t2において燃焼リッチの実行が終了すると、NOx放出量Qdnは急激に減少し、最終的にNOx放出量Qdnが0になる。   When combustion rich is turned on at time t1, that is, when execution of combustion rich is started, the inflowing exhaust air-fuel ratio A / F decreases toward the target air-fuel ratio. As a result, since NOx stored in the NOx catalyst 6 is released, the NOx release amount Qdn increases. Here, the NOx release amount Qdn is not constant when the combustion rich is performed, and increases as time passes after the start of NOx release as shown in the figure, but eventually reaches the peak value (maximum value) Qdnpeak. This is because the NOx occlusion amount gradually decreases due to the release of NOx. The NOx release amount Qdn gradually decreases after reaching the peak value Qdnpeak. Then, when the execution of the combustion rich is completed at time t2, the NOx release amount Qdn rapidly decreases and finally the NOx release amount Qdn becomes zero.

本実施例の強制添加制御では、強制添加制御にかかる燃料をNOxとの間で酸化還元反応が起こるように燃料添加弁7に添加させる。そうすることで、NOxを酸化剤として強
制添加制御にかかる燃料を確実に酸化させることができる。なお、上記NOxには、燃焼リッチの実行によってNOx触媒6から放出されるNOxの他、内燃機関1から排出され、NOx触媒6に流入する排気に元々含まれていたNOxが包含される。
In the forced addition control of this embodiment, the fuel for forced addition control is added to the fuel addition valve 7 so that an oxidation-reduction reaction occurs with NOx. By doing so, the fuel concerning forced addition control can be reliably oxidized using NOx as an oxidant. The NOx includes NOx originally included in the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 1 and flowing into the NOx catalyst 6 in addition to NOx released from the NOx catalyst 6 by execution of the rich combustion.

ここで、図中に示した符号Qdnbは基準NOx放出量を示したものである。基準NOx放出量Qdnbは、強制添加制御にかかる燃料をNOx触媒6から放出されるNOxによって酸化させるために充分なNOx放出量の下限値であり、予め実験的に求められる。本実施例においては基準NOx放出量が本発明における第一基準値に相当する。   Here, the symbol Qdnb shown in the figure indicates the reference NOx release amount. The reference NOx release amount Qdnb is a lower limit value of the NOx release amount sufficient to oxidize the fuel for forced addition control with the NOx released from the NOx catalyst 6, and is obtained experimentally in advance. In this embodiment, the reference NOx release amount corresponds to the first reference value in the present invention.

ここで、NOx放出量Qdnが基準NOx放出量Qdnb以上に維持される期間の始期を時間t3、終期を時間t4にて図中に示す。本実施例における強制添加タイミングTmは、時間t3から時間t4までの範囲内で、すなわちNOx放出量Qdnが基準NOx放出量Qdnb以上に維持される期間の範囲内で強制添加制御にかかる燃料がNOx触媒6に流入するように決定される。ここで、燃料添加弁7から強制添加制御にかかる燃料が添加されたあと、燃料が実際にNOx触媒6へと流入するまで若干のタイムラグが生じ得る。その点、本実施例における強制添加タイミングTmは、このタイムラグを考慮に入れて決定される。   Here, the beginning of the period in which the NOx release amount Qdn is maintained at the reference NOx release amount Qdnb or more is shown in the drawing at time t3 and the end at time t4. The forcible addition timing Tm in the present embodiment is within the range from time t3 to time t4, that is, within the period during which the NOx release amount Qdn is maintained at or above the reference NOx release amount Qdnb. It is determined to flow into the catalyst 6. Here, after the fuel for the forced addition control is added from the fuel addition valve 7, there may be a slight time lag until the fuel actually flows into the NOx catalyst 6. In this respect, the forced addition timing Tm in the present embodiment is determined in consideration of this time lag.

以上のように、本制御によれば燃料添加弁7の噴孔内にデポジットされたスモークやSOF分を燃料によって流すとともに、この燃料をNOx触媒6において確実に酸化させることができる。従って、燃料添加弁7における噴孔の詰まりの抑制及び排気エミッションの向上を好適に両立することが可能となる。   As described above, according to this control, the smoke and SOF deposited in the nozzle hole of the fuel addition valve 7 can be caused to flow by the fuel, and the fuel can be reliably oxidized in the NOx catalyst 6. Accordingly, it is possible to suitably achieve both suppression of nozzle hole clogging and improvement of exhaust emission in the fuel addition valve 7.

なお、図2において、流入排気空燃比A/F及びNOx放出量Qdnは経時とともに直線的に推移しているがあくまでもこれは模擬的に示したものであり、例えば曲線的に推移していても良いのは勿論である。また、強制添加制御にかかる燃料がNOx触媒6へと流入させる期間は、時間t3から時間t4までの範囲のうち一部分の期間であっても良いのは勿論である。また、より確実に燃料をNOxによって酸化させるため、NOx放出量Qdnがピーク値Qdnpeak近傍となるタイミングで燃料添加弁7からの燃料がNOx触媒6に流入するように強制添加タイミングTmを決定しても良い。   In FIG. 2, the inflow exhaust air-fuel ratio A / F and the NOx release amount Qdn change linearly with time, but this is merely a simulation and may be, for example, curved. Of course it is good. Of course, the period during which the fuel for the forced addition control flows into the NOx catalyst 6 may be a partial period in the range from the time t3 to the time t4. In order to oxidize the fuel with NOx more reliably, the forced addition timing Tm is determined so that the fuel from the fuel addition valve 7 flows into the NOx catalyst 6 at a timing when the NOx release amount Qdn becomes near the peak value Qdnpeak. Also good.

