JP2010229916A - Exhaust emission control device of internal combustion engine - Google Patents

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Atsushi Hayashi
篤史 林
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control device of an internal combustion engine in which a time required for sulfur poisoning regeneration and the control of a NOx catalyst is reduced and fuel consumption is improved. <P>SOLUTION: The exhaust emission control device of the internal combustion engine includes: an oxidation catalyst; a NOx catalyst disposed downstream of the oxidation catalyst; a first exhaust passage which feeds exhaust gas upstream of the oxidation catalyst; and a second exhaust passage which feeds exhaust gas between the oxidation catalyst and the NOx catalyst. When controlling a catalyst bed temperature for raising a temperature of the NOx catalyst so that a temperature of a sulfur component is raised to be desorbed, exhaust gas is made to flow into both the first exhaust passage and the second exhaust passage, thus raising the temperature of the NOx catalyst rapidly. This prevents a sulfur component desorbed from the oxidation catalyst from being absorbed by the NOx catalyst. <P>COPYRIGHT: (C)2011,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.

特開2000−282850号公報には、酸化触媒と、この酸化触媒をバイパスするバイパス通路と、このバイパス通路と酸化触媒側の排気通路とが合流した箇所より下流側に設けられたNOx吸蔵還元型触媒と、酸化触媒の上流側に燃料を添加する燃料添加弁と、酸化触媒を通過する排気ガス流量とバイパス通路を通過する排気ガス流量との比率を制御する制御弁とを備えた内燃機関の排気浄化装置が開示されている。この装置では、硫黄の蓄積によって劣化したNOx吸蔵還元型触媒を再生させる場合に、酸化触媒の上流側に燃料を添加するとともに、酸化触媒側の排気ガス流量を多くし、バイパス通路側の排気ガス流量を絞ることにより、NOx吸蔵還元型触媒を高温にするようにしている(同公報の段落0016参照)。   Japanese Patent Laid-Open No. 2000-282850 discloses an NOx occlusion reduction type provided downstream of an oxidation catalyst, a bypass passage that bypasses the oxidation catalyst, and a location where the bypass passage and the exhaust passage on the oxidation catalyst side merge. An internal combustion engine comprising: a catalyst; a fuel addition valve that adds fuel to the upstream side of the oxidation catalyst; and a control valve that controls a ratio of an exhaust gas flow rate passing through the oxidation catalyst and an exhaust gas flow rate passing through the bypass passage. An exhaust emission control device is disclosed. In this apparatus, when regenerating the NOx occlusion reduction type catalyst that has deteriorated due to the accumulation of sulfur, the fuel is added to the upstream side of the oxidation catalyst, the exhaust gas flow rate on the oxidation catalyst side is increased, and the exhaust gas on the bypass passage side is increased. By reducing the flow rate, the NOx occlusion reduction catalyst is set to a high temperature (see paragraph 0016 of the same publication).

特開2000−282850号公報JP 2000-282850 A 特開2007−23867号公報JP 2007-23867 A 特開2008−261294号公報JP 2008-261294 A 特開2008−25438号公報JP 2008-25438 A 特開2005−330940号公報JP 2005-330940 A

酸化触媒にアルミナ等の塩基性担体を用いた場合には、酸化触媒にも硫黄成分が蓄積する。ただし、酸化触媒は、NOx触媒と比べて、硫黄成分を保持する力が弱い。このため、酸化触媒に蓄積した硫黄成分は比較的容易に脱離するが、NOx触媒に蓄積した硫黄成分を脱離させるには長時間を要する。   When a basic carrier such as alumina is used as the oxidation catalyst, sulfur components also accumulate in the oxidation catalyst. However, the oxidation catalyst is weaker in holding the sulfur component than the NOx catalyst. For this reason, the sulfur component accumulated in the oxidation catalyst is relatively easily desorbed, but it takes a long time to desorb the sulfur component accumulated in the NOx catalyst.

上述した従来の装置では、NOx触媒から硫黄成分を脱離させるための硫黄被毒再生制御を行う場合に、燃料添加弁から添加された未燃HCを大量に含む排気ガスは、まず酸化触媒に流入し、酸化触媒を通過した後、NOx触媒に流入する。よって、添加された未燃HCが酸化触媒で燃焼することにより、酸化触媒の温度が、NOx触媒の温度よりも先に上昇する。   In the conventional apparatus described above, when performing sulfur poisoning regeneration control for desorbing the sulfur component from the NOx catalyst, the exhaust gas containing a large amount of unburned HC added from the fuel addition valve is first supplied to the oxidation catalyst. After flowing in and passing through the oxidation catalyst, it flows into the NOx catalyst. Therefore, when the added unburned HC is burned by the oxidation catalyst, the temperature of the oxidation catalyst rises before the temperature of the NOx catalyst.

酸化触媒に蓄積した硫黄成分は脱離し易いため、酸化触媒の温度が上昇すると、酸化触媒から硫黄成分が急速に脱離する。このとき、NOx触媒の温度はまだ十分に上昇していない。このため、酸化触媒から脱離した硫黄成分が再度NOx触媒に吸収されてしまう。その結果、NOx触媒から脱離させなければならない硫黄の量が増大するので、NOx触媒から硫黄成分を脱離させるのに要する時間が更に長くなる。すなわち、より長時間の硫黄被毒再生制御が必要となり、燃費が悪化するという問題がある。   Since the sulfur component accumulated in the oxidation catalyst is easily desorbed, the sulfur component is rapidly desorbed from the oxidation catalyst when the temperature of the oxidation catalyst rises. At this time, the temperature of the NOx catalyst has not yet sufficiently increased. For this reason, the sulfur component desorbed from the oxidation catalyst is again absorbed by the NOx catalyst. As a result, the amount of sulfur that needs to be desorbed from the NOx catalyst increases, so that the time required to desorb the sulfur component from the NOx catalyst is further increased. That is, there is a problem that the sulfur poisoning regeneration control for a longer time is required and the fuel consumption is deteriorated.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、NOx触媒の硫黄被毒再生制御に要する時間を短縮でき、燃費を改善することの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 has been made to solve the above-described problems, and provides an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that can shorten the time required for sulfur poisoning regeneration control of a NOx catalyst and improve fuel efficiency. For the purpose.

第1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の排気浄化装置であって、
酸化触媒と、
前記酸化触媒より下流側に設置されたNOx触媒と、
排気ガスを前記酸化触媒の上流側に導入する第1排気経路と、
排気ガスを前記酸化触媒と前記NOx触媒との間に導入する第2排気経路と、
排気ガスの通過経路を制御する通過経路制御手段と、
前記NOx触媒の硫黄被毒を回復させることが要求されている場合に、未燃HCとこの未燃HCを酸化させる酸素とを含んだ排気ガスを供給することにより前記NOx触媒の温度を上昇させる触媒昇温制御を実行する触媒昇温手段と、
を備え、
前記通過経路制御手段は、前記触媒昇温制御の実行中、前記第1排気経路と前記第2排気経路との双方に排気ガスを流入させることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is an exhaust purification device for an internal combustion engine,
An oxidation catalyst,
A NOx catalyst installed downstream of the oxidation catalyst;
A first exhaust path for introducing exhaust gas upstream of the oxidation catalyst;
A second exhaust path for introducing exhaust gas between the oxidation catalyst and the NOx catalyst;
A passage control means for controlling the passage of exhaust gas;
When it is required to recover sulfur poisoning of the NOx catalyst, the temperature of the NOx catalyst is raised by supplying exhaust gas containing unburned HC and oxygen that oxidizes the unburned HC. Catalyst temperature raising means for performing catalyst temperature raising control;
With
The passage path control means causes exhaust gas to flow into both the first exhaust path and the second exhaust path during the execution of the catalyst temperature increase control.

また、第2の発明は、第1の発明において、
前記通過経路制御手段は、前記触媒昇温制御の実行中、前記NOx触媒の温度が前記酸化触媒の温度とほぼ同時に上昇するか、または、前記NOx触媒の温度が前記酸化触媒の温度より早く上昇するように、前記第1排気経路の排気ガス流量と前記第2排気経路の排気ガス流量との比率を制御することを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
During the execution of the catalyst temperature increase control, the passage path control means increases the temperature of the NOx catalyst almost simultaneously with the temperature of the oxidation catalyst or increases the temperature of the NOx catalyst earlier than the temperature of the oxidation catalyst. Thus, the ratio of the exhaust gas flow rate in the first exhaust path and the exhaust gas flow rate in the second exhaust path is controlled.

また、第3の発明は、第1または第2の発明において、
前記NOx触媒の温度が、硫黄成分が脱離可能な温度以上まで上昇した後に、還元剤を含んだ排気ガスを前記NOx触媒に供給することにより前記NOx触媒から硫黄成分を脱離させる硫黄脱離制御を実行する硫黄脱離手段を備え、
前記通過経路制御手段は、前記硫黄脱離制御の実行中、前記第1排気経路のみに排気ガスを流入させることを特徴とする。
The third invention is the first or second invention, wherein
After the temperature of the NOx catalyst rises to a temperature at which the sulfur component can be desorbed or higher, sulfur desorption is performed by desorbing the sulfur component from the NOx catalyst by supplying exhaust gas containing a reducing agent to the NOx catalyst. Comprising sulfur desorption means for performing the control,
The passage path control means allows exhaust gas to flow only into the first exhaust path during execution of the sulfur desorption control.

また、第4の発明は、第1乃至第3の発明の何れかにおいて、
前記第1排気経路の途中に設置されたタービンを有する第1ターボチャージャと、
前記第2排気経路の途中に設置されたタービンを有する第2ターボチャージャと、
を備えることを特徴とする。
According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions,
A first turbocharger having a turbine installed in the middle of the first exhaust path;
A second turbocharger having a turbine installed in the middle of the second exhaust path;
It is characterized by providing.

また、第5の発明は、第1の発明において、
前記NOx触媒の温度が、硫黄成分が脱離可能な温度以上まで上昇した後に、還元剤を含んだ排気ガスを前記NOx触媒に供給することにより前記NOx触媒から硫黄成分を脱離させる硫黄脱離制御を実行する硫黄脱離手段と、
前記硫黄脱離制御の実行中、前記内燃機関においてリッチ燃焼とリーン燃焼とに交互に繰り返し切り換える燃焼制御手段と、
前記第1排気経路の途中に設けられた燃料添加弁と、
前記硫黄脱離制御の実行中、前記リーン燃焼の排気ガス中に前記燃料添加弁から燃料を添加する燃料添加手段と、
を備え、
前記通過経路制御手段は、前記硫黄脱離制御の実行中、前記第1排気経路と前記第2排気経路との双方に排気ガスを流入させることを特徴とする。
The fifth invention is the first invention, wherein
After the temperature of the NOx catalyst rises to a temperature at which the sulfur component can be desorbed or higher, sulfur desorption is performed by desorbing the sulfur component from the NOx catalyst by supplying exhaust gas containing a reducing agent to the NOx catalyst. A sulfur desorption means for performing the control;
Combustion control means for alternately and repeatedly switching between rich combustion and lean combustion in the internal combustion engine during execution of the sulfur desorption control;
A fuel addition valve provided in the middle of the first exhaust path;
Fuel addition means for adding fuel from the fuel addition valve to the exhaust gas of the lean combustion during the execution of the sulfur desorption control;
With
The passage path control means causes exhaust gas to flow into both the first exhaust path and the second exhaust path during execution of the sulfur desorption control.

