JP4506545B2 - Exhaust gas purification device for compression ignition type internal combustion engine - Google Patents

Exhaust gas purification device for compression ignition type internal combustion engine Download PDF

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本発明は圧縮着火式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 a compression ignition type internal combustion engine.

排気ガス中に含まれるＮＯｘを浄化するために流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるＮＯｘを吸蔵し流入する排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸蔵されたＮＯｘを放出するＮＯｘ吸蔵触媒を機関排気通路内に配置した内燃機関が公知である。この内燃機関ではリーン空燃比のもとで燃焼が行われているときに発生するＮＯｘがＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵される。   When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing to purify NOx contained in the exhaust gas is lean, the NOx contained in the exhaust gas is occluded and the occluded NOx is released when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases. An internal combustion engine is known in which an NOx storage catalyst is disposed in an engine exhaust passage. In this internal combustion engine, NOx generated when combustion is performed under a lean air-fuel ratio is stored in the NOx storage catalyst.

ところでこのようなＮＯｘ吸蔵触媒を用いたときにはＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ吸蔵能力が飽和する前にＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出させる必要があり、この場合ＮＯｘ吸蔵触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにすればＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出させかつ放出したＮＯｘを還元することができる。そこで従来の内燃機関ではＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出するために燃焼室内における空燃比をリッチにするか、又はＮＯｘ吸蔵触媒上流の機関排気通路内に燃料を供給してＮＯｘ吸蔵触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするようにしている。   By the way, when such a NOx storage catalyst is used, it is necessary to release NOx from the NOx storage catalyst before the NOx storage capacity of the NOx storage catalyst is saturated. In this case, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage catalyst is made rich. In this case, NOx can be released from the NOx storage catalyst and the released NOx can be reduced. Therefore, in the conventional internal combustion engine, the air-fuel ratio in the combustion chamber is made rich in order to release NOx from the NOx storage catalyst, or the fuel is supplied into the engine exhaust passage upstream of the NOx storage catalyst and flows into the NOx storage catalyst. The air-fuel ratio of the gas is made rich.

ところでＮＯｘ吸蔵触媒から良好にＮＯｘを放出させるには十分にガス化したリッチ空燃比の排気ガスをＮＯｘ吸蔵触媒に流入させなければならない。この場合、燃焼室内における空燃比をリッチにすると十分にガス化したリッチ空燃比の排気ガスがＮＯｘ吸蔵触媒に流入するのでＮＯｘ吸蔵触媒から良好にＮＯｘを放出させることができる。しかしながら燃焼室内において混合気をリッチにすると多量の煤が発生するという問題があり、また膨張行程や排気行程中に追加燃料を噴射することによって燃焼室から排出される排気ガスの空燃比をリッチにすると噴射燃料がシリンダボア内壁面上に付着するという、いわゆるボアフラッシングを生ずる。   By the way, in order to release NOx satisfactorily from the NOx storage catalyst, it is necessary to allow the rich gas-fuel ratio exhaust gas that has been sufficiently gasified to flow into the NOx storage catalyst. In this case, if the air-fuel ratio in the combustion chamber is made rich, exhaust gas having a rich gas-fuel ratio that has been sufficiently gasified flows into the NOx storage catalyst, so that NOx can be released well from the NOx storage catalyst. However, when the air-fuel mixture is made rich in the combustion chamber, there is a problem that a large amount of soot is generated, and the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the combustion chamber is made rich by injecting additional fuel during the expansion stroke or exhaust stroke. Then, so-called bore flushing occurs in which the injected fuel adheres to the inner wall surface of the cylinder bore.

これに対し、ＮＯｘ吸蔵触媒上流の機関排気通路内に燃料を噴射するようにした場合には上述のように煤が発生したり、或いはボアフラッシングを生じたりすることはなくなる。しかしながらＮＯｘ吸蔵触媒上流の機関排気通路内に燃料を噴射するようにした場合には噴射した燃料が十分にガス化せず、斯くしてＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを良好に放出させることができないという問題がある。   On the other hand, when fuel is injected into the engine exhaust passage upstream of the NOx storage catalyst, no soot or bore flushing occurs as described above. However, when the fuel is injected into the engine exhaust passage upstream of the NOx storage catalyst, the injected fuel is not sufficiently gasified, and therefore NOx cannot be discharged from the NOx storage catalyst satisfactorily. There is.

一方、ＮＯｘ吸蔵触媒上流の機関排気通路内に排気ガス中に含まれる炭化水素、即ちＨＣを吸着するためのＨＣ吸着触媒を配置した内燃機関が公知である（特許文献１参照）。この内燃機関ではリーン空燃比のもとで燃焼が行われているときに発生するＨＣはＨＣ吸着触媒に吸着され、このとき発生するＮＯｘはＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵される。   On the other hand, an internal combustion engine is known in which an HC adsorption catalyst for adsorbing hydrocarbons contained in exhaust gas, that is, HC, is disposed in an engine exhaust passage upstream of the NOx storage catalyst (see Patent Document 1). In this internal combustion engine, HC generated when combustion is performed under a lean air-fuel ratio is adsorbed by the HC adsorption catalyst, and NOx generated at this time is stored in the NOx storage catalyst.

ところでこの内燃機関では、ＨＣ吸着触媒の温度が活性化温度付近、即ち２００℃付近になると吸着されているＨＣの酸化反応が活発となり、その結果排気ガス中の酸素が急激に消費されるために排気ガス中の酸素濃度が急激に低下する。従ってこのときには少量の燃料を追加供給すれば排気ガスの空燃比をリッチにすることができる。そこでこの内燃機関ではＨＣ吸着触媒において十分な量の酸素が消費されているか否かを検出し、ＨＣ吸着触媒において十分な量の酸素が消費されているときに排気ガスの空燃比をリッチにしてＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出させるようにしている。
特開２００３−９７２５５号公報 By the way, in this internal combustion engine, when the temperature of the HC adsorption catalyst is near the activation temperature, that is, around 200 ° C., the oxidation reaction of the adsorbed HC becomes active, and as a result, oxygen in the exhaust gas is consumed rapidly. The oxygen concentration in the exhaust gas decreases rapidly. Therefore, at this time, if a small amount of fuel is additionally supplied, the air-fuel ratio of the exhaust gas can be made rich. Therefore, in this internal combustion engine, it is detected whether or not a sufficient amount of oxygen is consumed in the HC adsorption catalyst, and the exhaust gas air-fuel ratio is made rich when a sufficient amount of oxygen is consumed in the HC adsorption catalyst. NOx is released from the NOx storage catalyst.
JP 2003-97255 A

しかしながらこの内燃機関では燃焼室内における空燃比をリッチにするようにしており、機関排気通路内に燃料を噴射するようにしてはいないために上述したような問題を生ずる。また、この内燃機関ではＨＣ吸着触媒の温度が活性化温度付近になる時期、即ちＨＣ吸着触媒において十分な量の酸素が消費される時期は限られているので、ＮＯｘ吸蔵触媒からのＮＯｘ放出作用からみて必要な時期にＨＣ吸着触媒の温度が活性化温度にならず、斯くしてＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出することが必要となったときにＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出することができないという問題がある。   However, in this internal combustion engine, the air-fuel ratio in the combustion chamber is made rich, and fuel is not injected into the engine exhaust passage, so the above-described problems occur. Further, in this internal combustion engine, the time when the temperature of the HC adsorption catalyst becomes close to the activation temperature, that is, the time when a sufficient amount of oxygen is consumed in the HC adsorption catalyst is limited, so that the NOx releasing action from the NOx storage catalyst. Therefore, when the temperature of the HC adsorption catalyst does not reach the activation temperature at the necessary time, it is therefore impossible to release NOx from the NOx storage catalyst when it is necessary to release NOx from the NOx storage catalyst. There's a problem.

本発明の目的は、ＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出すべきときにＮＯｘ吸蔵触媒上流の機関排気通路内に燃料を供給するようにした場合であってもＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを良好に放出しうるようにした圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。   The object of the present invention is to release NOx well from the NOx storage catalyst even when fuel is supplied into the engine exhaust passage upstream of the NOx storage catalyst when NOx should be released from the NOx storage catalyst. An object of the present invention is to provide an exhaust emission control device for a compression ignition type internal combustion engine.

上記目的を達成するために本発明によれば、微粒子状の燃料を排気ガス中に添加するための燃料添加手段と、燃料添加手段下流の機関排気通路内に配置されて排気ガス中に含まれる炭化水素を吸着しかつ酸化するＨＣ吸着酸化触媒と、ＨＣ吸着酸化触媒下流の機関排気通路内に配置されて流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるＮＯｘを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸蔵したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸蔵触媒とを具備し、ＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出すべきときには微粒子状の燃料を燃料添加手段から添加して添加した微粒子状の燃料をＨＣ吸着酸化触媒に送り込むことによりＮＯｘ吸蔵触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにすると共に、このときＨＣ吸着酸化触媒における排気ガス流に対する空間速度が予め定められた許容空間速度以下となるように制御されており、更にこのとき燃料添加手段から添加する微粒子状燃料の添加量はＨＣ吸着酸化触媒に流入する排気ガスの空燃比がＮＯｘ吸蔵触媒に流入するリッチ時の空燃比よりも小さなリッチ空燃比となる量に設定されており、添加された微粒子状燃料はＨＣ吸着酸化触媒に吸着された後に吸着した燃料の大部分がＨＣ吸着酸化触媒内で酸化されてＨＣ吸着酸化触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチにされる時間よりも長い時間に亘ってＮＯｘ吸蔵触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするようにしている。   In order to achieve the above object, according to the present invention, fuel addition means for adding particulate fuel into the exhaust gas, and the exhaust gas disposed in the engine exhaust passage downstream of the fuel addition means are included in the exhaust gas. When the air-fuel ratio of the HC adsorption oxidation catalyst that adsorbs and oxidizes hydrocarbons and the exhaust gas that is disposed in the engine exhaust passage downstream of the HC adsorption oxidation catalyst is lean, occludes inflow of NOx contained in the exhaust gas A NOx storage catalyst that releases stored NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas that is exhausted becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich, and when NOx should be released from the NOx storage catalyst, particulate fuel is added from the fuel addition means. By sending the added particulate fuel to the HC adsorption oxidation catalyst, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage catalyst is made rich, and at this time, the HC adsorption oxidation catalyst Is controlled so that the space velocity with respect to the exhaust gas flow is equal to or less than a predetermined allowable space velocity, and the amount of particulate fuel added from the fuel addition means at this time is the exhaust gas flowing into the HC adsorption oxidation catalyst The air-fuel ratio of the fuel is set to an amount that becomes a rich air-fuel ratio smaller than the air-fuel ratio at the time of rich flowing into the NOx storage catalyst, and the added particulate fuel is adsorbed after being adsorbed by the HC adsorption oxidation catalyst. The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage catalyst is rich for a longer time than the time during which the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the HC adsorption oxidation catalyst is made rich by being mostly oxidized in the HC adsorption oxidation catalyst. I try to make it.

ＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出すべきときにＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを良好に放出しうる。   When NOx should be released from the NOx storage catalyst, NOx can be released well from the NOx storage catalyst.

図１に圧縮着火式内燃機関の全体図を示す。
図１を参照すると、１は機関本体、２は各気筒の燃焼室、３は各燃焼室２内に夫々燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、４は吸気マニホルド、５は排気マニホルドを夫々示す。吸気マニホルド４は吸気ダクト６を介して排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａの出口に連結され、コンプレッサ７ａの入口はエアクリーナ８に連結される。吸気ダクト６内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁９が配置され、更に吸気ダクト６周りには吸気ダクト６内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１０が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置１０内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。一方、排気マニホルド５は排気ターボチャージャ７の排気タービン７ｂの入口に連結され、排気タービン７ｂの出口は排気管１１に連結される。排気マニホルド５にはミスト状の、即ち微粒子状の燃料を排気ガス中に添加するための燃料添加弁１２が取付けられる。本発明による実施例ではこの燃料は軽油からなる。 FIG. 1 shows an overall view of a compression ignition type internal combustion engine.
Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a combustion chamber of each cylinder, 3 is an electronically controlled fuel injection valve for injecting fuel into each combustion chamber 2, 4 is an intake manifold, and 5 is an exhaust manifold. Respectively. The intake manifold 4 is connected to the outlet of the compressor 7 a of the exhaust turbocharger 7 through the intake duct 6, and the inlet of the compressor 7 a is connected to the air cleaner 8. A throttle valve 9 driven by a step motor is arranged in the intake duct 6, and a cooling device 10 for cooling intake air flowing in the intake duct 6 is arranged around the intake duct 6. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the cooling device 10 and the intake air is cooled by the engine cooling water. On the other hand, the exhaust manifold 5 is connected to the inlet of the exhaust turbine 7 b of the exhaust turbocharger 7, and the outlet of the exhaust turbine 7 b is connected to the exhaust pipe 11. The exhaust manifold 5 is provided with a fuel addition valve 12 for adding a mist-like, that is, particulate fuel to the exhaust gas. In an embodiment according to the invention, this fuel consists of light oil.

排気マニホルド５と吸気マニホルド４とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路１３を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路１３内には電子制御式ＥＧＲ制御弁１４が配置される。また、ＥＧＲ通路１３周りにはＥＧＲ通路１３内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置１５が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置１５内に導かれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。一方、各燃料噴射弁３は燃料供給管１６を介してコモンレール１７に連結される。このコモンレール１７内へは電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ１８から燃料が供給され、コモンレール１７内に供給された燃料は各燃料供給管１６を介して燃料噴射弁３に供給される。   The exhaust manifold 5 and the intake manifold 4 are connected to each other via an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as EGR) passage 13, and an electronically controlled EGR control valve 14 is disposed in the EGR passage 13. A cooling device 15 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 13 is disposed around the EGR passage 13. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the cooling device 15, and the EGR gas is cooled by the engine cooling water. On the other hand, each fuel injection valve 3 is connected to a common rail 17 through a fuel supply pipe 16. Fuel is supplied into the common rail 17 from an electronically controlled fuel pump 18 with variable discharge amount, and the fuel supplied into the common rail 17 is supplied to the fuel injection valve 3 through each fuel supply pipe 16.

電子制御ユニット２０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス２１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）２２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）２４、入力ポート２５および出力ポート２６を具備する。図１に示されるようにアクセルペダル３０にはアクセルペダル３０の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ３１が接続され、負荷センサ３１の出力電圧は対応するＡＤ変換器２７を介して入力ポート２５に入力される。更に入力ポート２５にはクランクシャフトが例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ３２が接続される。一方、出力ポート２６は対応する駆動回路２８を介して燃料噴射弁３、スロットル弁９駆動用ステップモータ、燃料添加弁１２、ＥＧＲ制御弁１４および燃料ポンプ１８に接続される。   The electronic control unit 20 comprises a digital computer and is connected to each other by a bidirectional bus 21. A ROM (read only memory) 22, a RAM (random access memory) 23, a CPU (microprocessor) 24, an input port 25 and an output port 26 are connected. It comprises. As shown in FIG. 1, a load sensor 31 that generates an output voltage proportional to the depression amount L of the accelerator pedal 30 is connected to the accelerator pedal 30, and the output voltage of the load sensor 31 passes through a corresponding AD converter 27. Input to the input port 25. Further, a crank angle sensor 32 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, 15 ° is connected to the input port 25. On the other hand, the output port 26 is connected to the fuel injection valve 3, the step motor for driving the throttle valve 9, the fuel addition valve 12, the EGR control valve 14, and the fuel pump 18 through corresponding drive circuits 28.

図１に示されるように排気管１１には排気ガス中の有害成分、特にＮＯｘを浄化するための後処理装置４０が取付けられる。図２はこの後処理装置４０の拡大図を示している。図２を参照すると、排気管１１には主排気管４１が連結され、この主排気管４１内にＨＣ吸着酸化触媒４２が配置される。更にこのＨＣ吸着酸化触媒４２下流の主排気管４１内にはＮＯｘ吸蔵触媒４３が配置される。また、主排気管４１にはＨＣ吸着酸化触媒４２を迂回する、即ちＨＣ吸着酸化触媒４２上流の主排気管４１内と、ＨＣ吸着酸化触媒４２の下流でＮＯｘ吸蔵触媒４３上流の主排気管４１内とを連結する排気バイパス管４４が取付けられる。   As shown in FIG. 1, a post-treatment device 40 for purifying harmful components in exhaust gas, particularly NOx, is attached to the exhaust pipe 11. FIG. 2 shows an enlarged view of the post-processing device 40. Referring to FIG. 2, a main exhaust pipe 41 is connected to the exhaust pipe 11, and an HC adsorption oxidation catalyst 42 is disposed in the main exhaust pipe 41. Further, a NOx storage catalyst 43 is disposed in the main exhaust pipe 41 downstream of the HC adsorption oxidation catalyst 42. The main exhaust pipe 41 bypasses the HC adsorption oxidation catalyst 42, that is, the main exhaust pipe 41 upstream of the HC adsorption oxidation catalyst 42 and downstream of the HC adsorption oxidation catalyst 42 and upstream of the NOx storage catalyst 43. An exhaust bypass pipe 44 connecting the inside is attached.

