JP4419562B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

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

特許文献１に、吸蔵型ＮＯｘ触媒を備えた排気浄化装置が開示されている。ここでの吸蔵型ＮＯｘ触媒は、内燃機関の排気通路内に配置され、内燃機関から排出される排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーン（以下単に「リーン」という）であると、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸蔵し、内燃機関から排出される排気ガスの空燃比が理論空燃比または理論空燃比よりもリッチ（以下単に「リッチ」という）となると、吸蔵しているＮＯｘを還元する。   Patent Document 1 discloses an exhaust purification device provided with a storage-type NOx catalyst. The occlusion-type NOx catalyst here is disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine. When the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio (hereinafter simply referred to as “lean”), Occludes nitrogen oxide (NOx) in the gas and stores it when the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio or stoichiometric air-fuel ratio (hereinafter simply referred to as “rich”). NOx is reduced.

特許文献１にも記載されているように、こうした吸蔵型ＮＯｘ触媒は、内燃機関から排出される排気ガスの空燃比がリーンであると、排気ガス中の硫黄酸化物（ＳＯｘ）をも吸蔵してしまう。このようにＮＯｘ触媒にＳＯｘが吸蔵されると、吸蔵されたＳＯｘの分だけ、ＮＯｘ触媒が吸蔵可能なＮＯｘの量が少なくなってしまう。そこで、ＮＯｘ触媒が吸蔵可能なＮＯｘの量をできるだけ多く維持しておくために、特許文献１では、ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＳＯｘの量が或る程度の量に達したときに、ＮＯｘ触媒の温度を高温にすると共にＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリッチとするようにしている。このようにＮＯｘ触媒の温度が高温になり且つＮＯｘ触媒に理論空燃比またはリッチの排気ガスが供給されると、ＮＯｘ触媒からＳＯｘが除去される。   As described in Patent Document 1, such a storage-type NOx catalyst also stores sulfur oxide (SOx) in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine is lean. End up. When SOx is occluded in the NOx catalyst in this way, the amount of NOx that can be occluded by the NOx catalyst is reduced by the amount of occluded SOx. Therefore, in order to keep the amount of NOx occluded by the NOx catalyst as large as possible, in Patent Document 1, when the amount of SOx occluded in the NOx catalyst reaches a certain amount, the NOx catalyst The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is made the stoichiometric air-fuel ratio or rich. When the temperature of the NOx catalyst becomes high in this way and the stoichiometric air-fuel ratio or rich exhaust gas is supplied to the NOx catalyst, SOx is removed from the NOx catalyst.

ところで、特許文献１では、上述したように、ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＳＯｘの量が或る程度の量に達したときに、ＮＯｘ触媒からＳＯｘを除去するようにしているが、ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＳＯｘの量は、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比と、内燃機関の燃焼室に供給される燃料に含まれる硫黄成分（Ｓ）の量と、ＮＯｘ触媒の温度とを考慮して推定するようにしている。すなわち、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときには、理論空燃比またはリッチであるときに比べて、ＮＯｘ触媒にＳＯｘが吸蔵されやすいことから、特許文献１では、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときのほうが理論空燃比またはリッチであるときよりも、ＮＯｘ触媒に吸蔵されるＳＯｘの量が多くなるとしている。   In Patent Document 1, as described above, when the amount of SOx stored in the NOx catalyst reaches a certain amount, SOx is removed from the NOx catalyst. The amount of stored SOx takes into consideration the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst, the amount of sulfur component (S) contained in the fuel supplied to the combustion chamber of the internal combustion engine, and the temperature of the NOx catalyst. And try to estimate. That is, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is lean, SOx is more likely to be stored in the NOx catalyst than in the case where the stoichiometric air-fuel ratio is rich. The amount of SOx stored in the NOx catalyst is greater when the air-fuel ratio of the exhaust gas being lean is lean than when the air-fuel ratio is rich or rich.

また、内燃機関の燃焼室に供給される燃料に含まれている硫黄成分が多いほど、ＮＯｘ触媒に吸蔵されるＳＯｘの量も多くなることから、特許文献１では、燃料に含まれている硫黄成分が多いほど、ＮＯｘ触媒に吸蔵されるＳＯｘの量が多くなるとしている。さらに、ＮＯｘ触媒の温度が高いほど、ＮＯｘ触媒からはＳＯｘが除去されやすくなる（別の見方をすれば、ＮＯｘ触媒の温度が低いほど、ＮＯｘ触媒にＳＯｘが吸蔵されやすくなる）ことから、特許文献１では、ＮＯｘ触媒の温度が低いほど、ＮＯｘ触媒に吸蔵されるＳＯｘの量が多くなるとしている。   Moreover, since the amount of SOx stored in the NOx catalyst increases as the sulfur component contained in the fuel supplied to the combustion chamber of the internal combustion engine increases, in Patent Document 1, the sulfur contained in the fuel is disclosed. The amount of SOx stored in the NOx catalyst increases as the number of components increases. Furthermore, the higher the temperature of the NOx catalyst, the easier it is to remove SOx from the NOx catalyst (from another point of view, the lower the temperature of the NOx catalyst, the easier the SOx is stored in the NOx catalyst). According to Document 1, the lower the temperature of the NOx catalyst, the larger the amount of SOx stored in the NOx catalyst.

特開２０００−５１６６２号公報JP 2000-51662 A 特開平６−６６１２９号公報JP-A-6-66129 特開２００２−８９２４６号公報JP 2002-89246 A

ところで、従来、排気ガス中のＳＯｘは、ＮＯｘ触媒の温度がその活性温度（特に、ＮＯｘ触媒に担持されている貴金属触媒が活性する温度）以上となっているときに、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されると考えられていた。しかしながら、本発明者の研究により、ＮＯｘ触媒の温度がその活性温度に達していなくても、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵剤にＳＯｘが吸蔵されることが見出された。   By the way, conventionally, the SOx in the exhaust gas is a NOx occlusion agent of the NOx catalyst when the temperature of the NOx catalyst is equal to or higher than its activation temperature (particularly, the temperature at which the noble metal catalyst supported by the NOx catalyst is activated). Was thought to be occluded. However, the present inventors' research has found that SOx is stored in the NOx storage agent of the NOx catalyst even when the temperature of the NOx catalyst does not reach its activation temperature.

そこで、本発明の目的は、本発明者により見出された事実を利用してＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されているＳＯｘの量をできるだけ正確に求められる排気浄化装置を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide an exhaust emission control device that can determine the amount of SOx stored in the NOx storage agent as accurately as possible by utilizing the facts found by the present inventors.

上記課題を解決するために、１番目の発明では、流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときにＮＯｘを吸蔵するＮＯｘ触媒を機関排気通路に具備する内燃機関の排気浄化装置において、上記ＮＯｘ触媒が該ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比がリーンであって該ＮＯｘ触媒が活性状態にあると排気ガス中のＳＯｘを第１の形で吸蔵すると共に、該ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比がリーンであって該ＮＯｘ触媒が非活性状態にあると排気ガス中のＳＯｘを第２の形で吸蔵し、該ＮＯｘ触媒に吸蔵されているトータルのＳＯｘの量として、第１の形で吸蔵されているＳＯｘの量と第２の形で吸蔵されているＳＯｘの量との和を用い、上記ＮＯｘ触媒に吸蔵されているトータルのＳＯｘの量が予め定められた量を超えたときに、該ＮＯｘ触媒の温度を予め定められた温度以上とし且つ該ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリッチとすることによって該ＮＯｘ触媒からＳＯｘを除去するＳＯｘ除去処理を行い、上記ＳＯｘ除去処理の実行期間と、上記ＳＯｘ除去処理における上記予め定められた温度と、上記ＳＯｘ除去処理における上記ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比との少なくとも１つを、第１の形で吸蔵されたＳＯｘの量と、第２の形で吸蔵されたＳＯｘの量とに応じて制御する。 In order to solve the above problems, in a first aspect of the invention, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, the engine exhaust passage includes a NOx catalyst that stores NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in is lean. When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is lean and the NOx catalyst is in an active state, the exhaust gas that stores SOx in the exhaust gas in the first form and flows into the NOx catalyst When the NOx catalyst is lean and the NOx catalyst is in an inactive state, SOx in the exhaust gas is occluded in the second form, and the total amount of SOx occluded in the NOx catalyst is the first amount. There use the sum of the amount of SOx stored in an amount and a second form of SOx stored in the form, more than the amount that amount predetermined for SOx total which is stored in the NOx catalyst When SOx removal processing is performed to remove SOx from the NOx catalyst by setting the temperature of the Ox catalyst to a predetermined temperature or higher and making the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst the stoichiometric air-fuel ratio or rich. At least one of the execution period of the removal process, the predetermined temperature in the SOx removal process, and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst in the SOx removal process is occluded in the first form. Control is performed according to the amount of SOx and the amount of SOx occluded in the second form.

２番目の発明では、１番目の発明において、上記ＮＯｘ触媒は該ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比がリーンであって該ＮＯｘ触媒が活性状態にあるときには排気ガス中のＳＯｘを硫酸塩の形で吸蔵すると共に、該ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比がリーンであって該ＮＯｘ触媒が非活性状態にあるときには排気ガス中のＳＯｘをＳＯ２または亜硫酸イオンまたは亜硫酸塩の形で吸蔵する。 In the second invention, in the first invention, when the NOx catalyst has a lean air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst and the NOx catalyst is in an active state, the SOx in the exhaust gas is converted into sulfate. with absorbing form, absorbing the SOx in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is the NOx catalyst to a lean it is in an inactive state in the form of SO 2 or sulfite ions or sulfite To do.

３番目の発明では、１又は２番目の発明において、上記ＮＯｘ触媒が非活性状態から活性状態に移行すると、第２の形で吸蔵されているＳＯｘが第１の形で吸蔵される。 In the third invention, in the first or second invention, when the NOx catalyst shifts from the inactive state to the active state, the SOx stored in the second form is stored in the first form.