第1の発明によれば、NOx触媒の硫黄被毒を再生させるための触媒昇温制御の実行中に、酸化触媒の上流側に排気ガスを供給するだけでなく、酸化触媒を通さずにNOx触媒の上流側に直接に排気ガスを供給することもできる。これにより、酸化触媒の温度上昇に対してNOx触媒の温度上昇が遅れることを防止することができる。よって、酸化触媒から脱離した硫黄成分が再度NOx触媒に吸収されることを確実に抑制することができる。すなわち、触媒昇温制御の実行中にNOx触媒の硫黄蓄積量が増大することを確実に抑制することができる。このため、硫黄脱離制御の実行期間を短縮することができ、燃費を改善することができる。   According to the first invention, during the execution of the catalyst temperature increase control for regenerating the sulfur poisoning of the NOx catalyst, not only the exhaust gas is supplied to the upstream side of the oxidation catalyst but also the NOx without passing through the oxidation catalyst. It is also possible to supply exhaust gas directly to the upstream side of the catalyst. Thereby, it is possible to prevent the temperature rise of the NOx catalyst from being delayed with respect to the temperature rise of the oxidation catalyst. Therefore, it is possible to reliably suppress the sulfur component desorbed from the oxidation catalyst from being absorbed again by the NOx catalyst. That is, it is possible to reliably suppress an increase in the sulfur accumulation amount of the NOx catalyst during the execution of the catalyst temperature increase control. For this reason, the execution period of sulfur desorption control can be shortened, and fuel consumption can be improved.

第2の発明によれば、触媒昇温制御の実行中に、第1排気経路の排気ガス流量と第2排気経路の排気ガス流量との比率を制御することにより、NOx触媒の温度を酸化触媒の温度とほぼ同時に上昇させるか、または、NOx触媒の温度を酸化触媒の温度より早く上昇させることができる。これにより、酸化触媒から脱離した硫黄成分がNOx触媒に吸収されることをより確実に抑制することができる。   According to the second aspect of the present invention, the temperature of the NOx catalyst is controlled by controlling the ratio of the exhaust gas flow rate in the first exhaust path and the exhaust gas flow rate in the second exhaust path during the catalyst temperature increase control. Or the NOx catalyst temperature can be raised faster than the oxidation catalyst temperature. Thereby, it can suppress more reliably that the sulfur component desorbed from the oxidation catalyst is absorbed by the NOx catalyst.

第3の発明によれば、硫黄脱離制御の実行中、酸化触媒の上流側のみに排気ガスを流入させる。これにより、排気ガス中に残存するO2は、すべて、酸化触媒で未燃HCなどと反応し、残らずに消費される。よって、硫黄脱離制御の実行中に、NOx触媒に酸素が流入することがない。このため、NOx触媒に蓄積した硫黄成分を更に高い効率で脱離させることができる。 According to the third invention, the exhaust gas is caused to flow only to the upstream side of the oxidation catalyst during execution of the sulfur desorption control. As a result, all the O 2 remaining in the exhaust gas reacts with unburned HC and the like by the oxidation catalyst and is consumed without remaining. Therefore, oxygen does not flow into the NOx catalyst during execution of sulfur desorption control. For this reason, the sulfur component accumulated in the NOx catalyst can be desorbed with higher efficiency.

第4の発明によれば、第1ターボチャージャおよび第2ターボチャージャの作動状態の切り替えによって、上記効果を達成することができる。   According to the fourth aspect, the above effect can be achieved by switching the operating states of the first turbocharger and the second turbocharger.

第5の発明によれば、硫黄脱離制御の実行中、内燃機関においてリッチ燃焼を行うことによってCOを多量に発生させ、このCOを含む排気ガスの一部を酸化触媒を通さずにNOx触媒の上流に直接に供給することができる。これにより、未燃HCよりも優れた硫黄脱離作用を有するCOが、酸化触媒で消費されてしまうことを確実に抑制することができ、NOx触媒へのCO流入量を増大させることができる。このため、NOx触媒に蓄積した硫黄成分を高い効率で脱離させることができる。また、硫黄脱離制御の実行中に、リッチ燃焼とリーン燃焼とに交互に繰り返し切り換えることにより、リーン燃焼の期間にHCやCOを浄化することができ、エミッションを低減することができる。更に、リーン燃焼の排気ガス中に燃料添加弁から燃料を添加し、この添加された燃料を酸化触媒で燃焼させることができる。このため、リーン燃焼の期間にNOx触媒の温度が低下することを確実に防止することができるので、NOx触媒から硫黄成分を高い効率で脱離させることができる。   According to the fifth invention, during the execution of sulfur desorption control, a large amount of CO is generated by performing rich combustion in the internal combustion engine, and a part of the exhaust gas containing this CO does not pass through the oxidation catalyst and passes through the NOx catalyst. Can be supplied directly upstream. Thereby, it is possible to reliably suppress the consumption of CO by the oxidation catalyst, which has a sulfur desorption effect superior to that of unburned HC, and to increase the amount of CO inflow into the NOx catalyst. For this reason, the sulfur component accumulated in the NOx catalyst can be desorbed with high efficiency. Further, by repeatedly switching between rich combustion and lean combustion during execution of sulfur desorption control, HC and CO can be purified during the lean combustion period, and emissions can be reduced. Furthermore, fuel can be added from the fuel addition valve to the exhaust gas for lean combustion, and the added fuel can be burned by the oxidation catalyst. For this reason, since it is possible to reliably prevent the temperature of the NOx catalyst from decreasing during the lean combustion period, the sulfur component can be desorbed from the NOx catalyst with high efficiency.

本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the system configuration | structure of Embodiment 1 of this invention. 硫黄被毒再生制御における酸化触媒およびNSR触媒の各々の温度(床温)および硫黄堆積量の時間的な変化を表したグラフである。It is a graph showing the time change of each temperature (bed temperature) and sulfur deposition amount of the oxidation catalyst and NSR catalyst in sulfur poisoning regeneration control. 本発明の実施の形態1において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 1 of the present invention. 触媒暖機時に実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed at the time of catalyst warm-up. 酸化触媒の温度と、NOx中のNO2の割合との関係を示す図である。And the temperature of the oxidation catalyst is a diagram showing the relationship between the ratio of NO 2 in NOx. 酸化触媒が低温のときに実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed when an oxidation catalyst is low temperature.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。図1に示すように、本実施形態のシステムは、エンジン(内燃機関)10を備えている。本実施形態のエンジン10は、ディーゼルエンジンである。エンジン10の気筒数および気筒配置は特に限定されるものではない。エンジン10の各気筒には、筒内に燃料を噴射する燃料インジェクタ(図示省略)が設置されている。燃料インジェクタは、1サイクル中に複数回の燃料噴射を行うことができる。すなわち、メイン噴射のほかに、パイロット噴射、アフター噴射、ポスト噴射等を行うことができる。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the system of the present embodiment includes an engine (internal combustion engine) 10. The engine 10 of this embodiment is a diesel engine. The number of cylinders and the cylinder arrangement of the engine 10 are not particularly limited. Each cylinder of the engine 10 is provided with a fuel injector (not shown) that injects fuel into the cylinder. The fuel injector can perform fuel injection a plurality of times during one cycle. That is, in addition to the main injection, pilot injection, after injection, post injection, and the like can be performed.

エンジン10には、プライマリーターボチャージャ(第1ターボチャージャ)11と、セカンダリーターボチャージャ(第2ターボチャージャ)12とが備えられている。   The engine 10 includes a primary turbocharger (first turbocharger) 11 and a secondary turbocharger (second turbocharger) 12.

エンジン10の各気筒から排出される排気ガスは、排気マニホールド(図示省略)で合流し、排気通路13に流入する。排気通路13は、第1排気通路14と、第2排気通路15とに分岐している。第1排気通路14の途中には、プライマリーターボチャージャ11が備えるタービン111が配置されている。タービン111の下流側の第1排気通路14は、酸化触媒16の上流側に接続されている。すなわち、第1排気通路14に流入し、タービン111を通過した排気ガスは、酸化触媒16に流入する。   Exhaust gases discharged from the cylinders of the engine 10 merge at an exhaust manifold (not shown) and flow into the exhaust passage 13. The exhaust passage 13 is branched into a first exhaust passage 14 and a second exhaust passage 15. A turbine 111 provided in the primary turbocharger 11 is disposed in the middle of the first exhaust passage 14. The first exhaust passage 14 on the downstream side of the turbine 111 is connected to the upstream side of the oxidation catalyst 16. That is, the exhaust gas that flows into the first exhaust passage 14 and passes through the turbine 111 flows into the oxidation catalyst 16.

酸化触媒16の下流側には、NSR触媒17が設置されている。すなわち、酸化触媒16を通過した排気ガスは、NSR触媒17に流入する。NSR触媒17は、吸蔵還元型(NOx Storage Reduction)のNOx触媒である。NSR触媒17には、NOx吸蔵材として、アルカリ金属やアルカリ土類金属が担持されている。NSR触媒17は、流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりリーンである場合にはNOxを吸蔵し、流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比以下のリッチである場合には吸蔵したNOxを脱離させて還元浄化することができる。   An NSR catalyst 17 is installed on the downstream side of the oxidation catalyst 16. That is, the exhaust gas that has passed through the oxidation catalyst 16 flows into the NSR catalyst 17. The NSR catalyst 17 is a NOx storage reduction type NOx catalyst. The NSR catalyst 17 carries an alkali metal or an alkaline earth metal as a NOx storage material. The NSR catalyst 17 stores NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and stores the NOx stored when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is rich below the stoichiometric air-fuel ratio. Can be removed and purified.

第2排気通路15の途中には、セカンダリーターボチャージャ12が備えるタービン121が配置されている。タービン121の下流側の第2排気通路15は、酸化触媒16とNSR触媒17との間の排気通路に接続されている。すなわち、第2排気通路15に流入し、タービン121を通過した排気ガスは、酸化触媒16を通ることなく、NSR触媒17に流入する。   A turbine 121 included in the secondary turbocharger 12 is disposed in the middle of the second exhaust passage 15. The second exhaust passage 15 on the downstream side of the turbine 121 is connected to the exhaust passage between the oxidation catalyst 16 and the NSR catalyst 17. That is, the exhaust gas flowing into the second exhaust passage 15 and passing through the turbine 121 flows into the NSR catalyst 17 without passing through the oxidation catalyst 16.