排気バイパス管４４内には排気制御弁装置４５が配置される。図２に示される実施例ではこの排気制御弁装置４５は排気バイパス管４４内に配置されたバイパス制御弁４６と、このバイパス制御弁４６を駆動するためのアクチュエータ４７からなり、このアクチュエータ４７は図１に示される駆動回路２８を介して出力ポート２６に接続される。   An exhaust control valve device 45 is disposed in the exhaust bypass pipe 44. In the embodiment shown in FIG. 2, the exhaust control valve device 45 comprises a bypass control valve 46 disposed in the exhaust bypass pipe 44 and an actuator 47 for driving the bypass control valve 46. This actuator 47 is shown in FIG. 1 is connected to the output port 26 via the drive circuit 28 shown in FIG.

図２に示されるようにＨＣ吸着酸化触媒４２にはＨＣ吸着酸化触媒４２の温度の検出するための温度センサ４８が取付けられ、この温度センサ４８の出力信号は図１に示される対応するＡＤ変換器２７を介して入力ポート２５に入力される。また、ＮＯｘ吸蔵触媒４３にはＮＯｘ吸蔵触媒４３の前後差圧を検出するための差圧センサ４９が取付けられており、この差圧センサ４９の出力信号は対応するＡＤ変換器２７を介して入力ポート２５に入力される。   As shown in FIG. 2, a temperature sensor 48 for detecting the temperature of the HC adsorption / oxidation catalyst 42 is attached to the HC adsorption / oxidation catalyst 42. The output signal of the temperature sensor 48 corresponds to the corresponding AD conversion shown in FIG. The data is input to the input port 25 via the device 27. Further, a differential pressure sensor 49 for detecting the differential pressure across the NOx storage catalyst 43 is attached to the NOx storage catalyst 43, and an output signal of the differential pressure sensor 49 is input via the corresponding AD converter 27. Input to port 25.

図２においてバイパス制御弁４６が閉弁しているときには全ての排気ガスは主排気管４１内に形成される主通路内、即ちＨＣ吸着酸化触媒４２内を流通せしめられる。これに対し、バイパス制御弁４６が開弁すると排気ガスは主通路内に加え、排気バイパス管４４内に形成されたバイパス通路内も流通せしめられる。即ち、このとき排気ガスは主通路内とバイパス通路内の双方を流通することになる。   In FIG. 2, when the bypass control valve 46 is closed, all the exhaust gas is circulated in the main passage formed in the main exhaust pipe 41, that is, in the HC adsorption oxidation catalyst 42. On the other hand, when the bypass control valve 46 is opened, the exhaust gas is circulated in the bypass passage formed in the exhaust bypass pipe 44 in addition to the main passage. That is, at this time, the exhaust gas flows through both the main passage and the bypass passage.

まず初めに図１および図２に示されるＮＯｘ吸蔵触媒４３について説明すると、このＮＯｘ吸蔵触媒４３は三次元網目構造のモノリス担体或いはペレット状担体上に担持されているか、又はハニカム構造をなすパティキュレートフィルタ上に担持されている。このようにＮＯｘ吸蔵触媒４３は種々の担体上に担持させることができるが、以下ＮＯｘ吸蔵触媒４３をパティキュレートフィルタ上に担持した場合について説明する。   First, the NOx occlusion catalyst 43 shown in FIGS. 1 and 2 will be described. This NOx occlusion catalyst 43 is supported on a monolithic carrier or pellet-like carrier having a three-dimensional network structure, or has a honeycomb structure. It is carried on a filter. As described above, the NOx storage catalyst 43 can be supported on various carriers. Hereinafter, the case where the NOx storage catalyst 43 is supported on the particulate filter will be described.

図３（Ａ）および（Ｂ）はＮＯｘ吸蔵触媒４３を担持したパティキュレートフィルタ４３ａの構造を示している。なお、図３（Ａ）はパティキュレートフィルタ４３ａの正面図を示しており、図３（Ｂ）はパティキュレートフィルタ４３ａの側面断面図を示している。図３（Ａ）および（Ｂ）に示されるようにパティキュレートフィルタ４３ａはハニカム構造をなしており、互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路６０，６１を具備する。これら排気流通路は下流端が栓６２により閉塞された排気ガス流入通路６０と、上流端が栓６３により閉塞された排気ガス流出通路６１とにより構成される。なお、図３（Ａ）においてハッチングを付した部分は栓６３を示している。従って排気ガス流入通路６０および排気ガス流出通路６１は薄肉の隔壁６４を介して交互に配置される。云い換えると排気ガス流入通路６０および排気ガス流出通路６１は各排気ガス流入通路６０が４つの排気ガス流出通路６１によって包囲され、各排気ガス流出通路６１が４つの排気ガス流入通路６０によって包囲されるように配置される。   3A and 3B show the structure of the particulate filter 43a carrying the NOx storage catalyst 43. FIG. 3A shows a front view of the particulate filter 43a, and FIG. 3B shows a side sectional view of the particulate filter 43a. As shown in FIGS. 3A and 3B, the particulate filter 43a has a honeycomb structure and includes a plurality of exhaust flow passages 60 and 61 extending in parallel with each other. These exhaust flow passages include an exhaust gas inflow passage 60 whose downstream end is closed by a plug 62 and an exhaust gas outflow passage 61 whose upstream end is closed by a plug 63. In addition, the hatched part in FIG. Therefore, the exhaust gas inflow passages 60 and the exhaust gas outflow passages 61 are alternately arranged via the thin partition walls 64. In other words, each of the exhaust gas inflow passages 60 and the exhaust gas outflow passages 61 is surrounded by four exhaust gas outflow passages 61, and each exhaust gas outflow passage 61 is surrounded by four exhaust gas inflow passages 60. Arranged so that.

パティキュレートフィルタ４３ａは例えばコージライトのような多孔質材料から形成されており、従って排気ガス流入通路６０内に流入した排気ガスは図３（Ｂ）において矢印で示されるように周囲の隔壁６４内を通って隣接する排気ガス流出通路６１内に流出する。
このようにＮＯｘ吸蔵触媒４３をパティキュレートフィルタ４３ａ上に担持させた場合には、各排気ガス流入通路６０および各排気ガス流出通路６１の周壁面、即ち各隔壁６４の両側表面上および隔壁６４内の細孔内壁面上には例えばアルミナからなる触媒担体が担持されており、図４（Ａ）および（Ｂ）はこの触媒担体７０の表面部分の断面を図解的に示している。図４（Ａ）および（Ｂ）に示されるように触媒担体７０の表面上には貴金属触媒７１が分散して担持されており、更に触媒担体７０の表面上にはＮＯｘ吸収剤７２の層が形成されている。 The particulate filter 43a is made of, for example, a porous material such as cordierite. Therefore, the exhaust gas flowing into the exhaust gas inflow passage 60 is contained in the surrounding partition wall 64 as indicated by an arrow in FIG. Through the exhaust gas outflow passage 61 adjacent thereto.
When the NOx storage catalyst 43 is supported on the particulate filter 43a in this way, the peripheral wall surfaces of the exhaust gas inflow passages 60 and the exhaust gas outflow passages 61, that is, on both side surfaces of the partition walls 64 and in the partition walls 64. A catalyst carrier made of alumina, for example, is supported on the inner wall surfaces of the pores. FIGS. 4A and 4B schematically show a cross-section of the surface portion of the catalyst carrier 70. As shown in FIGS. 4A and 4B, a noble metal catalyst 71 is dispersedly supported on the surface of the catalyst carrier 70, and a layer of NOx absorbent 72 is further provided on the surface of the catalyst carrier 70. Is formed.

本発明による実施例では貴金属触媒７１として白金Ｐｔが用いられており、ＮＯｘ吸収剤７２を構成する成分としては例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つが用いられている。
機関吸気通路、燃焼室２およびＮＯｘ吸蔵触媒４３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）の比を排気ガスの空燃比と称すると、ＮＯｘ吸収剤７２は排気ガスの空燃比がリーンのときにはＮＯｘを吸収し、排気ガス中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。 In the embodiment according to the present invention, platinum Pt is used as the noble metal catalyst 71, and the components constituting the NOx absorbent 72 are, for example, alkali metals such as potassium K, sodium Na, cesium Cs, barium Ba, and calcium Ca. At least one selected from rare earths such as alkaline earth, lanthanum La, and yttrium Y is used.
When the ratio of air and fuel (hydrocarbon) supplied into the engine intake passage, the combustion chamber 2 and the exhaust passage upstream of the NOx storage catalyst 43 is referred to as the air-fuel ratio of the exhaust gas, the NOx absorbent 72 has the air-fuel ratio of the exhaust gas. When NO is lean, NOx is absorbed, and when the oxygen concentration in the exhaust gas decreases, NOx is absorbed and released so that the absorbed NOx is released.

即ち、ＮＯｘ吸収剤７２を構成する成分としてバリウムＢａを用いた場合を例にとって説明すると、排気ガスの空燃比がリーンのとき、即ち排気ガス中の酸素濃度が高いときには排気ガス中に含まれるＮＯは図４（Ａ）に示されるように白金Ｐｔ７１上において酸化されてＮＯ2となり、次いでＮＯｘ吸収剤７２内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら硝酸イオンＮＯ3 -の形でＮＯｘ吸収剤７２内に拡散する。このようにしてＮＯｘがＮＯｘ吸収剤７２内に吸収される。排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金Ｐｔ７１の表面でＮＯ2が生成され、ＮＯｘ吸収剤７２のＮＯｘ吸収能力が飽和しない限りＮＯ2がＮＯｘ吸収剤７２内に吸収されて硝酸イオンＮＯ3 -が生成される。 That is, the case where barium Ba is used as a component constituting the NOx absorbent 72 will be described as an example. When the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, that is, when the oxygen concentration in the exhaust gas is high, the NO contained in the exhaust gas 4A is oxidized on platinum Pt 71 to become NO 2 as shown in FIG. 4 (A), and then is absorbed into the NOx absorbent 72 and combined with barium oxide BaO to form a NOx absorbent in the form of nitrate ions NO 3 −. It diffuses into 72. In this way, NOx is absorbed into the NOx absorbent 72. As long as the oxygen concentration in the exhaust gas is high, NO 2 is generated on the surface of the platinum Pt 71. As long as the NOx absorption capacity of the NOx absorbent 72 is not saturated, NO 2 is absorbed in the NOx absorbent 72 and nitrate ions NO 3 − are generated. Generated.

これに対し、排気ガスの空燃比がリッチ或いは理論空燃比にされると排気ガス中の酸化濃度が低下するために反応が逆方向（ＮＯ3 -→ＮＯ2）に進み、斯くして図４（Ｂ）に示されるようにＮＯｘ吸収剤７２内の硝酸イオンＮＯ3 -がＮＯ2の形でＮＯｘ吸収剤７２から放出される。次いで放出されたＮＯｘは排気ガス中に含まれる未燃ＨＣ，ＣＯによって還元される。 On the other hand, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is made rich or stoichiometric, the oxidation concentration in the exhaust gas decreases, so that the reaction proceeds in the reverse direction (NO 3 − → NO 2 ). As shown in (B), nitrate ions NO 3 − in the NOx absorbent 72 are released from the NOx absorbent 72 in the form of NO 2 . Next, the released NOx is reduced by unburned HC and CO contained in the exhaust gas.

このように排気ガスの空燃比がリーンであるとき、即ちリーン空燃比のもとで燃焼が行われているときには排気ガス中のＮＯｘがＮＯｘ吸収剤７２内に吸収される。しかしながらリーン空燃比のもとでの燃焼が継続して行われるとその間にＮＯｘ吸収剤７２のＮＯｘ吸収能力が飽和してしまい、斯くしてＮＯｘ吸収剤７２によりＮＯｘを吸収できなくなってしまう。そこで本発明による実施例ではＮＯｘ吸収剤７２の吸収能力が飽和する前に燃料添加弁１２から燃料を添加することによって排気ガスの空燃比を一時的にリッチにし、それによってＮＯｘ吸収剤７２からＮＯｘを放出させるようにしている。   Thus, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, that is, when combustion is performed under the lean air-fuel ratio, NOx in the exhaust gas is absorbed into the NOx absorbent 72. However, if combustion under a lean air-fuel ratio is continuously performed, the NOx absorbent capacity of the NOx absorbent 72 is saturated during that time, and therefore the NOx absorbent 72 cannot absorb NOx. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the air-fuel ratio of the exhaust gas is temporarily made rich by adding the fuel from the fuel addition valve 12 before the absorption capacity of the NOx absorbent 72 is saturated, and thereby the NOx absorbent 72 to the NOx. To be released.

さて、上述したように燃料添加弁１２から燃料を添加することによって排気ガスの空燃比をリッチにするとＮＯｘ吸収剤１２からＮＯｘが放出され、放出されたＮＯｘが排気ガス中に含まれる未燃ＨＣ，ＣＯによって還元される。この場合、添加された燃料が液状であったとすると理論上は排気ガスの空燃比がリッチになったとしてもＮＯｘ吸収剤７２からＮＯｘが放出しない。また、燃料が液状である場合にはＮＯｘの還元も行われない。即ち、ＮＯｘ吸収剤７２からＮＯｘを放出させかつ放出されたＮＯｘを還元するにはＮＯｘ吸蔵触媒４３に流入する排気ガス中のガス状成分の空燃比をリッチにしなければならない。   Now, as described above, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is made rich by adding fuel from the fuel addition valve 12, NOx is released from the NOx absorbent 12, and the unburned HC in which the released NOx is contained in the exhaust gas. , Reduced by CO. In this case, assuming that the added fuel is liquid, theoretically, NOx is not released from the NOx absorbent 72 even if the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes rich. Further, when the fuel is liquid, NOx is not reduced. That is, in order to release NOx from the NOx absorbent 72 and reduce the released NOx, the air-fuel ratio of the gaseous component in the exhaust gas flowing into the NOx storage catalyst 43 must be made rich.

本発明による実施例では燃料添加弁１２から添加される燃料は微粒子状であり、一部の燃料はガス状となっているが大部分は液状となっている。そこで本発明による実施例ではＮＯｘ吸収剤７２からＮＯｘを放出すべきときには燃料添加弁１２から添加された燃料を含む排気ガスをＨＣ吸着酸化触媒４２に導びき、それによって添加された燃料の大部分が液状であったとしてもＮＯｘ吸蔵触媒４３に流入する燃料がガス状となるようにしている。次にこのＨＣ吸着酸化触媒４２について説明する。   In the embodiment according to the present invention, the fuel added from the fuel addition valve 12 is in the form of fine particles, and some of the fuel is in the form of gas but most is in the liquid state. Therefore, in the embodiment according to the present invention, when NOx should be released from the NOx absorbent 72, the exhaust gas containing the fuel added from the fuel addition valve 12 is led to the HC adsorption oxidation catalyst 42, and most of the fuel added thereby. Even if the gas is liquid, the fuel flowing into the NOx storage catalyst 43 is in a gaseous state. Next, the HC adsorption oxidation catalyst 42 will be described.

図５はＨＣ吸着酸化触媒４２の側面断面図を示している。図５に示されるようにＨＣ吸着酸化触媒４２はハニカム構造をなしており、真直ぐに延びる複数個の排気ガス流通路７３を具備する。このＨＣ吸着酸化触媒４２はゼオライトのような細孔構造をもつ比表面積の大きな材料から構成されており、図５に示すＨＣ吸着酸化触媒７３の基体はゼオライトの一種であるモルデナイトからなる。図６（Ａ）から（Ｄ）はＨＣ吸着酸化触媒４２の基体７４の表面部分の断面を図解的に示している。なお、図６（Ｂ）は図６（Ａ）におけるＢ部分の拡大図を示しており、図６（Ｃ）は図６（Ｂ）と同じ断面を示しており、図６（Ｄ）は図６（Ｃ）におけるＤ部分の拡大図を示している。図６（Ｂ）および（Ｃ）からわかるようにＨＣ吸着酸化触媒４２の表面は凹凸した粗い表面形状を呈しており、この粗い表面形状を有する表面上には図６（Ｄ）に示されるように多数の細孔７５が形成されていると共に白金Ｐｔからなる貴金属触媒７６が分散して担持されている。   FIG. 5 shows a side sectional view of the HC adsorption oxidation catalyst 42. As shown in FIG. 5, the HC adsorption oxidation catalyst 42 has a honeycomb structure and includes a plurality of exhaust gas flow passages 73 extending straight. The HC adsorption oxidation catalyst 42 is made of a material having a large specific surface area having a pore structure such as zeolite, and the base of the HC adsorption oxidation catalyst 73 shown in FIG. 5 is made of mordenite, which is a kind of zeolite. FIGS. 6A to 6D schematically show a cross section of the surface portion of the base 74 of the HC adsorption oxidation catalyst 42. 6B shows an enlarged view of a portion B in FIG. 6A, FIG. 6C shows the same cross section as FIG. 6B, and FIG. The enlarged view of D section in 6 (C) is shown. As can be seen from FIGS. 6B and 6C, the surface of the HC adsorption oxidation catalyst 42 has an uneven rough surface shape, and the surface having this rough surface shape is as shown in FIG. 6D. In addition, a large number of pores 75 are formed, and a precious metal catalyst 76 made of platinum Pt is dispersed and supported.