本発明によれば、ＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されているトータルのＳＯｘの量を求める際に、ＮＯｘ吸蔵剤が非活性状態にあるときにＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されたＳＯｘをも考慮されるので、ＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されているトータルのＳＯｘの量がより正確に求められる。   According to the present invention, when determining the total amount of SOx stored in the NOx storage agent, the SOx stored in the NOx storage agent when the NOx storage agent is in an inactive state is also considered. The total amount of SOx stored in the NOx storage agent is obtained more accurately.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の排気浄化装置を備えた４ストローク圧縮着火式の内燃機関を示している。図１において、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電気制御式の燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気弁、１０は排気ポートを夫々示している。吸気ポート８は、対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結されている。サージタンク１２は、吸気ダクト１３およびインタークーラ１４を介して過給機（例えば、排気ターボチャージャ）１５のコンプレッサ１６の出口部に連結されている。コンプレッサ１６の入口部は、空気吸込管１７を介してエアクリーナ１８に連結されている。空気吸込管１７内には、ステップモータ１９により駆動されるスロットル弁２０が配置されている。また、スロットル弁２０上流の空気吸込管１７内には、吸入空気の質量流量を検出するための質量流量検出器２１が配置されている。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a four-stroke compression ignition type internal combustion engine equipped with an exhaust emission control device of the present invention. In FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a cylinder block, 3 is a cylinder head, 4 is a piston, 5 is a combustion chamber, 6 is an electrically controlled fuel injection valve, 7 is an intake valve, 8 is an intake port, and 9 is Exhaust valves 10 represent exhaust ports, respectively. The intake port 8 is connected to a surge tank 12 via a corresponding intake branch pipe 11. The surge tank 12 is connected to an outlet portion of a compressor 16 of a supercharger (for example, an exhaust turbocharger) 15 via an intake duct 13 and an intercooler 14. An inlet portion of the compressor 16 is connected to an air cleaner 18 via an air suction pipe 17. A throttle valve 20 driven by a step motor 19 is disposed in the air suction pipe 17. A mass flow rate detector 21 for detecting the mass flow rate of the intake air is disposed in the air suction pipe 17 upstream of the throttle valve 20.

一方、排気ポート１０は、排気マニホルド２２を介して排気ターボチャージャ１５の排気タービン２３の入口部に連結されている。排気タービン２３の出口部は、排気管２４を介してＮＯｘ触媒２５を内蔵した触媒コンバータ２６に連結されている。   On the other hand, the exhaust port 10 is connected to an inlet portion of the exhaust turbine 23 of the exhaust turbocharger 15 via an exhaust manifold 22. An outlet portion of the exhaust turbine 23 is connected to a catalytic converter 26 containing a NOx catalyst 25 through an exhaust pipe 24.

ＮＯｘ触媒２５は、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示されている。図２（Ａ）はＮＯｘ触媒２５の端面図であり、図２（Ｂ）はＮＯｘ触媒２５の縦断面図である。ＮＯｘ触媒２５は、コージェライト等の多孔質材料からなるハニカム基材にアルミナからなる担体層を形成し、この担体層に、ＮＯｘ吸蔵剤と貴金属触媒とを担持させたものである。図示したように、ＮＯｘ触媒２５は、互いに平行に延びる複数のセル６０を有する。これらセル６０は隔壁６１によって画成されており、これらセル６０内を排気ガスが通る。また、ＮＯｘ吸蔵剤は、例えば、アルカリ金属（例えば、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ））、アルカリ土類（例えば、バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ））、希土類（例えば、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ））から選ばれた少なくとも１つである。一方、貴金属触媒は、例えば、白金（Ｐｔ）のような貴金属である。   The NOx catalyst 25 is shown in FIGS. 2 (A) and 2 (B). 2A is an end view of the NOx catalyst 25, and FIG. 2B is a longitudinal sectional view of the NOx catalyst 25. The NOx catalyst 25 is formed by forming a carrier layer made of alumina on a honeycomb substrate made of a porous material such as cordierite, and carrying a NOx storage agent and a noble metal catalyst on the carrier layer. As shown in the figure, the NOx catalyst 25 has a plurality of cells 60 extending in parallel to each other. These cells 60 are defined by partition walls 61, and exhaust gas passes through these cells 60. NOx storage agents include, for example, alkali metals (for example, potassium (K), sodium (Na), lithium (Li), cesium (Cs)), alkaline earths (for example, barium (Ba), calcium (Ca)). ), A rare earth (for example, lanthanum (La), yttrium (Y)). On the other hand, the noble metal catalyst is a noble metal such as platinum (Pt).

ＮＯｘ吸蔵剤は、ＮＯｘ触媒２５に流入する排気ガスの空燃比（排気ガスの空燃比をＡ／Ｆｅとし、燃料噴射弁６から噴射される燃料の量をＱとし、燃焼室５内に吸入される空気の量をＧａとすると、Ａ／Ｆｅ＝Ｇａ／Ｑ）がリーンであると、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸蔵し、ＮＯｘ触媒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となると、吸蔵しているＮＯｘを、排気ガス中の未燃炭化水素（未燃ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を還元剤として還元する。   The NOx storage agent is sucked into the combustion chamber 5 with the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 25 (the air-fuel ratio of the exhaust gas is A / Fe, the amount of fuel injected from the fuel injection valve 6 is Q). Assuming that the amount of air is Ga, if A / Fe = Ga / Q) is lean, nitrogen oxide (NOx) in the exhaust gas is occluded, and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is the theoretical sky. When the fuel ratio becomes rich, the stored NOx is reduced using unburned hydrocarbons (unburned HC) and carbon monoxide (CO) in the exhaust gas as a reducing agent.

また、触媒コンバータ２６の上流側において排気マニホルド２２には、空燃比センサ（以下「上流側空燃比センサ」という）２７ａが配置されている。一方、触媒コンバータ２６の下流側において排気管２８には、空燃比センサ（以下「下流側空燃比センサ」という）２７ｂが配置される。   Further, an air-fuel ratio sensor (hereinafter referred to as “upstream air-fuel ratio sensor”) 27 a is disposed in the exhaust manifold 22 on the upstream side of the catalytic converter 26. On the other hand, an air-fuel ratio sensor (hereinafter referred to as “downstream air-fuel ratio sensor”) 27 b is disposed in the exhaust pipe 28 on the downstream side of the catalytic converter 26.

触媒コンバータ２６の出口部に連結された排気管２８とスロットル弁２０下流の空気吸込管１７とは、排気ガス再循環（以下「ＥＧＲ」という）通路２９を介して互いに連結されている。ＥＧＲ通路２９内には、ステップモータ３０によって駆動されるＥＧＲ制御弁３１が配置されている。また、ＥＧＲ通路２９内には、ＥＧＲ通路２９内を流れる排気ガス（以下「ＥＧＲガス」ともいう）を冷却するためのインタークーラ３２が配置されている。図１に示した例では、機関冷却水がインタークーラ３２内に導かれ、この機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。   The exhaust pipe 28 connected to the outlet of the catalytic converter 26 and the air suction pipe 17 downstream of the throttle valve 20 are connected to each other via an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as “EGR”) passage 29. An EGR control valve 31 driven by a step motor 30 is disposed in the EGR passage 29. An intercooler 32 for cooling exhaust gas (hereinafter also referred to as “EGR gas”) flowing in the EGR passage 29 is disposed in the EGR passage 29. In the example shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the intercooler 32, and the EGR gas is cooled by the engine cooling water.

一方、燃料噴射弁６は、燃料供給管３３を介して燃料リザーバ（いわゆる、コモンレール）３４に連結されている。コモンレール３４内へは、電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ３５から燃料が供給される。コモンレール３４内に供給された燃料は、各燃料供給管３３を介して燃料噴射弁６に供給される。コモンレール３４には、コモンレール３４内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ３６が取り付けられる。コモンレール３４内の燃料圧が目標燃料圧となるように、燃料圧センサ３６の出力信号に基づいて、燃料ポンプ３５の吐出量が制御される。   On the other hand, the fuel injection valve 6 is connected to a fuel reservoir (so-called common rail) 34 via a fuel supply pipe 33. Fuel is supplied into the common rail 34 from an electrically controlled fuel pump 35 with variable discharge amount. The fuel supplied into the common rail 34 is supplied to the fuel injection valve 6 through each fuel supply pipe 33. A fuel pressure sensor 36 for detecting the fuel pressure in the common rail 34 is attached to the common rail 34. The discharge amount of the fuel pump 35 is controlled based on the output signal of the fuel pressure sensor 36 so that the fuel pressure in the common rail 34 becomes the target fuel pressure.

電子制御ユニット４０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス４１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４４、入力ポート４５、および、出力ポート４６を具備する。質量流量検出器２１の出力信号は、対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。上流側空燃比センサ２７ａ、下流側空燃比センサ２７ｂ、および、燃料圧センサ３６の出力信号も、夫々対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。アクセルペダル５０には、アクセルペダル５０の踏込量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ５１が接続される。負荷センサ５１の出力電圧は、対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。また、入力ポート４５には、クランクシャフトが、例えば、３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ５２が接続される。一方、出力ポート４６は、対応する駆動回路４８を介して燃料噴射弁６、スロットル弁制御用ステップモータ１９、ＥＧＲ制御弁制御用ステップモータ３０、および、燃料ポンプ３５に接続される。   The electronic control unit 40 is composed of a digital computer, and is connected to each other by a bidirectional bus 41. A ROM (read only memory) 42, a RAM (random access memory) 43, a CPU (microprocessor) 44, an input port 45, and an output A port 46 is provided. The output signal of the mass flow rate detector 21 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. Output signals of the upstream air-fuel ratio sensor 27a, the downstream air-fuel ratio sensor 27b, and the fuel pressure sensor 36 are also input to the input port 45 via the corresponding AD converters 47, respectively. A load sensor 51 that generates an output voltage proportional to the depression amount L of the accelerator pedal 50 is connected to the accelerator pedal 50. The output voltage of the load sensor 51 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. The input port 45 is connected to a crank angle sensor 52 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, 30 °. On the other hand, the output port 46 is connected to the fuel injection valve 6, the throttle valve control step motor 19, the EGR control valve control step motor 30, and the fuel pump 35 via a corresponding drive circuit 48.

ところで、従来、上述したようなＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵剤が排気ガス中のＮＯｘを吸蔵するのは、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比がリーンであって且つＮＯｘ触媒の温度（特に、貴金属触媒の温度）がその活性温度以上であるときであると考えられていた。言い換えれば、従来、ＮＯｘ触媒２５に流入する排気ガスの空燃比がリーンであっても、ＮＯｘ触媒の温度がその活性温度以上でなければ、ＮＯｘ吸蔵剤はＮＯｘを吸蔵しないものと考えられていた。   By the way, conventionally, the NOx storage agent of the NOx catalyst as described above stores NOx in the exhaust gas because the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is lean and the temperature of the NOx catalyst (particularly, noble metal). It was thought to be when the temperature of the catalyst) was above its activation temperature. In other words, conventionally, even if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 25 is lean, the NOx storage agent is considered not to store NOx unless the temperature of the NOx catalyst is higher than the activation temperature. .

ところが、本発明者が研究を重ねた結果、ＮＯｘ触媒の温度がその活性温度以下であっても、排気ガス中にＮＯ２の形で含まれているＮＯｘは、ＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されることを見出した。このことを詳細に考察したところ、以下のような推論に達した。 However, as a result of repeated research by the present inventor, even if the temperature of the NOx catalyst is lower than the activation temperature, NOx contained in the form of NO 2 in the exhaust gas is occluded in the NOx storage agent. I found. After examining this in detail, the following inferences were reached.

