JP2010127182A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

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真豪 飯田
Nobumoto Ohashi
伸基 大橋
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優一 祖父江
Itsuya Kurisaka
伊津也 栗阪
Yoshinori Yamashita
嘉典 山下
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control device for an internal combustion engine suppressing emission of carbon monoxide and unburnt hydrocarbon. <P>SOLUTION: The exhaust emission control device for an internal combustion engine includes: a NO<SB>x</SB>occlusion catalyst; and an oxidization catalyst disposed downstream of the NO<SB>x</SB>occlusion catalyst and having an oxygen occlusion capacity. The exhaust emission control device calculates an oxygen occlusion amount of the oxidation catalyst by detecting a temperature of the oxidation catalyst, when a temperature of the NO<SB>x</SB>occlusion catalyst is increased to a temperature allowing the release of SO<SB>x</SB>to perform processing of recovery from sulfur poisoning or higher, and a target air-fuel ratio of exhaust gas is calculated based on an oxygen occlusion amount and a target time for performing a predetermined rich control, and the rich control is performed based on the calculated target air-fuel ratio of the exhaust gas. <P>COPYRIGHT: (C)2010,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.

ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの内燃機関の排気ガスには、一酸化炭素(CO)、未燃炭化水素(HC)またはパティキュレート(PM)のほかに、窒素酸化物(NO)が含まれる。窒素酸化物を除去する方法の一つとして、機関排気通路にNO吸蔵触媒が配置されることが提案されている。 In addition to carbon monoxide (CO), unburned hydrocarbons (HC), and particulates (PM), exhaust gases from internal combustion engines such as diesel engines and gasoline engines contain nitrogen oxides (NO x ). One method of removing nitrogen oxides, NO X storage catalyst has been proposed to be located in the engine exhaust passage.

NO吸蔵触媒は、排気ガスの空燃比が理論空燃比より大きな時、すなわち、排気ガスの空燃比がリーンのときにはNOを吸蔵する。これに対して、排気ガス中の空燃比が理論空燃比より小さい時、すなわち排気ガスの空燃比がリッチのとき、または理論空燃比のときには、吸蔵されたNOを放出すると共に排気ガスに含まれる還元剤によりNOが還元浄化される。ディーゼルエンジン等は、通常運転時には排気ガスの空燃比がリーンであり、NO吸蔵触媒が排気ガス中のNOを吸蔵する。NOの吸蔵を続けた後に、所定の時期に排気ガスの空燃比をリッチまたは理論空燃比にすることにより、NOを還元浄化することができる。 The NO X storage catalyst, the air-fuel ratio of the exhaust gas is when greater than the stoichiometric air-fuel ratio, i.e., the air-fuel ratio of the exhaust gas is occluded NO X when the lean. In contrast, when the air-fuel ratio in the exhaust gas is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, that is, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is rich or the stoichiometric air-fuel ratio, the stored NO X is released and included in the exhaust gas. NO X is reduced and purified by the reducing agent. Diesel engines, etc., during normal operation air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, NO X storage catalyst occludes NO X in the exhaust gas. After continuing NO X occlusion, NO X can be reduced and purified by making the air-fuel ratio of the exhaust gas rich or stoichiometric at a predetermined time.

内燃機関の排気ガスには、硫黄酸化物(SO)が含まれる場合がある。この場合に、NO吸蔵触媒は、NOの吸蔵と同時にSOも吸蔵する。SOが吸蔵されると、NOの吸蔵可能量が低下する。このように、NO吸蔵触媒には、いわゆる硫黄被毒が生じる。この硫黄被毒を解消するために、SOを放出する硫黄被毒回復処理が行なわれる。SOは、NOに比べて安定な状態でNO吸蔵触媒に吸蔵される。このため、硫黄被毒回復処理においては、NO吸蔵触媒を昇温した上で空燃比がリッチな排気ガス又は理論空燃比の排気ガスを供給することによりSOを放出する。 The exhaust gas of the internal combustion engine may contain sulfur oxide (SO x ). In this case, the NO X storage catalyst stores SO X simultaneously with NO X storage. When SO X is occluded, the amount of NO X that can be occluded decreases. Thus, so-called sulfur poisoning occurs in the NO X storage catalyst. To overcome this sulfur poisoning, sulfur poisoning recovery process for releasing SO X is performed. SO X is occluded in the NO X storage catalyst in a stable state as compared to the NO X. Therefore, in the sulfur poisoning recovery process, releasing SO X by the air-fuel ratio after having heated the the NO X storage catalyst supplies a rich exhaust gas or the stoichiometric air-fuel ratio of the exhaust gas.

特開2008−51009号公報においては、排気管の途中に装着されたNO吸蔵還元触媒と、NO吸蔵還元触媒より上流側で排気ガス中に燃料を添加する燃料添加弁と、NO吸蔵還元触媒の下流側に酸素を供給する酸素供給手段とを備える排気浄化装置が開示されている。この排気浄化装置においては、燃料添加弁により還元剤を添加して硫黄被毒回復処理を行っているときに、酸素供給手段により酸素を供給することにより、一酸化炭素を酸化させると共に未燃の還元剤を燃焼させることが開示されている。 In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-51009, a NO X storage reduction catalyst mounted in the middle of an exhaust pipe, a fuel addition valve for adding fuel to exhaust gas upstream of the NO X storage reduction catalyst, and NO X storage An exhaust emission control device is disclosed that includes an oxygen supply means for supplying oxygen to the downstream side of the reduction catalyst. In this exhaust gas purification device, when a reducing agent is added by a fuel addition valve and sulfur poisoning recovery processing is performed, oxygen is supplied by an oxygen supply means to oxidize carbon monoxide and unburned carbon monoxide. Burning the reducing agent is disclosed.

特開2008−51009号公報JP 2008-51009 A

硫黄被毒回復処理においては、排気ガスの空燃比をリッチにするために、比較的大量の一酸化炭素や未燃炭化水素等の還元剤がNO吸蔵触媒に供給される。硫黄被毒回復処理のときには、一部の還元剤がNO吸蔵触媒をすり抜ける。NO吸蔵触媒の下流に酸化触媒が配置されることにより、NO吸蔵触媒をすり抜けた還元剤が酸化触媒により酸化されて、還元剤が大気に放出されることを抑制することができる。 In the sulfur poisoning recovery process, a relatively large amount of a reducing agent such as carbon monoxide or unburned hydrocarbon is supplied to the NO X storage catalyst in order to enrich the air-fuel ratio of the exhaust gas. When the sulfur poisoning recovery process, part of the reducing agent slip through the NO X storage catalyst. By NO downstream oxidation catalyst X storage catalyst is arranged, the reducing agent having passed through the NO X storage catalyst is oxidized by the oxidation catalyst, the reducing agent can be prevented from being released to the atmosphere.

ここで、酸化触媒には酸素吸蔵能力を有するものがある。たとえば、酸化触媒に酸素吸蔵物質が含まれるものがある。酸素吸蔵能力を有する酸化触媒は、排気ガスの空燃比がリーンのときに酸素を吸蔵する。一方で、排気ガスの空燃比がリッチになると、吸蔵していた酸素を放出して酸化反応を助勢する役割を有する。酸素吸蔵能力を有する酸化触媒は、温度が上昇するに伴って酸素吸蔵量が増加するという特性を有する。即ち温度が上昇するに伴って酸化触媒の酸化処理能力も向上する。   Here, some oxidation catalysts have oxygen storage capacity. For example, some oxidation catalysts contain oxygen storage materials. The oxidation catalyst having an oxygen storage capacity stores oxygen when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean. On the other hand, when the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes rich, it has a role of assisting the oxidation reaction by releasing the stored oxygen. An oxidation catalyst having an oxygen storage capacity has a characteristic that the oxygen storage amount increases as the temperature rises. That is, as the temperature rises, the oxidation treatment ability of the oxidation catalyst is improved.

硫黄被毒回復処理においては、NO吸蔵触媒の昇温を行なって、NO吸蔵触媒の温度がSO放出可能な温度以上に上昇したら、排気ガスの空燃比を予め定められた一定の空燃比まで下げていた。ところが、酸化触媒がNO吸蔵触媒の下流に配置されている排気浄化装置においては、排気ガスの空燃比をリッチにするリッチ制御を開始したときに、酸化触媒の温度が十分に上昇しておらず、酸化処理能力が不十分な場合があった。この結果、酸化触媒において、NO吸蔵触媒をすり抜けた一酸化炭素や未燃炭化水素を十分に酸化処理することができずに大気中に放出されているという問題があった。 In the sulfur poisoning recovery process, when the temperature of the NO X storage catalyst is raised and the temperature of the NO X storage catalyst rises above the temperature at which SO X can be released, the air-fuel ratio of the exhaust gas is set to a predetermined constant air. It was lowered to the fuel ratio. However, in the exhaust purification apparatus oxidation catalyst is arranged downstream of the NO X storage catalyst, when starting the rich control to make the air-fuel ratio of the exhaust gas rich, the temperature of the oxidation catalyst is he has sufficiently increased In some cases, the oxidation treatment capability was insufficient. As a result, there has been a problem that in the oxidation catalyst, the carbon monoxide and unburned hydrocarbons that have passed through the NO X storage catalyst cannot be sufficiently oxidized and are released into the atmosphere.

本発明は、NO吸蔵触媒と、NO吸蔵触媒の下流に配置され、酸素吸蔵能力を有する酸化触媒とを備える内燃機関の排気浄化装置であって、一酸化炭素および未燃炭化水素の排出を抑制できる内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。 The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that includes an NO X storage catalyst and an oxidation catalyst that is disposed downstream of the NO X storage catalyst and has an oxygen storage capacity, and that discharges carbon monoxide and unburned hydrocarbons. It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that can suppress the above-described problem.

本発明の内燃機関の排気浄化装置は、機関排気通路内に、流入する排気ガスの空燃比がリーンの時には排気ガス中に含まれるNOを吸蔵し、流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸蔵したNOを放出するNO吸蔵触媒を配置し、NO吸蔵触媒の下流の機関排気通路内に酸素吸蔵能力を有する酸化触媒を配置し、NO吸蔵触媒に吸蔵されたSO量が予め定められた許容量を超えたときに、NO吸蔵触媒の温度をSO放出可能な温度まで上昇させると共に、NO吸蔵触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするリッチ制御により硫黄被毒回復処理を行なう装置である。NO吸蔵触媒の温度をSO放出可能な温度まで上昇すべき時に、NO吸蔵触媒からSOを放出すべくNO吸蔵触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにした場合に、酸化触媒に向けてNO吸蔵触媒から流出する還元剤を酸化しうる排気ガスの目標空燃比およびリッチ制御を行う目標時間のうち少なくとも一方を算出し、排気ガスの目標空燃比およびリッチ制御を行なう目標時間に基づいてリッチ制御を行なうことを特徴とする。この構成により、一酸化炭素および未燃炭化水素の排出を抑制することができる。 The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention occludes NO X contained in exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the engine exhaust passage is lean, and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in is stoichiometric. becomes the ratio or rich is arranged to the NO X storing catalyst to release the occluded NO X, placing an oxidation catalyst having an oxygen storage capacity downstream of the engine exhaust passage of the NO X storage catalyst, stored in the NO X storage catalyst When the SO X amount exceeds a predetermined allowable amount, the temperature of the NO X storage catalyst is increased to a temperature at which SO X can be released, and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO X storage catalyst is made rich. This is a device that performs sulfur poisoning recovery processing by rich control. The temperature of the NO X storage catalyst when it should be increased to SO X releasable temperature, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing from the NO X storing catalyst to the NO X storing catalyst so as to release the SO X rich oxide Calculating at least one of a target air-fuel ratio of exhaust gas capable of oxidizing the reducing agent flowing out from the NO X storage catalyst toward the catalyst and a target time for performing rich control, and a target for performing target air-fuel ratio of the exhaust gas and rich control Rich control is performed based on time. With this configuration, emission of carbon monoxide and unburned hydrocarbons can be suppressed.

上記発明においては、NO吸蔵触媒の温度をSO放出可能な温度まで上昇すべき時に、酸化触媒の温度を検知することにより酸化触媒の酸素吸蔵量を算出し、酸素吸蔵量および予め定められたリッチ制御を行なう目標時間に基づいて排気ガスの目標空燃比を算出し、排気ガスの目標空燃比に基づいてリッチ制御を行なうことができる。 In the above invention, when the temperature of the NO X storage catalyst is to be increased to a temperature at which SO X can be released, the oxygen storage amount of the oxidation catalyst is calculated by detecting the temperature of the oxidation catalyst, and the oxygen storage amount is determined in advance. The target air-fuel ratio of the exhaust gas can be calculated based on the target time for performing the rich control, and the rich control can be performed based on the target air-fuel ratio of the exhaust gas.

上記発明においては、NO吸蔵触媒の温度をSO放出可能な温度まで上昇すべき時に、酸化触媒の温度を検知することにより酸化触媒の酸素吸蔵量を算出し、酸素吸蔵量および予め定められた排気ガスの目標空燃比に基づいてリッチ制御を行なう目標時間を算出し、リッチ制御を行なう目標時間に基づいてリッチ制御を行なうことができる。 In the above invention, when the temperature of the NO X storage catalyst is to be increased to a temperature at which SO X can be released, the oxygen storage amount of the oxidation catalyst is calculated by detecting the temperature of the oxidation catalyst, and the oxygen storage amount is determined in advance. The target time for performing the rich control can be calculated based on the target air-fuel ratio of the exhaust gas, and the rich control can be performed based on the target time for performing the rich control.

