JP3374780B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust gas purification device for internal combustion engine

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JP3374780B2
JP3374780B2 JP09947499A JP9947499A JP3374780B2 JP 3374780 B2 JP3374780 B2 JP 3374780B2 JP 09947499 A JP09947499 A JP 09947499A JP 9947499 A JP9947499 A JP 9947499A JP 3374780 B2 JP3374780 B2 JP 3374780B2
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sox
absorbent
exhaust gas
nox
fuel ratio
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俊祐 利岡
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、希薄燃焼可能な内
燃機関より排出される排気ガスから窒素酸化物(NO
x)を浄化することができる排気浄化装置に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to nitrogen oxide (NO) from exhaust gas discharged from an internal combustion engine capable of lean combustion.
x) is related to an exhaust gas purification device.

【0002】[0002]

【従来の技術】希薄燃焼可能な内燃機関より排出される
排気ガスからNOxを浄化する排気浄化装置として、吸
蔵還元型NOx触媒に代表されるNOx吸収剤がある。N
Ox吸収剤は、流入排気ガスの空燃比がリーン(即ち、
酸素過剰雰囲気下)のときにNOxを吸収し、流入排気
ガスの酸素濃度が低下したときに吸収したNOxを放出
するものであり、このNOx吸収剤の一種である吸蔵還
元型NOx触媒は、流入排気ガスの空燃比がリーン(即
ち、酸素過剰雰囲気下)のときにNOxを吸収し、流入
排気ガスの酸素濃度が低下したときに吸収したNOxを
放出しN2に還元する触媒である。
2. Description of the Related Art As an exhaust gas purifying apparatus for purifying NOx from exhaust gas discharged from an internal combustion engine capable of lean burn, there is a NOx absorbent represented by a storage reduction type NOx catalyst. N
The Ox absorbent has a lean air-fuel ratio (that is,
It absorbs NOx in the oxygen excess atmosphere) and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is reduced. The NOx storage-reduction type catalyst, which is a kind of this NOx absorbent, It is a catalyst that absorbs NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean (that is, in an oxygen-excess atmosphere), releases the absorbed NOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas decreases, and reduces it to N 2 .

【0003】この吸蔵還元型NOx触媒(以下、単に触
媒あるいはNOx触媒ということもある)を希薄燃焼可
能な内燃機関の排気通路に配置すると、リーン空燃比の
排気ガスが流れたときには排気ガス中のNOxが触媒に
吸収され、ストイキ(理論空燃比)あるいはリッチ空燃
比の排気ガスが流れたときに触媒に吸収されていたNO
xがNO2として放出され、さらに排気ガス中のHCやC
Oなどの還元成分によってN2に還元され、即ちNOxが
浄化される。
If this NOx storage reduction catalyst (hereinafter sometimes referred to simply as a catalyst or a NOx catalyst) is arranged in the exhaust passage of an internal combustion engine capable of lean combustion, when an exhaust gas having a lean air-fuel ratio flows, it is contained in the exhaust gas. NOx absorbed by the catalyst and absorbed by the catalyst when exhaust gas with stoichiometric (theoretical air-fuel ratio) or rich air-fuel ratio flows
x is released as NO 2 , and HC and C in the exhaust gas
It is reduced to N 2 by a reducing component such as O, that is, NOx is purified.

【0004】ところで、一般に、内燃機関の燃料には硫
黄分が含まれており、内燃機関で燃料を燃焼すると、燃
料中の硫黄分が燃焼してSO2やSO3などの硫黄酸化物
(SOx)が発生する。前記吸蔵還元型NOx触媒は、N
Oxの吸収作用を行うのと同じメカニズムで排気ガス中
のSOxの吸収を行うので、内燃機関の排気通路にこの
NOx触媒を配置すると、このNOx触媒にはNOxのみ
ならずSOxも吸収される。
By the way, generally, the fuel of an internal combustion engine contains a sulfur content, and when the fuel is burned in the internal combustion engine, the sulfur content in the fuel is burned and sulfur oxides (SOx) such as SO 2 and SO 3 are burned. ) Occurs. The storage reduction type NOx catalyst is N
Since SOx in the exhaust gas is absorbed by the same mechanism that absorbs Ox, when this NOx catalyst is arranged in the exhaust passage of the internal combustion engine, not only NOx but also SOx is absorbed by this NOx catalyst.

【0005】ところが、前記NOx触媒に吸収されたS
Oxは時間経過とともに安定な硫酸塩を形成するため、
前記NOx触媒からNOxの放出・還元を行うのと同じ条
件下では、分解、放出されにくく触媒内に蓄積され易い
傾向がある。NOx触媒内のSOx蓄積量が増大すると、
触媒のNOx吸収容量が減少して排気ガス中のNOxの除
去を十分に行うことができなくなりNOx浄化効率が低
下する。これが所謂SOx被毒である。
However, the S absorbed by the NOx catalyst is
Ox forms a stable sulfate with the passage of time,
Under the same conditions as when NOx is released and reduced from the NOx catalyst, it is difficult to decompose and release, and tends to accumulate in the catalyst. When the amount of SOx accumulated in the NOx catalyst increases,
Since the NOx absorption capacity of the catalyst decreases, NOx in the exhaust gas cannot be sufficiently removed, and the NOx purification efficiency decreases. This is the so-called SOx poisoning.

【0006】そこで、吸蔵還元型NOx触媒のNOx浄化
能を長期に亘って高く維持するために、NOx触媒より
も上流に、排気ガス中のSOxを主に吸収するSOx吸収
剤を配置し、NOx触媒にSOxが流れ込まないようにし
てSOx被毒の防止を図った排気浄化装置が開発されて
いる。
Therefore, in order to maintain the NOx purifying ability of the NOx storage reduction catalyst high over a long period of time, an SOx absorbent that mainly absorbs SOx in the exhaust gas is arranged upstream of the NOx catalyst. An exhaust emission control device has been developed that prevents SOx poisoning by preventing SOx from flowing into the catalyst.

【0007】前記SOx吸収剤は、流入ガスの空燃比が
リーンのときにSOxを吸収し、流入ガスの空燃比が理
論空燃比またはリッチのときに吸収したSOxをSO2
して放出するものであるが、このSOx吸収剤のSOx吸
収容量にも限りがあるため、SOx吸収剤がSOxで飽和
する前にSOx吸収剤からSOxを放出させる処理、即ち
再生処理を実行する必要がある。
The SOx absorbent absorbs SOx when the air-fuel ratio of the inflow gas is lean and releases the absorbed SOx as SO 2 when the air-fuel ratio of the inflow gas is the stoichiometric air-fuel ratio or rich. However, since the SOx absorption capacity of this SOx absorbent is also limited, it is necessary to perform a process of releasing SOx from the SOx absorbent before the SOx absorbent is saturated with SOx, that is, a regeneration process.

【0008】SOx吸収剤の再生処理技術については、
例えば特許番号第2605580号の特許公報に開示さ
れている。この公報によれば、SOx吸収剤に吸収され
たSOxを放出させるには、流入排気ガスの空燃比を理
論空燃比またはリッチ空燃比にする必要があり、また、
SOx吸収剤の温度が高い方がSOxが放出され易いとさ
れている。
Regarding the technology for regenerating SOx absorbent,
For example, it is disclosed in the patent publication of Japanese Patent No. 2605580. According to this publication, in order to release the SOx absorbed by the SOx absorbent, it is necessary to set the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio.
It is said that the higher the temperature of the SOx absorbent, the easier the SOx is released.

【0009】さらに、この公報に開示された再生処理技
術では、SOx吸収剤からSOxを放出させたときに、放
出されたSOxが下流に配置されているNOx触媒に吸収
されるのを防止するために、SOx吸収剤とNOx触媒と
を接続する排気管から分岐してNOx触媒を迂回するバ
イパス通路を設けるとともに、排気ガスをNOx触媒と
バイパス通路のいずれに流すか選択的に切り替える排気
切替弁を設け、SOx吸収剤からSOxを放出させる再生
処理実行中は排気切替弁により排気ガスをバイパス通路
に流れるようにしてNOx触媒には流れないようにし、
再生処理を実行していない時には排気切替弁により排気
ガスをNOx触媒に流れるようにしてバイパス通路には
流れないようにしている。このようにすると、再生処理
実行中においては、SOx吸収剤から放出されたSOxが
NOx触媒に流れ込まなくなるので、NOx触媒がSOx
被毒するのを阻止することができる。
Further, in the regeneration treatment technique disclosed in this publication, when SOx is released from the SOx absorbent, the released SOx is prevented from being absorbed by the NOx catalyst arranged downstream. In addition, a bypass passage that branches from the exhaust pipe connecting the SOx absorbent and the NOx catalyst to bypass the NOx catalyst is provided, and an exhaust switching valve that selectively switches the exhaust gas to either the NOx catalyst or the bypass passage is provided. When the regeneration process for releasing SOx from the SOx absorbent is performed, the exhaust switching valve causes the exhaust gas to flow to the bypass passage so that it does not flow to the NOx catalyst.
When the regeneration process is not executed, the exhaust gas is made to flow to the NOx catalyst by the exhaust switching valve so that it does not flow to the bypass passage. With this configuration, during the regeneration process, the SOx released from the SOx absorbent does not flow into the NOx catalyst.
Can prevent poisoning.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】前記公報に開示された
再生処理技術によれば、前述したように、SOx吸収剤
を再生処理する時には、排気ガスがバイパス通路には流
れるが、NOx触媒には流れないように、排気切替弁を
切り替えている。
According to the regeneration processing technique disclosed in the above publication, as described above, when the SOx absorbent is regenerated, the exhaust gas flows through the bypass passage, but the NOx catalyst does not. The exhaust switching valve is switched so that it does not flow.

【0011】しかしながら、ここで使用されている排気
切替弁のシール性は不完全であり、NOx触媒側を閉鎖
するように弁体が位置しても排気ガスがNOx触媒側に
若干漏れていた。ちなみに、現在使用されている排気切
替弁の漏れの程度は1〜10%程度である。
However, the exhaust switching valve used here has an incomplete sealing property, and exhaust gas slightly leaks to the NOx catalyst side even if the valve body is positioned so as to close the NOx catalyst side. By the way, the degree of leakage of the exhaust switching valve currently used is about 1 to 10%.

【0012】このように、SOx吸収剤の再生処理時に
排気切替弁から漏れた排気ガスがNOx触媒に流れる
と、この排気ガスはSOx吸収剤の再生排気でありSO2
濃度が高いため、流入するガス流量が微少とはいえ、N
Ox触媒がSOx被毒してしまう。
As described above, when the exhaust gas leaking from the exhaust switching valve flows into the NOx catalyst during the regeneration process of the SOx absorbent, this exhaust gas is the regenerated exhaust of the SOx absorbent and SO 2
Since the concentration is high, the inflowing gas flow rate is very small, but N
The Ox catalyst is poisoned by SOx.

【0013】また、SOx吸収剤は高温の排気ガスに晒
されるため経時的に熱劣化が生じ、この熱劣化が進行す
るとストイキまたはリッチ空燃比の排気ガスが短時間流
れた時にもSOx吸収剤からSOxが脱離し易くなるとい
う現象がある。そのため、SOx吸収剤の熱劣化がかな
り進行すると、SOx吸収剤の非再生処理時で排気ガス
をNOx触媒に流している時であって、NOx触媒からN
Oxを放出・還元するために理論空燃比またはリッチ空
燃比の排気ガスを流した時に、SOx吸収剤からSOxが
脱離し、それがNOx触媒に流れ込んでNOx触媒をSO
x被毒させる場合がある。
Further, since the SOx absorbent is exposed to high temperature exhaust gas, thermal deterioration occurs over time, and if this thermal deterioration progresses, even if a stoichiometric or rich air-fuel ratio exhaust gas flows for a short time, the SOx absorbent will be discharged from the SOx absorbent. There is a phenomenon that SOx is easily desorbed. Therefore, when the thermal deterioration of the SOx absorbent progresses considerably, the exhaust gas is flowing through the NOx catalyst during the non-regeneration process of the SOx absorbent, and
When exhaust gas with a stoichiometric air-fuel ratio or rich air-fuel ratio is passed to release / reduce Ox, SOx is desorbed from the SOx absorbent, which then flows into the NOx catalyst to drive the NOx catalyst to SO.
x May be poisoned.

【0014】このように、SOx吸収剤とバイパス通路
を備えた排気浄化システムにおいても、NOx触媒のN
Ox浄化能を長期に亘って高く維持するためには、SOx
吸収剤下流のNOx触媒に対してSOx放出処理を行う必
要が生じている。NOx触媒からSOxを放出するには、
SOx吸収剤の再生処理と同様にストイキまたはリッチ
空燃比の排気ガスをNOx触媒に流すことによって行う
が、このようにNOx触媒に対してSOx放出処理を行っ
た場合に、ストイキまたはリッチ空燃比の排気ガスはN
Ox触媒に流入する前にSOx吸収剤を通るので、その際
にSOx吸収剤に吸収されているSOxが脱離し、そのS
OxがNOx触媒に流入して、NOx触媒をSOxで再被毒
する虞れがある。
As described above, even in the exhaust gas purification system having the SOx absorbent and the bypass passage, the Nx of the NOx catalyst is reduced.
To maintain high Ox purification capacity for a long period of time, SOx
It is necessary to perform SOx release processing on the NOx catalyst downstream of the absorbent. To release SOx from the NOx catalyst,
As in the case of the SOx absorbent regeneration process, the exhaust gas having a stoichiometric or rich air-fuel ratio is passed through the NOx catalyst. However, when the SOx releasing process is performed for the NOx catalyst in this way, the stoichiometric or rich air-fuel ratio Exhaust gas is N
Since it passes through the SOx absorbent before flowing into the Ox catalyst, the SOx absorbed in the SOx absorbent is desorbed at that time and the S
Ox may flow into the NOx catalyst and re-poison the NOx catalyst with SOx.

【0015】本発明はこのような従来の技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする
課題は、NOx吸収剤のSOx被毒を防止することにあ
る。
The present invention has been made in view of the above problems of the conventional technique, and an object of the present invention is to prevent SOx poisoning of the NOx absorbent.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、以下の手段を採用した。 (1) 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、
(イ)希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に配置され、
流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにSOxを吸
収し流入する排気ガスの酸素濃度が低いときに吸収した
SOxを放出するSOx吸収剤と、(ロ)前記SOx吸収
剤よりも下流の前記排気通路に配置され、流入する排気
ガスの空燃比がリーンのときにNOxを吸収し流入する
排気ガスの酸素濃度が低いときに吸収したNOxを放出
するNOx吸収剤と、(ハ)前記SOx吸収剤と前記NO
x吸収剤との間の前記排気通路から分岐して前記NOx吸
収剤を迂回して排気ガスを流すバイパス通路と、(ニ)
前記SOx吸収剤から流出した排気ガスを前記NOx吸収
剤とバイパス通路のいずれに流すか選択的に切り替える
排気経路切替手段と、(ホ)前記SOx吸収剤からSOx
を放出すべき再生処理時に、排気ガスの空燃比を理論空
燃比またはリッチ空燃比に制御するとともに、SOx吸
収剤から流出した排気ガスを前記バイパス通路に導くよ
うに前記排気経路切替手段を制御するSOx吸収剤再生
手段と、(ヘ)前記NOx吸収剤に吸収されたSOxを該
NOx吸収剤から放出すべきSOx放出処理時に、排気ガ
スの空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比に制御する
とともに、前記SOx吸収剤から流出した排気ガスを該
NOx吸収剤に導くように前記排気経路切替手段を制御
するNOx吸収剤SOx放出手段と、を備え、前記NOx
吸収剤SOx放出手段によるNOx吸収剤からのSOx放
出処理は、前記SOx吸収剤再生手段によるSOx吸収剤
の再生処理終了後に実行されることを特徴とする。
The present invention adopts the following means in order to solve the above problems. (1) An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention,
(A) is placed in the exhaust passage of an internal combustion engine capable of lean burn;
An SOx absorbent that absorbs SOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean and releases the absorbed SOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is low; and (b) the SOx absorbent that is downstream of the SOx absorbent. A NOx absorbent that is arranged in the exhaust passage, absorbs NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is low, and (c) the SOx absorption Agent and the NO
a bypass passage branched from the exhaust passage between the x-absorbent and the NOx absorbent to flow the exhaust gas, and (d)
Exhaust path switching means for selectively switching which of the NOx absorbent and the bypass passage the exhaust gas flowing out of the SOx absorbent is flown; and (e) SOx absorbent to SOx
In the regeneration process for discharging the exhaust gas, the air-fuel ratio of the exhaust gas is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio, and the exhaust path switching means is controlled to guide the exhaust gas flowing out from the SOx absorbent to the bypass passage. SOx absorbent regenerating means, and (f) during the SOx release processing in which the SOx absorbed in the NOx absorbent should be released from the NOx absorbent, while controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio. A NOx absorbent SOx releasing means for controlling the exhaust path switching means so as to guide the exhaust gas flowing out from the SOx absorbent to the NOx absorbent,
The SOx release processing from the NOx absorbent by the absorbent SOx release means is executed after the SOx absorbent regeneration processing is completed by the SOx absorbent regeneration means.