すなわち、ＮＯｘ触媒の温度がその活性温度以上である場合には、図３（Ａ）に示されているように、排気ガス中のＮＯｘの大部分を占めるＮＯが貴金属触媒ＰｔによってＮＯ２に酸化せしめられ、さらに、このＮＯ２が硝酸塩（例えば、ＮＯｘ吸蔵剤がカリウム（Ｋ）を主成分としている場合には、ＫＮＯ３）の形でＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されるものと考えられる。もちろん、排気ガス中に元々含まれていたＮＯ２も硝酸塩の形でＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されるものと考えられる。したがって、以下の説明では、硝酸塩の形でＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されているＮＯｘを「活性吸蔵ＮＯｘ」ともいう。 That is, when the temperature of the NOx catalyst is equal to or higher than its activation temperature, as shown in FIG. 3A, NO occupying most of the NOx in the exhaust gas is oxidized to NO 2 by the noble metal catalyst Pt. Furthermore, it is considered that this NO 2 is occluded by the NOx occlusion agent in the form of nitrate (for example, KNO 3 when the NOx occlusion agent is mainly composed of potassium (K)). Of course, NO 2 originally contained in the exhaust gas is also considered to be stored in the NOx storage agent in the form of nitrate. Therefore, in the following description, NOx occluded in the NOx occlusion agent in the form of nitrate is also referred to as “active occlusion NOx”.

なお、ＮＯｘが硝酸塩の形でＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵される場合、硝酸塩は、ＮＯｘ吸蔵剤の内部に吸蔵されるのか、それとも、ＮＯｘ吸蔵剤の表面近傍にのみ吸蔵されるのかは定かではないが、本発明者は、ＮＯｘ吸蔵剤の内部（もちろん、この場合、ＮＯｘ吸蔵剤の表面近傍も含まれる）に吸蔵されるものと考えている。   When NOx is occluded in the NOx occlusion agent in the form of nitrate, it is not certain whether nitrate is occluded inside the NOx occlusion agent or only near the surface of the NOx occlusion agent. The present inventor believes that the NOx occlusion agent is occluded inside (of course, the vicinity of the surface of the NOx occlusion agent is also included in this case).

一方、ＮＯｘ触媒の温度がその活性温度以下である場合、図３（Ｂ）に示されているように、排気ガス中のＮＯ２がＮＯ２のままの形、あるいは、亜硝酸塩の形、あるいは、亜硝酸イオンの形でＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されるものと考えられる。すなわち、ＮＯｘ触媒が非活性状態にあることから、ＮＯ２は硝酸塩の形でＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されないが、ＮＯ２の形、あるいは、亜硝酸塩の形、あるいは、亜硝酸イオンの形（以下これらの形を代表して「ＮＯ２の形」とも表現する）でＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されるものと考えられる。したがって、以下の説明では、ＮＯ２の形、あるいは、亜硝酸塩の形、あるいは、亜硝酸イオンの形でＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されているＮＯｘを「非活性吸蔵ＮＯｘ」ともいう。 On the other hand, when the temperature of the NOx catalyst is equal to or lower than its activation temperature, as shown in FIG. 3 (B), NO 2 in the exhaust gas remains in the form of NO 2 , or in the form of nitrite, It is considered that the NOx occlusion agent is occluded in the form of nitrite ions. That is, since the NOx catalyst is in an inactive state, the NO 2 is not stored in the NOx storage agent in the form of nitrates, forms of NO 2, or the form of nitrite, or the form of nitrous nitric acid ion (hereinafter It is considered that these forms are represented as “NO 2 form”) and are stored in the NOx storage agent. Therefore, in the following description, NOx occluded in the NOx occlusion agent in the form of NO 2 , nitrite, or nitrite ion is also referred to as “inactive occlusion NOx”.

なお、ＮＯｘがＮＯ２の形、あるいは、亜硝酸塩の形、あるいは、亜硝酸イオンの形でＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵される場合、ＮＯ２は、ＮＯｘ吸蔵剤の内部に吸蔵されるのか、それとも、ＮＯｘ吸蔵剤の表面近傍にのみ吸蔵されるのか、あるいは、ＮＯｘ吸蔵剤の表面に吸蔵されるのかは定かではないが、本発明者は、ＮＯｘ吸蔵剤の表面に吸蔵されるものと考えている。 When NOx is stored in the NOx storage agent in the form of NO 2 , nitrite, or nitrite ions, is NO 2 stored in the NOx storage agent, Although it is not certain whether it is occluded only in the vicinity of the surface of the NOx occlusion agent or occluded in the surface of the NOx occlusion agent, the present inventor believes that it is occluded on the surface of the NOx occlusion agent. .

また、本明細書において、ＮＯｘがＮＯｘ吸蔵剤に化学的な結合によりＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されるのか、あるいは、物理的な結合によりＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されるのかはあまり重要ではなく、また、ＮＯｘが吸収によりＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されるのか、あるいは、吸着によりＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されるかもあまり重要ではない。本明細書において、「吸蔵」とは、単に、ＮＯｘ吸蔵剤にＮＯｘが留まっている状態を意味する。   In the present specification, whether NOx is occluded in the NOx occlusion agent by chemical bonding to the NOx occlusion agent or whether it is occluded in the NOx occlusion agent by physical bonding is not so important. Whether NOx is occluded in the NOx occlusion agent by absorption or whether it is occluded in the NOx occlusion agent by adsorption is not so important. In the present specification, “occlusion” simply means a state in which NOx remains in the NOx occlusion agent.

ところで、従来から、上述したようなＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵剤は、ＮＯｘ触媒２５に流入する排気ガスの空燃比がリーンであって且つＮＯｘ触媒の温度（特に、貴金属触媒の温度）がその活性温度以上であると、排気ガス中のＳＯｘをも吸蔵してしまうことが知られている。ところが、ＮＯｘ触媒の温度がその活性温度以下であっても、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比がリーンであると、ＮＯｘ触媒にＮＯｘが吸蔵される場合と同様の形で、ＮＯｘ触媒にＳＯｘが吸蔵されることも判明した。   Conventionally, the NOx storage agent of the NOx catalyst as described above has a lean air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 25, and the temperature of the NOx catalyst (particularly, the temperature of the noble metal catalyst) is its activation temperature. It is known that SOx in the exhaust gas is also occluded when the above is true. However, even if the temperature of the NOx catalyst is equal to or lower than the activation temperature, if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is lean, the NOx catalyst has the same form as when NOx is stored in the NOx catalyst. It has also been found that SOx is occluded.

すなわち、詳細に説明すると、ＮＯｘ触媒の温度がその活性温度以上である場合には、図４（Ａ）に示されているように、排気ガス中のＳＯｘ（これらＳＯｘのうちの大部分は、ＳＯ２であるので、以下の説明では、ＳＯｘを代表し且つＳＯｘと同義で「ＳＯ２」と表現することもある）が貴金属触媒ＰｔによってＳＯ３に酸化せしめられ、さらに、このＳＯ３が硫酸塩（例えば、ＮＯｘ吸蔵剤がカリウム（Ｋ）を主成分としている場合には、Ｋ２ＳＯ４）の形でＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されるものと考えられる。したがって、以下の説明では、硫酸塩の形でＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されているＳＯｘを「活性吸蔵ＳＯｘ」ともいう。 More specifically, when the temperature of the NOx catalyst is equal to or higher than its activation temperature, as shown in FIG. 4A, SOx in the exhaust gas (most of these SOx because it is sO 2, in the following description, sometimes expressed as "sO 2" in and SOx synonymous behalf of SOx) are oxidized to sO 3 by the precious metal catalyst Pt, furthermore, the sO 3 and sulfuric It is considered that the NOx occlusion agent is occluded in the form of a salt (for example, when the NOx occlusion agent is mainly composed of potassium (K), K 2 SO 4 ). Therefore, in the following description, SOx stored in the NOx storage agent in the form of sulfate is also referred to as “active storage SOx”.

なお、ＳＯｘが硫酸塩の形でＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵される場合、硫酸塩は、ＮＯｘが硝酸塩の形でＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵される場合と同様に、ＮＯｘ吸蔵剤の内部に吸蔵されるのか、それとも、ＮＯｘ吸蔵剤の表面近傍にのみ吸蔵されるのかは定かではないが、本発明者は、ＮＯｘ吸蔵剤の内部（もちろん、この場合、ＮＯｘ吸蔵剤の表面近傍も含まれる）に吸蔵されるものと考えている。   When SOx is stored in the NOx storage agent in the form of sulfate, is the sulfate stored in the NOx storage agent in the same manner as when NOx is stored in the NOx storage agent in the form of nitrate? It is not certain whether or not the NOx occlusion agent is occluded only in the vicinity of the surface of the NOx occlusion agent. I think.

一方、ＮＯｘ触媒の温度がその活性温度以下である場合、図４（Ｂ）に示されているように、排気ガス中のＳＯ２がＳＯ２のままの形、あるいは、亜硫酸塩の形、あるいは、亜硫酸イオンの形でＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されるものと考えられる。すなわち、ＮＯｘ触媒が非活性状態にあることから、ＳＯ２は硫酸塩の形でＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されないが、ＳＯ２の形、あるいは、亜硫酸塩の形、あるいは、亜硫酸イオンの形（以下これらの形を代表して「ＳＯ２の形」とも表現する）で、ＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されるものと考えられる。したがって、以下の説明では、ＳＯ２の形、あるいは、亜硫酸塩の形、あるいは、亜硫酸イオンの形でＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されているＳＯｘを「非活性吸蔵ＳＯｘ」ともいう。 On the other hand, when the temperature of the NOx catalyst is equal to or lower than the activation temperature, as shown in FIG. 4B, the SO 2 in the exhaust gas remains in the form of SO 2 , or the sulfite form, It is considered that the NOx occlusion agent is occluded in the form of sulfite ions. That is, since the NOx catalyst is in an inactive state, SO 2 is not occluded by the NOx storage agent in the form of sulfate, but is in the form of SO 2 , sulfite, or sulfite ion (hereinafter referred to as these). in the form of a representative of expressing as "form of SO 2"), considered to be occluded in the NOx storage agent. Therefore, in the following description, SOx occluded in the NOx occlusion agent in the form of SO 2 , sulfite, or sulfite ion is also referred to as “inactive occlusion SOx”.