タービン111の上流側の第1排気通路14には、第1排気切替弁(Exhaust Control Valve 1)18が設けられている。また、タービン121の上流側の第2排気通路15には、第2排気切替弁(Exhaust Control Valve 2)19が設けられている。   A first exhaust switching valve (Exhaust Control Valve 1) 18 is provided in the first exhaust passage 14 on the upstream side of the turbine 111. Further, a second exhaust switching valve (Exhaust Control Valve 2) 19 is provided in the second exhaust passage 15 upstream of the turbine 121.

タービン111の上流側の第1排気通路14と、タービン111の下流側の第1排気通路14とは、バイパス通路20を介して接続されている。このバイパス通路20には、排気バイパス弁21が設けられている。   The first exhaust passage 14 on the upstream side of the turbine 111 and the first exhaust passage 14 on the downstream side of the turbine 111 are connected via a bypass passage 20. An exhaust bypass valve 21 is provided in the bypass passage 20.

プライマリーターボチャージャ11が備えるコンプレッサ112の入口には、吸気通路22が接続されている。また、セカンダリーターボチャージャ12が備えるコンプレッサ122の入口には、吸気通路23が接続されている。両吸気通路22,23の他端は、一つに接合され、エアフローメータ24に接続されている。エアフローメータ24は、エンジン10の吸入空気量を検出する。   An intake passage 22 is connected to an inlet of a compressor 112 provided in the primary turbocharger 11. An intake passage 23 is connected to the inlet of the compressor 122 included in the secondary turbocharger 12. The other ends of both intake passages 22 and 23 are joined together and connected to an air flow meter 24. The air flow meter 24 detects the intake air amount of the engine 10.

コンプレッサ112の出口には、吸気通路25が接続されており、コンプレッサ122の出口には、吸気通路26が接続されている。両吸気通路25,26の他端は、一つに接合され、吸気通路27に接続されている。吸気通路27は、吸気マニホールド(図示省略)を介して、エンジン10の各気筒に接続されている。吸気通路27の途中には、インタークーラ28と、吸気絞り弁37とが設置されている。   An intake passage 25 is connected to the outlet of the compressor 112, and an intake passage 26 is connected to the outlet of the compressor 122. The other ends of the intake passages 25 and 26 are joined together and connected to the intake passage 27. The intake passage 27 is connected to each cylinder of the engine 10 via an intake manifold (not shown). In the middle of the intake passage 27, an intercooler 28 and an intake throttle valve 37 are installed.

吸気通路22と吸気通路26とは、バイパス通路29を介して接続されている。このバイパス通路29には、吸気バイパス弁30が設けられている。また、吸気通路25と吸気通路26とは、流路31を介して接続されている。流路31には、リード弁32が設けられている。リード弁32は、吸気通路26の圧力が吸気通路25の圧力より高いときに開くようになっている。更に、吸気通路26には、吸気切替弁(Air Control Valve)33と、圧力センサ34とが設けられている。   The intake passage 22 and the intake passage 26 are connected via a bypass passage 29. The bypass passage 29 is provided with an intake bypass valve 30. The intake passage 25 and the intake passage 26 are connected via a flow path 31. A reed valve 32 is provided in the flow path 31. The reed valve 32 opens when the pressure in the intake passage 26 is higher than the pressure in the intake passage 25. Further, an intake switching valve (Air Control Valve) 33 and a pressure sensor 34 are provided in the intake passage 26.

タービン111と酸化触媒16との間の第1排気通路14には、燃料添加弁35が設置されている。また、タービン121とNSR触媒17との間の第2排気通路15には、燃料添加弁36が設置されている。   A fuel addition valve 35 is installed in the first exhaust passage 14 between the turbine 111 and the oxidation catalyst 16. A fuel addition valve 36 is installed in the second exhaust passage 15 between the turbine 121 and the NSR catalyst 17.

本実施形態のシステムは、ECU(Electronic Control Unit)50を備えている。ECU50には、上述したエアフローメータ24、圧力センサ34、第1排気切替弁18、第2排気切替弁19、排気バイパス弁21、吸気バイパス弁30、吸気切替弁33、燃料添加弁35,36、吸気絞り弁37のほか、図示を省略するが、エンジン10が備える燃料噴射装置やクランク角センサなどの、各種のセンサおよびアクチュエータが電気的に接続されている。   The system of this embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 50. The ECU 50 includes an air flow meter 24, a pressure sensor 34, a first exhaust switching valve 18, a second exhaust switching valve 19, an exhaust bypass valve 21, an intake bypass valve 30, an intake switching valve 33, fuel addition valves 35 and 36, In addition to the intake throttle valve 37, although not shown, various sensors and actuators such as a fuel injection device and a crank angle sensor provided in the engine 10 are electrically connected.

以上説明した本実施形態のシステムにおいて、第1排気切替弁18および第2排気切替弁19を共に開いた場合には、第1排気通路14および第2排気通路15の双方に排気ガスが流入するので、プライマリーターボチャージャ11およびセカンダリーターボチャージャ12の双方が作動する。そして、この場合には、プライマリーターボチャージャ11のタービン111を通過した排気ガスは、酸化触媒16に流入し、セカンダリーターボチャージャ12のタービン121を通過した排気ガスは、酸化触媒16を通らずにNSR触媒17に流入する。   In the system of the present embodiment described above, when both the first exhaust gas switching valve 18 and the second exhaust gas switching valve 19 are opened, the exhaust gas flows into both the first exhaust passage 14 and the second exhaust passage 15. Therefore, both the primary turbocharger 11 and the secondary turbocharger 12 operate. In this case, the exhaust gas that has passed through the turbine 111 of the primary turbocharger 11 flows into the oxidation catalyst 16, and the exhaust gas that has passed through the turbine 121 of the secondary turbocharger 12 does not pass through the oxidation catalyst 16 but is NSR. It flows into the catalyst 17.

また、第1排気切替弁18を開いて、第2排気切替弁19を閉じた場合には、第1排気通路14のみに排気ガスが流入するので、プライマリーターボチャージャ11のみが作動する。この場合には、すべての排気ガスが酸化触媒16に流入する。   Further, when the first exhaust gas switching valve 18 is opened and the second exhaust gas switching valve 19 is closed, the exhaust gas flows only into the first exhaust passage 14, so that only the primary turbocharger 11 operates. In this case, all exhaust gas flows into the oxidation catalyst 16.

ECU50は、通常運転時には、エンジン10のエンジン回転数およびエンジン負荷に応じて、プライマリーターボチャージャ11のみを作動させるか、プライマリーターボチャージャ11およびセカンダリーターボチャージャ12の双方を作動させるかを切り替える。すなわち、ECU50は、排気ガス流量の少ない低回転低負荷側の運転領域では、プライマリーターボチャージャ11のみを作動させ、排気ガス流量の多い高回転高負荷側の運転領域では、プライマリーターボチャージャ11およびセカンダリーターボチャージャ12の双方を作動させるように制御する。   During normal operation, the ECU 50 switches between operating only the primary turbocharger 11 or operating both the primary turbocharger 11 and the secondary turbocharger 12 according to the engine speed of the engine 10 and the engine load. That is, the ECU 50 operates only the primary turbocharger 11 in the low rotation and low load operation region where the exhaust gas flow rate is small, and in the high rotation and high load side operation region where the exhaust gas flow rate is large. Control is performed so that both turbochargers 12 are operated.

ところで、NSR触媒17のNOx吸蔵材は、NOxだけでなく、排気ガス中の硫黄成分をも吸収する性質がある。NOx吸蔵材は、硫黄成分を硫酸塩または亜硫酸塩として蓄積する。NSR触媒17に硫黄成分が蓄積していくにつれて、NSR触媒17のNOx吸蔵能力が低下していく。また、NOx吸蔵材に蓄積した硫黄成分はNOxよりも脱離しにくいため、NOx還元制御が行われた場合にも、硫黄成分はNOx吸蔵材から脱離しない。   By the way, the NOx storage material of the NSR catalyst 17 has a property of absorbing not only NOx but also a sulfur component in the exhaust gas. The NOx storage material accumulates sulfur components as sulfates or sulfites. As the sulfur component accumulates in the NSR catalyst 17, the NOx storage capability of the NSR catalyst 17 decreases. Further, since the sulfur component accumulated in the NOx storage material is less likely to be desorbed than NOx, the sulfur component is not desorbed from the NOx storage material even when NOx reduction control is performed.

そこで、本実施形態では、NSR触媒17の硫黄堆積量が所定値を超えた場合には、NSR触媒17のNOx吸蔵能力を回復させるため、堆積した硫黄成分を脱離させるための硫黄被毒再生制御を実行することとしている。   Therefore, in the present embodiment, when the amount of accumulated sulfur of the NSR catalyst 17 exceeds a predetermined value, the sulfur poisoning regeneration for desorbing the accumulated sulfur component is performed in order to recover the NOx storage capacity of the NSR catalyst 17. Control is going to be executed.

NSR触媒17から硫黄成分を脱離させるためには、NSR触媒17の温度を例えば650〜700℃程度に維持した状態で、NSR触媒17に還元剤を供給し、NSR触媒17内の雰囲気を理論空燃比よりもリッチにすることが必要となる。そこで、本実施形態では、NSR触媒17の温度を必要な温度(硫黄成分が脱離可能な温度)にまで上昇させる触媒昇温制御と、NSR触媒17の温度が上昇した後にNSR触媒17にリッチ空燃比の排気ガスを供給して硫黄成分を脱離させる硫黄脱離制御とによって、硫黄被毒再生制御を構成することとしている。   In order to desorb the sulfur component from the NSR catalyst 17, a reducing agent is supplied to the NSR catalyst 17 while maintaining the temperature of the NSR catalyst 17 at, for example, about 650 to 700 ° C., and the atmosphere in the NSR catalyst 17 is theoretically determined. It is necessary to make it richer than the air-fuel ratio. Therefore, in the present embodiment, the catalyst temperature increase control for increasing the temperature of the NSR catalyst 17 to a necessary temperature (temperature at which the sulfur component can be desorbed), and the NSR catalyst 17 is rich after the temperature of the NSR catalyst 17 has increased. Sulfur poisoning regeneration control is configured by sulfur desorption control in which air-fuel ratio exhaust gas is supplied to desorb sulfur components.