上記発明においては、NO吸蔵触媒の温度をSO放出可能な温度まで上昇すべき時に、酸化触媒の温度を検知することにより酸化触媒の酸素放出速度を算出し、酸素放出速度に基づいて排気ガスの目標空燃比を算出し、排気ガスの目標空燃比に基づいてリッチ制御を行なうことができる。 In the above invention, when the temperature of the NO X storage catalyst should be increased to a temperature at which SO X can be released, the oxygen release rate of the oxidation catalyst is calculated by detecting the temperature of the oxidation catalyst, and the exhaust gas is exhausted based on the oxygen release rate. The target air-fuel ratio of gas can be calculated, and rich control can be performed based on the target air-fuel ratio of exhaust gas.

上記発明においては、NO吸蔵触媒の温度をSO放出可能な温度まで上昇すべき時に、酸化触媒の温度を検知することにより酸化触媒の酸素吸蔵量を算出し、酸素吸蔵量および排気ガスの目標空燃比から排気ガスの空燃比をリッチにする目標時間を算出して、排気ガスの目標空燃比およびリッチ制御を行なう目標時間に基づいてリッチ制御を行なうことが好ましい。 In the above invention, when the temperature of the NO X storage catalyst should be increased to a temperature at which SO X can be released, the oxygen storage amount of the oxidation catalyst is calculated by detecting the temperature of the oxidation catalyst, and the oxygen storage amount and the exhaust gas It is preferable to calculate a target time for enriching the air-fuel ratio of the exhaust gas from the target air-fuel ratio, and perform the rich control based on the target air-fuel ratio of the exhaust gas and the target time for performing rich control.

上記発明においては、NO吸蔵触媒の温度をSO放出可能な温度まで上昇すべき時に、酸化触媒の温度上昇に伴って排気ガスの空燃比を徐々に小さくすることが好ましい。 In the above invention, when the temperature of the NO X storage catalyst should be increased to a temperature at which SO X can be released, it is preferable to gradually reduce the air-fuel ratio of the exhaust gas as the temperature of the oxidation catalyst increases.

上記発明においては、NO吸蔵触媒の温度をSO放出可能な温度まで上昇すべき時に、酸化触媒の温度を検知することにより酸化触媒の酸素吸蔵量を算出し、酸素吸蔵量が予め定められた判定値以上になったときにリッチ制御を開始することが好ましい。 In the above invention, when the temperature of the NO X storage catalyst should be increased to a temperature at which SO X can be released, the oxygen storage amount of the oxidation catalyst is calculated by detecting the temperature of the oxidation catalyst, and the oxygen storage amount is determined in advance. It is preferable to start the rich control when the determination value becomes equal to or higher than the determined value.

本発明によれば、一酸化炭素および未燃炭化水素の排出を抑制できる内燃機関の排気浄化装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the exhaust gas purification apparatus of the internal combustion engine which can suppress discharge | emission of carbon monoxide and unburned hydrocarbon can be provided.

(実施の形態1)
図1から図15を参照して、実施の形態1における内燃機関の排気浄化装置について説明する。
(Embodiment 1)
With reference to FIGS. 1 to 15, an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine in the first embodiment will be described.

図1に、本実施の形態における圧縮着火式の内燃機関の全体図を示す。本実施の形態においては、自動車に配置されているディーゼルエンジンを例に取り上げて説明する。内燃機関は、機関本体1を備える。機関本体1は、各気筒の燃焼室2と、各燃焼室2内に夫々燃料を噴射するための電子制御式の燃料噴射弁3を含む。また、機関本体1は、吸気マニホールド4と、排気マニホールド5とを含む。   FIG. 1 shows an overall view of a compression ignition type internal combustion engine in the present embodiment. In the present embodiment, a diesel engine disposed in an automobile will be described as an example. The internal combustion engine includes an engine body 1. The engine body 1 includes a combustion chamber 2 for each cylinder and an electronically controlled fuel injection valve 3 for injecting fuel into each combustion chamber 2. The engine body 1 includes an intake manifold 4 and an exhaust manifold 5.

吸気マニホールド4は、吸気ダクト6を介して排気ターボチャージャ7のコンプレッサ7aの出口に連結されている。コンプレッサ7aの入口は、吸入空気量検出器8を介してエアクリーナ9に連結されている。吸気ダクト6内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁10が配置されている。更に、吸気ダクト6の周りには吸気ダクト6内を流れる吸入空気を冷却するための吸入空気冷却装置11が配置されている。   The intake manifold 4 is connected to the outlet of the compressor 7 a of the exhaust turbocharger 7 via the intake duct 6. An inlet of the compressor 7 a is connected to an air cleaner 9 via an intake air amount detector 8. A throttle valve 10 driven by a step motor is disposed in the intake duct 6. Further, an intake air cooling device 11 for cooling intake air flowing through the intake duct 6 is disposed around the intake duct 6.

一方、排気マニホールド5は、排気ターボチャージャ7の排気タービン7bの入口に連結されている。排気タービン7bの出口は、排気管12を介してNO吸蔵触媒17に連結されている。NO吸蔵触媒17の下流の機関排気通路内には排気ガス中のパティキュレートを捕集するためのパティキュレートフィルタ16が配置されている。また、図1に示される実施例では、パティキュレートフィルタ16の下流の機関排気通路内に、酸化触媒13が配置されている。すなわち、NO吸蔵触媒17の下流に酸化触媒13が配置されている。 On the other hand, the exhaust manifold 5 is connected to the inlet of the exhaust turbine 7 b of the exhaust turbocharger 7. The outlet of the exhaust turbine 7 b is connected to the NO X storage catalyst 17 through the exhaust pipe 12. A particulate filter 16 for collecting particulates in the exhaust gas is disposed in the engine exhaust passage downstream of the NO X storage catalyst 17. In the embodiment shown in FIG. 1, the oxidation catalyst 13 is disposed in the engine exhaust passage downstream of the particulate filter 16. That is, the oxidation catalyst 13 is disposed downstream of the NO X storage catalyst 17.

排気マニホールド5と吸気マニホールド4との間には、排気ガス再循環(EGR)を行うためにEGR通路18が配置されている。EGR通路18内には電子制御式のEGR制御弁19が配置されている。また、EGR通路18の周りにはEGR通路18内を流れるEGRガスを冷却するためのEGR冷却装置20が配置されている。   An EGR passage 18 is arranged between the exhaust manifold 5 and the intake manifold 4 for exhaust gas recirculation (EGR). An electronically controlled EGR control valve 19 is disposed in the EGR passage 18. Further, an EGR cooling device 20 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 18 is disposed around the EGR passage 18.

それぞれの燃料噴射弁3は、燃料供給管21を介してコモンレール22に連結されている。このコモンレール22は、電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ23を介して燃料タンク24に連結されている。燃料タンク24に貯蔵されている燃料は、燃料ポンプ23によってコモンレール22内に供給される。コモンレール22に供給された燃料は、それぞれの燃料供給管21を介して燃料噴射弁3に供給される。   Each fuel injection valve 3 is connected to a common rail 22 via a fuel supply pipe 21. The common rail 22 is connected to a fuel tank 24 via an electronically controlled fuel pump 23 having a variable discharge amount. The fuel stored in the fuel tank 24 is supplied into the common rail 22 by the fuel pump 23. The fuel supplied to the common rail 22 is supplied to the fuel injection valve 3 through each fuel supply pipe 21.

電子制御ユニット30は、デジタルコンピュータからなる。本実施の形態における内燃機関の排気浄化装置は、電子制御ユニット30を含む。電子制御ユニット30は、双方性バス31によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)32、RAM(ランダムアクセスメモリ)33、CPU(マイクロプロセッサ)34、入力ポート35および出力ポート36を備える。ROM32は、読み込み専用の記憶装置であり、制御を行なうために必要なマップ等の情報が予め記憶されている。CPU34は、任意の演算や判断を行なうことができる。RAM33は、読み書きが可能な記憶装置であり、運転履歴などの情報を保存したり、演算結果を一時的に保存したりすることができる。   The electronic control unit 30 is composed of a digital computer. The exhaust purification device for an internal combustion engine in the present embodiment includes an electronic control unit 30. The electronic control unit 30 includes a ROM (Read Only Memory) 32, a RAM (Random Access Memory) 33, a CPU (Microprocessor) 34, an input port 35, and an output port 36 connected to each other by a bidirectional bus 31. The ROM 32 is a read-only storage device, and stores information such as a map necessary for performing control in advance. The CPU 34 can perform arbitrary calculations and determinations. The RAM 33 is a readable / writable storage device, and can store information such as an operation history or temporarily store a calculation result.

NO吸蔵触媒17の下流には、NO吸蔵触媒17の温度を検出するための温度センサ26が配置されている。酸化触媒13の下流には、酸化触媒13又はパティキュレートフィルタ16の温度を検出するための温度センサ27が配置されている。これら温度センサ26,27の出力信号は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。 Downstream of the NO X storage catalyst 17, a temperature sensor 26 for detecting the temperature of the NO X storage catalyst 17 is arranged. A temperature sensor 27 for detecting the temperature of the oxidation catalyst 13 or the particulate filter 16 is disposed downstream of the oxidation catalyst 13. The output signals of these temperature sensors 26 and 27 are input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37.

本実施の形態におけるの内燃機関の排気浄化装置は、排気ガスの空燃比を検知する空燃比検知手段としての空燃比センサ29を備える。空燃比センサ29は、NO吸蔵触媒17の下流に配置されている。また、空燃比センサ29は、酸化触媒13の上流に配置されている。空燃比センサ29は、NO吸蔵触媒17から流出する排気ガスの空燃比、または、酸化触媒13に流入する排気ガスの空燃比を検知する。空燃比センサ29の出力信号は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。 The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine in the present embodiment includes an air-fuel ratio sensor 29 as air-fuel ratio detection means for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas. The air-fuel ratio sensor 29 is disposed downstream of the NO X storage catalyst 17. The air-fuel ratio sensor 29 is disposed upstream of the oxidation catalyst 13. The air-fuel ratio sensor 29 detects the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the NO X storage catalyst 17 or the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst 13. The output signal of the air-fuel ratio sensor 29 is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37.

また、パティキュレートフィルタ16には、パティキュレートフィルタ16の前後差圧を検出するための差圧センサ28が取付けられている。この差圧センサ28および吸入空気量検出器8の出力信号は、夫々対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。   The particulate filter 16 is provided with a differential pressure sensor 28 for detecting the differential pressure across the particulate filter 16. Output signals of the differential pressure sensor 28 and the intake air amount detector 8 are input to the input port 35 via the corresponding AD converters 37.

アクセルペダル40には、アクセルペダル40の踏込み量Lに比例した出力電圧を発生する負荷センサ41が接続されている。負荷センサ41の出力電圧は、対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。更に入力ポート35にはクランクシャフトが例えば15°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ42が接続されている。一方、出力ポート36は、対応する駆動回路38を介して燃料噴射弁3、スロットル弁10の駆動用ステップモータ、EGR制御弁19および燃料ポンプ23に接続されている。   Connected to the accelerator pedal 40 is a load sensor 41 that generates an output voltage proportional to the depression amount L of the accelerator pedal 40. The output voltage of the load sensor 41 is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37. Further, the input port 35 is connected to a crank angle sensor 42 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, 15 °. On the other hand, the output port 36 is connected to the fuel injection valve 3, the step motor for driving the throttle valve 10, the EGR control valve 19, and the fuel pump 23 through corresponding drive circuits 38.

酸化触媒13は、排気浄化を行うための酸化能力を有する触媒である。酸化触媒13は、例えば、円筒形状のケース本体の内部に排気ガスの流れ方向に伸びる隔壁を有する基体を備える。基体は、例えばハニカム構造に形成されている。基体の表面には、例えば多孔質酸化物粉末よりなるコート層が形成され、このコート層に白金Pt等の貴金属触媒が担持されている。排気ガスに含まれる一酸化炭素(CO)および未燃炭化水素(HC)は、酸化触媒13で酸化されて水や二酸化炭素等の無害な物質に変換される。以下、一酸化炭素および未燃炭化水素等の酸化触媒にて酸化される対象になる物質を、一酸化炭素等と称する。   The oxidation catalyst 13 is a catalyst having oxidation ability for purifying exhaust gas. The oxidation catalyst 13 includes, for example, a base body having a partition wall extending in the exhaust gas flow direction inside a cylindrical case body. The substrate is formed in a honeycomb structure, for example. A coating layer made of, for example, porous oxide powder is formed on the surface of the substrate, and a noble metal catalyst such as platinum Pt is supported on the coating layer. Carbon monoxide (CO) and unburned hydrocarbon (HC) contained in the exhaust gas are oxidized by the oxidation catalyst 13 and converted into harmless substances such as water and carbon dioxide. Hereinafter, a substance to be oxidized by an oxidation catalyst such as carbon monoxide and unburned hydrocarbon is referred to as carbon monoxide or the like.

本実施の形態における酸化触媒13は、酸素吸蔵能力を有する。酸化触媒13は、助触媒としてのセリア(セリウム酸化物)を有する。酸化触媒13は、排気ガスの空燃比がリーンのときには酸素を貯蔵する。排気ガスの空燃比がリッチのときには、貯蔵されていた酸素を放出する。酸素を放出することにより、酸化反応を促進することができる。   The oxidation catalyst 13 in the present embodiment has an oxygen storage capacity. The oxidation catalyst 13 has ceria (cerium oxide) as a promoter. The oxidation catalyst 13 stores oxygen when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean. When the air-fuel ratio of the exhaust gas is rich, the stored oxygen is released. By releasing oxygen, the oxidation reaction can be promoted.