【0017】前記(1)に記載の内燃機関の排気浄化装
置においては、NOx吸収剤の上流にSOx吸収剤が配置
されており、また、SOx吸収剤を再生処理するときに
は再生排気をバイパス通路に流し、NOx吸収剤には流
れないようにしているので、本来ならばNOx吸収剤に
はSOxが流入しないはずである。しかしながら、排気
経路切替手段からの排気ガスの漏洩等の理由により、N
Ox吸収剤にSOxが流入し、NOx触媒にSOxが吸収さ
れる。
In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine described in (1) above, the SOx absorbent is arranged upstream of the NOx absorbent, and when the SOx absorbent is regenerated, the regenerated exhaust gas is passed through the bypass passage. Since SOx is made to flow and does not flow to the NOx absorbent, SOx should not normally flow into the NOx absorbent. However, due to reasons such as leakage of exhaust gas from the exhaust path switching means, N
SOx flows into the Ox absorbent, and the NOx catalyst absorbs SOx.

【0018】そこで、NOx吸収剤に吸収されたSOxの
量が増大するとNOx浄化能が低下するので、所定の時
期にNOx吸収剤SOx放出手段がNOx吸収剤に対して
SOx放出処理を実行する。NOx吸収剤に対するSOx
放出処理はSOx吸収剤の再生処理を終了した後に実行
されるので、NOx吸収剤に対するSOx放出処理のとき
に理論空燃比またはリッチ空燃比に制御された排気ガス
がSOx吸収剤に流入しても、SOx吸収剤からSOxが
放出されることがなく、NOx吸収剤がSOx被毒するこ
とがない。そして、ストイキまたはリッチ空燃比の排気
ガスがNOx吸収剤に流入することにより、NOx吸収剤
からSOxが放出される。
Therefore, when the amount of SOx absorbed in the NOx absorbent increases, the NOx purification ability decreases, so the NOx absorbent SOx releasing means executes the SOx releasing process on the NOx absorbent at a predetermined time. SOx for NOx absorbent
Since the release process is executed after the regeneration process of the SOx absorbent is completed, even if the exhaust gas whose stoichiometric air-fuel ratio or rich air-fuel ratio is controlled flows into the SOx absorbent during the SOx release process for the NOx absorbent. , SOx is not released from the SOx absorbent, and the NOx absorbent is not poisoned by SOx. Then, when the exhaust gas having a stoichiometric or rich air-fuel ratio flows into the NOx absorbent, SOx is released from the NOx absorbent.

【0019】(2) また、本発明に係る内燃機関の排
気浄化装置は、(イ)希薄燃焼可能な内燃機関の排気通
路に配置され、流入する排気ガスの空燃比がリーンのと
きにSOxを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低い
ときに吸収したSOxを放出する第1のSOx吸収剤と、
(ロ)前記第1のSOx吸収剤よりも下流の前記排気通
路に配置され、流入する排気ガスの空燃比がリーンのと
きにNOxを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低い
ときに吸収したNOxを放出するNOx吸収剤と、(ハ)
前記第1のSOx吸収剤と前記NOx吸収剤との間の前記
排気通路から分岐して前記NOx吸収剤を迂回して排気
ガスを流すバイパス通路と、(ニ)前記第1のSOx吸
収剤から流出した排気ガスを前記NOx吸収剤とバイパ
ス通路のいずれに流すか選択的に切り替える排気経路切
替手段と、(ホ)前記排気経路切替手段の下流であって
前記NOx吸収剤の上流に配置され、排気ガスの空燃比
がリーンのときにSOxを吸収し流入する排気ガスの酸
素濃度が低くなっても吸収したSOxを放出しにくい第
2のSOx吸収剤と、(ヘ)前記第1のSOx吸収剤から
SOxを放出すべき再生処理時に、排気ガスの空燃比を
理論空燃比またはリッチ空燃比に制御するとともに、前
記第1のSOx吸収剤から流出した排気ガスを前記バイ
パス通路に導くように前記排気経路切替手段を制御する
SOx吸収剤再生手段と、を備えたことを特徴とする。
(2) Further, the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is (a) disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine capable of lean combustion, and emits SOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean. A first SOx absorbent that releases SOx absorbed when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is low;
(B) NOx is absorbed when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and NOx is absorbed when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is low, which is arranged in the exhaust passage downstream of the first SOx absorbent. NOx absorbent that releases NOx, and (c)
A bypass passage branching from the exhaust passage between the first SOx absorbent and the NOx absorbent to bypass the NOx absorbent to flow exhaust gas; and (d) from the first SOx absorbent. An exhaust path switching means for selectively switching which one of the NOx absorbent and the bypass passage the exhausted exhaust gas flows, and (e) is arranged downstream of the exhaust path switching means and upstream of the NOx absorbent, A second SOx absorbent that absorbs SOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean and does not easily release the absorbed SOx even if the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas becomes low; and (f) the first SOx absorption During the regeneration process for releasing SOx from the agent, the air-fuel ratio of the exhaust gas is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio, and the exhaust gas flowing out from the first SOx absorbent is guided to the bypass passage. exhaust Characterized by comprising a SOx absorbent reproducing means for controlling the road switching means.

【0020】前記(2)に記載の内燃機関の排気浄化装
置においては、NOx吸収剤の上流に第1のSOx吸収剤
が配置されており、また、第1のSOx吸収剤を再生処
理するときには再生排気をバイパス通路に流し、NOx
吸収剤には流れないようにしているので、本来ならばN
Ox吸収剤にはSOxが流入しないはずである。しかしな
がら、排気経路切替手段からの排気ガスの漏洩等の理由
により、SOxを含む排気ガスが第1のSOx吸収剤から
NOx吸収剤に向かって流れることがある。しかしなが
ら、この排気浄化装置においては、NOx吸収剤の上流
に設けられた第2のSOx吸収剤がこれらSOxを吸収す
るので、NOx吸収剤にはSOxが流れ込まない。その結
果、NOx吸収剤のSOx被毒を確実に防止することがで
きる。
In the exhaust gas purification device for an internal combustion engine described in (2) above, the first SOx absorbent is arranged upstream of the NOx absorbent, and when the first SOx absorbent is regenerated. Regenerated exhaust flows through the bypass passage, NOx
Since it does not flow into the absorbent, it would normally be N
No SOx should flow into the Ox absorbent. However, the exhaust gas containing SOx may flow from the first SOx absorbent toward the NOx absorbent due to leakage of exhaust gas from the exhaust path switching means. However, in this exhaust emission control device, the second SOx absorbent provided upstream of the NOx absorbent absorbs these SOx, so that SOx does not flow into the NOx absorbent. As a result, SOx poisoning of the NOx absorbent can be reliably prevented.

【0021】前記(1)または(2)に記載の本発明に
係る内燃機関の排気浄化装置において、希薄燃焼可能な
内燃機関としては、筒内直接噴射式のリーンバーンガソ
リンエンジンやディーゼルエンジンを例示することがで
きる。リーンバーンガソリンエンジンの場合には、排気
ガスの空燃比制御は燃焼室に供給される混合気の空燃比
制御により実現可能である。ディーゼルエンジンの場合
の排気ガスの空燃比制御は、吸気行程または膨張行程ま
たは排気行程で燃料を噴射する所謂副噴射を行うか、あ
るいは、SOx吸収剤や第1のSOx吸収剤よりも上流の
排気通路内に還元剤を供給することにより実現可能であ
る。ここで、排気ガスの空燃比とは、機関吸気通路及び
SOx吸収剤、第1のSOx吸収剤、あるいはNOx吸収
剤よりも上流での排気通路内に供給された空気及び燃料
(炭化水素)の比をいう。
In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention described in (1) or (2) above, examples of the lean burn internal combustion engine include a direct injection lean burn gasoline engine and a diesel engine. can do. In the case of a lean burn gasoline engine, air-fuel ratio control of exhaust gas can be realized by air-fuel ratio control of air-fuel mixture supplied to the combustion chamber. In the case of a diesel engine, air-fuel ratio control of exhaust gas is performed by so-called sub-injection in which fuel is injected in an intake stroke, an expansion stroke, or an exhaust stroke, or an exhaust gas upstream of an SOx absorbent or a first SOx absorbent. It can be realized by supplying a reducing agent into the passage. Here, the air-fuel ratio of the exhaust gas means the air and fuel (hydrocarbons) supplied into the exhaust passage upstream of the engine intake passage and the SOx absorbent, the first SOx absorbent, or the NOx absorbent. Says the ratio.

【0022】前記(1)または(2)に記載の本発明に
係る内燃機関の排気浄化装置において、NOx吸収剤と
しては、吸蔵還元型NOx触媒を例示することができ
る。吸蔵還元型NOx触媒は、流入する排気ガスの空燃
比がリーンのときにNOxを吸収し、流入する排気ガス
中の酸素濃度が低下すると吸収したNOxを放出し、N2
に還元する触媒である。この吸蔵還元型NOx触媒は、
例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウ
ムK、ナトリウムNa、リチウムLi、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と、白金Pt
のような貴金属とが担持されてなるものを例示すること
ができる。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention described in (1) or (2), the NOx absorbent may be a NOx storage reduction catalyst. The NOx storage reduction catalyst absorbs NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases, and N 2
It is a catalyst that reduces to. This occlusion reduction type NOx catalyst is
For example, alumina is used as a carrier, and potassium K, sodium Na, lithium Li, alkali metals such as cesium Cs, alkaline earths such as barium Ba and calcium Ca, and rare earths such as lanthanum La and yttrium Y are used on the carrier. At least one selected and platinum Pt
Examples thereof include those carrying a noble metal such as

【0023】前記(1)または(2)に記載の本発明に
係る内燃機関の排気浄化装置において、前記排気経路切
替手段は、バイパス通路の分岐部に設けた単一の切替弁
で構成することもできるし、あるいは、分岐部よりもN
Ox吸収剤に近い位置にある排気通路に第1の開閉弁を
設けバイパス通路に第2の開閉弁を設けて一方の開閉弁
が開くと他方の開閉弁が閉じるように制御して構成する
こともできる。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention described in (1) or (2), the exhaust path switching means is composed of a single switching valve provided at a branch portion of the bypass passage. Can be done, or N rather than branching
A first opening / closing valve is provided in the exhaust passage near the Ox absorbent, a second opening / closing valve is provided in the bypass passage, and the other opening / closing valve is closed when one opening / closing valve is opened. You can also

【0024】前記(1)に記載の本発明に係る内燃機関
の排気浄化装置において、SOx吸収剤は、吸蔵還元型
NOx触媒で構成することもできるし、吸蔵剤を有しな
い触媒(例えば、アルミナだけからなる触媒)で構成す
ることもできる。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention described in (1) above, the SOx absorbent may be composed of a NOx storage reduction catalyst, or a catalyst having no storage agent (for example, alumina). It can also be composed of a catalyst consisting of only).

【0025】前記(2)に記載の本発明に係る内燃機関
の排気浄化装置において、第1のSOx吸収剤は吸蔵還
元型NOx触媒で構成することができる。また、第2の
SOx吸収剤は、吸蔵剤のSOx吸蔵力が強くSOx吸蔵
量の多いものが好ましく、さらに、SOxの放出性を抑
制するために、Ptなどの貴金属の坦持量を低下させた
り、この貴金属の分散性を低下させたり、貴金属の代わ
りに卑金属を用いたものなどが、より好ましい。
In the exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to the present invention described in (2) above, the first SOx absorbent can be composed of a NOx storage reduction catalyst. Further, the second SOx absorbent is preferably one having a strong SOx storage power of the storage agent and a large SOx storage amount, and further, in order to suppress the SOx release property, the support amount of a noble metal such as Pt is lowered. It is more preferable to use a base metal instead of the noble metal, or to reduce the dispersibility of the noble metal.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の排
気浄化装置の実施の形態を図1から図10の図面に基い
て説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings of FIGS.

【0027】〔第1の実施の形態〕図1は本発明を希薄
燃焼可能な車両用ガソリンエンジンに適用した場合の概
略構成を示す図である。この図において、符号1は機関
本体、符号2はピストン、符号3は燃焼室、符号4は点
火栓、符号5は吸気弁、符号6は吸気ポート、符号7は
排気弁、符号8は排気ポートを夫々示す。
[First Embodiment] FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration in the case where the present invention is applied to a gasoline engine for a vehicle capable of lean combustion. In this figure, reference numeral 1 is an engine body, reference numeral 2 is a piston, reference numeral 3 is a combustion chamber, reference numeral 4 is an ignition plug, reference numeral 5 is an intake valve, reference numeral 6 is an intake port, reference numeral 7 is an exhaust valve, and reference numeral 8 is an exhaust port. Are shown respectively.

【0028】吸気ポート6は対応する枝管9を介してサ
ージタンク10に連結され、各枝管9には夫々吸気ポー
ト6内に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁11が取り付
けられている。サージタンク10は吸気ダクト12およ
びエアフロメータ13を介してエアクリーナ14に連結
され、吸気ダクト12内にはスロットル弁15が配置さ
れている。
The intake port 6 is connected to the surge tank 10 via a corresponding branch pipe 9, and each branch pipe 9 is provided with a fuel injection valve 11 for injecting fuel into the intake port 6. The surge tank 10 is connected to an air cleaner 14 via an intake duct 12 and an air flow meter 13, and a throttle valve 15 is arranged in the intake duct 12.

【0029】一方、排気ポート8は排気マニホルド16
を介してSOx吸収剤17を内蔵したケーシング18に
連結され、ケーシング18の出口部は排気管19を介し
て吸蔵還元型NOx触媒(NOx吸収剤)20を内蔵した
ケーシング21に連結され、ケーシング21は排気管2
2を介して図示しないマフラーに接続されている。以
下、この吸蔵還元型NOx触媒20をNOx触媒20と称
す。SOx吸収剤17、NOx触媒20については後で詳
述する。
On the other hand, the exhaust port 8 is connected to the exhaust manifold 16
Is connected to a casing 18 containing a SOx absorbent 17 therein, and an outlet portion of the casing 18 is connected via an exhaust pipe 19 to a casing 21 containing a NOx storage reduction catalyst (NOx absorbent) 20. Is exhaust pipe 2
It is connected via 2 to a muffler (not shown). Hereinafter, the NOx storage reduction catalyst 20 will be referred to as the NOx catalyst 20. The SOx absorbent 17 and the NOx catalyst 20 will be described in detail later.

【0030】ケーシング21の入口管部21aと排気管
22は、NOx触媒20を迂回するバイパス通路26に
よっても連結されている。バイパス管26の分岐部であ
るケーシング21の入口部21aには、アクチュエータ
27によって弁体が作動される排気切替弁(排気流れ切
替手段)28が設けられている。この排気切替弁28は
アクチュエータ27によって、図1の実線で示されるよ
うにバイパス管26の入口部を閉鎖し且つNOx触媒2
0への入口部を全開にするバイパス閉位置と、図1の破
線で示されるようにNOx触媒20への入口部を閉鎖し
且つバイパス管26の入口部を全開にするバイパス開位
置のいずれか一方の位置を選択して作動せしめられる。
The inlet pipe portion 21a of the casing 21 and the exhaust pipe 22 are also connected by a bypass passage 26 that bypasses the NOx catalyst 20. An exhaust gas switching valve (exhaust flow switching means) 28 whose valve body is operated by an actuator 27 is provided at an inlet portion 21a of the casing 21 which is a branch portion of the bypass pipe 26. This exhaust switching valve 28 closes the inlet of the bypass pipe 26 by the actuator 27 as shown by the solid line in FIG.
Either the bypass closed position in which the inlet to 0 is fully opened, or the bypass open position in which the inlet to the NOx catalyst 20 is closed and the inlet of the bypass pipe 26 is fully opened as shown by the broken line in FIG. One position can be selected and activated.

【0031】エンジンコントロール用の電子制御ユニッ
ト(ECU)30はデジタルコンピュータからなり、双
方向バス31によって相互に接続された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(セントラルプロセッサユニット)3
4、入力ポート35、出力ポート36を具備する。エア
フロメータ13は吸入空気量に比例した出力電圧を発生
し、この出力電圧がAD変換器37を介して入力ポート
35に入力される。
An electronic control unit (ECU) 30 for engine control is composed of a digital computer, and has a ROM (Read Only Memory) 32, a RAM (Random Access Memory) 33, a CPU (Central Processor) which are mutually connected by a bidirectional bus 31. Unit) 3
4, an input port 35, and an output port 36. The air flow meter 13 generates an output voltage proportional to the intake air amount, and this output voltage is input to the input port 35 via the AD converter 37.