触媒昇温制御においては、未燃HCを多量に含んだ排気ガスを供給し、このHCを燃焼させることにより、NSR触媒17を加熱する。未燃HCを排気ガス中に供給する方法は特に限定されないが、本実施形態では、燃料添加弁35,36からの燃料添加や、エンジン10でのポスト噴射によって未燃HCを供給することができる。   In the catalyst temperature increase control, exhaust gas containing a large amount of unburned HC is supplied, and the NSR catalyst 17 is heated by burning the HC. Although the method for supplying unburned HC into the exhaust gas is not particularly limited, in this embodiment, unburned HC can be supplied by adding fuel from the fuel addition valves 35 and 36 or by post injection in the engine 10. .

本実施形態は、触媒昇温制御の実行中に、プライマリーターボチャージャ11およびセカンダリーターボチャージャ12の双方を作動させることを特徴としている。すなわち、本実施形態は、触媒昇温制御の実行中に、未燃HCを多量に含んだ排気ガスを第1排気通路14によって酸化触媒16の上流側に供給するだけでなく、未燃HCを多量に含んだ排気ガスを第2排気通路15によって酸化触媒16とNSR触媒17との間にも供給することを特徴としている。   This embodiment is characterized in that both the primary turbocharger 11 and the secondary turbocharger 12 are operated during the catalyst temperature increase control. That is, this embodiment not only supplies exhaust gas containing a large amount of unburned HC to the upstream side of the oxidation catalyst 16 through the first exhaust passage 14 during execution of the catalyst temperature increase control, The exhaust gas containing a large amount is also supplied between the oxidation catalyst 16 and the NSR catalyst 17 by the second exhaust passage 15.

これに対し、従来の排気浄化装置では、酸化触媒16とNSR触媒17との間に直接に排気ガスを供給する通路を備えていないのが一般的であるため、触媒昇温制御の実行中を含め、常に、すべての排気ガスを酸化触媒16の上流側に供給することが普通である。以下の説明では、触媒昇温制御の実行中にすべての排気ガスを酸化触媒16の上流側に供給する場合を比較例とする。そして、本実施形態の硫黄被毒再生制御の作用効果を理解し易くするため、まず、図2を参照して、比較例の硫黄被毒再生制御について説明する。   On the other hand, the conventional exhaust purification device generally does not include a passage for supplying exhaust gas directly between the oxidation catalyst 16 and the NSR catalyst 17, so that the catalyst temperature increase control is being performed. It is usual to always supply all the exhaust gas including the upstream side of the oxidation catalyst 16. In the following description, a case in which all exhaust gas is supplied to the upstream side of the oxidation catalyst 16 during the execution of the catalyst temperature increase control will be described as a comparative example. And in order to make it easy to understand the effect of the sulfur poisoning regeneration control of this embodiment, first, the sulfur poisoning regeneration control of the comparative example will be described with reference to FIG.

図2は、硫黄被毒再生制御における酸化触媒16およびNSR触媒17の各々の温度(床温)および硫黄堆積量の時間的な変化を表したグラフであり、上半分が比較例の場合を示し、下半分が本実施形態の場合を示している。なお、図面では、硫黄を元素記号「S」で表記する。   FIG. 2 is a graph showing temporal changes in the temperature (bed temperature) and sulfur deposition amount of the oxidation catalyst 16 and the NSR catalyst 17 in the sulfur poisoning regeneration control, and the upper half shows a comparative example. The lower half shows the case of this embodiment. In the drawings, sulfur is represented by the element symbol “S”.

酸化触媒16には、アルミナ等の塩基性金属酸化物が担体として用いられている。このため、酸化触媒16も、排気ガス中の硫黄成分を捕捉する性質を有している。すなわち、酸化触媒16にも硫黄成分が堆積する。ただし、酸化触媒16は、NSR触媒17と比べて、硫黄成分を保持する力は弱い。   The oxidation catalyst 16 uses a basic metal oxide such as alumina as a carrier. For this reason, the oxidation catalyst 16 also has a property of capturing sulfur components in the exhaust gas. That is, a sulfur component is deposited also on the oxidation catalyst 16. However, the oxidation catalyst 16 is weaker than the NSR catalyst 17 in holding the sulfur component.

比較例の触媒昇温制御においては、すべての排気ガスはまず酸化触媒16に流入するので、排気ガスに含まれる未燃HCはほぼすべて酸化触媒16で燃焼する。このため、図2の上半分に示すように、酸化触媒16の温度が先に上昇し、それに遅れてNSR触媒17の温度が上昇する。前述したように、酸化触媒16が硫黄成分を保持する力は弱いため、酸化触媒16の温度が上昇すると、速やかに酸化触媒16から硫黄成分が脱離する。酸化触媒16から脱離した硫黄成分は、NSR触媒17に流入する。このとき、NSR触媒17の温度は未だ十分に上昇していない。このため、酸化触媒16から脱離してNSR触媒17に流入した硫黄成分は、NSR触媒17に吸収され、蓄積する。よって、NSR触媒17の硫黄蓄積量が大幅に増加してしまう。   In the catalyst temperature increase control of the comparative example, all exhaust gas first flows into the oxidation catalyst 16, so that almost all unburned HC contained in the exhaust gas burns in the oxidation catalyst 16. For this reason, as shown in the upper half of FIG. 2, the temperature of the oxidation catalyst 16 rises first, and the temperature of the NSR catalyst 17 rises later. As described above, since the oxidation catalyst 16 is weak in holding the sulfur component, when the temperature of the oxidation catalyst 16 rises, the sulfur component is quickly desorbed from the oxidation catalyst 16. The sulfur component desorbed from the oxidation catalyst 16 flows into the NSR catalyst 17. At this time, the temperature of the NSR catalyst 17 has not yet sufficiently increased. For this reason, the sulfur component desorbed from the oxidation catalyst 16 and flowing into the NSR catalyst 17 is absorbed by the NSR catalyst 17 and accumulated. Therefore, the sulfur accumulation amount of the NSR catalyst 17 is significantly increased.

NSR触媒17は、硫黄成分を保持する力が強い。よって、硫黄脱離制御の実行中も、NSR触媒17からは硫黄成分が少しずつしか脱離しない。比較例の場合には、上記のようにして、触媒昇温制御の実行中にNSR触媒17の硫黄堆積量が大幅に増大する。このため、NSR触媒17に蓄積された硫黄成分をすべて脱離させるまでにかかる時間が長くなってしまう。つまり、長時間の硫黄脱離制御が必要となる。その結果、燃費が悪化するという問題がある。   The NSR catalyst 17 has a strong ability to hold a sulfur component. Therefore, the sulfur component is desorbed little by little from the NSR catalyst 17 even during execution of the sulfur desorption control. In the case of the comparative example, as described above, the sulfur deposition amount of the NSR catalyst 17 is greatly increased during the execution of the catalyst temperature increase control. For this reason, it takes a long time to desorb all the sulfur components accumulated in the NSR catalyst 17. That is, long-term sulfur desorption control is required. As a result, there is a problem that fuel consumption deteriorates.

これに対し、本実施形態の触媒昇温制御では、未燃HCを多量に含んだ排気ガスを酸化触媒16とNSR触媒17との間にも供給する。このため、未燃HCが酸化触媒16を通らずにNSR触媒17にも直接に流入するので、NSR触媒17でもHCが燃焼する。よって、図2の下半分に示すように、NSR触媒17の温度が酸化触媒16の温度と同時に上昇する。従って、酸化触媒16の温度が上昇して酸化触媒16から硫黄成分が脱離したとき、NSR触媒17の温度も十分に上昇している。このため、酸化触媒16から脱離してNSR触媒17に流入した硫黄成分が、NSR触媒17に吸収されることを確実に抑制することができる。すなわち、触媒昇温制御の実行中にNSR触媒17の硫黄堆積量が増大することを確実に抑制することができる。その結果、NSR触媒17に蓄積された硫黄成分をすべて脱離させるまでに要する硫黄脱離制御の期間を比較例よりも短縮することができ、燃費を改善することができる。   On the other hand, in the catalyst temperature increase control of this embodiment, exhaust gas containing a large amount of unburned HC is also supplied between the oxidation catalyst 16 and the NSR catalyst 17. For this reason, unburned HC flows directly into the NSR catalyst 17 without passing through the oxidation catalyst 16, so that HC also burns in the NSR catalyst 17. Therefore, as shown in the lower half of FIG. 2, the temperature of the NSR catalyst 17 rises simultaneously with the temperature of the oxidation catalyst 16. Therefore, when the temperature of the oxidation catalyst 16 rises and the sulfur component is desorbed from the oxidation catalyst 16, the temperature of the NSR catalyst 17 also rises sufficiently. For this reason, it is possible to reliably suppress the sulfur component desorbed from the oxidation catalyst 16 and flowing into the NSR catalyst 17 from being absorbed by the NSR catalyst 17. That is, it is possible to reliably suppress an increase in the amount of sulfur accumulated in the NSR catalyst 17 during the execution of the catalyst temperature increase control. As a result, the sulfur desorption control period required until all the sulfur components accumulated in the NSR catalyst 17 are desorbed can be shortened compared to the comparative example, and fuel consumption can be improved.

図3は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。図3に示すルーチンによれば、まず、NSR触媒17の硫黄堆積量が所定値以上であるか否かが判定される(ステップ100)。ECU50は、前回の硫黄被毒再生制御を実行した後の走行距離あるいは積算燃料噴射量等に基づいて、現在の硫黄堆積量を逐次算出している。このステップ100で、現在の硫黄堆積量が上記所定値未満であった場合には、まだ硫黄被毒再生制御を実行する必要はないと判断できる。この場合には、本ルーチンの実行がここで終了される。   FIG. 3 is a flowchart of a routine executed by the ECU 50 in the present embodiment in order to realize the above function. According to the routine shown in FIG. 3, first, it is determined whether or not the sulfur accumulation amount of the NSR catalyst 17 is equal to or greater than a predetermined value (step 100). The ECU 50 sequentially calculates the current sulfur accumulation amount based on the travel distance or the integrated fuel injection amount after executing the previous sulfur poisoning regeneration control. In step 100, if the current sulfur accumulation amount is less than the predetermined value, it can be determined that it is not necessary to execute the sulfur poisoning regeneration control yet. In this case, the execution of this routine is terminated here.

一方、上記ステップ100で、現在の硫黄堆積量が上記所定値以上であった場合には、硫黄被毒再生制御の実行が必要であると判断できる。この場合には、まず、セカンダリーターボチャージャ12を助走させる制御が実行される(ステップ102)。前述したように、本実施形態では、触媒昇温制御の実行中、プライマリーターボチャージャ11およびセカンダリーターボチャージャ12の双方を作動させる。このため、硫黄被毒再生制御を実行するに当たって、セカンダリーターボチャージャ12が停止していた場合には、予めセカンダリーターボチャージャ12を起動する必要がある。このステップ102においては、第2排気切替弁19を所定開度に開くことにより、第2排気通路14に排気ガスを流入させ、セカンダリーターボチャージャ12を助走させる。   On the other hand, when the current sulfur accumulation amount is equal to or greater than the predetermined value in step 100, it can be determined that execution of sulfur poisoning regeneration control is necessary. In this case, first, control for causing the secondary turbocharger 12 to run is executed (step 102). As described above, in the present embodiment, both the primary turbocharger 11 and the secondary turbocharger 12 are operated during the catalyst temperature increase control. For this reason, when executing the sulfur poisoning regeneration control, if the secondary turbocharger 12 is stopped, it is necessary to start the secondary turbocharger 12 in advance. In this step 102, the second exhaust gas switching valve 19 is opened to a predetermined opening so that the exhaust gas flows into the second exhaust passage 14 and the secondary turbocharger 12 is allowed to run.