パティキュレートフィルタ16は、排気ガス中に含まれる炭素微粒子、サルフェート等のイオン系微粒子等の粒子状物質(パティキュレート)を除去するフィルタである。パティキュレートフィルタは、例えば、ハニカム構造を有し、ガスの流れ方向に伸びる複数の流路を有する。複数の流路において、下流端が封止された流路と上流端が封止された流路とが交互に形成されている。流路の隔壁は、コージライトのような多孔質材料で形成されている。この隔壁を排気ガスが通過するときにパティキュレートが捕捉される。   The particulate filter 16 is a filter that removes particulate matter (particulates) such as carbon particulates and ionic particulates such as sulfate contained in the exhaust gas. The particulate filter has, for example, a honeycomb structure and has a plurality of flow paths extending in the gas flow direction. In the plurality of channels, the channels whose downstream ends are sealed and the channels whose upstream ends are sealed are alternately formed. The partition walls of the flow path are formed of a porous material such as cordierite. Particulates are captured when the exhaust gas passes through the partition walls.

粒子状物質は、パティキュレートフィルタ16上に捕集されて酸化される。パティキュレートフィルタ16に次第に堆積する粒子状物質は、空気過剰の雰囲気中で温度を例えば600℃程度まで上昇することにより酸化されて除去される。   Particulate matter is collected on the particulate filter 16 and oxidized. The particulate matter gradually deposited on the particulate filter 16 is oxidized and removed by raising the temperature to, for example, about 600 ° C. in an atmosphere containing excess air.

図1に示す装置例においては、差圧センサ28により検出されたパティキュレートフィルタ16の前後差圧ΔPが許容値を越えたときに、パティキュレートフィルタ16に堆積した粒子状物質の量が許容量を越えたと判断される。粒子状物質の量が許容量を越えたときには、排気ガスの空燃比がリーンのもとでパティキュレートフィルタ16の温度を上昇させ、それによって堆積した粒子状物質を酸化除去する。   In the example of the apparatus shown in FIG. 1, when the differential pressure ΔP before and after the particulate filter 16 detected by the differential pressure sensor 28 exceeds an allowable value, the amount of particulate matter deposited on the particulate filter 16 is an allowable amount. It is judged that it exceeded. When the amount of the particulate matter exceeds the allowable amount, the temperature of the particulate filter 16 is raised under the lean air-fuel ratio of the exhaust gas, thereby oxidizing and removing the deposited particulate matter.

図2に、NO吸蔵触媒の概略断面図を示す。NO吸蔵触媒17は、基体上に例えばアルミナからなる触媒担体45が担持されている。触媒担体45の表面上には貴金属触媒46が分散して担持されている。触媒担体45の表面上にはNO吸収剤47の層が形成されている。貴金属触媒46としては、例えば白金Ptが用いられる。NO吸収剤47を構成する成分としては、例えばカリウムK、ナトリウムNa、セシウムCsのようなアルカリ金属、バリウムBa、カルシウムCaのようなアルカリ土類、ランタンLa、イットリウムYのような希土類から選ばれた少なくとも一つが用いられている。 FIG. 2 is a schematic sectional view of the NO X storage catalyst. The NO X storage catalyst 17 has a catalyst carrier 45 made of alumina, for example, supported on a substrate. A noble metal catalyst 46 is dispersed and supported on the surface of the catalyst carrier 45. A layer of NO X absorbent 47 is formed on the surface of the catalyst carrier 45. As the noble metal catalyst 46, for example, platinum Pt is used. The components constituting the NO X absorbent 47 are selected from, for example, alkali metals such as potassium K, sodium Na and cesium Cs, alkaline earth such as barium Ba and calcium Ca, and rare earths such as lanthanum La and yttrium Y. At least one of these is used.

機関吸気通路、燃焼室、または機関排気通路に供給された排気ガスにおいて、空気および燃料(炭化水素)の比を排気ガスの空燃比(A/F)と称すると、NO吸蔵触媒に流入する排気ガスの空燃比がリーンのとき(理論空燃比より大きなとき)には、排気ガス中に含まれるNOが貴金属触媒46上において酸化されてNOになる。NOは、硝酸イオンNO の形でNO吸収剤47内に吸蔵される。 In the exhaust gas supplied to the engine intake passage, the combustion chamber, or the engine exhaust passage, when the ratio of air and fuel (hydrocarbon) is referred to as the air-fuel ratio (A / F) of the exhaust gas, it flows into the NO X storage catalyst. by the time the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean (greater time than the stoichiometric air-fuel ratio), NO contained in the exhaust gas is oxidized to NO 2 on the precious metal catalyst 46. NO 2 is nitrate ions NO 3 - are occluded in the NO X absorbent 47 in the form of.

これに対して、NO吸蔵触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチのとき(理論空燃比より小さなとき)或いは理論空燃比になると、排気ガス中の酸素濃度が低下するために反応が逆方向(NO →NO)に進む。NO吸収剤47内の硝酸イオンNO がNOの形でNO吸収剤47から放出される。放出されたNOは、排気ガスに含まれる未燃HC、COによってNに還元される。 In contrast, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO X storage catalyst is rich (when smaller than the stoichiometric air-fuel ratio) or when the stoichiometric air-fuel ratio is reached, the oxygen concentration in the exhaust gas decreases and the reaction is reversed. Proceed in the direction (NO 3 → NO 2 ). The NO X absorbent in the 47 nitrate ions NO 3 - are released from the NO X absorbent 47 in the form of NO 2. The released NO X is reduced to N 2 by unburned HC and CO contained in the exhaust gas.

本実施の形態における運転例では、NO吸蔵触媒に蓄えられるNO吸蔵量を検知する。たとえば、機関回転数Nと要求トルクTQとを関数にする単位時間あたりのNOの蓄積量のマップを電子制御ユニット30のROM32に内蔵しておく。運転状態に応じて算出される単位時間あたりのNOの蓄積量を積算することにより、NO吸蔵触媒に吸蔵されているNO吸蔵量を検知することができる。NO吸収剤47の吸収能力が飽和する前に、NO吸蔵量が所定の量に達したら、排気ガスの空燃比を一時的にリッチにすることにより、NO吸収剤47からNOを放出させると共に還元することができる。 In the operating example of the present embodiment, to detect the the NO X storage amount stored in the NO X storage catalyst. For example, a map of the accumulated amount of NO X per unit time that has the engine speed N and the required torque TQ as functions is built in the ROM 32 of the electronic control unit 30. By integrating the storage amount of the NO X per unit is calculated time in accordance with the operating conditions, it is possible to detect the NO X storage amount stored in the NO X storage catalyst. Before absorbing capability of the NO X absorbent 47 becomes saturated, when the NO X storage amount reaches the predetermined amount, by temporarily make the air, the NO X from the NO X absorbent 47 It can be released and reduced.

図3に、NO吸蔵触媒の他の概略断面図を示す。排気ガス中にはSO、即ちSOが含まれている。このSOは、NO吸蔵触媒17に流入すると、貴金属触媒46において酸化されてSOとなる。このSOはNO吸収剤47に吸収されて、例えば炭酸バリウムBaCOと結合しながら、硫酸イオンSO 2−の形でNO吸収剤47内に拡散して、硫酸塩BaSOを生成する。NO吸収剤47は、強い塩基性を有するために硫酸塩BaSOは安定していて分解しづらく、単に排気ガスの空燃比をリッチにしただけでは硫酸塩BaSOは分解されずにそのまま残る。NO吸蔵触媒の使用を継続すると、NO吸収剤47内の硫酸塩BaSOが増大する。このため、NO吸蔵触媒が吸収できるNO量が低下する。この様に、NO吸蔵触媒17に硫黄被毒が生じる。 FIG. 3 shows another schematic cross-sectional view of the NO X storage catalyst. The exhaust gas contains SO X , that is, SO 2 . When this SO 2 flows into the NO X storage catalyst 17, it is oxidized in the noble metal catalyst 46 to become SO 3 . The SO 3 is absorbed in the NO X absorbent 47, for example, while bonding with the barium carbonate BaCO 3, and diffuses in the NO X absorbent 47 in sulfate ions SO 4 2-form, generating the sulfate BaSO 4 To do. Since the NO X absorbent 47 has a strong basicity, the sulfate BaSO 4 is stable and difficult to decompose. Simply by making the air-fuel ratio of the exhaust gas rich, the sulfate BaSO 4 remains as it is without being decomposed. . If the use of the NO X storage catalyst is continued, the sulfate BaSO 4 in the NO X absorbent 47 increases. For this reason, the amount of NO X that can be absorbed by the NO X storage catalyst decreases. In this way, sulfur poisoning occurs in the NO X storage catalyst 17.

硫黄被毒を解消するためには、NO吸蔵触媒からSOを放出する硫黄被毒回復処理を行なう。硫黄被毒回復処理においては、NO吸蔵触媒17の温度をSO放出が可能な温度まで上昇させた状態でNO吸蔵触媒17に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比又はリッチにすることにより、NO吸蔵触媒からSOを放出する処理を行なう。 In order to eliminate the sulfur poisoning, a sulfur poisoning recovery process for releasing SO X from the NO X storage catalyst is performed. In the sulfur poisoning recovery process, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO X storage catalyst 17 the temperature of the NO X storage catalyst 17 in a state of being raised to a temperature capable of SO X release the stoichiometric air-fuel ratio or rich Thus, a process for releasing SO X from the NO X storage catalyst is performed.

図4に、酸素吸蔵能力を有する酸化触媒において、床温と酸素吸蔵量との関係を説明するグラフを示す。横軸が酸化触媒の床温であり、縦軸が酸化触媒に吸蔵されている酸素吸蔵量である。床温が高くなるほど酸素吸蔵量が増加する。また、床温が所定の温度まで上昇すると吸蔵された酸素が放出されやすくなるために、グラフの傾きが緩やかになる。本実施の形態における内燃機関の運転範囲では、床温と酸素吸蔵量とがほぼ比例する関係を有する。   FIG. 4 shows a graph for explaining the relationship between the bed temperature and the oxygen storage amount in an oxidation catalyst having an oxygen storage capacity. The horizontal axis is the bed temperature of the oxidation catalyst, and the vertical axis is the amount of oxygen stored in the oxidation catalyst. The higher the bed temperature, the higher the oxygen storage capacity. Further, since the stored oxygen is easily released when the bed temperature rises to a predetermined temperature, the slope of the graph becomes gentle. In the operating range of the internal combustion engine in the present embodiment, the bed temperature and the oxygen storage amount have a substantially proportional relationship.

本実施の形態においては、硫黄被毒回復処理を行なうときの制御について説明する。本実施の形態における内燃機関の排気浄化装置は、NO吸蔵触媒に蓄積するSO吸蔵量を検知する。たとえば、機関回転数Nと要求トルクTQとを関数にする単位時間あたりのSOの蓄積量のマップを電子制御ユニット30のROM32に内蔵しておく。運転状態に応じて算出される単位時間あたりのSO蓄積量を積算することにより、NO吸蔵触媒に吸蔵されているSO吸蔵量を検知することができる。NO吸蔵触媒のSO吸蔵量が所定の量に達したら硫黄被毒回復処理を行う。 In the present embodiment, control when performing sulfur poisoning recovery processing will be described. The exhaust emission control device for an internal combustion engine in the present embodiment detects the SO X storage amount accumulated in the NO X storage catalyst. For example, should an internal map of the accumulated amount of SO X per unit time to the the required torque TQ engine speed N to the function ROM32 of the electronic control unit 30. By integrating the SO X storage amount per unit is calculated time in accordance with the operating conditions, it is possible to detect the SO X storage amount stored in the NO X storage catalyst. When the SO X storage amount of the NO X storage catalyst reaches a predetermined amount, a sulfur poisoning recovery process is performed.

硫黄被毒回復処理の終期については、例えば、排気ガスの空燃比がリッチになっている時間の積算値に基づいて残存するSO量を算出する。そして、NO吸蔵触媒に残存するSO吸蔵量が、予め定められた値になったときに硫黄被毒回復処理を終了する。 For the final stage of the sulfur poisoning recovery process, for example, the remaining SO X amount is calculated based on the integrated value of the time during which the air-fuel ratio of the exhaust gas is rich. Then, when the SO X storage amount remaining in the NO X storage catalyst reaches a predetermined value, the sulfur poisoning recovery process is terminated.

本実施の形態における内燃機関の排気浄化装置は、燃焼室に噴射する燃料の噴射パターンを制御可能に形成されている。即ち、燃料噴射弁3による燃料の噴射量および噴射時期を制御できるように形成されている。本実施の形態における硫黄被毒回復処理は、燃焼室における燃料の噴射パターンを制御することにより行なっている。噴射パターンの変更については後述する。   The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine in the present embodiment is formed so as to be able to control the injection pattern of fuel injected into the combustion chamber. That is, the fuel injection amount and the injection timing of the fuel injection valve 3 can be controlled. The sulfur poisoning recovery process in the present embodiment is performed by controlling the fuel injection pattern in the combustion chamber. The change of the injection pattern will be described later.

図5は、本実施の形態の内燃機関の排気浄化装置において、硫黄被毒回復処理を行なう運転制御のタイムチャートである。図5は、硫黄被毒回復処理の初期のタイムチャートである。時刻tまでが通常運転である。NO吸蔵触媒のSO吸蔵量が所定の量に達したことを検知して硫黄被毒回復処理を開始する。 FIG. 5 is a time chart of operation control for performing sulfur poisoning recovery processing in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present embodiment. FIG. 5 is an initial time chart of the sulfur poisoning recovery process. Up to time t 0 is normal operation. The sulfur poisoning recovery process is started upon detecting that the SO X storage amount of the NO X storage catalyst has reached a predetermined amount.