【0032】一方、SOx吸収剤17の下流の排気管1
9内にはSOx吸収剤17を通過した排気ガスの温度に
比例した出力電圧を発生する温度センサ23が取り付け
られ、この温度センサ23の出力電圧がAD変換器38
を介して入力ポート35に入力される。また、入力ポー
ト35には機関回転数を表す出力パルスを発生する回転
数センサ41が接続されている。出力ポート36は対応
する駆動回路39を介して夫々点火栓4および燃料噴射
弁11、アクチュエータ27に接続されている。
On the other hand, the exhaust pipe 1 downstream of the SOx absorbent 17
A temperature sensor 23 that generates an output voltage proportional to the temperature of the exhaust gas that has passed through the SOx absorbent 17 is attached in the unit 9. The output voltage of the temperature sensor 23 is an AD converter 38.
Is input to the input port 35 via. Further, the input port 35 is connected to a rotation speed sensor 41 that generates an output pulse representing the engine rotation speed. The output port 36 is connected to the spark plug 4, the fuel injection valve 11, and the actuator 27 via a corresponding drive circuit 39, respectively.

【0033】このガソリンエンジンでは、例えば次式に
基づいて燃料噴射時間TAUが算出される。 TAU=TP・K ここで、TPは基本燃料噴射時間を示しており、Kは補
正係数を示している。基本燃料噴射時間TPは機関シリ
ンダ内に供給される混合気の空燃比を理論空燃比とする
のに必要な燃料噴射時間を示している。この基本燃料噴
射時間TPは予め実験により求められ、機関負荷Q/N
(吸入空気量Q/機関回転数N)および機関回転数Nの
関数として図2に示すようなマップの形で予めROM3
2内に記憶されている。補正係数Kは機関シリンダ内に
供給される混合気の空燃比を制御するための係数であっ
て、K=1.0であれば機関シリンダ内に供給される混
合気は理論空燃比となる。これに対してK<1.0にな
れば機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比は理論
空燃比よりも大きくなり、即ちリーン空燃比となり、K
>1.0になれば機関シリンダ内に供給される混合気の
空燃比は理論空燃比よりも小さくなり、即ちリッチ空燃
比となる。
In this gasoline engine, the fuel injection time TAU is calculated based on the following equation, for example. TAU = TP · K Here, TP indicates the basic fuel injection time, and K indicates the correction coefficient. The basic fuel injection time TP indicates the fuel injection time required to make the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the engine cylinder the stoichiometric air-fuel ratio. This basic fuel injection time TP is obtained by an experiment in advance, and the engine load Q / N
As a function of (intake air amount Q / engine speed N) and engine speed N, the ROM 3 is previously stored in the form of a map as shown in FIG.
It is stored in 2. The correction coefficient K is a coefficient for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine cylinder, and if K = 1.0, the air-fuel mixture supplied to the engine cylinder has a stoichiometric air-fuel ratio. On the other hand, when K <1.0, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the engine cylinder becomes larger than the stoichiometric air-fuel ratio, that is, the lean air-fuel ratio, and K
When> 1.0, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the engine cylinder becomes smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, that is, the rich air-fuel ratio.

【0034】この実施の形態のガソリンエンジンでは、
機関低中負荷運転領域では補正係数Kの値が1.0より
も小さい値とされてリーン空燃比制御が行われ、機関高
負荷運転領域、エンジン始動時の暖機運転時、加速時、
及び120km/h以上の定速運転時には補正係数Kの
値が1.0とされて理論空燃比制御が行われ、機関全負
荷運転領域では補正係数Kの値は1.0よりも大きな値
とされてリッチ空燃比制御が行われるように設定してあ
る。
In the gasoline engine of this embodiment,
In the engine low / medium load operation region, the value of the correction coefficient K is set to a value smaller than 1.0 to perform lean air-fuel ratio control, and the engine high load operation region, warm-up operation at engine start, acceleration,
And at a constant speed operation of 120 km / h or more, the value of the correction coefficient K is set to 1.0 and theoretical air-fuel ratio control is performed, and in the engine full load operation region, the value of the correction coefficient K is larger than 1.0. It is set so that the rich air-fuel ratio control is performed.

【0035】内燃機関では通常、低中負荷運転される頻
度が最も高く、したがって運転期間中の大部分において
補正係数Kの値が1.0よりも小さくされて、リーン混
合気が燃焼せしめられることになる。
In the internal combustion engine, the frequency of low-medium load operation is usually highest, and therefore, the value of the correction coefficient K is made smaller than 1.0 in most of the operating period to burn the lean air-fuel mixture. become.

【0036】図3は燃焼室3から排出される排気ガス中
の代表的な成分の濃度を概略的に示している。この図か
らわかるように、燃焼室3から排出される排気ガス中の
未燃HC,COの濃度は燃焼室3内に供給される混合気
の空燃比がリッチになるほど増大し、燃焼室3から排出
される排気ガス中の酸素O2の濃度は燃焼室3内に供給
される混合気の空燃比がリーンになるほど増大する。
FIG. 3 schematically shows the concentrations of typical components in the exhaust gas discharged from the combustion chamber 3. As can be seen from this figure, the concentrations of unburned HC and CO in the exhaust gas discharged from the combustion chamber 3 increase as the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber 3 becomes richer, The concentration of oxygen O 2 in the exhaust gas discharged increases as the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber 3 becomes leaner.

【0037】ケーシング21内に収容されているNOx
触媒20は、例えばアルミナを担体とし、この担体上に
例えばカリウムK、ナトリウムNa、リチウムLi、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
と、白金Ptのような貴金属とが担持されてなる。機関
吸気通路およびNOx触媒20より上流の排気通路内に
供給された空気および燃料(炭化水素)の比をNOx触
媒20への流入排気ガスの空燃比と称する(以下、排気
空燃比と略称する)と、このNOx触媒20は、排気空
燃比がリーンのときにはNOxを吸収し、流入排気ガス
の酸素濃度が低下すると吸収したNOxを放出するNOx
の吸放出作用を行う。
NOx contained in the casing 21
The catalyst 20 uses, for example, alumina as a carrier, and potassium K, sodium Na, lithium Li, an alkali metal such as cesium Cs, an alkaline earth such as barium Ba, calcium Ca, lanthanum La, and yttrium Y are supported on the carrier. At least one selected from such rare earths and a noble metal such as platinum Pt are supported. The ratio of air and fuel (hydrocarbon) supplied into the engine intake passage and the exhaust passage upstream of the NOx catalyst 20 is referred to as the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 20 (hereinafter abbreviated as exhaust air-fuel ratio). The NOx catalyst 20 absorbs NOx when the exhaust air-fuel ratio is lean, and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas decreases.
It absorbs and releases.

【0038】なお、NOx触媒20より上流の排気通路
内に燃料(炭化水素)あるいは空気が供給されない場合
には、排気空燃比は燃焼室3内に供給される混合気の空
燃比に一致し、したがってこの場合には、NOx触媒2
0は燃焼室3内に供給される混合気の空燃比がリーンの
ときにはNOxを吸収し、燃焼室3内に供給される混合
気の酸素濃度が低下すると吸収したNOxを放出するこ
とになる。
When fuel (hydrocarbon) or air is not supplied into the exhaust passage upstream of the NOx catalyst 20, the exhaust air-fuel ratio matches the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber 3, Therefore, in this case, the NOx catalyst 2
0 absorbs NOx when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber 3 is lean, and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber 3 decreases.

【0039】NOx触媒20によるNOxの吸放出作用の
詳細なメカニズムについては明かでない部分もある。し
かしながら、この吸放出作用は図4に示すようなメカニ
ズムで行われているものと考えられる。次に、このメカ
ニズムについて担体上に白金PtおよびバリウムBaを
担持させた場合を例にとって説明するが、他の貴金属,
アルカリ金属,アルカリ土類,希土類を用いても同様な
メカニズムとなる。
The detailed mechanism of the action of NOx absorption and release by the NOx catalyst 20 is not clear in some parts. However, it is considered that this absorbing and releasing action is performed by the mechanism shown in FIG. Next, this mechanism will be described by taking as an example the case where platinum Pt and barium Ba are supported on a carrier, but other noble metals,
The same mechanism can be achieved by using alkali metals, alkaline earths and rare earths.

【0040】即ち、流入排気ガスの空燃比がかなりリー
ンになると流入排気ガスの酸素濃度が大巾に増大し、図
4(A)に示されるように酸素O2 がO2 -又はO2-の形
で白金Ptの表面に付着する。一方、流入排気ガスに含
まれるNOは、白金Ptの表面上でO2 -又はO2-と反応
し、NO2 となる(2NO+O2 →2NO2 )。
That is, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes considerably lean, the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas greatly increases, and as shown in FIG. 4 (A), oxygen O 2 becomes O 2 or O 2 −. It adheres to the surface of platinum Pt in the form of. On the other hand, NO contained in the inflowing exhaust gas reacts with O 2 or O 2 on the surface of platinum Pt to become NO 2 (2NO + O 2 → 2NO 2 ).

【0041】次いで、生成されたNO2の一部は、白金
Pt上で酸化されつつNOx触媒20内に吸収されて酸
化バリウムBaOと結合しながら、図4(A)に示され
るように硝酸イオンNO3 -の形でNOx触媒20内に拡
散する。このようにしてNOxがNOx触媒20内に吸収
される。
Next, a part of the produced NO 2 is absorbed on the NOx catalyst 20 while being oxidized on the platinum Pt and is bonded with the barium oxide BaO, and as shown in FIG. It diffuses in the NOx catalyst 20 in the form of NO 3 . In this way, NOx is absorbed in the NOx catalyst 20.

【0042】流入排気ガスの酸素濃度が高い限り白金P
tの表面でNO2が生成され、NOx触媒20のNOx 吸
収能力が飽和しない限り、NO2がNOx触媒20内に吸
収されて硝酸イオンNO3 -が生成される。
As long as the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is high, platinum P
As long as NO 2 is generated on the surface of t and the NOx absorption capacity of the NOx catalyst 20 is not saturated, NO 2 is absorbed in the NOx catalyst 20 and nitrate ion NO 3 is generated.

【0043】これに対して、流入排気ガスの酸素濃度が
低下してNO2の生成量が低下すると反応が逆方向(N
3 -→NO2)に進み、NOx触媒20内の硝酸イオンN
3 -がNO2またはNOの形でメイン触媒20から放出
される。即ち、流入排気ガス中の酸素濃度が低下する
と、NOx触媒20からNOxが放出されることになる。
図3に示されるように、流入排気ガスのリーンの度合い
が低くなれば流入排気ガスの酸素濃度が低下し、したが
って流入排気ガスのリーンの度合いを低くすればNOx
触媒20からNOxが放出されることとなる。
On the other hand, when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas decreases and the amount of NO 2 produced decreases, the reaction proceeds in the opposite direction (N
O 3 - → NO 2) proceeds to nitrate ions N of the NOx catalyst 20
O 3 is released from the main catalyst 20 in the form of NO 2 or NO. That is, when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases, NOx is released from the NOx catalyst 20.
As shown in FIG. 3, when the lean degree of the inflowing exhaust gas is low, the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is low, and therefore, when the leaning degree of the inflow exhaust gas is low, NOx is reduced.
NOx is released from the catalyst 20.

【0044】一方、このとき、燃焼室3内に供給される
混合気がストイキまたはリッチにされて排気空燃比が理
論空燃比またはリッチ空燃比になると、図3に示される
ように機関からは多量の未燃HC,COが排出され、こ
れら未燃HC,COは、白金Pt上の酸素O2 -又はO2-
と反応して酸化せしめられる。
On the other hand, at this time, when the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber 3 is stoichiometric or rich and the exhaust air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio, as shown in FIG. Unburned HC and CO are discharged, and these unburned HC and CO are oxygen O 2 or O 2− on platinum Pt.
It reacts with and is oxidized.

【0045】また、排気空燃比が理論空燃比またはリッ
チ空燃比になると流入排気ガスの酸素濃度が極度に低下
するためにNOx触媒20からNO2またはNOが放出さ
れ、このNO2またはNOは、図4(B)に示されるよ
うに未燃HC、COと反応して還元せしめられてN2
なる。
Further, when the exhaust air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio, the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas extremely decreases, so NO 2 or NO is released from the NOx catalyst 20, and this NO 2 or NO is As shown in FIG. 4B, it reacts with unburned HC and CO and is reduced to N 2 .

【0046】即ち、流入排気ガス中のHC,COは、ま
ず白金Pt上の酸素O2 -又はO2-とただちに反応して酸
化せしめられ、次いで白金Pt上の酸素O2 -又はO2-
消費されてもまだHC,COが残っていれば、このH
C,COによってNOx触媒から放出されたNOxおよび
エンジンから排出されたNOxがN2に還元せしめられ
る。
[0046] That is, HC in the inflowing exhaust gas, CO, first oxygen O 2 on the platinum Pt - or O 2- immediately be reacted with oxidized, then the platinum Pt on the oxygen O 2 - or O 2- If HC and CO still remain after the consumption of
NOx discharged from the NOx catalyst and NOx discharged from the engine are reduced to N 2 by C and CO.

【0047】このようにして白金Ptの表面上にNO2
またはNOが存在しなくなると、NOx触媒20から次
から次へとNO2またはNOが放出され、さらにN2に還
元せしめられる。したがって、排気空燃比を理論空燃比
またはリッチ空燃比にすると短時間の内にNOx触媒2
0からNOxが放出されることになる。
In this way, NO 2 is formed on the surface of platinum Pt.
Alternatively, when NO is no longer present, NO 2 or NO is released from the NOx catalyst 20 one after another and further reduced to N 2 . Therefore, when the exhaust air-fuel ratio is set to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio, the NOx catalyst 2 is exhausted within a short time.
NOx will be released from 0.

【0048】このように、排気空燃比がリーンになると
NOxがNOx触媒20に吸収され、排気空燃比を理論空
燃比あるいはリッチ空燃比にするとNOxがNOx触媒2
0から短時間のうちに放出され、N2に還元される。し
たがって、大気中へのNOxの排出を阻止することがで
きる。
As described above, when the exhaust air-fuel ratio becomes lean, NOx is absorbed by the NOx catalyst 20, and when the exhaust air-fuel ratio is set to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio, NOx becomes the NOx catalyst 2.
It is released from 0 in a short time and reduced to N 2 . Therefore, it is possible to prevent the emission of NOx into the atmosphere.

【0049】ところで、この実施の形態では前述したよ
うに、全負荷運転時には燃焼室3内に供給される混合気
がリッチ空燃比とされ、また高負荷運転時、エンジン始
動時の暖機運転時、加速時、及び120km/h以上の
定速運転時には混合気が理論空燃比とされ、低中負荷運
転時には混合気がリーン空燃比とされるので、低中負荷
運転時に排気ガス中のNOxがNOx触媒20に吸収さ
れ、全負荷運転時及び高負荷運転時にNOx触媒20か
らNOxが放出され還元されることになる。しかしなが
ら、全負荷運転あるいは高負荷運転の頻度が少なく、低
中負荷運転の頻度が多くその運転時間が長ければ、NO
xの放出・還元が間に合わなくなり、NOx触媒20のN
Oxの吸収能力が飽和してNOxを吸収できなくなってし
まう。
In this embodiment, as described above, the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber 3 has a rich air-fuel ratio during full load operation, and during high load operation and warm-up operation during engine startup. During acceleration, acceleration, and constant speed operation of 120 km / h or more, the air-fuel mixture has a stoichiometric air-fuel ratio, and during low-medium load operation, the air-fuel mixture has a lean air-fuel ratio, so NOx in exhaust gas during low-medium-load operation is reduced. It is absorbed by the NOx catalyst 20, and NOx is released and reduced from the NOx catalyst 20 during full load operation and high load operation. However, if the frequency of full load operation or high load operation is low and the frequency of low and medium load operation is high and the operation time is long, NO
The release and reduction of x cannot be done in time, and the N of the NOx catalyst 20
The absorption capacity of Ox is saturated and NOx cannot be absorbed.