また、リッチスパイク制御にかかる燃焼リッチの実行が開始される時間t1、NOx放出量Qdnが基準NOx放出量Qdnb以上に維持される期間を決定づける時間t3、時間t4及び強制添加タイミングTmの関係については予め実験的に求めておき、マップとしてECU20に記憶しておいても良い。また、NOxセンサによって、NOx触媒6からのNOx放出量Qdnを検出することによって、強制添加タイミングTmを決定しても良い。   Regarding the relationship between the time t1 at which the execution of the rich combustion related to the rich spike control is started, the time t3 that determines the period during which the NOx release amount Qdn is maintained above the reference NOx release amount Qdnb, the time t4, and the forced addition timing Tm It may be obtained experimentally in advance and stored in the ECU 20 as a map. Further, the forcible addition timing Tm may be determined by detecting the NOx release amount Qdn from the NOx catalyst 6 with a NOx sensor.

次に、本実施例における強制添加制御の応用例について説明する。以下に説明する応用例では、NOx触媒6のSOx被毒を回復させるSOx被毒回復処理を行う際にNOx触媒6から放出されるSOxによって強制添加制御にかかる燃料を酸化させる。   Next, an application example of forced addition control in the present embodiment will be described. In the application example described below, the fuel for the forced addition control is oxidized by the SOx released from the NOx catalyst 6 when performing the SOx poisoning recovery process for recovering the SOx poisoning of the NOx catalyst 6.

排気中に含まれるSOxがNOx触媒6に流入すると、NOxと略同様のメカニズムで吸蔵される。そして、SOxの吸蔵量が増加すると、NOx触媒6のNOx吸蔵能力が低下するSOx被毒が生じるためSOx被毒回復処理が行われる。   When SOx contained in the exhaust gas flows into the NOx catalyst 6, it is occluded by a mechanism substantially similar to that of NOx. When the SOx occlusion amount increases, SOx poisoning that reduces the NOx occlusion capacity of the NOx catalyst 6 occurs, so the SOx poisoning recovery process is performed.

具体的には、NOx触媒6の雰囲気温度をおよそ600乃至650℃の高温域まで昇温させるとともに、リッチスパイク制御を行うことで流入排気空燃比A/Fをリッチ空燃比である目標空燃比まで低下させる。そうするとNOx触媒6に吸蔵されているSOxが該NOx触媒6から放出され、HCやCOと反応することで還元される。   Specifically, the ambient temperature of the NOx catalyst 6 is raised to a high temperature range of approximately 600 to 650 ° C. and rich spike control is performed to bring the inflow exhaust air-fuel ratio A / F to the target air-fuel ratio that is the rich air-fuel ratio. Reduce. Then, the SOx stored in the NOx catalyst 6 is released from the NOx catalyst 6 and is reduced by reacting with HC and CO.

ここで、本応用例における強制添加タイミングTmは、NOx触媒6からSOxが放出されている間に強制添加制御にかかる燃料がNOx触媒6に流入するように決定される。SOx被毒回復処理においてNOx触媒6から放出されるSOxの単位時間当たりの放出量をSOx放出量Qdsと称する。強制添加タイミングTmは、SOx放出量Qdsが基準SOx放出量Qdsb以上に維持される期間の範囲内で強制添加制御にかかる燃料がNOx触媒6に流入するように決定される。   Here, the forcible addition timing Tm in this application example is determined so that the fuel for the forcible addition control flows into the NOx catalyst 6 while SOx is released from the NOx catalyst 6. The release amount per unit time of SOx released from the NOx catalyst 6 in the SOx poisoning recovery process is referred to as SOx release amount Qds. The forcible addition timing Tm is determined so that the fuel related to the forcible addition control flows into the NOx catalyst 6 within a range in which the SOx release amount Qds is maintained at the reference SOx release amount Qdsb or more.

基準SOx放出量Qdsbとは、強制添加制御にかかる燃料をNOx触媒6から放出されるSOxに酸化させるために充分なSOx放出量の下限値であり、予め実験的に求められる。本実施例においてはSOx放出量Qdsが本発明におけるSOx離脱量に相当し、基準SOx放出量Qdsbが第二基準値に相当する。これによれば、SOxを酸化剤として強制添加制御にかかる燃料を確実に酸化させることができる。なお、上記SOxには、燃焼リッチの実行によってNOx触媒6から放出されるSOxの他、内燃機関1から排出され、NOx触媒6に流入する排気に元々含まれていたSOxが包含される。   The reference SOx release amount Qdsb is a lower limit value of the SOx release amount sufficient to oxidize the fuel for forced addition control to SOx released from the NOx catalyst 6, and is obtained experimentally in advance. In this embodiment, the SOx release amount Qds corresponds to the SOx release amount in the present invention, and the reference SOx release amount Qdsb corresponds to the second reference value. According to this, the fuel concerning forced addition control can be reliably oxidized using SOx as an oxidizing agent. The SOx includes SOx that is discharged from the internal combustion engine 1 and that is originally contained in the exhaust gas that flows into the NOx catalyst 6 in addition to SOx that is released from the NOx catalyst 6 by the execution of the rich combustion.

次に、本発明を実施するための実施の形態として、第2の実施例について説明する。図3は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関1と、その吸排気系の概略構成を示す図である。図3において図1に示した構成と同様であるものは、同一の符号を付すことで説明を省略する。   Next, a second example will be described as an embodiment for carrying out the present invention. FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of the internal combustion engine 1 to which the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment is applied and its intake and exhaust system. In FIG. 3, the same components as those shown in FIG.