なお、ＳＯｘがＳＯ２の形、あるいは、亜硫酸塩の形、あるいは、亜硫酸イオンの形でＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵される場合、ＳＯ２は、ＮＯｘ吸蔵剤の内部に吸蔵されるのか、それとも、ＮＯｘ吸蔵剤の表面近傍にのみ吸蔵されるのか、あるいは、ＮＯｘ吸蔵剤の表面に吸蔵されるのかは定かではないが、本発明者は、ＮＯｘ吸蔵剤の表面に吸蔵されるものと考えている。 Note that when SOx is the form of SO 2, or, in the form of sulfite, or, to be occluded by the NOx storage agent in the form of sulfite ion, SO 2 either being occluded in the interior of the NOx storage agent, or, NOx Although it is not certain whether it is occluded only in the vicinity of the surface of the occlusion agent or occluded on the surface of the NOx occlusion agent, the present inventor believes that it is occluded on the surface of the NOx occlusion agent.

ところで、上述したように、本発明の実施の形態では、排気ガスの空燃比がリーンである間は、ＮＯｘ触媒２５に排気ガス中のＮＯｘを吸蔵しておく。ここで、ＮＯｘ触媒２５が吸蔵可能なＮＯｘの量には限界があり、ＮＯｘ触媒２５に吸蔵されているＮＯｘの量がＮＯｘ触媒２５が吸蔵可能なＮＯｘの最大量を超えてしまうと、もはや、ＮＯｘ触媒２５はＮＯｘを吸蔵できなくなってしまう。   Incidentally, as described above, in the embodiment of the present invention, the NOx in the exhaust gas is stored in the NOx catalyst 25 while the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean. Here, there is a limit to the amount of NOx that can be stored in the NOx catalyst 25. When the amount of NOx stored in the NOx catalyst 25 exceeds the maximum amount of NOx that can be stored in the NOx catalyst 25, the NOx catalyst 25 can no longer store. The NOx catalyst 25 cannot store NOx.

そこで、本実施形態では、まず、次式（１）に従って、ＮＯｘ触媒２５が吸蔵しているトータルのＮＯｘ量（以下「トータルＮＯｘ量」という）ＮＯＸｔｏｔａｌを算出する。
ＮＯＸｔｏｔａｌ＝ＮＯＸｈｉｇｈ＋ＮＯＸｌｏｗ …（１）
ここで、「ＮＯＸｈｉｇｈ」は、硝酸塩の形でＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されているＮＯｘ（活性吸蔵ＮＯｘ）の量であり、「ＮＯＸｌｏｗ」は、ＮＯ２の形でＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されているＮＯｘ（非活性吸蔵ＮＯｘ）の量である。 Therefore, in the present embodiment, first, the total NOx amount stored in the NOx catalyst 25 (hereinafter referred to as “total NOx amount”) NOXtotal is calculated according to the following equation (1).
NOXtotal = NOXhigh + NOXlow (1)
Here, “NOXhigh” is the amount of NOx (active storage NOx) stored in the NOx storage agent in the form of nitrate, and “NOXlow” is NOx stored in the NOx storage agent in the form of NO 2 . It is the amount of (inactive occlusion NOx).

そして、本発明の実施形態では、このトータルＮＯｘ量ＮＯＸｔｏｔａｌがＮＯｘ触媒２５が吸蔵可能なＮＯｘの最大量を超える前に、ＮＯｘ触媒２５に理論空燃比またはリッチの排気ガスを供給する。このように、ＮＯｘ触媒２５に理論空燃比またはリッチの排気ガスが供給され、このとき、ＮＯｘ触媒２５の温度が活性温度以上となっていれば、図５（Ａ）に示されているように、活性吸蔵ＮＯｘがＮＯｘ吸蔵剤から放出される。そして、こうして放出されたＮＯｘは、排気ガス中の未燃ＨＣやＣＯを還元剤として、還元浄化される。また、このとき、図５（Ｂ）に示されているように、非活性吸蔵ＮＯｘもＮＯｘ吸蔵剤から放出され、これも、排気ガス中の未燃ＨＣやＣＯを還元剤として、還元浄化される。   In the embodiment of the present invention, the stoichiometric air-fuel ratio or rich exhaust gas is supplied to the NOx catalyst 25 before the total NOx amount NOXtotal exceeds the maximum amount of NOx that the NOx catalyst 25 can store. In this way, if the stoichiometric air-fuel ratio or rich exhaust gas is supplied to the NOx catalyst 25, and the temperature of the NOx catalyst 25 is equal to or higher than the activation temperature at this time, as shown in FIG. The active storage NOx is released from the NOx storage agent. The NOx released in this way is reduced and purified using unburned HC or CO in the exhaust gas as a reducing agent. At this time, as shown in FIG. 5B, the inactive occlusion NOx is also released from the NOx occlusion agent, and this is also reduced and purified using unburned HC or CO in the exhaust gas as a reducing agent. The

なお、本発明の実施形態では、上式（１）のＮＯＸｈｉｇｈは、ＮＯｘ触媒２５の温度が活性温度以上であるときに次式（２）に従って算出される値であり、上式（１）のＮＯＸｌｏｗは、ＮＯｘ触媒２５の温度が活性温度以下であるときに次式（３）に従って算出される値である。
ＮＯＸｈｉｇｈ＝ΔＮＯＸ×Ｋ１ …（２）
ＮＯＸｌｏｗ＝ΔＮＯＸ×Ｋ２ …（３） In the embodiment of the present invention, NOXhigh in the above equation (1) is a value calculated according to the following equation (2) when the temperature of the NOx catalyst 25 is equal to or higher than the activation temperature. NOXlow is a value calculated according to the following equation (3) when the temperature of the NOx catalyst 25 is equal to or lower than the activation temperature.
NOXhigh = ΔNOX × K1 (2)
NOXlow = ΔNOX × K2 (3)

ここで、「ΔＮＯＸ」は、単位時間当たり（あるいは、単位機関回転数当たり）に内燃機関から排出されるＮＯｘ量である。また、「Ｋ１」は、ＮＯｘ触媒２５の温度が活性温度以上であるときに内燃機関から排出されるＮＯｘのうちＮＯｘ吸蔵剤に硝酸塩の形で吸蔵されるＮＯｘの割合であり、図６に示されているように、ＮＯｘ吸蔵剤の飽和率Ｒが比較的小さい間は或る一定の大きい値Ｋ１ｈｉｇｈ（≒１．０）をとるが、ＮＯｘ吸蔵剤の飽和率Ｒが或る一定値αを超えると徐々に小さくなり、ＮＯｘ吸蔵剤の飽和率が１００％となると零になる値である。また、「Ｋ２」は、ＮＯｘ触媒２５の温度が活性温度以下であるときに内燃機関から排出されるＮＯｘのうちＮＯｘ吸蔵剤にＮＯ２の形で吸蔵されるＮＯｘの割合であり、ＮＯｘ吸蔵剤の飽和率Ｒが比較的小さい間は或る一定の大きい値Ｋ２ｈｉｇｈ（＜１．０）をとるが、ＮＯｘ吸蔵剤の飽和率Ｒが或る一定値αを超えると徐々に小さくなり、ＮＯｘ吸蔵剤の飽和率Ｒが１００％となると零になる値である。 Here, “ΔNOX” is the amount of NOx discharged from the internal combustion engine per unit time (or per unit engine speed). “K1” is the ratio of NOx occluded in the form of nitrate in the NOx occlusion agent out of NOx discharged from the internal combustion engine when the temperature of the NOx catalyst 25 is equal to or higher than the activation temperature, and is shown in FIG. As shown, while the saturation rate R of the NOx storage agent is relatively small, it takes a certain large value K1high (≈1.0), but the saturation rate R of the NOx storage agent has a certain constant value α. When it exceeds, it becomes gradually smaller and becomes zero when the saturation rate of the NOx storage agent reaches 100%. “K2” is the ratio of NOx occluded in the form of NO 2 in the NOx occlusion agent in the NOx exhausted from the internal combustion engine when the temperature of the NOx catalyst 25 is equal to or lower than the activation temperature. It takes a certain large value K2high (<1.0) while the saturation rate R of the NOx is relatively small. However, when the saturation rate R of the NOx storage agent exceeds a certain fixed value α, the NOx storage is gradually reduced. When the saturation rate R of the agent reaches 100%, the value becomes zero.

なお、Ｋ２は、Ｋ１よりも小さい値である。また、ＮＯｘ吸蔵剤の飽和率Ｒとは、ＮＯｘ吸蔵剤が最大限に吸蔵可能なＮＯｘ量を「ＮＯＸｍａｘ」とし、ＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されているトータルのＮＯｘ量とＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されているトータルのＳＯｘ量（この量の算出方法については、後に説明する）との和を「ＡＯＸ」としたときに、次式（４）によって表される値である。
Ｒ＝ＡＯＸ／ＮＯＸｍａｘ×１００ …（４） K2 is a value smaller than K1. Further, the saturation rate R of the NOx storage agent is defined as “NOXmax”, which is the maximum amount of NOx that can be stored by the NOx storage agent, and the total NOx stored in the NOx storage agent and the NOx storage agent. This is a value represented by the following equation (4) when the sum of the total SOx amount (the method for calculating this amount will be described later) is “AOX”.
R = AOX / NOXmax × 100 (4)

また、非活性吸蔵ＮＯｘは、ＮＯｘ触媒２５に流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときに、ＮＯｘ触媒２５の温度が活性温度以上となると、図７に示されているように、或る一定の割合（すなわち、或る一定の移行速度）でもって、活性吸蔵ＮＯｘに移行する。   Further, when the temperature of the NOx catalyst 25 becomes equal to or higher than the activation temperature when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 25 is lean, the inactive occlusion NOx is, as shown in FIG. It shifts to the active storage NOx at a certain rate (that is, a certain transition speed).

ところで、上述したように、本実施形態では、ＮＯｘ触媒２５のＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されているＮＯｘの量がＮＯｘ吸蔵剤が吸蔵可能なＮＯｘの最大量（以下「最大ＮＯｘ吸蔵可能量」という）を超えてしまう前に、ＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されているＮＯｘをＮＯｘ吸蔵剤から除去するようにしている。ところが、ＮＯｘ吸蔵剤にＳＯｘが吸蔵されると、ＮＯｘ吸蔵剤の最大ＮＯｘ吸蔵可能量は、ＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されているＳＯｘの量の分だけ低下してしまう。したがって、ＮＯｘ吸蔵剤の最大ＮＯｘ吸蔵可能量をできるだけ高く維持するためには、適宜、ＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されているＳＯｘをＮＯｘ吸蔵剤から除去することが好ましい。   As described above, in the present embodiment, the amount of NOx stored in the NOx storage agent of the NOx catalyst 25 is the maximum amount of NOx that can be stored in the NOx storage agent (hereinafter referred to as “maximum NOx storage capacity”). The NOx occluded in the NOx occlusion agent is removed from the NOx occlusion agent before exceeding the NOx occlusion agent. However, when SOx is occluded in the NOx occlusion agent, the maximum NOx occlusion amount of the NOx occlusion agent decreases by the amount of SOx occluded in the NOx occlusion agent. Therefore, in order to keep the maximum NOx storage capacity of the NOx storage agent as high as possible, it is preferable to appropriately remove SOx stored in the NOx storage agent from the NOx storage agent.