時刻tから時刻tまでは、NO吸蔵触媒の温度がSO放出温度以上になるようにNO吸蔵触媒を昇温する昇温制御を行なっている。SOを放出するために、例えば、NO吸蔵触媒を600℃以上に昇温する。時刻t以降では、NO吸蔵触媒の温度をSO放出温度以上に維持する温度維持制御を行なっている。更に、時刻t以降では、昇温制御および温度維持制御を行ないながら、排気ガスの空燃比をリッチまたは理論空燃比にするリッチ制御を行なうことにより、SOを放出させている。リッチ制御は、間欠的に行なわれている。 From time t 0 to time t 3, the temperature of the NO X storage catalyst is performing a Atsushi Nobori control for raising the temperature of the NO X storing catalyst to be equal to or greater than the SO X release temperature. In order to release SO X , for example, the NO X storage catalyst is heated to 600 ° C. or higher. After time t 3 , temperature maintenance control is performed to maintain the temperature of the NO X storage catalyst at or above the SO X release temperature. Further, after time t 2 , SO X is released by performing rich control that makes the air-fuel ratio of the exhaust gas rich or the stoichiometric air-fuel ratio while performing temperature rise control and temperature maintenance control. Rich control is performed intermittently.

図6に、本実施の形態における内燃機関の排気浄化装置において、NO吸蔵触媒の温度を上げるときのフローチャートを示す。図6は、図5の時刻tから時刻tまでの期間に行なっている制御のフローチャートである。 6, in the exhaust purification system of an internal combustion engine in the present embodiment, a flowchart of when raising the temperature of the NO X storage catalyst. Figure 6 is a flow chart of a control that is performed in a period from the time t 1 in FIG. 5 to time t 3.

ステップ111において、NO吸蔵触媒17の床温Tを検知する。NO吸蔵触媒17の温度は、図1を参照して、例えば、NO吸蔵触媒17の下流に配置されている温度センサ26により検知することができる。 In step 111, the bed temperature TN of the NO X storage catalyst 17 is detected. Temperature of the NO X storage catalyst 17, with reference to FIG. 1, for example, can be detected by a temperature sensor 26 disposed downstream of the NO X storage catalyst 17.

ステップ112において、NO吸蔵触媒の床温TがSO放出可能な温度TNX以上であるか否かを判定する。NO吸蔵触媒の床温Tが、この判定値以上であれば、ステップ113に移行する。床温Tが判定値未満であれば、この制御を終了して、所定の時間の経過後に再度ステップ111を繰り返す。 In step 112, it is determined whether or not the bed temperature T N of the NO X storage catalyst is equal to or higher than the temperature T NX at which SO X can be released. If the bed temperature TN of the NO X storage catalyst is equal to or higher than this determination value, the routine proceeds to step 113. If the bed temperature TN is less than the determination value, this control is terminated, and step 111 is repeated again after a predetermined time has elapsed.

図5を参照して、時刻tにおいて、NO吸蔵触媒の温度がSO放出可能な温度TNXに達している。本実施の形態においては、時刻tでは酸化触媒の温度が十分に高くないために、時刻tにおいてリッチ制御を開始しておらず、昇温制御を持続している。本実施の形態においては、酸化触媒の温度が高くなって酸化触媒の酸化処理能力の向上を待つ制御を行なっている。 Referring to FIG. 5, at time t 1, the temperature of the NO X storage catalyst has reached the SO X releasable temperature T NX. In the present embodiment, since the temperature of the oxidation catalyst time t 1 is not high enough, not to start rich control at time t 1, it has sustained temperature increase control. In the present embodiment, control is performed to wait for the oxidation catalyst temperature to rise and the oxidation treatment capability of the oxidation catalyst to improve.

図6を参照して、ステップ113において、酸化触媒の床温Tを検知する。酸化触媒の床温は、図1を参照して、例えば、酸化触媒13の下流に配置されている温度センサ27により検知することができる。 Referring to FIG. 6, in step 113, the bed temperature T O of the oxidation catalyst is detected. The bed temperature of the oxidation catalyst can be detected by, for example, a temperature sensor 27 disposed downstream of the oxidation catalyst 13 with reference to FIG.

次に、ステップ114において、酸化触媒13の酸素吸蔵量Sを算出する。酸素吸蔵量の算出においては、図4に示す酸化触媒の床温と酸化吸蔵量との関係から求めることができる。例えば、床温を関数にする酸素吸蔵量のマップを電子制御ユニット30のROM32に記憶しておく。酸化触媒13の床温を検知することにより、酸化触媒に吸蔵されている酸素吸蔵量を検知することができる。   Next, in step 114, the oxygen storage amount S of the oxidation catalyst 13 is calculated. The oxygen storage amount can be calculated from the relationship between the oxidation catalyst bed temperature and the oxidation storage amount shown in FIG. For example, a map of the oxygen storage amount as a function of the bed temperature is stored in the ROM 32 of the electronic control unit 30. By detecting the bed temperature of the oxidation catalyst 13, the amount of oxygen stored in the oxidation catalyst can be detected.

次に、ステップ115において、算出した酸素吸蔵量が所定の判定値以上か否かを判別する。ステップ115においては、酸化触媒が排気ガスの空燃比をリッチにしたときに、一酸化炭素等が大気中に排出されるのを抑制するために十分な酸素を保有しているか否かを判別する。本実施の形態においては、酸素吸蔵量の判定値が予め定められている。酸素吸蔵量の判定値は、例えば、電子制御ユニット30のROM32に記憶しておくことができる。本実施の形態における判定値は、排気ガスの空燃比を僅かにリッチにしたときに、NO吸蔵触媒から流出する一酸化炭素等の略全てを酸化することが出来る酸素吸蔵量が設定されている。判定値としては、排気ガスの空燃比を理論空燃比にしたときに、一酸化炭素等が処理可能な酸素吸蔵量が設定されていても構わない。 Next, in step 115, it is determined whether or not the calculated oxygen storage amount is equal to or greater than a predetermined determination value. In step 115, it is determined whether or not the catalyst has sufficient oxygen to suppress the emission of carbon monoxide or the like into the atmosphere when the oxidation catalyst makes the air-fuel ratio of the exhaust gas rich. . In the present embodiment, a determination value for the oxygen storage amount is predetermined. The determination value of the oxygen storage amount can be stored in the ROM 32 of the electronic control unit 30, for example. The determination value in the present embodiment is set to an oxygen storage amount that can oxidize substantially all of carbon monoxide flowing out from the NO X storage catalyst when the air-fuel ratio of the exhaust gas is made slightly rich. Yes. As the determination value, an oxygen storage amount that can be processed by carbon monoxide or the like when the air-fuel ratio of the exhaust gas is set to the stoichiometric air-fuel ratio may be set.

ステップ115において、酸素吸蔵量が判定値未満であれば、この制御を終了して、所定の時間の後にステップ111から再度処理を行なう。酸素吸蔵量が判定値以上である場合にはステップ116に移行する。図5のタイムチャートにおいては、時刻tにおいて、酸素吸蔵量が判定値以上になっている。このときの酸化触媒の床温Tは、温度TOXである。 If it is determined in step 115 that the oxygen storage amount is less than the determination value, this control is terminated, and processing is performed again from step 111 after a predetermined time. If the oxygen storage amount is greater than or equal to the determination value, the routine proceeds to step 116. In the time chart of FIG. 5, at time t 2, the oxygen storage amount is equal to or greater than the determination value. The bed temperature T O of the oxidation catalyst at this time is the temperature T OX .

なお、本実施の形態においては、酸化触媒の床温から酸素吸蔵量を算出して、この酸素吸蔵量によりリッチ制御を行なうか否かを判別しているが、この形態に限られず、例えば、酸化触媒の床温によりリッチ制御を行なうか否かを判別しても構わない。   In the present embodiment, the oxygen storage amount is calculated from the bed temperature of the oxidation catalyst, and it is determined whether or not rich control is performed based on this oxygen storage amount. It may be determined whether or not rich control is performed based on the bed temperature of the oxidation catalyst.

図6を参照して、ステップ115において、酸素吸蔵量が判定値以上の場合には、ステップ116に移行する。ステップ116においては、算出された酸素吸蔵量から排気ガスの目標空燃比を算出する。   Referring to FIG. 6, when the oxygen storage amount is not less than the determination value in step 115, the process proceeds to step 116. In step 116, the target air-fuel ratio of the exhaust gas is calculated from the calculated oxygen storage amount.

図7に、リッチ制御を行うときの排気ガスの空燃比のタイムチャートの拡大図を示す。横軸が時間であり、縦軸が排気ガスの空燃比である。リッチ制御を行なうときには、排気ガスの空燃比を目標値まで下降させて、1回のリッチ制御を継続するリッチ化時間の間、排気ガスの空燃比を維持する。本実施の形態においては、リッチ化時間は予め設定されている。リッチ化時間と理論空燃比以下の空燃比の領域で囲まれるリッチ化の面積Srが画定される。   FIG. 7 shows an enlarged view of the time chart of the air-fuel ratio of the exhaust gas when rich control is performed. The horizontal axis is time, and the vertical axis is the air-fuel ratio of the exhaust gas. When performing the rich control, the air-fuel ratio of the exhaust gas is lowered to the target value, and the air-fuel ratio of the exhaust gas is maintained for the enrichment time during which one rich control is continued. In the present embodiment, the enrichment time is set in advance. An enrichment area Sr surrounded by the enrichment time and an air-fuel ratio region equal to or lower than the stoichiometric air-fuel ratio is defined.

図8に、排気ガスの空燃比をリッチにしたときの面積Srと、酸化触媒に流入する一酸化炭素等の量との関係のグラフを示す。横軸がリッチ化の面積Srであり、縦軸が酸化触媒に流入する一酸化炭素等の量である。面積Srが増加すると、酸化触媒に流入する一酸化炭素等の量が増加する。図8の関係から、面積Srまたは酸化触媒に流入する一酸化炭素等の量のいずれか一方が特定されることにより、他方が求められる。すなわち、排気ガスの空燃比とリッチ化時間とにより、酸化触媒に流入する一酸化炭素等の量を算出することができる。ここで、酸化触媒の酸素吸蔵量は、酸化触媒の酸化処理量に相当する。酸素吸蔵量が酸化触媒に流入する一酸化炭素等の量以上であれば、一酸化炭素等を略全て酸化することができる。   FIG. 8 is a graph showing the relationship between the area Sr when the air-fuel ratio of the exhaust gas is made rich and the amount of carbon monoxide or the like flowing into the oxidation catalyst. The horizontal axis is the area Sr of enrichment, and the vertical axis is the amount of carbon monoxide or the like flowing into the oxidation catalyst. As the area Sr increases, the amount of carbon monoxide and the like flowing into the oxidation catalyst increases. From the relationship of FIG. 8, the other is obtained by specifying either the area Sr or the amount of carbon monoxide or the like flowing into the oxidation catalyst. That is, the amount of carbon monoxide or the like flowing into the oxidation catalyst can be calculated from the air-fuel ratio of the exhaust gas and the enrichment time. Here, the oxygen storage amount of the oxidation catalyst corresponds to the oxidation treatment amount of the oxidation catalyst. If the oxygen storage amount is greater than or equal to the amount of carbon monoxide or the like flowing into the oxidation catalyst, substantially all of the carbon monoxide or the like can be oxidized.

図6を参照して、本実施の形態においては、ステップ114において、酸化触媒の酸素吸蔵量が算出されている。酸化触媒の酸素吸蔵量から、酸化触媒に流入させて略全てを酸化処理することができる一酸化炭素等の量が算出される。図8を参照して、酸化触媒に流入する一酸化炭素等の量から面積Srを求めることができる。図7を参照して、本実施の形態においては、1回のリッチ化時間が予め定められているために、リッチ化の面積Srから排気ガスの目標空燃比を算出することができる。   Referring to FIG. 6, in the present embodiment, in step 114, the oxygen storage amount of the oxidation catalyst is calculated. From the oxygen storage amount of the oxidation catalyst, the amount of carbon monoxide or the like that can be made to flow into the oxidation catalyst and be oxidized almost entirely is calculated. Referring to FIG. 8, area Sr can be obtained from the amount of carbon monoxide or the like flowing into the oxidation catalyst. Referring to FIG. 7, in the present embodiment, since the enrichment time for one time is determined in advance, the target air-fuel ratio of the exhaust gas can be calculated from the enrichment area Sr.

このように、ステップ116において、排気ガスの目標空燃比を算出する。次に、ステップ117において、算出された排気ガスの目標空燃比となるようにリッチ制御を行なう。   Thus, in step 116, the target air-fuel ratio of the exhaust gas is calculated. Next, at step 117, rich control is performed so that the calculated target air-fuel ratio of the exhaust gas is obtained.

図5を参照して、時刻tから時刻tまでの期間において、リッチ制御および温度維持制御が交互に行なわれている。本実施の形態においては、1回のリッチ制御を行なった後に、所定の時間の温度維持制御が行なわれている。温度維持制御の期間においては、排気ガスの空燃比がリーンになり、酸化触媒が酸素を吸蔵する。温度維持制御は、酸化触媒が吸蔵する酸素が飽和する時間以上で行なわれることが好ましい。 Referring to FIG. 5, in the period from time t 2 to time t 3, the rich control and the temperature maintaining control is carried out alternately. In the present embodiment, temperature maintenance control for a predetermined time is performed after performing rich control once. During the temperature maintenance control period, the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes lean, and the oxidation catalyst occludes oxygen. The temperature maintenance control is preferably performed for a time longer than the time when the oxygen stored in the oxidation catalyst is saturated.