次いで、第2排気切替弁19の必要開度が算出される(ステップ104)。触媒昇温制御において、酸化触媒16から脱離した硫黄成分がNSR触媒17に吸収されることを確実に防止するためには、NSR触媒17の温度が酸化触媒16の温度とほぼ同時に上昇するか、または、NSR触媒17の温度が酸化触媒16の温度よりも早く上昇することが理想である(図2の下半分参照)。そのような理想は、第1排気通路14の排気ガス流量と、第2排気通路15の排気ガス流量との比率を調節することによって実現することができる。すなわち、第2排気通路15の排気ガス流量の比率を大きくするほど、NSR触媒17の温度をより早く上昇させることができる。そして、第1排気通路14の排気ガス流量と、第2排気通路15の排気ガス流量との比率は、第2排気切替弁19の開度によって制御することができる。ECU50には、上記の理想を実現できる第2排気切替弁19の開度をエンジン10の運転領域に応じて算出するためのマップが予め記憶されている。このステップ104では、そのマップに従って、第2排気切替弁19の必要開度が算出される。   Next, the required opening of the second exhaust gas switching valve 19 is calculated (step 104). In the catalyst temperature increase control, in order to reliably prevent the sulfur component desorbed from the oxidation catalyst 16 from being absorbed by the NSR catalyst 17, is the temperature of the NSR catalyst 17 increased almost simultaneously with the temperature of the oxidation catalyst 16? Alternatively, it is ideal that the temperature of the NSR catalyst 17 rises faster than the temperature of the oxidation catalyst 16 (see the lower half of FIG. 2). Such an ideal can be realized by adjusting the ratio of the exhaust gas flow rate in the first exhaust passage 14 and the exhaust gas flow rate in the second exhaust passage 15. That is, as the ratio of the exhaust gas flow rate in the second exhaust passage 15 is increased, the temperature of the NSR catalyst 17 can be increased more quickly. The ratio between the exhaust gas flow rate in the first exhaust passage 14 and the exhaust gas flow rate in the second exhaust passage 15 can be controlled by the opening of the second exhaust switching valve 19. The ECU 50 stores in advance a map for calculating the opening degree of the second exhaust gas switching valve 19 that can realize the above ideal according to the operating region of the engine 10. In step 104, the required opening of the second exhaust gas switching valve 19 is calculated according to the map.

なお、第1排気通路14の排気ガス流量と、第2排気通路15の排気ガス流量との比率を調節するに際しては、第2排気切替弁19に加えて、第1排気切替弁18の開度を更に制御するようにしてもよい。   When adjusting the ratio between the exhaust gas flow rate in the first exhaust passage 14 and the exhaust gas flow rate in the second exhaust passage 15, the opening degree of the first exhaust switching valve 18 in addition to the second exhaust switching valve 19. May be further controlled.

上記ステップ104の処理に続いて、吸気切替弁33を開く処理と、第2排気切替弁19を上記ステップ104で算出された開度に開く処理と、触媒昇温制御を開始する処理とがそれぞれ実行される(ステップ106)。触媒昇温制御を開始する処理としては、燃料添加弁35,36の各々から排気ガス中に燃料を添加する処理が行われる。これにより、酸化触媒16およびNSR触媒17に未燃HCが供給され、酸化触媒16およびNSR触媒17の温度を上昇させることができる。本実施形態では、酸化触媒16への未燃HC供給量(すなわち燃料添加弁35からの燃料添加量)と、NSR触媒17への未燃HC供給量(すなわち燃料添加弁36からの燃料添加量)とを独立に制御することができるので、これらの比率を調節することによっても、酸化触媒16の昇温速度とNSR触媒17の昇温速度との関係を制御することができる。   Subsequent to the process of step 104, a process of opening the intake switching valve 33, a process of opening the second exhaust switching valve 19 to the opening calculated in step 104, and a process of starting the catalyst temperature increase control, respectively. It is executed (step 106). As a process for starting the catalyst temperature increase control, a process for adding fuel into the exhaust gas from each of the fuel addition valves 35 and 36 is performed. Thereby, unburned HC is supplied to the oxidation catalyst 16 and the NSR catalyst 17, and the temperature of the oxidation catalyst 16 and the NSR catalyst 17 can be raised. In this embodiment, the unburned HC supply amount to the oxidation catalyst 16 (that is, the fuel addition amount from the fuel addition valve 35) and the unburned HC supply amount to the NSR catalyst 17 (that is, the fuel addition amount from the fuel addition valve 36). ) Can be controlled independently, and the relationship between the temperature increase rate of the oxidation catalyst 16 and the temperature increase rate of the NSR catalyst 17 can also be controlled by adjusting these ratios.

触媒昇温制御の実行中、NSR触媒17の温度が、硫黄成分が脱離可能な所定値(例えば650〜700℃)以上になったか否かが判定される(ステップ108)。NSR触媒17の温度は、触媒床温センサによって直接に検出してもよく、また、触媒出口の排気ガス温度や各種パラメータの履歴などに基づいて推定してもよい。   During the execution of the catalyst temperature increase control, it is determined whether or not the temperature of the NSR catalyst 17 has become equal to or higher than a predetermined value (for example, 650 to 700 ° C.) at which the sulfur component can be desorbed (step 108). The temperature of the NSR catalyst 17 may be detected directly by a catalyst bed temperature sensor, or may be estimated based on the exhaust gas temperature at the catalyst outlet, a history of various parameters, and the like.

上記ステップ108で、NSR触媒17の温度が上記所定値未満であると判定された場合には、上記ステップ106に戻り、触媒昇温制御が続行される。一方、上記ステップ108で、NSR触媒17の温度が上記所定値以上であると判定された場合には、触媒昇温制御が終了される(ステップ110)。   If it is determined in step 108 that the temperature of the NSR catalyst 17 is lower than the predetermined value, the process returns to step 106 and the catalyst temperature increase control is continued. On the other hand, if it is determined in step 108 that the temperature of the NSR catalyst 17 is equal to or higher than the predetermined value, the catalyst temperature increase control is ended (step 110).

本実施形態では、硫黄脱離制御の実行中は、排気ガスを第1排気通路14のみに流入させ、プライマリーターボチャージャ11のみを作動させることとしている。このため、上記ステップ110では、第2排気切替弁19および吸気切替弁33を閉じる処理も併せて実行される。   In the present embodiment, during the execution of the sulfur desorption control, the exhaust gas is caused to flow only into the first exhaust passage 14 and only the primary turbocharger 11 is operated. For this reason, in step 110 described above, processing for closing the second exhaust gas switching valve 19 and the intake air switching valve 33 is also executed.

続いて、硫黄脱離制御が実行される(ステップ112)。硫黄脱離制御においては、酸化触媒16に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチとなるように、燃料添加弁35から燃料が添加される。   Subsequently, sulfur desorption control is executed (step 112). In the sulfur desorption control, fuel is added from the fuel addition valve 35 so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst 16 becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio.

硫黄脱離制御が実行されると、還元剤としての未燃HCを含んだ排気ガスがNSR触媒17に流入し、NSR触媒17の内部がリッチ雰囲気となるので、NSR触媒17に蓄積していた硫黄成分を脱離させることができる。硫黄脱離制御の実行中、NSR触媒17の硫黄堆積量が所定値以下となったか否かが判定される(ステップ114)。ECU50は、硫黄脱離制御の開始時からの経過時間や還元剤供給量等に基づいて、NSR触媒17の硫黄堆積量を推定することができる。このステップ114で、NSR触媒17の硫黄堆積量が所定値以下となったと判定された場合には、硫黄脱離制御が終了される。   When the sulfur desorption control is executed, the exhaust gas containing unburned HC as a reducing agent flows into the NSR catalyst 17 and the inside of the NSR catalyst 17 becomes a rich atmosphere, so it has accumulated in the NSR catalyst 17. Sulfur components can be eliminated. While the sulfur desorption control is being executed, it is determined whether or not the sulfur accumulation amount of the NSR catalyst 17 has become a predetermined value or less (step 114). The ECU 50 can estimate the sulfur accumulation amount of the NSR catalyst 17 based on the elapsed time from the start of the sulfur desorption control, the reducing agent supply amount, and the like. If it is determined in step 114 that the sulfur accumulation amount of the NSR catalyst 17 has become equal to or less than the predetermined value, the sulfur desorption control is terminated.

本実施形態では、硫黄脱離制御の実行中、排気ガスを第1排気通路14のみに流入させ、第2排気通路15には流入させないようにしている。すなわち、硫黄脱離制御の実行中、排気ガスは、すべて酸化触媒16を通過する。従って、排気ガス中に残存する酸素(O2)は、すべて、酸化触媒16で未燃HCなどと反応し、残らずに消費される。よって、硫黄脱離制御の実行中、NSR触媒17に酸素が流入することがない。これにより、NSR触媒17に蓄積した硫黄成分を更に高い効率で脱離させることができる。 In this embodiment, during execution of sulfur desorption control, exhaust gas is allowed to flow only into the first exhaust passage 14 and not into the second exhaust passage 15. That is, all exhaust gas passes through the oxidation catalyst 16 during execution of sulfur desorption control. Therefore, all oxygen (O 2 ) remaining in the exhaust gas reacts with unburned HC and the like in the oxidation catalyst 16 and is consumed without remaining. Therefore, oxygen does not flow into the NSR catalyst 17 during execution of sulfur desorption control. Thereby, the sulfur component accumulated in the NSR catalyst 17 can be desorbed with higher efficiency.

上述した実施の形態1においては、第1排気通路14が前記第1の発明における「第1排気経路」に、第2排気通路15が前記第1の発明における「第2排気経路」に、それぞれ相当している。また、ECU50が、上記ステップ104,106の処理を実行することにより前記第1の発明における「通過経路制御手段」が、上記ステップ106の処理を実行することにより前記第1の発明における「触媒昇温手段」が、上記ステップ112の処理を実行することにより前記第1の発明における「硫黄脱離手段」が、上記ステップ110の処理を実行することにより前記第3の発明における「通過経路制御手段」が、それぞれ実現されている。   In the first embodiment described above, the first exhaust passage 14 is the “first exhaust path” in the first invention, and the second exhaust passage 15 is the “second exhaust path” in the first invention. It corresponds. Further, when the ECU 50 executes the processing of the steps 104 and 106, the “passage path control means” in the first invention executes the processing of the step 106, and thus the “catalyst ascentment” in the first invention is executed. When the “temperature means” executes the processing of step 112, the “sulfur desorption means” in the first invention performs the processing of step 110, thereby “passing path control means in the third invention. "Is realized.