本実施例におけるNOx触媒6よりも下流の排気通路3には、アンモニアの供給によって排気中のNOxを還元浄化する選択還元型NOx触媒(以下、「SCR触媒」と称する)21が備えられる。また、NOx触媒6とSCR触媒21との間の排気通路3には、噴孔から還元剤としての尿素水を排気中に添加する尿素添加弁22が備えられている。尿素添加弁22における尿素水を噴射する噴孔は、燃料添加弁7の噴孔と同様に排気通路3に臨むように形成されている。また尿素添加弁22はECU20と電気的に接続され、ECU20からの信号により開弁して尿素水を排気中に添加する。   In the present embodiment, the exhaust passage 3 downstream of the NOx catalyst 6 is provided with a selective reduction type NOx catalyst (hereinafter referred to as “SCR catalyst”) 21 that reduces and purifies NOx in the exhaust by supplying ammonia. Further, the exhaust passage 3 between the NOx catalyst 6 and the SCR catalyst 21 is provided with a urea addition valve 22 for adding urea water as a reducing agent into the exhaust from the nozzle hole. The nozzle hole for injecting urea water in the urea addition valve 22 is formed so as to face the exhaust passage 3 in the same manner as the nozzle hole of the fuel addition valve 7. The urea addition valve 22 is electrically connected to the ECU 20 and is opened by a signal from the ECU 20 to add urea water into the exhaust gas.

尿素添加弁22から排気中に添加された尿素水は、排気中で加水分解されてアンモニアが生成される。そして、このアンモニアが排気とともにSCR触媒21に流入することで、該SCR触媒21にNOxの還元剤として作用するアンモニアが供給される。本実施例においては尿素添加弁22が本発明における添加弁に相当する。また、本実施例においてはSCR触媒21が本発明における後段触媒に相当する。   The urea water added to the exhaust gas from the urea addition valve 22 is hydrolyzed in the exhaust gas to generate ammonia. The ammonia flows into the SCR catalyst 21 together with the exhaust gas, whereby ammonia that acts as a NOx reducing agent is supplied to the SCR catalyst 21. In this embodiment, the urea addition valve 22 corresponds to the addition valve in the present invention. In this embodiment, the SCR catalyst 21 corresponds to the latter stage catalyst in the present invention.

一方、NOx触媒6に対するNOx還元処理、SOx被毒回復処理については実施例1と同様である。すなわち、ECU20は、燃焼リッチ、或いは燃焼リッチ及び排気添加リッチの併用によってリッチスパイク制御を行う。そして、リッチスパイク中は排気中のスモークやSOF分が増加するため、燃料添加弁7及び尿素添加弁22から強制的に燃料及び尿素水を添加させる強制添加制御が実行される。   On the other hand, the NOx reduction process and the SOx poisoning recovery process for the NOx catalyst 6 are the same as in the first embodiment. That is, the ECU 20 performs rich spike control by combustion rich or a combination of combustion rich and exhaust addition rich. During the rich spike, smoke and SOF components in the exhaust gas increase, so that forced addition control for forcibly adding fuel and urea water from the fuel addition valve 7 and the urea addition valve 22 is executed.

燃料添加弁7に対する強制添加制御については既述のため説明を省略し、尿素添加弁22に対する強制添加制御について説明する。NOx触媒6に対するNOx還元処理においてNOx触媒6から放出されたNOxの一部は、NOx触媒6から流出してSCR触媒21に流入する。またSOx被毒回復処理においてNOx触媒6から放出されたSOxの一部は、NOx触媒6から流出してSCR触媒21に流入する。   Since the forced addition control for the fuel addition valve 7 has already been described, a description thereof will be omitted, and the forced addition control for the urea addition valve 22 will be described. Part of the NOx released from the NOx catalyst 6 in the NOx reduction process for the NOx catalyst 6 flows out from the NOx catalyst 6 and flows into the SCR catalyst 21. Further, a part of the SOx released from the NOx catalyst 6 in the SOx poisoning recovery process flows out from the NOx catalyst 6 and flows into the SCR catalyst 21.

本実施例では、上記のようにSCR触媒21に流入するNOx又はSOxによって強制添加制御にかかる尿素水を酸化させる。すなわち、強制添加タイミングTmは、SCR触
媒21に流入するNOx又はSOxによって強制添加制御にかかる尿素水が酸化されるように決定される。なお、ここでいう、NOx又はSOxには、リッチ燃焼の実行によってNOx触媒6から離脱したNOx又はSOxの他、内燃機関1から排出された排気に元々含まれていたNOx又はSOxであってNOx触媒6をすり抜けてきたNOx又はSOxも包含される。これにより、強制添加制御にかかる尿素水は、NOx又はSOxを酸化剤として確実に酸化されるので、尿素添加弁22における噴孔の詰まりの抑制及び排気エミッションの向上を好適に両立することができる。
In this embodiment, the urea water for forced addition control is oxidized by NOx or SOx flowing into the SCR catalyst 21 as described above. That is, the forcible addition timing Tm is determined so that the urea water for the forcible addition control is oxidized by NOx or SOx flowing into the SCR catalyst 21. The NOx or SOx referred to here is NOx or SOx originally contained in the exhaust gas exhausted from the internal combustion engine 1 in addition to NOx or SOx separated from the NOx catalyst 6 by the execution of rich combustion. NOx or SOx that has passed through the catalyst 6 is also included. As a result, the urea water for forced addition control is reliably oxidized using NOx or SOx as an oxidant, so that it is possible to suitably achieve both suppression of nozzle hole clogging in the urea addition valve 22 and improvement of exhaust emission. .