時刻tから時刻tの期間においては、酸化触媒の温度が更に上昇する。図4を参照して、酸化触媒の床温が上昇すると、酸素吸蔵量が増加する。このために、リッチ制御を行なうときの排気ガスの空燃比をより小さくすることができる。すなわち、図6に示す制御を繰り返し行なうことにより、時刻tから時刻tにおいては酸化触媒の温度上昇に伴って、排出される一酸化炭素等の抑制は維持しながら、排気ガスの空燃比を徐々に小さくすることができる。 In a period of time t 3 from the time t 2, the temperature of the oxidation catalyst is further increased. Referring to FIG. 4, the oxygen storage amount increases as the bed temperature of the oxidation catalyst increases. For this reason, the air-fuel ratio of the exhaust gas when performing rich control can be further reduced. That is, by repeating the control shown in FIG. 6, at time t 3 from the time t 2 with increasing temperature of the oxidation catalyst, while maintaining the suppression of the carbon monoxide and the like to be discharged, the air-fuel ratio of the exhaust gas Can be gradually reduced.

本実施の形態においては、排気ガスの空燃比の下限値が予め設定されている。排気ガスの目標空燃比が下限値に達したら、図6に示す制御を終了する。すなわち、予め定められた定常的にリッチ制御を行なう排気ガスの空燃比に達したら、図6に示す制御を終了する。時刻tにおいて、排気ガスの目標空燃比が下限値に達している。時刻t以降では、一定の排気ガスの空燃比により硫黄被毒回復処理を行っている。時刻t以降では、酸化触媒の温度が上昇して酸素吸蔵量が十分多くなっており、NO吸蔵触媒をすり抜ける一酸化炭素等の略全てを処理することができる。 In the present embodiment, the lower limit value of the air-fuel ratio of the exhaust gas is set in advance. When the target air-fuel ratio of the exhaust gas reaches the lower limit value, the control shown in FIG. That is, when the air-fuel ratio of the exhaust gas for which the rich control is constantly performed is reached, the control shown in FIG. 6 is terminated. At time t 3, the target air-fuel ratio of the exhaust gas has reached the lower limit. In time t 3 or later, is performed sulfur poisoning recovery process by the air-fuel ratio constant exhaust gas. In time t 3 after the oxygen storage amount when the temperature rises of the oxidation catalyst has become sufficiently large, it is possible to treat substantially all of the carbon monoxide to slip through the NO X storage catalyst.

本実施の形態においては、酸化触媒の温度を検知することにより、酸化触媒の酸素吸蔵量を算出して、酸素吸蔵量が判定値以上になったときにリッチ制御を開始している。時刻tまでリッチ制御の開始時期を遅らせている。この制御を行なうことにより、酸化触媒の酸素吸蔵等が不十分のときにリッチ制御を行なうことを回避できる。または、酸化触媒の酸化処理量が少ないことに起因して、一酸化炭素等が大気中に排出されることを抑制できる。 In the present embodiment, the oxygen storage amount of the oxidation catalyst is calculated by detecting the temperature of the oxidation catalyst, and rich control is started when the oxygen storage amount becomes equal to or greater than the determination value. Until the time t 2 is delaying the start time of the rich control. By performing this control, it is possible to avoid performing rich control when oxygen storage or the like of the oxidation catalyst is insufficient. Or it can suppress that carbon monoxide etc. are discharged | emitted in air | atmosphere due to there being little oxidation treatment amount of an oxidation catalyst.

本実施の形態においては、時刻tから時刻tの期間において、酸素吸蔵量および予め定められたリッチ制御を行なう目標時間に基づいて、排気ガスの目標空燃比を算出している。酸化触媒の酸素吸蔵量に対応させて、排気ガスの空燃比を変化させている。このために、大気中に放出する一酸化炭素等を抑制することができる。 In the present embodiment, in the period of time t 3 from the time t 2, the based on the target time for the oxygen storage amount and a predetermined rich control, and calculates the target air-fuel ratio of the exhaust gas. The air-fuel ratio of the exhaust gas is changed in accordance with the oxygen storage amount of the oxidation catalyst. For this reason, carbon monoxide etc. which are released into the atmosphere can be suppressed.

図9に、本実施の形態における酸化触媒の床温と、酸化触媒に流入する一酸化炭素等の量との関係を説明するグラフを示す。棒グラフが酸化触媒に流入する一酸化炭素等の量であり、直線が酸化触媒の処理可能量、即ち、酸化触媒の酸素吸蔵量である。本実施の形態においては、床温に依存する処理可能量の範囲内になるように、酸化触媒に流入する一酸化炭素等の量が制御されている。このため、外気に放出される一酸化炭素等の量をほぼ零にすることができる。   FIG. 9 shows a graph for explaining the relationship between the bed temperature of the oxidation catalyst and the amount of carbon monoxide or the like flowing into the oxidation catalyst in the present embodiment. The bar graph is the amount of carbon monoxide or the like flowing into the oxidation catalyst, and the straight line is the treatable amount of the oxidation catalyst, that is, the oxygen storage amount of the oxidation catalyst. In the present embodiment, the amount of carbon monoxide or the like flowing into the oxidation catalyst is controlled so as to be within the range of the processable amount depending on the bed temperature. For this reason, the amount of carbon monoxide and the like released to the outside air can be made substantially zero.

本実施の形態においては、酸化触媒の酸化処理能力を算出し、酸化触媒の酸化処理能力に基づいて排気ガスの目標空燃比を算出して、この排気ガスの目標空燃比に基づいてリッチ制御を行なっている。または、NO吸蔵触媒から流出する還元剤を酸化しうる排気ガスの目標空燃比およびリッチ制御を行う目標時間のうち少なくとも一方を算出し、算出された目標値に基づいてリッチ制御を行なっている。この制御により、大気中に放出する一酸化炭素等を抑制することができる。 In the present embodiment, the oxidation treatment capability of the oxidation catalyst is calculated, the target air-fuel ratio of the exhaust gas is calculated based on the oxidation treatment capability of the oxidation catalyst, and rich control is performed based on the target air-fuel ratio of this exhaust gas. Is doing. Alternatively, at least one of the target air-fuel ratio of exhaust gas that can oxidize the reducing agent flowing out from the NO X storage catalyst and the target time for performing rich control is calculated, and rich control is performed based on the calculated target value. . By this control, carbon monoxide and the like released into the atmosphere can be suppressed.

ここで、図10に、硫黄被毒回復処理の開始時に昇温を行なうときの比較例のタイムチャートを示す。時刻tまでの通常の運転と、時刻tから時刻tまでの昇温制御については、本実施の形態における排気浄化装置の制御と同様である。 Here, FIG. 10 shows a time chart of a comparative example when the temperature is raised at the start of the sulfur poisoning recovery process. The normal operation until time t 0 and the temperature increase control from time t 0 to time t 1 are the same as the control of the exhaust gas purification apparatus in the present embodiment.

比較例の排気浄化装置の制御においては、時刻tにおいて、NO吸蔵触媒がSO放出可能な温度TNXに達したことを検知してリッチ制御を開始している。時刻tにおいて、予め定められた一定の空燃比まで排気ガスの空燃比をリッチにするリッチ制御を行なっている。 In the control of the exhaust gas purification apparatus of the comparative example, at time t 1, it has started rich control by detecting that the NO X storage catalyst has reached the SO X releasable temperature T NX. At time t 1, and the air-fuel ratio of the exhaust gas up to a certain air-fuel ratio to a predetermined performing rich control to rich.

この制御においては、時刻tから時刻tまでの期間において、酸化触媒の温度Tが十分に上昇しておらず、酸化触媒に吸蔵されている酸素吸蔵量が不十分である。このため、酸化触媒に流入する一酸化炭素等の量が酸素吸蔵量を超えてしまい、未処理の一酸化炭素等が外気に放出されてしまう。また、同様に、時刻tから時刻tの期間においても、排気ガスの空燃比を調整することなく、予め定められた目標の空燃比に制御しているために、一酸化炭素等が放出されてしまう。 In this control, during the period from time t 1 to time t 2, the temperature T O of the oxidation catalyst is not sufficiently raised, the oxygen storage amount occluded in the oxidation catalyst is insufficient. For this reason, the amount of carbon monoxide or the like flowing into the oxidation catalyst exceeds the oxygen storage amount, and untreated carbon monoxide or the like is released to the outside air. Similarly, during the period from time t 2 to time t 3 , carbon monoxide and the like are released because the air / fuel ratio of the exhaust gas is controlled to a predetermined target air / fuel ratio without adjustment. Will be.

図11に、排気浄化装置の比較例の制御における酸化触媒の床温と酸化触媒に流入する一酸化炭素等の量の関係を説明するグラフを示す。比較例の制御においては、酸化触媒の酸化処理が可能な量に対して、酸化触媒に流入する一酸化炭素等の量が一定である。酸化触媒の床温が低い領域において、酸化触媒に流入する一酸化炭素等の量が処理可能量を越えている。このため、処理が不可能な一酸化炭素等が放出される。このように、比較例においては、時刻tから時刻tの期間において、一酸化炭素等が大気中に放出されてしまう。 FIG. 11 shows a graph for explaining the relationship between the bed temperature of the oxidation catalyst and the amount of carbon monoxide or the like flowing into the oxidation catalyst in the control of the comparative example of the exhaust purification device. In the control of the comparative example, the amount of carbon monoxide or the like flowing into the oxidation catalyst is constant with respect to the amount that can be oxidized by the oxidation catalyst. In the region where the bed temperature of the oxidation catalyst is low, the amount of carbon monoxide or the like flowing into the oxidation catalyst exceeds the treatable amount. For this reason, carbon monoxide etc. which cannot be processed are emitted. Thus, in the comparative example, in the period of time t 3 from the time t 1, carbon monoxide from being emitted into the atmosphere.

図5を参照して、本実施の形態においては、時刻tから時刻tにおいて、NO吸蔵触媒がSO放出可能な温度に達しても、即時にリッチ制御を行なわずに酸化触媒の温度が上昇するまで待機している。さらに、時刻tから時刻tの間においては、酸化触媒の床温に対応させて、排気ガスの空燃比を徐々に小さくしている。この制御を行なうことにより、昇温中に放出される一酸化炭素等を抑制することができる。 Referring to FIG. 5, in the present embodiment, from time t 1 to time t 2 , even if the NO X storage catalyst reaches a temperature at which SO X can be released, the rich oxidation control is not performed immediately without performing rich control. Waiting for temperature to rise. Further, in the period from time t 2 at time t 3, in correspondence with the bed temperature of the oxidation catalyst, and the air-fuel ratio of the exhaust gas is gradually decreased. By performing this control, carbon monoxide and the like released during the temperature rise can be suppressed.

次に、本実施の形態における排気ガスの空燃比の調整方法について説明する。本実施の形態における硫黄被毒回復処理は、燃焼室における燃料の噴射パターンを制御することにより行なっている。すなわち、燃焼室に噴射する燃料の噴射量および噴射時期を制御することにより行なっている。   Next, a method for adjusting the air-fuel ratio of the exhaust gas in the present embodiment will be described. The sulfur poisoning recovery process in the present embodiment is performed by controlling the fuel injection pattern in the combustion chamber. In other words, this is done by controlling the injection amount and injection timing of the fuel injected into the combustion chamber.

図12に、本実施の形態における内燃機関の通常運転時における燃料の噴射パターンを示す。噴射パターンAは、通常運転時における燃料の噴射パターンである。通常運転時においては、略圧縮上死点TDCで主噴射FMが行なわれる。すなわち、クランク角が略0°において主噴射FMが行なわれる。また、主噴射FMの燃焼を安定化させるために、主噴射FMの前にパイロット噴射FPが行なわれる。パイロット噴射FPは、例えば、クランク角が圧縮上死点TDCの前の略10°から略40°の範囲において行なわれる。通常運転時においては、噴射パターンBに示すように、パイロット噴射FPが行なわれずに主噴射FMのみで運転されていても構わない。本実施の形態においては、パイロット噴射FPが行なわれる噴射パターンを例に取り上げて説明する。   FIG. 12 shows a fuel injection pattern during normal operation of the internal combustion engine in the present embodiment. The injection pattern A is a fuel injection pattern during normal operation. During normal operation, the main injection FM is performed at a compression top dead center TDC. That is, main injection FM is performed when the crank angle is approximately 0 °. Further, in order to stabilize the combustion of the main injection FM, the pilot injection FP is performed before the main injection FM. The pilot injection FP is performed, for example, in a range where the crank angle is approximately 10 ° to approximately 40 ° before the compression top dead center TDC. During normal operation, as shown in the injection pattern B, the pilot injection FP may not be performed, and the operation may be performed only with the main injection FM. In this embodiment, an injection pattern in which pilot injection FP is performed will be described as an example.

図5を参照して、時刻tまでの通常の運転時においては、噴射パターンAで運転されている。このときの排気ガスの空燃比はリーンである。次に、時刻tでNO吸蔵触媒の昇温を開始して、時刻tから時刻tにおいてNO吸蔵触媒の温度を上昇させる昇温制御を行う。 Referring to FIG. 5, during the normal operation up to time t 0 , the operation is performed with the injection pattern A. At this time, the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean. Then, to start raising the temperature of the NO X storage catalyst at time t 0, it performs the Atsushi Nobori control to raise the temperature of the NO X storage catalyst at time t 3 from time t 0.