【0050】そこで、この実施の形態では、リーン混合
気の燃焼が行われている場合、即ち中低負荷運転を行っ
ているときには、比較的に短い周期でスパイク的(短時
間)にストイキまたはリッチ混合気の燃焼が行われるよ
うに混合気の空燃比を制御し、短周期的にNOxの放出
・還元を行っている。このようにNOxの吸放出のため
に、排気空燃比(この実施の形態では混合気の空燃比)
が比較的に短い周期で「リーン」と「スパイク的な理論
空燃比またはリッチ空燃比」を交互に繰り返されるよう
に制御することを、以下の説明ではリーン・リッチスパ
イク制御と称す。尚、この出願においては、リーン・リ
ッチスパイク制御はリーン空燃比制御に含まれるものと
する。
Therefore, in this embodiment, when the lean air-fuel mixture is being burned, that is, when the medium-low load operation is being performed, the stoichiometric or rich condition is spiked (short time) at a relatively short cycle. The air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled so that the air-fuel mixture is burned, and NOx is released and reduced in a short cycle. In this way, the exhaust air-fuel ratio (air-fuel ratio of the air-fuel mixture in this embodiment) is used for intake and release of NOx.
In the following description, the lean / rich spike control is referred to as "lean" and "spike theoretical air-fuel ratio or rich air-fuel ratio" are alternately repeated in a relatively short cycle. In this application, the lean / rich spike control is included in the lean air-fuel ratio control.

【0051】一方、燃料には硫黄(S)が含まれてお
り、燃料中の硫黄が燃焼するとSO2やSO3などの硫黄
酸化物(SOx)が発生し、NOx触媒20は排気ガス中
のこれらSOxも吸収する。NOx触媒20のSOx吸収
メカニズムはNOx吸収メカニズムと同じであると考え
られる。即ち、NOxの吸収メカニズムを説明したとき
と同様に担体上に白金PtおよびバリウムBaを坦持さ
せた場合を例にとって説明すると、前述したように、排
気空燃比がリーンのときには、酸素O2がO2 -又はO2-
の形でNOx触媒20の白金Ptの表面に付着してお
り、流入排気ガス中のSOx(例えばSO2)は白金Pt
の表面上で酸化されてSO3となる。
On the other hand, the fuel contains sulfur (S), and when the sulfur in the fuel burns, sulfur oxides (SOx) such as SO 2 and SO 3 are generated, and the NOx catalyst 20 is contained in the exhaust gas. These SOx are also absorbed. The SOx absorption mechanism of the NOx catalyst 20 is considered to be the same as the NOx absorption mechanism. That is, when the platinum Pt and barium Ba are carried on the carrier as an example similar to the case of explaining the NOx absorption mechanism, as described above, when the exhaust air-fuel ratio is lean, the oxygen O 2 is O 2 - or O 2-
Is adhered to the surface of platinum Pt of the NOx catalyst 20, and SOx (for example, SO 2 ) in the inflowing exhaust gas is platinum Pt.
Is oxidized to SO 3 on the surface of.

【0052】その後、生成されたSO3は、白金Ptの
表面で更に酸化されながらNOx触媒20内に吸収され
て酸化バリウムBaOと結合し、硫酸イオンSO4 2-
形でNOx触媒20内に拡散し硫酸塩BaSO4を生成す
る。この硫酸塩BaSO4は安定していて分解しずら
く、前述したリーン・リッチスパイク制御におけるリッ
チスパイクにより流入排気ガスの空燃比を短時間だけ理
論空燃比またはリッチ空燃比にしても分解されずにNO
x触媒20内に残ってしまう。したがって、時間経過に
伴いNOx触媒20内のBaSO4の生成量が増大すると
NOx触媒20の吸収に関与できるBaOの量が減少し
てNOxの吸収能力が低下してしまう。これが即ちSOx
被毒である。
Thereafter, the produced SO 3 is absorbed in the NOx catalyst 20 while being further oxidized on the surface of platinum Pt and is bonded to barium oxide BaO, and is absorbed in the NOx catalyst 20 in the form of sulfate ion SO 4 2−. It diffuses to form the sulfate salt BaSO 4 . This sulfate BaSO 4 is stable and difficult to decompose, and is not decomposed even if the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is changed to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio for a short time due to the rich spike in the lean rich spike control described above. NO
x It remains in the catalyst 20. Therefore, if the production amount of BaSO 4 in the NOx catalyst 20 increases with the lapse of time, the amount of BaO that can participate in the absorption of the NOx catalyst 20 decreases, and the NOx absorption capacity decreases. This is SOx
It is poisoned.

【0053】そこで、この排気浄化装置ではNOx触媒
20にSOxが流入しないように、流入する排気ガスの
空燃比がリーン空燃比のときにSOxを吸収し流入する
排気ガスの空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比にな
って酸素濃度が低下すると吸収したSOxを放出するS
Ox吸収剤17を、NOx触媒20よりも上流に配置して
いるのである。このSOx吸収剤17は、SOx吸収剤1
7に流入する排気ガスの空燃比がリーン空燃比のときに
はSOxと共にNOxも吸収するが、流入する排気ガスの
空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比になって酸素濃
度が低下すると、吸収したSOxばかりでなくNOxも放
出する。SOx吸収剤17は、吸蔵還元型NOx触媒や、
吸蔵剤を有しない触媒(例えば、アルミナだけからなる
触媒)で構成することができる。
Therefore, in this exhaust emission control device, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is a lean air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is the stoichiometric air-fuel ratio so that SOx does not flow into the NOx catalyst 20. Or when the rich air-fuel ratio is reached and the oxygen concentration drops, the absorbed SOx is released S
The Ox absorbent 17 is arranged upstream of the NOx catalyst 20. This SOx absorbent 17 is the SOx absorbent 1
When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into 7 is a lean air-fuel ratio, it also absorbs NOx together with SOx, but when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio and the oxygen concentration decreases, the absorbed SOx Not only is NOx released. The SOx absorbent 17 is an NOx storage reduction catalyst,
It can be composed of a catalyst having no storage agent (for example, a catalyst composed of only alumina).

【0054】このSOx吸収剤17をNOx触媒20の上
流に配置すると、SOx吸収剤17に流入する排気ガス
の空燃比がリーンになると排気ガス中のSOxがSOx吸
収剤17に吸収され、したがって、下流のNOx触媒2
0にはSOxが流れ込まなくなり、NOx触媒20では排
気ガス中のNOxのみが吸収されることになる。
When this SOx absorbent 17 is arranged upstream of the NOx catalyst 20, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SOx absorbent 17 becomes lean, the SOx in the exhaust gas is absorbed by the SOx absorbent 17, so that Downstream NOx catalyst 2
SOx does not flow into 0, and the NOx catalyst 20 absorbs only NOx in the exhaust gas.

【0055】一方、前述したようにSOx吸収剤17に
吸収されたSOxは硫酸イオンSO4 2 -の形でSOx吸収
剤17に拡散しているか、あるいは不安定な状態で硫酸
塩BaSO4となっている。したがって、SOx吸収剤1
7に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比またはリッ
チ空燃比になって酸素濃度が低下すると、SOx吸収剤
17に吸収されているSOxがSOx吸収剤17から容易
に放出されることになる。
On the other hand, the SOx absorbed by the SOx absorbent 17 as described above sulfate ions SO 4 2 - a form on whether you are diffused in the SOx absorbent 17, or sulfate BaSO 4 in an unstable state ing. Therefore, SOx absorbent 1
When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into 7 becomes the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio and the oxygen concentration drops, the SOx absorbed in the SOx absorbent 17 is easily released from the SOx absorbent 17. .

【0056】ところで、本出願人の研究により、SOx
吸収剤17の吸放出作用に関して次のことがわかった。
SOx吸収剤17に吸収されているSOx量が少ないとき
には、SOx吸収剤17のSOx吸着力が強いため、SO
x吸収剤17にストイキまたはリッチ空燃比の排気ガス
を短時間(例えば5秒以下)流したのではSOx吸収剤
17からSOxは放出されない。これについては、本出
願人は、SOx吸収剤17に吸収されているSOx量が少
ないときに、NOx触媒20からNOxを放出させるため
に行うリーン・リッチスパイク制御のときのリッチスパ
イクの継続時間ではSOx吸収剤17からSOxが放出さ
れないことを確認している。ただし、SOx吸収剤17
に吸収されているSOx量が少ないときであっても、S
Ox吸収剤17にストイキまたはリッチ空燃比の排気ガ
スを長時間流した場合には、SOx吸収剤17からSOx
が放出される。
By the way, according to the research by the present applicant, SOx
The following has been found regarding the absorbing and releasing action of the absorbent 17.
When the amount of SOx absorbed in the SOx absorbent 17 is small, the SOx absorbent 17 has a strong SOx adsorption force,
Even if a stoichiometric or rich air-fuel ratio exhaust gas is passed through the x absorbent 17 for a short time (for example, 5 seconds or less), SOx is not released from the SOx absorbent 17. With respect to this, the present applicant considers that the rich spike duration time in the lean rich spike control performed to release NOx from the NOx catalyst 20 when the SOx amount absorbed by the SOx absorbent 17 is small. It has been confirmed that SOx is not released from the SOx absorbent 17. However, SOx absorbent 17
Even when the amount of SOx absorbed in S is small, S
When exhaust gas with a stoichiometric or rich air-fuel ratio is allowed to flow through the Ox absorbent 17 for a long time, the SOx
Is released.

【0057】しかしながら、SOx吸収剤17に吸収さ
れているSOx量が増えたときには、SOx吸収剤17の
SOx吸着力が弱くなるため、SOx吸収剤17にストイ
キまたはリッチ空燃比の排気ガスを短時間流した場合に
もSOx吸収剤17からSOxが漏れ出て、下流のNOx
触媒20を被毒する虞れがある。
However, when the amount of SOx absorbed in the SOx absorbent 17 increases, the SOx adsorbing power of the SOx absorbent 17 becomes weaker, so that the exhaust gas having a stoichiometric or rich air-fuel ratio is supplied to the SOx absorbent 17 for a short time. Even if it flows, SOx will leak from the SOx absorbent 17 and NOx in the downstream will leak.
There is a risk of poisoning the catalyst 20.

【0058】そこで、この実施の形態では、エンジンの
運転状態の履歴からSOx吸収剤17に吸収されたSOx
量を推定し、その推定SOx吸収量が所定量に達した時
をSOx吸収剤17の再生時期と判断して、SOx吸収剤
17からSOxを放出させる再生処理を実行する。SOx
吸収剤17の再生処理を実行するに際し、ECU30
は、機関回転数Nと機関負荷Q/Nからその時の機関運
転状態を判断し、また、温度センサ23で検出したその
時の排気ガス温度をSOx吸収剤17の温度として代用
し、機関運転状態とSOx吸収剤17の温度に基づき燃
費悪化が少なく最も効率的にSOxを放出できるストイ
キまたはリッチ条件および処理時間を選定し、選定した
空燃比条件の排気ガスを選定した処理時間だけSOx吸
収剤17に流すことにより実行する。
Therefore, in this embodiment, the SOx absorbed in the SOx absorbent 17 is calculated from the history of the operating state of the engine.
The amount of the SOx absorbent 17 is estimated, and when the estimated SOx absorption amount reaches a predetermined amount, it is determined that the SOx absorbent 17 is to be regenerated, and a regeneration process for releasing SOx from the SOx absorbent 17 is executed. SOx
When executing the regeneration processing of the absorbent 17, the ECU 30
Determines the engine operating state at that time from the engine speed N and the engine load Q / N, and substitutes the exhaust gas temperature at that time detected by the temperature sensor 23 as the temperature of the SOx absorbent 17 to determine the engine operating state. Based on the temperature of the SOx absorbent 17, the stoichiometric or rich conditions and the processing time that can release SOx most efficiently with less deterioration in fuel consumption are selected, and the exhaust gas under the selected air-fuel ratio condition is selected as the SOx absorbent 17 for the selected processing time. Run by running.

【0059】また、SOx吸収剤17からSOxを放出さ
せるには、SOx吸収剤17の温度を所定温度(例え
ば、550゜C)以上の高温にする必要があることがわ
かっており、ECU30は、SOx吸収剤17の再生処
理実行中、適宜の手段によって排気ガス温度の温度制御
を行い、SOx吸収剤17の温度を前記所定温度(以
下、これをSOx放出温度という)以上に制御する。
Further, it is known that in order to release SOx from the SOx absorbent 17, it is necessary to raise the temperature of the SOx absorbent 17 to a high temperature above a predetermined temperature (for example, 550 ° C.). During the regeneration process of the SOx absorbent 17, the temperature of the exhaust gas temperature is controlled by an appropriate means to control the temperature of the SOx absorbent 17 to the predetermined temperature (hereinafter, referred to as SOx release temperature) or higher.

【0060】SOx吸収剤17を再生すると、SOx吸収
剤17から流出した排気ガス(以下、これを再生排気と
いう)にはSOx吸収剤17から放出された多量のSOx
が含まれることとなるため、この再生排気がNOx触媒
20に流入すると再生排気中のSOxがNOx触媒20に
吸収され、NOx触媒20がSOx被毒してしまい、SO
x吸収剤17を設けた意味がなくなってしまう。そこ
で、この排気浄化装置では、SOx吸収剤17の再生処
理時にSOx吸収剤17から放出されたSOxがNOx触
媒20に吸収されるのを阻止するために、SOx吸収剤
17の再生処理時には排気切替弁28をバイパス開位置
に保持してSOx吸収剤17から流出した再生排気をバ
イパス管26内に導くようにしている。
When the SOx absorbent 17 is regenerated, a large amount of SOx released from the SOx absorbent 17 is included in the exhaust gas flowing out from the SOx absorbent 17 (hereinafter referred to as regeneration exhaust gas).
Therefore, if this regenerated exhaust flows into the NOx catalyst 20, the SOx in the regenerated exhaust is absorbed by the NOx catalyst 20, and the NOx catalyst 20 is poisoned by SOx, and SO
x There is no point in providing the absorbent 17. Therefore, in this exhaust emission control device, in order to prevent the SOx released from the SOx absorbent 17 from being absorbed by the NOx catalyst 20 during the regeneration processing of the SOx absorbent 17, the exhaust switching is performed during the regeneration processing of the SOx absorbent 17. The valve 28 is held at the bypass open position so that the regeneration exhaust gas flowing out from the SOx absorbent 17 is guided into the bypass pipe 26.

【0061】このようにSOx吸収剤17を再生処理し
ているときに排気切替弁28をバイパス開位置に保持す
れば、本来ならば再生排気がNOx触媒20に流入する
ことはないはずであるが、排気切替弁28のシール性が
完全でないことから、実際には若干の再生排気が排気切
替弁28から漏洩してNOx触媒20に流れる。そのた
め、NOx触媒20に再生排気中のSOxが吸収されるこ
ととなる。
If the exhaust gas switching valve 28 is held at the bypass open position while the SOx absorbent 17 is being regenerated as described above, the regenerated exhaust gas should not normally flow into the NOx catalyst 20. Since the exhaust switching valve 28 does not have a perfect sealing property, some regenerated exhaust gas actually leaks from the exhaust switching valve 28 and flows into the NOx catalyst 20. Therefore, the NOx catalyst 20 absorbs SOx in the regenerated exhaust gas.

【0062】また、SOx吸収剤17の非再生処理時に
は排気切替弁28をバイパス閉位置に保持してバイパス
管26を遮断することにより、リーン・リッチスパイク
制御された排気ガスをSOx吸収剤17からNOx触媒2
0に流す。このとき、排気ガス中のSOxはSOx吸収剤
17に吸収されるので、SOxを除去された排気ガスが
NOx触媒20に流れて、NOxの吸放出・還元浄化がな
される。
Further, when the SOx absorbent 17 is not regenerated, the exhaust switching valve 28 is held at the bypass closed position to shut off the bypass pipe 26, so that the lean rich spike controlled exhaust gas is discharged from the SOx absorbent 17. NOx catalyst 2
Flow to 0. At this time, since SOx in the exhaust gas is absorbed by the SOx absorbent 17, the exhaust gas from which the SOx has been removed flows into the NOx catalyst 20, and the NOx is absorbed, released, and reduced and purified.

【0063】しかしながら、SOx吸収剤17は排気ガ
スの高温に晒されるため、経時的に熱劣化が生じる。こ
の熱劣化が進むとSOx吸着力が低下して、リーン・リ
ッチスパイク制御の際のリッチスパイクの排気ガスが流
れた時にもSOx吸収剤17からSOxが脱離するように
なり、そのように脱離したSOxもNOx触媒20に吸収
されることになる。
However, since the SOx absorbent 17 is exposed to the high temperature of the exhaust gas, thermal deterioration occurs over time. As this heat deterioration progresses, the SOx adsorption force decreases, and SOx is desorbed from the SOx absorbent 17 even when exhaust gas of the rich spike during lean / rich spike control flows, and SOx is desorbed as such. The separated SOx is also absorbed by the NOx catalyst 20.