また、本実施例においては、NOx触媒6の下流側にSCR触媒21を設けているが、これに代わって他種の排気浄化触媒を配置しても良く、酸化触媒、酸化能やNOx吸蔵能を有するパティキュレートフィルタ等、いかなるものであっても良い。   Further, in this embodiment, the SCR catalyst 21 is provided on the downstream side of the NOx catalyst 6, but instead of this, another type of exhaust purification catalyst may be disposed, and the oxidation catalyst, the oxidation ability and the NOx storage ability may be provided. Any filter such as a particulate filter having

次に、本発明を実施するための実施の形態として、第3の実施例について説明する。本実施例における内燃機関1及びその吸排気系の構成において図1に示した構成と同様であるので、説明を省略する。   Next, a third example will be described as an embodiment for carrying out the present invention. The configuration of the internal combustion engine 1 and its intake / exhaust system in this embodiment is the same as the configuration shown in FIG.

ここで、NOx触媒6は酸素吸蔵能力を有しており、同触媒に流入する排気の空燃比が高いときには酸素を吸蔵し、排気の空燃比が低下すると吸蔵した酸素を放出させる。本実施例にかかる強制添加制御では、NOx触媒6に吸蔵された酸素を酸化剤として燃料を酸化させることとした。   Here, the NOx catalyst 6 has an oxygen storage capacity, stores oxygen when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst is high, and releases the stored oxygen when the air-fuel ratio of the exhaust gas decreases. In the forced addition control according to this embodiment, the fuel is oxidized using oxygen stored in the NOx catalyst 6 as an oxidant.

本実施例における燃料添加弁7の噴孔の詰まりを抑制する強制添加制御について図4を参照して説明する。図4は、リッチスパイク制御におけるリッチ燃焼のON−OFF、流入排気空燃比A/F、NOx触媒6における酸素吸蔵量Qoを例示したタイムチャートである。ここで、酸素吸蔵量Qoとは、NOx触媒6の有する酸素吸蔵能力によって吸蔵された酸素量を意味する。   The forced addition control which suppresses clogging of the nozzle hole of the fuel addition valve 7 in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a time chart illustrating the ON / OFF of rich combustion in the rich spike control, the inflow exhaust air-fuel ratio A / F, and the oxygen storage amount Qo in the NOx catalyst 6. Here, the oxygen storage amount Qo means the amount of oxygen stored by the oxygen storage capability of the NOx catalyst 6.

図4において、最上段にリッチ燃焼のON−OFFを示し、中段に流入排気空燃比A/Fを示し、最下段に酸素吸蔵量Qoを示す。なお、リッチ燃焼のON及びOFF、流入排気空燃比A/Fについては既述のため、説明を省略する。図示のように、時間t1において燃焼リッチがON、すなわち燃焼リッチが開始され流入排気空燃比A/Fが低下すると、NOx触媒6からは吸蔵されていた酸素が放出されるため酸素吸蔵量Qoが減少する。   In FIG. 4, rich combustion ON / OFF is shown at the top, the inflow exhaust air-fuel ratio A / F is shown at the middle, and the oxygen storage amount Qo is shown at the bottom. Since rich combustion ON / OFF and inflow exhaust air-fuel ratio A / F have already been described, description thereof will be omitted. As shown in the figure, when the combustion rich is turned on at time t1, that is, when the combustion rich is started and the inflow exhaust air-fuel ratio A / F is lowered, the stored oxygen is released from the NOx catalyst 6, so the oxygen storage amount Qo is reduced. Decrease.

一方、時間t2において燃焼リッチがOFF、すなわち燃焼リッチが終了するとNOx触媒6にはリーン空燃比の排気が流入するため、酸素吸蔵量Qoが増加する。ここで、図中に示した符号Qobは基準酸素吸蔵量Qobを示したものである。基準酸素吸蔵量Qobは、強制添加制御にかかる燃料をNOx触媒6に吸蔵された酸素によって酸化させるために充分と判断できる酸素吸蔵量の下限値であり、予め実験的に求められる。本実施例においては基準酸素吸蔵量Qobが本発明における第三基準値に相当する。   On the other hand, when the combustion rich is turned off at time t2, that is, when the combustion rich ends, the lean air-fuel ratio exhaust gas flows into the NOx catalyst 6, so the oxygen storage amount Qo increases. Here, the symbol Qob shown in the figure indicates the reference oxygen storage amount Qob. The reference oxygen storage amount Qob is a lower limit value of the oxygen storage amount that can be determined to be sufficient to oxidize the fuel for forced addition control with the oxygen stored in the NOx catalyst 6, and is obtained experimentally in advance. In this embodiment, the reference oxygen storage amount Qob corresponds to the third reference value in the present invention.

ここで、酸素吸蔵量Qoが基準酸素吸蔵量Qob以上となるまで回復する時点を時間t5として図中に図示する。本実施例の強制添加タイミングTmは、強制添加制御にかかる燃料が時間t5以降にNOx触媒6に流入するように決定される。すなわち、強制添加タイミングTmは、燃焼リッチの終了によって酸素吸蔵量Qoが基準酸素吸蔵量Qob以上に回復してから強制添加制御にかかる燃料がNOx触媒6に流入するように決定される。言い換えると、酸素吸蔵量Qoが基準酸素吸蔵量Qob以上になるまで、強制添加制御にかかる燃料のNOx触媒6への流入が待機されることになる。   Here, a time point at which the oxygen storage amount Qo recovers until the oxygen storage amount Qo becomes equal to or greater than the reference oxygen storage amount Qob is illustrated in the drawing as time t5. The forced addition timing Tm of this embodiment is determined so that the fuel related to the forced addition control flows into the NOx catalyst 6 after time t5. That is, the forcible addition timing Tm is determined so that the fuel for the forcible addition control flows into the NOx catalyst 6 after the oxygen storage amount Qo recovers to the reference oxygen storage amount Qob or more by the end of the combustion rich. In other words, the flow of fuel for forced addition control into the NOx catalyst 6 is waited until the oxygen storage amount Qo becomes equal to or greater than the reference oxygen storage amount Qob.