燃料添加弁１２から微粒子状の燃料が添加されると一部の燃料は蒸発してガス状になるが大部分は微粒子の形で基体７４の表面上に吸着する。図６（Ａ）および（Ｂ）は燃料微粒子７７が吸着する様子を示している。このように液状の形で燃料が吸着するときの燃料吸着割合はガス状燃料の吸着割合に比べてかなり高くなる。なお、ＨＣ吸着酸化触媒４２が吸着しうる微粒子状燃料の吸着量は図７（Ａ）に示されるようにＨＣ吸着酸化触媒４２の温度が低くなるほど増大する。また、ＨＣ吸着酸化触媒４２における排気ガス流に対する空間速度（＝排気ガスの容積速度／ＨＣ吸着酸化触媒床の容積）が速くなると、即ち排気ガスの流速が速くなると燃料添加弁１２から添加された燃料のうち、ガス化するものの量およびＮＯｘ吸着酸化触媒４２内の排気流通路７３内を素通りする微粒子状燃料の量が増大する。従ってＨＣ吸着酸化触媒４２が吸着しうる微粒子状燃料の吸着量は図７（Ｂ）に示されるように空間速度が速くなるほど減少する。   When particulate fuel is added from the fuel addition valve 12, a part of the fuel evaporates into a gaseous state, but most of the fuel is adsorbed on the surface of the substrate 74 in the form of particulates. FIGS. 6A and 6B show how the fuel fine particles 77 are adsorbed. Thus, the fuel adsorption rate when the fuel is adsorbed in the liquid form is considerably higher than the adsorption rate of the gaseous fuel. Note that the adsorption amount of the particulate fuel that can be adsorbed by the HC adsorption oxidation catalyst 42 increases as the temperature of the HC adsorption oxidation catalyst 42 decreases as shown in FIG. 7A. Further, when the space velocity with respect to the exhaust gas flow in the HC adsorption oxidation catalyst 42 (= volume velocity of the exhaust gas / volume of the HC adsorption oxidation catalyst bed) increases, that is, when the flow velocity of the exhaust gas increases, the HC adsorption oxidation catalyst 42 added from the fuel addition valve 12 Of the fuel, the amount of gasified fuel and the amount of particulate fuel that passes through the exhaust flow passage 73 in the NOx adsorption oxidation catalyst 42 increase. Accordingly, the amount of particulate fuel that can be adsorbed by the HC adsorption oxidation catalyst 42 decreases as the space velocity increases as shown in FIG. 7B.

次いで図６（Ｃ），（Ｄ）に示されるように基体５０の表面上に吸着した燃料微粒子７７は徐々に蒸発してガス状燃料となる。このガス状燃料は主に炭素数の多いＨＣからなる。この炭素数の多いＨＣは蒸発する際にゼオライト表面上の酸点又は貴金属触媒７６上においてクラッキングされ、炭素数の少ないＨＣに改質される。この改質されたガス状のＨＣはただちに排気ガス中の酸素と反応して酸化せしめられる。このようにして基体７４の表面上に吸着した燃料微粒子７７の大部分は排気ガス中の酸素と反応するので排気ガス中に含まれるほとんど全ての酸素は消費される。その結果、排気ガス中の酸素濃度が低下し、ＮＯｘ吸蔵触媒４３からＮＯｘが放出される。   Next, as shown in FIGS. 6C and 6D, the fuel fine particles 77 adsorbed on the surface of the substrate 50 are gradually evaporated to become gaseous fuel. This gaseous fuel is mainly composed of HC having a large number of carbon atoms. When the HC having a large number of carbons evaporates, it is cracked on the acid sites on the zeolite surface or on the noble metal catalyst 76, and is reformed to HC having a small number of carbons. This reformed gaseous HC is immediately oxidized by reacting with oxygen in the exhaust gas. In this way, most of the fuel fine particles 77 adsorbed on the surface of the substrate 74 react with oxygen in the exhaust gas, so almost all the oxygen contained in the exhaust gas is consumed. As a result, the oxygen concentration in the exhaust gas decreases and NOx is released from the NOx storage catalyst 43.

一方、このとき排気ガス中にはガス状のＨＣが残存しており、排気ガスの空燃比はリッチになっている。このガス状のＨＣはＮＯｘ吸蔵触媒４３内に流入し、このガス状のＨＣによってＮＯｘ吸蔵触媒４３から放出されたＮＯｘが還元される。   On the other hand, at this time, gaseous HC remains in the exhaust gas, and the air-fuel ratio of the exhaust gas is rich. The gaseous HC flows into the NOx storage catalyst 43, and the NOx released from the NOx storage catalyst 43 is reduced by the gaseous HC.

図８は機関低速低負荷運転時における燃料添加弁１２からの燃料の添加量と、排気ガスの空燃比Ａ／Ｆとを示している。なお、図８において（Ａ）はＨＣ吸着酸化触媒４２に流入する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆを示しており、（Ｂ）はＨＣ吸着酸化触媒４２から流出してＮＯｘ吸蔵触媒４３に流入する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆを示しており、（Ｃ）はＮＯｘ吸蔵触媒４３から流出する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆを示している。   FIG. 8 shows the amount of fuel added from the fuel addition valve 12 and the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas during engine low speed and low load operation. 8A shows the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas flowing into the HC adsorption oxidation catalyst 42, and FIG. 8B flows out from the HC adsorption oxidation catalyst 42 and flows into the NOx storage catalyst 43. The air-fuel ratio A / F of the exhaust gas is shown, and (C) shows the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas flowing out from the NOx storage catalyst 43.

本発明による実施例ではＮＯｘ吸蔵触媒４３からＮＯｘを放出すべきときには図８に示されるように複数回の連続パルスからなる駆動信号が燃料添加弁１２に供給され、このとき実際にはこれら連続パルスが供給されている間、燃料が連続的に添加され続ける。燃料添加弁１２から燃料が供給されている間、ＨＣ吸着酸化触媒４２に流入する排気ガスの空燃比は図８（Ａ）に示されるように５以下のかなりリッチな空燃比となる。   In the embodiment according to the present invention, when NOx should be released from the NOx storage catalyst 43, a drive signal consisting of a plurality of continuous pulses is supplied to the fuel addition valve 12, as shown in FIG. While the fuel is being supplied, the fuel is continuously added. While the fuel is being supplied from the fuel addition valve 12, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the HC adsorption oxidation catalyst 42 becomes a considerably rich air-fuel ratio of 5 or less as shown in FIG.

一方、燃料添加弁１２から燃料が添加されると燃料微粒子はＨＣ吸着酸化触媒４２に吸着され、次いでこの燃料微粒子から燃料が徐々に蒸発して前述したようにクラッキングされ、改質される。燃料微粒子から蒸発した燃料又は改質された燃料の一部は排気ガス中に含まれる酸素と反応して酸化され、それによって排気ガス中の酸素濃度が低下する。一方、余剰の燃料、即ち余剰のＨＣがＨＣ吸着酸化触媒４２から排出され、その結果ＨＣ吸着酸化触媒４２から流出する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆはわずかばかりリッチとなる。即ち、ＨＣ吸着酸化触媒４２に吸着された燃料微粒子からは燃料が徐々に蒸発し、吸着された燃料微粒子が少量となるまで、ＨＣ吸着酸化触媒４２から流出する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆはわずかばかりリッチになり続ける。従って図８（Ｂ）に示されるように燃料添加弁１２からの燃料の添加作用が完了した後にかなりの時間に亘ってＨＣ吸着酸化触媒４２から流出する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆはわずかばかりリッチになり続ける。   On the other hand, when fuel is added from the fuel addition valve 12, the fuel particulates are adsorbed by the HC adsorption oxidation catalyst 42, and then the fuel is gradually evaporated from the fuel particulates, cracked and reformed as described above. A part of the fuel evaporated from the fuel fine particles or the reformed fuel reacts with oxygen contained in the exhaust gas and is oxidized, thereby lowering the oxygen concentration in the exhaust gas. On the other hand, surplus fuel, that is, surplus HC is discharged from the HC adsorption oxidation catalyst 42, and as a result, the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas flowing out from the HC adsorption oxidation catalyst 42 becomes slightly rich. That is, the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas flowing out from the HC adsorption oxidation catalyst 42 is reduced until the fuel gradually evaporates from the fuel fine particles adsorbed on the HC adsorption oxidation catalyst 42 and the adsorbed fuel fine particles become a small amount. It continues to be slightly richer. Therefore, as shown in FIG. 8 (B), the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas flowing out from the HC adsorption oxidation catalyst 42 is very small for a considerable time after the fuel addition operation from the fuel addition valve 12 is completed. Continue to be rich.

ＨＣ吸着酸化触媒４２から流出しＮＯｘ吸蔵触媒４３に流入する排気ガスの空燃比Ａ／ＦがリッチになるとＮＯｘ吸蔵触媒４３からＮＯｘが放出され、放出されたＮＯｘが未燃ＨＣ，ＣＯによって還元される。この場合、前述したようにＮＯｘ吸蔵触媒４３に流入する未燃ＨＣはＨＣ吸着酸化触媒４２において改質されており、従って放出されたＮＯｘは未燃ＨＣによって良好に還元される。図８（Ｃ）からわかるようにＮＯｘ吸蔵触媒４３からのＮＯｘの放出作用と還元作用が行われている間、ＮＯｘ吸蔵触媒４３から流出する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆはほぼ理論空燃比に維持される。   When the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas flowing out from the HC adsorption oxidation catalyst 42 and flowing into the NOx storage catalyst 43 becomes rich, NOx is released from the NOx storage catalyst 43, and the released NOx is reduced by unburned HC and CO. The In this case, as described above, the unburned HC flowing into the NOx storage catalyst 43 is reformed in the HC adsorption oxidation catalyst 42, and thus the released NOx is satisfactorily reduced by the unburned HC. As can be seen from FIG. 8C, the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas flowing out from the NOx storage catalyst 43 is substantially equal to the stoichiometric air-fuel ratio while the NOx storage catalyst 43 releases and reduces the NOx. Maintained.

このように本発明ではＮＯｘ吸蔵触媒４３からＮＯｘを放出させるためにＮＯｘ吸蔵触媒４３に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするときには微粒子状の燃料が燃料添加弁１２から添加されると共にこのときの微粒子状燃料の添加量はＨＣ吸着酸化触媒４２に流入する排気ガスの空燃比がＮＯｘ吸蔵触媒４３に流入するリッチ時の空燃比よりも小さな、図８に示す例では半分以下のリッチ空燃比となる量に設定されている。   Thus, in the present invention, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage catalyst 43 is made rich in order to release NOx from the NOx storage catalyst 43, the particulate fuel is added from the fuel addition valve 12 and at this time The amount of the particulate fuel added is less than half the rich air-fuel ratio in the example shown in FIG. 8, in which the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the HC adsorption oxidation catalyst 42 is smaller than the rich air-fuel ratio flowing into the NOx storage catalyst 43. Is set to an amount.

一方、このとき添加された微粒子状燃料はＨＣ吸着酸化触媒４２に吸着された後に吸着した燃料の大部分がＨＣ吸着酸化触媒４２内で酸化され、ＨＣ吸着酸化触媒４２に流入する排気ガスの空燃比がリッチにされる時間よりも長い時間、図８に示す例では数倍の時間に亘ってＮＯｘ吸蔵触媒４３に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなる。   On the other hand, the particulate fuel added at this time is adsorbed by the HC adsorption / oxidation catalyst 42, and most of the adsorbed fuel is oxidized in the HC adsorption / oxidation catalyst 42, and the exhaust gas flowing into the HC adsorption / oxidation catalyst 42 becomes empty. In the example shown in FIG. 8, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage catalyst 43 becomes rich for a time longer than the time when the fuel ratio is made rich, in the example shown in FIG.

このように本発明では燃料添加弁１２から添加された微粒子状燃料を一旦ＨＣ吸着酸化触媒４２内に吸着保持し、次いで吸着保持された微粒子状燃料をＨＣ吸着酸化触媒４２から少しずつ蒸発させることによって長い時間に亘りＮＯｘ吸蔵触媒４３に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするようにしている。この場合、ＮＯｘ吸蔵触媒４３からできる限り多量のＮＯｘを放出させるにはＮＯｘ吸蔵触媒４３に流入する排気ガスの空燃比がリッチにされる時間を長くすればよく、そのためにはＨＣ吸着酸化触媒４２に吸着保持される燃料量をできる限り増大することが必要となる。   Thus, in the present invention, the particulate fuel added from the fuel addition valve 12 is once adsorbed and held in the HC adsorption oxidation catalyst 42, and then the adsorbed and held particulate fuel is gradually evaporated from the HC adsorption oxidation catalyst 42. Thus, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage catalyst 43 over a long time is made rich. In this case, in order to release as much NOx as possible from the NOx storage catalyst 43, the time during which the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage catalyst 43 is made rich should be lengthened. It is necessary to increase as much as possible the amount of fuel adsorbed and held in the tank.

一例を挙げると、例えば機関低速低負荷運転時に１秒間当り吸入空気量が１０（ｇ）となる圧縮着火式内燃機関において、燃料添加弁１２から４００msec程度、微粒子状燃料を噴射するとＮＯｘ吸蔵触媒４３に流入する排気ガスの空燃比は２秒程度に亘って１４．０程度のリッチ空撚比になり、このときＮＯｘ吸蔵触媒４３からＮＯｘが良好に放出されることが判明している。このとき燃料添加弁１２のすぐ下流における排気ガスの空燃比、即ちＨＣ吸着酸化触媒４２に流入する排気ガスの空燃比は４．４程度のリッチ空燃比となる。   For example, in a compression ignition type internal combustion engine in which the intake air amount is 10 (g) per second during engine low speed and low load operation, for example, when particulate fuel is injected from the fuel addition valve 12 for about 400 msec, the NOx storage catalyst 43 is injected. It has been found that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the gas reaches a rich air twist ratio of about 14.0 over about 2 seconds, and at this time, NOx is favorably released from the NOx storage catalyst 43. At this time, the air-fuel ratio of the exhaust gas immediately downstream of the fuel addition valve 12, that is, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the HC adsorption oxidation catalyst 42 becomes a rich air-fuel ratio of about 4.4.

もう少し詳しく説明すると、この圧縮着火式内燃機関では機関低速低負荷運転時には空燃比Ａ／Ｆが３０程度であり、従ってＡ／Ｆ＝１０（ｇ／sec）／Ｆ＝３０であるので燃料噴射量はＦ＝１／３（ｇ／sec）となる。一方、１４のリッチ空燃比を生成するにはＡ／Ｆ＝１０（ｇ／sec）／Ｆ＝１４であるので５／７（ｇ／sec）の燃料が必要となる。従って１４のリッチ空燃比を生成するのに燃料添加弁１２から添加すべき追加の燃料量は５／７（ｇ／sec）−１／３（ｇ／sec）＝８／２１（ｇ／sec）となり、２秒間に亘って１４のリッチ空燃比を生成するには燃料添加弁１２から１６／２１（ｇ）の燃料を添加しなければならない。この燃料を４００msecでもって添加するとそのとき排気ガスの空燃比はほぼ４．４となる。   More specifically, in this compression ignition type internal combustion engine, the air-fuel ratio A / F is about 30 at the time of engine low speed and low load operation, and therefore A / F = 10 (g / sec) / F = 30. Is F = 1/3 (g / sec). On the other hand, in order to generate 14 rich air-fuel ratios, since A / F = 10 (g / sec) / F = 14, 5/7 (g / sec) of fuel is required. Therefore, the amount of additional fuel to be added from the fuel addition valve 12 to generate a rich air-fuel ratio of 14 is 5/7 (g / sec) -1/3 (g / sec) = 8/21 (g / sec) Therefore, in order to generate a rich air-fuel ratio of 14 over 2 seconds, 16/21 (g) of fuel must be added from the fuel addition valve 12. If this fuel is added in 400 msec, then the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes approximately 4.4.