ここで、ＮＯｘ触媒２５の温度がその活性温度よりも高い温度となり且つＮＯｘ触媒２５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となると、図８（Ａ）に示されているように、活性吸蔵ＳＯｘがＮＯｘ吸蔵剤から放出される。また、このとき、図８（Ｂ）に示されているように、非活性吸蔵ＳＯｘもＮＯｘ吸蔵剤から放出される。   Here, when the temperature of the NOx catalyst 25 becomes higher than its activation temperature and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 25 becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich, as shown in FIG. The active storage SOx is released from the NOx storage agent. At this time, as shown in FIG. 8B, the inactive occlusion SOx is also released from the NOx occlusion agent.

そこで、本実施形態では、ＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されているＳＯｘの量が予め定められた量（以下「Ｓ再生判定値」という）を超えたときに、ＮＯｘ触媒２５の温度をＳＯｘが放出される温度（上述したように、この温度は、ＮＯｘ触媒２５の活性温度よりも高く、以下「ＳＯｘ放出温度」という）にまで上昇させると共に、ＮＯｘ触媒２５に理論空燃比またはリッチの排気ガスを供給する。これにより、ＮＯｘ吸蔵剤からＳＯｘを除去する。なお、上記Ｓ再生判定値は、ＮＯｘ吸蔵剤の最大ＮＯｘ吸蔵可能量が或る一定量以上に維持されるような値に設定される。   Therefore, in this embodiment, when the amount of SOx stored in the NOx storage agent exceeds a predetermined amount (hereinafter referred to as “S regeneration determination value”), the temperature of the NOx catalyst 25 is released. (As described above, this temperature is higher than the activation temperature of the NOx catalyst 25 and hereinafter referred to as “SOx release temperature”), and the stoichiometric air-fuel ratio or rich exhaust gas is supplied to the NOx catalyst 25 To do. Thereby, SOx is removed from the NOx storage agent. The S regeneration determination value is set to a value such that the maximum NOx storable amount of the NOx occluding agent is maintained above a certain amount.

なお、上述したように、ＮＯｘ触媒２５に理論空燃比またはリッチの排気ガスを供給したときのＮＯｘ触媒２５の温度Ｔと、活性吸蔵ＳＯｘのうち除去されるＳＯｘの割合Ｒｈｉｇｈ、および、非活性吸蔵ＳＯｘのうち除去されるＳＯｘの割合Ｒｌｏｗとの関係を、図９に示した。図示されているように、非活性吸蔵ＳＯｘが除去され始まるＮＯｘ触媒２５の温度Ｔｌｏｗは、活性吸蔵ＳＯｘが除去され始まるＮＯｘ触媒２５の温度Ｔｈｉｇｈよりも低い。すなわち、非活性吸蔵ＳＯｘのほうが、活性吸蔵ＳＯｘよりも、除去されやすいと言える。   Note that, as described above, the temperature T of the NOx catalyst 25 when the stoichiometric air-fuel ratio or rich exhaust gas is supplied to the NOx catalyst 25, the ratio Rhigh of the SOx to be removed from the active storage SOx, and the inactive storage FIG. 9 shows the relationship between the SOx ratio Rlow of SOx to be removed. As shown in the drawing, the temperature Tlow of the NOx catalyst 25 at which the inactive storage SOx starts to be removed is lower than the temperature High of the NOx catalyst 25 at which the active storage SOx starts to be removed. That is, it can be said that inactive occlusion SOx is easier to remove than active occlusion SOx.

ところで、上述したように、ＮＯｘ触媒２５のＮＯｘ吸蔵剤には、ＮＯｘ触媒２５の温度が活性温度以下であるときにも、排気ガス中のＳＯ２がＳＯ２の形で、ＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵される。ＮＯｘ吸蔵剤の最大ＮＯｘ吸蔵可能量は、このようにＳＯ２の形で吸蔵されているＳＯｘ（非活性吸蔵ＳＯｘ）によっても低下せしめられてしまう。したがって、ＮＯｘ吸蔵剤からＳＯｘを除去するか否かを判定するために用いられるＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されているＳＯｘの量（以下「トータルＳＯｘ量」という）には、ＳＯ２の形でＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されているＳＯｘをも含めるべきである。 Incidentally, as described above, the NOx occluding agent of the NOx catalyst 25, when the temperature of the NOx catalyst 25 is equal to or less than the activation temperature even in the form SO 2 is SO 2 in the exhaust gas, the NOx occluding agent Is done. The maximum NOx storable amount of the NOx occluding agent is also lowered by SOx (inactive occluding SOx) stored in the form of SO 2 in this way. Therefore, the amount of SOx stored in the NOx storage agent used to determine whether or not to remove SOx from the NOx storage agent (hereinafter referred to as “total SOx amount”) is stored in the form of SO 2. The SOx stored in the agent should also be included.

そこで、本実施形態では、以下のようにして、トータルＳＯｘ量を算出する。まず、ＮＯｘ触媒２５の温度が活性温度以上である場合、ＮＯｘ吸蔵剤には、内燃機関から排出されるＳＯｘの量に応じた量のＳＯｘが硫酸塩の形で吸蔵される。したがって、単位時間当たり（あるいは、単位機関回転数当たり）に内燃機関から排出されるＳＯｘ量をΔＳＯＸとすると、ＮＯｘ触媒２５の温度が活性温度以上であるときに単位時間当たり（単位機関回転数当たり）にＮＯｘ吸蔵剤に硫酸塩の形で吸蔵されるＳＯｘ量ΔＳＯＸｈｉｇｈは、次式（５）に従って算出可能である。
ΔＳＯＸｈｉｇｈ＝ΔＳＯＸ×Ｋ３ …（５） Therefore, in the present embodiment, the total SOx amount is calculated as follows. First, when the temperature of the NOx catalyst 25 is equal to or higher than the activation temperature, the NOx storage agent stores SOx in an amount corresponding to the amount of SOx discharged from the internal combustion engine in the form of sulfate. Therefore, assuming that the amount of SOx discharged from the internal combustion engine per unit time (or per unit engine speed) is ΔSOX, per unit time (per unit engine speed) when the temperature of the NOx catalyst 25 is equal to or higher than the activation temperature. The SOx amount ΔSOXhigh stored in the NOx storage agent in the form of sulfate can be calculated according to the following equation (5).
ΔSOXhigh = ΔSOX × K3 (5)

ここで、「Ｋ３」は、内燃機関から排出されるＳＯｘのうちＮＯｘ吸蔵剤に硫酸塩の形で吸蔵されるＳＯｘの割合であり、図１０に示されているように、ＮＯｘ吸蔵剤の飽和率Ｒが比較的小さい間は或る一定の大きい値Ｋ３ｈｉｇｈ（＜１．０）をとるが、ＮＯｘ吸蔵剤の飽和率が或る一定値βを超えると徐々に小さくなり、ＮＯｘ吸蔵剤の飽和率が１００％になると零になる値である。   Here, “K3” is the proportion of SOx stored in the NOx storage agent in the form of sulfate in the SOx discharged from the internal combustion engine, and as shown in FIG. 10, the saturation of the NOx storage agent. While the rate R is relatively small, it takes a certain large value K3high (<1.0). However, when the saturation rate of the NOx storage agent exceeds a certain value β, it gradually decreases and the NOx storage agent is saturated. It is a value that becomes zero when the rate reaches 100%.

そして、ＮＯｘ吸蔵剤に硫酸塩の形で吸蔵されているトータルのＳＯｘ量ＳＯＸｈｉｇｈは、次式（６）に従って算出可能である。
ＳＯＸｈｉｇｈ＝ΣΔＳＯＸｈｉｇｈ＝Σ（ΔＳＯＸ×Ｋ３） …（６） The total SOx amount SOXhigh stored in the form of sulfate in the NOx storage agent can be calculated according to the following equation (6).
SOXhigh = ΣΔSOXhigh = Σ (ΔSOX × K3) (6)

一方、ＮＯｘ触媒２５の温度が活性温度以下である場合、ＮＯｘ吸蔵剤には、内燃機関から排出されるＳＯｘの量に応じた量のＳＯｘがＳＯ２の形で吸蔵される。したがって、単位時間当たり（あるいは、単位機関回転数当たり）ＮＯｘ吸蔵剤にＳＯ２の形で吸蔵されるＳＯｘ量ΔＳＯＸｌｏｗは、次式（７）に従って算出可能である。
ΔＳＯＸｌｏｗ＝ΔＳＯＸ×Ｋ４ …（７） On the other hand, when the temperature of the NOx catalyst 25 is equal to or lower than the activation temperature, an amount of SOx corresponding to the amount of SOx discharged from the internal combustion engine is stored in the form of SO 2 in the NOx storage agent. Therefore, the SOx amount ΔSOXlow stored in the form of SO 2 in the NOx storage agent per unit time (or per unit engine speed) can be calculated according to the following equation (7).
ΔSOXlow = ΔSOX × K4 (7)

ここで、「Ｋ４」は、内燃機関から排出されるＳＯｘのうちＮＯｘ吸蔵剤にＳＯ２の形で吸蔵されるＳＯｘの割合であり、図１０に示されているように、ＮＯｘ吸蔵剤の飽和率Ｒが比較的小さい間は或る一定の大きい値Ｋ４ｈｉｇｈ（≒１．０）をとるが、ＮＯｘ吸蔵剤の飽和率が或る一定値βを超えると徐々に小さくなり、ＮＯｘ吸蔵剤の飽和率が１００％になると零になる値である。 Here, “K4” is the ratio of SOx stored in the form of SO 2 in the NOx storage agent in the SOx discharged from the internal combustion engine. As shown in FIG. 10, the saturation of the NOx storage agent While the rate R is relatively small, it takes a certain large value K4high (≈1.0), but when the saturation rate of the NOx storage agent exceeds a certain fixed value β, it gradually decreases and the saturation of the NOx storage agent It is a value that becomes zero when the rate reaches 100%.