なお、上記の時間t5は、燃焼リッチがOFFされる時間t2からの経過時間と酸素吸
蔵量Qoとの関係が格納されたマップに基づいて求めることができる。そして、燃料添加弁7から添加された燃料がNOx触媒6に流入するまでに要する時間と、時間t5とに基づいて強制添加タイミングTmを決定することができる。また、本実施例ではNOx触媒6の上流の排気通路3に流入排気空燃比A/Fを検出する空燃比センサ、あるいはO2センサを配置し、これらの検出値に基づいて強制添加タイミングTmを決定しても良い。また、図4において、流入排気空燃比A/F及び酸素吸蔵量Qoは経時とともに直線的に推移しているがあくまでもこれは模擬的に示したものであり、例えば曲線的に推移していても良いのは勿論である。
In addition, said time t5 can be calculated | required based on the map in which the relationship between the elapsed time from the time t2 when combustion rich is turned off, and the oxygen storage amount Qo was stored. The forced addition timing Tm can be determined based on the time required for the fuel added from the fuel addition valve 7 to flow into the NOx catalyst 6 and the time t5. In this embodiment, an air-fuel ratio sensor or an O2 sensor for detecting the inflow exhaust air-fuel ratio A / F is arranged in the exhaust passage 3 upstream of the NOx catalyst 6, and the forced addition timing Tm is determined based on these detected values. You may do it. In FIG. 4, the inflowing exhaust air-fuel ratio A / F and the oxygen storage amount Qo change linearly with time, but this is merely a simulation, and for example, even if it changes in a curved line. Of course it is good.

以上のように、本制御によれば、強制添加制御にかかる燃料をNOx触媒6に吸蔵された酸素によって確実に酸化させることができる。従って、燃料添加弁7における噴孔の詰まりの抑制及び排気エミッションの向上を好適に両立することができる。   As described above, according to this control, the fuel for the forced addition control can be reliably oxidized by the oxygen stored in the NOx catalyst 6. Therefore, it is possible to suitably achieve both suppression of the injection hole clogging and improvement of exhaust emission in the fuel addition valve 7.

次に、本発明を実施するための実施の形態として、第4の実施例について説明する。図5は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関1と、その吸排気系の概略構成を示す図である。図5において図1に示した構成と同様であるものは、同一の符号を付すことで説明を省略する。図示のように、本実施例ではNOx触媒6よりも下流の排気通路3には、排気中に含まれるHCを吸着及び酸化可能なスイーパ23が配置されている。スイーパ23は、酸素過剰な排気が流入することで吸着したHCを酸化させることができる。本実施例においてはスイーパ23が本発明におけるHC吸着酸化触媒に相当する。   Next, a fourth example will be described as an embodiment for carrying out the present invention. FIG. 5 is a diagram illustrating a schematic configuration of an internal combustion engine 1 to which the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment is applied and an intake / exhaust system thereof. In FIG. 5, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. As shown in the drawing, in this embodiment, a sweeper 23 capable of adsorbing and oxidizing HC contained in the exhaust is disposed in the exhaust passage 3 downstream of the NOx catalyst 6. The sweeper 23 can oxidize the adsorbed HC when the oxygen-excess exhaust flows. In this embodiment, the sweeper 23 corresponds to the HC adsorption oxidation catalyst in the present invention.

次に、本実施例における燃料添加弁7の噴孔の詰まりを抑制する強制添加制御について図6を参照して説明する。図6は、リッチスパイク制御におけるリッチ燃焼のON−OFF、流入排気空燃比A/F、スイーパ23におけるHC吸着量Qhcを例示したタイムチャートである。同図において、最上段にリッチ燃焼のON−OFFを示し、中段に流入排気空燃比A/Fを示し、最下段にHC吸着量Qhcを示す。なお、リッチ燃焼のON及びOFF、流入排気空燃比A/Fについては既述のため、説明を省略する。本実施例においてはHC吸着量Qhcが本発明における炭化水素の吸着量に相当する。   Next, forced addition control for suppressing clogging of the injection hole of the fuel addition valve 7 in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a time chart illustrating the rich combustion ON / OFF in the rich spike control, the inflow exhaust air / fuel ratio A / F, and the HC adsorption amount Qhc in the sweeper 23. In the same figure, rich combustion ON-OFF is shown in the uppermost stage, inflow exhaust air-fuel ratio A / F is shown in the middle stage, and HC adsorption amount Qhc is shown in the lowermost stage. Since rich combustion ON / OFF and inflow exhaust air-fuel ratio A / F have already been described, description thereof will be omitted. In this embodiment, the HC adsorption amount Qhc corresponds to the hydrocarbon adsorption amount in the present invention.

図示のように、時間t1において燃焼リッチがON、すなわち燃焼リッチが開始されるまでは流入排気空燃比A/Fはベース空燃比に略等しく、NOx触媒6には酸素過剰な排気が流入する。従って、スイーパ23に流入した排気中のHCはスイーパ23にて吸着及び酸化されるため、HC吸着量Qhcは少なく維持される。   As shown in the figure, the inflow exhaust air-fuel ratio A / F is substantially equal to the base air-fuel ratio until the combustion rich is turned on at time t1, that is, until the combustion rich is started, and the oxygen-excess exhaust flows into the NOx catalyst 6. Accordingly, the HC in the exhaust gas flowing into the sweeper 23 is adsorbed and oxidized by the sweeper 23, so that the HC adsorption amount Qhc is kept small.