このようにこの内燃機関において機関低速低負荷運転時に１４のリッチ空燃比を２秒間に亘って生成しようとすると燃料添加弁１２から１６／２１（ｇ）の燃料を供給しなければならない。この場合、この燃料量をより短い時間、例えば１００msecで供給しようとすると燃料添加弁１２の噴射圧を高くしなければならない。ところが燃料添加弁１２の噴射圧を高めると噴射時の燃料の微粒子が促進されるためにガス化する燃料量が増大し、斯くしてＨＣ吸着酸化触媒４２に吸着される燃料量が減少する。このようにＨＣ吸着酸化触媒４２への吸着燃料量が減少すると空燃比がリッチとなる時間が短かくなる。これに対し、１６／２１（ｇ）の燃料を供給するに当って単位時間当りの供給量を少なくすると、例えば燃料添加弁１２からの燃料添加時間を１０００msecにするとＨＣ吸着酸化触媒４２からの単位時間当りの燃料蒸発量が少なくなり、排気ガスの空燃比がリッチになりずらくなる。図９はこのことを示している。   Thus, in this internal combustion engine, when the rich air-fuel ratio of 14 is generated for 2 seconds during engine low speed and low load operation, the fuel addition valve 12 must supply 16/21 (g) of fuel. In this case, if this amount of fuel is to be supplied in a shorter time, for example, 100 msec, the injection pressure of the fuel addition valve 12 must be increased. However, when the injection pressure of the fuel addition valve 12 is increased, the amount of fuel to be gasified increases because the fine particles of fuel at the time of injection are promoted, and thus the amount of fuel adsorbed by the HC adsorption oxidation catalyst 42 decreases. Thus, when the amount of fuel adsorbed to the HC adsorption oxidation catalyst 42 decreases, the time during which the air-fuel ratio becomes rich becomes shorter. On the other hand, if the supply amount per unit time is reduced in supplying 16/21 (g) of fuel, for example, if the fuel addition time from the fuel addition valve 12 is 1000 msec, the unit from the HC adsorption oxidation catalyst 42 is reduced. The amount of fuel evaporation per hour decreases, and the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes difficult to become rich. FIG. 9 illustrates this.

即ち、図９は燃料添加弁１２からの燃料添加時間τ（msec）を変えたときの、ＨＣ吸着酸化触媒４２に流入する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆ、ＨＣ吸着酸化触媒４２から流出した排気ガスの温度上昇量ΔＴ、ＮＯｘ吸蔵触媒４３から排出される排出ＨＣ量Ｇ、およびＮＯｘ吸蔵触媒４３に流入する排気ガスのリッチ時間Ｔｒを示している。   That is, FIG. 9 shows the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas flowing into the HC adsorption oxidation catalyst 42 when the fuel addition time τ (msec) from the fuel addition valve 12 is changed, and the exhaust gas flowing out from the HC adsorption oxidation catalyst 42. A temperature rise amount ΔT of the gas, an exhaust HC amount G discharged from the NOx storage catalyst 43, and a rich time Tr of the exhaust gas flowing into the NOx storage catalyst 43 are shown.

上述したように燃料添加弁１２からの燃料添加時間を短かくするとＨＣ吸着酸化触媒４２への吸着燃料量が減少する。その結果、ＨＣ吸着酸化触媒４２からの燃料の蒸発量が少なくなるためにＨＣの酸化作用は弱まり、温度上昇量ΔＴが低下すると共にリッチ時間が短かくなる。またこのとき、燃料添加弁１２から供給される燃料のうちで排気ガス流により持ち去られる燃料量が増大するので排出ＨＣ量Ｇが増大する。   As described above, if the fuel addition time from the fuel addition valve 12 is shortened, the amount of fuel adsorbed to the HC adsorption oxidation catalyst 42 is reduced. As a result, the amount of fuel evaporated from the HC adsorption oxidation catalyst 42 decreases, so the HC oxidation action weakens, the temperature increase amount ΔT decreases, and the rich time decreases. At this time, the amount of fuel carried away by the exhaust gas flow among the fuel supplied from the fuel addition valve 12 increases, so the exhaust HC amount G increases.

一方、燃料添加弁１２からの燃料添加時間を長くすると上述したようにＨＣ吸着酸化触媒４２への単位時間当りの吸着燃料量が減少する。その結果、ＨＣ吸着酸化触媒４２からの燃料の蒸発量が少なくなるためにＨＣの酸化作用は弱まり、温度上昇量ΔＴが低下すると共にリッチ時間が短かくなる。一方、ＮＯｘ吸蔵触媒４３からのＮＯｘ放出作用が完了した後もＨＣ吸着酸化触媒４２からＨＣが蒸発し続けるので排出ＨＣ量Ｇが増大する。   On the other hand, if the fuel addition time from the fuel addition valve 12 is lengthened, the amount of adsorbed fuel per unit time to the HC adsorption oxidation catalyst 42 decreases as described above. As a result, the amount of fuel evaporated from the HC adsorption oxidation catalyst 42 decreases, so the HC oxidation action weakens, the temperature increase amount ΔT decreases, and the rich time decreases. On the other hand, since the HC continues to evaporate from the HC adsorption oxidation catalyst 42 even after the NOx releasing action from the NOx storage catalyst 43 is completed, the exhaust HC amount G increases.

燃料添加弁１２から燃料を添加したときに添加した燃料が大気中に排出されるとこの燃料は全く無駄となり、従って添加した燃料の大気中への排出量、即ち排出ＨＣ量Ｇは許容値Ｇｏ以下に抑制する必要がある。排出ＨＣ量Ｇが許容値Ｇｏ以下であるということは別の見方をするとＨＣが酸化反応をして酸素を十分に消費していることを意味しており、従って排出ＨＣ量Ｇが許容値Ｇｏ以下であるということは温度上昇量ΔＴが予め定められた設定値ΔＴｏ以上であるということに対応している。   If the added fuel is discharged into the atmosphere when the fuel is added from the fuel addition valve 12, the fuel is completely wasted. Therefore, the discharged amount of the added fuel into the atmosphere, that is, the discharged HC amount G is the allowable value Go. It is necessary to suppress to the following. If the discharged HC amount G is less than or equal to the allowable value Go, from another viewpoint, it means that the HC undergoes an oxidation reaction and sufficiently consumes oxygen. Therefore, the discharged HC amount G is equal to the allowable value Go. The following corresponds to the fact that the temperature rise amount ΔT is greater than or equal to a predetermined set value ΔTo.

即ち、燃料添加弁１２から燃料を添加する際には排出ＨＣ量Ｇが許容値Ｇｏ以下となり、温度上昇量ΔＴが設定値ΔＴｏ以上となるように添加燃料の添加時間τを定めることが必要であり、従って本発明による実施例では添加燃料の添加時間τがほぼ１００（msec）からほぼ７００（msec）の間に設定されている。これを空燃比Ａ／Ｆで表すと添加時間τが１００（msec）のときの空燃比Ａ／Ｆはほぼ１であり、添加時間τが７００（msec）のときの空燃比Ａ／Ｆはほぼ７であるので本発明による実施例では機関低速低負荷運転時においてＮＯｘ吸蔵触媒４３からＮＯｘを放出させるために燃料添加弁１２から添加される微粒子状燃料の添加量はＨＣ吸着酸化触媒４２に流入する排気ガスの空燃比がほぼ１からほぼ７となる量に設定されていることになる。   That is, when adding fuel from the fuel addition valve 12, it is necessary to determine the addition time τ of the added fuel so that the exhaust HC amount G is less than the allowable value Go and the temperature rise amount ΔT is greater than the set value ΔTo. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the addition time τ of the added fuel is set between approximately 100 (msec) and approximately 700 (msec). Expressing this as the air-fuel ratio A / F, the air-fuel ratio A / F when the addition time τ is 100 (msec) is approximately 1, and the air-fuel ratio A / F when the addition time τ is 700 (msec) is approximately Therefore, in the embodiment according to the present invention, the addition amount of the particulate fuel added from the fuel addition valve 12 to release NOx from the NOx storage catalyst 43 flows into the HC adsorption oxidation catalyst 42 in the engine low speed and low load operation. That is, the air-fuel ratio of the exhaust gas to be set is set to an amount from about 1 to about 7.

図１０は機関高速高負荷運転時における図８と同じ場所における空燃比を示している。機関高速高負荷運転時には機関低速低負荷運転時に比べてＨＣ吸着酸化触媒４２の温度が高くなり、ＨＣ吸着酸化触媒４２における排気ガス流に対する空間速度が高くなるので図７（Ａ），（Ｂ）からわかるようにＨＣ吸着酸化触媒４２が吸着しうる燃料量がかなり減少する。従って図１０と図８とを比較するとわかるように燃料添加弁１２から添加される燃料量は機関高速高負荷運転時には機関低速低負荷運転時に比べて小さくされる。   FIG. 10 shows the air-fuel ratio at the same place as in FIG. 8 during engine high speed and high load operation. 7A and 7B, the temperature of the HC adsorption oxidation catalyst 42 is higher during the engine high speed and high load operation than in the engine low speed and low load operation, and the space velocity with respect to the exhaust gas flow in the HC adsorption oxidation catalyst 42 is increased. As can be seen, the amount of fuel that can be adsorbed by the HC adsorption oxidation catalyst 42 is considerably reduced. Therefore, as can be seen from a comparison between FIG. 10 and FIG. 8, the amount of fuel added from the fuel addition valve 12 is smaller in the engine high speed and high load operation than in the engine low speed and low load operation.

なお、図１０に示されるように機関高速高負荷運転時には空燃比がほぼ２０程度であるので添加される燃料が減少せしめられても排気ガスの空燃比をリッチにすることができる。しかしながら排気ガスの空燃比をリッチにすることのできる時間は機関低速低負荷運転時に比べてかなり短かくなる。   As shown in FIG. 10, the air-fuel ratio is about 20 at the time of engine high-speed and high-load operation, so that the air-fuel ratio of the exhaust gas can be made rich even if the added fuel is reduced. However, the time during which the air-fuel ratio of the exhaust gas can be made rich is considerably shorter than that during engine low speed and low load operation.

図１１（Ａ）はＮＯｘ吸蔵触媒４３からＮＯｘを放出すべきときに燃料添加弁１２から添加される燃料量ＡＱを表わしており、添加される燃料量はＡＱ1，ＡＱ2，ＡＱ3，ＡＱ4，ＡＱ5，ＡＱ6の順で次第に少なくなる。なお、図１１（Ａ）において縦軸ＴＱは出力トルクを、横軸Ｎは機関回転数を表しており、従って添加すべき燃料量ＡＱは出力トルクＴＱが増大するほど、即ちＨＣ吸着酸化触媒４２の温度が高くなるほど少なくなり、機関回転数Ｎが高くなるほど、即ち排気ガスの流量が増大するほど少なくなる。この添加すべき燃料量ＡＱは図１１（Ｂ）に示すようなマップの形で予めＲＯＭ２２内に記憶されている。 Figure 11 (A) represents the amount of fuel AQ added from the fuel adding valve 12 to when releasing the NOx from the NOx storing catalyst 43, the amount of fuel added AQ 1, AQ 2, AQ 3, AQ 4 , AQ 5 , AQ 6 in order. In FIG. 11A, the vertical axis TQ represents the output torque, and the horizontal axis N represents the engine speed. Therefore, the fuel amount AQ to be added increases as the output torque TQ increases, that is, the HC adsorption oxidation catalyst 42. The temperature decreases as the engine temperature increases, and decreases as the engine speed N increases, that is, the flow rate of the exhaust gas increases. The fuel amount AQ to be added is stored in advance in the ROM 22 in the form of a map as shown in FIG.

次に図１２および図１３を参照しつつＮＯｘ放出制御について説明する。
図１２（Ａ）は機関低速低負荷運転時においてＮＯｘ吸蔵触媒４３に吸蔵されたＮＯｘ量ΣＮＯＸの変化と、ＮＯｘ放出のために排気ガスの空燃比Ａ／Ｆをリッチにするタイミングを示しており、図１２（Ｂ）は機関高速高負荷運転時においてＮＯｘ吸蔵触媒４３に吸蔵されたＮＯｘ量ΣＮＯＸの変化と、ＮＯｘ放出のために排気ガスの空燃比Ａ／Ｆをリッチにするタイミングを示している。 Next, NOx release control will be described with reference to FIGS.
FIG. 12A shows the change in the NOx amount ΣNOX stored in the NOx storage catalyst 43 during the engine low speed and low load operation, and the timing when the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas is made rich to release NOx. FIG. 12B shows the change of the NOx amount ΣNOX stored in the NOx storage catalyst 43 during the engine high-speed and high-load operation, and the timing for enriching the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas for NOx release. Yes.

機関から単位時間当りに排出されるＮＯｘ量は機関の運転状態に応じて変化し、従って単位時間当りにＮＯｘ吸蔵触媒４３内に吸蔵されるＮＯｘ量も機関の運転状態に応じて変化する。本発明による実施例ではＮＯｘ吸蔵触媒４３に単位時間当り吸蔵されるＮＯｘ量ＮＯＸＡが要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数として図１３（Ａ）に示すマップの形で予めＲＯＭ２２内に記憶されており、このＮＯｘ量ＮＯＸＡを積算することによってＮＯｘ吸蔵触媒４３に吸蔵されたＮＯｘ量ΣＮＯＸが算出される。   The amount of NOx discharged from the engine per unit time changes according to the operating state of the engine, and therefore the amount of NOx stored in the NOx storage catalyst 43 per unit time also changes according to the operating state of the engine. In the embodiment according to the present invention, the NOx amount NOXA stored in the NOx storage catalyst 43 per unit time is stored in advance in the ROM 22 as a function of the required torque TQ and the engine speed N in the form of a map shown in FIG. The NOx amount ΣNOX stored in the NOx storage catalyst 43 is calculated by integrating the NOx amount NOXA.

一方、図１２（Ａ），（Ｂ）においてＭＡＸはＮＯｘ吸蔵触媒４３が吸蔵しうる最大ＮＯｘ吸蔵量を表しており、ＮＸはＮＯｘ吸蔵触媒４３に吸蔵させることのできるＮＯｘ量の許容値を表している。従って図１２（Ａ），（Ｂ）に示されるようにＮＯｘ量ΣＮＯＸが許容値ＮＸに達するとＮＯｘ吸蔵触媒４３に流入する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆが一時的にリッチにされ、それによってＮＯｘ吸蔵触媒４３からＮＯｘが放出される。   On the other hand, in FIGS. 12A and 12B, MAX represents the maximum NOx occlusion amount that the NOx occlusion catalyst 43 can occlude, and NX represents the allowable value of the NOx amount that can be occluded by the NOx occlusion catalyst 43. ing. Therefore, as shown in FIGS. 12A and 12B, when the NOx amount ΣNOX reaches the allowable value NX, the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas flowing into the NOx storage catalyst 43 is temporarily made rich, thereby NOx is released from the NOx storage catalyst 43.

前述したように機関低速低負荷運転時にはＨＣ吸着酸化触媒４２が吸着しうる燃料量が増大するので燃料添加弁１２からの燃料添加量が増大される。このように燃料添加量が増大されるとＮＯｘ吸蔵触媒４３から多量のＮＯｘを放出させることができる。即ち、この場合にはＮＯｘ吸蔵触媒４３に多量のＮＯｘが吸蔵された場合でも吸蔵された全ＮＯｘを放出することができるので図１２（Ａ）に示されるように許容値ＮＸは高い値、図１２（Ａ）に示される実施例では最大ＮＯｘ吸蔵量よりもわずかばかり低い値とされる。   As described above, the amount of fuel that can be adsorbed by the HC adsorption oxidation catalyst 42 during the engine low speed and low load operation increases, so the amount of fuel added from the fuel addition valve 12 increases. When the fuel addition amount is increased in this way, a large amount of NOx can be released from the NOx storage catalyst 43. That is, in this case, even when a large amount of NOx is occluded in the NOx occlusion catalyst 43, all the occluded NOx can be released, so the allowable value NX is a high value as shown in FIG. In the example shown in 12 (A), the value is slightly lower than the maximum NOx occlusion amount.

これに対し機関高速高負荷運転時にはＨＣ吸着酸化触媒４２の燃料吸着量が減少するので前述したように燃料添加弁１２からの燃料添加量が減少せしめられる。このように燃料添加量が減少せしめられるとＮＯｘ吸蔵触媒４３からは少量のＮＯｘしか放出させることができない。即ち、この場合にはＮＯｘ吸蔵触媒４３に少量のＮＯｘが吸蔵されたら吸蔵されたＮＯｘを放出しなければならないので図１２（Ｂ）に示されるように許容値ＮＸはかなり低い値、図１２（Ｂ）に示される例では図１２（Ａ）に示す機関低速低負荷運転時における許容値ＮＸの１／３以下の値になっている。   On the other hand, since the amount of fuel adsorbed by the HC adsorption oxidation catalyst 42 is reduced during engine high speed and high load operation, the amount of fuel added from the fuel addition valve 12 is reduced as described above. When the fuel addition amount is reduced in this way, only a small amount of NOx can be released from the NOx storage catalyst 43. That is, in this case, if a small amount of NOx is stored in the NOx storage catalyst 43, the stored NOx must be released, so the allowable value NX is considerably low as shown in FIG. In the example shown in B), the value is 1/3 or less of the allowable value NX in the engine low speed and low load operation shown in FIG.

図１３（Ｂ）は機関の運転状態に応じて定められている許容値ＮＸを示しており、図１３（Ｂ）において許容値ＮＸはＮＸ1，ＮＸ2，ＮＸ3，ＮＸ4，ＮＸ5，ＮＸ6の順で次第に小さくなる。なお、図１３（Ｂ）において縦軸ＴＱは機関の出力トルクを示しており、横軸Ｎは機関回転数を示している。従って図１３（Ｂ）から許容値ＮＸは出力トルクＴＱが高くなるほど、即ち機関負荷が高くなるほど低くなり、機関回転数Ｎが高くなるほど低くなることがわかる。なお、図１３（Ｂ）に示される許容値ＮＸは図１３（Ｃ）に示すようなマップの形で予めＲＯＭ２２内に記憶されている。 FIG. 13B shows an allowable value NX determined according to the operating state of the engine. In FIG. 13B, the allowable value NX is NX 1 , NX 2 , NX 3 , NX 4 , NX 5 , gradually decreases in the order of NX 6. In FIG. 13B, the vertical axis TQ indicates the engine output torque, and the horizontal axis N indicates the engine speed. Therefore, it can be seen from FIG. 13B that the allowable value NX decreases as the output torque TQ increases, that is, as the engine load increases, and decreases as the engine speed N increases. The allowable value NX shown in FIG. 13B is stored in advance in the ROM 22 in the form of a map as shown in FIG.