そして、ＮＯｘ吸蔵剤にＳＯ２の形で吸蔵されているトータルのＳＯｘ量Ｓｌｏｗは、次式（８）に従って算出可能である。
ＳＯＸｌｏｗ＝ΣΔＳＯＸｌｏｗ＝Σ（ΔＳＯＸ×Ｋ４） …（８） The total SOx amount Slow stored in the form of SO 2 in the NOx storage agent can be calculated according to the following equation (8).
SOXlow = ΣΔSOXlow = Σ (ΔSOX × K4) (8)

そして、本発明の第１実施形態では、ＮＯｘ触媒２５のＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されているトータルのＳＯｘ量（トータルＳＯｘ量）ＳＯＸｔｏｔａｌは、次式（９）に従って算出される。
ＳＯＸｔｏｔａｌ＝ＳＯＸｈｉｇｈ＋ＳＯＸｌｏｗ …（９）
すなわち、第１実施形態では、硫酸塩の形で吸蔵されているＳＯｘ（活性吸蔵ＳＯｘ）の量ＳＯＸｈｉｇｈとＳＯ２の形で吸蔵されているＳＯｘ（非活性吸蔵ＳＯｘ）の量ＳＯＸｌｏｗとの和が、トータルＳＯｘ量として用いられるのである。 In the first embodiment of the present invention, the total SOx amount (total SOx amount) SOXtotal stored in the NOx storage agent of the NOx catalyst 25 is calculated according to the following equation (9).
SOXtotal = SOXhigh + SOXlow (9)
That is, in the first embodiment, the sum of the amount SOXlow of SOx (inactive occluding SOx), which is occluded in the form of an amount SOXhigh and SO 2 of SOx (active occluding SOx), which is occluded in the form of sulfate It is used as the total SOx amount.

なお、上述した実施形態では、「Ｋ３」および「Ｋ４」を用いているが、場合によっては、これらを用いなくてもよい。すなわち、場合によっては、Ｋ３＝１．０、Ｋ４＝１．０としてもよい。   In the above-described embodiment, “K3” and “K4” are used. However, in some cases, these may not be used. That is, in some cases, K3 = 1.0 and K4 = 1.0 may be set.

ところで、排気ガス中に含まれているＮＯｘは、ほとんどがＮＯであって、ＮＯ２は比較的少ない。したがって、排気ガス中のＮＯｘを十分にＮＯｘ触媒２５のＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵させるためには、ＮＯｘ触媒２５の温度を活性温度以上に維持しておくことが好ましい。言い換えれば、ＮＯｘ触媒２５の温度が活性温度以下であると、ＮＯｘ触媒２５のＮＯｘ吸蔵剤には、排気ガス中のＮＯ２しか吸蔵されず、ＮＯｘのほとんどを占めるＮＯはＮＯｘ触媒２５下流へと流出してしまうことになる。そこで、本発明の実施形態では、ＮＯｘ触媒２５の温度をできるだけ活性温度以上に維持するようにしている。 Meanwhile, NOx contained in the exhaust gas is mostly a NO, NO 2 is relatively small. Therefore, in order to sufficiently store NOx in the exhaust gas in the NOx storage agent of the NOx catalyst 25, it is preferable to maintain the temperature of the NOx catalyst 25 at or above the activation temperature. In other words, when the temperature of the NOx catalyst 25 is equal to or lower than the activation temperature, the NOx storage agent of the NOx catalyst 25 stores only NO 2 in the exhaust gas, and NO occupying most of the NOx goes downstream of the NOx catalyst 25. It will be leaked. Therefore, in the embodiment of the present invention, the temperature of the NOx catalyst 25 is maintained as high as possible or higher than the activation temperature.

一方、非活性吸蔵ＳＯｘは、ＮＯｘ触媒２５に流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときに、ＮＯｘ触媒２５の温度が活性温度以上になると、図１１に示されているように、或る一定の割合（すなわち、或る一定の移行速度）でもって、活性吸蔵ＳＯｘに移行する。したがって、ＮＯｘ触媒２５の温度をできるだけ活性温度以上に維持している場合、非活性吸蔵ＳＯｘの一部は、活性吸蔵ＳＯｘに移行している。そして、上述したように、非活性吸蔵ＳＯｘのほうが、活性吸蔵ＳＯｘよりも、ＮＯｘ吸蔵剤から除去されやすい。言い換えれば、上述したようにして算出されるトータルＳＯｘ量が同じであっても、活性吸蔵ＳＯｘが多いほど、早いタイミングでＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されているＳＯｘをＮＯｘ吸蔵剤から除去すべきである。   On the other hand, when the temperature of the NOx catalyst 25 becomes equal to or higher than the activation temperature when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 25 is lean, the inactive occlusion SOx is certain as shown in FIG. It shifts to the active occlusion SOx at a certain rate (that is, a certain transition speed). Therefore, when the temperature of the NOx catalyst 25 is maintained as high as possible or higher than the activation temperature, a part of the inactive occlusion SOx has shifted to the active occlusion SOx. As described above, the non-active storage SOx is more easily removed from the NOx storage agent than the active storage SOx. In other words, even if the total SOx amount calculated as described above is the same, the greater the active storage SOx, the faster the SOx stored in the NOx storage agent should be removed from the NOx storage agent. .

そこで、以下のようにして、トータルＳＯｘ量を算出するようにしてもよい。まず、ＮＯｘ触媒２５の温度が活性温度以上となったときに、非活性吸蔵ＳＯｘのうち活性吸蔵ＳＯｘに移行したＳＯｘの量ＳＯＸｈｉｇｈａは、次式（１０）に従って算出可能である。
ＳＯＸｈｉｇｈａ＝ＳＯＸｌｏｗ×Ｋ５ …（１０）
ここで、「ＳＯＸｌｏｗ」は、上式（１０）の実行時における非活性吸蔵ＳＯｘの量であって、上式（７）に従って算出される値である。また、「Ｋ５」は、ＮＯｘ吸蔵剤が活性状態にあるときに、非活性吸蔵ＳＯｘのうち活性吸蔵ＳＯｘに移行するＳＯｘの割合であって、１．０以下の値である。なお、ＳＯＸｈｉｇｈａは、ＮＯｘ触媒２５の温度が活性温度よりも高くなるほど大きくなる。 Therefore, the total SOx amount may be calculated as follows. First, when the temperature of the NOx catalyst 25 becomes equal to or higher than the activation temperature, the amount SOXhigh of the SOx transferred to the active storage SOx among the non-active storage SOx can be calculated according to the following equation (10).
SOXhigh = SOXlow × K5 (10)
Here, “SOXlow” is the amount of inactive occlusion SOx when the above equation (10) is executed, and is a value calculated according to the above equation (7). “K5” is the ratio of SOx that shifts to the active storage SOx in the non-active storage SOx when the NOx storage agent is in the active state, and is a value of 1.0 or less. In addition, SOXhigh becomes larger as the temperature of the NOx catalyst 25 becomes higher than the activation temperature.

また、ＮＯｘ触媒２５の温度が活性温度以上となっても非活性吸蔵ＳＯｘとしてＮＯｘ吸蔵剤に残っている非活性吸蔵ＳＯｘの量ＳＯＸｌｏｗｒは、次式（１１）に従って算出できる。
ＳＯＸｌｏｗｒ＝ＳＯＸｌｏｗ−ＳＯＸｌｏｗ×Ｋ５ …（１１）
ここで、「ＳＯＸｌｏｗ」は、上式（１１）の実行時における非活性吸蔵ＳＯｘの量であって、上式（７）に従って算出される値であり、「Ｋ５」は、上述したように、ＮＯｘ吸蔵剤が活性状態にあるときに非活性吸蔵ＳＯｘのうち活性吸蔵ＳＯｘに移行するＳＯｘの割合である。 Further, even if the temperature of the NOx catalyst 25 becomes equal to or higher than the activation temperature, the amount SOXlower of the non-active storage SOx remaining in the NOx storage agent as the non-active storage SOx can be calculated according to the following equation (11).
SOXlow = SOXlow−SOXlow × K5 (11)
Here, “SOXlow” is the amount of inactive occlusion SOx at the time of execution of the above equation (11), and is a value calculated according to the above equation (7), and “K5” is as described above. This is the ratio of the SOx that shifts to the active storage SOx in the inactive storage SOx when the NOx storage agent is in the active state.

そして、次式（１２）に従って、トータルＳＯｘ量ＳＯＸｔｏｔａｌが算出される。
ＳＯＸｔｏｔａｌ＝（ＳＯＸｈｉｇｈ＋ＳＯＸｈｉｇｈａ）×Ｋ６＋ＳＯＸｌｏｗｒ×Ｋ７ …（１２）
ここで、「Ｋ６」は、活性吸蔵ＳＯｘの量に対する重み係数であって、１．０よりも大きい値であり、「Ｋ７」は、非活性吸蔵ＳＯｘの量に対する重み係数であって、１．０よりも小さい値である。 Then, the total SOx amount SOXtotal is calculated according to the following equation (12).
SOXtotal = (SOXhigh + SOXhigh) × K6 + SOXlow × K7 (12)
Here, “K6” is a weighting coefficient for the amount of the active storage SOx and is a value larger than 1.0, and “K7” is a weighting coefficient for the amount of the non-active storage SOx. It is a value smaller than 0.

上式（１２）によれば、活性吸蔵ＳＯｘ量は、実際の量よりも多めに評価されることになる。これに対し、非活性吸蔵ＳＯｘ量は、実際の量よりも少なめに評価されることになる。すなわち、上述した実施形態によれば、活性吸蔵ＳＯｘ量が多いほど、より早い段階で、ＮＯｘ吸蔵剤からＳＯｘを除去するために、ＮＯｘ触媒２５の温度がＳ放出温度とされると共にＮＯｘ触媒２５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とされることになる。   According to the above equation (12), the active occlusion SOx amount is evaluated more than the actual amount. On the other hand, the inactive occlusion SOx amount is evaluated to be smaller than the actual amount. That is, according to the above-described embodiment, as the amount of the active storage SOx increases, the temperature of the NOx catalyst 25 is set to the S release temperature and the NOx catalyst 25 in order to remove SOx from the NOx storage agent at an earlier stage. The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the engine is made the stoichiometric air-fuel ratio or rich.

また、上式（１２）を利用する以外にも、活性吸蔵ＳＯｘ量や非活性吸蔵ＳＯｘ量に応じて、ＮＯｘ吸蔵剤からＳＯｘを除去する処理（以下「ＳＯｘ除去処理」という）の実行期間や、このＳＯｘ除去処理におけるＮＯｘ触媒２５の目標温度や、このＳＯｘ除去処理においてＮＯｘ触媒２５に供給する排気ガスのリッチ度合などを設定するようにしてもよい。   In addition to using the above equation (12), an execution period of a process of removing SOx from the NOx storage agent (hereinafter referred to as “SOx removal process”) according to the amount of active storage SOx or the amount of inactive storage SOx, The target temperature of the NOx catalyst 25 in this SOx removal process, the richness of exhaust gas supplied to the NOx catalyst 25 in this SOx removal process, and the like may be set.