一方、時間t1において燃焼リッチが実行されると、流入排気空燃比A/Fがリッチ空燃比である目標空燃比まで低下することにより、スイーパ23でのHCの酸化反応が行われなくなる。そして、排気中の還元成分が増加することによってスイーパ23に流入し、吸着されるHCの量は増加するため、HC吸着量Qhcが急激に増加する。そして、時間t2において燃焼リッチが終了すると、流入排気空燃比A/Fがリーン側に変更される。その結果、リッチ燃焼の実行時においてスイーパ23に吸着されたHCの酸化反応が促進され、HC吸着量Qhcが減少してゆく。   On the other hand, when the combustion rich is executed at time t1, the inflowing exhaust air-fuel ratio A / F decreases to the target air-fuel ratio that is the rich air-fuel ratio, so that the HC oxidation reaction in the sweeper 23 is not performed. Then, the amount of HC that flows into the sweeper 23 and is adsorbed increases due to an increase in the reducing component in the exhaust gas, so the HC adsorption amount Qhc increases rapidly. When the combustion rich ends at time t2, the inflow exhaust air-fuel ratio A / F is changed to the lean side. As a result, the oxidation reaction of HC adsorbed by the sweeper 23 during the rich combustion is promoted, and the HC adsorption amount Qhc decreases.

図中に示した符号Qhcbは基準HC吸着量Qhcbを示したものである。基準HC吸着量Qhcbは、強制添加制御にかかる燃料が燃料添加弁7から添加されても、当該燃料がスイーパ23に確実に吸着され、スイーパ23をすり抜ける虞がないと判断できるHC吸着量Qhcの上限値であり、予め実験的に求められる。本実施例においては基準HC吸着量Qhcbが本発明における第四基準値に相当する。基準HC吸着量Qhcbよりも増加したHC吸着量Qhcが、燃焼リッチが終了することで酸素の酸化が促進された結果、
基準HC吸着量Qhcbまで減少する時点を時間t6として図中に図示する。
The symbol Qhcb shown in the figure indicates the reference HC adsorption amount Qhcb. The reference HC adsorption amount Qhcb is an HC adsorption amount Qhc that can be determined that even if fuel for forced addition control is added from the fuel addition valve 7, the fuel is reliably adsorbed by the sweeper 23 and there is no risk of slipping through the sweeper 23. This is the upper limit value and is experimentally obtained in advance. In this embodiment, the reference HC adsorption amount Qhcb corresponds to the fourth reference value in the present invention. As a result of the HC adsorption amount Qhc increased from the reference HC adsorption amount Qhcb, the oxidation of oxygen is promoted by the end of combustion rich,
The time point when the amount decreases to the reference HC adsorption amount Qhcb is shown in the figure as time t6.

本実施例の強制添加タイミングTmは、強制添加制御にかかる燃料が時間t6以降にNOx触媒6に流入するように決定される。すなわち、強制添加タイミングTmは、燃焼リッチの終了によってHC吸着量Qhcが基準HC吸着量Qhcb以下に減少してから強制添加制御にかかる燃料がスイーパ23に流入するように決定される。   The forced addition timing Tm of the present embodiment is determined so that the fuel related to the forced addition control flows into the NOx catalyst 6 after time t6. That is, the forcible addition timing Tm is determined so that the fuel for the forcible addition control flows into the sweeper 23 after the HC adsorption amount Qhc decreases below the reference HC adsorption amount Qhcb due to the end of combustion rich.

言い換えると、HC吸着量Qhcが基準HC吸着量Qhcb以下に減少するまでの間は、強制添加制御にかかる燃料のスイーパ23への流入が待機される。その結果、強制添加制御にかかる燃料はスイーパ23に確実に吸着され、排気中の酸素と反応することで酸化される。従って、燃料添加弁7における噴孔の詰まりの抑制及び排気エミッションの向上を好適に両立することができる。   In other words, until the HC adsorption amount Qhc decreases below the reference HC adsorption amount Qhcb, the flow of fuel for forced addition control into the sweeper 23 is on standby. As a result, the fuel for forced addition control is reliably adsorbed by the sweeper 23 and oxidized by reacting with oxygen in the exhaust. Therefore, it is possible to suitably achieve both suppression of the injection hole clogging and improvement of exhaust emission in the fuel addition valve 7.

なお、図6において、流入排気空燃比A/F及びHC吸着量Qhcは経時とともに直線的に推移しているがあくまでもこれは模擬的に示したものであり、例えば曲線的に推移していても良いのは勿論である。   In FIG. 6, the inflowing exhaust air-fuel ratio A / F and the HC adsorption amount Qhc change linearly with time, but this is merely a simulation and may be, for example, curved. Of course it is good.