このように機関負荷が高くなるほど、或いは機関回転数が高くなるほど許容値ＮＸが低くなるのでＮＯｘ吸蔵触媒４３からＮＯｘを放出させるために燃料添加弁１２から微粒子状燃料が添加される頻度は機関負荷が高くなるほど、或いは機関回転数Ｎが高くなるほど高くなる。即ち、図１２（Ａ），（Ｂ）に示されているように機関高速高負荷運転時には機関低速低負荷運転時に比べて微粒子状燃料が添加される頻度はかなり高くなる。   Since the allowable value NX decreases as the engine load increases or the engine speed increases, the frequency at which the particulate fuel is added from the fuel addition valve 12 to release NOx from the NOx storage catalyst 43 depends on the engine load. Increases as the engine speed increases or as the engine speed N increases. That is, as shown in FIGS. 12A and 12B, the frequency at which the particulate fuel is added during the engine high speed and high load operation is considerably higher than during the engine low speed and low load operation.

一方、排気ガス中に含まれる粒子状物質はＮＯｘ吸蔵触媒４３を担持しているパティキュレートフィルタ４３ａ上に捕集され、順次酸化される。しかしながら捕集される粒子状物質の量が酸化される粒子状物質の量よりも多くなると粒子状物質がパティキュレートフィルタ４３ａ上に次第に堆積し、この場合粒子状物質の堆積量が増大すると機関出力の低下を招いてしまう。従って粒子状物質の堆積量が増大したときには堆積した粒子状物質を除去しなければならない。この場合、空気過剰のもとでパティキュレートフィルタ４３ａの温度を６００℃程度まで上昇させると堆積した粒子状物質が酸化され、除去される。   On the other hand, the particulate matter contained in the exhaust gas is collected on the particulate filter 43a carrying the NOx storage catalyst 43 and is sequentially oxidized. However, when the amount of the collected particulate matter is larger than the amount of the particulate matter to be oxidized, the particulate matter gradually accumulates on the particulate filter 43a. In this case, if the amount of the particulate matter deposited increases, the engine output Will be reduced. Therefore, when the amount of accumulated particulate matter increases, the deposited particulate matter must be removed. In this case, when the temperature of the particulate filter 43a is raised to about 600 ° C. under excess air, the deposited particulate matter is oxidized and removed.

そこで本発明による実施例ではパティキュレートフィルタ４３ａ上に堆積した粒子状物質の量が許容量を越えたときには排気ガスの空燃比がリーンのもとでパティキュレートフィルタ４３ａの温度を上昇させ、それによって堆積した粒子状物質を酸化除去するようにしている。具体的に言うと本発明による実施例では差圧センサ４９により検出されたパティキュレートフィルタ４３ａの前後差圧ΔＰが許容値ＰＸを越えたときに堆積粒子状物質の量が許容量を越えたと判断され、このときパティキュレートフィルタ４３ａに流入する排気ガスの空燃比をリーンに維持しつつ燃料添加弁１２から燃料を添加してこの添加された燃料の酸化反応熱によりパティキュレートフィルタ４３ａの温度を上昇させる昇温制御が行われる。   Therefore, in the embodiment according to the present invention, when the amount of the particulate matter deposited on the particulate filter 43a exceeds the allowable amount, the temperature of the particulate filter 43a is raised under the lean air-fuel ratio of the exhaust gas, thereby The deposited particulate matter is removed by oxidation. Specifically, in the embodiment according to the present invention, when the differential pressure ΔP before and after the particulate filter 43a detected by the differential pressure sensor 49 exceeds the allowable value PX, it is determined that the amount of the deposited particulate matter exceeds the allowable amount. At this time, fuel is added from the fuel addition valve 12 while maintaining the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter 43a lean, and the temperature of the particulate filter 43a is increased by the oxidation reaction heat of the added fuel. The temperature rise control is performed.

図１４は排気浄化処理ルーチンを示している。
図１４を参照するとまず初めにステップ１００において図１３（Ａ）に示すマップから単位時間当り吸蔵されるＮＯｘ量ＮＯＸＡが算出される。次いでステップ１０１ではこのＮＯＸＡがＮＯｘ吸蔵触媒４３に吸蔵されているＮＯｘ量ΣＮＯＸに加算される。次いでステップ１０２では図１３（Ｃ）に示すマップから許容値ＮＸが算出される。次いでステップ１０３では吸蔵ＮＯｘ量ΣＮＯＸが許容値ＮＸを越えたか否かが判別され、ΣＮＯＸ＞ＮＸとなったときにはステップ１０４に進んでＮＯｘ吸蔵触媒４３からＮＯｘを放出すべきことを示すＮＯｘ放出フラグがセットされる。次いでステップ１０５に進んでＮＯｘの浄化処理が行われる。次いでステップ１０６では差圧センサ４９によりパティキュレートフィルタ４３ａの前後差圧ΔＰが検出される。次いでステップ１０７では差圧ΔＰが許容値ＰＸを越えたか否かが判別され、ΔＰ＞ＰＸとなったときにはステップ１０８に進んでパティキュレートフィルタ４３ａの昇温制御が行われる。 FIG. 14 shows an exhaust purification processing routine.
Referring to FIG. 14, first, at step 100, the NOx amount NOXA stored per unit time is calculated from the map shown in FIG. 13 (A). Next, at step 101, this NOXA is added to the NOx amount ΣNOX stored in the NOx storage catalyst 43. Next, at step 102, an allowable value NX is calculated from the map shown in FIG. Next, at step 103, it is judged if the stored NOx amount ΣNOX has exceeded the allowable value NX. When ΣNOX> NX, the routine proceeds to step 104, where the NOx release flag indicating that NOx should be released from the NOx storage catalyst 43 is set. Set. Next, the routine proceeds to step 105, where NOx purification processing is performed. Next, at step 106, the differential pressure sensor 49 detects the differential pressure ΔP across the particulate filter 43a. Next, at step 107, it is determined whether or not the differential pressure ΔP exceeds the allowable value PX. When ΔP> PX, the routine proceeds to step 108 where temperature rise control of the particulate filter 43a is performed.

さて、前述したようにＨＣ吸着酸化触媒４２における排気ガス流に対する空間速度ＳＶ（以下、単に空間速度ＳＶと称する）が高くなるとＨＣ吸着酸化触媒４２が吸着しうる微粒子状燃料の吸着量が減少する。吸着量が減少すると蒸発するＨＣの量が減少し、斯くして酸化されるＨＣの量が減少する。酸化されるＨＣの量が減少するとＮＯｘ吸蔵触媒４３に流入する排気ガスの空燃比がリッチにならなくなる。   As described above, when the space velocity SV (hereinafter simply referred to as the space velocity SV) with respect to the exhaust gas flow in the HC adsorption oxidation catalyst 42 increases, the adsorption amount of the particulate fuel that can be adsorbed by the HC adsorption oxidation catalyst 42 decreases. . As the amount of adsorption decreases, the amount of HC that evaporates decreases, and thus the amount of HC that is oxidized decreases. When the amount of HC to be oxidized decreases, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage catalyst 43 does not become rich.

即ち、空間速度ＳＶが高くなるとＮＯｘ吸蔵触媒４３に流入する排気ガスの空燃比がリッチにならなくなり、このときＮＯｘ吸蔵触媒４３に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするためにはＨＣ吸着酸化触媒４２における空間速度ＳＶを低下させる必要がある。そこで本発明ではＮＯｘ吸蔵触媒４３からＮＯｘを放出すべきときにはＨＣ吸着酸化触媒４２における空間速度ＳＶを低下させ、それにより酸化させるＨＣの量を増大させてＮＯｘ
吸蔵触媒４３に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするようにしている。 That is, when the space velocity SV increases, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage catalyst 43 does not become rich. At this time, in order to make the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage catalyst 43 rich, the HC adsorption oxidation It is necessary to reduce the space velocity SV in the catalyst 42. Therefore, in the present invention, when NOx should be released from the NOx storage catalyst 43, the space velocity SV in the HC adsorption oxidation catalyst 42 is decreased, and thereby the amount of HC to be oxidized is increased.
The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the storage catalyst 43 is made rich.

なお、機関回転数Ｎが高くなるほど単位時間当り排出される排気ガス量が増大するのでＨＣ吸着酸化触媒４２内を流れる排気ガスの容積速度は大きくなり、機関負荷Ｌが高くなるほど単位時間当り排出される排気ガス量が増大するのでＨＣ吸着酸化触媒４２内を流れる排気ガスの容積速度は大きくなる。即ち、空間速度ＳＶは機関回転数Ｎおよび機関負荷Ｌの関数となる。本発明による実施例では許容しうる最大の空間速度ＳＶ0が図１５に示されるように機関回転数Ｎと機関負荷Ｌの関数として予め定められており、ＮＯｘ吸蔵触媒４３からＮＯｘを放出すべきときにはＨＣ吸着酸化触媒４２における空間速度ＳＶがこの予め定められた許容空間速度ＳＶ0以下に制御される。 As the engine speed N increases, the amount of exhaust gas discharged per unit time increases, so the volume speed of the exhaust gas flowing through the HC adsorption oxidation catalyst 42 increases, and as the engine load L increases, the exhaust gas is discharged per unit time. As the amount of exhaust gas increases, the volume velocity of the exhaust gas flowing through the HC adsorption oxidation catalyst 42 increases. That is, the space velocity SV is a function of the engine speed N and the engine load L. In the embodiment according to the present invention, the maximum allowable space velocity SV 0 is predetermined as a function of the engine speed N and the engine load L as shown in FIG. 15, and NOx should be released from the NOx storage catalyst 43. sometimes the space velocity SV in the HC adsorbing oxidation catalyst 42 is controlled to less than the allowable space velocity SV 0 this predetermined.

さて、図２に示される実施例ではバイパス制御弁４６は通常閉弁せしめられている。ところがこのようにバイパス制御弁４６が閉弁せしめられていると、全ての排気ガスがＨＣ吸着酸化触媒４２内を流通するので機関回転数Ｎが高くなったとき、或いは機関負荷Ｌが高くなったときに空間速度ＳＶが予め定められた許容空間速度ＳＶ0を越えてしまうことになる。 In the embodiment shown in FIG. 2, the bypass control valve 46 is normally closed. However, when the bypass control valve 46 is closed in this way, all the exhaust gas flows through the HC adsorption oxidation catalyst 42, so that the engine speed N increases or the engine load L increases. so that the space velocity SV may exceed the permissible space velocity SV 0 predetermined when.

そこで本発明による実施例では図１６（Ａ）に示されるように燃料添加弁１２から微粒子状燃料の添加作用が行われていない通常運転時にはバイパス制御弁４６は閉弁状態に保持されており、空燃比をリッチにすべく燃料添加弁１２から微粒子状燃料が添加されるときにＨＣ吸着酸化触媒４２における空間速度ＳＶが予め定められた許容空間速度ＳＶ0を越えているときにはバイパス制御弁４６が開弁せしめられる。バイパス制御弁４６が開弁せしめられるとＨＣ吸着酸化触媒４２における空間速度ＳＶが低下し、予め定められた許容空間速度ＳＶ0以下となる。 Therefore, in the embodiment according to the present invention, as shown in FIG. 16 (A), the bypass control valve 46 is kept closed during normal operation when the particulate fuel is not added from the fuel addition valve 12. When particulate fuel is added from the fuel addition valve 12 to make the air-fuel ratio rich, when the space velocity SV in the HC adsorption oxidation catalyst 42 exceeds a predetermined allowable space velocity SV 0 , the bypass control valve 46 is It can be opened. When the bypass control valve 46 is opened, the space velocity SV in the HC adsorption oxidation catalyst 42 decreases, and becomes a predetermined allowable space velocity SV 0 or less.

一方、図１６（Ｂ）に示される実施例ではＨＣ吸着酸化触媒４２における空間速度ＳＶが予め定められた許容空間速度ＳＶ0よりも低いときにはバイパス制御弁４６は閉弁状態に保持されており、空間速度ＳＶが予め定められた許容空間速度ＳＶ0を越えるとバイパス制御弁４６が開弁せしめられる。従ってこの実施例でも空燃比をリッチにすべく燃料添加弁１２から微粒子状燃料が添加されるときにはＨＣ吸着酸化触媒４２における空間速度ＳＶは予め定められた許容空間速度ＳＶ0以下となっている。 On the other hand, in the embodiment shown in FIG. 16B, when the space velocity SV in the HC adsorption oxidation catalyst 42 is lower than the predetermined allowable space velocity SV 0 , the bypass control valve 46 is held in the closed state. When the space velocity SV exceeds a predetermined allowable space velocity SV 0 , the bypass control valve 46 is opened. Thus has space velocity SV is the permissible space velocity SV 0 less than or equal to a predetermined in the HC adsorbing oxidation catalyst 42 when the particulate fuel is added from the fuel addition valve 12 so as to air-fuel ratio rich at this embodiment.

なお、図２に示されるように主排気管６１内に形成された主通路はＨＣ吸着酸化触媒４２に向けてまっすぐに延びており、排気バイパス管４４内に形成されたバイパス通路はＨＣ吸着酸化触媒４２の上流において主通路から横方向に分岐されており、バイパス通路の分岐点上流の排気ガスの通路内に微粒子状燃料が添加される。従ってＮＯｘ吸蔵触媒４３からＮＯｘを放出すべきときにバイパス制御弁６４が開弁していても燃料添加弁１２から添加された微粒子状の燃料は慣性によってＨＣ吸着酸化触媒４２内に流入することになる。   As shown in FIG. 2, the main passage formed in the main exhaust pipe 61 extends straight toward the HC adsorption oxidation catalyst 42, and the bypass passage formed in the exhaust bypass pipe 44 is HC adsorption oxidation. The fuel is branched laterally from the main passage upstream of the catalyst 42, and the particulate fuel is added into the exhaust gas passage upstream of the bypass passage branch point. Therefore, even if the bypass control valve 64 is open when NOx should be released from the NOx storage catalyst 43, the particulate fuel added from the fuel addition valve 12 flows into the HC adsorption oxidation catalyst 42 due to inertia. Become.

図１７は図１６（Ａ）に示される実施例を実行するために図１４のステップ１０５において行われるＮＯｘ浄化処理ルーチンを示している。
図１７を参照するとまず初めにステップ２００においてＮＯｘ放出フラグがセットされているか否かが判別される。ＮＯｘ放出フラグがセットされているときにはステップ２０１に進んでＨＣ吸着酸化触媒４２における空間速度ＳＶが予め定められた許容空間速度ＳＶ0よりも高いか否かが判別される。 FIG. 17 shows a NOx purification processing routine performed in step 105 of FIG. 14 in order to execute the embodiment shown in FIG.
Referring to FIG. 17, first, at step 200, it is judged if the NOx release flag is set. Whether higher than the allowable space velocity SV 0 a space velocity SV is predetermined in the HC adsorbing oxidation catalyst 42 proceeds to step 201, it is determined when the NOx release flag is set.

ＳＶ＞ＳＶ0のときにはステップ２０２に進んでバイパス制御弁４６が開弁せしめられる。次いでステップ２０３に進む。これに対し、ＳＶ≦ＳＶ0のときにはステップ２０３にジャンプする。従ってこのときにはバイパス制御弁４６は閉弁状態に保持されている。
ステップ２０３では図１１（Ｂ）に示すマップから添加すべき燃料量ＡＱが算出され、次いでステップ２０４ではマップから算出された量ＡＱの燃料、即ち軽油が燃料添加弁１２から添加される。次いでステップ２０５ではＮＯｘ放出フラグがリセットされる。 When SV> SV 0, the routine proceeds to step 202 where the bypass control valve 46 is opened. Next, the routine proceeds to step 203. On the other hand, when SV ≦ SV 0 , the routine jumps to step 203. Therefore, at this time, the bypass control valve 46 is kept closed.
In step 203, the fuel amount AQ to be added is calculated from the map shown in FIG. 11B. Next, in step 204, fuel of the amount AQ calculated from the map, that is, light oil, is added from the fuel addition valve 12. Next, at step 205, the NOx release flag is reset.