【0064】したがって、NOx触媒20の上流にSOx
吸収剤17を設け、SOx吸収剤17の再生処理時には
その再生排気をバイパス管26に流してNOx触媒20
に流入しないようにしたとしても、NOx触媒20のS
Ox被毒を完全に阻止することは難しい。
Therefore, SOx is provided upstream of the NOx catalyst 20.
The absorbent 17 is provided, and the regeneration exhaust of the SOx absorbent 17 is caused to flow through the bypass pipe 26 to regenerate the NOx catalyst 20.
Even if it is prevented from flowing into the
It is difficult to completely prevent Ox poisoning.

【0065】そこで、この排気浄化装置では、NOx触
媒20に対してもSOx放出処理を行うことによりNOx
触媒20のNOx浄化能を長期に亘って高く維持するよ
うにしている。この実施の形態では、NOx触媒20に
対するSOx放出処理実行タイミングは、ECU30に
より、エンジンの運転状態(エンジン回転数、機関負
荷、リッチスパイクの頻度等)や燃料のS濃度及び排気
切替弁28の排気ガス漏れ量(漏れ率)から、NOx触
媒20に吸収されたSOx量を推定して算出し、そのS
Ox量が予め設定した所定量に達したときとする。尚、
NOx触媒20のSOx放出処理は、NOx触媒20の温
度を所定温度以上の高温に保持しながら、ストイキまた
はリッチ空燃比の排気ガスを所定時間継続してNOx触
媒20に流すことにより行う。
Therefore, in this exhaust emission control device, the NOx catalyst 20 is also subjected to SOx release processing, thereby reducing NOx.
The NOx purification capacity of the catalyst 20 is kept high for a long period of time. In the present embodiment, the ECU 30 determines the SOx release processing execution timing for the NOx catalyst 20, the engine operating state (engine speed, engine load, rich spike frequency, etc.), the S concentration of fuel, and the exhaust gas of the exhaust switching valve 28. The SOx amount absorbed by the NOx catalyst 20 is estimated and calculated from the gas leakage amount (leak rate), and S
It is assumed that the amount of Ox reaches a predetermined amount set in advance. still,
The SOx release process of the NOx catalyst 20 is performed by keeping the temperature of the NOx catalyst 20 at a high temperature equal to or higher than a predetermined temperature and continuously flowing the exhaust gas having a stoichiometric or rich air-fuel ratio to the NOx catalyst 20 for a predetermined time.

【0066】ここで、NOx触媒20に対してSOx放出
処理を行うためにストイキまたはリッチ空燃比の排気ガ
スをNOx触媒20に流した場合、NOx触媒20の上流
にSOx吸収剤17が設けられているので、ストイキま
たはリッチ空燃比の排気ガスはNOx触媒20に流入す
る前にSOx吸収剤17を流れることになる。そのた
め、SOx吸収剤17にSOxが吸収されている状態でN
Ox触媒20のSOx放出処理を行うと、SOx吸収剤1
7からSOxが放出され、そのSOxがNOx触媒20に
再被毒し、NOx触媒20のSOx放出が有効に実行でき
ない虞れがある。
Here, when exhaust gas having a stoichiometric or rich air-fuel ratio is passed through the NOx catalyst 20 to perform SOx release processing on the NOx catalyst 20, the SOx absorbent 17 is provided upstream of the NOx catalyst 20. Therefore, the exhaust gas having the stoichiometric or rich air-fuel ratio flows through the SOx absorbent 17 before flowing into the NOx catalyst 20. Therefore, when SOx is absorbed in the SOx absorbent 17, N
When the SOx releasing process of the Ox catalyst 20 is performed, the SOx absorbent 1
There is a risk that SOx will be released from 7, the SOx will re-poison the NOx catalyst 20, and the SOx release of the NOx catalyst 20 cannot be executed effectively.

【0067】そこで、この排気浄化装置では、NOx触
媒20に対してSOx放出処理を実行する場合には、そ
の前にSOx吸収剤17に対して再生処理を実行してS
Ox吸収剤17からSOxを放出してから、NOx触媒2
0のSOx放出処理を実行するようにした。このように
すると、NOx触媒20に対するSOx放出処理のための
ストイキまたはリッチ空燃比の排気ガスを流したとき
に、その排気ガスがSOx吸収剤17を通過してもSOx
吸収剤17からSOxが放出されず、SOx吸収剤17を
通過したストイキまたはリッチ空燃比の排気ガスがNO
x触媒20に流入して、NOx触媒20からSOxを放出
しSO2に還元するのに有効に利用されることになる。
Therefore, in this exhaust emission control device, before the SOx releasing process is performed on the NOx catalyst 20, the regeneration process is performed on the SOx absorbent 17 before the SOx releasing process is performed.
After releasing SOx from the Ox absorbent 17, the NOx catalyst 2
The SOx release process of 0 was executed. With this configuration, when exhaust gas having a stoichiometric or rich air-fuel ratio for the SOx release process to the NOx catalyst 20 is flowed, even if the exhaust gas passes through the SOx absorbent 17, the SOx absorbent 17 is exhausted.
The SOx is not released from the absorbent 17, and the exhaust gas having a stoichiometric or rich air-fuel ratio that has passed through the SOx absorbent 17 is NO.
It flows into the x-catalyst 20, is released from the NOx catalyst 20, and is effectively used for reducing to SO 2 .

【0068】次に、NOx浄化処理時、SOx吸収剤17
の再生処理時、NOx触媒20のSOx放出処理時におけ
る排気ガスの流れを説明する。 <NOx浄化処理>初めに、NOx浄化処理時について説
明する。この時には、排気ガス中のNOxをNOx触媒2
0で吸放出し還元浄化するために、空燃比のリーン・リ
ッチスパイク制御が実行され、排気切替弁28は図1に
おいて実線で示すようにバイパス閉位置に保持される。
したがって、このときにはSOx吸収剤17から流出し
た排気ガスはNOx触媒20に流入する。そして、排気
ガス中のSOxはSOx吸収剤17に吸収され、SOxを
除去された排気ガスがNOx触媒20に流入し、排気ガ
ス中のNOxがNOx触媒20で吸放出されて、還元浄化
されることになる。
Next, during the NOx purification process, the SOx absorbent 17
The flow of the exhaust gas at the time of the regeneration process and the process of SOx release of the NOx catalyst 20 will be described. <NOx Purifying Process> First, the NOx purifying process will be described. At this time, the NOx in the exhaust gas is removed by the NOx catalyst 2
In order to perform intake / release at 0 and reduction purification, lean / rich spike control of the air-fuel ratio is executed, and the exhaust gas switching valve 28 is held at the bypass closed position as shown by the solid line in FIG.
Therefore, at this time, the exhaust gas flowing out from the SOx absorbent 17 flows into the NOx catalyst 20. Then, SOx in the exhaust gas is absorbed by the SOx absorbent 17, the exhaust gas from which the SOx has been removed flows into the NOx catalyst 20, and the NOx in the exhaust gas is absorbed and released by the NOx catalyst 20 and is reduced and purified. It will be.

【0069】<SOx吸収剤17の再生処理>次に、S
Ox吸収剤17からSOxを放出すべきとき、即ちSOx
吸収剤17の再生処理時について説明する。この時に
は、排気ガスの温度制御が実行されSOx吸収剤17の
温度がSOx放出温度以上に制御され、空燃比はリーン
・リッチスパイク制御から理論空燃比またはリッチ空燃
比制御に切り替えられ、同時に排気切替弁28がバイパ
ス閉位置から図1において破線で示すバイパス開位置に
切り替えられて保持される。ストイキまたはリッチ空燃
比の排気ガスがSOx吸収剤17に流入するとSOx吸収
剤17からSOxが放出されるが、このときSOx吸収剤
17から流出した再生排気はバイパス管26内に流入
し、NOx触媒20内には殆ど流入しない。したがっ
て、NOx触媒20が再生排気中のSOxによってSOx
被毒することは殆どない。尚、SOx吸収剤17から放
出されたSOxは、排気ガス中の未燃HC、COによっ
て還元せしめられ、SO2となって放出される。
<Regeneration Treatment of SOx Absorber 17> Next, S
When SOx should be released from the Ox absorbent 17, that is, SOx
The process of regenerating the absorbent 17 will be described. At this time, the temperature control of the exhaust gas is executed, the temperature of the SOx absorbent 17 is controlled to be equal to or higher than the SOx release temperature, the air-fuel ratio is switched from lean / rich spike control to stoichiometric air-fuel ratio or rich air-fuel ratio control, and at the same time the exhaust gas is switched. The valve 28 is switched and held from the bypass closed position to the bypass open position shown by the broken line in FIG. When exhaust gas having a stoichiometric or rich air-fuel ratio flows into the SOx absorbent 17, SOx is released from the SOx absorbent 17, but the regenerated exhaust that has flowed out of the SOx absorbent 17 at this time flows into the bypass pipe 26 and the NOx catalyst. Almost no inflow into 20. Therefore, the NOx catalyst 20 is converted to SOx by the SOx in the regenerated exhaust gas.
There is almost no poisoning. The SOx released from the SOx absorbent 17 is reduced by unburned HC and CO in the exhaust gas and released as SO 2 .

【0070】ここで、SOx吸収剤17の再生処理は、
基本的にはSOx吸収剤17に吸収されたSOx量が所定
量に達したとECU30が判定したときに実行される
が、NOx触媒20に対してSOx放出処理を行う必要が
あるとECU30が判定したときにもNOx触媒20の
SOx放出処理に先だってSOx吸収剤17の再生処理が
実行される。
Here, the regeneration process of the SOx absorbent 17 is as follows.
Basically, it is executed when the ECU 30 determines that the SOx amount absorbed by the SOx absorbent 17 has reached a predetermined amount, but the ECU 30 determines that the SOx release process needs to be performed on the NOx catalyst 20. Even when this is done, the SOx absorbent 17 regeneration processing is executed prior to the SOx release processing of the NOx catalyst 20.

【0071】次いで、SOx吸収剤17の再生処理を停
止し再びNOx浄化処理に戻すべきときには、再生処理
のための排気ガス温度制御が停止され、空燃比が理論空
燃比またはリッチ空燃比制御からリーン・リッチスパイ
ク制御に切り替えられ、同時に、排気切替弁28がバイ
パス開位置から図1において実線で示すバイパス閉位置
に切り替えられる。
Next, when the regeneration process of the SOx absorbent 17 should be stopped and returned to the NOx purification process again, the exhaust gas temperature control for the regeneration process is stopped and the air-fuel ratio is changed from the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio control to the lean air-fuel ratio. The switching to the rich spike control is performed, and at the same time, the exhaust gas switching valve 28 is switched from the bypass open position to the bypass closed position shown by the solid line in FIG. 1.

【0072】<NOx触媒20のSOx放出処理>次に、
NOx触媒20に対するSOx放出処理時について説明す
る。この時には、排気ガスの温度制御が実行されてNO
x触媒20の温度が所定温度以上に制御され、空燃比は
理論空燃比またはリッチ空燃比に制御され、同時に排気
切替弁28が図1において実線で示すバイパス閉位置に
保持される。ストイキまたはリッチ空燃比の排気ガスは
SOx吸収剤17を通過してNOx触媒20に流れる。そ
の結果、NOx触媒20に吸収されているSOxが放出さ
れ、放出されたSOxは排気ガス中の未燃HC、COに
よって還元せしめられSO2となって放出される。
<SOx Release Process of NOx Catalyst 20> Next,
The SOx release processing for the NOx catalyst 20 will be described. At this time, exhaust gas temperature control is executed and NO
The temperature of the x catalyst 20 is controlled to a predetermined temperature or higher, the air-fuel ratio is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio, and at the same time, the exhaust gas switching valve 28 is held in the bypass closed position shown by the solid line in FIG. The exhaust gas having a stoichiometric or rich air-fuel ratio passes through the SOx absorbent 17 and flows into the NOx catalyst 20. As a result, the SOx absorbed in the NOx catalyst 20 is released, and the released SOx is reduced by unburned HC and CO in the exhaust gas and released as SO 2 .

【0073】次いで、NOx触媒20のSOx放出処理を
停止し再びNOx浄化処理に戻すべきときには、SOx放
出処理のための排気ガス温度制御が停止され、空燃比が
理論空燃比またはリッチ空燃比制御からリーン・リッチ
スパイク制御に切り替えられる。排気ガスの空燃比がリ
ーン・リッチスパイク制御になると、NOx吸収剤20
からのSOx放出が停止せしめられる。
Next, when the SOx release process of the NOx catalyst 20 should be stopped and returned to the NOx purification process again, the exhaust gas temperature control for the SOx release process is stopped and the air-fuel ratio is changed from the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio control. Switch to lean / rich spike control. When the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes lean rich spike control, the NOx absorbent 20
Release of SOx from is stopped.

【0074】次に、図5を参照して、この実施の形態に
おけるNOx触媒20に対するSOx放出処理実行ルーチ
ンを説明する。このルーチンを構成する各ステップから
なるフローチャートはECU30のROM32に記憶し
てあり、フローチャートの各ステップにおける処理は総
てECU30のCPU34によって実行される。
Next, with reference to FIG. 5, the SOx release processing execution routine for the NOx catalyst 20 in this embodiment will be described. A flow chart including each step constituting this routine is stored in the ROM 32 of the ECU 30, and the processes in each step of the flow chart are all executed by the CPU 34 of the ECU 30.

【0075】<ステップ101>まず、ECU30は、
ステップ101において、NOx触媒20にSOx放出処
理が必要か否かを判定する。つまり、ECU30は、前
述したようにエンジンの運転状態などからNOx触媒2
0に吸収されたSOx量を推定算出し、そのSOx量が所
定量に達したときにはSOx放出処理が必要と判定し、
達していないときにはSOx放出処理は必要ないと判定
する。
<Step 101> First, the ECU 30
In step 101, it is determined whether the NOx catalyst 20 needs SOx release processing. That is, the ECU 30 determines the NOx catalyst 2 from the operating state of the engine as described above.
The SOx amount absorbed to 0 is estimated and calculated, and when the SOx amount reaches a predetermined amount, it is determined that the SOx releasing process is necessary,
When it has not reached, it is determined that the SOx release process is not necessary.

【0076】<ステップ102>ステップ101で肯定
判定した場合、即ちNOx触媒20に対してSOx放出処
理を行う必要があると判定した場合には、ECU30
は、ステップ102に進み、NOx触媒20に対するS
Ox放出処理に先だって、SOx吸収剤17の再生処理を
実行する。このときには、SOx吸収剤17に吸収され
ているSOx量の多少にかかわらずSOx吸収剤17の再
生処理を実行する。この時には、排気切替弁28がバイ
パス開位置に保持されるので、SOx吸収剤17から流
出する再生排気はバイパス管26に流れる。尚、図5の
フローチャートではSOx吸収剤17を「Sトラップ」
と称している。
<Step 102> When the affirmative determination is made in Step 101, that is, when it is determined that the SOx releasing process needs to be performed on the NOx catalyst 20, the ECU 30
Proceeds to step 102 and S for the NOx catalyst 20
Prior to the Ox releasing process, the SOx absorbent 17 is regenerated. At this time, the regeneration process of the SOx absorbent 17 is executed regardless of the amount of SOx absorbed in the SOx absorbent 17. At this time, since the exhaust gas switching valve 28 is held at the bypass open position, the regenerated exhaust gas flowing out from the SOx absorbent 17 flows into the bypass pipe 26. In the flow chart of FIG. 5, the SOx absorbent 17 is set to "S trap".
Is called.

【0077】<ステップ103>次に、ECU30は、
ステップ103に進み、SOx吸収剤17の再生処理が
終了したか否かを判定する。ここで、再生処理が終了し
たか否かの判定方法はSOx吸収剤17の種類によって
異なる。例えば、SOx吸収剤17が、SOx吸収はする
が吸蔵性能のないもの(換言すれば、吸蔵剤を有しない
もの)である場合には、この種のSOx吸収剤は吸収し
たSOx量にかかわらず一定時間再生処理を行うと完全
にSOxが放出されるという特徴があるので、再生処理
が所定時間継続して実行されたか否かによって再生終了
か否かを判定することができる。また、再生処理の継続
時間では再生終了の判定が不可能なSOx吸収剤の場合
には、SOx吸収剤17のすぐ下流にSOxセンサを設
け、そのSOxセンサの検出値に基づいて再生終了時期
を判定することができる。ステップ103で否定判定し
た場合には、ECU30は、ステップ102に戻り、S
Ox吸収剤17の再生処理を続行する。
<Step 103> Next, the ECU 30
In step 103, it is determined whether the SOx absorbent 17 regeneration process has ended. Here, the method of determining whether or not the regeneration process has ended depends on the type of the SOx absorbent 17. For example, when the SOx absorbent 17 absorbs SOx but has no occlusion performance (in other words, does not have an occlusion agent), this type of SOx absorbent is irrespective of the amount of SOx absorbed. Since the SOx is completely released when the regeneration process is performed for a certain period of time, it is possible to determine whether or not the regeneration is completed depending on whether or not the regeneration process is continuously executed for a predetermined time. Further, in the case of an SOx absorbent whose regeneration end cannot be determined by the duration of the regeneration process, an SOx sensor is provided immediately downstream of the SOx absorber 17, and the regeneration end time is set based on the detection value of the SOx sensor. Can be determined. When a negative determination is made in step 103, the ECU 30 returns to step 102 and S
The regeneration process of the Ox absorbent 17 is continued.