実施例1に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関と、その吸排気系の概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an internal combustion engine to which an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to a first embodiment is applied and an intake / exhaust system thereof. リッチスパイク制御を実行する際のリッチ燃焼のON−OFF、流入排気空燃比A/F、NOx触媒におけるNOx放出量Qdnを例示したタイムチャートである。6 is a time chart illustrating an example of rich combustion ON / OFF, inflow exhaust air-fuel ratio A / F, and NOx release amount Qdn in the NOx catalyst when executing rich spike control. 実施例2に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関と、その吸排気系の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the internal combustion engine which applies the exhaust gas purification apparatus of the internal combustion engine which concerns on Example 2, and its intake / exhaust system. リッチスパイク制御におけるリッチ燃焼のON−OFF、流入排気空燃比A/F、NOx触媒における酸素吸蔵量Qoを例示したタイムチャートである。5 is a time chart illustrating an example of rich combustion ON / OFF in rich spike control, inflow exhaust air-fuel ratio A / F, and oxygen storage amount Qo in a NOx catalyst. 実施例4に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関と、その吸排気系の概略構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a schematic configuration of an internal combustion engine to which an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to a fourth embodiment is applied and an intake / exhaust system thereof. リッチスパイク制御におけるリッチ燃焼のON−OFF、流入排気空燃比A/F、スイーパにおけるHC吸着量Qhcを例示したタイムチャートである。5 is a time chart illustrating an example of rich combustion ON / OFF in rich spike control, inflow exhaust air-fuel ratio A / F, and HC adsorption amount Qhc in a sweeper.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・内燃機関
2・・・吸気通路
3・・・排気通路
4・・・スロットル
6・・・吸蔵還元型NOx触媒
7・・・燃料添加弁
11・・燃料噴射弁
20・・ECU
21・・選択還元型NOx触媒
22・・尿素添加弁
23・・スイーパ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine 2 ... Intake passage 3 ... Exhaust passage 4 ... Throttle 6 ... Occlusion reduction type NOx catalyst 7 ... Fuel addition valve 11 ... Fuel injection valve 20 ... ECU
21..Selective reduction type NOx catalyst 22..Urea addition valve 23..Sweeper

Claims (6)