図１８に別の実施例を示す。この実施例では主排気管４１内に形成される排気ガスの通路が第１通路５０ａと第２通路５０ｂとに分岐され、これら第１通路５０ａおよび第２通路５０ｂはＮＯｘ吸蔵触媒４３の上流側で合流せしめられる。また、この実施例ではＨＣ吸着酸化触媒が第１通路５０ａ内に配置された第１のＨＣ吸着酸化触媒４２ａと、第２通路５０ｂ内に配置された第２のＨＣ吸着酸化触媒４２ｂからなる。これら第１のＨＣ吸着酸化触媒４２ａおよび第２のＨＣ吸着酸化触媒４２ｂには夫々温度センサ４８ａ，４８ｂが取付けられる。   FIG. 18 shows another embodiment. In this embodiment, the exhaust gas passage formed in the main exhaust pipe 41 is branched into a first passage 50 a and a second passage 50 b, and the first passage 50 a and the second passage 50 b are upstream of the NOx storage catalyst 43. It is made to join at. In this embodiment, the HC adsorption oxidation catalyst includes a first HC adsorption oxidation catalyst 42a disposed in the first passage 50a and a second HC adsorption oxidation catalyst 42b disposed in the second passage 50b. Temperature sensors 48a and 48b are attached to the first HC adsorption oxidation catalyst 42a and the second HC adsorption oxidation catalyst 42b, respectively.

主排気管４１には第１通路５０ａ内を流れる排気ガス流および第２通路５０ｂ内を流れる排気ガス流を制御するための排気制御弁装置４５が取付けられる。この排気制御弁装置４５は第１通路５０ａ内に配置されかつアクチュエータ４７ａによって駆動される排気制御弁４６ａと、第２通路５０ｂ内に配置されかつアクチュエータ４７ｂによって排気制御弁４６ａとは独立して駆動される排気制御弁４６ｂとを具備する。   An exhaust control valve device 45 for controlling the exhaust gas flow flowing in the first passage 50a and the exhaust gas flow flowing in the second passage 50b is attached to the main exhaust pipe 41. The exhaust control valve device 45 is disposed in the first passage 50a and driven by the actuator 47a, and is disposed in the second passage 50b and driven independently from the exhaust control valve 46a by the actuator 47b. And an exhaust control valve 46b.

ところで前述したようにＨＣ吸着酸化触媒は温度上昇するとＨＣ吸着量が減少し、空燃比をリッチにするのが困難となる。従ってこの実施例では図１９に示されるように第１のＨＣ吸着酸化触媒４２ａの温度Ｔｃ1が許容温度Ｔｏを越えたときには排気制御弁４６ａを閉弁すると共に排気制御弁４６ｂを開弁し、即ち第１通路５０ａが遮断されると共に第２通路５０ｂが開通せしめられ、第２のＨＣ吸着酸化触媒４２ｂの温度Ｔｃ2が許容温度Ｔｏを越えたときには排気制御弁４６ｂを閉弁すると共に排気制御弁４６ａを開弁し、即ち第２通路５０ｂが遮断されると共に第１通路５０ａが開通せしめられる。 By the way, as described above, when the temperature of the HC adsorption oxidation catalyst rises, the amount of HC adsorption decreases and it becomes difficult to make the air-fuel ratio rich. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 19, when the temperature Tc 1 of the first HC adsorption oxidation catalyst 42a exceeds the allowable temperature To, the exhaust control valve 46a is closed and the exhaust control valve 46b is opened, That is, the first passage 50a is shut off and the second passage 50b is opened. When the temperature Tc2 of the second HC adsorption oxidation catalyst 42b exceeds the allowable temperature To, the exhaust control valve 46b is closed and the exhaust control is performed. The valve 46a is opened, that is, the second passage 50b is shut off and the first passage 50a is opened.

一方、この実施例においても図１６（Ａ），（Ｂ）に示される実施例と同様に、第１のＨＣ吸着酸化触媒４２ａにおける排気ガス流に対する空間速度ＳＶ1を予め定められた許容空間速度ＳＶ0以下にすべきときには第１のＨＣ吸着酸化触媒４２ａ内を流れる排気ガス量が減少せしめられ、第２のＨＣ吸着酸化触媒４２ｂにおける排気ガス流に対する空間速度ＳＶ2を予め定められた許容空間速度ＳＶ0以下にすべきときには第２のＨＣ吸着酸化触媒４２ｂ内を流れる排気ガス量が減少せしめられる。 On the other hand, in this embodiment as well, as in the embodiment shown in FIGS. 16A and 16B, the space velocity SV 1 for the exhaust gas flow in the first HC adsorption oxidation catalyst 42a is set to a predetermined allowable space velocity. When it should be less than SV 0, the amount of exhaust gas flowing in the first HC adsorption oxidation catalyst 42a is reduced, and the space velocity SV 2 for the exhaust gas flow in the second HC adsorption oxidation catalyst 42b is set to a predetermined allowable space. when velocity SV 0 should be less than amount of exhaust gas flowing in the second HC adsorbing oxidation catalyst 42b is made to decrease.

具体的に言うと、この実施例では図１９に示されるように例えば排気制御弁４６ａが開弁していて第１通路５０ａ内に排気ガスが流入しているときにＮＯｘ吸蔵触媒４３からＮＯｘを放出すべく空燃比がリッチにされ、このとき第１のＨＣ吸着酸化触媒４２ａにおける空間速度ＳＶ1が予め定められた許容空間速度ＳＶ0を越えている場合には第２通路５０ｂの排気制御弁４６ｂも開弁せしめられる。 More specifically, in this embodiment, as shown in FIG. 19, for example, when the exhaust control valve 46a is open and exhaust gas is flowing into the first passage 50a, NOx is absorbed from the NOx storage catalyst 43. air-fuel ratio in order to release is made rich, this time when the space velocity SV 1 in the first HC adsorbing oxidation catalyst 42a exceeds the allowable space velocity SV 0 predetermined exhaust control valve of the second passage 50b 46b is also opened.

即ち、この実施例では排気制御弁装置４５によって通常は第１通路５０ａ又は第２通路５０ｂの一方が遮断されており、第１の吸着酸化触媒４２ａ又は第２の吸着酸化触媒４２ｂにおける空間速度ＳＶ1，ＳＶ2を予め定められた許容空間速度ＳＶ0以下にすべきときには第１通路５０ａおよび第２通路５０ｂが共に開通せしめられる。また、この実施例では燃料添加弁１２から微粒子状燃料の添加作用が行われたときには第１通路５０ａおよび第２通路５０ｂが共に開通せしめられており、従って微粒子状燃料は第１通路５０ａおよび第２通路５０ｂの双方に送り込まれる。このとき図１９に示されるように第１のＨＣ吸着酸化触媒４２ａにおける空間速度ＳＶ1および第２のＨＣ吸着酸化触媒４２ｂにおける空間速度ＳＶ2は共に予め定められた許容空間速度ＳＶ0よりも低くなる。 That is, in this embodiment, one of the first passage 50a and the second passage 50b is normally shut off by the exhaust control valve device 45, and the space velocity SV in the first adsorption oxidation catalyst 42a or the second adsorption oxidation catalyst 42b. 1, when SV 2 should previously permissible space velocity SV 0 defined below to the first passage 50a and second passage 50b is caused to open both. In this embodiment, when the particulate fuel is added from the fuel addition valve 12, both the first passage 50a and the second passage 50b are opened, so that the particulate fuel is in the first passage 50a and the first passage 50b. It is fed into both the two passages 50b. In this case lower than the permissible space velocity SV 0 space velocity SV 2 in the first space velocity SV in the HC -AO catalyst 42a 1 and second HC adsorbing oxidation catalyst 42b is that both predetermined as shown in FIG. 19 Become.

図２０はこの実施例を実行するために図１４のステップ１０５において行われるＮＯｘ浄化処理ルーチンを示している。
図２０を参照するとまず初めにステップ２１０において排気制御弁４６ａが開弁しているか否か、即ち第１通路５０ａが開通しているか否かが判別される。第１通路５０ａが開通しているときにはステップ２１１に進んで第１のＨＣ吸着酸化触媒４２ａの温度Ｔｃ1が許容温度Ｔｏを越えたか否かが判別される。Ｔｃ1≦Ｔｏのときにはステップ２１３に進む。これに対し、Ｔｃ1＞Ｔｏであると判断されたときにはステップ２１２に進んで排気ガスの通路が第１通路５０ａから第２通路５０ｂに切換えられ、次いでステップ２２１に進む。 FIG. 20 shows a NOx purification processing routine performed in step 105 of FIG. 14 in order to execute this embodiment.
Referring to FIG. 20, first, at step 210, it is determined whether or not the exhaust control valve 46a is open, that is, whether or not the first passage 50a is open. When the first passage 50a is open, the routine proceeds to step 211, where it is judged if the temperature Tc1 of the first HC adsorption oxidation catalyst 42a has exceeded the allowable temperature To. When Tc 1 ≦ To, the process proceeds to step 213. In contrast, Tc 1> passage of the exhaust gas proceeds to step 212 when it is determined that To is switched from the first passage 50a to the second passage 50b, then the routine proceeds to step 221.

一方、ステップ２１０において第１通路５０ａが開通していないと判断されたとき、即ち第２通路５０ｂが開通しているときにはステップ２１９に進んで第２のＨＣ吸着酸化触媒４２ｂの温度Ｔｃ2が許容温度Ｔｏを越えたか否かが判別される。Ｔｃ2≦Ｔｏのときにはステップ２２１に進む。これに対し、Ｔｃ2＞Ｔｏであると判断されたときにはステップ２２０に進んで排気ガスの通路が第２通路５０ｂから第１通路５０ａに切換えられ、次いでステップ２１３に進む。 On the other hand, when it is determined in step 210 that the first passage 50a is not opened, that is, when the second passage 50b is opened, the routine proceeds to step 219, where the temperature Tc 2 of the second HC adsorption oxidation catalyst 42b is allowed. It is determined whether or not the temperature To has been exceeded. When Tc 2 ≦ To, the routine proceeds to step 221. On the other hand, when it is determined that Tc 2 > To, the routine proceeds to step 220, where the exhaust gas passage is switched from the second passage 50b to the first passage 50a, and then proceeds to step 213.

従ってステップ２１３に進むのは排気ガスが第１通路５０ａ内に送り込まれているときであり、ステップ２２１に進むのは排気ガスが第２通路５０ｂ内に送り込まれているときである。ステップ２１３ではＮＯｘ放出フラグがセットされているか否かが判別される。ＮＯｘ放出フラグがセットされていないときには処理サイクルを完了する。これに対し、ＮＯｘ放出フラグがセットされているときにはステップ２１４に進んで第１のＨＣ吸着酸化触媒４２ａにおける空間速度ＳＶ1が予め定められた許容空間速度ＳＶ0よりも高いか否かが判別される。ＳＶ1≦ＳＶ0のときにはステップ２１６にジャンプする。これに対し、ＳＶ1＞ＳＶ0であるときにはステップ２１５に進んで第２通路５０ｂ内の排気制御弁４６ｂが開弁せしめられる。即ち、第１通路５０ａと第２通路５０ｂの双方が開通せしめられる。次いでステップ２１６に進む。 Therefore, the process proceeds to step 213 when the exhaust gas is sent into the first passage 50a, and the process goes to step 221 when the exhaust gas is sent into the second passage 50b. In step 213, it is determined whether or not a NOx release flag is set. When the NOx release flag is not set, the processing cycle is completed. In contrast, the space velocity SV 1 in the first HC adsorbing oxidation catalyst 42a is judged whether higher than the allowable space velocity SV 0 predetermined proceeds to step 214 when the NOx release flag is set The When SV 1 ≦ SV 0, the process jumps to step 216. On the other hand, when SV 1 > SV 0 , the routine proceeds to step 215, where the exhaust control valve 46b in the second passage 50b is opened. That is, both the first passage 50a and the second passage 50b are opened. Next, the routine proceeds to step 216.

ステップ２１６では図１１（Ｂ）に示すマップから添加すべき燃料量ＡＱが算出され、次いでステップ２１７ではマップから算出された量ＡＱの燃料、即ち軽油が燃料添加弁１２から添加される。次いでステップ２１８ではＮＯｘ放出フラグがリセットされる。   In step 216, the fuel amount AQ to be added is calculated from the map shown in FIG. 11B. Next, in step 217, the fuel of the amount AQ calculated from the map, that is, light oil, is added from the fuel addition valve 12. Next, at step 218, the NOx release flag is reset.

一方、ステップ２２１ではＮＯｘ放出フラグがセットされているか否かが判別される。ＮＯｘ放出フラグがセットされていないときには処理サイクルを完了する。これに対し、ＮＯｘ放出フラグがセットされているときにはステップ２２２に進んで第２のＨＣ吸着酸化触媒４２ｂにおける空間速度ＳＶ2が予め定められた許容空間速度ＳＶ0よりも高いか否かが判別される。ＳＶ2≦ＳＶ0のときにはステップ２１６にジャンプする。これに対し、ＳＶ2＞ＳＶ0であるときにはステップ２１５に進んで第１通路５０ａ内の排気制御弁４６ａが開弁せしめられる。即ち、第１通路５０ａと第２通路５０ｂの双方が開通せしめられる。 On the other hand, in step 221, it is determined whether or not a NOx release flag is set. When the NOx release flag is not set, the processing cycle is completed. In contrast, the determination is higher or not than the allowable space velocity SV 0 the space velocity SV 2 predetermined in the second HC adsorbing oxidation catalyst 42b proceeds to step 222 when the NOx release flag is set The When SV 2 ≤SV 0, the routine jumps to step 216. On the other hand, when SV 2 > SV 0 , the routine proceeds to step 215, where the exhaust control valve 46a in the first passage 50a is opened. That is, both the first passage 50a and the second passage 50b are opened.

図２１に更に別の実施例を示す。この実施例でも主排気管４１内に形成される排気ガスの通路が第１通路５０ａと第２通路５０ｂとに分岐され、ＨＣ吸着酸化触媒が第１通路５０ａ内に配置された第１のＨＣ吸着酸化触媒４２ａと、第２通路５０ｂ内に配置された第２のＨＣ吸着酸化触媒４２ｂからなる。更に、これら第１のＨＣ吸着酸化触媒４２ａおよび第２のＨＣ吸着酸化触媒４２ｂには夫々温度センサ４８ａ，４８ｂが取付けられる。   FIG. 21 shows still another embodiment. Also in this embodiment, the exhaust gas passage formed in the main exhaust pipe 41 is branched into the first passage 50a and the second passage 50b, and the HC adsorption oxidation catalyst is disposed in the first passage 50a. It consists of an adsorption oxidation catalyst 42a and a second HC adsorption oxidation catalyst 42b disposed in the second passage 50b. Further, temperature sensors 48a and 48b are attached to the first HC adsorption oxidation catalyst 42a and the second HC adsorption oxidation catalyst 42b, respectively.

また、この実施例においても主排気管４１には第１通路５０ａ内を流れる排気ガス流および第２通路５０ｂ内を流れる排気ガス流を制御するための排気制御弁装置４５が取付けられる。この排気制御弁装置４５は第１通路５０ａ内に配置されかつアクチュエータ４７ａによって駆動される排気制御弁４６ａと、第２通路５０ｂ内に配置されかつアクチュエータ４７ｂによって排気制御弁４６ａとは独立して駆動される排気制御弁４６ｂとを具備する。   Also in this embodiment, the main exhaust pipe 41 is provided with an exhaust control valve device 45 for controlling the exhaust gas flow flowing in the first passage 50a and the exhaust gas flow flowing in the second passage 50b. The exhaust control valve device 45 is disposed in the first passage 50a and driven by the actuator 47a, and is disposed in the second passage 50b and driven independently from the exhaust control valve 46a by the actuator 47b. And an exhaust control valve 46b.

一方、この実施例ではＮＯｘ吸蔵触媒が第１通路５０ａ内に配置された第１のＮＯｘ吸蔵触媒４３ａと、第２通路５０ｂ内に配置された第２のＮＯｘ吸蔵触媒４３ｂからなる。更に、この実施例では排気マニホルド５に取付けられた燃料添加弁１２に代えて、第１のＨＣ吸着酸化触媒４２ａ上流の第１通路５０ａ内および第２のＨＣ吸着酸化触媒４２ｂ上流の第２通路５０ｂ内に夫々燃料添加弁１２ａ，１２ｂが配置されており、これら燃料添加弁１２ａ，１２ｂのいずれか一方又は双方から微粒子状燃料が添加される。   On the other hand, in this embodiment, the NOx storage catalyst is composed of a first NOx storage catalyst 43a disposed in the first passage 50a and a second NOx storage catalyst 43b disposed in the second passage 50b. Further, in this embodiment, instead of the fuel addition valve 12 attached to the exhaust manifold 5, the second passage in the first passage 50a upstream of the first HC adsorption oxidation catalyst 42a and the second passage upstream of the second HC adsorption oxidation catalyst 42b. The fuel addition valves 12a and 12b are respectively disposed in the 50b, and particulate fuel is added from one or both of the fuel addition valves 12a and 12b.