【0078】<ステップ104>ステップ103で肯定
判定した場合には、ECU30は、ステップ104に進
み、NOx触媒20のSOx放出処理を実行する。この時
には、排気切替弁28がバイパス開位置からバイパス閉
位置に切り替えられて保持され、ストイキまたはリッチ
空燃比の排気ガスはSOx吸収剤17を通った後にNOx
触媒20に流入する。この場合、SOx吸収剤17の再
生処理を終了した直後であるので、前記排気ガスがSO
x吸収剤17を通過してもSOx吸収剤17からSOxが
放出されることはない。そして、SOx吸収剤17を通
過したストイキまたはリッチ空燃比の排気ガスは、NO
x触媒20からSOxを放出しSO2に還元するのに有効
に利用される。
<Step 104> When the affirmative determination is made in step 103, the ECU 30 proceeds to step 104, and executes the SOx release processing of the NOx catalyst 20. At this time, the exhaust switching valve 28 is switched from the bypass open position to the bypass closed position and held, and the exhaust gas having the stoichiometric or rich air-fuel ratio passes through the SOx absorbent 17 and then NOx.
It flows into the catalyst 20. In this case, since the regeneration process of the SOx absorbent 17 has just been completed, the exhaust gas is SO
Even if the SOx absorbent 17 passes through, the SOx absorbent 17 does not release SOx. Then, the exhaust gas having a stoichiometric or rich air-fuel ratio that has passed through the SOx absorbent 17 becomes NO.
It is effectively used to release SOx from the x catalyst 20 and reduce it to SO 2 .

【0079】<ステップ105>次に、ECU30は、
ステップ105に進み、NOx触媒20のSOx放出処理
が終了したか否か判定する。尚、この実施の形態では、
SOx放出処理が所定時間継続して実行されたときにS
Ox放出処理を終了したと判定する。
<Step 105> Next, the ECU 30
In step 105, it is determined whether or not the SOx releasing process of the NOx catalyst 20 has been completed. In this embodiment,
S when SOx release processing is continuously executed for a predetermined time
It is determined that the Ox releasing process has been completed.

【0080】ステップ105で否定判定した場合には、
ECU30はステップ104に戻り、NOx触媒20の
SOx放出処理を続行する。ステップ105で肯定判定
した場合には、ECU30はリターンに進み、NOx浄
化処理に戻る。また、ステップ101で否定判定した場
合も、ECU30はリターンに進み、NOx浄化処理に
戻る。
If a negative decision is made in step 105,
The ECU 30 returns to step 104 and continues the SOx release processing of the NOx catalyst 20. When a positive determination is made in step 105, the ECU 30 proceeds to return and returns to the NOx purification processing. Also, when the negative determination is made in step 101, the ECU 30 proceeds to return and returns to the NOx purification processing.

【0081】このように、この実施の形態の排気浄化装
置によれば、NOx触媒20のSOx放出処理を実行する
直前にSOx吸収剤17の再生処理を実行しているの
で、NOx触媒20のSOx放出処理時にSOx吸収剤1
7からSOxが放出されることがなく、したがって、S
Ox放出処理時にNOx触媒20がSOx被毒するのを防
止することができる。また、NOx触媒20からSOxを
放出して、NOx浄化能力を回復することができる。
As described above, according to the exhaust purification system of this embodiment, since the SOx absorbent 17 is regenerated immediately before the SOx releasing process of the NOx catalyst 20, the SOx of the NOx catalyst 20 is regenerated. SOx absorbent 1 during release treatment
No SOx is released from 7, therefore S
It is possible to prevent the NOx catalyst 20 from being poisoned by SOx during the Ox releasing process. Further, SOx can be released from the NOx catalyst 20 to restore the NOx purification capacity.

【0082】尚、この第1の実施の形態においては、E
CU30による一連の信号処理のうち、ステップ102
を実行する部分はSOx吸収剤再生手段ということがで
き、ステップ104を実行する部分はNOx吸収剤SOx
放出手段ということができる。
In the first embodiment, E
Of the series of signal processing by the CU 30, step 102
The part that executes step can be called SOx absorbent regeneration means, and the part that executes step 104 is the NOx absorbent SOx.
It can be called a discharge means.

【0083】〔第2の実施の形態〕次に、本発明に係る
内燃機関の排気浄化装置の第2の実施の形態を説明す
る。前述の第1の実施の形態では、SOxを含む微量の
排気ガスがNOx触媒20に流入するのを許容した上
で、NOx触媒20に所定量のSOxが吸収された時に、
NOx触媒20に対してSOx放出処理を実行してSOx
を放出し、NOx触媒20をSOx被毒から回復するよう
にしているが、第2の実施の形態では、NOx触媒20
にSOxを流入させないようにして、NOx触媒20のS
Ox被毒を完全に防止するものである。したがって、第
2の実施の形態では、NOx触媒20に対してSOx放出
処理は行わない。
[Second Embodiment] Next, a second embodiment of the exhaust purification system for an internal combustion engine according to the present invention will be described. In the above-described first embodiment, when a small amount of exhaust gas containing SOx is allowed to flow into the NOx catalyst 20, and when the NOx catalyst 20 absorbs a predetermined amount of SOx,
SOx release processing is executed for the NOx catalyst 20 to obtain SOx.
Is emitted to recover the NOx catalyst 20 from SOx poisoning. However, in the second embodiment, the NOx catalyst 20 is recovered.
The SOx of the NOx catalyst 20 is prevented by injecting SOx into the
It completely prevents Ox poisoning. Therefore, in the second embodiment, the SOx releasing process is not performed on the NOx catalyst 20.

【0084】次に、図6を参照して第2の実施の形態の
排気浄化装置について説明する。第2の実施の形態で
は、ケーシング21の内部においてNOx触媒(NOx吸
収剤)20の上流側にもSOx吸収剤24が収容されて
いる。つまり、SOx吸収剤24は、排気切替弁(排気
経路切替手段)28の下流であってNOx触媒(NOx吸
収剤)20の上流に配置されている。ここで、この第2
の実施の形態では、SOx吸収剤17,24をそれぞ
れ、第1のSOx吸収剤17、第2のSOx吸収剤24と
区別して呼ぶこととする。
Next, an exhaust purification system of the second embodiment will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the SOx absorbent 24 is housed inside the casing 21 also on the upstream side of the NOx catalyst (NOx absorbent) 20. That is, the SOx absorbent 24 is arranged downstream of the exhaust switching valve (exhaust path switching means) 28 and upstream of the NOx catalyst (NOx absorbent) 20. Where this second
In the embodiment, the SOx absorbents 17 and 24 will be referred to as the first SOx absorbent 17 and the second SOx absorbent 24, respectively.

【0085】第1のSOx吸収剤17は前述第1の実施
の形態のSOx吸収剤17と同じものであり、流入する
排気ガスの空燃比がリーンのときにSOxを吸収し流入
する排気ガスの酸素濃度が低いときに吸収したSOxを
放出するSOx吸収剤である。したがって、第1の実施
の形態のときと同じ条件による再生処理によって、第1
のSOx吸収剤17に吸収されたSOxを放出することが
できる。
The first SOx absorbent 17 is the same as the SOx absorbent 17 of the first embodiment, and when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, it absorbs SOx and inflows the exhaust gas. It is a SOx absorbent that releases SOx absorbed when the oxygen concentration is low. Therefore, by the reproduction processing under the same conditions as in the first embodiment, the first
The SOx absorbed in the SOx absorbent 17 can be released.

【0086】これに対して、第2のSOx吸収剤24
は、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにはSO
xを吸収するが、流入する排気ガスの酸素濃度が低くな
っても吸収したSOxを放出しにくい性質を備えたSOx
吸収剤が使用されている。
On the other hand, the second SOx absorbent 24
Is SO when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean.
SOx that absorbs x but does not release the absorbed SOx even if the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas becomes low
Absorbent is used.

【0087】第2のSOx吸収剤24を設けた主な目的
は、第1のSOx吸収剤17に対する再生処理時に、S
Ox濃度の高い再生排気が排気切替弁28を漏洩してN
Ox触媒20に向かって流れたときに再生排気中のSOx
を吸蔵して、NOx触媒20にSOxが流れ込まないよう
にすることにある。
The main purpose of providing the second SOx absorbent 24 is to reduce S during the regeneration process for the first SOx absorbent 17.
Regenerated exhaust gas with a high Ox concentration leaks through the exhaust gas switching valve 28 and becomes N
SOx in the regeneration exhaust when flowing toward the Ox catalyst 20
Is stored so that SOx does not flow into the NOx catalyst 20.

【0088】ところで、前記再生処理時に再生排気が排
気切替弁28を漏洩するといっても、排気切替弁28の
漏洩率が数%程度であるため漏洩する再生排気の量は極
めて少なく、したがって、再生排気は第2のSOx吸収
剤24を極めて小さい空間速度(以下、SVと略す)で
流れることになる。また、再生処理中、第2のSOx吸
収剤24は放熱により冷却される。したがって、第2の
SOx吸収剤24には、低SVで降温時に、空燃比がリ
ッチ域で高濃度のS分を吸蔵する機能が要求される。
By the way, even if the regeneration exhaust gas leaks through the exhaust gas switching valve 28 during the regeneration process, the amount of regeneration exhaust gas that leaks is extremely small because the leakage rate of the exhaust gas switching valve 28 is about several percent. The exhaust gas flows through the second SOx absorbent 24 at an extremely low space velocity (hereinafter, abbreviated as SV). Further, during the regeneration process, the second SOx absorbent 24 is cooled by heat dissipation. Therefore, the second SOx absorbent 24 is required to have a function of storing a high concentration of S in the rich region of the air-fuel ratio when the temperature is lowered at a low SV.

【0089】このような要求に応えるために、第2のS
Ox吸収剤24としては、吸蔵剤のSOx吸蔵力が強くS
Ox吸蔵量の多いものとし、さらに、SOxの放出性を抑
制するために、Ptなどの貴金属の坦持量を低下させた
り、この貴金属の分散性を低下させたり、貴金属の代わ
りに卑金属を用いる。このように構成された第2のSO
x吸収剤24では、一度吸蔵されたSOxは極めて脱離し
難くくなるので、再生処理は行わない。再生処理を行わ
なくても、再生排気の漏洩によるSOx量は微量である
ので、第2のSOx吸収剤24の容量が小さくても、長
期に亘ってその機能を十分に発揮し得る。
In order to meet such a request, the second S
As the Ox absorbent 24, the SOx storage power of the storage agent is strong and S
Ox storage amount is large, and in order to suppress SOx release property, the amount of precious metal such as Pt supported is reduced, the dispersibility of this precious metal is reduced, and a base metal is used instead of the precious metal. . The second SO configured in this way
With the x absorbent 24, SOx that has been occluded once becomes extremely difficult to be desorbed, so no regeneration treatment is performed. Even if the regeneration process is not performed, the amount of SOx due to leakage of the regeneration exhaust gas is very small, so that even if the capacity of the second SOx absorbent 24 is small, its function can be sufficiently exerted for a long period of time.

【0090】このように、この第2の実施の形態の排気
浄化装置によれば、NOx触媒20に流入する排気ガス
は、その前に必ず第2のSOx吸収剤24を流れるの
で、排気ガス中のSOxは第2のSOx吸収剤24に吸蔵
され、しかも、一旦第2のSOx吸収剤24に吸収され
たSOxは例えストイキまたはリッチ空燃比の排気ガス
が流入しても脱離することがないので、SOxがNOx触
媒20に流れ込むことはない。したがって、NOx触媒
20のSOx被毒を完全に防止することができる。
As described above, according to the exhaust purification system of the second embodiment, the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 20 always flows through the second SOx absorbent 24 before it, so that the exhaust gas Is absorbed by the second SOx absorbent 24, and the SOx once absorbed by the second SOx absorbent 24 does not desorb even if exhaust gas with a stoichiometric or rich air-fuel ratio flows in. Therefore, SOx does not flow into the NOx catalyst 20. Therefore, SOx poisoning of the NOx catalyst 20 can be completely prevented.

【0091】その他の構成については、前述第1の実施
の形態の排気浄化装置と同じであるので、図6において
同一態様部分に同一符号を付して説明を省略する。ま
た、NOx浄化処理時及び第1のSOx吸収剤17の再生
処理時における排気切替弁28の作動、排気ガスの流
れ、第1のSOx吸収剤17の作用、NOx触媒20の作
用についても第1の実施の形態と同じであるので、それ
らの説明は省略する。但し、前述したように、この第2
の実施の形態では、NOx触媒20に対してSOx放出処
理は行わない。
Since the other structure is the same as that of the exhaust gas purifying apparatus of the first embodiment, the same mode parts are designated by the same reference numerals in FIG. 6 and their explanations are omitted. The operation of the exhaust switching valve 28, the flow of exhaust gas, the action of the first SOx absorbent 17, and the action of the NOx catalyst 20 during the NOx purification process and the regeneration process of the first SOx absorbent 17 are also the first. Since they are the same as those in the embodiment, their description will be omitted. However, as described above, this second
In the embodiment, the SOx releasing process is not performed on the NOx catalyst 20.

【0092】〔第3の実施の形態〕次に、本発明に係る
内燃機関の排気浄化装置の第3の実施の形態を図7から
図9の図面を参照して説明する。この第3の実施の形態
は前述した第2の実施の形態の変形例である。
[Third Embodiment] Next, a third embodiment of the exhaust emission control system for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings of FIGS. 7 to 9. The third embodiment is a modification of the above-described second embodiment.

【0093】第3の実施の形態の排気浄化装置において
は、第1のSOx吸収剤17とNOx触媒20とが4つの
ポートを備えた排気切替弁(排気経路切替手段)50を
介して接続されており、この排気切替弁50の弁体位置
を切り替えて排気ガスの流れを切り替えることにより、
排気ガスをNOx触媒20に順流で流したり逆流で流し
たり、あるいはNOx触媒20を迂回して流したりする
ことができるように構成されている。
In the exhaust purification system of the third embodiment, the first SOx absorbent 17 and the NOx catalyst 20 are connected via the exhaust switching valve (exhaust path switching means) 50 having four ports. Therefore, by switching the valve body position of the exhaust switching valve 50 to switch the flow of exhaust gas,
The exhaust gas can be made to flow to the NOx catalyst 20 in a forward flow or a reverse flow, or can be made to flow by bypassing the NOx catalyst 20.

【0094】詳述すると、エンジンの排気ポートに連結
された排気マニホールド16には、第1のSOx吸収剤
17を内蔵したケーシング18が接続されており、ケー
シング18は排気管51を介して排気切替弁50の第1
ポートに接続されている。排気切替弁50の第2ポート
は排気ガスを大気に排出する排気管52に接続され、排
気切替弁50の第3ポートはNOx触媒20及び第2の
SOx吸収剤24を内蔵したケーシング21の入口21
aに排気管53を介して接続され、排気切替弁50の第
4ポートは排気管54を介してケーシング21の出口2
1bに接続されている。第2のSOx吸収剤24はケー
シング21の入口21a側に内蔵され、NOx触媒20
はケーシング21の出口21b側に内蔵されている。こ
こで、第1のSOx吸収剤17、NOx触媒20、第2の
SOx吸収剤24は、前述した第2の実施の形態のもの
と全く同じである。
More specifically, the casing 18 containing the first SOx absorbent 17 is connected to the exhaust manifold 16 connected to the exhaust port of the engine, and the casing 18 switches the exhaust gas via the exhaust pipe 51. First of valve 50
Connected to a port. A second port of the exhaust switching valve 50 is connected to an exhaust pipe 52 that discharges exhaust gas to the atmosphere, and a third port of the exhaust switching valve 50 is an inlet of a casing 21 containing a NOx catalyst 20 and a second SOx absorbent 24. 21
a through the exhaust pipe 53, and the fourth port of the exhaust switching valve 50 is connected to the outlet 2 of the casing 21 through the exhaust pipe 54.
It is connected to 1b. The second SOx absorbent 24 is incorporated in the casing 21 on the inlet 21a side, and the NOx catalyst 20
Is built in on the outlet 21b side of the casing 21. Here, the first SOx absorbent 17, the NOx catalyst 20, and the second SOx absorbent 24 are exactly the same as those in the second embodiment described above.