例えば、非活性吸蔵ＳＯｘのほうが、活性吸蔵ＳＯｘよりも、ＮＯｘ吸蔵剤から除去されやすいのであるから、ＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されているＳＯｘのうち、非活性吸蔵ＳＯｘの割合が高いほど、ＳＯｘ除去処理の実行期間を短く設定したり、ＳＯｘ除去処理におけるＮＯｘ触媒２５の目標温度を低く設定したり、ＳＯｘ除去処理においてＮＯｘ触媒２５に供給する排気ガスのリッチ度合を小さく設定したりするようにしてもよい。   For example, inactive occlusion SOx is easier to remove from the NOx occlusion agent than active occlusion SOx, so the higher the proportion of inactive occlusion SOx in the SOx occluded in the NOx occlusion agent, the more the SOx removal. The processing execution period is set short, the target temperature of the NOx catalyst 25 in the SOx removal process is set low, or the richness of the exhaust gas supplied to the NOx catalyst 25 is set small in the SOx removal process. Also good.

ところで、上述した実施形態では、機関運転中、ＮＯｘ触媒２５を活性状態に維持するようにしている。しかしながら、機関運転中、積極的にＮＯｘ触媒２５を非活性状態で利用するようにしてもよい。すなわち、ＮＯｘ触媒２５よりも上流の排気通路内に、ＮＯｘ触媒２５が非活性状態であっても（すなわち、ＮＯｘ触媒２５の温度が活性温度よりも低くても）活性状態となっている酸化触媒を配置した場合、排気ガス中のＮＯはこの酸化触媒を通過するときにＮＯ２に酸化せしめられる。このようにＮＯｘ触媒２５に排気ガスが流入する前に、排気ガス中のＮＯがＮＯ２に酸化せしめられていれば、ＮＯｘ触媒２５が非活性状態にあっても、排気ガス中のＮＯ２は、ＮＯ２の形でＮＯｘ触媒２５のＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵される。したがって、この場合には、機関運転中、積極的にＮＯｘ触媒２５を非活性状態で利用したとしても（すなわち、ＮＯｘ触媒２５の温度を積極的に活性温度以上にまで上昇させなくても）、ＮＯｘ触媒２５のＮＯｘ吸蔵剤にて、排気ガス中のほとんどのＮＯｘ（この場合、ＮＯｘのほとんどをＮＯ２が占めている）を吸蔵させることができる。 By the way, in the above-described embodiment, the NOx catalyst 25 is maintained in an active state during engine operation. However, the NOx catalyst 25 may be actively used in an inactive state during engine operation. That is, an oxidation catalyst that is in an active state in the exhaust passage upstream of the NOx catalyst 25 even if the NOx catalyst 25 is inactive (that is, even if the temperature of the NOx catalyst 25 is lower than the activation temperature). When NO is disposed, NO in the exhaust gas is oxidized to NO 2 when passing through the oxidation catalyst. Thus before the exhaust gas in the NOx catalyst 25 flows, if NO in the exhaust gas is long been oxidized to NO 2, even NOx catalyst 25 is inactive, NO 2 in the exhaust gas and the NOx storage agent of the NOx catalyst 25 in the form of NO 2. Therefore, in this case, even if the NOx catalyst 25 is actively used in an inactive state during engine operation (that is, even if the temperature of the NOx catalyst 25 is not actively increased to the activation temperature or higher), at NOx occluding agent of the NOx catalyst 25 (in this case, most NO 2 accounts for the NOx) most NOx in exhaust gas can be occluded.

図１２は、ＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されているトータルのＮＯｘ量（トータルＮＯｘ量）を算出するためのルーチンの一例を示している。図１２のルーチンでは、始めに、ステップ１０において、ＮＯｘ触媒２５に流入する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆｅｘが理論空燃比Ａ／Ｆｓｔよりもリーンである（Ａ／Ｆｅｘ＞Ａ／Ｆｓｔ）か否かが判別される。ここで、Ａ／Ｆｅｘ＞Ａ／Ｆｓｔであると、ルーチンはステップ１１に進む。一方、Ａ／Ｆｅｘ≦Ａ／Ｆｓｔであると、ルーチンは終了する。   FIG. 12 shows an example of a routine for calculating the total NOx amount (total NOx amount) stored in the NOx storage agent. In the routine of FIG. 12, first, at step 10, whether the air-fuel ratio A / Fex of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 25 is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio A / Fst (A / Fex> A / Fst). Is determined. If A / Fex> A / Fst, the routine proceeds to step 11. On the other hand, if A / Fex ≦ A / Fst, the routine ends.

ステップ１１では、ＮＯｘ触媒２５の温度Ｔｃがその活性温度Ｔｃａ以上である（Ｔｃ≧Ｔｃａ）か否かが判別される。ここで、Ｔｃ≧Ｔｃａであると、ルーチンはステップ１２に進む。一方、Ｔｃ＜Ｔｃａであると、ルーチンはステップ１４に進む。   In step 11, it is determined whether or not the temperature Tc of the NOx catalyst 25 is equal to or higher than the activation temperature Tca (Tc ≧ Tca). Here, if Tc ≧ Tca, the routine proceeds to step 12. On the other hand, if Tc <Tca, the routine proceeds to step 14.

ステップ１２では、前回ステップ１２が実行されたときに硝酸塩の形で吸蔵されているＮＯｘ量として算出された値ＮＯＸｈｉｇｈn-1に、今回のルーチンにおいて内燃機関から排出されたＮＯｘ量ΔＮＯＸｎのうち新たにＮＯｘ吸蔵剤に硝酸塩の形で吸蔵されたＮＯｘ量Ｋ１×ΔＮＯＸｎが加算され、今回のルーチンにおいて硝酸塩の形で吸蔵されているトータルのＮＯｘ量ＮＯＸｈｉｇｈｎが算出される。 In step 12, the value NOXhigh n-1, which was calculated as the amount NOx stored in the form of nitrate when the last step 12 is executed, among the NOx amount DerutaNOX n discharged from the internal combustion engine in the routine new NOx amount occluded in the form of nitrates in the NOx storage agent K1 × ΔNOX n is added, NOx amount NOXhigh n the total being occluded in the form of nitrates in the current routine is calculated.

一方、ステップ１４では、前回ステップ１４が実行されたときにＮＯ２の形で吸蔵されているＮＯｘ量として算出された値ＮＯＸｌｏｗn-1に、今回のルーチンにおいて内燃機関から排出されたＮＯｘ量ΔＮＯＸｎのうち新たにＮＯｘ吸蔵剤にＮＯ２の形で吸蔵されたＮＯｘ量Ｋ２×ΔＮＯＸｎが加算され、今回のルーチンにおいてＮＯ２の形で吸蔵されているトータルのＮＯｘ量ＮＯＸｌｏｗｎが算出される。 On the other hand, at step 14, the NOx amount ΔNOX discharged from the internal combustion engine in this routine is changed to the value NOXlow n−1 calculated as the NOx amount occluded in the form of NO 2 when the previous step 14 was executed. NOx amount K2 × ΔNOX n occluded in the form of NO 2 in the new NOx storage agent of n is added, NOx amount NOXlow n the total being occluded in the form of NO 2 in the current routine is calculated .

ステップ１３では、ステップ１２で算出されたＮＯｘ量ＮＯＸｈｉｇｈｎと、ステップ１４で算出されたＮＯｘ量ＮＯＸｌｏｗｎとの和が、今回のルーチンにおいてＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されているトータルのＮＯｘ量ＮＯＸｔｏｔａｌｎとされる。 In step 13, the NOx amount NOXhigh n calculated in step 12, the sum of the NOx amount NOXlow n calculated in step 14, the NOx amount NOXtotal n the total stored in the NOx storage agent in the routine Is done.

図１３は、ＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されているトータルのＳＯｘ量（トータルＳＯｘ量）を算出するためのルーチンの一例を示している。図１３のルーチンでは、始めに、ステップ２０において、ＮＯｘ触媒２５に流入する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆｅｘが理論空燃比Ａ／Ｆｓｔよりもリーンである（Ａ／Ｆｅｘ＞Ａ／Ｆｓｔ）か否かが判別される。ここで、Ａ／Ｆｅｘ＞Ａ／Ｆｓｔであると、ルーチンはステップ２１に進む。一方、Ａ／Ｆｅｘ≦Ａ／Ｆｓｔであると、ルーチンは終了する。   FIG. 13 shows an example of a routine for calculating the total SOx amount (total SOx amount) stored in the NOx storage agent. In the routine of FIG. 13, first, at step 20, whether or not the air-fuel ratio A / Fex of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 25 is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio A / Fst (A / Fex> A / Fst). Is determined. Here, if A / Fex> A / Fst, the routine proceeds to step 21. On the other hand, if A / Fex ≦ A / Fst, the routine ends.

ステップ２１では、ＮＯｘ触媒２５の温度Ｔｃがその活性温度Ｔｃａ以上である（Ｔｃ≧Ｔｃａ）か否かが判別される。ここで、Ｔｃ≧Ｔｃａであると、ルーチンはステップ２２に進む。一方、Ｔｃ＜Ｔｃａであると、ルーチンはステップ２４に進む。   In step 21, it is determined whether or not the temperature Tc of the NOx catalyst 25 is equal to or higher than the activation temperature Tca (Tc ≧ Tca). Here, if Tc ≧ Tca, the routine proceeds to step 22. On the other hand, if Tc <Tca, the routine proceeds to step 24.

ステップ２２では、前回ステップ２２が実行されたときに硫酸塩の形で吸蔵されているＳＯｘ量として算出された値ＳＯＸｈｉｇｈn-1に、今回のルーチンにおいて内燃機関から排出されたＳＯＸ量ΔＳＯＸｎのうち新たにＮＯｘ吸蔵剤に硫酸塩の形で吸蔵されたＳＯｘ量Ｋ３×ΔＳＯＸｎが加算され、今回のルーチンにおいて硫酸塩の形で吸蔵されているトータルのＳＯｘ量ＳＯＸｈｉｇｈｎが算出される。 In step 22, the value SOXhigh n−1 calculated as the SOx amount occluded in the form of sulfate when the previous step 22 was executed is changed to the SOX amount ΔSOX n discharged from the internal combustion engine in this routine. Of these, the SOx amount K3 × ΔSOX n newly stored in the form of sulfate is added to the NOx storage agent, and the total SOx amount SOXhigh n stored in the form of sulfate is calculated in this routine.