内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型NOx触媒と、
前記内燃機関から排出される排気の空燃比を低下させる燃焼リッチを実行する燃焼リッチ手段と、
前記吸蔵還元型NOx触媒よりも上流の排気通路内に臨んだ噴孔から排気に還元剤を添加する添加弁と、
を備え、
前記吸蔵還元型NOx触媒の浄化能力を回復する回復制御を実施する場合に少なくとも燃焼リッチ手段に燃焼リッチを実行させて、前記吸蔵還元型NOx触媒に流入する排気の空燃比を目標空燃比まで低下させる内燃機関の排気浄化装置において、
前記回復制御を実施する場合に、所定の目標タイミングで前記添加弁に還元剤を強制的に添加させる強制添加制御を実行する強制添加手段を更に備え、
前記目標タイミングは、前記吸蔵還元型NOx触媒からNOx又はSOxが離脱している間に、前記強制添加制御にかかる還元剤が該吸蔵還元型NOx触媒に流入するように決定されることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
An NOx storage reduction catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine;
Combustion rich means for performing combustion rich to lower the air-fuel ratio of the exhaust discharged from the internal combustion engine;
An addition valve for adding a reducing agent to the exhaust from the injection hole facing the exhaust passage upstream of the NOx storage reduction catalyst;
With
When performing recovery control to recover the purification capacity of the NOx storage reduction catalyst, at least the combustion rich means executes combustion rich to lower the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst to the target air-fuel ratio In an exhaust gas purification device for an internal combustion engine,
When performing the recovery control, further comprising a forced addition means for performing a forced addition control for forcibly adding a reducing agent to the addition valve at a predetermined target timing,
The target timing is determined such that a reducing agent for the forced addition control flows into the NOx storage reduction catalyst while NOx or SOx is released from the NOx storage reduction catalyst. An exhaust purification device for an internal combustion engine.
前記回復制御の実施によって前記吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元させる場合において、
前記吸蔵還元型NOx触媒から離脱するNOx離脱量が第一基準値以上に維持される期間の範囲内で前記強制添加制御にかかる還元剤が該吸蔵還元型NOx触媒に流入するように、前記目標タイミングが決定され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。
In the case of reducing NOx stored in the NOx storage reduction catalyst by performing the recovery control,
The target is set so that the reducing agent for the forcible addition control flows into the NOx storage reduction catalyst within a period in which the NOx release amount that is released from the NOx storage reduction catalyst is maintained at a first reference value or more. 2. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein timing is determined.
前記回復制御の実施によって前記吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されたSOxを還元させる場合において、
前記吸蔵還元型NOx触媒から離脱するSOx離脱量が第二基準値以上に維持される期間の範囲内で前記強制添加制御にかかる還元剤が該吸蔵還元型NOx触媒に流入するように、前記目標タイミングが決定され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。
In the case where SOx stored in the NOx storage reduction catalyst is reduced by performing the recovery control,
The target is set so that the reducing agent for the forced addition control flows into the NOx storage reduction catalyst within a range in which the amount of SOx release from the NOx storage reduction catalyst is maintained at a second reference value or more. 2. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein timing is determined.
内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型NOx触媒と、
前記内燃機関から排出される排気の空燃比を低下させる燃焼リッチを実行する燃焼リッチ手段と、
前記吸蔵還元型NOx触媒よりも下流の排気通路に設けられる後段触媒と、
前記吸蔵還元型NOx触媒と前記後段触媒との間の排気通路内に臨んだ噴孔から排気に還元剤を添加する添加弁と、
を備え、
前記吸蔵還元型NOx触媒の浄化能力を回復する回復制御を実施する場合に少なくとも燃焼リッチ手段に燃焼リッチを実行させて、前記吸蔵還元型NOx触媒に流入する排気の空燃比を目標空燃比まで低下させる内燃機関の排気浄化装置において、
前記回復制御を実施する場合に、所定の目標タイミングで前記添加弁に還元剤を強制的に添加させる強制添加制御を実行する強制添加手段を更に備え、
前記目標タイミングは、前記吸蔵還元型NOx触媒から流出したNOx又はSOxが前記後段触媒に流入している間に、前記強制添加制御にかかる還元剤が該後段触媒に流入するように決定されることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
An NOx storage reduction catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine;
Combustion rich means for performing combustion rich to lower the air-fuel ratio of the exhaust discharged from the internal combustion engine;
A rear catalyst provided in an exhaust passage downstream of the NOx storage reduction catalyst;
An addition valve for adding a reducing agent to the exhaust from the injection hole facing the exhaust passage between the NOx storage reduction catalyst and the rear catalyst;
With
When performing recovery control to recover the purification capacity of the NOx storage reduction catalyst, at least the combustion rich means executes combustion rich to lower the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst to the target air-fuel ratio In an exhaust gas purification device for an internal combustion engine,
When performing the recovery control, further comprising a forced addition means for performing a forced addition control for forcibly adding a reducing agent to the addition valve at a predetermined target timing,
The target timing is determined so that the reducing agent for the forced addition control flows into the rear catalyst while NOx or SOx flowing out from the NOx storage reduction catalyst flows into the rear catalyst. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine characterized by the above.
内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型NOx触媒と、
前記内燃機関から排出される排気の空燃比を低下させる燃焼リッチを実行する燃焼リッチ手段と、
前記吸蔵還元型NOx触媒よりも上流の排気通路内に臨んだ噴孔から排気に還元剤を添加する添加弁と、
を備え、
前記吸蔵還元型NOx触媒の浄化能力を回復する回復制御を実施する場合に少なくとも燃焼リッチ手段に燃焼リッチを実行させて、前記吸蔵還元型NOx触媒に流入する排気の空燃比を目標空燃比まで低下させる内燃機関の排気浄化装置において、
前記回復制御を実施する場合に、所定の目標タイミングで前記添加弁に還元剤を強制的に添加させる強制添加制御を実行する強制添加手段を更に備え、
前記目標タイミングは、前記燃焼リッチ手段による燃焼リッチの終了によって前記吸蔵還元型NOx触媒の酸素吸蔵量が第三基準値以上に回復してから前記強制添加制御にかかる還元剤が前記吸蔵還元型NOx触媒に流入するように決定されることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
An NOx storage reduction catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine;
Combustion rich means for performing combustion rich to lower the air-fuel ratio of the exhaust discharged from the internal combustion engine;
An addition valve for adding a reducing agent to the exhaust from the injection hole facing the exhaust passage upstream of the NOx storage reduction catalyst;
With
When performing recovery control to recover the purification capacity of the NOx storage reduction catalyst, at least the combustion rich means executes combustion rich to lower the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst to the target air-fuel ratio In an exhaust gas purification device for an internal combustion engine,
When performing the recovery control, further comprising a forced addition means for performing a forced addition control for forcibly adding a reducing agent to the addition valve at a predetermined target timing,
The target timing is that the reducing agent for the forcible addition control after the oxygen storage amount of the NOx storage reduction catalyst recovers to a third reference value or more upon completion of the combustion rich by the combustion rich means. An exhaust emission control device for an internal combustion engine, wherein the exhaust gas purification device is determined to flow into a catalyst.
内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型NOx触媒と、
前記内燃機関から排出される排気の空燃比を低下させる燃焼リッチを実行する燃焼リッチ手段と、
前記吸蔵還元型NOx触媒よりも上流の排気通路内に臨んだ噴孔から排気に還元剤としての燃料を添加する添加弁と、
前記吸蔵還元型NOx触媒よりも下流の排気通路に設けられ、排気ガスに含まれる炭化水素を吸着及び酸化可能なHC吸着酸化触媒と、
を備え、
前記吸蔵還元型NOx触媒の浄化能力を回復する回復制御を実施する場合に少なくとも燃焼リッチ手段に燃焼リッチを実行させて、前記吸蔵還元型NOx触媒に流入する排気の空燃比を目標空燃比まで低下させる内燃機関の排気浄化装置において、
前記回復制御を実施する場合に、所定の目標タイミングで前記添加弁に燃料を強制的に添加させる強制添加制御を実行する強制添加手段を更に備え、
前記目標タイミングは、前記燃焼リッチ手段による燃焼リッチの終了によって前記HC吸着酸化触媒に吸着している炭化水素の吸着量が第四基準値以下に減少してから前記強制添加制御にかかる燃料が該HC吸着酸化触媒に流入するように決定されることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
An NOx storage reduction catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine;
Combustion rich means for performing combustion rich to lower the air-fuel ratio of the exhaust discharged from the internal combustion engine;
An addition valve for adding fuel as a reducing agent to the exhaust from the injection hole facing the exhaust passage upstream of the NOx storage reduction catalyst;
An HC adsorption oxidation catalyst provided in an exhaust passage downstream of the NOx storage reduction catalyst and capable of adsorbing and oxidizing hydrocarbons contained in exhaust gas;
With
When performing recovery control to recover the purification capacity of the NOx storage reduction catalyst, at least the combustion rich means executes combustion rich to lower the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst to the target air-fuel ratio In an exhaust gas purification device for an internal combustion engine,
When carrying out the recovery control, further comprising a forced addition means for executing a forced addition control for forcibly adding fuel to the addition valve at a predetermined target timing,
The target timing is determined so that the fuel for the forced addition control after the adsorption amount of the hydrocarbon adsorbed on the HC adsorption oxidation catalyst decreases to a fourth reference value or less due to the end of the combustion rich by the combustion rich means. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein the exhaust gas purification apparatus is determined to flow into an HC adsorption oxidation catalyst.
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