図13に、NO吸蔵触媒を昇温したり昇温した温度を維持したりするための噴射パターンを示す。噴射パターンCにおいては、主噴射FMの噴射時期が圧縮上死点TDCから遅れている。すなわち、主噴射FMの噴射時期を遅角させている。主噴射FMの噴射時期の遅角に伴って、パイロット噴射FPの噴射時期も遅角させている。主噴射FMの噴射時期を遅角させることにより、排気ガスの温度を上昇させることができる。更に、主噴射FMの後に、補助噴射としてのアフター噴射FAを行っている。アフター噴射FAは、主噴射の後の燃焼可能な時期に行なわれる。アフター噴射FAは、例えば圧縮上死点後のクランク角が略40°までの範囲で行なわれ、例えば、圧縮上死点後のクランク角が略20°から略30°の範囲において行なわれる。アフター噴射FAを行なうことにより、後燃え期間が長くなり、排気ガスの温度を上昇させることができる。また、燃焼室における燃焼量が増加して排気ガスの温度を上昇させることができる。 FIG. 13 shows an injection pattern for increasing the temperature of the NO X storage catalyst or maintaining the increased temperature. In the injection pattern C, the injection timing of the main injection FM is delayed from the compression top dead center TDC. That is, the injection timing of the main injection FM is retarded. As the injection timing of the main injection FM is retarded, the injection timing of the pilot injection FP is also retarded. By delaying the injection timing of the main injection FM, the temperature of the exhaust gas can be raised. Further, after the main injection FM, after injection FA as auxiliary injection is performed. The after injection FA is performed at a combustible time after the main injection. The after injection FA is performed, for example, in a range where the crank angle after compression top dead center is approximately 40 °, for example, in the range where the crank angle after compression top dead center is approximately 20 ° to approximately 30 °. By performing after-injection FA, the afterburning period becomes longer and the temperature of the exhaust gas can be raised. Further, the amount of combustion in the combustion chamber can be increased and the temperature of the exhaust gas can be raised.

図5を参照して、時刻tから時刻tまでの期間において、排気ガスを昇温することにより、NO吸蔵触媒を昇温することができる。また、時刻t以降の期間において、噴射パターンCを行なうことにより、NO吸蔵触媒をSO放出温度以上に維持する温度維持制御を行なうことができる。噴射パターンCで運転を行なっているときには、排気ガスの空燃比はリーンである。なお、NO吸蔵触媒の昇温については、この形態に限られず、任意の方法を採用することができる。 Referring to FIG. 5, in the period from time t 0 to time t 3, by heating the exhaust gas, it is possible to raise the temperature of the the NO X storage catalyst. At time t 3 after the period, by performing the injection pattern C, it is possible to perform the temperature maintaining control for maintaining the NO X storage catalyst or the SO X release temperature. When operating with the injection pattern C, the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean. Note that the temperature increase of the NO X storage catalyst, but the invention is not limited to this, it is possible to employ any method.

図14に、本実施の形態におけるリッチ制御を行なうときの噴射パターンを示す。時刻t以降の期間において、SOを放出するために、排気ガスの空燃比をリッチ又は理論空燃比にするリッチ制御を行う。噴射パターンDは、噴射パターンCと比較したときに、アフター噴射FAの噴射量を増加させている。アフター噴射FAは補助噴射である。アフター噴射FAの噴射量を増加することにより、排気ガスの空燃比を小さく(リッチ側に)することができる。 FIG. 14 shows an injection pattern when rich control is performed in the present embodiment. At time t 2 after the period, in order to release the SO X, it performs rich control to make the air-fuel ratio of the exhaust gas rich or the stoichiometric air-fuel ratio. When compared with the injection pattern C, the injection pattern D increases the injection amount of the after injection FA. The after injection FA is auxiliary injection. By increasing the injection amount of the after injection FA, the air-fuel ratio of the exhaust gas can be reduced (to the rich side).

また、図1を参照して、機関吸気通路にスロットル弁10が配置されている。スロットル弁10の開度を調整することにより、燃焼室2に流入する空気量を調整することができる。燃焼室2の内部に噴射する燃料の量に対して、燃焼室2に流入する空気量を調整することにより、燃焼室における空燃比を調整することができる。たとえば、燃焼室2に流入する空気量を少なくすることにより、燃焼室における空燃比を小さくできる。この結果、排気ガスの空燃比を小さくすることができる。   Referring to FIG. 1, a throttle valve 10 is disposed in the engine intake passage. The amount of air flowing into the combustion chamber 2 can be adjusted by adjusting the opening of the throttle valve 10. The air-fuel ratio in the combustion chamber can be adjusted by adjusting the amount of air flowing into the combustion chamber 2 with respect to the amount of fuel injected into the combustion chamber 2. For example, by reducing the amount of air flowing into the combustion chamber 2, the air-fuel ratio in the combustion chamber can be reduced. As a result, the air-fuel ratio of the exhaust gas can be reduced.

さらに、本実施の形態においては、空燃比センサ29により酸化触媒13に流入する排気ガスの空燃比を検知して、排気ガスの空燃比が目標値となるように燃焼室2における噴射パターンおよび燃焼室2に流入する空気量を変更可能に形成されている。すなわち、フィードバック制御を行なうことにより、燃焼室2に噴射する燃料の量および吸入空気量を制御できるように形成されている。このように、燃焼室における空燃比を調整することにより、排気ガスの空燃比を調整することができる。   Further, in the present embodiment, the air-fuel ratio sensor 29 detects the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst 13, and the injection pattern and combustion in the combustion chamber 2 so that the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes the target value. The amount of air flowing into the chamber 2 can be changed. In other words, the feedback control is performed so that the amount of fuel injected into the combustion chamber 2 and the intake air amount can be controlled. Thus, the air-fuel ratio of the exhaust gas can be adjusted by adjusting the air-fuel ratio in the combustion chamber.

図5を参照して、時刻t以降の期間において、昇温制御または温度維持制御が行なわれているときにリッチ制御が一定期間ごとに行なわれている。噴射パターンDと噴射パターンCとを繰り返し行ないながらSOを放出させている。時刻tから時刻tまでの排気ガスの空燃比の制御においては、アフター噴射FAの噴射量を調整することにより、排気ガスの空燃比の調整を行なっている。硫黄被毒回復処理の終了後には、噴射パターンを噴射パターンAに戻して通常運転を行なう。 Referring to FIG. 5, at time t 2 after the period, the rich control is performed at regular intervals when the temperature raising control or temperature maintenance control is performed. SO X is released while repeating the injection pattern D and the injection pattern C. In the control of the air-fuel ratio of the exhaust gas from time t 2 to time t 3, by adjusting the injection amount of the after injection FA, and perform the adjustment of the air-fuel ratio of the exhaust gas. After completion of the sulfur poisoning recovery process, the injection pattern is returned to the injection pattern A and normal operation is performed.

図15に、本実施の形態におけるリッチ制御を行なうときの他の噴射パターンを示す。噴射パターンEは、主噴射FM、アフター噴射FAの後にさらに、ポスト噴射FPOを行なっている。ポスト噴射FPOは、ほとんど燃料の燃焼に関与しない噴射である。ポスト噴射FPOは、アフター噴射と同様に補助噴射であるが、アフター噴射が機関出力に影響を与える一方で、ポスト噴射は機関出力に寄与しない特徴を有する。ポスト噴射FPOは、例えば、圧縮上死点後のクランク角が略90°から略120°の範囲内において行われる噴射である。ポスト噴射FPOを噴射することにより排気ガスの空燃比をリッチにすることができる。   FIG. 15 shows another injection pattern when performing rich control in the present embodiment. In the injection pattern E, post injection FPO is further performed after the main injection FM and after injection FA. The post-injection FPO is an injection that hardly participates in the combustion of fuel. The post-injection FPO is an auxiliary injection similar to the after-injection, but the post-injection affects the engine output, while the post-injection has a feature that does not contribute to the engine output. The post-injection FPO is an injection performed, for example, when the crank angle after compression top dead center is in the range of approximately 90 ° to approximately 120 °. By injecting the post-injection FPO, the air-fuel ratio of the exhaust gas can be made rich.

ポスト噴射FPOが行なわれている場合には、ポスト噴射FPOの噴射量を調整することにより、排気ガスの空燃比の制御を行なうことができる。たとえば、ポスト噴射FPOの噴射量を少なくすることにより、排気ガスの空燃比を大きくする(リーン側にする)ことができる。   When the post injection FPO is performed, the air-fuel ratio of the exhaust gas can be controlled by adjusting the injection amount of the post injection FPO. For example, the air-fuel ratio of the exhaust gas can be increased (to the lean side) by reducing the injection amount of the post injection FPO.

または、アフター噴射の噴射量およびポスト噴射の噴射量の制御が同時に行なわれていても構わない。すなわち、補助噴射の噴射量を調整することにより、排気ガスの空燃比の制御を行なうことができる。このように、主噴射の後に行なう補助噴射のうち、いずれかの補助噴射の量を調整することにより、排気ガスの空燃比を調整することができる。または、燃焼室内に噴射する燃料の量を調整する任意の制御を採用することができる。   Alternatively, control of the injection amount of after injection and the injection amount of post injection may be performed simultaneously. That is, the air-fuel ratio of the exhaust gas can be controlled by adjusting the injection amount of the auxiliary injection. Thus, the air-fuel ratio of the exhaust gas can be adjusted by adjusting the amount of any one of the auxiliary injections performed after the main injection. Alternatively, any control that adjusts the amount of fuel injected into the combustion chamber can be employed.

本実施の形態においては、内燃機関の燃焼室に噴射する燃料の噴射量を調整することによりリッチ制御を行なっているが、この形態に限られず、排気ガスの空燃比を制御できる任意の制御を採用することができる。   In the present embodiment, rich control is performed by adjusting the amount of fuel injected into the combustion chamber of the internal combustion engine. However, the present invention is not limited to this mode, and any control that can control the air-fuel ratio of exhaust gas is performed. Can be adopted.

例えば、機関排気通路において、NO吸蔵触媒の上流側に還元剤を添加する還元剤供給手段が配置されていても構わない。例えば、排気管において、機関本体と同じ燃料を噴射する燃料添加弁が配置されていても構わない。燃料添加弁から噴射する噴射量を変更することにより、排気ガスの空燃比を調整することができる。 For example, in the engine exhaust passage, reducing agent supply means for adding a reducing agent may be arranged upstream of the NO X storage catalyst. For example, a fuel addition valve that injects the same fuel as that of the engine body may be disposed in the exhaust pipe. By changing the injection amount injected from the fuel addition valve, the air-fuel ratio of the exhaust gas can be adjusted.

機関排気通路に燃料添加弁が配置されているときには、燃料添加弁から燃料を噴射することにより、NO吸蔵触媒を昇温しても構わない。NO吸蔵触媒には、貴金属が担持されているために、NO吸蔵触媒においても酸化が行われる。この酸化反応熱により、NO吸蔵触媒の昇温を行なうことができる。このときに、燃料添加弁から噴射する燃料の量は、酸化触媒の酸素の吸蔵を過剰に妨げないように、制限することが好ましい。例えば酸化触媒に流入する排気ガスの空燃比が所定値以下とならないように制御することが好ましい。 When the fuel addition valve is disposed in the exhaust passage by injecting the fuel from the fuel addition valve, it may be heated to the NO X storage catalyst. Since the NO X storage catalyst carries a noble metal, oxidation is also performed in the NO X storage catalyst. The temperature of the NO X storage catalyst can be increased by this oxidation reaction heat. At this time, the amount of fuel injected from the fuel addition valve is preferably limited so as not to excessively prevent oxygen storage of the oxidation catalyst. For example, it is preferable to control so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst does not become a predetermined value or less.

本実施の形態においては、それぞれの触媒の下流に配置されている温度センサにより、それぞれの触媒の床温を検知しているが、この形態に限られず、触媒の床温を検知することができる任意の装置を採用することができる。   In the present embodiment, the bed temperature of each catalyst is detected by the temperature sensor arranged downstream of each catalyst. However, the present invention is not limited to this mode, and the bed temperature of the catalyst can be detected. Any device can be employed.

酸化触媒としては、酸素吸蔵能力を有する酸化触媒であれば構わない。例えば、酸化触媒が担持されている三元触媒であっても構わない。または、パティキュレートフィルタに、酸化触媒が担持されていても構わない。NO吸蔵触媒としては、NOを一時的に吸蔵して放出することができる触媒であれば構わない。例えば、NOの吸蔵および放出を行なうためにNO吸収剤および貴金属がパティキュレートフィルタに担持されていても構わない。 The oxidation catalyst may be any oxidation catalyst having an oxygen storage capacity. For example, a three-way catalyst on which an oxidation catalyst is supported may be used. Alternatively, an oxidation catalyst may be supported on the particulate filter. The NO X storage catalyst may be any catalyst that can temporarily store NO X and release it. For example, NO X absorbent and the noble metal in order to carry out the insertion and extraction of the NO X is may be supported on a particulate filter.

(実施の形態2)
図16および図17を参照して、実施の形態2における内燃機関の排気浄化装置について説明する。本実施の形態における内燃機関は、実施の形態1における内燃機関と同様である(図1参照)。
(Embodiment 2)
With reference to FIG. 16 and FIG. 17, the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine in the second embodiment will be described. The internal combustion engine in the present embodiment is the same as the internal combustion engine in the first embodiment (see FIG. 1).

図16に、本実施の形態における内燃機関の排気浄化装置の制御のタイムチャートを示す。図17に、本実施の形態における内燃機関の排気浄化装置の制御のフローチャートを示す。時刻tまでの通常運転、時刻tから時刻tまでの昇温制御、および時刻tから時刻tまでの昇温制御については、実施の形態1と同様である。本実施の形態においては、時刻tから時刻tまでのNO吸蔵触媒が昇温している期間のリッチ制御が実施の形態1と異なる。 FIG. 16 shows a time chart of control of the exhaust gas purification apparatus for the internal combustion engine in the present embodiment. FIG. 17 shows a flowchart of control of the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine in the present embodiment. Normal operation from time t 0, the Atsushi Nobori control of the temperature increase control from time t 0 to time t 1, and from time t 1 to time t 2, the is the same as in the first embodiment. In the present embodiment, different rich control period the NO X storage catalyst from time t 2 to time t 3 is Atsushi Nobori in the first embodiment.