【0095】この排気切替弁50はアクチュエータ55
に駆動されて弁体位置の切り替えが行われるようになっ
ており、アクチュエータ55はECUにより制御され
る。排気切替弁50の弁体が図7に示すように位置して
いるとき、排気切替弁50は、排気管51と排気管53
とを接続するとともに排気管52と排気管54とを接続
し、この時、排気ガスは、排気マニホールド16→第1
のSOx吸収剤17→排気管51→排気管53→第2の
SOx吸収剤24→NOx触媒20→排気管54→排気管
52の順に流れて、大気に放出される。このようにケー
シング21の入口21aから出口21bに向かって流れ
る排気ガスの流れを以下の説明においては「順流」と称
し、このときの排気切替弁50の弁体位置を「順流位
置」と称す。
The exhaust switching valve 50 is an actuator 55.
The valve body position is switched by driving the actuator 55, and the actuator 55 is controlled by the ECU. When the valve body of the exhaust switching valve 50 is positioned as shown in FIG. 7, the exhaust switching valve 50 includes the exhaust pipe 51 and the exhaust pipe 53.
And the exhaust pipe 52 and the exhaust pipe 54 are connected. At this time, the exhaust gas is discharged from the exhaust manifold 16 to the first exhaust gas.
SOx absorbent 17 → exhaust pipe 51 → exhaust pipe 53 → second SOx absorbent 24 → NOx catalyst 20 → exhaust pipe 54 → exhaust pipe 52, and is discharged to the atmosphere. The flow of the exhaust gas flowing from the inlet 21a to the outlet 21b of the casing 21 in this manner is referred to as "forward flow" in the following description, and the valve body position of the exhaust switching valve 50 at this time is referred to as "forward flow position".

【0096】また、排気切替弁50の弁体が図8に示す
ように位置しているとき、排気切替弁50は、排気管5
1と排気管54とを接続するとともに排気管52と排気
管53とを接続し、この時、排気ガスは、排気マニホー
ルド16→第1のSOx吸収剤17→排気管51→排気
管54→NOx触媒20→第2のSOx吸収剤24→排気
管53→排気管52の順に流れて、大気に放出される。
このようにケーシング21の出口21bから入口21a
に向かって流れる排気ガスの流れを以下の説明において
は「逆流」と称し、このときの排気切替弁50の弁体位
置を「逆流位置」と称す。
Further, when the valve body of the exhaust switching valve 50 is positioned as shown in FIG.
1 and the exhaust pipe 54 and the exhaust pipe 52 and the exhaust pipe 53 are connected. At this time, the exhaust gas is exhaust manifold 16 → first SOx absorbent 17 → exhaust pipe 51 → exhaust pipe 54 → NOx. It flows in the order of catalyst 20 → second SOx absorbent 24 → exhaust pipe 53 → exhaust pipe 52 and is released to the atmosphere.
In this way, the outlet 21b of the casing 21 to the inlet 21a
In the following description, the flow of the exhaust gas flowing toward is referred to as "backflow", and the valve body position of the exhaust switching valve 50 at this time is referred to as "backflow position".

【0097】このように、NOx触媒20における排気
ガスの流れ方向を順流と逆流に切り替え可能にした場
合、その使用方法は種々考えられるが、その一つに、排
気切替弁50からNOx触媒20までの流路長さの違い
による排気ガスの温度降下の大きさの相違を利用するも
のがある。NOx触媒20はNOx浄化に好適な温度域を
有しており、NOx触媒20の温度が低過ぎても高過ぎ
てもNOx浄化率が悪くなる。一方、排気ガスがNOx触
媒20に流入するまでの流路長さは、排気切替弁50を
逆流位置にしたときの方が順流位置にしたときよりも長
く、したがって、排気切替弁50を逆流位置にしたとき
の方が順流位置にしたときよりも、NOx触媒20に流
入するまでの排気ガスの温度降下が大きい。そこで、排
気ガス温度が高いときには排気ガスをNOx触媒20に
逆流で流し、排気ガス温度が低いときには排気ガスをN
Ox触媒20に順流で流すことにより、NOx触媒20を
NOx浄化に好適な温度域に保持するのである。
As described above, when the flow direction of the exhaust gas in the NOx catalyst 20 can be switched to the forward flow and the reverse flow, various usages thereof are conceivable. One of them is from the exhaust switching valve 50 to the NOx catalyst 20. There is one that utilizes the difference in the magnitude of the temperature drop of the exhaust gas due to the difference in the flow path length. The NOx catalyst 20 has a temperature range suitable for NOx purification, and the NOx purification rate deteriorates if the temperature of the NOx catalyst 20 is too low or too high. On the other hand, the flow path length until the exhaust gas flows into the NOx catalyst 20 is longer when the exhaust switching valve 50 is in the reverse flow position than when it is in the forward flow position. The temperature drop of the exhaust gas until it flows into the NOx catalyst 20 is larger when it is set to be higher than when it is set to the forward flow position. Therefore, when the exhaust gas temperature is high, the exhaust gas is caused to flow back through the NOx catalyst 20, and when the exhaust gas temperature is low,
By flowing the Ox catalyst 20 in a forward flow, the NOx catalyst 20 is maintained in a temperature range suitable for NOx purification.

【0098】そして、この排気浄化装置では、第1のS
Ox吸収剤17に対する再生処理時には、排気切替弁5
0の弁体を図9に示すように位置させる。このときの排
気切替弁50の弁体位置を以下の説明では「バイパス位
置」と称す。このようにすると、排気切替弁50は排気
管51と排気管52を短絡するので、第1のSOx吸収
剤17から流出する再生排気は排気管51から排気管5
2へと流れて大気に放出される。つまり、排気ガスはN
Ox触媒20を迂回して流れることになる。
In this exhaust emission control device, the first S
During the regeneration process for the Ox absorbent 17, the exhaust switching valve 5
The 0 valve body is positioned as shown in FIG. The valve body position of the exhaust switching valve 50 at this time is referred to as a "bypass position" in the following description. In this way, the exhaust switching valve 50 short-circuits the exhaust pipe 51 and the exhaust pipe 52, so that the regenerated exhaust flowing out from the first SOx absorbent 17 is exhausted from the exhaust pipe 51 to the exhaust pipe 5.
It flows to 2 and is released to the atmosphere. That is, the exhaust gas is N
It will flow around the Ox catalyst 20.

【0099】ところで、排気切替弁50の弁体をバイパ
ス位置にすると、排気管51,52は排気管53及び排
気管54にも連通するようになるが、排気管53と排気
管54は第2のSOx吸収剤24及びNOx触媒20を内
蔵したケーシング21によって接続されているので、排
気管53,54を流れるガスにとっては大きな抵抗とな
り、再生排気の殆どは抵抗の少ない排気管52の方に流
れるはずである。しかしながら、排気管51に連通状態
にある排気管53,54にも微量ではあるが再生排気が
流れる虞れがあり、再生排気が流れ込む場合には、ケー
シング21までの流路長さの短い排気管53に流れ易
い。そこで、排気管53に連結されているケーシング2
1の入口21a側に第2のSOx吸収剤24を設け、再
生排気が流入した場合にも再生排気中のSOxをこの第
2のSOx吸収剤24で吸収し、NOx触媒20にSOx
を流入させないようにすることにより、NOx触媒20
のSOx被毒を完全に防止する。尚、この第3の実施の
形態においては、排気管52がバイパス通路を構成す
る。
By the way, when the valve body of the exhaust switching valve 50 is set to the bypass position, the exhaust pipes 51 and 52 are also communicated with the exhaust pipe 53 and the exhaust pipe 54, but the exhaust pipe 53 and the exhaust pipe 54 are in the second position. Since the SOx absorbent 24 and the NOx catalyst 20 are connected to each other by the casing 21, the gas flowing through the exhaust pipes 53 and 54 has a large resistance, and most of the regenerated exhaust flows toward the exhaust pipe 52 having a low resistance. Should be. However, although a small amount of regenerated exhaust gas may flow into the exhaust pipes 53 and 54 which are in communication with the exhaust pipe 51, when regenerated exhaust gas flows in, the exhaust pipes having a short flow path to the casing 21 are provided. Easy to flow to 53. Therefore, the casing 2 connected to the exhaust pipe 53
The second SOx absorbent 24 is provided on the side of the inlet 21a of No. 1 so that even when the regenerated exhaust flows in, the SOx in the regenerated exhaust is absorbed by the second SOx absorbent 24, and the NOx catalyst 20 receives the SOx.
NOx catalyst 20
Completely prevent SOx poisoning. In addition, in the third embodiment, the exhaust pipe 52 constitutes a bypass passage.

【0100】〔第4の実施の形態〕次に、本発明に係る
内燃機関の排気浄化装置の第4の実施の形態を図10の
図面を参照して説明する。この第4の実施の形態と前述
した第3の実施の形態との構成上の相違点は次の通りで
ある。
[Fourth Embodiment] Next, a fourth embodiment of the exhaust emission control system for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawing of FIG. The structural difference between the fourth embodiment and the above-described third embodiment is as follows.

【0101】排気管54の途中には、第3のSOx吸収
剤61とHC吸着剤62を内蔵したケーシング60が設
けられており、排気管54は、ケーシング21の出口2
1bとケーシング60の入口60aを接続する排気管5
4Aと、ケーシング60の出口60bと排気切替弁50
の第4ポートを接続する排気管54Bから構成されてい
る。第3のSOx吸収剤61はケーシング60の出口6
0b側に内蔵され、HC吸着剤62はケーシング60の
入口60a側に内蔵されている。
A casing 60 containing a third SOx absorbent 61 and an HC adsorbent 62 is provided in the middle of the exhaust pipe 54, and the exhaust pipe 54 serves as the outlet 2 of the casing 21.
Exhaust pipe 5 that connects 1b to the inlet 60a of the casing 60
4A, the outlet 60b of the casing 60, and the exhaust switching valve 50
The exhaust pipe 54B is connected to the fourth port of the. The third SOx absorbent 61 is the outlet 6 of the casing 60.
0b side, and the HC adsorbent 62 is contained on the inlet 60a side of the casing 60.

【0102】第3のSOx吸収剤61は第2のSOx吸収
剤24と同じSOx吸収剤からなる。HC吸着剤62
は、HC吸着剤62の温度が所定温度(以下、この温度
をHC脱離温度と称す)以下のときに炭化水素(HC)
を吸着し、前記HC脱離温度を越えると吸着したHCを
脱離する性質を有するものであり、例えばゼオライトな
どの多孔体で構成されている。
The third SOx absorbent 61 is made of the same SOx absorbent as the second SOx absorbent 24. HC adsorbent 62
Is a hydrocarbon (HC) when the temperature of the HC adsorbent 62 is equal to or lower than a predetermined temperature (hereinafter, this temperature is referred to as the HC desorption temperature).
And has a property of desorbing the adsorbed HC when the temperature exceeds the HC desorption temperature, and is composed of a porous body such as zeolite.

【0103】一般に、エンジンの始動時には排気ガス温
度が低く、NOx触媒20が活性温度に達していないの
で、排気ガスをNOx触媒20に流しても浄化されず、
そのため、排気ガス中のHCが大気に放出される虞れが
ある。そこで、この排気浄化装置では、NOx触媒20
が活性温度に達するまでは、HC吸着剤62によって排
気ガス中のHCを吸着し、大気へのHC放出を防止する
のである。
Generally, when the engine is started, the exhaust gas temperature is low and the NOx catalyst 20 has not reached the activation temperature. Therefore, even if the exhaust gas is passed through the NOx catalyst 20, it is not purified,
Therefore, HC in the exhaust gas may be released to the atmosphere. Therefore, in this exhaust purification system, the NOx catalyst 20
Until the temperature reaches the activation temperature, HC in the exhaust gas is adsorbed by the HC adsorbent 62 and HC release to the atmosphere is prevented.

【0104】そのために、第4の実施の形態において
は、排気切替弁50の弁体を次のように切替制御する。
排気ガス温度がHC脱離温度以下の時には、排気切替弁
50の弁体を図10に示すように順流位置にして、排気
ガスを、排気マニホールド16→第1のSOx吸収剤1
7→排気管51→排気管53→第2のSOx吸収剤24
→NOx触媒20→排気管54A→HC吸着剤62→第
3のSOx吸収剤61→排気管54B→排気管52の順
に流す。この時には、NOx触媒20は活性温度に達し
ていないので、排気ガスは殆ど浄化されずにNOx触媒
20を通過する。その後、排気ガスはHC吸着剤62を
通過するが、その際に排気ガス中のHCがHC吸着剤6
1に吸着されるので、排気ガス中のHCを大気に放出す
るのを防止することができる。
For this reason, in the fourth embodiment, the valve body of the exhaust gas switching valve 50 is switched and controlled as follows.
When the exhaust gas temperature is equal to or lower than the HC desorption temperature, the valve body of the exhaust switching valve 50 is set to the forward flow position as shown in FIG. 10, and the exhaust gas is exhausted from the exhaust manifold 16 to the first SOx absorbent 1
7 → exhaust pipe 51 → exhaust pipe 53 → second SOx absorbent 24
→ NOx catalyst 20 → exhaust pipe 54A → HC adsorbent 62 → third SOx absorbent 61 → exhaust pipe 54B → exhaust pipe 52. At this time, since the NOx catalyst 20 has not reached the activation temperature, the exhaust gas passes through the NOx catalyst 20 without being purified. After that, the exhaust gas passes through the HC adsorbent 62, but at that time, the HC in the exhaust gas is absorbed by the HC adsorbent 6
Therefore, it is possible to prevent HC in the exhaust gas from being released to the atmosphere.

【0105】次に、排気ガス温度がHC脱離温度を超え
た時には、排気切替弁50の弁体を逆流位置にして、排
気ガスを、排気マニホールド16→第1のSOx吸収剤
17→排気管51→排気管54B→第3のSOx吸収剤
61→HC吸着剤62→排気管54A→NOx触媒20
→第2のSOx吸収剤24→排気管53→排気管52の
順に流す。この時には、排気ガスがHC吸着剤61を流
れる際にHC吸着剤61からHCが脱離し、脱離したH
Cが排気ガスと共にNOx触媒20に流入する。そし
て、この時にはNOx触媒20も活性温度に達してお
り、HC吸着剤61から脱離したHCも排気ガス中のN
OxとともにNOx触媒20によって浄化される。
Next, when the exhaust gas temperature exceeds the HC desorption temperature, the valve body of the exhaust switching valve 50 is set to the reverse flow position, and the exhaust gas is exhausted from the exhaust manifold 16 to the first SOx absorbent 17 to the exhaust pipe. 51 → exhaust pipe 54B → third SOx absorbent 61 → HC adsorbent 62 → exhaust pipe 54A → NOx catalyst 20
The second SOx absorbent 24, the exhaust pipe 53, and the exhaust pipe 52 are flowed in this order. At this time, HC is desorbed from the HC adsorbent 61 when the exhaust gas flows through the HC adsorbent 61, and the desorbed H
C flows into the NOx catalyst 20 together with the exhaust gas. Then, at this time, the NOx catalyst 20 has also reached the activation temperature, and the HC desorbed from the HC adsorbent 61 also contains N in the exhaust gas.
It is purified by the NOx catalyst 20 together with Ox.

【0106】そして、この排気浄化装置においても、第
1のSOx吸収剤17に対する再生処理時には、第3の
実施の形態の場合と同様に、排気切替弁50の弁体をバ
イパス位置にして排気管51と排気管52を短絡し、第
1のSOx吸収剤17から流出する再生排気を排気管5
1から排気管52へと流して大気に放出する。つまり、
排気ガスはNOx触媒20を迂回して流れることにな
る。
Also in this exhaust gas purification apparatus, during the regeneration process for the first SOx absorbent 17, the valve body of the exhaust gas switching valve 50 is set to the bypass position as in the case of the third embodiment. 51 and the exhaust pipe 52 are short-circuited, and the regeneration exhaust flowing out from the first SOx absorbent 17 is exhausted by the exhaust pipe 5
It flows from 1 to the exhaust pipe 52 and is released to the atmosphere. That is,
Exhaust gas will flow around the NOx catalyst 20.