ところで、図1に示すシステムでは、通常運転時には、前述したように、エンジン10の運転領域に応じて、プライマリーターボチャージャ11のみを作動させるか、プライマリーターボチャージャ11およびセカンダリーターボチャージャ12の双方を作動させるかを切り替える。エンジン10の始動後の触媒暖機時においては、負荷がそれほど高くない場合が多いので、通常は、プライマリーターボチャージャ11のみが作動している。   In the system shown in FIG. 1, during the normal operation, as described above, only the primary turbocharger 11 is operated or both the primary turbocharger 11 and the secondary turbocharger 12 are operated according to the operation region of the engine 10. Switch what to do. When the catalyst is warmed up after the engine 10 is started, the load is not so high in many cases. Therefore, usually only the primary turbocharger 11 is operating.

触媒暖機時にプライマリーターボチャージャ11のみが作動していると、すべての排気ガスは、まず酸化触媒16を通過し、その後NSR触媒17に流入する。このため、酸化触媒16を通過するときに排気ガスの温度が下がってしまうので、NSR触媒17が暖機されるのに時間がかかり、NSR触媒17のライトオフ(活性化)が遅れ易い。   If only the primary turbocharger 11 is operating when the catalyst is warmed up, all the exhaust gas first passes through the oxidation catalyst 16 and then flows into the NSR catalyst 17. For this reason, since the temperature of the exhaust gas decreases when passing through the oxidation catalyst 16, it takes time to warm up the NSR catalyst 17, and the light-off (activation) of the NSR catalyst 17 tends to be delayed.

一方、図1に示すシステムでは、第1排気切替弁18を閉じて、第2排気切替弁19を開くことにより、第2排気通路15のみに排気ガスが流入するので、セカンダリーターボチャージャ12のみを作動させることが可能である。この場合には、すべての排気ガスは、酸化触媒16を通らずに、NSR触媒17に直接流入する。このようにすれば、NSR触媒17に高温の排気ガスを流入させることができるので、NSR触媒17の暖機を促進することができる。   On the other hand, in the system shown in FIG. 1, exhaust gas flows into only the second exhaust passage 15 by closing the first exhaust switching valve 18 and opening the second exhaust switching valve 19, so that only the secondary turbocharger 12 is connected. It can be activated. In this case, all exhaust gas flows directly into the NSR catalyst 17 without passing through the oxidation catalyst 16. In this way, since the high-temperature exhaust gas can be flowed into the NSR catalyst 17, warming up of the NSR catalyst 17 can be promoted.

そこで、触媒暖機時には、セカンダリーターボチャージャ12のみを作動させるか、または、セカンダリーターボチャージャ12をプライマリーターボチャージャ11より優先して作動させるようにしてもよい。これにより、NSR触媒17のライトオフを早めることができる。   Therefore, when the catalyst is warmed up, only the secondary turbocharger 12 may be operated, or the secondary turbocharger 12 may be operated with priority over the primary turbocharger 11. Thereby, the light-off of the NSR catalyst 17 can be accelerated.

図4は、上記のような制御を実現するためのフローチャートである。図4に示すルーチンによれば、まず、NSR触媒17がライトオフしているか否かが判定される(ステップ120)。このステップ120では、NSR触媒17の温度が検出または推定され、その温度が所定値以上であればNSR触媒17がライトオフしていると判定され、そうでなければNSR触媒17がまだライトオフしていないと判定される。   FIG. 4 is a flowchart for realizing the above control. According to the routine shown in FIG. 4, it is first determined whether or not the NSR catalyst 17 is light-off (step 120). In this step 120, the temperature of the NSR catalyst 17 is detected or estimated. If the temperature is equal to or higher than a predetermined value, it is determined that the NSR catalyst 17 is lighted off, otherwise the NSR catalyst 17 is still lighted off. It is determined that it is not.

上記ステップ120で、NSR触媒17がライトオフしていると判定された場合には、以下の処理を行う必要はないので、本ルーチンの実行がここで終了される。   If it is determined in step 120 that the NSR catalyst 17 is in the light-off state, it is not necessary to perform the following processing, so the execution of this routine is terminated here.

一方、上記ステップ120で、NSR触媒17がまだライトオフしていないと判定された場合には、次に、第1排気切替弁18の必要開度と、第2排気切替弁19の必要開度とが算出される(ステップ122)。このステップ122では、NSR触媒17の暖機を促進するべく、セカンダリーターボチャージャ12を優先して作動させるように、第1排気切替弁18および第2排気切替弁19の必要開度が算出される。すなわち、エンジン負荷が比較的低く、セカンダリーターボチャージャ12のみで十分な過給が得られる場合には、第1排気切替弁18の開度がゼロとされる。一方、エンジン負荷が高く、セカンダリーターボチャージャ12のみの過給では足りない場合には、その足りない分だけプライマリーターボチャージャ11が作動するように、第1排気切替弁18の開度が算出される。   On the other hand, if it is determined in step 120 that the NSR catalyst 17 has not yet been turned off, then the required opening of the first exhaust gas switching valve 18 and the required opening of the second exhaust gas switching valve 19 are next. Are calculated (step 122). In this step 122, the required opening degrees of the first exhaust gas switching valve 18 and the second exhaust gas switching valve 19 are calculated so that the secondary turbocharger 12 is operated with priority in order to promote warming up of the NSR catalyst 17. . That is, when the engine load is relatively low and sufficient supercharging can be obtained only with the secondary turbocharger 12, the opening of the first exhaust gas switching valve 18 is set to zero. On the other hand, when the engine load is high and it is not sufficient to supercharge only the secondary turbocharger 12, the opening degree of the first exhaust gas switching valve 18 is calculated so that the primary turbocharger 11 operates by the amount of the shortage. .

次いで、第1排気切替弁18および第2排気切替弁19の開度を上記ステップ124で算出された開度に制御する処理と、吸気切替弁33を開く処理とが実行される(ステップ124)。ここでは、第2排気切替弁19は、大開度とされ、第1排気切替弁18は、全閉または小開度とされる。すなわち、排気ガスの全部または大部分は、セカンダリーターボチャージャ12のタービン121を通過し、酸化触媒16を通らずに、NSR触媒17に流入する。このため、排気ガスの温度が酸化触媒16で低下することがないので、NSR触媒17の温度を早期に上昇させることができる。   Next, a process of controlling the opening of the first exhaust gas switching valve 18 and the second exhaust gas switching valve 19 to the opening calculated in step 124 and a process of opening the intake air switching valve 33 are executed (step 124). . Here, the second exhaust gas switching valve 19 is set to a large opening, and the first exhaust gas switching valve 18 is fully closed or small. That is, all or most of the exhaust gas passes through the turbine 121 of the secondary turbocharger 12 and flows into the NSR catalyst 17 without passing through the oxidation catalyst 16. For this reason, since the temperature of exhaust gas does not fall with the oxidation catalyst 16, the temperature of the NSR catalyst 17 can be raised early.

続いて、NSR触媒17がライトオフしたかどうかが再度判定される(ステップ126)。このステップ126で、NSR触媒17がまだライトオフしていないと判定された場合には、上記ステップ122以下の処理が再度実行される。一方、上記ステップ126で、NSR触媒17がライトオフしたと判定された場合には、ターボチャージャの切替制御を通常時の制御に戻す処理が実行される(ステップ128)。   Subsequently, it is determined again whether or not the NSR catalyst 17 is lighted off (step 126). If it is determined in step 126 that the NSR catalyst 17 has not yet been lighted off, the processing from step 122 onward is executed again. On the other hand, if it is determined in step 126 that the NSR catalyst 17 has been turned off, processing for returning the turbocharger switching control to the normal control is executed (step 128).

次に、酸化触媒16の温度が低い場合の制御について説明する。酸化触媒16には、パラジウムを含む少なくとも1種の貴金属が担持されている。この酸化触媒16は、その温度が十分に高い場合には、排気ガス中のNOを酸化させてNO2へと転換させる。しかしながら、酸化触媒16の温度が低い場合には、逆に、排気ガス中のNO2が酸化触媒16によってNOへと選択還元される。 Next, control when the temperature of the oxidation catalyst 16 is low will be described. The oxidation catalyst 16 carries at least one noble metal including palladium. When the temperature of the oxidation catalyst 16 is sufficiently high, the oxidation catalyst 16 oxidizes NO in the exhaust gas and converts it into NO 2 . However, when the temperature of the oxidation catalyst 16 is low, conversely, NO 2 in the exhaust gas is selectively reduced to NO by the oxidation catalyst 16.

NSR触媒17には、前述したように、NOx吸蔵材として、アルカリ金属やアルカリ土類金属が担持されている。このNOx吸蔵材には、NOよりもNO2の方が吸蔵され易い。このため、NSR触媒17に流入するNOx中のNO2の割合が高い場合の方が、この割合が低い場合に比べて、より高いNOx吸蔵性能が得られる。 As described above, the NSR catalyst 17 carries an alkali metal or an alkaline earth metal as a NOx storage material. In this NOx occlusion material, NO 2 is easier to occlude than NO. Therefore, towards the case the proportion of NO 2 in NOx flowing into the NSR catalyst 17 is high, as compared with the case the ratio is low, higher NOx storage performance.

図5は、酸化触媒16の温度と、NOx中のNO2の割合との関係を示す図である。図5の縦軸は、酸化触媒16を通過した後のNOx中のNO2の割合を、酸化触媒16を通過する前のNOx中のNO2の割合で除した値を示している。この値は、同図に示すように、酸化触媒16の温度が高くなるにつれて大きくなり、酸化触媒16の温度が低くなるにつれて小さくなる。この値が1.0となるときの酸化触媒16の温度をT1とする。 FIG. 5 is a graph showing the relationship between the temperature of the oxidation catalyst 16 and the ratio of NO 2 in NOx. The vertical axis of FIG. 5 shows the percentage of NO 2 in NOx after passing through the oxidation catalyst 16, a value obtained by dividing a ratio of NO 2 in NOx before passing through the oxidation catalyst 16. As shown in the figure, this value increases as the temperature of the oxidation catalyst 16 increases, and decreases as the temperature of the oxidation catalyst 16 decreases. Let T 1 be the temperature of the oxidation catalyst 16 when this value is 1.0.