図17を参照して、ステップ111からステップ115までは、実施の形態1における制御と同様である(図6参照)。時刻tから時刻tまでの制御において、ステップ115にて酸素吸蔵量が判定値以上である場合には、ステップ118に移行する。本実施の形態においては、リッチ制御を行なうときの一定の排気ガスの目標空燃比が予め定められている。ステップ118においては、算出された酸素吸蔵量により、リッチ制御を行なう目標時間を算出する。 Referring to FIG. 17, step 111 to step 115 are the same as the control in the first embodiment (see FIG. 6). In the control from time t 2 to time t 3, when the oxygen storage amount is not less than the determination value in step 115, the process proceeds to step 118. In the present embodiment, a constant target air-fuel ratio of exhaust gas when performing rich control is determined in advance. In step 118, a target time for performing rich control is calculated based on the calculated oxygen storage amount.

ステップ118においては、図8を参照して、算出された酸素吸蔵量Sから、酸化触媒において酸化処理が可能な一酸化炭素等の量を算出して、更に、リッチ化の面積Srを算出する。図7を参照して、この面積Srと予め定められた排気ガスの空燃比から、1回のリッチ制御を行なうリッチ化の目標時間を算出する。   In step 118, referring to FIG. 8, the amount of carbon monoxide or the like that can be oxidized in the oxidation catalyst is calculated from the calculated oxygen storage amount S, and the enrichment area Sr is further calculated. . Referring to FIG. 7, a target time for enrichment for performing rich control once is calculated from this area Sr and a predetermined air-fuel ratio of exhaust gas.

ステップ119においては、算出されたリッチ制御を行なう目標時間および予め定められた排気ガスの目標空燃比に基づいて運転パターンを変更する。リッチ制御を行なう時間を変更する場合には、例えば図14に示す噴射パターンDを行なう運転期間の長さを変更することにより、リッチ制御を行なう時間を変更することができる。   In step 119, the operation pattern is changed based on the calculated target time for performing the rich control and a predetermined target air-fuel ratio of the exhaust gas. When changing the time for performing the rich control, the time for performing the rich control can be changed, for example, by changing the length of the operation period in which the injection pattern D shown in FIG. 14 is performed.

図16を参照して、時刻tにおいてリッチ制御が開始されている。このときの時刻t以降の排気ガスの空燃比は一定である。時刻tから時刻tまでの間において、酸化触媒の床温の温度上昇に伴って、リッチ制御を行なう時間が徐々に長くなる。 Referring to FIG. 16, the rich control is started at time t 2. Air-fuel ratio of the exhaust gas at time t 2 after the time is constant. In the period from time t 2 to time t 3, as the temperature rise of the bed temperature of the oxidation catalyst, the time for performing the rich control is gradually increased.

本実施の形態においては、酸化触媒の酸素吸蔵量を算出して、予め定められた排気ガスの目標空燃比により、リッチ制御を行なう目標時間を算出している。リッチ制御を行なう時間を制御することにより、酸化触媒に流入する一酸化炭素等の量を制御することができる。   In the present embodiment, the oxygen storage amount of the oxidation catalyst is calculated, and the target time for performing the rich control is calculated based on a predetermined target air-fuel ratio of the exhaust gas. By controlling the time during which rich control is performed, the amount of carbon monoxide or the like flowing into the oxidation catalyst can be controlled.

このように、本実施の形態においては、酸化触媒の酸化処理能力を算出し、酸化触媒の酸化処理能力に基づいてリッチ制御を行なう目標時間を算出している。NO吸蔵触媒から流出する一酸化炭素等を酸化しうるリッチ制御を行なう目標時間を算出している。酸化触媒に流入する一酸化炭素等の略全てを酸化処理することができ、大気中に放出される一酸化炭素等を抑制することができる。 Thus, in the present embodiment, the oxidation treatment capability of the oxidation catalyst is calculated, and the target time for performing rich control is calculated based on the oxidation treatment capability of the oxidation catalyst. A target time for performing rich control capable of oxidizing carbon monoxide or the like flowing out from the NO X storage catalyst is calculated. Almost all of carbon monoxide and the like flowing into the oxidation catalyst can be oxidized, and carbon monoxide and the like released into the atmosphere can be suppressed.

その他の構成、作用および効果については、実施の形態1と同様であるので、ここでは説明を繰り返さない。   Other configurations, operations, and effects are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof will not be repeated here.

(実施の形態3)
図18から図21を参照して、実施の形態3における内燃機関の排気浄化装置について説明する。本実施の形態における内燃機関は、実施の形態1における内燃機関と同様である(図1参照)。
(Embodiment 3)
With reference to FIGS. 18 to 21, an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to Embodiment 3 will be described. The internal combustion engine in the present embodiment is the same as the internal combustion engine in the first embodiment (see FIG. 1).

図18に、本実施の形態における内燃機関の排気浄化装置の制御のタイムチャートを示す。図19に、本実施の形態における内燃機関の排気浄化装置の制御のフローチャートを示す。時刻tまでの通常運転、時刻tから時刻tまでの昇温制御、および時刻tから時刻tまでの昇温制御については、実施の形態1と同様である。本実施の形態においては、時刻tから時刻tまでのNO吸蔵触媒が昇温している期間の制御が実施の形態1と異なる。 FIG. 18 shows a time chart of control of the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine in the present embodiment. FIG. 19 shows a flowchart of the control of the exhaust gas purification apparatus for the internal combustion engine in the present embodiment. Normal operation from time t 0, the Atsushi Nobori control of the temperature increase control from time t 0 to time t 1, and from time t 1 to time t 2, the is the same as in the first embodiment. In the present embodiment, the control of the period during which the NO X storage catalyst is heated from time t 2 to time t 3 is different from that in the first embodiment.

図19を参照して、ステップ111からステップ115までは、実施の形態1における排気浄化装置の制御と同様である(図6参照)。時刻tから時刻tまでの制御において、ステップ115にて酸素吸蔵量が判定値以上であれば、ステップ121に移行する。本実施の形態においては、ステップ121にて、酸化触媒に吸蔵されている酸素を放出するときの酸素放出速度Vを算出する。 Referring to FIG. 19, steps 111 to 115 are the same as the control of the exhaust purification device in the first embodiment (see FIG. 6). In the control from time t 2 to time t 3 , if the oxygen storage amount is not less than the determination value in step 115, the process proceeds to step 121. In the present embodiment, in step 121, an oxygen release rate V when oxygen stored in the oxidation catalyst is released is calculated.

図20に、酸化触媒の床温と酸化触媒の酸素放出速度との関係を説明するグラフを示す。横軸が酸化触媒の床温であり、縦軸が酸素放出速度Vである。酸化触媒の床温が高くなるほど、酸素放出速度が高くなっていることが分かる。酸素放出速度は、一酸化炭素等を酸化する速度に対応する。ここで、酸化触媒の種類等により、床温が低いと酸素放出速度が遅く、一酸化炭素等が流入する速度に達しない場合がある。即ち、酸素放出速度が遅く、全ての一酸化炭素等を酸化できない場合がある。図20においては、一つの一酸化炭素の流入速度に対して、床温が低い領域で一酸化炭素等が酸化触媒をすり抜ける領域が画定されている。   FIG. 20 shows a graph for explaining the relationship between the bed temperature of the oxidation catalyst and the oxygen release rate of the oxidation catalyst. The horizontal axis is the bed temperature of the oxidation catalyst, and the vertical axis is the oxygen release rate V. It can be seen that the higher the bed temperature of the oxidation catalyst, the higher the oxygen release rate. The oxygen release rate corresponds to the rate of oxidizing carbon monoxide and the like. Here, depending on the type of the oxidation catalyst and the like, when the bed temperature is low, the oxygen release rate is slow, and the rate at which carbon monoxide or the like flows may not be reached. That is, there are cases where the oxygen release rate is slow and all carbon monoxide and the like cannot be oxidized. In FIG. 20, for one carbon monoxide inflow rate, a region where carbon monoxide or the like passes through the oxidation catalyst in a region where the bed temperature is low is defined.

本実施の形態においては、酸化触媒の酸素放出速度を考慮して制御を行なう。図20に示すグラフから、酸化触媒の床温を特定することにより、酸素放出速度Vを算出することができる。例えば、酸化触媒の床温を関数とする酸素放出速度のマップを電子制御ユニット30のROM32の中に記憶しておくことができる。酸化触媒の床温を検知することにより、酸素放出速度を算出することができる。   In the present embodiment, control is performed in consideration of the oxygen release rate of the oxidation catalyst. From the graph shown in FIG. 20, the oxygen release rate V can be calculated by specifying the bed temperature of the oxidation catalyst. For example, a map of the oxygen release rate as a function of the bed temperature of the oxidation catalyst can be stored in the ROM 32 of the electronic control unit 30. By detecting the bed temperature of the oxidation catalyst, the oxygen release rate can be calculated.

図19を参照して、ステップ121にて酸素放出速度Vが算出されたら、ステップ122に移行する。ステップ122においては、算出された酸素放出速度内で全ての一酸化炭素等を酸化することができる排気ガスの目標空燃比を算出する。例えば、酸素放出速度Vを関数とする排気ガスの目標空燃比のマップを電子制御ユニット30のROM32に記憶しておく。酸素放出速度Vを特定することにより、対応する排気ガスの空燃比を算出することができる。酸素放出速度Vが大きくなると、設定できる排気ガスの空燃比も小さくすることができる。   Referring to FIG. 19, when oxygen release rate V is calculated in step 121, the process proceeds to step 122. In step 122, a target air-fuel ratio of exhaust gas that can oxidize all carbon monoxide and the like within the calculated oxygen release rate is calculated. For example, a map of the target air-fuel ratio of exhaust gas as a function of the oxygen release rate V is stored in the ROM 32 of the electronic control unit 30. By specifying the oxygen release rate V, the air-fuel ratio of the corresponding exhaust gas can be calculated. As the oxygen release rate V increases, the air-fuel ratio of the exhaust gas that can be set can also be reduced.

次に、ステップ123において、ステップ114において算出された酸素吸蔵量Sと、ステップ122において算出された排気ガスの目標空燃比に基づいて、リッチ制御を行なう時間を算出する。リッチ制御を行なう時間の算出においては、前述の実施の形態と同様に、リッチ制御を行なうときの面積Srを算出することにより求めることができる。次に、ステップ124に移行して、算出された排気ガスの目標空燃比およびリッチ制御を行なう時間に基づいて運転パターンを変更する。   Next, in step 123, the time for performing rich control is calculated based on the oxygen storage amount S calculated in step 114 and the target air-fuel ratio of the exhaust gas calculated in step 122. The calculation of the time for performing the rich control can be obtained by calculating the area Sr when the rich control is performed, as in the above-described embodiment. Next, the routine proceeds to step 124, where the operation pattern is changed based on the calculated target air-fuel ratio of exhaust gas and the time during which rich control is performed.

図18を参照して、時刻tから時刻tの期間においては、排気ガスの空燃比が徐々に小さくなっている。本実施の形態においては、1回のリッチ制御を行なう時間が算出されているために、それぞれのリッチ制御の時間が異なっている。たとえば、酸化触媒の酸素放出速度により、リッチ制御を行なうときの排気ガスの空燃比が制限された場合には、1回のリッチ制御を行なう時間が長くなる。この制御により、吸蔵されたより多くの酸素を酸化処理に用いることができる。なお、リッチ制御を行なうときの排気ガスの空燃比が制限された場合に、リッチ制御を行なう回数を増やしても構わない。 Referring to FIG. 18, in a period of time t 3 from the time t 2, the air-fuel ratio of the exhaust gas is gradually decreased. In this embodiment, since the time for performing one rich control is calculated, the time for each rich control is different. For example, when the air-fuel ratio of exhaust gas when performing rich control is limited by the oxygen release rate of the oxidation catalyst, the time for performing one rich control becomes longer. With this control, more of the stored oxygen can be used for the oxidation treatment. Note that when the air-fuel ratio of the exhaust gas when performing rich control is limited, the number of times of performing rich control may be increased.

図21は、本実施の形態における排気浄化装置の制御において、酸化触媒の床温とリッチ制御を行なう時間の関係、および酸化触媒の床温とリッチ制御を行なうときの排気ガスの目標空燃比の関係を説明するグラフである。床温の低い領域においては、図20に示す一酸化炭素等がすり抜ける領域が画定されている。   FIG. 21 shows the relationship between the oxidation catalyst bed temperature and the time during which rich control is performed and the target air-fuel ratio of exhaust gas when the oxidation catalyst bed temperature and rich control are performed in the control of the exhaust gas purification apparatus according to the present embodiment. It is a graph explaining a relationship. In the region where the bed temperature is low, a region through which carbon monoxide or the like shown in FIG. 20 passes is defined.

一酸化炭素等がすり抜ける領域においては、床温が上昇するに伴って排気ガスの目標空燃比が徐々に上昇している。また、床温が上昇するに伴って、リッチ制御を行なうリッチ化時間は徐々に短くなっている。一酸化炭素等がすり抜ける領域よりも床温が高い領域においては、リッチ化時間および排気ガスの目標空燃比を共に一定にしている。   In a region where carbon monoxide or the like passes through, the target air-fuel ratio of the exhaust gas gradually increases as the bed temperature increases. Further, as the bed temperature rises, the enrichment time for performing rich control is gradually shortened. In the region where the bed temperature is higher than the region where carbon monoxide or the like passes through, both the enrichment time and the target air-fuel ratio of the exhaust gas are made constant.