【0107】前述したように、排気切替弁50の弁体を
バイパス位置にすると、排気管51,52は排気管53
及び排気管54にも連通するようになり、排気管53,
54にも微量ではあるが再生排気が流れる虞れがある。
そして、この第4の実施の形態では、排気切替弁50か
らケーシング20の入口21aまでの流路長さと、排気
切替弁50からケーシング60の出口60bまでの流路
長さが殆ど同じであるので、再生排気は両方のケーシン
グ21,60に流れ込む可能性がある。そこで、この第
4の実施の形態では、ケーシング21の入口21a側に
第2のSOx吸収剤24を設けるだけでなく、排気管5
4Bに連結されているケーシング60の出口60b側に
も第3のSOx吸収剤61を設けて、再生排気が流入し
てきた場合にも再生排気中のSOxを第2のSOx吸収剤
24あるいは第3のSOx吸収剤61で吸収し、NOx触
媒20及びHC吸着剤62にSOxを流入させないよう
にすることにより、NOx触媒20及びHC吸着剤62
のSOx被毒を完全に防止する。尚、この第4の実施の
形態においても、排気管52がバイパス通路を構成す
る。
As described above, when the valve body of the exhaust switching valve 50 is set to the bypass position, the exhaust pipes 51 and 52 will not be connected to the exhaust pipe 53.
And the exhaust pipe 54, and the exhaust pipe 53,
Although there is a small amount in 54 as well, there is a possibility that regeneration exhaust gas may flow.
In the fourth embodiment, the flow path length from the exhaust gas switching valve 50 to the inlet 21a of the casing 20 and the flow path length from the exhaust gas switching valve 50 to the outlet 60b of the casing 60 are almost the same. The regeneration exhaust may flow into both casings 21 and 60. Therefore, in the fourth embodiment, not only is the second SOx absorbent 24 provided on the inlet 21a side of the casing 21, but also the exhaust pipe 5
The third SOx absorbent 61 is also provided on the outlet 60b side of the casing 60 connected to the 4B so that the SOx in the regenerated exhaust also flows into the second SOx absorbent 24 or the third SOx even when the regenerated exhaust flows in. Of the NOx catalyst 20 and the HC adsorbent 62 by preventing the SOx from flowing into the NOx catalyst 20 and the HC adsorbent 62.
Completely prevent SOx poisoning. In the fourth embodiment as well, the exhaust pipe 52 constitutes a bypass passage.

【0108】〔他の実施の形態〕前述した各実施の形態
では本発明をガソリンエンジンに適用した例で説明した
が、本発明をディーゼルエンジンに適用することができ
ることは勿論である。ディーゼルエンジンの場合は、燃
焼室での燃焼が理論空燃比よりもはるかにリーン域で行
われるので、通常の機関運転状態ではSOx吸収剤17
(第1のSOx吸収剤17を含む、以下同様)およびN
Ox触媒20に流入する排気ガスの空燃比は非常にリー
ンであり、SOxおよびNOxの吸収は行われるものの、
SOxおよびNOxの放出が行われることは殆どない。
[Other Embodiments] In each of the above-described embodiments, an example in which the present invention is applied to a gasoline engine has been described, but it goes without saying that the present invention can be applied to a diesel engine. In the case of a diesel engine, since combustion in the combustion chamber is performed in a lean range farther than the stoichiometric air-fuel ratio, the SOx absorbent 17 is not used under normal engine operating conditions.
(Including the first SOx absorbent 17, the same applies hereinafter) and N
The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the Ox catalyst 20 is extremely lean, and although SOx and NOx are absorbed,
SOx and NOx are rarely released.

【0109】また、ガソリンエンジンの場合には、前述
したように燃焼室3に供給する混合気を理論空燃比ある
いはリッチ空燃比にすることによりSOx吸収剤17お
よびNOx触媒20に流入する排気ガスの空燃比を理論
空燃比あるいはリッチ空燃比にし、SOx吸収剤17や
NOx触媒20に吸収されているSOxやNOxを放出さ
せることができるが、ディーゼルエンジンの場合には、
燃焼室に供給する混合気を理論空燃比あるいはリッチ空
燃比にすると燃焼の際に煤が発生するなどの問題があり
採用することはできない。
Further, in the case of a gasoline engine, the exhaust gas flowing into the SOx absorbent 17 and the NOx catalyst 20 is changed by adjusting the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber 3 to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio as described above. The air-fuel ratio can be set to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio to release the SOx and NOx absorbed by the SOx absorbent 17 and the NOx catalyst 20, but in the case of a diesel engine,
When the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber has a stoichiometric air-fuel ratio or a rich air-fuel ratio, there is a problem that soot is generated during combustion and it cannot be adopted.

【0110】したがって、本発明をディーゼルエンジン
に適用する場合、流入する排気ガスの空燃比を理論空燃
比あるいはリッチ空燃比にするためには、機関出力を得
るために燃料を燃焼するのとは別に、還元剤(例えば燃
料である軽油)を排気ガス中に供給する必要がある。排
気ガスへの還元剤の供給は、吸気行程や膨張行程や排気
行程において気筒内に燃料を副噴射することによっても
可能であるし、あるいは、SOx吸収剤17の上流の排
気通路内に還元剤を供給することによっても可能であ
る。
Therefore, when the present invention is applied to a diesel engine, in order to make the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio, in addition to burning the fuel to obtain the engine output, It is necessary to supply a reducing agent (for example, light oil as fuel) into the exhaust gas. The reducing agent can be supplied to the exhaust gas by sub-injecting fuel into the cylinder during the intake stroke, the expansion stroke, or the exhaust stroke, or the reducing agent can be introduced into the exhaust passage upstream of the SOx absorbent 17. It is also possible to supply.

【0111】尚、ディーゼルエンジンであっても排気再
循環装置(所謂、EGR装置)を備えている場合には、
排気再循環ガスを多量に燃焼室に導入することによっ
て、排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比
にすることが可能である。
Even if the diesel engine is equipped with an exhaust gas recirculation device (so-called EGR device),
By introducing a large amount of exhaust gas recirculation gas into the combustion chamber, it is possible to make the air-fuel ratio of the exhaust gas the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio.

【0112】[0112]

【発明の効果】本出願の第1の発明に係る内燃機関の排
気浄化装置によれば、SOx吸収剤と、NOx吸収剤と、
バイパス通路と、排気経路切替手段と、SOx吸収剤再
生手段と、NOx吸収剤SOx放出手段と、を備え、前記
NOx吸収剤SOx放出手段によるNOx吸収剤からのS
Ox放出処理は、前記SOx吸収剤再生手段によるSOx
吸収剤の再生処理終了後に実行されるようにしたことに
より、NOx吸収剤のSOx放出処理時にSOx吸収剤か
らSOxが脱離することがなく、NOx触媒がSOx被毒
することがない。そして、NOx吸収剤のSOx放出処理
が実効あるものとなる。
According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the first invention of the present application, a SOx absorbent, a NOx absorbent,
The bypass passage, the exhaust path switching means, the SOx absorbent regenerating means, and the NOx absorbent SOx releasing means are provided, and S from the NOx absorbent by the NOx absorbent SOx releasing means is provided.
The Ox releasing process is performed by the SOx absorbent regenerating means.
Since the processing is executed after the regeneration processing of the absorbent, the SOx is not desorbed from the SOx absorbent during the SOx release processing of the NOx absorbent, and the NOx catalyst is not poisoned by SOx. Then, the SOx release processing of the NOx absorbent becomes effective.

【0113】本出願の第2の発明に係る内燃機関の排気
浄化装置によれば、第1のSOx吸収剤と、NOx吸収剤
と、バイパス通路と、排気経路切替手段と、第2のSO
x吸収剤と、SOx吸収剤再生手段と、を備えたことによ
り、NOx吸収剤がSOx被毒するのを確実に防止するこ
とができる。
According to the exhaust purification system of the internal combustion engine of the second invention of the present application, the first SOx absorbent, the NOx absorbent, the bypass passage, the exhaust path switching means, and the second SOx.
By providing the x absorbent and the SOx absorbent regenerating means, it is possible to reliably prevent the NOx absorbent from being poisoned by SOx.

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

【図1】 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第1
の実施の形態の概略構成図である。
1 is a first embodiment of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention.
It is a schematic block diagram of the embodiment of.

【図2】 基本燃料噴射時間のマップの一例を示す図で
ある。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a map of basic fuel injection time.

【図3】 機関から排出される排気ガス中の未燃HC,
COおよび酸素の濃度を概略的に示す線図である。
FIG. 3 shows unburned HC in exhaust gas discharged from the engine,
It is a diagram which shows the concentration of CO and oxygen roughly.

【図4】 吸蔵還元型NOx触媒のNOx吸放出作用を説
明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the NOx absorption / release action of the NOx storage reduction catalyst.

【図5】 前記第1の実施の形態におけるNOx吸収剤
に対するSOx放出処理実行ルーチンである。
FIG. 5 is a SOx release processing execution routine for the NOx absorbent according to the first embodiment.

【図6】 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第2
の実施の形態における概略構成図である。
FIG. 6 is a second part of the exhaust purification system for an internal combustion engine according to the present invention.
It is a schematic block diagram in the embodiment of.

【図7】 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第3
の実施の形態において順流時の要部の構成図である。
FIG. 7 is a third exhaust purification system for an internal combustion engine according to the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram of a main part at the time of forward flow in the embodiment of.

【図8】 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第3
の実施の形態において逆流時の要部の構成図である。
FIG. 8 is a third exhaust purification system for an internal combustion engine according to the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram of a main part at the time of backflow in the embodiment of FIG.

【図9】 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第3
の実施の形態においてバイパス時の要部の構成図であ
る。
FIG. 9 is a third exhaust purification system for an internal combustion engine according to the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram of a main part at the time of bypass in the embodiment of FIG.

【図10】 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第
4の実施の形態において順流時の要部の構成図である。
FIG. 10 is a configuration diagram of a main portion at the time of forward flow in the fourth embodiment of the exhaust emission control system for an internal combustion engine according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 機関本体(内燃機関) 3 燃焼室 4 点火栓 11 燃料噴射弁 16,19,22,51,52,53,54,54A,
54B 排気管(排気通路) 17 SOx吸収剤、第1のSOx吸収剤 20 NOx触媒(NOx吸収剤) 24 第2のSOx吸収剤 26 バイパス管(バイパス通路) 28,50 排気切替弁(排気経路切替手段) 30 ECU 52 排気管(バイパス通路)
1 Engine Main Body (Internal Combustion Engine) 3 Combustion Chamber 4 Spark Plug 11 Fuel Injection Valves 16, 19, 22, 51, 52, 53, 54, 54A,
54B Exhaust pipe (exhaust passage) 17 SOx absorbent, first SOx absorbent 20 NOx catalyst (NOx absorbent) 24 Second SOx absorbent 26 Bypass pipe (bypass passage) 28, 50 Exhaust switching valve (exhaust path switching) Means) 30 ECU 52 Exhaust pipe (bypass passage)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F01N 3/24 F01N 3/24 R 3/28 301 3/28 301C F02D 9/04 F02D 9/04 E 41/04 305 41/04 305A 41/14 310 41/14 310A (56)参考文献 特開 平11−44211(JP,A) 特開 平6−229230(JP,A) 特開 平11−81987(JP,A) 特許2605580(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01N 3/08 - 3/28 F02D 9/04 F02D 41/04 F02D 41/14 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (51) Int.Cl. 7 Identification Code FI F01N 3/24 F01N 3/24 R 3/28 301 3/28 301C F02D 9/04 F02D 9/04 E 41/04 305 41 / 04 305A 41/14 310 41/14 310A (56) Reference JP-A-11-44211 (JP, A) JP-A-6-229230 (JP, A) JP-A-11-81987 (JP, A) Patent 2605580 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) F01N 3/08-3/28 F02D 9/04 F02D 41/04 F02D 41/14

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 (イ)希薄燃焼可能な内燃機関の排気通
路に配置され、流入する排気ガスの空燃比がリーンのと
きにSOxを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低い
ときに吸収したSOxを放出するSOx吸収剤と、(ロ)
前記SOx吸収剤よりも下流の前記排気通路に配置さ
れ、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにNOx
を吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低いときに吸収
したNOxを放出するNOx吸収剤と、(ハ)前記SOx
吸収剤と前記NOx吸収剤との間の前記排気通路から分
岐して前記NOx吸収剤を迂回して排気ガスを流すバイ
パス通路と、(ニ)前記SOx吸収剤から流出した排気
ガスを前記NOx吸収剤とバイパス通路のいずれに流す
か選択的に切り替える排気経路切替手段と、(ホ)前記
SOx吸収剤からSOxを放出すべき再生処理時に、排気
ガスの空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比に制御す
るとともに、SOx吸収剤から流出した排気ガスを前記
バイパス通路に導くように前記排気経路切替手段を制御
するSOx吸収剤再生手段と、(ヘ)前記NOx吸収剤に
吸収されたSOxを該NOx吸収剤から放出すべきSOx
放出処理時に、排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリ
ッチ空燃比に制御するとともに、前記SOx吸収剤から
流出した排気ガスを該NOx吸収剤に導くように前記排
気経路切替手段を制御するNOx吸収剤SOx放出手段
と、 を備え、前記NOx吸収剤SOx放出手段によるNOx吸
収剤からのSOx放出処理は、前記SOx吸収剤再生手段
によるSOx吸収剤の再生処理終了後に実行されること
を特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
(A) SOx is absorbed when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and SOx is absorbed when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and it is absorbed when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is low. SOx absorbent that releases SOx, (b)
NOx is arranged in the exhaust passage downstream of the SOx absorbent, and when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean.
A NOx absorbent that absorbs NOx and releases the NOx absorbed when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is low;
A bypass passage that branches from the exhaust passage between the absorbent and the NOx absorbent to bypass the NOx absorbent to flow the exhaust gas; and (d) absorb the exhaust gas flowing out from the SOx absorbent into the NOx absorption. And an exhaust path switching means for selectively switching between the agent and the bypass passage, and (e) during the regeneration process in which SOx should be released from the SOx absorbent, the air-fuel ratio of the exhaust gas is changed to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio. SOx absorbent regenerating means for controlling the exhaust path switching means so as to guide the exhaust gas flowing out of the SOx absorbent to the bypass passage, and (f) SOx absorbed in the NOx absorbent. SOx to be released from absorbent
NOx absorption that controls the air-fuel ratio of the exhaust gas to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio at the time of the release process, and controls the exhaust path switching means so as to guide the exhaust gas flowing out from the SOx absorbent to the NOx absorbent. SOx releasing means for releasing SOx from the NOx absorbent by the NOx absorbent SOx releasing means is executed after completion of regeneration processing of the SOx absorbent by the SOx absorbent regenerating means. Exhaust gas purification device for internal combustion engine.
【請求項2】 (イ)希薄燃焼可能な内燃機関の排気通
路に配置され、流入する排気ガスの空燃比がリーンのと
きにSOxを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低い
ときに吸収したSOxを放出する第1のSOx吸収剤と、
(ロ)前記第1のSOx吸収剤よりも下流の前記排気通
路に配置され、流入する排気ガスの空燃比がリーンのと
きにNOxを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低い
ときに吸収したNOxを放出するNOx吸収剤と、(ハ)
前記第1のSOx吸収剤と前記NOx吸収剤との間の前記
排気通路から分岐して前記NOx吸収剤を迂回して排気
ガスを流すバイパス通路と、(ニ)前記第1のSOx吸
収剤から流出した排気ガスを前記NOx吸収剤とバイパ
ス通路のいずれに流すか選択的に切り替える排気経路切
替手段と、(ホ)前記排気経路切替手段の下流であって
前記NOx吸収剤の上流に配置され、排気ガスの空燃比
がリーンのときにSOxを吸収し流入する排気ガスの酸
素濃度が低くなっても吸収したSOxを放出しにくい第
2のSOx吸収剤と、(ヘ)前記第1のSOx吸収剤から
SOxを放出すべき再生処理時に、排気ガスの空燃比を
理論空燃比またはリッチ空燃比に制御するとともに、前
記第1のSOx吸収剤から流出した排気ガスを前記バイ
パス通路に導くように前記排気経路切替手段を制御する
SOx吸収剤再生手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
(A) SOx is absorbed when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and SOx is absorbed when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and it is absorbed when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is low. A first SOx absorbent that releases SOx,
(B) NOx is absorbed when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and NOx is absorbed when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is low, which is arranged in the exhaust passage downstream of the first SOx absorbent. NOx absorbent that releases NOx, and (c)
A bypass passage branching from the exhaust passage between the first SOx absorbent and the NOx absorbent to bypass the NOx absorbent to flow exhaust gas; and (d) from the first SOx absorbent. An exhaust path switching means for selectively switching which one of the NOx absorbent and the bypass passage the exhausted exhaust gas flows, and (e) is arranged downstream of the exhaust path switching means and upstream of the NOx absorbent, A second SOx absorbent that absorbs SOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean and does not easily release the absorbed SOx even if the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas becomes low; and (f) the first SOx absorption During the regeneration process for releasing SOx from the agent, the air-fuel ratio of the exhaust gas is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio, and the exhaust gas flowing out from the first SOx absorbent is guided to the bypass passage. exhaust Exhaust purifying apparatus for an internal combustion engine characterized by comprising a SOx absorbent reproducing means for controlling the road switching means.
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