酸化触媒16の温度がT1より高い場合には、酸化触媒16を通過することによって、NOがNO2へと酸化されるので、NOx中のNO2の割合は増加する。このような場合には、排気ガスを酸化触媒16に通すことによって、NOx中のNO2の割合が増加するので、NSR触媒17のNOx吸蔵性能が高くすることができる。 When the temperature of the oxidation catalyst 16 is higher than T 1 , NO is oxidized to NO 2 by passing through the oxidation catalyst 16, so the ratio of NO 2 in NOx increases. In such a case, passing the exhaust gas through the oxidation catalyst 16 increases the ratio of NO 2 in NOx, so that the NOx storage performance of the NSR catalyst 17 can be improved.

一方、酸化触媒16の温度がT1より低い場合には、酸化触媒16を通過することによって、NO2がNOへと選択還元されるので、NOx中のNO2の割合は減少する。このような場合には、排気ガスを酸化触媒16に通すことによって、NOx中のNO2の割合が減少するので、NSR触媒17のNOx吸蔵性能が逆に低下してしまう。従って、このような場合には、排気ガスを酸化触媒16に通さずに直接にNSR触媒17に流入させた方が、高いNOx吸蔵性能が得られる。 On the other hand, when the temperature of the oxidation catalyst 16 is lower than T 1 , NO 2 is selectively reduced to NO by passing through the oxidation catalyst 16, so the ratio of NO 2 in NOx decreases. In such a case, passing the exhaust gas through the oxidation catalyst 16 reduces the ratio of NO 2 in NOx, so that the NOx occlusion performance of the NSR catalyst 17 is lowered. Therefore, in such a case, higher NOx occlusion performance can be obtained by flowing the exhaust gas directly into the NSR catalyst 17 without passing through the oxidation catalyst 16.

そこで、酸化触媒16の温度がT1より低い場合には、排気ガスをできるだけ酸化触媒16に通さずに、直接にNSR触媒17に流入させるようにするため、セカンダリーターボチャージャ12のみを作動させるか、または、セカンダリーターボチャージャ12をプライマリーターボチャージャ11より優先して作動させるようにしてもよい。これにより、NSR触媒17のNOx吸蔵性能を向上することができる。 Therefore, when the temperature of the oxidation catalyst 16 is lower than T 1, whether only the secondary turbocharger 12 is operated in order to allow the exhaust gas to flow directly into the NSR catalyst 17 without passing through the oxidation catalyst 16 as much as possible. Alternatively, the secondary turbocharger 12 may be operated in preference to the primary turbocharger 11. Thereby, the NOx occlusion performance of the NSR catalyst 17 can be improved.

図6は、上記のような制御を実現するためのフローチャートである。図6に示すルーチンによれば、まず、酸化触媒16の温度がT1以下であるか否かが判定される(ステップ130)。なお、酸化触媒16の温度は、触媒床温センサによって直接に検出してもよく、また、触媒出口の排気ガス温度や各種パラメータの履歴などに基づいて推定してもよい。 FIG. 6 is a flowchart for realizing the above control. According to the routine shown in FIG. 6, it is first determined whether or not the temperature of the oxidation catalyst 16 is equal to or lower than T 1 (step 130). The temperature of the oxidation catalyst 16 may be directly detected by a catalyst bed temperature sensor, or may be estimated based on the exhaust gas temperature at the catalyst outlet, the history of various parameters, and the like.

上記ステップ130で、酸化触媒16の温度がT1より高いと判定された場合には、以下の処理を行う必要はないので、本ルーチンの実行がここで終了される。 If it is determined in step 130 that the temperature of the oxidation catalyst 16 is higher than T 1 , it is not necessary to perform the following processing, and thus the execution of this routine is terminated here.

一方、上記ステップ130で、酸化触媒16の温度がT1より低いと判定された場合には、次に、第1排気切替弁18の必要開度と、第2排気切替弁19の必要開度とが算出される(ステップ132)。このステップ132では、セカンダリーターボチャージャ12を優先して作動させるように、第1排気切替弁18および第2排気切替弁19の必要開度が算出される。すなわち、エンジン負荷が比較的低く、セカンダリーターボチャージャ12のみで十分な過給が得られる場合には、第1排気切替弁18の開度がゼロとされる。一方、エンジン負荷が高く、セカンダリーターボチャージャ12のみの過給では足りない場合には、その足りない分だけプライマリーターボチャージャ11が作動するように、第1排気切替弁18の開度が算出される。 On the other hand, if it is determined in step 130 that the temperature of the oxidation catalyst 16 is lower than T 1 , the required opening of the first exhaust gas switching valve 18 and the required opening of the second exhaust gas switching valve 19 are next. Are calculated (step 132). In step 132, the required opening degrees of the first exhaust gas switching valve 18 and the second exhaust gas switching valve 19 are calculated so that the secondary turbocharger 12 is operated with priority. That is, when the engine load is relatively low and sufficient supercharging can be obtained only with the secondary turbocharger 12, the opening of the first exhaust gas switching valve 18 is set to zero. On the other hand, when the engine load is high and it is not sufficient to supercharge only the secondary turbocharger 12, the opening degree of the first exhaust gas switching valve 18 is calculated so that the primary turbocharger 11 operates as much as the shortage. .

次いで、第1排気切替弁18および第2排気切替弁19の開度を上記ステップ132で算出された開度に制御する処理と、吸気切替弁33を開く処理とが実行される(ステップ134)。ここでは、第2排気切替弁19は、大開度とされ、第1排気切替弁18は、全閉または小開度とされる。すなわち、排気ガスの全部または大部分は、セカンダリーターボチャージャ12のタービン121を通過し、酸化触媒16を通らずに、NSR触媒17に流入する。このため、酸化触媒16の温度がT1以下であっても、NOx中のNO2の割合が酸化触媒16で低下することを抑制することができるので、NSR触媒17のNOx吸蔵性能の低下を防止することができる。 Next, a process of controlling the opening of the first exhaust gas switching valve 18 and the second exhaust gas switching valve 19 to the opening calculated in step 132 and a process of opening the intake air switching valve 33 are executed (step 134). . Here, the second exhaust gas switching valve 19 is set to a large opening, and the first exhaust gas switching valve 18 is fully closed or small. That is, all or most of the exhaust gas passes through the turbine 121 of the secondary turbocharger 12 and flows into the NSR catalyst 17 without passing through the oxidation catalyst 16. For this reason, even if the temperature of the oxidation catalyst 16 is equal to or lower than T 1 , it is possible to prevent the NO 2 ratio in NOx from being reduced by the oxidation catalyst 16. Can be prevented.

続いて、酸化触媒16の温度がT1以上になったか否かが判定される(ステップ136)。このステップ136で、酸化触媒16の温度がまだT1未満であると判定された場合には、上記ステップ132以下の処理が再度実行される。一方、上記ステップ136で、酸化触媒16の温度がT1以上であると判定された場合には、ターボチャージャの切替制御を通常時の制御に戻す処理が実行される(ステップ138)。 Subsequently, it is determined whether or not the temperature of the oxidation catalyst 16 has become equal to or higher than T 1 (step 136). In step 136, when the temperature of the oxidation catalyst 16 is determined to be still less than T 1, the above step 132 following processing is executed again. On the other hand, in step 136, when the temperature of the oxidation catalyst 16 is determined to be above T 1, the process of returning the switching control of the turbocharger to the normal control at the time is executed (step 138).

実施の形態2.
次に、本発明の実施の形態2について説明するが、上述した実施の形態1との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。本実施形態は、硫黄脱離制御の内容が異なること以外は、実施の形態1と同様である。
Embodiment 2. FIG.
Next, the second embodiment of the present invention will be described. The difference from the first embodiment will be mainly described, and the description of the same matters will be simplified or omitted. The present embodiment is the same as the first embodiment except that the content of sulfur desorption control is different.

本実施形態の硫黄脱離制御においては、エンジン10でリッチ燃焼を行うことにより、還元剤を供給する。リッチ燃焼とは、吸入空気量を絞るとともに、メイン噴射の後にアフター噴射を行うことにより、筒内の燃焼空燃比を理論空燃比以下のリッチにする制御である。   In the sulfur desorption control of the present embodiment, the reducing agent is supplied by performing rich combustion in the engine 10. The rich combustion is a control for reducing the intake air amount and making the combustion air-fuel ratio in the cylinder rich below the stoichiometric air-fuel ratio by performing after injection after main injection.

リッチ燃焼では、COが多量に発生する。このCOがNSR触媒17に流入すると、硫黄成分を脱離させる優れた還元剤として機能する。すなわち、COを還元剤として用いる場合には、主に燃料添加弁35から供給される未燃HCを還元剤として用いる場合と比べて、NSR触媒17に蓄積した硫黄成分をより高い効率で脱離させることができる。   In rich combustion, a large amount of CO is generated. When this CO flows into the NSR catalyst 17, it functions as an excellent reducing agent that desorbs the sulfur component. That is, when CO is used as the reducing agent, the sulfur component accumulated in the NSR catalyst 17 is desorbed with higher efficiency than when unburned HC supplied mainly from the fuel addition valve 35 is used as the reducing agent. Can be made.

しかしながら、ディーゼルエンジンにおいては、リッチ燃焼を行った場合も、筒内でO2(酸素)が完全に消費されることはない。このため、リッチ燃焼の排気ガス中にもO2が残存している。このため、リッチ燃焼の排気ガスが酸化触媒16を通過したとき、排気ガス中に残存するO2によってCOが酸化され、CO2に転換してしまう。このため、NSR触媒17に流入するCOの量が減少するので、硫黄成分の脱離効率が低下する。 However, in a diesel engine, even when rich combustion is performed, O 2 (oxygen) is not completely consumed in the cylinder. For this reason, O 2 remains in the exhaust gas of rich combustion. For this reason, when rich combustion exhaust gas passes through the oxidation catalyst 16, CO is oxidized by O 2 remaining in the exhaust gas and converted to CO 2 . For this reason, since the amount of CO flowing into the NSR catalyst 17 decreases, the desorption efficiency of the sulfur component decreases.

そこで、本実施形態では、硫黄脱離制御の実行中、プライマリーターボチャージャ11およびセカンダリーターボチャージャ12の双方を作動させることとした。これにより、セカンダリーターボチャージャ12のタービン121を通る排気ガスは、酸化触媒16を通らず直接にNSR触媒17に流入するので、NSR触媒17に流入するCOの量を増大させることができる。このため、COによる優れた硫黄脱離作用を十分に生かすことができる。   Therefore, in the present embodiment, both the primary turbocharger 11 and the secondary turbocharger 12 are operated during execution of the sulfur desorption control. Thereby, the exhaust gas passing through the turbine 121 of the secondary turbocharger 12 flows directly into the NSR catalyst 17 without passing through the oxidation catalyst 16, so that the amount of CO flowing into the NSR catalyst 17 can be increased. For this reason, the excellent sulfur desorption effect by CO can be fully utilized.