本実施の形態においては、酸化触媒の温度を検知することにより酸化触媒の酸素放出速度を算出し、酸素放出速度に基づいて排気ガスの目標空燃比を算出している。この制御により、酸素放出速度が遅い場合においても、大気中に一酸化炭素等が放出されることを抑制できる。   In the present embodiment, the oxygen release rate of the oxidation catalyst is calculated by detecting the temperature of the oxidation catalyst, and the target air-fuel ratio of the exhaust gas is calculated based on the oxygen release rate. This control can suppress the release of carbon monoxide or the like into the atmosphere even when the oxygen release rate is slow.

また、本実施の形態においては、算出された酸素吸蔵量および算出された目標空燃比から排気ガスの空燃比をリッチする目標時間を算出している。この制御を行なうことにより、酸化触媒に吸蔵されているより多くの酸素を排出することができる。リッチ制御においては、この形態に限られず、リッチ化時間を予め設定しておいても構わない。   In the present embodiment, the target time for enriching the air-fuel ratio of the exhaust gas is calculated from the calculated oxygen storage amount and the calculated target air-fuel ratio. By performing this control, more oxygen stored in the oxidation catalyst can be discharged. The rich control is not limited to this form, and the enrichment time may be set in advance.

その他の構成、作用および効果については実施の形態1または2と同様であるのでここで説明を繰り返さない。   Since other configurations, operations, and effects are the same as those in the first or second embodiment, description thereof will not be repeated here.

上述のそれぞれの図において、同一または相当する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、特許請求の範囲に含まれる変更が意図されている。   In the respective drawings described above, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals. In addition, said embodiment is an illustration and does not limit invention. Further, in the embodiment, changes included in the scope of claims are intended.

実施の形態1における内燃機関の概略図である。1 is a schematic diagram of an internal combustion engine in a first embodiment. NOを吸収する時のNO吸蔵触媒の拡大概略断面図である。It is an enlarged schematic sectional view of the NO X storage catalyst when absorbing NO X. SOを吸収する時のNO吸蔵触媒の拡大概略断面図である。It is an enlarged schematic sectional view of the NO X storage catalyst when absorbing the SO X. 酸素吸蔵能力を有する酸化触媒における床温と酸素吸蔵量との関係を説明するグラフである。It is a graph explaining the relationship between the bed temperature and the oxygen storage amount in the oxidation catalyst which has oxygen storage capability. 実施の形態1における排気浄化装置において、硫黄被毒回復処理を行なうために昇温を行なうときのタイムチャートである。6 is a time chart when the temperature is raised in order to perform sulfur poisoning recovery processing in the exhaust gas purification apparatus in the first embodiment. 実施の形態1における排気浄化装置において、硫黄被毒回復処理を行なうために昇温を行なうときのフローチャートである。6 is a flowchart when the temperature is raised in order to perform sulfur poisoning recovery processing in the exhaust gas purification apparatus in the first embodiment. リッチ制御を行なうときの排気ガスの空燃比の拡大図である。It is an enlarged view of the air-fuel ratio of exhaust gas when performing rich control. リッチ制御を行なうときの面積Srと酸化触媒に流入する一酸化炭素等の量の関係を説明するグラフである。It is a graph explaining the relationship between the area Sr when rich control is performed and the amount of carbon monoxide or the like flowing into the oxidation catalyst. 実施の形態1における酸化触媒の床温と、酸化触媒に流入する一酸化炭素等の量との関係のグラフである。4 is a graph showing the relationship between the bed temperature of the oxidation catalyst in Embodiment 1 and the amount of carbon monoxide or the like flowing into the oxidation catalyst. 実施の形態1における比較例の排気浄化装置の制御を説明するタイムチャートである。3 is a time chart for explaining the control of the exhaust emission control device of the comparative example in the first embodiment. 実施の形態1における比較例の酸化触媒の床温と、酸化触媒に流入する一酸化炭素等の量との関係のグラフである。3 is a graph showing the relationship between the bed temperature of an oxidation catalyst of a comparative example in Embodiment 1 and the amount of carbon monoxide or the like flowing into the oxidation catalyst. 通常の運転状態における燃焼室での噴射パターンである。It is an injection pattern in the combustion chamber in a normal operation state. 硫黄被毒回復処理においてNO吸蔵触媒を昇温する時の燃焼室での噴射パターンである。It is an injection pattern in the combustion chamber at the time of raising the temperature of the NO X storage catalyst in the sulfur poisoning recovery process. 硫黄被毒回復処理をおいてリッチ制御を行なう時の燃焼室での噴射パターンである。It is an injection pattern in a combustion chamber when performing rich control in the sulfur poisoning recovery process. 硫黄被毒回復処理をおいてリッチ制御を行なう時の燃焼室での他の噴射パターンである。It is another injection pattern in the combustion chamber when performing rich control in the sulfur poisoning recovery process. 実施の形態2における硫黄被毒回復処理を行なうために昇温を行なうときのタイムチャートである。6 is a time chart when the temperature is raised to perform the sulfur poisoning recovery process in the second embodiment. 実施の形態2における硫黄被毒回復処理を行なうために昇温を行なうときのフローチャートである。6 is a flowchart when a temperature is raised to perform a sulfur poisoning recovery process in the second embodiment. 実施の形態3における硫黄被毒回復処理を行なうために昇温を行なうときのタイムチャートである。10 is a time chart when the temperature is raised to perform the sulfur poisoning recovery process in the third embodiment. 実施の形態3における硫黄被毒回復処理を行なうために昇温を行なうときのフローチャートである。10 is a flowchart when the temperature is raised to perform the sulfur poisoning recovery process in the third embodiment. 酸化触媒の床温と酸素放出速度との関係を説明するグラフである。It is a graph explaining the relationship between the bed temperature of an oxidation catalyst, and an oxygen release rate. 酸化触媒の床温と排気ガスの目標空燃比またはリッチ制御を行なう時間との関係を説明するグラフである。It is a graph explaining the relationship between the bed temperature of an oxidation catalyst, the target air fuel ratio of exhaust gas, or the time which performs rich control.

符号の説明Explanation of symbols

1 機関本体
2 燃焼室
3 燃料噴射弁
8 吸入空気量検出器
10 スロットル弁
12 排気管
13 酸化触媒
17 NO吸蔵触媒
21 燃料供給管
26 温度センサ
27 温度センサ
28 差圧センサ
29 空燃比センサ
30 電子制御ユニット
31 双方性バス
32 ROM
33 RAM
34 CPU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine body 2 Combustion chamber 3 Fuel injection valve 8 Intake air amount detector 10 Throttle valve 12 Exhaust pipe 13 Oxidation catalyst 17 NO X storage catalyst 21 Fuel supply pipe 26 Temperature sensor 27 Temperature sensor 28 Differential pressure sensor 29 Air-fuel ratio sensor 30 Electron Control unit 31 Bilateral bus 32 ROM
33 RAM
34 CPU

Claims (7)

機関排気通路内に、流入する排気ガスの空燃比がリーンの時には排気ガス中に含まれるNOを吸蔵し、流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸蔵したNOを放出するNO吸蔵触媒を配置し、NO吸蔵触媒の下流の機関排気通路内に酸素吸蔵能力を有する酸化触媒を配置し、NO吸蔵触媒に吸蔵されたSO量が予め定められた許容量を超えたときに、NO吸蔵触媒の温度をSO放出可能な温度まで上昇させると共に、NO吸蔵触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするリッチ制御により硫黄被毒回復処理を行なうようにした内燃機関の排気浄化装置において、
NO吸蔵触媒の温度をSO放出可能な温度まで上昇すべき時に、NO吸蔵触媒からSOを放出すべくNO吸蔵触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにした場合に、酸化触媒に向けてNO吸蔵触媒から流出する還元剤を酸化しうる排気ガスの目標空燃比およびリッチ制御を行う目標時間のうち少なくとも一方を算出し、前記排気ガスの目標空燃比および前記リッチ制御を行なう目標時間に基づいて前記リッチ制御を行なうことを特徴とする、内燃機関の排気浄化装置。
When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the engine exhaust passage is lean, the NO X contained in the exhaust gas is occluded, and when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich, the stored NO X is released. the NO X storage catalyst is arranged, an oxidation catalyst is arranged having an oxygen storage capacity downstream of the engine exhaust passage of the NO X storage catalyst, the allowable amount of SO X amount stored in the NO X storage catalyst is predetermined to When NO is exceeded, the temperature of the NO X storage catalyst is raised to a temperature at which SO X can be released, and at the same time, the sulfur poisoning recovery process is performed by rich control that makes the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO X storage catalyst rich. In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine,
The temperature of the NO X storage catalyst when it should be increased to SO X releasable temperature, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing from the NO X storing catalyst to the NO X storing catalyst so as to release the SO X rich oxide Calculating at least one of a target air-fuel ratio of exhaust gas capable of oxidizing the reducing agent flowing out from the NO X storage catalyst toward the catalyst and a target time for performing rich control, and calculating the target air-fuel ratio of the exhaust gas and rich control; An exhaust emission control device for an internal combustion engine, wherein the rich control is performed based on a target time to be performed.
NO吸蔵触媒の温度をSO放出可能な温度まで上昇すべき時に、酸化触媒の温度を検知することにより酸化触媒の酸素吸蔵量を算出し、酸素吸蔵量および予め定められたリッチ制御を行なう目標時間に基づいて排気ガスの目標空燃比を算出し、前記排気ガスの目標空燃比に基づいて前記リッチ制御を行なうことを特徴とする、請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 When the temperature of the NO X storage catalyst should be raised to a temperature at which SO X can be released, the oxygen storage amount of the oxidation catalyst is calculated by detecting the temperature of the oxidation catalyst, and the oxygen storage amount and predetermined rich control are performed. 2. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a target air-fuel ratio of the exhaust gas is calculated based on a target time, and the rich control is performed based on the target air-fuel ratio of the exhaust gas. NO吸蔵触媒の温度をSO放出可能な温度まで上昇すべき時に、酸化触媒の温度を検知することにより酸化触媒の酸素吸蔵量を算出し、酸素吸蔵量および予め定められた排気ガスの目標空燃比に基づいてリッチ制御を行なう目標時間を算出し、前記リッチ制御を行なう目標時間に基づいて前記リッチ制御を行なうことを特徴とする、請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 When the temperature of the NO X storage catalyst is to be increased to a temperature at which SO X can be released, the oxygen storage amount of the oxidation catalyst is calculated by detecting the temperature of the oxidation catalyst, and the oxygen storage amount and a predetermined exhaust gas target are calculated. 2. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a target time for performing rich control is calculated based on an air-fuel ratio, and the rich control is performed based on the target time for performing rich control. NO吸蔵触媒の温度をSO放出可能な温度まで上昇すべき時に、酸化触媒の温度を検知することにより酸化触媒の酸素放出速度を算出し、酸素放出速度に基づいて排気ガスの目標空燃比を算出し、前記排気ガスの目標空燃比に基づいて前記リッチ制御を行なうことを特徴とする、請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 When the temperature of the NO X storage catalyst should be increased to a temperature at which SO X can be released, the oxygen release rate of the oxidation catalyst is calculated by detecting the temperature of the oxidation catalyst, and the target air-fuel ratio of the exhaust gas is calculated based on the oxygen release rate The exhaust purification device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the rich control is performed based on a target air-fuel ratio of the exhaust gas. NO吸蔵触媒の温度をSO放出可能な温度まで上昇すべき時に、酸化触媒の温度を検知することにより酸化触媒の酸素吸蔵量を算出し、酸素吸蔵量および排気ガスの目標空燃比から排気ガスの空燃比をリッチにする目標時間を算出して、前記排気ガスの目標空燃比および前記リッチ制御を行なう目標時間に基づいて前記リッチ制御を行なうことを特徴とする、請求項4に記載の内燃機関の排気浄化装置。 When the temperature of the NO X storage catalyst should be increased to a temperature at which SO X can be released, the oxygen storage amount of the oxidation catalyst is calculated by detecting the temperature of the oxidation catalyst, and the exhaust gas is calculated from the oxygen storage amount and the target air-fuel ratio of the exhaust gas. The target time for enriching the gas air-fuel ratio is calculated, and the rich control is performed based on the target air-fuel ratio of the exhaust gas and the target time for performing the rich control. An exhaust purification device for an internal combustion engine. NO吸蔵触媒の温度をSO放出可能な温度まで上昇すべき時に、酸化触媒の温度上昇に伴って排気ガスの空燃比を徐々に小さくすることを特徴とする、請求項1から5のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。 6. The exhaust gas air-fuel ratio is gradually reduced as the temperature of the oxidation catalyst increases when the temperature of the NO X storage catalyst should be increased to a temperature at which SO X can be released. An exhaust purification device for an internal combustion engine according to claim 1. NO吸蔵触媒の温度をSO放出可能な温度まで上昇すべき時に、酸化触媒の温度を検知することにより酸化触媒の酸素吸蔵量を算出し、酸素吸蔵量が予め定められた判定値以上になったときに前記リッチ制御を開始することを特徴とする、請求項1から6のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。 When the temperature of the NO X storage catalyst should be increased to a temperature at which SO X can be released, the oxygen storage amount of the oxidation catalyst is calculated by detecting the temperature of the oxidation catalyst, and the oxygen storage amount exceeds a predetermined determination value. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, wherein the rich control is started when the engine becomes an exhaust gas.
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