一方、ステップ２４では、前回ステップ２４が実行されたときにＳＯ２の形で吸蔵されているＳＯｘ量として算出された値ＳＯＸｌｏｗn-1に、今回のルーチンにおいて内燃機関から排出されたＳＯｘ量ΔＳＯＸｎのうち新たにＮＯｘ吸蔵剤にＳＯ２の形で吸蔵されたＳＯｘ量Ｋ４×ΔＳＯＸｎが加算され、今回のルーチンにおいてＳＯ２の形で吸蔵されているトータルのＳＯｘ量ＳＯＸｌｏｗｎが算出される。 On the other hand, at step 24, the SOx amount ΔSOX discharged from the internal combustion engine in this routine is changed to the value SOXlow n−1 calculated as the SOx amount stored in the form of SO 2 when the previous step 24 was executed. The SOx amount K4 × ΔSOX n newly stored in the form of SO 2 is added to the NOx storage agent among n , and the total SOx amount SOXlow n stored in the form of SO 2 is calculated in this routine. .

ステップ２３では、ステップ２２で算出されたＳＯｘ量ＳＯＸｈｉｇｈｎと、ステップ２４で算出されたＳＯｘ量ＳＯＸｌｏｗｎとの和が、今回のルーチンにおいてＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵されているトータルのＳＯｘ量ＳＯＸｔｏｔａｌｎとされる。 In step 23, the SOx amount SOXhigh n calculated in step 22, the sum of the amount of SOx SOXlow n calculated in step 24, the SOx amount SOXtotal n the total stored in the NOx storage agent in the routine Is done.

なお、本発明は、排気浄化装置が、ＮＯｘ触媒２５の代わりに、図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）に示したようなＮＯｘ吸蔵剤を担持したＮＯｘ触媒を備えたパティキュレートフィルタ６２を具備する場合にも適用可能である。図示したパティキュレートフィルタ６２は、主に、排気ガス中のパティキュレートを捕集し、捕集されたパティキュレートをＮＯｘ触媒による酸化能によって酸化除去するものである。   In the present invention, the exhaust purification device includes a particulate filter 62 having a NOx catalyst carrying a NOx storage agent as shown in FIGS. 14A and 14B instead of the NOx catalyst 25. It can also be applied to the case where it is provided. The illustrated particulate filter 62 mainly collects particulates in the exhaust gas, and oxidizes and removes the collected particulates by the oxidation ability of the NOx catalyst.

パティキュレートフィルタ６２の構成を簡単に説明すると、このパティキュレートフィルタ６２では、隣接する２つのセル６３，６４のうち一方のセル６３がその一方の端部で栓６５によって塞がれており、他方のセル６４がその他方の端部で栓６６によって塞がれている。したがって、図１４において左側からパティキュレートフィルタ６２に排気ガスが流入した場合、排気ガスは矢印に示したように流れる。このとき、一方のセル６３内に流入した排気ガスは、隔壁６１を通って隣接する他方のセル６４に流入する。   The configuration of the particulate filter 62 will be briefly described. In this particulate filter 62, one of the two adjacent cells 63, 64 is closed by a plug 65 at one end thereof, and the other Cell 64 is plugged by a plug 66 at the other end. Therefore, when the exhaust gas flows into the particulate filter 62 from the left side in FIG. 14, the exhaust gas flows as indicated by an arrow. At this time, the exhaust gas that has flowed into one cell 63 flows into the other cell 64 adjacent through the partition wall 61.

本発明の排気浄化装置を備えた内燃機関の全体図である。1 is an overall view of an internal combustion engine equipped with an exhaust purification device of the present invention. （Ａ）はＮＯｘ触媒の端面図であり、（Ｂ）はＮＯｘ触媒の縦断面図である。(A) is an end view of the NOx catalyst, and (B) is a longitudinal sectional view of the NOx catalyst. （Ａ）はＮＯｘが硝酸塩の形で吸蔵される様子を示し、（Ｂ）はＮＯｘがＮＯ２または亜硝酸塩または亜硝酸イオンの形で吸蔵される様子を示す図である。(A) shows a state in which NOx is occluded in the form of nitrate, and (B) shows a state in which NOx is occluded in the form of NO 2, nitrite or nitrite ion. （Ａ）はＳＯｘが硫酸塩の形で吸蔵される様子を示し、（Ｂ）はＳＯｘがＳＯ２または亜硫酸塩または亜硫酸イオンの形で吸蔵される様子を示す図である。(A) shows how SOx is occluded in the form of sulfate, and (B) is a diagram showing how SOx is occluded in the form of SO 2, sulfite, or sulfite ion. （Ａ）は活性吸蔵ＮＯｘが未燃ＨＣ、ＣＯによって還元浄化される様子を示し、（Ｂ）は非活性吸蔵ＮＯｘが未燃ＨＣ、ＣＯによって還元浄化される様子を示す図である。(A) shows a state where active storage NOx is reduced and purified by unburned HC and CO, and (B) shows a state where non-active storage NOx is reduced and purified by unburned HC and CO. ＮＯｘ吸蔵剤の飽和率Ｒと、活性吸蔵ＮＯｘの割合Ｋ１と、非活性吸蔵ＮＯｘの割合Ｋ２との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the saturation rate R of NOx storage agent, the ratio K1 of active storage NOx, and the ratio K2 of inactive storage NOx. 非活性吸蔵ＮＯｘが活性吸蔵ＮＯｘに移行する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that non-active storage NOx transfers to active storage NOx. （Ａ）は活性吸蔵ＳＯｘが放出される様子を示し、（Ｂ）は非活性吸蔵ＳＯｘが放出される様子を示す図である。(A) shows a state in which active storage SOx is released, and (B) shows a state in which inactive storage SOx is released. ＮＯｘ触媒の温度Ｔと、非活性吸蔵ＳＯｘのうち除去されるＳＯｘの割合Ｒｌｏｗ、および、活性吸蔵ＳＯｘのうち除去されるＳＯｘの割合Ｒｈｉｇｈとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the temperature T of NOx catalyst, the ratio Rlow of SOx removed among non-active storage SOx, and the ratio Rhigh of SOx removed among active storage SOx. ＮＯｘ吸蔵剤の飽和率Ｒと、活性吸蔵ＳＯｘの割合Ｋ３と、非活性吸蔵ＳＯｘの割合Ｋ４との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the saturation rate R of NOx storage agent, the ratio K3 of active storage SOx, and the ratio K4 of non-active storage SOx. 非活性吸蔵ＳＯｘが活性吸蔵ＳＯｘに移行する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that non-active storage SOx transfers to active storage SOx. トータルＮＯｘ量を算出するルーチンの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the routine which calculates total NOx amount. トータルＳＯｘ量を算出するルーチンの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the routine which calculates total SOx amount. （Ａ）はパティキュレートフィルタの端面図であり、（Ｂ）はパティキュレートフィルタの縦断面図である。(A) is an end view of the particulate filter, and (B) is a longitudinal sectional view of the particulate filter.

符号の説明Explanation of symbols

１…機関本体
５…燃焼室
９…排気弁
１０…排気ポート
２２…排気マニホルド
２５…ＮＯｘ触媒
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine body 5 ... Combustion chamber 9 ... Exhaust valve 10 ... Exhaust port 22 ... Exhaust manifold 25 ... NOx catalyst

Claims (3)

流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときにＮＯｘを吸蔵するＮＯｘ触媒を機関排気通路に具備する内燃機関の排気浄化装置において、上記ＮＯｘ触媒が該ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比がリーンであって該ＮＯｘ触媒が活性状態にあると排気ガス中のＳＯｘを第１の形で吸蔵すると共に、該ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比がリーンであって該ＮＯｘ触媒が非活性状態にあると排気ガス中のＳＯｘを第２の形で吸蔵し、該ＮＯｘ触媒に吸蔵されているトータルのＳＯｘの量として、第１の形で吸蔵されているＳＯｘの量と第２の形で吸蔵されているＳＯｘの量との和を用い、
上記ＮＯｘ触媒に吸蔵されているトータルのＳＯｘの量が予め定められた量を超えたときに、該ＮＯｘ触媒の温度を予め定められた温度以上とし且つ該ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリッチとすることによって該ＮＯｘ触媒からＳＯｘを除去するＳＯｘ除去処理を行い、
上記ＳＯｘ除去処理の実行期間と、上記ＳＯｘ除去処理における上記予め定められた温度と、上記ＳＯｘ除去処理における上記ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比との少なくとも１つを、第１の形で吸蔵されたＳＯｘの量と、第２の形で吸蔵されたＳＯｘの量とに応じて制御することを特徴とする排気浄化装置。 In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine having a NOx catalyst for storing NOx in an engine exhaust passage when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, the air-fuel ratio of the exhaust gas into which the NOx catalyst flows into the NOx catalyst is When the NOx catalyst is in a lean state, the SOx in the exhaust gas is occluded in the first form, and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is lean and the NOx catalyst is inactive When in the state, SOx in the exhaust gas is occluded in the second form, and the amount of SOx occluded in the first form and the second form are taken as the total amount of SOx occluded in the NOx catalyst. in have use the sum of the amount of SOx stored,
When the total amount of SOx stored in the NOx catalyst exceeds a predetermined amount, the temperature of the NOx catalyst is set to a predetermined temperature or higher and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst By performing a SOx removal process for removing SOx from the NOx catalyst by making the stoichiometric air-fuel ratio or rich,
At least one of the execution period of the SOx removal process, the predetermined temperature in the SOx removal process, and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst in the SOx removal process is a first form. An exhaust emission control device, which is controlled according to the amount of stored SOx and the amount of SOx stored in the second form . 上記ＮＯｘ触媒は該ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比がリーンであって該ＮＯｘ触媒が活性状態にあるときには排気ガス中のＳＯｘを硫酸塩の形で吸蔵すると共に、該ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比がリーンであって該ＮＯｘ触媒が非活性状態にあるときには排気ガス中のＳＯｘをＳＯ２または亜硫酸イオンまたは亜硫酸塩の形で吸蔵することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。 When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is lean and the NOx catalyst is in an active state, the NOx catalyst stores SOx in the exhaust gas in the form of sulfate and flows into the NOx catalyst. air-fuel ratio of the exhaust gas is a lean of claim 1, characterized in that occlude SOx in the exhaust gas in the form of SO 2 or sulfite ions or sulfite is when the NOx catalyst is in an inactive state Exhaust purification device. 上記ＮＯｘ触媒が非活性状態から活性状態に移行すると、第２の形で吸蔵されているＳＯｘが第１の形で吸蔵されることを特徴とする請求項１又は２に記載の排気浄化装置。 3. The exhaust emission control device according to claim 1 , wherein when the NOx catalyst shifts from an inactive state to an active state, the SOx stored in the second form is stored in the first form .
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