図２２に示されるようにこの実施例においても図１９に示される実施例と同様に、第１のＨＣ吸着酸化触媒４２ａの温度Ｔｃ1が許容温度Ｔｏを越えたときには排気制御弁４６ａを閉弁すると共に排気制御弁４６ｂを開弁し、即ち第１通路５０ａが遮断されると共に第２通路５０ｂが開通せしめられ、第２のＨＣ吸着酸化触媒４２ｂの温度Ｔｃ2が許容温度Ｔｏを越えたときには排気制御弁４６ｂを閉弁すると共に排気制御弁４６ａを開弁し、即ち第２通路５０ｂが遮断されると共に第１通路５０ａが開通せしめられる。 As shown in FIG. 22, in this embodiment as well, as in the embodiment shown in FIG. 19, the exhaust control valve 46a is closed when the temperature Tc1 of the first HC adsorption oxidation catalyst 42a exceeds the allowable temperature To. When the exhaust control valve 46b is opened, that is, when the first passage 50a is shut off and the second passage 50b is opened, and the temperature Tc2 of the second HC adsorption oxidation catalyst 42b exceeds the allowable temperature To The exhaust control valve 46b is closed and the exhaust control valve 46a is opened, that is, the second passage 50b is shut off and the first passage 50a is opened.

更にこの実施例では図１９に示される実施例と同様に、第１のＨＣ吸着酸化触媒４２ａにおける排気ガス流に対する空間速度ＳＶ1を予め定められた許容空間速度ＳＶ0以下にすべきときには第１のＨＣ吸着酸化触媒４２ａ内を流れる排気ガス量が減少せしめられ、第２のＨＣ吸着酸化触媒４２ｂにおける排気ガス流に対する空間速度ＳＶ2を予め定められた許容空間速度ＳＶ0以下にすべきときには第２のＨＣ吸着酸化触媒４２ｂ内を流れる排気ガス量が減少せしめられる。 Further, in this embodiment, similarly to the embodiment shown in FIG. 19, when the space velocity SV 1 with respect to the exhaust gas flow in the first HC adsorption oxidation catalyst 42a is to be equal to or lower than a predetermined allowable space velocity SV 0 , amount of exhaust gas flowing through the HC adsorbing oxidation catalyst 42a is made to decrease in, when it should be the allowable space velocity SV 0 or less defined space velocity SV 2 advance for exhaust gas flow in the second HC adsorbing oxidation catalyst 42b is first The amount of exhaust gas flowing through the second HC adsorption oxidation catalyst 42b is reduced.

この実施例において図１８から図２０に示される実施例と異なるところは二つある。第１の差異は、この実施例では第１のＮＯｘ吸蔵触媒４３ａに吸蔵されるＮＯｘ量および第２のＮＯｘ吸蔵触媒４３ｂに吸蔵されるＮＯｘ量が個別に算出されており、第１のＮＯｘ吸蔵触媒４３ａからＮＯｘを放出すべきときには第１のＮＯｘ吸蔵触媒４３ａに吸蔵されているＮＯｘを放出させるのに必要な量の燃料が対応する燃料添加弁１２ａから添加され、第２のＮＯｘ吸蔵触媒４３ｂからＮＯｘを放出すべきときには第２のＮＯｘ吸蔵触媒４３ｂに吸蔵されているＮＯｘを放出させるのに必要な量の燃料が対応する燃料添加弁１２ｂから添加され、第１のＮＯｘ吸蔵触媒４３ａおよび第２のＮＯｘ吸蔵触媒４３ｂの双方からＮＯｘを放出すべきときには第１のＮＯｘ吸蔵触媒４３ａおよび第２のＮＯｘ吸蔵触媒４３ｂに夫々吸蔵されているＮＯｘを放出させるのに必要な量の燃料が対応する燃料添加弁１２ａ，１２ｂから夫々添加されることにある。   There are two differences in this embodiment from the embodiment shown in FIGS. The first difference is that in this embodiment, the amount of NOx stored in the first NOx storage catalyst 43a and the amount of NOx stored in the second NOx storage catalyst 43b are calculated separately, and the first NOx storage catalyst is calculated. When NOx should be released from the catalyst 43a, an amount of fuel required to release NOx stored in the first NOx storage catalyst 43a is added from the corresponding fuel addition valve 12a, and the second NOx storage catalyst 43b. When NOx is to be released from the fuel, an amount of fuel necessary to release NOx stored in the second NOx storage catalyst 43b is added from the corresponding fuel addition valve 12b, and the first NOx storage catalyst 43a and the first NOx storage catalyst 43a. When NOx should be released from both of the NOx storage catalysts 43b, the NOx storage catalyst 43a and the second NOx storage catalyst 43b respectively store the NOx. That NOx needs to be released amount of fuel corresponding fuel adding valve 12a, it is to be respectively added from 12b.

具体的に言うと、本発明による実施例ではいずれかのＮＯｘ吸蔵触媒４３ａ，４３ｂに吸蔵されているＮＯｘ量が許容値を越えたときにＮＯｘ放出フラグがセットされる。例えば第２通路５０ｂのみが開通しているときにＮＯｘ放出フラグがセットされたとするとこのとき第２のＨＣ吸着酸化触媒４２ｂにおける空間速度ＳＶ2が予め定められた許容空間速度ＳＶ0よりも低ければ第２のＮＯｘ吸蔵触媒４３ａに吸蔵されているＮＯｘ量に応じた量の燃料が燃料添加弁１２ｂから添加され、従ってこのときには図２２に示されるように第２通路５０ｂ内における空燃比のみがリッチとなる。 Specifically, in the embodiment according to the present invention, the NOx release flag is set when the amount of NOx stored in any of the NOx storage catalysts 43a, 43b exceeds an allowable value. For example, lower than the allowable space velocity SV 0 space velocity SV 2 predetermined in the second HC adsorbing oxidation catalyst 42b at this time when the NOx release flag is set when only the second passage 50b is opened An amount of fuel corresponding to the amount of NOx stored in the second NOx storage catalyst 43a is added from the fuel addition valve 12b. Therefore, at this time, only the air-fuel ratio in the second passage 50b is rich as shown in FIG. It becomes.

一方、第１通路５０ａのみが開通しているときにＮＯｘ放出フラグがセットされたとするとこのとき第１のＨＣ吸着酸化触媒４２ａにおける空間速度ＳＶ1が予め定められた許容空間速度ＳＶ0よりも高ければ第２通路５０ｂも開通せしめられて各ＮＯｘ吸蔵触媒４３ａ，４３ｂに夫々吸蔵されているＮＯｘ量に応じた量の燃料が各燃料添加弁１２ａ，１２ｂから夫々添加され、従ってこのときには図２２に示されるように第１通路５０ａおよび第２通路５０ｂ内における空燃比が共にリッチとなる。 On the other hand, higher than the allowable space velocity SV 0 a space velocity SV 1 in the first HC -AO catalyst 42a at this time when the NOx releasing flag has been set predetermined when only the first passage 50a is opened For example, the second passage 50b is also opened, and an amount of fuel corresponding to the amount of NOx stored in each NOx storage catalyst 43a, 43b is added from each fuel addition valve 12a, 12b. As shown, both the air-fuel ratios in the first passage 50a and the second passage 50b become rich.

図１８から図２０に示される実施例との第２の差異は、図２２に示されるようにＮＯｘを放出すべきＮＯｘ放出指令が出されたときに排気ガスが流通している方のＨＣ吸着酸化触媒４２ａ，４２ｂ、図２２に示す例では第１のＨＣ吸着酸化触媒４２ａにおける空間速度ＳＶ1が予め定められた許容空間速度ＳＶ0を越えているときには第１通路５０ａおよび第２通路５０ｂが共に開通せしめられ、第１通路５０ａおよび第２通路５０ｂが共に開通せしめられた後に第１のＨＣ吸着酸化触媒４２ａの温度Ｔｃ1および第２のＨＣ吸着酸化触媒４２ｂの温度Ｔｃ2が予め定められた許容温度Ｔｏ以下となったときに各燃料添加弁１２ａ，１２ｂから微粒子状燃料が添加される。 The second difference from the embodiment shown in FIGS. 18 to 20 is that the HC adsorption in which the exhaust gas circulates when the NOx release command for releasing NOx is issued as shown in FIG. the oxidation catalyst 42a, 42b, the first passage 50a and second passage 50b when the example shown in FIG. 22, which exceeds the permissible space velocity SV 0 a space velocity SV 1 in the first HC adsorbing oxidation catalyst 42a is predetermined both are allowed to open, the temperature Tc 2 of the first temperature of the HC adsorption oxidation catalyst 42a Tc 1 and the second HC adsorbing oxidation catalyst 42b is predetermined after the first passage 50a and second passage 50b has been brought opened together When the temperature falls below the allowable temperature To, particulate fuel is added from the fuel addition valves 12a and 12b.

即ち、この実施例では微粒子状燃料をＨＣ吸着酸化触媒４２ａ，４２ｂに十分に吸着させ酸化させるためにＨＣ吸着酸化触媒４２ａ，４２ｂにおける空間速度ＳＶ1，ＳＶ2が予め定められた許容空間速度ＳＶ0よりも低く、かつＨＣ吸着酸化触媒４２ａ，４２ｂの温度Ｔｃ1，Ｔｃ2が許容温度Ｔｏよりも低い状態のときに燃料添加弁１２ａ，１２ｂから微粒子状燃料を添加するようにしている。このことは第１流路５０ａ又は第２流路５０ｂのいずれか一方に排気ガスを流通させた状態でいずれか一方のＮＯｘ吸蔵触媒４３ａ，４３ｂからＮＯｘを放出させるようにした場合についても同じである。 That is, in this embodiment, in order to sufficiently adsorb and oxidize the particulate fuel on the HC adsorption oxidation catalysts 42a and 42b, the space velocity SV 1 and SV 2 in the HC adsorption oxidation catalysts 42a and 42b are predetermined allowable space velocity SV. When the temperatures Tc 1 and Tc 2 of the HC adsorption oxidation catalysts 42a and 42b are lower than the allowable temperature To, the particulate fuel is added from the fuel addition valves 12a and 12b. This also applies to the case where NOx is released from one of the NOx storage catalysts 43a and 43b in a state where the exhaust gas is circulated through either the first flow path 50a or the second flow path 50b. is there.

図２３はこの実施例を実行するために図１４のステップ１０５において行われるＮＯｘ浄化処理ルーチンを示している。
図２３を参照するとまず初めにステップ２３０において排気制御弁４６ａが開弁しているか否か、即ち第１通路５０ａが開通しているか否かが判別される。第１通路５０ａが開通しているときにはステップ２３１に進んで第１のＨＣ吸着酸化触媒４２ａの温度Ｔｃ1が許容温度Ｔｏを越えたか否かが判別される。Ｔｃ1≦Ｔｏのときにはステップ２３３に進む。これに対し、Ｔｃ1＞Ｔｏであると判断されたときにはステップ２３２に進んで排気ガスの通路が第１通路５０ａから第２通路５０ｂに切換えられ、次いでステップ２４５に進む。 FIG. 23 shows the NOx purification processing routine performed in step 105 of FIG. 14 in order to execute this embodiment.
Referring to FIG. 23, first, at step 230, it is judged if the exhaust control valve 46a is opened, that is, if the first passage 50a is opened. When the first passage 50a is open, the routine proceeds to step 231, where it is determined whether or not the temperature Tc1 of the first HC adsorption oxidation catalyst 42a has exceeded the allowable temperature To. When Tc 1 ≦ To, the process proceeds to step 233. On the other hand, when it is determined that Tc 1 > To, the routine proceeds to step 232, where the exhaust gas passage is switched from the first passage 50a to the second passage 50b, and then to step 245.

一方、ステップ２３０において第１通路５０ａが開通していないと判断されたとき、即ち第２通路５０ｂが開通しているときにはステップ２４３に進んで第２のＨＣ吸着酸化触媒４２ｂの温度Ｔｃ2が許容温度Ｔｏを越えたか否かが判別される。Ｔｃ2≦Ｔｏのときにはステップ２４５に進む。これに対し、Ｔｃ2＞Ｔｏであると判断されたときにはステップ２４４に進んで排気ガスの通路が第２通路５０ｂから第１通路５０ａに切換えられ、次いでステップ２３３に進む。 On the other hand, when it is determined in step 230 that the first passage 50a is not opened, that is, when the second passage 50b is opened, the routine proceeds to step 243, where the temperature Tc2 of the second HC adsorption oxidation catalyst 42b is allowed. It is determined whether or not the temperature To has been exceeded. When Tc 2 ≦ To, the process proceeds to step 245. On the other hand, when it is determined that Tc 2 > To, the routine proceeds to step 244, where the exhaust gas passage is switched from the second passage 50b to the first passage 50a, and then proceeds to step 233.

従ってステップ２３３に進むのは排気ガスが第１通路５０ａ内に送り込まれているときであり、ステップ２４５に進むのは排気ガスが第２通路５０ｂ内に送り込まれているときである。ステップ２３３ではＮＯｘ放出フラグがセットされているか否かが判別される。ＮＯｘ放出フラグがセットされていないときには処理サイクルを完了する。これに対し、ＮＯｘ放出フラグがセットされているときにはステップ２３４に進んで第１のＨＣ吸着酸化触媒４２ａにおける空間速度ＳＶ1が予め定められた許容空間速度ＳＶ0よりも高いか否かが判別される。ＳＶ1≦ＳＶ0のときにはステップ２３５に進む。 Therefore, the process proceeds to step 233 when the exhaust gas is sent into the first passage 50a, and the process goes to step 245 when the exhaust gas is sent into the second passage 50b. In step 233, it is determined whether or not a NOx release flag is set. When the NOx release flag is not set, the processing cycle is completed. In contrast, the space velocity SV 1 in the first HC adsorbing oxidation catalyst 42a is judged whether higher than the allowable space velocity SV 0 predetermined proceeds to step 234 when the NOx release flag is set The When SV 1 ≦ SV 0, the process proceeds to step 235.

ステップ２３５では第１のＨＣ吸着酸化触媒４２ａの温度Ｔｃ1が許容温度Ｔｏ以下になったか否かが判別される。Ｔｃ1＜Ｔｏのときにはステップ２３６に進む。これに対し、Ｔｃ1≧ＴｏのときにはＴｃ1＜Ｔｏになるまで待った後にステップ２３６に進む。ステップ２３６では第１のＮＯｘ吸蔵触媒４３ａに吸蔵されているＮＯｘを放出させるのに必要な量の添加すべき燃料量ＡＱが算出され、次いでステップ２３７では算出された量ＡＱの燃料、即ち軽油が燃料添加弁１２ａから添加される。次いでステップ２３８ではＮＯｘ放出フラグがリセットされる。 In step 235, it is determined whether or not the temperature Tc1 of the first HC adsorption oxidation catalyst 42a has become equal to or lower than the allowable temperature To. When Tc 1 <To, the process proceeds to step 236. On the other hand, when Tc 1 ≧ To, the process proceeds to step 236 after waiting until Tc 1 <To. In step 236, a fuel amount AQ to be added in an amount necessary for releasing NOx stored in the first NOx storage catalyst 43a is calculated. Next, in step 237, the calculated amount AQ of fuel, that is, light oil, is calculated. It is added from the fuel addition valve 12a. Next, at step 238, the NOx release flag is reset.

一方、ステップ２３４においてＳＶ1＞ＳＶ0であると判断されたときにはステップ２３９に進んで第２通路５０ｂ内の排気制御弁４６ｂが開弁せしめられる。即ち、第１通路５０ａと第２通路５０ｂの双方が開通せしめられる。次いでステップ２４０に進む。ステップ２４０では第１のＨＣ吸着酸化触媒４２ａおよび第２のＨＣ吸着酸化触媒４２ｂの温度Ｔｃ1，Ｔｃ2が許容温度Ｔｏ以下になったか否かが判別される。Ｔｃ1，Ｔｃ2＜Ｔｏのときにはステップ２４１に進む。これに対し、Ｔｃ1，Ｔｃ2≧ＴｏのときにはＴｃ1，Ｔｃ2＜Ｔｏになるまで待った後にステップ２４１に進む。ステップ２４１では各ＮＯｘ吸蔵触媒４３ａ，４３ｂに吸蔵されているＮＯｘを放出させるのに必要な量の添加すべき燃料量ＡＱが算出され、次いでステップ２４２では算出された量ＡＱの燃料、即ち軽油が各燃料添加弁１２ａ，１２ｂから添加される。次いでステップ２３８ではＮＯｘ放出フラグがリセットされる。 On the other hand, when it is determined in step 234 that SV 1 > SV 0 , the routine proceeds to step 239, where the exhaust control valve 46b in the second passage 50b is opened. That is, both the first passage 50a and the second passage 50b are opened. Next, the routine proceeds to step 240. In step 240, it is determined whether or not the temperatures Tc 1 and Tc 2 of the first HC adsorption oxidation catalyst 42a and the second HC adsorption oxidation catalyst 42b are equal to or lower than the allowable temperature To. When Tc 1 , Tc 2 <To, the process proceeds to step 241. On the other hand, when Tc 1 , Tc 2 ≧ To, the process proceeds to step 241 after waiting until Tc 1 , Tc 2 <To. In step 241, a fuel amount AQ to be added in an amount necessary for releasing the NOx stored in each NOx storage catalyst 43a, 43b is calculated, and then in step 242, the calculated amount AQ of fuel, that is, light oil, is calculated. It adds from each fuel addition valve 12a, 12b. Next, at step 238, the NOx release flag is reset.