また、本実施形態では、硫黄脱離制御の実行中、エンジン10において、リッチ燃焼とリーン燃焼とを交互に繰り返し行う。排気ガスの空燃比がリッチに維持されたままであると、HCやCOが浄化される機会がないので、大気中へ放出されるHCやCOの量が多くなってしまう。そこで、リッチ燃焼とリーン燃焼とを交互に繰り返し行うことにより、リーン燃焼の期間にHCやCOを浄化することができ、大気中への放出を抑制することができる。   In the present embodiment, the rich combustion and the lean combustion are alternately repeated in the engine 10 during the execution of the sulfur desorption control. If the air-fuel ratio of the exhaust gas is kept rich, there is no opportunity to purify HC and CO, so the amount of HC and CO released into the atmosphere increases. Therefore, by repeatedly performing rich combustion and lean combustion alternately, HC and CO can be purified during the lean combustion period, and release into the atmosphere can be suppressed.

しかしながら、硫黄脱離制御の実行中にリーン燃焼を行った場合には、リーン燃焼の期間に、NSR触媒17の温度が低下し易くなる。また、リッチ燃焼は、排気燃料添加と比べて、NSR触媒17を高温に維持する効果が弱い。これは、リッチ燃焼では、排気ガスがNSR触媒17に到達するまでの間に排気ガスが冷えてしまうのに対し、排気燃料添加では、添加された燃料を酸化触媒16で燃焼させるので、NSR触媒17に流入する排気ガスの温度を高くできるからである。このようなことから、本実施形態では、リーン燃焼の期間に、NSR触媒17の温度が特に低下し易くなる。   However, when lean combustion is performed during execution of sulfur desorption control, the temperature of the NSR catalyst 17 tends to decrease during the lean combustion period. Further, the rich combustion has a weak effect of maintaining the NSR catalyst 17 at a high temperature as compared with the addition of exhaust fuel. This is because, in rich combustion, the exhaust gas cools until the exhaust gas reaches the NSR catalyst 17, whereas in the addition of exhaust fuel, the added fuel is burned by the oxidation catalyst 16, so the NSR catalyst This is because the temperature of the exhaust gas flowing into 17 can be increased. For this reason, in the present embodiment, the temperature of the NSR catalyst 17 is particularly likely to decrease during the lean combustion period.

そこで、本実施形態では、リーン燃焼を行った場合には、酸化触媒16の上流側の燃料添加弁35から燃料を添加することとした。より具体的には、リーン燃焼の排気ガスが燃料添加弁35を通過するときに、その排気ガス中に燃料添加弁35から燃料を添加する。これにより、燃料添加弁35から添加した燃料が酸化触媒16で燃焼するので、NSR触媒17に流入する排気ガスの温度を高くすることができる。このため、NSR触媒17の温度低下を防止し、硫黄脱離可能な温度以上に確実に維持することができる。   Therefore, in the present embodiment, when lean combustion is performed, fuel is added from the fuel addition valve 35 on the upstream side of the oxidation catalyst 16. More specifically, when the lean combustion exhaust gas passes through the fuel addition valve 35, fuel is added to the exhaust gas from the fuel addition valve 35. Thereby, since the fuel added from the fuel addition valve 35 burns in the oxidation catalyst 16, the temperature of the exhaust gas flowing into the NSR catalyst 17 can be increased. For this reason, the temperature drop of the NSR catalyst 17 can be prevented, and can be reliably maintained at a temperature higher than the temperature at which sulfur can be desorbed.

実施の形態2は、上述した点以外は実施の形態1と同様であるため、これ以上の説明は省略する。この実施の形態2においては、ECU50が、硫黄脱離制御の実行中にエンジン10の吸気絞り弁37および燃料噴射装置を制御してリッチ燃焼とリーン燃焼とを交互に繰り返し行うことにより前記第5の発明における「燃焼制御手段」が、リーン燃焼の排気ガス中に燃料添加弁35から燃料を添加することにより前記第5の発明における「燃料添加手段」が、硫黄脱離制御の実行中に第1排気切替弁18および第2排気切替弁19を開くことによりが前記第5の発明における「通過経路制御手段」が、それぞれ実現されている。   Since Embodiment 2 is the same as Embodiment 1 except for the points described above, further description is omitted. In the second embodiment, the ECU 50 controls the intake throttle valve 37 and the fuel injection device of the engine 10 during execution of the sulfur desorption control, and repeatedly performs rich combustion and lean combustion alternately. The “combustion control means” in the present invention adds the fuel from the fuel addition valve 35 to the exhaust gas of lean combustion, so that the “fuel addition means” in the fifth invention is The “passage path control means” in the fifth aspect of the present invention is realized by opening the first exhaust gas switching valve 18 and the second exhaust gas switching valve 19.

10 エンジン
11 プライマリーターボチャージャ
111 タービン
112 コンプレッサ
12 セカンダリーターボチャージャ
121 タービン
122 コンプレッサ
13 排気通路
14 第1排気通路
15 第2排気通路
16 酸化触媒
17 NSR触媒
18 第1排気切替弁
19 第2排気切替弁
24 エアフローメータ
25,26,27 吸気通路
28 インタークーラ
32 リード弁
33 吸気切替弁
35,36 燃料添加弁
37 吸気絞り弁
50 ECU
10 Engine 11 Primary turbocharger 111 Turbine 112 Compressor 12 Secondary turbocharger 121 Turbine 122 Compressor 13 Exhaust passage 14 First exhaust passage 15 Second exhaust passage 16 Oxidation catalyst 17 NSR catalyst 18 First exhaust gas switching valve 19 Second exhaust gas switching valve 24 Air flow meter 25, 26, 27 Intake passage 28 Intercooler 32 Reed valve 33 Intake switching valve 35, 36 Fuel addition valve 37 Intake throttle valve 50 ECU

Claims (5)

酸化触媒と、
前記酸化触媒より下流側に設置されたNOx触媒と、
排気ガスを前記酸化触媒の上流側に導入する第1排気経路と、
排気ガスを前記酸化触媒と前記NOx触媒との間に導入する第2排気経路と、
排気ガスの通過経路を制御する通過経路制御手段と、
前記NOx触媒の硫黄被毒を回復させることが要求されている場合に、未燃HCとこの未燃HCを酸化させる酸素とを含んだ排気ガスを供給することにより前記NOx触媒の温度を上昇させる触媒昇温制御を実行する触媒昇温手段と、
を備え、
前記通過経路制御手段は、前記触媒昇温制御の実行中、前記第1排気経路と前記第2排気経路との双方に排気ガスを流入させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
An oxidation catalyst,
A NOx catalyst installed downstream of the oxidation catalyst;
A first exhaust path for introducing exhaust gas upstream of the oxidation catalyst;
A second exhaust path for introducing exhaust gas between the oxidation catalyst and the NOx catalyst;
A passage control means for controlling the passage of exhaust gas;
When it is required to recover sulfur poisoning of the NOx catalyst, the temperature of the NOx catalyst is raised by supplying exhaust gas containing unburned HC and oxygen that oxidizes the unburned HC. Catalyst temperature raising means for performing catalyst temperature raising control;
With
The exhaust purification device for an internal combustion engine, wherein the passage path control means causes exhaust gas to flow into both the first exhaust path and the second exhaust path during the execution of the catalyst temperature increase control.
前記通過経路制御手段は、前記触媒昇温制御の実行中、前記NOx触媒の温度が前記酸化触媒の温度とほぼ同時に上昇するか、または、前記NOx触媒の温度が前記酸化触媒の温度より早く上昇するように、前記第1排気経路の排気ガス流量と前記第2排気経路の排気ガス流量との比率を制御することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の排気浄化装置。   During the execution of the catalyst temperature increase control, the passage path control means increases the temperature of the NOx catalyst almost simultaneously with the temperature of the oxidation catalyst or increases the temperature of the NOx catalyst earlier than the temperature of the oxidation catalyst. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a ratio between an exhaust gas flow rate in the first exhaust path and an exhaust gas flow rate in the second exhaust path is controlled. 前記NOx触媒の温度が、硫黄成分が脱離可能な温度以上まで上昇した後に、還元剤を含んだ排気ガスを前記NOx触媒に供給することにより前記NOx触媒から硫黄成分を脱離させる硫黄脱離制御を実行する硫黄脱離手段を備え、
前記通過経路制御手段は、前記硫黄脱離制御の実行中、前記第1排気経路のみに排気ガスを流入させることを特徴とする請求項1または2記載の内燃機関の排気浄化装置。
After the temperature of the NOx catalyst rises to a temperature at which the sulfur component can be desorbed or higher, sulfur desorption is performed by desorbing the sulfur component from the NOx catalyst by supplying exhaust gas containing a reducing agent to the NOx catalyst. Comprising sulfur desorption means for performing the control,
3. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the passage path control means allows exhaust gas to flow only into the first exhaust path during execution of the sulfur desorption control.
前記第1排気経路の途中に設置されたタービンを有する第1ターボチャージャと、
前記第2排気経路の途中に設置されたタービンを有する第2ターボチャージャと、
を備えることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載の内燃機関の排気浄化装置。
A first turbocharger having a turbine installed in the middle of the first exhaust path;
A second turbocharger having a turbine installed in the middle of the second exhaust path;
The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
前記NOx触媒の温度が、硫黄成分が脱離可能な温度以上まで上昇した後に、還元剤を含んだ排気ガスを前記NOx触媒に供給することにより前記NOx触媒から硫黄成分を脱離させる硫黄脱離制御を実行する硫黄脱離手段と、
前記硫黄脱離制御の実行中、前記内燃機関においてリッチ燃焼とリーン燃焼とに交互に繰り返し切り換える燃焼制御手段と、
前記第1排気経路の途中に設けられた燃料添加弁と、
前記硫黄脱離制御の実行中、前記リーン燃焼の排気ガス中に前記燃料添加弁から燃料を添加する燃料添加手段と、
を備え、
前記通過経路制御手段は、前記硫黄脱離制御の実行中、前記第1排気経路と前記第2排気経路との双方に排気ガスを流入させることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の排気浄化装置。
After the temperature of the NOx catalyst rises to a temperature at which the sulfur component can be desorbed or higher, sulfur desorption is performed by desorbing the sulfur component from the NOx catalyst by supplying exhaust gas containing a reducing agent to the NOx catalyst. A sulfur desorption means for performing the control;
Combustion control means for alternately and repeatedly switching between rich combustion and lean combustion in the internal combustion engine during execution of the sulfur desorption control;
A fuel addition valve provided in the middle of the first exhaust path;
Fuel addition means for adding fuel from the fuel addition valve to the exhaust gas of the lean combustion during the execution of the sulfur desorption control;
With
2. The exhaust of the internal combustion engine according to claim 1, wherein the passage path control means causes exhaust gas to flow into both the first exhaust path and the second exhaust path during execution of the sulfur desorption control. Purification equipment.
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