一方、ステップ２４５ではＮＯｘ放出フラグがセットされているか否かが判別される。ＮＯｘ放出フラグがセットされていないときには処理サイクルを完了する。これに対し、ＮＯｘ放出フラグがセットされているときにはステップ２４６に進んで第２のＨＣ吸着酸化触媒４２ｂにおける空間速度ＳＶ2が予め定められた許容空間速度ＳＶ0よりも高いか否かが判別される。ＳＶ2≦ＳＶ0のときにはステップ２４７に進む。 On the other hand, at step 245, it is judged if the NOx release flag is set. When the NOx release flag is not set, the processing cycle is completed. In contrast, the determination is higher or not than the allowable space velocity SV 0 the space velocity SV 2 predetermined in the second HC adsorbing oxidation catalyst 42b proceeds to step 246 when the NOx release flag is set The When SV 2 ≦ SV 0, the process proceeds to step 247.

ステップ２４７では第２のＨＣ吸着酸化触媒４２ｂの温度Ｔｃ2が許容温度Ｔｏ以下になったか否かが判別される。Ｔｃ2＜Ｔｏのときにはステップ２４８に進む。これに対し、Ｔｃ2≧ＴｏのときにはＴｃ2＜Ｔｏになるまで待った後にステップ２４８に進む。ステップ２４８では第２のＮＯｘ吸蔵触媒４３ｂに吸蔵されているＮＯｘを放出させるのに必要な量の添加すべき燃料量ＡＱが算出され、次いでステップ２４９では算出された量ＡＱの燃料、即ち軽油が燃料添加弁１２ｂから添加される。次いでステップ２３８ではＮＯｘ放出フラグがリセットされる。 In step 247, it is determined whether or not the temperature Tc2 of the second HC adsorption oxidation catalyst 42b has become equal to or lower than the allowable temperature To. When Tc 2 <To, the routine proceeds to step 248. On the other hand, when Tc 2 ≧ To, the process proceeds to step 248 after waiting until Tc 2 <To. In step 248, a fuel amount AQ to be added in an amount necessary for releasing the NOx stored in the second NOx storage catalyst 43b is calculated, and then in step 249, the calculated amount AQ of fuel, that is, light oil, is calculated. It is added from the fuel addition valve 12b. Next, at step 238, the NOx release flag is reset.

一方、ステップ２４６においてＳＶ2＞ＳＶ0であると判断されたときにはステップ２３９に進んで第１通路５０ａ内の排気制御弁４６ａが開弁せしめられる。即ち、第１通路５０ａと第２通路５０ｂの双方が開通せしめられる。次いでステップ２４０に進む。 On the other hand, when it is determined in step 246 that SV 2 > SV 0 , the routine proceeds to step 239, where the exhaust control valve 46a in the first passage 50a is opened. That is, both the first passage 50a and the second passage 50b are opened. Next, the routine proceeds to step 240.

圧縮着火式内燃機関の全体図である。1 is an overall view of a compression ignition type internal combustion engine. 図１に示される後処理装置の拡大図である。It is an enlarged view of the post-processing apparatus shown by FIG. パティキュレートフィルタの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of a particulate filter. ＮＯｘ吸蔵触媒の触媒担体の表面部分の断面図である。It is sectional drawing of the surface part of the catalyst support | carrier of a NOx storage catalyst. ＨＣ吸着酸化触媒の側面断面図である。It is side surface sectional drawing of HC adsorption oxidation catalyst. ＨＣ吸着酸化触媒の触媒担体の表面部分の断面図である。It is sectional drawing of the surface part of the catalyst support | carrier of HC adsorption oxidation catalyst. 燃料吸着量を示す図である。It is a figure which shows the amount of fuel adsorption. 排気ガスの空燃比の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the air fuel ratio of exhaust gas. 燃料添加時間と排気ガスの空燃比Ａ／Ｆ、温度上昇量ΔＴ、排出ＨＣ量Ｇおよびリッチ時間との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between fuel addition time, the air-fuel ratio A / F of exhaust gas, temperature rise amount (DELTA) T, exhausted HC amount G, and rich time. 排気ガスの空燃比の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the air fuel ratio of exhaust gas. 燃料添加量を示す図である。It is a figure which shows the fuel addition amount. ＮＯｘ放出制御を示す図である。It is a figure which shows NOx discharge | release control. 吸蔵ＮＯｘ量ＮＯＸＡのマップ等を示す図である。It is a figure which shows the map etc. of occlusion NOx amount NOXA. 排気浄化処理を行うためのフローチャートである。It is a flowchart for performing exhaust gas purification processing. 許容空間速度ＳＶ0を示す図である。Is a diagram showing an allowable space velocity SV 0. ＮＯｘ浄化処理方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the NOx purification processing method. 図１６に示されるＮＯｘ浄化処理方法を実行するためのフローチャートである。It is a flowchart for performing the NOx purification processing method shown by FIG. 別のタイプの後処理装置を示す図である。It is a figure which shows another type of post-processing apparatus. ＮＯｘ浄化処理方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the NOx purification processing method. 図２０に示されるＮＯｘ浄化処理方法を実行するためのフローチャートである。FIG. 21 is a flowchart for executing the NOx purification processing method shown in FIG. 20. FIG. 更に別のタイプの後処理装置を示す図である。It is a figure which shows another type of post-processing apparatus. ＮＯｘ浄化処理方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the NOx purification processing method. 図２２に示されるＮＯｘ浄化処理方法を実行するためのフローチャートである。It is a flowchart for performing the NOx purification processing method shown by FIG. 図２２に示されるＮＯｘ浄化処理方法を実行するためのフローチャートである。It is a flowchart for performing the NOx purification processing method shown by FIG.

符号の説明Explanation of symbols

２ 燃焼室
３ 燃料噴射弁
１１ 排気管
１２ 燃料添加弁
４２ ＨＣ吸着酸化触媒
４３ ＮＯｘ吸蔵触媒
４５ 排気制御弁装置 2 Combustion chamber 3 Fuel injection valve 11 Exhaust pipe 12 Fuel addition valve 42 HC adsorption oxidation catalyst 43 NOx occlusion catalyst 45 Exhaust control valve device

Claims (13)

微粒子状の燃料を排気ガス中に添加するための燃料添加手段と、該燃料添加手段下流の機関排気通路内に配置されて排気ガス中に含まれる炭化水素を吸着しかつ酸化するＨＣ吸着酸化触媒と、該ＨＣ吸着酸化触媒下流の機関排気通路内に配置されて流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるＮＯｘを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸蔵したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸蔵触媒とを具備し、ＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出すべきときには微粒子状の燃料を上記燃料添加手段から添加して添加した微粒子状の燃料を上記ＨＣ吸着酸化触媒に送り込むことによりＮＯｘ吸蔵触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにすると共に、このときＨＣ吸着酸化触媒における排気ガス流に対する空間速度が予め定められた許容空間速度以下となるように制御されており、更にこのとき上記燃料添加手段から添加する微粒子状燃料の添加量はＨＣ吸着酸化触媒に流入する排気ガスの空燃比がＮＯｘ吸蔵触媒に流入するリッチ時の空燃比よりも小さなリッチ空燃比となる量に設定されており、添加された微粒子状燃料はＨＣ吸着酸化触媒に吸着された後に吸着した燃料の大部分がＨＣ吸着酸化触媒内で酸化されてＨＣ吸着酸化触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチにされる時間よりも長い時間に亘ってＮＯｘ吸蔵触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするようにした圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。   Fuel addition means for adding particulate fuel into the exhaust gas, and an HC adsorption oxidation catalyst that is disposed in the engine exhaust passage downstream of the fuel addition means and that adsorbs and oxidizes hydrocarbons contained in the exhaust gas And when the air-fuel ratio of the exhaust gas that is disposed and flows into the engine exhaust passage downstream of the HC adsorption oxidation catalyst is lean, the air-fuel ratio of the exhaust gas that stores and flows in NOx contained in the exhaust gas is the stoichiometric air-fuel ratio or A NOx occlusion catalyst that releases NOx occluded when it becomes rich. When NOx should be released from the NOx occlusion catalyst, the particulate fuel added by adding the particulate fuel from the fuel addition means is adsorbed to the HC. By sending it to the oxidation catalyst, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage catalyst is made rich, and at this time, the exhaust gas flow in the HC adsorption oxidation catalyst is reduced. Further, at this time, the amount of particulate fuel added from the fuel addition means is determined by the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the HC adsorption oxidation catalyst. The amount is set to a rich air-fuel ratio smaller than the rich air-fuel ratio flowing into the NOx storage catalyst, and the added particulate fuel is adsorbed by the HC adsorption oxidation catalyst, and most of the adsorbed fuel is HC. The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage catalyst is made rich for a time longer than the time during which the air-fuel ratio of the exhaust gas that is oxidized in the adsorption oxidation catalyst and flows into the HC adsorption-oxidation catalyst is made rich. Exhaust gas purification device for a compression ignition type internal combustion engine. 機関低速低負荷運転時においてＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出させるために上記燃料添加手段から添加される微粒子状燃料の添加量はＨＣ吸着酸化触媒に流入する排気ガスの空燃比がほぼ１からほぼ７となる量に設定されている請求項１に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。   The amount of particulate fuel added from the fuel addition means for releasing NOx from the NOx storage catalyst during engine low speed low load operation is such that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the HC adsorption oxidation catalyst is approximately 1 to approximately 7 The exhaust gas purification apparatus for a compression ignition type internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust gas purification apparatus is set to an amount of ＮＯｘ吸蔵触媒が排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕獲して酸化させるためのパティキュレートフィルタ上に担持されている請求項１に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。   The exhaust purification device for a compression ignition type internal combustion engine according to claim 1, wherein the NOx storage catalyst is supported on a particulate filter for capturing and oxidizing particulate matter contained in the exhaust gas. ＨＣ吸着酸化触媒内を流れる排気ガス量を減少させることによって上記空間速度が予め定められた許容空間速度以下とされる請求項１に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。   2. An exhaust emission control device for a compression ignition type internal combustion engine according to claim 1, wherein the space velocity is made equal to or lower than a predetermined allowable space velocity by reducing the amount of exhaust gas flowing through the HC adsorption oxidation catalyst. 排気ガスの通路がＨＣ吸着酸化触媒内に向かう主通路と、ＨＣ吸着酸化触媒を迂回するバイパス通路からなり、該バイパス通路内にバイパス制御弁が配置され、該バイパス制御弁を開弁することによってＨＣ吸着酸化触媒内を流れる排気ガス量が減少せしめられる請求項４に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。   The exhaust gas passage is composed of a main passage toward the HC adsorption oxidation catalyst and a bypass passage that bypasses the HC adsorption oxidation catalyst. A bypass control valve is disposed in the bypass passage, and the bypass control valve is opened. The exhaust gas purification apparatus for a compression ignition type internal combustion engine according to claim 4, wherein the amount of exhaust gas flowing through the HC adsorption oxidation catalyst is reduced. 上記主通路がＨＣ吸着酸化触媒に向けてかまっすぐに延びており、上記バイパス通路はＨＣ吸着酸化触媒の上流において主通路から横方向に分岐されており、バイパス通路の分岐点上流の排気ガスの通路内に微粒子状燃料が添加される請求項５に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。   The main passage extends straight toward the HC adsorption oxidation catalyst, the bypass passage is branched laterally from the main passage upstream of the HC adsorption oxidation catalyst, and the exhaust gas upstream of the bypass passage branch point 6. An exhaust emission control device for a compression ignition type internal combustion engine according to claim 5, wherein particulate fuel is added into the passage. 燃料添加手段により微粒子状燃料の添加作用が行われていない通常運転時にはバイパス制御弁は閉弁状態に保持されており、燃料添加手段により微粒子状燃料が添加するときに上記空間速度が予め定められた許容空間速度を越えているときにはバイパス制御弁が開弁せしめられる請求項５に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。   During normal operation when the particulate fuel is not added by the fuel addition means, the bypass control valve is kept closed, and the space velocity is determined in advance when the particulate fuel is added by the fuel addition means. 6. An exhaust emission control device for a compression ignition type internal combustion engine according to claim 5, wherein the bypass control valve is opened when the allowable space velocity is exceeded. 上記空間速度が予め定められた許容空間速度よりも低いときにはバイパス制御弁は閉弁状態に保持されており、該空間速度が予め定められた許容空間速度を越えるとバイパス制御弁が開弁せしめられる請求項５に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。   When the space velocity is lower than a predetermined allowable space velocity, the bypass control valve is kept closed, and when the space velocity exceeds a predetermined allowable space velocity, the bypass control valve is opened. The exhaust gas purification apparatus for a compression ignition type internal combustion engine according to claim 5. 排気ガスの通路が第１通路と第２通路からなり、ＨＣ吸着酸化触媒が該第１通路内に配置された第１のＨＣ吸着酸化触媒と、該第２通路内に配置された第２のＨＣ吸着酸化触媒からなり、第１通路内を流れる排気ガス流および第２通路内を流れる排気ガス流を制御する排気制御弁装置を具備しており、第１のＨＣ吸着酸化触媒における排気ガス流に対する空間速度を予め定められた許容空間速度以下にすべきときには第１のＨＣ吸着酸化触媒内を流れる排気ガス量を減少させ、第２のＨＣ吸着酸化触媒における排気ガス流に対する空間速度を予め定められた許容空間速度以下にすべきときには第２のＨＣ吸着酸化触媒内を流れる排気ガス量を減少させる請求項１に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。   The exhaust gas passage is composed of a first passage and a second passage, and an HC adsorption oxidation catalyst is disposed in the first passage, and a second HC adsorption oxidation catalyst is disposed in the second passage. An exhaust control valve device comprising an HC adsorption oxidation catalyst and controlling an exhaust gas flow flowing in the first passage and an exhaust gas flow flowing in the second passage is provided, and the exhaust gas flow in the first HC adsorption oxidation catalyst When the space velocity for the HC should be less than or equal to a predetermined allowable space velocity, the amount of exhaust gas flowing through the first HC adsorption oxidation catalyst is decreased, and the space velocity for the exhaust gas flow in the second HC adsorption oxidation catalyst is determined in advance. 2. The exhaust gas purification apparatus for a compression ignition type internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust gas amount flowing in the second HC adsorption oxidation catalyst is reduced when the space velocity should be lower than the allowable space velocity. 上記排気制御弁装置によって通常は第１通路又は第２通路の一方が遮断されており、第１の吸着酸化触媒又は第２の吸着酸化触媒における空間速度を予め定められた許容空間速度以下にすべきときには第１通路および第２通路が共に開通せしめられる請求項９に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。   Normally, one of the first passage and the second passage is blocked by the exhaust control valve device, and the space velocity in the first adsorption oxidation catalyst or the second adsorption oxidation catalyst is reduced to a predetermined allowable space velocity or less. 10. The exhaust gas purification apparatus for a compression ignition type internal combustion engine according to claim 9, wherein both the first passage and the second passage are opened when power is to be generated. 燃料添加手段により微粒子状燃料の添加作用が行われたときに第１通路および第２通路が共に開通せしめられる請求項１０に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。   The exhaust purification device of a compression ignition type internal combustion engine according to claim 10, wherein both the first passage and the second passage are opened when the particulate fuel is added by the fuel addition means. ＮＯｘ吸蔵触媒からＮＯｘを放出すべきときに第１のＨＣ吸着酸化触媒又は第２のＨＣ吸着酸化触媒における空間速度が予め定められた許容空間速度を越えているときには第１通路および第２通路が共に開通せしめられ、第１通路および第２通路が共に開通せしめられた後に第１のＨＣ吸着酸化触媒の温度および第２のＨＣ吸着酸化触媒の温度が予め定められた許容温度以下となったときに燃料添加手段により微粒子状燃料が添加される請求項１０に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。   When NOx is to be released from the NOx storage catalyst, when the space velocity in the first HC adsorption oxidation catalyst or the second HC adsorption oxidation catalyst exceeds a predetermined allowable space velocity, the first passage and the second passage are When both the first passage and the second passage are opened, and the temperature of the first HC adsorption oxidation catalyst and the temperature of the second HC adsorption oxidation catalyst are equal to or lower than a predetermined allowable temperature. The exhaust gas purification apparatus for a compression ignition type internal combustion engine according to claim 10, wherein the particulate fuel is added to the fuel by the fuel addition means. 第２通路が遮断されているときに第１のＨＣ吸着酸化触媒の温度が予め定められた許容温度を越えたときには第１通路が遮断されると共に第２通路が開通せしめられ、第１通路が遮断されているときに第２のＨＣ吸着酸化触媒の温度が予め定められた許容温度を越えたときには第２通路が遮断されると共に第１通路が開通せしめられる請求項１０に記載の圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置。   When the temperature of the first HC adsorption oxidation catalyst exceeds a predetermined allowable temperature when the second passage is blocked, the first passage is blocked and the second passage is opened, and the first passage is opened. The compression ignition system according to claim 10, wherein when the temperature of the second HC adsorption oxidation catalyst exceeds the predetermined allowable temperature when it is shut off, the second passage is shut off and the first passage is opened. An exhaust purification device for an internal combustion engine.
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